綜合電力技術(shù)是艦船動力系統(tǒng)的一次重大變革,其以模塊化、集成化為技術(shù)思想,構(gòu)造了新一代高性能艦船動力系統(tǒng)平臺,并逐步成為艦船動力重要的發(fā)展方向。集成電機(jī)推進(jìn)裝置隨著綜合電力技術(shù)的發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生,在進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)電力推進(jìn)的高功率密度、高效率、低噪聲和高機(jī)動性能等方面,將起到重要作用。該文從集成電機(jī)推進(jìn)裝置的工作原理和特點(diǎn)出發(fā),分析其關(guān)鍵技術(shù)研究現(xiàn)狀和主要應(yīng)用構(gòu)型,并對其應(yīng)用發(fā)展趨勢進(jìn)行探討。 

【文章來源】：中國電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2020,40(11)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

集成電機(jī)推進(jìn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖(Schottel公司)Fig.1StructureoftheIMP(Schottel)

第11期王東等：集成電機(jī)推進(jìn)裝置應(yīng)用綜述3655推進(jìn)軸系(a)艦船傳統(tǒng)推進(jìn)裝置發(fā)電機(jī)集成化推進(jìn)電機(jī)電纜無軸推進(jìn)器控制器(b)艦船集成電機(jī)推進(jìn)裝置圖2傳統(tǒng)推進(jìn)與集成電機(jī)推進(jìn)裝置對比Fig.2Comparationbetweentheintegratedpropulsionandtraditionalpropulsion和推進(jìn)電機(jī)等設(shè)備，集成電機(jī)浸泡在海水中自循環(huán)冷卻，不僅節(jié)省了艙內(nèi)大量空間，有利于船體總體結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，且推進(jìn)效率高。2）振動噪聲低[4]。集成電機(jī)推進(jìn)裝置取消了旋轉(zhuǎn)軸系，消除了軸系振動噪聲，以及將推進(jìn)電機(jī)移到艙外，進(jìn)一步削弱了艙室內(nèi)噪聲。3）優(yōu)異的機(jī)動性和操縱性。集成電機(jī)推進(jìn)裝置可采用全回轉(zhuǎn)的方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的舵，進(jìn)而具備“舵–槳–車”合一的功能，可大幅提高了艦船機(jī)動性和操縱性。集成電機(jī)推進(jìn)裝置因高度集成、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、組件偶聯(lián)和跨學(xué)科門類多等原因，使得其設(shè)計(jì)、制造難度大，初期研制成本遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)推進(jìn)裝置，這也是制約其性能充分發(fā)揮和工程化進(jìn)度緩慢的主要原因。2集成電機(jī)推進(jìn)裝置關(guān)鍵技術(shù)及進(jìn)展2.1集成化推進(jìn)電機(jī)及其無位置傳感器控制技術(shù)集成電機(jī)推進(jìn)裝置中電機(jī)定子融合于導(dǎo)管內(nèi)部，取消了傳統(tǒng)的機(jī)殼和基座結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子與槳葉集成為一體，并借助槳葉做功產(chǎn)生壓力，為電機(jī)冷卻氣隙內(nèi)水循環(huán)流動提供動力，導(dǎo)管內(nèi)主流方向與電機(jī)冷卻氣隙內(nèi)流動方向相反[5-6]，如圖3所示。集成電機(jī)定子電機(jī)轉(zhuǎn)子來流方向槳葉氣隙進(jìn)流氣隙出流軸線前支撐軸承前推力軸承后支撐軸承后推力軸承圖3集成電機(jī)布置和結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3SketchmapoftheIMP化電機(jī)的特殊安裝結(jié)構(gòu)，要求其在徑向方向盡可能薄和軸向方向盡可能短，以減小導(dǎo)管阻力，且電磁氣隙?

筒僮菪浴?集成電機(jī)推進(jìn)裝置因高度集成、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、組件偶聯(lián)和跨學(xué)科門類多等原因，使得其設(shè)計(jì)、制造難度大，初期研制成本遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)推進(jìn)裝置，這也是制約其性能充分發(fā)揮和工程化進(jìn)度緩慢的主要原因。2集成電機(jī)推進(jìn)裝置關(guān)鍵技術(shù)及進(jìn)展2.1集成化推進(jìn)電機(jī)及其無位置傳感器控制技術(shù)集成電機(jī)推進(jìn)裝置中電機(jī)定子融合于導(dǎo)管內(nèi)部，取消了傳統(tǒng)的機(jī)殼和基座結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子與槳葉集成為一體，并借助槳葉做功產(chǎn)生壓力，為電機(jī)冷卻氣隙內(nèi)水循環(huán)流動提供動力，導(dǎo)管內(nèi)主流方向與電機(jī)冷卻氣隙內(nèi)流動方向相反[5-6]，如圖3所示。集成電機(jī)定子電機(jī)轉(zhuǎn)子來流方向槳葉氣隙進(jìn)流氣隙出流軸線前支撐軸承前推力軸承后支撐軸承后推力軸承圖3集成電機(jī)布置和結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3SketchmapoftheIMP化電機(jī)的特殊安裝結(jié)構(gòu)，要求其在徑向方向盡可能薄和軸向方向盡可能短，以減小導(dǎo)管阻力，且電磁氣隙要大，用于容納氣隙內(nèi)定/轉(zhuǎn)子防腐蝕護(hù)套[7]。最早公開的集成電機(jī)推進(jìn)方案是德國漢諾威LuwigKort于1940年授權(quán)的一項(xiàng)專利[7]，如圖4所示。在此基礎(chǔ)上，1976年出現(xiàn)了采用鼠籠式轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)結(jié)構(gòu)的集成電機(jī)推進(jìn)裝置樣機(jī)[8]，如圖5所示，并于1989年完成了7.5kW原理樣機(jī)研制[9]，樣機(jī)測試發(fā)現(xiàn)了軸承摩擦損耗和定子護(hù)套渦流損耗過大的問題。緊接著，英國華威大學(xué)于1992年[10]等提出了磁阻式集成電機(jī)結(jié)構(gòu)，采用3相6極電磁方案完成了5kW樣機(jī)設(shè)計(jì)[11]。但是，上述采用集成感應(yīng)電機(jī)和磁阻式電機(jī)方案，均存在電機(jī)徑向厚度過大而導(dǎo)致導(dǎo)管尺寸大和推進(jìn)器水動力效率低的問題，以及電機(jī)結(jié)構(gòu)為了在氣隙中容納定轉(zhuǎn)子護(hù)套和防腐蝕保護(hù)層，造成氣隙尺寸大

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：3228393