一種用于電動車的開關磁阻電機集成驅動裝置制造方法及圖紙

一種用于電動車的開關磁阻電機集成驅動裝置，包括一塊雙層PCB板，所述PCB板的頂層設有控制電路、驅動電路和功率變換電路，所述功率變換電路的MOSFET和二極管分別并聯固定在一塊散熱鋁塊的兩側，并直插固定于PCB板頂層上，電機繞組線路呈不對稱半橋結構排布在PCB板頂層與MOSFET與二極管的接線處相連，驅動電路的驅動信號線與MOSFET柵極相連，PCB板的底層設有直流母線和直流側電容，直流母線的一端正負極分別連接并聯的MOSFET和二極管，另一端分別對應連接直流側電容的正負兩極，并且排列在PCB板底層的右側。本發明專利技術極大地減小了驅動裝置的體積，具有較高的集成度，成本低，和良好的擴展性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于開關磁阻電機驅動裝置領域，具體涉及一種用于電動車的開關磁阻電機集成驅動裝置。
技術介紹
開關磁阻電機結構簡單牢固、啟動轉矩大、過載能力強、調速范圍寬、容錯性能好、效率高等優點使其非常適合作為電動車用驅動電機，但開關磁阻電機驅動裝置主要由控制電路、驅動電路以及功率變換電路組成，其特殊的功率變換器與電動車對電機驅動裝置低成本、集成化的需求特性相矛盾。電動車在啟動、爬坡以及重載等工況下對驅動電機繞組電流有較大的需求，通常選擇通流能力最強的IGBT作為車用功率變換器的主開關器件，但IGBT體積大，成本高，不利于整個驅動裝置的集成化設計，且IGBT耐壓值較高，而電動車采用低壓蓄電池供電，造成了電壓裕量的浪費。MOSFET體積小，成本低，開關速度快，工作頻率高，但MOSFET通態電流較小，現有的電動車功率變換器大多采用若干MOSFET并聯來滿足較大的峰值電流，且MOSFFET通態電阻具有正溫度系數，有利于器件并聯時的均流；另一方面，為了提高散熱效果，功率器件通常以平鋪的方式固定在一塊散熱鋁板上，然而較多的功率器件也增大了功率變換器的體積。專利一種開關磁阻電機驅動電路(公開號CN104660115A，公開日2015.05.27)，包括信號放大電路，信號放大電路設有高邊放大電路和低邊放大電路，高邊放大電路電連接有一個上開關管，低邊放大電路電連接有若干個下開關管，上開關管和下開關管之間串接有電機線圈，上開關管和下開關管兩端并聯有電源，上開關管和電機線圈兩端并聯有續流二極管，電機線圈和下開關管兩端并聯有二極管。本專利技術雖然通過減少上開關管，降低了制造成本，減小了開關磁阻電機驅動器體積，但是電路中元件種類過多，布線復雜，存在雜散電感和不均流現象，無法真正地實現器件集成化和線路的穩定化，從而無法真正意義上地減小開關磁阻電機功率變換器的體積。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種用于電動車的開關磁阻電機集成驅動裝置，改變多個功率器件并聯平鋪固定方式的布局，最大程度減小功率變換器的體積，實現開關磁阻電機驅動裝置的集成化和低成本，提高電動車工作的可靠性。本專利技術提供了如下的技術方案：一種用于電動車的開關磁阻電機集成驅動裝置，包括一塊雙層PCB板，所述PCB板的頂層設有控制電路、驅動電路和功率變換電路，所述PCB板的底層設有直流母線和直流側電容，所述功率變換電路包括MOSFET、二極管、散熱鋁塊和電機繞組線路,MOSFET和二極管分別并聯固定在散熱鋁塊的兩側，并以直插的方式固定于PCB板頂層上，所述電機繞組線路呈不對稱半橋結構排布在PCB板頂層，MOSFET與二極管的接線處與電機的繞組線路相連，實現各相橋臂中MOSFET和二極管之間的并聯連接，所述控制電路輸出端和所述驅動電路輸入端相連，直插在PCB的頂層左側，所述驅動電路的驅動信號線與功率變換電路的MOSFET柵極相連，所述PCB板的底層直流母線的正極連接所述并聯MOSFET和二極管的上橋臂，負極連接到所述并聯MOSFET和二極管的下橋臂，所述直流側電容的正負兩極分別連接到對應的直流母線正負兩極上，并且直插在PCB板底層的右側。優選的，所述控制電路包括依次連接的數字信號控制器、CMOS器件和邏輯芯片，所述CMOS器件和邏輯芯片對數字信號控制器發的控制信號進行邏輯處理并傳輸給所述驅動電路所述驅動電路包括相互電連接的驅動芯片和推挽電路，所述驅動芯片和推挽電路對控制電路輸出的控制信號進行功率放大，驅動功率變換電路，所述邏輯芯片與所述驅動芯片相互電連接。優選的，所述數字信號控制器、邏輯芯片和驅動芯片都采用貼片式封裝電路，實現電路集成化。優選的，所述電機繞組線路選擇載流能力強的銅條，電動車載重時，相繞組中電流較大。優選的，所述直流母線采用E型布線方式，E型布線的分支將等電位的MOSFET和二極管串接在一起，提高了功率變換器布線的對稱性，可以較大程度減小布線的長度，進而減小雜散電感。優選的，直流母線通過的電流較大，所述直流母線采用載流能力強的銅條。優選的，所述直流側電容采用若干個小容量的電解電容并聯來提高電容大小，同時達到了減小器件體積的效果。本專利技術的有益效果是：本專利技術以PCB設計為基礎，極大地減小了驅動裝置的體積，具有較高的集成度；器件布局和布線方式合理地利用了空間，增加了布線的對稱性，減小了雜散電感，有利于器件的均流；這種設計思想滿足不同相數、不同數目器件并聯的功率變換器，具有良好的擴展性；驅動裝置的PCB集成化設計省去了復雜的手工接線帶來的誤差，有利于提高驅動系統的可靠性，降低了成本，這些有益效果對電動車用開關磁阻電機驅動裝置的設計具有很好的工程應用價值。附圖說明附圖用來提供對本專利技術的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本專利技術的實施例一起用于解釋本專利技術，并不構成對本專利技術的限制。在附圖中：圖1是本專利技術開關磁阻電機集成驅動裝置PCB設計頂層布線示意圖；圖2是本專利技術開關磁阻電機集成驅動裝置PCB設計底層布線示意圖；圖3是本專利技術每相MOSFET排列方式的主視圖；圖4是本專利技術每相MOSFET排列方式的左視圖；圖5是本專利技術每相MOSFET排列方式的俯視圖；圖6是本專利技術每相二極管排列方式的主視圖；圖7是本專利技術每相二極管排列方式的左視圖；圖8是本專利技術每相二極管排列方式的俯視圖；圖中，1.二極管，2.繞組線路，3.MOSFET，4.直流側電容，5.直流母線，6.散熱鋁塊。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術的實施例作進一步的描述：實施例1：如圖1所示，本專利技術的開關磁阻電機集成驅動裝置PCB板頂層主要對控制電路、驅動電路、功率變換電路的布線以及器件的布局進行設計?？刂齐娐凡糠謹底中盘柨刂破鬟x用dsPIC4012單片機，選用74HC04以及HEF4081芯片對輸出信號進行邏輯處理。驅動電路選取IR2110驅動芯片和推挽電路對控制信號進行功率放大，為保證各相橋臂中并聯的MOSFET3具有相同的開關狀態，一路驅動信號線同時連接到相應橋臂中并聯MOSFET3的柵極上，因此需要八路驅動線。功率變換電路中各相以及每相的上下橋臂均設計成相同的走線和器件布局，以提高功率變換電路的對稱性；設計中在確保散熱正常和不受電磁干擾影響的情況下，適當縮短各相電路之間的距離；陰影部分為覆銅區域，該區域為MOSFET3和二極管1之間的接線處，在該區域固定載流能力較強的銅條實現MOSFET3和二極管1的并聯接線，并通過繞組線路2連接?？刂齐娐泛万寗与娐分械碾娮悠骷x用貼片式，有利于集成化的設計。實施例2：結合圖1、圖3和圖4，本專利技術中融合了直插式芯片的外觀設計思想，將并聯的MOSFET3和二極管1分別固定在一塊散熱鋁塊6的兩側，并以直插的方式橫跨于覆銅區域之上，相比散熱板上的平鋪方式，實現了空間的充分利用。實施例3：如圖2所示，本專利技術的開關磁阻電機集成驅動裝置PCB板底層主要對功率變換器直流母線5的布線方式以及直流側電容4的布局進行設計。直流母線5通過的電流較大，仍采用載流能力強的銅條作為直流母線5。直流母線5的正負兩極到各相橋臂之間的連線采用E型布線結構，E型布線的分支將等電位的MOSFET3和二極管1串接在一起，提高了功率變換器布線的對稱性；直流側電容4選用9個100μF的電解電容并聯代替傳統功率變換器中體積較大的電解本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于電動車的開關磁阻電機集成驅動裝置，包括一塊雙層PCB板，其特征在于，所述PCB板的頂層設有控制電路、驅動電路和功率變換電路，所述PCB板的底層設有直流母線和直流側電容，所述功率變換電路包括MOSFET、二極管、散熱鋁塊和電機繞組線路,所述MOSFET和所述二極管分別并聯固定在所述散熱鋁塊的兩側，并直插固定于所述PCB板頂層上，所述電機繞組線路呈不對稱半橋結構排布在所述PCB板頂層，所述MOSFET與所述二極管的接線處與所述電機繞組線路相連，所述控制電路輸出端和所述驅動電路輸入端相連，直插在所述PCB的頂層左側，所述驅動電路的驅動信號線與所述MOSFET柵極相連，所述直流母線的正負極分別連接所述并聯MOSFET和所述二極管的上下橋臂，所述直流側電容的正負兩極分別連接到對應的所述直流母線正負兩極上，并且直插在所述PCB板底層的右側。

【技術特征摘要】
1.一種用于電動車的開關磁阻電機集成驅動裝置，包括一塊雙層PCB板，其特征在于，所述PCB板的頂層設有控制電路、驅動電路和功率變換電路，所述PCB板的底層設有直流母線和直流側電容，所述功率變換電路包括MOSFET、二極管、散熱鋁塊和電機繞組線路,所述MOSFET和所述二極管分別并聯固定在所述散熱鋁塊的兩側，并直插固定于所述PCB板頂層上，所述電機繞組線路呈不對稱半橋結構排布在所述PCB板頂層，所述MOSFET與所述二極管的接線處與所述電機繞組線路相連，所述控制電路輸出端和所述驅動電路輸入端相連，直插在所述PCB的頂層左側，所述驅動電路的驅動信號線與所述MOSFET柵極相連，所述直流母線的正負極分別連接所述并聯MOSFET和所述二極管的上下橋臂，所述直流側電容的正負兩極分別連接到對應的所述直流母線正負兩極上，并且直插在所述PCB板底層的右側。2.根據權利要求1所述的一種用于電動車的開關磁阻...

【專利技術屬性】
技術研發人員：周大林，陳滋健，陳昊，王孫清，梁琨，程鶴，王星，
申請(專利權)人：南京怡咖電氣科技有限公司，陳滋健，
類型：發明
國別省市：江蘇;32