推進(jìn)裝置制造方法
【專利摘要】推進(jìn)裝置（100)包括外殼（20)、軸（31)、螺旋槳(37)、環(huán)形外罩(40)和邊緣驅(qū)動電機(50)。外殼（20)被旋轉(zhuǎn)地支撐在船只的船體（10)處。軸(31)通過外殼（20)的下部（22)內(nèi)的軸承（32，33)旋轉(zhuǎn)地支撐。螺旋槳（37)附連至從外殼（20)的下部（22)突出的軸（31)的外端（31A)。環(huán)形外罩（40)圍繞螺旋槳（37)的外邊緣，并且形成用于水流過環(huán)形外罩（40)的內(nèi)部的管（45)。邊緣驅(qū)動電機（50)包括設(shè)置在螺旋槳（37)的外邊緣上的轉(zhuǎn)子磁軛（51)和設(shè)置在環(huán)形外罩（40)內(nèi)的定子（52)。標(biāo)準(zhǔn)的油潤滑滾柱軸承（32，33)能夠用在外殼（20)內(nèi)的軸（31)上。推進(jìn)裝置（100)的軸向（X)長度（L1)能夠制造得較短并且能夠?qū)崿F(xiàn)高扭矩。
【專利說明】推進(jìn)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種推進(jìn)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)的推進(jìn)裝置通常包括外殼、電機、軸和螺旋槳。外殼旋轉(zhuǎn)地附連至船只的船體。電機設(shè)置在外殼內(nèi)。軸穿過電機并且通過軸承被可旋轉(zhuǎn)地支撐在外殼內(nèi)。螺旋槳附連至從外殼突出的軸的外端。在需要低速下的高推力的推進(jìn)裝置中，還有一個圍繞螺旋槳的邊緣的環(huán)形外罩。環(huán)形外罩附連至外殼的上部和一個或若干個被支撐在外殼處的葉片。環(huán)形外罩形成具有用于水的從環(huán)形外罩的第一端到第二端的軸向流徑的中間管。螺旋槳產(chǎn)生的推力在低速下被外罩放大。這種情形使得在低速下螺旋槳產(chǎn)生60%的總推力，外罩產(chǎn)生40%的總推力。外罩被用在用于石油鉆探的所謂的動態(tài)定位(Dynamic Posit1ning)(DP)船只中。在這種船只中有若干個推進(jìn)裝置，并且船只通過推進(jìn)裝置保持位置穩(wěn)定。因此需要低速下的大推力，以在風(fēng)大浪急的海面中將船只持續(xù)地保持在合適位置。外殼僅在低速下，即僅在大約小于約15海里/小時的速度下，增加螺旋槳產(chǎn)生的推力。
[0003]世界知識產(chǎn)權(quán)組織專利公報99/14113公開了一種推進(jìn)系統(tǒng)的一個示例，該推進(jìn)系統(tǒng)包括外殼、電機、軸、螺旋槳和圍繞螺旋槳的邊緣的環(huán)形外罩。該系統(tǒng)將特別用于在結(jié)冰條件下行駛的船只。該系統(tǒng)包括被旋轉(zhuǎn)地支撐在船只的船體處的支柱、被附連至該支柱的魚雷形外殼、在該外殼內(nèi)的驅(qū)動軸和電機、被附連至傳動軸的外端部的螺旋槳和圍繞螺旋槳的噴嘴。噴嘴有進(jìn)水口和出水口?？尚D(zhuǎn)的槳葉或葉片被附連至噴嘴的進(jìn)水口外的傳動軸的最外端，用于在冰進(jìn)入噴嘴前擊碎和/或壓碎冰。
[0004]這種現(xiàn)有技術(shù)的推進(jìn)裝置包括外殼、在外殼內(nèi)的電機和在外殼外的由電機驅(qū)動的螺旋槳，這種現(xiàn)有技術(shù)的推進(jìn)裝置的問題在于，在低速下缺乏扭矩。外殼內(nèi)電機的直徑被限制，并且外殼內(nèi)電機的長度也被限制。圍繞螺旋槳外邊緣的外罩將在低速下增加裝置的推力。然而，在先前提及的DP船只中需要低速下的較大扭矩以及因此需要低速下的較大推力。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)的另一種推進(jìn)裝置基于所謂的邊緣驅(qū)動/傳動裝置(rim drivearrangement)。邊緣驅(qū)動裝置包括被設(shè)置在螺旋槳的外周邊的轉(zhuǎn)子和被設(shè)置在圍繞螺旋槳的環(huán)形外罩內(nèi)的定子。電機的轉(zhuǎn)子和定子的直徑能夠被顯著地增加，由此電機的扭矩也能夠被增加。螺旋槳附連至由軸承支撐在穿過轉(zhuǎn)子和定子的軸向中點的徑向平面的兩側(cè)的軸。軸和軸承因此在推進(jìn)裝置的內(nèi)部中的流徑內(nèi)。
[0006]美國專利公報2012/0093668公開了一種邊緣驅(qū)動推力器，該邊緣驅(qū)動推力器包括環(huán)形外罩、推進(jìn)部件、磁性轉(zhuǎn)子部件和定子部件。環(huán)形外罩限定沿軸線延伸的流徑。錐形前整流罩連接至外罩的前端，圓柱形后整流罩連接至外罩的后端。推進(jìn)部件被支撐在外罩內(nèi)，并且包括從流徑的軸線徑向延伸的螺旋槳槳葉。螺旋槳槳葉被配置為繞軸線旋轉(zhuǎn)。磁性轉(zhuǎn)子部件被安裝至螺旋槳槳葉的徑向外端。定子部件包括被安裝至環(huán)形外罩的內(nèi)圓周表面的間隔開的螺旋槳驅(qū)動模塊。螺旋槳驅(qū)動模塊被配置為向磁性轉(zhuǎn)子部件提供電磁扭矩。在環(huán)形外罩的中間有沿軸線延伸的軸，并且環(huán)形外罩的兩端處有支撐托架，該支撐托架沿從環(huán)形外罩的內(nèi)表面朝向環(huán)形外罩的中間的軸線的徑向方向延伸。軸在兩端由軸承旋轉(zhuǎn)地支撐至支撐托架。
[0007]美國專利6，837，757公開了一種邊緣驅(qū)動推進(jìn)裝置。該裝置包括外罩，該外罩由相鄰船只的支柱支撐，其被推進(jìn)裝置推進(jìn)。外罩形成具有用于水的軸向流徑的管。管的內(nèi)表面在外罩的后端處為錐形。圓柱形轉(zhuǎn)子支撐部件位于外罩內(nèi)中間，并且通過葉片形式的支撐構(gòu)件陣列支撐在外罩中。轉(zhuǎn)子部件包括輪轂和附連至輪轂的徑向螺旋槳槳葉。輪轂通過轉(zhuǎn)子支撐部件內(nèi)的中間固定支撐軸處的徑向軸承可旋轉(zhuǎn)地支撐在轉(zhuǎn)子支撐部件的前端。軸向軸承即推力軸承包括在輪轂的前端處隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的推力環(huán)和被固定至轉(zhuǎn)子支撐部件的固定推力盤。水被用作推力軸承中的潤滑介質(zhì)。
[0008]日本專利公報10257752公開了一種用于船只的驅(qū)動裝置。該驅(qū)動裝置包括由圓柱形外殼內(nèi)的軸承旋轉(zhuǎn)地支撐的中央軸和圍繞圓柱形外殼的環(huán)形外罩。輪轂被安置在中央軸上，螺旋槳槳葉被徑向地附連至所述輪轂。聯(lián)接裝置被附連至螺旋槳槳葉的外邊緣。若干個轉(zhuǎn)子線圈被設(shè)置在聯(lián)接裝置上。定子線圈安置在圍繞外殼的環(huán)形外罩中。定子線圈或轉(zhuǎn)子線圈由超導(dǎo)材料制造，另一線圈由普通導(dǎo)電材料制造。通過供應(yīng)電流至定子線圈以便在定子線圈與轉(zhuǎn)子線圈之間產(chǎn)生電磁力，使螺旋槳以及因此也使中央軸旋轉(zhuǎn)。
[0009]以上提及的三種現(xiàn)有技術(shù)的邊緣驅(qū)動推進(jìn)裝置的共同點是，經(jīng)過轉(zhuǎn)子的軸向中點的徑向平面與經(jīng)過位于中央軸的徑向軸承之間的軸向中點的徑向平面重合。在過去這是實施邊緣驅(qū)動推進(jìn)裝置的標(biāo)準(zhǔn)方式。
[0010]由于轉(zhuǎn)子和定子的直徑的增加，邊緣驅(qū)動推進(jìn)裝置在低速下產(chǎn)生更大的扭矩。然而，現(xiàn)有技術(shù)的邊緣驅(qū)動推進(jìn)裝置中的問題在于支撐邊緣驅(qū)動推進(jìn)裝置的轉(zhuǎn)子的軸的軸承的潤滑?，F(xiàn)有技術(shù)的邊緣驅(qū)動中使用的徑向和軸向軸承經(jīng)常基于為所述應(yīng)用設(shè)計的專用裝置。這些專用裝置基于使用水作為潤滑介質(zhì)。然而，水潤滑將導(dǎo)致腐蝕問題而且水的潤滑性能有限。海水特別有腐蝕性，因此經(jīng)常將淡水用于潤滑。使用淡水用于潤滑意味著為此必須在船只上建造單獨的淡水箱。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的是實現(xiàn)一種改進(jìn)的推進(jìn)裝置，解決前面提到的和現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的問題。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的推進(jìn)裝置的特征在于包括邊緣驅(qū)動/傳動電機(rim driveelectric motor),該邊緣驅(qū)動電機包括轉(zhuǎn)子磁軛(rotor rim)和定子,轉(zhuǎn)子磁軛設(shè)置在螺旋槳的外邊緣上并隨螺旋槳旋轉(zhuǎn)，定子設(shè)置在環(huán)形外罩內(nèi)并圍繞轉(zhuǎn)子磁軛。
[0013]該推進(jìn)裝置包括:
[0014]外殼，所述外殼具有上部和下部，所述外殼從上部被旋轉(zhuǎn)地支撐在船只的船體處；
[0015]軸，所述軸通過外殼的下部內(nèi)的徑向和軸向軸承旋轉(zhuǎn)地支撐，所述軸具有軸向中心線和從外殼的下部的第一端突出的外端；
[0016]螺旋槳，所述螺旋槳被附連至外殼的下部的第一端外部的軸的外端，所述螺旋槳隨軸旋轉(zhuǎn)；
[0017]環(huán)形外罩，所述環(huán)形外罩被固定地支撐在外殼處，所述軸的軸向中心線也形成所述環(huán)形外罩的軸向中心線，所述環(huán)形外罩圍繞螺旋槳的外邊緣，并且形成用于水流經(jīng)環(huán)形外罩的內(nèi)部的管。
[0018]該推進(jìn)裝置的特征在于它還包括:
[0019]邊緣驅(qū)動電機，該邊緣驅(qū)動電機包括轉(zhuǎn)子磁軛和定子，所述轉(zhuǎn)子磁軛被設(shè)置在螺旋槳的外邊緣上并隨螺旋槳旋轉(zhuǎn)，所述定子被設(shè)置在環(huán)形外罩內(nèi)并圍繞轉(zhuǎn)子磁軛。
[0020]本發(fā)明的裝置使得能夠使用標(biāo)準(zhǔn)的油潤滑的滾柱軸承作為在外殼內(nèi)支撐軸的徑向和軸向軸承。軸承不以任何方式接觸海水。從外殼的下部的第一端突出的軸被密封，使得海水不能滲入外殼中。與在軸從外殼突出的現(xiàn)有推進(jìn)裝置中使用的密封裝置相同的在軸與外殼之間的密封裝置也能夠用于本發(fā)明中。與現(xiàn)有推進(jìn)裝置中使用的油潤滑滾柱軸承相同類型的油潤滑滾柱軸承能夠用于本發(fā)明中。通過在每個滾柱軸承下方設(shè)置合適的儲油容器使得滾柱軸承的下部在油層內(nèi)，能夠容易地實現(xiàn)油潤滑。因此將在滾柱軸承的每個旋轉(zhuǎn)期間提供油潤滑。
[0021]位于外殼中的常規(guī)電機在本發(fā)明的裝置中被位于圍繞螺旋槳的外罩內(nèi)的邊緣驅(qū)動電機所替代。因此外殼僅包含軸和支撐軸的徑向及軸向軸承。因此在外殼內(nèi)部，僅有徑向和軸向軸承產(chǎn)生熱量。因此與電機也位于外殼內(nèi)的裝置相比，在外殼內(nèi)產(chǎn)生的熱量明顯更少。由軸承產(chǎn)生的相當(dāng)少的熱量能夠容易地通過直接至圍繞外殼的海水的外殼的殼體冷卻。因此在外殼內(nèi)不需要專用的冷卻裝置。
[0022]在外殼內(nèi)沒有產(chǎn)生熱量的電機也會對軸與外殼之間的密封件的壽命產(chǎn)生有利影響。所述密封件僅經(jīng)受密封件附近的徑向軸承產(chǎn)生的熱量，而不經(jīng)受電機產(chǎn)生的熱量。密封件的工作溫度因此將會較低，這將延長密封件的壽命。
[0023]本發(fā)明的裝置中的電機基于邊緣驅(qū)動電機，其中轉(zhuǎn)子設(shè)置在螺旋槳的外邊緣上，定子設(shè)置在圍繞螺旋槳的外罩內(nèi)。螺旋槳的外邊緣的直徑和外罩的直徑大，即大約若干米。這意味著轉(zhuǎn)子周圍有大的表面，定子周圍有甚至更大的表面，兩個表面都與海水直接接觸。因此轉(zhuǎn)子和定子的直接至圍繞轉(zhuǎn)子和定子的海水的冷卻是有效的。不需要邊緣驅(qū)動電機的任何專用的冷卻裝置。
[0024]由于與位于外殼內(nèi)的常規(guī)電機相比，邊緣驅(qū)動電機具有較大的直徑，因此在本發(fā)明的裝置中實現(xiàn)了高扭矩。
[0025]本發(fā)明的裝置特別適合在之前提及的DP船只中使用。在本發(fā)明特別適合的DP船只中所需的推力在50至150噸范圍內(nèi)。這些應(yīng)用中電機的功率為兆瓦級別。螺旋槳的外周邊的直徑為大約若干米。
[0026]在本發(fā)明的裝置中，外殼和外罩的軸向長度比電機在外殼內(nèi)的現(xiàn)有技術(shù)的推進(jìn)裝置中的外殼和外罩的軸向長度小得多，即比其小40%至50%。這意味著船只的底部中的檢修開口的尺寸能夠以相應(yīng)的方式制造得更小，通過向下降低經(jīng)過該檢修開口而安裝外殼和外罩。
[0027]本發(fā)明的裝置也對支撐螺旋槳的軸的尺寸有影響。由于電機產(chǎn)生的扭矩直接從設(shè)置在螺旋槳的外周邊的轉(zhuǎn)子磁軛被傳遞至螺旋槳，因此軸不必承受該扭矩。該軸僅需承受螺旋槳產(chǎn)生的彎曲力和推力。這意味著在本發(fā)明的裝置中能夠使用空心軸。冷卻水能夠被引導(dǎo)通過該空心軸，以便增強軸承和密封件的冷卻。
[0028]為了舉例說明該推進(jìn)裝置的尺寸，能夠參考 申請人:遞交的用于DP船只的現(xiàn)有技術(shù)的Azipod?裝置。設(shè)置在外殼內(nèi)的電機的功率為4.5MW,電機的扭矩為約200kNm，電機的轉(zhuǎn)速為210rpm，螺旋槳的外周邊的直徑為3.5m，并且包括外殼和外罩的整個實體的軸向長度為6m。通過使用具有相同扭矩的4.5MW邊緣驅(qū)動電機，能夠使整個實體的長度減小大約50%。由于電機的扭矩容量增加，螺旋槳的直徑能夠被增大。螺旋槳的直徑的增大將增大螺旋槳產(chǎn)生的推力。位于外殼內(nèi)的電機中的定子的長度為大約2.2m，邊緣驅(qū)動電機的定子的長度大約為0.35m。雖然邊緣驅(qū)動電機的定子的長度減小了，但由于邊緣驅(qū)動電機的直徑增加，因此電機的質(zhì)量沒有以對應(yīng)的方式減少。用在電機中的永磁體的質(zhì)量能夠在邊緣驅(qū)動電機中從大約100kg減少至大約400kg。邊緣驅(qū)動電機的工作效率大約為97.8%。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]在下文中將參照附圖通過優(yōu)選實施方式更詳細(xì)地介紹本發(fā)明，在附圖中:
[0030]圖1示出現(xiàn)有技術(shù)的推進(jìn)裝置。
[0031]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的推進(jìn)裝置的第一實施方式。
[0032]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的推進(jìn)裝置的第二實施方式。

【具體實施方式】
[0033]圖1示出一種現(xiàn)有技術(shù)的推進(jìn)裝置。螺旋槳沿第一方向SI向前推動船只。推進(jìn)裝置100包括外殼20、電機30、軸31、螺旋槳37和環(huán)形外罩40?？招耐鈿?0包括上部21和下部22。外殼20的上部21形成外殼20的彎曲支撐構(gòu)件。外殼20從上部21處被旋轉(zhuǎn)地支撐在船只的船體10處。外殼20因此能夠相對于船只的船體10繞豎直中心軸線Y旋轉(zhuǎn)360度。外殼20的下部22具有第一端22A和相對的第二端22B。外殼20的下部22形成魚雷形狀的縱向艙。電機30位于外殼20的下部22內(nèi)。
[0034]電機30通過纜繩35被連接至位于船只內(nèi)的發(fā)電機，所述發(fā)電機由柴油發(fā)動機驅(qū)動。具有軸向中心線X的軸31穿過電機30。軸31在外殼20的下部22中的艙中被旋轉(zhuǎn)地支撐在軸承32、33內(nèi)。徑向軸承32位于在外殼20的下部22的第一端22A處的電機30的一側(cè)，組合的徑向/軸向軸承33位于在外殼20的下部22的第二端22B處的電機30的相對的另一側(cè)。電機30的轉(zhuǎn)子設(shè)置在軸31上，并且電機30的定子圍繞轉(zhuǎn)子。外殼20中電機30的直徑Dl為大約0.5m至2m。電機30的直徑Dl增加會增加外殼20的實際尺寸，并減弱外殼20的流體力學(xué)性能。軸31的外端31A從外殼20的下部22的第一端22A處的開口突出。軸31通過外殼20的下部22的第一端22A處的密封件34密封，使得水不能沿軸31滲入外殼20。輪轂36附連至在外殼20的下部22的第一端22A外部的軸31的外端31A，并且螺旋槳37附連至輪轂36。
[0035]還有圍繞螺旋槳37的外邊緣的環(huán)形外罩40。環(huán)形外罩40附連至外殼20的上部21并附連至從外殼20的下部22向下延伸的葉片23。在外殼20上能夠有若干個葉片23支撐環(huán)形外罩40。環(huán)形外罩40形成具有從環(huán)形外罩40的第一端41至第二端42的水的軸向流徑的中央管45。電機30經(jīng)由軸31驅(qū)動螺旋槳37。軸31的軸向中心線X也形成外罩40的軸向中心線。在該現(xiàn)有技術(shù)的推進(jìn)裝置中，外殼20和環(huán)形外罩40沿軸向方向的總長度LI相當(dāng)大。環(huán)形外罩40的內(nèi)表面形成軸向中心軸線與軸31的軸向中心軸線X重合的圓柱體。旋轉(zhuǎn)的螺旋槳37引起水沿與第一方向SI相反的第二方向S2從中央管45的第一端41流經(jīng)中央管45，流向中央管45的第二端42。
[0036]經(jīng)過轉(zhuǎn)子51的軸向中點的第一徑向平面Yl位于外殼20的下部22的第一端22A外部。經(jīng)過轉(zhuǎn)子51的軸向中點的第一徑向平面Yl和經(jīng)過軸承32、33之間的軸向中點的第二徑向平面Y2彼此相距軸向距離Al。轉(zhuǎn)子51沿軸向方向具有某一寬度，并且轉(zhuǎn)子51的軸向中點在所述寬度的中間。軸承32、33沿軸向方向設(shè)置成彼此相距某一距離。軸承32、33之間的軸向中點在所述距離的中間。
[0037]靠近軸31的外端31A的徑向軸承32通常是滾柱軸承，并且在軸31的相對的內(nèi)端31B處的組合的徑向/軸向軸承33通常也是滾柱軸承。組合的徑向/軸向軸承33支撐軸31以避免徑向運動和軸向運動。旋轉(zhuǎn)的螺旋槳37產(chǎn)生推力，其產(chǎn)生沿軸31的軸向力。組合的徑向/軸向軸承33將該軸向力轉(zhuǎn)遞至外殼20中，并且外殼20將該軸向力進(jìn)一步傳遞至船只的船體10。螺旋槳37產(chǎn)生的推力在低速下被外罩40放大。該情形能夠使得在低速下，螺旋槳37產(chǎn)生60%的總推力，外罩40產(chǎn)生40 %的總推力。外罩40形成一種噴嘴，并且被有利地用在石油鉆探中使用的所謂的動態(tài)定位(DP)船只中的推進(jìn)裝置中。在這種船只中有若干個推進(jìn)裝置，并且船只通過推進(jìn)裝置保持位置穩(wěn)定。這意味著在低速下需要大推力以便特別是在風(fēng)大浪急的海面中將船只持續(xù)地保持在合適位置。
[0038]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的推進(jìn)裝置的第一實施方式。在該實施方式中，螺旋槳沿第一方向SI向前推動船只。該實施方式中的推進(jìn)裝置100包括外殼20、電機50、軸31、螺旋槳37和環(huán)形外罩40?？招耐鈿?0包括上部21和下部22。外殼20的上部21形成外殼20的彎曲的支撐構(gòu)件。外殼20從上部21被旋轉(zhuǎn)地支撐在船只的船體10處。外殼20因此能夠相對于船只的船體10繞豎直中心軸線Y旋轉(zhuǎn)360度。外殼20的下部22有第一端22A和相對的第二端22B。外殼20的下部22形成軸31和軸承32、33的縱向艙。
[0039]在圖1中設(shè)置在外殼20中的電機30已經(jīng)被替換為設(shè)置在外罩40中的邊緣驅(qū)動電機50。具有中心線X的軸31通過徑向軸承32并通過組合的徑向/軸向軸承33仍被旋轉(zhuǎn)地支撐在外殼20的下部22中的艙中。軸31的外端31A從外殼20的下部22的第一端22A處的開口突出。輪轂36附連至在外殼20的下部22的第一端22A外部的軸31的外端31A，并且螺旋槳37附連至輪轂36。
[0040]還有被支撐在外殼20處的環(huán)形外罩40。環(huán)形外罩40直接被支撐在外殼20的上部21處，并且通過外殼20的下部22處的葉片23支撐。環(huán)形外罩40圍繞螺旋槳37的外邊緣，并形成具有從環(huán)形外罩40的第一端41至第二端42的用于水的軸向流徑的中央管45。螺旋槳37由邊緣驅(qū)動電機50驅(qū)動。邊緣驅(qū)動電機50是感應(yīng)電機，其包括轉(zhuǎn)子磁軛51和定子52。轉(zhuǎn)子磁軛51設(shè)置在螺旋槳37的外邊緣上，即設(shè)置在螺旋槳37的槳葉的外部末端上，并且隨螺旋槳37旋轉(zhuǎn)。定子52安裝在環(huán)形外罩40內(nèi)，并且圍繞轉(zhuǎn)子磁軛51。轉(zhuǎn)子磁軛51包括永磁體，并且形成永磁轉(zhuǎn)子。
[0041]經(jīng)過轉(zhuǎn)子51的軸向中點的第一徑向平面Yl位于外殼20的下部22的第一端22A的外部。經(jīng)過轉(zhuǎn)子51的軸向中點的第一徑向平面Yl和經(jīng)過軸承32、33之間的軸向中點的第二徑向平面Y2因此彼此相距軸向距離Al。轉(zhuǎn)子51沿軸向方向具有某一寬度，并且轉(zhuǎn)子51的軸向中點在所述寬度的中間。軸承32、33被設(shè)置成沿軸向方向彼此相距某一距離。軸承32、33之間的軸向中點在所述距離的中間。
[0042]邊緣驅(qū)動電機50中所需的電力在船的船體10內(nèi)產(chǎn)生。電力能夠由連接至柴油發(fā)動機的發(fā)電機產(chǎn)生。至邊緣驅(qū)動電機50的定子52的電力由纜繩35提供，纜繩35從船只的船體10的內(nèi)部內(nèi)的發(fā)電機通過外殼20并到達(dá)環(huán)形外罩40內(nèi)的定子52。
[0043]至少外殼22的下部22的第一端22A位于環(huán)形外罩40內(nèi)。旋轉(zhuǎn)的螺旋槳37引起水沿與第一方向SI相反的第二方向S2從中央管45的第一端41流過中央管45流向中央管45的第二端42。因此水流在進(jìn)入中央管45中之前沿外殼20的外表面通過。外殼20和環(huán)形外罩40具有平滑的造形，以便允許水沿所述設(shè)備的表面平滑地通過。外殼20的上部21位于距離螺旋槳37 —軸向距離處，這意味著外殼20不會顯著地干擾到螺旋槳37的水流。水流在通過外殼20后并在進(jìn)入螺旋槳37之前有時間穩(wěn)定。第二方向S2沿軸31的中心軸線X方向。
[0044]圖2所示的外殼20在軸向方向上能夠制造得比圖1中的外殼20更短。這是由于驅(qū)動螺旋槳37的電機50已經(jīng)從外殼20轉(zhuǎn)移至外罩40。在外殼20的下部22處的艙內(nèi)支撐軸31的軸承32、33能夠為常規(guī)的油潤滑的滾柱軸承32、33。滾柱軸承32、33的下部能夠設(shè)置在油中，這在軸承32、33的旋轉(zhuǎn)期間提供潤滑。因此不需要為軸承32、33的潤滑制造專用裝置。由軸承32、33產(chǎn)生的熱量將加熱外殼20內(nèi)的空氣，并且外殼20內(nèi)的該加熱的空氣在沿外殼20的殼體的內(nèi)表面通過時將被冷卻。外殼20的殼體的外表面直接與圍繞的海水接觸，因此將由沿外殼20的殼體的外表面通過的海水冷卻。
[0045]在外殼20的下部22的第一端22A處密封軸31的密封件34通過軸承32、33產(chǎn)生的熱量在外部被加熱，在外殼20的下部22的第一端22A處，軸31的外端31A從外殼20的下部22的第一端22A突出。主要是位于密封件34附近的徑向軸承32產(chǎn)生至密封件34的外部熱量。在外殼20的下部22內(nèi)沒有能導(dǎo)致密封件34的額外的外部加熱的電機。這意味著密封件34的運行溫度將保持在較低水平，延長密封件34的壽命。
[0046]邊緣驅(qū)動電機50產(chǎn)生在推進(jìn)應(yīng)用中有利的高扭矩。該高扭矩歸于邊緣驅(qū)動電機50內(nèi)的轉(zhuǎn)子51的大直徑D2。電機的扭矩與電機的體積成正比。邊緣驅(qū)動電機50的體積通過邊緣驅(qū)動電機50的大直徑D2而增加。圖2中的邊緣驅(qū)動電機50的直徑D2是圖1中的電機30的直徑Dl的大約2到6倍。邊緣驅(qū)動電機50能夠被設(shè)計成使得能夠?qū)崿F(xiàn)定子52的直接到圍繞的海水的足夠的冷卻。邊緣驅(qū)動電機50的轉(zhuǎn)子51也能夠直接被圍繞的海水冷卻。轉(zhuǎn)子51在形成于外罩40的內(nèi)表面中的環(huán)形槽46內(nèi)旋轉(zhuǎn)。通道Pl在環(huán)形槽46內(nèi)設(shè)置在轉(zhuǎn)子51與定子52之間，當(dāng)海水通過中央管45時，允許海水通過所述通道Pl。在通道Pl中流動的海水將冷卻轉(zhuǎn)子51和定子52兩者。邊緣驅(qū)動電機50的定子52還將被通過環(huán)形外罩40的外表面的海水冷卻。由于外罩40的大直徑,外罩40的外表面很大，并且因此形成定子52的大冷卻表面，所述大冷卻表面與海水直接接觸。因此定子52的冷卻能夠被設(shè)置成直接通過外罩40的殼體至圍繞外罩40的殼體的海水的無源冷卻。
[0047]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的推進(jìn)裝置的第二實施方式。該實施方式中的螺旋槳沿第二方向S2向前拉動船只。
[0048]除了螺旋槳37和外罩40之外，推進(jìn)裝置100的該第二實施方式對應(yīng)于圖2所示的推進(jìn)裝置100的第一實施方式。與圖2所示的第一實施方式中的螺旋槳37的工作方向S2相比，該第二實施方式中的螺旋槳37沿相反的方向SI工作。與圖2中的第一實施方式中的外罩40的方向相比，該第二實施方式中的外罩40的方向被轉(zhuǎn)動180度。在該第二實施方式中，至少外殼22的下部22的第一端22A也位于環(huán)形外罩40內(nèi)。旋轉(zhuǎn)的螺旋槳37引起水沿第一方向SI從中央管45的第一端41流經(jīng)中央管45，流向中央管45的第二端42。因此水自由地流入中央管45，并且在離開中央管45時沿外殼20的外表面通過。與圖1中的實施方式一樣，外殼20和環(huán)形外罩40有平滑的造形，以便允許水沿所述設(shè)備的表面平滑地通過。外殼20的上部21位于距離螺旋槳37 —軸向距離處，這意味著外殼20不會顯著地干擾從螺旋槳37噴射的水流。
[0049]外殼20能夠相對于船只的船體10繞豎直中心軸線Y旋轉(zhuǎn)360度。軸31繞水平中心軸線X旋轉(zhuǎn)。因此在圖中，外殼20的旋轉(zhuǎn)軸線Y與軸31的旋轉(zhuǎn)軸線X之間的夾角是90度。軸31的旋轉(zhuǎn)軸線X自然能夠相對于水平面傾斜。軸31的傾斜的轉(zhuǎn)動軸線X能產(chǎn)生流體力學(xué)優(yōu)點。軸31的傾斜的轉(zhuǎn)動軸線X能夠通過相對于船只的船體10傾斜整個外殼20來實現(xiàn)。
[0050]本發(fā)明及其實施方式不僅限于上述示例，而是能夠在權(quán)利要求的范圍內(nèi)變化。
【權(quán)利要求】
1.一種推進(jìn)裝置，其包括: 外殼(20)，所述外殼(20)包括上部(21)和下部(22)，所述外殼(20)從所述上部(21)被旋轉(zhuǎn)地支撐在船只的船體(10)處； 軸(31)，所述軸(31)通過所述外殼(20)內(nèi)的徑向和軸向軸承(32，33)旋轉(zhuǎn)地支撐，所述軸(31)具有軸向中心線(X)和從所述外殼(20)的所述下部(22)的第一端(22A)突出的外端(31A)； 螺旋槳(37)，所述螺旋槳(37)附連至所述外殼(20)的所述下部(22)的所述第一端(22A)的外部的所述軸(31)的所述外端(31A)，所述螺旋槳(37)隨所述軸(31)旋轉(zhuǎn)； 環(huán)形外罩(40)，所述環(huán)形外罩(40)被固定地支撐在所述外殼(20)處，所述軸(31)的所述軸向中心線(X)還形成所述環(huán)形外罩(40)的軸向中心線，所述環(huán)形外罩(40)圍繞所述螺旋槳(37)的外邊緣并且形成用于水流過所述環(huán)形外罩(40)的內(nèi)部的管(45)； 其特征在于，所述推進(jìn)裝置還包括: 邊緣驅(qū)動電機(50)，所述邊緣驅(qū)動電機(50)包括轉(zhuǎn)子磁軛(51)和定子(52)，所述轉(zhuǎn)子磁軛(51)設(shè)置在所述螺旋槳(37)的所述外邊緣上并且隨所述螺旋槳(37)旋轉(zhuǎn)，所述定子(52)設(shè)置在所述環(huán)形外罩(40)內(nèi)并且圍繞所述轉(zhuǎn)子磁軛(51)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的推進(jìn)裝置，其特征在于，所述外殼(20)內(nèi)的所述徑向和所述軸向軸承(32，33)是油潤滑的滾柱軸承。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的推進(jìn)裝置，其特征在于，所述軸(31)的所述外端(31A)通過所述外殼(20)的所述下部(22)的所述第一端(22A)處的密封件(34)密封，以便防止水滲入所述外殼(20)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項所述的推進(jìn)裝置，其特征在于，經(jīng)過所述轉(zhuǎn)子磁軛(51)的軸向⑴中點的第一徑向平面(Yl)位于所述外殼(20)的所述下部(22)的所述第一端(22A)的外部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的推進(jìn)裝置，其特征在于，經(jīng)過所述轉(zhuǎn)子(51)的所述軸向(X)中點的所述第一徑向平面(Yl)和經(jīng)過所述軸承(32，33)之間的軸向中點的第二徑向平面(Y2)彼此相距一軸向(X)距離(Al)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項所述的推進(jìn)裝置，其特征在于，所述環(huán)形外罩(40)的內(nèi)表面包括環(huán)形槽(46)，所述轉(zhuǎn)子磁軛(51)在所述環(huán)形槽(46)內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的推進(jìn)裝置，其特征在于，在所述槽(46)中，在所述轉(zhuǎn)子磁軛(51)與所述外罩(40)之間有通道(Pl)，由此水能夠通過所述通道(Pl)，以便冷卻所述轉(zhuǎn)子(51)和所述定子(52)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任一項所述的推進(jìn)裝置，其特征在于，通過所述環(huán)形外罩(40)的內(nèi)部的所述管(45)為圓柱形。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任一項所述的推進(jìn)裝置，其特征在于，至少所述外殼(20)的所述下部(22)的所述第一端(22A)位于所述環(huán)形外罩(40)內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任一項所述的推進(jìn)裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子(51)是永磁轉(zhuǎn)子。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中的任一項所述的推進(jìn)裝置，其特征在于，所述定子(52)的冷卻被設(shè)置為直接通過所述外罩(40)的殼體至圍繞所述外罩(40)的殼體的海水的無源冷



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【文檔編號】B63H5/125GK104210633SQ201410230776
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月29日
【發(fā)明者】尤卡·瓦里斯, 托米·倫皮埃寧 申請人:Abb技術(shù)有限公司