一种控制器壳体结构的制作方法

本发明涉及控制器领域，特别是涉及一种控制器壳体结构。

背景技术：

随着目前汽车行业、工控等行业对于高压产品的使用，尤其带有较高开关频率的产品例如使用在汽车行业的逆变器、dcdc电源、acdc电源，用于工控行业的变频器、伺服等等，均由于较高的开关噪声，容易对其他产品产生干扰，目前大家的解决方案是采用一定厚度的压铸、锻造等工艺的金属壳体用于屏蔽，在屏蔽的同时其实也提高了成本，增加了重量。

而像一些低压类的产品，例如控制器等，一般为节省成本采用塑料的壳体或者半塑料的壳体，无法实现全屏蔽的状态，在与以上高压产品或者高压线束距离较近时，容易受到耦合的电磁干扰影响产生问题，即无法满足emc(electromagneticcompatibility，电磁兼容性)屏蔽要求。

因此现有技术中的控制器壳体存在emc屏蔽需求与轻量化无法同时满足的问题。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供一种控制器壳体结构，能够同时满足emc屏蔽需求和轻量化需求。

本发明的另一个目的是要解决高压控制器和低压控制器的emc屏蔽问题。

特别地，本发明提供了一种控制器壳体结构，包括对合后形成密封腔体的上壳体和下壳体，所述上壳体和所述下壳体均包括：

依次堆叠的底层、中间层和顶层；其中，

所述中间层为金属材料层或编织结构，所述编织结构包括编织在一起的金属线和纤维线；

所述顶层和所述底层均为复合材料层，所述复合材料层的材料为添加纤维的热塑性材料。

可选地，所述金属材料层为金属薄片或金属屑层，所述金属材料层由铝、铜、锌、银、金中的一种或多种制成。

可选地，所述复合材料层为添加玻璃纤维或陶瓷纤维的尼龙塑料，或添加玻璃纤维或陶瓷纤维的树脂。

可选地，所述中间层的厚度为0.01-0.03mm，且所述顶层、所述中间层和所述底层的总厚度在1-3mm之间。

可选地，所述上壳体和所述下壳体通过金属紧固件连接，且所述金属紧固件与所述上壳体的所述中间层和所述下壳体的所述中间层接触。

可选地，所述金属薄片或所述金属屑层的两侧均通过双面导电胶与所述顶层和所述底层搭接。

可选地，所述顶层和所述底层通过注塑的方式与所述编织结构搭接，且所述顶层和所述底层在注塑过程中部分融入所述编织结构的缝隙中。

可选地，所述编织结构的编织密度为80％-95％之间。

可选地，所述金属线为铜线或铝线，所述纤维线为玻璃纤维。

特别地，本发明还提供了一种壳体制作方法，用于制作上述任一项所述的控制器壳体结构的所述上壳体或所述下壳体，包括以下步骤：

注塑形成所述顶层和所述底层；

将金属材料挤压成所述金属薄片或将金属材料打碎成金属屑；

在所述金属薄片的两侧通过导电双面胶分别与所述顶层和所述底层搭接，或通过在所述顶层或所述底层上平铺所述金属屑形成所述金属屑层并通过所述导电双面胶将所述金属屑与所述顶层和所述底层搭接；或

在所述顶层和所述底层的注塑模具之间平铺所述编织结构；

注塑形成所述顶层和所述底层，同时所述顶层和所述底层在注塑过程中部分融入所述编织结构的缝隙中，以与所述编织结构连接。

本发明的控制器壳体结构的上壳体或下壳体由三层材料堆叠而成，其中底层和顶层均采用添加纤维的热塑性材料，利用了纤维增加耐冲击的优势，从而满足耐冲击性能。中间层采用较薄的金属材料层，该编织结构也包括了金属线。由于金属的中间层具有较高的导电系数，也具有较好的emc屏蔽性能(约80％以上的屏蔽效能)，而两侧的材料质量较轻，中间层较薄因此质量也较轻，即同时满足了emc屏蔽和轻量化的需求。

进一步地，通过在中间层两侧设置复合材料层，可以起到绝缘包裹的作用。

进一步地，上壳体和下壳体通过金属紧固件连接，且金属紧固件与上壳体的中间层和下壳体的中间层接触，即上壳体和下壳体的屏蔽层通过金属件进行搭接，保证上壳体和下壳体的等电位，即保证了屏蔽完整性及接地完整性，以提高emc性能。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的控制器壳体结构的上壳体或下壳体的结构示意图；

图2是根据本发明另一个实施例的控制器壳体结构的上壳体或下壳体的结构示意图；

图3是根据本发明一个实施例的控制器壳体结构的局部剖视示意图。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的控制器壳体结构100的上壳体10或下壳体20的结构示意图。图2是根据本发明另一个实施例的控制器壳体结构100的上壳体10或下壳体20的结构示意图。如图1所示，也可以参见图2，本发明提供了一种控制器壳体结构100，包括对合后形成密封腔体的上壳体10和下壳体20，一个实施例中，上壳体10和下壳体20均包括依次堆叠的底层3、中间层2和顶层1。中间层2为金属材料层或编织结构22(参见图2)，编织结构22包括编织在一起的金属线和纤维线。顶层1和底层3均为复合材料层，复合材料层的材料为添加纤维的热塑性材料。

本实施例的控制器壳体结构100的上壳体10或下壳体20由三层材料堆叠而成，其中底层3和顶层1均采用添加纤维的热塑性材料，利用了纤维增加耐冲击的优势，从而满足壳体的耐冲击性能。中间层2采用金属材料层或编织结构22，该编织结构22也包括了金属线。由于金属的中间层2具有较高的导电系数，也具有较好的emc屏蔽性能(约80％以上的屏蔽效能)。由于两侧设有添加了纤维的热塑性材料层，因此中间层2可以设置的很薄，较薄的金属的中间层和两侧较轻的热塑性材料层，使得整个结构质量也较轻，即同时满足了emc屏蔽和轻量化的需求。

进一步地，通过在中间层2两侧设置复合材料层，可以起到绝缘包裹的作用。

一个实施例中，所述金属材料层为金属薄片21(参见图1)或金属屑层(未示出)。其中，金属屑层可以由打碎的金属屑平铺在顶层或顶层上形成。该金属屑层可以留一定的间隙或不留间隙，如果留间隙的话尽量减小间隙的面积占比，从而加强屏蔽效果。

可选地，所述金属材料层由铝、铜、锌、银、金中的一种或多种制成。其中铝、铜和锌的价格较为便宜，有利于大批量生产时的成本控制。银和金的屏蔽效果好，但是价格较高，因此可根据具体的需求进行选择。

一个实施例中，复合材料层为添加玻璃纤维或陶瓷纤维的尼龙塑料，或添加玻璃纤维或陶瓷纤维的树脂。复合材料层中的纤维还可以是其他具有类似耐冲击能力的纤维，热塑性材料也可以是其他热塑性较强，超高温情况下易流动，容易成型的材料，例如复合材料层为尼龙玻纤塑料。

另一个实施例中，中间层2的厚度为0.01-0.1mm，可选地，中间层2的厚度为0.02mm-0.05mm之间。例如金属薄片21或编织结构22的厚度为0.01mm、0.02mm、0.03mm、0.05mm或0.1mm。其中金属薄片21可以通过挤压成型。

在进一步的一个实施例中，顶层1、中间层2和底层3的总厚度在1-3mm之间，例如1mm、1.5mm、2mm或3mm。现有技术中的全金属壳体一般在3mm左右，无承重的塑料壳体一般在1-1.5mm之间。本实施例的壳体不超过全金属壳体的厚度，但是能起到全金属壳体类似的高屏蔽效能，而重量上比塑料壳体只增加了中间层2所增加的重量，因此轻量化效果较好。

可选地，顶层1和底层3可以设置为相同的厚度。在具体应用中，可根据控制器对壳体的要求进行顶层1和底层3的厚度调整。

图3是根据本发明一个实施例的控制器壳体结构100的局部剖视示意图。一个实施例中，上壳体10和下壳体20通过金属紧固件30连接，且金属紧固件30与上壳体10的中间层2和下壳体20的中间层2接触。例如图3所示的金属螺栓31、金属垫片32和金属螺母33的紧固方式。本实施例通过在上壳体10和下壳体20上设置安装孔，金属紧固件30穿过安装孔将上壳体10和下壳体20进行可拆卸连接。其中金属垫片32与金属薄片21或编织结构22直接贴合搭接，即上壳体10和下壳体20的屏蔽层通过金属垫片32进行搭接，保证上壳体10和下壳体20的等电位，即保证了屏蔽完整性及接地完整性，以提高emc性能。

一个实施例中，金属薄片21或金属屑层的两侧均通过双面导电胶与顶层1和底层3搭接，使得三层结构无缝搭接。

另一个实施例中，顶层1和底层3通过注塑的方式与编织结构22搭接，且顶层和底层在注塑过程中部分融入编织结构22的缝隙中。例如将编织结构22编织好之后铺在顶层1与底层3的模具中，通过高温注塑的同时，也将添加纤维的热塑性材料融入进编织状的中间层2中。

一个实施例中，编织结构22的编织密度为80％-95％之间，也就是说金属线和纤维线之间存在5％-20％的间隙，该间隙可以融入上述的添加纤维的热塑性材料。对编织密度的调整可以调节中间层2的屏蔽效能。

另一个实施例中，金属线为铜线或铝线，纤维线为玻璃纤维。金属线还可以采用导电能力类似的锌、银、金、合金等材料。纤维线也可采用具有类似耐冲击能力的纤维代替，例如陶瓷纤维等。

可选地，该编织结构22采用十字编织的方式进行编织。在其他实施例中，也可以采用其他图样的编织的方式。

例如编织结构22为玻璃纤维与铜线十字缠绕或玻璃纤维与铝线十字缠绕，编织密度为80％-95％，顶层1和底层3相同，都采用尼龙玻纤塑料注塑而成。

本发明还提供了一种壳体制作方法，用于制作上述任一项的控制器壳体结构100的上壳体10或下壳体20，该壳体制作方法一般性地包括以下步骤：

s10：注塑形成顶层1和底层3；

s20：将金属材料挤压成金属薄片21或将金属材料打碎成金属屑；

s30：在金属薄片21的两侧通过导电双面胶分别与顶层1和底层3搭接，或通过在顶层1或底层3上平铺金属屑形成金属屑层并通过导电双面胶将金属屑与顶层1和底层3搭接；或

s11：在顶层1和底层3的注塑模具之间平铺编织结构22；

s21：注塑形成顶层1和底层3，同时顶层1和底层3在注塑过程中部分融入编织结构22的缝隙中，以与编织结构22连接。

本实施例中通过步骤s10、s20和s30来制备中间层2为金属材料层的上壳体和下壳体；通过步骤s11和s21来制备中间层2为编织结构22的上壳体和下壳体。

由于金属的中间层2具有较高的导电系数，也具有较好的emc屏蔽性能(约80％以上的屏蔽效能)。由于两侧设有添加了纤维的热塑性材料层，因此中间层2可以设置的很薄，较薄的金属的中间层和两侧较轻的热塑性材料层，使得整个结构质量也较轻，即同时满足了emc屏蔽和轻量化的需求。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。