CN201846294U - 永磁无刷直流电机控制总成 - Google Patents

Abstract

一种永磁无刷直流电机控制总成，包括凹形壳体、上盖板、左侧端盖板、右侧端盖板、多芯航空插座、输出防水插座、电容器组、相线输出铜条、电源正极铜条、功率驱动电路板、DC/DC开关电源单元电路插板、核心控制单元电路插板、VMOS功率管，核心控制单片机芯片，所述的凹形壳体采用铝型材质，两侧带散热肋条，底部的上下面均为平板结构，带安装螺丝孔，其功率驱动电路板为狭长形状，板上的一端直插焊接有DC/DC开关电源单元电路插板和核心控制单元电路插板，板上的两侧焊接有VMOS功率管，所有的VMOS功率管的背面散热面紧贴在凹形壳体的底部平板上，螺丝穿过每个VMOS管的固定孔将其固定在凹形壳体平板底部有安装螺丝孔的位置处。

Description

永磁无刷直流电机控制总成

技术领域

本实用新型涉及一种永磁无刷直流电机控制总成，尤其涉及一种用于纯电动汽车或矿山用牵引机车永磁直流无刷电机调速的控制装置。

背景技术

永磁直流无刷电机是随着电力电子技术及新型永磁材料技术发展而迅速成熟起来的一种新一代机电一体化产品，它既具备异步电机结构简单、运行可靠和维护方便的特点，又具有直流电机调速性能好等优点。唯一美中不足的是，永磁无刷直流电动机不能像异步交流电动机那样单独使用，而必须与永磁无刷直流电机控制总成配套使用，因此，控制总成是永磁无刷直流电机运转时的核心控制部件。

永磁无刷直流电机控制总成是一种用于新能源纯电动汽车永磁无刷直流电机调速的控制装置，由于无刷直流电动机具有非常优秀的线性机械特性，较宽的调速范围、较高的机械输出效率、较大的启动转矩、无电刷且无需保养，长期以来一直广泛地应用于电动大巴、电动装载叉车、矿山用牵引机车、比赛场地车、电动摩托车、混合动力汽车以及家用电器和工业调速电机的控制。

发明内容

技术问题

现有的永磁无刷直流电机控制总成主要存在以下问题：一方面，现有永磁无刷直流电机控制总成的电路板为单PCB板结构，强电与弱电连线集中排版，导致其相互之间的互扰严重，抗干扰能力低，可靠性差；另一方面，功率VMOS管基本上采用侧向安装结构，其热阻太大，散热结构不好，热传导特性较差，而且接线众多，安装工艺复杂，维修困难。

技术方案

一种永磁无刷直流电机控制总成，包括凹形壳体、上盖板、左侧端盖板、右侧端盖板、多芯航空插座、输出防水插座、电容器组、A、B、C相线输出铜条、电源正极铜条、功率驱动电路板、DC/DC开关电源单元电路插板、核心控制单元电路插板、电源正极铜条、VMOS功率管，核心控制单片机芯片、霍尔位置传感器调理电路，其控制总成外壳分别由凹形壳体、上盖板、左侧端盖板、右侧端盖板组合而成，所述的凹形壳体采用铝型材质，两侧带散热肋条，底部的上下面均为平板结构，带安装螺丝孔，所述的功率驱动电路板为狭长形状，板上的一端开有一组DC/DC开关电源单元矩形插孔和一组核心控制单元矩形插孔，板上的两侧焊接有VMOS功率管，VMOS功率管的背面散热面紧贴在凹形壳体的底部平板上，螺丝穿过每个VMOS功率管固定孔将其固定在凹形壳体平板底部有安装螺丝孔的位置处。

所述的永磁无刷直流电机控制总成，其功率驱动电路板上的中央位置还焊接有电容器组，在功率驱动电路板的一端带DC/DC开关电源单元矩形插孔处直插焊接有一块DC/DC开关电源单元电路插板，在带核心控制单元矩形插孔处直插焊接有一块核心控制单元电路插板，核心控制单元电路插板上焊接有一块高性能的核心控制单片机芯片，核心控制单元电路插板上带一组弯头插针座，其弯头插针座的另一端插针直接焊接在功率驱动电路板上。

所述的永磁无刷直流电机控制总成，其核心控制单元电路插板上焊接有采用光耦合隔离结构的霍尔位置传感器调理电路和一块独立的防止VMOS管上下臂同时导通的逻辑互锁保护电路模块。

所述的永磁无刷直流电机控制总成，其相线输出铜条包括A相输出铜条、B相输出铜条、C相输出铜条，所述的A相输出铜条、B相输出铜条和C相输出铜条结构上均为L形状，分别焊接在功率驱动电路板的一侧处。

所述的永磁无刷直流电机控制总成，其电源正极铜条为长方体形状，直接焊接在功率驱动电路板的另一侧处。

所述的永磁无刷直流电机控制总成，其左侧端盖板和右侧端盖板均弯曲成L形状，其左侧端盖板上带一个用于霍尔位置传感器输入和控制信号输入的多芯航空插座，右侧端盖板上带两个输出防水插座，分别是相线输出防水插座和电源线输出防水插座，其中A、B、C三相的输出线分别连接在A相输出铜条、B相输出铜条与C相输出铜条上，再通过相线输出防水插座引出，电源线通过与电源正极铜条相连后再通过电源线输出防水插座引出。

技术效果

本实用新型所提出的永磁无刷直流电机控制总成具有如下有益效果：

1、本实用新型改变了传统永磁无刷直流电机控制总成的内部结构，控制总成上所有的弱电控制线均通过多芯航空插座接入接出，大大简化了永磁无刷直流电机控制总成的生产装配工艺。

2、本实用新型的A、B、C相线输出采用向L形铜条引出方式，有利于改善VMOS管的散热结构，其可靠性好，安装特别简单。

3、本实用新型由于采用VMOS管朝下与散热板紧贴安装结构，其散热性能好，热传导效果明显，保证了控制总成在大功率、大电流输出时所需的散热条件，增加了系统的稳定性和可靠性。

4、本实用新型采用电路板插件模块的安装方式，弱电和强电严格分开走线，输出波形好，便于装配与卸下，大大提高了系统的抗干扰能力和可靠性。

附图说明

图1永磁无刷直流电机控制总成外观图；

图2永磁无刷直流电机控制总成移开上盖板后的内部视图；

图3永磁无刷直流电机控制总成功率驱动电路板元件面正视图；

图4永磁无刷直流电机控制总成功率驱动电路板焊接面正视图；

图5永磁无刷直流电机控制总成驱动电路板外观图；

图6永磁无刷直流电机控制总成内部结构逐步爆炸图一；

图7永磁无刷直流电机控制总成内部结构逐步爆炸图二；

图8永磁无刷直流电机控制总成内部结构逐步爆炸图三；

图9永磁无刷直流电机控制总成内部结构完全爆炸图；

图10永磁无刷直流电机控制总成电原理框图。

标号说明：

1凹形壳体                      2上盖板

3左侧端盖板                    4右侧端盖板

5多芯航空插座                  6相线输出防水插座

7电源线输出防水插座            8核心控制单片机芯片

9电容器组                      10A相输出铜条

11B相输出铜条                  12C相输出铜条

13DC/DC开关电源单元电路插板    14核心控制单元电路插板

15功率驱动电路板               16电源正极铜条

17安装螺丝孔                   18VMOS功率管

19螺丝                         20逻辑互锁保护电路模块

21霍尔位置传感器调理电路      22DC/DC开关电源单元矩形插孔

23核心控制单元矩形插孔        24VMOS功率管固定孔

25弯头插针座

具体实施方式

下面结合附图说明本实用新型的具体实施方式。

图1是永磁无刷直流电机控制总成外观图，图9是永磁无刷直流电机控制总成内部结构完全爆炸图。本实用采用可拆卸的安装结构，壳体部分包括：凹形壳体1、上盖板2、左侧端盖板3、右侧端盖板4，其中在左侧端盖板3上安装有一个多芯航空插座5，在右侧端盖板4上安装有两个输出防水插座，一个是相线输出防水插座6，另一个是电源线输出防水插座7。

所述的凹形壳体1采用铝型材质，两侧带散热肋条，底部的上下面均为平板结构，带安装螺丝孔17，所述的功率驱动电路板15为狭长形状，板上的一端开有一组DC/DC开关电源单元矩形插孔22和一组核心控制单元矩形插孔23，板上的两侧焊接有VMOS功率管18，VMOS功率管18的背面散热面紧贴在凹形壳体1的底部平板上，螺19穿过每个VMOS功率管固定孔24将其固定在凹形壳体1平板底部对应有安装螺丝孔17的位置处。

所述的功率驱动电路板15上的中央位置还焊接有一排电容器组9，在功率驱动电路板15的一端带DC/DC开关电源单元矩形插孔22处直插焊接DC/DC开关电源单元电路插板13，在带核心控制单元矩形插孔23处直插焊接核心控制单元电路插板14，核心控制单元电路插板14上焊接有一块高性能的核心控制单片机芯片8，核心控制单元电路插板14上自带一组弯头插针座25，其弯头插针座25的另一端插针组直接焊接在功率驱动电路板15上。

核心控制单元电路插板14上焊接有采用光耦合隔离结构的霍尔位置传感器调理电路21和一块独立的防止VMOS管上下臂同时导通的逻辑互锁保护电路模块20。

所述的相线输出铜条包括A相输出铜条10、B相输出铜条11、C相输出铜条12，所述的A相输出铜条10、B相输出铜条11和C相输出铜条12结构上弯曲成L形状，分别焊接在功率驱动电路板15的一侧处。

所述的电源正极铜条16为长方体形状，直接焊接在功率驱动电路板15的另一侧处。

左侧端盖板3和右侧端盖板4均弯曲成L形状，其左侧端盖板3上带一个用于霍尔位置传感器输入和控制信号输入的多芯航空插座5，右侧端盖板4上带两个输出防水插座，分别是相线输出防水插座6和电源线输出防水插座7，其中A、B、C三相的输出线分别连接在A相输出铜条10、B相输出铜条11与C相输出铜条12上，再通过相线输出防水插座6引出，电源线通过与电源正极铜条16相连后再通过电源线输出防水插座7引出。

本实用新型的电原理框图如图10所示，核心控制单元电路插板14上包含有一块核心控制单片机8，DC/DC开关电源单元电路插板13将蓄电池组的电压分别转换成核心控制单元电路插板14所需的电源电压与功率驱动电路板15所需的电源电压，弱电控制信号集中由多芯航空插座5输入，包括无刷直流电机的转子位置霍尔传感器信号、车速信号和其它控制输入信号，经过核心控制单片机8处理后，由核心控制单元电路插板14输出给功率驱动电路板15，推动VMOS功率管18工作的控制信号为PWM信号，其占空比的大小由车速信号控制。

综上所述，本实用新型提出了一种新型永磁无刷直流电机控制总成结构，一是采用电路板插件模块的安装方式，弱电和强电严格分开走线，输出波形好，大大提高了系统的抗干扰能力和可靠性；二是本控制总成上所有的弱电控制线均通过多芯航空插座集中接入，所以安装特别简单；三是A、B、C相线、电源线采用铜条引出，其可靠性好，安装特别简单；四是本实用新型由于采用VMOS管朝下与散热板紧贴安装结构，其散热性能好，热传导效果明显，保证了控制总成在大功率、大电流输出时所需的散热条件，减少了热阻，增加了系统的稳定性，大大简化了永磁无刷直流电机控制总成的生产装配工艺。

应指出的是，本实用新型提出的是一种采用48个VMOS功率管的永磁无刷直流电机控制总成结构方案，类似地，在这种结构模式下可适当地增加或减少VMOS功率管的数量，本技术领域的技术人员对其中的某些局部可能做出的一些变动均体现了本实用新型的原理，属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种永磁无刷直流电机控制总成，包括凹形壳体(1)、上盖板(2)、左侧端盖板(3)、右侧端盖板(4)、多芯航空插座(5)、输出防水插座、电容器组(9)、A、B、C相线输出铜条、电源正极铜条(16)、功率驱动电路板(15)、DC/DC开关电源单元电路插板(13)、核心控制单元电路插板(14)、电源正极铜条(16)、VMOS功率管(18)，核心控制单片机芯片(8)、霍尔位置传感器调理电路(21)，其特征在于：控制总成外壳分别由凹形壳体(1)、上盖板(2)、左侧端盖板(3)、右侧端盖板(4)组合而成，所述的凹形壳体(1)采用铝型材质，两侧带散热肋条，底部的上下面均为平板结构，带安装螺丝孔(17)，所述的功率驱动电路板(15)为狭长形状，板上的一端开有一组DC/DC开关电源单元矩形插孔(22)和一组核心控制单元矩形插孔(23)，板上的两侧焊接有VMOS功率管(18)，VMOS功率管(18)的背面散热面紧贴在凹形壳体(1)的底部平板上，螺丝(19)穿过每个VMOS功率管固定孔(24)将其固定在凹形壳体(1)平板底部有安装螺丝孔(17)的位置处。

2.根据权利要求1所述的永磁无刷直流电机控制总成，其特征在于：所述的功率驱动电路板(15)上的中央位置还焊接有电容器组(9)，在功率驱动电路板(15)的一端带DC/DC开关电源单元矩形插孔(22)处直插焊接有一块DC/DC开关电源单元电路插板(13)，在带核心控制单元矩形插孔(23)处直插焊接有一块核心控制单元电路插板(14)，核心控制单元电路插板(14)上焊接有一块高性能的核心控制单片机芯片(8)，核心控制单元电路插板(14)上带一组弯头插针座(25)，其弯头插针座(25)的另一端插针直接焊接在功率驱动电路板(15)上。

3.根据权利要求1或2所述的永磁无刷直流电机控制总成，其特征在于：核心控制单元电路插板(14)上焊接有采用光耦合隔离结构的霍尔位置传感器调理电路(21)和一块独立的防止VMOS管上下臂同时导通的逻辑互锁保护电路模块(20)。

4.根据权利要求1所述的永磁无刷直流电机控制总成，其特征在于：所述的相线输出铜条包括A相输出铜条(10)、B相输出铜条(11)、C相输出铜条(12)，所述的A相输出铜条(10)、B相输出铜条(11)和C相输出铜条(12)结构上均为L形状，分别焊接在功率驱动电路板(15)的一侧处。

5.根据权利要求1所述的永磁无刷直流电机控制总成，其特征在于：所述的电源正极铜条(16)为长方体形状，直接焊接在功率驱动电路板(15)的另一侧处。

6.根据权利要求1所述的永磁无刷直流电机控制总成，其特征在于：左侧端盖板(3)和右侧端盖板(4)均弯曲成L形状，其左侧端盖板(3)上带一个用于霍尔位置传感器输入和控制信号输入的多芯航空插座(5)，右侧端盖板(4)上带两个输出防水插座，分别是相线输出防水插座(6)和电源线输出防水插座(7)，其中A、B、C三相的输出线分别连接在A相输出铜条(10)、B相输出铜条(11)与C相输出铜条(12)上，再通过相线输出防水插座(6)引出，电源线通过与电源正极铜条(16)相连后再通过电源线输出防水插座(7)引出。

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