CN218431698U - 船用吊舱推进模块的高效冷却结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种船用吊舱推进模块的高效冷却结构,包括：驱动电机，布置在吊柱的吊舱包内，驱动电机的定子直接与吊舱包内壳接触，并在吊舱包上方设置通水孔，利用外界的海水对驱动电机的定子进行有效冷却；外置冷却通风模块，进出风管连接驱动电机的定子和转子之间的气隙，为驱动电机提供冷却通风。本实用新型将驱动电机布置在吊柱的吊舱包内，为改善驱动电机的冷却效果，驱动电机的定子直接与吊舱包内壳接触，利用外界的海水对电机的定子进行有效冷却；外置冷却通风装置，通过该装置为驱动电机提供冷却通风，并通过监测驱动电机绕组温度，利用智能控制系统改变冷却通风装置的通风量，达到节能效果。

Description

船用吊舱推进模块的高效冷却结构

技术领域

本实用新型涉及一种船舶动力的吊舱推进器,尤其是一种船用吊舱推进模块的冷却结构.

背景技术

吊舱推进器是近年来发展起来的一种新型船舶电力推进装置。吊舱推进器的结构形式是将电机与螺旋桨的组合放置在一个舱体内，通过电机直接驱动螺旋桨旋转从而产生船舶航行所需的动力。放置电机的舱体通过吊柱支架“悬吊”在船体下方，这种推进器的型式类似于飞机发动机吊舱悬挂于机翼下方，因此称为吊舱式推进器，简称吊舱推进器。

吊舱推进器集推进装置和操舵装置于一体，省去了传统推进器的轴系和舵机装置，极大的增加了船舶的操纵性。吊舱推进器也不同于全回转推进装置,其将驱动螺旋桨的电机从船舱内移至水下密闭的舱体内，省去了螺旋伞齿轮装置。

由于驱动电机布置在水下密闭的舱体内，电机运行时散发的热量需及时排出，以避免电机的温度过高而影响正常运行。目前，对吊舱推进器驱动电机的冷却方式主要有：全风冷冷却、水冷+风冷冷却。不论现有哪种冷却方式，都存在改进的空间。

发明内容

本实用新型提出一种船用吊舱推进模块的高效冷却结构,将驱动电机布置在吊柱的吊舱包内，为改善驱动电机的冷却效果，驱动电机的定子直接与吊舱包内壳接触，利用外界的海水对电机的定子进行有效冷却；外置冷却通风装置，通过该装置为驱动电机提供冷却通风，并通过监测驱动电机绕组温度，利用智能控制系统改变冷却通风装置的通风量，达到节能效果。

为实现上述目的,本实用新型的技术方案是:一种船用吊舱推进模块的高效冷却结构,包括：

驱动电机，布置在吊柱的吊舱包内，驱动电机的定子直接与吊舱包内壳接触，并在吊舱包上方设置通水孔，利用外界的海水对驱动电机的定子进行有效冷却；

外置冷却通风模块，进出风管连接驱动电机的定子和转子之间的气隙，为驱动电机提供冷却通风。

进一步，所述驱动电机的定子通过热套或焊接的方式直接与吊柱吊舱包内壁接触。

进一步，所述吊舱包上方与吊柱过渡处的支撑处，预留内部中空的腔体，并在腔体的前方开前通水孔，将海水引入到腔体内，在腔体的后方开后通水孔，将海水引出到腔体外。

进一步，所述腔体内布置多组散热片，每组散热片根据需求选择10～20个翅片。

进一步，所述翅片的厚度为5mm～7mm，高度为50mm～80mm，长度为300mm～350mm，翅片的材质采用钛合金，既能防止腐蚀，又能提高热交换率。

进一步，所述驱动电机的转子与转子轴之间布置有轴向通风口，方便冷却通风循环。

进一步，所述驱动电机的定子内布置温度传感器，对定子的实时运行温度进行监测，通过内部控制系统自动调节冷却通风模块的冷却风机的风量，既能保证驱动电机在要求的温升范围内运行，又能最大限度的降低能源消耗。

进一步，所述外置冷却通风模块由冷却风机、换热器、过滤器、进风管、出风管组成，所述冷却风机排出的空气通过换热器冷却和过滤器过滤后，经过进风管、滑环装置、法兰管、吊柱的进风道进入驱动电机的进线端，通过定子和转子之间的气隙、转子与转子轴之间的轴向通风口从驱动电机的另一端流出，然后进入吊柱的出风道、经过出风管回到冷却风机，完成闭式通风循环。

本实用新型的有益效果:

本实用新型的吊舱推进器推进模块采用外界海水和闭式循环通风对驱动电机进行冷却。为充分利用外界海水对驱动电机的定子进行冷却，驱动电机的定子通过热套或焊接的方式直接与吊柱吊舱包内壁接触。对海水流动较差的区域，位于吊舱包上方与吊柱过渡处的支撑处，预留内部中空的腔体，并在腔体的前方开前通水孔，将海水引入到腔体内，在腔体的后方开后通水孔，将海水引出到腔体外。为了改善此部分的冷却效果，在腔体内布置三组散热片(可根据腔体的长度布置两至四组)，每组散热片可根据需求选择10～20个翅片。翅片的厚度为5mm～7mm，高度为50mm～80mm，长度为300mm～350mm。翅片的材质采用钛合金，既能防止腐蚀，又可提高热交换率。在转子与转子轴之间布置轴向通风口，方便冷却通风循环。外置冷却通风模块的通风在对驱动电机冷却时，经过滑环装置，可以对滑环的电能传输元件进行冷却，省去了滑环装置的辅助风机。在驱动电机的定子内布置温度传感器，对定子的实时运行温度进行监测，通过内部控制系统自动调节冷却通风模块的冷却风机的风量，既可保证驱动电机在要求的温升范围内运行，又最大限度的降低能源消耗。

附图说明

图1是推进模块结构布置图；

图2是吊柱结构布置图；

图3是驱动电机结构布置图；

图4是散热翅片布置图；

图5是吊舱模块冷却组成及示意图；

图中:1.吊柱、1a.法兰盘、1b.吊舱、1b-1.进风道、1b-2.出风道、1c.吊舱包、1c-1.腔体、1c-2.前通水孔、1c-3.后通水孔、1c-4.翅片、1d.尾舵、2.推力轴承组件、3.驱动电机、3a.定子、3b.转子、3c.电机轴、4.支撑轴承组件、5.艉密封装置、6.螺旋桨、7.冷却通风模块、7a.冷却风机、7b换热器、7c.过滤器、7d.进风管、7e.出风管、8.滑环装置、9.法兰管、10.温度传感器。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

本实用新型的船用吊舱推进模块的高效冷却结构，包括吊舱推进器推进模块。吊舱推进器推进模块主要由吊柱1、推力轴承组2、驱动电机3、支撑轴承组4、艉密封装置5、螺旋桨6等组成，见附图1。驱动电机3安装在吊柱1的吊舱包内，驱动电机3的电机轴一端连接推力轴承组2，另一端连接支撑轴承组4，并穿过支撑轴承组4后连接螺旋桨6，电机轴与螺旋桨6之间设有艉密封装置5。

吊柱1由法兰盘1a、吊舱1b、吊舱包1c、尾舵1d等组成，见附图2。吊柱1的吊舱1b外部线型采用水动力性能优良的NACA翼型，内部布置有2个通风道，进风道1b-1和出风道1b-2，用于驱动电机3冷却通风的进、出。吊舱包1c的下方为回转体结构，直径D0与螺旋桨直径D比小于0.45，用于安装驱动电机3，上方预留1个腔体1c-1，腔体前、后布置2个通水孔，前通水孔1c-2和后通水孔1c-3。

驱动电机3由定子3a、转子3b和电机轴3c组成，见附图3。驱动电机3的定子3a与吊舱包1c回转体的内壳通过热套或焊接的方式直接接触，充分利用外界的海水冷却定子3a船舶在航行时，吊舱包1c除上方的过渡结构外，周围的海水快速流动，通过吊舱包1c壳体形成热交换，将电机定子散发的热量带走。吊舱包1c上方预留的腔体1c-1、前通水孔1c-2和后通水孔1c-3，可将海水引入到驱动电机3定子3a的上方，对此部分的定子3a进行冷却。腔体1c-1的长度L0与定子3a的长度L之比在0.8～1.1范围内。虽然腔体1c-1内有海水流通，但热交换效果较差，为了改善此部分定子3a的冷却效果，在吊舱包1c腔体1c-1外壳体处布置三组散热片，每组散热片有10～20个翅片1c-4，见附图4。翅片1c-4的厚度为5mm～7mm，高度为50mm～80mm，长度为300mm～350mm。翅片的材质采用钛合金，既能防止腐蚀，又可提高热交换率。船舶航行时，外界海水从吊舱包1c的前通水孔1c-2进入腔体1c-1，流经翅片1c-4对定子3a的此部分进行冷却，然后从后通水孔1c-3流出。定子3a和转子3b之间留有气隙，此外，在转子3b与转子轴3c之间布置有轴向通风口，方便冷却通风流出。布置在船舱内的冷却通风模块7，由冷却风机7a、换热器7b、过滤器7c、进风管7d、出风管7e等组成，见附图5。冷却通风模块7为驱动电机3提供通风，冷却风机7a排出的空气通过换热器7b冷却和过滤器7c过滤后，经过进风管7d、滑环装置8、法兰管9、吊柱1的进风道1b-1进入驱动电机3的进线端，通过定子3a和转子3b之间的气隙、转子3b与转子轴3c之间的轴向通风口从驱动电机3的另一端流出，然后进入吊柱1的出风道1b-2、经过出风管7e回到冷却风机7a，完成闭式通风循环，见附图5。吊舱推进器的冷却通风模块7采用闭式循环冷却，换热器7b通过淡水或海水实现热交换，见附图5。驱动电机3采用外部海水和内部通风双重方式冷却，提高了冷却效果，减少了对冷却风量的需求，降低了能源消耗。此外，冷却通风模块7排出的冷却通风经过滑环装置8，可以对滑环的电能传输元进行冷却，滑环装置8无需再布置额外的冷却设备。为达到节能效果，在驱动电机3的定子3a内布置温度传感器10，见附图5，对定子3a的实时运行温度进行监测，并通过内部控制系统自动调节冷却通风模块7的冷却风机7a运行功率，最大限度的降低能源消耗。

实施例1：10MW吊舱推进器推进模块采用外界海水和闭式循环通风对驱动电机进行冷却。驱动电机采用高效永磁电机，永磁电机的定子通过热套的方式与吊柱吊舱包内壁接触。在吊舱包上方与吊柱过渡的支撑处，预留内部中空的腔体，腔体长度为2250mm，约为驱动电机定子长度的90％。在腔体的前方布置前通水孔，将海水引入到腔体内，在腔体的后方布置后通水孔，将海水引出到腔体外。在腔体内的吊舱包外壁上布置三组散热片，每组散热片有15个翅片，翅片厚度5mm，高度60mm，长度300mm。翅片的材质为钛合金。

实施例2：在驱动电机的定子内布置温度传感器PT100，对定子的实时运行温度进行监测。在船舱内布置冷却通风模块，冷却通风模块的风机采用变频电机驱动，当驱动电机的温升为50K时，冷却通风量为7m3/s，变频电机的功率为45kW；当驱动电机的温升为50K时，冷却通风量为7m3/s，变频电机的功率为45kW；当冷却通风量为4m3/s，驱动电机的温升为60K，变频电机的功率为25Kw。可大大节省能源消耗。

Claims (8)

1.一种船用吊舱推进模块的高效冷却结构,其特征在于，包括：

驱动电机，布置在吊柱的吊舱包内，驱动电机的定子直接与吊舱包内壳接触，并在吊舱包上方设置通水孔，利用外界的海水对驱动电机的定子进行有效冷却；

外置冷却通风模块，进出风管连接驱动电机的定子和转子之间的气隙，为驱动电机提供冷却通风。

2.根据权利要求1所述的船用吊舱推进模块的高效冷却结构,其特征在于：所述驱动电机的定子通过热套或焊接的方式直接与吊柱吊舱包内壁接触。

3.根据权利要求1所述的船用吊舱推进模块的高效冷却结构,其特征在于：所述吊舱包上方与吊柱过渡处的支撑处，预留内部中空的腔体，并在腔体的前方开前通水孔，将海水引入到腔体内，在腔体的后方开后通水孔，将海水引出到腔体外。

4.根据权利要求3所述的船用吊舱推进模块的高效冷却结构,其特征在于：所述腔体内布置多组散热片，每组散热片根据需求选择10～20个翅片。

5.根据权利要求4所述的船用吊舱推进模块的高效冷却结构,其特征在于：所述翅片的厚度为5mm～7mm，高度为50mm～80mm，长度为300mm～350mm，翅片的材质采用钛合金，既能防止腐蚀，又能提高热交换率。

6.根据权利要求1所述的船用吊舱推进模块的高效冷却结构,其特征在于：所述驱动电机的转子与转子轴之间布置有轴向通风口，方便冷却通风循环。

7.根据权利要求1所述的船用吊舱推进模块的高效冷却结构,其特征在于：所述驱动电机的定子内布置温度传感器，对定子的实时运行温度进行监测，通过内部控制系统自动调节冷却通风模块的冷却风机的风量，既能保证驱动电机在要求的温升范围内运行，又能最大限度的降低能源消耗。

8.根据权利要求1所述的船用吊舱推进模块的高效冷却结构,其特征在于：所述外置冷却通风模块由冷却风机、换热器、过滤器、进风管、出风管组成，所述冷却风机排出的空气通过换热器冷却和过滤器过滤后，经过进风管、滑环装置、法兰管、吊柱的进风道进入驱动电机的进线端，通过定子和转子之间的气隙、转子与转子轴之间的轴向通风口从驱动电机的另一端流出，然后进入吊柱的出风道、经过出风管回到冷却风机，完成闭式通风循环。

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