一种无刷电机控制器系统及其装配方法与流程

本发明属于园林电动工具控制技术领域，具体涉及一种无刷电机控制器系统及其装配方法。

背景技术：

无刷电机控制器是直流转交流的逆变器，通常都需要用到多个to-220或者dfn56封装的mos管，mos管为大电流功率器件，工作电流大，工作发热大。

如图1所示，传统的控制器mos管安装工艺是：是将mos管焊接在pcb上，pcb大电流回路上设置扩大电流的铜条导体，以满足大电流所需，mos管的散热方式是将mos管散热铁头用螺丝固定在散热片上，散热铁头本身与散热片之间还需要绝缘处理，需要增加导热绝缘的垫片以及螺丝的绝缘塑料套管，垫片本身导热系数比较低，导热效果不理想，螺丝安装过程的绝缘工艺很复杂，击穿漏电风险很高，因此需要解决mos管散热的方案。

目前也有解决mos管散热的方案，例如公开号为cn109728737a的中国专利，公开了一种无刷电机控制器系统及其装配方法，该申请提供了一种无刷电机控制器系统及其装配方法，该系统包括散热基板、mos管以及控制器控制主板；所述散热基板上设置有信号输出端子以及多个mos管，所述mos管具有两个向上弯曲的管脚以及散热金属衬底，所述管脚插入到控制器控制主板内，所述控制器控制主板内设置有大电流回路以及小电流回路，所述大电流回路与所述mos管的两个向上弯曲的管脚连接，所述散热金属衬底与所述信号输出端子连接。该方案能够有效解决电路板发热温度过高的问题，但是总的来说结构复杂，控制器的体积较大；贴片封装的mos管也比较固定单一。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，而提供一种散热效果好，结构简单，成本低，控制器结构小，能适用多种mos管的无刷电机控制器系统及其装配方案。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：提出一种无刷电机控制器系统，包括控制主板、导热硅胶垫以及散热片；

所述控制主板上设置有mos管，所述mos管具有散热金属衬底和三个管脚；所述散热金属衬底焊接在控制主板上；所述mos管三个管脚连接在控制主板上；

所述导热硅胶垫设置在mos管的散热金属衬底上；

所述散热片设置在导热硅胶垫上。

进一步地，所述散热片为弓形散热片，所述散热片上设置有散热片螺孔。

进一步地，所述mos管的数量为多个，所述多个mos管包括第一mos管组和第二mos管组，所述第一mos管组和第二mos管组相对排列。

进一步地，所述第一mos管组和第二mos管组之间的控制主板上设置有用于和散热片螺孔固定连接的主板螺孔。

进一步地，所述mos管为to-200封装mos管或dfn56封装mos管。

进一步地，所述控制主板上设置有元器件，所述元器件的高度与散热片的高度相同，所述元器件包括贴片电感以及贴片电解电容。

进一步地，所述控制主板上设置有大电流回路，所述大电流与mos管三个管脚电连接；所述控制主板上还设置有小电流回路，所述小电流回路直接与控制主板电连接。

一种无刷电机控制器系统的装配方法，包括步骤：

将mos管成型为贴片封装，通过自动贴片的方式焊接在控制主板上；

将mos管的散热金属衬底焊接在控制主板上，并将mos管三个管脚和控制主板连接；

将导热硅胶垫放置在mos管的散热金属衬底上；

通过控制主板上的螺孔，将散热片安装固定在设置有导热硅胶垫的散热金属衬底上。

与现有技术相比，本发明至少包括以下有益效果：

(1)本无刷电机控制器系统中设置的mos管的引脚直接连接在控制主板上，然后在mos管的散热金属衬底上或mos管顶部设置有导热硅胶垫，在导热硅胶垫上设置有散热片，无需设置散热铝板，结构更加简单，使得控制器的体积更加小。

(2)本无刷电机控制器系统中可以匹配两种不同的贴片封装mos管，使用范围更加广泛。

(3)本无刷电机控制器系统中通过mos管的散热金属衬底作为大电流导体使用，减少发热，去除了需要额外安装大电流铜条作为导体。

(4)本无刷电机控制器系统中控制主板上的大电流回路以及小电流回路是互相分离的，方便散热。

(5)本无刷电机控制器系统中的mos管为贴片封装，可自动焊接在控制主板上，提高了散热能力，避免了人工焊接，节省人工成本。

附图说明

图1是现有无刷电机控制器系统中mos管安装方式；

图2是本发明一个实施方式提供的成型为to-220贴片封装的mos管示意图；

图3是本发明一个实施方式提供的贴片封装mos管为to-220封装的一种无刷电机控制器系统结构示意图；

图4是本发明一个实施方式提供的成型为dfn56贴片封装的mos管示意图；

图5是本发明一个实施方式提供的贴片封装mos管为dfn56封装的一种无刷电机控制器系统结构示意图；

图6是本发明一个实施方式提供的一种无刷电机控制器装配方法流程图。

其中，10、塑料外壳，20、控制主板，21、主板螺孔，30、贴片封装mos管，31、散热金属衬底，40、导热硅胶垫，50、散热片，51散热螺孔。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

本实施例提供了一种无刷电机控制器系统，如图2至图3所示，本实施例提供了一种无刷电机控制器系统，其中包括控制主板、导热硅胶垫以及散热片；所述控制主板上设置有mos管，所述mos管具有散热金属衬底和三个管脚；所述散热金属衬底焊接在控制主板上；所述mos管三个管脚连接在控制主板上；所述导热硅胶垫设置在mos管的散热金属衬底上；所述散热片设置在导热硅胶垫上。

如图2所示，图2为本实施例提供的一种mos管的封装方式，其中to-220封装采用smd贴片封装，这种成型方式能够使得mos管采用自动贴片工艺，即可通过贴片机自动焊接在电路板上，而不需要使用电烙铁等对mos管的管脚处进行人工焊接，提高了焊接效率，节省人工成本。

目前mos管的散热金属衬底是通过螺丝等固定到铝合金板上的，这个过程一般也只能通过人工来装配，而本实施例中，采用了自动贴片工艺，直接将mos管的散热金属衬底焊接在控制主板20上，故不需要人工来固定mos管的散热金属衬底31，而且不需要使用绝缘垫片等进行隔离，保证了mos管不会发生击穿漏电现象。

本实施例中提供的to-220贴片封装的mos管包括g极(栅极)、d极(漏极)以及s极(源极)三个管脚均向下垂直弯曲，弯曲方向指向散热金属衬底，所述三个管脚均和控制主板连接；mos管的散热金属衬底31本身也是mos管的g(栅极13)、d(漏极12)、s(源极11)三个极性中的一个，其为d(漏极12)，其本身也能够作为电气连接，这样使得控制器的大电流回路直接与mos管连接，将mos管作为大电流的载体，从而不需要再控制主板上设置额外的导流铜条，节省了成本，并且由于mos管是焊接在控制主板上导热系数非常好的铝基板上，从而能够有效散热，避免发热带来的影响。

如图3所示，本实施例中提供的mos管的数量为六个，所述六个mos管包括第一mos管组和第二mos管组，所述第一mos管组和第二mos管组相对排列。即两组mos管的管脚对应对放置，两组mos管的散热金属衬底分别设置在两组mos管的外侧。这样的排列设置，能够将散热金属衬底均匀排成一列，从而能够在排好列的散热金属衬底上放置导热硅胶垫，并在导热硅胶垫上放置散热片，从而进行更好的散热。

本实施例提供的散热片为弓形散热片，其中散热片凹槽位置用于放置mos管，散热片凸起的位置和硅胶导热垫紧密接触，用于对硅胶导热垫下面mos管的散热金属衬底进行散热。

本实施例中提供的主板螺孔和散热螺孔对应设置，用于将散热片固定在控制主板上，由于是弓形散热片的设置，本散热片上的散热螺孔只需要如图3所示的2颗，节约了材料和工艺成本。

控制主板上的小电流回路包括用于控制信号输入输出的回路，与常规的无刷电机控制器类似，一般常规的无刷电机控制器都具有小电流回路以及大电流回路，本文不做详细说明。

通过在控制主板上设置小电流回路，使得小电流回路与大电流回路分割开来，方便散热，能够避免发热对整体pcb板的影响。

本实施例中，在控制主板的底部设置有元器件，元器件的高度与散热片的高度相同，元器件包括贴片电感以及贴片电解电容，缩小控制器的整体体积。

实施例二

本实施例提供了一种无刷电机控制器系统，如图4和图5所示，本无刷电机控制器系统如图4所示，图4为本实施例提供的一种mos管的封装方式，其中dfn56封装采用smd贴片封装，这种成型方式能够使得mos管采用自动贴片工艺，即可通过贴片机自动焊接在电路板上，而不需要使用电烙铁等对mos管的管脚处进行人工焊接，提高了焊接效率，节省人工成本。

本实施例中提供的dfn56贴片封装的mos管包括g极(栅极)即图4中的4引脚，d极(漏极)即图4中的5、6、7、8引脚，以及s极(源极)即图中的123引脚；其dfn56贴片封装mos管底部大面积散热片可作为焊接面也是其本身也能够作为mos管的d极，从而焊接在控制主板上和控制主板电气连接，这样使得控制器的大电流回路直接与mos管连接，将mos管作为大电流的载体，从而不需要再控制主板上设置额外的导流铜条，节省了成本，并且由于mos管是焊接在控制主板上导热系数非常好的铝基板上，从而能够有效散热，避免发热带来的影响。

如图5所示，本实施例中提供的mos管的数量为12个，所述12个mos管包括第一mos管组和第二mos管组，所述第一mos管组和第二mos管组相对排列，即两组mos管的底部和控制主板焊接。这样的排列设置，能够将mos管均匀排成两列，从而能够在排好列的mos管顶部上放置导热硅胶垫，并在导热硅胶垫上放置散热片，从而进行更好的散热。

本实施例提供的散热片的底部为平面设置，为了更好的和导热硅胶垫贴合设置，散热片和控制主板上分别设置有对应的螺孔，散热片通过螺孔和控制主板固定连接。

本实施例在一方面通过mos的底部大面积散热片作为大电流导体使用，减少发热，去除了需要额外安装大电流铜条作为导体，另一方面，控制器上的大电流回路以及小电流回路是互相分离的，方便散热，解决了发热影响整个电路板的问题，并且将mos管成型为贴片封装，可自动焊接在铝基板上，提高散热能力，避免了人工焊接，节省人工成本。

实施例三

本实施例提供了一种无刷电机控制器系统的装配方法，如图6所示，包括步骤：

将mos管成型为贴片封装，通过自动贴片的方式焊接在控制主板上；

将mos管的散热金属衬底焊接在控制主板上，并将mos管三个管脚和控制主板连接；

将导热硅胶垫放置在mos管的散热金属衬底上；

通过控制主板上的螺孔，将散热片安装固定在设置有导热硅胶垫的散热金属衬底上。

本无刷电机控制器系统的装配方法将通过mos管的散热金属衬底作为大电流导体使用，减少发热，去除了需要额外安装大电流铜条作为导体。并在mos管的散热金属衬底上或mos管顶部设置导热硅胶垫以及在导热硅胶垫上设置散热片，使得组装结构更加简单；

并且本无刷电机控制器系统中的mos管为贴片封装，可自动焊接在控制主板上，提高了散热能力，避免了人工焊接，节省人工成本。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神所定义的范围。