[发明专利]一种全回转桨驱动装置

说明书

技术领域

本发明属于船舶驱动技术领域，具体涉及一种全回转桨驱动装置。

背景技术

全回转桨是船舶推进器的一种，通常由柴油机或电动机提供原动力，带动齿轮和轴系旋转，驱动螺旋桨产生推力，同时，通过电机或液压马达驱动回转机构，带动水下机构做360°全回转，发出全方位的推力。特别适合于对操纵灵活性和机动性有较高要求的船舶如拖轮、海洋工程船、客船等。

传统的全回转装置通常由变频电机或柴油机驱动，原动机通过联轴器与全回转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，原动机旋转，经过齿轮副和轴系，最终带动螺旋桨轴和螺旋桨旋转，产生推力驱动船舶。变频电机和柴油机可以调速，从而改变螺旋桨的转速以改变推力的大小。

传统全回转桨存在的问题：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；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，全回转桨传动机构包括了齿轮副、轴系(包括输入轴、中间轴、螺旋桨轴)、各种推力和径向轴承及轴承座、密封和密封座、水下的齿轮箱和吊柱等，结构复杂，零件众多，故障点多，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。

解决这些问题的重点，在于如何解决将电机到螺旋桨之间的齿轮传动所带来的效率低、结构复杂、故障点多的问题。因此，如何设计一种效率高、齿轮传动简单的全回转桨成为本领域亟需解决的问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种结构完全不同于传统全回转桨的新型全回转桨驱动装置，使用置于水下的低速大扭矩轮缘式永磁电机直接驱动螺旋桨，去掉中间的齿轮传动环节，去掉复杂的齿轮箱等机构；电机转子和定子完全置于水中，线圈和铁芯、永磁体等经过多层绝缘和防腐蚀材料包裹，与水隔绝、绝缘性好，寿命长。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：

一种全回转桨驱动装置，包括：轮缘式电机、螺旋桨、支撑装置和回转装置，其中，

所述轮缘式电机的转子为永磁体，所述转子的两侧设置有磁推力轴承，用于防止转子的轴向窜动；

所述螺旋桨的叶片为分体式，每片叶片固定于所述轮缘式电机转子的内圆上；

所述回转装置固定于船体上，所述回转装置通过所述支撑装置与所述轮缘式电机连接，用于通过支撑装置带动所述轮缘式电机和螺旋桨回转变向。

进一步的，所述回转装置包括：安装板、转舵电机转舵齿轮副和支撑法兰，其中，所述安装板固定于船体上，所述转舵电机固定于安装板上，所述转舵电机与所述齿轮副连接，用于带动转舵齿轮副回转，所述齿轮副下端设置有支撑法兰。

进一步的，所述支撑装置为吊柱，所述吊柱一端与所述支撑法兰连接，另一端与所述轮缘式电机连接。

进一步的，还包括不锈钢螺钉和法兰，用于实现吊柱与所述轮缘式电机的连接。

进一步的，还包括叶梢法兰，所述叶梢法兰用于将所述旋转桨的叶片固定于所述轮缘式电机转子的内圆上。

进一步的，所述轮缘式电机的定子和转子外部涂抹有防腐蚀涂层，所述磁推力轴承外部涂抹有防腐蚀涂层。

进一步的，所述轮缘式电机为永磁同步电机。

进一步的，所述螺旋桨为铜质或不锈钢质螺旋桨。

本发明的有益效果在于：

(1)推进效率高：首先，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；然后，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；其次，取消了水下附体如齿轮箱、轴系、桨毂，减小了在水中的阻力，进一步提高效率；最后，轴承为非接触式的磁轴承，轴承副处于悬浮状态，摩擦系数几乎为零，再次提高了机械传动效率。

(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。磁推力轴承为悬浮轴承，无摩擦产生的振动和噪声。