一種將電機和控制器集成的一體化電機驅動器系統的製作方法
2024-03-25 03:42:05
本發明涉及一種將電機和控制器集成的一體化電機驅動器系統，主要涉及電機及電機驅動領域。更具體的說，涉及一種將永磁同步電機和控制器集成的一體化電機驅動器系統。
背景技術：
隨著工業技術的進步，電機作為工業控制領域的執行部件，應用越來越多。傳統的直流電機控制方便簡單，但是由於碳刷的存在，嚴重製約了電機的使用壽命。交流異步電機由於調速不方便，且效率不高，漸漸的被新型的永磁同步電動機所代替。永磁同步電動機由於效率高，控制方便靈活，越來越多的出現在控制領域。通常永磁同步電機系統都是由永磁同步電動機和驅動器兩部分構成，永磁同步電機和控制器之間通過導線連接。而作為航空領域應用的永磁同步電動機和控制器對體積和重量非常敏感，因此如何減小電機及控制器的體積和重量成為了一個迫切需待解決的問題。
技術實現要素：
為解決上述問題，本發明提供了一種將電機和控制器集成的一體化電機驅動器系統，將電機和控制器集成在一塊，控制器的控制板和驅動板安裝在永磁同步電動機的後端蓋上，通過結構上的合理設計為驅動板的功率部分提供良好的散熱環境。電動機和控制器一體化設計後，相比傳統的電機和控制器分開設計的方法，這種一體化電機控制器體積和重量大大縮減，在節省材料，降低成本的同時，使得一體化電機驅動器系統的體積功率比和重量功率比大大提高，一體化電機驅動器系統的性能大幅度提高。
一種將電機和控制器集成的一體化電機驅動器系統，將所述控制板、驅動板和電機採用軸向串聯式結構，所述控制板、驅動板直接與電機後端蓋連接，具體結構為：由轉子組件、機殼組件、定子組件、後端蓋組件、後殼、後蓋、控制板、驅動板組成；其中，所述機殼組件由機殼、鋼絲螺紋套、前軸承室構成；機殼上開有散熱筋，機殼前端面裝有鋼絲螺紋套；定子組件由電樞繞組、定子鐵芯構成；轉子組件由軸、前軸承、後軸承、轉子磁軛、磁鋼、跟蹤磁鋼、平鍵、轉子護套、前去重環、後去重環構成；所述軸的末端銑有凹面，所述跟蹤磁鋼的凸臺與所述軸末端凹面配合定位，所述軸中間部分銑有兩個對稱分布的平鍵槽，軸與轉子磁軛通過兩個對稱的平鍵連接，所述轉子磁軛上銑有六個扇形凹槽，所述磁鋼通過膠粘在凹槽內，所述磁鋼之間的縫隙插入隔磁塊以隔磁，所述磁鋼外面是轉子護套，所述轉子護套為「L」型結構，從所述磁鋼的軸向端面壓入。所述後端蓋組件由後端蓋與後軸承室構成，所述後軸承室與所述後端蓋過盈配合，所述後端蓋中心的為圓形通孔，所述後端蓋圓形通孔外側的圓形凹槽內開有對稱分布的三個小孔，另外一側伸出的長凸圓臺上開有六個螺釘孔，所述後端蓋的所述長凸圓臺內側的圓環臺上有三個對稱分布的小凸臺，所述小凸臺上有螺紋孔，所述後端蓋組件通過螺釘固定在所述機殼組件上，所述控制板上開有三個螺紋孔，所述控制板通過螺釘固定到所述後端蓋上，所述控制板與所述驅動板通過雙排線連接，電機引出線穿過所述控制板的凹槽後，通過螺柱與螺母固定到所述驅動板上，所述驅動板上有六個對稱分布的螺孔，通過與所述後端蓋的所述長凸圓臺的螺孔配合，用螺釘固定到所述後蓋上。所述後殼外圓兩端均有螺孔，通過一側的螺孔與所述後端蓋連接，所述後端蓋上裝有功率連接器和通信連接器，通過止口與所述後殼配合，所述後殼與所述後蓋通過螺紋連接。
進一步的，功率管在所述驅動板上豎直焊接，母線濾波電容在所述驅動板上豎直焊接，所述後殼內圓銑有六個散熱凸臺，所述散熱凸臺軸向端面一側有螺紋孔，通過雙面導熱絕緣膠貼將所述功率管粘接固定到所述散熱凸臺上，用螺釘將L型壓板固定到所述後殼上，並保證L型壓板壓緊所述功率管，通過調整所述L型壓板的彎角或者在所述L型壓板與功率管之間墊絕緣物以保證所述L型壓板壓緊所述功率管。
進一步的，控制板上開三個120°對稱分布的U型缺口，控制板通過三個120°對稱分布的U型缺口與後端蓋小凸臺上的孔配合，依靠螺釘固定連接，控制板與驅動板通過雙排線連接，電機引出線，穿過控制板凹槽，通過螺柱與螺母固定到驅動板上。
進一步的，所述電機為永磁同步電機。
進一步的，所述的功率管為MOS管。
本發明的優點以及具體的技術效果：
1、本發明一體化電機驅動器系統，其中控制器的驅動板和控制板通過螺釘固定在電機的後端蓋上，電機三相繞組引出線，經過控制板的缺口固定在控制板上，控制板和驅動板之間通過雙排線連接。通過這種設計這種一體化電機控制器體積和重量大大縮減，在節省材料，降低成本的同時，使得一體化電機驅動器系統的體積功率比和重量功率比大大提高，一體化電機驅動器系統的性能大幅度提高。
2、本發明一體化電機驅動器系統，其中驅動板通過螺釘固定在後端蓋上，功率管和濾波電容豎直焊接在驅動板上，功率管通過雙面導熱絕緣膠貼粘接在後殼散熱凸臺上，壓板通過螺釘固定在散熱凸臺上，通過調整L型壓板的彎角角度保證壓板壓緊功率管，使得功率管與散熱凸臺緊密接觸。通過這種設計後，驅動板主要發熱部件功率管的熱量通過後殼傳遞出去，解決了大功率一體化電機驅動器設計中的散熱問題。
附圖說明
為了更容易理解本發明，下面通過附圖來對本發明進行進一步闡述。
圖1是本發明電機和控制器一體化系統的總裝配圖；
圖2是轉子組件軸向剖視圖；
圖3是機殼組件軸向剖視圖；
圖4是定子組件軸向剖視圖；
圖5是後端蓋組件軸向剖視圖；
圖6是機殼組件周向、軸向剖視圖；
圖7是後殼組件軸向剖視圖；
附圖標記：
1.轉子組件 2.機殼組件 3.定子組件 4.後端蓋組件 5.後殼 6.後蓋 7.控制板 8.驅動板；
1-1.軸 1-2.前去重環 1-3.轉子磁軛 1-4.磁鋼 1-5.轉子護套 1-6.後去重環 1-7.跟蹤磁鋼；
2-1.機殼 2-2.前軸承室；
3-1.電樞繞組 3-2.定子鐵芯；
4-1.後端蓋 4-2.後軸承室。
上述附圖僅用於輔助說明本發明的技術內容，並非按比例繪製，因而不被解釋為對本發明保護範圍的限制。
具體實施方式
如圖1-7所示，下面將結合附圖和具體實施例對本發明作出進一步的詳細說明。
如圖1所示，一種將電機和控制器集成的一體化電機驅動器系統，由轉子組件1、機殼組件2、定子組件3、後端蓋組件4、後殼5、後蓋6、控制板7、驅動板8組成。如圖2所示，轉子組件1由軸1-1、前去重環1-2、轉子磁軛1-3、磁鋼1-4、轉子護套1-5、後去重環1-6、跟蹤磁鋼1-7構成。軸1-1末端銑有凹面，跟蹤磁鋼1-7凸臺與軸1-1末端凹面配合定位，軸1-1中間部分銑有兩個對稱分布的平鍵槽，軸1-1與轉子磁軛1-3通過兩個對稱的平鍵連接，轉子磁軛1-3上銑有6個扇形凹槽，磁鋼1-4通過膠粘在凹槽內，磁鋼1-4之間的縫隙插入隔磁塊隔磁，磁鋼1-4外面是轉子護套1-5，轉子護套1-5為L型結構，從磁鋼1-4的軸向端面壓入。如圖3所示，機殼組件2由機殼2-1、前軸承室2-2，其中機殼2-1上開有散熱筋。如圖4所示，定子組件3由電樞繞組3-1、定子鐵芯3-2構成。如圖5所示，後端蓋組件4由後端蓋4-1和後軸承室4-2構成，後軸承室4-2與後端蓋4-1過盈配合，後端蓋4-1中心開有圓孔，後端蓋4-1中間圓形凹槽內開有對稱分布的三個小孔，另外一側伸出的長凸圓臺上開有六個螺釘孔，後端蓋4-1長凸圓臺內側的圓環臺上有三個對稱分布的小凸臺，小凸臺上開有孔，後端蓋組件4通過螺釘固定在機殼組件2上。
如圖1裝配圖所示，控制板7上開有三個缺口，控制板7通過三個缺口與後端蓋4-1小凸臺上的孔配合，依靠螺釘固定連接，控制板7與驅動板8通過雙排線連接，電機引出線穿過控制板7的凹槽，通過螺柱與螺母固定到驅動板8上，驅動板8上有六個對稱分布的螺孔，通過與後端蓋4-1長凸圓臺的螺孔配合，用螺釘固定到後端蓋4-1上。如圖6所示，後殼5左右兩端均有螺孔，通過一側的螺孔與後蓋6連接，後蓋6上裝有功率連接器和通信連接器，通過止口與後殼5配合，後殼5與後蓋6通過螺紋連接。
如圖1所示，功率管在驅動板8上豎直焊接，電容在驅動板8上豎直焊接，後殼5內端面有6個散熱凸臺，凸臺端面上開有螺紋孔，通過雙面導熱絕緣膠貼將功率管粘接固定到散熱凸臺上，用螺釘將L型壓板固定到後殼5上，並保證L型壓板與功率管緊密接觸，通過調整L型壓板的彎角或者在L型壓板與功率管之間墊絕緣物保證。
對於本領域技術人員而言，顯然本發明不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示範性的，而且是非限制性的，本發明的範圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和範圍內的所有變化囊括在本發明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。
此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。