一種船用輪緣推進器的製作方法與工藝

2023-09-15 12:08:55

本實用新型涉及推進器領域，具體而言，涉及一種船用輪緣推進器。

背景技術：
現有的船用輪緣推進器包括無軸輪緣推進器和有軸輪緣推進器。無軸輪緣推進器包括導管、電機定子、轉子組件和軸承，電機定子設置在導管內，轉子組件設置在定子內，並且轉子組件通過軸承連接至導管。轉子組件包括電機轉子和葉片，葉片連接在電機轉子的內側。有軸輪緣推進器包括導管、電機定子、轉子組件、槳軸和軸承，電機定子設置在導管內，轉子組件設置在電機定子內。轉子組件包括電機轉子、葉片和槳轂，葉片設置在電機轉子和槳轂之間，葉片的一端連接至電機轉子並且另一端連接至槳轂，槳轂可轉動地套設於槳軸外，槳軸的兩端分別安裝在前支架和後支架上。推進器運轉時，電機轉子、葉片和槳轂旋轉而槳軸保持靜止，槳轂和槳軸之間形成摩擦副，槳轂和槳軸在運轉過程中產生磨損，使得槳轂和槳軸的同心度降低。其缺陷在於，現有輪緣推進器的徑向尺寸較大；轉子組件僅靠槳軸保持推進器運轉時的穩定性，推進器在運轉時轉子組件的穩定性不高。

技術實現要素：
本實用新型的目的在於提供一種船用輪緣推進器，其能夠減小推進器徑向尺寸。本實用新型的實施例是這樣實現的：一種船用輪緣推進器，其包括導管組件、固定至導管組件的內側的電機定子以及設置在電機定子的內側的轉子組件；轉子組件包括電機轉子、 葉片和旋轉環，電機轉子容置在旋轉環的第一側的凹槽中，葉片連接至旋轉環的第二側；轉子組件通過設置在導管組件內部的軸承組件連接至導管組件；電機定子和電機轉子之間具有形成環形電機的氣隙。在本實用新型較佳的實施例中，上述船用輪緣推進器的凹槽的深度和電機轉子的高度相同。在本實用新型較佳的實施例中，上述船用輪緣推進器的凹槽的寬度小於或等於電機定子的寬度。在本實用新型較佳的實施例中，上述船用輪緣推進器的軸承組件包括第一軸承和第二軸承，旋轉環的兩端分別通過第一軸承和第二軸承連接至導管組件。在本實用新型較佳的實施例中，上述船用輪緣推進器的旋轉環還包括設置在兩側的第一支架和第二支架；船用輪緣推進器還包括槳軸，槳軸在旋轉環的內部與旋轉環同心設置，槳軸的第一端可樞轉地連接至第一支架，槳軸的第二端可樞轉地連接至第二支架；葉片的第一端連接至槳軸，並且葉片的第二端連接至旋轉環的第二側。在本實用新型較佳的實施例中，上述船用輪緣推進器的軸承組件還包括第三軸承和第四軸承；槳軸的第一端通過第三軸承連接至第一支架，槳軸的第二端通過第四軸承連接至第二支架。在本實用新型較佳的實施例中，上述船用輪緣推進器的第一軸承、第二軸承、第三軸承和第四軸承中的至少一者是止推軸承。在本實用新型較佳的實施例中，上述船用輪緣推進器的第一支架的一端連接至第一軸承的座圈，並且第一支架的另一端連接至第三軸承的座圈；第二支架的一端連接至第二軸承的座圈，並且第二支架的另一端連接至第四軸承的座圈。在本實用新型較佳的實施例中，上述船用輪緣推進器的導管組件包括外殼和導流罩，導流罩包括設置在外殼的兩側的第一導流罩和第二導流罩。在本實用新型較佳的實施例中，上述船用輪緣推進器的電機定子和電機轉子中的至少一者設置有防腐蝕層。本實用新型實施例的有益效果是：通過旋轉環將電機轉子和葉片集成在一起，並且電機轉子容置在旋轉環的凹槽中，減小了旋轉環與導管組件的外殼之間的距離，提高了空間利用率，減小了推進器的徑向尺寸。附圖說明為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本實用新型的某些實施例，因此不應被看作是對範圍的限定，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。圖1為本實用新型第一實施例的船用輪緣推進器的截面示意圖；圖2為本實用新型第一實施例的導流罩的截面示意圖；圖3為本實用新型第一實施例的電機定子設置防腐蝕層的截面示意圖；圖4為本實用新型第一實施例的電機轉子設置防腐蝕層的截面示意圖；圖5為本實用新型第一實施例的旋轉環的截面示意圖；圖6為本實用新型第一實施例的軸承組件和旋轉環的截面示意圖；圖7為本實用新型第二實施例的船用輪緣推進器的截面示意圖；圖8為本實用新型第二實施例的軸承組件的截面示意圖；圖9為本實用新型第二實施例中通過連接杆連接止推軸承的座圈的截面示意圖。圖中：船用輪緣推進器100，導管組件110，外殼111，連接件112，外殼外表面113，外殼內表面114，第一外殼側面115，第二外殼側面116，電機定子120，定子防腐蝕層121，轉子組件130，電機轉子131，葉片132，轉子防腐蝕層135，第一側面137，軸承組件140，第一軸承141、第二軸承142，旋轉環150，第一環端151，第二環端152，旋轉環第一側153，旋轉環第二側154，旋轉環第三側155，旋轉環第四側156，凹槽157，外表面158，導流罩160，第一導流罩161，第二導流罩162，導流罩外緣163；船用輪緣推進器200，第一支架211、第二支架212，連接杆213，轉子組件230，電機轉子231，葉片232，旋轉環233，槳軸234，軸承組件240，第一軸承241，第二軸承242，第三軸承243、第四軸承244，座圈內側245，座圈外側246。具體實施方式為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實用新型實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細描述並非旨在限制要求保護的本實用新型的範圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一 旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨後的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。在本實用新型的描述中，需要說明的是，術語「中心」、「上」、「下」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，或者是該實用新型產品使用時慣常擺放的方位或位置關係，僅是為了便於描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語「第一」、「第二」、「第三」等僅用於區分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。此外，術語「水平」、「豎直」、「懸垂」等術語並不表示要求部件絕對水平或懸垂，而是可以稍微傾斜。如「水平」僅僅是指其方向相對「豎直」而言更加水平，並不是表示該結構一定要完全水平，而是可以稍微傾斜。在本實用新型的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「設置」、「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。第一實施例請參照圖1-6，本實施例提供一種船用輪緣推進器100，其包括導管組件110、電機定子120、轉子組件130和軸承組件140，電機定子120和轉子組件130設置在導管組件110內，轉子組件130通過軸承組件140連接至導管組件110。導管組件110包括外殼111和導流罩160。外殼111是用於容納電機定子120、轉子組件130和軸承組件140的管狀部件。導流罩160是用於引導流體流動的導流裝置，在本實施例中，導流罩160是用於引導水流動通過外殼111的內部的導流裝置。導流罩160包括第一導流罩161和第二導流罩162，第一導流罩161和第二導流罩162分別設置在外殼111的兩側。第一導流罩161連接至外殼111的第一側(例如左側)，第二導流罩162連接至外殼111的第二側(例如右側)。在本實施例中，第一導流罩161的第一側(例如右側)連接至外殼111的第一外殼側面115並且連接至第一軸承141的座圈側面(圖未示)，第二導流罩162的第二側(例如左側)連接至外殼111的第二外殼側面116並且連接至第二軸承142的座圈側面(圖未示)。第一導流罩161和第二導流罩162的直徑分別與外殼111的直徑相同，並且第一導流罩161和第二導流罩162的導流罩外緣163分別與外殼111的外殼外表面113齊平。第一導流罩161和第二導流罩162的形狀相同。導流罩160的橫截面是半圓形，導流罩160是沿該半圓形橫截面環形延伸形成的環狀實心部件。導管組件110通過連接件112連接至船體。轉子組件130包括電機轉子131、葉片132和旋轉環150。電機轉子131設置在電機定子120的內側，並且電機轉子131和電機定子120之間存在氣隙以形成環形電機。電機定子120的直徑小於外殼111的直徑，並且電機定子120的形狀是環狀，從而將電機定子120固定在外殼111的外殼內表面114上。電機定子120的外部覆蓋有定子防腐蝕層121。如圖4所示，電機轉子131的外側覆蓋有轉子防腐蝕層135。例如，防腐蝕層是不鏽鋼層。電機定子120可以是勵磁繞組或者永磁鐵中的一者，電機轉子131包括電樞鐵心以及嵌入電樞鐵心的電樞繞組。當電機定子120和電機轉子131通電時，電機轉子131在磁場的作用下發生轉動。電機轉子131和葉片132通過旋轉環150集成在一起，當推進器運轉時，電機轉子131、葉片132和旋轉環150作為整體一起旋轉，轉子組件130的穩定性更高。電機轉子131設置在旋轉環150的旋轉環第一側(例如外側)153，葉片132設置在旋轉環150的旋轉環第二側(例如內側)154，旋轉環第三側155連接至第一導流罩161，旋轉環第四側156連接至第二導流罩162。該船用輪緣推進器的工作原理是電機轉子131和電機定子120形成環形電機，當電機轉子131和電機定子120通電時，電機轉子131旋轉，旋轉環150和葉片132隨電機轉子131一起旋轉，葉片132推動流過外殼111內部的水而產生推力。如圖5所示，旋轉環150是設置在電機定子120內部的環狀部件，其寬度大於電機定子120的寬度並且大於電機轉子131的寬度，從而旋轉環150將電機轉子131設置在旋轉環150的第一側(即旋轉環第一側153)。旋轉環150的旋轉環第一側153開有用於容置電機轉子131的凹槽157，凹槽157是旋轉環150上的環形開口，凹槽157的寬度為W、高度為H。在本實施例中，凹槽157的寬度W與電機轉子131的寬度相同，凹槽134的高度H與電機轉子131的高度相同，電機轉子131直接容置在凹槽134內，電機轉子131的第一側面137與旋轉環150的外表面158齊平，其有益效果在於將電機轉子131嵌入凹槽157內，減小了旋轉環150與外殼111之間的距離，即減小了推進器的徑向尺寸，從而減小了推進器的體積；旋轉環150、葉片132以及電機轉子131作為整體一起旋轉，推進器在運轉時穩定性更高。在其它示例中，可以採用封裝的方式將電機轉子131安裝在凹槽134中。旋轉環150上設置有至少一個冷卻孔(圖未示)，水通過冷卻孔(圖 未示)進入旋轉環150與外殼111之間的空間，從而冷卻電機轉子131。軸承組件140包括第一軸承141和第二軸承142，第一軸承141和第二軸承142是止推軸承。在其它示例中第一軸承141和第二軸承142可以是滑動軸承。第一軸承141和第二軸承142用於支撐旋轉環150，旋轉環150的第一端(即第一環端151)套入第一軸承141的軸圈(圖未示)內，旋轉環150的第二端(即第二環端152)套入第二軸承142的軸圈(圖未示)內。第一軸承141和第二軸承142固定在外殼111的內部，第一軸承141用於支撐旋轉環150的第一環端151，第二軸承142用於支撐旋轉環150的第二環端152。當推進器運轉時，第一軸承141和第二軸承142的軸圈(圖未示)隨旋轉環150一起轉動，第一軸承141和第二軸承142的座圈(圖未示)靜止。葉片132旋轉時其兩側產生壓差，水從壓力高的一側流向壓力低的一側，進而水對葉片132施加反作用力，葉片132依次將反作用力傳遞至旋轉環150、軸承組件140、導流罩160、外殼111以及連接件112，連接至船體的連接件112將反作用力傳遞至船體從而對船體產生推力。第二實施例請參照圖7-9，本實施例提供一種船用輪緣推進器200，其與第一實施例的船用輪緣推進器100大致相同，二者的區別在於本實施例的船用輪緣推進器200是有軸輪緣推進器。輪緣推進器200還包括第一支架211、第二支架212、轉子組件230、第三軸承243和第四軸承244。轉子組件230包括電機轉子231、葉片232、旋轉環233以及槳軸234。第一支架211設置在旋轉環233的第一側(例如左側)，用於支撐第三軸承243；第二支架212設置在旋轉環233的第二側(例如右側)，用於支撐第四軸承244。在本實施例中，第一軸承241、第二軸承242、第三軸承243和第四軸承244中的每者都是止推軸承。當採用止推軸承時，軸承的座圈、保持架和軸圈不在同一豎直平面上。以第一軸承241和第三軸承243為例，第一軸承241、第三軸承243中每者的座圈(圖未示)在同一豎直平面上，第一軸承241、第三軸承243中每者的滾球和保持架(圖未示)在同一豎直平面上，第一軸承241、第三軸承243中每者的軸圈(圖未示)在同一豎直平面上。推進器在產生推力的時候會產生反作用力，槳軸234和葉片232在轉動的時候，受到水流或者空氣給予的反作用力，產生軸向的力，為了確保槳軸234和葉片232轉動的穩定性，在本實施例中採用推力軸承，槳軸234和葉片232在轉動的時候，不會發生軸向移動。軸承組件240包括第一軸承241、第二軸承242、第三軸承243和第四軸承244。第一支架211和第二支架212的結構相同，第一支架211包括多個(例如4個)連接杆213。第一支架211的連接杆213的一端連接至第一軸承241的座圈內側245並且另一端連接至第三軸承243的座圈外側246，第二支架212的連接杆213的一端連接至旋轉環233的座圈內側245並且另一端連接至第四軸承244的座圈外側246。第一軸承241的軸圈(圖未示)套設在旋轉環233的第一端(例如左端)，第二軸承242的軸圈(圖未示)套設在旋轉環233的第二端(例如右端)。第三軸承243的軸圈(圖未示)套設在槳軸234的第一端(例如左端)，第四軸承244的軸圈(圖未示)套設在槳軸234的第二端(例如右端)。當推進器運轉時，第一軸承241、第二軸承242、第三軸承243和第四軸承244中每者的座圈(圖未示)保持靜止，第一軸承241和第二軸承 242中每者的軸圈(圖未示)隨旋轉環233一起轉動，第三軸承243和第四軸承244中每者的軸圈(圖未示)隨槳軸234一起轉動。在本實施例中，葉片232的一端連接至旋轉環233並且其另一端連接至槳軸234。槳軸234與旋轉環233同心設置，推進器在運轉時槳軸234與旋轉環233始終同心旋轉，並且轉子組件230作為整體一起旋轉，提高了轉子組件230運轉的穩定性。當推進器運轉時，槳軸234承受了葉片232的部分離心載荷，提高了轉子組件230運轉的穩定性。槳軸234將離心載荷傳遞給第三軸承243和第四軸承244，第三軸承243將離心載荷傳遞給第一支架211、第四軸承244將離心載荷傳遞給第二支架212，第一支架211和第二支架212再將離心載荷傳遞給第一軸承241和第二軸承242，從而分擔轉子組件230的離心載荷。在其它示例中，第一軸承241、第二軸承242、第三軸承243和第四軸承244中的每者是滑動軸承，當採用滑動軸承時，第一軸承241和第三軸承243中每者的座圈(圖未示)和軸圈(圖未示)在同一豎直平面上，第二軸承242和第四軸承244中每者的座圈(圖未示)和軸圈(圖未示)在同一豎直平面上，其有益效果在於推進器的軸向長度較小。當採用滑動軸承時，以第一軸承241和第三軸承243為例，第一軸承241的座圈(圖未示)連接至導管組件，第一軸承241的軸圈(圖未示)套設在旋轉環233的第一端(例如左端)。連接杆123的第一端連接至座圈(圖未示)的內側並且其另一端連接至第三軸承243的座圈(圖未示)，第三軸承243的軸圈(圖未示)套設於槳軸234的一端(例如左端)。綜上所述，本實用新型的船用推進器減小了旋轉環與外殼之間的距離，即減小了推進器的徑向尺寸，從而減小了推進器的體積。以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，並不用於限制本實用新型，對於本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡 在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。