专利名称：防爆推进器用潜水隔爆永磁无刷直流电机控制装置的制作方法
技术领域：
本发明防爆推进器用潜水隔爆永磁无刷直流电机控制装置，属于煤矿船艇用推进装置技术领域，涉及一种永磁无刷直流电机及其控制装置。
背景技术：
传统船艇用推进装置通常采用汽油机、柴油机及电动等形式，可应用在水上游玩、防洪救灾、巡逻执勤的橡皮艇上，而应用在煤矿井下透水事故中救援船上的推进装置由于受到井下煤尘、瓦斯等易燃易爆气体、污水介质等环境条件限制，不能采用普通的内燃机或电动机等常规动力，只能依靠人工手划浆推动救援船艇前进，速度慢、效率低，同时传统船艇用推进器的控制装置不能满足煤矿井下的使用要求。
发明内容
本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题是提供一种可在煤矿井下使用的船用推进器中的潜水隔爆永磁无刷直流电机控制装置。为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是防爆推进器用潜水隔爆永磁无刷直流电机控制装置，所述防爆推进器由控制把手、伸缩杆、隔爆控制腔、定位夹、支撑管、螺旋桨、潜水隔爆永磁无刷直流电机和低压直流电源组成；
其特征在于所述伸缩杆水平安装在隔爆控制腔的侧面，控制把手安装在伸缩杆的外端，支撑管垂直安装在隔爆控制腔的下方，支撑管上套装固定有定位夹，潜水隔爆永磁无刷直流电机安装在支撑管的下端，潜水隔爆永磁无刷直流电机的轴伸端上装有螺旋桨；
所述潜水隔爆永磁无刷直流电机包括减阻盖、第一端盖、第二端盖、机壳、定子、磁钢转子、轴密封、轴，所述机壳内压装有定子，在轴上安装有磁钢转子，在磁钢转子的轴伸端安装有卡环，在轴的两端定位处安装有第一轴承、第二轴承，第一端盖安装在机壳非轴伸一端，第一端盖和机壳之间安装有第一密封圈；在第二端盖轴孔中装入轴密封，第二端盖安装在机壳的轴伸端，第二端盖和机壳之间安装有第二密封圈，减阻盖安装在第一端盖的外侧；
所述隔爆控制腔内部安装有控制电路模块，隔爆控制腔下端安装有低压直流电源，所述控制电路模块包括IPM逆变单元、驱动保护模块、DSP控制模块、电压电流传感器和信号检测模块；
所述IPM逆变单元的输入端与低压直流电源相连，IPM逆变单元的输出端与潜水隔爆永磁无刷直流电机相连，IPM逆变单元的驱动端与驱动保护模块相连，IPM逆变单元的控制端与DSP控制模块相连；
所述DSP控制模块分别与驱动保护模块和信号检测模块相连，所述信号检测模块的输入端口分别与三相霍尔位置传感器和电压电流传感器的信号输出端相连；
所述三相霍尔位置传感器安装在潜水隔爆永磁无刷直流电机上，所述电压电流传感器串接在IPM逆变单元与潜水隔爆永磁无刷直流电机之间的线路上。
所述DSP控制模块上连接有LED显示屏。所述隔爆控制腔的外壳为流线型防爆结构，外壳上装设有两个钢化玻璃观察窗，观察窗内侧安装有LED显示屏。 本发明与现有技术相比具有的有益效果是本发明的防爆推进器使用防爆永磁无刷直流电机以电子换向取代电刷和机械换向，具有与直流电机相同的转矩特性，电机体积小、重量轻、效率高、噪音小、维护方便；选用的电机控制模块，对电机控制操控简单，系统动态响应快，各模块在电路板上安装结构紧凑，性能优越，工作可靠性高；将普通永磁无刷直流电机机电一体化结构设计为潜水隔爆结构，用作防爆动力皮划艇推进器，可以满足煤矿井下环境使用的条件。
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细的说明
图I为本发明中防爆推进器的结构示意 图2为本发明中潜水隔爆永磁无刷直流电机的结构示意 图3为本发明中控制装置的电路结构示意 图中1为控制把手、2为伸缩杆、3为隔爆控制腔、4为控制电路模块、5为定位夹、6为支撑管、7为螺旋桨、8为潜水隔爆永磁无刷直流电机、9为低压直流电源、10为减阻盖、11为第一端盖、12为第一轴承、13为第一密封圈、14为机壳、15为定子、16为磁钢转子、17为卡环、18为第二轴承、19为有第二密封圈、20为第二端盖、21为轴密封、22为轴、23为IPM逆变单元、24为驱动保护模块、25为DSP控制模块、26为电压电流传感器、27为三相霍尔位置传感器、28为信号检测模块、29为LED显示屏。
具体实施例方式如图I至图3所示，本发明防爆推进器用潜水隔爆永磁无刷直流电机控制装置，所述防爆推进器由控制把手I、伸缩杆2、隔爆控制腔3、定位夹5、支撑管6、螺旋桨7、潜水隔爆永磁无刷直流电机8和低压直流电源9组成；
所述伸缩杆2水平安装在隔爆控制腔3的侧面，控制把手I安装在伸缩杆2的外端，支撑管6垂直安装在隔爆控制腔3的下方，支撑管6上套装固定有定位夹5，潜水隔爆永磁无刷直流电机8安装在支撑管6的下端，潜水隔爆永磁无刷直流电机8的轴伸端上装有螺旋桨7 ;
所述潜水隔爆永磁无刷直流电机8包括减阻盖10、第一端盖11、第二端盖20、机壳14、定子15、磁钢转子16、轴密封21、轴22，所述机壳14内压装有定子15，在轴22上安装有磁钢转子16,在磁钢转子16的轴伸端安装有卡环17,在轴22的两端定位处安装有第一轴承12、第二轴承18,第一端盖11安装在机壳14非轴伸一端,第一端盖11和机壳14之间安装有第一密封圈13 ;在第二端盖20轴孔中装入轴密封21，第二端盖20安装在机壳14的轴伸端，第二端盖20和机壳14之间安装有第二密封圈19，减阻盖10安装在第一端盖11的外侧；
隔爆控制腔3内部安装有控制电路模块4，隔爆控制腔3下端安装有低压直流电源9，所述控制电路模块4包括IPM逆变单元23、驱动保护模块24、DSP控制模块25、电压电流传感器26和信号检测模块28 ；
所述IPM逆变单元23的输入端与低压直流电源9相连，IPM逆变单元23的输出端与潜水隔爆永磁无刷直流电机8相连，IPM逆变单元23的驱动端与驱动保护模块24相连，IPM逆变单元23的控制端与DSP控制模块25相连；
所述DSP控制模块25分别与驱动保护模块24和信号检测模块28相连，所述信号检测模块28的输入端口分别与三相霍尔位置传感器27和电压电流传感器26的信号输出端相连；
所述三相霍尔位置传感器27安装在潜水隔爆永磁无刷直流电机8上，所述电压电流传感器26串接在IPM逆变单元23与潜水隔爆永磁无刷直流电机8之间的线路上。所述DSP控制模块25上连接有LED显示屏29。所述隔爆控制腔3的外壳为流线型防爆结构，外壳上装设有两个钢化玻璃观察窗，观察窗内侧安装有LED显示屏29。防爆推进器的控制把手I上设置有控制潜水隔爆永磁无刷直流电机8转动的控制端子，控制把手I通过伸缩杆2与隔爆控制腔3相连，潜水隔爆永磁无刷直流电机8通过支撑管6和隔爆控制腔3相连，潜水隔爆永磁无刷直流电机8的轴伸端装入三叶片螺旋桨，支撑管6的空心部分布置有潜水隔爆永磁无刷直流电机8的电源线路和控制线路；隔爆控制腔3的外壳做成流线型防爆结构，装设有两个钢化玻璃观察窗，可观察LED显示屏29显示的速度、电量等参数。本发明使用的潜水隔爆永磁无刷直流电机8是在原有普通永磁直流无刷电动机的基础上加以改进得到的，把普通电机的外壳材料换成不锈钢材料，增加电机减阻盖10，增强电机壳体14的强度，并在轴承与端盖之间、机壳与端盖间加装密封圈，防止水渗入。控制电路模块4中各模块的供电方式选用LM7815芯片为驱动保护模块24和电压电流传感器26提供15V电源，选用LM7805芯片为DSP控制模块25中的主控芯片提供5V电源。所述DSP控制模块25通过驱动保护模块24发送PWM信号控制IPM逆变单元23中IGBT的通断并接收故障反馈信号，实现欠压、过流、过载和故障软关断等各类保护功能。在工作时，低压直流电源9输出48V直流电至IPM逆变单元23，IPM逆变单元23通过直流电逆变将输出的交流电传输给潜水隔爆永磁无刷直流电机8，期间通过电压电流传感器26将采集三相输出交流电压数据，电压电流传感器26将采集到的电压电流信号经信号检测模块28的前级处理后引入到DSP控制模块25中的ADC引脚，DSP控制模块25将收到的电压电流数据经处理后通过LED显示屏29显示出来，同时三相霍尔位置传感器27将引出的潜水隔爆永磁无刷直流电机8运行数据经信号检测模块28的前级脉冲整形后，弓丨入到DSP控制模块25中的捕捉单元，DSP控制模块25将收到的电机运行相关参数经处理后通过LED显示屏29显示出来。本发明控制电路模块4使用的各元器件中IPM逆变单元23采用型号为7MBP50RA060的逆变单元，7MBP50RA060的逆变单元中内置有I个IGBT，其中6个用作主电路，I个和前置二极管连接的外接刹车电阻；驱动保护模块24采用型号为HCPL-316J的驱动保护模块；DSP控制模块25采用的DSP芯片型号为TMS320F2812，上述TMS320F2812芯片主频为150MHz，每条指令周期为6. 67ns，片内集成标准通信接口，LED显示屏29通过DSP控制模块25外扩DA的形式驱动；电压 电流传感器26采用型号为LEM的传感器。
权利要求
1.防爆推进器用潜水隔爆永磁无刷直流电机控制装置，所述防爆推进器由控制把手(I)、伸缩杆(2)、隔爆控制腔(3)、定位夹(5)、支撑管(6)、螺旋桨(7)、潜水隔爆永磁无刷直流电机(8)和低压直流电源(9)组成； 其特征在于所述伸缩杆(2)水平安装在隔爆控制腔(3)的侧面，控制把手(I)安装在伸缩杆(2)的外端，支撑管(6)垂直安装在隔爆控制腔(3)的下方，支撑管(6)上套装固定有定位夹(5),潜水隔爆永磁无刷直流电机(8)安装在支撑管(6)的下端,潜水隔爆永磁无刷直流电机(8)的轴伸端上装有螺旋桨(7)； 所述潜水隔爆永磁无刷直流电机(8)包括减阻盖(10)、第一端盖(11)、第二端盖(20)、机壳(14)、定子(15)、磁钢转子(16)、轴密封(21)、轴(22)，所述机壳(14)内压装有定子(15)，在轴(22)上安装有磁钢转子(16)，在磁钢转子(16)的轴伸端安装有卡环(17)，在轴(22)的两端定位处安装有第一轴承(12)、第二轴承(18)，第一端盖(11)安装在机壳(14)非轴伸一端,第一端盖(11)和机壳(14)之间安装有第一密封圈(13);在第二端盖(20)轴孔中装入轴密封(21)，第二端盖(20)安装在机壳(14)的轴伸端，第二端盖(20)和机壳(14)之间安装有第二密封圈(19)，减阻盖(10)安装在第一端盖(11)的外侧； 所述隔爆控制腔(3 )内部安装有控制电路模块(4 )，隔爆控制腔(3 )下端安装有低压直流电源(9 )，所述控制电路模块(4 )包括IPM逆变单元(23 )、驱动保护模块(24 )、DSP控制模块(25 )、电压电流传感器(26 )和信号检测模块(28 ); 所述IPM逆变单元(23)的输入端与低压直流电源(9)相连，IPM逆变单元(23)的输出端与潜水隔爆永磁无刷直流电机(8)相连，IPM逆变单元(23)的驱动端与驱动保护模块(24)相连，IPM逆变单元(23)的控制端与DSP控制模块(25)相连； 所述DSP控制模块(25)分别与驱动保护模块(24)和信号检测模块(28)相连，所述信号检测模块(28)的输入端口分别与三相霍尔位置传感器(27)和电压电流传感器(26)的信号输出端相连； 所述三相霍尔位置传感器(27)安装在潜水隔爆永磁无刷直流电机(8)上，所述电压电流传感器(26 )串接在IPM逆变单元(23 )与潜水隔爆永磁无刷直流电机(8 )之间的线路上。
2.根据权利要求I所述的防爆推进器用潜水隔爆永磁无刷直流电机控制装置，其特征在于所述DSP控制模块(25)上连接有LED显示屏(29)。
3.根据权利要求I或2所述的防爆推进器用潜水隔爆永磁无刷直流电机控制装置，其特征在于所述隔爆控制腔(3)的外壳为流线型防爆结构，外壳上装设有两个钢化玻璃观察窗，观察窗内侧安装有LED显示屏(29)。
全文摘要
本发明防爆推进器用潜水隔爆永磁无刷直流电机控制装置，属于煤矿船艇用推进装置技术领域，涉及一种永磁无刷直流电机及其控制装置；所要解决的技术问题是提供一种可在煤矿井下使用的船用推进器中的潜水隔爆永磁无刷直流电机控制装置；采用的技术方案是IPM逆变单元的输入端与低压直流电源相连，IPM逆变单元的输出端与潜水隔爆永磁无刷直流电机相连，IPM逆变单元的驱动端与驱动保护模块相连，IPM逆变单元的控制端与DSP控制模块相连；所述DSP控制模块分别与驱动保护模块和信号检测模块相连，所述信号检测模块的输入端口分别与三相霍尔位置传感器和电压电流传感器的信号输出端相连；本发明应用于煤矿井下使用的救援船艇上。
文档编号H02K29/00GK102629844SQ20121011780
公开日2012年8月8日 申请日期2012年4月21日 优先权日2012年4月21日
发明者张宇, 曹兴, 杨枢林, 白宏峰, 秦卫斌, 罗自明, 郝文清, 魏红亮 申请人:山西潞安环保能源开发股份有限公司