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

本技术涉及的是挂桨推进器，具体涉及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。当下，国内外已在锂离子电池储能系统的关键技术上取得重大突破，还在船舶电力系统组网技术、船舶电力推进技术、大功率电力并网技术等方面相继取得大量研究成果。目前，全球在建及营运的电动船数量已超过300艘，包括渡船、近海船、客船、拖船等多种船型。电动船舶具有绿色环保优点，可以实现零排放，同时兼具安全便利、推进效率高、使用成本低等优势，且不会出现柴油泄漏等问题，是内河航运绿色转型的有效选择。近年来随着国家加大对新能源应用的推广力度，船舶行业的新能源使用占比也逐渐增加，电动船舶行业市场规模也保持快速增长。我国电动船舶行业的下游需求主要是内河船舶，用于短途运输或者旅游。近年来随着公路、铁路里程的不断增长，内河航运市场受到了较大竞争压力，因此国内内河船舶数量一直处于下降态势，老旧船舶不断被淘汰。虽然内河船舶数量在下降，但是未来电动船舶的需求将会保持增长，无论是新建电动船舶还是旧船改造电动船舶市场，都会有非常大的发展空间。随着电力推进系统比例逐步提升，其动力来源由柴油机、燃气轮机或者蒸汽轮机转换为锂离子电池或者燃料电池的可行性正在逐步提升。随着环保政策趋严，动力电池系统价格的不断下降，纯电动船舶或者混合动力船舶的渗透率正在逐步提升，尤其是在城市渡船、观光船、内河货船和港口拖船等领域的使用场景会更加清晰，我国电动船舶锂电化渗透率在2029年预计达到10.68％。从技术和实用性上来讲，电动船受制于电池续航能力、充电速度和充电设施分布情况等，对于一些长距离航行、大批量运送货物的沿海及远洋运输来讲，电动船难以满足现实需求，但在中短途运输、中小量运输的内河航运，电动船则有着光辉的未来，因此未来电动船产量增加将成为行业趋势。近年来，随着世界能源消耗的日益增长和环境污染的不断加剧，绿色、可持续发展理念深入人心。与新能源汽车类似，在船舶领域，动力电池技术的逐步成熟和成本的不断下降，使电动船产业的发展具备了基本条件，电动船逐渐成为绿色航运市场“新宠”。当前，电动船在内河渡船、短途客船、观光船以及小型游艇等领域已占据重要地位，但在中短途运输、中小量运输等领域尚未被广泛应用，在远洋运输领域还处于空白阶段。未来，随着科技的快速发展以及相关政策、法规的逐步完善，电动船要在中短途运输、中小量运输领域被广泛应用，在远洋运输领域实现零的突破，仍有一段很长的路要走。

2、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。

技术实现思路

1、针对现有技术上存在的不足，本实用新型目的是在于提供一种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，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：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、本实用新型的有益效果：

12、1、本实用新型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。无机械换挡装置，没有机械故障，运行可靠性提高，维护方便。

13、2、本实用新型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，可使螺旋桨产生更大推力。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。同样的后端即螺旋桨端，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、本实用新型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。