[发明专利]一种轮缘式永磁电机驱动的船用艏侧推装置

说明书

技术领域

本发明属于船舶行业领域，涉及船舶辅机的艏侧推装置部分，具体涉及一种轮缘式永磁电机驱动的船用艏侧推装置。

背景技术

船用艏侧推装置一般应用于船长较长的船舶，或者对机动性/操纵要求较高的船舶，前者如内河或海洋运输船，后者如海洋工程船、公务执法船、军舰等。一般安装于船艏，提供横向推力，起到辅助转向的作用，故叫艏侧推装置。也有船艏船艉都安装侧推装置，达到更好的机动性。有的侧推装置还带有升降和全回转机构，以便起到全方位推进的作用。

传统的艏侧推装置通常由变频电机驱动，变频电机通过联轴器与侧推的输入轴连接在一起，输入轴上有主动齿轮，与螺旋桨轴上的从动齿轮构成减速齿轮副，最终带动螺旋桨轴和螺旋桨旋转。变频电机可以改变输入轴的转速和转向，从而改变螺旋桨的推力大小和推力方向，实现船舶往左或往右移动。传统艏侧推装置存在如下问题：1.推进效率低：首先传统侧推电机普遍变频三相异步电机，此种电机定子励磁为他励，励磁电流大，磁路损耗多，电机效率不高。其次电机与螺旋桨之间通过齿轮传动，产生了机械效率损失，降低传动效率。第三侧推有容纳轴系和齿轮的齿轮箱和吊柱，体积巨大，在水中产生阻力，进一步降低了推进效率；2.噪声振动大：齿轮传动产生振动并引发噪声，其次水流流经吊柱和齿轮箱后，产生紊流，螺旋桨在紊流中，产生振动，并引发空泡，空泡爆裂产生噪声。结构复杂、重量重体积大、可靠性低：侧推结构包括了齿轮、输入轴、螺旋桨轴、各种轴承和轴承座、密封和密封座、水下齿轮箱和吊柱等，结构复杂，零件众多；3.二侧推力不平衡：由于螺旋桨装于吊柱和齿轮箱的一侧，当螺旋桨旋转时，有一侧水流是经过吊柱和齿轮箱后才达到螺旋桨，另一侧是直接流向螺旋桨，导致螺旋桨发出的推力不等，以至船舶左右转推力不对称；4.密封容易漏油：螺旋桨轴从充满润滑油的齿轮箱中伸出，带动水里的螺旋桨，在轴上有动密封，常因装配误差、轴系跳动、泥沙磨损、橡胶老化等原因引起密封失效、导致漏油或进水，引起侧推失效。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出了一种轮缘式永磁电机驱动的船用艏侧推装置，本发明使用置于水下的低速大扭矩轮缘式永磁同步电机直接驱动螺旋桨，去掉中间的齿轮传动环节，去掉复杂的齿轮箱和吊柱等机构，电机转子定子由耐腐蚀绝缘外壳包裹，具有推进效率高、使用寿命长和密封防漏等的特点。

为至少解决上述技术问题之一，本发明采取的技术方案为：

本发明提出了一种轮缘式永磁电机驱动的船用艏侧推装置，包括：轮缘式电机、支撑结构和螺旋桨，其特征在于，其中，所述支撑结构包括：轴系和轴承座支撑，所述轴系沿水平方向设置于所述轮缘式电机壳体内侧的中部，所述轴系的两端设置有所述轴承座支撑，所述轴承座支撑与所述轮缘式电机壳体的内壁相连，用于支撑所述轴系；所述螺旋桨位于所述轴系两端的轴承座支撑之间，且所述螺旋桨的毂与所述轴系相连，其叶片与所述轮缘式电机的转子内壁相连，使得所述转子带动所述螺旋桨旋转。

进一步的，所述轴承座支撑包括：轴承座、圆形外壳和多个钣金，其中，所述轴承座位于所述轴系的一端，所述多个钣金沿圆周间隔设置，且每个所述钣金的一端与所述轴承座相连，另一端与所述圆形外壳相连，所述圆形外壳固定于所述轮缘式电机壳体的内壁上。

进一步的，所述转子为永磁体，其内圆直径等于所述螺旋桨的外圆直径，使得所述螺旋桨能够沿竖直方向设置于所述转子的内圆中。

进一步的，所述轮缘式电机为永磁同步电机。

进一步的，所述轮缘式电机的壳体采用耐腐蚀绝缘材料。

进一步的，所述螺旋桨为不锈钢质或铜质螺旋桨。

进一步的，所述轮缘式电机的定子固定于所述轮缘式电机壳体上。

进一步的，所述轮缘式电机的定子采用绝缘密封结构。

本发明至少包括以下有益效果：

1）推进效率高：永磁同步电机转子采用永磁体代替线圈，减少了磁耗，提高了电机效率和功率因数，其次电机直接驱动螺旋桨，消除了齿轮传动环节，减少了机械效率损失，同时取消了齿轮箱和吊柱，减小了在水中的阻力，进一步提高效率；

2）噪声振动大大降低：消除了齿轮传动及其带来的噪声，螺旋桨来流均匀，桨叶振动小，消除了传统螺旋桨的梢涡空泡及其带来的噪声；

3）本发明具有结构简单、重量轻体积小和可靠性高的特点，取消了以往存在的齿轮、输入轴、螺旋桨轴、各种轴承和轴承座、密封和密封座、水下齿轮箱和吊柱等零件。重量大大减轻，零件数量减少，可靠性提高，且电机完全置于水下，节省了船内空间；