[发明专利]一种低噪音潜艇电动推进器

说明书

一种低噪音潜艇电动推进器，安装在潜艇尾部外面，整流罩内圆设有双通道螺旋泵和双环永磁电机，双环永磁电机的工字形铁芯磁路短、损耗小、电感量增强，电机运行效率高，环状线圈组密封在炭纤维外壳内，解决了环形定子的支撑、绝缘、密封问题，双环状转子与环形定子之间的位置由前推力轴承和后推力轴承支撑和定位，双环永磁电机在水中转动时，前推力轴承和后推力轴承为水润滑摩擦，不产生轴承噪音，双通道螺旋泵的整流罩和内连接筒将双通道的喷水噪声包围，双通道螺旋叶片径向尺度小，叶片的螺旋流线尺度长，螺旋叶片的流体阻力小，高速旋转时不产生空泡，噪声大大减弱，双通道螺旋泵喷推进器的喷水流量增加了一倍，两个通道泵喷流量均衡。

技术领域

本发明涉及一种用于潜艇的电动推进器，确切地说是一种低噪音潜艇电动推进器。

背景技术

潜艇是海军重要的战略军事装备，为了潜艇的自身安全，潜艇的静音非常重要，必须安静地隐蔽在水下，让敌军的声呐探测仪听不到潜艇运行中的各种噪音。专利公报公开的申请号是2019106066876，名称是“核潜艇双通道螺旋泵喷推进器”，以及申请号是201810184723X，名称是“无铁芯永磁电机无轴泵喷核潜艇”这两个申请文件是我过去不成熟的申请文件，它们都是采用了无铁芯永磁电机的方案，无铁芯永磁电机的缺陷在于：无铁芯电枢线圈的电感量小，不适合用于低速电机，电机低速工作时的扭力小，效率低，满足不了潜艇电动推进器的推力要求。

发明内容

针对潜艇推进器的无铁芯永磁电机的缺陷，本发明公开一种工字形铁芯永磁电机的低噪音潜艇电动推进器。

所述一种低噪音潜艇电动推进器安装在潜艇的尾部，所述电动推进器由双通道螺旋泵和双环永磁电机一体化组成，包括整流罩、整流罩尾架、环形定子、定子尾架、外环永磁转子、内环永磁转子、双环状转子、外环螺旋浆、内环螺旋浆、水平尾翼和垂直尾翼，其特征在于：所述潜艇的尾部安装整流罩尾架，整流罩尾架的后端设有整流罩，整流罩外圆设有左水平尾翼、右水平尾翼和上垂直尾翼、下垂直尾翼，整流罩内圆设有双通道螺旋泵和双环永磁电机，潜艇的尾部安装定子尾架，定子尾架位于整流罩尾架内圆，与整流罩尾架同心；所述双环永磁电机是一种双驱动无刷直流低速永磁电机，双环永磁电机设有环形定子，环形定子安装在定子尾架的后端，环形定子的外圆设有外环永磁转子，外环永磁转子的后端设有外连接筒，外连接筒的外圆设有外环螺旋浆；环形定子的内圆设有内环永磁转子，内环永磁转子后端设有内连接筒，内连接筒的内圆设有内环螺旋浆；所述整流罩尾架前端设有圆锥形的大连接圈，大连接圈前端的圆锥形与潜艇尾部圆锥形吻合后用多个螺丝固定，整流罩尾架圆周设置多个等分的方形进水窗口，每个方形进水窗口上均安装过滤网；所述定子尾架前端设有圆锥形的小连接圈，小连接圈前端的圆锥形与潜艇尾部圆锥形吻合后用多个螺丝固定，大连接圈与小连接圈同心，定子尾架圆周设有多个等分的矩形进水窗口；定子尾架后端外圆设有轴承后挡圈，定子尾架后端内圆安装环形定子，由多个固定螺丝钉将定子尾架与环形定子连接固定，环形定子设有炭纤维外壳，炭纤维外壳设有外圈架和内圈架，外圈架和内圈架之间是线圈腔，线圈腔前端是封闭的腔底圈，腔底圈设有出线孔，线圈腔内设有多个工字形铁芯组成的环形定子铁芯，工字形铁芯为长条形铁芯，长条形铁芯的截面为工字形，工字形铁芯两边形成线圈齿槽，多个线圈齿槽内绕制线圈槽绕组，线圈槽绕组采用分数槽绕组，分数槽绕组定子铁芯的齿槽数少于并且接近永磁转子的磁极数，每齿一个集中线圈，线圈的端部短，齿槽效应引起的力矩短、脉动小，每齿一个集中线圈为条形线圈，每一个工字形铁芯的条形线圈匝数均相等，环形定子铁芯的多个条形线圈组成环状线圈绕组，环状线圈绕组位于线圈腔内，环状线圈绕组的前端是跨接线腔，环状线圈绕组由多个三相线圈组成，三相线圈分别为A相线圈、B相线圈和C相线圈，三相线圈之间的相差位置为120度的电角度，每相线圈分别由多个相同数量的分线圈绕组串联组成，分线圈绕组由多个相同匝数的条形线圈串联组成，相邻之间的条形线圈绕制方向互为相反，环状线圈绕组后端设有成型模具，成型模具设有环形槽，多个分线圈绕组的后端依次装进成型模具的环形槽内，环状线圈绕组依靠成型模具整齐排列成环状，每相线圈组中的分线圈绕组，按照三相线圈之间120度电角度的相差位置平均分布在环状线圈绕组中，环状线圈绕组前端的多个分线圈绕组的引出线均位于跨接线腔内，根据每个分线圈绕组的所在位置，将各分线圈绕组准确串联成A相线圈组、B相线圈组和C相线圈组，三相线圈组连接为Y形电路形式，引出三相线圈输出线；环形定子铁芯的多个工字形铁芯使环形定子铁芯的内圆和外圆均形成多个齿槽，环形定子铁芯的外圆的多个齿槽中，相邻的3个齿槽内分别设置霍尔传感器A、霍尔传感器B和霍尔传感器C，三个霍尔传感器之间的相差位置为120度的电角度，成型模具上的环状线圈绕组前端从炭纤维外壳的线圈腔后端装进，三相线圈输出线和霍尔传感器的输出线合并为一股电机线从腔底圈的出线孔引出，潜艇的尾部设有进线孔，电机线穿入进线孔到潜艇内部后，进线孔用AB胶密封，多个跨接线的接头位于跨接线腔内，成型模具拔出；线圈腔后端设有推力圈架，推力圈架后端是轴承挡圈，轴承挡圈后端面设有滚珠槽，推力圈架将线圈腔后端密封，电机线从出线孔引出后，出线孔用AB胶密封，使环状线圈绕组密封在炭纤维外壳内，使环形定子具有良好的防水性能；所述内连接筒与外连接筒同心，内连接筒和外连接筒的后端设有锥形圈，锥形圈将内连接筒和外连接筒连接成一体的双层连接筒，所述外环永磁转子设有大外圈，外连接筒的前端外圈设有外台圈，外台圈的外圆与大外圈的后端内圆连接，所述内环永磁转子设有小内圈，内连接筒的前端内圈设有内台圈，内台圈的内圆与小内圈的后端外圆连接，所述的内连接筒、外连接筒、锥形圈、外台圈、内台圈、大外圈和小内圈一体化制造成异型的双环状转子外壳，双环状转子外壳是不锈钢制品；所述大外圈内圆紧配合安装大导磁圈，大导磁圈内圆设置大永磁圈，大导磁圈后端与大永磁圈后端对齐，大永磁圈由100块条形永磁体排列组成，条形永磁体是用钕铁硼材料制造成型的强磁体，所述条形永磁体的极性是径向的，相邻的永磁体极性互为相反，交替排列组成大永磁圈，大永磁圈吸附在大导磁圈内圆，大导磁圈和大永磁圈表面设有AB胶密封保护层，外连接筒、外台圈、大外圈、大导磁圈和大永磁圈组成外环永磁转子；所述小内圈外圆紧配合安装小导磁圈，小导磁圈外圆设置小永磁圈，小导磁圈的前、后端与小永磁圈的前、后端对齐，小永磁圈由100块条形永磁体排列组成，条形永磁体是用钕铁硼材料制造成型的强磁体，所述条形永磁体的极性是径向的，相邻的永磁体极性互为相反，交替排列组成小永磁圈，小永磁圈吸附小在小导磁圈外圆，小导磁圈和小永磁圈表面设有AB胶密封保护层，内连接筒、内台圈、小内圈、小导磁圈和小永磁圈组成内环永磁转子，外环永磁转子与内环永磁转子组成双环状转子；所述双层连接筒之间的环形空间与大永磁圈和小永磁圈之间环形空间的均匀气隙相等，大永磁圈内圈的每一块条形永磁体分别与小永磁圈外圆的每一块条形永磁体对齐，相对齐的内圆条形永磁体和外圆条形永磁体极性互为相反，内圆条形永磁体的宽度略小于外圆条形永磁体的宽度，约等于条形线圈的齿牙宽度，大永磁圈和小永磁圈之间的环形空间形成的环形磁场圈，环形磁场圈由100个极性互为相反的小磁场组成；所述环形定子装进双环状转子之间的环形空间，环形定子的外圆与大永磁圈的内圈之间设有外环均匀气隙，环状定子的内圆与小永磁圈的外圈之间设有内环均匀气隙；所述锥形圈前端设有后推力轴承，后推力轴承设有花篮支架，花篮支架内设置若干滚珠，滚珠贴近所述轴承挡圈的滚珠槽内，所述大导磁圈前端外圆设置轴承前挡圈，大导磁圈前端圆周设置多个螺母孔，轴承前挡圈后端圆周设置多个螺丝钉将轴承前挡圈紧固，所述轴承后挡圈与轴承前挡圈之间设置前推力轴承，前推力轴承设有花篮支架，花篮支架内设置若干滚珠，在前推力轴承和后推力轴承的支撑下，使环形定子与内环永磁转子和外环永磁转子形成内环均匀气隙和外环均匀气隙；所述的外环螺旋浆和内环螺旋浆组成双通道螺旋泵，外环永磁转子的外圆与整流罩的内圆之间的环形空间成为大环状通道，内环永磁转子的内圆空间成为小环状通道，外环螺旋浆设有上小螺旋叶片和下小螺旋叶片，外环螺旋浆与大环状通道组成大通道螺旋泵，内环螺旋浆设有上大螺旋叶片和下大螺旋叶片，内环螺旋浆与小环状通道组成小通道螺旋泵，双通道螺旋叶片与双环状转子外壳一体化制造成型，双通道螺旋叶片的转速是相同的，大环状通道螺旋叶片圆周大，线速度高，小环状通道螺旋叶片圆周小，线速度低，因此为了大环状通道和小环状通道的泵喷流量均衡，大环状通道螺旋叶片小，小环状通道螺旋叶片大；在潜艇主体内部设有中压直流电源、无刷电机控制器和调速器，中压直流电源输出端连接无刷电机控制器的电源端，无刷电机控制器的输出端连接双环永磁电机的电机线，无刷电机控制器的输入端连接调速器，手动调速器控制无刷电机控制器的输出电压，从而控制双环永磁电机的转速；所述电机的3相线圈绕组通电产生的环形磁场圈与大永磁圈和小永磁圈之间形成的环形磁场圈重合，3相线圈绕组产生接近100极性数量的小磁场跟随霍尔传感器的信号自动换相，形成旋转磁场，与大永磁圈和小永磁圈的100个极性互为相反的小磁场产生旋转力矩，旋转力矩同时驱动外环永磁转子和内环永磁转子顺时针转动，驱动双通道螺旋泵将双通道内的水推向后方，推动潜艇前进。