一种小体积大功率控制器的制作方法

本实用新型涉及一种控制器，特别是涉及一种小体积大功率控制器。

背景技术：

电动自行车作为重要的民生交通工具，用于居民日常代步和休闲娱乐。随着人民生活水平的快速提高，电动自行车因其低碳、经济、节能和便捷而深受欢迎。现今电动自行车行业处于成熟阶段，越来越多的品牌涌入市场，在日趋激烈的行业竞争下，为了取得行业竞争优势，企业越来越多的将人力财力投入到电动自行车新技术，新工艺的研发。

电动自行车的消费者人群主要集中在老人、学生、女性、刚踏入工作岗位的年轻白领和中青年上班族等。为了适应消费者人群的经济生活条件，生产一款性价比较高、轻巧简便型的电动车可以提高行业竞争力。

控制器是电动自行车电气系统的心脏，也是电动自行车能量管理各种信号处理的核心部件，而现有的控制器为了满足大功率的要求体积比较大，内部连接线和外部连线比较繁杂，且遇阴雨潮湿天气内部线路容易受潮损坏。目前还没有一款体积小、功率大、同时防水和散热效果好，且接线安装方便的控制器能匹配电动自行车的小型化、美观化的发展趋势。

技术实现要素：

实用新型目的：为解决现有技术的不足，提供一种小体积大功率，且防水密封和散热效果好，以及连接器外置的电动车用控制器。

技术方案：一种小体积大功率控制器，包括：

底座，该底座内侧边缘设置有若干导热铝条安装台和若干螺纹孔，所述导热铝条安装台的侧面具有至少一个螺纹通孔；

PCB组件，该PCB组件设置于底座内侧，包括多组MOSFET功率单元和用于安装所述MOSFET功率单元的多个导热铝条，以及与所述MOSFET功率单元和电解电容电连接的控制器PCB板；所述MOSFET功率单元由多个MOSFET功率元件组成，各功率单元间隔排布在所述PCB板上；

上盖，该上盖具有若干通孔，所述上盖内侧具有若干凹槽，上盖边缘具有与所述底座内侧边缘的若干螺纹孔匹配的通孔；所述上盖与底座通过第一螺钉固定连接，内部形成一个空腔，所述PCB组件被覆盖在所述空腔内。

进一步的，所述底座内侧边缘具有放置第一密封圈的凹槽，所述底座四角处的凹槽均具有弧形内陷部，至少一个直边上具有至少一个弧形内陷部；所述凹槽的深度小于第一密封圈的线径，这样当上盖与底座的固定螺钉旋紧时通过挤压力使得密封圈变形，可以使密封效果更好；所述第一密封圈为Φ2.5圆形硅胶防水密封圈，且安装时密封圈上涂膜适量油脂，这样可以更进一步提高密封性能。

进一步的，所述MOSFET功率单元至少为两组，各MOSFET功率单元间隔平行设置、U形设置或环形设置；为了达到控制器的功率要求，所需的MOSFET功率元件至少为12个，原有的排布结构是所有的MOSFET功率元件呈一字型排开，但是这样使得控制器的长度尺寸非常大，不利于隐藏在安装空间小的地方；这里将所有的MOSFET功率元件分割成N组功率单元，每组功率单元的功率元件个数可以相同也可以不同，这N组功率单元可以是直线型排布，也可以是弧形排布，它们可以间隔排列成N排，或相互组合排列成U形或环形，可以根据不同的需求来排列各功率单元的组成方式；这样可以匹配更多款式的电动车，节省电动车的空间尺寸，同时也有利于散热。

更进一步的，所述MOSFET功率单元通过第二螺钉与导热铝条固定连接，可以增强散热性能，所述第二螺钉上设置有绝缘粒子，可以增强绝缘性能，所述第二螺钉可以为圆头机牙螺钉。

进一步的，所述导热铝条的一个侧面与导热铝条安装台接触，通过第三螺钉固定于导热铝条安装台上，底部悬空；所述导热铝条与导热铝条安装台的形状与所述MOSFET功率单元的排列形状相匹配；第三螺钉最好均匀排布，可以增强导热铝条的稳固性，同时数量不宜过多，节约成本减轻重量；导热铝条底部悬空可以让开控制器PCB板的设计，有效利用PCB板的面积，节省空间。

进一步的，所述底座内侧具有放置所述控制器PCB板的台阶，使得控制器PCB板的背面不与底座接触，防止使用磨损造成的不绝缘；所述控制器PCB板通过第四螺钉与底座固定连接；所述第四螺钉为圆头机牙螺钉，安装时螺纹上涂膜适量304胶，可以拆卸，且增强稳固性，防止使用时间长时螺钉松动，造成PCB板活动，进而影响与PCB板电连接的功率元件的性能；所述上盖内侧凹槽的形状与控制器PCB板和底座固定后形成的形状相匹配，这样可以充分利用空间，且节省材料成本。

进一步的，所述PCB组件还包括与控制器PCB板电连接的若干电解电容、多个锁接铜柱和至少一个信号输出连接器。

更进一步的，所述电解电容水平放置或竖直放置，所述电解电容为1200uf/63V电解电容；所述锁接铜柱包括三个电机信号输出锁接铜柱和两个电源输入锁接铜柱，且每个锁接铜柱上设置有第二密封圈，所述第二密封圈为硅胶圈；所述信号输出连接器为32pin信号输出连接器，且信号输出连接器上端面设置有防水密封垫，具体地，连接器上的密封垫上有和引针对应的孔。

有益效果：MOSFET功率元件采用分单元设置，各单元采用间隔平行排列，组合U形排列或环形排列，相比现有技术中的一字排列，大大缩短了控制器的长度尺寸；上盖与底座结合处，锁接铜柱上及连接器上端面均采用密封圈压合密封，进一步提高了控制器防水密封性能；另外，通过设置电机信号输出锁接铜柱，电源输入锁接铜柱和信号输出连接器，避免了直接从控制器PCB板接线引出的方式，简化了控制器壳体内部走线的方式，提高了电气连接安全稳固性能，这种连接器外置的方式，方便安装和拆卸，提高效率，同时提高了美化效果；此款控制器设计方案可以更好的与电动车轻巧型、功率大、美观性发展趋势相匹配，具有很强的市场竞争力。

附图说明

图1a是本实用新型控制器的装配图1。

图1b是本实用新型控制器的装配图2。

图2a是本实用新型控制器的立体图1。

图2b是本实用新型控制器的立体图2。

图3是本实用新型控制器的主视图。

图4是本实用新型控制器的俯视图。

图5是本实用新型控制器的仰视图。

图6是本实用新型控制器的右视图。

图7是本实用新型控制器的左视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的描述。

如图1a、图1b和图2a所示，一种小体积大功率控制器包括底座1、PCB组件2和上盖3；方形底座为压铸铝ADC12散热底座，底座的一个侧面具有一弧形内陷部，第一导热铝条安装台11位于底座内存表面靠近弧形内陷部的那一侧边缘，且在第一导热铝条安装台上与弧形内陷部对应位置具有一小的弧形内陷部；第二导热铝条安装台12位于与弧形内陷部相对的那一侧边缘，且靠近凹槽13的内侧，第一导热铝条安装台和第二导热铝条安装台的侧面均设置第三螺纹通孔15；凹槽13排布于底座内侧表面边缘，为一个闭环凹槽通道，包括四角处的四个弧形内陷部和至少一个直边上的至少一个弧形内陷部；底座的四个侧棱均有圆弧倒角，底座内侧表面四角处的圆弧平台上设置有第一螺纹孔14。

控制器PCB板位于底座中心区域，且边缘放置在底座台阶上，这样可以使得PCB板与底座内表面具有一定的空隙，防止底部接触造成不绝缘，PCB板的形状与底座上台阶的形状匹配；PCB板上与底座上第一导热铝条安装台和第二导热铝条安装台相对应的位置焊接有第一MOSFET功率单元21和第二MOSFET功率单元22，第一MOSFET功率单元和第二MOSFET功率单元均包括六个一字排列的MOSFET功率元件；第一MOSFET功率单元和第二MOSFET功率单元的一个侧面分别与第一导热铝条23和第二导热铝条24的一个侧面接触，且通过第二螺钉5固定连接；第一导热铝条和第二导热铝条的另一个侧面分别与第一导热铝条安装台和第二导热铝条安装台的内侧面接触，且通过第三螺钉6固定连接；另外，第一导热铝条和第二导热铝条底部悬空，可以让开控制器PCB板的设计，有效利用PCB板的面积，节省空间；靠近第二MOSFET功率单元的内侧一字型排布三个锁接铜柱25，三个锁接铜柱依次为电机信号A、B、C三相输出端；将两个电解电容90°折弯后，靠根部焊接于电机信号输出锁接铜柱的两个间隙处的PCB板上，靠近第二MOSFET功率单元的一端竖直焊接有一个1200uf/63V电解电容，靠近竖直电解电容的内侧设置有两个锁接铜柱26，两个锁接铜柱为电源输入正负端B+和B-；靠近电源输入锁接铜柱那一端，沿PCB板一边的边缘处设置有长条形信号输出连接器27，该连接器为32pin信号输出连接器；PCB板上靠近信号输出连接器那一端设置有第四螺纹孔。

上盖为PC+ABS塑料上盖，为了匹配PCB组件各元件的尺寸，上盖内侧设有一个较浅的凹槽，凹槽的四角具有弧形内陷部，对应凹槽在上盖外侧形成一个较低的凸起部，凸起部与上盖边缘形成一个台阶，四角处的台阶为一个弧形平台，四角处的弧形平台上设有螺纹通孔；在上盖内侧的凹槽上与第一导热铝条安装台、第一导热铝条和第一MOSFET功率单元的匹配位置设置长方形第一凹槽，对应第一凹槽在上盖外侧形成一个第一凸起部31，在第一凸起部的外侧与第一导热铝条安装台侧壁弧形内陷部对应位置，设有一相应的弧形内陷部；在上盖内侧的凹槽上与第二导热铝条安装台、第二导热铝条和第二MOSFET功率单元的匹配位置设置第二凹槽，对应第二凹槽在上盖外侧形成一个第二凸起部32，第二凸起部的内侧包含三个U型内陷部34，在三个U型内陷部设置有第一通孔35；在上盖内侧的凹槽上与竖直设置的电解电容的匹配位置设置第三凹槽，第三凹槽形状为圆柱形，对应第三凹槽在上盖外侧形成一个第三凸起部33，靠近第三凸起部的内侧设置有第二通孔36；在上盖靠近第二通孔的那一端设置有与信号输出连接器匹配的连接器孔座38，连接器孔座长方形，有一定壁厚，顶部开口，底面设置有与信号输出连接器引针对应的针孔；连接器孔座的两端侧壁设有一个较小的第一卡槽，孔座的外侧壁中间设置有一个较宽的第二卡槽，在上盖外侧凸起部与第二卡槽相对应的位置设有一个相同宽度的第三卡槽；所述凸起部、第一凸起部和第二凸起部与底座四角对应位置均设有弧形内陷部，方便上盖通过第一螺钉4与底座固定连接；上盖的四个侧棱均设有圆弧形倒角，上盖与PCB板上第四螺纹孔对应位置设有第三通孔37。

装配时，首先组装焊接PCB组件，组装时，MOSFET功率单元与导热铝条之间通过第二螺钉固定，且在第二螺钉上设置绝缘粒子，元器件与PCB板之间均电连接；其次将PCB组件放置在底座对应位置的台阶上，在PCB组件与台阶之间放置绝缘垫片，增强绝缘性能；再用第三螺钉将第一导热铝条与第二导热铝条分别固定在第一导热铝条安装台和第二导热铝条安装台上；再次用上盖覆盖PCB组件，将电机信号输出锁接铜柱、电源输入锁接铜柱和信号输出连接器引针穿过上盖上对于的通孔，通过第一螺钉与底座固定连接，同时用第四螺钉7将上盖、PCB板和底座固定连接。

为了更好的防水，装配时可以在底座的凹槽内放置一φ2.5圆形硅胶防水密封圈8，该密封圈的线径大于凹槽的深度，这样装配时底座与上盖之间挤压使得密封圈变型，密封效果好；上盖的第三通孔处可以设置一个密封圈槽，放置水汽从第四螺钉处渗入PCB组件造成控制器的损害；另外，在锁接铜柱上设有防水O型圈9，在连接器上端面设有防水密封垫10，防止水汽从锁接铜柱和连接器处渗入内部，造成控制器损害；同时第一螺钉、第二螺钉、第三螺钉、第四螺钉上可以涂抹适量的304胶，或是设置密封垫片，进一步增强稳固性，同时使得防水密封效果更好。

防水密封圈和密封垫均采用硅橡胶材质，锁接铜柱上的防水密封圈可以采用锥形密封圈，这样装配时密封效果更好；密封圈上涂膜适量油脂，可以增强密封性能。

第一螺钉为六角螺钉，第二螺钉为M3*6圆头机牙螺钉，第四螺钉为圆头机牙螺钉。

如图2b至图7所示，底座底面与底座侧面具有内陷部那一侧相对应的一侧设有一倒角；倒角处形成一个斜面，底座的斜面与底面设置有若干条形散热槽，进一步增强散热性能。