交直流两用三相永磁无刷直流电动机控制器制造技术

一种交直流两用三相永磁无刷直流电动机控制器，由上壳体、底座、PCB电路板、遥控接收模块组成，本发明专利技术支持三相永磁无刷直流电动机控制器的交直流两用，支持线控及无线遥控操作；由于采用了碳化硅功率管，器件所能承受的最大工作温度可达600℃，直接省去了传统的散热片，并使其三相永磁无刷直流电动机控制器的小型化成为可能；另外，控制器在结构上实行弱电和强电分开走线，强电部分包括永磁无刷直流电动机接线侧和交流输入侧，弱电控制全在控制端接线侧，接线标识简单明了，并采用带螺丝的接线连接器完成连线，抗干扰能力强，安装使用简单，可广泛应用于家用电器、工业机器人、新型医疗设备、自动化设备众多工业部门。

AC / DC dual phase permanent magnet brushless DC motor controller

A three-phase AC / DC permanent magnet brushless DC motor controller is composed of an upper shell, a base, a PCB circuit board, remote control module, the invention supports three-phase permanent magnet AC DC brushless DC motor controller and wire and wireless remote control, support the operation; due to the adoption of the SiC power devices can withstand pipe. The maximum operating temperature is 600 degrees centigrade, eliminating the traditional direct heat sink, and the miniaturization of three-phase permanent magnet brushless DC motor controller is possible; in addition, the controller implemented in the structure of weak and strong separate the line power part comprises a permanent magnet brushless DC motor and AC input terminal side side, weak control in the control side line side connection identification is simple, and the wiring connector with screw connection is completed, strong anti-interference ability, simple to install and use It can be widely used in household appliances, industrial robots, new medical equipment, automation equipment, and many industrial sectors.

【技术实现步骤摘要】
交直流两用三相永磁无刷直流电动机控制器
本专利技术涉及交直流两用三相永磁无刷直流电动机控制器，主要应用于家用电器、工业机器人、新型医疗设备、自动化设备众多工业部门。
技术介绍
《中华人民共和国节约能源法》第十七条明文规定：“禁止生产、进口、销售国家明令淘汰或者不符合强制性能源效率标准的用能产品、设备；禁止使用国家明令淘汰的用能设备、生产工艺。”第十八条规定，“国家对家用电器等使用面广、耗能量大的用能产品，实行能源效率标识管理。”传统的Y系列电机一般在额定点运行，效率主要考虑在额定点，通常为单一额定工作点电机，目前已经列入机电产品强制淘汰目录。所以，在可持续发展和节能降耗的大背景下，高效的三相永磁无刷直流电动机由于其高效区面积较大，应用范围越来越广泛，已经开始从电动单车、电动汽车扩展到各种伺服系统、航天航空、家用电器、工业机器人、新型医疗设备、自动化控制领域。但是，现有的三相永磁无刷直流电动机不能单独使用，与之配套的控制器还存在以下问题：1．永磁无刷直流电动机控制器的外壳基本上为铝型材结构，目前尚无类似PLC可编程控制器结构的控制器以适应众多的应用需求。2.铝型材结构的控制器，出线方式上基本上是从铝型材两边的端盖出线，连接线众多，线头上又缺少必要标识，常常造成接线错误，或者由于接线接触不良，造成控制器不必要的损坏，安装工艺复杂，不适合安装在具有导轨的通用电控柜或控制箱中。2．控制器的弱电部分和强电部分混合出线，电磁干扰严重，导致可靠性较差，一旦损坏，维修特别困难。3．控制器缺乏统一的能量管理概念。4．控制器只有线控操作，不支持无线遥控操作。5．不加装散热片，VMOS功率管特别容易烧损；加装散热片的话又导致成本居高不下，控制器难以实现小型化。
技术实现思路
据此，本专利技术提出了一种交直流两用三相永磁无刷直流电动机控制器设计方案，采用难燃品级的94HB工程塑料外壳以及类似PLC控制器或交流接触器的轨道式安装模式，适合额定功率小于1000W的三相永磁无刷直流电动机的控制。一种交直流两用三相永磁无刷直流电动机控制器，包括上壳体1、底座2，PCB电路板3、弹簧卡片4、遥控接收模块5，所述的PCB电路板3上焊接有ARM芯片32、输入信号调理芯片33、开关电源控制芯片35、开关电源功率芯片301、前置驱动芯片307、碳化硅功率管302以及工字型电感34、电解电容36、整流桥堆37、电源滤波器38、压敏电阻39、发光二极管组308，其要点在于：所述的ARM芯片32是指基于ARM构架的处理芯片，ARM芯片32中同时驻机固化有一个专用无刷直流电动机旋转矢量运算程序包、一个通用单片机运算程序包和一个能量管理程序包，ARM芯片32为LQFP64脚表贴封装；所述的PCB电路板3上还焊接有U相电流检测康铜丝303、V相电流检测康铜丝304、W相电流检测康铜丝305以及总电流检测康铜丝306，所述的康铜丝均折弯成“M”状；所述的PCB电路板3上还焊接有遥控接收模块5；所述的PCB电路板3两侧分别焊接有一条12位接线连接器31，上壳体1的顶部有微微上凸的标识字，以定义12位接线连接器31上的每一个接线端子的功能；控制端接线侧11的标识字包括直流电源14、正反转和刹车15、接调速器16、辅助输入17，其中：所述的直流电源14下又分为正极（+）、负极（-）和GND接线标识字，所述的正反转和刹车15下包括有：正/反（Z/F）、GND、刹车（SC）接线标识字，所述的接调速器16下包括有GND、调速（TS）、+4.3V接线标识字，所述的辅助输入17下包括有IN1、GND、IN2接线标识字；永磁无刷直流电动机接线侧12的标识字包括：电机相线18、电机霍尔信号输入19，其中：所述的电机相线18下包括有V、W、U和GND接线标识字，所述的电机霍尔信号输入19下包括红（Vc）、蓝（A）、黄（B）、绿（C）、黑（GND）接线标识字,分别接来自电机内部的A、B、C霍尔传感器定位信号，所述的交流输入侧13下包括有：220V（L）、G、220V（N）接线标识字。选用直流电源输入时，将直流电源分别接到标识有直流电源14下的12位接线连接器31的正极（+）和负极（-）接线端子处；选用交流电输入时，将市电220V分别接到标识有交流输入侧13下的12位接线连接器31的220V（N）和220V（L）接线端子处，接线端子的（G）端接市电220V的保护地。市电220V输入供电时，市电经过压敏电阻39、电源滤波器38、整流桥堆37以及工字型电感34、电解电容36滤波后，再送到开关电源功率芯片301与开关电源控制芯片35组成的开关电源电路，产生三相永磁无刷直流电动机所需的直流电压。所述的ARM芯片32的I/O引脚与前置驱动芯片307的输入端相连，前置驱动芯片307的输出端与碳化硅功率管302的控制端相连，所述的碳化硅功率管302为TOP-220封装，且未另外加装散热片。所述的输入信号调理芯片33为SOP-14表贴封装,来自U相电流检测康铜丝303、V相电流检测康铜丝304、W相电流检测康铜丝305以及总电流检测康铜丝306检出的电流信号送输入信号调理芯片33的输入端，输入信号调理芯片33的输出端接ARM芯片32的A/D采样引脚。所述的遥控接收模块5采用220MHz至420MHz的工业无线遥控频段，支持时分多址（TDMA）和时分双工（TDD）技术，无线控制信号解码后，遥控接收模块5将数据上传至ARM芯片32的串行数据输入引脚。ARM芯片32的I/O引脚分别与发光二极管组308相连，发光二极管组308指示控制器的实时工况。所述的上壳体1和底座2是采用难燃品级的94HB工程塑料材质，所述的底座2上有固定上壳体1与PCB电路板3的安装孔21，底座2上装配有弹簧卡片4，安装交直流两用三相永磁无刷直流电动机控制器时，可直接将底座2上的弹簧卡片4向外拉出，然后扣上导轨即完成安装。技术效果本专利技术所提出的交直流两用三相永磁无刷直流电动机控制器，具有如下有益效果：1．本专利技术改变了传统三相永磁无刷直流电动机控制器的拓扑结构模式，特别是采用了碳化硅功率管，其器件所能承受的最大工作温度可达600℃，直接省去了传统的散热片，并使其三相永磁无刷直流电动机控制器的小型化成为可能；另外，控制器在结构上实行弱电和强电分开走线，强电部分包括永磁无刷直流电动机接线侧和交流输入侧，弱电控制全在控制端接线侧，接线标识简单明了，并采用带螺丝的接线连接器完成连线，安装使用特别简单。2．本专利技术支持三相永磁无刷直流电动机控制器的交直流两用，支持交流220V市电直接输入或外接电压不高于315V的蓄电池组。3．本专利技术采用基于ARM构架的处理芯片，ARM芯片中同时驻机固化有一个专用无刷直流电动机旋转矢量运算程序包、一个通用单片机运算程序包和一个能量管理程序包，大大提高了系统即时响应能力。4．本专利技术通过安装康铜丝作为电流监测元件，不但监测了控制器的三相的工作电流，也监测了总的工作电流，从而加强了三相永磁无刷直流电动机控制器的能量管理，可及时应对各相电流的短路、浪涌过流现象，对碳化硅功率管起到很好的保护作用。5．本专利技术同时支持三相永磁无刷直流电动机控制器的线控及无线遥控操作，所述的无线遥控模式采用220MHz至420MHz的工业无线遥本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交直流两用三相永磁无刷直流电动机控制器，包括上壳体（1）、底座（2），PCB电路板（3）、弹簧卡片（4）、遥控接收模块（5），所述的PCB电路板（3）上焊接有ARM芯片（32）、输入信号调理芯片（33）、开关电源控制芯片（35）、开关电源功率芯片（301）、前置驱动芯片（307）、碳化硅功率管（302）以及工字型电感（34）、电解电容（36）、整流桥堆（37）、电源滤波器（38）、压敏电阻（39）、发光二极管组（308），其特征在于：所述的ARM芯片（32）是指基于ARM构架的处理芯片，ARM芯片（32）中同时驻机固化有一个专用无刷直流电动机旋转矢量运算程序包、一个通用单片机运算程序包和一个能量管理程序包，ARM芯片（32）为LQFP64脚表贴封装；所述的PCB电路板（3）上还焊接有U相电流检测康铜丝（303）、V相电流检测康铜丝（304）、W相电流检测康铜丝（305）以及总电流检测康铜丝（306），所述的康铜丝均折弯成“M”状；所述的PCB电路板（3）上还焊接有遥控接收模块（5）；所述的PCB电路板（3）两侧分别焊接有一条12位接线连接器（31），上壳体（1）的顶部有微微上凸的标识字，以定义12位接线连接器（31）上的每一个接线端子的功能；控制端接线侧（11）的标识字包括直流电源（14）、正反转和刹车（15）、接调速器（16）、辅助输入（17），其中：所述的直流电源（14）下又分为正极（+）、负极（‑）和GND接线标识字，所述的正反转和刹车（15）下包括有：正/反（Z/F）、GND、刹车（SC）接线标识字，所述的接调速器（16）下包括有GND、调速（TS）、+4.3V接线标识字，所述的辅助输入（17）下包括有IN1、GND、IN2接线标识字；永磁无刷直流电动机接线侧（12）的标识字包括：电机相线（18）、电机霍尔信号输入（19），其中：所述的电机相线（18）下包括有V、W、U和GND接线标识字，所述的电机霍尔信号输入（19）下包括红（Vc）、蓝（A）、黄（B）、绿（C）、黑（GND）接线标识字,分别接来自电机内部的A、B、C霍尔传感器定位信号，所述的交流输入侧（13）下包括有：220V（L）、G、220V（N）接线标识字。...

【技术特征摘要】
1.一种交直流两用三相永磁无刷直流电动机控制器，包括上壳体（1）、底座（2），PCB电路板（3）、弹簧卡片（4）、遥控接收模块（5），所述的PCB电路板（3）上焊接有ARM芯片（32）、输入信号调理芯片（33）、开关电源控制芯片（35）、开关电源功率芯片（301）、前置驱动芯片（307）、碳化硅功率管（302）以及工字型电感（34）、电解电容（36）、整流桥堆（37）、电源滤波器（38）、压敏电阻（39）、发光二极管组（308），其特征在于：所述的ARM芯片（32）是指基于ARM构架的处理芯片，ARM芯片（32）中同时驻机固化有一个专用无刷直流电动机旋转矢量运算程序包、一个通用单片机运算程序包和一个能量管理程序包，ARM芯片（32）为LQFP64脚表贴封装；所述的PCB电路板（3）上还焊接有U相电流检测康铜丝（303）、V相电流检测康铜丝（304）、W相电流检测康铜丝（305）以及总电流检测康铜丝（306），所述的康铜丝均折弯成“M”状；所述的PCB电路板（3）上还焊接有遥控接收模块（5）；所述的PCB电路板（3）两侧分别焊接有一条12位接线连接器（31），上壳体（1）的顶部有微微上凸的标识字，以定义12位接线连接器（31）上的每一个接线端子的功能；控制端接线侧（11）的标识字包括直流电源（14）、正反转和刹车（15）、接调速器（16）、辅助输入（17），其中：所述的直流电源（14）下又分为正极（+）、负极（-）和GND接线标识字，所述的正反转和刹车（15）下包括有：正/反（Z/F）、GND、刹车（SC）接线标识字，所述的接调速器（16）下包括有GND、调速（TS）、+4.3V接线标识字，所述的辅助输入（17）下包括有IN1、GND、IN2接线标识字；永磁无刷直流电动机接线侧（12）的标识字包括：电机相线（18）、电机霍尔信号输入（19），其中：所述的电机相线（18）下包括有V、W、U和GND接线标识字，所述的电机霍尔信号输入（19）下包括红（Vc）、蓝（A）、黄（B）、绿（C）、黑（GND）接线标识字,分别接来自电机内部的A、B、C霍尔传感器定位信号，所述的交流输入侧（13）下包括有：220V（L）、G、220V（N）接线标识字。2.根据权利要求1所述的交直流两用三相永磁无刷直流电动机控制器，其特征在于：选用直流电源输入时，将直流电源分别接到标识有直流电源（14）下的12位接线连接器（31）的正极（+...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭希南，彭程，
申请(专利权)人：彭希南，
类型：发明
国别省市：湖南,43