一种串列式电机泵喷推进器
阅读说明：本技术 一种串列式电机泵喷推进器 (Tandem motor pump jet propeller ) 是由 孙凤山 姚君 于 2020-09-17 设计创作，主要内容包括：本发明属于水下推进器领域,具体涉及一种串列式电机泵喷推进器,包括导流管、旋转桨、多绕组串列式电机驱动机构和导流静叶片组,旋转桨和导流静叶片组沿导流管的上游端至下游端的方向依次安装于导流管的内腔,多绕组串列式电机驱动机构用于驱动旋转桨转动以从导流管的上游端吸入水流,导流静叶片组用于对导流管内的水流导向以从导流管的下游端喷出；导流管具有吊舱式安装位。本发明利用多绕组串列式电机驱动机构进行驱动,有利于散热,且串列形式可以减小径向尺寸,降低推进器的迎水面；在旋转桨盘面不变的情况下可以增大扭矩,提高整机功率密度。(The invention belongs to the field of underwater propellers, and particularly relates to a tandem motor pump jet propeller which comprises a flow guide pipe, a rotary paddle, a multi-winding tandem motor driving mechanism and a flow guide static blade set, wherein the rotary paddle and the flow guide static blade set are sequentially arranged in an inner cavity of the flow guide pipe along the direction from the upstream end to the downstream end of the flow guide pipe; the honeycomb duct has a nacelle-type mounting location. The invention utilizes the multi-winding tandem motor driving mechanism to drive, which is beneficial to heat dissipation, and the tandem form can reduce the radial size and reduce the upstream surface of the propeller; under the condition that the surface of the rotating paddle is not changed, the torque can be increased, and the power density of the whole machine is improved.)
技术领域
本发明属于水下推进器领域，具体涉及一种串列式电机泵喷推进器。
背景技术
泵喷推进器是由环状导管、定子和转子构成的组合式推进装置，具有操纵性好、机动性高、抗空化能力强等优点，已在船舶上得到了应用。例如，公开号为CN107972837A的专利文献公开了组合式泵喷推进器，包括外部导管，外部导管呈收缩形状，外部导管两端分别为进水口和出水口，推进器内部设置泵喷推进器与喷泵推进器，泵喷推进器包括泵喷转子、泵喷定子和泵喷电机，泵喷电机通过四根固定翼固定在外部导管内，泵喷电机后部连接泵喷转子，泵喷转子后方设置泵喷定子整流，泵喷定子与外部导管相连，泵喷定子中心处设置喷泵叶轮电机，喷泵叶轮电机连接喷水推进泵。
然而，随着对高速化、重载荷需求的日益增加，单电机驱动已经无法满足泵喷推进器对推力的要求。因此，本领域亟需对推进器的结构进行优化。
发明内容
基于现有技术中存在的上述不足，本发明提供一种串列式电机泵喷推进器。
为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种串列式电机泵喷推进器，包括导流管、旋转桨、多绕组串列式电机驱动机构和导流静叶片组，旋转桨和导流静叶片组沿导流管的上游端至下游端的方向依次安装于导流管的内腔，多绕组串列式电机驱动机构用于驱动旋转桨转动以从导流管的上游端吸入水流，导流静叶片组用于对导流管内的水流导向以从导流管的下游端喷出。
作为优选方案，所述多绕组串列式电机驱动机构包括圆柱壳体、电机轴和串列于电机轴之外的多个驱动单元，圆柱壳体同轴固定安装于导流管之内；电机轴通过组合轴承同轴安装于圆柱壳体之内，且转动配合于圆柱壳体；电机轴的一端延伸至圆柱壳体之外并与旋转桨驱动连接。
作为优选方案，所述驱动单元包括安装于圆柱壳体内壁的定子绕组和安装于电机轴的永磁体，永磁体转动配合于定子绕组。
作为优选方案，所述多个驱动单元等间距分布。
作为优选方案，所述组合轴承包括第一轴承和第二轴承，电机轴分别通过第一轴承和第二轴承安装于圆柱壳体。
作为优选方案，所述旋转桨包括桨毂和位于桨毂之外的桨叶，桨毂和桨叶为一体结构，桨毂与电机轴同轴固定连接。
作为优选方案，所述导流静叶片组包括沿导流管的内腔周向均匀分布的数片导流叶片，导流叶片导向水流沿垂直于导流管下游端的喷口截面方向喷出。
作为优选方案，所述导流静叶片组中一导流叶片内具有导线通道，以使定子绕组通过导线通道外接电源。
作为优选方案，所述导流管的上游端的进水口直径大于导流管下游端的喷口直径。
作为优选方案，所述导流管具有吊舱式安装位，导流管为多段式组装结构。
本发明与现有技术相比，有益效果是：
本发明的串列式电机泵喷推进器，可以避免轴系传动安装维护复杂的同时，采用电驱动，集成电机和转子叶片，结构简单；布置导流静叶片组，达到喷水效果；
本发明将多个定子绕组串列，有利于散热，且串列形式可以减小径向尺寸，降低推进器的迎水面；在旋转桨盘面不变的情况下可以增大扭矩，提高整机功率密度。
附图说明
图1是本发明实施例一的串列式电机泵喷推进器的剖面结构示意图；
图2是本发明实施例一的串列式电机泵喷推进器的结构示意图；
图3是本发明实施例一的串列式电机泵喷推进器的另一视角下的结构示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。另外，以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
实施例一：
如图1-3所示，本实施例的串列式电机泵喷推进器，包括导流管1、旋转桨2、多绕组串列式电机驱动机构和导流静叶片组3，旋转桨2和导流静叶片组3沿导流管的上游端至下游端的方向依次安装于导流管1的内腔，多绕组串列式电机驱动机构用于驱动旋转桨2转动，以从导流管的上游端的进水口1a吸入水流；导流静叶片组3用于对导流管内的水流导向以从导流管的下游端的喷口1b喷出；导流管1具有吊舱式安装位1c，吊舱式安装位1c包括数个固定安装孔，以便吊舱式安装在水下航行器上。
其中，导流管1为两端开口的喇叭结构，导流管的上游端的进水口1a直径大于导流管下游端的喷口1b直径，以便提高泵喷推进器的动力输出。导流管1内部安装有导流静叶片组3，导流静叶片组3用于导向水流沿垂直于导流管下游端的喷口截面方向喷出。其中，导流静叶片组3包括沿导流管的内壁周向均匀分布的数片导流叶片30，导流叶片30导向水流沿垂直于导流管的下游端的喷口截面方向喷出，提高泵喷推进力。
旋转桨2包括桨毂2a和位于桨毂之外的桨叶2b，多块桨叶沿桨毂的周向均匀分布，桨毂2a和桨叶2b为一体结构，既保证旋转桨的结构强度，又便于安装。另外，桨毂2a的右端安装有前导流锥2c，对吸入的水流进行导流。
多绕组串列式电机驱动机构包括圆柱壳体4、电机轴5和串列于电机轴之外的多个驱动单元，多个驱动单元等间距分布，提升动力输出的稳定性，驱动单元的数量可以根据实际需求进行设计，如图1所示，为三个驱动单元。每个驱动单元包括安装在圆柱壳体4内壁的定子绕组6a和安装在电机轴上的永磁体6b，定子绕组6a与永磁体6b间隙配合，以使永磁体6b转动配合于定子绕组6a。具体地，如图1所示，本实施例的三个定子绕组6a沿电机轴的轴向均匀布置在圆柱体4的内腔，且三个定子绕组6a之间具有一定距离的空隙；三个永磁体6沿电机轴的轴向均匀布置在各自的载体上，载体串列布置在电机轴5上，且三个载体之间具有一定距离的空隙，这个空隙与定子绕组之间的空隙保持一致。其中，导流静叶片组3的任一片导流叶片具有导线通道，以便定子绕组6a通过导线通道与外接电源电连接，实现电驱动。
其中，圆柱壳体4同轴固定安装在导流管1的内腔，电机轴5通过组合轴承同轴安装在圆柱壳体4的内腔，且转动配合于圆柱壳体4；具体地，组合轴承包括第一轴承7a和第二轴承7b，电机轴5通过第一轴承7a和第二轴承7b安装在圆柱壳体4的左、右两端，实现电机轴5同轴转动配合于圆柱壳体4。另外，所有导流叶片30均连接至圆柱壳体4的外周面，增强整体结构的结构强度。
如图1所示，电机轴5的右端延伸至圆柱壳体4之外并与旋转桨的桨毂2a同轴固定连接，实现驱动连接。圆柱壳体4的左端闭合，圆柱壳体4的右端通过旋转密封件密封安装有电机端盖4a，第二轴承安装在电机端盖上，旋转密封件位于第二轴承的右侧，保证圆柱壳体4的密封性。
本实施例的串列式电机泵喷推进器的组装过程如下：
将多个定子绕组固定于圆柱壳体的内腔，安装第一轴承；第二轴承安装于电机端盖上，再将多个载体固定于电机轴的相应位置，各载体上安装永磁体；电机轴与第二轴承安装，再与第一轴承安装，同时电机端盖与圆柱体安装。
将旋转桨的桨毂与电机轴配合安装，通过紧固件固定；再将前导流锥与桨毂通过螺钉或螺栓固定，安装完成；
安装完成后，桨叶和导流静叶片组沿导流管的上游端至下游端的方向依次分布。
本实施例的串列式电机泵喷推进器，正常工作时，定子绕组通电，驱动电机轴旋转，从而带动旋转桨旋转，水流从进水口吸入，并通过导流静叶片组导流从喷口喷出，产生推力，实现动力输出。
本实施例的串列式电机泵喷推进器，内部采用多组定子绕组和多组永磁体，在径向尺寸不变的情况下可以增大电机扭矩，且小的径向尺寸可以为旋转桨留出更大的盘面空间。
实施例二：
本实施例的串列式电机泵喷推进器与实施例一的不同之处在于：
本实施例的导流管为制造方便，也可设计成多段式，各段之间进行组装连接，实现串列式电机泵喷推进器的结构多样化。
其它结构可以参考实施例一。
实施例三：
本实施例的串列式电机泵喷推进器与实施例一的不同之处在于：
本实施例的圆柱壳体的后端具有后导流锥，后导流锥可向外突出于导流管，实现串列式电机泵喷推进器的结构多样化。
其它结构可以参考实施例一。
以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。
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