專利名稱：防爆推進(jìn)器用潛水隔爆永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明防爆推進(jìn)器用潛水隔爆永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制裝置，屬于煤礦船艇用推進(jìn)裝置技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種永磁無(wú)刷直流電機(jī)及其控制裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)船艇用推進(jìn)裝置通常采用汽油機(jī)、柴油機(jī)及電動(dòng)等形式，可應(yīng)用在水上游玩、防洪救災(zāi)、巡邏執(zhí)勤的橡皮艇上，而應(yīng)用在煤礦井下透水事故中救援船上的推進(jìn)裝置由于受到井下煤塵、瓦斯等易燃易爆氣體、污水介質(zhì)等環(huán)境條件限制，不能采用普通的內(nèi)燃機(jī)或電動(dòng)機(jī)等常規(guī)動(dòng)力，只能依靠人工手劃漿推動(dòng)救援船艇前進(jìn)，速度慢、效率低，同時(shí)傳統(tǒng)船艇用推進(jìn)器的控制裝置不能滿足煤礦井下的使用要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種可在煤礦井下使用的船用推進(jìn)器中的潛水隔爆永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制裝置。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是防爆推進(jìn)器用潛水隔爆永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制裝置，所述防爆推進(jìn)器由控制把手、伸縮桿、隔爆控制腔、定位夾、支撐管、螺旋槳、潛水隔爆永磁無(wú)刷直流電機(jī)和低壓直流電源組成；
其特征在于所述伸縮桿水平安裝在隔爆控制腔的側(cè)面，控制把手安裝在伸縮桿的外端，支撐管垂直安裝在隔爆控制腔的下方，支撐管上套裝固定有定位夾，潛水隔爆永磁無(wú)刷直流電機(jī)安裝在支撐管的下端，潛水隔爆永磁無(wú)刷直流電機(jī)的軸伸端上裝有螺旋槳；
所述潛水隔爆永磁無(wú)刷直流電機(jī)包括減阻蓋、第一端蓋、第二端蓋、機(jī)殼、定子、磁鋼轉(zhuǎn)子、軸密封、軸，所述機(jī)殼內(nèi)壓裝有定子，在軸上安裝有磁鋼轉(zhuǎn)子，在磁鋼轉(zhuǎn)子的軸伸端安裝有卡環(huán)，在軸的兩端定位處安裝有第一軸承、第二軸承，第一端蓋安裝在機(jī)殼非軸伸一端，第一端蓋和機(jī)殼之間安裝有第一密封圈；在第二端蓋軸孔中裝入軸密封，第二端蓋安裝在機(jī)殼的軸伸端，第二端蓋和機(jī)殼之間安裝有第二密封圈，減阻蓋安裝在第一端蓋的外側(cè)；
所述隔爆控制腔內(nèi)部安裝有控制電路模塊，隔爆控制腔下端安裝有低壓直流電源，所述控制電路模塊包括IPM逆變單元、驅(qū)動(dòng)保護(hù)模塊、DSP控制模塊、電壓電流傳感器和信號(hào)檢測(cè)模塊；
所述IPM逆變單元的輸入端與低壓直流電源相連，IPM逆變單元的輸出端與潛水隔爆永磁無(wú)刷直流電機(jī)相連，IPM逆變單元的驅(qū)動(dòng)端與驅(qū)動(dòng)保護(hù)模塊相連，IPM逆變單元的控制端與DSP控制模塊相連；
所述DSP控制模塊分別與驅(qū)動(dòng)保護(hù)模塊和信號(hào)檢測(cè)模塊相連，所述信號(hào)檢測(cè)模塊的輸入端口分別與三相霍爾位置傳感器和電壓電流傳感器的信號(hào)輸出端相連；
所述三相霍爾位置傳感器安裝在潛水隔爆永磁無(wú)刷直流電機(jī)上，所述電壓電流傳感器串接在IPM逆變單元與潛水隔爆永磁無(wú)刷直流電機(jī)之間的線路上。
所述DSP控制模塊上連接有LED顯示屏。所述隔爆控制腔的外殼為流線型防爆結(jié)構(gòu)，外殼上裝設(shè)有兩個(gè)鋼化玻璃觀察窗，觀察窗內(nèi)側(cè)安裝有LED顯示屏。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果是本發(fā)明的防爆推進(jìn)器使用防爆永磁無(wú)刷直流電機(jī)以電子換向取代電刷和機(jī)械換向，具有與直流電機(jī)相同的轉(zhuǎn)矩特性，電機(jī)體積小、重量輕、效率高、噪音小、維護(hù)方便；選用的電機(jī)控制模塊，對(duì)電機(jī)控制操控簡(jiǎn)單，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，各模塊在電路板上安裝結(jié)構(gòu)緊湊，性能優(yōu)越，工作可靠性高；將普通永磁無(wú)刷直流電機(jī)機(jī)電一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為潛水隔爆結(jié)構(gòu)，用作防爆動(dòng)力皮劃艇推進(jìn)器，可以滿足煤礦井下環(huán)境使用的條件。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明
圖I為本發(fā)明中防爆推進(jìn)器的結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明中潛水隔爆永磁無(wú)刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意 圖3為本發(fā)明中控制裝置的電路結(jié)構(gòu)示意 圖中1為控制把手、2為伸縮桿、3為隔爆控制腔、4為控制電路模塊、5為定位夾、6為支撐管、7為螺旋槳、8為潛水隔爆永磁無(wú)刷直流電機(jī)、9為低壓直流電源、10為減阻蓋、11為第一端蓋、12為第一軸承、13為第一密封圈、14為機(jī)殼、15為定子、16為磁鋼轉(zhuǎn)子、17為卡環(huán)、18為第二軸承、19為有第二密封圈、20為第二端蓋、21為軸密封、22為軸、23為IPM逆變單元、24為驅(qū)動(dòng)保護(hù)模塊、25為DSP控制模塊、26為電壓電流傳感器、27為三相霍爾位置傳感器、28為信號(hào)檢測(cè)模塊、29為L(zhǎng)ED顯示屏。
具體實(shí)施例方式如圖I至圖3所示，本發(fā)明防爆推進(jìn)器用潛水隔爆永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制裝置，所述防爆推進(jìn)器由控制把手I、伸縮桿2、隔爆控制腔3、定位夾5、支撐管6、螺旋槳7、潛水隔爆永磁無(wú)刷直流電機(jī)8和低壓直流電源9組成；
所述伸縮桿2水平安裝在隔爆控制腔3的側(cè)面，控制把手I安裝在伸縮桿2的外端，支撐管6垂直安裝在隔爆控制腔3的下方，支撐管6上套裝固定有定位夾5，潛水隔爆永磁無(wú)刷直流電機(jī)8安裝在支撐管6的下端，潛水隔爆永磁無(wú)刷直流電機(jī)8的軸伸端上裝有螺旋槳7 ;
所述潛水隔爆永磁無(wú)刷直流電機(jī)8包括減阻蓋10、第一端蓋11、第二端蓋20、機(jī)殼14、定子15、磁鋼轉(zhuǎn)子16、軸密封21、軸22，所述機(jī)殼14內(nèi)壓裝有定子15，在軸22上安裝有磁鋼轉(zhuǎn)子16,在磁鋼轉(zhuǎn)子16的軸伸端安裝有卡環(huán)17,在軸22的兩端定位處安裝有第一軸承12、第二軸承18,第一端蓋11安裝在機(jī)殼14非軸伸一端,第一端蓋11和機(jī)殼14之間安裝有第一密封圈13 ;在第二端蓋20軸孔中裝入軸密封21，第二端蓋20安裝在機(jī)殼14的軸伸端，第二端蓋20和機(jī)殼14之間安裝有第二密封圈19，減阻蓋10安裝在第一端蓋11的外側(cè)；
隔爆控制腔3內(nèi)部安裝有控制電路模塊4，隔爆控制腔3下端安裝有低壓直流電源9，所述控制電路模塊4包括IPM逆變單元23、驅(qū)動(dòng)保護(hù)模塊24、DSP控制模塊25、電壓電流傳感器26和信號(hào)檢測(cè)模塊28 ；
所述IPM逆變單元23的輸入端與低壓直流電源9相連，IPM逆變單元23的輸出端與潛水隔爆永磁無(wú)刷直流電機(jī)8相連，IPM逆變單元23的驅(qū)動(dòng)端與驅(qū)動(dòng)保護(hù)模塊24相連，IPM逆變單元23的控制端與DSP控制模塊25相連；
所述DSP控制模塊25分別與驅(qū)動(dòng)保護(hù)模塊24和信號(hào)檢測(cè)模塊28相連，所述信號(hào)檢測(cè)模塊28的輸入端口分別與三相霍爾位置傳感器27和電壓電流傳感器26的信號(hào)輸出端相連；
所述三相霍爾位置傳感器27安裝在潛水隔爆永磁無(wú)刷直流電機(jī)8上，所述電壓電流傳感器26串接在IPM逆變單元23與潛水隔爆永磁無(wú)刷直流電機(jī)8之間的線路上。所述DSP控制模塊25上連接有LED顯示屏29。所述隔爆控制腔3的外殼為流線型防爆結(jié)構(gòu)，外殼上裝設(shè)有兩個(gè)鋼化玻璃觀察窗，觀察窗內(nèi)側(cè)安裝有LED顯示屏29。防爆推進(jìn)器的控制把手I上設(shè)置有控制潛水隔爆永磁無(wú)刷直流電機(jī)8轉(zhuǎn)動(dòng)的控制端子，控制把手I通過(guò)伸縮桿2與隔爆控制腔3相連，潛水隔爆永磁無(wú)刷直流電機(jī)8通過(guò)支撐管6和隔爆控制腔3相連，潛水隔爆永磁無(wú)刷直流電機(jī)8的軸伸端裝入三葉片螺旋槳，支撐管6的空心部分布置有潛水隔爆永磁無(wú)刷直流電機(jī)8的電源線路和控制線路；隔爆控制腔3的外殼做成流線型防爆結(jié)構(gòu)，裝設(shè)有兩個(gè)鋼化玻璃觀察窗，可觀察LED顯示屏29顯示的速度、電量等參數(shù)。本發(fā)明使用的潛水隔爆永磁無(wú)刷直流電機(jī)8是在原有普通永磁直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)得到的，把普通電機(jī)的外殼材料換成不銹鋼材料，增加電機(jī)減阻蓋10，增強(qiáng)電機(jī)殼體14的強(qiáng)度，并在軸承與端蓋之間、機(jī)殼與端蓋間加裝密封圈，防止水滲入?？刂齐娐纺K4中各模塊的供電方式選用LM7815芯片為驅(qū)動(dòng)保護(hù)模塊24和電壓電流傳感器26提供15V電源，選用LM7805芯片為DSP控制模塊25中的主控芯片提供5V電源。所述DSP控制模塊25通過(guò)驅(qū)動(dòng)保護(hù)模塊24發(fā)送PWM信號(hào)控制IPM逆變單元23中IGBT的通斷并接收故障反饋信號(hào)，實(shí)現(xiàn)欠壓、過(guò)流、過(guò)載和故障軟關(guān)斷等各類保護(hù)功能。在工作時(shí)，低壓直流電源9輸出48V直流電至IPM逆變單元23，IPM逆變單元23通過(guò)直流電逆變將輸出的交流電傳輸給潛水隔爆永磁無(wú)刷直流電機(jī)8，期間通過(guò)電壓電流傳感器26將采集三相輸出交流電壓數(shù)據(jù)，電壓電流傳感器26將采集到的電壓電流信號(hào)經(jīng)信號(hào)檢測(cè)模塊28的前級(jí)處理后引入到DSP控制模塊25中的ADC引腳，DSP控制模塊25將收到的電壓電流數(shù)據(jù)經(jīng)處理后通過(guò)LED顯示屏29顯示出來(lái)，同時(shí)三相霍爾位置傳感器27將引出的潛水隔爆永磁無(wú)刷直流電機(jī)8運(yùn)行數(shù)據(jù)經(jīng)信號(hào)檢測(cè)模塊28的前級(jí)脈沖整形后，弓丨入到DSP控制模塊25中的捕捉單元，DSP控制模塊25將收到的電機(jī)運(yùn)行相關(guān)參數(shù)經(jīng)處理后通過(guò)LED顯示屏29顯示出來(lái)。本發(fā)明控制電路模塊4使用的各元器件中IPM逆變單元23采用型號(hào)為7MBP50RA060的逆變單元，7MBP50RA060的逆變單元中內(nèi)置有I個(gè)IGBT，其中6個(gè)用作主電路，I個(gè)和前置二極管連接的外接剎車電阻；驅(qū)動(dòng)保護(hù)模塊24采用型號(hào)為HCPL-316J的驅(qū)動(dòng)保護(hù)模塊；DSP控制模塊25采用的DSP芯片型號(hào)為TMS320F2812，上述TMS320F2812芯片主頻為150MHz，每條指令周期為6. 67ns，片內(nèi)集成標(biāo)準(zhǔn)通信接口，LED顯示屏29通過(guò)DSP控制模塊25外擴(kuò)DA的形式驅(qū)動(dòng)；電壓 電流傳感器26采用型號(hào)為L(zhǎng)EM的傳感器。
權(quán)利要求
1.防爆推進(jìn)器用潛水隔爆永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制裝置，所述防爆推進(jìn)器由控制把手(I)、伸縮桿(2)、隔爆控制腔(3)、定位夾(5)、支撐管(6)、螺旋槳(7)、潛水隔爆永磁無(wú)刷直流電機(jī)(8)和低壓直流電源(9)組成； 其特征在于所述伸縮桿(2)水平安裝在隔爆控制腔(3)的側(cè)面，控制把手(I)安裝在伸縮桿(2)的外端，支撐管(6)垂直安裝在隔爆控制腔(3)的下方，支撐管(6)上套裝固定有定位夾(5),潛水隔爆永磁無(wú)刷直流電機(jī)(8)安裝在支撐管(6)的下端,潛水隔爆永磁無(wú)刷直流電機(jī)(8)的軸伸端上裝有螺旋槳(7)； 所述潛水隔爆永磁無(wú)刷直流電機(jī)(8)包括減阻蓋(10)、第一端蓋(11)、第二端蓋(20)、機(jī)殼(14)、定子(15)、磁鋼轉(zhuǎn)子(16)、軸密封(21)、軸(22)，所述機(jī)殼(14)內(nèi)壓裝有定子(15)，在軸(22)上安裝有磁鋼轉(zhuǎn)子(16)，在磁鋼轉(zhuǎn)子(16)的軸伸端安裝有卡環(huán)(17)，在軸(22)的兩端定位處安裝有第一軸承(12)、第二軸承(18)，第一端蓋(11)安裝在機(jī)殼(14)非軸伸一端,第一端蓋(11)和機(jī)殼(14)之間安裝有第一密封圈(13);在第二端蓋(20)軸孔中裝入軸密封(21)，第二端蓋(20)安裝在機(jī)殼(14)的軸伸端，第二端蓋(20)和機(jī)殼(14)之間安裝有第二密封圈(19)，減阻蓋(10)安裝在第一端蓋(11)的外側(cè)； 所述隔爆控制腔(3 )內(nèi)部安裝有控制電路模塊(4 )，隔爆控制腔(3 )下端安裝有低壓直流電源(9 )，所述控制電路模塊(4 )包括IPM逆變單元(23 )、驅(qū)動(dòng)保護(hù)模塊(24 )、DSP控制模塊(25 )、電壓電流傳感器(26 )和信號(hào)檢測(cè)模塊(28 ); 所述IPM逆變單元(23)的輸入端與低壓直流電源(9)相連，IPM逆變單元(23)的輸出端與潛水隔爆永磁無(wú)刷直流電機(jī)(8)相連，IPM逆變單元(23)的驅(qū)動(dòng)端與驅(qū)動(dòng)保護(hù)模塊(24)相連，IPM逆變單元(23)的控制端與DSP控制模塊(25)相連； 所述DSP控制模塊(25)分別與驅(qū)動(dòng)保護(hù)模塊(24)和信號(hào)檢測(cè)模塊(28)相連，所述信號(hào)檢測(cè)模塊(28)的輸入端口分別與三相霍爾位置傳感器(27)和電壓電流傳感器(26)的信號(hào)輸出端相連； 所述三相霍爾位置傳感器(27)安裝在潛水隔爆永磁無(wú)刷直流電機(jī)(8)上，所述電壓電流傳感器(26 )串接在IPM逆變單元(23 )與潛水隔爆永磁無(wú)刷直流電機(jī)(8 )之間的線路上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的防爆推進(jìn)器用潛水隔爆永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制裝置，其特征在于所述DSP控制模塊(25)上連接有LED顯示屏(29)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的防爆推進(jìn)器用潛水隔爆永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制裝置，其特征在于所述隔爆控制腔(3)的外殼為流線型防爆結(jié)構(gòu)，外殼上裝設(shè)有兩個(gè)鋼化玻璃觀察窗，觀察窗內(nèi)側(cè)安裝有LED顯示屏(29)。
全文摘要
本發(fā)明防爆推進(jìn)器用潛水隔爆永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制裝置，屬于煤礦船艇用推進(jìn)裝置技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種永磁無(wú)刷直流電機(jī)及其控制裝置；所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種可在煤礦井下使用的船用推進(jìn)器中的潛水隔爆永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制裝置；采用的技術(shù)方案是IPM逆變單元的輸入端與低壓直流電源相連，IPM逆變單元的輸出端與潛水隔爆永磁無(wú)刷直流電機(jī)相連，IPM逆變單元的驅(qū)動(dòng)端與驅(qū)動(dòng)保護(hù)模塊相連，IPM逆變單元的控制端與DSP控制模塊相連；所述DSP控制模塊分別與驅(qū)動(dòng)保護(hù)模塊和信號(hào)檢測(cè)模塊相連，所述信號(hào)檢測(cè)模塊的輸入端口分別與三相霍爾位置傳感器和電壓電流傳感器的信號(hào)輸出端相連；本發(fā)明應(yīng)用于煤礦井下使用的救援船艇上。
文檔編號(hào)H02K29/00GK102629844SQ20121011780
公開日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2012年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月21日
發(fā)明者張宇, 曹興, 楊樞林, 白宏峰, 秦衛(wèi)斌, 羅自明, 郝文清, 魏紅亮 申請(qǐng)人:山西潞安環(huán)保能源開發(fā)股份有限公司