一种卧式磁浮涵道式电动推进器及设备的制作方法

1.本发明属于推进器技术领域，具体地涉及一种卧式磁浮涵道式电动推进器及设备。


背景技术：

2.船用推进器，基本上都是采用螺旋桨的方式，由发动机提供机械动力，经过传动机构传递到螺旋桨。近年来也看到一些电动螺旋桨，电机直接与螺旋桨安装在一起。民用小功率船只使用上述技术，还是挺合适的。但在一些特殊应用场景，传统螺旋桨技术存在噪音大、效率低等缺点。我国已经在常规潜艇上使用无轴泵推技术，使潜艇的隐身性能得到极大的提高。
3.船用推进器存量大，每年消耗巨大的能源，无轴泵推技术已经被证明具有静音、高效等优点，但是现有的是电动推进器需要克服一个较大的轴向载荷的问题。
4.公告号为cn 217893193 u的专利公开了一种磁悬浮无轴旋翼推进器，包括旋翼外环，所述旋翼外环内部设置有环状永磁体和至少两个驱动装置，驱动装置靠近旋翼外环中心的一侧均连接有桨叶，所述桨叶远离驱动装置的一端均朝向旋翼外环中心处延伸，相邻桨叶相互靠近的一端通过桨叶固定装置相连。该推进器只能实现径向悬浮，还是存在一定的机械噪音，效率还有待提高。
5.本发明因此而来。


技术实现要素：

6.针对上述存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种卧式磁浮涵道式电动推进器及设备，可以实现转子的径向和轴向全悬浮，推进器转子完全处于悬浮状态，无机械摩擦，工作效率更高。
7.本发明的技术方案是：一种卧式磁浮涵道式电动推进器，包括出水筒、进水筒、电机定子、推进器转子和叶片，所述推进器转子连接叶片，所述出水筒和进水筒一端分别设置有第一肩部，出水筒和进水筒肩部间设置有左安装筒与右安装筒，所述左安装筒与右安装筒固定安装，两者内腔侧之间夹紧安装有电机定子，所述电机定子周围设置有推进器转子，所述推进器转子包括转子左盘和转子右盘，所述转子左盘和转子右盘的外侧外端设置有延伸部，所述转子左盘的延伸部安装有第一磁悬浮磁环，所述转子右盘的延伸部安装有第二磁悬浮磁环，所述出水筒内侧端面安装有第三磁悬浮磁环，所述第一磁悬浮磁环与第三磁悬浮磁环之间相互排斥并存在间隙，所述进水筒内侧端面安装有第四磁悬浮磁环，所述第二磁悬浮磁环与第四磁悬浮磁环之间相互排斥并存在间隙；所述左安装筒上位于所述第一磁悬浮磁环下方设置有第一径向磁浮磁钢，所述第一磁悬浮磁环与第一径向磁浮磁钢之间相互排斥并存在间隙，所述右安装筒上位于所述第二磁悬浮磁环下方设置有第二径向磁浮磁钢，所述第二磁悬浮磁环与第二径向磁浮磁钢之
间相互排斥并存在间隙。
8.优选的技术方案中，所述出水筒和/或进水筒在接近外径的端面周向均布开有冷却水出水口。
9.优选的技术方案中，所述转子左盘和转子右盘内侧端面固定安装有铁环，所述铁环端面周向均布固定安装有多个磁瓦，相邻磁瓦的磁极相反。
10.优选的技术方案中，所述转子左盘与转子右盘在靠内径处通过若干周向均布的滑动轴固定联接，所述滑动轴上滑动联接有轴向活动环，所述轴向活动环连接有桨叶。
11.优选的技术方案中，所述轴向活动环连接整流圆筒，所述整流圆筒内侧周向均布有若干桨叶。
12.优选的技术方案中，所述轴向活动环的一侧端面固定安装有传力磁悬浮磁环，所述进水筒在接近内径的内侧端面设置有承载磁悬浮磁环，所述传力磁悬浮磁环与承载磁悬浮磁环位置对应，两者之间相互排斥并存在间隙。
13.优选的技术方案中，所述左安装筒和右安装筒向内延伸有第二肩部，所述第二肩部周向均布安装有若干径向保护轴承。
14.优选的技术方案中，所述第二肩部靠近径向磁浮磁钢处径向均布安装有若干轴向保护轴承。
15.优选的技术方案中，所述进水筒外侧呈喇叭状。
16.本发明还公开了一种设备，其具有上述的卧式磁浮涵道式电动推进器。
17.与现有技术相比，本发明的优点是：1、采用轴向磁通盘式电机结构，可以实现转子的径向和轴向全悬浮，推进器转子完全处于悬浮状态，无机械摩擦，工作效率更高。整体机构没有用到轴承，无机械噪音，节能，维护简单，使用寿命长。
18.2、采用轴向磁推力传递机构，进一步降低了机械摩擦和噪音。
19.3、进水筒和出水筒都开有冷却水出水口，设备工作时，会有部分水流在离心力的作用下经过电磁铁周围带走其热量，从出水口流出，起到散热降温的作用。
附图说明
20.下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：图1为本实施例卧式磁浮涵道式电动推进器的主视剖面图；图2为本实施例卧式磁浮涵道式电动推进器的出水筒侧的结构示意图；图3为本实施例卧式磁浮涵道式电动推进器的电控制器连接示意图；图4为本实施例卧式磁浮涵道式电动推进器的磁瓦及磁铁的分布示意图；图5为本实施例卧式磁浮涵道式电动推进器的磁悬浮磁环的分布示意图。
实施方式
21.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
22.实施例
23.如图1所示，一种卧式磁浮涵道式电动推进器，由单定子、双转子、轴向磁悬浮机构、径向磁悬浮机构、轴向磁推力传递机构组合而成。
24.如图1、图3所示，推进器由出水筒31、进水筒15、左安装筒4、右安装筒11、电机定子、推进器转子、滑动轴28、整流圆筒17、轴向活动环30、桨叶18、电控制器34等组成。
25.如图1所示，出水筒31和进水筒15为筒状结构，出水筒31一端设置有第一一肩部311，进水筒15一端设置有第一二肩部151，第一一肩部311和第一二肩部151向筒状结构的外侧延伸，出水筒31和进水筒15肩部间设置有左安装筒4与右安装筒11，左安装筒4与右安装筒11也为筒状结构。
26.具体的，左安装筒4和右安装筒11向内延伸有第二肩部，左安装筒4向内延伸有第二一肩部41，右安装筒11向内延伸有第二二肩部111。
27.左安装筒4与右安装筒11固定安装在一起，两者内腔侧之间夹紧安装有电机定子环8。
28.如图3所示，电机定子为单定子，即包括电机定子环8，电机定子环8周向均布安装有电磁铁10和线圈绕组9。
29.如图1所示，出水筒31与左安装筒4的左侧端面固定安装。出水筒31的右侧端面固定安装有第三磁悬浮磁环32。出水筒31在接近外径的端面，周向均布开有冷却水出水口1。
30.如图1所示，进水筒15与右安装筒11的右侧端面固定安装。进水筒15的左侧固定安装有第四磁悬浮磁环14。进水筒15在接近外径的端面，周向均布开有冷却水出水口13。
31.较佳的，进水筒15的右侧（外侧进水端）呈喇叭状，以提高流体流入的效率。
32.如图1、2所示，推进器转子为双转子，推进器转子由转子左盘5、转子右盘20、滑动轴28、滑动轴承29、轴向活动环30、整流圆筒17、桨叶18组成。
33.转子左盘5和转子右盘20为盘状结构，为轴向磁通盘式结构，转子左盘5和转子右盘20的外侧外端设置有延伸部100。
34.具体的，如图1所示，转子左盘5的延伸部100左侧（外侧）端面固定安装有第一磁悬浮磁环2，右侧（内侧）端面固定安装有第一铁环6，第一铁环6右端面周向均布固定安装有第一磁瓦7，第一磁瓦7由若干个组成，相邻第一磁瓦7的磁极相反。
35.如图1所示，转子右盘20的延伸部100右侧（外侧）端面固定安装有第二磁悬浮磁环22，左侧（内侧）端面固定安装有第二铁环21，第二铁环21左端面周向均布固定安装有第二磁瓦25，第二磁瓦25由若干个组成，相邻第二磁瓦25的磁极相反。
36.如图1所示，转子左盘5的左侧端面固定安装的第一磁悬浮磁环2与出水筒31的右侧端面固定安装的第三磁悬浮磁环32的磁极方向相反，存在间隙，两者相斥。转子右盘20的右侧端面固定安装的第二磁悬浮磁环22与进水筒15的左侧固定安装的第四磁悬浮磁环14的磁极方向相反，并存在一定间隙，两者相斥。故而转子在轴向实现磁悬浮状态。上述结构即为轴向磁悬浮机构。
37.如图1所示，左安装筒4内腔周向均布安装有若干第一径向磁浮磁钢27，其位于转子左盘5的左侧端面固定安装的第一磁悬浮磁环2的下方，两者磁极方向相同，故而相斥，并存在一定间隙。
38.如图1所示，右安装筒11内腔周向均布安装有若干第二径向磁浮磁钢23，其位于转
子右盘20的右侧端面固定安装的第二磁悬浮磁环22的下方，两者磁极方向相同，故而相斥，并存在一定间隙。
39.如图5所示，第一径向磁浮磁钢27、第二径向磁浮磁钢23对第一磁悬浮磁环2、第二磁悬浮磁环22有一个向上托举的力，克服推进器转子整体机构的重量使其实现径向磁悬浮。即为构成径向磁悬浮机构。
40.如图3所示，接通电源33后，电控制器34输出规律变化的脉冲电流到绕组线圈9，电磁铁10即产生磁拉力，驱动推进器转子高速转动。桨叶18随之高速转动。
41.按照此实施例，整体机构没有用到轴承，推进器转子完全处于悬浮状态，无机械摩擦，无机械噪音，节能，维护简单，使用寿命长。
42.如图1所示，进水筒15在接近内径的左侧端面固定安装有承载磁悬浮磁环16。
43.如图1所示，左安装筒4的第二一肩部41周向均布安装有若干径向保护轴承3，第二一肩部41靠近第一径向磁浮磁钢27处径向均布安装有若干轴向保护轴承26。
44.如图1所示，右安装筒11的第二二肩部111周向均布安装有若干径向保护轴承12，第二二肩部111靠近第二径向磁浮磁钢23处径向均布安装有若干轴向保护轴承24。
45.轴向磁推力传递机构包括滑动轴28、轴向活动环30、整流圆筒17、桨叶18。
46.如图1所示，转子左盘5与转子右盘20在靠内径处，通过若干周向均布的滑动轴28固定联接。
47.如图2所示，轴向活动环30周向均布有若干安装孔，孔内安装有滑动轴承29。轴向活动环30通过滑动轴承29与滑动轴28滑动联接。
48.如图1所示，轴向活动环30在外力的作用下，可以在轴向方向滑动。
49.如图1所示，轴向活动环30的右侧端面固定安装有传力磁悬浮磁环19。
50.较佳的，如图2所示，若干桨叶18周向均布固定安装在整流圆筒17内腔。
51.如图2所示，整流圆筒17外圆固定安装在轴向活动环30的内径。
52.如图1所示，桨叶18推动水流向左流动，水流对桨叶18产生一个反推力。这个反推力传递到轴向活动环30，轴向活动环30向右滑动。
53.如图1所示，轴向活动环30的右侧端面固定安装的传力磁悬浮磁环19，与进水筒15在接近内径的左侧端面固定安装的承载磁悬浮磁环16，磁极方向相反，两者相斥，并存在一定的间隙。因此，当轴向活动环30受到水的反推力向右移动时，两者之间的斥力随着间隙变小而变大，直到达到平衡点。水流的反推力通过这一组磁悬浮磁环19、16完全传递到进水筒15。
54.推进器固定安装在船体下方，水流的反推力通过磁力完全传递到船体上。
55.进一步降低了机械摩擦和噪音。无机械摩擦，无机械噪音，节能。
56.由于桨叶18是安装在整流圆筒17的内径处，推进器的中心没有障碍物，水流流经时非常顺畅高效。
57.较佳的，如图1所示，进水筒15和出水筒31都开有冷却水出水口13、1，设备工作时，会有部分水流在离心力的作用下，经过电磁铁10周围带走其热量，从出水口13、1流出，起到散热降温的作用。
58.较佳的，如图4所示，第一磁瓦7周向均布固定安装在第一铁环6上，相邻第一磁瓦7的磁极方向相反。第二磁瓦25周向均布固定安装在第二铁环21上，相邻第二磁瓦25的磁极
方向相反。
59.如图5所示，本实施例采用拼接的方法制造磁悬浮磁环22、19、32、2、14、16，以降低制造成本。
60.较佳的，本装置的每个零件都要喷涂防腐涂层，或者使用不腐材料加工。
61.另一实施例中，一种设备，其具有上述的卧式磁浮涵道式电动推进器。
62.设备可为船、潜水艇等等。使潜艇的隐身性能得到极大的提高。
63.应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

技术特征：
1.一种卧式磁浮涵道式电动推进器，包括出水筒、进水筒、电机定子、推进器转子和叶片，所述推进器转子连接叶片，其特征在于，所述出水筒和进水筒一端分别设置有第一肩部，出水筒和进水筒肩部间设置有左安装筒与右安装筒，所述左安装筒与右安装筒固定安装，两者内腔侧之间夹紧安装有电机定子，所述电机定子周围设置有推进器转子，所述推进器转子包括转子左盘和转子右盘，所述转子左盘和转子右盘的外侧外端设置有延伸部，所述转子左盘的延伸部安装有第一磁悬浮磁环，所述转子右盘的延伸部安装有第二磁悬浮磁环，所述出水筒内侧端面安装有第三磁悬浮磁环，所述第一磁悬浮磁环与第三磁悬浮磁环之间相互排斥并存在间隙，所述进水筒内侧端面安装有第四磁悬浮磁环，所述第二磁悬浮磁环与第四磁悬浮磁环之间相互排斥并存在间隙；所述左安装筒上位于所述第一磁悬浮磁环下方设置有第一径向磁浮磁钢，所述第一磁悬浮磁环与第一径向磁浮磁钢之间相互排斥并存在间隙，所述右安装筒上位于所述第二磁悬浮磁环下方设置有第二径向磁浮磁钢，所述第二磁悬浮磁环与第二径向磁浮磁钢之间相互排斥并存在间隙。2.根据权利要求1所述的卧式磁浮涵道式电动推进器，其特征在于，所述出水筒和/或进水筒在接近外径的端面周向均布开有冷却水出水口。3.根据权利要求1所述的卧式磁浮涵道式电动推进器，其特征在于，所述转子左盘和转子右盘内侧端面固定安装有铁环，所述铁环端面周向均布固定安装有多个磁瓦，相邻磁瓦的磁极相反。4.根据权利要求1所述的卧式磁浮涵道式电动推进器，其特征在于，所述转子左盘与转子右盘在靠内径处通过若干周向均布的滑动轴固定联接，所述滑动轴上滑动联接有轴向活动环，所述轴向活动环连接有桨叶。5.根据权利要求4所述的卧式磁浮涵道式电动推进器，其特征在于，所述轴向活动环连接整流圆筒，所述整流圆筒内侧周向均布有若干桨叶。6.根据权利要求4所述的卧式磁浮涵道式电动推进器，其特征在于，所述轴向活动环的一侧端面固定安装有传力磁悬浮磁环，所述进水筒在接近内径的内侧端面设置有承载磁悬浮磁环，所述传力磁悬浮磁环与承载磁悬浮磁环位置对应，两者之间相互排斥并存在间隙。7.根据权利要求1所述的卧式磁浮涵道式电动推进器，其特征在于，所述左安装筒和右安装筒向内延伸有第二肩部，所述第二肩部周向均布安装有若干径向保护轴承。8.根据权利要求7所述的卧式磁浮涵道式电动推进器，其特征在于，所述第二肩部靠近径向磁浮磁钢处径向均布安装有若干轴向保护轴承。9.根据权利要求1所述的卧式磁浮涵道式电动推进器，其特征在于，所述进水筒外侧呈喇叭状。10.一种设备，其特征在于，其具有权利要求1-9任一项所述的卧式磁浮涵道式电动推进器。

技术总结
本发明公开了一种卧式磁浮涵道式电动推进器，出水筒和进水筒肩部间设置有左安装筒与右安装筒，两者内腔侧之间夹紧安装有电机定子，电机定子周围设置有推进器转子，推进器转子包括转子左盘和转子右盘，转子左盘和转子右盘的延伸部安装有磁悬浮磁环，出水筒内侧端面安装有第三磁悬浮磁环，第一磁悬浮磁环与第三磁悬浮磁环之间相互排斥，进水筒内侧端面安装有第四磁悬浮磁环，第二磁悬浮磁环与第四磁悬浮磁环之间相互排斥；左安装筒上位于第一磁悬浮磁环下方设置有第一径向磁浮磁钢，两者相互排斥，右安装筒上位于第二磁悬浮磁环下方设置有第二径向磁浮磁钢，两者相互排斥。可以实现转子的径向和轴向全悬浮，推进器转子完全处于悬浮状态。悬浮状态。悬浮状态。


技术研发人员：刘平 史智勇
受保护的技术使用者：安浮航空动力技术（苏州）有限公司
技术研发日：2023.08.09
技术公布日：2023/10/15