无轴推进电机的优化设计与电磁噪声分析开题报告

 2020-02-10 11:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

1、目的及意义(含国内外的研究现状分析)

1.1国内外研究现状

船舶电力推进技术已经有一百多年的历史,从上世纪80年代起,随着推进电机、供电系统、蓄电池和微电子信息技术的发展,电力推进在船舶上的应用得到了大力发展。近年来,随着船舶大型化的发展,传统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。在传统推进系统中,随着主机单机功率的增大,其体积也随之增大,推进轴系长度过长,部分船舱被占用,导致空间利用率低下。同时,由于推进轴系结构日趋复杂,在能量传递过程中损耗增大,传递效率降低,增加了船舶的设计难度和建造成本。这些缺陷导致人们逐渐将目光转向更加先进的无轴推进系统。

航行器水下推进电机技术经历了从传统的直流电动机到无轴推进电机的发展过程:在20世纪60—80年代直流电机的发展取得了很大突破;到了90年代开始大规模研发交流无刷电机;进入21世纪,随着科学技术的不断发展,开始把重点放在开发、研究无轴推进的集成电机技术及磁耦合推进技术。目前,无轴推进电机技术是各国新型水下/水面航行器动力系统的重要研究方向,它具有高效率、高比功率、低噪声、新型冷却系统、长期运行的特点。无轴轮缘驱动推进器最早由美国海军在2005年发布的TangoBravo计划中作为新一代潜艇发展首要关键技术提出的,最初主要应用于军事领域中。但随着相关研究的深入,无轴轮缘推进器占用空间小、布置结构简单的特点使其应用领域不断扩大。

目前,国内外有多家研究机构在从事此类推进器的研究,并拥有了一些成果。2004年,美国SchillingRobotics公司开发的5叶推进器,输入电压600V,功率7.5kW,输出转速1000r/min,额定推力2000N,其主要特点为无需水密,允许海水通过电机内部,有助于降低电机温度,提高电机功率密度。2005年,挪威Brunvoll公司开发了大型4叶轮缘推进器,输出功率100kW,其特点在于灵活性强、耐用度高;通过选用多槽式电机,通过永磁体的旋转带动螺旋桨旋转;其轴承采用磁性流体轴承,减少维修和污染问题,根据安装位置设计导流罩,以减少噪声和振动。

国内无轴推进器的研究起步稍晚,从目前的研究情况来看,国内广州海工船舶设备有限公司已经研发出50kW/100kW无轴轮缘推进器,并将超静音无轴轮缘推进器应用到无人船上。

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