涵道力矩轉子集成螺旋電動噴水推進器的制造方法
【專利摘要】本實用新型發明即；涵道力矩轉子集成螺旋電動噴水推進器，提供一種噴射動力推進裝置，一改現有推進器“動力軸輸出”模式，實現無需軸系、泵系、機械變速傳動裝置，直口進水無阻障高效率噴射動力推進。其特征；改傳統電動機實心轉子軸為空心涵道轉子軸，螺旋葉片集成在涵道轉子軸內壁中，力矩環集成在涵道轉子軸外側上，并在力矩環設計位置中過盈配合永久磁體，涵道轉子軸、力矩環、永久磁體、螺旋葉片，構成電動機轉子，定子鐵心繞組配合所述轉子環狀軸向排列，構成電動機轉動連接，轉子兩端環狀防水舌和耐油橡膠防水石墨墊圈，在脂基油艙內最小間隙配合，使定子能夠在干燥安全的空間中運行，通過直流無刷電動機控制系統，實現動力輸出。
【專利說明】涵道力矩轉子集成螺旋電動噴水推進器
[0001]發明名稱:
[0002]涵道力矩轉子集成螺旋電動噴水推進器
[0003]所屬【技術領域】:
[0004]本實用新型提供一種流體噴射動力推進裝置，尤其涉及一種噴水推進器，可用在水下或水上，廣泛應用于軍事、工業、農業、商業領域。例如:軍用艦船、魚雷推進器，核能、石油、化工、水利、管道流體加壓泵；水力發電機輪機轉子、商船、等，特別適用于核動力航母、潛艇等大型艦船。
[0005]【背景技術】:
[0006]公知目前船用螺旋槳，無論漿葉大小形式如何，都是通過“動力傳輸軸”做功，但是這種傳輸方式，明顯的缺陷是機械動力結構復雜。吊艙式螺旋槳推進器、水泵噴水動力推進器，都是通過“動力傳輸軸”依靠軸系帶動螺旋槳做功，螺旋槳在高速旋轉中特別容易產生空泡，并發出噪聲，由于離心力的作用流體沿槳葉的葉面邊緣向四外擴散，力的方向發生了改變，致使螺旋槳的功率沒有完全被利用。目前使用的水泵噴水動力推進器，其裝置結構主要由原動機及傳動裝置、推進水泵、管道系統、舵及倒航組合操縱設備等部分組成。雖比傳統的螺旋槳效率要高一些，但依然擺脫不了 “動力傳輸軸”模式，做功的過程是通過進水口吸水、依然依靠軸系帶動螺旋槳，進水口與排水口形成90度夾角，水流要經過一個弧形彎道再經過傳動軸才能夠從噴口排出獲得動力，這個過程要造成相當大的功率損失。而本實用新型發明，機械動力結構簡單，無需軸系、泵系、機械變速傳動裝置等中間環節，電動機為涵道式力矩轉子集成螺旋葉片一體結構，直通式入水、噴水，使用直流無刷電動機控制系統，整機外形美觀、制造簡單，便于生產安裝和維修保養，功率損耗低，易于推廣，直口進水管道滑失率小，水流軸向流穩定，不產生槳葉噪場輻射與振動，推進效率高，可實現無阻障推進，使艦船能夠獲得更高的航速，操控性和動定位性能優異，具有很廣泛的國防價值與商業價值。
[0007]
【發明內容】
:
[0008]本實用新型發明涉及所述電動噴水推進器轉子即；涵道力矩轉子集成螺旋葉片式的轉子形態結構，定子鐵心繞組磁極的排序方式與組合，防水結構，整機流線外形等。本實用新型發明的特點；改電動機實心轉子軸，將電動機轉子軸徑向放大軸向為空心式的直通式涵道轉子軸，螺旋葉片集成在直通式涵道內壁上，力矩環集成在直通式涵道外壁上，并在力矩環設計位置中過盈配合永久磁體，永久磁體貫穿力矩環使力矩環正面背面均有磁極，形成雙極磁體結構，充分地利用永磁材料并增強扭矩，力矩環使得轉子轉矩增強使功效增大。直通式涵道轉子軸、力矩環加永久磁體、螺旋葉片，集合構成一體式電動機轉子，定子鐵心繞組配合所述轉子軸向環狀排列，過盈配合在定子壓力殼鐵心繞組支架中并注塑絕緣。所述轉子定子構成電動機轉動連接。在入水口和噴水口分別設有防水、潤滑、抗壓脂基油艙，與轉子兩端環狀防水舌和耐油橡膠防水石墨墊圈，在脂基油艙內最小間隙配合，使流體只由進水口 -涵道轉子螺旋葉片-噴水口通過，使電樞定子鐵心繞組能夠在獨立干燥安全的空間中運行，通過直流無刷電動機控制系統，實現無需軸系、泵系、機械變速傳動裝置，直口進水無阻障高效率噴射動力推進。
[0009]技術方案:
[0010]所述涵道轉子集成螺旋電動噴水推進器；外形類似飛機噴氣發動機，流線型外形具有結構簡單協調美觀、制造安裝靈活、使用維護方便。具體是將傳統電動機實心轉子軸，徑向放大軸向為空心直通式涵道轉子軸，并在此涵道內壁中集成螺旋體葉片，為使其轉矩增強功率增大，在直通式涵道外壁上集成力矩環，并在力矩環中設計位置過盈配合永久磁體，永久磁體貫穿力矩環使力矩環正面背面均有磁極，形成雙極磁體結構，充分地利用永磁材料并增強扭矩。改傳統電機中的徑向磁場結構為軸向磁場結構，克服單極磁拉力，減少漏磁，使得轉子能夠獲得更大的扭矩力。將直通式涵道、轉子力矩環永久磁體、螺旋體葉片、集合構成一個整體，形成完整的電動機轉子。定子鐵心繞組配合轉子軸向環狀排列，定子硅鋼疊片鐵心過盈配合在定子壓力殼鐵心繞組支架中與繞組注塑絕緣；為使整機結構合理穩固美觀，便于安裝生產，由定子壓力殼鐵心繞組支架與定子硅鋼疊片鐵心電樞繞組組成的定子，由軸向圓筒狀中剖，將定子壓力殼鐵心繞組支架分為兩個半圓體。所述涵道轉子兩端軸承架接裝防水軸承，與進水口轉子軸承環架和噴水口轉子軸承環架加裝耐油橡膠防震墊圈相連合，定子壓力殼鐵心繞組支架兩個半圓體分別接裝在進水口與噴水口軸承環架上，在結合部加裝耐油橡膠防水墊圈并以螺栓連接，所述定子電源線與信號線從定子壓力殼中注塑絕緣引出，經由冷卻水艙接入中心圍殼機座中，構成完整的電動機轉動系統，定子與轉子完成電動機轉動連接。轉子兩端各設有環狀防水舌與進水口和噴水口內設有的環形橡膠防水石墨墊圈，在防水抗壓潤滑脂基油艙內最小間隙配合，使流體只由進水口-涵道轉子螺旋體葉片-噴水口通過，使電樞定子鐵心繞組能夠在獨立干燥、安全的空間中運行。進水口與噴水口抗壓防水并配合整個機體流線設計。進水口端轉子軸承環架與進水口整流罩之間加裝耐油橡膠防水墊圈連接，噴水口端轉子軸承環架與噴水口整流罩之間加裝耐油橡膠防水墊圈連接。為減少流體阻力連接螺栓孔以螺栓整流罩封閉。定子壓力殼鐵心繞組支架與中心圍殼形成自然冷卻水艙，水流通過中心圍殼上的循環口自然對流，起到為定子鐵心繞組冷卻的作用。中心圍殼設有機座，可注塑防水封裝電子控制模組與引線。至此整機各部接裝完成，通過直流無刷電動機電子控制系統，形成完整的電動噴水推進器。
[0011]本案所述涵道轉子集成螺旋電動噴水推進器，轉子是六聯力矩環，配合五組定子鐵心繞組，五葉螺旋體葉片。螺旋體葉片的數量以及力矩環、定子鐵心繞組可視應用受體用途、噸位功率的不同靈活組合，螺旋體葉片可由一葉至多葉，力矩環、定子鐵心繞組也可由單環組合至η環組合。甚至在不改變直徑的情況下，制成所需要功率的噴射動力推進器。這在設計制造和實際使用中具有很大的應用空間，更具有廣泛的現實意義。
[0012]【專利附圖】
【附圖說明】:
[0013]附圖1、為本發明外觀視圖；
[0014]附圖2、為本發明側視A-A剖平面圖；
[0015]附圖3、為本發明前視B-B剖平面圖；
[0016]附圖4、為本發明機體側剖面立體示意圖；
[0017]附圖5、為本發明整機A、B、C、D、E、各部分結構分解示意圖；
[0018]附圖6、為本發明A、入水口整流罩部分分解示意圖；
[0019]附圖7、為本發明B、轉子部分分解示意圖；[0020]附圖8、為本發明C、定子部分分解示意圖；
[0021]附圖9、為本發明轉子定子系統鏈接示意圖；
[0022]附圖10、為本發明D、機體中心圍殼示意圖；
[0023]附圖11、為本發明E、噴水口整流罩部分分解示意圖；
[0024]附圖12、為本發明為涵道力矩轉子集成螺旋體葉片結構形式；
[0025]圖號及名稱；
[0026]附圖1、為整機外觀立體視圖；外形類似于飛機發動機，簡潔美觀，緊湊協調，便于安裝與維護。
[0027]附圖2、為A-A剖側視平面圖；圖中1、入水口整流罩，2、入水口脂基油艙，3、轉子環狀防水舌，4、耐油橡膠防水石墨墊圈，5、入水口轉子軸承架，6、入水口整流罩防水橡膠墊圈，7、入水口轉子軸承環架,8、定子娃鋼疊片鐵心,9、永久磁體,10、定子電樞繞組,11、機座，12、定子繞組支架分體壓力殼連接螺栓，13、機體中心圍殼，14、噴水口轉子軸承環架，15、軸承防震橡膠墊圈，16、立裝防水軸承，17、噴水口整流罩，18、噴水口脂基油艙，19、噴水口轉子軸承架，20、噴水口整流罩防水橡膠墊圈，21、平裝防水軸承，22、定子壓力殼連接軸承環架螺栓，23、轉子力矩環，24、定子繞組支架壓力殼，25、涵道轉子集成螺旋轉子，26、轉子中集成的螺旋體葉片，27、結構公母榫，28、入水口連接螺栓，29、入水口連接螺栓整流罩。
[0028]附圖3、為B-B剖側視平面圖；圖中8、定子硅鋼疊片鐵心，10、定子電樞繞組，11、機座，12、定子繞組支架分體壓力殼連接螺栓，13、機體中心圍殼，22、定子壓力殼連接軸承環架螺栓，24、定子繞組支架壓力殼，26、轉子中集成的螺旋體葉片，27、結構公母榫，30、空隙水道；螺旋葉片轉子徑向寬度由涵道內壁向中心延止線，31、中心圍殼自然冷卻水循環口，32、定子繞組支架分體壓力殼防水橡膠墊，33、定子壓力殼連接軸承環架防水橡膠墊圈。
[0029]附圖4、為機體側剖面立體示意圖；圖中1、入水口整流罩，2、脂基油艙，3、轉子環狀防水舌，4、耐油橡膠防水石墨墊圈，6、入水口整流罩防水橡膠墊圈，8、定子硅鋼疊片鐵心，9、永久磁體，10、定子電樞繞組，12、定子繞組支架分體壓力殼連接螺栓，14、噴水口轉子軸承環架，16、立裝防水軸承，17、噴水口整流罩，19、噴水口轉子軸承架，20、噴水口整流罩防水橡膠墊圈，21、平裝防水軸承，22、定子壓力殼連接軸承環架螺栓，23、轉子力矩環，24、定子繞組支架壓力殼，26、轉子中集成的螺旋體葉片，27、結構公母榫，28、入水口連接螺栓，29、入水口連接螺栓整流罩，32、定子繞組支架分體壓力殼防水橡膠墊，33、定子壓力殼連接軸承環架防水橡膠墊圈。
[0030]附圖5、為整機各部分結構分解示意圖；圖中A、為入水口整流罩部分，B、為涵道力矩轉子集成螺旋電動噴水推進器轉子部分，C、為分體壓力殼繞組支架定子部分，D、為機體中心圍殼，E、為噴水口整流罩部分。
[0031]附圖6、為A、入水口部分分解示意圖；圖中1、入水口整流罩，4、耐油橡膠防水石墨墊圈，6、入水口整流罩防水橡膠墊圈，7、入水口轉子軸承環架，15、軸承防震橡膠墊圈，21、平裝防水軸承，28、入水口連接螺栓，29、入水口連接螺栓整流罩。
[0032]附圖7、為B、轉子部分分解示意圖；圖中3、轉子環狀防水舌，5、入水口轉子軸承架，9、永久磁體，15、軸承防震橡膠墊圈，16、立裝防水軸承，19、噴水口轉子軸承架，21、平裝防水軸承，23、轉子力矩環，26、轉子中集成的螺旋體葉片。
[0033]附圖8、為C、定子部分分解示意圖；圖中7、入水口轉子軸承環架，8、定子硅鋼疊片鐵心，10、定子電樞繞組，12、定子繞組支架分體壓力殼連接螺栓，14、噴水口轉子軸承環架，22、定子壓力殼連接軸承環架螺栓，24、定子繞組支架壓力殼，32、定子繞組支架分體壓力殼防水橡膠墊，33、定子壓力殼連接軸承環架防水橡膠墊圈，34、定子繞組電源線控制信號線注塑引出。
[0034]附圖9、為轉子定子系統鏈接示意圖；圖中3、轉子環狀防水舌，7、入水口轉子軸承環架，12、定子繞組支架分體壓力殼連接螺栓，14、噴水口轉子軸承環架，16、立裝防水軸承，22、定子壓力殼連接軸承環架螺栓，24、定子繞組支架壓力殼，26、轉子中集成的螺旋體葉片，32、定子繞組支架分體壓力殼防水橡膠墊34、定子繞組電源線控制信號線注塑引出。
[0035]附圖10、為D、機體中心圍殼示意圖；圖中11、機座，13、機體中心圍殼，27、結構公母榫，31、自然冷卻水循環口。
[0036]附圖11、為E、噴水口部分分解示意圖；圖中4、耐油橡膠防水石墨墊圈，14、噴水口轉子軸承環架，15、軸承防震橡膠墊圈，17、噴水口整流罩，20、噴水口整流罩防水橡膠墊圈，21、平裝防水軸承，27、結構公母榫，28、入水口連接螺栓，29、入水口連接螺栓整流罩。
[0037]附圖12、為涵道力矩轉子集成螺旋體葉片結構形式；25、涵道轉子集成螺旋轉子，26、轉子中集成的螺旋體葉片，30、空隙水道。
[0038]【具體實施方式】
[0039]以下結合附圖和【具體實施方式】來進一步說明本發明的技術方案。
[0040]如附圖4、所述機體側剖面立體示意圖所示；1直通式涵道入水口，水流經涵道由轉子螺旋葉片26旋轉加力，沿涵道內壁從噴水口 17高速噴出產生動力。具體實施是將傳統電動機實心轉子軸制成徑向放大，軸向中空直通式涵道轉子軸，并在涵道內壁集成螺旋體葉片26，為使其轉矩增強功效增大，在涵道外壁上集成23轉子力矩環，并在力矩環設計位置中過盈配合9永久磁體，如附圖4、所示；9永久磁體貫穿23力矩環，使力矩環正面背面均有磁極，形成雙極磁體結構，充分地利用永磁材料并增強扭矩。改傳統電機中的徑向磁場結構為軸向磁場結構，克服單極磁拉力，減少漏磁。使得轉子能夠獲得更大的扭矩力。將直通式涵道、螺旋體葉片26、轉子力矩環23、永久磁體9集成一個整體，構成完整的電動機轉子。
[0041]如附圖7、B、轉子部分分解示意圖所示；所述轉子兩端入水口轉子軸承架5，噴水口轉子軸承架19，分別連接21平裝防水軸承，16立裝防水軸承，并由15軸承防震橡膠墊圈與定子7入水口轉子軸承環架，14噴水口轉子軸承環架相連接。
[0042]如附圖8、C、定子部分分解示意圖所示；7入水口轉子軸承環架，14噴水口轉子軸承環架，共同成為所述轉子與定子以及I進水口整流罩和17噴水口整流罩的連接環節，定子鐵心繞組10配合轉子軸向環狀排列，定子硅鋼疊片鐵心8過盈配合在定子分體壓力殼24鐵心繞組支架中，并注塑絕緣。為使整機結構合理穩固美觀，便于安裝生產，將定子分體壓力殼繞組支架24與定子硅鋼疊片鐵心8電樞繞組10組成的定子，由軸向圓筒狀，中剖為兩個半圓體，并以12定子繞組支架分體壓力殼連接螺栓，22定子壓力殼連接軸承環架螺栓，在結合部加裝32、33耐油橡膠防水墊圈連接各部，如附圖9、所示構成完整的電動機轉動系統，定子與轉子完成電動機轉動鏈接。
[0043]在所述完成的電動機轉動系統如附圖9、所示，轉子兩端各設有3環狀防水舌與I進水口和17噴水口內設有的4環形橡月父防水石墨塾圈,在防水抗壓潤滑脂基油艙2內最小間隙配合，使流體只由進水口 -涵道轉子螺旋體葉片-噴水口通過，使電樞定子鐵心繞組10能夠在獨立干燥、安全的空間中運行。進水口 I與噴水口 17抗壓防水并配合整個機體流線設計，入水口整流罩I接裝7入水口轉子軸承環架，之間以6入水口整流罩防水橡膠墊圈防水，噴水口整流罩17接裝14噴水口轉子軸承環架，之間以20噴水口整流罩防水橡膠墊圈防水，同時將13機體中心圍殼設有的27結構公母榫與入水口整流罩I和噴水口整流罩17設有的27結構公母榫對接并以28連接螺栓，29連接螺栓整流罩緊固連接。所述定子電源線與信號線從定子壓力殼中注塑絕緣引出，經由冷卻水艙接入中心圍殼機座中，構成完整的電動機轉動系統，機體中心圍殼上的機座11中注塑防水封裝電動機電子控制模組與引線。自然冷卻水經31對流水孔20自然冷卻水艙，為定子自然冷卻。至此整機結構設計完成。
[0044]如附圖12、所示；為涵道力矩轉子集成螺旋體葉片的結構形式，并非傳統螺旋槳，而是以涵道長度為基礎的螺旋體葉片，并且螺旋體葉片的旋轉圓經外側一端集成在涵道內壁之中。在附圖3、B-B剖側視平面圖中26螺旋葉片轉子徑向寬度由涵道內壁向中心延止線，為30空隙水道；轉子在高速運行時，由于離心力的作用，葉輪中心部位會產生瞬間的真空，空隙水道30的作用是給水流以足夠的空間，填充真空。在這一過程中會產生一種力，與普通“動力傳輸軸”模式螺旋槳道理相同，普通螺旋槳的真空部位在后方，給普通“動力傳輸軸”模式螺旋槳造成的是向后的拉力，損耗受體前進的動力。而本發明真空部位在前方，所產生的力是向前的拉力，使功效增強。
[0045]以上所訴僅為本實用新型較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、替換與改進等，均包含在本實用新型保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種新型涵道力矩轉子集成螺旋電動噴水推進器；其特征在于改進傳統電動機實心轉子軸，制造成徑向放大軸向為空心的涵道轉子軸，并在其涵道轉子軸內壁中集成螺旋葉片，在涵道轉子軸外側上集成增加扭矩力的力矩環，在力矩環設計位置中過盈配合永久磁體，直通式涵道、螺旋葉片、力矩環加永久磁體、集合成為一體式所述電動噴水推進器的轉子。
2.根據權利要求1、所述的電動噴水推進器的轉子特征是；涵道轉子軸內壁集成螺旋葉片并非傳統螺旋槳，而是以力矩涵道轉子軸長度為基礎的螺旋葉片，螺旋體葉片可設一葉至多葉，在涵道轉子軸外側上集成增加扭矩力的力矩環，可設單環或多環。
3.根據權利要求1、所述的涵道力矩轉子集成螺旋電動噴水推進器的定子特征是；定子鐵心繞組排序在力矩環之間，定子硅鋼疊片鐵心與繞組的方向由普通電動機的向心式徑向排列，變為軸向環狀結構排序，定子鐵心過盈配合在定子鐵心繞組支架中，并與繞組注塑絕緣，配合所述轉子構成電動機轉動連接。
【文檔編號】H02K1/18GK203482005SQ201320504538
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年8月11日 優先權日:2012年9月10日
【發明者】樊方杰 申請人:樊方杰