[发明专利]一种重载无轴推进器

说明书

本发明公开了一种新型重载无轴推进器，包括旋转驱动装置、旋转配油阀和电机；所述旋转驱动装置包括轮毂、壳体、内齿轮、轴向油封、密封圈、推力单元、端盖、第一轴承、第二轴承、第三轴承、压紧弹簧和偏心圆部件。本发明采用液压油作为动力源，通过旋转配油阀对各个推力单元进行依次供油，使得推力单元推动内齿轮作平面运动，然后通过齿轮啮合作用，最终实现螺旋桨旋转输出。本发明删减了复杂的传动机构，减小了整体体积，并且可实现无极调速，调速范围大，操纵性能好，产生的扭矩大，散热效果好。

技术领域

本发明属于推进器技术领域，具体为一种重载无轴推进器。

背景技术

随着海洋开发的深入，海洋探索设备的应用日益广泛。基本上所有海洋探索设备在水中都是用螺旋桨来作为输出装置。而其中，大部分的推进器都采用电机输出轴带动螺旋桨叶片转动的布置形式，也即有轴推进器。有轴推进器的整体结构布置为电机通过主轴将动力传输到螺旋桨上，带动螺旋桨旋转产生推力。这种布置方式虽然原理简单，但在具体实施时也有些明显的缺点：(1)用来将动力传递到螺旋桨的轴系会妨碍流体穿过螺旋桨，使得诸如海藻或类似的物质会缠绕在推进器上；(2)随着主机功率的增大，推进轴系的体积会变的很大，结构会异常复杂，散热的要求也逐渐增高；(3)推进轴系长度的增加和密封系统的存在，使得推进系统在能量传递过程中损耗增大，传递效率降低，增加了使用成本。

因此，无轴推进器便被提出。在国内，马伟明院士对无轴推进器做过大量的研究工作。无轴推进器的结构一般由定子、转子构成(如专利CN 107719613A)，定子呈环形，固定在船体上，定子上设有绕电线组；转子也是环形结构，一般为永磁体，转子通过轴承安装在定子上，定子和转子共轴线，且在转子内表面安装有多个叶片；工作时，定子通交流电，产生交变电磁场，配合永磁体性转子，让转子旋转继而带动螺旋桨转动。此种结构的无轴推进器，相对于前述的有轴推进器，体积更小，传动效率也大大提高。但是，仅适用于功率相对较小的场合，一旦功率需求大，依然存在着体积大，散热困难，能量损耗大，成本高且维护困难等缺陷。

发明内容

本发明提出一种重载无轴推进器，结合了液压驱动技术和少齿差传动技术，输入端采用一种旋转配油阀将压力油依次注入到各个推力单元中，推动内齿轮作平面运动；输出端为与内齿轮啮合的外齿轮，内外齿轮为一对少齿差齿轮对；内齿轮的平面晃动，转化为外齿轮的旋转，继而带动轮毂和螺旋桨旋转输出。其基本原理是，旋转配油阀对各个推力单元进行依次供油，推动内齿轮作平面运动，带动外齿轮旋转，实现动力输出，通过改变旋转配油阀给各个推力单元的供油频率，可以控制无轴推进器的输出转速。

为了实现上述功能要求，本发明采取如下技术方案：

本发明提供了一种无轴重载推进器，包括电机、旋转配油阀和旋转推进装置；所述旋转推进装置包括轮毂、壳体、内齿轮、轴向油封、密封圈、推力单元、端盖、第一轴承、第二轴承、第三轴承、压紧弹簧和偏心圆部件；所述轮毂为空心阶梯轴，包括外齿轮和螺旋桨；所述第二轴承内圈与所述轮毂过盈配合；所述偏心圆部件分别与所述第一轴承内圈和所述第二轴承外圈接触，并且所述偏心圆部件与所述第一轴承和所述第二轴承均为过盈配合；所述内齿轮与所述第一轴承外圈为过盈配合，所述内齿轮通过所述第一轴承、所述第二轴承和所述偏心圆部件固定在所述轮毂上；所述内齿轮的内圈为齿圈，所述外齿轮的外圈为齿圈，所述内齿轮的内齿与所述外齿轮的外齿相接触，所述外齿轮与所述内齿轮模数相等并且具有齿数差，使得所述外齿轮的外圈齿与所述内齿轮的内圈齿啮合形成少齿差齿轮对；所述推力单元的末端通过所述压紧弹簧始终与所述第一轴承外圈紧贴；所述推力单元数量多个，均布在所述壳体外圆周上；所述螺旋桨固定在所述轮毂的中空轴内；所述端盖通过螺钉固定在所述壳体上；所述轴向油封布置在所属轮毂两侧。

作为一种可实施方式，所述推力单元的油路均与所述旋转配油阀油路相通。

作为一种可实施方式，所述电机驱动所述旋转配油阀，将高压油按照一定频率依次注入所述推力单元；调节所述电机转速即可调节所述无轴推进器的输出转速。