CN220605703U - 一种bldc电机接口子线路板及bldc电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种BLDC电机接口子线路板及BLDC电机，BLDC电机接口子线路板包括包括电源转换电路、PWM信号处理电路、VSP信号处理电路、子板微处理器、串行通信电路、信号处理转换模块和FG反馈输出模块，电源转换电路输出两路直流电源并向用户端控制系统供电；输入PWM调速信号经过PWM信号处理电路处理后输出；输入模拟电压调速信号VSP经过VSP信号处理电路处理输入到子板微处理器，子板微处理器驱动信号处理转换模块产生的PWM信号输入到母线路板；通过增加FG反馈输出模块，子线路板向用户端控制系统反馈电机实时转速信号，功能更完善，增强通用性。

Description

一种BLDC电机接口子线路板及BLDC电机

技术领域：

本实用新型涉及一种BLDC电机接口子线路板及BLDC电机。

背景技术：

见图1、图2所示，一般BLDC电机包括电机实体和电机控制器，电机实体包括电机的定子和转子部分，电机控制器除了需要与电机实体匹配外,还需要与电机具体的应用系统—即用户端控制系统的控制接口匹配，因为不同的用户端控制系统匹配不同的控制信号,例如空调控制系统与洗衣机控制系统都是用户端的控制系统，两个系统的控制信号完全不一样。传统的做法是针对每一种用户端控制系统就开发一种电机及电机控制器，这样一来产生如下问题：1)电机厂家生产的电机型号非常多，不便于管理和标准化；2)浪费开发时间和研发的投入，因为每一个新的用户端控制系统都需要重新开发一款电机，增加产品的制造成本；3)重新设计需要制定新的生产工艺和认证成本，增加了投入；4)电机应用范围非常窄，不便于大范围推广应用。

为了解决上述的技术问题，现在出现了一些子母线路板对接的电机控制器，将电机控制器的主要功能电路设置在母线路板上，将多种的接口单元电路和身份识别电路设置在多个子线路板上，利用其中一个子线路板与母线路板对接，子线路板上的身份识别电路通知母线路板上的微处理器单元，由微处理器单元自动配置子线路板上的I/O口类型，从而可以通过更换不同的子线路板就可以应用不同场合，应用范围广，电机生产厂家减少电机的种类便于管理，可以减少电机的研发投入、缩短研发周期，降低产品成本，简化生产工艺，提高效率。

其具体的技术方案如图3、图4和图5所示，电机控制器包括微处理器单元、信号接口单元和身份识别电路，微处理器单元设置在母线路板上，信号接口单元、身份识别电路设置在子线路板上，通过子线路板和母线路板的对接形成电连接，身份识别电路将识别信号输入到微处理器单元，微处理器单元根据识别信号自动配置信号接口单元的各个I/o端口的类型。不同种类的信号接口单元匹配的身份识别电路输出不同的信号，形成多个不同的子线路板。微处理器单元的输出端连接功率逆变单元，转子位置检测单元的输出端连接微处理器单元的输入端，功率逆变单元和转子位置检测单元都设置在母线路板上。电源电路和模拟量检测单元也设置在母线路板上，模拟量检测单元主要检测主板上的母线电流、母线电压、相电流和NTC等模拟量信息。电源电路为各部份电路供电。所述的微处理器单元是CPU或者是单片机MCU或者是数字信号处理器DSP。母线路板上设置接插端口3a，接插端口3a里面设置11a路接线片，子线路板可以有多个，接插端口3a上11路接线片分别为E、N、L、M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8，各接线片的可以按如下标准定义，E、N、L三路是电源输入，M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8是用户端控制系统与子线路板的接口信号。在母线路板上设置有插槽1a，子线路板上设置有插接头2a，插接头2a嵌套在插槽1a里面，使子线路板与母线路板电连接起来。

近来，某些客户需要定制化的多种调速方式的接口子线路板板.现有的方案要么是仅VSP调速或仅PWM调速，并且VSP调速需要额外电源，非常不便，另外，子线路板不能为用户端控制系统提供电源，从而也限制子线路板的应用范围。

为了解决以上问题，申请人于2019年04月15日申请了一种BLDC电机接口子线路板及BLDC电机的实用新型专利，但该BLDC电机接口子线路板在实际使用中存在如下问题：1)仅有一种PWM调速信号和一路模拟电压调速信号VSP，没有速度反馈信号，导致用户端控制系统不能及时知道电机的实时运行转速，功能不晚上；2)还有在不同的主板应用处就要更换电机，对于设计端和售后端都不方便维护，需要设计一种通用性较强的BLDC电机接口子线路板；3)串行通信电路需要外部的用户端控制系统提供通讯电源线，使用不方便；4)PWM调速信号和模拟电压调速信号VSP不是统一经过子板微处理输出，信号不统一，降低通用性，且增加占用母板微处理器的信号输入端口。

发明内容：

本实用新型的目的是提供一种BLDC电机接口子线路板及BLDC电机，能解决目前接口子线路板没有速度反馈信号，导致用户端控制系统不能及时知道电机的实时运行转速，通用性差的技术问题。

本实用新型的进一步目的是提供一种BLDC电机接口子线路板及BLDC电机，能解决目前接口子线路板的串行通信电路需要外部的用户端控制系统提供通讯电源线，使用不方便的技术问题。

本实用新型的目的是通过下述技术方案予以实现的：

一种BLDC电机接口子线路板，用于插接在电机控制器的母线路板上匹配用户端控制系统接口信号，包括电源转换电路、PWM信号处理电路、VSP信号处理电路、子板微处理器、串行通信电路、信号处理转换模块和FG反馈输出模块，其中：

电机控制器的母线路板上为电源转换电路提供直流输入电源，电源转换电路输出两路直流电源并向用户端控制系统供电；

用户端控制系统向接口子线路板输入PWM调速信号，PWM调速信号经过PWM信号处理电路处理后输入到子板微处理器；

用户端控制系统向子线路板输入模拟电压调速信号VSP，模拟电压调速信号VSP经过VSP信号处理电路处理输入到子板微处理器；

用户端控制系统利用串行通信电路与母线路板进行通信和数据交换；

其特征在于：子板微处理器对输入PWM调速信号和模拟电压调速信号VSP统一进行处理，输出信号驱动信号处理转换模块产生的PWM信号输入到母线路板；避免PWM调速信号和模拟电压调速信号VSP不是统一经过子板微处理输出而导致信号不统一，降低通用性，且增加占用母板微处理器的信号输入端口。

母线路板输出速度反馈信号FG1经过FG反馈输出模块处理送到用户端控制系统。

上述的串行通信电路采用半双工UART串行通讯电路，母线路板利用半双工UART串行通讯电路发送TXD信号和接收RXD信号都在R/T单线上传输，不需要外部的通讯电源线，即可进行通信.简化通讯模块接线。

上述的电源转换电路输出+15V和+3.3V两路直流电源并向用户端控制系统供电。

上述的用户端控制系统向子线路板输入PWM调速信号的规格是：电压范围在12V-24VDC，频率范围在80Hz-120Hz。

上述的用户端控制系统向子线路板输入模拟电压调速信号VSP的规格：电压范围在0V-12V DC。

上述所述的子线路板与用户端控制系统连接并至少设置7个有用的端口，在子线路板上这7个有用的端口分别为：

15V直流电源输出端口，子线路板向用户端控制系统提供15VDC电源；

PWM输入端口，用户端控制系统向子线路板输入PWM调速信号；

GNDISO输入端口，用户端控制系统向子线路板提供的信号公共地；

VSP输入端口，用户端控制系统向子线路板输入模拟电压调速信号VSP；

3.3V电源输出端口，子线路板向用户端控制系统提供3.3VDC电源；

R/T半双工串行通信端口，子线路板与用户端控制系统进行相互数据交换；

FG反馈端口，子线路板向用户端控制系统反馈电机实时转速信号。

上述在子线路板上还设置有一个电源输入端口V，户端控制系统提供利用电源输入端口V为串行通信电路提供电源。

上述子线路板还包括身份识别电路，身份识别电路向母线路板提供识别信号BSEL。

上述子线路板与母线路板设置串行通信端口TXD和RXD。

一种BLDC电机，包括电机控制器和电机本体，电机本体包括定子组件、转子组件和电机外壳，电机控制器包括母线路板和子线路板，母线路板包括母板微处理器、逆变电路、电源电路和检测电路，其特征在于：子线路板是上述所述的BLDC电机接口子线路板。

本实用新型与现有技术相比，具有如下效果：

1)本实用新型的接口子线路板既具有PWM调速功能，也具有VSP调速功能，同时能为用户端控制系统提供两路电源，且带有串行口通信功能，在这个基础上母线路板输出速度反馈信号FG1经过FG反馈输出模块处理送到用户端控制系统，户端控制系统及时知道电机实时转速信号，功能完善，通用性更强。

2)本实用新型的其它优点在实施例部分展开详细描述。

附图说明：

图1是传统电机控制器与用户端控制系统的接线图；

图2是传统电机控制器的原理方框图；

图3是传统电机控制器的采用子母线路板的原理示意图；

图4是传统电机控制器的母线路板的外观示意图；

图5是传统电机控制器的子线路板的外观示意图；

图6是本实用新型实施例一的子线路板的电路方框图；

图7是本实用新型实施例一子线路板的电源转换电路对应的电路图；

图8是本实用新型实施例一子线路板的VSP信号处理电路对应的电路图；

图9是本实用新型实施例一子线路板的PWM信号处理电路对应的电路图；

图10是本实用新型实施例一子线路板的FG反馈输出模块对应的电路图；

图11是本实用新型实施例一子线路板的串行通信电路对应的电路图；

图12是本实用新型实施例一子线路板的信号处理转换模块对应的电路图；

图13是本实用新型实施例一子线路板的子板微处理对应的电路图；

图14是本实用新型实施例一子线路板的身份识别电路对应的电路图；

图15是本实用新型实施例二的电路方框图。

具体实施方式：

下面通过具体实施例并结合附图对本实用新型作进一步详细的描述。

实施例一：

如图6所示，本实施例提供的是一种BLDC电机接口子线路板，用于插接在电机控制器的母线路板上匹配用户端控制系统接口信号，包括电源转换电路1、PWM信号处理电路3、VSP信号处理电路2、子板微处理器4、串行通信电路6、信号处理转换模块5和FG反馈输出模块9，其中：

电机控制器的母线路板上为电源转换电路1提供直流输入电源，电源转换电路1输出两路直流电源并向用户端控制系统供电；

用户端控制系统向接口子线路板输入PWM调速信号，PWM调速信号经过PWM信号处理电路3处理后输入到子板微处理器4；

用户端控制系统向子线路板输入模拟电压调速信号VSP，模拟电压调速信号VSP经过VSP信号处理电路2处理输入到子板微处理器4；

用户端控制系统利用串行通信电路6与母线路板进行通信和数据交换；

其特征在于：子板微处理器4对输入PWM调速信号和模拟电压调速信号VSP进行处理，输出信号驱动信号处理转换模块5产生的PWM信号输入到母线路板；

母线路板输出速度反馈信号FG1经过FG反馈输出模块9处理送到用户端控制系统。

上述的串行通信电路6采用半双工UART串行通讯电路，母线路板利用半双工UART串行通讯电路发送TXD信号和接收RXD信号都在R/T单线上传输，不需要外部的通讯电源线，即可进行通信，简化通讯模块接线，具体电路图见图11所示。

上述的电源转换电路1输出+15V和+3.3V两路直流电源并向用户端控制系统供电，方便用户端控制系统的使用，见图7所示，从母线路板输送过来的+15V电源，经过芯片IC2隔离后输出+15V电源，隔离后的+15V经过降压芯片U101降压处理输出3.3V直流电源。

上述的用户端控制系统向子线路板输入PWM调速信号的规格是：电压范围在12V-24VDC，频率范围在80Hz-120Hz；上述用户端控制系统向子线路板输入模拟电压调速信号VSP的规格：电压范围在0V-12V DC。

图8的电路图是对应VSP信号处理电路2，经过电阻R3和电阻R4的分压、电容C4滤波后，输出信号AN1到子板微处理器4。

图9是PWM信号处理电路对应的电路图，主要是由光耦U2及外围电子器件组成，输出信号IO1到子板微处理器4；

图10是子线路板的FG反馈输出模块对应的电路图，主要是由光耦U3及外围电子器件组成；母线路板上输出信号FG1，子线路板输出信号FG。

如图12所示，它是信号处理转换模块对应的电路图，主要是由光耦U1及外围电子器件组成；子板微处理器4输出信号DO，信号处理转换模块输出信号IO2；如图13所示，它是子板微处理器4对应的电路图。

上述所述的子线路板与用户端控制系统连接并至少设置7个有用的端口，在子线路板上这7个有用的端口分别为：

15V直流电源输出端口，子线路板向用户端控制系统提供15VDC电源；

PWM输入端口，用户端控制系统向子线路板输入PWM调速信号；

GNDISO输入端口，用户端控制系统向子线路板提供的信号公共地；

VSP输入端口，用户端控制系统向子线路板输入模拟电压调速信号VSP；

3.3V电源输出端口，子线路板向用户端控制系统提供3.3VDC电源；

R/T半双工串行通信端口，子线路板与用户端控制系统进行相互数据交换；

FG反馈端口，子线路板向用户端控制系统反馈电机实时转速信号。

上述在子线路板上还设置有一个电源输入端口V，户端控制系统提供利用电源输入端口V为串行通信电路提供电源。

如图14所示，在子线路板上还包括身份识别电路7，身份识别电路7向母线路板提供识别信号BSEL。

上述的子线路板与母线路板设置串行通信端口TXD和RXD。

实施例二：

如图15所示，一种BLDC电机，包括电机控制器和电机本体，电机本体包括定子组件、转子组件和电机外壳，电机控制器包括母线路板和子线路板，母线路板包括母版微处理器、逆变电路、电源电路和检测电路，其特征在于：子线路板是实施例一所述的BLDC电机接口子线路板。

以上实施例为本实用新型的较佳实施方式，但本实用新型的实施方式不限于此，其他任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种BLDC电机接口子线路板，用于插接在电机控制器的母线路板上匹配用户端控制系统接口信号，包括电源转换电路(1)、PWM信号处理电路(3)、VSP信号处理电路(2)、子板微处理器(4)、串行通信电路(6)、信号处理转换模块(5)和FG反馈输出模块(9)，其中：

电机控制器的母线路板上为电源转换电路(1)提供直流输入电源，电源转换电路(1)输出两路直流电源并向用户端控制系统供电；

用户端控制系统向接口子线路板输入PWM调速信号，PWM调速信号经过PWM信号处理电路(3)处理后输入到子板微处理器(4)；

用户端控制系统向子线路板输入模拟电压调速信号VSP，模拟电压调速信号VSP经过VSP信号处理电路(2)处理输入到子板微处理器(4)；

用户端控制系统利用串行通信电路(6)与母线路板进行通信和数据交换；

其特征在于：子板微处理器(4)对输入PWM调速信号和模拟电压调速信号VSP进行处理，输出信号驱动信号处理转换模块(5)产生的PWM信号输入到母线路板；

母线路板输出速度反馈信号FG1经过FG反馈输出模块(9)处理送到用户端控制系统。

2.根据权利要求1所述的一种BLDC电机接口子线路板，其特征在于：串行通信电路(6)采用半双工UART串行通讯电路，母线路板利用半双工UART串行通讯电路发送TXD信号和接收RXD信号都在R/T单线上传输。

3.根据权利要求1或2所述的一种BLDC电机接口子线路板，其特征在于：电源转换电路(1)输出+15V和+3.3V两路直流电源并向用户端控制系统供电。

4.根据权利要求3所述的一种BLDC电机接口子线路板，其特征在于：用户端控制系统向子线路板输入PWM调速信号的规格是：电压范围在12V-24VDC，频率范围在80Hz-120Hz。

5.根据权利要求4所述的一种BLDC电机接口子线路板，其特征在于：用户端控制系统向子线路板输入模拟电压调速信号VSP的规格：电压范围在0V-12VDC。

6.根据权利要求5所述的一种BLDC电机接口子线路板，其特征在于：所述的子线路板与用户端控制系统连接并至少设置7个有用的端口，在子线路板上这7个有用的端口分别为：

15V直流电源输出端口，子线路板向用户端控制系统提供15VDC电源；

PWM输入端口，用户端控制系统向子线路板输入PWM调速信号；

GNDISO输入端口，用户端控制系统向子线路板提供的信号公共地；

VSP输入端口，用户端控制系统向子线路板输入模拟电压调速信号VSP；

3.3V电源输出端口，子线路板向用户端控制系统提供3.3VDC电源；

R/T半双工串行通信端口，子线路板与用户端控制系统进行相互数据交换；

FG反馈端口，子线路板向用户端控制系统反馈电机实时转速信号。

7.根据权利要求6所述的一种BLDC电机接口子线路板，其特征在于：在子线路板上还设置有一个电源输入端口V，户端控制系统提供利用电源输入端口V为串行通信电路提供电源。

8.根据权利要求1或2所述的一种BLDC电机接口子线路板，其特征在于：它还包括身份识别电路(7)，身份识别电路(7)向母线路板提供识别信号BSEL。

9.根据权利要求8所述的一种BLDC电机接口子线路板，其特征在于：子线路板与母线路板设置串行通信端口TXD和RXD。

10.一种BLDC电机，包括电机控制器和电机本体，电机本体包括定子组件、转子组件和电机外壳，电机控制器包括母线路板和子线路板，母线路板包括母板微处理器、逆变电路、电源电路和检测电路，其特征在于：子线路板是权利要求1至9任意一项所述的BLDC电机接口子线路板。