用于船舶的推进系统的制作方法
【专利说明】用于船舶的推进系统
[0001]本发明涉及一种用于船舶的推进系统，该推进系统包括一个或多个电动机，特别是永磁电动机。更具体地，本发明涉及一种永磁电动机，其中，螺旋桨桨距控制系统中的推力轴承和油分配器单元整体形成于(永磁)电动机本身中。
[0002]已经提出了不同的推进系统以用于船舶的推进，其中，一个或多个旋转的螺旋桨布置在船舶的吃水线下方。通常，这样的螺旋桨由布置在船舶的船体中的柴油动力机、蒸汽涡轮机或电动机驱动。然后螺旋桨轴会延伸穿过船舶的船体直至安装在船体外部的螺旋桨。然而，在这样的系统中，螺旋桨轴将相当地长，这意味着，可能具有与系统中的振动和产生噪声有关的缺点。此外，这样的长轴系统对布局(空间利用较差)、轴承数量增加(磨损零件)等带来挑战。
[0003]本发明的目的在于提供一种用于船舶的推进系统，该推进系统减少或消除了现有技术中的一个或多个缺点。
[0004]本发明的另一目的在于提供一种用于船舶的推进系统，其中，螺旋桨桨距控制系统中的推力轴承和油分配器单元整体形成于电动机(特别是永磁电动机)中，由此，螺旋桨的推力直接传递至永磁电动机的基座，并且由此实现了推进系统的较短的总长度。
[0005]根据本发明，通过在以上的独立权利要求中公开的特征，以及在从属权利要求中提出的本发明的附加特征实现了这些目的，现描述如下。
[0006]本发明涉及一种用于船舶的推进系统，该推进系统包括一个或多个永磁电动机，该永磁电动机还包括壳体结构和布置在该壳体结构中的至少一个转子和定子，定子固定连接至壳体结构，而转子连接至延伸穿过壳体结构的电动机轴。然后，这样的永磁电动机中的定子将包括多个线圈/绕组，多个线圈/绕组穿过围绕定子的内周缘的轴向槽，而转子包括多个永磁体，多个永磁体围绕转子的外周缘适当地布置。延伸穿过壳体结构的电动机轴将通过联轴器进一步连接至螺旋桨轴，所述螺旋桨轴包括可控桨距螺旋桨。螺旋桨桨距控制系统中的推力轴承和油分配器单元还整体形成在永磁电动机的壳体结构中。
[0007]然而，应当理解的是，在根据本发明的推进系统中还可使用其他类型的电动机。
[0008]在本发明的实施方式中，永磁电动机包括两个转子，两个转子各自可拆卸地连接至转子腹板或连接至延伸穿过壳体结构的电动机轴，以在推进系统中提供备份。如果一个转子出现故障或需要维护/维修，这个转子可以从转子腹板/电动机轴分离，由此剩下的转子将用于推进系统的进一步操作。
[0009]在根据本发明的推进系统中的螺旋桨构造成具有可控桨距螺旋桨叶片，以使得螺旋桨的叶片可相对于使用期间螺旋桨所遇到的不同情况进行调整，从而获得动力的最佳的利用。
[0010]为了能够调整可控桨距螺旋桨，根据本发明的推进系统还包括螺旋桨桨距控制系统，该螺旋桨桨距控制系统包括油分配器单元和管道系统。油分配器单元将则合适地整体形成到壳体结构本身中，全部地或者部分地位于壳体结构内部。油分配器单元还将连接至电动机轴，该电动机轴延伸穿过壳体结构直至管道系统，以与可控桨距螺旋桨流体连通。螺旋桨桨距控制系统还将能够指示螺旋桨叶片的位置。
[0011]然后，螺旋桨轴和延伸穿过壳体结构的电动机轴将构造成具有内孔，该内孔沿电动机轴和螺旋桨轴的全部长度延伸，以使得螺旋桨桨距控制系统中的管道系统可穿过电动机轴和螺旋桨轴中的内孔，以使油分配器单元连接至螺旋桨毂。
[0012]然后，螺旋桨毂的内部将构造成具有容纳流体的封闭容积，可移动活塞布置在该封闭容积中，以使得在封闭容积中形成第一室和第二室，由此，活塞的移动用于调节螺旋桨的叶片。
[0013]在一实施方式中，例如，管道系统包括两个管道，其中，一个管道可布置在另一管道中，以形成两个线路。然后，从油分配器单元延伸并且贯穿电动机轴和螺旋桨轴中的内孔的该一个管道将与螺旋桨毂中的封闭容积中的第一室流体连通，而从油分配器单元延伸的另一管道将与螺旋桨毂中的封闭容积中的第二室流体连通。由于螺旋桨桨距控制系统的油分配单元还连接至控制单元和一个或多个泵单元(该控制单元和泵单元布置在永磁电动机的外部)，因此一定量的流体可通过油分配器单元和管道系统传送至封闭容积中的第一室或第二室中的任一个。这将意味着可移动活塞将朝向第一室移动(如果流体供给至第二室)以及朝向第二室移动(如果流体供给至第一室)，从而导致螺旋桨叶片的桨距改变(减少或增加)。然后，螺旋桨叶片将通过曲柄机构以如下方式连接至活塞，该方式即，当活塞朝向螺旋桨毂的封闭容积中的第一室移动时螺旋桨叶片的桨距将增加，并且当活塞朝向螺旋桨毂的封闭容积中的第二室移动时螺旋桨叶片的桨距将减少。
[0014]应该理解的是，管道系统中的管道还可独立地布置，布置成彼此相邻地定位，或一个定位在另一个之上。
[0015]在另一实施方式中，螺旋桨桨距控制系统将布置成使得油分配器单元通过管道系统连接至形成在轴或凸缘联轴器中的封闭容积，该轴或凸缘联轴器例如可以是螺旋桨轴与延伸穿过壳体结构的电动机轴与之间的联轴器。活塞将布置在轴或凸缘联轴器的封闭容积中，该活塞的一侧连接至活塞杆。然后，活塞杆将从凸缘或轴联轴器延伸并且穿过螺旋桨轴中的内孔，以连接至螺旋桨毂中的曲柄机构。这个实施方式中的管道系统可与上文描述的相同，由此，管道中之一将与凸缘或轴联轴器中的封闭容积中的第一室流体连通，而另一管道将与凸缘或轴联轴器中的第二室流体连通。通过将流体供给至一个室或另一室，可改变活塞在封闭容积中的位置。由于活塞连接至活塞杆，活塞杆将遵循活塞的移动，由此，该运动被传递至螺旋桨毂中的曲柄机构，螺旋桨叶片也连接至该曲柄机构。
[0016]应当理解的是，在永磁电动机本身中也可布置有封闭容积，例如，布置在该永磁电动机的前端中。
[0017]由于管道系统连接至螺旋桨毂中的活塞或连接至轴或凸缘联轴器中的活塞，管道系统将遵循活塞的移动。因此，活塞的轴向位置将与管道系统的轴向位置对应，并且将表示螺旋桨叶片的桨距。然后，管道系统的靠近油分配器单元的轴向位置将可用于表示螺旋桨叶片的桨距。
[0018]延伸穿过壳体结构的电动机轴在壳体结构内可由至少一个径向轴承(最好是两个轴向轴承)径向地支撑。在这里使用两个径向轴承，在转子腹板的每一侧均布置有径向轴承，该转子腹板固定地或可分离地连接至延伸穿过壳体结构的电动机轴。然而，应当理解的是，延伸穿过壳体结构的电动机轴也可支撑于壳体结构的外部。
[0019]延伸穿过壳体结构的电动机轴可构造成例如在后端处具有凸缘，该凸缘被支撑在壳体结构内的多个轴向轴承(推力轴承)中。凸缘可以是合适地连接至电动机轴的独立的凸缘，或该凸缘可以制成为电动机轴的整体部分。轴向轴承由所谓的推盘组成，该推盘分成圆的区段并且然后布置在永磁电动机中的轴承壳体内或布置在与永磁电动机轴整体形成的轴承壳体内。然后，轴向轴承将布置在电动机轴凸缘的每一侧。轴向轴承的面向电动机轴凸缘的一侧将适宜地涂覆滑动材料。通过这种布置，将能够通过轴向轴承有效地吸收推进系统中的导致螺旋桨轴和电动机轴在轴向方向上移动的推力。
[0020]然而，应当理解的是，轴向轴承还可以是其他类型的轴承，例如，可以是滚动轴承，该滚动轴承可以是球轴承、滚子轴承、滚针轴承等。
[0021]此外，应当理解的是，推力轴承可以布置在永磁电动机的前端处。
[0022]电动机轴和螺旋桨轴可通过凸缘联轴器、套筒联轴器等彼此连接。
[0023]在一实施方式中，永磁电动机包括附加的转子，其中，转子是能相对于彼此和相对于转子腹板或延伸穿过壳体结构的电动机轴是分离的。
[0024]壳体结构包括两个端部盖体，该端部盖体可合适地连接至壳体结构，以形成封闭的永磁电动机。例如，如果端部盖体通过螺钉或螺栓连接而连接至壳体结构，这还将便于永磁电动机的维护和修理。
[0025]本发明的进一步的目的、结构实施方式以及优点将从下面详细的描述、附图以及权利要求中清楚地得出。
[0026]现在将参考附图描述本发明，附图中:
[0027]图1示出了根据本发明用于船舶的推进系统的实施方式；
[0028]图2示出了图1中示出的推进系统的另一实施方式；
[0029]图3示出了图1中示出的推进系统的又一实施方式；
[0030]图4示出了根据图1和图2的推进系统中的螺旋桨桨距控制系统的细节；以及
[0031]图5示出了根据图1和图2的推进系统中的螺旋桨桨距控制系统的另一实施方式。
[0032]图1示出了根据本发明的用于船舶的推进系统I的实施方式，推进系统I包括永磁电动机2，该永磁电动机具有外部壳体结构3，定子4和转子5布置于该壳体结构3中。定子4将适当地固定连接至壳体结构3，而转子5将固定地或可拆卸地连接至电动机轴6，该电动机轴延伸穿过壳体结构3。多个线圈/绕组4A将围绕定子4的内周缘布置，而多个永磁体5A将类似地围绕转子5的外周缘安装。
[0033]延伸穿过壳体结构3的电动机轴6在延伸至壳体结构3之外的端部处构造有凸缘联轴器6A，以便能够连接至构造有相应的凸缘联轴器7A的螺旋桨轴7。螺旋桨轴7在与凸缘联轴器7A相对的端部处连接至螺旋桨毂8和可控桨距螺旋桨9。螺旋桨轴7和延伸穿过壳体结构3的电动机轴6构造成具有内孔10，该内孔沿电动机轴6和螺旋桨轴7的全部长度延伸。
[0034]然而，应当理解的是，还可使用其他类型的联轴器(例如，套筒联轴器等)来连接轴6和螺旋桨轴7。
[0035]螺旋桨毂8构造成具有内孔12，该内孔限定封闭容积30，该封闭容积30由可移动活塞13以这样的方式分开，所述方式即，在该封闭容积30中形成了第一室14和第二室15。第一室14和第二室15进一步构造成具有连接装置(未示出)以便能够连接至管道系统16。参考图4将详细地描述管道系统16的结构和功能。
[0036]油分配器单元11通过适当地连接至延伸穿过壳体结构3的电动机轴6整体形成至壳体结构3中。然后，油分配器单元11将连接至管道系统16，该管道系统16将贯穿延伸通过电动机轴6和螺旋桨轴7的长度的内孔10，以便能够连接至封闭容积30中的相应的第一室14和第二室15。
[0037]通过使油分配器单元11连接至一个或多个泵单元(未示出)和控制单元(未示出)，将能通过管道系统16使流体供给至第一室14或第二室15，这将导致可移动活塞13朝向没有被供给流体的室14、15移动，并且同时通过管道系统16排出第二室15或第一室14中的流体。活塞13的这种移动会导致螺旋桨9的叶片9A改变它们的位置(改变螺旋桨桨距)。然后螺旋桨9的叶片9A将通过曲柄机构(未示出)以如下方式连接至活塞13，该方式即，活塞13的移动提供了螺旋桨叶片9A的旋转。
[0038]本技术领域中的技术人员将知道这是如何完成的，并且因此在本文中不再进一步讨论。
[0039]因此，在根据本发明的推进系统中，