本发明涉及船舶推进器领域，特别是一种吊舱式无轴轮缘驱动集成电机推进器。
背景技术：
随着船舶技术的飞速发展，人们对船舶推进装置的要求也大大提高，传统的轴驱式推进器存在诸如噪声、振动和布局等缺点，已经不能适应水面和水下高性能驱动的要求，因而出现了电机与螺旋桨一体的推进器，目前主要存在实心有榖和空心无榖两种形式。美国专利文件《integralmotorpropulsorunitforwatervehicles))(us005220231a)是一种有榖空心轴式集成电机推进器，该推进器是一种导管螺旋桨，在导管内部安装电机定子绕组，在转子螺旋桨周向轮缘外部安装转子永磁体，同时转子螺旋桨安装在一个空心非旋转轴上，通过径向轴承和主、辅推力轴承组合固定转子螺旋桨和传递推力。该专利所述的推进器为集成式，其导管、转子螺旋桨和定子支撑臂与空心非旋转轴连接成为一个整体，适用于水面或水下平台的动力定位推进器，但是其结构形式限制了功率，而且作为主推时无法与艉部线型匹配。空心非旋转轴结构设计有利于形成循环水流润滑轴承，但是当功率增大以后会带来强度和结构振动问题。美国专利文件《shaftlesspropeller》(us20070126297a1)，以及中国专利《无轴推进器》(cn1897417a)和《水下空心无榖桨推进器》(cn101546939a)均是一种无榖式空心集成电机推进器，该推进器是在圆柱形开口的流道内安装带环形永磁体的转子叶片，而且在转子和定子间安装可倾瓦块轴承，可以承受相对较高的载荷，空心无榖的结构有利于减小附体阻力和解决防止缠绕问题。但是这种推进器不适用于大功率情况，尤其是当功率达到几百或几千千瓦级时，空心无榖结构使每个叶片成为向内凸出的悬臂梁，将会带来严重的结构振动和噪声问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种结构合理的、适用于大中功率、高航速、与艉部线型匹配良好、结构强度和振动性能优良、且安全可靠的吊舱式无轴轮缘驱动集成电机推进器。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种吊舱式无轴轮缘驱动集成电机推进器，所述推进器是一种导管螺旋桨，包括支撑管、动力源电缆、永磁电机定子、永磁电机转子、螺旋桨、支撑轴承、中心柱、转子支架、导管，所述支撑管与导管连接，所述永磁电机定子、永磁电机转子和支撑轴承均设置在导管腔内，所述动力源电缆一端与永磁电机定子电连接，它的另一端穿过支撑管与回转装置的滑环连接，所述永磁电机转子通过支撑轴承支撑在永磁电机定子内，所述支撑轴承置于转子支架上，所述水润滑橡胶合金推力轴承安装在转子支架上并与永磁电机转子连接，所述永磁电机转子安装在转子支架上，所述螺旋桨外端与转子支架相连，其内端与中心柱相连，所述后导流罩与电机后端盖连接，所述电机后端盖和电机后端盖与支撑轴承连接，所述电机前端盖兼做前导流罩。
优选地，所述的推进器通过回转装置设置在水面船舶的下部。
优选地，所述的永磁电机定子与永磁电机转子之间设置水隙形成环形电机，冷却水流过水隙冷却永磁电机定子内表面和永磁电机转子外表面。
优选地，所述的转子支架、螺旋桨和中心柱采用铜合金整体铸造加工。
优选地，所述的后导流罩、电机后端盖、电机前端盖和永磁电机定子相互之间均采用螺栓连接，它们各自的外表面与转子支架的内表面组成导管。
优选地，所述的支撑轴承包括前支撑轴承和后支撑轴承，所述电机前端盖与前支撑轴承连接，所述电机后端盖与后支撑轴承连接。
优选地，所述的前支撑轴承和后支撑轴承均采用径向板条式水润滑橡胶合金轴承，所述水润滑橡胶合金推力轴承为轴向板条式水润滑橡胶合金轴承且位于转子支架后端。
优选地，所述的转子支架兼作螺旋桨轮缘。
优选地，所述的永磁电机定子的绕组和永磁电机转子的永磁体均采用哈士合金密封保护套保护。
优选地，所述的螺旋桨有多件且均匀安装在中心柱上
本发明具有以下优点：
1、将永磁电机与螺旋桨和导管有机结合形成一个模块化单元，易于在水面平台上安装，适用于水面船舶的大中功率主推，转子支架兼作螺旋桨轮缘，桨叶外端与轮缘相连，内端与中心柱相连，这种螺旋桨结构刚性好，可以承受较大的载荷；
2、电机定子、转子、轴承均设置在导管腔内，推进器整体的刚度好，振动、噪声小；
3、定子绕组供电电缆采用内置设计形式，不存在电缆缠绕的可能，大大增加了电缆的安全性；
4、多组推进器轴承利用螺旋桨形成的水压差进行强迫水润滑和冷却，省去轴承的密封，同时电机定转子之间水隙中流过的冷却水也是通过螺旋桨形成的水压差来驱动的，整体结构相对简单。
附图说明
图1为本发明的纵向剖面视图；
图中，1-支撑管，2-动力源电缆，3-永磁电机定子，4-哈氏合金密封保护套，5-永磁电机转子，6-前支撑轴承，7-转子支架，8-水润滑橡胶合金推力轴承，9-后支撑轴承，10-螺旋桨，11-中心柱，12-后导流罩，13-电机后端盖，14-电机前端盖，15-导管。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定的发明的有益目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对根据本发明申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例，此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可有任何合适形式组合：
如图1所示，一种吊舱式无轴轮缘驱动集成电机推进器，所述推进器是一种导管螺旋桨，包括支撑管1、动力源电缆2、永磁电机定子3、永磁电机转子5、螺旋桨10、支撑轴承、中心柱11、转子支架7和导管15，所述支撑管1与导管15连接，所述永磁电机定子3、永磁电机转子5和支撑轴承均设置在导管15腔内，所述动力源电缆2一端与永磁电机定子3电连接，它的另一端穿过支撑管1与回转装置的滑环连接，船内的变流装置通过滑环装置给推进器电机供电，在电机磁路中产生旋转磁场与永磁电机转子5中的永磁体作用在永磁电机转子5上产生电磁转矩，再通过转子支架7驱动螺旋桨10旋转，从而产生推进力使船舶运动，所述永磁电机转子5通过支撑轴承支撑在永磁电机定子3内，所述支撑轴承置于转子支架7上，所述永磁电机转子5安装在转子支架7上，所述水润滑橡胶合金推力轴承8安装在转子支架上并与永磁电机转子5连接，螺旋桨在产生推力的同时，其自身也要受到反作用力，这个反作用力通过转子支架作用到水润滑橡胶合金推力轴承８上，所述螺旋桨10外端与转子支架7相连，为增强螺旋桨10的刚度在浆叶的内端设置中心柱11，所述后导流罩12与电机后端盖13连接，所述电机后端盖13和电机后端盖13与支撑轴承连接，所述电机前端盖14兼做前导流罩。
做为可选的实施方式，所述的推进器通过回转装置设置在水面船舶的下部。
做为可选的实施方式，所述的永磁电机定子3与永磁电机转子5之间设置水隙形成环形电机，冷却水流过水隙冷却永磁电机定子3内表面和永磁电机转子5外表面。
做为可选的实施方式，所述的转子支架7、螺旋桨10和中心柱11采用铜合金整体铸造加工。
做为可选的实施方式，所述的后导流罩12、电机后端盖13、电机前端盖14和永磁电机定子3相互之间均采用螺栓连接，它们各自的外表面与转子支架7的内表面组成导管15。
做为可选的实施方式，所述的支撑轴承包括前支撑轴承6和后支撑轴承9，所述电机前端盖14与前支撑轴承6连接，所述电机后端盖13与后支撑轴承9连接。
做为可选的实施方式，所述的前支撑轴承6和后支撑轴承9均采用径向板条式水润滑橡胶合金轴承，支撑永磁电机转子5，所述水润滑橡胶合金推力轴承8为轴向板条式水润滑橡胶合金轴承且位于转子支架7后端，承受轴向推力，可在含泥沙的水中运行，而且组装拆卸方便。
做为可选的实施方式，所述的转子支架7兼作螺旋桨轮缘。
做为可选的实施方式，所述的永磁电机定子3的绕组和永磁电机转子5的永磁体均采用哈士合金密封保护套4保护。
做为可选的实施方式，所述的螺旋桨10有多件且均匀安装在中心柱11上。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
1.一种吊舱式无轴轮缘驱动集成电机推进器，所述推进器是一种导管螺旋桨，其特征在于：包括支撑管（1）、动力源电缆（2）、永磁电机定子（3）、永磁电机转子（5）、螺旋桨（10）、支撑轴承、中心柱（11）、转子支架（7）、水润滑橡胶合金推力轴承（8）和导管（15），所述支撑管（1）与导管（15）连接，所述永磁电机定子（3）、永磁电机转子（5）和支撑轴承均设置在导管（15）腔内，所述动力源电缆（2）一端与永磁电机定子（3）电连接，它的另一端穿过支撑管（1）与回转装置的滑环连接，所述永磁电机转子（5）通过支撑轴承支撑在永磁电机定子（3）内，所述支撑轴承置于转子支架（7）上，所述水润滑橡胶合金推力轴承（8）安装在转子支架上并与永磁电机转子（5）连接，所述永磁电机转子（5）安装在转子支架（7）上，所述螺旋桨（10）外端与转子支架（7）相连，其内端与中心柱（11）相连，所述后导流罩（12）与电机后端盖（13）连接，所述电机后端盖（13）和电机后端盖（13）与支撑轴承连接，所述电机前端盖（14）兼做前导流罩。
2.根据权利要求1所述的一种吊舱式无轴轮缘驱动集成电机推进器，其特征在于：所述的推进器通过回转装置设置在水面船舶的下部。
3.根据权利要求1所述的一种吊舱式无轴轮缘驱动集成电机推进器，其特征在于：所述的永磁电机定子（3）与永磁电机转子（5）之间设置水隙形成环形电机，冷却水流过水隙冷却永磁电机定子（3）内表面和永磁电机转子（5）外表面。
4.根据权利要求1所述的一种吊舱式无轴轮缘驱动集成电机推进器，其特征在于：所述的转子支架（7）、螺旋桨（10）和中心柱（11）采用铜合金整体铸造加工。
5.根据权利要求1所述的一种吊舱式无轴轮缘驱动集成电机推进器，其特征在于：所述的后导流罩（12）、电机后端盖（13）、电机前端盖（14）和永磁电机定子（3）相互之间均采用螺栓连接，它们各自的外表面与转子支架（7）的内表面组成导管（15）。
6.根据权利要求1所述的一种吊舱式无轴轮缘驱动集成电机推进器，其特征在于：所述的支撑轴承包括前支撑轴承（6）和后支撑轴承（9），所述电机前端盖（14）与前支撑轴承（6）连接，所述电机后端盖（13）与后支撑轴承（9）连接。
7.根据权利要求1或6所述的一种吊舱式无轴轮缘驱动集成电机推进器，其特征在于：所述的前支撑轴承（6）和后支撑轴承（9）均采用径向板条式水润滑橡胶合金轴承，所述水润滑橡胶合金推力轴承（8）为轴向板条式水润滑橡胶合金轴承且位于转子支架（7）后端。
8.根据权利要求1所述的一种吊舱式无轴轮缘驱动集成电机推进器，其特征在于：所述的转子支架（7）兼作螺旋桨轮缘。
9.根据权利要求1所述的一种吊舱式无轴轮缘驱动集成电机推进器，其特征在于：所述的永磁电机定子（3）的绕组和永磁电机转子（5）的永磁体均采用哈士合金密封保护套（4）保护。
10.根据权利要求1所述的一种吊舱式无轴轮缘驱动集成电机推进器，其特征在于：所述的螺旋桨（10）有多件且均匀安装在中心柱（11）上。
技术总结