基于无轴轮缘电机的非贯穿式槽道推进器

本发明属于水下推进器，具体地说是一种基于无轴轮缘电机的非贯穿式槽道推进器。

背景技术：

1、近年来，各种有人或无人水下航行器在民用领域、军用领域和海洋科研探索等领域发挥着越来越重要的作用。传统船舶推进系统中的主机、传动轴系、螺旋桨等装置体积较大，空间利用率较低，效率低下。相较于传统船舶推进系统，无轴轮缘推进器将电机和螺旋桨推进器组件集成，进行一体化设计制造。采用螺旋桨和电机一体化的设计的无轴轮缘推进器不需要推进轴系，而传统船舶推进系统的传动轴系长度可以达到船舶全长的15％以上。因此，舱内可用空间紧迫的无人水下航行器(uuv)常常采用结构紧凑，空间利用率较高的无轴轮缘推进器作为推进系统。

2、为方便水下航行器作业过程中的水平方向位移运动，常会考虑在uuv上安装侧向推进器。常见的一种用于侧向推动的推进器安装方式是在uuv的舱段上设计穿透舱段的槽道，将无轴轮缘推进器安装在槽道中央，从而产生水平或垂直方向上的推力。这种方法随着uuv的体积增大，穿透舱段的槽道所占用的舱段体积也会增大，从而造成航行器的空间利用率降低，且贯穿舱体的槽道推进器会破坏航行器的回转体耐压构型，降低航行器耐压舱体的耐压性能。因此，急需一种高强度、占用空间小的基于无轴轮缘电机的非贯穿式槽道推进器。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的在于提供一种基于无轴轮缘电机的非贯穿式槽道推进器，该推进器的进水流道和出水流道位于推进器同侧，采用螺旋桨－电机一体化的设计，并具有结构紧凑、体积小、重量轻、可靠性高等特点。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明提供一种基于无轴轮缘电机的非贯穿式槽道推进器，包括机壳组件、螺旋桨、轮缘电机及导流盖板，其中轮缘电机和螺旋桨均设置于机壳组件内，轮缘电机套装在螺旋桨的外侧，螺旋桨的中心为出水流道，导流盖板设置于机壳组件的开口端，导流盖板上设有推进器进水口和与出水流道连通的推进器出水口，机壳组件内设有环形的进水流道，进水流道的两端分别与推进器进水口和出水流道联通，轮缘电机通电后驱动螺旋桨旋转，出水流道内外形成压力差，水流从推进器进水口吸入，沿进水流道汇入出水流道，并在螺旋桨的驱动下高速从推进器出水口喷出，获得推力。

4、所述机壳组件包括外部机壳及设置于外部机壳内的内部机壳和电机固定机壳，其中外部机壳的一端为开口结构，电机固定机壳罩设于轮缘电机的外侧，内部机壳连接在电机固定机壳的底部，内部机壳和电机固定机壳与外部机壳之间形成所述进水流道。

5、所述内部机壳的底部设有流线型的唇边。

6、所述外部机壳为碗型结构，且上部侧壁设有电源线导道，所述轮缘电机的电源线由电源线导道引出。

7、所述导流盖板为外凸流线型结构，所述导流盖板、电机固定机壳、内部机壳及外部机壳通过多个固定螺栓连接为一体。

8、所述轮缘电机包括电机机壳及设置于电机机壳内的硅钢片、绕组线圈和磁瓦，其中电机机壳通过轴承与所述螺旋桨的螺旋桨转子连接，硅钢片固定在电机机壳的内侧，硅钢片上缠绕绕组线圈，磁瓦沿周向安装在螺旋桨转子上，且位于绕组线圈内侧。

9、所述推进器进水口为位于同一圆周上且间断式布置在所述导流盖板的多个弧形通孔。

10、本发明具有以下优点及有益效果：

11、1.本发明提供的基于无轴轮缘电机的非贯穿式槽道推进器，推进器进水口和出水口位于推进器同侧，有效避免常规方案需要设计贯穿舱段的流道的问题，提高了舱体的空间利用率和水下耐压性能。

12、2.本发明采用基于轮缘推进器的螺旋桨-电机一体化设计方案，不需要传统船舶推进系统的推进轴系，电机在推进器中的安装方案更加合理，提高了水下航行器的空间利用率。

13、3.本发明具有体积小、重量轻、结构紧凑、可靠性高等优点。

技术特征：

1.一种基于无轴轮缘电机的非贯穿式槽道推进器，其特征在于，包括机壳组件、螺旋桨(18)、轮缘电机(3)及导流盖板(6)，其中轮缘电机(3)和螺旋桨(18)均设置于机壳组件内，轮缘电机(3)套装在螺旋桨(18)的外侧，螺旋桨(18)的中心为出水流道(9)，导流盖板(6)设置于机壳组件的开口端，导流盖板(6)上设有推进器进水口(13)和与出水流道(9)连通的推进器出水口(14)，机壳组件内设有环形的进水流道(10)，进水流道(10)的两端分别与推进器进水口(13)和出水流道(9)联通，轮缘电机(3)通电后驱动螺旋桨(18)旋转，出水流道(9)内外形成压力差，水流从推进器进水口(13)吸入，沿进水流道(10)汇入出水流道(9)，并在螺旋桨(18)的驱动下高速从推进器出水口(14)喷出，获得推力。

2.根据权利要求1所述的基于无轴轮缘电机的非贯穿式槽道推进器，其特征在于，所述机壳组件包括外部机壳(7)及设置于外部机壳(7)内的内部机壳(1)和电机固定机壳(5)，其中外部机壳(7)的一端为开口结构，电机固定机壳(5)罩设于轮缘电机(3)的外侧，内部机壳(1)连接在电机固定机壳(5)的底部，内部机壳(1)和电机固定机壳(5)与外部机壳(7)之间形成所述进水流道(10)。

3.根据权利要求2所述的基于无轴轮缘电机的非贯穿式槽道推进器，其特征在于，所述内部机壳(1)的底部设有流线型的唇边(8)。

4.根据权利要求2所述的基于无轴轮缘电机的非贯穿式槽道推进器，其特征在于，所述外部机壳(7)为碗型结构，且上部侧壁设有电源线导道(11)，所述轮缘电机(3)的电源线由电源线导道(11)引出。

5.根据权利要求1所述的基于无轴轮缘电机的非贯穿式槽道推进器，其特征在于，所述导流盖板(6)为外凸流线型结构，所述导流盖板(6)、电机固定机壳(5)、内部机壳(1)及外部机壳(7)通过多个固定螺栓(12)连接为一体。

6.根据权利要求1所述的基于无轴轮缘电机的非贯穿式槽道推进器，其特征在于，所述轮缘电机(3)包括电机机壳(17)及设置于电机机壳(17)内的硅钢片(15)、绕组线圈(16)和磁瓦(19)，其中电机机壳(17)通过轴承(2)与所述螺旋桨(18)的螺旋桨转子(4)连接，硅钢片(15)固定在电机机壳(17)的内侧，硅钢片(15)上缠绕绕组线圈(16)，磁瓦(19)沿周向安装在螺旋桨转子(4)上，且位于绕组线圈(16)内侧。

7.根据权利要求1所述的基于无轴轮缘电机的非贯穿式槽道推进器，其特征在于，所述推进器进水口(13)为位于同一圆周上且间断式布置在所述导流盖板(6)的多个弧形通孔。

技术总结本发明属于水下推进器技术领域，具体地说是一种基于无轴轮缘电机的非贯穿式槽道推进器。包括机壳组件、螺旋桨、轮缘电机及导流盖板，其中轮缘电机和螺旋桨均设置于机壳组件内，轮缘电机套装在螺旋桨的外侧，螺旋桨的中心为出水流道，导流盖板设置于机壳组件的开口端，导流盖板上设有推进器进水口和与出水流道连通的推进器出水口，机壳组件内设有环形的进水流道，进水流道的两端分别与推进器进水口和出水流道联通，轮缘电机通电后驱动螺旋桨旋转，出水流道内外形成压力差，水流从推进器进水口吸入，沿进水流道汇入出水流道，并在螺旋桨的驱动下高速从推进器出水口喷出，获得推力。本发明具有结构紧凑、体积小、重量轻、可靠性高等特点。技术研发人员：杨翊,郭金雨,王超,胡志强,郑权,范传智,耿令波受保护的技术使用者：中国科学院沈阳自动化研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/20