CN102005889B - 一种带有控制功能的无刷直流电机的电驱动设备 - Google Patents
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Abstract
一种带有控制功能的无刷直流电机的电驱动设备，包括无刷直流电机、电源线、输入控制信号插座，其特征在于：在无刷直流电机的壳体组件内装有电机定子组件、电机转子组件、控制器功率输出组件、主控制板、电机前端盖、电机后端盖、电机位置传感器信号线、连接电缆、电机输入相线、后盖板，其中电机定子组件以压配合方法装配在壳体组件内，电机转子组件通过轴承装配在电机前端盖和电机后端盖上，控制器功率输出组件和主控板安装在电机后端盖上，电源线通过后盖板安装在主控制板上，输入控制信号插座安装在后盖板上。本发明是一种结构简单、体积小、电磁干扰少、使用方便、控制可靠、成本低的无刷电机电驱动设备。
Description
所属技术领域
本发明属于机电领域中的电驱动及控制设备，具体涉及一种带有控制功能的无刷直流电机的电驱动设备。
背景技术
无刷直流电机由于其效率高，特别是调速特性和调速方式简单，作为一种节能、环保的电驱动设备现越来越多的广泛使用在各种领域。无刷直流电机的正常运行，需要由电子器件组成的控制器来完成其转速高、低控制，正转、反转方向的改变以及电机运行时各种参数的监控和调整。因此，无刷直流电机必须和其相应的控制器配套使用。在目前市场上使用的无刷直流电机和控制器都是两个独立的产品，分别生产和销售。这不但给使用者带来一些不便，更重要的是对无刷直流电机发挥最大效率和运行带来许多不利因素：（1）如图1所示，由于一套电驱动设备的电机和控制器分别安装，两部分需要用较长的电缆连接，特别是大功率的设备，其工作电流都在100安培以上！这样连接电缆上的压降损耗就直接降低了设备的效率。为此，就要使用大截面的电缆以保证传输大电流的要求，势必增加设备使用成本；（2）现广泛运用在新能源电动汽车里的电驱动设备使用的是一种永磁无刷直流电机，它是利用高频脉冲调宽技术（PWM）来控制电机三相工作电流大小以实现电机转速的变化。高频大电流工作条件下，要求负载电路中尽量小的杂散电感，以提高工作效率和降低电磁干扰。而电机和控制器间的长连线正是产生杂散电感的较大因素；目前使用的电机和控制器分开的这种电驱动设备，是不能避免以上问题的发生。针对现有技术所存在的问题，研制一种由控制器和无刷电机一体化的新型的电驱动设备，以克服现存的问题是十分必要的。
发明内容
鉴于现存问题，本发明的目的是提供一种行之有效的解决方案，即采用将无刷直流电机和其控制电路结合成一体，组成一个带有控制功能的无刷直流电机电驱动设备。使其具有结构简单、体积小、电磁干扰少、使用方便、控制可靠、成本低的一种无刷电机电驱动设备。
本发明所述的一种带有控制功能的无刷直流电机的电驱动设备，包括无刷直流电机、电源线、输入控制信号插座、控制器功率输出组件、主控制板，其特征在于：在无刷直流电机的壳体组件内除装有一般无刷电机具有的电机定子组件、电机转子组件、控制器功率输出组件、主控制板、电机前端盖、电机后端盖、电机位置传感器信号线、连接电缆、电机输入相线、后盖板外，其中电机定子组件以压配合方法装配在壳体组件内。电机转子组件通过轴承装配在电机前端盖和电机后端盖上，还有控制器功率输出组件和主控板安装在电机后端盖上，电源线通过后盖板安装在主控制板上，输入控制信号插座安装在后盖板上。
本发明所述的壳体组件为具有散热功能的圆形金属管状体，共分两种结构形式：一种采用风冷和自然冷却的壳体是带有散热鳍片的金属管状体；另一种采用水冷的壳体是双层金属管状体，两层管间是螺旋形冷却媒质流动通道。壳体上安装有供冷媒进出的管嘴，壳体组件内以压配合法与 电机定子组件连接，两端分别用紧固件与电机前端盖、电机后端盖连接。
本发明所述的电机定子组件是由多槽硅钢片叠压而成，槽中绕有三组电磁绕组。其绕组用电机输入相线引出，电机定子组件是带有转子位置传感器的定子组件，转子位置传感器可以是霍尔型、光电型的位置传感器，电机位置传感器信号线由电机定子组件引出。
本发明所述的电机转子组件分别用轴承与电机前端盖、电机后端盖作滚动连接，以使电机转子组件能在电机定子组件内灵活旋转。
本发明所述的控制器功率输出组件，包括基座、功率模块、输出端块，其基座是独立的一个零件固定在电机后端盖上，电机输入相线直接与输出端块连接。
本发明所述的主控制板，是由具有特定功能的集成电路和电子元器件按特定设计可完成控制电机运行的各种功能的电路；主控制板安装在基座上，主控制板用连接器与功率输出组件、电源线连接,电机位置传感器信号线也直接连接到主控制板上，共同组成完整的无刷电机的控制电路。
本发明所述的输入控制信号插座，是安装在后端盖上的航空插座，用于外部控制电机运行信号输入设备的连接。
本发明具有的特点和有益效果
1、由于本发明将控制电路功率输出组件直接与电机的后端盖连成一体，而电机定子绕组的引出线直接与控制器功率输出组件相连，去除了原控制器输出与电机的连接电缆，不但大大降低了设备安装成本，更重要的是消除了连接电缆的功率损耗，提高了设备的效率，节省了能源；
2、由于本发明将控制电路的主控制板直接安装在电机的后端盖上，故电机的位置传感器信号线也可直接安装在主控制板上，去除了原先由电机引出到控制器间的长连接电缆，消除了对传感器信号的干扰；
3、由于本发明取消了原控制器与电机的几条长连接电缆，故在设备运行中，也彻底清除了因电缆杂散电感引起的高频干扰，使设备运行更稳定和可靠；
4、由于本发明采用将控制电路直接与无刷直流电机结合成一体的结构，故节省了产品原材料，降低了成本，使设备安装调试更简单、方便。
附图说明
本发明共提供两张附图，其中：
附图1是现有技术中直流电机和控制器安装连接示意图；
附图2是本发明的结构示意图。
图中：1、壳体组件，2、电机定子组件，3、电机转子组件，4、轴承，5、电机前端盖，6、电机后端盖，7、紧固件，8、基座，9、后盖板，10、主控制板，11、电机位置传感器信号线，12、控制器功率输出组件，13、连接电缆，14、输入控制信号插座，15、电源线，16、电机输入相线，17、控制器输出线，18、位置传感器连线,19、无刷直流电机，20、原控制器。
具体实施方法
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的保护范围。
如图2所示采用本发明的一种带有控制功能的无刷直流电机电驱动设备的结构。
这是一台风冷式带有控制功能的永磁直流无刷电机驱动设备，用于纯电动汽车作为驱动装置。电机定子组件2以压配合与风冷式带有散热鳍片的壳体组件1相连。轴承4固定在电机前端盖5和电机后端盖6中，带有霍尔位置传感器的电机转子组件3两端以轴承4作支撑，电机前端盖5与电机后端盖6用紧固件7和壳体组件1连接，这样组成一个完整的无刷直流电机部件。
如图2所示本发明实例中，在电机后端盖6的右端的基座8上安装有控制器功率输出组件12，电机输入相线16穿过电机后端盖6中的孔连接到功率输出组件12上，电机位置传感器信号线11也穿过电机后盖板6直接连接到主控制板10上，主控制板10经连接电缆13分别连接到控制器功率输出组件12和输入控制信号插座14上，组成无刷直流电机的控制电路。
参看图1，很显然，如图2采用本发明制成的带有控制功能的无刷直流电机的电驱动设备，较原先由各自独立的无刷直流电机和电机控制器连接成的电驱动设备省去了三根直流电机和电机控制器间的连接电缆17和一根外接的位置传感器连线18，整个设备只有两根电源连线15和输入控制插座14，安装很简便，达到了本发明的效果。
Claims (2)
1.一种带有控制功能的无刷直流电机的电驱动设备，包括无刷直流电机（19）、电源线（15）、输入控制信号插座（14）、控制器功率输出组件（12）、主控制板（10），在无刷直流电机（19）的壳体组件（1）内除装有一般无刷电机具有的电机定子组件（2）、电机转子组件（3）、电机前端盖（5）、电机后端盖（6）、电机位置传感器信号线（11）、连接电缆（13）、电机输入相线（16）、后盖板（9）外,还有控制器功率输出组件（12）和主控板（10）安装在电机后端盖（6）上，电源线（15）通过后盖板（9）安装在主控制板（10）上，输入控制信号插座（14）安装在后盖板（9）上，其特征在于：壳体组件（1）为具有散热功能的圆形金属管状体，共分两种结构形式；一种采用风冷和自然冷却的壳体是带有散热鳍片的金属管状体，另一种采用水冷的壳体是双层金属管状体，两层管间是螺旋形冷却媒质流动通道，壳体上安装有供冷媒进出的管嘴，壳体组件（1）内以压配合法与电机定子组件（2）连接，两端分别用紧固件(7)与电机前端盖(5)、电机后端盖(6)连接。
2.根据权利要求1所述一种带有控制功能的无刷直流电机的电驱动设备，其特征在于：所述控制器功率输出组件(12)，包括基座（8）、功率模块、输出端块，其基座（8）是独立的一个零件固定在电机后端盖（6）上，电机输入相线(16)直接与输出端块连接。
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