钱 乐

(中国电子科技集团公司第二十一研究所，上海 200233)

0 引 言

十八大提出“提高海洋资源开发能力，发展海洋经济，保护海洋生态环境，坚决维护国家海洋权益，建设海洋强国”[1]，发展高性能水下航行器对强化我国海洋装备力量有重要的战略意义。水下航行器的最大航速和最大航行时间是重要的性能指标，其在很大程度上是由水下推进电机的性能来保证。发展高性能水下推进电机已成为重点研究任务。

将两个螺旋桨前后布置在同一轴线上，驱动两个螺旋桨同速反向对转，可保持被推进物体在水下或者水面上的平衡，能克服单个螺旋桨高速旋转易造成航行器侧翻的不足[2]，也能使前螺旋桨产生的涡动能量被后螺旋桨利用，用于增强水下推进系统的推进动力。对转螺旋桨，如图1所示，已被广泛用于船舶推进和鱼雷等水下航行器驱动。

图1 对转螺旋桨

对转永磁电机拓扑主要分为两类：径向磁通共定子式双转子电机、轴向磁通共定子式双转子电机。

美国Wisconsin大学LIPO教授提出了一种径向磁通共定子式双转子永磁电机[3]，电机的拓扑结构如图2所示。该电机内外转子共用一个定子，定子上布置相互独立的两套线圈。该电机的优势是结构简单、加工工艺支撑性好、制造成本低，但内、外转子的设计较为复杂、输出转矩不平衡、散热困难，其采用径向结构，轴向长度长，结构不紧凑。因此，这种结构的电机不利于集成在水下推进系统中。

图2 电机拓扑结构图