CN217904219U - 一体化动力单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及永磁无刷直流同步电机的驱动与控制领域，公开了一体化动力单元，包括驱动机构和输出机构，所述驱动机构的一端通过多个隔热垫片与输出机构固定连接，所述驱动机构包括驱动器前盖和散热后座，所述驱动器前盖和散热后座之间通过多个螺栓固定连接，所述散热后座远离驱动器前盖的一端通过多个螺栓固定设置有散热风扇，所述驱动器前盖的内部通过散热绝缘垫和多个螺栓固定设置有电路板，所述电路板与输出机构之间贯穿隔热垫片设置有三根电机线和五根霍尔信号线。公开了一体化动力单元，该装置综合各类传统动力系统优势于一身，打造符合新能源、AGV小车、工业机器人各种自动化领域自由应用的一体化动力单元。

Description

一体化动力单元

技术领域

本实用新型涉及永磁无刷直流同步电机的驱动与控制领域，尤其涉及一体化动力单元。

背景技术

同步电动机是由直流供电的励磁磁场与电枢的旋转磁场相互作用而产生转矩，以同步转速旋转的交流电动机。同步电动机是属于交流电机，定子绕组与异步电动机相同，它的转子旋转速度与定子绕组所产生的旋转磁场的速度是一样的，所以称为同步电动机。

现有技术方案分中，因技术问题，电控部分与电机和减速机分离，限制了应用场景，使用时需要选择通讯、控制方式、控制逻辑参数匹配的驱动控制装置构成控制系统，给应用带来很多不便。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一体化动力单元，该装置综合各类传统动力系统优势于一身，设计全新连接结构以阻断电机热量向驱动控制器的传递，并优化各自的散热结构,打造符合新能源、AGV小车、工业机器人各种自动化领域自由应用的一体化动力单元。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一体化动力单元，包括驱动机构和输出机构，所述驱动机构的一端通过多个隔热垫片与输出机构固定连接，所述驱动机构包括驱动器前盖和散热后座，所述驱动器前盖和散热后座之间通过多个螺栓固定连接，所述散热后座远离驱动器前盖的一端通过多个螺栓固定设置有散热风扇，所述驱动器前盖的内部通过散热绝缘垫和多个螺栓固定设置有电路板，所述电路板与输出机构之间贯穿隔热垫片设置有三根电机线和五根霍尔信号线；

通过上述技术方案，该装置综合各类传统动力系统优势于一身，打造符合新能源、AGV小车、工业机器人各种自动化领域自由应用的一体化动力单元。

进一步地，所述输出机构包括直流无刷电机，所述直流无刷电机的两端分别固定设置有电机散热后盖和减速机构，所述减速机构的输出端固定设置有输出轴，所述电机散热后盖和驱动器前盖之间通过隔热垫片设置有预留间隙空间；

通过上述技术方案，输出机构用于工作输出。

进一步地，所述电路板板身上分别设置有中央控制器、电源转换部分、三相桥式驱动与输出部分、电压、电流检测、故障检测与保护、通讯电路以及多种连接器；

通过上述技术方案，温度传感器用于检测温度，方便准时散热。

进一步地，所述散热风扇设置为选装件；

通过上述技术方案，选装件具体为散热风扇能够根据需求进行装载。

进一步地，所述散热后座远离输出机构的一侧设置有激光雕刻标签；

通过上述技术方案，通过标签方便知晓该装置的信息。

进一步地，所述散热风扇风向朝外；

通过上述技术方案，起到散热的作用。

进一步地，所述驱动器前盖上端面靠前端处和靠后端处分别开设有控制线出线孔和主电源出线孔；

通过上述技术方案，方便接控制线和电源线。

本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型提出的一体化动力单元，该装置与现有的分体结构相比，该一体化动力单元可以直接装配在各种自动化设备的动力源点上，摆脱各类线缆束缚以及线缆过长引发的问题，适用于各种固定与移动场合的动力源的需求，可匹配通讯模块实现远程控制，符合工业自动化和新能源诸多领域应用场景需求。

2、本实用新型提出的一体化动力单元，该装置针对传统技术存在的弱点和局限性进行开发的，实现了动力单元一体化、大扭矩输出、与主系统通过通讯连接，可远程控制，应用领域得到了极大扩展，解决了驱动控制器、无刷电机、减速机三者合为一体的热绝缘结构、连接方式、防护结构以及对动力单元不同工况下的动态补偿控制，以适应不同应用环境下稳定的输出特性。

3、本实用新型提出的一体化动力单元，该案遵循阻断或削弱热源传导的宗旨，设计热绝缘结构，阻断了高温传导，保证了电控部分的散热需求，结构具有防尘防水功能，在恶劣环境下使用还可以拓展出局部强制风冷，环境适应性广泛。

4、本实用新型提出的一体化动力单元，该装置设置的电路设计包含供电电源处理单元；各类信号、运行参数检测采集运算反馈单元；通讯单元；主控单元；驱动单元、故障检测与保护单元、完善的电路设计适合方波、SPWM、SVPWM、FOC驱动算法软件；根据应用需求，可附带不同类型的通讯电路，已实现上位机或远程控制。

附图说明

图1为本实用新型提出的一体化动力单元的正视示意图；

图2为本实用新型提出的一体化动力单元的轴侧示意图；

图3为本实用新型提出的一体化动力单元的侧视示意图；

图4为本实用新型提出的一体化动力单元的俯剖示意图；

图5为本实用新型的开关电源电路示意图；

图6为本实用新型的通讯芯片电源转换电路示意图；

图7为本实用新型的电源指示灯电源转换电路示意图；

图8为本实用新型的霍尔检测电路示意图；

图9为本实用新型的第三级驱动电路示意图；

图10为本实用新型的排针连接器电路示意图；

图11为本实用新型的排针连接器电路示意图；

图12为本实用新型的第二级驱动电路示意图；

图13为本实用新型的第一级驱动自举电路电路示意图；

图14为本实用新型的第一级驱动电压采样电路示意图；

图15为本实用新型的硬件过流保护电路示意图；

图16为本实用新型的电机总电流电流检测电路示意图；

图17为本实用新型的基准电压电流检测电路示意图；

图18为本实用新型的电机A相电流检测电路示意图；

图19为本实用新型的电机B相电流检测电路示意图；

图20为本实用新型的直流母线信号检测电路示意图；

图21为本实用新型的功率管温信号检测电路示意图；

图22为本实用新型的过流故障信号检测电路示意图；

图23为本实用新型的输入输出端口电路示意图；

图24为本实用新型的电机启停电路示意图；

图25为本实用新型的总线通讯电路示意图；

图26为本实用新型的总控制电路示意图；

图27为本实用新型的故障控制电路示意图；

图28为本实用新型的监控控制电路示意图；

图29为本实用新型的指示灯控制电路示意图；

图30为本实用新型的烧写口控制电路示意图。

图例说明：

1、输出机构；2、驱动机构；3、隔热垫片；201、驱动器前盖；202、散热后座；203、控制线出线孔；204、主电源出线孔；205、散热风扇；206、电路板；207、霍尔信号线；101、直流无刷电机；102、电机散热后盖；103、减速机构；104、输出轴。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参照图1-30，本实用新型提供的一种实施例：一体化动力单元，包括驱动机构2和输出机构1，驱动机构2的一端通过多个隔热垫片3与输出机构1固定连接，通过隔热垫片3及结构尺寸设计使得驱动机构2与输出机构1之间形成间隙，增加散热效果，并且避免两者接触防止热传导，驱动机构2包括驱动器前盖201和散热后座202，驱动器前盖201和散热后座202之间通过多个螺栓固定连接，散热后座202远离驱动器前盖201的一端通过多个螺栓固定设置有散热风扇205，散热风扇205根据需求可用也可以不用，通过螺栓即可拆卸和安装，非常简单，驱动器前盖201的内部通过散热绝缘垫和多个螺栓固定设置有电路板206，电路板206与输出机构1之间贯穿隔热垫片3设置有三根电机线和五根霍尔信号线207，电路板206与输出机构1之间连接的霍尔信号线207根据需求也能够从外部连接，该装置综合各类传统动力系统优势于一身，打造符合新能源、AGV小车、工业机器人各种自动化领域自由应用的一体化动力单元，该装置在操作时按照导线顺序，将驱动器与电机、电源连接好，通电，打开电脑中的串口控制软件窗口，设定转速值2500转/分并发送，将正反转切换开关设定在正传，或反转，状态，接通启停开关，动力单元启动，观察转矩转速测量仪显示窗口，调节手动张力控制器，使负载转矩达到40N*m。

输出机构1包括直流无刷电机101，直流无刷电机101的两端分别固定设置有电机散热后盖102和减速机构103，减速机构103的输出端固定设置有输出轴104，电机散热后盖102和驱动器前盖201之间通过隔热垫片3设置有预留间隙空间，输出机构1用于工作输出。

电路板206板身上分别设置有中央控制器、电源转换部分、三相桥式驱动与输出部分、电压、电流检测、故障检测与保护、通讯电路以及多种连接器，其内两个芯插座用于连接霍尔信号、+3.3V、GND和GND、启停信号、反转信号、正转信号、RXD、TXD，温度传感器用于检测温度，方便准时散热，设置的电容C1、C2、C33、C38、C56为100UF/100V，C7为47UF/100V，C9、C12为100UF/35V，C30为470UF/100V，在电容安装孔灌入2mL导热硅脂，将传感器安装孔用硅脂灌满，在安装电容C30时，将电容C30对准散热器安装孔，向下放入，再将6个功率管的引脚穿入电路板206相应的孔位，向下放入，检查传感器是否处于灌满硅脂的安装孔中，避免歪斜未进入。

散热风扇205设置为选装件，选装件具体为散热风扇205能够根据需求进行装载，散热风扇205与散热后座202连接，散热风扇205风向朝外，起到增加散热的作用，散热后座202远离输出机构1的一侧设置有激光雕刻标签，通过标签方便知晓该装置的信息，散热风扇205风向朝外，起到散热的作用，驱动器前盖201上端面靠前端处和靠后端处分别开设有控制线出线孔203和主电源出线孔204，方便接控制线和电源线，接线位置和形式须满足防水防尘要求，主线和霍尔信号线207，可以从壳体外边引出，但要防水绝热结构。

工作原理：该装置在使用时将电控驱动部分、电机、减速机构合为一体的机电一体化产品，无需额外增设其它传动结构即可大扭矩直接输出，结构小巧，无需二次结构安装调试，控制方式灵活，简化应用产品结构，使用在AGV小车上，以通讯方式接受控制，可以作为小车行驶动力，又可以作为动力导轮的转向控制，使用在太阳能板的向日葵跟踪系统中，可以通过接收传感器或上位机指令，实现单体或全部阵列的角度追踪，根据应用环境情况，可选用先进技术元件减少自身发热或选用带有强制风冷散热外壳以适应恶劣环境，根据应用场景需要，可选装不同的通讯方式模块如CAN通讯、网络通讯模块，实现上位机控制或远程控制，控制软件具有多个版本，依据应用场景不同选择不同版本的程序软件，并且可以根据用户要求特殊功能，嵌入不同的子程序功能模块，完善实际应用功能。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一体化动力单元，包括驱动机构(2)和输出机构(1)，其特征在于：所述驱动机构(2)的一端通过多个隔热垫片(3)与输出机构(1)固定连接，所述驱动机构(2)包括驱动器前盖(201)和散热后座(202)，所述驱动器前盖(201)和散热后座(202)之间通过多个螺栓固定连接，所述散热后座(202)远离驱动器前盖(201)的一端通过多个螺栓固定设置有散热风扇(205)，所述驱动器前盖(201)的内部通过散热绝缘垫和多个螺栓固定设置有电路板(206)，所述电路板(206)与输出机构(1)之间贯穿隔热垫片(3)设置有三根电机线和五根霍尔信号线(207)。

2.根据权利要求1所述的一体化动力单元，其特征在于：所述输出机构(1)包括直流无刷电机(101)，所述直流无刷电机(101)的两端分别固定设置有电机散热后盖(102)和减速机构(103)，所述减速机构(103)的输出端固定设置有输出轴(104)，所述电机散热后盖(102)和驱动器前盖(201)之间通过隔热垫片(3)设置有预留间隙空间。

3.根据权利要求1所述的一体化动力单元，其特征在于：所述电路板(206)板身上分别设置有中央控制器、电源转换部分、三相桥式驱动与输出部分、电压、电流检测、故障检测与保护、通讯电路以及多种连接器。

4.根据权利要求1所述的一体化动力单元，其特征在于：所述散热风扇(205)设置为选装件。

5.根据权利要求1所述的一体化动力单元，其特征在于：所述散热后座(202)远离输出机构(1)的一侧设置有激光雕刻标签。

6.根据权利要求1所述的一体化动力单元，其特征在于：所述散热风扇(205)风向朝外。

7.根据权利要求1所述的一体化动力单元，其特征在于：所述驱动器前盖(201)上端面靠前端处和靠后端处分别开设有控制线出线孔(203)和主电源出线孔(204)。

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