本技術(shù)涉及船用電機(jī)，具體地涉及船用推進(jìn)水冷永磁同步電機(jī)。

背景技術(shù)：

1、永磁同步電機(jī)相比同類異步電機(jī)具有高效節(jié)能、功率因數(shù)高、低振動、低噪聲、體積小、重量輕的優(yōu)點(diǎn)，直接驅(qū)動負(fù)載，可簡化設(shè)備傳動鏈、提高系統(tǒng)效率、減少機(jī)械損耗、延長設(shè)備壽命。永磁同步電機(jī)的外特性效率曲線相比異步電機(jī)，不僅在滿載運(yùn)行時有較高效率，在輕載時效率要高于同步電機(jī)20％以上。

2、基于永磁同步電機(jī)上述眾多優(yōu)勢，特別在目前國家‘節(jié)能減排’的大背景下，其應(yīng)用前景極為廣闊。設(shè)計(jì)采用優(yōu)化電磁方案、緊湊式結(jié)構(gòu)，以永磁電機(jī)的大功率化、高功率密度化為主要發(fā)展方向。

3、高性能的永磁電動機(jī)是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的基礎(chǔ)，電力電子技術(shù)、微電子控制技術(shù)和永磁同步電機(jī)技術(shù)的結(jié)合催化出了一批新型且性能優(yōu)異的機(jī)電一體化產(chǎn)品。開發(fā)體積小、重量輕、高功率密度的船用推進(jìn)水冷永磁同步電機(jī)在綠色船舶上推廣應(yīng)用，具有很好的發(fā)展前景，是船舶專用電機(jī)的主要發(fā)展方向。

4、現(xiàn)有技術(shù)關(guān)于永磁電機(jī)，具有以下問題：

5、1.調(diào)速永磁同步電動機(jī)(pmsm)是現(xiàn)代交流伺服控制系統(tǒng)的主要動力源，pmsm需要具備低速大轉(zhuǎn)矩輸出、過載能力強(qiáng)和寬調(diào)速范圍的特點(diǎn)，同時還要減重降噪，提高驅(qū)動效率。但當(dāng)電機(jī)輸出功率一定時，在額定轉(zhuǎn)速以下的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速階段，低速扭矩的提高必然帶來額定轉(zhuǎn)速的降低，由于額定轉(zhuǎn)速以上需要進(jìn)行弱磁控制，如保持最高轉(zhuǎn)速不變，則電機(jī)弱磁調(diào)速范圍也隨之提高；因此pmsm的弱磁調(diào)速能力對于提高船用推進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)性能具有重要意義；但現(xiàn)有技術(shù)對于提高pmsm驅(qū)動系統(tǒng)弱磁調(diào)速性能主要在優(yōu)化弱磁控制算法方面著手；

6、2.齒槽轉(zhuǎn)矩是永磁電機(jī)特有的問題之一，是高性能永磁電機(jī)設(shè)計(jì)和制造中必須考慮和解決的關(guān)鍵問題，永磁電機(jī)中永磁體和有槽電樞鐵心相互作用，不可避免地產(chǎn)生齒槽轉(zhuǎn)矩，導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩波動，引起振動和噪聲，影響系統(tǒng)的控制精度；

7、3.由于永磁同步電動機(jī)的矢量控制系統(tǒng)需要檢測轉(zhuǎn)子的精確位置，并根據(jù)轉(zhuǎn)子的位置按正弦電流波形給出相電流，因此轉(zhuǎn)子位置檢測精度直接決定了電機(jī)的控制精度；但現(xiàn)有技術(shù)的檢測方式并不足以提供足夠的控制精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型針對上述問題，提供船用推進(jìn)水冷永磁同步電機(jī)，其目的在于從物理設(shè)計(jì)上使永磁電機(jī)的弱磁性能更好；使反電勢盡量正弦化，降低電機(jī)反電勢諧波對驅(qū)動系統(tǒng)的影響，提高整個控制系統(tǒng)的控制精度；節(jié)約能源、降低長期運(yùn)行成本；具有較高的功率密度，使電機(jī)自身材料使用率達(dá)到最佳。

2、為解決上述問題，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案為：

3、一種船用推進(jìn)水冷永磁同步電機(jī)，包含水冷循環(huán)系統(tǒng)、永磁體能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、測溫保護(hù)裝置、檢測限位裝置；其中：

4、所述水冷循環(huán)系統(tǒng)包括前端蓋、不銹鋼接頭、不銹鋼波紋管、機(jī)座、后端蓋；

5、所述永磁體能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括電機(jī)永磁轉(zhuǎn)子、接線盒、電機(jī)定子；

6、所述測溫保護(hù)裝置包含電刷裝置、繞組測溫儀、繞組防潮加熱帶、軸承測溫儀；

7、所述檢測限位裝置包含連接板、失電制動器、聯(lián)接盤、編碼器、防護(hù)罩。

8、優(yōu)選地，所述前端蓋的正上方焊有1個所述不銹鋼接頭作為進(jìn)水口；所述前端蓋的順時針35度處焊有1個所述不銹鋼接頭作為出水口；

9、所述機(jī)座的前方順時針35度處焊有1個所述不銹鋼接頭作為進(jìn)水口；所述機(jī)座的后方逆時針35度處焊有1個所述不銹鋼接頭作為出水口；

10、所述后端蓋的正上方焊有1個所述不銹鋼接頭作為出水口；后端蓋面對軸尾順時針35度處焊有1個所述不銹鋼接頭作為進(jìn)水口。

11、優(yōu)選地，所述前端蓋與所述機(jī)座通過止口配合連接；所述前端蓋的出水口與所述機(jī)座的進(jìn)水口通過所述不銹鋼波紋管連通；

12、所述后端蓋與所述機(jī)座通過止口配合連接；所述后端蓋的進(jìn)水口與所述機(jī)座的出水口通過所述不銹鋼波紋管連通。

13、優(yōu)選地，所述電機(jī)永磁轉(zhuǎn)子中內(nèi)置有磁鋼；

14、所述磁鋼為v型結(jié)構(gòu)型式，且采用分段斜極工藝制成。

15、優(yōu)選地，所述電機(jī)永磁轉(zhuǎn)子中設(shè)置有用于安裝所述磁鋼的磁鋼槽；

16、當(dāng)所述磁鋼安裝進(jìn)所述磁鋼槽中之后，所述磁鋼槽內(nèi)采用灌環(huán)氧樹脂封膠，且由端板對所述磁鋼槽前后封閉，且最后用拉緊螺桿將所述磁鋼固定在所述磁鋼槽中。

17、優(yōu)選地，所述電刷裝置通過螺釘安裝在所述前端蓋的外表面；所述電刷裝置的底部與所述永磁轉(zhuǎn)子接觸。

18、優(yōu)選地，所述繞組測溫儀內(nèi)置于所述電機(jī)定子的繞組中；所述繞組測溫儀的引出線引入所述接線盒；

19、所述繞組防潮加熱帶內(nèi)置于所述電機(jī)定子的繞組中；所述繞組防潮加熱帶的引出線引入所述接線盒。

20、優(yōu)選地，所述軸承測溫儀包含前軸承測溫儀、后軸承測溫儀；其中：

21、所述前軸承測溫儀的傳感部件置于所述前端蓋的右方水平逆時針30度處；所述前軸承測溫儀的引出線引入所述接線盒；

22、所述后軸承測溫儀的傳感部件置于所述后端蓋的左方水平順時針30度處；所述后軸承測溫儀的引出線引入所述接線盒。

23、優(yōu)選地，所述連接板與所述后端蓋通過止口配合連接；所述連接板還與所述防護(hù)罩通過止口配合連接；所述連接板還與所述失電制動器通過螺釘連接；

24、所述失電制動器與所述聯(lián)接盤通過止口配合連接；

25、所述編碼器通過平鍵固定于所述永磁轉(zhuǎn)子的尾部，且利用彈性連接片與所述聯(lián)接盤連接。

26、本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)對比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

27、1.由于本發(fā)明的船用推進(jìn)水冷永磁同步電機(jī)采用永磁體內(nèi)置v型磁路結(jié)構(gòu)，從而在物理設(shè)計(jì)上就能使永磁電機(jī)的弱磁性能更好；

28、2.由于本發(fā)明的船用推進(jìn)水冷永磁同步電機(jī)采用轉(zhuǎn)子斜極、磁鋼分段削弱齒槽轉(zhuǎn)矩，通過優(yōu)化磁路得到較為理想的氣隙磁密波形，從而使反電勢盡量正弦化，降低了電機(jī)反電勢諧波對驅(qū)動系統(tǒng)的影響，提高了整個控制系統(tǒng)的控制精度；進(jìn)一步地，采用本發(fā)明技術(shù)方案的永磁電機(jī)在通過ansys多物理場聯(lián)合仿真的時候，可以更準(zhǔn)確的檢驗(yàn)電機(jī)設(shè)計(jì)方案的性能表現(xiàn)，也可以實(shí)現(xiàn)控制算法的優(yōu)化。

29、3.由于本發(fā)明的船用推進(jìn)水冷永磁同步電機(jī)采用傳感編碼器作為檢測器件，用于電機(jī)位置和速度采樣，從而大幅提升了控制精度；

30、4.由于本發(fā)明的船用推進(jìn)水冷永磁同步電機(jī)效率與功率因數(shù)均高于0.95，提高了電網(wǎng)品質(zhì)因數(shù)，從而無需加功率因數(shù)補(bǔ)償器，節(jié)約能源、降低長期運(yùn)行成本，靠節(jié)電一年可收回電機(jī)購置成本；

31、5.由于本發(fā)明的船用推進(jìn)水冷永磁同步電機(jī)采用水冷循環(huán)系統(tǒng)降低電機(jī)溫升，從而具有較高的功率密度，使電機(jī)自身材料使用率達(dá)到最佳，還可以進(jìn)一步用于全面更換異步電機(jī)。

技術(shù)特征：

1.一種船用推進(jìn)水冷永磁同步電機(jī)，其特征在于：包含水冷循環(huán)系統(tǒng)(1)、永磁體能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(2)、測溫保護(hù)裝置(3)、檢測限位裝置(4)；其中：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船用推進(jìn)水冷永磁同步電機(jī)，其特征在于：所述前端蓋(6)的正上方焊有1個所述不銹鋼接頭(20)作為進(jìn)水口；所述前端蓋(6)的順時針35度處焊有1個所述不銹鋼接頭(20)作為出水口；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的船用推進(jìn)水冷永磁同步電機(jī)，其特征在于：所述前端蓋(6)與所述機(jī)座(10)通過止口配合連接；所述前端蓋(6)的出水口與所述機(jī)座(10)的進(jìn)水口通過所述不銹鋼波紋管(21)連通；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的船用推進(jìn)水冷永磁同步電機(jī)，其特征在于：所述電機(jī)永磁轉(zhuǎn)子(12)中內(nèi)置有磁鋼；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的船用推進(jìn)水冷永磁同步電機(jī)，其特征在于：所述電機(jī)永磁轉(zhuǎn)子(12)中設(shè)置有用于安裝所述磁鋼的磁鋼槽；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的船用推進(jìn)水冷永磁同步電機(jī)，其特征在于：所述電刷裝置(5)通過螺釘安裝在所述前端蓋(6)的外表面；所述電刷裝置(5)的底部與所述永磁轉(zhuǎn)子(12)接觸。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的船用推進(jìn)水冷永磁同步電機(jī)，其特征在于：所述繞組測溫儀(7)內(nèi)置于所述電機(jī)定子(11)的繞組中；所述繞組測溫儀(7)的引出線引入所述接線盒(9)；

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的船用推進(jìn)水冷永磁同步電機(jī)，其特征在于：所述軸承測溫儀(19)包含前軸承測溫儀、后軸承測溫儀；其中：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的船用推進(jìn)水冷永磁同步電機(jī)，其特征在于：所述連接板(14)與所述后端蓋(13)通過止口配合連接；所述連接板(14)還與所述防護(hù)罩(18)通過止口配合連接；所述連接板(14)還與所述失電制動器(15)通過螺釘連接；

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)涉及一種船用推進(jìn)水冷永磁同步電機(jī)，包含水冷循環(huán)系統(tǒng)、永磁體能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、測溫保護(hù)裝置、檢測限位裝置；其中：水冷循環(huán)系統(tǒng)包括前端蓋、不銹鋼接頭、不銹鋼波紋管、機(jī)座、后端蓋；永磁體能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括電機(jī)永磁轉(zhuǎn)子、接線盒、電機(jī)定子；測溫保護(hù)裝置包含電刷裝置、繞組測溫儀、繞組防潮加熱帶、軸承測溫儀；檢測限位裝置包含連接板、失電制動器、聯(lián)接盤、編碼器、防護(hù)罩。本技術(shù)從物理設(shè)計(jì)上使永磁電機(jī)的弱磁性能更好；使反電勢盡量正弦化，降低電機(jī)反電勢諧波對驅(qū)動系統(tǒng)的影響，提高整個控制系統(tǒng)的控制精度；節(jié)約能源、降低長期運(yùn)行成本；具有較高的功率密度，使電機(jī)自身材料使用率達(dá)到最佳。

技術(shù)研發(fā)人員：陳飛虎,湯偉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：長航集團(tuán)武漢電機(jī)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240409
技術(shù)公布日：2025/1/2