CN104210633A - 推进装置 - Google Patents

推进装置 Download PDF

Info

Publication number
CN104210633A
CN104210633A CN201410230776.2A CN201410230776A CN104210633A CN 104210633 A CN104210633 A CN 104210633A CN 201410230776 A CN201410230776 A CN 201410230776A CN 104210633 A CN104210633 A CN 104210633A
Authority
CN
China
Prior art keywords
shell
outer cover
propelling unit
screw propeller
axle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201410230776.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104210633B (zh
Inventor
尤卡·瓦里斯
托米·伦皮埃宁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Technology AG
Original Assignee
ABB T&D Technology AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB T&D Technology AG filed Critical ABB T&D Technology AG
Publication of CN104210633A publication Critical patent/CN104210633A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104210633B publication Critical patent/CN104210633B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
    • F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H5/00—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water
    • B63H5/07—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers
    • B63H5/125—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers movably mounted with respect to hull, e.g. adjustable in direction, e.g. podded azimuthing thrusters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H23/00—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H23/00—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements
    • B63H23/22—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with non-mechanical gearing
    • B63H23/24—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with non-mechanical gearing electric
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H5/00—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water
    • B63H5/07—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers
    • B63H5/125—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers movably mounted with respect to hull, e.g. adjustable in direction, e.g. podded azimuthing thrusters
    • B63H2005/1254—Podded azimuthing thrusters, i.e. podded thruster units arranged inboard for rotation about vertical axis
    • B63H2005/1258—Podded azimuthing thrusters, i.e. podded thruster units arranged inboard for rotation about vertical axis with electric power transmission to propellers, i.e. with integrated electric propeller motors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H23/00—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements
    • B63H2023/005—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements using a drive acting on the periphery of a rotating propulsive element, e.g. on a dented circumferential ring on a propeller, or a propeller acting as rotor of an electric motor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00—Maritime or waterways transport
    • Y02T70/50—Measures to reduce greenhouse gas emissions related to the propulsion system
    • Y02T70/5218—Less carbon-intensive fuels, e.g. natural gas, biofuels
    • Y02T70/5236—Renewable or hybrid-electric solutions

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

推进装置(100)包括外壳(20)、轴(31)、螺旋桨(37)、环形外罩(40)和边缘驱动电机(50)。外壳(20)被旋转地支撑在船只的船体(10)处。轴(31)通过外壳(20)的下部(22)内的轴承(32，33)旋转地支撑。螺旋桨(37)附连至从外壳(20)的下部(22)突出的轴(31)的外端(31A)。环形外罩(40)围绕螺旋桨(37)的外边缘，并且形成用于水流过环形外罩(40)的内部的管(45)。边缘驱动电机(50)包括设置在螺旋桨(37)的外边缘上的转子磁轭(51)和设置在环形外罩(40)内的定子(52)。标准的油润滑滚柱轴承(32，33)能够用在外壳(20)内的轴(31)上。推进装置(100)的轴向(X)长度(L1)能够制造得较短并且能够实现高扭矩。

Description

推进装置
技术领域
本发明涉及一种推进装置。
背景技术
现有技术的推进装置通常包括外壳、电机、轴和螺旋桨。外壳旋转地附连至船只的船体。电机设置在外壳内。轴穿过电机并且通过轴承被可旋转地支撑在外壳内。螺旋桨附连至从外壳突出的轴的外端。在需要低速下的高推力的推进装置中，还有一个围绕螺旋桨的边缘的环形外罩。环形外罩附连至外壳的上部和一个或若干个被支撑在外壳处的叶片。环形外罩形成具有用于水的从环形外罩的第一端到第二端的轴向流径的中间管。螺旋桨产生的推力在低速下被外罩放大。这种情形使得在低速下螺旋桨产生60％的总推力，外罩产生40％的总推力。外罩被用在用于石油钻探的所谓的动态定位(Dynamic Positioning)(DP)船只中。在这种船只中有若干个推进装置，并且船只通过推进装置保持位置稳定。因此需要低速下的大推力，以在风大浪急的海面中将船只持续地保持在合适位置。外壳仅在低速下，即仅在大约小于约15海里/小时的速度下，增加螺旋桨产生的推力。
世界知识产权组织专利公报99/14113公开了一种推进***的一个示例，该推进***包括外壳、电机、轴、螺旋桨和围绕螺旋桨的边缘的环形外罩。该***将特别用于在结冰条件下行驶的船只。该***包括被旋转地支撑在船只的船体处的支柱、被附连至该支柱的鱼雷形外壳、在该外壳内的驱动轴和电机、被附连至传动轴的外端部的螺旋桨和围绕螺旋桨的喷嘴。喷嘴有进水口和出水口。可旋转的桨叶或叶片被附连至喷嘴的进水口外的传动轴的最外端，用于在冰进入喷嘴前击碎和/或压碎冰。
这种现有技术的推进装置包括外壳、在外壳内的电机和在外壳外的由电机驱动的螺旋桨，这种现有技术的推进装置的问题在于，在低速下缺乏扭矩。外壳内电机的直径被限制，并且外壳内电机的长度也被限制。围绕螺旋桨外边缘的外罩将在低速下增加装置的推力。然而，在先前提及的DP船只中需要低速下的较大扭矩以及因此需要低速下的较大推力。
现有技术的另一种推进装置基于所谓的边缘驱动/传动装置(rimdrive arrangement)。边缘驱动装置包括被设置在螺旋桨的外周边的转子和被设置在围绕螺旋桨的环形外罩内的定子。电机的转子和定子的直径能够被显著地增加，由此电机的扭矩也能够被增加。螺旋桨附连至由轴承支撑在穿过转子和定子的轴向中点的径向平面的两侧的轴。轴和轴承因此在推进装置的内部中的流径内。
美国专利公报2012/0093668公开了一种边缘驱动推力器，该边缘驱动推力器包括环形外罩、推进部件、磁性转子部件和定子部件。环形外罩限定沿轴线延伸的流径。锥形前整流罩连接至外罩的前端，圆柱形后整流罩连接至外罩的后端。推进部件被支撑在外罩内，并且包括从流径的轴线径向延伸的螺旋桨桨叶。螺旋桨桨叶被配置为绕轴线旋转。磁性转子部件被安装至螺旋桨桨叶的径向外端。定子部件包括被安装至环形外罩的内圆周表面的间隔开的螺旋桨驱动模块。螺旋桨驱动模块被配置为向磁性转子部件提供电磁扭矩。在环形外罩的中间有沿轴线延伸的轴，并且环形外罩的两端处有支撑托架，该支撑托架沿从环形外罩的内表面朝向环形外罩的中间的轴线的径向方向延伸。轴在两端由轴承旋转地支撑至支撑托架。
美国专利6,837,757公开了一种边缘驱动推进装置。该装置包括外罩，该外罩由相邻船只的支柱支撑，其被推进装置推进。外罩形成具有用于水的轴向流径的管。管的内表面在外罩的后端处为锥形。圆柱形转子支撑部件位于外罩内中间，并且通过叶片形式的支撑构件阵列支撑在外罩中。转子部件包括轮毂和附连至轮毂的径向螺旋桨桨叶。轮毂通过转子支撑部件内的中间固定支撑轴处的径向轴承可旋转地支撑在转子支撑部件的前端。轴向轴承即推力轴承包括在轮毂的前端处随转子旋转的推力环和被固定至转子支撑部件的固定推力盘。水被用作推力轴承中的润滑介质。
日本专利公报10257752公开了一种用于船只的驱动装置。该驱动装置包括由圆柱形外壳内的轴承旋转地支撑的中央轴和围绕圆柱形外壳的环形外罩。轮毂被安置在中央轴上，螺旋桨桨叶被径向地附连至所述轮毂。联接装置被附连至螺旋桨桨叶的外边缘。若干个转子线圈被设置在联接装置上。定子线圈安置在围绕外壳的环形外罩中。定子线圈或转子线圈由超导材料制造，另一线圈由普通导电材料制造。通过供应电流至定子线圈以便在定子线圈与转子线圈之间产生电磁力，使螺旋桨以及因此也使中央轴旋转。
以上提及的三种现有技术的边缘驱动推进装置的共同点是，经过转子的轴向中点的径向平面与经过位于中央轴的径向轴承之间的轴向中点的径向平面重合。在过去这是实施边缘驱动推进装置的标准方式。
由于转子和定子的直径的增加，边缘驱动推进装置在低速下产生更大的扭矩。然而，现有技术的边缘驱动推进装置中的问题在于支撑边缘驱动推进装置的转子的轴的轴承的润滑。现有技术的边缘驱动中使用的径向和轴向轴承经常基于为所述应用设计的专用装置。这些专用装置基于使用水作为润滑介质。然而，水润滑将导致腐蚀问题而且水的润滑性能有限。海水特别有腐蚀性，因此经常将淡水用于润滑。使用淡水用于润滑意味着为此必须在船只上建造单独的淡水箱。
发明内容
本发明的目的是实现一种改进的推进装置，解决前面提到的和现有技术相关的问题。
根据本发明的推进装置的特征在于包括边缘驱动/传动电机(rimdrive electric motor)，该边缘驱动电机包括转子磁轭(rotor rim)和定子，转子磁轭设置在螺旋桨的外边缘上并随螺旋桨旋转，定子设置在环形外罩内并围绕转子磁轭。
该推进装置包括：
外壳，所述外壳具有上部和下部，所述外壳从上部被旋转地支撑在船只的船体处；
轴，所述轴通过外壳的下部内的径向和轴向轴承旋转地支撑，所述轴具有轴向中心线和从外壳的下部的第一端突出的外端；
螺旋桨，所述螺旋桨被附连至外壳的下部的第一端外部的轴的外端，所述螺旋桨随轴旋转；
环形外罩，所述环形外罩被固定地支撑在外壳处，所述轴的轴向中心线也形成所述环形外罩的轴向中心线，所述环形外罩围绕螺旋桨的外边缘，并且形成用于水流经环形外罩的内部的管。
该推进装置的特征在于它还包括：
边缘驱动电机，该边缘驱动电机包括转子磁轭和定子，所述转子磁轭被设置在螺旋桨的外边缘上并随螺旋桨旋转，所述定子被设置在环形外罩内并围绕转子磁轭。
本发明的装置使得能够使用标准的油润滑的滚柱轴承作为在外壳内支撑轴的径向和轴向轴承。轴承不以任何方式接触海水。从外壳的下部的第一端突出的轴被密封，使得海水不能渗入外壳中。与在轴从外壳突出的现有推进装置中使用的密封装置相同的在轴与外壳之间的密封装置也能够用于本发明中。与现有推进装置中使用的油润滑滚柱轴承相同类型的油润滑滚柱轴承能够用于本发明中。通过在每个滚柱轴承下方设置合适的储油容器使得滚柱轴承的下部在油层内，能够容易地实现油润滑。因此将在滚柱轴承的每个旋转期间提供油润滑。
位于外壳中的常规电机在本发明的装置中被位于围绕螺旋桨的外罩内的边缘驱动电机所替代。因此外壳仅包含轴和支撑轴的径向及轴向轴承。因此在外壳内部，仅有径向和轴向轴承产生热量。因此与电机也位于外壳内的装置相比，在外壳内产生的热量明显更少。由轴承产生的相当少的热量能够容易地通过直接至围绕外壳的海水的外壳的壳体冷却。因此在外壳内不需要专用的冷却装置。
在外壳内没有产生热量的电机也会对轴与外壳之间的密封件的寿命产生有利影响。所述密封件仅经受密封件附近的径向轴承产生的热量，而不经受电机产生的热量。密封件的工作温度因此将会较低，这将延长密封件的寿命。
本发明的装置中的电机基于边缘驱动电机，其中转子设置在螺旋桨的外边缘上，定子设置在围绕螺旋桨的外罩内。螺旋桨的外边缘的直径和外罩的直径大，即大约若干米。这意味着转子周围有大的表面，定子周围有甚至更大的表面，两个表面都与海水直接接触。因此转子和定子的直接至围绕转子和定子的海水的冷却是有效的。不需要边缘驱动电机的任何专用的冷却装置。
由于与位于外壳内的常规电机相比，边缘驱动电机具有较大的直径，因此在本发明的装置中实现了高扭矩。
本发明的装置特别适合在之前提及的DP船只中使用。在本发明特别适合的DP船只中所需的推力在50至150吨范围内。这些应用中电机的功率为兆瓦级别。螺旋桨的外周边的直径为大约若干米。
在本发明的装置中，外壳和外罩的轴向长度比电机在外壳内的现有技术的推进装置中的外壳和外罩的轴向长度小得多，即比其小40％至50％。这意味着船只的底部中的检修开口的尺寸能够以相应的方式制造得更小，通过向下降低经过该检修开口而安装外壳和外罩。
本发明的装置也对支撑螺旋桨的轴的尺寸有影响。由于电机产生的扭矩直接从设置在螺旋桨的外周边的转子磁轭被传递至螺旋桨，因此轴不必承受该扭矩。该轴仅需承受螺旋桨产生的弯曲力和推力。这意味着在本发明的装置中能够使用空心轴。冷却水能够被引导通过该空心轴，以便增强轴承和密封件的冷却。
为了举例说明该推进装置的尺寸，能够参考申请人递交的用于DP船只的现有技术的装置。设置在外壳内的电机的功率为4.5MW，电机的扭矩为约200kNm，电机的转速为210rpm，螺旋桨的外周边的直径为3.5m，并且包括外壳和外罩的整个实体的轴向长度为6m。通过使用具有相同扭矩的4.5MW边缘驱动电机，能够使整个实体的长度减小大约50％。由于电机的扭矩容量增加，螺旋桨的直径能够被增大。螺旋桨的直径的增大将增大螺旋桨产生的推力。位于外壳内的电机中的定子的长度为大约2.2m，边缘驱动电机的定子的长度大约为0.35m。虽然边缘驱动电机的定子的长度减小了，但由于边缘驱动电机的直径增加，因此电机的质量没有以对应的方式减少。用在电机中的永磁体的质量能够在边缘驱动电机中从大约1000kg减少至大约400kg。边缘驱动电机的工作效率大约为97.8％。
附图说明
在下文中将参照附图通过优选实施方式更详细地介绍本发明，在附图中：
图1示出现有技术的推进装置。
图2示出根据本发明的推进装置的第一实施方式。
图3示出根据本发明的推进装置的第二实施方式。
具体实施方式
图1示出一种现有技术的推进装置。螺旋桨沿第一方向S1向前推动船只。推进装置100包括外壳20、电机30、轴31、螺旋桨37和环形外罩40。空心外壳20包括上部21和下部22。外壳20的上部21形成外壳20的弯曲支撑构件。外壳20从上部21处被旋转地支撑在船只的船体10处。外壳20因此能够相对于船只的船体10绕竖直中心轴线Y旋转360度。外壳20的下部22具有第一端22A和相对的第二端22B。外壳20的下部22形成鱼雷形状的纵向舱。电机30位于外壳20的下部22内。
电机30通过缆绳35被连接至位于船只内的发电机，所述发电机由柴油发动机驱动。具有轴向中心线X的轴31穿过电机30。轴31在外壳20的下部22中的舱中被旋转地支撑在轴承32、33内。径向轴承32位于在外壳20的下部22的第一端22A处的电机30的一侧，组合的径向/轴向轴承33位于在外壳20的下部22的第二端22B处的电机30的相对的另一侧。电机30的转子设置在轴31上，并且电机30的定子围绕转子。外壳20中电机30的直径D1为大约0.5m至2m。电机30的直径D1增加会增加外壳20的实际尺寸，并减弱外壳20的流体力学性能。轴31的外端31A从外壳20的下部22的第一端22A处的开口突出。轴31通过外壳20的下部22的第一端22A处的密封件34密封，使得水不能沿轴31渗入外壳20。轮毂36附连至在外壳20的下部22的第一端22A外部的轴31的外端31A，并且螺旋桨37附连至轮毂36。
还有围绕螺旋桨37的外边缘的环形外罩40。环形外罩40附连至外壳20的上部21并附连至从外壳20的下部22向下延伸的叶片23。在外壳20上能够有若干个叶片23支撑环形外罩40。环形外罩40形成具有从环形外罩40的第一端41至第二端42的水的轴向流径的中央管45。电机30经由轴31驱动螺旋桨37。轴31的轴向中心线X也形成外罩40的轴向中心线。在该现有技术的推进装置中，外壳20和环形外罩40沿轴向方向的总长度L1相当大。环形外罩40的内表面形成轴向中心轴线与轴31的轴向中心轴线X重合的圆柱体。旋转的螺旋桨37引起水沿与第一方向S1相反的第二方向S2从中央管45的第一端41流经中央管45，流向中央管45的第二端42。
经过转子51的轴向中点的第一径向平面Y1位于外壳20的下部22的第一端22A外部。经过转子51的轴向中点的第一径向平面Y1和经过轴承32、33之间的轴向中点的第二径向平面Y2彼此相距轴向距离A1。转子51沿轴向方向具有某一宽度，并且转子51的轴向中点在所述宽度的中间。轴承32、33沿轴向方向设置成彼此相距某一距离。轴承32、33之间的轴向中点在所述距离的中间。
靠近轴31的外端31A的径向轴承32通常是滚柱轴承，并且在轴31的相对的内端31B处的组合的径向/轴向轴承33通常也是滚柱轴承。组合的径向/轴向轴承33支撑轴31以避免径向运动和轴向运动。旋转的螺旋桨37产生推力，其产生沿轴31的轴向力。组合的径向/轴向轴承33将该轴向力转递至外壳20中，并且外壳20将该轴向力进一步传递至船只的船体10。螺旋桨37产生的推力在低速下被外罩40放大。该情形能够使得在低速下，螺旋桨37产生60％的总推力，外罩40产生40％的总推力。外罩40形成一种喷嘴，并且被有利地用在石油钻探中使用的所谓的动态定位(DP)船只中的推进装置中。在这种船只中有若干个推进装置，并且船只通过推进装置保持位置稳定。这意味着在低速下需要大推力以便特别是在风大浪急的海面中将船只持续地保持在合适位置。
图2示出了根据本发明的推进装置的第一实施方式。在该实施方式中，螺旋桨沿第一方向S1向前推动船只。该实施方式中的推进装置100包括外壳20、电机50、轴31、螺旋桨37和环形外罩40。空心外壳20包括上部21和下部22。外壳20的上部21形成外壳20的弯曲的支撑构件。外壳20从上部21被旋转地支撑在船只的船体10处。外壳20因此能够相对于船只的船体10绕竖直中心轴线Y旋转360度。外壳20的下部22有第一端22A和相对的第二端22B。外壳20的下部22形成轴31和轴承32、33的纵向舱。
在图1中设置在外壳20中的电机30已经被替换为设置在外罩40中的边缘驱动电机50。具有中心线X的轴31通过径向轴承32并通过组合的径向/轴向轴承33仍被旋转地支撑在外壳20的下部22中的舱中。轴31的外端31A从外壳20的下部22的第一端22A处的开口突出。轮毂36附连至在外壳20的下部22的第一端22A外部的轴31的外端31A，并且螺旋桨37附连至轮毂36。
还有被支撑在外壳20处的环形外罩40。环形外罩40直接被支撑在外壳20的上部21处，并且通过外壳20的下部22处的叶片23支撑。环形外罩40围绕螺旋桨37的外边缘，并形成具有从环形外罩40的第一端41至第二端42的用于水的轴向流径的中央管45。螺旋桨37由边缘驱动电机50驱动。边缘驱动电机50是感应电机，其包括转子磁轭51和定子52。转子磁轭51设置在螺旋桨37的外边缘上，即设置在螺旋桨37的桨叶的外部末端上，并且随螺旋桨37旋转。定子52安装在环形外罩40内，并且围绕转子磁轭51。转子磁轭51包括永磁体，并且形成永磁转子。
经过转子51的轴向中点的第一径向平面Y1位于外壳20的下部22的第一端22A的外部。经过转子51的轴向中点的第一径向平面Y1和经过轴承32、33之间的轴向中点的第二径向平面Y2因此彼此相距轴向距离A1。转子51沿轴向方向具有某一宽度，并且转子51的轴向中点在所述宽度的中间。轴承32、33被设置成沿轴向方向彼此相距某一距离。轴承32、33之间的轴向中点在所述距离的中间。
边缘驱动电机50中所需的电力在船的船体10内产生。电力能够由连接至柴油发动机的发电机产生。至边缘驱动电机50的定子52的电力由缆绳35提供，缆绳35从船只的船体10的内部内的发电机通过外壳20并到达环形外罩40内的定子52。
至少外壳22的下部22的第一端22A位于环形外罩40内。旋转的螺旋桨37引起水沿与第一方向S1相反的第二方向S2从中央管45的第一端41流过中央管45流向中央管45的第二端42。因此水流在进入中央管45中之前沿外壳20的外表面通过。外壳20和环形外罩40具有平滑的造形，以便允许水沿所述设备的表面平滑地通过。外壳20的上部21位于距离螺旋桨37一轴向距离处，这意味着外壳20不会显著地干扰到螺旋桨37的水流。水流在通过外壳20后并在进入螺旋桨37之前有时间稳定。第二方向S2沿轴31的中心轴线X方向。
图2所示的外壳20在轴向方向上能够制造得比图1中的外壳20更短。这是由于驱动螺旋桨37的电机50已经从外壳20转移至外罩40。在外壳20的下部22处的舱内支撑轴31的轴承32、33能够为常规的油润滑的滚柱轴承32、33。滚柱轴承32、33的下部能够设置在油中，这在轴承32、33的旋转期间提供润滑。因此不需要为轴承32、33的润滑制造专用装置。由轴承32、33产生的热量将加热外壳20内的空气，并且外壳20内的该加热的空气在沿外壳20的壳体的内表面通过时将被冷却。外壳20的壳体的外表面直接与围绕的海水接触，因此将由沿外壳20的壳体的外表面通过的海水冷却。
在外壳20的下部22的第一端22A处密封轴31的密封件34通过轴承32、33产生的热量在外部被加热，在外壳20的下部22的第一端22A处，轴31的外端31A从外壳20的下部22的第一端22A突出。主要是位于密封件34附近的径向轴承32产生至密封件34的外部热量。在外壳20的下部22内没有能导致密封件34的额外的外部加热的电机。这意味着密封件34的运行温度将保持在较低水平，延长密封件34的寿命。
边缘驱动电机50产生在推进应用中有利的高扭矩。该高扭矩归于边缘驱动电机50内的转子51的大直径D2。电机的扭矩与电机的体积成正比。边缘驱动电机50的体积通过边缘驱动电机50的大直径D2而增加。图2中的边缘驱动电机50的直径D2是图1中的电机30的直径D1的大约2到6倍。边缘驱动电机50能够被设计成使得能够实现定子52的直接到围绕的海水的足够的冷却。边缘驱动电机50的转子51也能够直接被围绕的海水冷却。转子51在形成于外罩40的内表面中的环形槽46内旋转。通道P1在环形槽46内设置在转子51与定子52之间，当海水通过中央管45时，允许海水通过所述通道P1。在通道P1中流动的海水将冷却转子51和定子52两者。边缘驱动电机50的定子52还将被通过环形外罩40的外表面的海水冷却。由于外罩40的大直径，外罩40的外表面很大，并且因此形成定子52的大冷却表面，所述大冷却表面与海水直接接触。因此定子52的冷却能够被设置成直接通过外罩40的壳体至围绕外罩40的壳体的海水的无源冷却。
图3示出了根据本发明的推进装置的第二实施方式。该实施方式中的螺旋桨沿第二方向S2向前拉动船只。
除了螺旋桨37和外罩40之外，推进装置100的该第二实施方式对应于图2所示的推进装置100的第一实施方式。与图2所示的第一实施方式中的螺旋桨37的工作方向S2相比，该第二实施方式中的螺旋桨37沿相反的方向S1工作。与图2中的第一实施方式中的外罩40的方向相比，该第二实施方式中的外罩40的方向被转动180度。在该第二实施方式中，至少外壳22的下部22的第一端22A也位于环形外罩40内。旋转的螺旋桨37引起水沿第一方向S1从中央管45的第一端41流经中央管45，流向中央管45的第二端42。因此水自由地流入中央管45，并且在离开中央管45时沿外壳20的外表面通过。与图1中的实施方式一样，外壳20和环形外罩40有平滑的造形，以便允许水沿所述设备的表面平滑地通过。外壳20的上部21位于距离螺旋桨37一轴向距离处，这意味着外壳20不会显著地干扰从螺旋桨37喷射的水流。
外壳20能够相对于船只的船体10绕竖直中心轴线Y旋转360度。轴31绕水平中心轴线X旋转。因此在图中，外壳20的旋转轴线Y与轴31的旋转轴线X之间的夹角是90度。轴31的旋转轴线X自然能够相对于水平面倾斜。轴31的倾斜的转动轴线X能产生流体力学优点。轴31的倾斜的转动轴线X能够通过相对于船只的船体10倾斜整个外壳20来实现。
本发明及其实施方式不仅限于上述示例，而是能够在权利要求的范围内变化。

Claims (11)

1.一种推进装置，其包括：
外壳(20)，所述外壳(20)包括上部(21)和下部(22)，所述外壳(20)从所述上部(21)被旋转地支撑在船只的船体(10)处；
轴(31)，所述轴(31)通过所述外壳(20)内的径向和轴向轴承(32，33)旋转地支撑，所述轴(31)具有轴向中心线(X)和从所述外壳(20)的所述下部(22)的第一端(22A)突出的外端(31A)；
螺旋桨(37)，所述螺旋桨(37)附连至所述外壳(20)的所述下部(22)的所述第一端(22A)的外部的所述轴(31)的所述外端(31A)，所述螺旋桨(37)随所述轴(31)旋转；
环形外罩(40)，所述环形外罩(40)被固定地支撑在所述外壳(20)处，所述轴(31)的所述轴向中心线(X)还形成所述环形外罩(40)的轴向中心线，所述环形外罩(40)围绕所述螺旋桨(37)的外边缘并且形成用于水流过所述环形外罩(40)的内部的管(45)；
其特征在于，所述推进装置还包括：
边缘驱动电机(50)，所述边缘驱动电机(50)包括转子磁轭(51)和定子(52)，所述转子磁轭(51)设置在所述螺旋桨(37)的所述外边缘上并且随所述螺旋桨(37)旋转，所述定子(52)设置在所述环形外罩(40)内并且围绕所述转子磁轭(51)。
2.根据权利要求1所述的推进装置，其特征在于，所述外壳(20)内的所述径向和所述轴向轴承(32，33)是油润滑的滚柱轴承。
3.根据权利要求1或2所述的推进装置，其特征在于，所述轴(31)的所述外端(31A)通过所述外壳(20)的所述下部(22)的所述第一端(22A)处的密封件(34)密封，以便防止水渗入所述外壳(20)。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的推进装置，其特征在于，经过所述转子磁轭(51)的轴向(X)中点的第一径向平面(Y1)位于所述外壳(20)的所述下部(22)的所述第一端(22A)的外部。
5.根据权利要求4所述的推进装置，其特征在于，经过所述转子(51)的所述轴向(X)中点的所述第一径向平面(Y1)和经过所述轴承(32，33)之间的轴向中点的第二径向平面(Y2)彼此相距一轴向(X)距离(A1)。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的推进装置，其特征在于，所述环形外罩(40)的内表面包括环形槽(46)，所述转子磁轭(51)在所述环形槽(46)内旋转。
7.根据权利要求6所述的推进装置，其特征在于，在所述槽(46)中，在所述转子磁轭(51)与所述外罩(40)之间有通道(P1)，由此水能够通过所述通道(P1)，以便冷却所述转子(51)和所述定子(52)。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的推进装置，其特征在于，通过所述环形外罩(40)的内部的所述管(45)为圆柱形。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的推进装置，其特征在于，至少所述外壳(20)的所述下部(22)的所述第一端(22A)位于所述环形外罩(40)内。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的推进装置，其特征在于，所述转子(51)是永磁转子。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的推进装置，其特征在于，所述定子(52)的冷却被设置为直接通过所述外罩(40)的壳体至围绕所述外罩(40)的壳体的海水的无源冷却。
CN201410230776.2A 2013-05-29 2014-05-28 推进装置 Active CN104210633B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP13169643.7A EP2808247B1 (en) 2013-05-29 2013-05-29 A propulsion unit with electric motor, whereby the stator is arranged in a ring around the propeller
EP13169643.7 2013-05-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104210633A true CN104210633A (zh) 2014-12-17
CN104210633B CN104210633B (zh) 2017-04-19

Family

ID=48534241

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410230776.2A Active CN104210633B (zh) 2013-05-29 2014-05-28 推进装置

Country Status (10)

Country Link
US (1) US9869320B2 (zh)
EP (1) EP2808247B1 (zh)
JP (1) JP5897066B2 (zh)
KR (1) KR101689228B1 (zh)
CN (1) CN104210633B (zh)
AU (1) AU2014202662B2 (zh)
BR (1) BR102014012513A2 (zh)
CA (1) CA2851942A1 (zh)
RU (1) RU2551050C1 (zh)
SG (1) SG10201402423SA (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105818951A (zh) * 2016-01-12 2016-08-03 中国人民解放军海军工程大学 新型前置侧斜导叶式泵喷推进器及其设计方法
CN107200111A (zh) * 2017-05-22 2017-09-26 哈尔滨工程大学 一种降温导管
CN107264735A (zh) * 2017-06-16 2017-10-20 上海复亚通信科技有限公司 一种能抵消自然风的无人机回收站
CN107499485A (zh) * 2017-09-06 2017-12-22 艾美达（天津）科技有限公司 一种轴流泵式螺旋桨推进器
CN108058798A (zh) * 2018-01-04 2018-05-22 蒋喜臣 一种高效能船用推进器
CN111547216A (zh) * 2020-04-09 2020-08-18 武汉船用机械有限责任公司 吊舱推进器及其推进电机定子的安装方法
CN112249294A (zh) * 2019-07-06 2021-01-22 王怀云 一种附加电力驱动的船舶推进***
CN113511318B (zh) * 2021-05-13 2022-07-01 浙江大学 一种柔性机器鳐鱼装置
CN115384739A (zh) * 2022-09-06 2022-11-25 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种低温升水下推进器

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013066475A2 (en) * 2011-08-19 2013-05-10 Aerovironment, Inc. System for protecting a rotatable shaft of a motor from excessive bending moments
EP3612444A4 (en) * 2017-04-18 2020-11-25 ABB Oy PROPULSION UNIT
JP7443272B2 (ja) 2021-01-18 2024-03-05 三菱重工業株式会社 ファン装置及びこれを備えた航空機
CN112758291A (zh) * 2021-01-27 2021-05-07 武汉波依迈科技有限公司 一种大功率密封轮缘推进器
CN112910173B (zh) * 2021-01-29 2022-08-02 广船国际有限公司 一种船舶用发电装置及船舶
CN114013619B (zh) * 2021-11-10 2022-09-27 国家深海基地管理中心 一种深海磁耦合隔离油液补偿推进器
CN114987726B (zh) * 2022-07-11 2023-09-15 浙江省海洋水产研究所 一种拖网渔船可调节式驱动装置

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2336297A1 (fr) * 1975-12-22 1977-07-22 Acec Helice pour propulsion marine
JPS59160697A (ja) * 1982-12-17 1984-09-11 ライセンテイア・パテント−フエルヴアルトウンクス−ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフトウンク 電気的に駆動される船用プロペラ
US5522335A (en) * 1995-01-30 1996-06-04 Westinghouse Electric Corporation Combined azimuthing and tunnel auxillary thruster powered by integral and canned electric motor and marine vessel powered thereby
JPH10257752A (ja) * 1997-03-11 1998-09-25 Railway Technical Res Inst 超電導プロペラ回転駆動装置、及び超電導発電装置
WO1999014113A1 (en) * 1997-09-15 1999-03-25 Abb Azipod Oy Propulsion system and method
US20030194922A1 (en) * 2002-04-16 2003-10-16 Pieter Van Dine Rim-driven propulsion pod arrangement
CN1217824C (zh) * 2000-01-28 2005-09-07 Abb有限公司 船只的马达单元
JP2007137349A (ja) * 2005-11-22 2007-06-07 Kawasaki Heavy Ind Ltd 回転軸用給油装置
CN101720296A (zh) * 2007-05-30 2010-06-02 施奥泰尔有限公司 舵桨驱动器及舵桨驱动方法
KR20110117835A (ko) * 2010-04-22 2011-10-28 삼성중공업 주식회사 노즐을 이용한 덕트형 추진기의 추진효율 향상 장치
US20120093668A1 (en) * 2010-10-18 2012-04-19 Hamilton Sundstrand Corporation Rim driven thruster having propeller drive modules

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5101128A (en) * 1990-08-23 1992-03-31 Westinghouse Electric Corp. System and method for cooling a submersible electric propulsor
FR2869586B1 (fr) * 2004-04-30 2006-06-16 Alstom Sa Ensemble de propulsion pour navire, comprenant une nacelle destinee a une installation sous la carene du navire
RU2314969C1 (ru) * 2006-03-14 2008-01-20 Евгений Борисович Пашуков Способ и устройство для создания изменяемой силы тяги или упора
GB2482689A (en) * 2010-08-10 2012-02-15 Rolls Royce Plc Rotor structure of dynamo-electric machine

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2336297A1 (fr) * 1975-12-22 1977-07-22 Acec Helice pour propulsion marine
JPS59160697A (ja) * 1982-12-17 1984-09-11 ライセンテイア・パテント−フエルヴアルトウンクス−ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフトウンク 電気的に駆動される船用プロペラ
EP0111908B1 (de) * 1982-12-17 1986-06-18 Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH Elektrisch angetriebene Schiffsschraube und Verwendung hierfür
US5522335A (en) * 1995-01-30 1996-06-04 Westinghouse Electric Corporation Combined azimuthing and tunnel auxillary thruster powered by integral and canned electric motor and marine vessel powered thereby
JPH10257752A (ja) * 1997-03-11 1998-09-25 Railway Technical Res Inst 超電導プロペラ回転駆動装置、及び超電導発電装置
WO1999014113A1 (en) * 1997-09-15 1999-03-25 Abb Azipod Oy Propulsion system and method
CN1217824C (zh) * 2000-01-28 2005-09-07 Abb有限公司 船只的马达单元
US20030194922A1 (en) * 2002-04-16 2003-10-16 Pieter Van Dine Rim-driven propulsion pod arrangement
JP2007137349A (ja) * 2005-11-22 2007-06-07 Kawasaki Heavy Ind Ltd 回転軸用給油装置
CN101720296A (zh) * 2007-05-30 2010-06-02 施奥泰尔有限公司 舵桨驱动器及舵桨驱动方法
KR20110117835A (ko) * 2010-04-22 2011-10-28 삼성중공업 주식회사 노즐을 이용한 덕트형 추진기의 추진효율 향상 장치
US20120093668A1 (en) * 2010-10-18 2012-04-19 Hamilton Sundstrand Corporation Rim driven thruster having propeller drive modules

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105818951A (zh) * 2016-01-12 2016-08-03 中国人民解放军海军工程大学 新型前置侧斜导叶式泵喷推进器及其设计方法
CN107200111A (zh) * 2017-05-22 2017-09-26 哈尔滨工程大学 一种降温导管
CN107200111B (zh) * 2017-05-22 2019-03-05 哈尔滨工程大学 一种降温导管
CN107264735A (zh) * 2017-06-16 2017-10-20 上海复亚通信科技有限公司 一种能抵消自然风的无人机回收站
CN107499485A (zh) * 2017-09-06 2017-12-22 艾美达（天津）科技有限公司 一种轴流泵式螺旋桨推进器
CN108058798A (zh) * 2018-01-04 2018-05-22 蒋喜臣 一种高效能船用推进器
CN112249294A (zh) * 2019-07-06 2021-01-22 王怀云 一种附加电力驱动的船舶推进***
CN111547216A (zh) * 2020-04-09 2020-08-18 武汉船用机械有限责任公司 吊舱推进器及其推进电机定子的安装方法
CN113511318B (zh) * 2021-05-13 2022-07-01 浙江大学 一种柔性机器鳐鱼装置
CN115384739A (zh) * 2022-09-06 2022-11-25 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种低温升水下推进器

Also Published As

Publication number Publication date
KR101689228B1 (ko) 2016-12-23
AU2014202662A1 (en) 2014-12-18
RU2551050C1 (ru) 2015-05-20
BR102014012513A2 (pt) 2015-05-12
US9869320B2 (en) 2018-01-16
EP2808247B1 (en) 2019-01-02
JP2014231353A (ja) 2014-12-11
AU2014202662B2 (en) 2015-09-03
EP2808247A1 (en) 2014-12-03
KR20140140515A (ko) 2014-12-09
JP5897066B2 (ja) 2016-03-30
CA2851942A1 (en) 2014-11-29
US20140356199A1 (en) 2014-12-04
CN104210633B (zh) 2017-04-19
SG10201402423SA (en) 2014-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104210633A (zh) 推进装置
EP0566787B1 (en) Dual propeller shock resistant submersible propulsor unit
US2714866A (en) Device for propelling a ship
EP3595967B1 (en) Electrical underwater jet motor with multiple stator for sea vehicles
CN202414147U (zh) 一种集成推进器
CN107499487A (zh) 基于无轴对转轮缘驱动推进与发电一体化装置
CN108028566B (zh) 旋转电机的冷却
US20080089786A1 (en) Counter-Rotating Integrated Propeller Assembly
CN1400945A (zh) 船只的马达单元
CN212172503U (zh) 一种水润滑轴承支撑的周向多电机驱动的环形电力推进器
CN115427757A (zh) 陀螺稳定器组件
CN105035295B (zh) 船舶舵桨轴安装一体机
EP0429640B1 (en) Water jet propulsion module
CN1289391A (zh) 设备、尤其是电力设备、尤其是用于液流和气流的换能器
CN107521646A (zh) 一种磁轴承轮缘式电机驱动的对转螺旋桨驱动装置
EP2995550A1 (en) A propulsion unit
CN206049961U (zh) 一种吊舱推进器壳体结构
CN212709918U (zh) 一种轴系支撑的周向多电机驱动的环形电力推进器
CN210618431U (zh) 一种永磁电机同转式吊舱推进器
CN109494935A (zh) 船舶推进装置的冷却***和船舶推进装置
KR100818885B1 (ko) 축이 없는 프로펠러 장치
CN212766698U (zh) 一种水陆两用推进装置
CN214729584U (zh) 一种用于船舶推进和动态定位的电磁推进器
CN212172502U (zh) 一种液悬浮轴承的周向多电机驱动电力推进器
CN212530034U (zh) 一种磁液复合悬浮轴承支撑的对转桨式电力推进器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20180510

Address after: Baden, Switzerland

Patentee after: ABB TECHNOLOGY LTD.

Address before: Zurich

Patentee before: ABB T & D Technology Ltd.