电机控制器集成电容的制作方法

1.本实用新型涉及新能源汽车领域，特别是设计一种电机控制器集成电容。


背景技术：

2.新能源车用电机控制器(以下简称控制器)是控制动力电源与驱动电机间能量传输的装置，负责将来自动力电源的高压直流电按控制逻辑逆变为准确可控的高压交流电输出给驱动电机。电磁兼容(electro magnetic compatibility，以下简称emc)滤波器和直流母线电容是电机控制器内部的重要组成部件，emc滤波模块通过滤除逆变模块工作时产生的沿高压母线传导的干扰信号，提高电机控制器emc性能。直流母线电容可在电机控制器驱动电机时提供纹波电流，降低整车母线电流波动，以降低整车母线电压纹波。以上两个零件的功能对于电机控制器都是不可或缺，是电机控制器内部核心组成部件。
3.现有电机控制器中的emc滤波模块和直流母线电容往往各自作为单独零件进行设计，两个零件通过螺钉、焊接等方式连接，参考图1(螺钉连接)，随着新能源汽车产业的蓬勃发展，对电机控制器的要求不断向轻量化、集成化、高功率密度、低成本等方向进发。现有电机控制器集成电容存在以下几个方面的缺陷有待改进：
4.1、现有方案占用空间大，质量大，不利于整车轻量化设计。emc滤波模块和直流母线电容分体设计，每个零件都使用了大量附加结构和零件以保证绝缘、固定等功能，既占用大量空间又导致产品质量增加；每个零件需要单独设计结构以便于安装和固定；零件间的装配也需要确保装配空间足够，导致当前方案在电机控制器内占用了较大空间，增加了许多无直接功能的材料质量。
5.2、现有方案emc滤波模块模具结构复杂，模具成本高。emc滤波模块铜排结构折弯、异形特征多，采用多级冲压连续模；铜排包塑模具需保证铜排固定和精度，模具结构复杂，冷却流路复杂；模具种类多，加工难度大，模具成本高。
6.3、现有方案emc滤波模块制造工艺复杂。emc滤波模块制造流程需经历铜排冲压、嵌件注塑、涂胶、焊接、子零件装配等多道工序，工序繁多，工艺复杂。
7.4、现有方案需要额外增加导热垫片、支架等辅助零件才能实现正常功能。独立式方案电容等热瓶颈组件需通过导热垫片被动散热，为了承托导热垫片和磁芯并实现绝缘，还需要组装一个塑料支架，子零件多，零件成本高。
8.5、现有方案两个零件的铜排连接面裸露在空气中，对铜排表面氧化程度要求严格，工艺管控困难。铜排接触面裸露在空气中会被氧化，表面氧化后接触电阻会增加，接触电阻越大，热损耗越大，需要严格管理铜排表面氧化程度；铜排表面氧化是与空气接触后的自发反应，铜排在生产、仓储、运输中很难隔绝空气，铜排氧化管控困难。
9.6、现有方案emc滤波模块中磁芯需要支撑座、压板、泡棉等辅助零件才能实现固定。磁芯硬而脆，与其他结构发生碰撞极易损伤；emc滤波模块的磁芯有一定活动量，需要在电机控制器内增加额外的辅助零件对磁芯进行固定。
10.7、现有方案emc滤波模块仅依靠被动散热，散热效率不高。emc滤波模块通过在铜
排上贴导热垫片，将热传导至金属壳体上，借助金属壳体的高导热系数进行被动散热，散热效率不高。


技术实现要素：

11.本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单，能提高产品集成度，增强散热性能的电机控制器集成电容。
12.为解决上述技术问题，本实用新型提供用于新能源车用电机控制器的电机控制器集成电容，包括：
13.第一壳体，其用于容置emc滤波模块、母线电容和绝缘固化层；
14.emc滤波模块，其连接母线铜排，其用于滤除逆变模块工作时沿高压母线传导的干扰信号；
15.母线电容，其连接母线铜排，其与emc滤波模块电性连接，其用于降低控制器驱动电机时整车母线电流波动；
16.母线铜排，其用于电性连接整车母线；
17.绝缘固化层，其形成在所述第一壳体中，其覆盖在emc滤波模块、母线电容和母线铜排上，其用于将emc滤波模块和母线电容固定在所述第一壳体中；
18.第一散热件，其盖装固定于所述第一壳体上。
19.可选择的，进一步改进所述的一种电机控制器集成电容，emc滤波模块和母线电容在所述第一壳体形成错层结构。
20.可选择的，进一步改进所述的一种电机控制器集成电容，所述第一壳体由塑料制造。
21.可选择的，进一步改进所述的一种电机控制器集成电容，还包括：
22.第二壳体，其用于容置所述第一壳体；
23.第二散热件，其底面与所述第一散热件顶面形成面接触。
24.可选择的，进一步改进所述的一种电机控制器集成电容，还包括：
25.导热层，其形成在第一散热件和第二散热件之间。
26.可选择的，进一步改进所述的一种电机控制器集成电容，所述第二壳体由金属制造。
27.可选择的，进一步改进所述的一种电机控制器集成电容，所述第二散热件是连接有外部冷却水道的水冷散热板。
28.可选择的，进一步改进所述的一种电机控制器集成电容，所述母线铜排包括第一子母线铜排和第二子母线铜排，第一子母线铜排和第二子母线铜排相邻布置，第一子母线铜排和第二子母线铜排之间形成有绝缘层。
29.可选择的，进一步改进所述的一种电机控制器集成电容，所述母线铜排包括第一子母线铜排和第二子母线铜排，第一子母线铜排和第二子母线铜排的一部分共同围成一容置腔，母线电容与母线铜排电性连接且固定于所述容置腔中。
30.可选择的，进一步改进所述的一种电机控制器集成电容，所述emc滤波模块包括：
31.连接铜排，其用于电性连接母线铜排；
32.x电容，其电性连接所述连接铜排；
33.y电容，其电性连接接地铜排；
34.磁芯，其固定在母线铜排上。
35.本实用新型的装配过程包括：
36.1)将母线电容焊接在母线铜排上；
37.2)将emc滤波模块的连接铜排焊接在母线铜排上；
38.3)将x、y电容焊接在连接铜排、接地铜排上；
39.4)将磁芯组装在emc滤波模块上；
40.5)将母线电容和emc滤波模块通过连接铜排焊接在一起；
41.6)将焊接好的emc滤波模块和母线电容放入塑料壳体(第一壳体)中；
42.7)向塑料壳体灌入灌封胶；
43.8)在灌封胶未完全固化前，将散热板与塑料壳体进行装配；
44.9)灌封胶固化；
45.10)将塑料壳体(第一壳体)放入金属壳体中(第二壳体)，并在与水冷板接触的面涂覆散热脂；
46.11)固定水冷板，完成组装。
47.本实用新型至少能实现以下技术效果：
48.1)本实用新型占用空间小，质量小。通过将emc滤波模块和直流母线电容的集成，减少了用以保证绝缘和固定的附加结构和零件，减少材料使用，减轻了零件质量并缩小占用空间；仅需要安装固定集成电容一个零件，减少安装结构占用空间；无需进行emc滤波模块和直流母线电容的装配连接，减少了产品内部占用空间。
49.2)本实用新型的emc滤波模块仅需冲压制作冲压铜排(根据emc滤波模块电气元件具体布局，制作相适应的铜排形状)，无嵌件注塑需求，模具结构简单，模具成本低；
50.3)本实用新型将emc滤波模块的制造工艺与直流母线的整合，集成度高，零件由一家供应商制造，工艺相对分体方案更简短，制造成本更低。
51.4)本实用新型无需导热垫片、支架等辅助零件。集成电容通过散热板散热，通过导热界面材料(散热脂)向水冷板传导热量，无需导热垫片；磁芯能通过绝缘固化层(灌封胶：环氧树脂)固定在集成电容内，无需支架进行绝缘。
52.5)本实用新型emc滤波模块和母线电容的铜排接触面被灌封胶灌封在塑料壳体内，与空气隔绝，对铜排有良好的防氧化效果。
53.6)本实用新型emc滤波模块的磁芯通过绝缘固化层(灌封胶)灌封在塑料壳体内，无需辅助零件对磁芯进行固定。集成电容方案磁芯灌封在塑料壳体内，磁芯被可靠固定。
54.7)本实用新型还能通过水冷板主动散热，比现有技术通过壳体被动散热的散热效果好。集成电容的热量通过导热界面材料传导至水冷板上，水冷板内通冷却液，持续流动的冷却液带走热量，以保证集成电容温度不会过高。
附图说明
55.本实用新型附图旨在示出根据本实用新型的特定示例性实施例中所使用的方法、结构和/或材料的一般特性，对说明书中的描述进行补充。然而，本实用新型附图是未按比例绘制的示意图，因而可能未能够准确反映任何所给出的实施例的精确结构或性能特点，
本实用新型附图不应当被解释为限定或限制由根据本实用新型的示例性实施例所涵盖的数值或属性的范围。下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：
56.图1是电机控制器集成电容结构示意图。
57.图2是本实用新型第一实施例结构示意图。
58.图3是本实用新型第二实施例结构示意图。
59.图4是本实用新型第四实施例结构示意图。
60.图5是本实用新型第六实施例结构示意图。
61.附图标记说明
62.1 是emc滤波模块
63.1.1 是连接铜排
64.1.2 是x电容
65.1.3 是y电容
66.1.4 是磁芯
67.1.5 是接地铜排
68.2 是母线电容
69.3 是第一壳体
70.4 是母线铜排
71.4.1 是第一子母线铜排
72.4.2 是第二子母线铜排
73.5 是绝缘固化层
74.6 是第一散热件
75.7 是第二壳体
76.8 是第二散热件
77.9 是导热层
78.10 是绝缘层。
具体实施方式
79.以下通过特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容充分地了解本实用新型的其他优点与技术效果。本实用新型还可以通过不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点加以应用，在没有背离实用新型总的设计思路下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。本实用新型下述示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的具体实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本实用新型的公开彻底且完整，并且将这些示例性具体实施例的技术方案充分传达给本领域技术人员。
80.应当理解的是，当元件被称作“连接”或“结合”到另一元件时，该元件可以直接连接或结合到另一元件，或者可以存在中间元件。不同的是，当元件被称作“直接连接”或“直接结合”到另一元件时，不存在中间元件。在全部附图中，相同的附图标记始终表示相同的元件。此外，还应当理解的是，尽管在这里可以使用术语“第一”、“第二”等来描述不同的元
件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应当受这些术语的限制。这些术语仅是用来将一个元件、组件、区域、层或部分与另一个元件、组件、区域、层或部分区分开来。因此，在不脱离根据本实用新型的示例性实施例的教导的情况下，以下所讨论的第一元件、组件、区域、层或部分也可以被称作第二元件、组件、区域、层或部分。
81.第一实施例；
82.参考图2所示，本实用新型提供一种电机控制器集成电容，为便于观察图2所示是实际安装旋转180度的观察角度，观察位置是相对的本质上并不影响各部件的具体连接关系，包括：
83.第一壳体3，其用于容置emc滤波模块1、母线电容2和绝缘固化层5；本实施例为便于观察，将绝缘固化层5填满第一壳体3固化后的形态单独展示出来；
84.emc滤波模块1，其连接母线铜排4，其用于滤除逆变模块工作时沿高压母线传导的干扰信号；
85.母线电容2，其连接母线铜排4，其与emc滤波模块1电性连接，其用于降低控制器驱动电机时整车母线电流波动；
86.母线铜排4，其用于电性连接整车母线；
87.绝缘固化层5，其形成在所述第一壳体3中，其覆盖在emc滤波模块1、母线电容2和母线铜排4上，其用于将emc滤波模块1和母线电容2固定在所述第一壳体3中；
88.第一散热件6，其盖装固定于所述第一壳体上。
89.第二实施例；
90.继续参考图2所示，本实用新型提供一种电机控制器集成电容，包括：
91.第一壳体3，其用于容置emc滤波模块1、母线电容2和绝缘固化层5；本实施例为便于观察，将绝缘固化层5填满第一壳体3固化后的形态单独展示出来；
92.emc滤波模块1，其连接母线铜排4，其用于滤除逆变模块工作时沿高压母线传导的干扰信号；
93.母线电容2，其连接母线铜排4，其与emc滤波模块1电性连接，其用于降低控制器驱动电机时整车母线电流波动；
94.母线铜排4，其用于电性连接整车母线；
95.绝缘固化层5，其形成在所述第一壳体3中，其覆盖在emc滤波模块1、母线电容2和母线铜排4上，其用于将emc滤波模块1和母线电容2固定在所述第一壳体3中；
96.第一散热件6，其盖装固定于所述第一壳体上；
97.其中，母线铜排4在母线电容2的旁侧形成一个弯折结构，通过该弯折结构emc滤波模块和母线电容在所述第一壳体形成错层结构，错层结构即有利于绝缘又有利于减小体积，提高集成度。
98.第三实施例；
99.继续参考图2所示结合图3，本实用新型提供一种电机控制器集成电容，包括：
100.第一壳体3，其用于容置emc滤波模块1、母线电容2和绝缘固化层5；本实施例为便于观察，将绝缘固化层5填满第一壳体3固化后的形态单独展示出来；
101.emc滤波模块1，其连接母线铜排4，其用于滤除逆变模块工作时沿高压母线传导的干扰信号；
102.母线电容2，其连接母线铜排4，其与emc滤波模块1电性连接，其用于降低控制器驱动电机时整车母线电流波动；
103.母线铜排4，其用于电性连接整车母线；
104.母线铜排4在母线电容2的旁侧形成一个弯折结构，通过该弯折结构emc滤波模块和母线电容在所述第一壳体形成错层结构；
105.相应的，在保证功能的前提下，可以选择性的在母线铜排适当的位置开孔或缺口，这样能节省生产成本并降低电机控制器集成电容的整体重量，例如在母线铜排弯折结构处制造几个缺口，后续会采用绝缘固化层在壳体内进行整体固定；
106.绝缘固化层5，其形成在所述第一壳体3中，其覆盖在emc滤波模块1、母线电容2和母线铜排4上，其用于将emc滤波模块1和母线电容2固定在所述第一壳体3中；
107.第一散热件6，其盖装固定于所述第一壳体上；
108.第二壳体7，其用于容置所述第一壳体3；
109.第二散热件8，其底面与所述第一散热件6顶面形成面接触；
110.导热层(散热脂)9，其形成在第一散热件6和第二散热件8之间；
111.其中，所述第一壳体3由塑料制造，所述第二壳体7由金属制造，所述第二散热件8是连接有外部冷却水道的水冷散热板。
112.第四实施例；
113.参考图4结合图3所示，本实用新型提供一种电机控制器集成电容，为便于观察图4所示是实际安装旋转180度的观察角度，观察位置是相对的本质上并不影响各部件的具体连接关系，包括：
114.第一壳体3，其用于容置emc滤波模块1、母线电容2和绝缘固化层5；本实施例为便于观察，将绝缘固化层5填满第一壳体3固化后的形态单独展示出来；
115.emc滤波模块1，其连接母线铜排4，其用于滤除逆变模块工作时沿高压母线传导的干扰信号；
116.母线电容2，其连接母线铜排4，其与emc滤波模块1电性连接，其用于降低控制器驱动电机时整车母线电流波动；
117.母线铜排4，其用于电性连接整车母线；
118.母线铜排4在母线电容2的旁侧形成一个弯折结构，通过该弯折结构emc滤波模块和母线电容在所述第一壳体形成错层结构；
119.所述母线铜排包括第一子母线铜排4.1和第二子母线铜排4.2，第一子母线铜排4.1和第二子母线铜排4.2相邻布置，第一子母线铜排4.1和第二子母线铜排4.2之间形成有绝缘层10；
120.绝缘固化层5，其形成在所述第一壳体3中，其覆盖在emc滤波模块1、母线电容2和母线铜排4上，其用于将emc滤波模块1和母线电容2固定在所述第一壳体3中；
121.第一散热件6，其盖装固定于所述第一壳体上；
122.第二壳体7，其用于容置所述第一壳体3；
123.第二散热件8，其底面与所述第一散热件6顶面形成面接触；
124.导热层(散热脂)9，其形成在第一散热件6和第二散热件8之间；
125.其中，所述第一壳体3由塑料制造，所述第二壳体7由金属制造，所述第二散热件8
是连接有外部冷却水道的水冷散热板。
126.第五实施例；
127.继续参考图4结合图3所示，本实用新型提供一种电机控制器集成电容，包括：
128.第一壳体3，其用于容置emc滤波模块1、母线电容2和绝缘固化层5；本实施例为便于观察，将绝缘固化层5填满第一壳体3固化后的形态单独展示出来；
129.emc滤波模块1，其连接母线铜排4，其用于滤除逆变模块工作时沿高压母线传导的干扰信号；
130.母线电容2，其连接母线铜排4，其与emc滤波模块1电性连接，其用于降低控制器驱动电机时整车母线电流波动；
131.母线铜排4，其用于电性连接整车母线；
132.母线铜排4在母线电容2的旁侧形成一个弯折结构，通过该弯折结构emc滤波模块和母线电容在所述第一壳体形成错层结构；
133.所述母线铜排包括第一子母线铜排4.1和第二子母线铜排4.2，第一子母线铜排4.1和第二子母线铜排4.2相邻布置，第一子母线铜排4.1和第二子母线铜排4.2之间形成有绝缘层10，第一子母线铜排4.1和第二子母线铜排4.2的一部分共同围成一容置腔，母线电容2与母线铜排4电性连接且固定于所述容置腔中；
134.绝缘固化层5，其形成在所述第一壳体3中，其覆盖在emc滤波模块1、母线电容2和母线铜排4上，其用于将emc滤波模块1和母线电容2固定在所述第一壳体3中；
135.第一散热件6，其盖装固定于所述第一壳体上；
136.第二壳体7，其用于容置所述第一壳体3；
137.第二散热件8，其底面与所述第一散热件6顶面形成面接触；
138.导热层(散热脂)9，其形成在第一散热件6和第二散热件8之间；
139.其中，所述第一壳体3由塑料制造，所述第二壳体7由金属制造，所述第二散热件8是连接有外部冷却水道的水冷散热板。
140.第六实施例；
141.继续参考图5结合图3所示，本实用新型提供一种电机控制器集成电容，包括：
142.第一壳体3，其用于容置emc滤波模块1、母线电容2和绝缘固化层5；本实施例为便于观察，将绝缘固化层5填满第一壳体3固化后的形态单独展示出来；
143.emc滤波模块1，其连接母线铜排4，其用于滤除逆变模块工作时沿高压母线传导的干扰信号；
144.母线电容2，其连接母线铜排4，其与emc滤波模块1电性连接，其用于降低控制器驱动电机时整车母线电流波动；
145.母线铜排4，其用于电性连接整车母线；
146.母线铜排4在母线电容2的旁侧形成一个弯折结构，通过该弯折结构emc滤波模块和母线电容在所述第一壳体形成错层结构；
147.所述母线铜排包括第一子母线铜排4.1和第二子母线铜排4.2，第一子母线铜排4.1和第二子母线铜排4.2相邻布置，第一子母线铜排4.1和第二子母线铜排4.2之间形成有绝缘层10，第一子母线铜排4.1和第二子母线铜排4.2的一部分共同围成一容置腔，母线电容2与母线铜排4电性连接且固定于所述容置腔中；
148.绝缘固化层5，其形成在所述第一壳体3中，其覆盖在emc滤波模块1、母线电容2和母线铜排4上，其用于将emc滤波模块1和母线电容2固定在所述第一壳体3中；
149.第一散热件6，其盖装固定于所述第一壳体上；
150.第二壳体7，其用于容置所述第一壳体3；
151.第二散热件8，其底面与所述第一散热件6顶面形成面接触；
152.导热层(散热脂)9，其形成在第一散热件6和第二散热件8之间；
153.其中，所述第一壳体3由塑料制造，所述第二壳体7由金属制造，所述第二散热件8是连接有外部冷却水道的水冷散热板；
154.示例性的，提供一种emc滤波模块1包括：
155.连接铜排1.1，其用于电性连接母线铜排4；
156.x电容1.2，其电性连接所述连接铜排；
157.y电容1.3，其电性连接接地铜排；
158.磁芯1.4，其通过胶水粘贴固定在母线铜排上；
159.接地铜排1.5，其用于emc滤波模块连接地。
160.相应的，需要明确的是这不应被理解为限定emc滤波模块，只要是能实现emc滤波功能均应被理解为在本实用新型的保护范围内，也就是说只要是现有或未来出现的能实现emc滤波功能的模块均可以用于本实用新型。
161.除非另有定义，否则这里所使用的全部术语(包括技术术语和科学术语)都具有与本实用新型所属领域的普通技术人员通常理解的意思相同的意思。还将理解的是，除非这里明确定义，否则诸如在通用字典中定义的术语这类术语应当被解释为具有与它们在相关领域语境中的意思相一致的意思，而不以理想的或过于正式的含义加以解释。
162.以上通过具体实施方式和实施例对本实用新型进行了详细的说明，但这些并非构成对本实用新型的限制。在不脱离本实用新型原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本实用新型的保护范围。