專利名稱：永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制總成的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制總成，尤其涉及一種用于純電動(dòng)汽車 或礦山用牽引機(jī)車永磁直流無(wú)刷電機(jī)調(diào)速的控制裝置。
背景技術(shù)：
永磁直流無(wú)刷電機(jī)是隨著電力電子技術(shù)及新型永磁材料技術(shù)發(fā)展而迅速成熟起 來(lái)的一種新一代機(jī)電一體化產(chǎn)品，它既具備異步電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠和維護(hù)方便的特 點(diǎn)，又具有直流電機(jī)調(diào)速性能好等優(yōu)點(diǎn)。唯一美中不足的是，永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)不能像異 步交流電動(dòng)機(jī)那樣單獨(dú)使用，而必須與永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制總成配套使用，因此，控制總 成是永磁無(wú)刷直流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的核心控制部件。永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制總成是一種用于新能源純電動(dòng)汽車永磁無(wú)刷直流電機(jī)調(diào) 速的控制裝置，由于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)具有非常優(yōu)秀的線性機(jī)械特性，較寬的調(diào)速范圍、較高 的機(jī)械輸出效率、較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、無(wú)電刷且無(wú)需保養(yǎng)，長(zhǎng)期以來(lái)一直廣泛地應(yīng)用于電動(dòng)大 巴、電動(dòng)裝載叉車、礦山用牽引機(jī)車、比賽場(chǎng)地車、電動(dòng)摩托車、混合動(dòng)力汽車以及家用電器 和工業(yè)調(diào)速電機(jī)的控制。
發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問(wèn)題現(xiàn)有的永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制總成主要存在以下問(wèn)題一方面，現(xiàn)有永磁無(wú)刷直 流電機(jī)控制總成的電路板為單PCB板結(jié)構(gòu)，強(qiáng)電與弱電連線集中排版，導(dǎo)致其相互之間的 互擾嚴(yán)重，抗干擾能力低，可靠性差；另一方面，功率VMOS管基本上采用側(cè)向安裝結(jié)構(gòu)，其 熱阻太大，散熱結(jié)構(gòu)不好，熱傳導(dǎo)特性較差，而且接線眾多，安裝工藝復(fù)雜，維修困難。技術(shù)方案一種永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制總成，包括凹形殼體、上蓋板、左側(cè)端蓋板、右側(cè)端蓋 板、多芯航空插座、輸出防水插座、電容器組、A、B、C相線輸出銅條、電源正極銅條、功率驅(qū)動(dòng) 電路板、DC/DC開(kāi)關(guān)電源單元電路插板、核心控制單元電路插板、電源正極銅條、VMOS功率 管，核心控制單片機(jī)芯片、霍爾位置傳感器調(diào)理電路，其控制總成外殼分別由凹形殼體、上 蓋板、左側(cè)端蓋板、右側(cè)端蓋板組合而成，所述的凹形殼體采用鋁型材質(zhì)，兩側(cè)帶散熱肋條， 底部的上下面均為平板結(jié)構(gòu)，帶安裝螺絲孔，所述的功率驅(qū)動(dòng)電路板為狹長(zhǎng)形狀，板上的一 端開(kāi)有一組DC/DC開(kāi)關(guān)電源單元矩形插孔和一組核心控制單元矩形插孔，板上的兩側(cè)焊接 有VMOS功率管，VMOS功率管的背面散熱面緊貼在凹形殼體的底部平板上，螺絲穿過(guò)每個(gè) VMOS功率管固定孔將其固定在凹形殼體平板底部有安裝螺絲孔的位置處。所述的永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制總成，其功率驅(qū)動(dòng)電路板上的中央位置還焊接有電 容器組，在功率驅(qū)動(dòng)電路板的一端帶DC/DC開(kāi)關(guān)電源單元矩形插孔處直插焊接有一塊DC/ DC開(kāi)關(guān)電源單元電路插板，在帶核心控制單元矩形插孔處直插焊接有一塊核心控制單元電 路插板，核心控制單元電路插板上焊接有一塊高性能的核心控制單片機(jī)芯片，核心控制單元電路插板上帶一組彎頭插針座，其彎頭插針座的另一端插針直接焊接在功率驅(qū)動(dòng)電路板 上。所述的永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制總成，其核心控制單元電路插板上焊接有采用光耦 合隔離結(jié)構(gòu)的霍爾位置傳感器調(diào)理電路和一塊獨(dú)立的防止VMOS管上下臂同時(shí)導(dǎo)通的邏輯 互鎖保護(hù)電路模塊。所述的永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制總成，其相線輸出銅條包括A相輸出銅條、B相輸出 銅條、C相輸出銅條，所述的A相輸出銅條、B相輸出銅條和C相輸出銅條結(jié)構(gòu)上均為L(zhǎng)形 狀，分別焊接在功率驅(qū)動(dòng)電路板的一側(cè)處。所述的永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制總成，其電源正極銅條為長(zhǎng)方體形狀，直接焊接在 功率驅(qū)動(dòng)電路板的另一側(cè)處。所述的永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制總成，其左側(cè)端蓋板和右側(cè)端蓋板均彎曲成L形 狀，其左側(cè)端蓋板上帶一個(gè)用于霍爾位置傳感器輸入和控制信號(hào)輸入的多芯航空插座，右 側(cè)端蓋板上帶兩個(gè)輸出防水插座，分別是相線輸出防水插座和電源線輸出防水插座，其中 A、B、C三相的輸出線分別連接在A相輸出銅條、B相輸出銅條與C相輸出銅條上，再通過(guò) 相線輸出防水插座引出，電源線通過(guò)與電源正極銅條相連后再通過(guò)電源線輸出防水插座引 出ο技術(shù)效果本實(shí)用新型所提出的永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制總成具有如下有益效果1、本實(shí)用新型改變了傳統(tǒng)永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制總成的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，控制總成上所 有的弱電控制線均通過(guò)多芯航空插座接入接出，大大簡(jiǎn)化了永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制總成的 生產(chǎn)裝配工藝。2、本實(shí)用新型的A、B、C相線輸出采用向L形銅條引出方式，有利于改善VMOS管的 散熱結(jié)構(gòu)，其可靠性好，安裝特別簡(jiǎn)單。3、本實(shí)用新型由于采用VMOS管朝下與散熱板緊貼安裝結(jié)構(gòu)，其散熱性能好，熱傳 導(dǎo)效果明顯，保證了控制總成在大功率、大電流輸出時(shí)所需的散熱條件，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定 性和可靠性。4、本實(shí)用新型采用電路板插件模塊的安裝方式，弱電和強(qiáng)電嚴(yán)格分開(kāi)走線，輸出 波形好，便于裝配與卸下，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾能力和可靠性。

圖1永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制總成外觀圖；圖2永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制總成移開(kāi)上蓋板后的內(nèi)部視圖；圖3永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制總成功率驅(qū)動(dòng)電路板元件面正視圖；圖4永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制總成功率驅(qū)動(dòng)電路板焊接面正視圖；圖5永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制總成驅(qū)動(dòng)電路板外觀圖；圖6永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制總成內(nèi)部結(jié)構(gòu)逐步爆炸圖一；圖7永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制總成內(nèi)部結(jié)構(gòu)逐步爆炸圖二 ；圖8永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制總成內(nèi)部結(jié)構(gòu)逐步爆炸圖三；圖9永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制總成內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全爆炸圖；[0028]圖10永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制總成電原理框圖。標(biāo)號(hào)說(shuō)明1凹形殼體3左側(cè)端蓋板5多芯航空插座7電源線輸出防水插座9電容器組IlB相輸出銅條13DC/DC開(kāi)關(guān)電源單元電路插板15功率驅(qū)動(dòng)電路板17安裝螺絲孔19 螺絲21霍爾位置傳感器調(diào)理電路23核心控制單元矩形插孔25彎頭插針座
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖說(shuō)明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。圖1是永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制總成外觀圖，圖9是永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制總成內(nèi) 部結(jié)構(gòu)完全爆炸圖。本實(shí)用采用可拆卸的安裝結(jié)構(gòu)，殼體部分包括凹形殼體1、上蓋板2、 左側(cè)端蓋板3、右側(cè)端蓋板4，其中在左側(cè)端蓋板3上安裝有一個(gè)多芯航空插座5，在右側(cè)端 蓋板4上安裝有兩個(gè)輸出防水插座，一個(gè)是相線輸出防水插座6，另一個(gè)是電源線輸出防水 插座7。所述的凹形殼體1采用鋁型材質(zhì)，兩側(cè)帶散熱肋條，底部的上下面均為平板結(jié)構(gòu)， 帶安裝螺絲孔17，所述的功率驅(qū)動(dòng)電路板15為狹長(zhǎng)形狀，板上的一端開(kāi)有一組DC/DC開(kāi)關(guān) 電源單元矩形插孔22和一組核心控制單元矩形插孔23，板上的兩側(cè)焊接有VMOS功率管 18，VMOS功率管18的背面散熱面緊貼在凹形殼體1的底部平板上，螺19穿過(guò)每個(gè)VMOS功 率管固定孔M將其固定在凹形殼體1平板底部對(duì)應(yīng)有安裝螺絲孔17的位置處。所述的功率驅(qū)動(dòng)電路板15上的中央位置還焊接有一排電容器組9，在功率驅(qū)動(dòng)電 路板15的一端帶DC/DC開(kāi)關(guān)電源單元矩形插孔22處直插焊接DC/DC開(kāi)關(guān)電源單元電路插 板13，在帶核心控制單元矩形插孔23處直插焊接核心控制單元電路插板14，核心控制單元 電路插板14上焊接有一塊高性能的核心控制單片機(jī)芯片8，核心控制單元電路插板14上 自帶一組彎頭插針座25，其彎頭插針座25的另一端插針組直接焊接在功率驅(qū)動(dòng)電路板15 上。核心控制單元電路插板14上焊接有采用光耦合隔離結(jié)構(gòu)的霍爾位置傳感器調(diào)理 電路21和一塊獨(dú)立的防止VMOS管上下臂同時(shí)導(dǎo)通的邏輯互鎖保護(hù)電路模塊20。所述的相線輸出銅條包括A相輸出銅條10、B相輸出銅條11、C相輸出銅條12，所 述的A相輸出銅條10、B相輸出銅條11和C相輸出銅條12結(jié)構(gòu)上彎曲成L形狀，分別焊接 在功率驅(qū)動(dòng)電路板15的一側(cè)處。
2上蓋板 4右側(cè)端蓋板 6相線輸出防水插座 8核心控制單片機(jī)芯片 IOA相輸出銅條 12C相輸出銅條 14核心控制單元電路插板 16電源正極銅條 18VMOS功率管 20邏輯互鎖保護(hù)電路模塊 22DC/DC開(kāi)關(guān)電源單元矩形插孔 24VM0S功率管固定孔[0049]所述的電源正極銅條16為長(zhǎng)方體形狀，直接焊接在功率驅(qū)動(dòng)電路板15的另一側(cè) 處。左側(cè)端蓋板3和右側(cè)端蓋板4均彎曲成L形狀，其左側(cè)端蓋板3上帶一個(gè)用于霍 爾位置傳感器輸入和控制信號(hào)輸入的多芯航空插座5，右側(cè)端蓋板4上帶兩個(gè)輸出防水插 座，分別是相線輸出防水插座6和電源線輸出防水插座7，其中A、B、C三相的輸出線分別連 接在A相輸出銅條10、B相輸出銅條11與C相輸出銅條12上，再通過(guò)相線輸出防水插座6 引出，電源線通過(guò)與電源正極銅條16相連后再通過(guò)電源線輸出防水插座7引出。本實(shí)用新型的電原理框圖如圖10所示，核心控制單元電路插板14上包含有一塊 核心控制單片機(jī)8，DC/DC開(kāi)關(guān)電源單元電路插板13將蓄電池組的電壓分別轉(zhuǎn)換成核心控 制單元電路插板14所需的電源電壓與功率驅(qū)動(dòng)電路板15所需的電源電壓，弱電控制信號(hào) 集中由多芯航空插座5輸入，包括無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置霍爾傳感器信號(hào)、車速信號(hào)和 其它控制輸入信號(hào)，經(jīng)過(guò)核心控制單片機(jī)8處理后，由核心控制單元電路插板14輸出給功 率驅(qū)動(dòng)電路板15，推動(dòng)VMOS功率管18工作的控制信號(hào)為PWM信號(hào)，其占空比的大小由車速 信號(hào)控制。綜上所述，本實(shí)用新型提出了一種新型永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制總成結(jié)構(gòu)，一是采 用電路板插件模塊的安裝方式，弱電和強(qiáng)電嚴(yán)格分開(kāi)走線，輸出波形好，大大提高了系統(tǒng)的 抗干擾能力和可靠性；二是本控制總成上所有的弱電控制線均通過(guò)多芯航空插座集中接 入，所以安裝特別簡(jiǎn)單；三是A、B、C相線、電源線采用銅條引出，其可靠性好，安裝特別簡(jiǎn) 單；四是本實(shí)用新型由于采用VMOS管朝下與散熱板緊貼安裝結(jié)構(gòu)，其散熱性能好，熱傳導(dǎo) 效果明顯，保證了控制總成在大功率、大電流輸出時(shí)所需的散熱條件，減少了熱阻，增加了 系統(tǒng)的穩(wěn)定性，大大簡(jiǎn)化了永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制總成的生產(chǎn)裝配工藝。應(yīng)指出的是，本實(shí)用新型提出的是一種采用48個(gè)VMOS功率管的永磁無(wú)刷直流電 機(jī)控制總成結(jié)構(gòu)方案，類似地，在這種結(jié)構(gòu)模式下可適當(dāng)?shù)卦黾踊驕p少VMOS功率管的數(shù) 量，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)其中的某些局部可能做出的一些變動(dòng)均體現(xiàn)了本實(shí)用新型的 原理，屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制總成，包括凹形殼體(1)、上蓋板O)、左側(cè)端蓋板(3)、 右側(cè)端蓋板G)、多芯航空插座(5)、輸出防水插座、電容器組(9)、A、B、C相線輸出銅條、電 源正極銅條(16)、功率驅(qū)動(dòng)電路板(15)、DC/DC開(kāi)關(guān)電源單元電路插板(13)、核心控制單 元電路插板(14)、電源正極銅條(16)、VM0S功率管(18)，核心控制單片機(jī)芯片(8)、霍爾位 置傳感器調(diào)理電路(21)，其特征在于控制總成外殼分別由凹形殼體(1)、上蓋板O)、左側(cè) 端蓋板(3)、右側(cè)端蓋板(4)組合而成，所述的凹形殼體(1)采用鋁型材質(zhì)，兩側(cè)帶散熱肋 條，底部的上下面均為平板結(jié)構(gòu)，帶安裝螺絲孔(17)，所述的功率驅(qū)動(dòng)電路板(15)為狹長(zhǎng) 形狀，板上的一端開(kāi)有一組DC/DC開(kāi)關(guān)電源單元矩形插孔0 和一組核心控制單元矩形插 孔(23)，板上的兩側(cè)焊接有VMOS功率管(18)，VM0S功率管(18)的背面散熱面緊貼在凹形 殼體(1)的底部平板上，螺絲(19)穿過(guò)每個(gè)VMOS功率管固定孔04)將其固定在凹形殼體 (1)平板底部有安裝螺絲孔(17)的位置處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制總成，其特征在于所述的功率驅(qū)動(dòng) 電路板(15)上的中央位置還焊接有電容器組(9)，在功率驅(qū)動(dòng)電路板(15)的一端帶DC/DC 開(kāi)關(guān)電源單元矩形插孔0 處直插焊接有一塊DC/DC開(kāi)關(guān)電源單元電路插板(13)，在帶 核心控制單元矩形插孔處直插焊接有一塊核心控制單元電路插板(14)，核心控制單 元電路插板(14)上焊接有一塊高性能的核心控制單片機(jī)芯片(8)，核心控制單元電路插板 (14)上帶一組彎頭插針座(25)，其彎頭插針座0 的另一端插針直接焊接在功率驅(qū)動(dòng)電 路板(15)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制總成，其特征在于核心控制單 元電路插板(14)上焊接有采用光耦合隔離結(jié)構(gòu)的霍爾位置傳感器調(diào)理電路和一塊獨(dú) 立的防止VMOS管上下臂同時(shí)導(dǎo)通的邏輯互鎖保護(hù)電路模塊OO)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制總成，其特征在于所述的相線輸出 銅條包括A相輸出銅條(10)、B相輸出銅條(11)、C相輸出銅條(12)，所述的A相輸出銅條 (10)、B相輸出銅條(11)和C相輸出銅條(12)結(jié)構(gòu)上均為L(zhǎng)形狀，分別焊接在功率驅(qū)動(dòng)電 路板(15)的一側(cè)處。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制總成，其特征在于所述的電源正極 銅條(16)為長(zhǎng)方體形狀，直接焊接在功率驅(qū)動(dòng)電路板(1 的另一側(cè)處。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制總成，其特征在于左側(cè)端蓋板(3) 和右側(cè)端蓋板(4)均彎曲成L形狀，其左側(cè)端蓋板C3)上帶一個(gè)用于霍爾位置傳感器輸入 和控制信號(hào)輸入的多芯航空插座(5)，右側(cè)端蓋板(4)上帶兩個(gè)輸出防水插座，分別是相線 輸出防水插座(6)和電源線輸出防水插座(7)，其中A、B、C三相的輸出線分別連接在A相 輸出銅條(10)、B相輸出銅條(11)與C相輸出銅條(12)上，再通過(guò)相線輸出防水插座(6) 引出，電源線通過(guò)與電源正極銅條(16)相連后再通過(guò)電源線輸出防水插座(7)引出。
專利摘要一種永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制總成，包括凹形殼體、上蓋板、左側(cè)端蓋板、右側(cè)端蓋板、多芯航空插座、輸出防水插座、電容器組、相線輸出銅條、電源正極銅條、功率驅(qū)動(dòng)電路板、DC/DC開(kāi)關(guān)電源單元電路插板、核心控制單元電路插板、VMOS功率管，核心控制單片機(jī)芯片，所述的凹形殼體采用鋁型材質(zhì)，兩側(cè)帶散熱肋條，底部的上下面均為平板結(jié)構(gòu)，帶安裝螺絲孔，其功率驅(qū)動(dòng)電路板為狹長(zhǎng)形狀，板上的一端直插焊接有DC/DC開(kāi)關(guān)電源單元電路插板和核心控制單元電路插板，板上的兩側(cè)焊接有VMOS功率管，所有的VMOS功率管的背面散熱面緊貼在凹形殼體的底部平板上，螺絲穿過(guò)每個(gè)VMOS管的固定孔將其固定在凹形殼體平板底部有安裝螺絲孔的位置處。
文檔編號(hào)H05K7/02GK201846294SQ20102060073
公開(kāi)日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月11日
發(fā)明者盧文波, 彭希南, 祁森林, 管于球, 荀慶來(lái), 謝穩(wěn) 申請(qǐng)人:彭希南, 管于球