CN204968275U - 新型伺服驱动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种新型伺服驱动器，包括外壳A和外壳B，两者卡合连接，外壳A由壳体与后壳组成，壳体的一面设有一散热器和若干个散热槽，壳体A的另一面设有若干个安装孔；外壳由前壳、壳体与底壳组成，前壳设有两个开口和若干个按键，壳体设有突出部；还包括核心组件，其设于所述外壳A和外壳B的内部之间，包括电路板、变压器、及主电源滤波电容，电路板为上、下两层结构，主电源滤波电容并排设置，且平行放于电路板的下层之上。本实用新型通过大电解电容的平行安装方式和固定方法以及2个外壳组合结构，有效利用伺服驱动器内部空间，节省PCB布局布线面积，以达到增大功率密度的目的，且该方法具有结构简单，安装方便，美观，成本低等优点。

Description

新型伺服驱动器

技术领域

本实用新型涉及伺服驱动器工业自动化领域，更具体地说，涉及一种新型伺服驱动器。

背景技术

伺服驱动器作为工业自动化领域应用最广泛的产品之一，大部分市场一直是国外品牌垄断着。究其原因，有我们的控制算法不够先进或硬件电路不够稳定等（当然这些差距一直在逐步减少）。另外一个原因就是开发一款伺服需要很大的投入，其中一部分就是高昂的模具开模费。一个模具开模费用大概在5W以上，一般公司都不只做一个功率的伺服，都会做一系，比如做100W，200W，400W，600W，750W，1KW，1.5KW，现有的方案，一般会开2～3个模具，这样费用就10W～15W以上。

另一方面，市场要求伺服能做到功率密度越来越大，即同样的输出功率，体积最小。这样子可以在同样的机柜里安装更多的伺服驱动器。

占PCB面积，即同样的电路，需要更大面积的PCB才能布下（电解电容下面PCB是高压信号，按规定要求不能随意布元器件及信号）。其实就是隐含伺服驱动器需要更大的空间体积。电解电容高度会比较高，导致伺服驱动器做的不够薄。伺服驱动器做的更薄是行业的趋势，也是审美的要求。也有很多厂家想尽各种方法把伺服做薄，但是他们的方法无非是把电容伸进散热器里，即在散热器里开一个孔，把电容申进去。但这种结构复杂，开模成本高，而且不通用。即200W和1.5KW不能共用一个模具。

伺服驱动器里占最大体积的是主电源滤波用的大电解电容，传统的设计电解电容是垂直安装在PCB板上的，很占体积和PCB面积。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术中的缺陷，提供一种新型伺服驱动器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种新型伺服驱动器，该新型伺服驱动器包括外壳A和外壳B，两者卡合连接，外壳A由壳体与后壳组成，壳体的一面设有一散热器和若干个散热槽，壳体A的另一面设有若干个安装孔；

外壳由前壳、壳体与底壳组成，前壳设有两个开口和若干个按键，壳体设有突出部，底壳设有若干个散热孔；

所述新型伺服驱动器还包括核心组件，其设于所述外壳A和外壳B的内部之间，所述核心组件包括电路板、变压器、及至少一个主电源滤波电容，其中，电路板为上、下两层结构，所述主电源滤波电容并排设置，并且平行放置于所述电路板的下层上。

在本实用新型所述的新型伺服驱动器中，所述电路板包括高压驱动电路、编码器接口电路、控制接口输入电路、及设于所述高压驱动电路下的光耦隔离电路，其中，所述高压驱动电路和光耦隔离电路位于所述电路板的下层，所述编码器接口电路和控制接口输入电路位于所述电路板的上层。

在本实用新型所述的新型伺服驱动器中，所述新型伺服驱动器还包括若干个控制电源输出滤波电容，其设于所述变压器的周围。

在本实用新型所述的新型伺服驱动器中，所述新型伺服驱动器还设有按键显示接口、通讯接口、控制接口、编码器接口及控制电源输入接口。

在本实用新型所述的新型伺服驱动器中，所述电路板上还设有MCU微控制单元，其位于所述电路板的上层。

在本实用新型所述的新型伺服驱动器中，所述主电源滤波电容的直径为18～35mm毫米。

在本实用新型所述的新型伺服驱动器中，所述主电源滤波电容的数量为一至三个。

在本实用新型所述的新型伺服驱动器中，所述新型伺服驱动器外部交流电输入通过整流模块、及电容滤波模块变成直流电，其能量保存在大电解电容上，然后MCU/DSP通过特定算法，发送PWM信号控制IGBT，将直流电逆变成交流电以控制电机，实现对转矩或转速或位置的精确控制。

在本实用新型所述的新型伺服驱动器中，所述前壳上还设有数码管显示接口，所述两个开口分别为电源输入接口X1、电机动力线输出接口X2。

在本实用新型所述的新型伺服驱动器中，所述前壳上还设有条状开槽，其从上到下依次放置有通讯口X6、通讯口X5、控制接口X4、编码器接口X3。

实施本实用新型的新型伺服驱动器，具有以下有益效果：本实用新型的新型伺服驱动器通过大电解电容的平行安装方式和特殊固定方法以及简单的2个外壳组合结构，可以有效利用伺服驱动器的内部空间，节省PCB布局布线面积，以达到增大功率密度的目的，而且该方法具有结构简单，安装方便，美观，成本低等优点；另外，因结构简单，加工容易，开模费用可降低1个数量级。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型的新型伺服驱动器的外壳A的俯视结构图；

图2是本实用新型的新型伺服驱动器的外壳A壳体一面的结构示意图；

图3是本实用新型的新型伺服驱动器的外壳A壳体另一面的结构示意图；

图4是本实用新型的新型伺服驱动器的后壳的结构示意图；

图5是本实用新型的新型伺服驱动器的外壳B的前壳结构示意图；

图6是本实用新型的新型伺服驱动器的外壳B的壳体结构示意图；

图7是本实用新型的新型伺服驱动器的外壳B的底壳结构示意图；

图8是本实用新型的新型伺服驱动器的电路组件的结构示意图；

图9是本实用新型的新型伺服驱动器的电路原理框图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1至图7示出了本实用新型的新型伺服驱动器的结构示意图，该新型伺服驱动器包括外壳A和外壳B，两者卡合连接，外壳A由壳体10A与后壳11A组成，壳体10A的一面设有一散热器12和若干个散热槽13，壳体10A的另一面设有若干个安装孔14。

外壳B由前壳15B、壳体16B与底壳17B组成，前壳15B设有两个开口151B和若干个按键152B，壳体16B设有突出部161B，此突出部为了便于与前壳15B进行插接，底壳17B设有若干个散热孔171B，此散热孔为散热孔；在本实施例中，采用两个开口来取代现有技术中的一个接口，更好的使得前壳15B进行分体连接。所述前壳15B上还设有数码管显示接口153B，所述两个开口151B、154B分别为电源输入接口X1、电机动力线输出接口X2。所述前壳15B上还设有条状开槽155B，其从上到下依次放置有通讯口X6、通讯口X5、控制接口X4、编码器接口X3。

所述新型伺服驱动器还包括核心组件20，其设于所述外壳A和外壳B的内部之间，所述核心组件20包括电路板21、变压器23、及至少一个主电源滤波电容22，其中，电路板21为上、下两层结构，所述主电源滤波电容22并排设置，并且平行放置于所述电路板21的下层上。该伺服的输出功率达到1.5KW，体积：108mm×157mm×68mm，体积非常小，具体地，电路板21包括控制电路板和驱动电路板。

具体地，所述电路板21包括高压驱动电路211、编码器接口电路212、控制接口输入电路213、及设于所述高压驱动电路211下的光耦隔离电路，其中，所述高压驱动电路211和光耦隔离电路位于所述电路板21的下层，所述编码器接口电路212和控制接口输入电路213位于所述电路板21的上层。

大电解电容平行于电路板方向安装，如图8所示，大电解电容即本实施例中所述的主电源滤波电容，电容的管脚焊在一块垂直的PCB（暂称电容板）上，电容板PCB通过金手指方式，直接垂直焊接到驱动板的PCB上。电容板通过2个位置固定：1.与驱动板接触的2个脚（电气上分别对应电容的正负管脚）直接焊死，因为有电气的功能，必须焊死。2.通过控制板固定，通过设计特殊的结构，如下图，可有效的固定电容板往上下左右方向受力或运动。而且安装也极为方便。因为电容水平的安装，所以垂直驱动板方向的元件高度就很低，最大就是电容的直径高度。一般电容直径22mm～30mm左右（高度35～60mm)，本发明设计用的是直径为25mm的电容，故产品可以做到很薄（实际产品因考虑兼容达奥1.5KW，故散热器加厚了，如果是400W,那么散热器的厚度可以减少20mm，即散热器厚度5mmm薄，这样伺服驱动器的厚度理论可以做到35mm以下，实际没这样做是考虑了一套模具要做到1.5KW的功率）。因为该设计对外壳和散热片没有特殊要求，所以用我们设计简洁的外壳与散热器的2组合结构，既能满足要求，有结构简单，成本低，美观。

具体地，所述新型伺服驱动器还包括若干个控制电源输出滤波电容24，其设于所述变压器23的周围。

具体地，所述新型伺服驱动器还设有按键显示接口25、通讯接口26、控制接口27、编码器接口28及控制电源输入接口滤波电容29。

具体地，所述电路板21上还设有MCU微控制单元30，其位于所述电路板21的上层。

具体地，所述主电源滤波电容22的直径为18～35毫米。

具体地，所述主电源滤波电容22的数量为一至三个，更进一步地，主电源滤波电容的数量可选，根据功率不同从1～3个之间选择，当选择3个的时候，对应伺服驱动器的输出功率为1.5KW；当选择1个的时候，对应伺服驱动器的输出功率为200W。

具体地，如图9所示，所述新型伺服驱动器外部交流电输入通过整流模块、及电容滤波模块变成直流电，其能量保存在大电解电容上，然后MCU/DSP通过特定算法，发送PWM信号控制IGBT，将直流电逆变成交流电以控制电机，实现对转矩或转速或位置的精确控制。传统上，对于某桥臂igbt，驱动高侧IGBT的电源与电流采样所用电源是来自于同一电源，这样会导致走线非常难走，原因是信号很多信号有交叉，而且有安规距离的要求，也就是需要增加PCB面积增加PCB层数才能好走线。本发明特点是2路电流采样采用2路独立的电源，而所有的igbt高侧电源都采用电容自举方式供电，如此，由于走线没有交叉，所以很容易走线，同时减少PCB面积。本设计采用2层PCB也能布下。市场上，一般的伺服都用4层PCB才能布下。

本实用新型的新型伺服驱动器通过大电解电容的平行安装方式和特殊固定方法以及简单的2个外壳组合结构，可以有效利用伺服驱动器的内部空间，节省PCB布局布线面积，以达到增大功率密度的目的，而且该方法具有结构简单，安装方便，美观，成本低等优点。

尽管通过以上实施例对本实用新型进行了揭示，但本实用新型的保护范围并不局限于此，在不偏离本实用新型构思的条件下，对以上各构件所做的变形、替换等均将落入本实用新型的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种新型伺服驱动器，其特征在于，该新型伺服驱动器包括外壳A和外壳B，两者卡合连接，外壳A由壳体（10A）与后壳（11A）组成，壳体（10A）的一面设有一散热器（12）和若干个散热槽（13），壳体（10A）的另一面设有若干个安装孔（14）；

外壳B由前壳（15B）、壳体（16B）与底壳（17B）组成，前壳（15B）设有两个开口（151B）和若干个按键（152B），壳体（16B）设有突出部（161B），底壳（17B）设有若干个散热孔（171B）；

所述新型伺服驱动器（100）还包括核心组件（20），其设于所述外壳A和外壳B的内部之间，所述核心组件（20）包括电路板（21）、变压器（23）、及至少一个主电源滤波电容（22），其中，电路板（21）为上、下两层结构，所述主电源滤波电容（22）并排设置，并且平行放置于所述电路板（21）的下层上。

2.如权利要求1所述的新型伺服驱动器，其特征在于，所述电路板（21）包括高压驱动电路（211）、编码器接口电路（212）、控制接口输入电路（213）、及设于所述高压驱动电路（211）下的光耦隔离电路，其中，所述高压驱动电路（211）和光耦隔离电路位于所述电路板（21）的下层，所述编码器接口电路（212）和控制接口输入电路（213）位于所述电路板（21）的上层。

3.如权利要求2所述的新型伺服驱动器，其特征在于，所述新型伺服驱动器还包括若干个控制电源输出滤波电容（24），其设于所述变压器（23）的周围。

4.如权利要求3所述的新型伺服驱动器，其特征在于，所述新型伺服驱动器还设有按键显示接口（25）、通讯接口（26）、控制接口（27）、编码器接口（28）及控制电源输入接口滤波电容（29）。

5.如权利要求4所述的新型伺服驱动器，其特征在于，所述电路板（21）上还设有MCU微控制单元（30），其位于所述电路板（21）的上层。

6.如权利要求5所述的新型伺服驱动器，其特征在于，所述主电源滤波电容（22）的直径为18～35mm毫米。

7.如权利要求6所述的新型伺服驱动器，其特征在于，所述主电源滤波电容（22）的数量为一至三个。

8.如权利要求7所述的新型伺服驱动器，其特征在于，所述新型伺服驱动器外部交流电输入通过整流模块、及电容滤波模块变成直流电，其能量保存在大电解电容上，然后MCU/DSP通过特定算法，发送PWM信号控制IGBT，将直流电逆变成交流电以控制电机，实现对转矩或转速或位置的精确控制。

9.如权利要求1所述的新型伺服驱动器，其特征在于，所述前壳（15B）上还设有数码管显示接口（153B），所述两个开口（151B、154B）分别为电源输入接口X1、电机动力线输出接口X2。

10.如权利要求1所述的新型伺服驱动器，其特征在于，所述前壳（15B）上还设有条状开槽（155B），其从上到下依次放置有通讯口X6、通讯口X5、控制接口X4、编码器接口X3。