CN117550050A - 一种智能调控式船用推进装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能调控式船用推进装置，其涉及永磁无刷电机磁变量控制技术领域，旨在解决转矩脉动产生的原因，转子上永磁体对定子产生吸拉力转动受阻，电机运转时定子电磁场与转子永磁场气隙之间不均匀所致的问题，包括电机壳体，所述电机壳体一端可拆卸连接有电机后端盖，所述电机壳体内部固定连接有定子铁心，所述定子铁心内部转动连接有转子铁心，所述转子铁心内部可拆卸连接有转子轴，所述电机壳体远离电机后端盖的一面可拆卸连接有电机前端盖，所述转子轴外侧可拆卸连接有叶轮，达到了消除转矩脉动和便于操作的效果。
Description
技术领域
本发明涉及永磁无刷电机磁变量控制技术领域，尤其是涉及一种智能调控式船用推进装置。
背景技术
随着纯电新能源技术的不断发展，电力驱动船舶的方式被越来越多的运用到中小型船舶以及水下潜航器中，电力驱动具有环保、方便，最主要是安全等优点，但船用电机基本都用在水下，故对电机性能以及防水要求增大，现阶段运用的水下驱动电机多采用永磁无刷电机，它结构简单，控制不复杂，制造成本低廉。
如申请公开号为CN102320370A的中国专利公开了一种船用推进装置，进水口采用静压式，为防止产生“空化”现象，取消进水流道，叶轮水平安装。为使设备重量沿船舶轴线对称分布，采用双轮结构，两个叶轮反向旋转时，水流从泵体的柱状侧面或下端面的开孔中直接进入，出水口水流与入水口水流的方向相互垂直。
现有的永磁无刷电机存在的缺点是：振动大，噪音大，密封寿命大大降低，总结存在以下缺点：密封问题、静音问题、转速问题、振动问题，振动是电机运转时转矩脉动引起，转矩脉动对转速、能耗、功率等都有很大影响，所以需要解决脉动问题，转矩脉动产生的原因，转子上永磁体对定子产生吸拉力转动受阻，电机运转时定子电磁场与转子永磁场气隙之间不均匀所致。
发明内容
本发明的目的是提供一种通过单片机调控改变磁感线流向的智能调控式船用推进装置。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种智能调控式船用推进装置，包括电机壳体，所述电机壳体一端可拆卸连接有电机后端盖，所述电机壳体内部固定连接有定子铁心，所述定子铁心内部转动连接有转子铁心，所述转子铁心内部可拆卸连接有转子轴，所述电机壳体远离电机后端盖的一面可拆卸连接有电机前端盖，所述转子轴外侧可拆卸连接有叶轮；
所述转子铁心内部开设有安装槽，所述安装槽内部固定连接有磁铁，所述磁铁在转子铁心内部环形等间距分布有多组，所述转子铁心内部每两组磁铁之间设置有锥形隔磁桥，所述定子铁心内部开设有定子槽靴，所述定子槽靴与锥形隔磁桥对应分布。
通过采用上述技术方案，这样的创意会使得磁感线有位移的空间，转子转动时磁感线会缓慢释放对定子铁心的吸引力，当转子向前位移一个齿槽的/位置时磁感线向一边扭曲，只要磁感线有铁芯这条路穿过就不会形成阻力，当转子继续转动时，由于磁铁的特性，磁感线总是走最短路线穿过，N极磁感线会通过隔磁桥流向下一个齿槽这样不会借用外力来断开N极磁感线对上一个齿槽的吸引力，吸引力引起的转矩脉动就会消除。
进一步地，所述电机后端盖与电机前端盖形状大小相同，所述电机后端盖与电机前端盖外侧固定连接有第一固定块，所述电机壳体外侧固定连接有第二固定块，所述第一固定块内部开设有第一固定螺孔，所述第二固定块内部开设有第二固定螺孔，所述第一固定螺孔内部螺纹连接有固定螺钉，所述固定螺钉穿过第一固定螺孔与第二固定螺孔相互卡合。
通过采用上述技术方案，电机后端盖与电机前端盖方便进行安装和拆卸，且通过多组固定螺钉进行固定，从而保证电机后端盖与电机前端盖进行稳定的安装，保证整体良好的安装效果。
进一步地，所述第一固定块在电机后端盖与电机前端盖外侧环形等间距分布，所述第一固定块与第二固定块对应分布，所述第一固定块与第二固定块外侧固定连接有防滑纹。
通过采用上述技术方案，第一固定块与第二固定块的防滑纹可以方便对整体进行搬运，降低整体在搬运过程中出现跌落的情况，增加了整体搬运稳定性。
进一步地，所述转子轴外侧固定连接有定位插块，所述定位插块内部活动连接有定位卡钮，所述叶轮靠近转子轴的一面开设有相适配的插接槽，所述叶轮内壁开设有与插接槽相互连通的定位插槽，所述叶轮外壁开设有与定位插槽相互连通的定位卡孔，所述定位卡钮与定位卡孔相适配。
通过采用上述技术方案，定位卡钮与定位卡孔方便进行安装和拆卸，从而方便对叶轮进行安装和拆卸，且叶轮在运行的过程中不会出现轴向运动，保证整体的运行效果。
进一步地，所述定位插块与定位插槽的宽度相同，所述定位插槽为L型结构，所述定位插槽关于叶轮的垂直中心线对称分布有两组，所述定位插槽与定位插块对应分布。
通过采用上述技术方案，定位插槽与定位插块插接的过程中不会产生偏移，从而保证叶轮安装的稳定性，且L型结构的定位插槽可以防止定位插块出现轴向运动，从而保证整体良好的运行稳定性。
进一步地，所述定位插块内部开设有供定位卡钮活动的活动槽，所述活动槽内部固定连接有安装弹簧，所述安装弹簧远离活动槽的一面与定位卡钮固定连接，所述定位卡钮与定位卡孔对应分布。
通过采用上述技术方案，定位卡钮与定位卡孔卡合的过程中可以保持稳定，从而保证叶轮可以充分且稳定的安装。
进一步地，所述定子铁心内部设置有第一绕组线圈和第二绕组线圈，所述第一绕组线圈接线端头电性连接有Q1mos管和Q2mos管，所述第一绕组线圈接线端尾电性连接有Q5mos管和Q6mos管，所述第二绕组线圈接线端头电性连接有Q3mos管和Q4mos管，所述第二绕组线圈接线端尾与第一绕组线圈接线端尾、Q5mos管和Q6mos管电性连接，所述Q1mos管、Q2mos管、Q5mos管、Q6mos管、Q3mos管和Q4mos管一脚电性连接有单片机。
通过采用上述技术方案，锥形隔桥设置需配合独有的线圈与驱动器运行，才能消除各方面引起的转矩脉动问题，把定子设计成两组线圈绕阻，并且驱动开关顺序①Q1，Q6②Q3，Q6③Q2，Q5④Q4，Q5四种组合周期。
进一步地，所述Q1mos管和Q2mos管相互电性连接，所述Q5mos管和Q6mos管相互电性连接，所述Q3mos管和Q4mos管相互电性连接，所述Q1mos管、Q3mos管和Q5mos管另一脚与电源电性连接，所述Q2mos管、Q6mos管和Q4mos管另一脚接地。
进一步地，所述定子铁心内部固定连接有霍尔信号传感器，所述霍尔信号传感器在定子铁心内部分布有两组，所述霍尔信号传感器与单片机电性连接。
综上所述，本发明的有益技术效果为：
1、通过把转子磁场两个磁场之间设置成锥形隔磁桥，定子槽靴尺寸与转子隔磁桥单边尺寸相同，两个定子槽对应转子一个磁极，数量为倍数关系，可以降低吸引力引起的转矩脉动，产生消除转矩脉动的效果；
2、通过把转子磁场两个磁场之间设置成锥形隔磁桥，使得磁感线有位移的空间，转子转动时磁感线会缓慢释放对定子铁心的吸引力，当转子向前位移一个齿槽的1/4位置时磁感线向一边扭曲，只要磁感线有铁芯这条路穿过就不会形成阻力。当转子继续转动时，由于磁铁的特性，磁感线总是走最短路线穿过，N极磁感线会通过隔磁桥流向下一个齿槽这样不会借用外力来断开N极磁感线对上一个齿槽的吸引力，吸引力引起的转矩脉动就会消除，产生了消除转矩脉动的效果。
3、通过采用四组mos管和单片机的组合，并使用霍尔信号传感器，使锥形隔桥设置配合独有的线圈与驱动器运行，消除各方面引起的转矩脉动问题，且设置驱动开关顺序为以下四种：①先打开Q1，再开启Q6②先打开Q3，再开启Q6③先打开Q2，再开启Q5④先打开Q4，再开启Q5四种组合周期，通过mos管组合智能控制产生磁感线的变化，产生便于操作的效果。
附图说明
图1为本发明立体结构示意图；
图2为本发明拆分结构示意图；
图3为本发明内部结构示意图；
图4为本发明电路连接结构示意图；
图5为本发明第一磁感线分布结构示意图；
图6为本发明第二磁感线分布结构示意图；
图7为本发明第三磁感线分布结构示意图；
图8为本发明叶轮拆分结构示意图。
图中：1、电机壳体；2、电机后端盖；3、定子铁心；4、转子铁心；5、转子轴；7、电机前端盖；8、叶轮；9、单片机；21、第一固定块；22、第二固定块；23、第一固定螺孔；24、第二固定螺孔；25、固定螺钉；26、防滑纹；31、第一绕组线圈；32、Q1mos管；33、Q2mos管；34、Q5mos管；35、Q6mos管；36、Q3mos管；37、Q4mos管；38、霍尔信号传感器；39、定子槽靴；310、第二绕组线圈；41、安装槽；42、磁铁；43、锥形隔磁桥；51、定位插块；52、定位卡钮；53、活动槽；54、安装弹簧；81、插接槽；82、定位插槽；83、定位卡孔。
具体实施方式
以下结合附图对本发明方法作进一步详细说明。
参照附图1和图2，一种智能调控式船用推进装置，包括电机壳体1，电机壳体1一端可拆卸连接有电机后端盖2，电机壳体1内部固定连接有定子铁心3，定子铁心3内部转动连接有转子铁心4，转子铁心4内部可拆卸连接有转子轴5，电机壳体1远离电机后端盖2的一面可拆卸连接有电机前端盖7，转子轴5外侧可拆卸连接有叶轮8，转子铁心4内部开设有安装槽41，安装槽41内部固定连接有磁铁42，磁铁42在转子铁心4内部环形等间距分布有多组，转子铁心4内部每两组磁铁42之间设置有锥形隔磁桥43，定子铁心3内部开设有定子槽靴39，定子槽靴39与锥形隔磁桥43对应分布，转子磁场两个磁场之间设置成锥形隔磁桥43，定子槽靴39尺寸与转子隔磁桥单边尺寸相同，两个定子槽对应转子一个磁极，数量为倍数关系，转子为两个磁极时，定子槽为四个，如此转子极数可设置两个或多个，电机后端盖2与电机前端盖7形状大小相同，电机后端盖2与电机前端盖7外侧固定连接有第一固定块21，电机壳体1外侧固定连接有第二固定块22，第一固定块21内部开设有第一固定螺孔23，第二固定块22内部开设有第二固定螺孔24，第一固定螺孔23内部螺纹连接有固定螺钉25，固定螺钉25穿过第一固定螺孔23与第二固定螺孔24相互卡合，固定螺钉25与第一固定螺孔23和第二固定螺孔24相适配，且固定螺钉25与第一固定螺孔23和第二固定螺孔24对应分布，保证整体良好的安装效果，第一固定块21在电机后端盖2与电机前端盖7外侧环形等间距分布，第一固定块21与第二固定块22对应分布，第一固定块21与第二固定块22外侧固定连接有防滑纹26，第一固定块21与第二固定块22形状相同，且第一固定块21与第二固定块22可以充分贴合，从而保证整体良好的安装。
参照图8转子轴5外侧固定连接有定位插块51，定位插块51内部活动连接有定位卡钮52，叶轮8靠近转子轴5的一面开设有相适配的插接槽81，叶轮8内壁开设有与插接槽81相互连通的定位插槽82，叶轮8外壁开设有与定位插槽82相互连通的定位卡孔83，定位卡钮52与定位卡孔83相适配，定位卡钮52与定位卡孔83卡合的过程中不会产生偏移，从而保证整体良好的安装效果，定位插块51与定位插槽82的宽度相同，定位插槽82为L型结构，定位插槽82关于叶轮8的垂直中心线对称分布有两组，定位插槽82与定位插块51对应分布，定位插槽82与定位插块51可以充分插接，降低叶轮8转动过程中出现轴向偏移的可能，定位插块51内部开设有供定位卡钮52活动的活动槽53，活动槽53内部固定连接有安装弹簧54，安装弹簧54远离活动槽53的一面与定位卡钮52固定连接，定位卡钮52与定位卡孔83对应分布，定位卡钮52与定位卡孔83卡合保证整体良好的安装效果，且方便对叶轮8进行快速的安装和拆卸。
参照图3和图4，定子铁心3内部设置有第一绕组线圈31和第二绕组线圈310，第一绕组线圈31接线端头电性连接有Q1mos管32和Q2mos管33，第一绕组线圈31接线端尾电性连接有Q5mos管34和Q6mos管35，第二绕组线圈310接线端头电性连接有Q3mos管36和Q4mos管37，第二绕组线圈310接线端尾与第一绕组线圈31接线端尾、Q5mos管34和Q6mos管35电性连接，Q1mos管32、Q2mos管33、Q5mos管34、Q6mos管35、Q3mos管36和Q4mos管37一脚电性连接有单片机9，Q1mos管32和Q2mos管33相互电性连接，Q5mos管34和Q6mos管35相互电性连接，Q3mos管36和Q4mos管37相互电性连接，Q1mos管32、Q3mos管36和Q5mos管34另一脚与电源电性连接，Q2mos管33、Q6mos管35和Q4mos管37另一脚接地，定子铁心3内部固定连接有霍尔信号传感器38，霍尔信号传感器38在定子铁心3内部分布有两组，霍尔信号传感器38与单片机9电性连接。
工作原理：首先把转子磁场两个磁场之间设置成锥形隔磁桥43，定子槽靴39尺寸与转子隔磁桥单边尺寸相同，两个定子槽对应转子一个磁极，数量为倍数关系，转子为两个磁极时，定子槽为四个，如此转子极数可设置两个或多个，这样使得磁感线有位移的空间，转子转动时磁感线会缓慢释放对定子铁心3的吸引力，当转子向前位移一个齿槽的1/4位置时磁感线向一边扭曲(图6)，只要磁感线有铁芯这条路穿过就不会形成阻力，当转子继续转动时，由于磁铁42的特性，磁感线总是走最短路线穿过，N极磁感线会通过隔磁桥流向下一个齿槽(图7)这样不会借用外力来断开N极磁感线对上一个齿槽的吸引力，吸引力引起的转矩脉动就会消除，锥形隔磁桥43设置需配合独有的线圈与驱动器运行，才能消除各方面引起的转矩脉动问题，把定子设计成两组线圈绕阻，第一绕组线圈31和第二绕组线圈310定子齿槽之间，安装两组霍尔信号传感器38，驱动开关是一个半H桥的设置，如图5所示，以一个十二槽定子转子六极的为例，把定子上每个槽齿做个编号一到十二，转子假设一个A点，运行方式是当转子A点到一号齿中间，转子磁铁42给一组霍尔信号传感器38高电平信号，信号传到单片机9，单片机输9出导通信号使Q1mos管32和Q6mos管35导通电流从第一绕组线圈31线圈头流入，在第一绕组线圈31线圈尾流出，定子内部形成对应转子的六极磁场，定子磁场与转子磁场位置上相差十五度，定子磁场推动转子往顺时针方向运转，当A点转到二号齿中间时转子磁铁42给另一组霍尔信号传感器38高电平信号，信号传到单片机9，通过单片机9再输出通断信号使Q1mos管32断开，同时Q3mos管36导通，Q6mos管35继续导通，电流从第二绕组线圈310线圈头流入，在第二绕组线圈310线圈尾流出，定子形成的磁场继续推动转子运转；
A点到三号齿中间时，转子磁铁42给一组霍尔信号传感器38低电平信号，信号传到单片机9，通过单片机9输出通断信号使Q3mos管36与Q6mos管35断开，同时Q2mos管33和Q5mos管34导通，电流从第一绕组线圈31线圈尾流入，在第一绕组线圈31线圈头流出，A点到四号齿中间时,转子磁铁42给另一组霍尔信号传感器38低电平信号，信号传到单片机9，通过单片机9输出通断信号使Q3mos管36断开同时Q4mos管37导通，Q5mos管34断续导通电流从第二绕组线圈310线圈尾流入，在第二绕组线圈310线圈头流出，A点到五号槽中间时重复以上第一步，使电机继续运转，开关顺序驱动开关顺序①Q1，Q6②Q3，Q6③Q2，Q5④Q4，Q5四种组合周期四个各导通一次为一周期。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种智能调控式船用推进装置，包括电机壳体(1)，其特征在于：所述电机壳体(1)一端可拆卸连接有电机后端盖(2)，所述电机壳体(1)内部固定连接有定子铁心(3)，所述定子铁心(3)内部转动连接有转子铁心(4)，所述转子铁心(4)内部可拆卸连接有转子轴(5)，所述电机壳体(1)远离电机后端盖(2)的一面可拆卸连接有电机前端盖(7)，所述转子轴(5)外侧可拆卸连接有叶轮(8)；
所述转子铁心(4)内部开设有安装槽(41)，所述安装槽(41)内部固定连接有磁铁(42)，所述磁铁(42)在转子铁心(4)内部环形等间距分布有多组，所述转子铁心(4)内部每两组磁铁(42)之间设置有锥形隔磁桥(43)，所述定子铁心(3)内部开设有定子槽靴(39)，所述定子槽靴(39)与锥形隔磁桥(43)对应分布。
2.根据权利要求1所述的一种智能调控式船用推进装置，其特征在于：所述电机后端盖(2)与电机前端盖(7)形状大小相同，所述电机后端盖(2)与电机前端盖(7)外侧固定连接有第一固定块(21)，所述电机壳体(1)外侧固定连接有第二固定块(22)，所述第一固定块(21)内部开设有第一固定螺孔(23)，所述第二固定块(22)内部开设有第二固定螺孔(24)，所述第一固定螺孔(23)内部螺纹连接有固定螺钉(25)，所述固定螺钉(25)穿过第一固定螺孔(23)与第二固定螺孔(24)相互卡合。
3.根据权利要求2所述的一种智能调控式船用推进装置，其特征在于：所述第一固定块(21)在电机后端盖(2)与电机前端盖(7)外侧环形等间距分布，所述第一固定块(21)与第二固定块(22)对应分布，所述第一固定块(21)与第二固定块(22)外侧固定连接有防滑纹(26)。
4.根据权利3所述的一种智能调控式船用推进装置，其特征在于：所述转子轴(5)外侧固定连接有定位插块(51)，所述定位插块(51)内部活动连接有定位卡钮(52)，所述叶轮(8)靠近转子轴(5)的一面开设有相适配的插接槽(81)，所述叶轮(8)内壁开设有与插接槽(81)相互连通的定位插槽(82)，所述叶轮(8)外壁开设有与定位插槽(82)相互连通的定位卡孔(83)，所述定位卡钮(52)与定位卡孔(83)相适配。
5.根据权利要求4所述的一种智能调控式船用推进装置，其特征在于：所述定位插块(51)与定位插槽(82)的宽度相同，所述定位插槽(82)为L型结构，所述定位插槽(82)关于叶轮(8)的垂直中心线对称分布有两组，所述定位插槽(82)与定位插块(51)对应分布。
6.根据权利要求5所述的一种智能调控式船用推进装置，其特征在于：所述定位插块(51)内部开设有供定位卡钮(52)活动的活动槽(53)，所述活动槽(53)内部固定连接有安装弹簧(54)，所述安装弹簧(54)远离活动槽(53)的一面与定位卡钮(52)固定连接，所述定位卡钮(52)与定位卡孔(83)对应分布。
7.根据权利要求6所述的一种智能调控式船用推进装置，其特征在于：所述定子铁心(3)内部设置有第一绕组线圈(31)和第二绕组线圈(310)，所述第一绕组线圈(31)接线端头电性连接有Q1mos管(32)和Q2mos管(33)，所述第一绕组线圈(31)接线端尾电性连接有Q5mos管(34)和Q6mos管(35)，所述第二绕组线圈(310)接线端头电性连接有Q3mos管(36)和Q4mos管(37)，所述第二绕组线圈(310)接线端尾与第一绕组线圈(31)接线端尾、Q5mos管(34)和Q6mos管(35)电性连接，所述Q1mos管(32)、Q2mos管(33)、Q5mos管(34)、Q6mos管(35)、Q3mos管(36)和Q4mos管(37)一脚电性连接有单片机(9)。
8.根据权利要求7所述的一种智能调控式船用推进装置，其特征在于：所述Q1mos管(32)和Q2mos管(33)相互电性连接，所述Q5mos管(34)和Q6mos管(35)相互电性连接，所述Q3mos管(36)和Q4mos管(37)相互电性连接，所述Q1mos管(32)、Q3mos管(36)和Q5mos管(34)另一脚与电源电性连接，所述Q2mos管(33)、Q6mos管(35)和Q4mos管(37)另一脚接地。
9.根据权利要求8所述的一种智能调控式船用推进装置，其特征在于：所述定子铁心(3)内部固定连接有霍尔信号传感器(38)，所述霍尔信号传感器(38)在定子铁心(3)内部分布有两组，所述霍尔信号传感器(38)与单片机(9)电性连接。
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