[发明专利]一种推进系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种推进系统，包括外转子集成电机推进器，主轴轴承，轴系，滑环，主机；还公开了其控制方法，外转子集成电机推进器提供转速n1，主机和轴系能够提供转速n2，最终推进系统转速为N=n1+n2。通过固定主机转速n2，调节外转子集成电机推进器转速n1，实现主机恒定转速输出推进；通过关闭主机，仅使用外转子集成电机推进器，实现系统安静推进。通过该系统配置，显著降低系统振动噪声水平。

技术领域

本发明属于船舶推进技术领域，具体涉及一种推进系统以及其控制方法。

背景技术

推进系统是广泛用于水面或者水下航行器的动力装置，为航行器水中航行提供动力。

目前，大多数航行器的推进系统配置为舱内的主机（柴油机）发出功率，经过传动设备（离合器和减速齿轮箱），再通过长轴系传递至舱外，带动舱外的桨叶旋转，最终实现航行器运动。然而，这种方式的系统配置存在如下缺点：主机工作时噪声、振动较大，特别在频繁改变转速的时候，主机振动噪声显著提高；长轴系传递振动，桨叶激振力通过长轴系传递至航行器本体，同时，长轴系放大了振动，使航行器振动噪声水平很难得到抑制。

而外转子集成电机推进器提供了一种降低振动噪声的方案，通过电机直接集成桨叶推动航行器前进，取消了传统轴系，能够做到较低的振动噪声水平。然而，大功率的外转子集成电机推进器体积重量较大，外部布置安装困难，且永磁电机占用桨毂空间，使得推进器毂径比增大，减小桨叶的效率。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出一种推进系统及其控制方法。

本发明专利解决其技术问题所采用的技术方案是：一种推进系统，包括顺序连接的主机、轴系和外转子集成电机推进器，所述的轴系由空心轴及布置于空心轴内侧的轴系电缆组成，空心轴由主轴轴承支撑固定，空心轴上靠近主机一侧设置有滑环，所述的外转子集成电机推进器由相对空心轴旋转的转子和相对空心轴静止的定子组成，转子与定子之间存在间隙，所述转子由固定于所述定子两侧的轴承组固定支撑，所述的空心轴一端连接主机，一端依次穿过轴承组和定子之后连接有桨毂帽，将外转子集成电机推进器轴向固定同时将主机的旋转传递至定子，所述的轴系电缆相对于空心轴静止，在靠近外转子集成电机推进器一侧穿过空心轴连接至定子，在靠近主机一侧连接至滑环内部旋转侧，再通过滑环将旋转侧导联至滑环外部接线端，连接至外部变频器，外转子集成电机推进器电力由外部变频设备通过滑环传输，滑环将电力传输状态由静止转化为与轴系同步旋转的相对运动。

所述的一种推进系统，其转子包括外侧的桨叶、连接在桨叶内部的永磁体以及安装于桨叶两端的摩擦副，与所述轴承组进行配合，所述的永磁体内侧安装有转子屏蔽套，用于密封定子，防止外部液体进入定子内部。

所述的一种推进系统，其永磁体为稀土材料制成，永磁体按照N级、S级间隔安装于所述桨叶内部。

所述的一种推进系统，其定子包括内部的安装于空心轴上的定子基座以及套装于定子基座之上的定子电枢，所述的定子电枢由硅钢片叠压而成的铁芯安装线圈制成，定子电枢能按照外部变频设备将交流电转化为旋转磁场，定子电枢外设置有定子密封套，定子密封套的一侧或两侧设置有定子端板，与定子密封套共同形成密封舱，使得定子电枢与外部液体隔离。

所述的一种推进系统，其定子基座与空心轴之间采用锥度安装，也可采用键连接安装。

所述的一种推进系统，其轴承组由安装于轴承基座周向的支撑轴承及安装于轴承基座轴向的推力轴承组成。支撑轴承及推力轴承由高分子复合材料制成，在旋转过程中与摩擦副配合，在表面形成一层水膜，降低旋转过程中的转子与定子间的摩擦力，且为转子提供固定。

本发明专利还公开了一种推进系统的控制方法，步骤如下：