[發明專利]一種集成控制器的電機系統

有效

• 申請號: 201710328986.9
• 申請日: 2017-05-11
• 公開（公告）號: CN107154709B
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 黃元峰;艾程柳;王海峰;徐松;馬鵬飛
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: H02K11/30
• 分類號: H02K11/30;H02K11/27;H02K11/21;H02K11/33
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

本發明涉及一種集成控制器的電機系統，由控制板、主電路和電機本體組成。機殼與定子之間均勻分布一定數量的槽，最上方的槽內安裝母線電容，其他方形槽內安裝開關管，直流母線分布于繞組端部，通過接線柱將母線電容和開關管連接在一起，電流傳感器固定在右端蓋內側，電機電源線穿過電流傳感器后與開關管相連，控制板安裝在左端蓋外側，左端蓋上與開關管對應位置開有通孔，驅動信號線從通孔穿出，通過接線端子與控制板連接，位置傳感器位于左端蓋與控制板之間，嵌裝在左端蓋上，與控制板連接，直流母線從左端蓋上部開孔中伸出電機外，與外部直流電源線連接。本發明將控制器的主電路分解設計，嵌裝在電機本體內部，實現電機與控制器的高度集成。

技術領域

本發明涉及一種集成控制器的電機系統，屬于電機系統技術領域。

背景技術

隨著近年來電力電子器件、電機設計技術及新能源和新材料等高新技術的發展，電機系統也正在經歷巨大變革。在許多應用領域，如水下航行器推進、電動汽車驅動、航空航天動力等，對電機的重量、體積、功率密度等要求極為嚴格。因此，一種體積小、重量輕、結構緊湊的電機系統，可以有效降低這個設備(水下航行器、電動汽車、航空器等)的重量，提高其運行靈活性。

一般來說，應用于水下、航空航天、汽車等移動設備的特種電機系統，都要有獨立的配套控制器，而這些應用場合對體積和重量的要求往往是極為苛刻的，能夠用于安裝動力系統的空間更是非常有限，從而導致傳統電機加控制器的動力系統方案很難順利應用。

CN103112573B公布了一種水下動力裝置的推進器，該裝置包括螺旋槳、主動軸、磁耦合電機單元、控制器，采用磁耦合電機單元的電機與控制器集成裝置，解決了推進器裝置在水下密封的問題，推進器和控制器裝在一個密封殼里，不在徐濤對主動軸部分進行動密封，減小了研發和生產周期。

CN106300861A公布一種低壓智能微電機結構，包括電機本體和控制器兩部分，電機本體由轉子、機殼、定子、轉子位置傳感器調節裝置、后端蓋、前軸承、后軸承，控制器由控制板、導電柱、功率模塊板。優點在于，動態響應快，便于安裝，結構輕巧，控制簡單可靠，環境適應能力強；電機與控制器集成在一體，比分體式結構更節省體積，通過一系列的隔磁措施，大大提高了整個裝置的電磁兼容能力，通過最優的控制方式設計，實現了低壓大功率電機的高效率。

綜合分析以上兩個發明結構，雖然都采用了電機與控制器集成的方案，但仍然存在明顯的缺點：兩個發明結構只是將控制系統與電機套裝在一個殼體內，而嚴格意義上控制器和電機仍然是獨立的，仍然有明顯的劃分界限，并且二者的支撐系統、散熱系統都是獨立的，因此，以上兩個發明只是在結構上更加緊湊，并不能達到節省空間和減少重量的目的。

發明內容

本發明的目的是：克服現有電機及控制系統體積大、重量重，無法滿足特殊場合應用需求的缺點，提供一種集成控制器的電機系統，將控制器的主電路分解設計，嵌裝在電機本體內部，實現電機與控制器的高度集成。二者共用殼體、支撐系統、散熱系統，有效降低了系統的整體體積和重量，提高了設備的運行靈活性。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：一種集成控制器的電機系統，所述電機系統包括控制板、主電路和電機本體，其中控制器包括控制板和主電路；所述主電路分解嵌裝在電機本體內部，與電機本體共用機殼、支撐系統和散熱系統；所述電機本體包括機殼、左端蓋、右端蓋、定子、繞組、磁鋼、磁軛、輪轂及轉軸；所述主電路包括直流母線、母線電容、開關管、電流傳感器及位置傳感器；

機殼與定子之間分布一定數量的槽，最上方的槽內安裝母線電容，其他槽內分別安裝一個開關管；所述母線電容和開關管的輸入端連接在直流母線上；所述直流母線分布于繞組的端部，直流母線從左端蓋上部的開孔中穿出電機外，與外部電源線連接；電流傳感器固定在右端蓋內側，電機電源線穿過電流傳感器后與開關管的輸出端相連；左端蓋上與開關管對應位置開有穿線孔，驅動信號線一端與開關管連接，另一端從穿線孔穿出，通過接線端子與控制板連接；