專利名稱：基于低電感母線的伺服驅動器的功率回路單元的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于電動伺服機構伺服驅動技術領域，具體地說是一種基于低電感母線的伺服驅動器的功率回路單元。
背景技術：
伺服驅動器是電動伺服機構的核心部件，與通用電機驅動器不同的是，適用于伺服機構的應用場合要求其體積小、結構緊湊，并且對伺服驅動器的系統(tǒng)性能、可靠性以及電磁兼容性提出了很高的要求。伺服驅動器的功率回路設計對系統(tǒng)產生的電磁干擾影響最大，設計出合理的、符合系統(tǒng)性能要求和可靠性要求的功率回路是伺服驅動器的關鍵技術之一，關于電動伺服機構伺服驅動器的電磁兼容性的一體化的結構布置方面，國內外尚無相關專利的報道。
實用新型內容本實用新型所解決的技術問題在于提供一種基于低電感母線的伺服驅動器的功率回路單元。實現(xiàn)本實用新型目的的技術解決方案為一種基于低電感母線的伺服驅動器的功率回路單元，包括模塊化組合非固體鉭電容、功率管、吸收電容、驅動連接板、疊層功率傳輸母線和散熱殼體，所述模塊化組合非固體鉭電容和功率管均位于散熱殼體上，所述功率管的數(shù)量為六個，該六個功率管平均分為兩組排列在散熱殼體的兩側，同一側的功率管為同一組，同一組中的功率管的方向相同，不同組中功率管的方向相反，功率管的開口方向與散熱殼體的中心線平行，功率管的上方設置疊層功率傳輸母線，疊層功率傳輸母線的上方設置驅動連接板，該驅動連接板通過螺釘與功率管相連接，吸收電容位于驅動連接板上并與疊層功率傳輸母線相連接。本實用新型與現(xiàn)有技術相比，其顯著優(yōu)點為本實用新型是針對電動伺服機構的特點提出一種符合空間限制和功率密度要求，并能很好地滿足電磁兼容性要求的優(yōu)化結構布置方案，設計中應用了功率器件的一體化結構布置技術和低電感疊層功率母線技術，具有功率等級高、體積小、結構緊湊、電磁兼容性能優(yōu)、散熱好的特點，可應用于電動伺服機構電機驅動器可靠性要求高的場合。
以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細描述。

圖I是本實用新型的功率回路原理圖。圖2是本實用新型的功率回路五合一體化結構安裝示意圖。圖3是本實用新型的功率管結構安裝示意圖。圖4是本實用新型的低電感疊層母線示意圖。圖5是本實用新型的功率MOSFET外形圖。
具體實施方式
結合附圖，本實用新型的一種基于低電感母線的伺服驅動器的功率回路單元，包括模塊化組合非固體鉭電容I、功率管2、吸收電容3、驅動連接板4、疊層功率傳輸母線和散熱殼體，所述模塊化組合非固體鉭電容I和功率管2均位于散熱殼體上，所述功率管2的數(shù)量為六個，該六個功率管平均分為兩組排列在散熱殼體的兩側，同一側的功率管2為同一組，同一組中的功率管的方向相同，不同組中功率管的方向相反，功率管的開口方向與散熱殼體的中心線平行，功率管的上方設置疊層功率傳輸母線，疊層功率傳輸母線的上方設置驅動連接板4，該驅動連接板通過螺釘與功率管2相連接，吸收電容3位于驅動連接板4上并與疊層功率傳輸母線相連接。所述疊層功率傳輸母線包括正母線5、負母線6、第一交流母線7、第二交流母線8和第三交流母線9，其中第一交流母線7、第二交流母線8和第三交流母線9相互平行并通過螺釘與功率管2相連接，正母線5和負母線6與模塊化組合非固體鉭電容I相連接； 模塊化組合非固體鉭電容I正極連接端子通過正母線5分別與第一組功率管漏極D連接端、吸收電容3的一端相連接，模塊化組合非固體鉭電容I負極連接端子通過負母線6分別與第二組功率管源極S連接端、吸收電容3的另一端相連接，第一組功率管源極S連接端分別通過第一交流母線7、第二交流母線8、第三交流母線9與第二組功率管漏極D連接端連接。驅動連接板4位于模塊化組合非固體鉭電容I的一側，該驅動連接板與散熱殼體之間設置功率管2，驅動連接板4與所有功率管2的G、S端通過螺釘連接。下面對本實用新型做進一步詳細的描述。本實用新型功率回路主要包括濾波儲能電容、功率管、吸收電容、疊層功率傳輸母線、驅動連接板和散熱殼體，原理圖見附圖I所示。本實用新型的一種基于低電感母線技術的伺服驅動器，其功率回路主要包括濾波儲能電容、功率管、吸收電容、低電感疊層母線、驅動連接板和散熱殼體，濾波儲能電容正極通過疊層正母線分別與功率管源極D端、吸收電容的一端相連接，濾波儲能電容負極通過疊層負母線分別與功率管源極S端、吸收電容的一端相連接，三相逆變輸出通過疊層交流母線連接端子引出，所有功率器件直接安裝在散熱殼體。驅動信號通過驅動連接板連接，吸收電容固定在驅動連接板上。在滿足電磁兼容性設計的前提下利用功率器件五合一空間優(yōu)化布置技術，把濾波電容、功率管、吸收電容形成一個整體，疊層功率傳輸母線用于在各功率器件之間傳輸能量，驅動連接板用于實現(xiàn)功率管電氣驅動信號的有效連接，通過這些技術將功率器件形成一個整體，可以直接安裝在殼體上進行散熱，做到模塊化設計，具有很大的實用性和新穎性，其結構示意圖見附圖2和附圖3所示。實施例中逆變電路采用三相六橋臂拓撲結構，濾波儲能電容為模塊化組合非固體鉭電容I，其正極連接端子通過正母線5分別與第一組功率管漏極D連接端、吸收電容3的一端相連接，模塊化組合非固體鉭電容I負極連接端子通過負母線6分別與第二組功率管源極S連接端、吸收電容3的另一端相連接，第一組功率管源極S連接端分別通過第一交流母線7、第二交流母線8、第三交流母線9與第二組功率管漏極D連接端連接。驅動連接板4與所有功率管2的G、S端通過螺釘連接，實現(xiàn)電氣信號的可靠連接。功率管連接端子見附圖5所示。本實施例中伺服驅動器輸出功率較大，而且安裝空間、重量等方面受到嚴格的限制，功率EMI濾波器無法應用，同時伺服驅動器存在控制電路，對功率管開關過程中產生的電磁干擾比較敏感，因此在設計中，必須同時對其進行電磁兼容性設計。新型低電感母線設計是伺服驅動器電磁兼容設計的關鍵，在功率回路中，開關過程中引起的浪涌電壓與成正t匕，能量與成正比，其中L為母線寄生電感，i為工作電流，從式中可得出，在同等工作電流的條件下，要降低浪涌電壓的影響，必須降低母線電感。母線電感主要由以下部分組成 濾波儲能電容自身寄生電感、功率傳輸母線寄生電感、吸收電容走線寄生電感，下面對如何降低母線電感進行詳細的介紹I)濾波儲能電容設計本實施例中，特殊的高可靠性應用場合及嚴格的結構限制只能選用非固體鉭電容進行濾波，為了滿足功率需求，非固體鉭電容單體遠不能滿足要求，必須進行串并聯(lián)提高電容的耐壓和容量，為降低組合后電容的寄生電感，直接選用廠家封裝好的組合非固體鉭電容進行設計，大大減少濾波電容電感帶來的影響。2)功率傳輸母線設計功率傳輸母線設計是低電感母線技術設計的關鍵，功率傳輸母線把濾波電容、功率管、吸收電容形成一個整體，直接安裝在散熱表面，安裝示意圖見附圖3所示。對功率傳輸母線進行設計必須先對功率器件進行優(yōu)化布置才能使母線性能達到最優(yōu)，設計時采用附2所示布置，六個功率管平均分為兩組排列在散熱殼體的兩側，同一側的功率管2為同一組，同一組中的功率管的方向相同，不同組中功率管的方向相反，功率管的開口方向與散熱殼體的中心線平行，功率管的上方設置疊層功率傳輸母線。這種結構布置有利于提高疊層母線的性能，而且可以對功率模塊產生的空間交變磁場起到很好的屏蔽作用，降低對控制電路的影響。結合功率器件的優(yōu)化布置功率傳輸母線采用七層式疊層模塊化設計，由正母線5、負母線6、交流母線7、交流母線8、交流母線9及四層電氣絕緣板組成，其結構見附圖4，交流母線的引入大大簡化了電機A、B、C三相線的安裝，并減少了電磁輻射。這種功率傳輸母線模塊化設計具有電氣安全、電磁輻射小、集成度高的特點。3)吸收電容走線設計由于母線寄生電感的存在，伺服驅動器功率模塊在開關過程中產生高的di/dt，根據功率回路的設計布局及采用低電感疊層母線設計技術，采用單只無感電容作為功率模塊的吸收回路，這種方式簡化了吸收回路的結構和安裝，吸收電容可直接安裝在功率模塊的正負功率母線上，縮短了走線的距離，能夠減小吸收電路走線引入的寄生電感帶來的影響。
權利要求1.一種基于低電感母線的伺服驅動器的功率回路單元，其特征在于，包括模塊化組合非固體鉭電容(I)、功率管(2)、吸收電容(3)、驅動連接板(4)、疊層功率傳輸母線和散熱殼體，所述模塊化組合非固體鉭電容(I)和功率管(2)均位于散熱殼體上，所述功率管(2)的數(shù)量為六個，該六個功率管平均分為兩組排列在散熱殼體的兩側，同一側的功率管(2)為同一組，同一組中的功率管的方向相同，不同組中功率管的方向相反，功率管的開口方向與散熱殼體的中心線平行，功率管的上方設置疊層功率傳輸母線，疊層功率傳輸母線的上方設置驅動連接板(4)，該驅動連接板通過螺釘與功率管(2)相連接，吸收電容(3)位于驅動連接板(4)上并與疊層功率傳輸母線相連接。
2.根據權利要求I所述的基于低電感母線的伺服驅動器的功率回路單元，其特征在于，所述疊層功率傳輸母線包括正母線(5)、負母線(6)、第一交流母線(7)、第二交流母線(8)和第三交流母線(9)，其中第一交流母線(7)、第二交流母線(8)和第三交流母線(9)相互平行并通過螺釘與功率管(2)相連接，正母線(5)和負母線(6)與模塊化組合非固體鉭電容(I)相連接； 模塊化組合非固體鉭電容(I)正極連接端子通過正母線(5)分別與第一組功率管漏極D連接端、吸收電容(3)的一端相連接，模塊化組合非固體鉭電容(I)負極連接端子通過負母線(6)分別與第二組功率管源極S連接端、吸收電容(3)的另一端相連接，第一組功率管源極S連接端分別通過第一交流母線(7)、第二交流母線(8)、第三交流母線(9)與第二組功率管漏極D連接端連接。
3.根據權利要求I所述的基于低電感母線的伺服驅動器的功率回路單元，其特征在于，驅動連接板(4)位于模塊化組合非固體鉭電容(I)的一側，該驅動連接板與散熱殼體之間設置功率管(2)，驅動連接板(4)與所有功率管(2)的G、S端通過螺釘連接。
專利摘要本實用新型公開了一種基于低電感母線的伺服驅動器的功率回路單元，包括模塊化組合非固體鉭電容、功率管、吸收電容、驅動連接板、疊層功率傳輸母線和散熱殼體，所述模塊化組合非固體鉭電容和功率管均位于散熱殼體上，所述功率管的數(shù)量為六個，該六個功率管平均分為兩組排列在散熱殼體的兩側，同一側的功率管為同一組，同一組中的功率管的方向相同，不同組中功率管的方向相反，功率管的開口方向與散熱殼體的中心線平行，功率管的上方設置疊層功率傳輸母線，疊層功率傳輸母線的上方設置驅動連接板，該驅動連接板通過螺釘與功率管相連接，吸收電容位于驅動連接板上并與疊層功率傳輸母線相連接。本實用新型體積小、結構緊湊、電磁兼容性能優(yōu)、散熱好。
文檔編號H02M1/00GK202713122SQ201220323060
公開日2013年1月30日 申請日期2012年7月5日 優(yōu)先權日2012年7月5日
發(fā)明者劉國輝, 劉迎梅, 聶炎 申請人:南京晨光集團有限責任公司