CN212829013U - 一种pto电机与pti电机分置式结构的船舶用油电混合动力装置 - Google Patents

Abstract

一种PTO电机与PTI电机分置式结构的船舶用油电混合动力装置，属于船舶设备技术领域，混合动力装置由船舶主机、主机离合器、发电机离合器、电动机离合器、PTO发电机、PTI电动机、储能逆变器、电池、齿轮箱、螺旋桨、主机控制器和动力系统控制器、中间轴、艉轴和传动齿轮连接组成，本实用新型通过将PTO发电机和PTI电动机进行分置，可实现高效率发电和高效率电力驱动；分置式结构简单，控制方便，可使任一功能相关的设备不能工作时，不影响其它功能的实现，保证了船舶动力的冗余，可以在不停机的情况下通过离合器的分断实施对主机、PTO发电机、PTI电动机进行巡查和抢修，确保了船舶运行的稳定，达到节省能源的目的。

Description

一种PTO电机与PTI电机分置式结构的船舶用油电混合动力 装置

技术领域

本实用新型属于船舶设备技术领域，涉及一种船舶混合动力装置，具体的说是涉及一种PTO电机与PTI电机分置式结构的船舶用油电混合动力装置。

背景技术

随着船用电池储能技术的发展，使用基于配置储能电池的船舶油电混合动力系统达到节省燃油消耗目的已成为趋势。目前基于配置储能电池的船舶油电混合动力系统的PTO功能和PTI功能都采用同一个电机，因发电机和电动机的构造及控制的区别，使得同一个电机不能同时达到PTO发电功能与PTI电动功能的高效率；PTO和PTI使用同一个电机时，电机结构和控制系统复杂，制造困难加大，故障机率增加，而当该电机发生故障时不能正常工作，会使PTO和PTI功能同时丧失，且当该电机发生故障时需停船才能检修，影响船舶航行效率。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对目前基于配置储能电池的船舶油电混合动力系统中系统发电与电动不能同时达到高效率，电机结构和控制系统复杂，导致故障率增加，电机发生故障时无法正常工作，且同时丧失PTO和PTI功能，需停船才能检修，影响船舶航行效率等不足，提出一种PTO电机与PTI电机分置式结构的船舶用油电混合动力装置，通过将PTO发电机和PTI电动机进行分置，分置式结构简单，控制方便，使系统发电和电动都实现高效率，可保证船舶动力的冗余，可在不停机的情况下进行巡查和抢修，确保了船舶运行的稳定，进一步节省能源。

本实用新型的技术方案：一种PTO电机与PTI电机分置式结构的船舶用油电混合动力装置，包括船舶主机、齿轮箱、螺旋桨、主机控制器和动力系统控制器；其特征在于：所述混合动力装置还由主机离合器、发电机离合器、电动机离合器、PTO发电机、PTI电动机、储能逆变器、电池、中间轴、艉轴和传动齿轮连接组成；所述船舶主机通过中间轴和主机离合器与所述齿轮箱的输入轴传动连接，所述齿轮箱的输出轴通过艉轴与所述螺旋桨传动连接，所述PTO发电机和PTI电动机设置在所述中间轴的一侧，所述PTO发电机的输出轴上连接设有发电机离合器，所述PTI电动机的输出轴上连接设有电动机离合器，所述发电机离合器与电动机离合器同轴连接，所述中间轴通过传动齿轮与发电机离合器、电动机离合器之间的轴形成传动连接，所述电池、储能逆变器、PTO发电机和PTI电动机之间形成电力电路连接，所述主机控制器通过控制电路与船舶主机连接，所述动力系统控制器分别与主机控制器、主机离合器、发电机离合器、电动机离合器、PTO发电机、PTI电动机、储能逆变器、电池形成控制电路连接。

所述PTO发电机和发电机离合器连接设置在船舶主机的自由端，或连接设置在船舶主机的输出端轴系上，PTI电动机连接设置在船舶主机的输出端轴系上。

所述 PTO发电机为变频同步发电机、永磁发电机或超导发电机，PTI电动机采用变频异步电动机、永磁电动机或超导电动机。

所述电池为具有电能储存功能的锂电池、超级电容或铅酸电池。

所述螺旋桨为定螺距螺旋桨。

本实用新型的有益效果为：本实用新型提出的一种PTO电机与PTI电机分置式结构的船舶用油电混合动力装置，混合动力装置由船舶主机、主机离合器、发电机离合器、电动机离合器、PTO发电机、PTI电动机、储能逆变器、电池、齿轮箱、螺旋桨、主机控制器和动力系统控制器、中间轴、艉轴和传动齿轮连接组成，本实用新型通过将PTO发电机和PTI电动机进行分置，可使系统发电和电力驱动均实现高效率；分置式结构简单，控制方便，可使任一功能相关的设备不能工作时，不影响其它功能的实现，保证了船舶动力的冗余，可以在不停机的情况下通过离合器的分断实施对主机、PTO发电机、PTI电动机进行巡查和抢修，确保了船舶运行的稳定，达到节省能源的目的。

附图说明

图1 为本实用新型装置整体结构示意图。

图中：船舶主机1、主机离合器2、发电机离合器3、电动机离合器4、PTO发电机5、PTI电动机6、储能逆变器7、电池8、齿轮箱9、螺旋桨10、主机控制器11、动力系统控制器12、中间轴13、艉轴14、传动齿轮15。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

如图1所示，一种PTO电机与PTI电机分置式结构的船舶用油电混合动力装置，包括船舶主机1、主机离合器2、发电机离合器3、电动机离合器4、PTO发电机5、PTI电动机6、储能逆变器7、电池8、齿轮箱9、螺旋桨10、主机控制器11、动力系统控制器12、中间轴13、艉轴14和传动齿轮15连接组成；船舶主机1通过中间轴13和主机离合器2与齿轮箱9的输入轴传动连接，齿轮箱9的输出轴通过艉轴14与螺旋桨10传动连接，PTO发电机5和PTI电动机6设置在中间轴13的一侧，PTO发电机5的输出轴上连接设有发电机离合器4，PTI电动机6的输出轴上连接设有电动机离合器4，发电机离合器3与电动机离合器4同轴连接，中间轴13通过传动齿轮15与发电机离合器3、电动机离合器4之间的轴形成传动连接，电池8、储能逆变器7、PTO发电机5和PTI电动机6之间形成电力电路连接，主机控制器11通过控制电路与船舶主机1连接，动力系统控制器12分别与主机控制器11、主机离合器2、发电机离合器3、电动机离合器4、PTO发电机5、PTI电动机6、储能逆变器7、电池8形成控制电路连接。

如图1所示，一种PTO电机与PTI电机分置式结构的船舶用油电混合动力装置，PTO发电机5和发电机离合器3连接设置在船舶主机1的自由端，或连接设置在船舶主机1的输出端轴系上，PTI电动机6连接设置在船舶主机1的输出端轴系上； PTO发电机5为变频同步发电机、永磁发电机或超导发电机，PTI电动机6采用变频异步电动机、永磁电动机或超导电动机；电池8为具有电能储存功能的锂电池、超级电容或铅酸电池；螺旋桨10为定螺距螺旋桨。

如图1所示，一种PTO电机与PTI电机分置式结构的船舶用油电混合动力装置，第一种工作模式为纯PTI电动机推进，原理如下：主机离合器2断开，发电机离合器3断开，电动机离合器4接合，PTI电动机6经过储能逆变器7接收电池8的电能，通过传动齿轮15和齿轮箱9驱动螺旋桨10。

如图1所示，一种PTO电机与PTI电机分置式结构的船舶用油电混合动力装置，第二种工作模式为主机推进同时PTO发电机发电，原理如下：主机离合器2接合，发电机离合器3接合，电动机离合器4断开，船舶主机1经齿轮箱9驱动定螺旋桨10的同时，传动齿轮15驱动PTO发电机发电，PTO发电机5所产生的交流电经储能逆变器7整流后由锂电池8储存。

如图1所示，一种PTO电机与PTI电机分置式结构的船舶用油电混合动力装置，第三种工作模式为纯主机推进，原理如下：主机离合器2接合，发电机离合器3断开，电动机离合器4断开，船舶主机1经齿轮箱9驱动螺旋桨10。

如图1所示，一种PTO电机与PTI电机分置式结构的船舶用油电混合动力装置，第四种工作模式为主机、PTI电动机共同推进，原理如下：主机离合器2接合，发电机离合器3脱开，电动机离合器4接合，船舶主机1经齿轮箱9驱动螺旋桨10，PTI电动机6经过储能逆变器7接收电池8的电能，通过传动齿轮15和齿轮箱9驱动螺旋桨10。

如图1所示，一种PTO电机与PTI电机分置式结构的船舶用油电混合动力装置，船舶主机1通过主机离合器2经齿轮箱9驱动定螺距螺旋桨10的同时，也可以同时经传动齿轮15和发电机离合器3驱动PTO发电机；PTI电动机6通过电动机离合器4与传动齿轮15经齿轮箱9驱动定螺距螺旋桨10；PTO发电机5所发交流电经储能变流器7整流后由锂电池8储存；锂电池8的直流电经储能变流器7交直流转换后由PTI电动机驱动定螺距螺旋桨10。通过主机离合器2、电动机离合4的脱开和接合，可以保证当船舶主机1和PTI电动机6二者任一故障不能工作时，另一个能保证船舶的动力持续获得，从而保证了船舶安全。通过主机离合器2、发电机离合器5、电动机离合4的脱开，可以将船舶主机1、PTO发电机5、PTI电动机6从系统隔离，从而在系统运行时不影响对船舶主机1、PTO发电机5、PTI电动机6故障抢修、巡查或保养。

Claims (5)

1.一种PTO电机与PTI电机分置式结构的船舶用油电混合动力装置，包括船舶主机(1)、齿轮箱(9)、螺旋桨(10)、主机控制器(11)和动力系统控制器(12)；其特征在于：所述混合动力装置还由主机离合器(2)、发电机离合器(3)、电动机离合器(4)、PTO发电机(5)、PTI电动机(6)、储能逆变器(7)、电池(8)、中间轴(13)、艉轴(14)和传动齿轮(15)连接组成；所述船舶主机(1)通过中间轴(13)和主机离合器(2)与所述齿轮箱(9)的输入轴传动连接，所述齿轮箱(9)的输出轴通过艉轴(14)与所述螺旋桨(10)传动连接，所述PTO发电机(5)和PTI电动机(6)设置在所述中间轴(13)的一侧，所述PTO发电机(5)的输入端连接设有发电机离合器(3)，所述PTI电动机(6)的输出端连接设有电动机离合器(4)，所述发电机离合器(3)与电动机离合器(4)同轴连接，所述中间轴(13)通过传动齿轮(15)与发电机离合器(3)、电动机离合器(4)之间的轴形成传动连接，所述电池(8)、储能逆变器(7)、PTO发电机(5)和PTI电动机(6)之间形成电力电路连接，所述主机控制器(11)通过控制电路与船舶主机(1)连接，所述动力系统控制器(12)分别与主机控制器(11)、主机离合器(2)、发电机离合器(3)、电动机离合器(4)、PTO发电机(5)、PTI电动机(6)、储能逆变器(7)、电池(8)形成控制电路连接。

2.根据权利要求1所述的一种PTO电机与PTI电机分置式结构的船舶用油电混合动力装置，其特征在于：所述PTO发电机(5)和发电机离合器(3)连接设置在船舶主机(1)的自由端，或连接设置在船舶主机(1)的输出端轴系上，PTI电动机(6)连接设置在船舶主机(1)的输出端轴系上。

3.根据权利要求1所述的一种PTO电机与PTI电机分置式结构的船舶用油电混合动力装置，其特征在于：所述 PTO发电机(5)为变频同步发电机、永磁发电机或超导发电机，PTI电动机(6)采用变频异步电动机、永磁电动机或超导电动机。

4.根据权利要求1所述的一种PTO电机与PTI电机分置式结构的船舶用油电混合动力装置，其特征在于：所述电池(8)为具有电能储存功能的锂电池、超级电容或铅酸电池。

5.根据权利要求1所述的一种PTO电机与PTI电机分置式结构的船舶用油电混合动力装置，其特征在于：所述螺旋桨(10)为定螺距螺旋桨。

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