一種高功率密度低壓電機(jī)驅(qū)動器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電機(jī)伺服驅(qū)動技術(shù)，特別是一種高功率密度低壓電機(jī)驅(qū)動器。
【背景技術(shù)】
[0002]高功率密度低壓電機(jī)驅(qū)動器屬于電機(jī)伺服系統(tǒng)中的一部分，是用來控制伺服電機(jī)高精度運(yùn)行的控制設(shè)備，而散熱及電源設(shè)計則是其中的重要設(shè)計部分，這種驅(qū)動器在特種工控領(lǐng)域擁有廣泛的應(yīng)用。目前國外已推出類似電機(jī)驅(qū)動器，但是其散熱效果并不理想，高溫下容易出現(xiàn)系統(tǒng)故障，并且供電母線最低電壓也在10V以上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種高功率密度低壓電機(jī)驅(qū)動器，它能提高驅(qū)動器的功率密度，使驅(qū)動器具有較好的散熱效率，并且能夠正常工作在很低的電壓下。
[0004]—種高功率密度低壓電機(jī)驅(qū)動器，包括外殼、控制板、驅(qū)動板、散熱片；所述控制板和驅(qū)動板置于外殼內(nèi)，且控制板位于驅(qū)動板上側(cè)；所述控制板與驅(qū)動板之間通過插針連接固定；驅(qū)動板底部設(shè)置一焊盤，焊盤與散熱盤連接；散熱盤與外殼連接。所述控制板上設(shè)置一將母線電壓轉(zhuǎn)換為10V以下的電源電路；所述電源電路為控制板和驅(qū)動板供電；所述外殼、控制板、驅(qū)動板上均設(shè)有灌封口，用于在驅(qū)動器封裝完畢后灌膠。
[0005]進(jìn)一步地，所述外殼、控制板、驅(qū)動板上的灌封口均為兩個，其中外殼上的灌封口設(shè)置于外殼上底面。
[0006]進(jìn)一步地，所述控制板為六層板，厚度為0.8mm，內(nèi)層有50%以上面積敷銅。
[0007]進(jìn)一步地，所述驅(qū)動板為六層板，厚度為0.8mm，內(nèi)層有80%以上面積，所敷銅用于將熱導(dǎo)于驅(qū)動板底部焊盤。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)本發(fā)明在控制板上貼裝有一電源電路，該電路可以將高于10V的母線電壓轉(zhuǎn)換為低于10V的工作電壓，滿足低電壓器件工作；
(2)本發(fā)明采用“控制板和驅(qū)動板采用敷銅設(shè)計”“在外殼內(nèi)灌膠”“驅(qū)動板和散熱板之間的焊盤”等手段可以使驅(qū)動器具有較好的散熱效率。
[0009]下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡圖。
[0011]圖2為驅(qū)動板器件布局不意圖。
[0012]圖3為驅(qū)動器控制電供電示意圖。
[0013]圖4為控制板和驅(qū)動板參數(shù)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]結(jié)合圖1，一種高功率密度低壓電機(jī)驅(qū)動器，包括外殼1、控制板2、驅(qū)動板3、散熱片4 ;所述控制板2和驅(qū)動板3置于外殼內(nèi)1，且控制板2位于驅(qū)動板3上側(cè)；所述控制板2與驅(qū)動板3之間通過插針5連接固定；驅(qū)動板3底部設(shè)置一焊盤6，焊盤6與散熱盤4連接；散熱盤4與外殼1連接。所述控制板2上設(shè)置一將母線電壓轉(zhuǎn)換為10V以下的電源電路2-1，所述電源電路2-1為控制板和驅(qū)動板供電；所述外殼1、控制板2、驅(qū)動板3上均設(shè)有灌封口，用于在驅(qū)動器封裝完畢后灌膠。
[0015]封裝后體積為55mmX50mmX 16mm，最大可驅(qū)動960W電機(jī)，母線電源供電范圍為
7.5?59V，內(nèi)部印制板設(shè)計為兩層，控制板2在上，驅(qū)動板3在下，上層控制板2與下層驅(qū)動板3之間通過插針5連接及固定，插針5與印制板間連接采用焊接方式，驅(qū)動板3底部中央有一方形焊盤6，通過回流焊的方式焊接于散熱片4，外殼1通過注塑成型的方式做成盒狀卡于散熱板4上。
[0016]所述控制板2為六層板，厚度為0.8mm(如圖4所示)，內(nèi)層大面積敷銅，可提高散熱效率。
[0017]所述控制板2由電源電路2-1、控制電路、檢測與通信電路組成，其中電源電路2-1將直流母線電壓轉(zhuǎn)換為10V以下，本發(fā)明取5V電壓給控制板及驅(qū)動板供電(如圖3所示)?？刂齐娐分饕―SP信號處理器電路和邏輯處理電路。檢測與通信電路主要包括直流母線電壓采樣電路、模擬輸入接口電路及I/O信號接口電路，然后對此數(shù)字、模擬輸入輸出信號進(jìn)行歸一化、數(shù)字化處理后送入DSP。
[0018]結(jié)合圖2所述的驅(qū)動板3為六層板，厚度為0.8mm(如圖4所示)，內(nèi)層大面積敷銅，可提高散熱效率。6個貼裝功率器件金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(M0SFET) 3-4對稱平行通過回流焊方式裝于印制板中央，通過敷銅導(dǎo)熱于底部方形焊條，再通過回流焊的方式焊接于散熱片上。在一側(cè)M0SFET旁放置溫度傳感器芯片3-3，檢測實(shí)時溫度以控制功率輸出。主要由電源電路3-3、逆變電路、檢測電路組成，其中電源電路3-3以控制板上5V電作為輸入進(jìn)行升壓轉(zhuǎn)換至12V給驅(qū)動板3供電(如圖3所示)。逆變電路采用線性PWM驅(qū)動方法，此方法可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的四象限運(yùn)轉(zhuǎn)。檢測電路主要包括三相電流采樣電路，然后對此模擬信號進(jìn)行歸一化、數(shù)字化處理后送入DSP。圖2中3-1為驅(qū)動板3上灌封口，3-2指示的區(qū)域?yàn)椴遽槄^(qū)域。所述驅(qū)動器功率逆變電路地與控制地應(yīng)采取單點(diǎn)連接或單點(diǎn)磁珠連接，控制電路中模擬地與數(shù)字地應(yīng)單點(diǎn)磁珠連接，以此減弱不同電信號之間的干擾。
[0019]所述散熱片4的材料為鋁，表層鍍鎳，利于回流焊并且可有效進(jìn)行散熱。
[0020]控制板2、驅(qū)動板3及外殼上各預(yù)留2個2mm的灌封口，裝配時先將上下兩板通過插針5進(jìn)行焊接連接，再與底部散熱片焊接連接，最后再卡上塑料外殼，裝配完畢后，從其中一個灌封口進(jìn)行灌膠，通過另一個灌封口確認(rèn)是否灌滿，可有效增強(qiáng)整個器件的散熱效果及可靠性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高功率密度低壓電機(jī)驅(qū)動器，包括外殼、控制板、驅(qū)動板、散熱片；所述控制板和驅(qū)動板置于外殼內(nèi)，且控制板位于驅(qū)動板上側(cè)；所述控制板與驅(qū)動板之間通過插針連接固定；驅(qū)動板底部設(shè)置一焊盤，焊盤與散熱盤連接；散熱盤與外殼連接，其特征在于， 所述控制板上設(shè)置一將母線電壓轉(zhuǎn)換為10V以下的電源電路； 所述電源電路為控制板和驅(qū)動板供電； 所述外殼、控制板、驅(qū)動板上均設(shè)有灌封口，用于在驅(qū)動器封裝完畢后灌膠。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動器，其特征在于，所述電源電路將母線電壓轉(zhuǎn)換為5V電壓。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動器，其特征在于，所述外殼、控制板、驅(qū)動板上的灌封口均為兩個，其中外殼上的灌封口設(shè)置于外殼上底面。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的驅(qū)動器，其特征在于，所述灌封口內(nèi)徑為2mm。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的驅(qū)動器，其特征在于，所述控制板為六層板，厚度為0.8mm，內(nèi)層有50%以上面積敷銅。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動器，其特征在于，所述驅(qū)動板為六層板，厚度為0.8mm,內(nèi)層有80%以上面積，所敷銅用于將熱導(dǎo)于驅(qū)動板底部焊盤。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的驅(qū)動器，其特征在于，所述驅(qū)動板上貼裝有6個功率器件MOSFET，所述MOSFET每3個為一列，且兩列MOSFET對稱設(shè)置。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的驅(qū)動器，其特征在于，所述驅(qū)動板上還貼裝有溫度傳感器，當(dāng)功率器件溫度超過一固定值時，切斷對功率器件的供電。9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的驅(qū)動器，其特征在于，所述驅(qū)動板上還貼裝有一第二電源電路，將電源電路提供的電壓轉(zhuǎn)換為驅(qū)動板的工作電壓。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動器，其特征在于，散熱片為鋁制，表層鍍鎳。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種高功率密度低壓電機(jī)驅(qū)動器，包括外殼、控制板、驅(qū)動板、散熱片；所述控制板和驅(qū)動板置于外殼內(nèi)，且控制板位于驅(qū)動板上側(cè)；所述控制板與驅(qū)動板之間通過插針連接固定；驅(qū)動板底部設(shè)置一焊盤，焊盤與散熱盤連接；散熱盤與外殼連接。所述控制板上設(shè)置一將母線電壓轉(zhuǎn)換為10V以下的電源電路；所述電源電路為控制板和驅(qū)動板供電；所述外殼、控制板、驅(qū)動板上均設(shè)有灌封口，用于在驅(qū)動器封裝完畢后灌膠。該驅(qū)動器能提高驅(qū)動器的功率密度，使驅(qū)動器具有較好的散熱效率，并且能夠正常工作在很低的電壓下。
【IPC分類】H02P25/16, H05K7/20
【公開號】CN105262407
【申請?zhí)枴緾N201510772229
【發(fā)明人】張允志, 曹為理, 廖良闖, 劉超, 鄒金欣, 李景銀, 陳衛(wèi)彬, 李帥, 花磊, 孫宏偉
【申請人】中國船舶重工集團(tuán)公司第七一六研究所, 江蘇杰瑞科技集團(tuán)有限責(zé)任公司
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年11月12日