船舶吊舱式推进器的制作方法

本发明涉及船舶推进领域，尤其涉及一种船舶吊舱式推进器。

背景技术：

推进器是船舶动力设备中的重要部件，在各类推进器中，吊舱式推进器确实是其中的佼佼者，虽然吊舱式推进器拥有电力推进的高效率，震动小，污染小的技术优势，已被应用于潜水作业供应船、石油钻井平台、补给船、穿梭油轮及滚装船、破冰船及部分军船。

吊舱式推进器，又称pod推进器，是一种集推进和操舵装置于一体的新型船舶推进装置。吊舱式推进器将推进电机置于船舱外部，直接与螺旋桨相连，可以在360°内水平转动以实现矢量推进。一般主要由内置驱动电机模块、螺旋桨模块、水平转动机构以及冷却装置组成。其中，驱动电机以永磁交流电机为主，螺旋桨由电机直接驱动。具有以下诸多优点：增加了船舶设计、建造和使用的灵活性，使电力推进的优越性得到了更充分的体现。但吊舱式推进器还是难题需要解决，其中之一就是：安装空间狭小，电机功率无法做大，传递出的功率受到一定限制。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种采用模块化设计，制作方便，安装精度高，驱动装置体积小但输出功率大的船舶吊舱式推进器。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种船舶吊舱式推进器，包括有吊舱壳体、螺旋桨及桨轴，所述吊舱壳体通过回转轴承安装在船体上，所述桨轴通过设置在所述吊舱壳体中的轴承固定安装在所述吊舱壳体内腔轴承座上，置于所述吊舱壳体外的所述螺旋桨安装在所述桨轴端部，所述桨轴由永磁同步电机驱动；所述永磁同步电机包括有转子基座、转子组件及定子组件，所述转子基座固定安装在所述桨轴上，具有永磁特性的所述转子组件以桨轴轴心线为中心均布在所述转子基座上；所述定子组件固定安装在所述吊舱壳体上，用于为与所述转子组件提供旋转磁场；所述定子组件由若干定子单元所组成，所述定子单元包括定子铁芯及缠绕在所述定子铁芯上的定子绕组，单个的所述定子单元在控制单元的控制指令下产生变化的磁场，驱动所述转子组件旋转。

定子组件采用模块化的定子单元组合而成，大大降低了传统整圆形定子铁芯的制作难度，尤其是在制作大半径的定子铁芯时，单个的定子单元在控制单元的控制指令下产生变化的磁场，对经过其磁场的转子组件产生电磁力，若其中一块或几块定子单元损坏，电机并不会停止运行，更换也很便捷，只需对单个的定子单元进行更换即可，这是传统电机无法实行的。

优选地，所述螺旋桨为两个，分别安装在所述桨轴的两端，其有益效果在于：提高吊舱的的推动效率。

优选地，所述转子基座呈环形柱状结构，通过键连接在所述桨轴上，两端部由压盖锁紧；其有益效果在于：键连接的安装方式简单可靠，力矩传动效率高；所述转子基座增大了电机的旋转半径，提高了电机的转动力矩，还为转子组件提供了安装平台，方便转子组件的安装；且各个零部件均为可拆式连接，方便维修及零部件的更换。

优选地，所述转子组件由若干磁钢基板组成，所述磁钢基板以桨轴轴心线为中心均布在所述转子基座上。

优选地，所述定子单元呈扇形弧状结构，以桨轴轴心线为中心均布在所述吊舱壳体内壁，为所述转子组件提供径向磁场；其有益效果在于：所述磁钢基板的布置与所述定子单元相对应，所述定子单元在径向上为所述磁钢基板提供变化的磁场，从而驱动桨轴带动螺旋桨旋转。

优选地，所述吊舱壳体内壁设有用于定位所述定子单元的第一定位槽，所述定子单元上设有与所述第一定位槽相适配的第一定位块；其有益效果在于：单个模块的定子单元在安装过程中需要控制安装的精度，以至于达到最佳的输出效率，即在安装过程中，既要保证定子单元所组成的定子组件的同轴度及圆柱度，还要控制相邻的所述定子单元之间的间距，所述第一定位槽，为现场采用铣床对吊舱壳体精加工完成。

优选地，所述定子单元呈扇形盘状结构，以桨轴轴心线为中心均布在所述吊舱壳体内壁，为所述转子组件提供轴向磁场；其有益效果在于：所述磁钢基板的布置与所述定子单元相对应，所述定子单元在轴向上为所述磁钢基板提供变化的磁场，从而驱动桨轴带动螺旋桨旋转。

优选地，所述吊舱壳体上设有凸台，所述凸台端部上设有用于定位所述转子单元的第二定位槽，所述定子单元上设有与所述第二定位槽相适配的第二定位块；其有益效果在于：单个模块的定子单元在安装过程中需要控制安装的精度，以至于达到最佳的输出效率，即在安装过程中，既要保证定子单元所组成的定子组件的同轴度及圆柱度，还要控制相邻的所述定子单元之间的间距，所述第一定位槽，为现场采用铣床对吊舱壳体精加工完成；所述凸台设计可方便安装及定位槽的加工。

优选地，所述定子单元包括定子单元一及定子单元二；所述定子单元一呈扇形弧状结构，以桨轴轴心线为中心均布在所述吊舱壳体内壁，为所述转子组件提供径向磁场；所述定子单元二固定安装在所述定子单元一上，为所述转子组件提供轴向磁场；所述定子单元上设有用于定位所述定子单元二的第三定位槽；其有益效果在于：在轴向及径向上同时对转子组件提供旋转磁场，充分利用有限的安装空间，增大自身力矩，提高电机输出功率。

优选地，所述吊舱壳体上端设有转轴，所述转轴上端设有转盘，所述转盘由驱动电机直接驱动，实现所述吊舱壳体水平面上的角度偏摆，控制船舶行驶方向；其有益效果在于：所述转盘可视为所述转轴的延伸，所述转盘由驱动电机直接驱动，该电机结构与桨轴所使用的永磁同步直驱电机结构方式相同，所述转盘的主要作用是增大旋转半径，进而增加了所述驱动电机的力矩半径。

与现有技术相比，本发明的有益效果是:1、采用永磁同步电机直接驱动桨轴及吊舱壳体旋转的主体部件，省去中间的传动部件，使整体结构简单，传动效率高；2、采用轴向和径向两个方向对电机转子组件提供旋转动力，增大了电机转子的受力面积，提高的输出功率；3、电机定子组件由模块化的的若干个定子单元组成，降低了传统定子铁芯的制作难度；4、定位槽由现场对吊舱壳体精加工而成，保证了定子单元的安装精度，提高了永磁同步电机的输出功率；5、相比传统操舵液压系统，本推进器采用永磁同步电机直接驱动转盘在360°内水平转动，结构简单，故障率低。

附图说明

图1为实施例一所述的一种船舶吊舱式推进器的结构示意图；

图2为实施例一所述的转子组件及定子组件的结构示意图；

图3为实施例一所述的定子单元一的结构侧视图；

图4为实施例一所述的定子单元一的结构主视图；

图5为实施例二所述的一种船舶吊舱式推进器的结构示意图；

图6为实施例二所述的转子组件及定子组件的结构示意图；

图7为实施例二所述的定子单元二的结构侧视图；

图8为实施例二所述的定子单元二的结构主视图；

图9为实施例三所述的一种船舶吊舱式推进器的结构示意图；

图10为实施例二所述的定子单元三的结构示意图；

图中：1、螺旋桨；2、吊舱壳体；21、第一定位槽；22、凸台；23、第二定位槽；3、导流帽；4、桨轴；5、转子基座；6、轴承；7、轴承座；8、转子组件；81、磁钢基板一；82、磁钢基板二；9、定子组件；91、定子单元一；91-1、第一定位凸块；91-2、第三定位槽；92、定子单元二；92-1、第二定位凸块；10、回转轴承；11、键；12、压盖；13、编码盘；14、感应元件；15、转轴；16、转盘；17、驱动电机。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1-4所示，一种船舶吊舱式推进器，包括有吊舱壳体2、螺旋桨1及桨轴4，所述吊舱壳体2通过回转轴承10安装在船体上，所述桨轴4通过设置在所述吊舱壳体2中的轴承6固定安装在所述吊舱壳体2内腔轴承座7上，置于所述吊舱壳体2外的所述螺旋桨1安装在所述桨轴4端部，所述桨轴4由永磁同步电机驱动；所述永磁同步电机包括有转子基座5、转子组件8及定子组件9，所述转子基座5固定安装在所述桨轴4上，具有永磁特性的所述转子组件8以桨轴4轴心线为中心均布在所述转子基座5上；所述定子组件9固定安装在所述吊舱壳体2上，用于为与所述转子组件8提供旋转磁场；所述定子组件9由若干定子单元一91所组成，所述定子单元一91包括定子铁芯及缠绕在所述定子铁芯上的定子绕组，单个的所述定子单元一91在控制单元的控制指令下产生变化的磁场，驱动所述转子组件8旋转。

优选地，所述螺旋桨1为两个，分别安装在所述桨轴4的两端，所述桨轴4端头还安装有导流帽3，桨轴4旋转时，带动螺旋桨1旋转，产生同方向的推力；所述转子基座5呈环形柱状结构，通过键11连接在所述桨轴上，两端部由压盖12锁紧；所述转子组件8由若干呈扇形弧状的磁钢基板一81组成，所述磁钢基板一以桨轴4轴心线为中心均布在所述转子基座5周向上；所述定子单元一91呈扇形弧状结构，以桨轴4轴心线为中心均布在所述吊舱壳体2内壁，为所述转子组件8提供径向磁场；所述吊舱壳体2内壁周向设有用于定位所述定子单元一91的第一定位槽21，所述定子单元一91上设有与所述第一定位槽21相适配的第一定位凸块91-1，所述的第一定位槽21为现场采用铣床精加工完成，保证吊舱壳体2内壁周向的圆柱度及各个呈圆弧结构的第一定位槽21之间的同心度；所述永磁同步电机还包括有用于读取桨轴转速及转角的编码器，所述编码器包括编码盘13及感应元件14，所述编码盘固定在所述桨轴4上，所述感应元件14为光感应元件，固定在轴承座7上；所述吊舱壳体2上端设有转轴15，所述转轴15上端设有转盘16，所述转盘16由驱动电机17直接驱动，实现所述吊舱壳体2水平面上的角度偏摆，控制船舶行驶方向，所述转盘16可视为所述转轴15的延伸，所述转盘16由驱动电机17直接驱动，该电机结构与桨轴4所使用的永磁同步直驱电机结构方式相同，所述转盘16的主要作用是增大旋转半径，进而增加了所述驱动电机17的力矩半径。

实施例二

如图5-8所示，一种船舶吊舱式推进器，包括有吊舱壳体2、螺旋桨1及桨轴4，所述吊舱壳体2通过回转轴承10安装在船体上，所述桨轴4通过设置在所述吊舱壳体2中的轴承6固定安装在所述吊舱壳体2内腔轴承座7上，置于所述吊舱壳体2外的所述螺旋桨1安装在所述桨轴4端部，所述桨轴4由永磁同步电机驱动；所述永磁同步电机包括有转子基座5、转子组件8及定子组件9，所述转子基座5固定安装在所述桨轴4上，具有永磁特性的所述转子组件8以桨轴4轴心线为中心均布在所述转子基座5上；所述定子组件9固定安装在所述吊舱壳体2上，用于为与所述转子组件8提供旋转磁场；所述定子组件9由若干定子单元二92所组成，所述定子单元二92包括定子铁芯及缠绕在所述定子铁芯上的定子绕组，单个的所述定子单元二92在控制单元的控制指令下产生变化的磁场，驱动所述转子组件8旋转。

优选地，所述螺旋桨1为两个，分别安装在所述桨轴4的两端，所述桨轴4端头还安装有导流帽3，桨轴4旋转时，带动螺旋桨1旋转，产生同方向的推力；所述转子基座5呈环形柱状结构，通过键11连接在所述桨轴4上，两端部由压盖12锁紧；所述转子组件8由若干呈扇形弧状的磁钢基板二82组成，所述磁钢基板二82以桨轴4轴心线为中心均布在所述转子基座5周向上；所述定子单元二92呈扇形盘状结构，以桨轴4轴心线为中心均布在所述吊舱壳体2内壁，为所述转子组件8提供轴向磁场；所述吊舱壳体2内壁设有凸台22，周向设有用于定位所述定子单元二92的第二定位槽23，所述定子单元二92上设有与所述第二定位槽23相适配的第二定位凸块92-1，所述的第二定位槽23为现场采用铣床精加工完成，保证吊舱壳体内壁周向的圆柱度及各个呈圆弧结构的第二定位槽23之间的同心度；所述永磁同步电机还包括有用于读取桨轴转速及转角的编码器，所述编码器包括编码盘13及感应元件14，所述编码盘固定在所述桨轴4上，所述感应元件14为光感应元件，固定在轴承座7上；所述吊舱壳体2上端设有转轴15，所述转轴15上端设有转盘16，所述转盘16由驱动电机17直接驱动，实现所述吊舱壳体2水平面上的角度偏摆，控制船舶行驶方向，所述转盘16可视为所述转轴15的延伸，所述转盘16由驱动电机17直接驱动，该电机结构与桨轴4所使用的永磁同步直驱电机结构方式相同，所述转盘16的主要作用是增大旋转半径，进而增加了所述驱动电机17的力矩半径。

实施例三

如图9-10所示，一种船舶吊舱式推进器，包括有吊舱壳体2、螺旋桨1及桨轴4，所述吊舱壳体2通过回转轴承10安装在船体上，所述桨轴4通过设置在所述吊舱壳体2中的轴承6固定安装在所述吊舱壳体2内腔轴承座7上，置于所述吊舱壳体2外的所述螺旋桨1安装在所述桨轴4端部，所述桨轴4由永磁同步电机驱动；所述永磁同步电机包括有转子基座5、转子组件8及定子组件9，所述转子基座5固定安装在所述桨轴4上，具有永磁特性的所述转子组件8以桨轴4轴心线为中心均布在所述转子基座5上；所述定子组件9固定安装在所述吊舱壳体2上，用于为与所述转子组件8提供旋转磁场；所述定子组件9由若干定子单元所组成，所述定子单元包括定子铁芯及缠绕在所述定子铁芯上的定子绕组，单个的所述定子单元在控制单元的控制指令下产生变化的磁场，驱动所述转子组件8旋转。

优选地，所述螺旋桨1为两个，分别安装在所述桨轴4的两端，所述桨轴4端头还安装有导流帽3，桨轴4旋转时，带动螺旋桨1旋转，产生同方向的推力；所述转子基座5呈环形柱状结构，通过键11连接在所述桨轴4上，两端部由压盖12锁紧；所述转子组件8由若干呈扇形弧状的磁钢基板一81及呈扇形盘状的磁钢基板二82组成，所述磁钢基板一81以桨轴4轴心线为中心均布在所述转子基座5周向上，所述磁钢基板二82以桨轴4轴心线为中心均布在所述转子基座5端部；所述定子组件9由定子单元一91及定子单元二92,所述定子单元一91呈扇形弧状结构，以桨轴4轴心线为中心均布在所述吊舱壳体2内壁，为所述转子组件8提供轴向磁场，所述定子单元二92呈扇形盘状结构，固定安装在所述定子单元一91上；所述吊舱壳体2内壁设有设有用于定位所述定子单元一91的第一定位槽21，所述定子单元一91上设有与所述第一定位槽21相适配的第一定位凸块91-1，所述定子单元一91上还设有用于定位所述定子单元二92的第三定位槽91-2；所述的第一定位槽21为现场采用铣床精加工完成，保证吊舱壳体2内壁周向的圆柱度及各个呈圆弧结构的第一定位槽21之间的同心度；所述永磁同步电机还包括有用于读取桨轴转速及转角的编码器，所述编码器包括编码盘13及感应元件14，所述编码盘固定在所述桨轴4上，所述感应元件14为光感应元件，固定在轴承座7上；所述吊舱壳体2上端设有转轴15，所述转轴15上端设有转盘16，所述转盘16由驱动电机17直接驱动，实现所述吊舱壳体2水平面上的角度偏摆，控制船舶行驶方向，所述转盘16可视为所述转轴15的延伸，所述转盘16由驱动电机17直接驱动，该电机结构与桨轴4所使用的永磁同步直驱电机结构方式相同，所述转盘16的主要作用是增大旋转半径，进而增加了所述驱动电机17的力矩半径。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。