CN110325017A - 一种伺服控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及伺服控制技术领域，尤其涉及一种伺服控制器，以提高伺服控制器中基板的集成度，从而提高伺服控制器小型化的程度。该伺服控制器包括筒形散热器、至少一个功率元件和至少一个基板，筒形散热器形成为两端开口的结构，筒形散热器内部具有多个沿筒形散热器的延伸方向设置的散热片，筒形散热器外周面中的至少两个为用于为散热元件散热的散热表面；每个功率元件贴附于其中一个散热表面之上，且安装于和其贴附的散热表面相对设置的基板上。

Description

一种伺服控制器

技术领域

本发明涉及伺服控制技术领域，尤其涉及一种伺服控制器。

背景技术

伺服控制器又称为“伺服驱动器”或“伺服放大器”，是用来控制伺服电机的一种控制器，主要应用于高精度的定位系统。一般通过位置、速度和力矩三种方式对伺服电机进行控制，实现高精度的传动系统定位，在驱动系统中起着重要的作用。

随着科技的发展，越来越多的设备产品(例如，机器人或雕刻机)需要实现多轴运动，也就需要伺服控制器分别对每个轴进行控制，为了减小整体设备的尺寸，也需要减小伺服控制器的尺寸，因此，技术人员开发了多轴控制器，可以用一个多轴控制器来控制多个电机的运动。

由于多轴伺服控制器需要控制多个电机，因此需要设置大量的电子元件，其中也包括发热量较大的功率元件，需要较好的散热效果才能保证上述多轴伺服控制器的正常工作。上述电子元件一般需要设置于多块基板上，为了保证散热效果，通常需要将上述基板平铺于散热器的一个散热片，导致多轴伺服控制器的体积较大。

发明内容

本发明提供了一种伺服控制器，该方案提高了伺服控制器中基板的集成度，从而提高了伺服控制器小型化的程度。

为此，本发明实施方式的一个方面是提供了一种伺服控制器，其包括：包括筒形散热器、至少一个功率元件和至少一个基板，其中：所述筒形散热器形成为两端开口的结构，所述筒形散热器内部具有多个沿所述筒形散热器的延伸方向设置的散热片，所述筒形散热器外周面中的至少两个为用于为散热元件散热的散热表面；每个功率元件贴附于其中一个散热表面之上，且安装于和其贴附的散热表面相对设置的基板上。

该技术方案中，伺服控制器的散热器为筒形散热器，筒形散热器的外周面中至少有两个为散热表面，则有至少两个散热表面可以用于为功率元件散热，则功率元件的布局可以较为集中，用于安装功率元件的基板也可以设置的较为集中，而无需采用平铺的方式设置，从而可以提高伺服控制器内元件的集成度，提高了伺服控制器小型化的程度。

本发明实施例另一技术方案中，伺服控制器包括至少两个功率元件，所述筒形散热器至少包括两个平行的散热表面，每一个散热表面上贴附有至少一个功率元件，所述基板包括分别与所述两个平行散热表面相对设置的两个第一基板，每个第一基板上安装有与其相对的散热表面上贴附的功率元件。

该技术方案中，用于安装功率元件的第一基板大致平行设置，伺服控制器的结构可以较为规则可以有效的减小伺服控制器的体积，从而提高伺服控制器的元件集成度。

可选的技术方案中，所述基板还包括至少一个第二基板，所述第二基板设置于两个所述第一基板之间的；或，还包括第三基板，所述第三基板与所述筒形散热器位于其中一个所述第一基板的两侧；或，既包括至少一个第二基板，又包括第三基板。该实施例中，基板布局更加紧凑，有利于进一步的提高伺服控制器小型化的程度。

另一个技术方案中，所述第一基板和与所述第二基板之间通过马蹄形端子连接，所述马蹄形端子包括螺纹孔和与所述螺纹孔的轴线方向垂直的焊脚。可以提高伺服放大器中基板间连接的稳固程度。

可选的技术方案中，所述马蹄形端子为金属马蹄形端子，在第一基板与第二基板之间电连接。该技术方案中，马蹄形端子不仅可以固定第一基板与第二基板，还可以实现第一基板与第二基板之间的电连接，从而减少了第一基板与第二基板进行电连接的连接器，简化了伺服控制器的结构。

另一技术方案中，所述筒形散热器的外周面中的还包括与所述两个平行散热表面垂直的散热表面，与所述两个平行散热表面垂直的散热表面和距离最近的第二基板相对。该技术方案中，可以容纳更多的功率元件，有利于进一步的提高伺服控制器的集成度。

具体的技术方案中，所述散热表面具有散热凸台。

具体的技术方案中，所述散热表面与相对的所述基板螺钉固定。使基板较为稳固的固定于散热表面，且便于进行安装和拆卸。

可选的技术方案中，所述至少一个功率元件包括电源模块、整流器、逆变器或回收绝缘栅双极晶体管模块。

可选的技术方案中，所述整流器包括二极管，和/或，所述逆变器包括绝缘栅双极晶体管模块。

附图说明

图1示出了本发明一实施例中筒形散热器的结构示意图；

图2示出了本发明一实施例中伺服控制器的爆炸图；

图3示出了本发明一实施例中伺服放大器的局部俯视图；

图4示出了本发明一实施例中伺服放大器的局部结构示意图；

图5示出了本发明一实施例中马蹄形端子的结构示意图。

附图标记：

1-筒形散热器； 11-散热片；

12-散热表面； 121-平行的散热表面；

122-与两个平行散热表面垂直的散热表面；

123-散热凸台； 2-功率元件；

3-基板； 31-第一基板；

32-第二基板； 33-第三基板；

4-底板； 5-外壳；

6-马蹄形端子； 61-螺纹孔；

62-焊脚。

具体实施方式

现有技术中，伺服控制器为了容纳较多的基板，通常体积较大。本发明实施例中，设置有筒形散热器，该筒形散热器具有至少两个散热表面，可以用于为散热元件散热，则功率元件的设置较为集中，从而无需基板进行平铺设计，可以围绕筒形散热器安装多个基板。从而可以提高伺服控制器内元件的集成度，提高了伺服控制器小型化的程度。

为更清楚地理解本发明的实施方式，参照附图，以具体的实施例进行详细说明，其中类似的构件或相同的构件用相同的附图标记来表示。

参照图1和图2所示，为本发明的第一实施例中的一种伺服控制器，其包括：筒形散热器1、至少一个功率元件2和至少一个基板3，以及用于包覆上述结构的底板4和外壳5，其中：筒形散热器1的两端具有开口，内部具有多个沿筒形散热器1的延伸方向设置的散热片11，筒形散热器1的外周面中至少有两个外周面为用于为散热元件散热的散热表面12。上述伺服控制器在安装时，每个功率元件2都贴附于筒形散热器1的散热表面12，即每个功率元件2都可以通过筒形散热器1进行散热，散热效果较好，并且功率元件2安装于和其贴附的散热表面12相对设置的基板3上。

该实施例中，伺服控制器的散热器为筒形散热器1，筒形散热器1的外周面中至少有两个为散热表面12，则有至少两个散热表面12可以用于为功率元件2散热，则功率元件2的布局可以较为集中，用于安装功率元件2的基板3也可以设置的较为集中，而无需采用平铺的方式设置，从而可以提高伺服控制器内元件的集成度，提高了伺服控制器小型化的程度。

特别是对于多轴伺服控制器，需要的功率元件2较多，由于功率元件2为主要的工作元件，发热量较大，所以伺服控制器中主要的散热元件就是功率元件2。在方案中，即使功率元件2较多，也可以分别设置在上述至少两个散热表面12，用于安装功率元件2的基板3设置在上述散热表面12相对的位置即可，与现有技术相比，可以降低伺服控制器的体积，提高伺服控制器内元件的集成度。

为了提高伺服控制器的散热效果，还可以在筒形散热器1的端部设置散热风扇，以提高筒形散热器1的散热效率。

具体的实施例中，功率元件2与散热表面12之间还可以设置有导热胶层，提高功率元件2与散热表面12之间的贴合程度，从而提高散热表面12为功率元件2散热的效果。

请参考图3和图4，在第一实施例的基础上，本发明还提供了第二实施例，该实施例中，伺服控制器包括至少两个功率元件2，而筒形散热器1至少包括两个平行的散热表面121，每个散热表面12上均贴附有功率元件2，且，上述两个平行的散热表面121相对的位置设置有用于安装功率元件2的第一基板31，则，上述两个第一基板31也大致平行。该实施例中，用于安装功率元件2的第一基板31大致平行设置，伺服控制器的结构可以较为规则可以有效的减小伺服控制器的体积，从而提高伺服控制器的元件集成度。

请继续参考图3和图4，在第二实施例的基础上，本发明还提供了第三实施例。该实施例中，除了上述第一基板31以外，伺服控制器中的基板3还包括设置在两个第一基板31之间的至少一个第二基板32，该实施例中，不仅充分利用了两个第一基板31之间的空间，而且多个基板3相互固定，可以提高多个基板3之间安装的稳定性。优选的，第二基板32与第一基板31垂直设置，则有利于在第二基板32上安装电子元件，而不易于第一基板31出现结构干涉。进一步的，伺服控制器中的基板3还可以包括第三基板33，该第三基板33与筒形散热器1位于其中一个第一基板的两侧，优选的，第三基板33与第一基板31平行设置，该实施例中，第三基板33上的元件不包括功率元件2，通常为发热量不大的电子元件以及线路布局，例如伺服控制器的控制线路。

请继续参考图4和图5，在第三实施例的基础上，本发明还提供了第四实施例，该实施例中，第一基板31与第二基板32之间通过马蹄形端子6连接，具体的，马蹄形端子6包括螺纹孔61和与螺纹孔61的轴线方向垂直的焊脚62。上述螺纹孔61用于穿过螺栓，使马蹄形端子6通过螺栓与基板3固定，焊脚62用于通过焊接的方式使基板3与马蹄形端子6固定，可以提高伺服放大器中基板3间连接的稳固程度。

为了简化伺服控制器的结构，本发明在第四实施例的基础上，还提供了第五实施例，该实施例中，马蹄形端子6为金属马蹄形端子，在第一基板31与第二基板32之间进行电连接。具体的，可以用于在第一基板31与第二基板32之间传输整流后形成的直流电，也可以用于在第一基板31与第二基板32之间实现地线的连接，可以根据产品需求设定。该实施例中，马蹄形端子6不仅可以固定第一基板31与第二基板32，还可以实现第一基板31与第二基板32之间的电连接，从而减少了第一基板31与第二基板32进行电连接的连接器，简化了伺服控制器的结构。

在第三实施例的基础上，本发明还提供了第五实施例，该实施例中，筒形散热器1的外周面中还包括与两个平行散热表面垂直的散热表面122，上述与两个平行散热表面垂直的散热表面122和距离最近的第二基板32相对，该实施例中，与两个平行散热表面12垂直的散热表面122也可以用于为散热元件散热，可以进一步的提高伺服控制器的散热效果，且可以在该表面也贴附功率元件2，第二基板32也可以安装功率元件2，可以容纳更多的功率元件2，有利于进一步的提高伺服控制器的集成度。

如图1和图3所示，在上述任一实施例的基础上，本发明还提供了第六实施例，该实施例中，散热表面12具有散热凸台123。该实施例中的散热器在使用时，可以使基板3上固定的功率元件2的绝缘部分与上述散热凸台123接触，从而为功率元件2散热。则功率元件2的引脚部分与散热表面12除散热凸台123之外的区域相对，从而使功率元件2的引脚部分与散热器之间的距离能够大于功率元件2绝缘距离。由于散热器通常为金属散热器，引脚部分工作时需要导电，使功率元件2的引脚部分与散热器之间的距离大于功率元件2的绝缘距离，可以使功率元件2正常工作，提高功率元件2的工作寿命。

具体的，散热表面12与相对的基板3螺钉固定，使基板3较为稳固的固定于散热表面12，且便于进行安装和拆卸。

上述实施例中，功率元件可以为电源模块、整流器、逆变器或者回收绝缘栅双极晶体管模块中的一个或者多个，每种元件的数量也不限。其中，电源模块为用于给伺服控制器提供电源；整流器用于将交流电转换成直流电；逆变器用于将整流电转换后的直流电，按照需要转换成交流电；回收绝缘栅双极晶体管模块用于回收多余的电能，例如伺服控制器控制的电机处于制动状态时，会存在多余的电能，由上述回收绝缘栅双极晶体管模块回收，从而节约能源。

具体上述整流器包括二极管，用于实现交流电转换成直流电；逆变器包括绝缘栅双极晶体管模块，用于实现直流电按照设定的需求转换成交流电。

以上参照附图对本发明的具体实现方式进行了详细说明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种伺服控制器，其特征在于，包括筒形散热器、至少一个功率元件和至少一个基板，其中：

所述筒形散热器形成为两端开口的结构，所述筒形散热器内部具有多个沿所述筒形散热器的延伸方向设置的散热片，所述筒形散热器外周面中的至少两个为用于为散热元件散热的散热表面；

每个功率元件贴附于其中一个散热表面之上，且安装于和其贴附的散热表面相对设置的基板上。

2.根据权利要求1所述的伺服控制器，其特征在于，包括至少两个功率元件，所述筒形散热器至少包括两个平行的散热表面，每一个散热表面上贴附有至少一个功率元件，所述基板包括分别与所述两个平行散热表面相对设置的两个第一基板，每个第一基板上安装有与其相对的散热表面上贴附的功率元件。

3.根据权利要求2所述的伺服控制器，其特征在于，所述基板还包括至少一个第二基板，所述第二基板设置于两个所述第一基板之间；和/或，第三基板，所述第三基板与所述筒形散热器位于其中一个所述第一基板的两侧。

4.根据权利要求3所述的伺服控制器，其特征在于，所述第一基板与所述第二基板之间通过马蹄形端子连接，所述马蹄形端子包括螺纹孔和与所述螺纹孔的轴线方向垂直的焊脚。

5.根据权利要求4所述的伺服控制器，其特征在于，所述马蹄形端子为金属马蹄形端子，在第一基板与第二基板之间电连接。

6.根据权利要求3所述的伺服控制器，其特征在于，所述筒形散热器的外周面还包括与所述两个平行散热表面垂直的散热表面，与所述两个平行散热表面垂直的散热表面和与该散热表面距离最近的第二基板相对。

7.根据权利要求1所述的伺服控制器，其特征在于，所述散热表面具有散热凸台。

8.根据权利要求1所述的伺服控制器，其特征在于，所述散热表面与相对的所述基板螺钉固定。

9.根据权利要求1所述的伺服控制器，其特征在于，所述至少一个功率元件包括电源模块、整流器、逆变器或回收绝缘栅双极晶体管模块。

10.根据权利要求9所述的伺服控制器，其特征在于，所述整流器包括二极管，和/或，所述逆变器包括绝缘栅双极晶体管模块。