一种船用电磁舵装置的制作方法

本实用新型涉及船用电磁舵装置，属于船舶领域。

背景技术：

舵是设置在船体外，利用其与流体的相对运动在叶面上所产生的作用力，对船舶施加回转力矩而控制船舶航向的设备。舵是船舶的主要操纵设备，当它转动时，舵上产生的水动力合力在垂直于流体运动方向上的分力相对船体重心取矩形成了转船力矩，使船体发生相应的响应。舵的型式很多，常见的舵大多由液压电机带动，价格高昂，而且一旦舵被水草、渔网缠住或是搁浅，电机未及时停止或持续运转则会导致电机过载而损毁。

技术实现要素：

实用新型目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种上船用电磁舵装置，价格相对低廉，在产生同等舵力情况下，电磁铁结构体积较小，也不会因为被东西缠住或是搁浅导致电机过载而损毁。

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型的船用电磁舵装置，包括舵杆和舵叶，所述舵叶绕舵杆转动，在舵叶的尾部安装有具有磁性的衔铁，在舵叶内位于衔铁的两侧安装有第一永磁体和第二永磁体，在第一永磁体和第二永磁体上分别缠绕有线圈，在舵叶内设有电源，电源与线圈连接，舵杆与船体连接，工作时，舵叶可绕舵杆转动。

作为优选，所述舵叶为NACA对称翼型，材料为轻质合金，舵叶内部设有纵横隔板骨架支承。

作为优选，所述舵叶通过舵承安装在舵杆上，在舵叶下端和舵承之间设有电磁制动器。

作为优选，所述电源为直流电源，所述电源为12V或24V直流电源。

作为优选，所述电源的导线通过空心的舵杆与船体的发电机连接。

作为优选，所述电源、第一永磁体和第二永磁体安装在支架上，支架焊接在舵柱上。

在本实用新型中，舵叶的舵面外形采用的是NACA对称翼型，舵叶内部设有纵横隔板骨架支承，舵杆后端焊接有具有磁性的衔铁。舵叶是通过舵承安装在舵杆上，可绕舵杆转动，在舵杆下端和下舵承之间有一个电磁制动器。舵叶内，位于衔铁的两侧分别设有第一永磁体和第二永磁体，在第一永磁体和第二永磁体上分别缠绕有线圈，在舵叶内设有直流电源，直流电源通与线圈相连接，直流电源通过支架安装在舵叶内。支架是直接焊接在舵叶内表面，还可用于加强舵柱的结构强度。舵叶采用全焊接进行密封，且舵杆上端与上舵承焊接在一起，舵杆下端与电磁制动器焊接在一起。舵叶与舵杆连接处采用机械密封。舵杆与船体相连，不可转动；舵叶绕舵杆转动。机械密封可保证其密封偶合面的相对运动的水密性，也可采用液压密封。

在本实用新型中，舵杆是与船体固定在一起，不能发生转动；舵叶圆柱孔套在舵杆上，绕其转动。在舵杆下端焊接着电磁摩擦式制动器，不能发生转动，而制动器的下端与舵叶相接触，用于舵叶制动。当舵面转到预定角度时，制动器打开，电枢板与电枢吸合在一起，即使得制动器与舵叶圆柱孔吸合在一起，产生巨大的摩擦力，使得舵叶停止转动。

在本实用新型中，直流电源与电磁铁的线圈相连接，直流电源通过支架安装在舵柱内。可给电磁铁提供稳定的电流，相比于交流电，直流电磁铁的控制精度更高，使用寿命更长；该直流电源通过导线，经过空心舵杆与船体中的电站相连。当其电量消耗完后，电站将为其充电。直流电源可发出大小不同的电信号，使得舵发生不同的响应。其电信号的大小和发出可由驾驶室控制，在每次转舵中将多次自动进行电信号的修正，以达到最佳的舵效角度，易于实现舵机智能化控制。

在本实用新型中，所述舵叶采用轻质合金，舵叶内位于衔铁的两侧分别设有第一永磁体和第二永磁体，在第一永磁体和第二永磁体上分别缠绕有线圈，在舵叶内设有直流电源，直流电源通过开关与线圈连接，直流电源通过支架安装在舵叶内。舵叶内的线圈表面涂有绝缘漆，用于绝缘、保护、防水、散热。所述支架采用经过消磁的高强度钢，直接焊接在舵叶内表面，用于固定电磁铁和电源，也用于加强舵叶的结构强度。舵叶采用全焊接进行密封，且舵杆上端与上舵承焊接在一起，舵杆下端与电磁制动器焊接在一起。舵叶与固定轴连接处采用机械密封，以保证其水密性。

在本实用新型中，舵杆是与船体固定在一起，不能发生转动；舵叶圆柱孔套在舵杆上，绕其转动。在舵杆下端焊接着电磁摩擦式制动器，不能发生转动，而制动器的下端与舵叶相接触，用于舵叶制动。当舵面转到预定角度时，制动器打开，电枢板与电枢吸合在一起，即使得制动器与舵叶圆柱孔吸合在一起，产生巨大的摩擦力，使得舵叶停止转动。

在本实用新型中，所述直流电源与电磁铁的线圈相连接，直流电源通过支架安装在舵柱内。可给电磁铁提供稳定的电流，相比于交流电，直流电磁铁的控制精度更高，使用寿命更长；该直流电源通过导线，经过舵柱与船体中的电站相连。当其电量消耗完后，电站将为其充电。所述直流电源可发出大小不同的电信号，使得舵发生不同的响应。其电信号的大小和发出可由驾驶室控制，在每次转舵中将多次自动进行电信号的修正，以达到最佳的舵效角度，易于实现舵机智能化控制。

在本实用新型中，电磁铁吸力的大小与气隙的截面积S0气隙中磁感应强度B0的平方成正比。计算吸力的基本公式为

式中，B0单位是特斯拉(T)，S0的单位是平方米(m²)，N是牛顿。理论上，吸力可以无限大，考虑到实际情况，当电磁铁吸力达到600kg时，电磁铁自重20—30kg，体积约0.006m³，增加线圈匝数、改变铁芯材料、增加电流均可加大电磁铁吸力。直流电源电压恒定时，电流也恒定，I＝U/R也恒定，所以电动势IN也恒定，即直流电磁铁是一恒磁势元件，功率恒定，选取12V或24V直流电源即可达到以上需求，该电源所占体积小。

在本实用新型中，船舶舵机装置的价格会因所适配船舶大小而存在差异，一整套一般是十几万至几十万；在产生同等舵力的情况下，单电磁铁的价格大概在几万左右，考虑到其控制系统，供电系统，其价格会有上升。舵机装置中的电动机一般能承受一分钟左右的堵转。当舵叶被东西缠住时或舵机发生堵转，若未及时解除故障或停止电动机，一旦时间过长，则会导致舵机装置中的电动机因过载而损毁，而直流船用电磁舵装置则不会出现这种情况。

有益效果：本实用新型的船用电磁舵装置，其价格相对低廉，在产生同等舵力情况下，电磁铁结构体积较小。由此构成的舵具有工作平稳，噪音小，无振动，操纵性能良好、使用寿命长、可靠性高等优点，且可通过电信号的变化，易于实现舵机操纵的智能化控制。也不会因为被东西缠住或是搁浅导致电机过载而损毁。

附图说明

图1为本实用新型的正剖视图。

图2为本实用新型的俯剖视图。

图3为本实用新型中的舵杆的结构示意图。

图4电磁铁原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。

如图1至图4所示，本实用新型的船用电磁舵装置，包括舵杆6和舵叶13，所述舵叶13绕舵杆6转动，在舵叶13的尾部安装有具有磁性的衔铁5，在舵叶13内位于衔铁5的两侧安装有第一永磁体3和第二永磁体8，在第一永磁体3和第二永磁体8上分别缠绕有线圈4，在舵叶13内设有电源，电源与线圈4连接，舵杆6与船体连接，工作时，舵叶13可绕舵杆6转动。

在本实用新型中，所述舵叶13通过舵承10安装在舵杆6上，在舵叶13下端和舵承10之间设有电磁制动器12。所述舵杆6为空心厚壁高强度钢制管材。所述电源为直流电源2，所述电源为12V或24V直流电源2，电源安装在固定架1上。所述电源的导线通过空心的舵杆6与船体的发电机连接。所述电源、第一永磁体3和第二永磁体8安装在支架上，支架焊接在舵柱上。支架是直接焊接在舵柱内表面，还可用于加强舵柱的结构强度。舵柱采用全焊接进行密封，且固定轴上下端与上下舵承10焊接在一起，舵柱与舵承10是焊在一起的一个整体。舵叶13与固定轴连接处采用机械密封，例如采用高弹橡胶缓冲体9。

在本实用新型中，所述舵叶13为NACA对称翼型，材料为轻质合金，舵叶13内部设有纵横隔板7骨架支承。所述舵叶13通过舵承10安装在转轴上，在舵叶13下端和舵承10之间设有电磁制动器12，在舵叶13的两端设有压盖11。

在本实用新型中，第二永磁体8安装在舵叶13后端，第一永磁体3，磁性衔铁5作为线圈4的铁芯安装在舵杆6上，用来平衡舵叶13。当线圈4不通电流时，永磁体第二永磁体8左右两侧受到第一永磁体3，磁性衔铁5给它的电磁斥力矩M3，M1共同作用，大小相等，方向相反，停在平衡点处；当给两个线圈4通电，其方向如图3所示，左侧线圈4产生的磁场与永磁块第一永磁体3产生的磁场方向相反，削弱左侧磁场，力矩M1减弱；右侧线圈4产生的磁场极性则与磁性衔铁5同向，加强了右侧的磁场强度，导致力矩M3变大，从而导致第一永磁体3和磁性衔铁5对第二永磁体8斥力的合力矩发生变化，第二永磁体8在该力矩作用下偏离平衡点带动舵面转动，其旋转方向，随着第二永磁体8转动，此长彼消，转动到某个位置达到新的平衡。如果通以反方向的电流，则舵面向另一个方向偏转一个角度。电流消失，在永磁铁的磁力矩作用下，回复到原平衡位置。

直流电源2与电磁铁的线圈4相连接，直流电源2通过支架安装在舵柱内。可给电磁铁提供稳定的电流，相比于交流电，直流电磁铁的控制精度更高，使用寿命更长；该直流电源2通过导线，经过舵柱与船体中的电站相连。当其电量消耗完后，电站将为其充电。直流电源2可发出大小不同的电信号，使得舵发生不同的响应。其电信号的大小和发出可由驾驶室控制，在每次转舵中将多次自动进行电信号的修正，以达到最佳的舵效角度，易于实现舵机智能化控制。