本发明涉及船舶驱动装置，具体为一种磁轴承轮缘式电机驱动的对转螺旋桨驱动装置。
背景技术：
1、所谓无人船使用的对转螺旋桨就是在螺旋桨推进轴线上，一前一后布置有两个螺旋桨，两个螺旋桨的旋转方向相反，推力方向相同，由于前方旋转产生的涡流，可以由后方螺旋桨所吸收，因此在同等功率下，产生的推力更大，效率更高，在船舶推进节能上，有着重要的意义，在传统的对转桨中，由原动机到螺旋桨，必须经过减速齿轮，通常由一个减速齿轮带动两个从动齿轮，产生相反的旋向，而二个从动齿轮分别带动一根轴，轴上装有螺旋桨，两根驱动轴形成轴套轴的型式，外面的是空心的大轴，轴孔里面布置着小轴，两轴相对旋转，各驱动螺旋桨以相反的方向旋转，两轴之间有动密封，阻止水进入推进器。
2、传统对转桨存在的问题：密封容易失效，引起漏油或进水：两根驱动轴之间的动密封，由于相对旋转速度较快，常因装配误差、轴系跳动、泥沙磨损、橡胶老化等原因引起密封失效、导致漏油或进水，致使轴承和传动机构损坏，引起推进器失效，加工精度高，工艺复杂，成本高昂：为防止动密封失效引起推进器损坏，因此对转桨的轴系加工精度和装配精度非常高，如轴孔内壁必须经过精磨以减少轴孔内壁与密封的磨损，提高密封效果；必须采用高精度的轴承，以及经过精密加工的轴承座，以减少轴系跳动，提高密封效果，同时，传动机构采用高精度的齿轮及蜗轮蜗杆等，对机加工精度要求高，工艺复杂，这些措施，大大增加了对转桨的加工精度，提高了成本，从而影响了对转桨的应用，推进效率低：电机与螺旋桨之间通过齿轮副传动，产生了机械效率损失，降低传动效率，容纳轴系和齿轮的齿轮箱和吊柱，体积巨大，在水中产生阻力，进一步降低了推进效率；噪声振动大：齿轮传动产生振动并引发噪声，其次水流流经吊柱和齿轮箱后，产生紊流，螺旋桨在紊流中，产生振动，并引发空泡，空泡爆裂产生噪声；结构复杂、重量重体积大、可靠性低：推进系统包括了齿轮、齿轮箱、轴系、各种轴承和轴承座、密封和密封座等，结构复杂，零件众多，可靠性低；
3、因此，如何设计一种效率高、结构简单、故障点少的对转螺旋桨驱动装置成为本领域亟需解决的问题。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种磁轴承轮缘式电机驱动的对转螺旋桨驱动装置，解决了设备效率低、结构复杂、故障点多的问题。
2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种磁轴承轮缘式电机驱动的对转螺旋桨驱动装置，包括保护壳，所述保护壳内部设置有正转轮缘式电机，所述正转轮缘式电机输出端固定连接有正转螺旋桨，所述正转轮缘式电机一侧设置有反转轮缘式电机，所述反转轮缘式电机输出端固定连接有反转螺旋桨，所述正转轮缘式电机与所述反转轮缘式电机两侧均设置有磁推力轴承，所述正转螺旋桨与所述反转螺旋桨均转动连接在所述保护壳内部，所述保护壳内部安装有信号灯反馈系统。
3、进一步的，正转螺旋桨与反转螺旋桨都是设置为分体式的叶片，对应的叶片固定在对应的正转轮缘式电机或反转轮缘式电机转子的内圆上，对应的正转轮缘式电机与反转轮缘式电机的定子和转子外部都涂抹有防腐蚀涂层，磁推力轴承为滑动式且设置为永磁体，对应的其外部也涂抹有防腐蚀涂层。
4、优选的，所述正转轮缘式电机与所述正转螺旋桨之间设置有叶梢法兰，所述正转螺旋桨通过所述叶梢法兰安装在所述正转轮缘式电机上，所述反转轮缘式电机与所述反转螺旋桨之间设置有叶梢法兰，所述反转螺旋桨通过所述叶梢法兰安装在所述反转轮缘式电机上。
5、优选的，所述信号灯反馈系统包括环境光传感器模块、plc控制模块、gps模块、ins模块和信号灯；
6、所述环境光传感器模块用于实时监测周围环境光线强度；
7、所述plc控制模块用于处理来自各个传感器的数据，并控制信号灯的运行；
8、所述gps模块用于提供高精度的位置数据；
9、所述ins模块提供用于高频率的姿态和速度数据；
10、所述信号灯用于通过灯光闪烁的不同显示无人船的航行状态和位置。
11、优选的，所述信号灯安装在所述保护壳外部。
12、优选的，所述环境光传感器模块包括光敏传感器和信号处理单元；
13、所述光敏传感器用于将光信号转化为电信号，反映当前的光线强度；
14、所述信号处理单元用于对信号进行放大、滤波和数字化处理，以便传输至plc控制模块。
15、优选的，所述plc控制模块包括中央处理单元、输入单元、输出单元和通信单元；
16、所述中央处理单元用于处理来自各个传感器的数据，并发出控制信号调节信号灯；
17、所述输入单元用于将环境光传感器模块、gps模块和ins模块的数据输入plc控制模块；
18、所述输出单元用于根据光敏传感器发出的信号调节信号灯的亮度、闪烁频率和颜色；
19、所述通信单元用于实现数据的实时传输和控制指令的发送。
20、优选的，所述gps模块包括gps接收器和信号转换单元；
21、所述gps接收器用于接收卫星信号，提供高精度的位置信息；
22、所述信号转换单元用于将卫星信号转换为可用的位置信息，并传输至plc控制模块。
23、优选的，所述ins模块包括加速度计、陀螺仪和计算处理单元；
24、所述加速度计用于提供船体的加速度信息；
25、所述陀螺仪用于提供船体的旋转角速度信息；
26、所述计算处理单元用于计算船体的姿态和速度信息，并传输至plc控制模块。
27、优选的，所述环境光传感器模块与所述plc控制模块通过电性连接，所述gps模块与所述plc控制模块通过电性连接，所述ins模块与所述plc控制模块通过电性连接，所述plc控制模块与所述信号灯通过电性连接。
28、工作原理：在通过设备进行无人船的驱动时，正转轮缘式电机与反转轮缘式电机前后串接，使正转螺旋桨与反转螺旋桨的旋向相反，从而产生同方向的推力，布置在后方的反转螺旋桨吸收正转螺旋桨尾涡的能量，提升整体推进效率和推力，正转螺旋桨与反转螺旋桨通过叶梢固定在正转轮缘式电机和反转轮缘式电机转子内圆上，由转子直接驱动旋转。电机定子体在通入三相电源后产生旋转磁场，电机转子体在旋转磁场作用下旋转并输出力矩，进而驱动正转螺旋桨与反转螺旋桨高速旋转产生推力，推动船体前进，正转轮缘式电机和反转轮缘式电机的定子和转子外部涂有防腐蚀涂层可以完全置于水中，并且其线圈和铁芯经过多层绝缘和防腐蚀材料包裹，与水隔绝，确保绝缘性和使用寿命，磁推力轴承可以在正转轮缘式电机和反转轮缘式电机驱动时，防止其转子的轴向窜动。并且磁推力轴承为滑动式由两个环形的推力块组成，采用永磁体或电磁线圈，对应外部涂有耐腐蚀防腐涂层，这样在其作业的时候可以通过磁力使推力块分开，保持一定间隙，处于非接触式悬浮状态，避免了直接滑动摩擦，减少发热和磨损。
29、本发明提供了一种磁轴承轮缘式电机驱动的对转螺旋桨驱动装置。具备以下有益效果：
30、1、本发明通过采用一前一后串列式的螺旋桨设计，前后布置的螺旋桨互相独立，取消了传统对转桨所需的轴系结构，这种设计不需要设置轴与轴之间的动密封，从根本上消除了以往对转桨存在的密封问题和高昂的生产成本，取消轴系和高精度的加工与装配工艺，不仅降低了生产成本，还大大提高了对转桨的可靠性。
31、2、本发明通过采用永磁同步电机，转子使用永磁体代替线圈，减少了磁耗，提高了电机效率和功率因数，轮缘式电机直接驱动螺旋桨，消除了齿轮传动环节，减少了机械效率损失，轴承为非接触式的磁轴承，摩擦系数几乎为零，进一步提高了机械传动效率，此外，消除齿轮传动和梢涡空泡，使螺旋桨来流均匀，桨叶振动小，噪声和振动大大降低。
32、3、本发明通过集成了信号灯反馈系统，使得plc控制系统根据环境光线强度自动调整信号灯的亮度，使信号灯在不同光线条件下保持最佳可见性，从而提高无人船的可见性和安全性，同时降低能耗，延长信号灯的使用寿命，通过gps提供高精度位置数据，ins模块提供高频率的姿态和速度数据，两个系统的数据融合后，plc控制系统实时调整信号灯的闪烁频率和颜色组合，以准确反映无人船的航行状态。
1.一种磁轴承轮缘式电机驱动的对转螺旋桨驱动装置，包括保护壳，其特征在于，所述保护壳内部设置有正转轮缘式电机(1)，所述正转轮缘式电机(1)输出端固定连接有正转螺旋桨(2)，所述正转轮缘式电机(1)一侧设置有反转轮缘式电机(3)，所述反转轮缘式电机(3)输出端固定连接有反转螺旋桨(4)，所述正转轮缘式电机(1)与所述反转轮缘式电机(3)两侧均设置有磁推力轴承(5)，所述正转螺旋桨(2)与所述反转螺旋桨(4)均转动连接在所述保护壳内部，所述保护壳内部安装有信号灯反馈系统。
2.根据权利要求1所述的一种磁轴承轮缘式电机驱动的对转螺旋桨驱动装置，其特征在于，所述正转轮缘式电机(1)与所述正转螺旋桨(2)之间设置有叶梢法兰，所述正转螺旋桨(2)通过所述叶梢法兰安装在所述正转轮缘式电机(1)上，所述反转轮缘式电机(3)与所述反转螺旋桨(4)之间设置有叶梢法兰，所述反转螺旋桨(4)通过所述叶梢法兰安装在所述反转轮缘式电机(3)上。
3.根据权利要求1所述的一种磁轴承轮缘式电机驱动的对转螺旋桨驱动装置，其特征在于，所述信号灯反馈系统包括环境光传感器模块、plc控制模块、gps模块、ins模块和信号灯；
4.根据权利要求3所述的一种磁轴承轮缘式电机驱动的对转螺旋桨驱动装置，其特征在于，所述信号灯安装在所述保护壳外部。
5.根据权利要求3所述的一种磁轴承轮缘式电机驱动的对转螺旋桨驱动装置，其特征在于，所述环境光传感器模块包括光敏传感器和信号处理单元；
6.根据权利要求3所述的一种磁轴承轮缘式电机驱动的对转螺旋桨驱动装置，其特征在于，所述plc控制模块包括中央处理单元、输入单元、输出单元和通信单元；
7.根据权利要求3所述的一种磁轴承轮缘式电机驱动的对转螺旋桨驱动装置，其特征在于，所述gps模块包括gps接收器和信号转换单元；
8.根据权利要求3所述的一种磁轴承轮缘式电机驱动的对转螺旋桨驱动装置，其特征在于，所述ins模块包括加速度计、陀螺仪和计算处理单元；
9.根据权利要求3所述的一种磁轴承轮缘式电机驱动的对转螺旋桨驱动装置，其特征在于，所述环境光传感器模块与所述plc控制模块通过电性连接，所述gps模块与所述plc控制模块通过电性连接，所述ins模块与所述plc控制模块通过电性连接，所述plc控制模块与所述信号灯通过电性连接。
