CN216981734U - 一种基于无刷电机的嵌入式控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于无刷电机的嵌入式控制器，包括控制器本体和电机本体，电机本体包括电机端盖，电机端盖位于电机本体的端部，电机本体通过电机端盖与控制器本体连接，控制器本体包括功率管和驱动电路板，功率管连接到驱动电路板，功率管固定在电机端盖的端盖侧壁上。与现有技术相比，本实用新型具有缩小电机组合的体积和重量、节省加工工时、方便进行零件尺寸检验、避免功率管引脚在装配过程中受异常外力挤压的问题、提高装配效率和稳定性等优点。

Description

一种基于无刷电机的嵌入式控制器

技术领域

本实用新型涉及电动机技术领域，尤其是涉及一种基于无刷电机的嵌入式控制器。

背景技术

无刷直流电动机是最近几十年发展起来的结合了多学科技术的一种新型电机，它用电子换向装置替代了有刷直流电机的换向器和电刷部分，解决了有刷直流电动机的换向问题，同时又保留了有刷直流电动机的优良特性。它既具有交流电动机结构简单、运行可靠、维护方便的优点，又具有有刷直流电动机起动转矩大、调速性能好的优点。随着电力电子技术、永磁材料和微机控制技术的发展，永磁无刷直流电动机得到了迅速发展，在国民经济的各个领域如航空航天、工业自动化、精密电子仪器与设备、电动车、仪器仪表、医疗器械等方面得到了广泛的应用，具有广阔的应用前景和强大的生命力。

无刷直流电动机由电机本体、控制器和位置传感器三大部分构成，位置传感器用来反映电机本体的转子位置，安装在电机本体转子附近或电机本体内部，与电机本体形成一个整体。控制器部分包含驱动电路、控制电路、滤波器以及必要的安装壳体、框架等，具有驱动、控制电机运行性能的功能，它可以作为一个完整的、独立的产品，与电机本体在机械结构上没有任何联系，只通过电缆与电机本体进行电的连接，也可以将控制器组装成一个整体安装在电机本体上，实现必要的功能。作为一个具有独立功能的系统，控制器的功率控制电路、驱动电路和结构件最后都需集成在一个完整的空间内，外形尺寸、重量都较大。特别是大功率无刷电动机用的控制器，因为起动、工作时的电流、功率较大，驱动电路中的功率管需要承受高电压、大电流、大功率等，因此功率管的体积均较大，在控制器中占空比较大。且需要对功率管采取散热措施，设计散热结构，所需体积和空间更大。传统的设计一般将功率管排布在电路板上，驱动电路板上除了需要考虑给电路线留足够的布线位置，同时还要考虑给功率管足够的安装散热块的位置，以及功率管与其它电子元件的安全距离，因此驱动电路部分的体积和重量必然会增大，不可避免的会加大控制器的体积和重量。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的散热能力不足、体积和重量较大的缺陷而提供一种基于无刷电机的嵌入式控制器。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于无刷电机的嵌入式控制器，包括控制器本体和电机本体，所述电机本体包括电机端盖，所述电机端盖位于电机本体的端部，所述电机本体通过电机端盖与控制器本体连接，所述控制器本体包括功率管和驱动电路板，所述功率管连接到驱动电路板，所述功率管固定在电机端盖的端盖侧壁上。

所述控制器本体的驱动方式包括方波电流驱动和正弦波电流驱动。

所述功率管的数量为6个。

进一步地，所述电机本体的定子绕组为星形连接的三相桥式六状态工作方式，三相绕组端连接到六个功率管组成的三相桥式逆变器桥臂上。

进一步地，所述功率管等距分布在电机端盖的整个端盖侧壁上。

所述功率管具体固定在电机端盖的端盖内壁或端盖外壁上。

进一步地，所述电机端盖包括外围设有多个内凹的固定槽的端盖支座。

进一步地，所述功率管通过固定在所述固定槽内从而固定在电机端盖的端盖外壁上。

所述功率管通过螺钉固定在电机端盖的端盖侧壁上。

进一步地，所述螺钉和功率管之间设有垫圈。

所述电机端盖和功率管之间设有导热垫。

所述功率管设有多个引脚，所述驱动电路板上设有对应的引脚焊孔，功率管通过所述引脚与驱动电路板上的引脚焊孔连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1.本实用新型通过将功率管固定在电机端盖的端盖侧壁上，形成机、电、控制高度集成一体化，实现控制器电路板层数减少、结构简单，大大缩小了电机组合的体积和重量。

2.本实用新型端盖的加工工艺性更好、更方便、更省时：安装功率管的方槽和端盖其它部分的加工分开进行，固定槽与端盖结合面没有接刀面，可以一次加工成形，大大节省了加工工时，也更方便进行零件尺寸检验。

3.本实用新型装配工艺性更好、更适合批量生产：在端盖的外圆侧面安装功率管，固定螺钉更方便操作，功率管位置更容易一次调整到位，通过引脚检测功率管性能更方便。如果将功率管安装在端盖内圆侧面，拧螺钉时空间位置较小，操作起来不方便；另外装上驱动电路板后，功率管被电路板和端盖封闭在内部，无法方便的检查功率管的外观、性能和调整位置。

4.本实用新型功率管的装配质量更好，电机质量更高：采用端盖支座的结构完全避免了功率管引脚在装配过程中受异常外力挤压的问题，提高装配效率和稳定性。

5.本实用新型方便了功率管的位置调整，与现有技术中如果需要调整某一个或几个功率管的位置，需要将驱动电路板取下，拧松固定功率管的螺钉后才能进行调整相比，本实用新型无需取下驱动电路板即可方便的调整任意一个功率管的位置，且能保证一次调整到位，螺钉也无需反复拧松、拧紧，大大简化了操作，也能完全避免功率管引脚的损伤问题。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型端盖内壁的功率管布局图；

图3为本实用新型端盖外壁的功率管布局图。

附图标记：

1-电机本体；2-电机端盖；3-功率管；4-驱动电路板；5-端盖支座；6-螺钉；7-导热垫。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例一

如图1所示，一种基于无刷电机的嵌入式控制器，包括控制器本体和电机本体1，电机本体1包括电机端盖2，电机端盖2位于电机本体1的端部，电机本体1通过电机端盖2与控制器本体连接，控制器本体包括功率管3和驱动电路板4，功率管3连接到驱动电路板4，功率管3固定在电机端盖2的端盖侧壁上。

控制器本体的驱动方式包括方波电流驱动和正弦波电流驱动，本实施例中，采用方波电流驱动方式。

功率管3的数量为6个，具体为MOSFET功率管。

电机本体1的定子绕组为星形连接的三相桥式六状态工作方式，三相绕组端连接到六个功率管3组成的三相桥式逆变器桥臂上。

本实施例中，电机本体1的短时最大工作电流达80A，长时间连续工作电流达50A。

功率管3等距分布在电机端盖2的整个端盖侧壁上。

本实施例中，电机端盖2采用散热性能好、重量较轻的铝合金加工而成，电机端盖2的圆周面全部成为了功率管3的散热面。

如图2所示，功率管3具体固定在电机端盖2的端盖内壁，充分利用电机端盖2内的空间。

功率管3通过螺钉6固定在电机端盖2的端盖侧壁上。

螺钉6和功率管3之间设有垫圈。

电机端盖2和功率管3之间设有导热垫。

功率管3设有多个引脚，驱动电路板4上设有对应的引脚焊孔，功率管3通过引脚与驱动电路板4上的引脚焊孔连接。

实施例二

本实施例中，如图3所示，电机端盖2包括外围设有多个内凹的固定槽的端盖支座5，功率管3通过固定在固定槽内从而固定在电机端盖2的端盖外壁上。其余同实施例一。

现有技术中装配功率管3、驱动电路板4的过程为：先将6个功率管3按要求装配到电机端盖2的方槽中，将螺钉6按规定的力矩一次性拧紧，然后将驱动电路板4上的18个引脚焊孔(每个功率管有3个引脚)对准6个功率管的引脚，调整驱动电路板4在圆周和轴向的位置，最后焊接功率管3的引脚。在调整驱动电路板4位置时，因功率管3已完全固定，无法随着电路板一起微调，管脚在电路板焊孔中可能会受到挤压力的作用，焊接后引脚可能一直要承受着挤压力的作用，长时间的受力，引脚可能会出现松动的问题，与功率管3发生裂纹，可能导致功率管3引脚接触不良、最终工作不正常。

本实施例中装配功率管3、驱动电路板4的过程为：先将6个功率管3按要求装配到端盖支座5的固定槽中，此时螺钉6不完全拧紧，只拧一半，留有可松动调整的余地，然后将驱动电路板4上的18个引脚焊孔对准6个功率管3的引脚，调整驱动电路板4在圆周和轴向的位置，再进行引脚焊接。采用这种方法，调整驱动电路板4时功率管3的位置也可以随着驱动电路板4进行微调，此时功率管3的引脚与功率管作为一个整体随驱动电路板4微调，调整的位置是螺钉部分，而引脚不会受到挤压力，完全避免了引脚受外力产生松动、裂纹的问题。固定功率管3的螺钉6完全拧紧后，引脚也不会有受力问题。

本实用新型采取控制器嵌入式结构和优化的工艺装配方法，不但省去了功率管的散热结构，使控制器结构更紧凑，也解决了端盖加工费时、功率管装配、调整不方便的问题，更重要的是解决了功率管引脚在装配中受力损伤的问题，对工人操作技能的要求也有所降低，相比现有的控制器结构取得了显著的进步。

此外，需要说明的是，本说明书中描述的具体实施例，其零部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型结构所做的举例说明。凡依据本实用新型构思的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本实用新型的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实例做各种各样的修改或补充或采用类似的方法，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于无刷电机的嵌入式控制器，包括控制器本体和电机本体(1)，其特征在于，所述电机本体(1)包括电机端盖(2)，所述电机端盖(2)位于电机本体(1)的端部，所述电机本体(1)通过电机端盖(2)与控制器本体连接，所述控制器本体包括功率管(3)和驱动电路板(4)，所述功率管(3)连接到驱动电路板(4)，所述功率管(3)固定在电机端盖(2)的端盖侧壁上。

2.根据权利要求1所述的一种基于无刷电机的嵌入式控制器，其特征在于，所述功率管(3)的数量为6个。

3.根据权利要求2所述的一种基于无刷电机的嵌入式控制器，其特征在于，所述功率管(3)等距分布在电机端盖(2)的整个端盖侧壁上。

4.根据权利要求1所述的一种基于无刷电机的嵌入式控制器，其特征在于，所述功率管(3)具体固定在电机端盖(2)的端盖内壁或端盖外壁上。

5.根据权利要求4所述的一种基于无刷电机的嵌入式控制器，其特征在于，所述电机端盖(2)包括外围设有多个内凹的固定槽的端盖支座(5)。

6.根据权利要求5所述的一种基于无刷电机的嵌入式控制器，其特征在于，所述功率管(3)通过固定在所述固定槽内从而固定在电机端盖(2)的端盖外壁上。

7.根据权利要求1所述的一种基于无刷电机的嵌入式控制器，其特征在于，所述功率管(3)通过螺钉(6)固定在电机端盖(2)的端盖侧壁上。

8.根据权利要求7所述的一种基于无刷电机的嵌入式控制器，其特征在于，所述螺钉(6)和功率管(3)之间设有垫圈。

9.根据权利要求1所述的一种基于无刷电机的嵌入式控制器，其特征在于，所述电机端盖(2)和功率管(3)之间设有导热垫。

10.根据权利要求1所述的一种基于无刷电机的嵌入式控制器，其特征在于，所述功率管(3)设有多个引脚，所述驱动电路板(4)上设有对应的引脚焊孔，功率管(3)通过所述引脚与驱动电路板(4)上的引脚焊孔连接。

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