[发明专利]核潜艇双通道螺旋泵喷推进器

摘要

核潜艇双通道螺旋泵喷推进器安装在核潜艇外面尾部，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，推进器噪声大大减弱，与普通单通道泵喷推进器相比，在相同转速条件下，双通道螺旋泵喷推进器的喷水流量增加了一倍；无铁芯永磁电机中的环状线圈与环形磁场圈的100个极性互为相反的小磁场产生切割磁力线的驱动力增强；环状线圈组密封在炭纤维线圈骨架内，密封质量高，耗散功率大，允许大功率输入，无铁芯永磁电机与有铁芯永磁电机相比，达到了体积更小，功率更大，结构更简单的驱动电机，电机的外壳以及前推力轴承和后推力轴承选用耐海水腐蚀的不锈钢制造，推进器整机全面有效地防止海水侵蚀。

主权项

1.一种核潜艇双通道螺旋泵喷推进器，由双通道螺旋泵和无铁芯永磁电机一体化组成，其中包括大环状导管、大环状通道螺旋叶片、小环状导管、小环状通道螺旋叶片、环状定子、双环状转子、水平尾翼和垂直尾翼，其特征在于：所述核潜艇(1)的尾部安装双通道螺旋泵(2)，双通道螺旋泵设有大连接圈架(3)，大连接圈架前端的圆锥形与核潜艇尾部圆锥形吻合后用螺丝固定，大连接圈架后端连接大环状导管(4)，大环状导管前端圆周设置多个等分的方形进水窗口(5)，每个方形进水窗口上均安装过滤网(6)，大环状导管后端设置左水平尾翼(7)、右水平尾翼(8)和上垂直尾翼(9)、下垂直尾翼(10)；核潜艇尾部的后端安装小连接圈架(11)，小连接圈架前端的圆锥形与核潜艇尾部圆锥形吻合后用螺丝固定，小连接圈架后端连接小环状导管(12)，小环状导管圆周设置多个等分的矩形进水窗口(13)，小环状导管后端设有轴承后挡圈(14)，所述大环状导管、小环状导管均为不锈钢制品，大环状导管与小环状导管之间的环状空间为大环状通道(15)，小环状导管内的空间为小环状通道(16)；所述无铁芯永磁电机是一种100极的无铁芯无刷直流永磁电机，设有环状定子，环状定子设有炭纤维线圈骨架，所述炭纤维线圈骨架设有外圈架(17)和内圈架(18)，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(19)，腔底圈设有出线孔(20)，线圈腔内设有环状线圈组(21)，环状线圈组前端是跨接线腔(22)，环状线圈组由多个三相线圈组成，三相线圈分别为A相线圈组、B相线圈组、C相线圈组，三相线圈组之间的相差位置为120度的电角度，每相线圈组分别由多个数量相同的分线圈绕组(23)串联组成，分线圈绕组由多个相同匝数的条形线圈(24)串联组成，相邻之间的条形线圈绕制方向互为相反，条形线圈是在线圈模具上用多股漆包线绕制的单线圈，在单线圈的中部位置分别设置三个不同位置的霍尔传感器(25)，三个霍尔传感器之间的相差位置为60度的电角度，每个分线圈绕组都是在线圈模具上成型，每个分线圈绕组均设置首端跨接线(26)和尾端跨接线(27)，多个分线圈绕组的后端依次装进成型模具(28)的环形槽内，依靠成型模具环形槽整齐排列成环状，每相线圈组中的分线圈绕组，按照三相线圈组之间120度电角度的相差位置平均分布在环状线圈组中，环状线圈组前端多个首端跨接线和尾端跨接线之间的连接关系根据每个分线圈绕组的所在位置准确连接为多个跨接线接头，多个分线圈绕组分别串联成A相线圈组、B相线圈组、C相线圈组，三相线圈连接为Y形电路形式，引出三相线圈输出线，三相线圈输出线和霍尔传感器输出线合并组成防水型的输出电缆(29)，输出电缆进入核潜艇主体内部，连接无刷电机控制器；成型模具上的环状线圈组前端从炭纤维线圈骨架的线圈腔后端装进，输出电缆穿进腔底圈的出线孔，多个跨接线的接头(30)位于跨接线腔内，线圈腔后端设有推力圈架(31)，推力圈架后端是轴承挡圈(32)，推力圈架将线圈腔后端密封，输出电缆穿进出线孔用AB胶密封，使环状线圈组密封在炭纤维线圈骨架内，成为无铁芯永磁电机的防水式环状定子，所述环状定子前端安装在小环状导管后端内圆，环状定子前端的腔底圈圆周设置多个螺母孔，小环状导管后端圆周设置多个螺丝钉(33)将环状定子紧固；所述无铁芯永磁电机设有双环状转子，双环状转子后端设有后外圈(34)和后内圈(35)，后外圈和后内圈后端设有锥形圈(36)，锥形圈将后外圈和后内圈连接成一体，后外圈前端设有大外圈(37)，后内圈前端设有小内圈(38)，由后外圈、后内圈、锥形圈、大外圈和小内圈制造成一体化双环状转子外壳，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(39)，大导磁圈内圆设置大永磁圈(40)，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(41)，大导磁圈和大永磁圈组成无铁芯永磁电机的外转子；所述小内圈外圆紧配合安装小导磁圈(42)，小导磁圈外圆设置小永磁圈(43)，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(44)，小导磁圈和小永磁圈组成无铁芯永磁电机的内转子，后外圈和后内圈之间的环形空间与大永磁圈和小永磁圈之间的环形空间相等，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由100个极性互为相反的小磁场组成；所述环状定子的外圆略小于大永磁圈的内圈，环状定子的内圆略大于小永磁圈的外圈，环状定子装进内转子和外转子的环形空间；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(45)，滚珠贴近所述轴承挡圈的滚珠槽内，环状定子内的环状线圈组位于环形磁场圈中间；所述大导磁圈前端外圆设置轴承前挡圈(46)，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(47)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(48)；所述双通道螺旋泵设置双通道螺旋叶片，所述后外圈外圆周安装上小螺旋叶片(49)和下小螺旋叶片(50)成为大环状通道螺旋叶片，所述后内圈内圆周安装上大螺旋叶片(51)和下大螺旋叶片(52)成为小环状通道螺旋叶片，双通道螺旋叶片与双环状转子一体化制造成型，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；在核潜艇主体内部设有中压直流电源连接无刷电机控制器，经过无刷电机控制器输出的调速电压连接环状线圈组，环状线圈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，环状线圈组产生的100个极性互为相反的小磁场跟随霍尔传感器的信号自动换相，与环形磁场圈的100个极性互为相反的小磁场产生切割磁力线的电机动力，电机动力驱动双环状转子顺时针转动，驱动双通道螺旋泵将双通道内的水推向后方，推动核潜艇前进。