一种高功率电机控制器用高度集成化电气装置的制作方法

1.本发明涉及电机控制器领域，尤其是涉及一种高功率电机控制器用高度集成化电气装置。


背景技术：

2.传统新能源汽车用电机控制器一般包括母线极板、磁环、磁环支座、薄膜电容、电流传感器、igbt、驱动板、屏蔽板、控制板等器件，其中母线极板、磁环支座、薄膜电容、igbt各自独立装配在控制器箱体内部，增大了在箱体内的布置面积，而且集成度很低，导致箱体长宽的尺寸较大、零件的装配不便。由于传统的散热水道布置在箱体底面，增加了箱体结构和加工工艺的复杂性，增加了箱体的制造成本。


技术实现要素：

3.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高功率电机控制器用高度集成化电气装置。
4.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
5.一种高功率电机控制器用高度集成化电气装置，包括母线极板、薄膜电容、功率模块组件、控制板、三相输出极板、驱动板、三相包塑支架，所述功率模块组件包括功率模块和散热器；所述薄膜电容和驱动板分别设置在功率模块组件相对的两侧，所述薄膜电容的输入端穿过磁环组件与所述母线极板连接，所述驱动板固定在所述三相包塑支架上并与控制板连接，所述散热器与三相包塑支架固定连接，所述三相包塑支架的输入端与功率模块的输出端电气连接，所述三相输出极板的输入端穿过电流传感器后与三相包塑支架的输出端电气连接。
6.优选的，所述母线极板包括依次层叠设置的正面绝缘纸、正极铜排、中间层绝缘纸、负极铜排、背面绝缘纸。
7.优选的，所述正面绝缘纸、中间层绝缘纸、背面绝缘纸的上、下边缘均超出所述正极铜排的一定高度，且超出部分利用胶水热压在一起。
8.优选的，所述散热器包括双层排布的多个定位腔体，所述定位腔体中安装功率模块。
9.优选的，所述散热器的两端分别设有进水口和出水口，在两层定位腔体之间分布有散热水道，所述进水口、散热水道、出水口相互贯通。
10.优选的，所述磁环组件包括磁环支座和磁环，所述磁环支座上设有腰形凹槽，所述腰形凹槽中设有端子出孔，所述磁环固封在所述腰形凹槽内。
11.优选的，所述磁环支座上设有螺纹孔，所述薄膜电容的输入端穿过所述端子出孔后，与母线极板的输出端电气连接，且二者通过螺纹孔一并固定在磁环支座上。
12.优选的，所述三相包塑支架上设有多个支柱和螺纹孔，所述三相包塑支架中设有贯通的矩形孔和矩形缺口；所述矩形孔设有多个，分别对应功率模块所在的位置，所述矩形
缺口对应电流传感器所在的位置。
13.优选的，所述控制板通过立柱设置在所述散热器的上侧。
14.优选的，所述散热器的多个侧面设有立柱。
15.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
16.1、本装置各元器件之间相互连接成为一个整体，结构紧凑，集成度高，便于直接装配在控制器箱体内或从箱体内取出。
17.2、散热器集成了进水口、出水口、散热水道、定位腔体，集成度高；采用模块化设计，定位腔体数量可根据功率模块的数量进行设计，结构适应性强；散热器的多个侧面设有立柱，立柱上有螺纹孔，因此可以同时作为支架用于固定其它元器件。
18.3、母线极板的正面绝缘纸、正极铜排、中间层绝缘纸、负极铜排、背面绝缘纸依次叠层布置，实现了正极铜排与负极铜排的电气绝缘；三张绝缘纸的上、下边缘利用胶水热压在一起，实现了绝缘纸与正极铜排、负极铜排之间的连接，这种绝缘方式加工工艺简单、成本较低、质量和体积较小。
19.4、三相包塑支架将三个铜排包塑在支架内部，并在支架前面有凸出的支柱和螺纹孔，使其兼具流通大电流和固定驱动板的功能。
附图说明
20.图1为本发明的结构示意图；
21.图2为本发明中母线极板的结构示意图；
22.图3为本发明中磁环支座的结构示意图；
23.图4为本发明中薄膜电容的结构示意图；
24.图5为本发明中三相包塑支架的结构示意图。
25.图中标注：1为母线极板，2为磁环支座，3为磁环，4为薄膜电容，5为功率模块，6为散热器，7为控制板，8为电流传感器，9为三相输出极板，10为驱动板，11为三相包塑支架；1-1为正极铜排，1-2为负极铜排，1-3为正面绝缘纸，1-4为中间层绝缘纸，1-5为背面绝缘纸；2-1为端子出孔，2-2为腰形凹槽；4-1为薄膜电容的输入端，4-2为薄膜电容的输出端；9-1为三相包塑支架的输入端，9-2为三相包塑支架的输出端。
具体实施方式
26.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
27.如图1所示，本技术提出一种高功率电机控制器用高度集成化电气装置，包括母线极板1、薄膜电容4、功率模块组件、控制板7、三相输出极板9、驱动板10、三相包塑支架11、磁环组件、电流传感器8，功率模块组件包括功率模块5和散热器6。
28.薄膜电容4和驱动板10分别设置在功率模块组件相对的两侧，薄膜电容的输入端4-1穿过磁环组件与母线极板1连接。驱动板10固定在三相包塑支架11上并与控制板7连接。散热器6与三相包塑支架11固定连接，三相包塑支架的输入端9-1与功率模块5的输出端电气连接。三相输出极板9的输入端穿过电流传感器8后与三相包塑支架的输出端9-2电气连
接，三相输出极板9的输出端与其它设备电气连接，输出三相交流电。控制板7通过立柱设置在散热器6的上侧。
29.散热器6包括双层排布的多个定位腔体，定位腔体中安装功率模块5。散热器6的底面左、右两端分别设有进水口和出水口，在两层定位腔体之间分布有散热水道，进水口、散热水道、出水口相互贯通，散热水道除进、出水口的其它位置完全密封。散热器6的多个侧面设有立柱。本实施例中，散热器6有三个定位腔体，定位腔体截面近似为矩形，前后贯穿，第一层设1个定位腔体，位于散热水道的下方，第二层设2个定位腔体，位于散热水道的上方。功率模块5共3个，分别安装在3个定位腔体内部，并且保证功率模块5的散热面紧贴在散热器6的散热水道一侧。定位腔体的数量可以根据功率模块5的数量灵活地改变。功率模块5工作时，大部分热量通过散热面传递至散热器6。冷却液由进水口进入散热水道，将散热器6上的热量带走，由出水口流出。散热器6的顶面分布有8个立柱，立柱高出周边平面0.5mm，每个立柱内各有一螺纹孔，立柱上为控制板7，控制板7与立柱之间通过螺钉连接。散热器6前面设有4个螺纹孔，与三相包塑支架11之间通过螺钉连接。
30.如图2所示，母线极板1整体呈l形弯折结构，包括依次层叠设置的正面绝缘纸1-3、正极铜排1-1、中间层绝缘纸1-4、负极铜排1-2、背面绝缘纸1-5。正面绝缘纸1-3、中间层绝缘纸1-4、背面绝缘纸1-5的上、下边缘均超出正极铜排1-1的一定高度，本实施例中超出5mm，且超出部分利用胶水热压在一起，使绝缘纸与正极铜排1-1、负极铜排1-2之间实现连接。
31.如图3所示，磁环组件包括磁环支座2和磁环3，磁环支座2上设有腰形凹槽2-2，腰形凹槽2-2中设有端子出孔2-1，磁环3通过硅胶固封在腰形凹槽2-2内。磁环支座2上设有螺纹孔。从母线极板1的输入端输入两相高压电流，薄膜电容的输入端4-1穿过端子出孔2-1后，与母线极板1的输出端电气连接，且二者通过螺纹孔一并固定在磁环支座2上。
32.如图4所示，薄膜电容的输入端4-1呈较长的正负母排结构。薄膜电容的输出端4-2呈较短的三对正负母排结构，每对正负母排分别与一个功率模块5输入端通过激光焊接实现电气连接。
33.如图5所示，三相包塑支架11上设有多个支柱和螺纹孔，三相包塑支架11中设有贯通的矩形孔和矩形缺口。矩形孔设有3个，分别对应功率模块5所在的位置，防止与功率模块5的输出端和信号插针干涉。矩形缺口对应右下角的电流传感器8所在的位置，防止与电流传感器8干涉。功率模块5的输出端与三相包塑支架的输入端9-1通过激光焊接实现电气连接，功率模块5的信号插针与驱动板10通过波峰焊实现电气连接。
34.薄膜电容4、功率模块5、三相包塑支架11通过激光焊实现电气连接，节省空间。
35.该装置的安装过程如下：
36.1、将功率模块5安装在散热器6上：在安装过程中，将功率模块5放置在定位腔体的正前方，使功率模块5的散热面与散热器6的散热水道一侧相对，垂直于功率模块5横截面的方向用力，使其沿上腔体向后滑移，至功率模块5仅有接线端子露在腔体之外为止；安装完成后，确保功率模块5夹紧在定位腔体内部无松动，且功率模块5的散热面与定位腔体内表面紧密贴合。
37.2、将磁环3放在磁环支座2的腰形凹槽2-2内并通过硅胶固化。
38.3、将装有磁环3的磁环支座2穿过薄膜电容的输入端4-1，使母线极板1的输出端与
薄膜电容的输入端4-1叠层放置，通过螺栓将二者固定在磁环支座2上。
39.4、将薄膜电容的输出端4-2与功率模块5的输入端叠层放置，且保证二者两端面对齐，然后通过激光焊焊接为一体。
40.5、将电流传感器8通过螺钉固定在散热器6的前侧右下角。
41.6、将功率模块5的输出端与三相包塑支架的输入端9-1叠层放置，且保证二者两侧端面对齐，然后将三相包塑支架11通过螺钉固定在散热器6的前面，通过激光焊将功率模块5的输出端与三相包塑支架11额输入端焊接为一体。
42.7、将三相输出极板9的输入端穿过电流传感器8，并通过螺钉固定在三相包塑支架的输出端9-2。
43.8、驱动板10通过螺栓固定在三相包塑支架11的前面，通过波峰焊将功率模块5的信号插针焊接在驱动板10上相应位置。
44.9、将控制板7固定在散热器6的上侧，通过线束实现控制板7与驱动板10之间的电气连接。