專(zhuān)利名稱(chēng)：電機(jī)控制模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)要求2009年5月28日提交的美國(guó)申請(qǐng)序列號(hào)61/181，779的權(quán)益，其內(nèi)容由此通過(guò)參考被并入本文中。
背景技術(shù)：
多年來(lái)對(duì)于電動(dòng)機(jī)已經(jīng)使用了各種控制。包括DC無(wú)刷電機(jī)的這樣的電機(jī)常被用在包括多組件配比設(shè)備的多種類(lèi)型的設(shè)備中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)在于提供一種電機(jī)控制模塊，該電機(jī)控制模塊支持高效控制、相對(duì)于溫度和振動(dòng)的穩(wěn)健性、在控制多種電機(jī)方面是多用的，并且能夠被有效制造。設(shè)計(jì)包括四個(gè)板功率調(diào)節(jié)模塊、頂板、中間板和底板。頂板是一種通用的電機(jī)控制I/O板，該通用的電機(jī)控制I/O板被設(shè)計(jì)為與用于其它電機(jī)類(lèi)型或功率水平的對(duì)中間板和底板的任何選擇一起工作。在該板上包括網(wǎng)絡(luò)/總線處理器和網(wǎng)絡(luò)/總線共同電路。該中間板是用于對(duì)DC電機(jī)進(jìn)行三相PWM的控制器。使用dsPIC33微處理器技術(shù)并且設(shè)計(jì)為與多種底板一起使用。底板是用于對(duì)DC電機(jī)進(jìn)行三相PWM的功率驅(qū)動(dòng)器。Semikron六封裝(six-pack) IGBT (絕緣柵極雙極型晶體管)模塊與國(guó)際整流器驅(qū)動(dòng)器一起使用。功率調(diào)節(jié)模塊接受三相電源和單相電源，將能量存儲(chǔ)在DC總線電容器中，并且輸出DC總線電壓。功率調(diào)節(jié)模塊和電機(jī)控制模塊直接插接在一起。提供了片狀金屬蓋、連接器端板、 令牌接入門(mén)和機(jī)加工熱沉(machined heatsink)，并且外殼被設(shè)計(jì)成緊鄰伺服液壓系統(tǒng)中的電機(jī)進(jìn)行螺栓連接(bolt)。該系統(tǒng)允許以全電流強(qiáng)度進(jìn)行三相和單相操作。定制電感器允許對(duì)單相電源或三相電源使用一種電機(jī)控制。MOV用于過(guò)壓保護(hù)和磁場(chǎng)失效故障處理，并且在功率調(diào)節(jié)模塊中利用二級(jí)功率過(guò)濾器來(lái)優(yōu)化EMC性能。將SVPWM輸出提供給PMSM電機(jī)。將軟件升級(jí)端口連接到兩個(gè)處理器。通過(guò)低壓CAN網(wǎng)絡(luò)來(lái)對(duì)用于電機(jī)控制處理器的隔離電源進(jìn)行供電。不受現(xiàn)場(chǎng)電壓(live voltage)影響的IP20保護(hù)設(shè)置有移除的令牌接入蓋。對(duì)頂板進(jìn)行刻劃以在外殼中提供IP20保護(hù)，并且頂板可以被折斷以適應(yīng)不同的外殼。其它組件包括用于伺服液壓系統(tǒng)的連接器I/O、兩個(gè)RTD、兩個(gè)壓力傳感器、兩個(gè)數(shù)字I/O驅(qū)動(dòng)器(用于螺線管)、一個(gè)模擬I/O、特定地設(shè)計(jì)為支持線性傳感器的一個(gè)模擬輸入、一個(gè)編碼器連接(霍爾傳感器、正交編碼器、索引脈沖)、兩個(gè)CAN連接、一個(gè)存儲(chǔ)器令牌軟件升級(jí)端口以及一個(gè)旋轉(zhuǎn)式選擇器開(kāi)關(guān)。提供了各種診斷，包括對(duì)于電流強(qiáng)度、電壓、IGBT溫度、通信故障的報(bào)警和報(bào)告。功
3率減少與IGBT的溫度相關(guān)聯(lián)。數(shù)據(jù)記錄設(shè)備存儲(chǔ)通電以及報(bào)警和報(bào)告的計(jì)數(shù)、IGBT和PCB的溫度、電壓和電機(jī)輸出的電流強(qiáng)度，并且可以用于診斷和檢查質(zhì)保返修(warranty returns) 0消磁電機(jī)檢測(cè)是一個(gè)重要特征，因?yàn)樵摖顩r難以進(jìn)行處理。該問(wèn)題通常是困擾化學(xué)泵或液壓泵的難題。IGBT溫度監(jiān)視和功率減少提供最長(zhǎng)的IGBT壽命。在溫度規(guī)格外進(jìn)行操作對(duì)IGBT 壽命有重大影響。該減少使系統(tǒng)性能下降，而不僅是關(guān)閉該系統(tǒng)。圍繞定制電感器的溫度隔離“煙囪”使熱量遠(yuǎn)離電容器。外殼的設(shè)計(jì)最大化電容器的計(jì)數(shù)，包括在蓋內(nèi)側(cè)的聚甲醛片，該聚甲醛片允許電容器在高振動(dòng)測(cè)試期間接觸蓋而不對(duì)這些電容器造成損壞。令牌端口區(qū)域用泡沫塊來(lái)隔離，該泡沫塊禁止對(duì)電機(jī)控制的高壓區(qū)域的接入，并且防止掉落時(shí)令牌的丟失。平穩(wěn)起動(dòng)將電流限制在電容器中，在允許繼電器關(guān)閉之前對(duì)電容器緩慢地進(jìn)行充電，這使得組件壽命最大化。從下列結(jié)合附圖的描述中，可以更加充分地顯示出本發(fā)明的這些以及其它目的和優(yōu)點(diǎn)，其中，在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記指相同或相似的組件。


圖1示出了本發(fā)明的電機(jī)控制模塊的立體圖2示出了本發(fā)明的電機(jī)控制模塊的部分分解的立體圖3示出了本發(fā)明的電機(jī)控制模塊的另一部分分解的立體圖
圖4示出了示出LED區(qū)域的部分切除的俯視圖5示出了圖4切除的細(xì)節(jié)；
圖6示出了頂部移除的俯視圖7示出了示出絕緣片的部分切除的側(cè)視圖8是分解視圖9是另一分解視圖10是電感器和煙囪的細(xì)節(jié)視圖11是電感器和煙囪的另一細(xì)節(jié)視圖12是電感器和煙囪的部分細(xì)節(jié)視圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的電機(jī)控制模塊通常指定為10。該設(shè)計(jì)包括四個(gè)板功率調(diào)節(jié)模塊12、頂板14、中間板16和底板18。在優(yōu)選實(shí)施例中，指定頂、中間和底指各個(gè)位置，并且只是為了方便起見(jiàn)而進(jìn)行使用。當(dāng)然可以認(rèn)識(shí)到，如果需要的話可以使用替代位置和定向。頂板14是通用電機(jī)控制I/O板，該通用電機(jī)控制I/O板被設(shè)計(jì)為與用于其它電機(jī)類(lèi)型或功率水平的中間板16和底板18的任何選擇一起使用。在該板14上包括網(wǎng)絡(luò)/總線處理器和網(wǎng)絡(luò)/總線共同電路。中間板16是用于對(duì)DC電機(jī)進(jìn)行三相PWM的控制器。使用dsPIC33微處理器技術(shù)并且被設(shè)計(jì)為與多種底板18 —起使用。底板18是對(duì)DC電機(jī)進(jìn)行三相PWM的功率驅(qū)動(dòng)器。Semikron的六封裝IGBT (絕緣柵極雙極晶型體管)模塊20與國(guó)際整流器驅(qū)動(dòng)器一起使用。功率調(diào)節(jié)模塊12接受三相電源和單相電源，將能量存儲(chǔ)在DC總線電容器22中， 并輸出DC總線電壓。功率調(diào)節(jié)模塊12和電機(jī)控制板直接插接在一起。提供了片狀金屬蓋24、連接器端板26、令牌接入門(mén)28和機(jī)加工熱沉30，并且外殼32被設(shè)計(jì)為緊鄰伺服液壓系統(tǒng)中的電機(jī) 34進(jìn)行螺栓連接。該系統(tǒng)允許以全電流強(qiáng)度進(jìn)行三相和單相操作。定制電感器36允許對(duì)單相電源或三相電源使用一種電機(jī)控制。MOV用于過(guò)電壓保護(hù)和磁場(chǎng)失效故障處理，并且在功率調(diào)節(jié)模塊中利用二級(jí)功率濾波器來(lái)優(yōu)化電磁兼容(EMC)性能。向PMSM電機(jī)提供SVPMW輸出。軟件升級(jí)接口 38被連接到兩個(gè)處理器。通過(guò)低壓CAN網(wǎng)絡(luò)對(duì)用于電機(jī)控制處理器的隔離電源進(jìn)行供電。不受現(xiàn)場(chǎng)電壓影響的IP20保護(hù)設(shè)置有移除的令牌接入蓋。對(duì)頂板進(jìn)行刻劃以在外殼中提供IP20保護(hù)，并且頂板可以被折斷以適應(yīng)不同的外殼。其它組件包括用于伺服液壓系統(tǒng)的連接器I/O、兩個(gè)RTD、兩個(gè)壓力傳感器、兩個(gè)數(shù)字I/O驅(qū)動(dòng)器(用于螺線管)、一個(gè)模擬I/O、特定地設(shè)計(jì)為支持線性傳感器的一個(gè)模擬輸入、一個(gè)編碼器連接(霍爾傳感器、正交編碼器、索引脈沖)、兩個(gè)CAN連接、一個(gè)存儲(chǔ)器令牌軟件升級(jí)端口以及一個(gè)旋轉(zhuǎn)式選擇器開(kāi)關(guān)。各種I/O連接被統(tǒng)稱(chēng)為40。提供了各種診斷，包括對(duì)于電流強(qiáng)度、電壓、IGBT溫度、通信故障的報(bào)警和報(bào)告。功率減少與IGBT的溫度相關(guān)聯(lián)。數(shù)據(jù)記錄裝置存儲(chǔ)通電以及報(bào)警和報(bào)告的計(jì)數(shù)、IGBT和PCB的溫度、電壓和電機(jī)輸出的電流強(qiáng)度，并且可以用于診斷和檢查質(zhì)保返修。消磁電機(jī)檢測(cè)是一個(gè)重要特征，因?yàn)樵摖顩r難以進(jìn)行處理。該問(wèn)題通常是困擾化學(xué)泵或液壓泵的難題。IGBT溫度監(jiān)視和功率減少能夠提供最長(zhǎng)的IGBT壽命。在溫度規(guī)格之外進(jìn)行操作對(duì)IGBT的壽命有重大影響。該減少使系統(tǒng)性能下降，而不僅是關(guān)閉該系統(tǒng)。圍繞定制電感器36的溫度隔離“煙囪”42使熱量遠(yuǎn)離電容器22。外殼32的設(shè)計(jì)最大化電容器的計(jì)數(shù)，包括在蓋24內(nèi)側(cè)的聚甲醛片44，該聚甲醛片 44允許電容器22在高振動(dòng)測(cè)試期間接觸蓋24而不對(duì)這些電容器造成損壞。令牌端口區(qū)域46用泡沫塊48來(lái)隔離，該泡沫塊48禁止對(duì)電機(jī)控制的高壓區(qū)域的接入，并且防止掉落時(shí)令牌的丟失。針對(duì)診斷的目的而提供LED 50，并且LED 50設(shè)置有管52以將光從LED 50傳送到蓋24的表面。隔離泡沫墊54防止光在LED 50及其各自的管52之間擴(kuò)散(bleeding)。平穩(wěn)起動(dòng)將電流限制在電容器中，在允許繼電器關(guān)閉之前對(duì)電容器緩慢地進(jìn)行充電，這使得組件壽命最大化?？梢灶A(yù)期，在不偏離如以下權(quán)利要求所限定的本發(fā)明精神和范圍的情況下，可以對(duì)該電機(jī)控制模塊進(jìn)行各種改變和修改。
權(quán)利要求
1.一種用于控制DC無(wú)刷電機(jī)的電機(jī)控制模塊，所述模塊包括 功率調(diào)節(jié)模塊； 電機(jī)控制I/O頂板； 微處理器PWM中間板；以及功率驅(qū)動(dòng)器底板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)控制模塊，其中，所述頂板進(jìn)一步包括網(wǎng)絡(luò)/總線處理器和網(wǎng)絡(luò)/總線共同電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)控制模塊，其中，所述底板進(jìn)一步包括IGBT模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)控制模塊，其中，所述功率調(diào)節(jié)模塊12進(jìn)一步包括DC 總線電容器和電感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電機(jī)控制模塊，其中，所述功率調(diào)節(jié)模塊12進(jìn)一步包括圍繞所述電感器的“煙囪”。
全文摘要
提供了一種用于電動(dòng)機(jī)34的控制模塊10。包括DC無(wú)刷電機(jī)的這樣的電機(jī)34常被用在包括多組件配比設(shè)備的多種類(lèi)型的設(shè)備中。該設(shè)計(jì)包括四個(gè)板功率調(diào)節(jié)模塊12、頂板14、中間板16以及底板18。
文檔編號(hào)H02P29/00GK102439825SQ201080022394
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月28日
發(fā)明者尼可拉斯·J·施泰因, 彼得·E·費(fèi)倫, 馬克·J·布呂德沃爾德, 馬克·T·溫伯格 申請(qǐng)人:格雷索明尼蘇達(dá)有限公司