CN210000546U - 一种双电机螺旋桨系统控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种双电机螺旋桨系统控制装置，包括主控制器、单轴双电机和可变翼螺旋桨，所述单轴双电机内部包含有一台低速大扭矩特性电机和一台高速恒功率输出特性电机，所述低速大扭矩特性电机和高速恒功率输出特性电机分别通过各自的驱动器与主控制器相连，所述单轴双电机的输出轴与可变翼螺旋桨相连，所述主控制器还用于接收单轴双电机的输出轴的转速信息，并根据转速信息调节可变翼螺旋桨的变翼情况。本实用新型能够获得最大的功率和能效。

Description

一种双电机螺旋桨系统控制装置

技术领域

本实用新型涉及螺旋桨控制技术领域，特别是涉及一种双电机螺旋桨系统控制装置。

背景技术

外挂机的螺旋桨是推动船舶前进的动力源，传统的中小型船舶一旦确定了船体的形状，螺旋桨的型号选择也就被确定了，一旦确定了螺旋桨的型号，螺旋桨的参数，如浆翼的大小尺寸、叶片角度就被确定；再根据这一螺旋桨的参数选择一款一定参数的发动机，以使船舶的推动效率最高。上述这些参数一旦被选定，就无法做出根改，只能依照此参数进行改变发动机旋转的功率转速等，以调节船舶的航行速度，整个调节过程是建立在固定的性能指标上，不能实现随机的、根据现场需求的过程调节，更重要的是，这种固定的模式，效率不可能发挥到最大。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种双电机螺旋桨系统控制装置，能够获得最大的功率和能效。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种双电机螺旋桨系统控制装置，包括主控制器、单轴双电机和可变翼螺旋桨，所述单轴双电机内部包含有一台低速大扭矩特性电机和一台高速恒功率输出特性电机，所述低速大扭矩特性电机和高速恒功率输出特性电机分别通过各自的驱动器与主控制器相连，所述单轴双电机的输出轴与可变翼螺旋桨相连，所述主控制器还用于接收单轴双电机的输出轴的转速信息，并根据转速信息调节可变翼螺旋桨的变翼情况。

所述可变翼螺旋桨通过小电机调节螺距的方式实现变翼，所述小电机嵌入在所述单轴双电机中。

所述主控制器还与航速检测设备相连。

所述主控制器还与GPRS通信装置相连。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本实用新型通过双电机的设计带动螺旋桨，两种电机有各自的驱动特性，各自的驱动特性用以驱动不同的螺旋桨变翼状态，以获得最大的功率和能效，从而使得效率将成倍地提升。

附图说明

图1是本发明的结构方框图；

图2是本发明中变翼螺旋桨的变翼调节原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本实用新型的实施方式涉及一种双电机螺旋桨系统控制装置，如图1所示，包括主控制器、单轴双电机和可变翼螺旋桨，所述单轴双电机内部包含有一台低速大扭矩特性电机和一台高速恒功率输出特性电机，所述低速大扭矩特性电机和高速恒功率输出特性电机分别通过各自的驱动器与主控制器相连，所述单轴双电机的输出轴与可变翼螺旋桨相连，所述主控制器还用于接收单轴双电机的输出轴的转速信息，并根据转速信息调节可变翼螺旋桨的变翼情况。

本实施方式采用的可变翼螺旋桨用以提高系统的动力推动效率，系统将以最优的动能参数使船舶的动力特性发挥最优，由于本系统是用于纯电动船，因此所有的参数电信号采集变得相对便携。本实施方式中的可变翼螺旋桨可在以下三种情况下进行调节：

(1)航行中任意航速下调节

在船舶的航行过程中，系统将实时监测螺旋桨的推进效率，主控制器可以根据推进效率来给定控制参数进行动态调节，由于本调节过程必须适用于螺旋桨额定转速或最高转速，因此，对调节驱动的调节力矩提出了较高的要求，因为，在船舶高速航行过程中，由于船舶动力和水流的原因，系统必须抵抗来自这二者的作用力。

(2)航行中低速航速下调节

在船舶的航行过程中，系统将实时监测螺旋桨的推进效率，主控制器可以根据推进效率来给定控制参数进行动态调节，但必须在船舶低速航行时给出控制参数，此时，船舶航行中反作用力矩和水流的反作用力矩基本可以忽略不计，以减少系统的配置要求。系统监测到船舶低速航行时段时，主控器才给出调节信号，以驱动调节。

(3)静止状态下调节

在有些电动船运行场合，船舶动力推进相对简单，航行中没有很多的参数变化，此时，螺旋桨可以通过手工操作调节变翼(在本系统的启动航行过程中完成参数测试)，固定后，将参数输入到主控制器，即完成了优化匹配；或者选择匹配的、合适的螺旋桨，将螺旋桨参数设置到主控制器中即可，系统在调节过程中将依照该参数进行调节，从而获得最优的航行性能参数。

本实施方式采用的单轴双电机是在一台电机的内部具有两套定子绕组，构成了两套电机。两台电机的参数是这样分配的，一台为低速大扭矩特性电机(即具有高功率，大扭矩特性)，另一台为高速恒功率输出特性电机(即具有高速特性和转矩构成的良好的匹配功能)，这两台电机分别接受两个不同的驱动器对其的电力控制。电机的调节过程完全依照驱动器给出的推进驱动给定。

针对上述二台不同的电机，本实施方式中配置二台驱动器，二台驱动器受控于一个主控制器，由该主控制器给出控制信号，以决定任何时段对电机驱动的选择。有的时候是低速大扭矩特性电机驱动，有的时候是高速恒功率输出特性电机驱动，还有的时候是两台电机同时驱动。

本实施方式的主控制器用于给出两台电机的驱动控制信号，以调节驱动为获得最大的输出效率。整个执行调节过程的最终目的是获得最优的控制特性曲线和效果(节能、动力响应、平稳)。本实施方式的主控制器还接收螺旋桨的转速信息即电机的输出轴的转速。主控制器还与航速检测设备相连，本实施方式中航速检测设备为GPS定位设备，其用于获取船舶的航行速度。主控制器将转速信息结合船舶的航行速度可以得到推行效率，以此作为变翼调节的依据调节可变翼螺旋桨的变翼情况。

如图2所示，本实施方式中可变翼螺旋桨通过调节螺距的方式改变翼的状态，调节螺距的小电机可以嵌入在单轴双电机中。由此可见，本装置中电机的总数为3个，当执行调节螺旋桨螺距时，由小电机执行动作；当需要产生船舶前进动力时，双电机旋转由主传动的旋转带动浆翼整体旋转，产生船舶前进的动力。双电机运转时根据主控制器给出的指令，可以是其中的一个电机选择发力(大旋转扭矩、低速)，也可以是另外一个电机(高速电机)旋转，或者是二个电机同时发力。这样的组合模式可以取代传统变速箱的调速功效，发挥出很好的动力性能。在航行过程中，主控制器根据航行速度以及螺旋桨的转速信息发出控制指令，调节螺旋桨叶片的角度，图2中中间位置为高距位置适合在螺旋桨低速旋转时产生很大的前进推力；图2中右边位置为低距位置适合在螺旋桨高速旋转时产生很大的前进推力。

本实施方式的主控制器还与GPRS通信装置相连，通过该GPRS通信装置可以将船舶的航行信息传递给地面数据中心，用以对船舶进行航行管理以及相关信息的远程管理。

本发明完成系统联接上电后，需要对主控制器的基础参数进行设置，完成与远程计算机系统的Internet链接，系统即被激活，此时，还需要设置主控制器的控制参数，即推行效率小于阈值时启动调距，调节小电机的动作，从而使得提高推行效率。

不难发现，本发明的双电机可以根据船舶的航行状况以最优的方式进行切换，从而满足最低能耗、最优的调速特性，实现取代变速箱的调速模式，并通过调节螺旋桨的叶片位置达到最大的功率和能效。

Claims (4)

1.一种双电机螺旋桨系统控制装置，包括主控制器、单轴双电机和可变翼螺旋桨，其特征在于，所述单轴双电机内部包含有一台低速大扭矩特性电机和一台高速恒功率输出特性电机，所述低速大扭矩特性电机和高速恒功率输出特性电机分别通过各自的驱动器与主控制器相连，所述单轴双电机的输出轴与可变翼螺旋桨相连，所述主控制器还用于接收单轴双电机的输出轴的转速信息，并根据转速信息调节可变翼螺旋桨的变翼情况。

2.根据权利要求1所述的双电机螺旋桨系统控制装置，其特征在于，所述可变翼螺旋桨通过小电机调节螺距的方式实现变翼，所述小电机嵌入在所述单轴双电机中。

3.根据权利要求1所述的双电机螺旋桨系统控制装置，其特征在于，所述主控制器还与航速检测设备相连。

4.根据权利要求1所述的双电机螺旋桨系统控制装置，其特征在于，所述主控制器还与GPRS通信装置相连。

Images