CN105048889A - 一种具有强散热能力的深水永磁同步电机驱动器 - Google Patents

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徐永向
闫浩
邹继斌
王宝超
刘剑
胡建辉
尚静
王骞
刘承军
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Abstract

一种具有强散热能力的深水永磁同步电机驱动器。本发明属于电机设备安全的技术领域。它的控制电路板平行设置在功率电路板上方，控制电路板通过多根支柱与功率电路板连接；功率电路板下端面上的IGBT模块下端的散热端面与半圆形散热器的上端平面导热连接；功率电路板通过多根支柱与半圆形散热器的上端平面连接；半圆形散热器的下侧外部半圆面用于与驱动器筒壁内侧圆面导热连接；控制电路板的控制信号输出端通过屏蔽线与功率电路板的控制信号输入端连接。本发明能有效避免强电信号对弱电信号的干扰，而且增大了散热器与筒壁的接触面积，有利于深水环境中驱动器的散热，从而保证深水用永磁同步电机控制系统的可靠性和安全性。

Description

一种具有强散热能力的深水永磁同步电机驱动器
技术领域
本发明属于电机设备安全的技术领域。
背景技术
早期水下推进装置一般为采用液压马达作动力源的螺旋桨，由于液压系统体积庞大，而且造价高，所以目前已很少应用。随着电动力推进技术的发展，新型水下航行器已多采用电动机驱动。相比电励磁电动机，永磁电动机具有结构简单、功率密度高和效率高等特点，故目前水下航行器中普遍选择永磁电动机作为动力源。近些年来，深水用永磁同步电机及其驱动系统得到了长足的发展，其突出优点是电机系统所占空间体积小，伺服性能好并且振动噪声小。通常深水用永磁同步电机伺服系统均设计成一体化电机系统的形式，即电机本体和电机驱动器集成在一起，然而，与普通电机驱动器不同的是，深水环境中外界环境对于电源线及控制信号线的干扰较大。而且深水用永磁同步电机驱动器通常处于高压油密封的环境中，散热较困难。这些特殊的应用环境对驱动器提出了以下的要求：
①由于驱动器处于高压油密封的环境中，并且需要长时间运行，散热比较困难，要求其驱动器散热器具有较强的散热能力，防止驱动器所处工作环境温度过高，造成故障，无法正常运行。
②驱动器的强电信号和弱电信号要隔离，防止强电信号的干扰影响控制信号，造成电机误动作，甚至无法正常运行。
基于以上两点要求，目前的深水驱动器并未全部考虑，故其结构设计上存在一些缺陷，这使得电机控制系统的可靠性和安全性降低，不利于在深水环境中长时间运行，也限制了永磁同步电机在深水环境中的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有强散热能力的深水永磁同步电机驱动器，是为了解决目前的深水驱动器并未全部考虑，故其结构设计上存在一些缺陷，这使得电机控制系统的可靠性和安全性降低，不利于在深水环境中长时间运行，也限制了永磁同步电机在深水环境中的应用问题。
所述的目的是通过以下方案实现的：所述的一种具有强散热能力的深水永磁同步电机驱动器，它包括控制电路板1、多根支柱2、功率电路板3、半圆形散热器4；
控制电路板1平行设置在功率电路板3上方，控制电路板1通过多根支柱2与功率电路板3连接；功率电路板3下端面上的IGBT模块3-1下端的散热端面与半圆形散热器4的上端平面导热连接；功率电路板3通过多根支柱2与半圆形散热器4的上端平面连接；半圆形散热器4的下侧外部半圆面用于与驱动器筒壁5内侧圆面导热连接；控制电路板1的控制信号输出端通过屏蔽线与功率电路板3的控制信号输入端连接。
本发明的突出特点为：能有效避免强电信号对弱电信号的干扰，而且增大了散热器与筒壁的接触面积，有利于深水环境中驱动器的散热，从而保证深水用永磁同步电机控制系统的可靠性和安全性。①驱动器采用将强弱电分离的多层结构，防止两者之间的电磁干扰，增强了控制系统的可靠性；②散热器平面部分用来固定电路板，曲面部分与驱动器筒壁有较大的接触面积，有利于深水环境中的散热，从而保证驱动器更安全的运行。
附图说明
图1是本发明的结构示意框图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1所示，说明本具体实施方式的技术方案，它包括控制电路板1、多根支柱2、功率电路板3、半圆形散热器4；
控制电路板1平行设置在功率电路板3上方，控制电路板1通过多根支柱2与功率电路板3连接；功率电路板3下端面上的IGBT模块3-1下端的散热端面与半圆形散热器4的上端平面导热连接；功率电路板3通过多根支柱2与半圆形散热器4的上端平面连接；半圆形散热器4的下侧外部半圆面用于与驱动器筒壁5内侧圆面导热连接；控制电路板1的控制信号输出端通过屏蔽线与功率电路板3的控制信号输入端连接。
所述半圆形散热器4的材质为铝或铝合金。
将半圆形散热器4的下侧外部半圆面（曲面）的圆周向的两端分别各增加一个圆形导热壁4-1；能进一步改善了半圆形散热器4向驱动器筒壁5传热的效率。
工作原理：本发明采用分层结构设计，最上层为控制电路板1，连接电机本体的旋转变压器信号线和外部给定控制信号线；中间层为功率电路板3，连接电机本体三相绕组引出线和驱动器的直流母线，两层板之间的控制信号、模拟信号和电源信号等通过抗干扰的信号线连接；最下层为驱动器的半圆形散热器4，功率电路板3下端面上的IGBT模块3-1下端的散热端面与半圆形散热器4的上端平面导热连接，其之间可涂抹上导热硅脂，半圆形散热器4外表面设计成和驱动器筒壁5内径相同的弓形（半圆形），半圆形散热器4的曲面部分和筒壁相接，方便热传导，平面部分钻有螺纹孔，和上层的功率板的IGBT模块通过螺纹紧固，其他螺纹孔与两层电路板通过螺柱连接，紧固整个驱动器。同时，为了进一步增大与筒壁的散热面积，在平面与曲面部分交界处，将曲面部分进一步向上延伸出一导热壁，进一步改善了驱动器的散热。

Claims (2)

1.一种具有强散热能力的深水永磁同步电机驱动器，其特征在于它包括控制电路板（1）、多根支柱（2）、功率电路板（3）、半圆形散热器（4）；
控制电路板（1）平行设置在功率电路板（3）上方，控制电路板（1）通过多根支柱（2）与功率电路板（3）连接；功率电路板（3）下端面上的IGBT模块（3-1）下端的散热端面与半圆形散热器（4）的上端平面导热连接；功率电路板（3）通过多根支柱（2）与半圆形散热器（4）的上端平面连接；半圆形散热器（4）的下侧外部半圆面用于与驱动器筒壁（5）内侧圆面导热连接；控制电路板（1）的控制信号输出端通过屏蔽线与功率电路板（3）的控制信号输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种具有强散热能力的深水永磁同步电机驱动器，其特征在于它在半圆形散热器（4）的下侧外部半圆面的圆周向的两端分别各增加一个圆形导热壁（4-1）。
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