永磁锥形推进电机及航行器制造技术

本发明专利技术公开了一种永磁锥形推进电机及航行器。所述永磁锥形推进电机包括安装于机壳(1)内的定子(2)和转子(3)，所述定子(2)与转子(3)通过轴承(6)相互配合，所述转子(3)与传动轴(5)一端连接，所述传动轴(5)另一端穿出机壳(1)并与螺旋桨连接，所述定子(2)的内壁和所述转子(3)的外壁相互平行且与电机轴线成一定夹角，所述定子(2)的内壁与所述转子(3)的外壁之间还分布有气隙。本发明专利技术提供的永磁锥形推进电机具有结构简单紧凑，轴承摩擦损耗低，推进效率高，续航里程长等优点，并且运行性能稳定，使用寿命长，适合在不同压力环境中使用，在各类航行器中具有广阔应用前景。航行器中具有广阔应用前景。航行器中具有广阔应用前景。

【技术实现步骤摘要】
永磁锥形推进电机及航行器


[0001]本专利技术涉及一种永磁推进电机，具体涉及一种永磁锥形推进电机及航行器，属于推进电机


技术介绍

[0002]海运近年来蓬勃发展，电能作为更加高效环保的新能源广泛推行，利用电能作为动力能源推进也是目前海运发展的必然趋势。常见的电机推进器在工作时，流体对螺旋桨的推进起到了阻碍作用，迫使定转子间的轴承承受极大的作用力，对轴承的磨损十分严重，并且由于定转子轴承之间的摩擦，导致电机推进器的噪声难以得到抑制，虽然对电机的控制优化能够一定量的削减噪声，但是并未从结构上对其进行根本改进，所以效果并不理想。

技术实现思路

[0003]本专利技术的主要目的在于提供一种永磁锥形推进电机及航行器，以克服现有技术中的不足。
[0004]为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：
[0005]本专利技术的一些实施例提供了一种永磁锥形推进电机，其包括安装于机壳内的定子和转子，所述定子与转子通过轴承相互配合，所述转子与传动轴一端连接，所述传动轴另一端穿出机壳并与螺旋桨连接，所述定子的内壁和所述转子的外壁相互平行且还与电机轴线形成大于0而小于90
°
的夹角，所述定子的内壁与所述转子的外壁之间还分布有气隙。
[0006]在一些实施方式中，所述定子的内壁或所述转子的外壁与电机轴线所成夹角与电机轴向磁拉力相关，而电机的轴向磁拉力和航行推力的大小比例取决于航行需求，在依据航行需求确定所需的航行推力后，即能够获得电机轴向磁拉力大小，进而计算出所需夹角的大小；
[0007]其中，所述航行推力T
i
的计算公式如下：
[0008][0009]其中，ρ为流体密度，A0为推进器盘面面积，V
A
为推进器航行速度，u
a1
为推进器盘面处速度增量，u
a
为推进器盘面无限远后方速度增量；
[0010]所述电机轴向磁拉力F的计算公式如下：
[0011]F＝1.225
×
106D
AV
tgαL
eff
(β
i
B
δi
)2[0012]其中，D
AV
代表电机转子平均直径、α为所述夹角、L
eff
为电机铁芯有效长度、B
δi
为第i段气隙磁通密度最大值、β
i
为气隙磁通密度均方极值与最大值之比。
[0013]在一些实施方式中，所述螺旋桨包括多叶螺旋桨，且不限于此。
[0014]在一些实施方式中，所述定子包括线圈绕组，所述转子包括永磁体。
[0015]在一些实施方式中，所述线圈绕组和/或永磁体的外部覆盖有绝缘漆。
[0016]在一些实施方式中，所述线圈绕组和/或永磁体内部还灌装有封装材料以形成密封防护结构。
[0017]在一些实施方式中，所述永磁体为单节设置或多段设置，且不限于此。
[0018]在一些实施方式中，所述永磁体的安装结构包括表贴式或内嵌式安装结构，且不限于此。
[0019]在一些实施方式中，所述线圈绕组的结构包括分布式绕组结构或集中式绕组结构，且不限于此。
[0020]在一些实施方式中，所述推进电机的密封机构包括动密封机构和/或静密封机构，且不限于此。
[0021]在一些实施方式中，所述机壳内还填充有绝缘油。
[0022]在一些实施方式中，所述轴承包括水润滑轴承、开放式耐水机械轴承或密封式机械轴承，且不限于此。
[0023]在一些实施方式中，所述推进电机还包括减速器，所述减速器与传动轴连接。
[0024]本专利技术以上实施例提供的永磁锥形推进电机因定子内壁、转子外壁均与电机轴线形成一定夹角，从而使得正常工作时不仅产生了旋转扭矩，同时也产生了轴向磁拉力，可以用于抵消轴承摩擦及流体对螺旋桨的反作用力。
[0025]本专利技术的一些实施例还提供了一种航行器，包括航行器本体，所述航行器本体上安装有前述的任一种永磁锥形推进电机。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的优点包括：
[0027](1)提供的永磁锥形推进电机的推进效率大大提高，针对续航里程的影响及轴承的摩擦损耗改善效果最为明显，并且能有效降低轴承摩擦引发的噪声，且在不改变整体结构的基础上，还可通过设置减速器提升输出转矩。
[0028](2)提供的永磁锥形推进电机中，通过在定子的线圈绕组及转子的永磁体设置绝缘漆，可使其获得更好的保护，进一步通过灌封环氧树脂等材料进行密封防护，还可以弱化进入电机的细微沙砾等对定子及转子的阻碍，并隔绝空气，防止氧气腐蚀等情况，从而保障电机推进器的运行稳定性及使用寿命。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1为本专利技术的一个典型实施例中一种永磁锥形推进电机的结构示意图；
[0031]附图标记说明：1、机壳；2、定子；3、转子；4、多叶螺旋桨；5、传动轴；6、轴承。
具体实施方式
[0032]如前所述，鉴于现有技术的不足，本案专利技术人经长期研究和时间，得以提出本专利技术的技术方案，如下将结合附图及实施例予以具体说明。
[0033]需要说明的是，在本说明书中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可
以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0034]请参阅图1，本专利技术的一个典型实施例中，一种永磁锥形推进电机包括机壳1、定子2、转子3，定子2和转子3配合设置且均位于机壳内，转子3通过传动轴5与多叶螺旋桨4连接。
[0035]进一步的，定子2的内壁及转子3的外壁相互平行，且还均与电机轴线形成一定的夹角，定子2和转子3之间还存在气隙。
[0036]进一步的，所述定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种永磁锥形推进电机，其特征在于包括安装于机壳(1)内的定子(2)和转子(3)，所述定子(2)与转子(3)通过轴承(6)相互配合，所述转子(3)与传动轴(5)一端连接，所述传动轴(5)另一端穿出机壳(1)并与螺旋桨连接，所述定子(2)的内壁和所述转子(3)的外壁相互平行且还与电机轴线形成大于0而小于90
°
的夹角，所述定子(2)的内壁与所述转子(3)的外壁之间还分布有气隙。2.根据权利要求1所述的永磁锥形推进电机，其特征在于：所述定子(2)的内壁或所述转子(3)的外壁与电机轴线所成夹角与电机轴向磁拉力相关，而电机的轴向磁拉力和航行推力的大小比例取决于航行需求，在依据航行需求确定所需的航行推力后，即能够获得电机轴向磁拉力大小，进而计算出所需夹角的大小；其中，所述航行推力T
i
的计算公式如下：其中，ρ为流体密度，A0为推进器盘面面积，V
A
为推进器航行速度，u
a1
为推进器盘面处速度增量，u
a
为推进器盘面无限远后方速度增量；所述电机轴向磁拉力F的计算公式如下：F＝1.225
×
106D
AV
tgαL
eff
(β
i
B
δi
)2其中，D
AV
代表电机转子平均直径、α为所述夹角、L
eff
为电机铁芯有效长度、B...

【专利技术属性】
技术研发人员：张驰，宋雨轩，陈进华，郑天江，杨桂林，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：