一种控制器电机一体式结构的制作方法

本实用新型涉及控制器技术领域，具体涉及一种控制器电机一体式结构。

背景技术：

电机控制器一体式电机主要应用与单轨吊，单轨吊车是煤矿井下，尤其是在采区上、下山和工作面平巷内用来运送材料、设备和人员的先进辅助设备之一。单轨吊车按照牵引设备分为钢丝绳牵引单轨吊车和机车牵引单轨吊车，其中机车牵引单轨吊车分为柴油机单轨吊车机车和蓄电池单轨吊车机车。在矿用电驱系统中，矿用电机需要使用电机控制器进行控制，目前，矿用电机和电机控制器的安装方式大都是分体式的，在这种情况下，驱动电机和电机控制器之间需要通过三相线相连，且需要设置电气保护装置，不仅增加成本，而且增加故障节点，另外，分体式的安装方式也会占用较大空间，导致整个设备体积较大。基于此，本实用新型设计了一种控制器电机一体式结构，以解决上述问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种控制器电机一体式结构，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种控制器电机一体式结构，包括电机和控制器，所述控制器位于电机的内腔顶部中央，所述控制器和电机的顶部右侧之间设有接线腔，所述电机的外部设有电机外壳，用于支撑电机元件，所述电机外壳的内壁设有电机定子，所述电机定子的内壁设有电机转子，所述电机转子的内壁竖向插接有电机轴承，且电机轴承的底部延伸至电机外壳的下方，所述电机轴承的顶部设有旋转变压器，且旋转变压器与电机外壳的内壁螺接，所述电机外壳的内腔顶部右侧分别通过螺丝螺接有接线柱和高压直流电正负接线柱，所述电机外壳的顶部的顶部外壁通过螺丝螺接有散热紫铜板，所述接线腔的左侧连通设有直通节，用于进线，所述接线腔的上方通过螺丝螺接有接线腔端盖，所述电机外壳的内壁左侧通过尼龙柱固定设有功率板，所述功率板的表面左侧通过铜柱固定设有主控板，所述主控板上焊接有电流传感器，所述功率板的表面中央焊接有igbt功率模块，且igbt功率模块的顶部通过螺丝与散热紫铜板连接，所述功率板的表面右侧焊接有母线支撑电容。

优选的，所述电机外壳的内壁螺接有电机控制器壳体，所述电机控制器壳体的内腔设有电机控制器，所述电机控制器壳体上螺接有接线盒，所述接线柱和高压直流电正负接线柱分别位于接线盒的顶部左右两侧，所述接线盒上分别连接有电机控制器低压线束接插件和旋转变压器，所述电机外壳的外壁分别设有前端盖和法兰，所述电机控制器包括壳体和上盖，所述上盖与壳体可拆卸式连接，正、负极输入通过电机外壳的通孔设置在电机外壳上。

优选的，所述接线柱包括canh接线柱、canl接线柱和低压正接线柱、低压负接线柱。

优选的，所述散热紫铜板与电机外壳和igbt功率模块的接触面之间均涂有导热硅脂。

优选的，所述igbt功率模块交流输出端子与电机定子线铜套电性连接，正、负极输入通过隔爆端子与外界直流电连接，三相交流输出穿过所述主控板通孔。

优选的，所述功率板与主控板的信号驱动接口位置引出信号线连接，且主控板上焊接有电流传感器，所述电机定子定子线穿过主控板通孔。

优选的，所主控板包括中央处理器mcu和外围检测电路，所述中央处理器mcu电性连接外围检测电路，所述功率板上设有pwm驱动电路，所述igbt功率模块与pwm驱动电路电性连接，所述中央处理器mcu与pwm驱动电路之间还分别连接电源电路、pwm信号逻辑处理电路、pwm信号硬件互锁电路、硬件故障逻辑处理信号模块和igbt温度信号处理电路。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型通过电机和控制器一体化节省成本，减少故障节点，由于电机和电机控制器一体机紧凑的结构设计，使空间利用率大大增加，降低成本、结构简单、节省空间；由于电机、控制器及其两者之间的电线均被容纳于机体内，使电机和控制器成为一整体，相比传统结构，不但减小了体积，节省了导线和连接头，而且还由于布线通道的设计在机体内，可以有效避免灰尘在电线上的积聚。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型电机和控制器连接结构示意图。

图2为本实用新型结构剖视图。

图3为本实用新型电机结构示意图。

图4为本实用新型控制器功能系统图工作过程示意图。

图5为本实用新型电气原理图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

直流节1，接线柱2，散热紫铜板3，igbt功率模块4，功率板5，主控板6，电流传感器7，电机转子8，电机定子9，接线腔端盖10，接线腔11，高压直流电正负接线柱12，母线支撑电容13，旋转变压器14，电机外壳15，电机轴承16，电机20，控制器30。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-5，本实用新型提供一种技术方案：一种控制器电机一体式结构，包括电机20和控制器30，控制器30位于电机20的内腔顶部中央，控制器30和电机20的顶部右侧之间设有接线腔11，电机20的外部设有电机外壳15，用于支撑电机元件，电机外壳15的内壁设有电机定子9，电机定子9的内壁设有电机转子8，电机转子8的内壁竖向插接有电机轴承16，且电机轴承16的底部延伸至电机外壳15的下方，电机轴承16的顶部设有旋转变压器14，且旋转变压器14与电机外壳15的内壁螺接，电机外壳15的内腔顶部右侧分别通过螺丝螺接有接线柱2和高压直流电正负接线柱12，电机外壳15的顶部的顶部外壁通过螺丝螺接有散热紫铜板3，接线腔11的左侧连通设有直通节1，用于进线，接线腔11的上方通过螺丝螺接有接线腔端盖10，电机外壳15的内壁左侧通过尼龙柱固定设有功率板5，功率板5的表面左侧通过铜柱固定设有主控板6，主控板6上焊接有电流传感器7，功率板5的表面中央焊接有igbt功率模块4，且igbt功率模块4的顶部通过螺丝与散热紫铜板3连接，散热紫铜板3与电机外壳15和igbt功率模块4的接触面之间均涂有导热硅脂，功率板5的表面右侧焊接有母线支撑电容13。

电机外壳15的内壁螺接有电机控制器壳体，电机控制器壳体的内腔设有电机控制器，电机控制器壳体上螺接有接线盒，接线柱2和高压直流电正负接线柱12分别位于接线盒的顶部左右两侧，接线盒上分别连接有电机控制器低压线束接插件和旋转变压器14，电机外壳15的外壁分别设有前端盖和法兰，电机控制器包括壳体和上盖，上盖与壳体可拆卸式连接，正、负极输入通过电机外壳15的通孔设置在电机外壳15上。

接线柱2包括canh接线柱、canl接线柱和低压正接线柱、低压负接线柱。

igbt功率模块4交流输出端子与电机定子9线铜套电性连接，正、负极输入通过隔爆端子与外界直流电连接，三相交流输出穿过主控板6通孔。

功率板5与主控板6的信号驱动接口位置引出信号线连接，且主控板6上焊接有电流传感器，电机定子9定子线穿过主控板6通孔。

主控板6包括中央处理器mcu和外围检测电路，中央处理器mcu电性连接外围检测电路，功率板5上设有pwm驱动电路，igbt功率模块4与pwm驱动电路电性连接，中央处理器mcu与pwm驱动电路之间还分别连接电源电路、pwm信号逻辑处理电路、pwm信号硬件互锁电路、硬件故障逻辑处理信号模块和igbt温度信号处理电路。

母线支撑电容13：降低igbt管关断时的vce尖峰电压，防止vce过高，使igbt击穿。

主控板6：dsp芯片进行控制器的控制，电流采样、温度采样，电机位置检测以及pwm波输出。

功率板5：igbt，门极驱动电路。

igbt功率模块4：逆变直流电，将高压直流电转换为三相交流输出给电机。

通过控制器电源模块给控制器所有芯片供电。

本实施例的一个具体应用为：

工作过程：

低压(9-36v)线束通过直通节进入接线腔，通过接线柱进入电路板，电路板将其转换稳定在各级别电压，给电路板芯片供电。

控制板上电后，采集电机位置，转速；判断有无过流过压，欠流欠压，若有，进行保护；输出pwm波驱动igbt模块；将控制器相关参数通过can，串口与上位机交互。

高压电(额定320v)通过直通节接入接线腔，通过接线柱进入功率板，通过支撑电容，进入igbt模块，igbt输出三相交流电，三相交流电接入电机定子绕组，进行电机驱动。

主要应用于单轨吊，单轨吊车是煤矿井下，尤其是在采区上、下山和工作面平巷内用来运送材料、设备和人员的先进辅助设备之一。

节省成本，减少故障节点的优点，另外，由于电机和电机控制器一体机紧凑的结构设计，使空间利用率大大增加。电机控制器一体式结构,降低成本、结构简单、节省空间；由于电机、控制器及其两者之间的电线均被容纳于机体内,使电机和控制器成为一整体,相比传统结构,不但减小了体积,节省了导线和连接头,而且还由于布线通道的设计在机体内,可以有效避免灰尘在电线上的积聚。

本实用新型的控制方式是通过控制器来自动控制，控制器的控制电路通过本领域的技术人员简单编程即可实现，电源的提供也属于本领域的公知常识，并且本实用新型主要用来保护结构，所以本实用新型不再详细解释控制方式和电路连接。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。