專利名稱：永磁無刷直流電機控制總成的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種永磁無刷直流電機控制總成，尤其涉及一種用于純電動汽車 或礦山用牽引機車永磁直流無刷電機調速的控制裝置。
背景技術：
永磁直流無刷電機是隨著電力電子技術及新型永磁材料技術發展而迅速成熟起 來的一種新一代機電一體化產品，它既具備異步電機結構簡單、運行可靠和維護方便的特 點，又具有直流電機調速性能好等優點。唯一美中不足的是，永磁無刷直流電動機不能像異 步交流電動機那樣單獨使用，而必須與永磁無刷直流電機控制總成配套使用，因此，控制總 成是永磁無刷直流電機運轉時的核心控制部件。永磁無刷直流電機控制總成是一種用于新能源純電動汽車永磁無刷直流電機調 速的控制裝置，由于無刷直流電動機具有非常優秀的線性機械特性，較寬的調速范圍、較高 的機械輸出效率、較大的啟動轉矩、無電刷且無需保養，長期以來一直廣泛地應用于電動大 巴、電動裝載叉車、礦山用牽引機車、比賽場地車、電動摩托車、混合動力汽車以及家用電器 和工業調速電機的控制。
發明內容技術問題現有的永磁無刷直流電機控制總成主要存在以下問題一方面，現有永磁無刷直 流電機控制總成的電路板為單PCB板結構，強電與弱電連線集中排版，導致其相互之間的 互擾嚴重，抗干擾能力低，可靠性差；另一方面，功率VMOS管基本上采用側向安裝結構，其 熱阻太大，散熱結構不好，熱傳導特性較差，而且接線眾多，安裝工藝復雜，維修困難。技術方案一種永磁無刷直流電機控制總成，包括凹形殼體、上蓋板、左側端蓋板、右側端蓋 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、功率驅動 電路板、DC/DC開關電源單元電路插板、核心控制單元電路插板、電源正極銅條、VMOS功率 管，核心控制單片機芯片、霍爾位置傳感器調理電路，其控制總成外殼分別由凹形殼體、上 蓋板、左側端蓋板、右側端蓋板組合而成，所述的凹形殼體采用鋁型材質，兩側帶散熱肋條， 底部的上下面均為平板結構，帶安裝螺絲孔，所述的功率驅動電路板為狹長形狀，板上的一 端開有一組DC/DC開關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，螺絲穿過每個 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。所述的永磁無刷直流電機控制總成，其功率驅動電路板上的中央位置還焊接有電 容器組，在功率驅動電路板的一端帶DC/DC開關電源單元矩形插孔處直插焊接有一塊DC/ DC開關電源單元電路插板，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動電路板 上。所述的永磁無刷直流電機控制總成，其核心控制單元電路插板上焊接有采用光耦 合隔離結構的霍爾位置傳感器調理電路和一塊獨立的防止VMOS管上下臂同時導通的邏輯 互鎖保護電路模塊。所述的永磁無刷直流電機控制總成，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相輸出銅條結構上均為L形 狀，分別焊接在功率驅動電路板的一側處。所述的永磁無刷直流電機控制總成，其電源正極銅條為長方體形狀，直接焊接在 功率驅動電路板的另一側處。所述的永磁無刷直流電機控制總成，其左側端蓋板和右側端蓋板均彎曲成L形 狀，其左側端蓋板上帶一個用于霍爾位置傳感器輸入和控制信號輸入的多芯航空插座，右 側端蓋板上帶兩個輸出防水插座，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 相線輸出防水插座引出，電源線通過與電源正極銅條相連后再通過電源線輸出防水插座引 出ο技術效果本實用新型所提出的永磁無刷直流電機控制總成具有如下有益效果1、本實用新型改變了傳統永磁無刷直流電機控制總成的內部結構，控制總成上所 有的弱電控制線均通過多芯航空插座接入接出，大大簡化了永磁無刷直流電機控制總成的 生產裝配工藝。2、本實用新型的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 散熱結構，其可靠性好，安裝特別簡單。3、本實用新型由于采用VMOS管朝下與散熱板緊貼安裝結構，其散熱性能好，熱傳 導效果明顯，保證了控制總成在大功率、大電流輸出時所需的散熱條件，增加了系統的穩定 性和可靠性。4、本實用新型采用電路板插件模塊的安裝方式，弱電和強電嚴格分開走線，輸出 波形好，便于裝配與卸下，大大提高了系統的抗干擾能力和可靠性。
圖1永磁無刷直流電機控制總成外觀圖；圖2永磁無刷直流電機控制總成移開上蓋板后的內部視圖；圖3永磁無刷直流電機控制總成功率驅動電路板元件面正視圖；圖4永磁無刷直流電機控制總成功率驅動電路板焊接面正視圖；圖5永磁無刷直流電機控制總成驅動電路板外觀圖；圖6永磁無刷直流電機控制總成內部結構逐步爆炸圖一；圖7永磁無刷直流電機控制總成內部結構逐步爆炸圖二 ；圖8永磁無刷直流電機控制總成內部結構逐步爆炸圖三；圖9永磁無刷直流電機控制總成內部結構完全爆炸圖；[0028]圖10永磁無刷直流電機控制總成電原理框圖。標號說明1凹形殼體3左側端蓋板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開關電源單元電路插板15功率驅動電路板17安裝螺絲孔19 螺絲21霍爾位置傳感器調理電路23核心控制單元矩形插孔25彎頭插針座
具體實施方式
以下結合附圖說明本實用新型的具體實施方式
。圖1是永磁無刷直流電機控制總成外觀圖，圖9是永磁無刷直流電機控制總成內 部結構完全爆炸圖。本實用采用可拆卸的安裝結構，殼體部分包括凹形殼體1、上蓋板2、 左側端蓋板3、右側端蓋板4，其中在左側端蓋板3上安裝有一個多芯航空插座5，在右側端 蓋板4上安裝有兩個輸出防水插座，一個是相線輸出防水插座6，另一個是電源線輸出防水 插座7。所述的凹形殼體1采用鋁型材質，兩側帶散熱肋條，底部的上下面均為平板結構， 帶安裝螺絲孔17，所述的功率驅動電路板15為狹長形狀，板上的一端開有一組DC/DC開關 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穿過每個VMOS功 率管固定孔M將其固定在凹形殼體1平板底部對應有安裝螺絲孔17的位置處。所述的功率驅動電路板15上的中央位置還焊接有一排電容器組9，在功率驅動電 路板15的一端帶DC/DC開關電源單元矩形插孔22處直插焊接DC/DC開關電源單元電路插 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動電路板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構的霍爾位置傳感器調理 電路21和一塊獨立的防止VMOS管上下臂同時導通的邏輯互鎖保護電路模塊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結構上彎曲成L形狀，分別焊接 在功率驅動電路板15的一側處。
2上蓋板 4右側端蓋板 6相線輸出防水插座 8核心控制單片機芯片 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邏輯互鎖保護電路模塊 22DC/DC開關電源單元矩形插孔 24VM0S功率管固定孔[0049]所述的電源正極銅條16為長方體形狀，直接焊接在功率驅動電路板15的另一側 處。左側端蓋板3和右側端蓋板4均彎曲成L形狀，其左側端蓋板3上帶一個用于霍 爾位置傳感器輸入和控制信號輸入的多芯航空插座5，右側端蓋板4上帶兩個輸出防水插 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，再通過相線輸出防水插座6 引出，電源線通過與電源正極銅條16相連后再通過電源線輸出防水插座7引出。本實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8，DC/DC開關電源單元電路插板13將蓄電池組的電壓分別轉換成核心控 制單元電路插板14所需的電源電壓與功率驅動電路板15所需的電源電壓，弱電控制信號 集中由多芯航空插座5輸入，包括無刷直流電機的轉子位置霍爾傳感器信號、車速信號和 其它控制輸入信號，經過核心控制單片機8處理后，由核心控制單元電路插板14輸出給功 率驅動電路板15，推動VMOS功率管18工作的控制信號為PWM信號，其占空比的大小由車速 信號控制。綜上所述，本實用新型提出了一種新型永磁無刷直流電機控制總成結構，一是采 用電路板插件模塊的安裝方式，弱電和強電嚴格分開走線，輸出波形好，大大提高了系統的 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多芯航空插座集中接 入，所以安裝特別簡單；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 單；四是本實用新型由于采用VMOS管朝下與散熱板緊貼安裝結構，其散熱性能好，熱傳導 效果明顯，保證了控制總成在大功率、大電流輸出時所需的散熱條件，減少了熱阻，增加了 系統的穩定性，大大簡化了永磁無刷直流電機控制總成的生產裝配工藝。應指出的是，本實用新型提出的是一種采用48個VMOS功率管的永磁無刷直流電 機控制總成結構方案，類似地，在這種結構模式下可適當地增加或減少VMOS功率管的數 量，本技術領域的技術人員對其中的某些局部可能做出的一些變動均體現了本實用新型的 原理，屬于本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種永磁無刷直流電機控制總成，包括凹形殼體(1)、上蓋板O)、左側端蓋板(3)、 右側端蓋板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)、功率驅動電路板(15)、DC/DC開關電源單元電路插板(13)、核心控制單 元電路插板(14)、電源正極銅條(16)、VM0S功率管(18)，核心控制單片機芯片(8)、霍爾位 置傳感器調理電路(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 端蓋板(3)、右側端蓋板(4)組合而成，所述的凹形殼體(1)采用鋁型材質，兩側帶散熱肋 條，底部的上下面均為平板結構，帶安裝螺絲孔(17)，所述的功率驅動電路板(15)為狹長 形狀，板上的一端開有一組DC/DC開關電源單元矩形插孔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)穿過每個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.根據權利要求1所述的永磁無刷直流電機控制總成，其特征在于所述的功率驅動 電路板(15)上的中央位置還焊接有電容器組(9)，在功率驅動電路板(15)的一端帶DC/DC 開關電源單元矩形插孔0 處直插焊接有一塊DC/DC開關電源單元電路插板(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動電 路板(15)上。
3.根據權利要求1或2所述的永磁無刷直流電機控制總成，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構的霍爾位置傳感器調理電路和一塊獨 立的防止VMOS管上下臂同時導通的邏輯互鎖保護電路模塊OO)。
4.根據權利要求1所述的永磁無刷直流電機控制總成，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)結構上均為L形狀，分別焊接在功率驅動電 路板(15)的一側處。
5.根據權利要求1所述的永磁無刷直流電機控制總成，其特征在于所述的電源正極 銅條(16)為長方體形狀，直接焊接在功率驅動電路板(1 的另一側處。
6.根據權利要求1所述的永磁無刷直流電機控制總成，其特征在于左側端蓋板(3) 和右側端蓋板(4)均彎曲成L形狀，其左側端蓋板C3)上帶一個用于霍爾位置傳感器輸入 和控制信號輸入的多芯航空插座(5)，右側端蓋板(4)上帶兩個輸出防水插座，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，再通過相線輸出防水插座(6) 引出，電源線通過與電源正極銅條(16)相連后再通過電源線輸出防水插座(7)引出。
專利摘要一種永磁無刷直流電機控制總成，包括凹形殼體、上蓋板、左側端蓋板、右側端蓋板、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、功率驅動電路板、DC/DC開關電源單元電路插板、核心控制單元電路插板、VMOS功率管，核心控制單片機芯片，所述的凹形殼體采用鋁型材質，兩側帶散熱肋條，底部的上下面均為平板結構，帶安裝螺絲孔，其功率驅動電路板為狹長形狀，板上的一端直插焊接有DC/DC開關電源單元電路插板和核心控制單元電路插板，板上的兩側焊接有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，螺絲穿過每個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H05K7/02GK201846294SQ20102060073
公開日2011年5月25日 申請日期2010年11月11日 優先權日2010年11月11日
發明者盧文波, 彭希南, 祁森林, 管于球, 荀慶來, 謝穩 申請人:彭希南, 管于球