專利名稱：一種用機(jī)電裝置做成的推進(jìn)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種推進(jìn)器，特別是涉及一種用機(jī)電裝置做成的推進(jìn)器。
現(xiàn)有技術(shù)的電動(dòng)機(jī)一般是由電磁力對從動(dòng)部件產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)推力，使從動(dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng)做功，而不能直接產(chǎn)生直線推力。在需要直線推力的情況下，需要額外的機(jī)構(gòu)將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)推力轉(zhuǎn)換為直線推力，這樣就增加了成本，同時(shí)又帶來許多不方便。例如在電力驅(qū)動(dòng)的船舶上，一般采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋槳，從而產(chǎn)生推力。當(dāng)船舶在淺水河道行使時(shí)，螺旋槳在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可能被水草纏繞或觸及到淤泥而發(fā)生危險(xiǎn)。
本發(fā)明的目的在于提供一種用機(jī)電裝置做成的推進(jìn)器，其可以直接產(chǎn)生直線推力，并且成本低、使用方便。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種用機(jī)電裝置做成的推進(jìn)器，至少包含一驅(qū)動(dòng)部件、一可繞特定軸旋轉(zhuǎn)的從動(dòng)部件；其中所述的驅(qū)動(dòng)部件在所述的從動(dòng)部件單側(cè)施加主動(dòng)力矩，使其轉(zhuǎn)動(dòng)或加速，在該主動(dòng)力矩的反作用力矩的作用下，所述的驅(qū)動(dòng)部件獲得推力。
本發(fā)明的一種用機(jī)電裝置做成的推進(jìn)器，其中可以進(jìn)一步包含不少于一個(gè)負(fù)載，其與所述的從動(dòng)部件通過特定力相互作用，阻礙所述的從動(dòng)部件在所述的驅(qū)動(dòng)部件的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)。
本發(fā)明的一種用機(jī)電裝置做成的推進(jìn)器，其中所述的驅(qū)動(dòng)部件可以以機(jī)械力、摩擦力、或者電磁力驅(qū)動(dòng)所述的從動(dòng)部件。
本發(fā)明的一種用機(jī)電裝置做成的推進(jìn)器，其中所述的負(fù)載可以通過機(jī)械力、摩擦力、或者電磁力阻礙所述的從動(dòng)部件在所述的驅(qū)動(dòng)部件的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)。
本發(fā)明的一種用機(jī)電裝置做成的推進(jìn)器，其可以直接產(chǎn)生直線推力，并且成本低廉、使用方便，適當(dāng)設(shè)計(jì)即可產(chǎn)生相當(dāng)大的直線推進(jìn)力，其應(yīng)用在船舶推進(jìn)中，可以省去螺旋槳，避免了當(dāng)船舶在淺水河道行使時(shí)，螺旋槳被水草纏繞或觸及到淤泥而發(fā)生危險(xiǎn)，因此非常適用于淺水航行。
為使本發(fā)明的思想及優(yōu)點(diǎn)更加容易理解，以下舉實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。其中

圖1是本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明第一較佳實(shí)施例中惰輪的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明第二較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明第三較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明第四較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明裝置的一種推力方向調(diào)整方法。
圖1是本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。所述驅(qū)動(dòng)部件4包含一第一齒輪(主動(dòng)輪)，所述齒輪被一個(gè)馬達(dá)(圖中未示出)所帶動(dòng)；所述從動(dòng)部件3為一第二齒輪(惰輪)；所述第一齒輪與所述第二齒輪嚙合在一起；所述第一負(fù)載5包含有一第三齒輪(工作輪)，其機(jī)械連接到一個(gè)第一發(fā)電機(jī)(圖中未示出)上帶動(dòng)該發(fā)電機(jī)；所述第二負(fù)載6包含有一第四齒輪(工作輪)，其機(jī)械連接到一第二個(gè)發(fā)電機(jī)(圖中未示出)上帶動(dòng)該發(fā)電機(jī)；所述第三齒輪的軸心和所述第四齒輪的軸心以及所述第二齒輪的軸心2位于同一直線上，并且該直線垂直于所述第一齒輪軸心與所述第二齒輪軸心2的連線；所述第三齒輪與所述第二齒輪嚙合在一起，所述第四齒輪和所述第二齒輪嚙合在一起。主動(dòng)軸、惰輪軸、工作軸通過軸承安裝于箱體上。
其中齒輪和軸應(yīng)為剛性連接。其可以是一個(gè)整體，為齒輪軸。也可以采用熱脹冷縮方式將齒輪套在軸上。還可用鍵將齒輪剛性固定在軸上。
以上第一較佳實(shí)施例僅為本發(fā)明在機(jī)械聯(lián)結(jié)方式下的一種較佳設(shè)計(jì)。實(shí)際上在機(jī)械聯(lián)結(jié)方式下并不僅限于此。
其中主動(dòng)輪和惰輪的連心線與工作輪和惰輪的連心線相交，所形成的夾角可以為90°，也可以不是。
其中電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)安于支架上和齒輪箱的箱體1聯(lián)為一體。電動(dòng)機(jī)軸和主動(dòng)輪的軸心通過聯(lián)軸器剛性聯(lián)結(jié)。發(fā)電機(jī)軸和工作輪的齒輪軸通過聯(lián)軸器剛性聯(lián)結(jié)。
從動(dòng)部件可以帶動(dòng)兩個(gè)負(fù)載，也可以只帶動(dòng)一個(gè)負(fù)載。兩個(gè)負(fù)載相對于從動(dòng)部件可以對稱，也可以不對稱。這里所謂的對稱是指兩個(gè)負(fù)載完全一樣，并且其工作輪的軸心相對于惰輪軸點(diǎn)對稱。
惰輪的齒數(shù)在為4的整數(shù)倍時(shí)工作較佳，但也可不是4的整數(shù)倍。
在第一較佳實(shí)施例中，裝置通過發(fā)電機(jī)以電能的形式回收能量。發(fā)電機(jī)的負(fù)載可以為電動(dòng)機(jī)、蓄電池、或電阻。發(fā)電機(jī)輸出的電流與該發(fā)電機(jī)的負(fù)載不匹配的，采用現(xiàn)有的電力電子技術(shù)使之匹配。兩發(fā)電機(jī)的負(fù)載功率可以一樣大，也可以不一樣大。整個(gè)裝置采用閉環(huán)驅(qū)動(dòng)控制電路對電機(jī)的功率、轉(zhuǎn)速、力矩進(jìn)行控制。
當(dāng)電動(dòng)機(jī)處于工作狀態(tài)時(shí)，齒輪箱內(nèi)所有齒輪都轉(zhuǎn)動(dòng)，在發(fā)電機(jī)連接負(fù)載的情況下，主動(dòng)輪的軸心獲得推力。通過改變主動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)方向，可以改變推力的方向。
本裝置可以沒有工作輪，而只有一個(gè)主動(dòng)輪和一個(gè)從動(dòng)輪，由從動(dòng)輪直接帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子所受力矩必須對稱。
圖2是本發(fā)明第一較佳實(shí)施例中惰輪的一種結(jié)構(gòu)示意圖；其中惰輪圓周1/4和軸連為一體，其于不連。這1/4和主動(dòng)輪嚙合時(shí)，工作輪帶動(dòng)的發(fā)電機(jī)連接負(fù)載，這1/4不嚙合時(shí)斷開負(fù)載，可以在惰輪軸上加裝光電位置傳感器實(shí)現(xiàn)這一控制。惰輪和軸連為一體的部分可大于1/4，也可以小于1/4。
圖3是本發(fā)明第二較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，在箱體1上，設(shè)置了軸對稱的兩組完全相同的齒輪推進(jìn)裝置，每組推進(jìn)裝置的設(shè)計(jì)與第一較佳實(shí)施例相同。在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中通過電氣控制，使各要素保持對稱。也可在對稱的兩個(gè)發(fā)電機(jī)的軸上加裝一對互相嚙合的齒輪以使運(yùn)轉(zhuǎn)其保持一致。其中兩個(gè)驅(qū)動(dòng)部件對頭排列或者成一定角度，其旋轉(zhuǎn)方向相反，從而各自產(chǎn)生向同一方向的推力，二力合一，裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，從而達(dá)到更佳的推進(jìn)效果。
圖4是本發(fā)明第三較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。在第三較佳實(shí)施例中，本發(fā)明的裝置由盤式電動(dòng)機(jī)和控制電路組成。盤式電動(dòng)機(jī)由機(jī)殼11、定子組件、轉(zhuǎn)子組件組成，電機(jī)的結(jié)構(gòu)為中間轉(zhuǎn)子式，雙定子，單轉(zhuǎn)子。
本實(shí)施例中的從動(dòng)部件為一轉(zhuǎn)子13，轉(zhuǎn)子13由一帶軸的實(shí)心鋼構(gòu)成的圓盤，兩面各粘結(jié)一環(huán)狀磁鐵組成，且該環(huán)狀磁鐵的圓心與所述轉(zhuǎn)子的軸心12同軸。
以轉(zhuǎn)子兩邊相對的兩個(gè)定子線圈為一組，共有四組定子線圈。其中每一定子的鐵芯均為圓弧狀，固定于機(jī)殼11上。鐵芯上的線圈繞組為環(huán)形線圈。所述轉(zhuǎn)子的軸心12與該等定子線圈分別位于同一平面上。
如圖4所示，定子線圈組14和定子線圈組17在同一條直線上，定子線圈組15和定子線圈組16在同一條直線上。該兩直線相交，可以互相垂直。
本實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)部件即為線圈組14。
該裝置的工作過程可以是控制電路為線圈組14接通電源，使轉(zhuǎn)子加速轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)部件得到推力；接著控制電路斷開線圈組14的電源，并且為線圈組14連接負(fù)載，則轉(zhuǎn)子減速，減速時(shí)驅(qū)動(dòng)部件不獲得推力。加速減速交替進(jìn)行，即可在一個(gè)方向上獲得脈動(dòng)的推力。
該裝置的工作過程還可以是在啟動(dòng)的短時(shí)間內(nèi)，由所有線圈同時(shí)接通電源，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，再由線圈組14單獨(dú)接通電源，使轉(zhuǎn)子加速，從而獲得推力。
對于轉(zhuǎn)子的減速可以由所有定子線圈連接負(fù)載來進(jìn)行。
該裝置的工作過程還可以是由線圈組14接通電源，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)由其它對稱的線圈組連接負(fù)載，如線圈組15和線圈組16連接負(fù)載，以使轉(zhuǎn)子所受的減速力矩對稱，在一定轉(zhuǎn)速下獲得推力。
在本實(shí)施例中，定子線圈負(fù)載的形式和其中能量回收的問題，和第一較佳實(shí)施例中的選擇方法相同。故不贅述。
定子鐵芯及定子繞組可以不限于四組。電機(jī)的結(jié)構(gòu)也可采用中間定子式，即單定子、雙轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)?；蛘咭部刹捎枚啾P式的結(jié)構(gòu)，其中轉(zhuǎn)子的形式也可有不同的設(shè)計(jì)。其可參見《現(xiàn)代永磁電機(jī)理論與設(shè)計(jì)》的第311頁至第314頁。但為獲取推力，其中控制定子繞組工作狀態(tài)的方式不變。
有關(guān)電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制、電流變換可參見《現(xiàn)代永磁電機(jī)理論與設(shè)計(jì)》，唐任遠(yuǎn)等著，機(jī)械工業(yè)出版社1997年12月出版。《高磁場永磁式電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)》，符曦編著，機(jī)械工業(yè)出版社1997年8月出版?！峨娏﹄娮悠骷捌鋺?yīng)用》，李序葆等著，電氣自動(dòng)化新技術(shù)叢書，機(jī)械工業(yè)出版社1999年5月出版。也可參見電氣自動(dòng)化新技術(shù)叢書其它書目。
圖5是本發(fā)明第六較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示，在底座1上，設(shè)置了軸對稱的兩組完全相同的推進(jìn)裝置，每組推進(jìn)裝置的設(shè)計(jì)與第三較佳實(shí)施例相同，均為盤式電機(jī)及其控制電路。其中兩個(gè)驅(qū)動(dòng)部件對頭排列或者成一定角度，其旋轉(zhuǎn)方向相反，從而各自產(chǎn)生向同一方向的推力，二力合一，達(dá)到更佳的推進(jìn)效果。
本發(fā)明的直線推進(jìn)器，可以固定在船舶上，依靠發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)所述的驅(qū)動(dòng)部分，船舶即可獲得直線推進(jìn)力，避免了螺旋槳傳動(dòng)的各種困擾。圖6是本發(fā)明的直線推進(jìn)器的一種方向調(diào)整方法，其中，將本直線推進(jìn)器設(shè)置在一個(gè)可繞軸旋轉(zhuǎn)的圓盤上，調(diào)整該圓盤的方向，即可通過該直線推進(jìn)器獲得不同方向的推力。進(jìn)而免去使用船舵操縱船舶的麻煩。
權(quán)利要求
1.一種用機(jī)電裝置做成的推進(jìn)器，其特征在于至少包含一驅(qū)動(dòng)部件、一可繞特定軸旋轉(zhuǎn)的從動(dòng)部件；其中所述的驅(qū)動(dòng)部件在所述的從動(dòng)部件單側(cè)施加主動(dòng)力矩，使其轉(zhuǎn)動(dòng)或加速，在該主動(dòng)力矩的反作用力矩的作用下，所述的驅(qū)動(dòng)部件獲得推力。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用機(jī)電裝置做成的推進(jìn)器，其特征在于其中進(jìn)一步包含不少于一個(gè)負(fù)載，其與所述的從動(dòng)部件通過特定力相互作用，阻礙所述的從動(dòng)部件在所述的驅(qū)動(dòng)部件的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種用機(jī)電裝置做成的推進(jìn)器，其特征在于所述的驅(qū)動(dòng)部件以機(jī)械力、或者摩擦力、或者電磁力驅(qū)動(dòng)所述的從動(dòng)部件。
4.如權(quán)利要求2所述的一種用機(jī)電裝置做成的推進(jìn)器，其特征在于所述的負(fù)載通過機(jī)械力、或者摩擦力、或者電磁力阻礙所述的從動(dòng)部件在所述的驅(qū)動(dòng)部件的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)。
全文摘要
一種用機(jī)電裝置做成的推進(jìn)器,至少包含:一驅(qū)動(dòng)部件、一可繞特定軸旋轉(zhuǎn)的從動(dòng)部件;其中所述的驅(qū)動(dòng)部件在所述的從動(dòng)部件單側(cè)施加主動(dòng)力矩,使其轉(zhuǎn)動(dòng)或加速,在該主動(dòng)力矩的反作用力矩的作用下,所述的驅(qū)動(dòng)部件獲得推力。
文檔編號(hào)B63H19/00GK1311134SQ0010283
公開日2001年9月5日 申請日期2000年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月3日
發(fā)明者張環(huán)蝕 申請人:張環(huán)蝕