[发明专利]一种无轴推进器

说明书

本发明公开了一种新型无轴推进器，包括至少三个推力单元、一个偏心圆结构的轮毂、螺旋桨、旋转配油阀和压紧弹簧；所述推力单元均匀分布在外壳上，推动偏心圆作平面运动，继而带动螺旋桨做旋转运动；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供油，通过改变旋转配油阀的供油频率，可以实现对螺旋桨旋转速度的控制。相对于有轴推进器，舍去了复杂的传动机构与减速机构，减小体积，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，特别涉及一种无轴推进器。

背景技术

目前，大部分的推进器都是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。有轴推进器的原理比较简单，以船用螺旋桨为例，其通常在船舰上设置动力舱，动力舱内安装内燃机，内燃机的动力再通过主轴连接螺旋桨，最后主轴带动螺旋桨旋转产生推力。有轴推进系统有几个明显的缺点：(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。

而且，随着船舶大型化的发展，传统的船舶推进系统已经逐渐显现出它的劣势，无法更好地满足工作要求，无轴推进器便被提出。

无轴推进器最早于2005年美国海军提出，主要用于潜艇。国内，马伟明院士也对无轴推进器做过大量的研究工作，并也有工程实践。其基本结构一般都是由定子、转子构成(如专利CN 107719613 A)，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

为了克服现有技术方案的不足，本发明提出一种无轴推进器，结合液压驱动技术，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，推动偏心轴承外圈在平面晃动；输出端为偏心轴承内圈；偏心轴承外圈的平面晃动，转化为内圈的旋转，继而带动轮毂和螺旋桨旋转输出；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，本发明提供了一种无轴推进器，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、压紧弹簧、端盖、第一轴承、第二轴承、挡圈、推力单元、密封圈和轴向油封；所述轮毂为带偏心圆段的中空轴，包括偏心圆段，同心圆段和螺旋桨；所述第一轴承安装在所述轮毂的同心圆段；所述第二轴承的内圈与所述偏心圆段过盈配合；所述推力单元的末端通过所述压紧弹簧始终与所述第二轴承的外圈紧贴；所述推力单元数量多个，均布在所述外壳外圆周上；所述外壳与所述第一轴承同圆心；所述螺旋桨固定在所述轮毂的中空轴内；所述右端盖通过螺钉固定在所述壳体上；所述轴向油封布置在所述轮毂两侧；所述挡圈压紧所述第二轴承的内圈。

作为一种可实施方式，所述轮毂为中空轴，中空轴外径中部为偏心圆段，两侧为同心圆段，同心圆段与所述壳体同心，偏心圆段与所述第二轴承内圈紧固。

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。

作为一种可实施方式，所述推力单元为柱塞缸。

作为一种可实施方式，所述推力单元为带弹性的充油皮囊，充油则皮囊膨胀推动偏心轴承。

作为一种可实施方式，所述推力单元数量有多个，均布在所述壳体的外圆周上。