本发明涉及一种电动推进的核潜艇,特别涉及一种无铁芯永磁电机无轴泵喷核潜艇。
背景技术：
核潜艇是海军重要的战略军事装备,为了保护核潜艇自身安全，有效地隐蔽在水下，让敌军的声呐探测仪不容易发现到自己，核潜艇的静音非常重要，现代核潜艇为了减少电动螺旋桨推进器产生的噪音,使用了泵喷射式推进装置,中国专利cn2608418号所公开的“船与潜艇的推进器”,在潜艇前部为进水口,它通过管道与潜艇后部出水口相通,在出水口与进水口之间的管道中安装螺旋桨,螺旋桨转动时,利用与水泵相同的原理,将潜艇前部的水吸入,从后部喷出。该项专利的不足在于潜艇推进器的驱动系统会产生噪音，潜艇推进器的结构影响潜艇内部的布局,降低潜艇有限空间的利用率。
技术实现要素：
本发明的目的就是要克服现有核潜艇电动推进器的不足,提供一种低噪音的无铁芯永磁电机无轴泵喷核潜艇。
所述无铁芯永磁电机无轴泵喷核潜艇的技术方案是由核潜艇主体与无铁芯永磁电机无轴泵喷推进器组成,其特征在于：所述核潜艇主体的尾部设置无铁芯永磁电机无轴泵喷推进器，所述无铁芯永磁电机无轴泵喷推进器是一种无铁芯永磁电机与轴流式水泵一体化组成的电动推进器，无铁芯永磁电机无轴泵喷推进器设置连接圈架，连接圈架与核潜艇主体的尾部连接，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，连接圈架后端设置电枢驱动架，连接圈架与电枢驱动架用高强度塑料一体化注塑成圆筒型，所述电枢驱动架设置后台阶，后台阶上紧配合安装后外挡圈，电枢驱动架设置前台阶，前台阶前端紧配合安装前外挡圈，所述电枢驱动架内圆设置内转子，内转子前侧内圆设置6个等分的大小相等的叶片，组成轴流式水泵的螺旋桨,螺旋桨的每个叶片为渐开线形状，叶片根部面积大，内转子内圆与叶片根部连接，位于内转子中心的叶片尾部面积小，内转子后端外圆设置圈架，所述的圈架和螺旋桨叶片与内转子用高强度塑料一体化注塑成型，所述圈架外圆设置外转子，所述外转子内圆设有后内挡圈，后内挡圈前端紧靠台阶，外转子内圆后端紧配合安装在所述圈架外圆，外转子内圆前端设有前内挡圈，前内挡圈后端紧靠台阶，外转子圆周设置若干沉头螺丝钉将前内挡圈固定，所述外转子内圆与所述内转子外圆之间设有一定的均匀气隙，所述外转子内部设置导磁圈一，导磁圈一内圆设置永磁圈一,导磁圈一与永磁圈一的长度相等并且前后端对齐，永磁圈一由80块方块形永磁体排列组成,方块形永磁体是用钕铁硼材料制造成型的强磁体,所述方块形永磁体的极性是径向的,相邻的永磁体极性互为相反,交替排列组成永磁圈一,永磁圈一吸附在导磁圈一内圆，导磁圈一为铁类的导磁体，导磁圈一和永磁圈一组成永磁电机外转子，所述永磁电机外转子是用高强度塑料一体化注塑封装的外转子，永磁电机外转子准确定位在外转子内部中间，所述注塑封装的外转子设置外转子封装面，外转子封装面与所述电枢驱动架外面形成均匀气隙一，外转子封装面在保证注塑封装强度可靠的前提下尽量薄，以满足永磁电机外转子磁场强度；所述内转子内部设置导磁圈二，导磁圈二外圆设置永磁圈二,导磁圈二与永磁圈二的长度相等并且前后端对齐，永磁圈二由80块方块形永磁体排列组成,方块形永磁体是用钕铁硼材料制造成型的强磁体,所述方块形永磁体的极性是径向的,相邻的永磁体极性互为相反,交替排列组成永磁圈二,永磁圈二吸附在导磁圈二外圆，导磁圈二为铁类的导磁体，导磁圈二和永磁圈二组成永磁电机内转子，所述永磁电机内转子是用高强度塑料一体化注塑封装的内转子，永磁电机内转子准确定位在内转子内部中间，所述注塑封装的内转子设置内转子封装面，内转子封装面与所述电枢驱动架里面形成均匀气隙二，内转子封装面在保证注塑封装强度可靠的前提下尽量薄，以满足永磁电机内转子磁场强度；所述前内挡圈和前外挡圈之间设置前花篮滚珠，组成前环型轴承,后内挡圈和后外挡圈之间设置后花篮滚珠，组成后环型轴承,所述前、后花篮滚珠均设置花篮支架，花篮支架内设置若干滚珠，所述前、后环型轴承的零部件均用不锈钢制造，前、后环型轴承均能够承受内、外转子径向作用力，前环型轴承能够承受内、外转子向前的轴向力，后环型轴承能够承受内、外转子向后的轴向力，内、外转子与轴流式螺旋桨一体化成为轴流式水泵，所述电枢驱动架内部中间设置大功率电枢线圈，大功率电枢线圈用高强度塑料注塑封装为电枢驱动架，所述注塑封装的电枢驱动架设有电枢线圈封装面，电枢线圈封装面在保证注塑封装强度可靠的前提下尽量薄，以满足永磁电机内、外转子磁场强度；内、外转子与电枢驱动架组成无铁芯永磁电机，电枢驱动架前端设置4个轴流式水泵的进水口，4个进水口均设置防护网，内转子内圆后端为轴流式水泵的出水口，所述轴流式螺旋桨转动时，将内转子内的水推向后方，前环型轴承支撑着轴流式螺旋桨向前的反作用力，轴流式螺旋桨转速越快，轴流式水泵喷水的推动力就越大；所述核潜艇主体为流线型，在核潜艇主体内部，由核反应堆、锅炉提供热量加热蒸汽驱动蒸汽轮机，蒸汽轮机驱动发电机发出中压三相交流电源，然后将电能输出到综合电力系统，灵活分配到各个战斗部，中压三相交流电源经过整流变为直流电连接无刷电机控制器，无刷电机控制器输出端连接大功率电枢线圈。
所述注塑封装的电枢驱动架内部设有大功率电枢线圈，所述大功率电枢线圈设置齿槽型线圈骨架，所述齿槽型线圈骨架设置筒架，筒架圆周设置81个等分的线圈芯架，所述线圈芯架的长度小于筒架的高度、位于筒架高度的中部，所述81个线圈芯架均设有弧圈架，线圈芯架位于弧圈架中间，81个等分的弧圈架相邻之间设置81个等分的槽口，所述筒架、线圈芯架和弧圈架的厚度相等，所述筒架、线圈芯架和弧圈架是用高强度塑料一体化注塑成齿槽型线圈骨架，齿槽型线圈骨架圆周形成81个等分的t型齿牙，在81个等分的槽口内形成81等分的齿槽，81个齿槽内绕制81个单线圈，81个单线圈平均分成三组线圈，每组37个单线圈，三组线圈按照y形电路连接成三相线圈，单线圈相邻之间绕制方向互为相反，每相线圈的首端为三相线圈输出线，每相线圈的尾端连接一起为三相线圈中性线，所述三相线圈在齿槽型线圈骨架内整形后灌注a、b胶，与齿槽型线圈骨架固化为一体的大功率电枢线圈，所述电枢支架设置上线孔，三相线圈输出线经过上线孔引出电枢驱动架到潜艇舱内，所述齿槽型电枢线圈位于所述均匀气隙中间，所述线圈芯架的长度等于所述内、外永磁圈的高度，并且与内、外永磁圈前、后端一致，齿槽型电枢线圈前下端设置3个霍尔位置传感器，3个霍尔位置传感器相邻之间的电角度为120度，3个霍尔位置传感器分别位于齿槽型线圈骨架的3个槽口处，用a、b胶粘接方式安装，所述电枢驱动架下方设置3个下线孔，3个霍尔位置传感器的输出线经过3个槽口和3个下线孔引出电枢驱动架到潜艇舱内，所述3个霍尔位置传感器的输出线和所述三相线圈的输出线合并一股电缆连接无刷电机控制器输出端，所述无铁芯永磁电机属于中压大功率低速无刷直流电机。
所述无铁芯永磁电机无轴泵喷核潜艇的有益效果在于：所述无铁芯永磁电机无轴泵喷推进器安装在核潜艇尾部外面，为核潜艇内部节省很大空间，无铁芯永磁电机无轴泵喷推进器没有传动轴，没有齿轮减速机构，因此没有齿轮噪音，所述无铁芯永磁电机完全浸泡在海水中，散热条件好，所述注塑封装的电枢驱动架和注塑封装的内、外转子密封质量高，全面有效地防止海水侵蚀，所述前环型轴承和后环型轴承选用耐海水腐蚀的不锈钢制造，内、外转子与电枢驱动架之间不存在磁力影响，松开所述若干沉头螺丝钉，内、外转子与电枢驱动架处于滑动配合状态，内、外转子与电枢驱动架很容易分离和安装，内、外转子与电枢驱动架之间的位置由前环型轴承和后环型轴承定位，当内、外转子在水中转动时，前环型轴承和后环型轴承由滚动摩擦转换为水润滑摩擦，因此不产生轴承噪音，内、外转子与电枢驱动架之间之间的两个环形磁隙工作在水润滑状态，所述轴流式螺旋桨的叶片为渐开线形状，因此叶片搅动噪音小，所述无铁芯永磁电机结构简单，制造和维护容易、成本低，无铁芯永磁电机因为省去了笨重的铁芯，所以电机不存在铁芯损耗，提高了电机的效率，减轻了电机的重量，增强了电机的功率密度，为核潜艇提供了重量轻、效率高、噪音低的电机。
附图说明
图1为无铁芯永磁电机无轴泵喷核潜艇右视结构示意图。
图2为无铁芯永磁电机无轴泵喷推进器右视剖面结构示意图。
图3为电枢驱动架俯视剖面结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例参照附图进行详细说明。
在图1、图2中，所述核潜艇主体1的尾部设置无铁芯永磁电机无轴泵喷推进器2，所述无铁芯永磁电机无轴泵喷推进器是一种无铁芯永磁电机与轴流式水泵一体化组成的电动推进器，无铁芯永磁电机无轴泵喷推进器设置连接圈架3，连接圈架与核潜艇主体的尾部连接，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，连接圈架后端设置电枢驱动架4，连接圈架与电枢驱动架用高强度塑料一体化注塑成圆筒型，所述电枢驱动架设置后台阶，后台阶上紧配合安装后外挡圈5，电枢驱动架设置前台阶6，前台阶前端紧配合安装前外挡圈7，所述电枢驱动架内圆设置内转子8，内转子前侧内圆设置6个等分的大小相等的叶片9，组成轴流式水泵的螺旋桨,螺旋桨的每个叶片为渐开线形状，叶片根部面积大，内转子内圆与叶片根部连接，位于内转子中心的叶片尾部面积小，内转子后端外圆设置圈架10，所述的圈架和螺旋桨叶片与内转子用高强度塑料一体化注塑成型，所述圈架外圆设置外转子11，所述外转子内圆设有后内挡圈12，后内挡圈前端紧靠台阶，外转子内圆后端紧配合安装在所述圈架外圆，外转子内圆前端设有前内挡圈13，前内挡圈后端紧靠台阶，外转子圆周设置若干沉头螺丝钉14将前内挡圈固定，所述外转子内部设置导磁圈一15，导磁圈一内圆设置永磁圈一16,导磁圈一与永磁圈一的长度相等并且前后端对齐，永磁圈一由80块方块形永磁体排列组成,方块形永磁体是用钕铁硼材料制造成型的强磁体,所述方块形永磁体的极性是径向的,相邻的永磁体极性互为相反,交替排列组成永磁圈一,永磁圈一吸附在导磁圈一内圆，导磁圈一为铁类的导磁体，导磁圈一和永磁圈一组成永磁电机外转子，所述永磁电机外转子是用高强度塑料一体化注塑封装的外转子，永磁电机外转子准确定位在外转子内部中间，所述注塑封装的外转子设置外转子封装面17，外转子封装面与所述电枢驱动架外面形成均匀气隙一18，外转子封装面在保证注塑封装强度可靠的前提下尽量薄，以满足永磁电机外转子磁场强度；所述内转子内部设置导磁圈二19，导磁圈二外圆设置永磁圈二20,导磁圈二与永磁圈二的长度相等并且前后端对齐，永磁圈二由80块方块形永磁体排列组成,方块形永磁体是用钕铁硼材料制造成型的强磁体,所述方块形永磁体的极性是径向的,相邻的永磁体极性互为相反,交替排列组成永磁圈二,永磁圈二吸附在导磁圈二外圆，导磁圈二为铁类的导磁体，导磁圈二和永磁圈二组成永磁电机内转子，所述永磁电机内转子是用高强度塑料一体化注塑封装的内转子，永磁电机内转子准确定位在内转子内部中间，所述注塑封装的内转子设置内转子封装面21，内转子封装面与所述电枢驱动架里面形成均匀气隙二22，内转子封装面在保证注塑封装强度可靠的前提下尽量薄，以满足永磁电机内转子磁场强度；所述前内挡圈和前外挡圈之间设置前花篮滚珠23，组成前环型轴承,后内挡圈和后外挡圈之间设置后花篮滚珠24，组成后环型轴承,所述前、后花篮滚珠均设置花篮支架，花篮支架内设置若干滚珠，所述前、后环型轴承的零部件均选用不锈钢制造，前、后环型轴承均能够承受内、外转子的径向作用力，前环型轴承能够承受内、外转子向前的轴向力，后环型轴承能够承受内、外转子向后的轴向力，内、外转子与轴流式螺旋桨一体化成为轴流式水泵，所述电枢驱动架内部中间设置大功率电枢线圈25，大功率电枢线圈是用高强度塑料注塑封装的电枢驱动架，所述注塑封装的电枢驱动架设有电枢线圈内封装面26和外封装面27，电枢线圈的内、外封装面在保证注塑封装强度可靠的前提下尽量薄，以满足永磁电机内、外转子磁场强度，所述外转子内圆与所述内转子外圆之间设置一定的均匀气隙，所述永磁圈一的80块方块形永磁体与永磁圈二的80块方块形永磁体整齐对应、相对应的永磁体极性互为相反,所述内、外转子与电枢驱动架组成无铁芯永磁电机，电枢驱动架前端设置4个轴流式水泵的进水口28，4个进水口均设置防护网29，内转子内圆后端为轴流式水泵的出水口，所述轴流式螺旋桨转动时，将内转子内的水推向后方，前环型轴承支撑着轴流式螺旋桨向前的反作用力，轴流式螺旋桨转速越快，轴流式水泵喷水的推动力就越大；所述核潜艇主体为流线型，在核潜艇主体内部，由核反应堆、锅炉提供热量加热蒸汽驱动蒸汽轮机，蒸汽轮机驱动发电机发出中压三相交流电源，然后将电能输出到综合电力系统，电源灵活分配到各个战斗部，中压三相交流电源经过整流变为直流电连接无刷电机控制器30输入端，无刷电机控制器输出端连接大功率电枢线圈。
在图3所示的电枢驱动架俯视剖面结构示意图中，所述注塑封装的电枢驱动架内部设有大功率电枢线圈，所述大功率电枢线圈设置齿槽型线圈骨架，所述齿槽型线圈骨架设置筒架31，筒架圆周设置81个等分的线圈芯架32，所述线圈芯架的长度小于筒架的高度、位于筒架高度的中部，所述81个线圈芯架均设有弧圈架33，线圈芯架位于弧圈架中间，81个等分的弧圈架相邻之间设置81个等分的槽口34，所述筒架、线圈芯架和弧圈架的厚度相等，所述筒架、线圈芯架和弧圈架是用高强度塑料一体化注塑成齿槽型线圈骨架，齿槽型线圈骨架圆周形成81个等分的t型齿牙，在81个等分的槽口内形成81等分的齿槽35，81个齿槽内绕制81个单线圈36，81个单线圈平均分成三组线圈，每组37个单线圈，三组线圈按照y形电路连接成三相线圈，单线圈相邻之间绕制方向互为相反，每相线圈的首端为三相线圈输出线，每相线圈的尾端连接一起为三相线圈中性线，所述三相线圈在齿槽型线圈骨架内整形后灌注a、b胶，与齿槽型线圈骨架固化为一体的大功率电枢线圈，所述电枢支架设置上线孔37，三相线圈输出线38经过上线孔引出电枢驱动架到潜艇舱内，所述齿槽型电枢线圈位于所述均匀气隙中间，所述线圈芯架的长度等于所述内、外永磁圈的高度，并且与内、外永磁圈前、后端一致，齿槽型电枢线圈前下端设置3个霍尔位置传感器39，3个霍尔位置传感器相邻之间的电角度为120度，3个霍尔位置传感器分别位于齿槽型线圈骨架的3个槽口处，用a、b胶粘接方式安装，所述电枢驱动架下方设置3个下线孔40，3个霍尔位置传感器的输出线41经过3个槽口和3个下线孔引出电枢驱动架到潜艇舱内，所述3个霍尔位置传感器的输出线和所述三相线圈的输出线合并一股电缆42连接无刷电机控制器输出端，所述无铁芯永磁电机属于中压大功率低速无刷直流电机。
所述无铁芯永磁电机无轴泵喷推进器安装在核潜艇尾部外面，为核潜艇内部节省很大空间，无铁芯永磁电机无轴泵喷推进器没有传动轴，没有齿轮减速机构，因此没有齿轮噪音，所述无铁芯永磁电机完全浸泡在海水中，散热条件好，所述注塑封装的电枢驱动架和注塑封装的内、外转子密封质量高，全面有效地防止海水侵蚀，所述前环型轴承和后环型轴承选用耐海水腐蚀的不锈钢制造，内、外转子与电枢驱动架之间在静止状态下，不存在磁力影响，松开所述若干沉头螺丝钉，内、外转子与电枢驱动架处于滑动配合状态，内、外转子与电枢驱动架很容易分离和安装，内、外转子与电枢驱动架之间的位置由前环型轴承和后环型轴承定位，当内、外转子在水中转动时，前环型轴承和后环型轴承由滚动摩擦转换为水润滑摩擦，因此不产生轴承噪音，内、外转子与电枢驱动架之间的两个环形磁隙工作在水润滑状态，所述轴流式螺旋桨的叶片为渐开线形状，因此叶片搅动噪音小，所述无铁芯永磁电机结构简单，制造和维护容易、成本低，无铁芯永磁电机因为省去了笨重的铁芯，所以电机不存在铁芯损耗，提高了电机的效率，减轻了电机的重量，增强了电机的功率密度，为核潜艇提供了重量轻、效率高、噪音低的电机。