专利名称：交流控制器及其功率模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及车用配件领域，尤其是涉及ー种用于电瓶车的交流控制器以及这种较快控制器使用的功率模块。
背景技术：
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。现有的电瓶车设有ー个交流控制器，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。 现有的交流控制器具有ー个壳体，壳体通常包括一块底板以及位于底板上的面盖，壳体围成ー个腔体，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。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，因此姆ー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三相电源中的ー相电源。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，并设有ー个电流输出端子，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。由于功率管在工作时产生大量的热量，而现有的功率模块中功率管的分布并不均匀，这样导致功率管产生的热量在功率模块的基板上分布不均且不易被及时导走，将导致基板上温度过高，影响功率管的工作，甚至还会影响功率模块其他器件的工作，导致功率模块的使用寿命不长，从而影响交流控制器的使用寿命。
发明内容本实用新型的主要目的是提供一种热量在基板上分布均匀的交流控制器的功率模块。本实用新型的另ー目的是提供ー种使用寿命较长的交流控制器。为实现本实用新型的主要目的，本实用新型提供的交流控制器的功率模块具有基板，基板上设有第一直流电源端子、第二直流电源端子以及电流输出端子，第一直流电源端子与电流输出端子之间连接有至少ー个第一可控开关器件，电流输出端子与第二直流电源端子之间连接有至少ー个第二可控开关器件，其中，基板上设有与第一直流电源端子电连接的第一覆铜块、与第二直流电源端子电连接的第二覆铜块以及与电流输出端子电连接的第三覆铜块，第一覆铜块布置在基板的外圈上，第二覆铜块位于基板的中部，第三覆铜块位于第一覆铜块与第二覆铜块之间。由上述方案可见，将三块覆铜块在基板上成环形分布，第一可控开关器件位于第一覆铜块与第三覆铜块之间，第二可控开关器件位于第三覆铜块与第二覆铜块之间，电流流向方向一致，且在基板上对称分布，可控开关器件产生的热量在基板上也对称分布，有利于热量及时导走，避免基板上热量分布不均，影响交流控制器的使用寿命。一个优选的方案是，第一直流电源端子的数量、第二直流电源端子的数量及电流输出端子的数量均为二个以上，多个第一直流电源端子通过第一覆铜块电连接，多个第二直流电源端子通过第二覆铜块电连接，多个电流输出端子通过第三覆铜块电连接。由此可见，将第一直流电源端子、第二直流电源端子及电流输出端子的数量设置多个，有利于电流的流进与流出，避免在某一个端子上形成大电流而导致热量过分积聚，有利于功率模块的散热。进一步的方案是，多个第一可控开关器件在基板上排列成直线，多个第二可控开关器件在基板上排列成直线。可见，将多个可控开关器件排列成直线，有利于可控开关器件在基板上对称分布，避免热量过分集中。·[0014]为实现上述的另一目的，本实用新型提供的交流控制器包括底板，底板上安装有三个功率模块，每一功率模块具有基板，基板上设有第一直流电源端子、第二直流电源端子以及电流输出端子，第一直流电源端子与电流输出端子之间连接有至少一个第一可控开关器件，电流输出端子与第二直流电源端子之间连接有至少一个第二可控开关器件，其中，基板上设有与第一直流电源端子电连接的第一覆铜块、与第二直流电源端子电连接的第二覆铜块以及与电流输出端子电连接的第三覆铜块，第一覆铜块布置在基板的外圈上，第二覆铜块位于基板的中部，第三覆铜块位于第一覆铜块与第二覆铜块之间。由上述方案可见，交流控制器的功率模块基板上通过三块覆铜块在基板上的环形分布，有利于多个可控开关器件在基板上的均勻分布，也有利于热量的均勻分布，避免热量聚集而影响可控开关器件的使用寿命，延长功率模块及交流控制器的使用寿命。
图I是本实用新型交流控制器实施例的结构图。图2是本实用新型交流控制器实施例去掉面盖后的结构图。图3是本实用新型交流控制器实施例中底板、功率模块、功率板与霍尔传感器的结构分解图。图4是本实用新型交流控制器实施例中功率单元的电原理图。图5是本实用新型功率模块实施例的结构放大图。图6是本实用新型功率模块实施例电路板的布局图。
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
参见图1，交流控制器具有一块底板10以及位于底板10上的面盖15，底板10与面盖15围成一个密闭的腔体，交流控制器的电路板及元件安装在腔体内。参见图2与图3，底板10上安装有三个功率模块20、30、31，在三个功率模块20、30、31上安装有一块功率板40，在功率板40上安装有三个霍尔传感器35、36、37，并且在功率板40的一侧设有两个交流接触器16、17。交流控制器的组装使用多个螺钉50进行装配，每一个螺钉穿过功率板40及功率模块20、30、31上的通孔，从而将功率板40、功率模块20、30,31固定在底板10上。功率板40与三个功率模块20、30、31构成交流控制器的功率单元，用于对输入的直流电转化成合适的交流电并输出到电机，从而控制电机的运行。参见图4，功率单元具有两个直流电源端子，分别是正极直流电源端子B+与负极直流电源端子B-，分别接收蓄电池输出的正极直流电及负极直流电。功率单元具有三个电流输出端子，分别对应于电机的U、V、W三相，用于向电机的三相输出电流。功率单元具有多个晶闸管以及多个二极管，图4中仅示意性的表示为六个，晶闸管Tl与二极管Dl并联，其连接在正极直流电源端子B+与U相电流输出端子之间，晶闸管T2与二极管D2并联，连接在U相电流输出端子与负极直流电源端子B-之间。晶闸管Tl、T2与二极管D1、D2以及U相电流输出端子组成一个桥臂，输出U相的电流。相同地，晶闸管T3、T4与二极管D3、D4以及V相电流输出端子组成另一个桥臂，输出V相的电流，而晶闸管T5、T6与二极管D5、D6以及W相电流输出端子组成第三个桥臂，输出W相的电流。每一个功率模块20、30、31就是一个桥臂,输出三相电机其中一相的电流,控制电机的运行。由于每一个功率模块20、30、31的结构与电路均相同，下面以功率模块20为例进行说明。参见图5，功率模块20具有一块基板21，在基板21上固定有一根接线柱24，接线柱24呈倒T型，具有沿垂直于基板21的方向向上延伸的柱体25。在接线柱24近旁设有一个场效应管26,场效应管26具有沿垂直于基板21的方向向上延伸的多根管脚27。在基板21上还设有九个支撑件22，每一个支撑件22由金属制成，且与基板21上的覆铜电连接。每一个支撑件22大致呈圆筒状，其轴线垂直于基板21平面。每一个支撑件22均作为功率模块20与外部进行电信号输入输出的端子，包括有正极直流电源端子、负极直流电源端子以及电流输出端子。此外，基板21上还设有晶闸管28，晶闸管作为本实施例的可控开关器件，通过对晶闸管28的控制，可以将直流电转换成交流电。参见图3,功率板40具有一块基板41,在基板41上开设有多个通孔48,每一个通孔48的周边有一圈金属垫片49，用于与基板41上的覆铜电连接。并且，每一个通孔48在基板41上下两个表面均设有金属垫片49。这样,功率板40安装在功率模块20上后,位于基板41下表面的金属垫片49与支撑件22的上表面对接，从而实现功率板40与功率模块20的器件之间的电连接。参见图6，基板21上设有六个正极直流电源端子B11、B12、B13、B14、B15、B16，且基板21上设有与六个正极直流电源端子B11、B12、B13、B14、B15、B16电连接的覆铜块51，因此，六个正极直流电源端子則1、812、813、814、815、816通过覆铜块51电连接。从图6可见，覆铜块51位于基板21的外圈。基板21上还设有三个负极直流电源端子B21、B22、B23，且基板21上还设有与三个负极直流电源端子B21、B22、B23电连接的覆铜块52，因此三个负极直流电源端子B21、B22、B23通过覆铜块52电连接，覆铜块52位于基板52的中部。同时，基板21上还设有两个U相的电流输出端子Ul、U2，两个电流输出端子U1、U2与基板21上的覆铜块53电连接，且两个电流输出端子Ul、U2通过覆铜块53电连接。并且，覆铜块53位于覆铜块51与覆铜块52之间。[0035]在基板21上设有多个晶闸管28的焊接位29，其中一部分晶闸管28焊接在覆铜块
51与覆铜块53之间，这些晶闸管为第一可控开关器件，分布在基板21的外圈，也就是位于覆铜块51的上方，这些第一可控开关器件并联连接，且排列成两条直线。还有一部分晶闸管28焊接在覆铜块53与覆铜块52之间，这些晶闸管为第二可控开关器件，多个第二可控开关器件也是并联连接，也是排列成两条直线，位于覆铜块53的上方。由于蓄电池的电流从正极直流电源端子流向电流输出端子，并从电流输出端子流向负极直流电源端子，且多个晶闸管2 8均匀地分布在基板21上，电流在基板21对称地流动，产生的热量在基板21上均匀分布，避免热量过分集中而导致晶闸管28温度过高而使用寿命过短，进而延长功率模块及交流控制器的使用寿命。当然，上述实施方式仅是本实用新型优选的实施方式，实际应用时，本实用新型还可以有更多的变化，例如，将正极直流电源端子及与其电连接的覆铜块设置在基板的中间，而将负极直流电源端子及与其电连接的覆铜块设置在基板的外圈，即正极直流电源端子与负极直流电源端子的位置互换；或者，将正极直流电源端子、负极电源直流端子、电流输出端子的数量设置为三个或以上，这样的改变也能实现本实用新型的目的。最后需要强调的是，本实用新型不限于上述实施方式，如覆铜块形状的改变、晶闸管数量的改变等变化也应该包括在本实用新型权利要求的保护范围内。
权利要求1.交流控制器的功率模块，包括 基板，所述基板上设有第一直流电源端子、第二直流电源端子以及电流输出端子，所述第一直流电源端子与所述电流输出端子之间连接有至少ー个第一可控开关器件，所述电流输出端子与所述第二直流电源端子之间连接有至少ー个第二可控开关器件； 其特征在于 所述基板上设有与所述第一直流电源端子电连接的第一覆铜块、与所述第二直流电源端子电连接的第二覆铜块以及与所述电流输出端子电连接的第三覆铜块，所述第一覆铜块布置在所述基板的外圈上，所述第二覆铜块位于所述基板的中部，所述第三覆铜块位于所述第一覆铜块与所述第二覆铜块之间。
2.根据权利要求I所述的交流控制器的功率模块，其特征在于 所述第一直流电源端子的数量、所述第二直流电源端子的数量及所述电流输出端子的数量均为ニ个以上，多个所述第一直流电源端子通过所述第一覆铜块电连接，多个所述第二直流电源端子通过所述第二覆铜块电连接，多个所述电流输出端子通过所述第三覆铜块电连接。
3.根据权利要求I或2所述的交流控制器的功率模块，其特征在于 所述第一直流电源端子为正极直流电源端子，所述第二直流电源端子为负极直流电源端子。
4.根据权利要求I或2所述的交流控制器的功率模块，其特征在于 多个所述第一可控开关器件并联连接，多个所述第二可控开关器件并联连接。
5.根据权利要求I或2所述的交流控制器的功率模块，其特征在于 多个所述第一可控开关器件在所述基板上排列成直线，多个所述第二可控开关器件在所述基板上排列成直线。
6.交流控制器，包括 底板，所述底板上安装有三个功率模块，每一所述功率模块具有 基板，所述基板上设有第一直流电源端子、第二直流电源端子以及电流输出端子，所述第一直流电源端子与所述电流输出端子之间连接有至少ー个第一可控开关器件，所述电流输出端子与所述第二直流电源端子之间连接有至少ー个第二可控开关器件； 其特征在于 所述基板上设有与所述第一直流电源端子电连接的第一覆铜块、与所述第二直流电源端子电连接的第二覆铜块以及与所述电流输出端子电连接的第三覆铜块，所述第一覆铜块布置在所述基板的外圈上，所述第二覆铜块位于所述基板的中部，所述第三覆铜块位于所述第一覆铜块与所述第二覆铜块之间。
7.根据权利要求6的交流控制器，其特征在干 所述第一直流电源端子的数量、所述第二直流电源端子的数量及所述电流输出端子的数量均为ニ个以上，多个所述第一直流电源端子通过所述第一覆铜块电连接，多个所述第二直流电源端子通过所述第二覆铜块电连接，多个所述电流输出端子通过所述第三覆铜块电连接。
8.根据权利要求6或7所述的交流控制器，其特征在于 所述第一直流电源端子为正极直流电源端子，所述第二直流电源端子为负极直流电源端子。
9.根据权利要求6或7所述的交流控制器，其特征在于 多个所述第一可控开关器件并联连接，多个所述第二可控开关器件并联连接。
10.根据权利要求6或7所述的交流控制器，其特征在于 多个所述第一可控开关器件在所述基板上排列成直线，多个所述第二可控开关器件在所述基板上排列成直线。
专利摘要本实用新型提供一种交流控制器及其功率模块，功率模块包括基板，基板上设有第一直流电源端子、第二直流电源端子以及电流输出端子，第一直流电源端子与电流输出端子之间连接有多个第一可控开关器件，电流输出端子与第二直流电源端子之间连接有多个第二可控开关器件，基板上设有与第一直流电源端子电连接的第一覆铜块、与第二直流电源端子电连接的第二覆铜块以及与电流输出端子电连接的第三覆铜块，第一覆铜块布置在基板的外圈上，第二覆铜块位于基板的中部，第三覆铜块位于第一覆铜块与第二覆铜块之间。交流控制器具有底板，底板上设置三个上述的功率模块。本实用新型有利于功率模块上的热量分布均匀，延长功率模块及交流控制器的使用寿命。
文档编号H02P27/00GK202798486SQ20122044528
公开日2013年3月13日 申请日期2012年9月3日 优先权日2012年9月3日
发明者姜桂宾 申请人:珠海英搏尔电气有限公司