船的吊舱推进单元的制作方法

本发明涉及一种如独立权利要求1的前序部分所限定的船的吊舱推进单元。

对吊舱推进单元的大功率电马达进行空气冷却需要大的冷却空气单元，该冷却空气单元必须额外地加倍以备不时之需。此外，布置在定子周围的所需冷却空气管道使得吊舱推进单元的马达壳体部分的直径更大且马达壳体部分的结构更复杂。更大的直径增加了船体的阻力并降低了流体动力学效率。在吊舱推进单元（其通过回转轴承能转动地附接到船，并且其包括在船的船体内的动力装置和在吊舱推进单元内的电推进器马达之间的滑环，以将电功率从动力装置供应到电推进器马达）中，吊舱推进单元的冷却空气穿过在船的船体和吊舱推进单元之间的滑环，并且这导致两个问题：1）需要过滤器以防止源自滑环的煤尘进入电马达，以及2）在泄漏油封的情况下，由于在源自推进器轴轴承的冷却空气中的油，滑环可能有油污染。

直接海水冷却由于转子损耗而不是冷却异步电马达的有效方式。因此，常常使用具有永磁励磁的昂贵同步电马达。

各种冷却布置在本领域中是已知的。

公开文献us5,403,216，一种用于大功率船等的主要推进布置包括水下驱动单元，该水下驱动单元连接到基本竖直的管状轴（其轴颈连接在船中）并且能通过其转动。驱动单元和管状轴限定中空外壳，该中空外壳包围连接到推进器轴的电气推进马达，该推进器轴连接到外壳外部的驱动推进器。外壳在其内部由几个大体上竖直的腹板支撑，该腹板被布置成组合地作为在结构上加强和支撑外壳的元件，作为将推进马达相对于外壳固定在适当位置的元件，作为传递到外壳反作用力到由推进马达产生的扭矩的元件，以及作为用于推进马达的气体冷却剂进入和离开的管道的壁元件。

公开文献us6,935,907b2提出了一种包括吊舱壳体和用于吊舱壳体的组件单元（所谓的座置部）的吊舱单元，其中，座置部具有下部部分和上部部分以及用于安装吊舱壳体的基部，该基部包括用于容纳推进单元的下部外壳部分、包括空气管道的中间部分、以及固定地连接到转向发动机的上部部分，其中，齿环固定在基部处。具有至少一个风机的冷却系统安装在座置部内。

公开文献us6,994,602b2提出了一种船推进系统，其包括至少一个船用推进器、驱动该至少一个船用推进器的至少一个电马达、及向该至少一个电马达供应电功率的逆变器馈电式电源系统。电源系统包括至少一个驱动机器和由其驱动的至少一个发电机。该至少一个电马达和该至少一个发电机被构造为三相同步电机。为了减少每kw安装功率的损耗并且因此允许在定子绕组中的更强通电场，构造为三相同步电机的该至少一个电马达和/或构造为电源系统的三相同步电机的至少一个发电机设置有没有铁槽的气隙三相绕组作为电源系统。绕组的成束导体由安置在转子和层压铁轭之间的环形间隙中的绝缘薄铜线制成，并且气隙三相绕组通过塑性结构加强和/或嵌入或浸渍树脂，并且相关的冷却装置连接到其，通过其消散在冷却装置中产生的热。

发明目的

本发明的目的是提供一种具有有效冷却布置的船的吊舱推进单元。

本发明的简要描述

本发明的船的吊舱推进单元的特征在于独立权利要求1的限定。

船的吊舱推进单元的优选实施例在从属权利要求中限定。

吊舱推进单元的优选实施例包括至少部分地布置在船的船体之下的吊舱壳体。吊舱推进单元的该优选实施例包括在吊舱壳体的马达座舱（gondola）内的用于使至少一个推进器旋转的电推进器马达。在吊舱推进单元的该优选实施例中，电推进器马达具有转子、定子、在转子和定子之间的环形间隙、以及延伸通过转子的气体通道。在吊舱推进单元的该优选实施例中，吊舱推进单元包括闭合冷却气体回路，其中，在转子和定子之间的环形间隙和延伸通过转子的气体通道形成闭合冷却气体回路的一部分。在吊舱推进单元的该优选实施例中，吊舱推进单元包括用于使气体（诸如空气）在闭合冷却气体回路中循环的风机。在吊舱推进单元的该优选实施例中，吊舱壳体包括在船的船体和马达座舱之间的支柱部分。在吊舱推进单元的该优选实施例中，吊舱推进单元包括布置在闭合冷却气体回路中的至少一个气液热交换器，用于在闭合冷却气体回路中流动的气体和至少一个冷却液体回路中循环的液体之间交换热能。在吊舱推进单元的该优选实施例中，电推进器马达的定子被配合（诸如滑动配合、适形配合或收缩配合）在吊舱推进单元的吊舱壳体的马达座舱的管状部分中。在吊舱推进单元的该优选实施例中，马达座舱的管状部分具有形成吊舱壳体的外表面的一部分的周向外表面，使得电推进器马达的定子通过马达座舱的管状部分的壁被马达座舱的管状部分的周向外表面的至少周向部分周围的水冷却。在吊舱推进单元的该优选实施例中，马达座舱通过支柱部分的第一连接部分和第二连接部分连接到支柱部分，支柱部分的该第一连接部分和第二连接部分彼此间隔开，使得在支柱部分的第一连接部分和第二连接部分与马达座舱的管状部分的周向外表面之间形成开口，使得马达座舱的管状部分的周向外表面的所述周向部分的至少一部分位于所述开口中。

附图说明

在下文中，将通过参考附图更详细地描述本发明，在附图中

图1示出了根据第一实施例的吊舱推进单元的冷却系统的功能原理，

图2是图1中所示的吊舱推进单元的一部分的另一视图，

图3示出了根据第二实施例的吊舱推进单元的冷却系统的功能原理，

图4示出了根据第三实施例的吊舱推进单元的冷却系统的功能原理，

图5示出了根据第四实施例的吊舱推进单元的冷却系统的功能原理，

图6示出了根据第五实施例的吊舱推进单元的冷却系统的功能原理，

图7示出了根据第六实施例的吊舱推进单元的冷却系统的功能原理，以及

图8示出了根据第七实施例的吊舱推进单元的冷却系统的功能原理。

具体实施方式

图1示出了船的吊舱推进单元的实施例的示例。

吊舱推进单元包括至少部分地布置在船（未标有参考数字）的船体2之下的吊舱壳体1。

吊舱推进单元包括在吊舱壳体1的马达座舱4内的用于使至少一个推进器5旋转的电推进器马达3。

电推进器马达3具有转子6、定子7、在转子6和定子7之间的环形间隙8、以及延伸通过转子6的气体通道9。

吊舱推进单元包括闭合冷却气体回路10，其中，在转子6和定子7之间的环形间隙8和延伸通过转子6的气体通道9形成闭合冷却气体回路10的一部分。

吊舱推进单元包括用于使气体（诸如空气）在闭合冷却气体回路10中循环的至少一个风机11。

吊舱壳体1包括在船的船体2和马达座舱4之间的支柱部分12。

吊舱推进单元可包括布置在闭合冷却气体回路10中在供给管道27和返回管道28之间的气液热交换器13，用于在闭合冷却气体回路10中流动的气体和至少一个冷却液体回路14中循环的液体之间交换热能。

通过电推进器马达3的转子6已经优选地但不必然地具有两个相对的转子端面16，并且转子6中的气体通道9优选地但不必然地在电推进器马达3的转子6的旋转轴线的方向上在电推进器马达3的转子6的所述两个相对的转子端面16之间延伸。

冷却液体回路14可以是闭合冷却液体回路。闭合冷却液体回路可以是船的闭合冷却液系统的一部分。

在冷却液体回路14中循环的液体可以是海水，并且冷却液体回路14可以是开放冷却液体回路，使得冷却液体回路14具有用于允许海水进入冷却液体回路14的至少一个入口（图中未示出），和用于允许海水离开冷却液体回路14的至少一个出口（图中未示出）。

风机11和可选气液热交换器13可以是独立冷却单元17的部分。如图2中所示，独立冷却单元17可设置在吊舱壳体1外且在船的船体2内。吊舱推进单元可包括几个这样的独立冷却单元17。

电推进器马达3的定子7被配合（诸如滑动配合、适形配合、收缩配合、滑动配合和额外地胶合、适形配合和额外地胶合、或收缩配合和额外地胶合）在吊舱推进单元的马达座舱4的管状部分18中。在这样的情况下，马达座舱4的管状部分18具有周向外表面19，该周向外表面19形成吊舱壳体1的外表面的一部分，使得电推进器马达3的定子7通过马达座舱4的管状部分18的壁（未标有参考数字）被冷却到在马达座舱4的管状部分18周围的水。

马达座舱4可通过支柱部分12的第一连接部分20a和第二连接部分20b连接到支柱部分12，支柱部分12的该两个连接部分20彼此间隔开，使得在支柱部分12的第一连接部分20a和第二连接部分20b与马达座舱4的管状部分18的周向外表面19之间形成开口21，使得马达座舱4的管状部分18的周向外表面19的所述周向部分的至少一部分位于所述开口21中。替代性地，马达座舱4可通过支柱部分12的第一连接部分20a和第二连接部分20b连接到支柱部分12，支柱部分12的该第一连接部分20a和第二连接部分20b彼此间隔开，使得在支柱部分12的所述第一连接部分20a和所述第二连接部分20b与马达座舱4的管状部分18的周向外表面19及支柱部分12的下部表面22之间形成开口21，使得马达座舱4的管状部分18的周向外表面19的所述周向部分的至少一部分位于所述开口21中。这样的开口21可延伸电推进器马达3的定子7的长度的至少50%，优选地超过75%，更优选地90%至110%。如果马达座舱4通过支柱部分12的第一连接部分20a和第二连接部分20b连接到支柱部分12，则闭合冷却气体回路10的供给管道27的一部分可在第一连接部分20a中并且闭合冷却气体回路10的返回管道28的一部分可在第二连接部分20b中。

吊舱推进单元可包括第一温度传感器23，用于在电推进器马达3下游且在气液热交换器13（如果吊舱推进单元设置有气液热交换器13）上游处测量在闭合冷却气体回路10中流动的气体的温度，及第二温度传感器24，用于在电推进器马达3上游且在气液热交换器13（如果吊舱推进单元设置有气液热交换器13）下游处测量在闭合冷却气体回路10中流动的气体的温度。

可选气液热交换器13优选地但不必然地是双管型的，以便最小化冷却液体泄漏到气液热交换器13外侧的风险。

吊舱推进单元可包括泄漏传感器（在图中未示出），用于提供关于在连接到冷却液体回路14的可选气液热交换器13中的冷却液体的可能泄漏的信息。

吊舱推进单元可包括湿度传感器（在图中未示出），用于在电推进器马达3上游且在气液热交换器13（如果吊舱推进单元设置有气液热交换器13）下游处测量在闭合冷却气体回路10中流动的气体的湿度。

吊舱推进单元可包括用于测量在所述至少一个冷却回路中循环的液体的温度的第三温度传感器。

吊舱推进单元可包括用于基于电推进器马达3的温度来控制风机11的控制装置。

吊舱推进单元可包括用于基于电推进器马达3产生的功率来控制风机11的控制装置。

风机11可设置在船的船体2内。

可选气液热交换器13可设置在船的船体2内。

吊舱壳体1的支柱部分12可通过回转轴承25附接到船，以允许吊舱壳体1相对于船的船体2转动，如图1至图7中所示。在这样的情况下，吊舱推进单元包括在船的船体2内的动力装置36和在吊舱壳体1内的电气推进器马达3之间的滑环26，以将电功率从动力装置36供应到电气推进器马达3。在这样的情况下，吊舱推进单元包括在滑环26和吊舱壳体1内的电气推进器马达3之间的电线39。

替代性地，吊舱壳体1的支柱部分12可附接到船，使得吊舱壳体1不能转动地附接到船上，即非能转动地附接到船上，如在图8中所示的第七实施例中的情况那样。

闭合冷却气体回路10包括用于在吊舱壳体1和船的船体2之间引导气体的供给管道27和返回管道28，使得电气推进器马达3具有第一马达端面30和相对第二马达端面31，并且使得供给管道27在返回管道28和电气推进器马达3的第一马达端面30之间延伸，并且使得返回管道28在供给管道和电气推进器马达3的相对第二马达端面31之间延伸。

如图1、图3、图5和图6中所示，如果吊舱推进单元设置有气液热交换器13，则闭合冷却气体回路10包括用于在吊舱壳体1和船的船体2之间引导气体的供给管道27和返回管道28，使得电气推进器马达3具有第一马达端面30和相对第二马达端面31，并且使得供给管道27在气液热交换器13和电气推进器马达3的第一马达端面30之间延伸，并且使得返回管道28在气液热交换器13和电气推进器马达3的相对第二马达端面31之间延伸。如果吊舱壳体1的支柱部分12通过如前所述的回转轴承附接到船上并且吊舱推进单元包括如前所述的滑环26，则闭合冷却气体回路10的供给管道27和返回管道28优选地但不必然地被构造成引导气体穿过滑环26。

如果吊舱壳体1的支柱部分12通过如前所述的回转轴承附接到船上并且吊舱推进单元包括如前所述的滑环26，则滑环26优选地但不必然地布置在闭合冷却气体回路10外侧。

如果吊舱壳体1的支柱部分12通过如前所述的回转轴承附接到船上并且吊舱推进单元包括如前所述的滑环26，则闭合冷却气体回路10可包括用于引导气体穿过滑环的供给管道27和返回管道28，供给管道27可在回转轴承25的水平处布置在返回管道28内侧，如图1中所示的吊舱推进单元的第一实施例中和图5中所示的吊舱推进单元的第四实施例中的情况那样。在图1中所示的吊舱推进单元的第一实施例中和在图5中所示的吊舱推进单元的第四实施例中，供给管道27包括与回转轴承25同轴的管状旋转供给管道部分32a，其被构造成相对于船与吊舱壳体1一起转动并且其被密封到分离壁34a。在图1中所示的吊舱推进单元的第一实施例中和在图5中所示的吊舱推进单元的第四实施例中，返回管道28包括环形返回管道部分33a，其与回转轴承25同轴并且与供给管道27的管状旋转供给管道部分32a同轴，并且其相对于船固定地布置。在图1中所示的吊舱推进单元的第一实施例中和在图5中所示的吊舱推进单元的第四实施例中，供给管道27的管状旋转供给管道部分32a和返回管道28的环形返回管道部分33a设置在滑环26和吊舱壳体1的马达座舱4之间的区域中。在图1中所示的吊舱推进单元的第一实施例中和在图5中所示的吊舱推进单元的第四实施例中，环形返回管道部分33a终止于分离壁34a中，并且管状旋转供给管道部分32a设置有用于将气体供给到管状旋转供给管道部分32a中的至少一个开口35。图1中所示的吊舱推进单元的第一实施例和图5中所示的吊舱推进单元的第四实施例能够被修改，例如使得管状旋转供给管道部分32a具有非圆形横截面形状，使得环形返回管道部分33a具有非圆形横截面形状和/或使得管形旋转供给管道部分32a相对于环形返回管道部分33a和回转轴承25不对称地布置，即相对于环形返回管道部分33a和回转轴承25不同轴。

如果吊舱壳体1的支柱部分12通过如前所述的回转轴承附接到船上并且吊舱推进单元包括如前所述的滑环26，则闭合冷却气体回路10可包括用于引导气体穿过滑环的供给管道27和返回管道28，使得返回管道28可在回转轴承25的水平处布置在供给管道27内侧，如在图3中所示的吊舱推进单元的第二实施例中和图6中所示的吊舱推进单元的第五实施例中的情况那样。在图3中所示的吊舱推进单元的第二实施例中和在图6中所示的吊舱推进单元的第五实施例中，供给管道27包括与回转轴承25同轴的环形供给管道部分32b，其相对于船固定地布置。在图3中所示的吊舱推进单元的第二实施例中和在图6中所示的吊舱推进单元的第五实施例中，返回管道28包括管状旋转返回管道部分33b，其与回转轴承25同轴并与供给管道27的环形供给管道部分32b同轴，并且其被构造成相对于船与吊舱壳体1一起转动并且其被密封到分离壁34b。在图3中所示的吊舱推进单元的第二实施例中和在图6中所示的吊舱推进单元的第五实施例中，供给管道27的环形供给管道部分32b和返回管道28的管状旋转返回管道部分33b设置在滑环26和吊舱壳体1的马达座舱4之间的区域中。在图3中所示的吊舱推进单元的第二实施例中和在图6中所示的吊舱推进单元的第五实施例中，环形供给管道部分32b终止于分离壁34b中，并且管状旋转返回管道部分33b设置有用于从管状旋转返回管道部分33b供给气体的至少一个开口35。图3中所示的吊舱推进单元的第二实施例和图5中所示的吊舱推进单元的第五实施例能够被修改，例如使得管状旋转返回管道部分32b具有非圆形横截面形状，使得环形供给管道部分33b具有非圆形横截面形状和/或使得管状旋转返回管道部分32b相对于环形供给管道部分33b和回转轴承25不对称地布置，即，相对于环形供给管道部分33b和回转轴承25不同轴。

在图1、图3、图4、图5、图6、图7和图8中所示的实施例中，闭合气体供给回路10包括在吊舱壳体1中的分隔壁37，其将供给管道27与返回管道28分离。

闭合冷却气体回路10可与吊舱壳体1的支柱部分12的壁热连接。

吊舱推进单元可包括用于使气体在闭合冷却气体回路10中循环的额外风机（图中未示出），该额外备用风机被配置成在主风机11发生故障的情况下自动启动。

如在图4中所示的第三实施例中那样和如在图7中所示的第六实施例中那样，吊舱推进单元可包括冷却翅片38，其在闭合冷却气体回路10中且附接到吊舱推进单元的吊舱壳体1以在闭合冷却气体回路10中流动的气体和吊舱壳体1周围的水之间交换热能。

推进器马达3可以是同步电马达或异步电马达。

对于本领域技术人员显而易见的是，随着技术的进步，本发明的基本构思能够以各种方式实现。因此，本发明及其实施例不限于上述示例，而是其可在权利要求的范围内改变。