CN101546931B - 一种集成推进器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种集成推进器，属于水面或水下运行设备或装置的推进技术领域。它包括多相永磁电机、螺旋桨和导管；所述的导管与多相永磁电机定子集成，其导管分为三段，导管前段、导管中段、导管后段通过螺钉连接形成一个中间有导管凹槽的整体导管，导管中段作为多相永磁电机机座，包括定子铁芯和定子绕组的电机定子安装在机座内；所述的螺旋桨与多相永磁电机转子集成，其螺旋桨是一种固定螺距多叶桨，该螺旋桨的外圆有端环，端环外壁开有“凹”型槽口，永磁电机转子的永磁体和形成磁路的转子背铁嵌入端环外壁的“凹”型槽口内与螺旋桨融合为一个整体。本发明集成推进器优点在于：空间利用率高，无需联结轴和支撑轴，装配技术简单，建造和维修方便，降低了螺旋桨运行的振动和噪声。

Description

一种集成推进器

技术领域

本发明涉及一种集成推进器，是一种由电机和螺旋桨组成的推进器，属于水面或水下运行设备或装置的推进技术领域。

背景技术

传统的电机-螺旋桨推进器，是采用电机-螺旋桨分离的分体式推进系统，即推进电机位于舱内，通过穿过壳体的传动轴与水中的螺旋桨相连，驱动螺旋桨旋转工作。电机与螺旋桨二者在轴向空间和径向空间是相互独立的。这种结构存在的不足在于：1、空间利用率低；2、电机有自己的输出轴，该轴与螺旋桨轴联接装配时必须严格地校中，否则会导致整个轴系在工作时有较大的振动，严重时会影响整个轴系的正常工作甚至会导致整个轴系损坏失效；3、电机、螺旋桨以及整个轴系校中安装好后，传动轴系需要穿过船舶壳体，为了保证船体水密性能，需要在轴系上安装水密封装置，增加了轴系的复杂性；4、因振动和传动链较长，造成噪音较大。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于，提供一种空间利用率高、无需联结轴和支撑轴、装配技术简单、建造和维修方便、降低了螺旋桨运行的振动和噪声、由电机和螺旋桨组成的集成推进器。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种集成推进器，它包括多相永磁电机、螺旋桨和导管，其中导管与多相永磁电机定子集成，螺旋桨与多相永磁电机转子集成；所述的导管与多相永磁电机定子集成，其导管分为三段，导管前段、导管中段、导管后段通过螺钉连接形成一个中间有导管凹槽的整体导管，导管中段作为多相永磁电机机座，包括定子铁芯和定子绕组的电机定子安装在机座内；所述的螺旋桨与多相永磁电机转子集成，其螺旋桨是一种固定螺距多叶桨，该螺旋桨的外圆有端环，端环外壁开有“凹”型槽口，永磁电机转子的永磁体和形成磁路的转子背铁嵌入端环外壁的“凹”型槽口内与螺旋桨融合为一个整体。

具有附加技术特征的进一步的技术方案为：

所述的集成推进器，其电机定子安装在机座内是电机定子安装在导管凹槽中。

所述的集成推进器，其导管为圆环状流线型结构，为加速导管，或减速导管，或管道的一部分。

所述的集成推进器，其螺旋桨的桨叶由端环内圆伸出向端环圆心延伸，在距圆心相同距离位置各自终止。

所述的集成推进器，其螺旋桨为无支撑轴螺旋桨，通过两只“L”型的轴承支撑在导管前段与导管后段之间。

所述的集成推进器，其多相永磁电机为三相、或六相或十二相，定子绕组定子绕组为波绕组或叠绕组，采用星形或者三角形连接。

所述的一种集成推进器，其电机定子，其定子铁芯和定子绕组由密封胶填充层封装；导管前段与导管后段由导管O型密封圈密封；定子铁芯内圆外包覆有用于集成推进器在水下工作时电机定子防水绝缘的不锈钢或玻璃钢制作的定子保护套，该定子保护套厚度为0.8～1.2mm。

所述的一种集成推进器，其螺旋桨端环外壁上有端环O型密封圈，端环外壁包覆有用于集成推进器在水下工作时电机转子永磁体防水、防腐蚀的不锈钢或玻璃钢制作的转子保护套，转子保护套厚度为0.8～1.2mm。

所述的集成推进器，其轴承为具有一定自润滑性能的、正常运行时能适应润滑剂为水的高分子复合材料制作的轴承。

本发明全部采用静密封，无旋转密封，可靠性高；电机和螺旋桨高度集成，充分利用空间，无需联结轴和支撑轴，建造和维修方便；导管与桨叶叶稍间没有间隙，降低了螺旋桨运行的振动和噪声。本发明适合于水面或水下航行器的主推进系统或辅助推进系统，也可以应用于新概念潜艇电力推进以及水面舰船的吊舱推进，还可以作为鱼雷、无人潜航。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

图1为本发明纵向剖视图；

图2为图1的右视图；

图3为本发明中定子的结构示意图；

图4为本发明中转子的局部结构放大示意图；

图5为本发明中定子、转子气隙处放大示意图；

图6本发明中轴承示意图；

图7为图6中轴承剖面图。

图中：1-导管前段，2-螺钉，3-导管中段，4-定子铁芯，5-定子绕组，6-密封胶填充层，7-导管O型密封圈，7’-端环O型密封圈，8-导管后段，9-吊架座，10-定子保护套，11-轴承，12-转子保护套，13-永磁体，14-转子背铁，15-螺旋桨，16-固定销钉，17-绕组引出线，18-信号引出线。

具体实施方式

实施例1：

如图所示：一种集成推进器，它具有多相永磁电机、螺旋桨15和导管，其中导管与多相永磁电机定子集成，螺旋桨15与多相永磁电机转子集成；所述的导管与多相永磁电机定子集成，其导管分为三段，导管的横截面为具有凹槽的流线形，导管为加速导管，或减速导管，或管道等不同形状。导管前段1、导管中段3、导管后段8通过螺钉2连接形成一个中间有导管凹槽的整体导管，导管中段3作为多相永磁电机机座，包括定子铁芯4和定子绕组5的电机定子安装在机座内，定子铁芯4与导管中段3过盈配合，通过热套安装，将定子铁芯4安装在导管中段3内；定子铁芯4由多片开有槽口的薄硅钢片叠压而成，定子绕组5嵌入定子铁芯4的槽口内，定子绕组引出线17和信号引出线18从定子绕组5的端部引出穿过导管中段3的出线孔从吊架座9中引出，引出的电缆和信号线可以通过水密接插件与外部电源、信号线联接；所述的螺旋桨15与多相永磁电机转子集成，其螺旋桨15是一种固定螺距多叶桨，本实施例为四叶桨，该螺旋桨15的外圆有端环，端环外壁开有“凹”型槽口，永磁电机转子的永磁体13和形成磁路的转子背铁14对称地嵌入端环外壁的“凹”型槽口内与螺旋桨15融合为一个整体；转子背铁14为半圆结构，对称地嵌入端环外壁的凹型槽口内以固定销钉16固定；在导管中段3处安装有吊架座9，该吊架座9是整个集成推进器安装的公共底座。本实施例所述电机定子安装在机座内是电机定子安装在导管凹槽中。导管为圆环状流线型结构，本实施例导管为加速导管，当为减速导管或管道的一部分则是另外的实施例。螺旋桨15的桨叶由端环内圆伸出向端环圆心延伸，但所有桨叶的叶片并不在圆心相交，而是在距圆心相同距离位置各自终止。螺旋桨15为无支撑轴螺旋桨，通过两只“L”型的轴承11支撑在导管前段1与导管后段8之间。多相永磁电机为三相、或六相或十二相，本实施例为六相，定子绕组5为波绕组，也可选为叠绕组，采用星形连接，也可采用三角形连接。电机定子其定子铁芯4和定子绕组5由密封胶填充层6封装；导管前段1与导管后段8由导管O型密封圈7密封；定子铁芯4内圆外包覆有用于集成推进器在水下工作时电机定子防水绝缘的不锈钢或玻璃钢制作的定子保护套10，该定子保护套10厚度为0.8～1.2mm，本实施例选为1mm，定子保护套10与密封胶填充层6粘接为一体，保护定子铁芯。螺旋桨15端环外壁上有端环O型密封圈7’，端环外壁包覆有用于集成推进器在水下工作时电机转子永磁体防水、防腐蚀的不锈钢或玻璃钢制作的转子保护套12，转子保护套12厚度为0.8～1.2mm，本实施例选为1mm。轴承11为具有一定自润滑性能的、正常运行时能适应润滑剂为水的高分子复合材料制作的轴承。如图5所示：螺旋桨15通过L型轴承11支撑在导管前段1和导管后段8上，轴承11为L型，通过过盈配合固定在导管前段1和导管后段8上，不仅在径向上可以起到支撑作用，支撑起螺旋桨，在轴向上可以起到承受推力作用，能承受螺旋桨旋转时产生的向前或向后的推力，并将推力传递到导管前段1或导管后段8上；导管前段1内圆、轴承11、螺旋桨15端环内圆和导管后段8内圆平齐，从而使螺旋桨旋转时内部形成平滑均匀的流场，螺旋桨旋转形成的水流能通畅的流过，阻力小，同时，上述四者间紧密贴合，没有较大的缝隙，可以防止液体中的泥沙、颗粒等杂质进入轴承以及电机定、转子间的气隙中，起到保护电机作用。本发明通过吊架座9固定到水面或水下航行器等设备上。当多相永磁电机通过定子绕组引出线17在定子绕组5内通入电源时，在定子绕组5内产生旋转磁场，通过旋转磁场与永磁体13相互作用，使镶嵌有永磁体13的螺旋桨15旋转，桨叶随着螺旋桨15的旋转向前或向后推动流体流动，流体反过来作用于桨叶，使桨叶产生向后或向前的轴向推力；产生的推力通过L型的轴承11传递给导管前段1或导管后段8，导管前段1或导管后段8通过螺钉2固定在导管中段3上，最终，轴向推力传递到导管中段3上；继而通过固定在导管中段3上的吊架座9传递安装有集成推进器的水面或水下航行器上。如图1、2、4、5所示，液体能够通过轴承11与螺旋桨15的接触面渗入到轴承11以及气隙内，起到润滑、冷却作用。

实施例2：

与上述实施例不同的是，多相永磁电机为三相，定子绕组5为叠绕组，采用三角形连接，定子保护套10厚度为0.8mm，转子保护套12厚度也为0.8mm。

实施例3：

与上述实施例不同的是，多相永磁电机为十二相，定子绕组5为波绕组，采用三角形连接，定子保护套10厚度为1.2mm，转子保护套12厚度也为1.2mm。

Claims (7)

1.一种集成推进器，其特征在于：它包括多相永磁电机、螺旋桨(15)和导管，其中导管与多相永磁电机定子集成，螺旋桨(15)与多相永磁电机转子集成；所述的导管与多相永磁电机定子集成，其导管分为三段，导管前段(1)、导管中段(3)、导管后段(8)通过螺钉(2)连接形成一个中间有导管凹槽的整体导管，导管中段(3)作为多相永磁电机机座，包括定子铁芯(4)和定子绕组(5)的电机定子安装在机座内；所述的螺旋桨(15)与多相永磁电机转子集成，其螺旋桨(15)是一种固定螺距多叶桨，该螺旋桨(15)的外圆有端环，端环外壁开有“凹”型槽口，永磁电机转子的永磁体(13)和形成磁路的转子背铁(14)嵌入端环外壁的“凹”型槽口内与螺旋桨(15)融合为一个整体；所述的螺旋桨(15)为无支撑轴螺旋桨，通过两只“L”型的轴承(11)支撑在导管前段(1)与导管后段(8)之间。

2.如权力要求1所述的集成推进器，其特征在于：所述的电机定子安装在机座内是电机定子安装在导管凹槽中。

3.如权力要求1所述的集成推进器，其特征在于：所述的螺旋桨(15)，其桨叶由端环内圆伸出向端环圆心延伸，在距圆心相同距离位置各自终止。

4.如权力要求1所述的集成推进器，其特征在于：所述的多相永磁电机为三相、或六相或十二相，定子绕组(5)为波绕组或叠绕组，采用星形或者三角形连接。

5.如权利要求1所述的一种集成推进器，其特征在于：所述的电机定子，其定子铁芯(4)和定子绕组(5)由密封胶填充层(6)封装；导管前段(1)与导管后段(8)由导管0型密封圈(7)密封；定子铁芯(4)内圆外包覆有用于集成推进器在水下工作时电机定子防水绝缘的不锈钢或玻璃钢制作的定子保护套(10)，该定子保护套(10)厚度为0.8～1.2mm。

6.如权利要求1所述的一种集成推进器，其特征在于：所述的螺旋桨(15)端环外壁上有端环O型密封圈(7’)，端环外壁包覆有用于集成推进器在水下工作时电机转子永磁体防水、防腐蚀的不锈钢或玻璃钢制作的转子保护套(12)，转子保护套(12)厚度为0.8～1.2mm。

7.如权利要求1所述的集成推进器，其特征在于：所述的轴承(11)为具有一定自润滑性能的、正常运行时能适应润滑剂为水的高分子复合材料制作的轴承。

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