CN219948534U - 一种中间转子轴向磁通电机驱动的无轴推进器 - Google Patents

Abstract

本申请属于推进器技术领域，具体涉及一种中间转子轴向磁通电机驱动的无轴推进器。该无轴推进器包括外壳体、轴向磁通电机和螺旋桨，外壳体安装于轴向磁通电机的外侧，轴向磁通电机开设有延其轴向方向延伸的通孔，螺旋桨安装于该通孔内。其中，轴向磁通电机包括转子组件、两个耐磨水润滑轴承和两个定子组件，定子组件位于转子组件沿其轴向方向的两侧且与外壳体固定连接，耐磨水润滑轴承位于转子组件与定子组件之间且与定子组件固定连接，螺旋桨固定连接于转子组件的通孔内。本申请中的耐磨水润滑轴承由高分子水润滑轴承材料制成，该材料具有良好的耐磨、耐腐蚀和自润滑性能，代替了传统的轴承等结构，简化了结构和尺寸，节省了成本，降低了耗能。

Description

一种中间转子轴向磁通电机驱动的无轴推进器

技术领域

本申请属于推进器技术领域，具体涉及一种中间转子轴向磁通电机驱动的无轴推进器。

背景技术

随着海洋工程的飞速发展，对推进器的性能提出了越来越高的要求。现有的径向轴驱式推进器存在部件多、结构复杂、耗能高、建造困难的缺点。

一方面，现有径向磁通有轴推进器的中心轴系采用滚动轴承，且对轴承的选型有严苛的要求，现有径向磁通有轴推进器的轴承多为陶瓷轴承，存在造价高、承载低的缺点；一方面，在海洋环境中，为保证滚动轴承的密封型，滚动轴承的装配结构较为复杂；另一方面，径向磁通定子组件、转子组件的体积较大，不利于推进器的小型化发展。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种中间转子轴向磁通电机驱动的无轴推进器，以解决现有径向磁通推进器的体积大、结构复杂、耗能高的问题。

本申请的实施例可以通过以下技术方案实现：

一种中间转子轴向磁通电机驱动的无轴推进器，所述无轴推进器包括外壳体、轴向磁通电机和螺旋桨，所述外壳体安装于所述轴向磁通电机的外侧，所述轴向磁通电机开设有延其轴向方向延伸的通孔，所述螺旋桨安装于该通孔内；

所述轴向磁通电机包括转子组件、两个耐磨水润滑轴承和两个定子组件，所述定子组件位于所述转子组件沿其轴向方向的两侧且与所述外壳体固定连接，所述耐磨水润滑轴承位于所述转子组件与所述定子组件之间且与所述定子组件固定连接，所述螺旋桨固定连接于所述转子组件的通孔内。

优选地，所述耐磨水润滑轴承由高分子水润滑轴承材料制成。

进一步地，所述耐磨水润滑轴承为圆环状结构，其朝向所述转子组件的端面开设有沿其径向延伸、周向均匀分布的多个凹槽。

进一步地，所述无轴推进器还包括两个限位套，所述限位套为圆筒形结构，所述限位套位于所述螺旋桨轴向方向的两侧且与所述螺旋桨轴向方向的两侧抵接；

所述限位套固定连接于所述定子组件的通孔内，或固定连接于所述转子组件通孔轴向方向的两侧，或与所述外壳体一体成型制作。

进一步地，所述转子组件包括转子壳体和安装于所述转子壳体内部的多个永磁铁；

所述转子壳体包括转子外壳和转子端盖，所述转子外壳和所述转子端盖形成容置所述永磁铁的空腔，所述转子外壳为一端开放的圆筒状结构，所述转子端盖与所述转子外壳的开放端固定连接；

所述转子壳体与所述永磁铁之间的空隙填充有密封所述永磁铁的胶液。

进一步地，所述转子外壳开设有与所述永磁铁一一对应的方形沟槽，所述永磁铁与所述方形沟槽过盈配合；

所述永磁铁沿所述转子外壳的径向延伸、周向均匀分布。

进一步地，所述定子组件包括定子壳体和安装于所述定子壳体内部的定子绕组、定子铁芯，所述定子绕组缠绕在所述定子铁芯上；

所述定子壳体包括定子外壳和定子端盖，所述定子外壳与所述外壳体固定连接，所述定子外壳和所述定子端盖形成容置定子铁芯的空腔，所述定子外壳为一端开放的圆筒状结构，所述定子端盖与所述定子外壳的开放端固定连接；

所述定子壳体与所述定子铁芯、所述定子绕组之间的空隙填充有密封所述定子铁芯、所述定子绕组的胶液。

进一步地，所述定子铁芯为圆环状结构，其朝向所述转子组件的一端凸设有缠绕所述定子绕组的多个凸起。

进一步地，所述无轴推进器还包括位于所述外壳体外部的线路板外壳，所述线路板外壳与所述外壳体固定连接；

所述线路板外壳内封装有驱动线路板，所述定子绕组的线路统一输出至所述线路板外壳内并与所述驱动线路板焊接；

所述线路板外壳侧壁开设有外部线路进入的出线套，外部线路从所述出线套进入所述线路板外壳内并与所述驱动线路板焊接。

进一步地，所述螺旋桨包括圆环和叶片，所述叶片固定连接于所述圆环的内侧并与所述圆环组成一体化结构。

本申请的实施例提供的一种中间转子轴向磁通电机驱动的无轴推进器至少具有以下有益效果：

(1)本申请中的无轴推进器采用轴向磁通电机，轴向磁通电机的永磁铁为扁示，与径向磁通电机的长条式磁铁相比，缩短了推进器的轴向距离，使得推进器整体结构的轴向长度缩短，进而缩短了推进器的体积；

(2)本申请中的轴向磁通电机的定子组件与转子组件之间设置有耐磨水润滑轴承，耐磨水润滑轴承由高分子水润滑轴承材料制成，代替了传统的轴承等结构，一方面，该材料具有良好的耐磨和自润滑性能，简化了推进器的结构和尺寸，使得推进器的整体结构更为简单紧凑；另一方面，该材料具有良好的耐腐蚀效果，可耐海水中的氯离子腐蚀，使得该推进器在海洋环境依然具有较好的应用前景，且无需设计密封结构单独保护耐磨水润滑轴承，既可以节省成本，降低了耗能，又可进一步缩小了推进器的体积。

附图说明

图1为本申请中一种中间转子轴向磁通电机驱动的无轴推进器的整体结构图；

图2为本申请中一种中间转子轴向磁通电机驱动的无轴推进器另一角度的整体结构图；

图3为本申请中一种中间转子轴向磁通电机驱动的无轴推进器的***图；

图4为图2沿A-A向的剖面图；

图5为本申请中定子绕组与定子铁芯连接的整体结构图；

图6为本申请中转子外壳与永磁铁连接的整体结构图；

图7为本申请中定子外壳与定子绕组、定子铁芯连接的整体结构图。

附图标记：1、外壳体，2、转子组件，21、转子外壳，23、永磁铁，3、耐磨水润滑轴承，41、定子绕组，42、定子铁芯，43、定子外壳，44、定子端盖，5、螺旋桨，6、驱动线路板，7、出线套，8、线路板外壳，9、限位套。

具体实施方式

以下，基于优选的实施方式并参照附图对本申请进行进一步说明。

本说明书中词汇是为了说明本申请的实施例而使用的，但不是试图要限制本申请。除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的技术人员而言，可以具体理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，在本申请实施例中的描述中，为了方便理解，放大或者缩小了图纸上的各种构件，但这种做法不是为了限制本申请的保护范围。

图1-图4分别示出了本申请中一种中间转子轴向磁通电机驱动的无轴推进器的不同角度的整体结构图、***图和剖面图，如图1-图4所示，该无轴推进器包括外壳体1、轴向磁通电机和螺旋桨5，其中，外壳体1安装于轴向磁通电机的外侧；轴向磁通电机开设有沿其轴向方向延伸的通孔，螺旋桨5安装于该通孔内。

进一步地，如图3所示，该无轴推进器还包括两个限位套9，限位套9为圆筒形结构，限位套9位于螺旋桨5轴向方向的两侧且与螺旋桨5轴向方向的两侧抵接，用于实现螺旋桨5的轴向限位，防止螺旋桨5沿无轴推进器的轴向方向脱落。

具体地，如图3所示，轴向磁通电机包括转子组件2和两个定子组件，螺旋桨5固定连接于转子组件2的通孔内，螺旋桨5与转子组件2可同步周向旋转；定子组件安装于转子组件2沿其轴向方向的两侧，限位套9固定连接于定子组件的通孔内，或固定连接于转子组件2通孔轴向方向的两侧，或与外壳体1一体成型制作。

进一步地，当限位套9固定连接于定子组件的通孔内时，转子组件2、螺旋桨5可相对定子组件、限位套9周向旋转；当限位套9固定连接于转子组件2通孔轴向方向的两侧时，转子组件2、限位套9、螺旋桨5可相对定子组件周向旋转；当限位套9与外壳体1一体成型制作时，转子组件2、螺旋桨5可相对定子组件、限位套9周向旋转。

可以想象的是螺旋桨5可通过粘接、焊接、螺旋连接等方式与转子组件2固定连接。为加工方便，本申请中螺旋桨5粘接于转子组件2的内部。

可以想象的是限位套9可通过粘接、焊接、螺旋连接等方式与定子组件固定连接。为加工方便，本申请中限位套9粘接于定子组件的内部。

进一步地，本申请中的螺旋桨5包括圆环和叶片，叶片连接于圆环的内侧，并与圆环组成一体化结构。

可以想象的是，叶片可以通过焊接、胶接或螺旋连接的方式与圆环组成一体化结构。

进一步地，由于转子组件2会相对定子组件周向旋转，现有的推进器通常通过轴承等结构实现转子组件2与定子组件的相对旋转，本申请中轴向磁通电机还包括两个耐磨水润滑轴承3，耐磨水润滑轴承3为圆环状结构，其位于转子组件2与定子组件之间且与定子组件固定连接，替代了传统的轴承等结构，使得该推进器无需轴承，也无需考虑轴承的选型。

具体地，本申请中耐磨水润滑轴承3通过粘接的方式与定子组件固定连接，耐磨水润滑轴承3粘接于定子组件朝向转子组件2的一侧。

进一步地，耐磨水润滑轴承3由高分子水润滑轴承材料制成。一方面，该材料具有优良的耐磨和自润滑性能，使得耐磨水润滑轴承3替代传统轴承等结构成为可能，简化了推进器的结构和尺寸，使得推进器的整体结构更为简单紧凑；另一方面，该材料具有良好的耐腐蚀效果，可耐海水中的氯离子腐蚀，使得该推进器在海洋环境依然具有较好的应用前景，且无需设计密封结构单独保护耐磨水润滑轴承3，既可以节省成本，降低了耗能，又可进一步缩小了推进器的体积。

如图3所示，在本申请的一些优选的实施例中，耐磨水润滑轴承3朝向转子组件2的端面开设有沿其径向延伸、周向均匀分布的多个凹槽，该凹槽可将转子组件2与定子组件接触端面的泥沙等异物排出，防止泥沙等异物在推进器行进过程中磨损定子组件与转子组件2，进而延长定子组件与转子组件2的使用寿命。

进一步地，本申请中耐磨水润滑轴承3通过粘接的方式与定子组件固定连接。一方面，该方式具有加工方便、成本低的优点，另一方面，该方式使得耐磨水润滑轴承3与定子组件之间无需设置通孔等适配性结构，减少对转子组件的磨损。

下面将详细介绍本申请中转子组件2的具体结构，如图3和图6所示，转子组件2包括转子壳体和安装于转子壳体内部的多个永磁铁23，具体地，转子壳体包括转子外壳21和转子端盖，转子外壳21和转子端盖形成容置永磁铁23的空腔，转子外壳21为一端开放的圆筒状结构，转子端盖与转子外壳21的开放端固定连接。

进一步地，如图6所示，永磁铁23沿转子外壳21的径向延伸、周向均匀分布，转子外壳21开设有与永磁铁23一一对应的方形沟槽，永磁铁23与该方形沟槽过盈配合。

进一步地，待永磁铁23安装于转子壳体内后，通过胶水灌封的方式可进一步实现永磁铁23与转子壳体的稳定连接，及转子壳体与永磁铁23之间的空隙填充有密封永磁铁23的胶液，可为转子组件2内提供良好的密封环境，防止液体进入转子组件2内部而损坏永磁铁23。

下面将详细介绍本申请中定子组件的具体结构，如图3、图5和图7所示，定子组件包括定子壳体和安装于定子壳体内部的定子绕组41、定子铁芯42，定子绕组41缠绕于定子铁芯42上。

具体地，定子壳体包括定子外壳43和定子端盖44，定子外壳43与外壳体1固定连接，定子外壳43和定子端盖44形成容置定子铁芯42的空腔，定子外壳43为一端开放的圆筒状结构，定子端盖44与定子外壳43的开放端固定连接。

进一步地，如图3和图5所示，定子铁芯42为圆环状结构，其朝向转子组件2的一端凸设有缠绕定子绕组41的多个凸起。

在本申请的一些优选的实施例中，定子铁芯42一体成型制作，代替了传统硅钢片压叠的生产工艺。一方面，在推进器行进过程中，可减少涡流而导致的能量损耗；另一方面，可极大地节省工作时间，提高工作效率。

具体地，本申请中通过铁粉压铸成型的工艺实现定子铁芯42的一体成型制作。

在本申请的一些优选的实施例中，为装配方便，定子组件的开放端背向转子组件2设置，定子端盖44连接于定子外壳43远离转子组件的一端。

可以想象的是，定子端盖44与定子外壳43可通过胶接、焊接、螺旋连接等方式实现固定连接，本申请中定子端盖44与定子外壳43通过胶液灌封的方式实现固定连接，即定子壳体与定子铁芯42、定子绕组41之间的空隙填充有密封定子铁芯42、定子绕组41的胶液。一方面，胶液灌封具有工艺简单、制作方便、缩短制作周期的优点；另一方面，胶液灌封可为定子组件内提供良好的密封环境，防止液体进入定子组件而损坏定子铁芯42和定子绕组41。

可以想象的是，定子外壳43可通过胶接、焊接、螺旋连接、一体成型等方式与外壳体1固定连接。在本申请中，为装配方便，一个定子外壳43通过胶接的方式与外壳体1固定连接，另一个定子外壳43通过一体成型的方式与外壳体1固定连接。

在本申请的一些优选的实施例中，该推进器还包括位于外壳体1外部的线路板外壳8，线路板外壳8与外壳体1固定连接，线路板外壳8内封装有驱动线路板6，定子绕组41的线路统一输出至线路板外壳8并与驱动线路板6焊接。

进一步地，线路板外壳8侧壁开设有外部线路进入的出线套7，外部线路可从出线套7进入线路板外壳8内并与驱动线路板6焊接，从而实现外部设备与推进器的电气通信。

进一步地，待外部线路、定子绕组41的线路与驱动线路板6连接后，将线路板外壳8内用胶液灌封。一方面，可实现外部线路、定子绕组41的线路与驱动线路板6的稳定连接，防止推进器晃动引起电气连接不稳定的问题；另一方面，可实现线路板外壳8内部的密封，防止液体进入线路板外壳8内部引起电路损坏的问题。

可以想象的是，线路板外壳8可通过胶接、焊接、螺旋连接、一体成型等方式与外壳体1固定连接。本申请中线路板外壳8通过一体成型的方式与外壳体1固定连接，该方式具有装配方便、节省成本、连接稳定的特点。

以上对本申请的具体实施方式作了详细介绍，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也属于本申请权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种中间转子轴向磁通电机驱动的无轴推进器，其特征在于：

所述无轴推进器包括外壳体(1)、轴向磁通电机和螺旋桨(5)，所述外壳体(1)安装于所述轴向磁通电机的外侧，所述轴向磁通电机开设有延其轴向方向延伸的通孔，所述螺旋桨(5)安装于该通孔内；

所述轴向磁通电机包括转子组件(2)、两个耐磨水润滑轴承(3)和两个定子组件，所述定子组件位于所述转子组件(2)沿其轴向方向的两侧且与所述外壳体(1)固定连接，所述耐磨水润滑轴承(3)位于所述转子组件(2)与所述定子组件之间且与所述定子组件固定连接，所述螺旋桨(5)固定连接于所述转子组件(2)的通孔内。

2.根据权利要求1所述的一种中间转子轴向磁通电机驱动的无轴推进器，其特征在于：

所述耐磨水润滑轴承(3)由高分子水润滑轴承材料制成。

3.根据权利要求1所述的一种中间转子轴向磁通电机驱动的无轴推进器，其特征在于：

所述耐磨水润滑轴承(3)为圆环状结构，其朝向所述转子组件(2)的端面开设有沿其径向延伸、周向均匀分布的多个凹槽。

4.根据权利要求1所述的一种中间转子轴向磁通电机驱动的无轴推进器，其特征在于：

所述无轴推进器还包括两个限位套(9)，所述限位套(9)为圆筒形结构，所述限位套(9)位于所述螺旋桨(5)轴向方向的两侧且与所述螺旋桨(5)轴向方向的两侧抵接；

所述限位套(9)固定连接于所述定子组件的通孔内，或固定连接于所述转子组件(2)通孔轴向方向的两侧，或与所述外壳体(1)一体成型制作。

5.根据权利要求1所述的一种中间转子轴向磁通电机驱动的无轴推进器，其特征在于：

所述转子组件(2)包括转子壳体和安装于所述转子壳体内部的多个永磁铁(23)；

所述转子壳体包括转子外壳(21)和转子端盖，所述转子外壳(21)和所述转子端盖形成容置所述永磁铁(23)的空腔，所述转子外壳(21)为一端开放的圆筒状结构，所述转子端盖与所述转子外壳(21)的开放端固定连接；

所述转子壳体与所述永磁铁(23)之间的空隙填充有密封所述永磁铁(23)的胶液。

6.根据权利要求5所述的一种中间转子轴向磁通电机驱动的无轴推进器，其特征在于：

所述转子外壳(21)开设有与所述永磁铁(23)一一对应的方形沟槽，所述永磁铁(23)与所述方形沟槽过盈配合；

所述永磁铁(23)沿所述转子外壳(21)的径向延伸、周向均匀分布。

7.根据权利要求1所述的一种中间转子轴向磁通电机驱动的无轴推进器，其特征在于：

所述定子组件包括定子壳体和安装于所述定子壳体内部的定子绕组(41)、定子铁芯(42)，所述定子绕组(41)缠绕在所述定子铁芯(42)上；

所述定子壳体包括定子外壳(43)和定子端盖(44)，所述定子外壳(43)与所述外壳体(1)固定连接，所述定子外壳(43)和所述定子端盖(44)形成容置定子铁芯(42)的空腔，所述定子外壳(43)为一端开放的圆筒状结构，所述定子端盖(44)与所述定子外壳(43)的开放端固定连接；

所述定子壳体与所述定子铁芯(42)、所述定子绕组(41)之间的空隙填充有密封所述定子铁芯(42)、所述定子绕组(41)的胶液。

8.根据权利要求7所述的一种中间转子轴向磁通电机驱动的无轴推进器，其特征在于：

所述定子铁芯(42)为圆环状结构，其朝向所述转子组件(2)的一端凸设有缠绕所述定子绕组(41)的多个凸起。

9.根据权利要求7所述的一种中间转子轴向磁通电机驱动的无轴推进器，其特征在于：

所述无轴推进器还包括位于所述外壳体(1)外部的线路板外壳(8)，所述线路板外壳(8)与所述外壳体(1)固定连接；

所述线路板外壳(8)内封装有驱动线路板(6)，所述定子绕组(41)的线路统一输出至所述线路板外壳(8)内并与所述驱动线路板(6)焊接；

所述线路板外壳(8)侧壁开设有外部线路进入的出线套(7)，外部线路从所述出线套(7)进入所述线路板外壳(8)内并与所述驱动线路板(6)焊接。

10.根据权利要求1所述的一种中间转子轴向磁通电机驱动的无轴推进器，其特征在于：

所述螺旋桨(5)包括圆环和叶片，所述叶片固定连接于所述圆环的内侧并与所述圆环组成一体化结构。