集成一体式高功率密度水下直驱永磁驱动电机挂桨推进器的制作方法

本发明涉及的是挂桨推进器，具体涉及集成一体式高功率密度水下直驱永磁驱动电机挂桨推进器。

背景技术：

1、电动船舶是电动载具的一种，是由电池产生电力推进的船只。电动船舶是在内燃机船舶的基础上发展而来，船上不装配内燃机，所有能量都来自电池，依靠电池电力推进。电动船舶的发展得益于锂离子电池在电动汽车行业的成功，该电池技术也一举成为电动船发展的首要驱动因素。传统柴油机汽油机动力弦外挂机，油机动力体积较大，噪音大，效率较低，环境污染严重。

2、

技术实现思路

1、针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种集成一体式高功率密度水下直驱永磁驱动电机挂桨推进器，结构简单，传动效率高，无变速箱油，操作简单，性能可靠；环保零排放，静音效果好，维护需求低，节省了维护时间，营运成本更低，更省钱。

2、为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：集成一体式高功率密度水下直驱永磁驱动电机挂桨推进器，包括水下电机、螺旋桨、中部外壳、固定架旋转座、固定架支架、上部法兰、电机控制器、散热风扇、前操转向销轴、后操手柄、安全钥匙、显示屏、手柄角度调节机构、挂机角度调节机构和固定手柄，水下电机的后端设置有螺旋桨，水下电机通过中部外壳与固定架旋转座相连，固定架旋转座的前端设置有固定架支架，固定架支架上设置手柄角度调节机构，固定架旋转座上端通过上部法兰与电机控制器相连，电机控制器上设置有散热风扇和前操转向销轴，固定架支架上还通过挂机角度调节机构设置有固定手柄相连，电机控制器的前端设置有后操手柄，后操手柄上设置有安全钥匙、显示屏。

3、作为优选，所述的水下电机包括后轴承、端盖紧固螺钉、转子磁钢、转子铁芯、机壳一体式水翼、前轴承、编码器定子固定螺钉、编码器芯片、编码器磁环、编码器定子、锥形前端盖、编码器低压线束、三相线引出线电缆、机壳、电机主轴、绕组定子铁芯、o型密封圈、后端盖、波形弹簧片和组合式油封，机壳外侧设置有机壳一体式水翼，机壳内部中心设置有电机主轴，电机主轴中部外设置有转子铁芯，转子铁芯外部设置有转子磁钢，由电机主轴、转子铁芯、转子磁钢组成电机转子，电机转子通过前后轴承与前后端盖相联；转子磁钢外部为电机气隙，电机气隙外部、机壳内设置有绕组定子铁芯，绕组定子铁芯与三相线引出线电缆相连，机壳的前后端通过o型密封圈及端盖紧固螺钉分别与锥形前端盖、后端盖密封固定，电机主轴的后端通过后轴承、波形弹簧片和组合式油封与后端盖配合，电机主轴的前端通过前轴承与机壳配合，编码器磁环设置在电机主轴的前端，编码器磁环外部设置有编码器芯片，编码器芯片与编码器定子相连，编码器定子通过编码器定子固定螺钉固定在机壳上，编码器定子与编码器低压线束相连。

4、作为优选，所述的锥形前端盖采用低水阻式的锥头。

5、作为优选，所述的机壳设计成出线口与主安装杆一体式机壳。

6、作为优选，所述的锥形前端盖与机壳内止口采用双密封圈密封装置，并在止口端面涂耐腐蚀密封胶；后端盖与机壳内止口采用双密封圈密封装置，并在止口端面涂耐腐蚀密封胶。

7、作为优选，所述的电机控制器内设置有电气元件控制模块。电气元件控制模块由:电机控制器、gps定位系统模块、dc-dc模块、t-box船联网模块、vcu模块组成，并集成一体。

8、作为优选，所述的后操手柄上设置有加速转动手柄。

9、作为优选，所述的绕组定子铁芯与机壳采用导热硅脂涂装.

10、作为优选，所述的转子磁钢采用稀土永磁材料，转矩密度更高，同重量下功率更大。

11、本发明的有益效果：

12、1、本发明的集成式高功率密度水下直驱永磁驱动电机挂桨推进器是由水下直驱永磁驱动电机、电机控制器总成、固定架及固定架支架要、操作手柄、挂机固定手柄、挂桨机架、螺旋桨组合一体，外挂在船尾，直驱永磁驱动电机与螺旋桨相联，直接伸入水中，由直驱永磁驱动电机带动螺旋桨旋转，将水推向船后，利用水的反作用力推船前进，螺旋桨构造简单、重量轻、效率高，在水线以下受到很好的保护而经久耐用，可以转动操作手柄，操作手柄与挂浆机架联接，挂浆机架通过旋转轴承与挂浆机架的固定架联接，从而实现固定架不动，操作手柄和直驱永磁驱动电机与螺旋桨可以同时转动。当转动操作手柄时，挂浆机架连同直驱永磁驱动电机与螺旋桨同时转动，从而改变螺旋桨推水的方向，使船转向。另外，电机控制器可以控制电机实现反转，螺旋桨反转，产生相反推力，使船舶倒退行驶。无机械换档装置，没有机械故障，运行可靠性提高，维护方便。

13、2、本发明的集成式高功率密度水下直驱永磁驱动电机挂桨推进器，直驱永磁驱动电机直接进入水中或海水中，冷却性最优，冷却效果优异，电机的散热好，功率密度大大提高，相比同功率永磁电机，体积小重量轻效率更高。水下直驱，没有减速机构，系统效率更高，噪音更低，可靠性更高。同时采用高导磁不等气隙磁路，功率密度更高，可使螺旋浆产生更大推力。直驱永磁驱动电机设有编码器，可以提高效率达到节能效果。编码器理论在整个调速范围内都能准确提供电机转子位置信息，控制系统能以最优角度驱动电机从而获取最大转矩电流比。直驱永磁驱动电机的控制器主板上的并联驱动管采用5个，整机带载能力更强，温升更低，效率更高。

14、3、直驱永磁驱动电机前端设计成低水阻式的锥头，电机机壳设计成出线口与主安装杆一体式机壳，前端盖为锥头式端盖，可以大大减小船行阻力。前端盖与机壳内止口采用双密封圈密封装置，并在止口端面涂耐腐蚀密封胶。同样的后端即螺旋浆端，后端盖与机壳内止口采用双密封圈密封装置，并在止口端面涂耐腐蚀密封胶，密封性能优异。

15、4、在电机控制器总成内设置有电气元件控制模块。电气元件控制模块由:电机控制器、gps定位系统模块、dc-dc(12vdc/5vdc)模块、t-box船联网模块、vcu模块组成，并集成一体。另外，外置显示屏、散热风扇、dc-dc(64vdc/12vdc)模块。形成高集成化，空间占用少，结构紧凑，整个外壳由薄钢板成形防护，屏蔽效果好，抗干扰能力强，系统运行可靠安全。

16、5、本发明的集成一体式大推力水下直驱永磁驱动电机挂浆推进器做到了小型化、轻量化，可以在一艘船上同时挂二个推进器，最高航速可提高一倍，或可驱动更大的电动船。同样机以同时挂四个推进器，航速更高，或可驱动更大的电动船。动力系统可模块化，可实现规模化生产，制造成本大大降低，产品可靠性提高，同时，动力系统拆卸方便，更便于电动船的装备、维护保养。

技术特征：

1.集成一体式高功率密度水下直驱永磁驱动电机挂桨推进器，其特征在于，包括水下电机(1)、螺旋桨(2)、中部外壳(3)、固定架旋转座(4)、固定架支架(5)、上部法兰(6)、电机控制器(7)、散热风扇(8)、前操转向销轴(9)、后操手柄(10)、安全钥匙(11)、显示屏(12)、手柄角度调节机构(13)、挂机角度调节机构(14)和固定手柄(15)，水下电机(1)的后端设置有螺旋桨(2)，水下电机(1)通过中部外壳(3)与固定架旋转座(4)相连，固定架旋转座(4)的前端设置有固定架支架(5)，固定架支架(5)上设置手柄角度调节机构(13)，固定架旋转座(4)上端通过上部法兰(6)与电机控制器(7)相连，电机控制器(7)上设置有散热风扇(8)和前操转向销轴(9)，固定架支架(5)上还通过挂机角度调节机构(14)设置有固定手柄(15)相连，电机控制器(7)的前端设置有后操手柄(10)，后操手柄(10)上设置有安全钥匙(11)、显示屏(12)。

2.根据权利要求1所述的集成一体式高功率密度水下直驱永磁驱动电机挂桨推进器，其特征在于，所述的水下电机(1)包括后轴承(1-1)、端盖紧固螺钉(1-2)、转子磁钢(1-3)、转子铁芯(1-4)、机壳一体式水翼(1-5)、前轴承(1-6)、编码器定子固定螺钉(1-7)、编码器芯片(1-8)、编码器磁环(1-9)、编码器定子(1-10)、锥形前端盖(1-11)、编码器低压线束(1-12)、三相线引出线电缆(1-13)、机壳(1-14)、电机主轴(1-15)、绕组定子铁芯(1-16)、o型密封圈(1-17)、后端盖(1-18)、波形弹簧片(1-19)和组合式油封(1-20)，机壳(1-14)外侧设置有机壳一体式水翼(1-5)，机壳(1-14)内部中心设置有电机主轴(1-15)，电机主轴(1-15)中部外设置有转子铁芯(1-4)，转子铁芯(1-4)外部设置有转子磁钢(1-3)，由电机主轴(1-15)、转子铁芯(1-4)、转子磁钢(1-3)组成电机转子，电机转子通过前后轴承与前后端盖相联；转子磁钢(1-3)外部为电机气隙，电机气隙外部、机壳(1-14)内设置有绕组定子铁芯(1-16)，绕组定子铁芯(1-16)与三相线引出线电缆(1-13)相连，机壳(1-14)的前后端通过o型密封圈(1-17)及端盖紧固螺钉(1-2)分别与锥形前端盖(1-11)、后端盖(1-18)密封固定，电机主轴(1-15)的后端通过后轴承(1-1)、波形弹簧片(1-19)和组合式油封(1-20)与后端盖(1-18)配合，电机主轴(1-15)的前端通过前轴承(1-6)与机壳(1-14)配合，编码器磁环(1-9)设置在电机主轴(1-15)的前端，编码器磁环(1-9)外部设置有编码器芯片(1-8)，编码器芯片(1-8)与编码器定子(1-10)相连，编码器定子(1-10)通过编码器定子固定螺钉(1-7)固定在机壳(1-14)上，编码器定子(1-10)与编码器低压线束(1-12)相连。

3.根据权利要求1所述的集成一体式高功率密度水下直驱永磁驱动电机挂桨推进器，其特征在于，所述的锥形前端盖(1-11)采用低水阻式的锥头。

4.根据权利要求1所述的集成一体式高功率密度水下直驱永磁驱动电机挂桨推进器，其特征在于，所述的机壳(1-14)设计成出线口与主安装杆一体式机壳。

5.根据权利要求1所述的集成一体式高功率密度水下直驱永磁驱动电机挂桨推进器，其特征在于，所述的锥形前端盖(1-11)与机壳(1-14)内止口采用双密封圈密封装置，并在止口端面涂耐腐蚀密封胶；后端盖(1-18)与机壳(1-14)内止口采用双密封圈密封装置，并在止口端面涂耐腐蚀密封胶。

6.根据权利要求1所述的集成一体式高功率密度水下直驱永磁驱动电机挂桨推进器，其特征在于，所述的电机控制器(7)内设置有电气元件控制模块。电气元件控制模块由:电机控制器、gps定位系统模块、dc-dc模块、t-box船联网模块、vcu模块组成，并集成一体。

7.根据权利要求1所述的集成一体式高功率密度水下直驱永磁驱动电机挂桨推进器，其特征在于，所述的后操手柄(10)上设置有加速转动手柄。

8.根据权利要求1所述的集成一体式高功率密度水下直驱永磁驱动电机挂桨推进器，其特征在于，所述的绕组定子铁芯(1-16)与机壳(1-14)采用导热硅脂涂装。

9.根据权利要求1所述的集成一体式高功率密度水下直驱永磁驱动电机挂桨推进器，其特征在于，所述的转子磁钢(1-3)采用稀土永磁材料。

技术总结
本发明公开了一种集成一体式高功率密度水下直驱永磁驱动电机挂桨推进器，水下电机通过中部外壳与固定架旋转座相连，固定架旋转座的前端设置有固定架支架，固定架支架上设置手柄角度调节机构，固定架旋转座上端通过上部法兰与电机控制器相连，电机控制器上设置有散热风扇和前操转向销轴，固定架支架上还通过挂机角度调节机构设置有固定手柄相连，电机控制器的前端设置有后操手柄，后操手柄上设置有安全钥匙、显示屏。本发明结构简单，传动效率高，无变速箱油，操作简单，性能可靠；环保零排放，静音效果好，维护需求低，节省了维护时间，营运成本更低，更省钱。

技术研发人员：梁泊山,赖发东,卢友文,郭建周,张宇豪,黄林森
受保护的技术使用者：宁德时代电机科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15