CN219678913U - 一种电动舵机驱动控制箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动舵机驱动控制箱，箱体通过隔壁分隔为左腔体和右腔体，左腔体内设置接口模块，接口模块的机箱侧壁以及底板正面覆盖金属板屏蔽；右腔体的侧壁上设置有连接器出线模块；右腔体通过金属板分隔为上层和下层，上层内安装伺服控制板，下层内安装伺服驱动板和制动电阻，伺服驱动板的IGBT模块的散热面和制动电阻的散热面固定在右腔体底板上。本实用新型通过隔壁将该控制箱分隔为左右两个腔体，将强电和弱电相关的组件分离开，防止了两者之间的相互干扰，提高了电磁兼容性，并且通过合理安排腔体内各组件的布局，提高了该控制箱内的散热性能，有效解决了现有技术中各控制箱散热难的问题。

Description

一种电动舵机驱动控制箱

技术领域

本实用新型涉及机电控制技术领域，更具体的说是涉及一种电动舵机驱动控制箱。

背景技术

电动舵机是操纵控制系统的重要设备，它接收控制台发送的操舵指令，驱动舵叶转动，完成转向控制。电动舵机驱动控制箱集成信息通讯、传感器信号采集、伺服控制以及功率驱动等多项功能。电动舵机对驱动控制箱设计提出很高要求，一方面大功率驱动信号与通讯、传感器以及控制等弱信号相互交叠，驱动控制箱电磁兼容性设计成为难点；另一方面，大功率驱动模块散热成为驱动控制箱设计的另一难点。

因此，如何提供一种电动舵机驱动控制箱是本领域技术人员亟需解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种电动舵机驱动控制箱，其目的在于解决现有技术中的控制线电磁兼容性差以及散热差的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种电动舵机驱动控制箱，包括：箱体；

所述箱体通过隔壁分隔为左腔体和右腔体；

所述左腔体内设置接口模块，所述接口模块的机箱侧壁以及底板正面覆盖金属板屏蔽；所述左腔体的侧壁上嵌装有转接线模块和电源连接器，所述左腔体的外侧壁上嵌装有显示模块；

所述右腔体的侧壁上设置有连接器出线模块；所述右腔体通过金属板分隔为上层和下层，所述上层内安装伺服控制板，所述下层内安装伺服驱动板和制动电阻，所述伺服驱动板的IGBT模块的散热面和所述制动电阻的散热面固定在右腔体底板上。

优选的，所述左腔体内还包括电源滤波器、电抗器和继电器，所述电源连接器、所述电源滤波器、所述电抗器和所述继电器依次相连，所述左腔体的侧壁上安装穿墙式电源开关。

优选的，与外部设备进行通讯的通讯信号线上串联磁珠，同时并联压敏电阻和滤波电容。

优选的，所述转接线模块包括金属壳体和内外转接器，所述金属壳体罩设于所述内外转接器外部，所述内外转接器的对内端为D型连接器，并通过双绞电缆引线，对外端为圆形屏蔽连接器出线。

优选的，所述显示模块外部加装有屏蔽玻璃，所述显示模块的背面通过金属外壳进行封闭。

优选的，所述下层被所述金属板分隔为封闭空间，所述金属板上开设信号线孔，所述下层和所述上层之间互联的信号线从所述信号线孔中穿出，所述右腔体底板的表面涂覆有导热硅脂层，所述右腔体底板为水冷式散热板。

优选的，所述连接器出线模块分别包括编码器连接器出线单元和动力线连接器出线单元；所有连接器与箱体的接触面上设槽并在槽内放置导电密封垫，在所述金属板与所述箱体的接触面上设槽在槽内放置导电橡胶条，所述接触面均已经过导电处理

优选的，机箱底板正面覆盖金属板屏蔽，机箱前面用金属盖板覆盖；所述左腔体和所述右腔体上分别设置有盖板，分别在所述盖板与所述箱体的接触面、所述转接线模块和所述显示模块与所述箱体的接触面开槽，并在槽内设置导电橡胶条。

优选的，进出箱体的所有线缆均为屏蔽电缆，所述右腔体所有线缆出线端穿铁氧体磁环；所述箱体的底板与所述转接线模块之间通过双绞屏蔽电缆连接；强电线缆均位于箱体下部紧贴底板，弱电线缆均位于箱体上部，所述隔壁上设有填料函，所述左腔体和所述右腔体之间通过所述填料函穿线，所述伺服驱动板的供电电源电缆和输出动力电缆均从所述下层引出，控制和信号电缆从所述上层引出。

优选的，还包括外壳体，所述外壳体设于所述箱体的外表面，所述箱体内表面为导电氧化处理后的铝合金板，电源以及所述外壳体的接地点均接于所述外壳体上，所述箱体内的信号地均浮接，不接入外壳，在所述右腔体的侧壁外靠近所述底板的位置安装铜螺柱，作为设备接地点，所述左腔体的侧壁外设置数字地接线柱，与所述外壳体绝缘；

所述伺服驱动板上设置有接地端子和接地过孔，将铜螺柱穿过所述接地过孔紧固在所述外壳体上。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种电动舵机驱动控制箱，通过隔壁将该控制箱分隔为左右两个腔体，将强电组件伺服驱动板和弱电组件接口模块分别安装在左右腔体进行隔离，防止了两者之间的相互干扰，有效抑制了辐射骚扰信号串扰，提高了电磁兼容性，并且通过合理安排腔体内各组件的布局，提高了该控制箱内的散热性能，有效解决了现有技术中各控制箱散热难的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的一种电动舵机驱动控制箱的外部结构示意图；

图2为本实用新型提供的一种电动舵机驱动控制箱的内部结构示意图；

图3为本实用新型提供的一种电动舵机驱动控制箱中滤波器电路拓扑图；

箱体-1、隔壁-2、左腔体-3、右腔体-4、机箱-5、转接线模块-6、电源连接器-7、显示模块-8、金属板-9、伺服控制板-10、电源滤波器-11、电抗器-12、继电器-13、编码器连接器出线单元-14、动力线连接器出线单元-15、填料函-16。

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。

本实用新型实施例公开了一种电动舵机驱动控制箱，包括：箱体1；

箱体1通过隔壁2分隔为左腔体3和右腔体4；

左腔体3内设置接口模块，接口模块的机箱5侧壁以及底板正面覆盖金属板9屏蔽；左腔体3的侧壁上嵌装有转接线模块6和电源连接器7，左腔体3的外侧壁上嵌装有显示模块8；

右腔体4的侧壁上设置有连接器出线模块；右腔体4通过金属板9分隔为上层和下层，上层内安装伺服控制板10，下层内安装伺服驱动板和制动电阻，伺服驱动板的IGBT模块的散热面和制动电阻的散热面固定在右腔体4底板上。

在本实施例中，采用4.3吋液晶显示器，并设置电源按钮，为防止误触，电源按钮安装区域采用下沉式设计，驱动控制箱外形如图1所示；驱动控制箱内部布置图如图2所示。为节省空间、有利于导热和电磁屏蔽，接口模块与驱动控制箱进行一体化设计，共用隔壁2，采用铝板焊接工艺。

电控箱内各个组件在布局时，将强电与弱电相关的组件分离开，防止两者之间的相互干扰。

为了进一步实施上述技术方案，左腔体3内还包括电源滤波器11、电抗器12和继电器13，电源连接器7、电源滤波器11、电抗器12和继电器13依次相连，左腔体3的侧壁上安装穿墙式电源开关。

在本实施例中，电源输入端为DC350V～640V，针对性选择大功率低频直流滤波器，抑制功率线上的传导干扰，进而降低辐射、提高电磁兼容性。滤波器采用多级串联形式，电路拓扑如图3所示，可以针对不同频率段进行设计。

为了进一步实施上述技术方案，与外部设备进行通讯的通讯信号线上串联磁珠，同时并联压敏电阻和滤波电容。

在本实施例中，与外部设备有直接联系的CAN、485通讯接口容易受到各种电磁干扰，为了增强这些通讯接口的抗干扰能力，在通讯信号线上串联磁珠和并联压敏电阻，以及滤波电容。

为了进一步实施上述技术方案，转接线模块6包括金属壳体和内外转接器，金属壳体罩设于内外转接器外部，内外转接器的对内端为D型连接器，并通过双绞电缆引线，对外端为圆形屏蔽连接器出线。

在本实施例中，为抑制辐射骚扰信号串扰，采取分区屏蔽处理措施。转接线模块6采用金属壳体封闭设计，

为了进一步实施上述技术方案，显示模块8外部加装有屏蔽玻璃，显示模块8的背面通过金属外壳进行封闭。

为了进一步实施上述技术方案，下层被金属板9分隔为封闭空间，金属板9上开设信号线孔，下层和上层之间互联的信号线从信号线孔中穿出，右腔体4底板的表面涂覆有导热硅脂层，右腔体4底板为水冷式散热板。

在本实施例中，右腔体4底板的表面为加工面，在安装时涂导热硅脂，保证紧密贴合有效导热。驱动控制箱内主要发热源为伺服驱动板、制动电阻和机箱5，主要依靠壳体传导散热，故箱体1安装面应为加工面，保证紧贴集成底板导热，右腔体4底板内通淡水冷却散热。

为了进一步实施上述技术方案，连接器出线模块分别包括编码器连接器出线单元14和动力线连接器出线单元15；所有连接器与箱体1的接触面上设槽并在槽内放置导电密封垫，在金属板9与箱体1的接触面上设槽在槽内放置导电橡胶条，接触面均已经过导电处理。

为了进一步实施上述技术方案，机箱5底板正面覆盖金属板9屏蔽，机箱5前面用金属盖板覆盖；左腔体3和右腔体4上分别设置有盖板，分别在盖板与箱体1的接触面、转接线模块6和显示模块8与箱体1的接触面开槽，并在槽内设置导电橡胶条。

在本实施例中，机箱5底板正面覆盖金属板9屏蔽，内部各电路板加屏蔽罩，机箱5前面用金属盖板覆盖。

为保证壳体屏蔽效果，尽量保持接缝处的导电连续性，有效抑制对外电噪声泄漏，并抑制外部电噪声干扰。在盖板和箱体1的接触面、转接线模块6和液晶显示模块8与箱体1的接触面开槽，并放置导电橡胶条；所有连接器与箱体1的接触面放置导电密封垫，所有接触面进行导电处理，保证整个箱体1的电磁密封性。在右腔金属隔板与箱体1接触面开槽并放置导电橡胶条，接触面进行导电处理，保证右腔下层的电磁密封性，隔离伺服驱动板的强干扰。

为了进一步实施上述技术方案，进出箱体1的所有线缆均为屏蔽电缆，右腔体4所有线缆出线端穿铁氧体磁环；箱体1的底板与转接线模块6之间通过双绞屏蔽电缆连接；强电线缆均位于箱体1下部紧贴底板，弱电线缆均位于箱体1上部，隔壁2上设有填料函16，左腔体3和右腔体4之间通过填料函16穿线，伺服驱动板的供电电源电缆和输出动力电缆均从下层引出，控制和信号电缆从上层引出。

在本实施例中，CAN信号、4～20mA电流信号(如压力、温度传感器信号等)、旋转变压器信号线选用双绞屏蔽电缆；针对与功率电相关强电电缆采用双屏蔽设计：防波套+铜布；控制电缆采用单层屏蔽设计。

箱内信号线和电源线均采用双绞线，机箱5底板与转接线板之间的连接采用双绞屏蔽电缆。强电线与弱电隔开布线，其中强电线的电压范围为DC350V～640V。

电源滤波器11输入引线远离输出引线且尽量缩短输入端引线。左右腔体4之间通过屏蔽填料函16穿线，引线上穿磁环抑制辐射骚扰。为抑制强骚扰源，伺服驱动板的供电电源电缆和输出动力电缆均从右腔下层引出，控制和信号电缆从右腔体4上层引出。

驱动控制箱内外所有电缆的屏蔽层按照规范进行连接，保证电缆屏蔽性能的关键是保持屏蔽的连续性，进行360°端接，以保证高频的屏蔽效能。

为了进一步实施上述技术方案，还包括外壳体，外壳体设于箱体1的外表面，箱体1内表面为导电氧化处理后的铝合金板，电源以及外壳体的接地点均接于外壳体上，箱体1内的信号地均浮接，不接入外壳，在右腔体4的侧壁外靠近底板的位置安装铜螺柱，作为设备接地点，左腔体3的侧壁外设置数字地接线柱，与外壳体绝缘；

伺服驱动板上设置有接地端子和接地过孔，将铜螺柱穿过接地过孔紧固在外壳体上。

在本实施例中，箱体1采用铝合金材质，内表面进行导电氧化处理，将系统的电源安全地、屏蔽地和外壳的接地点直接接至壳体上，提供电磁干扰信号的回流通道和基准电位。

箱内大多为弱电模块，采用了大量的集成电路，为了将电路与公共地或可能引起环流的公共导线分离开来，降低敏感度，设备中的信号地均浮接，不接入外壳，从而抑制地线干扰。

在右侧壁外靠近底板安装铜螺柱，作为设备接地点。左侧壁外设置数字地接线柱，与壳体绝缘。

箱体1内机箱5、转接线模块6、液晶显示模块8等通过壳体与箱体1的良好接触接地。

在伺服驱动板上设置接地端子和接地过孔，将铜螺柱穿过接地过孔紧固在壳体上实现接地，接地端子用于伺服电机接地。为保证接地效果，尽量增大接触面，选用大头粗螺柱或并列多个螺柱。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种电动舵机驱动控制箱，其特征在于，包括：箱体；

所述箱体通过隔壁分隔为左腔体和右腔体；

所述左腔体内设置接口模块，所述接口模块的机箱侧壁以及底板正面覆盖金属板屏蔽；所述左腔体的侧壁上嵌装有转接线模块和电源连接器，所述左腔体的外侧壁上嵌装有显示模块；

所述右腔体的侧壁上设置有连接器出线模块；所述右腔体通过金属板分隔为上层和下层，所述上层内安装伺服控制板，所述下层内安装伺服驱动板和制动电阻，所述伺服驱动板的IGBT模块的散热面和所述制动电阻的散热面固定在右腔体底板上。

2.根据权利要求1所述的一种电动舵机驱动控制箱，其特征在于，所述左腔体内还包括电源滤波器、电抗器和继电器，所述电源连接器、所述电源滤波器、所述电抗器和所述继电器依次相连，所述左腔体的侧壁上安装穿墙式电源开关。

3.根据权利要求1所述的一种电动舵机驱动控制箱，其特征在于，与外部设备进行通讯的通讯信号线上串联磁珠，同时并联压敏电阻和滤波电容。

4.根据权利要求1所述的一种电动舵机驱动控制箱，其特征在于，所述转接线模块包括金属壳体和内外转接器，所述金属壳体罩设于所述内外转接器外部，所述内外转接器的对内端为D型连接器，并通过双绞电缆引线，对外端为圆形屏蔽连接器出线。

5.根据权利要求1所述的一种电动舵机驱动控制箱，其特征在于，所述显示模块外部加装有屏蔽玻璃，所述显示模块的背面通过金属外壳进行封闭。

6.根据权利要求1所述的一种电动舵机驱动控制箱，其特征在于，所述下层被所述金属板分隔为封闭空间，所述金属板上开设信号线孔，所述下层和所述上层之间互联的信号线从所述信号线孔中穿出，所述右腔体底板的表面涂覆有导热硅脂层，所述右腔体底板为水冷式散热板。

7.根据权利要求1所述的一种电动舵机驱动控制箱，其特征在于，所述连接器出线模块分别包括编码器连接器出线单元和动力线连接器出线单元；所有连接器与箱体的接触面上设槽并在槽内放置导电密封垫，在所述金属板与所述箱体的接触面上设槽在槽内放置导电橡胶条，所述接触面均已经过导电处理。

8.根据权利要求1所述的一种电动舵机驱动控制箱，其特征在于，所述左腔体和所述右腔体上分别设置有盖板，分别在所述盖板与所述箱体的接触面、所述转接线模块和所述显示模块与所述箱体的接触面开槽，并在槽内设置导电橡胶条。

9.根据权利要求1所述的一种电动舵机驱动控制箱，其特征在于，进出所述箱体的所有线缆均为屏蔽电缆，所述右腔体所有线缆出线端穿铁氧体磁环；所述箱体的底板与所述转接线模块之间通过双绞屏蔽电缆连接；强电线缆均位于箱体下部紧贴底板，弱电线缆均位于箱体上部，所述隔壁上设有填料函，所述左腔体和所述右腔体之间通过所述填料函穿线，所述伺服驱动板的供电电源电缆和输出动力电缆均从所述下层引出，控制和信号电缆从所述上层引出。

10.根据权利要求1所述的一种电动舵机驱动控制箱，其特征在于，还包括外壳体，所述外壳体设于所述箱体的外表面，所述箱体内表面为导电氧化处理后的铝合金板，电源以及所述外壳体的接地点均接于所述外壳体上，所述箱体内的信号地均浮接，不接入外壳，在所述右腔体的侧壁外靠近所述底板的位置安装铜螺柱，作为设备接地点，所述左腔体的侧壁外设置数字地接线柱，与所述外壳体绝缘；

所述伺服驱动板上设置有接地端子和接地过孔，将铜螺柱穿过所述接地过孔紧固在所述外壳体上。