一種船用雙電機直翼全向推進器的製作方法

2023-04-24 07:26:26 2

本發明屬於船用動力技術領域，具體涉及一種船用雙電機直翼全向推進器。

背景技術：

現有的船用直翼全向推進器用於控制和驅動船上槳葉的轉動和方向，包括主機、輸入軸、減速箱、舵機、旋轉盤、槳葉等，主機可為柴油機、電機、液壓馬達等動力設備。

主機連接驅動減速箱，減速箱的輸出軸連接驅動旋轉盤轉動，旋轉盤下方安裝有若干垂直於旋轉盤盤面的槳葉，旋轉盤內配有行星齒輪系，各槳葉在隨旋轉盤轉動的同時，在各行星齒輪驅動下繞槳葉自身軸線旋轉，在水中各槳葉形成方向一致的推力。船上配有另一電機作為舵機，與旋轉盤內的行星齒輪驅動連接，用於改變槳葉旋轉角度，以控制槳葉在水中形成的推力方向，從而改變船的航向。

現有船用直翼全向推進器技術存在的問題是：

1、主機通過減速箱及其輸出軸連接推進器，結構較複雜，而且能量傳遞效率降低；

2、主機、減速器和推進器三個獨立部件，集成化程度低，佔用空間大；

3、航行工況不同時推進力不同，影響主機轉速，主機無法始終運行於高效工作區域，需要駕駛員人為調整主機以適應不同工況，不僅需要駕駛員值守，而且主機的效率及控制精度皆難以保證最佳；

4、當採用柴油機為主機，整個推進器的噪音大、震動大、汙染嚴重。

技術實現要素：

本發明的目的是設計一種船用雙電機直翼全向推進器，主電機與舵機電機疊置，主電機的輸出軸為中空軸，舵機電機輸出軸從主電機輸出軸中穿過，二電機軸的中心線重合，主電機輸出軸連接驅動旋轉盤，舵機電機輸出軸連接驅動安裝於旋轉盤中的行星齒輪系的太陽輪，太陽輪嚙合的各行星齒輪軸為各槳葉的旋轉軸。本設計提高傳動效率，提高集成度，減小體積；降低成本。

本發明設計的一種船用雙電機直翼全向推進器，包括旋轉盤，旋轉盤內中心為太陽輪，旋轉盤的圓周上均布3～6個相同的行星齒輪，行星齒輪與太陽輪嚙合，各行星齒輪軸與太陽輪軸平行，構成行星齒輪系。各行星齒輪軸下端連接安裝槳葉，槳葉位於旋轉盤下方，槳葉中心線垂直於旋轉盤盤面，各行星齒輪帶動其連接的槳葉繞自身軸線旋轉，同時，主電機帶動旋轉盤與其內的行星齒輪系以主電機輸出軸為軸轉動。

本發明設計的方案中主電機輸出軸與旋轉盤連接，二者中心線重合；主電機輸出軸為中空軸，舵機電機輸出軸從主電機輸出軸中穿過，二電機輸出軸的中心線重合；舵機電機輸出軸連接安裝於旋轉盤行星齒輪系的太陽輪。主電機驅動旋轉盤轉動，舵機電機驅動旋轉盤中間的太陽輪轉動。

所述舵機電機疊置於主電機上方，主電機固定安裝於船體的基座上。

所述主電機和舵機電機為盤式伺服電機，主電機伺服驅動器連接控制主電機，舵機伺服驅動器連接控制舵機電機，主電機伺服驅動器和舵機伺服驅動器均與主控制器連接，並連接作為電源的電池組，主控制器連接操控面板。

通過操控面板由主控制器發出指令，主電機伺服驅動器和舵機伺服驅動器控制主電機和舵機電機的轉速，從而控制旋轉盤的轉速，槳葉的轉速，各槳葉隨旋轉盤轉動、同時繞自身軸線旋轉，在水中形成方向一致的推力，驅動船體前行。需要改變船的航向時，主控制器指令舵機伺服驅動器控制舵機電機調整行星齒輪的相位，調節槳葉的旋轉角度，改變在水中槳葉推力的方向，從而改變航向。

與現有技術相比，本發明一種船用雙電機直翼全向推進器的優點為：1、兩套盤式伺服電機及伺服驅動器，取代了現有技術中的主機、舵機、減速箱、傳動軸等部件，簡化結構，集成度高，體積減小，降低製造難度和成本；2、動力集成一體，減少中間傳動環節，減少能量損失，提高動力傳遞效率；3、伺服系統的控制，提高速度的方向的控制精度，行駛更平穩、舒適；4、電機取代傳統的燃油機，節能，減少汙染，且噪音低，震動小，特別適合用於旅遊景點的遊船，其本發明無汙染嚴重的排放物，不會造成水面油體汙染，也減小噪音對景區的影響。

附圖說明

圖1為本船用雙電機直翼全向推進器實施例結構示意圖；

圖2為本船用雙電機直翼全向推進器實施例旋轉盤行星輪系示意圖；

圖3為本船用雙電機直翼全向推進器實施例電路框圖。

圖中標號為：1-伺服驅動系統、2-舵機輸出軸、3-舵機電機、4-主電機輸出軸、5-主電機、6-基座、7-旋轉盤、8-太陽輪、9-行星齒輪、10-槳葉、11-行星齒輪軸。

具體實施方式

以下結合實施例和附圖對本發明進行詳細說明。

本船用雙電機直翼全向推進器實施例如圖1所示，包括伺服驅動系統1、舵機電機3、主電機5和旋轉盤7,舵機電機3疊置於主電機5上方，二者安裝於基座6上。主電機輸出軸4為中空軸，舵機電機輸出軸2從主電機輸出軸4中穿過，二電機軸的中心線重合；主電機輸出軸2與旋轉盤7連接，舵機電機輸出軸2連接安裝於旋轉盤7行星齒輪系的太陽輪8。

如圖2所示，旋轉盤7內中心為太陽輪8，旋轉盤7的圓周上均布4個相同的行星齒輪9，行星齒輪9與太陽輪8嚙合，各行星齒輪軸11與太陽輪軸，即主電機輸出軸4平行，構成行星齒輪系。各行星齒輪軸11下端連接安裝槳葉10，槳葉10位於旋轉盤7下方，槳葉10中心線垂直於旋轉盤7盤面，各行星齒輪9帶動其連接的槳葉10繞自身軸線旋轉，同時，主電機5帶動旋轉盤7與其內的行星齒輪系以主電機輸出軸4為軸轉動。

本例主電機5和舵機電機3為盤式伺服電機，與伺服驅動系統1連接。如圖3所示，伺服驅動系統1包括與主控制器連接的主電機伺服驅動器和舵機伺服驅動器，主電機伺服驅動器連接控制主電機5，舵機伺服驅動器連接控制舵機電機3，主電機伺服驅動器和舵機伺服驅動器均與主控制器連接，並連接作為電源的電池組，主控制器連接操控面板。

通過操控面板由主控制器發出指令，主電機伺服驅動器和舵機伺服驅動器控制主電機5和舵機電機3的轉速，從而控制旋轉盤7的轉速，槳葉10的轉速，各槳葉10隨旋轉盤7轉動、同時繞自身軸線旋轉，在水中形成方向一致的推力，驅動船體前行。

主控制器根據某工況下主電機5反饋的轉速及行星齒輪系的速比，得到所需的舵機電機3即槳葉10自轉的轉速，在舵機伺服驅動器控制下，調節船體正常行駛所需各槳葉10在不同位置的角度。

通過主電機伺服驅動器和舵機伺服驅動器對主電機5及舵機電機3的控制，得到船體正常行駛所需的旋轉盤7的轉速以及各個位置槳葉10的角度；通過對舵機電機3旋轉角度的調整，控制槳葉10的角度變化，槳葉10在水中形成的推力方向隨之改變，從而改變航向。

上述實施例，僅為對本發明的目的、技術方案和有益效果進一步詳細說明的具體個例，本發明並非限定於此。凡在本發明的公開的範圍之內所做的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本發明的保護範圍之內。