一种高功率密度的水冷电机控制器的制作方法

1.本实用新型涉及一种高功率密度控制器，特别是涉及一种水冷电机控制器。


背景技术：

2.电机控制器作为大部分动力系统的控制部件，要求控制精度高、体积小、工作可靠性高、结构紧凑等，但是控制器内部的大功率晶体管在工作时产生的大量热损耗不仅对控制器本身的稳定性有一定的影响，而且对整体动力系统的控制性也有不可估量的影响。因此电机控制器散热器是确保动力系统能在复杂和恶劣的工况下，工作温度均能保持在正常的范围之内，而且能可靠、稳定工作的重要部件。
3.目前常见的控制器内部冷却方案是将电容和功率器件平行的布置在驱动板的一侧，通过布置在另一侧的水道带走功率器件和电容工作过程中产生的热量；或者是将电容和功率器件平行的布置在驱动板的一侧，使用外部风扇进行冷风道冷却；或者是对电容采用冷风冷却，对功率器件采用水冷冷却。
4.第一种冷却方式因功率器件和电容都需要进行散热，在结构布置时，只能将功率器件和电容平行布置，导致控制器长宽尺寸都比较大，占用空间较多；第二种冷却方式无法实现稳定的冷却，同时也不适合需要大量散热的情形；第三种冷却方式对于不同部件采用不同的冷却方式，占用空间大，同样不利于应用时的结构布置。


技术实现要素：

5.本实用新型针对现有技术存在的不足，提出了一种水冷电机控制器，采用层叠布置的结构形式，利用水冷板上下两面同时对驱动板和主控板进行散热，再利用水冷板的左侧面对电容进行散热，提高散热效率，同时能够节省空间，利于应用时的结构布置。
6.本实用新型所采用的技术方案有：一种水冷电机控制器，包括主控板、驱动板和水冷板，所述水冷板固定于驱动板上层，在水冷板内设有冷却介质流道，主控板盖合于水冷板之上，通过四组插针与驱动板相连接，电容焊接在驱动板上层，紧贴于水冷板的上侧边，冷却介质通过绝缘导热材料可同时对驱动板、主控板和电容进行散热。
7.进一步地，所述驱动板可以采用双层铝基板，也可采用双层铜基板、双层敷铜陶瓷基板，基板中一层金属层作为母排正极输入，另一层做为母线负极输入，中间的绝缘层将正负极隔开，形成叠层母排，可以有效减小杂散电感和开关过程中的尖峰电压。直流正负极输入位于基板的两个角，且与电容相邻。
8.进一步地，所述的直流支撑电容焊接在驱动板上的一侧，且靠下方的位置；功率器件焊接在另一侧靠上方的位置。
9.进一步地，驱动板一侧与水冷板之间通过导热绝缘垫相连接，确保功率器件和电容的发热通过驱动板的金属层传递出来，再通过导热绝缘垫传递到水冷板。
10.进一步地，所述驱动板设有温度采样电路。
11.水冷板的面积大小与功率器件所占的面积大小相近；
12.所述驱动板最下侧设有用于与电机对接的uvw输出导线，所述主控板内部嵌有两个电流传感器。所述uw输出导线分别穿过不同电流传感器。
13.进一步地，所述流道设为u型形状。
14.进一步地，所述插针包括pwm信号传输针，主控板电源供电针和u、w相功率器件温度信号传输针。
15.所述主控板设有主控cpu电路，pwm发波电路，电流采样处理电路，位置采样处理电路和功率器件温度采样处理电路。
16.本实用新型具有如下有益效果：本实用新型散热效果好，利用水冷同时对主控板、驱动板和电容进行散热，双层金属基板形成的叠层母排的设计降低了主回路的杂散电感，从而降低了功率器件的尖峰电压，主控板、驱动板和电容的合理结构设计缩小了控制器的整体尺寸，极大的提高了控制器的空间利用率。
附图说明
17.图1为本实用新型结构图。
18.图2为本实用新型驱动板底部平面图。
19.图 3 为本实用新型控制板正面图
20.图4为本实用新型控制板背面图
21.图5为本实用新型水冷板正面图
22.图中：驱动板1、电容2、主控板3、第一插针组件4、第二插针组件5、电流传感器6、w相输出7、第三插针组件8、v相输出9、电流传感器10、u相输出11、第四插针组件12、水冷板13、导热硅橡胶14、功率器件15、叠层母排16。
具体实施方式
23.下面结合附图对实用新型作进一步说明。
24.本实用新型公开一种水冷电机控制器，包括驱动板1、主控板3和水冷板13，所述水冷板13固定于驱动板1上层，在水冷板13内设有冷却介质流道，主控板3盖合于水冷板13之上，通过第一插针组件4、第二插针组件5、第二插针组件8、第四插针组件12与驱动板1相连接，电容2焊接在驱动板1上层，紧贴于水冷板13的上侧边，高度和主控板3一致，冷却介质通过绝缘导热材料可同时对驱动板1、主控板3和电容2进行散热。
25.所述叠层母排16采用双层铝基板,基板中一层金属层作为母排正极输入，另一层做为母线负极输入，中间的绝缘层将正负极隔开，形成叠层母排16，可以有效减小杂散电感和开关过程中的尖峰电压。直流正负极输入位于基板的两个角，且与电容2相邻。
26.所述的直流支撑电容2焊接在驱动板1上的一侧，且靠下方的位置；功率器件15焊接在另一侧靠上方的位置
27.所述驱动板1一侧与水冷板13之间通过导热绝缘垫相连接，确保功率器件15和电容2的发热通过驱动板1的金属层传递出来，再通过导热绝缘垫传递到水冷板13。
28.所述驱动板最下侧设有用于与电机对接的u相输出导线11、v相输出导线9和w相输出导线7，主控板3内部嵌有电流传感器6和电流传感器10，u相输出导线11穿过电流传感器10，w相输出导线7穿过电流传感器6。
29.所述第一插针组件4为主控板电源供电针，第二插针组件5为pwm信号传输针，第三插针组件8为u相功率器件温度信号传输针，第四插针组件12为w相功率器件温度信号传输针。
30.所述主控板3设有主控cpu电路，pwm发波电路，电流采样处理电路，位置采样处理电路和功率器件15温度采样处理电路，驱动板1设有温度采样电路和主电路。
31.综上所述，该具有水冷结构的电机控制器，通过叠层母排16输入48v电源经过电容2给驱动板1，再经过第一插针组件4给主控板3供电，叠层母排16的设计降低了主回路的杂散电感，从而降低了功率器件15的尖峰电压，主控板3通过第二插针组件5控制驱动板1底层的功率器件15，驱动板1、主控板3和电容2分别设于水冷板13的下层、上层和左侧，水冷板13可同时对它们进行散热，u、w相功率器件的温度信号通过插针8和插针12再回到主控板，实现驱动板1温度的实时检测。
32.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本实用新型保护范围。


技术特征：
1.一种高功率密度的水冷电机控制器，其特征在于：包括驱动板（1）、主控板（3）和水冷板（13），所述水冷板（13）固定于驱动板（1）上层，在水冷板（13）内设有冷却介质流道，主控板（3）盖合于水冷板（13）之上，主控板（3）通过插针组件与驱动板（1）相连接，电容（2）固定于驱动板（1）上层，紧贴于水冷板（13）的上侧边。2.如权利要求1所述的水冷电机控制器，其特征在于：所述驱动板采用双层铝基板、采用双层铜基板或双层敷铜陶瓷基板，基板中一层金属层作为叠层母排（16）正极输入，另一层是母线负极输入，直流正负极输入位于基板的两个角，且与所述电容（2）相邻。3.如权利要求1所述的水冷电机控制器，其特征在于：所述驱动板（1）的一侧焊接有功率器件，驱动板（1）另一侧与水冷板（13）之间通过导热绝缘垫相连接，确保功率器件的发热通过驱动板的金属层传递出来，再通过导热绝缘垫传递到水冷板（13）。4.如权利要求1所述的水冷电机控制器，其特征在于：所述驱动板（1）最下侧设有用于与电机对接的u相输出导线（11）、v相输出导线（9）和w相输出导线（7），主控板（3）内部嵌有电流传感器（6）和电流传感器（10），u相输出导线（11）穿过电流传感器（10），w相输出导线（7）穿过电流传感器（6）。5.如权利要求1所述的水冷电机控制器，其特征在于：所述插针组件包括第一插针组件（4）、第二插针组件（5）、第三插针组件（8）和第四插针组件（12），所述第一插针组件（4）为主控板电源供电针，第二插针组件（5）为pwm信号传输针，第三插针组件（8）为u相功率器件温度信号传输针，第四插针组件（12）为w相功率器件温度信号传输针。6.如权利要求1所述的水冷电机控制器，其特征在于：功率器件（15）设于驱动板（1）底层。

技术总结
一种低压水冷电机控制器，本实用新型包括主控板、驱动板、电容和水冷板，所述驱动板母线输入采用双层铝基板的方式，其中一层是母线正级输入，另一层是母线负极输入；所述水冷板通过导热绝缘的硅橡胶固定于驱动板上层，在水冷板内设有冷却介质流道，主控板盖合于水冷板之上，通过插针组件与驱动板相连接，电容固定于驱动板上层，紧贴于水冷板的上侧边，冷却介质通过绝缘导热材料可同时对驱动板、主控板和电容进行散热。本实用新型散热效果好，缩小了控制器的整体尺寸，降低了主回路的杂散电感，极大地提高了控制器的空间利用率。大地提高了控制器的空间利用率。大地提高了控制器的空间利用率。


技术研发人员：徐铖 黄韦 徐古轩 徐梦阳
受保护的技术使用者：宁波小为智能科技有限公司
技术研发日：2021.06.10
技术公布日：2021/11/30