一种分体式驱动器结构及设计方法
| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
| 专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
| 申请号 | CN202410866390.4 | 申请日 | 2024-07-01 |
| 公开(公告)号 | CN118413963A | 公开(公告)日 | 2024-07-30 |
| 申请人 | 成都航天凯特机电科技有限公司; | 申请人类型 | 企业 |
| 发明人 | 蒋礼平; 陈鹏; 王滨; 魏洋; | 第一发明人 | 蒋礼平 |
| 权利人 | 成都航天凯特机电科技有限公司 | 权利人类型 | 企业 |
| 当前权利人 | 成都航天凯特机电科技有限公司 | 当前权利人类型 | 企业 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：四川省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：四川省成都市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：四川省成都市郫都区现代工业港新经济产业园西源大道一段1207号国盾融合创新中心一期B5-1、B5-2栋 | 邮编 | 当前专利权人邮编：610000 |
| 主IPC国际分类 | H05K5/02 | 所有IPC国际分类 | H05K5/02 ; H05K7/14 ; H05K5/06 ; H05K9/00 ; H05K7/20 ; G06F30/17 ; G06F30/23 ; B05D7/00 ; G06F119/14 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 深圳市成为知识产权代理事务所 | 专利代理人 | 贾晓涵; |
| 摘要 | 本 申请 公开了一种分体式 驱动器 结构及设计方法，包括：上层机构、中层机构和下层机构，所述上层机构、所述中层机构和所述下层机构依次可拆卸连接；其中，所述上层机构用于 散热 ；所述中层机构用于实现驱动器的功能；所述下层机构用于封闭所述中层机构。上层机构、中层机构和下层机构通过可拆卸连接，并在连接处进行相应的密封处理，在满足驱动器内部密封的同时，又能保障产品电磁兼容性，从而解决了现有的驱动器在出现故障时，维修较为困难，维修成本也较高的技术问题，通过这种设计方法制造出的驱动器可以满足相应的规定，结构强度满足技术协议中的技术指标要求，能够保证驱动器安全工作。 | ||
| 权利要求 | 1.一种分体式驱动器结构，其特征在于，包括：上层机构、中层机构和下层机构，所述上层机构、所述中层机构和所述下层机构依次可拆卸连接； |
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| 说明书全文 | 一种分体式驱动器结构及设计方法技术领域[0001] 本申请涉及驱动器技术领域，尤其涉及一种分体式驱动器结构及设计方法。 背景技术[0002] 驱动器集成结构设计是将多个功能模块整合到一个驱动器中，以实现更高的集成度、更低的成本和更小的体积。这种设计方式在现代驱动系统中越来越受欢迎，因为它可以提高系统的可靠性、减少故障点，并简化维护和升级过程。 [0004] 本申请的主要目的在于提供一种分体式驱动器结构及设计方法，旨在解决现有的驱动器在出现故障时，维修较为困难，且维修成本也较高的技术问题。 [0005] 为实现上述目的，本申请提供一种分体式驱动器结构，包括：上层机构、中层机构和下层机构，所述上层机构、所述中层机构和所述下层机构依次可拆卸连接；其中，所述上层机构用于散热；所述中层机构用于实现驱动器的功能；所述下层机构用于封闭所述中层机构。 [0006] 可选地，所述上层机构包括：第一安装件和散热组件，所述散热组件安装在所述第一安装件上，所述第一安装件与所述中层机构可拆卸连接，所述散热组件与所述中层机构连接。 [0007] 可选地，所述中层机构包括：第二安装件、连接组件、印制板模组和滤波组件，所述第二安装件分别与所述上层机构和所述下层机构可拆卸连接并形成腔体，所述连接组件安装在所述第二安装件上，所述印制板模组和所述滤波组件均安装在所述腔体内，所述连接组件、所述印制板模组和所述滤波组件之间相互连接。 [0008] 可选地，所述连接组件为连接器。 [0009] 可选地，所述印制板模组包括：第一印制板、第二印制板和第三印制板，所述第一印制板、所述第二印制板和所述第三印制板依次分层安装在所述腔体内。 [0010] 可选地，所述滤波组件包括输入滤波器、输出滤波器和EMI滤波器，所述输入滤波器安装在驱动器的电源输入端，所述输出滤波器安装在驱动器的电源输出端，所述EMI滤波器与驱动器的电源连接。 [0012] 可选地，所述上层机构、所述中层机构和所述下层机构之间通过止口结构连接。 [0013] 可选地，所述止口结构处设置有密封结构。 [0014] 一种分体式驱动器结构的设计方法，包括步骤：S1、将驱动器装配体模型输入有限元仿真分析软件，建立驱动器试验模型； S2、通过所述有限元仿真分析软件对所述驱动器试验模型进行静强度分析、模态分析和随机振动分析，得到对应的分析结果； S3、根据S2中的所述分析结果找出所述驱动器试验模型的薄弱点，对所述薄弱点进行修正加强，仿真出相应的所述驱动器试验模型的固有频率并对比使用环境，得出符合设计要求的目标驱动器模型； S4、根据S3中的所述目标驱动器模型的相应参数选择适配的结构件材料和相应的配件，并对结构件表面进行导电氧化和喷漆处理，并根据所述目标驱动器模型的设计图纸将结构件和相应的配件组装成型。 [0015] 本申请所能实现的有益效果：本申请实施例提出的一种分体式驱动器结构，包括：上层机构、中层机构和下层机构，所述上层机构、所述中层机构和所述下层机构依次可拆卸连接；其中，所述上层机构用于散热；所述中层机构用于实现驱动器的功能；所述下层机构用于封闭所述中层机构。上层机构、中层机构和下层机构通过可拆卸连接，并在连接处进行相应的密封处理，在满足驱动器内部密封的同时，又能保障产品电磁兼容性，从而解决了现有的驱动器在出现故障时，维修较为困难，且维修成本也较高的技术问题。将驱动器装配体模型输入有限元仿真分析软件，建立驱动器试验模型；通过所述有限元仿真分析软件对所述驱动器试验模型进行静强度分析、模态分析和随机振动分析，得到对应的分析结果；根据所述分析结果找出所述驱动器试验模型的薄弱点，对所述薄弱点进行修正加强，仿真出相应的所述驱动器试验模型的固有频率并对比使用环境，得出符合设计要求的目标驱动器模型；根据所述目标驱动器模型的相应参数选择适配的结构件材料和相应的配件，并对结构件表面进行导电氧化和喷漆处理，并根据所述目标驱动器模型的设计图纸将结构件和相应的配件组装成型，通过这种设计方法制造出的驱动器可以满足相应的规定，结构强度满足技术协议中的技术指标要求，能够保证驱动器安全工作。 附图说明 [0016] 图1为本申请实施例中的分体式驱动器结构的整体结构示意图；图2为本申请实施例中的分体式驱动器结构的剖视结构示意图； 图3为图2中A处局部放大结构示意图； 图4为本申请实施例中的设计方法流程示意图； 图5为本申请实施例中驱动器试验模型的外部总变形示意图； 图6为本申请实施例中驱动器试验模型的内部总变形示意图； 图7为本申请实施例中驱动器试验模型的外部等效应变示意图； 图8为本申请实施例中驱动器试验模型的内部等效应变示意图； 图9为本申请实施例中驱动器试验模型的外部等效应力示意图； 图10为本申请实施例中驱动器试验模型的内部等效应力示意图； 图11为本申请实施例中驱动器试验模型的一阶模态振型示意图； 图12为本申请实施例中驱动器试验模型的二阶模态振型示意图； 图13为本申请实施例中驱动器试验模型的三阶模态振型示意图； 图14为本申请实施例中驱动器试验模型的四阶模态振型示意图； 图15为本申请实施例中驱动器试验模型的五阶模态振型示意图； 图16为本申请实施例中驱动器试验模型的六阶模态振型示意图； 图17为本申请实施例中驱动器试验模型的振动试验条件曲线示意图； 图18为本申请实施例中驱动器试验模型的坐标系示意图； 图19为本申请实施例中驱动器试验模型的外部X方向振动应力示意图； 图20为本申请实施例中驱动器试验模型的内部X方向振动应力示意图； 图21为本申请实施例中驱动器试验模型的外部Y方向振动应力示意图； 图22为本申请实施例中驱动器试验模型的内部Y方向振动应力示意图； 图23为本申请实施例中驱动器试验模型的外部Z方向振动应力示意图； 图24为本申请实施例中驱动器试验模型的内部Z方向振动应力示意图； 图例：1‑连接组件、2‑散热组件、3‑第一印制板、4‑第二印制板、5‑腔体、6‑第三印制板、7‑底板、8‑滤波组件、9‑止口结构。 [0017] 本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。 具体实施方式[0018] 应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。 [0019] 本申请实施例的主要解决方案是：如图1、图2，提出一种分体式驱动器结构，包括：上层机构、中层机构和下层机构，所述上层机构、所述中层机构和所述下层机构依次可拆卸连接；其中，所述上层机构用于散热；所述中层机构用于实现驱动器的功能；所述下层机构用于封闭所述中层机构。上层机构、中层机构和下层机构通过可拆卸连接，并在连接处进行相应的密封处理，在满足驱动器内部密封的同时，又能保障产品电磁兼容性，从而解决了现有的驱动器在出现故障时，维修较为困难，且维修成本也较高的技术问题。 [0020] 本实施例中的上层机构包括：第一安装件和散热组件2，所述散热组件2安装在所述第一安装件上，所述第一安装件与所述中层机构可拆卸连接，所述散热组件2与所述中层机构连接。 [0021] 本实施例中的中层机构包括：第二安装件、连接组件1、印制板模组和滤波组件8，所述第二安装件分别与所述上层机构和所述下层机构可拆卸连接并形成腔体5，所述连接组件1安装在所述第二安装件上，所述印制板模组和所述滤波组件8均安装在所述腔体5内，所述连接组件1、所述印制板模组和所述滤波组件8之间相互连接。连接组件1为连接器。 [0022] 本实施例中，腔体5的内侧面和第二安装件的外侧均设置有安装耳，印制板模组和滤波组件8可通过安装耳直接安装在腔体内部，第二安装件外侧的安装耳至少有4个，整个驱动器可以通过外侧的安装耳与对应的安装架进行固定安装。 [0023] 本实施例中的印制板模组包括：第一印制板3、第二印制板4和第三印制板6，所述第一印制板3、所述第二印制板4和所述第三印制板6依次分层安装在所述腔体5内。印制板模组通过多层结构设计，从而提高了布线密度和电磁兼容性，多层结构通过将不同的电路层叠加在一起，实现了元器件之间的互连和信号的传输。同时，多层结构还能够有效地减少电磁干扰和噪声的产生，提高驱动器的抗干扰能力。在印制板模组上，各种电子元器件如电阻、电容、电感、集成电路等被焊接或插装在指定的位置上，通过印制导线进行连接。印制导线的宽度、间距和布线方式等都需要根据具体的电路要求进行设计，以确保电路的正常工作和稳定性。 [0024] 本实施例中的滤波组件8包括输入滤波器、输出滤波器和EMI滤波器，所述输入滤波器安装在驱动器的电源输入端，所述输出滤波器安装在驱动器的电源输出端，所述EMI滤波器与驱动器的电源连接。通过滤波组件8可以有效地滤除驱动器中的高频噪声和电磁干扰，保护驱动器免受外部电磁干扰的影响，同时也能够防止驱动器产生的电磁干扰对其他设备造成影响。 [0025] 本实施例中的下层机构包括：第三安装件和底板7，所述第三安装件与所述中层机构连接，所述第三安装件上设置有开口，所述底板7与所述开口相对应，所述底板7与所述第三安装件可拆卸连接。底板7是驱动器硬件结构的基础，通常承载着驱动器的其他组件，如电子元器件、电源模块、散热片等，为它们提供支撑和连接。底板7的设计和制造质量对驱动器的稳定性和性能具有重要影响，通过本实施例中的设计方法可以满足设计和制造要求。 [0026] 如图3所示，本实施例中的上层机构、所述中层机构和所述下层机构之间通过止口结构9连接，止口结构9处设置有密封结构，可以有效保障驱动器内部密封，同时又能保障驱动器的电磁兼容性。 [0027] 如图4所示，一种分体式驱动器结构的设计方法，包括步骤：S1、将驱动器装配体模型输入有限元仿真分析软件，建立驱动器试验模型； 本实施例中，有限元仿真分析软件为ANSYS，在输入驱动器装配体模型时，Workbench会自动检测接触面并生成接触对，因驱动器的零件基本都采用装配螺钉紧固，可以认为绑定约束，故本实施例中，分析选择Bonded（绑定接触）的接触类型，确定了部件之间相互作用的方式为无间隙，无切向滑移，依据驱动器实际安装方式，建立驱动器试验模型。 [0028] S2、通过所述有限元仿真分析软件对所述驱动器试验模型进行静强度分析、模态分析和随机振动分析，得到对应的分析结果；本实施例中，通过有限元仿真软件ANSYS进行驱动器试验模型的静强度分析，边界条件负载有标准地球重力，驱动器试验模型的底板7上的4个安装孔施加固定约束，得出相应的驱动器试验模型的内部和外部的总变形云图、等效应变云图、等效应力图，如图5、图6、图7、图8、图9、图10所示，由应力云图可知驱动器试验模型的最大应力发生在腔体的安装脚处，最大应力为0.72057MPa，腔体5采用材料为铝合金6063‑T6，铝合金6063‑T6的屈服强度为215MPa，结构强度满足技术协议中的技术指标要求。 [0029] 本实施例中，模态分析根据驱动器的实际装机特点，在有限元仿真软件ANSYS中将驱动器试验模型的底板7的4个安装孔施加固定约束，分析得出了其前六阶模态振型分析结果，驱动器的固有频率见表1，其模态振型如图11、图12、图13、图14、图15、图16所示。 [0030] 表1： 驱动器固有频率表本实施例中，随机振动分析为： 驱动器主要承受内部器件的重力以及外部环境的振动和冲击，其中振动条件如下： 1）试验谱型：如图17所示； 2）试验量值：如下表2； 3）试验轴向：X、Y、Z三个轴向； 4）试验时间：功能试验每轴向1h，耐久试验每轴向7.5h。 [0031] 表2：振动试验条件表试验在驱动器试验模型三个互相正交轴的每一轴向进行，每轴向试验时间1h。 [0032] 采用模态叠加法，运用有限元仿真进行振动仿真分析，按照技术协议中的PSD耐久性试验曲线进行加载，分别将振动激励加在产品的X向、Y向和Z向进行仿真计算分析，方向定义按照机上坐标系设定，坐标系如图18所示，得到X、Y、Z方向上驱动器试验模型的内部和外部对应的应力云图，如图19、图20、图21、图22、图23、图24所示。 [0033] 根据设计要求的振动条件下驱动器试验模型的内部和外部对应的应力云图可知，当振动激励施加在Y方向上，采用氮化铝作为基板材料时，在氮化铝基板处出现最大应力，且为局部应力，最大应力为99.399MPa，其抗弯强度为462Mpa以上，因此结构强度满足技术协议中振动的技术指标要求。 [0034] S3、根据S2中的所述分析结果找出所述驱动器试验模型的薄弱点，对所述薄弱点进行修正加强，仿真出相应的所述驱动器试验模型的固有频率并对比使用环境，得出符合设计要求的目标驱动器模型；S4、根据S3中的所述目标驱动器模型的相应参数选择适配的结构件材料和相应的配件，并对结构件表面进行导电氧化和喷漆处理，并根据所述目标驱动器模型的设计图纸将结构件和相应的配件组装成型。本实施例中，若是仅考虑强度要求，那么钢材是结构件材料的首选；但实际必须综合考虑产品的强度、重量以及散热等要求，再对结构件材料进行选择，综合考虑之后，选择6系铝合金材料，表面做导电氧化并喷漆处理，屈服强度215MPa，抗拉强度205MPa，热导率209W/(m·K)。 [0035] 通过这种设计方法制造出的驱动器可以满足相应的规定，结构强度满足技术协议中的技术指标要求，能够保证驱动器安全工作。 [0036] 需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。 [0037] 上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。 |
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