一种无轴推进器的制作方法

本实用新型属于推进器技术领域，特别涉及一种无轴推进器。

背景技术：

目前，大部分的推进器都是采用电机输出轴带动螺旋桨叶片转动的布置形式，也即有轴推进器。有轴推进器的原理比较简单，以船用螺旋桨为例，其通常在船舰上设置动力舱，动力舱内安装内燃机，内燃机的动力再通过主轴连接螺旋桨，最后主轴带动螺旋桨旋转产生推力。有轴推进系统有几个明显的缺点：(1)用来将动力传递到螺旋桨的轴系会妨碍流体穿过螺旋桨，使得诸如海藻或类似的物质会缠绕在推进器上；(2)随着主机功率的增大，推进轴系的体积会变的很大，结构会异常复杂，散热的要求也逐渐增高；(3)推进轴系长度的增加和密封系统的存在，使得推进系统在能量传递过程中损耗增大，传递效率降低，增加了使用成本。

而且，随着船舶大型化的发展，传统的船舶推进系统已经逐渐显现出它的劣势，无法更好地满足工作要求，无轴推进器便被提出。

无轴推进器最早于2005年美国海军提出，主要用于潜艇。国内，马伟明院士也对无轴推进器做过大量的研究工作，并也有工程实践。其基本结构一般都是由定子、转子构成(如专利cn107719613a)，定子呈环形，固定在船体上，定子上设有绕电线组；转子也是环形结构，一般为永磁体，转子通过轴承安装在定子上，定子和转子共轴线，且在转子内表面安装有多个叶片；工作时，定子通交流电，产生交变电磁场，配合永磁体性转子，让转子旋转继而带动螺旋桨转动。此种结构的无轴推进器，相对于前述的有轴推进器，体积更小，传动效率也大大提高。但是，仅适用于功率相对较小的场合，一旦功率需求大，依然存在着体积大，散热困难，能量损耗大，成本高且维护困难等缺陷。

技术实现要素：

为了克服现有技术方案的不足，本实用新型提出一种无轴推进器，结合液压驱动技术，输入端采用一种旋转配油阀将压力油依次注入到各个推力单元中，推动偏心轴承外圈在平面晃动；输出端为偏心轴承内圈；偏心轴承外圈的平面晃动，转化为内圈的旋转，继而带动轮毂和螺旋桨旋转输出；通过改变旋转配油阀给各个推力单元的供油频率，可以控制无轴推进器的输出转速。

为了实现上述功能，本实用新型提供了一种无轴推进器，包括电机、旋转配油阀和旋转推进装置；所述旋转推进装置包括轮毂、壳体、压紧弹簧、端盖、第一轴承、第二轴承、挡圈、推力单元、密封圈和轴向油封；所述轮毂为带偏心圆段的中空轴，包括偏心圆段，同心圆段和螺旋桨；所述第一轴承安装在所述轮毂的同心圆段；所述第二轴承的内圈与所述偏心圆段过盈配合；所述推力单元的末端通过所述压紧弹簧始终与所述第二轴承的外圈紧贴；所述推力单元数量多个，均布在所述壳体外圆周上；所述壳体与所述第一轴承同圆心；所述螺旋桨固定在所述轮毂的中空轴内；所述右端盖通过螺钉固定在所述壳体上；所述轴向油封布置在所述轮毂两侧；所述挡圈压紧所述第二轴承的内圈。

作为一种可实施方式，所述轮毂为中空轴，中空轴外径中部为偏心圆段，两侧为同心圆段，同心圆段与所述壳体同心，偏心圆段与所述第二轴承内圈紧固。

作为一种可实施方式，所述电机驱动所述旋转配油阀，将高压油按照一定频率依次注入所述推力单元；调节所述电机转速即可调节所述无轴推进器的输出转速。

作为一种可实施方式，所述推力单元为柱塞缸。

作为一种可实施方式，所述推力单元为带弹性的充油皮囊，充油则皮囊膨胀推动偏心轴承。

作为一种可实施方式，所述推力单元数量有多个，均布在所述壳体的外圆周上。

作为一种可实施方式，所述螺旋桨固定在所述轮毂的空心轴内，与所述轮毂一起旋转。

本实用新型采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：

1，基于这种无轴驱动的推进器，将驱动部分与推进器集成为一体，避免了使用电机时所需要配套的传动机构与减速机构，使得推进器的体积大大减小，提高了空间的利用率。

2，基于这种无轴轮缘驱动的推进器，使得诸如海藻或类似的物质不会缠绕在推进器上。

3，本推进器基于液压驱动，且可通过旋转配油阀实现无极调速，调速范围大，操纵性能好，且因为液压功率密度大的特点，驱动器产生的扭矩更大。

4，与定子，转子的结构相比，本驱动器采用液压驱动，不仅输出力更大，且产生的热量会更少，同时使用液压也保证了装置的密封性，进一步简化了驱动装置的复杂程度。

附图说明

图1是本实用新型提供的无轴推进器的整体结构示意图；

图2是本实用新型提供的无轴推进器的旋转推进装置的内部结构剖视图；

图3是本实用新型提供的无轴推进器的旋转推进装置实施的推进原理示意图；

其中，图3a为推力单元t4驱动第二轴承时轮毂偏心段的运动情况示意图；

图3b为推力单元t5驱动第二轴承时轮毂偏心段的运动情况示意图；

图3c为推力单元t1驱动第二轴承时轮毂偏心段的运动情况示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型上述和另外的技术特征和优点进行清楚，完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1所示，为本实用新型的整体结构示意图，包括旋转推进装置11，电机12和旋转配油阀13。

如图2所示，为本实用新型实施例提供的无轴推进器的内部结构剖视图，包括轮毂1，轮毂偏心圆段111，轮毂同心圆段112，螺旋桨113，壳体2，挡圈3，推力单元4，压紧弹簧5，端盖6，轴向油封7，密封圈8，第一轴承9和第二轴承10。

其中，轮毂1为带偏心圆段的中空轴，包括轮毂偏心圆段111，轮毂同心圆段112和螺旋桨113，同心圆段112与壳体2及螺旋桨113同圆心；第二轴承10的内圈与偏心圆段111过盈配合；推力单元4通过压紧弹簧5来保证其末端始终与第二轴承10的外圈紧贴；推力单元4的数量有多个，均布在壳体2外圆周上；壳体2与第一轴承9，轮毂同心圆段112及螺旋桨113同圆心；螺旋桨113固定在轮毂1的中空轴内，与轮毂1一起转动；端盖6通过螺钉固定在壳体2上；第一轴承9安装在轮毂1的同心轴段112上；轴向油封7布置在轮毂1两侧；挡圈3布置在轮毂1的偏心圆段且压紧第二轴承10的内圈。

如图3所示，为轮毂1的正面布局示意图，偏心圆111设置于轮毂1的中部；旋转配油阀13依次向推力单元4供油时，推力单元4的末端依次顶出一个偏心的距离，推动偏心圆段111作平面晃动。其中，t1、t2、t3、t4和t5分别表示各个推力单元。

本实用新型的无轴推进器工作时，由电机12旋转带动旋转配油阀13转动，旋转配油阀13旋转时依次将高压油供入到各个推力单元4中，且当旋转配油阀13在给某个推力单元4供高压油时，其余推力单元4的油路与油箱连接；因此，当配油阀13将高压油通入到某个推力单元时4时，此推力单元4就会伸出一个偏心距距离，推动第二轴承10的外圈平移一段距离，继而带动第二轴承10的内圈绕着偏心圆旋转一个角度，进而带动轮毂1旋转一个相等的角度；当配油阀13依次注入高压油进入推力单元4时，推力单元4就会依次顶出一个偏心距的距离，并依次推动第二轴承10的外圈，让第二轴承10的外圈绕着偏心圆做平面晃动，继而带动第二轴承10的内圈绕着偏心圆旋转，进而带动轮毂1旋转，螺旋桨113也一起做旋转运动。

并且，在该实施例中，无轴推进器的转速可以依靠旋转配油阀13的转速来调节：旋转配油阀13的转速改变使得推力单元4注油的频率发生变化，也即使得推力单元4推动第二轴承外10的外圈的频率就会发生变化，则第二轴承10做平面晃动的速度就会发生变化，也即轮毂1的输出转速发生变化，也即螺旋桨的输出转速发生变化。

在本实用新型实施例中，为了增加螺旋桨113的输出扭矩，旋转配油阀15可以使两个或者三个推力单元4同时供油，在偏心距不变的前提下，产生的推力更大，输出的扭矩也将更大。

推力单元4的数量根据需求的旋转分辨率来确定，更多的数量，每次推力单元顶出，轮毂的旋转角度就会更小；两个推力单元一起工作时，推力的作用力方向就是两个同时工作的推力单元的合力方向；推力单元的数量一般至少3个。

本申请的无轴推进器，包括至少三个推力单元4、一个偏心圆结构的轮毂1、螺旋桨113、旋转配油阀13和压紧弹簧5；所述推力单元4均匀分布在壳体2上，推动轮毂偏心圆段111作平面运动，继而带动螺旋桨113做旋转运动；本实用新型采用液压油作为动力源，通过旋转配油阀13对各个推力单元4供油，通过改变旋转配油阀13的供油频率，可以实现对螺旋桨113旋转速度的控制。相对于有轴推进器，舍去了复杂的传动机构与减速机构，减小体积，可实现无极调速，调速范围大，操纵性能好，产生的扭矩大，散热效果好。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用与限定本实用新型的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。