集成式對轉槳推進器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及水下推進裝置，涉及一種集成式對轉槳推進器，尤其涉及一種集成了電機轉子在對轉式的導管螺旋槳槳轂的推進器，適用于水下航行器或者用于動力定位的電力推進裝置。
【背景技術】
[0002]推力系統(tǒng)是廣泛用于水面或者水下航行器的動力裝置，主要用來推動航行器航行，或提供可控的力和力矩使設備調整處于期望的位置和姿態(tài)。
[0003]目前作為水下航行器使用的推力系統(tǒng)，通常由單個電機通過軸系連接螺旋槳旋轉配合導管組合使用，然而這種方式由于一些滾動推力軸承和齒輪的使用造成整體噪聲過高，并且通常需要額外的軸系密封或者磁耦合聯(lián)軸器與螺旋槳相連，整體結構復雜。此外在一些對能耗有較高要求的場合，單個螺旋槳由于直徑的限制往往效率較低。對轉螺旋槳由一對相反方向旋轉的螺旋槳組成，由于可以從尾流中回收一部分旋轉動能，從而使總體的效率較高。
[0004]201410332628.1公開的“對轉式槽道推進器”采用兩臺電機帶動齒輪箱驅動一對對轉螺旋槳，相對普通的單槳推進器而言可以提高效率。不過該裝置軸系零件較多，結構較為復雜，且由于齒輪箱的存在運行時會產生較大的噪聲，影響水聽設備的工作。
[0005]201410637179.1公開的“具有旋轉集裝式機械密封的全海深無刷直流電動推進器”由一個直流無刷電動機直接連接槳葉驅動其旋轉，其通過軸系復雜的機械密封和壓力補償實現(xiàn)全海深作業(yè)，由于使用電機直接驅動，可以減少大部分噪聲。但是作為單槳使用效率仍然偏低。
【發(fā)明內容】
[0006]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術不足，提供一種集成式對轉槳推進器，該推進器結構簡單、集成化程度高，易于安裝和維護，并且能夠提高系柱推力和推進效率。
[0007]本發(fā)明的技術方案如下:
[0008]集成式對轉槳推進器包括導管、支架、對轉螺旋槳、中間連接軸及推力軸承，中間連接軸由法蘭盤及同軸固定于法蘭盤兩側的兩根長軸組成，對轉螺旋槳包括正轉螺旋槳和反轉螺旋槳，分別同軸線套置于兩根長軸上，每個螺旋槳的槳轂內均從外向內同軸地置有軛鐵、稀土永磁體、密封套和勵磁繞組，每個螺旋槳與中間連接軸法蘭盤的接觸面均設置一個推力軸承，每個螺旋槳的另一端設置一個法蘭連接環(huán)，螺旋槳與法蘭連接環(huán)之間同樣設置一個推力軸承，法蘭連接環(huán)端部連接有端蓋，密封套兩端分別與法蘭連接環(huán)及中間連接軸的法蘭盤固定，與端蓋之間形成密封腔，每個法蘭連接環(huán)均通過周向布置的若干支架與導管固定，勵磁繞組的導線通過其中一個中空的支架引出至導管外的液電接頭。
[0009]上述技術方案中，所述的正轉螺旋槳和反轉螺旋槳的槳葉端部與導管內壁的間隙在螺旋槳直徑的0.5% -2%。
[0010]所述的推力軸承為環(huán)狀，截面呈Z型或T型?？梢圆捎镁鬯姆蚁①慅埶芰匣蛘咩~合金制成。
[0011]所述的密封套與法蘭連接環(huán)連接處固定有檔環(huán)，用于將密封套與法蘭連接環(huán)壓緊。
[0012]每個螺旋槳包括槳葉和槳轂，槳轂中集成安裝了永磁同步電機外轉子(螺旋槳槳轂內側有凹槽，凹槽中外側安裝硅鋼疊片，內側安裝稀土永磁體，通過耐腐蝕密封膠真空密封)，由封裝在密封腔內的勵磁繞組驅動螺旋槳旋轉，從而改變流體動量而獲得推力。槳轂兩端面與推力軸承配合獲得徑向和軸向的支撐，所產生的推力通過推力軸承和中間連接軸傳遞。勵磁繞組線圈的導線經(jīng)由法蘭連接環(huán)上的穿孔導出中空支架直至導管外側。整個密封腔內部沒有運動機構，保證了內部電氣部分的可靠性。
[0013]所述中間連接軸的兩端設有臺階和螺紋，軸中點到臺階面的長度以槳轂、推力軸承和法蘭連接環(huán)的軸向長度設定，使槳轂安裝后實現(xiàn)與推力軸承間隙配合。中間連接軸中間的法蘭盤兩側設有臺階面，與推力軸承非推力面配合。
[0014]所述法蘭連接環(huán)中的法蘭盤設兩個孔，一個中心孔與中間連接軸配合通過螺母實現(xiàn)固定，另一個作為導線穿過用。并且環(huán)上開設周向孔與支架連接，其中一個通孔與一中空支架相連實現(xiàn)密封腔內部的電氣和壓力補償液于外界的連通。
[0015]所述導管由圓柱形的中間段和外擴流線型的兩端組成，周向開有通孔配合支架定位安裝。但不限于此形式，也可以為完全的圓柱形，或者加速形導管剖面或減速形導管剖面。
[0016]本發(fā)明的有益效果在于:
[0017]本發(fā)明采用對轉螺旋槳產生推力，相比單螺旋槳導管推進器可以產生更大的推力并實現(xiàn)更高的效率。本發(fā)明省去了傳統(tǒng)一些軸向連接部件和減速器，使整體集成度大大提高，便于安裝和維護，并減少了部分軸系傳動的噪聲。本發(fā)明運動部件在外側，轉矩通過電磁力傳遞，所有電氣部件密封在一個充油壓力補償油的密封腔內，可靠性高。
【附圖說明】
[0018]圖1是集成式對轉槳推進器的內部剖面示意圖(采樣前的關閉狀態(tài))；
[0019]圖2是集成式對轉槳推進器的整體示意圖。
【具體實施方式】
[0020]以下結合附圖對本發(fā)明作進一步說明，本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施實例。
[0021]如圖1、圖2所示，本實施例包括:鋁合金導管2、鋁合金支架4、對轉螺旋槳5、推力軸承6、密封腔1、液電接頭12、永磁同步電機的內定子勵磁電樞13、電機的外轉子包括稀土永磁體16和軛鐵15。
[0022]所述對轉螺旋槳5由不銹鋼制成，包含兩個正反旋轉的三葉螺旋槳14和三葉螺旋槳18，每個螺旋槳的槳轂3內部安裝了電機外轉子包含軛鐵15和稀土永磁體16，并通過耐腐蝕密封膠真空密封。槳轂兩端與推力軸承6的階梯面配合形成徑向和軸向支撐。
[0023]所述密封腔1由鋁合金端蓋9、鋁合金法蘭連接環(huán)7、不銹鋼密封套11、丁晴密封圈8、鋁合金擋環(huán)10和不銹鋼中間連接軸17組成，中間連接軸的長度在螺紋緊固后恰好使螺旋槳5和推力軸承6的推力面間隙配合。軸端與法蘭連接環(huán)7的中心孔配合后通過螺紋緊固。整個密封腔充滿壓力補償油，配合外部壓力補償器通過液電接頭12和中空支架4實現(xiàn)油液補償。
[0024]所述電機勵磁電樞13通過過盈配合固定在中間連接軸上，其硅鋼疊片的外直徑恰好與密封套11形成過盈配合。勵磁導線通過設在法蘭連接環(huán)上的一個偏心孔穿入支架中孔引至導管2外的液電接頭12。
[0025]所述推力軸承為聚四氟乙烯塑料，通過階梯端面與法蘭連接環(huán)7和中間連接軸17實現(xiàn)定位固定。
[0026]本發(fā)明的工作原理是:通過永磁同步電機控制器給勵磁導線施加勵磁電壓，在電樞13與外轉子上的永磁體16之間形成驅動電磁轉矩，調節(jié)螺旋槳旋轉。螺旋槳形成的推力通過推力軸承6經(jīng)由法蘭連接環(huán)7和中間連接軸17傳遞到支架4上。密封腔1內部充有壓力補償液配合外置的壓力補償器實現(xiàn)全海深的工作能力。
[0027]相比現(xiàn)有技術，本發(fā)明實施后的有益效果如下:相比單螺旋槳導管推進器可以產生更大的推力并實現(xiàn)更高的效率。省去了傳統(tǒng)一些軸向連接部件和減速器，使整體集成度大大提高，便于安裝和維護，并減少了部分軸系傳動的噪聲。螺旋槳的轉矩通過電磁力傳遞，所有電氣部件密封在一個充油壓力補償油的密封腔內，可靠性高。
【主權項】
1.一種集成式對轉槳推進器，其特征在于，包括導管(2)、支架(4)、對轉螺旋槳(5)、中間連接軸(17)及推力軸承(6)，中間連接軸(17)由法蘭盤及同軸固定于法蘭盤兩側的兩根長軸組成，對轉螺旋槳(5)包括正轉螺旋槳(14)和反轉螺旋槳(18)，分別同軸線套置于兩根長軸上，每個螺旋槳的槳轂內均從外向內同軸地置有軛鐵(15)、稀土永磁體(16)、密封套(11)和勵磁繞組(13)，每個螺旋槳與中間連接軸(17)法蘭盤的接觸面均設置一個推力軸承￠)，每個螺旋槳的另一端設置一個法蘭連接環(huán)(7)，螺旋槳與法蘭連接環(huán)之間同樣設置一個推力軸承￠)，法蘭連接環(huán)(7)端部連接有端蓋(9)，密封套(11)兩端分別與法蘭連接環(huán)(7)及中間連接軸(17)的法蘭盤固定，與端蓋(9)之間形成密封腔(1)，每個法蘭連接環(huán)(7)均通過周向布置的若干支架(4)與導管(2)固定，勵磁繞組的導線通過其中一個中空的支架(4)引出至導管(2)外的液電接頭(12)。2.根據(jù)權利要求1所述的集成式對轉槳推進器，其特征在于，所述的正轉螺旋槳(14)和反轉螺旋槳(18)的槳葉端部與導管內壁的間隙在螺旋槳直徑的0.5% -2%。3.根據(jù)權利要求1所述的集成式對轉槳推進器，其特征在于，所述的推力軸承(6)為環(huán)狀，截面呈Z型或T型。4.根據(jù)權利要求1所述的集成式對轉槳推進器，其特征在于，所述的推力軸承(6)采用聚四氟乙烯、賽龍塑料或者銅合金制成。5.根據(jù)權利要求1所述的集成式對轉槳推進器，其特征在于，所述的密封套與法蘭連接環(huán)連接處固定有0型密封圈(8)和檔環(huán)(10)，檔環(huán)(10)用于將密封套與法蘭連接環(huán)壓緊。6.根據(jù)權利要求1所述的集成式對轉槳推進器，其特征在于，所述的導管(2)中間段為圓柱形，兩端向外擴。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種集成式對轉槳推進器，主要包括導管、螺旋槳、永磁同步電機及推力軸承。其中一對對轉式的螺旋槳分別與電機外轉子集成安裝，并由置于密封腔內的永磁同步電機電樞勵磁直接驅動，其產生的推力通過水潤滑推力軸承傳遞。電機的電樞通過中間連接件安裝定位，在外面套不銹鋼保護套后安裝于密封腔之內。整個密封腔內部充有壓力補償液，與導線一起通過穿孔經(jīng)由支架內部伸出到導管外側的連接件。本發(fā)明結構簡單集成度高，易于安裝和維護，可以實現(xiàn)水下或者水面推進系統(tǒng)的高效率和低噪聲，配合外部壓力補償器使用可作為推力源在全海深的范圍工作。
【IPC分類】B63H5/10, B63H5/14
【公開號】CN105346696
【申請?zhí)枴緾N201510800675
【發(fā)明人】蔡敏健, 楊燦軍, 吳世軍
【申請人】浙江大學
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年11月19日