CN103730989A - 一种电机控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机控制器，该控制器包括盒体，固定在所述盒体外部的三相连接器、两相连接器和信号连接器，固定在所述盒体内部的IGBT模块等；所述三相连接器、所述两相连接器和所述信号连接器安装在所述盒体的同一侧壁上；所述IGBT模块安装在所述盒体的底板上；所述IGBT模块的上方，自下而上依次设置有所述驱动板、所述控制板和所述吸收板；所述IGBT模块相对的两侧分别设置有所述AC母排和所述DC母排，所述AC母排邻近所述三相连接器，所述DC母排与其所邻近的所述箱体侧壁之间设置有所述电容。本发明通过对控制器的结构进行改进，解决了现有的电机控制器控制体积大、功率密度低的技术问题。

Description

一种电机控制器

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种电机控制器。

背景技术

目前，电机控制器都是采用电解直流支撑电容、工业级IGBT和布局分散复杂的电路设计，因此，其普遍具有控制器体积、重量大，功率密度低等缺陷。此类电机控制器应用于功率较高的电动汽车，例如电动大巴车驱动时，势必会影响整车的性能。

其中的IGBT（英文全名Insulated Gate Bipolar Transistor）是指绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的特点。

基于此，本发明提供了一种能够解决上述缺陷的电机控制器，以更好地满足功率要求较高的电动汽车，例如电动大巴车驱动等的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电机控制器，通过结构的改进，解决现有的电机控制器控制体积大、功率密度低的技术问题。

基于上述目的，本发明提供了一种电机控制器，该控制器包括盒体，还包括固定在所述盒体外部的三相连接器、两相连接器和信号连接器，以及包括固定在所述盒体内部的IGBT模块、驱动板、控制板、吸收板、AC母排、DC母排和电容；其中：

所述三相连接器、所述两相连接器和所述信号连接器安装在所述盒体的同一侧壁上；

所述IGBT模块安装在所述盒体的底板上；

所述IGBT模块的上方，自下而上依次设置有所述驱动板、所述控制板和所述吸收板；

所述IGBT模块相对的两侧分别设置有所述AC母排和所述DC母排，所述AC母排邻近所述三相连接器，所述DC母排与其所邻近的所述箱体侧壁之间设置有所述电容。

优选的，所述盒体内部还固定有屏蔽板，所述屏蔽板设置在所述控制板和所述驱动板之间。

优选的，所述AC母排与其邻近的所述盒体侧壁之间，以及所述DC母排与其邻近的所述盒体侧壁之间，分别固定有导热绝缘垫。

优选的，所述驱动板通过焊盘方式焊接在所述IGBT模块上。

优选的，所述吸收板与所述DC母排在电路上导通。

优选的，所述电容的连接端和所述DC母排的一连接端自上而下的分别连接在所述IGBT模块上，所述DC母排的另一连接端通过法兰螺栓与所述两相连接器相连接，形成直流功率输入路径。

优选的，所述驱动板上固定有所述电流传感器，所述电流传感器内插装有铜柱；

所述AC母排的一端通过螺栓固定在所述铜柱上，其另一端通过法兰螺栓与所述三相连接器相连接，形成交流功率输出路径。

优选的，所述AC母排与所述三相连接器通过镀锌的外六角法兰螺栓相连接。

优选的，所述驱动板与所述控制板之间，以及所述控制板与所述信号连接器之间，分别通过相应的转接板相连接，以实现在电路上分别导通。

优选的，所述三相连接器、所述两相连接器和所述信号连接器分别采用面板安装式连接器。

综上所述，本发明提供的电机控制器，将IGBT模块、驱动板、控制板、吸收板、AC母排、DC母排和电容通过特定的位置关系安装在一个盒体内，且在盒体外部，盒体的同一侧壁上安装有三相连接器、两相连接器和信号连接器，据此实现了，将其体积大幅度的压缩，使得电机控制器的结构更加紧凑，电路链路更短、信号传输更高效，提高了其功率密度，进而满足了电动大巴车驱动对于体积、功率密度等的要求。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是本发明实施例的A向剖视示意图；

图3是本发明实施例的爆炸示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例

参见图1-图3，该实施例公开了一种电机控制器，该控制器包括一盒体100，所述电机控制器的各功能性构件分别以特定的位置关系，安装在所述盒体100的内部或者外部，进而实现，通过所述盒体100将电机控制器的各功能性构件紧凑的集成为一体，进一步实现了各功能性构件的电连接更简洁、高效，提高电机控制器的功率密度。

具体而言，所述盒体100优选设置有矩形体，以便于安装到电动大巴车等设备上，且，为提高所述盒体100内部各构件拆装的便利性，该实施例中所优选的，所述盒体100包括盒身101和盒盖102，所述盒身101为具有开口的矩形体，其内部和外部分别用于固定安装电机控制器的各功能性构件，所述盒盖102扣合在所述盒身101上，其扣合固定的方式，例如可以是但不限定于卡合锁死、销接或者螺栓连接等方式。

在盒体100外部固定有三相连接器1、两相连接器2和信号连接器3，在所述盒体100内部固定有IGBT模块4、驱动板5、控制板6、吸收板7、AC母排8、DC母排9和电容10。

在所述盒体100外部：所述三相连接器1、所述两相连接器2和所述信号连接器3安装在所述盒体100的同一侧壁上，用于实现，将所述三相连接器1、所述两相连接器2和所述信号连接器3集成在所述盒体100上，且位于同一侧壁上，便于更简洁和高效的与所述盒体100内部各功能性构件电连接。该实施例中所优选的，所述三相连接器1、所述两相连接器2和所述信号连接器3分别采用面板安装式连接器，即将其直接安装到所述盒体100的侧壁上，而通过所述侧壁上预设的相应连接件实现与所述盒体100内部相应功能性构件的电连接，所述的面板安装式连接器为现有技术，在此不再详细描述，采用面板安装式连接器，较之穿壁式连接器，不仅防护性能好，而且可极大地减小控制器的体积，也有利于在整车的安装。

在所述盒体100内部：所述IGBT模块4安装在所述盒体100的底板上；所述IGBT模块4的上方，自下而上依次设置有所述驱动板5、所述控制板6和所述吸收板7；所述IGBT模块4相对的两侧分别设置有所述AC母排8和所述DC母排9，所述AC母排8邻近所述三相连接器1，所述DC母排9与其所邻近的所述箱体侧壁之间设置有所述电容10。依据上述的位置关系，能够大幅度的提高电机控制器的各功能性构件的连接紧凑度，压缩体积，以及使得电路板布局更紧凑，尤其减小了控制器的高度，而且信号走线较短，一定程度上减小了干扰。

所述盒体100内部还固定有屏蔽板11，所述屏蔽板11设置在所述控制板6和所述驱动板5之间。所述屏蔽板11，能够防止所述控制板6上长距离传导的模拟信号受干扰，以及防止所述控制板6与所述驱动板5匹配后受振动影响较大，也就是说，通过设置所述屏蔽板11，一方面保证了所述控制板6和所述驱动板5之间的连接强度，使所述控制板6能通过振动测试验证，另一方面能够实现对高压功率侧（即三相连接器1侧）的干扰屏蔽，提高控制板6上的模拟信号质量。

所述AC母排8与其邻近的所述盒体100侧壁之间，以及所述DC母排9与其邻近的所述盒体100侧壁之间，分别固定有导热绝缘垫。所述导热绝缘垫优选采用导热系数较高的绝缘材质制成，以实现是绝缘和导热的作用，即在自然风冷的情况下实现更好的散热，将母排上的热量能及时散出去，保证电流的流通，以及实现所述AC母排8和所述DC母排9能够紧密的贴紧在所述盒体100相应的侧壁上。

在具体安装时，优选的：

所述驱动板5通过焊盘方式焊接在所述IGBT模块4上。该安装方式能够实现，驱动板5不需要专门的抗振动支撑板即可具有抗震特点，不仅结构紧凑，而且减小了引线杂散电感，有利于降低电磁辐射。

所述AC母排8与所述三相连接器1通过镀锌的外六角法兰螺栓12相连接。该连接方式至少具有如下有益效果：1.所述外六角法兰螺栓12与所述AC母排8的接触面积大，在拧紧作业时，相同扭矩下，压强相对较小，有效防止了母排由于变形而导致母排截面变小的现象，与此同时，还降低了所述AC母排8与所述三相连接器1之间的接触电阻；2.所述外六角法兰螺栓12的镀锌方案，能够起到分流的作用，换言之，在所述AC母排8与所述三相连接器1导通时，一部分电流会通过所述外六角法兰螺栓12流入所述AC母排8与所述三相连接器1，提高了电流的导通效果，且，经大量的实验证明，采用镀锌的所述外六角法兰螺栓12，较之普通的螺栓连接，所述AC母排8与所述三相连接器1的连接处的温度有所降低，因此，本发明采用镀锌处理的所述外六角法兰螺栓12，在起到分流作用的基础上，还额外的，具有了降低接触温度的意想不到的有益效果、从而一定程度上降低了电机控制器的环境温度。

所述控制板6与所述驱动板5之间，以及所述控制板6与所述信号连接器3之间，分别通过相应的转接板13相连接，以实现在电路上分别导通。本发明的板对板的连接方式，较之传统的板对线的连接方式，本发明的电路板布局更紧凑，尤其减小了控制器的高度，而且信号走线较短，尽可能减小干扰。其中的转接板13为具有一定弯折角度的板结构，该板结构的形状可灵活设置，以用于连接所述控制板6与所述驱动板5，以及用于连接所述控制板6与所述信号连接器3，在图2中所示，由于剖切位置的关系，所述控制板6与所述信号连接器3之间断开未连接，实际上是通过转接板13电连接。

另，本发明的所述DC母排9优选采用叠层设计，即，所述DC母排9的正端和负端平行叠加在一起，用于减小直流路径上的杂散电感，同时，正端和负端之间采用绝缘纸实现电气上的隔离，防止短路。本发明的电容10，即直流支撑电容10，采用外母排形式，即所述DC母排9设置为所述电容10外部，而非集成在所述电容10内部，并且将所述电容10的连接端子与所述IGBT模块4直接连接，优选靠近所述IGBT模块4的冷却水道一侧，有利于将所述电容10的连接端子产生的热传导到冷却水，提高散热效果。

在电路布局方面，优选的：

所述吸收板7与所述DC母排9在电路上导通。所述电容10的连接端和所述DC母排9的一连接端自上而下的分别连接在所述IGBT模块4上，所述DC母排9的另一连接端通过法兰螺栓与所述两相连接器2相连接，形成直流功率输入路径。所述驱动板5上固定有所述电流传感器，所述电流传感器内插装有铜柱14；所述AC母排8的一端通过螺栓固定在所述铜柱14上，其另一端通过法兰螺栓与所述三相连接器1相连接，形成交流功率输出路径。

对应于所述三相连接器1，所述铜柱14设置为三个，三个所述铜柱14在实现电连接的基础上，能够实现控制器相应功能性构件连接更紧凑，进一步压缩了体积。具体的，三个所述铜柱14并排设置，其将所述AC母排8、所述驱动板5和所述IGBT模块4贯穿并固定叠压在一起，然后用螺栓拧紧，即所述铜柱14沿轴向设置有螺纹孔，用于安装螺栓，据此实现了所述盒体100内部的功能性构件装配结构的紧凑度，且使整个直流母线路径大大缩短，极大地减小了直流路径上的杂散电感，从而减小了所述IGBT模块4开通/关断过程中的尖峰电压/电流，不仅提高了所述IGBT模块4的使用安全阈值，提高了功率密度，而且降低了高压侧对低压侧信号的电磁干扰，使电机控制更安全、可靠。也就是说，通过所述铜柱14的结构连接，减小控制器体积的同时，也减小了直流母线杂散电感，从而降低了电磁辐射干扰。

为减轻电机控制器的重量，所述盒体100优选采用整体铝材料加工，在保证强度的情况下尽可能薄。同时为保证电气性能，所述DC母排9、所述AC母排8、所述铜柱14等电气部件的设计，均在保证电流能力的情况下，所述DC母排9和所述AC母排8的厚度尽可能薄，优选设置为3mm左右，所述铜柱14为空心结构，即具有轴向的螺纹孔，其厚度优选设置为3mm左右。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电机控制器，其特征在于，

该控制器包括盒体，

还包括固定在所述盒体外部的三相连接器、两相连接器和信号连接器，

以及包括固定在所述盒体内部的IGBT模块、驱动板、控制板、吸收板、AC母排、DC母排和电容；

其中：

所述三相连接器、所述两相连接器和所述信号连接器安装在所述盒体的同一侧壁上；

所述IGBT模块安装在所述盒体的底板上；

所述IGBT模块的上方，自下而上依次设置有所述驱动板、所述控制板和所述吸收板；

所述IGBT模块相对的两侧分别设置有所述AC母排和所述DC母排，所述AC母排邻近所述三相连接器，所述DC母排与其所邻近的所述箱体侧壁之间设置有所述电容。

2.根据权利要求1所述的电机控制器，其特征在于，

所述盒体内部还固定有屏蔽板，所述屏蔽板设置在所述控制板和所述驱动板之间。

3.根据权利要求1所述的电机控制器，其特征在于，所述AC母排与其邻近的所述盒体侧壁之间，以及所述DC母排与其邻近的所述盒体侧壁之间，分别固定有导热绝缘垫。

4.根据权利要求1所述的电机控制器，其特征在于，所述驱动板通过焊盘方式焊接在所述IGBT模块上。

5.根据权利要求1-4任一项所述的电机控制器，其特征在于，所述吸收板与所述DC母排在电路上导通。

6.根据权利要求5所述的电机控制器，其特征在于，

所述电容的连接端和所述DC母排的一连接端自上而下的分别连接在所述IGBT模块上，所述DC母排的另一连接端通过法兰螺栓与所述两相连接器相连接，形成直流功率输入路径。

7.根据权利要求6所述的电机控制器，其特征在于，

所述驱动板上固定有所述电流传感器，所述电流传感器内插装有铜柱；

所述AC母排的一端通过螺栓固定在所述铜柱上，其另一端通过法兰螺栓与所述三相连接器相连接，形成交流功率输出路径。

8.根据权利要求7所述的电机控制器，其特征在于，所述AC母排与所述三相连接器通过镀锌的外六角法兰螺栓相连接。

9.根据权利要求8所述的电机控制器，其特征在于，所述驱动板与所述控制板之间，以及所述控制板与所述信号连接器之间，分别通过相应的转接板相连接，以实现在电路上分别导通。

10.根据权利要求9所述的电机控制器，其特征在于，所述三相连接器、所述两相连接器和所述信号连接器分别采用面板安装式连接器。

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