1.本发明属于船舶推进器领域，特别涉及一体化轮缘驱动推进器。
背景技术：
2.无轴轮缘推进器是近年来提出并发展的一种全新的船舶推进方式。船舶传统轴系推进器由于其主机体积大、推进轴系长而占用了较大的船舱空间，导致空间利用率低下。同时由于推进轴系的结构日益复杂，导致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，传统推进器存在的种种缺陷使人们将目光投向一种新型无轴推进系统。
3.无轴推进系统是指无需穿透船体的推进装置，其在全电力推进系统的基础上进行创新，采用有别于现有电力推进系统的设计，避免了吊舱式、全回转式等电力推进系统存在的结构复杂、轴系占用空间大、传输效率低、易发故障等缺点。现有的无轴推进器结构复杂，而且推进效率低，运行起来振动和噪声大。
技术实现要素：
4.本发明目的是提供了双层扩散和锯齿尾缘一体化的轮缘驱动推进器，能大大提高无轴推进器的推进效率，减小运行振动和降低噪声。
5.本发明采用的技术方案是双层扩散和锯齿尾缘一体化轮缘驱动推进器，包括增效器组件、定子绕组、转子组件和轴承组件；所述增效器组件包括一级增效器和二级增效器组成的双层扩散结构，所述一级增效器和所述二级增效器都是中部的截面积最小、两侧的截面面积大的形状结构，形成较大的流速比；所述一级增效器和所述二级增效器中的其中一个的导管尾端设置有锯齿型尾缘；或者所述一级增效器和所述二级增效器的导管尾端都设置有锯齿型尾缘。
6.进一步，所述转子组件包括永磁体、转子环、转子桨叶、桨叶板、永磁体防护层，所述转子桨叶通过桨叶板与转子环固定连接在一起；所述永磁体防护层安装于所述定子绕组和所述转子永磁体之间，避免转子永磁体遭受海水侵蚀。
7.所述定子绕组安装在所述一级增效器靠近永磁体的导管内，所述定子绕组连接电源，在定子绕组一侧还安装有避免海水侵蚀的定子防护层。
8.所述一级增效器和所述二级增效器的导管采用减缩渐扩型结构，这种结构在导管中间截面处面积最小而在导管两端进出口处截面积大；一级增效器导管内开设槽孔，所述定子绕组镶嵌于该槽孔中。
9.所述转子桨叶通过桨叶板固定在转子环上，并安装于一级增效器导管截面最小处。推进器工作时，转子环旋转，带动桨叶板运动产生更加高速水流传递给所述二级增效器中，进一步提高了推进效率。
10.所述转子组件被安装于所述一级增效器内壁的轴承组件固定。所述轴承组件包括安装于所述一级增效器导管内壁的推力轴承和径向轴承，对转子组件起到支撑作用。
11.作为一种改进方式，所述的双层扩散型和锯齿尾缘一体化轮缘驱动推进器，还包括增效器间连接组件，用于固定连接所述一级增效器和所述二级增效器的导管，并传递所述一级增效器产生的推力到所述二级增效器的导管。
12.作为一种改进方式，所述的双层扩散型和锯齿尾缘一体化轮缘驱动推进器，还包括设置在所述二级增效器的导管上的旋转件，所述旋转件另一端连接船体，将产生的推力传递给船体。
13.作为一种改进方式，所述的锯齿型尾缘采用大小相等的锯齿结构，设置于一级增效器的导管出口处和/或二级增效器的导管出口处，这样可改变水流波动，减少振动和推进的噪声。
14.本发明在现有无轴驱动推进器上做了重大结构改进，结合轮缘驱动技术，设计出无轴轮缘驱动推进器，这种新型推进器创新性的将电机与推进器集成一体，推进器工作时，转子环带动桨叶板旋转运动，有效地减少了推进系统占用的船舱空间，提高了空间利用率，增加了船舶推进效率，减小了运行的振动和噪声。
15.本发明与现有技术相比具有以下主要的优点：
16.1、本发明采用一体化的双层扩散型和锯齿尾缘一体化轮缘驱动推进器，高度集成了电机、螺旋桨桨叶、舵和轴承，推进器结构紧凑，推进效率提高9％，比较现有没有锯齿尾缘的推进器，本发明的推进器运行时可减少尾流波动，产生的振动与噪声明显减小。
17.2、所述增效器组件包括一级增效器和二级增效器组成的双层扩散结构，这种结构在导管中部的截面积最小而在导管两端截面积较大，可以明显加快流经推进器桨叶的水流流速；锯齿型尾缘的设计大幅降低了水流噪声；轮缘驱动方式无复杂轴系传动，在极大提高推进效率的同时减小振动。
18.3、所述永磁体防护层安装于所述定子绕组和所述转子永磁体之间，避免转子永磁体遭受海水侵蚀；另外在定子绕组一侧还安装有避免海水侵蚀的定子防护层。这样的设计能大大提高推进器的使用寿命，比现有的无轴推进器提高了30％的寿命时长。
19.4、本发明设计的增效器组件采用减缩渐扩型导管，会比单一渐阔型导管产生的流速更大。
20.综上，本发明具有提高推进效率、降低噪声、减小振动等优点，特别适用于对机动性和隐蔽性要求较高的军用舰船上。
附图说明
21.图1是本发明推进器的总体结构图。
22.图2是本发明推进器的一级增效器局部结构放大示意图。
23.图3是本发明推进器的增效器组件尾缘示意图。
24.图4是本发明的推进器进水的水流运动示意图。
25.图中：1.一级增效器；2.二级增效器；3.增效器间连接组件；4.转子桨叶；5.锯齿型尾缘；6.定子绕组；7.永磁体；8.桨叶板；9.转子环；10.一级增效器导管；11.推力轴承；12.径向轴承；13.定子防护层；14.永磁体防护层；15.旋转件；16.水平轴线；
具体实施方式
26.为更好理解本发明的结构和工作原理，下面结合附图来说明。如图1
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4所示，本发明实施例一提供的双层扩散型和锯齿尾缘一体化轮缘驱动推进器，包括增效器组件、定子绕组6、转子组件和轴承组件；所述增效器组件包括一级增效器1和二级增效器2组成的双层扩散结构，所述一级增效器1和所述二级增效器2都是中部的截面积最小、两侧的截面面积大的管状体结构，这样可以明显加快流入推进器的水流流速，形成较大的流速比，所述一级增效器和所述二级增效器的导管尾端都设置有锯齿型尾缘5。
27.如图2所示，所述转子组件包括永磁体7、转子环9、转子桨叶4、桨叶板8、永磁体防护层14，所述转子桨叶4通过桨叶板8与转子环9固定连接在一起；所述永磁体防护层14安装于所述定子绕组6和所述转子永磁体7之间，避免转子永磁体7遭受海水侵蚀。
28.所述转子组件被安装于所述一级增效器内壁的轴承组件固定。所述轴承组件包括安装于所述一级增效器导管10内壁的推力轴承11和径向轴承12，对转子组件起到支撑作用。
29.所述定子绕组6安装在所述一级增效器1靠近永磁体7的导管内，具体的，所述一级增效器导管10内开设槽孔，所述定子绕组6镶嵌于该槽孔中。所述定子绕组6连接电源，在定子绕组6一侧还安装有避免海水侵蚀的定子防护层13。所述一级增效器1的水平轴线16，多个转子桨叶4绕水平轴线16旋转。
30.如图1,4所示，所述一级增效器1和所述二级增效器2的导管采用减缩渐扩型结构，这种结构在导管中间截面处面积最小，而在导管两端进出口处截面积大。图4箭头方向是水流方向，可以明显加快流经推进器桨叶的水流流速；锯齿型尾缘的设计大幅降低了水流噪声。
31.所述双层扩散型和锯齿尾缘一体化轮缘驱动推进器，还包括增效器间连接组件3，用于固定连接所述一级增效器1和所述二级增效器2的导管，并传递所述一级增效器产生的推力到所述二级增效器的导管。设置在所述二级增效器的导管上的旋转件15，所述旋转件15另一端连接船体，可旋转运动，将产生的推力传递给船体。
32.推进器工作时，转子环带动多个转子桨叶4旋转，水流分别从二级增效器入口和一级增效器出口进入道二级增效器中，流经先变小再变大的二级增效器导管内壁，明显加快流入的水流流速，增效器间连接组件3连接所述一级增效器1和所述二级增效器2的导管，并通过二级增效器导管上的旋转件，最终将推进器产生的推力传递给船体。
33.本发明实施例二提供的双层扩散型和锯齿尾缘一体化轮缘驱动推进器，结构与上述实施例一基本相同，这里不重复描述，包括增效器组件、定子绕组、转子组件和轴承组件；所述增效器组件包括一级增效器和二级增效器组成的双层扩散结构，所述一级增效器和所述二级增效器都是中部的截面积最小、两侧的截面面积大的形状结构。与上述实施例一结构区别在于所述一级增效器和所述二级增效器中的其中一个的导管尾端设置有锯齿型尾缘，可以在实际制造时根据船体大小情况安装锯齿型尾缘的个数，节省制造成本。
34.根据上述实施例提供的双层扩散型和锯齿尾缘一体化轮缘驱动推进器，这种新型推进器设有安装于带锯齿尾缘的双层扩散型增效器中的定子绕组驱动带桨叶的转子环旋转，可以在两级增效器导管内产生较快的水流速度并作用于推进器桨叶上，该双层扩散型和锯齿尾缘一体化轮缘驱动推进器与已有推进器相比具有以下的突出效果：
35.1、本发明采用一体化的双层扩散型和锯齿尾缘一体化轮缘驱动推进器，高度集成了电机、螺旋桨桨叶、舵和轴承，推进器结构紧凑，比较现有没有锯齿尾缘的推进器，本发明的推进器运行时可减少尾流波动，产生的振动与噪声明显减小。
36.通过与现有的无轴驱动推进器进行试验比较，推进效率提高9％。比较现有没有锯齿尾缘的推进器进行试验比较，产生的振动减少4％，噪声明显减小7％。
37.2、所述增效器组件包括一级增效器和二级增效器组成的双层扩散结构，这种结构在导管中部的截面积最小而在导管两端截面积较大，可以明显加快流经推进器桨叶的水流流速；锯齿型尾缘的设计大幅降低了水流噪声；轮缘驱动方式无复杂轴系传动，在极大提高推进效率的同时减小振动。
38.3、所述永磁体防护层安装于所述定子绕组和所述转子永磁体之间，避免转子永磁体遭受海水侵蚀；另外在定子绕组一侧还安装有避免海水侵蚀的定子防护层。这样的设计能大大提高推进器的使用寿命，比现有的无轴推进器提高了30％的寿命时长。
39.综上，本发明在现有的无轴轮缘驱动推进器的基础上，采用减缩渐扩型增效器导管和锯齿型尾缘结构，在极大提高推进器推进效率的同时，减小了推进器运行时的振动与噪声。