船舶吊艙式推進器的制作方法

文檔序號:17074729發布日期:2019-03-08 23:37
船舶吊艙式推進器的制作方法

本發明涉及船舶推進領域,尤其涉及一種船舶吊艙式推進器。



背景技術:

推進器是船舶動力設備中的重要部件,在各類推進器中,吊艙式推進器確實是其中的佼佼者,雖然吊艙式推進器擁有電力推進的高效率,震動小,污染小的技術優勢,已被應用于潛水作業供應船、石油鉆井平臺、補給船、穿梭油輪及滾裝船、破冰船及部分軍船。

吊艙式推進器,又稱POD推進器,是一種集推進和操舵裝置于一體的新型船舶推進裝置。吊艙式推進器將推進電機置于船艙外部,直接與螺旋槳相連,可以在360°內水平轉動以實現矢量推進。一般主要由內置驅動電機模塊、螺旋槳模塊、水平轉動機構以及冷卻裝置組成。其中,驅動電機以永磁交流電機為主,螺旋槳由電機直接驅動。具有以下諸多優點:增加了船舶設計、建造和使用的靈活性,使電力推進的優越性得到了更充分的體現。但吊艙式推進器還是難題需要解決,其中之一就是:安裝空間狹小,電機功率無法做大,傳遞出的功率受到一定限制。



技術實現要素:

本發明的目的是提供一種采用模塊化設計,制作方便,安裝精度高,驅動裝置體積小但輸出功率大的船舶吊艙式推進器。

為實現上述目的,本發明采用的技術方案是:

一種船舶吊艙式推進器,包括有吊艙殼體、螺旋槳及槳軸,所述吊艙殼體通過回轉軸承安裝在船體上,所述槳軸通過設置在所述吊艙殼體中的軸承固定安裝在所述吊艙殼體內腔軸承座上,置于所述吊艙殼體外的所述螺旋槳安裝在所述槳軸端部,所述槳軸由永磁同步電機驅動;所述永磁同步電機包括有轉子基座、轉子組件及定子組件,所述轉子基座固定安裝在所述槳軸上,具有永磁特性的所述轉子組件以槳軸軸心線為中心均布在所述轉子基座上;所述定子組件固定安裝在所述吊艙殼體上,用于為與所述轉子組件提供旋轉磁場;所述定子組件由若干定子單元所組成,所述定子單元包括定子鐵芯及纏繞在所述定子鐵芯上的定子繞組,單個的所述定子單元在控制單元的控制指令下產生變化的磁場,驅動所述轉子組件旋轉。

定子組件采用模塊化的定子單元組合而成,大大降低了傳統整圓形定子鐵芯的制作難度,尤其是在制作大半徑的定子鐵芯時,單個的定子單元在控制單元的控制指令下產生變化的磁場,對經過其磁場的轉子組件產生電磁力,若其中一塊或幾塊定子單元損壞,電機并不會停止運行,更換也很便捷,只需對單個的定子單元進行更換即可,這是傳統電機無法實行的。

優選地,所述螺旋槳為兩個,分別安裝在所述槳軸的兩端,其有益效果在于:提高吊艙的的推動效率。

優選地,所述轉子基座呈環形柱狀結構,通過鍵連接在所述槳軸上,兩端部由壓蓋鎖緊;其有益效果在于:鍵連接的安裝方式簡單可靠,力矩傳動效率高;所述轉子基座增大了電機的旋轉半徑,提高了電機的轉動力矩,還為轉子組件提供了安裝平臺,方便轉子組件的安裝;且各個零部件均為可拆式連接,方便維修及零部件的更換。

優選地,所述轉子組件由若干磁鋼基板組成,所述磁鋼基板以槳軸軸心線為中心均布在所述轉子基座上。

優選地,所述定子單元呈扇形弧狀結構,以槳軸軸心線為中心均布在所述吊艙殼體內壁,為所述轉子組件提供徑向磁場;其有益效果在于:所述磁鋼基板的布置與所述定子單元相對應,所述定子單元在徑向上為所述磁鋼基板提供變化的磁場,從而驅動槳軸帶動螺旋槳旋轉。

優選地,所述吊艙殼體內壁設有用于定位所述定子單元的第一定位槽,所述定子單元上設有與所述第一定位槽相適配的第一定位塊;其有益效果在于:單個模塊的定子單元在安裝過程中需要控制安裝的精度,以至于達到最佳的輸出效率,即在安裝過程中,既要保證定子單元所組成的定子組件的同軸度及圓柱度,還要控制相鄰的所述定子單元之間的間距,所述第一定位槽,為現場采用銑床對吊艙殼體精加工完成。

優選地,所述定子單元呈扇形盤狀結構,以槳軸軸心線為中心均布在所述吊艙殼體內壁,為所述轉子組件提供軸向磁場;其有益效果在于:所述磁鋼基板的布置與所述定子單元相對應,所述定子單元在軸向上為所述磁鋼基板提供變化的磁場,從而驅動槳軸帶動螺旋槳旋轉。

優選地,所述吊艙殼體上設有凸臺,所述凸臺端部上設有用于定位所述轉子單元的第二定位槽,所述定子單元上設有與所述第二定位槽相適配的第二定位塊;其有益效果在于:單個模塊的定子單元在安裝過程中需要控制安裝的精度,以至于達到最佳的輸出效率,即在安裝過程中,既要保證定子單元所組成的定子組件的同軸度及圓柱度,還要控制相鄰的所述定子單元之間的間距,所述第一定位槽,為現場采用銑床對吊艙殼體精加工完成;所述凸臺設計可方便安裝及定位槽的加工。

優選地,所述定子單元包括定子單元一及定子單元二;所述定子單元一呈扇形弧狀結構,以槳軸軸心線為中心均布在所述吊艙殼體內壁,為所述轉子組件提供徑向磁場;所述定子單元二固定安裝在所述定子單元一上,為所述轉子組件提供軸向磁場;所述定子單元上設有用于定位所述定子單元二的第三定位槽;其有益效果在于:在軸向及徑向上同時對轉子組件提供旋轉磁場,充分利用有限的安裝空間,增大自身力矩,提高電機輸出功率。

優選地,所述吊艙殼體上端設有轉軸,所述轉軸上端設有轉盤,所述轉盤由驅動電機直接驅動,實現所述吊艙殼體水平面上的角度偏擺,控制船舶行駛方向;其有益效果在于:所述轉盤可視為所述轉軸的延伸,所述轉盤由驅動電機直接驅動,該電機結構與槳軸所使用的永磁同步直驅電機結構方式相同,所述轉盤的主要作用是增大旋轉半徑,進而增加了所述驅動電機的力矩半徑。

與現有技術相比,本發明的有益效果是:1、采用永磁同步電機直接驅動槳軸及吊艙殼體旋轉的主體部件,省去中間的傳動部件,使整體結構簡單,傳動效率高;2、采用軸向和徑向兩個方向對電機轉子組件提供旋轉動力,增大了電機轉子的受力面積,提高的輸出功率;3、電機定子組件由模塊化的的若干個定子單元組成,降低了傳統定子鐵芯的制作難度;4、定位槽由現場對吊艙殼體精加工而成,保證了定子單元的安裝精度,提高了永磁同步電機的輸出功率;5、相比傳統操舵液壓系統,本推進器采用永磁同步電機直接驅動轉盤在360°內水平轉動,結構簡單,故障率低。

附圖說明

圖1為實施例一所述的一種船舶吊艙式推進器的結構示意圖;

圖2為實施例一所述的轉子組件及定子組件的結構示意圖;

圖3為實施例一所述的定子單元一的結構側視圖;

圖4為實施例一所述的定子單元一的結構主視圖;

圖5為實施例二所述的一種船舶吊艙式推進器的結構示意圖;

圖6為實施例二所述的轉子組件及定子組件的結構示意圖;

圖7為實施例二所述的定子單元二的結構側視圖;

圖8為實施例二所述的定子單元二的結構主視圖;

圖9為實施例三所述的一種船舶吊艙式推進器的結構示意圖;

圖10為實施例二所述的定子單元三的結構示意圖;

圖中:1、螺旋槳;2、吊艙殼體;21、第一定位槽;22、凸臺;23、第二定位槽;3、導流帽;4、槳軸;5、轉子基座;6、軸承;7、軸承座;8、轉子組件;81、磁鋼基板一;82、磁鋼基板二;9、定子組件;91、定子單元一;91-1、第一定位凸塊;91-2、第三定位槽;92、定子單元二;92-1、第二定位凸塊;10、回轉軸承;11、鍵;12、壓蓋;13、編碼盤;14、感應元件;15、轉軸;16、轉盤;17、驅動電機。

具體實施方式

下面將結合本發明中的附圖,對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例,而不是全部的實施例?;诒景l明中的實施例,本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動條件下所獲得的所有其它實施例,都屬于本發明保護的范圍。

實施例一

如圖1-4所示,一種船舶吊艙式推進器,包括有吊艙殼體2、螺旋槳1及槳軸4,所述吊艙殼體2通過回轉軸承10安裝在船體上,所述槳軸4通過設置在所述吊艙殼體2中的軸承6固定安裝在所述吊艙殼體2內腔軸承座7上,置于所述吊艙殼體2外的所述螺旋槳1安裝在所述槳軸4端部,所述槳軸4由永磁同步電機驅動;所述永磁同步電機包括有轉子基座5、轉子組件8及定子組件9,所述轉子基座5固定安裝在所述槳軸4上,具有永磁特性的所述轉子組件8以槳軸4軸心線為中心均布在所述轉子基座5上;所述定子組件9固定安裝在所述吊艙殼體2上,用于為與所述轉子組件8提供旋轉磁場;所述定子組件9由若干定子單元一91所組成,所述定子單元一91包括定子鐵芯及纏繞在所述定子鐵芯上的定子繞組,單個的所述定子單元一91在控制單元的控制指令下產生變化的磁場,驅動所述轉子組件8旋轉。

優選地,所述螺旋槳1為兩個,分別安裝在所述槳軸4的兩端,所述槳軸4端頭還安裝有導流帽3,槳軸4旋轉時,帶動螺旋槳1旋轉,產生同方向的推力;所述轉子基座5呈環形柱狀結構,通過鍵11連接在所述槳軸上,兩端部由壓蓋12鎖緊;所述轉子組件8由若干呈扇形弧狀的磁鋼基板一81組成,所述磁鋼基板一以槳軸4軸心線為中心均布在所述轉子基座5周向上;所述定子單元一91呈扇形弧狀結構,以槳軸4軸心線為中心均布在所述吊艙殼體2內壁,為所述轉子組件8提供徑向磁場;所述吊艙殼體2內壁周向設有用于定位所述定子單元一91的第一定位槽21,所述定子單元一91上設有與所述第一定位槽21相適配的第一定位凸塊91-1,所述的第一定位槽21為現場采用銑床精加工完成,保證吊艙殼體2內壁周向的圓柱度及各個呈圓弧結構的第一定位槽21之間的同心度;所述永磁同步電機還包括有用于讀取槳軸轉速及轉角的編碼器,所述編碼器包括編碼盤13及感應元件14,所述編碼盤固定在所述槳軸4上,所述感應元件14為光感應元件,固定在軸承座7上;所述吊艙殼體2上端設有轉軸15,所述轉軸15上端設有轉盤16,所述轉盤16由驅動電機17直接驅動,實現所述吊艙殼體2水平面上的角度偏擺,控制船舶行駛方向,所述轉盤16可視為所述轉軸15的延伸,所述轉盤16由驅動電機17直接驅動,該電機結構與槳軸4所使用的永磁同步直驅電機結構方式相同,所述轉盤16的主要作用是增大旋轉半徑,進而增加了所述驅動電機17的力矩半徑。

實施例二

如圖5-8所示,一種船舶吊艙式推進器,包括有吊艙殼體2、螺旋槳1及槳軸4,所述吊艙殼體2通過回轉軸承10安裝在船體上,所述槳軸4通過設置在所述吊艙殼體2中的軸承6固定安裝在所述吊艙殼體2內腔軸承座7上,置于所述吊艙殼體2外的所述螺旋槳1安裝在所述槳軸4端部,所述槳軸4由永磁同步電機驅動;所述永磁同步電機包括有轉子基座5、轉子組件8及定子組件9,所述轉子基座5固定安裝在所述槳軸4上,具有永磁特性的所述轉子組件8以槳軸4軸心線為中心均布在所述轉子基座5上;所述定子組件9固定安裝在所述吊艙殼體2上,用于為與所述轉子組件8提供旋轉磁場;所述定子組件9由若干定子單元二92所組成,所述定子單元二92包括定子鐵芯及纏繞在所述定子鐵芯上的定子繞組,單個的所述定子單元二92在控制單元的控制指令下產生變化的磁場,驅動所述轉子組件8旋轉。

優選地,所述螺旋槳1為兩個,分別安裝在所述槳軸4的兩端,所述槳軸4端頭還安裝有導流帽3,槳軸4旋轉時,帶動螺旋槳1旋轉,產生同方向的推力;所述轉子基座5呈環形柱狀結構,通過鍵11連接在所述槳軸4上,兩端部由壓蓋12鎖緊;所述轉子組件8由若干呈扇形弧狀的磁鋼基板二82組成,所述磁鋼基板二82以槳軸4軸心線為中心均布在所述轉子基座5周向上;所述定子單元二92呈扇形盤狀結構,以槳軸4軸心線為中心均布在所述吊艙殼體2內壁,為所述轉子組件8提供軸向磁場;所述吊艙殼體2內壁設有凸臺22,周向設有用于定位所述定子單元二92的第二定位槽23,所述定子單元二92上設有與所述第二定位槽23相適配的第二定位凸塊92-1,所述的第二定位槽23為現場采用銑床精加工完成,保證吊艙殼體內壁周向的圓柱度及各個呈圓弧結構的第二定位槽23之間的同心度;所述永磁同步電機還包括有用于讀取槳軸轉速及轉角的編碼器,所述編碼器包括編碼盤13及感應元件14,所述編碼盤固定在所述槳軸4上,所述感應元件14為光感應元件,固定在軸承座7上;所述吊艙殼體2上端設有轉軸15,所述轉軸15上端設有轉盤16,所述轉盤16由驅動電機17直接驅動,實現所述吊艙殼體2水平面上的角度偏擺,控制船舶行駛方向,所述轉盤16可視為所述轉軸15的延伸,所述轉盤16由驅動電機17直接驅動,該電機結構與槳軸4所使用的永磁同步直驅電機結構方式相同,所述轉盤16的主要作用是增大旋轉半徑,進而增加了所述驅動電機17的力矩半徑。

實施例三

如圖9-10所示,一種船舶吊艙式推進器,包括有吊艙殼體2、螺旋槳1及槳軸4,所述吊艙殼體2通過回轉軸承10安裝在船體上,所述槳軸4通過設置在所述吊艙殼體2中的軸承6固定安裝在所述吊艙殼體2內腔軸承座7上,置于所述吊艙殼體2外的所述螺旋槳1安裝在所述槳軸4端部,所述槳軸4由永磁同步電機驅動;所述永磁同步電機包括有轉子基座5、轉子組件8及定子組件9,所述轉子基座5固定安裝在所述槳軸4上,具有永磁特性的所述轉子組件8以槳軸4軸心線為中心均布在所述轉子基座5上;所述定子組件9固定安裝在所述吊艙殼體2上,用于為與所述轉子組件8提供旋轉磁場;所述定子組件9由若干定子單元所組成,所述定子單元包括定子鐵芯及纏繞在所述定子鐵芯上的定子繞組,單個的所述定子單元在控制單元的控制指令下產生變化的磁場,驅動所述轉子組件8旋轉。

優選地,所述螺旋槳1為兩個,分別安裝在所述槳軸4的兩端,所述槳軸4端頭還安裝有導流帽3,槳軸4旋轉時,帶動螺旋槳1旋轉,產生同方向的推力;所述轉子基座5呈環形柱狀結構,通過鍵11連接在所述槳軸4上,兩端部由壓蓋12鎖緊;所述轉子組件8由若干呈扇形弧狀的磁鋼基板一81及呈扇形盤狀的磁鋼基板二82組成,所述磁鋼基板一81以槳軸4軸心線為中心均布在所述轉子基座5周向上,所述磁鋼基板二82以槳軸4軸心線為中心均布在所述轉子基座5端部;所述定子組件9由定子單元一91及定子單元二92,所述定子單元一91呈扇形弧狀結構,以槳軸4軸心線為中心均布在所述吊艙殼體2內壁,為所述轉子組件8提供軸向磁場,所述定子單元二92呈扇形盤狀結構,固定安裝在所述定子單元一91上;所述吊艙殼體2內壁設有設有用于定位所述定子單元一91的第一定位槽21,所述定子單元一91上設有與所述第一定位槽21相適配的第一定位凸塊91-1,所述定子單元一91上還設有用于定位所述定子單元二92的第三定位槽91-2;所述的第一定位槽21為現場采用銑床精加工完成,保證吊艙殼體2內壁周向的圓柱度及各個呈圓弧結構的第一定位槽21之間的同心度;所述永磁同步電機還包括有用于讀取槳軸轉速及轉角的編碼器,所述編碼器包括編碼盤13及感應元件14,所述編碼盤固定在所述槳軸4上,所述感應元件14為光感應元件,固定在軸承座7上;所述吊艙殼體2上端設有轉軸15,所述轉軸15上端設有轉盤16,所述轉盤16由驅動電機17直接驅動,實現所述吊艙殼體2水平面上的角度偏擺,控制船舶行駛方向,所述轉盤16可視為所述轉軸15的延伸,所述轉盤16由驅動電機17直接驅動,該電機結構與槳軸4所使用的永磁同步直驅電機結構方式相同,所述轉盤16的主要作用是增大旋轉半徑,進而增加了所述驅動電機17的力矩半徑。

盡管已經示出和描述了本發明的實施例,對于本領域的普通技術人員而言,可以理解在不脫離本發明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型,本發明的范圍由所附權利要求及其等同物限定。

再多了解一些
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