交流电机控制器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种交流电机控制器，包括基座、功率单元和功率板，功率板设置有正极接线柱、第三可控开关组件、驱动模块、负极接线柱、三个第二正极直流电源端子、两个第二负极直流电源端子和控制电路，三个通孔并排地设置在第二基板的中部，两个第二负极直流电源端子分别设置在相邻两个通孔之间，三个第二正极直流电源端子设置在通孔的上方，负极接线柱设置在第二基板的左侧，正极接线柱设置在第二基板的右侧，第三可控开关组件设置在正极接线柱的两侧，驱动模块位于第三可控开关组件的左侧，控制电路设置在通孔的下方，控制电路用于向第三可控开关组件和驱动模块输出控制信号。通过合理电路布局，使得交流电机控制器良好的稳定性和功率密度。
【专利说明】交流电机控制器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及车用配件领域，尤其是涉及一种用于电动车的电机控制器。
【背景技术】
[0002]电瓶车因其不燃烧汽油产生动力，具有环保、污染小的特点，在旅游景区等对环境要求较高的地方得到广泛的应用。现有的电瓶车设有一个交流控制器，用于将蓄电池输出的直流电源转换成三相交流电源并驱动电机转动。
[0003]现有的交流电机控制器具有一个壳体,壳体通常包括一块底板以及位于底板上的面盖，壳体围成一个腔体，交流控制器的电路板安装在该腔体内。交流控制器通常包括功率板、三个功率模块以及交流接触器，三个功率模块通常固定在底板上，而功率板通常安装在功率模块上。
[0004]交流控制器接收蓄电池输出的直流电，并将直流电逆变转换成交流电输出，因此每一个功率模块对应于三相电机的一相，用于向电机输出U、V、W三相电源中的一相电源。每一功率模块设有两个接收直流电源的端子，分别用于接收正极电源及负极电源，并设有一个电流输出端子，向电机的一相输出电流信号。并且，两个直流电源端子与电流输出端子之间需要设置可控开关器件，即功率管，如晶闸管或IGBT等，用于对直流电进行控制。
[0005]现有的功率板一般包括五个可控开关器件、十六个正极接线端子、十二个负极接线端子以及多个电容，这样众多的零部件将给电路布局带来困难，同时也不易于将功率板的体积缩小和增加其功率密度，导致该交流电机控制器无法适应一些狭小的安装空间。另一方面，众多的零部件在不合理布局的情况下容易产生涡流效应，从而增加功率板的废热，进而将导致功率板上温度过高，甚至还会影响功率模块等其他器件的工作，从而影响交流电机控制器的使用寿命。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的是提供一种具有良好散热性能和功率密度的交流电机控制器。
[0007]为实现本实用新型的主要目的，本实用新型提供一种交流电机控制器，包括基座、功率单元和功率板，基座向内凹陷形成一个腔体，功率单元安装在腔体内，功率单元包括第一基板，第一基板上设有第一正极直流电源端子、第一负极直流电源端子以及三个电流输出接线柱，第一正极直流电源端子与电流输出接线柱之间连接有第一可控开关组件，电流输出接线柱与负极直流电源端子之间连接有第二可控开关组件，功率板安装在功率单元的上方并位于腔体内，功率板包括第二基板，第二基板设置有三个通孔和两个霍尔元件，每一个通孔套装在一个电流输出接线柱外，每一个霍尔元件套装在一个电流输出接线柱外并安装在一个通孔的上，其中，第二基板还设置有正极接线柱、第三可控开关组件、驱动模块、负极接线柱、三个第二正极直流电源端子、两个第二负极直流电源端子和控制电路，三个通孔并排地设置在第二基板的中部，两个第二负极直流电源端子分别设置在相邻两个通孔之间，三个第二正极直流电源端子设置在通孔的上方并位于第二基板的最外端，第二负极直流电源端子与第一负极直流电源端子电连接，第二正极直流电源端子与第一正极直流电源端子电连接，负极接线柱设置在第二基板的左侧，负极接线柱位于左侧的正极直流电源端子和左侧的通孔之间的位置上，正极接线柱设置在第二基板的右侧，正极接线柱位于右侧的正极直流电源端子和右侧的通孔之间的位置上，第三可控开关组件设置在正极接线柱的两侧，驱动模块位于第三可控开关组件的左侧且位于第二正极直流电源端子和通孔之间的位置上，控制电路设置在位于通孔的下方，控制电路用于向第三可控开关组件和驱动模块输出控制信号。
[0008]由上述方案可见，由于功率板位于功率单元的上方，当电流信号先从功率板流向功率单元，反馈电流经过功率单元后然后再返回功率板，同时将正极接线端子和负极接线端子设置在靠近功率板的中部和上方，通过在板间上下流通的电流能够有效地降低涡流效应，从而减少废热的产生，同时将控制单元也设置在同一基板的下方上，使得控制单元远离位于上方的具有较大电流流通的驱动模块和可控开关组件，从而减少电磁干扰。通过高度集成化的功率板，利用合理的布局，使得功率板在提高交流电机控制器的稳定性的同时，也具有更加良好的功率密度，使得交流电机控制器能够制造成小型化以适应更多的安装环境。
[0009]更进一步的方案是，第三可控开关组件包括两个继电器，两个继电器分别设置在正极接线柱的两侧。
[0010]由上可见，通过采用两个继电器并将其设置在正极接线柱的两侧，有利于缩小布局所需空间。
[0011]更进一步的方案是，第一正极直流电源端子为第一正极金属垫片，第二正极直流电源端子为第二正极金属垫片，第一正极金属垫片与第二正极金属垫片邻接。
[0012]更进一步的方案是，第一负极直流电源端子为第一负极金属垫片，第二负极直流电源端子为第二负极金属垫片，第一负极金属垫片与第二负极金属垫片邻接。
[0013]由上可见，通过金属垫片进行电连接导通，有利于增大导体面积，其连接容错率大，使得电连接更加稳定。
[0014]更进一步的方案是，驱动模块接收第三可控开关组件输出的控制信号并通过第二正极金属垫片与第一可控开关组件电连接，驱动模块接收第三可控开关组件输出的控制信号并通过第二负极金属垫片与第二可控开关组件电连接。
[0015]由上可见，驱动电流从位于上方的功率板流向位于下方的功率单元，经过功率单元后再输出反馈电流到位于上方的功率板，这样的电流回路有效的降低了涡流效应，大大的减少了发热量，延长了交流电机控制器的使用寿命。
[0016]更进一步的方案是，驱动模块包括多个电容，多个电容分布在继电器的左侧且位于第二正极直流电源端子和通孔之间的位置上。
[0017]由上可见，驱动模块主要由电容组成，其流通的电流均为较大的电流，所以设置在远离控制电路的上方，有利于减少电磁干扰，使得交流电机控制器能够提供工作的稳定性。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型的交流电机控制器实施例的结构图。
[0019]图2是本实用新型的交流电机控制器实施例的分解图。
[0020]图3是本实用新型的交流电机控制器实施例中的功率单元和功率板的结构图。
[0021]图4是本实用新型的交流电机控制器实施例中的功率板俯视图。
[0022]以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
【具体实施方式】
[0023]参照图1和图2，图1是交流电机控制器I的结构图，图2是交流电机控制器I的分解图。交流电机控制器I包括基座11和面盖12，面盖12盖合在基座11的上方，面盖12上安装有五个防水套14和一个保险座13。参照图2，图2是交流电机控制器I的分解图，基座11向内凹陷地形成有腔体111，在基座11的腔体111外壁设置有控制线缆出口 15和沿腔体111周向设置的多根筋条112，在基座11的底面设置有多个散热槽113。
[0024]参照图3，图3是功率单元2和功率板3的结构图。在腔体111内安装功率单元2和功率板3，功率板3安装在功率单元2上。
[0025]功率单元2包括基板24，基板24上包括呈倒T型的三个接线柱21、22、23，接线柱具有沿垂直于基板24的方向向上延伸的柱体。功率单元2安装在基座11的底板上。基板24上设有功率模块组件和控制单元25，功率模块组件包括三个正极直流电源端子41、42、43以及两个负极直流电源端子44、45和可控开关组件，可控开关组件由多个晶闸管等电子器件组成，正极直流电源端子和负极直流电源端子由金属支撑柱制成，且在金属支撑柱的顶端敷设有金属垫片。
[0026]接线柱21、22、23排成一行地设置在基板24的中部，在接线柱21、23之间设置有负极直流电源端子44，在接线柱22、23之间设置有负极直流电源端子45，在接线柱21、22、23的上方设置有三个正极直流电源端子41、42、43，正极直流电源端子41、42、43均匀地分布在基板24的最外侧。
[0027]正极直流电源端子、接线柱之间连接有第一可控开关组件，具体地，第一可控开关组件包括六个晶闸管261、六个晶闸管262和六个晶闸管263。负极直流电源端子、接线柱之间连接有第二可控开关组件，具体地，第一可控开关组件包括六个晶闸管271、六个晶闸管272和六个晶闸管273。
[0028]具体地，六个晶闸管261和六个晶闸管271排成两排地设置在基板24的左侧，并分布在靠左侧的接线柱21的上下两侧。六个晶闸管262和六个晶闸管272排成两排地设置在基板24的右侧，并分布在靠右侧的接线柱22的上下两侧。六个晶闸管263排成两排地设置在基板24的中部，六个晶闸管273排成两排地设置在基板24的中部，并且六个晶闸管273设置在六个晶闸管263的两侧，六个晶闸管263、273分布在中部的接线柱33的上方。
[0029]控制单元25位于中间的接线柱23的下方，控制单元25包括多个控制芯片以及控制电路，控制芯片以及控制电路用于向第一可控开关组件和第二可控开关组件输出控制信号。
[0030]参照图4，图4是功率板的俯视图。功率板3包括基板31，基板31上贯穿地开设有通孔311、312、313，基板31上安装有正极接线柱321、正极接线柱322、两个可控开关组件33、驱动模块34、控制电路35、三个正极接线端子51、52、53以及两个负极接线端子54、55，其中，驱动模块34包括多个电容34，控制电路35包括多个驱动芯片以及多个信号处理电路，两个可控开关组件33均包括继电器。
[0031]在基板31上还安装有两个霍尔传感器361、362，霍尔传感器361设置在通孔311处，霍尔传感器362设置在通孔313处，功率板3安装到功率单元4上时，接线柱21依次穿过通孔311和霍尔传感器361，接线柱22穿过通孔312，接线柱23依次穿过通孔313和霍尔传感器362。
[0032]通孔311、312、313并排地设置在基板31的中部，负极直流电源端子54设置在相邻通孔311、312之间的位置上，负极直流电源端子55设置在相邻通孔312、313之间的位置上，正极直流电源端子51、52、53设置在通孔311、312、313的上方，并且正极直流电源端子51、52、53均匀地分布在基板31的最外端，正极直流电源端子51、52、53以及负极直流电源端子54、55在基板31的背面(即朝向功率单元4的端面上)设置有金属垫片。
[0033]功率板3安装到功率单元4上时，功率板3直流电源端子的金属垫片与功率单元4直流电源端子的金属垫片邻接，具体地，负极直流电源端子54与负极直流电源端子44电连接，负极直流电源端子55与负极直流电源端子45电连接，正极直流电源端子51与正极直流电源端子41电连接，正极直流电源端子52与正极直流电源端子42电连接，正极直流电源端子53与正极直流电源端子43电连接
[0034]负极接线柱322设置在基板31的左侧，负极接线柱322位于左侧的正极直流电源端子51和左侧的通孔311之间的位置上，正极接线柱321设置在基板31的右侧，正极接线柱321位于右侧的正极直流电源端子53和右侧的通孔313之间的位置上，两个可控开关组件33设置在正极接线柱321的两侧，驱动模块34的多个电容分布在可控开关组件33的左侧且位于正极直流电源端子51、52和通孔311、312之间的位置上，控制电路35设置在位于通孔311、312、313的下方，控制电路35用于向可控开关组件33和驱动模块34输出控制信号。
[0035]工作时，正极接线柱和电源负极接线柱分别接上电源正负极，电源正极接线柱接收到来自外部电源的电流信号，电流信号流进可控开关组件33，可控开关组件33输出控制信号到驱动模块34，再由驱动模块34通过正极直流电源端子51、52、53和负极直流电源端子54、55向位于功率板3下方的功率单元2输出信号。功率单元2的功率模块通过正极直流电源端子41、42、43接收驱动电流后，再转化成合适的交流电并通过接线柱21、22、23输出到电机，同时通过正极直流电源端子44、45将反馈电流返回功率板，由于接线柱21、22、23分别对应于电机的U、V、W三相，所以电机能够正常运作。
[0036]由上可见，通过将电流信号先从功率板流向功率单元，反馈电流经过功率单元后然后再返回功率板，同时将正极接线端子和负极接线端子设置在靠近功率板的中部和上方，通过在板间上下流通的电流能够有效地降低涡流效应，从而减少废热的产生，同时将控制单元也设置在同一基板的下方上，使得控制单元远离位于上方的具有较大电流流通的驱动模块和可控开关组件，从而减少电磁干扰。通过高度集成化的功率板，利用合理的布局，使得功率板在提高交流电机控制器的稳定性的同时，也具有更加良好的功率密度，使得交流电机控制器能够制造成小型化以适应更多的安装环境。
【权利要求】
1.交流电机控制器，包括 基座，所述基座向内凹陷形成一个腔体； 功率单元，所述功率单元安装在所述腔体内，所述功率单元包括第一基板，所述第一基板上设有第一正极直流电源端子、第一负极直流电源端子以及三个电流输出接线柱，所述第一正极直流电源端子与所述电流输出接线柱之间连接有第一可控开关组件，所述电流输出接线柱与所述负极直流电源端子之间连接有第二可控开关组件； 功率板，所述功率板安装在所述功率单元的上方并位于所述腔体内，所述功率板包括第二基板，所述第二基板设置有三个通孔和两个霍尔元件，每一个所述通孔套装在一个所述电流输出接线柱外，每一个霍尔元件套装在一个所述电流输出接线柱外并安装在一个所述通孔的上； 其特征在于: 所述第二基板还设置有正极接线柱、第三可控开关组件、驱动模块、负极接线柱、三个第二正极直流电源端子、两个第二负极直流电源端子和控制电路； 三个所述通孔并排地设置在所述第二基板的中部，两个所述第二负极直流电源端子分别设置在相邻两个所述通孔之间，三个所述第二正极直流电源端子设置在所述通孔的上方并位于所述第二基板的最外端，所述第二负极直流电源端子与所述第一负极直流电源端子电连接，所述第二正极直流电源端子与所述第一正极直流电源端子电连接； 所述负极接线柱设置在所述第二基板的左侧，所述负极接线柱位于左侧的所述正极直流电源端子和左侧的所述通孔之间的位置上； 所述正极接线柱设置在所述第二基板的右侧，所述正极接线柱位于右侧的所述正极直流电源端子和右侧的所述通孔之间的位置上； 所述第三可控开关组件设置在所述正极接线柱的两侧，所述驱动模块位于所述第三可控开关组件的左侧且位于所述第二正极直流电源端子和所述通孔之间的位置上，所述控制电路设置在位于所述通孔的下方，所述控制电路用于向所述第三可控开关组件和所述驱动模块输出控制信号。
2.根据权利要求1所述的交流电机控制器，其特征在于: 所述第三可控开关组件包括两个继电器，两个所述继电器分别设置在所述正极接线柱的两侧。
3.根据权利要求2所述的交流电机控制器，其特征在于: 所述第一正极直流电源端子为第一正极金属垫片，所述第二正极直流电源端子为第二正极金属垫片，所述第一正极金属垫片与所述第二正极金属垫片邻接。
4.根据权利要求3所述的交流电机控制器，其特征在于: 所述第一负极直流电源端子为第一负极金属垫片，所述第二负极直流电源端子为第二负极金属垫片，所述第一负极金属垫片与所述第二负极金属垫片邻接。
5.根据权利要求4所述的交流电机控制器，其特征在于: 所述驱动模块接收所述第三可控开关组件输出的控制信号并通过所述第二正极金属垫片与所述第一可控开关组件电连接，所述驱动模块接收所述第三可控开关组件输出的控制信号并通过所述第二负极金属垫片与所述第二可控开关组件电连接。
6.根据权利要求5所述的交流电机控制器，其特征在于: 所述驱动模块包括多个电容，多个所述电容分布在所述继电器的左侧且位于所述第二正极直流电源端子和所述通孔之间的位置上。
【文档编号】H02K11/00GK203933267SQ201420329369
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年6月19日 优先权日:2014年6月19日
【发明者】姜桂宾 申请人:珠海英搏尔电气有限公司