CN106230344B - 电动车用大功率一体化电机控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动车用大功率一体化电机控制器，包括电机壳，以及设置在电机壳中的MOSFET组件，其中，所述电机壳包括一体成型的内壳和外壳，所述内壳形成一弧形内壁，所述外壳包括依序设置的第一弧形弯折部、第二弧形弯折部、第一内陷部、第三弧形弯折部、第二内陷部和缺口部；所述内壳和外壳之间形成一容置空间，该容置空间内、靠近内壳的一侧设置有散热铝块安装台，所述内壳的另一侧设置有固定凸起。由于在电机壳、散热铝块形状和固定方式设计上的优势，极大的节省了内部空间，同样的内部空间的前提下，使得无需采用铝基板的双电路板结构同样可以满足电路板设计的面积需要成为可能。

Description

电动车用大功率一体化电机控制器

技术领域

本发明属于电机控制器领域，尤其是一种电动车用大功率一体化电机控制器。

背景技术

控制器在电动车整车电系统中起着核心部件的作用。而电动车的核心理念就是如何使一辆电动车越来越像非电动的自行车。而作为控制器来说，更多的应用方式是如何把它藏起来，或装在电池内，或电机内，或藏于车管内，尽量在电动车外看不到。而随着整车结构的变化，电动车控制器的体积要求越来越小，外形种类越来越多，相反越来越多的客户要求把功率尽量的做大。为了满足更多客户的需要，如何设计一款电动车控制器同电机设计为一体，利用电机的外壳进行散热，同时在电机体积尽量小的情况下兼容更大功率，从目前常规的250W提高到500W的电机一体化控制器迫在眉睫。

发明内容

发明目的：提供一种电动车用大功率一体化电机控制器，以解决现有技术存在的上述问题。

技术方案：一种电动车用大功率一体化电机控制器，包括电机壳，以及设置在电机壳中的MOSFET组件，其中，所述电机壳包括一体成型的内壳和外壳，所述内壳形成一弧形内壁，所述外壳包括依序设置的第一弧形弯折部、第二弧形弯折部、第一内陷部、第三弧形弯折部、第二内陷部和缺口部；所述内壳和外壳之间形成一容置空间，该容置空间内、靠近内壳的一侧设置有散热铝块安装台，所述内壳的另一侧设置有固定凸起；所述散热铝块安装台具有至少两个弧形段和位于弧形段之间的直线段；所述MOSFET组件包括多个MOSFET、用于安装所述MOSFET的散热铝块，以及与所述MOSFET连接的控制器PCB；所述散热铝块包括一体成型的第一弧段、第二弧段和位于第一弧段和第二弧段之间的直线段；所述第一弧段和第二弧段分别与安装台上的弧线段适配。

在进一步的实施例中，所述MOSFET通过第四螺钉与散热铝块固定连接。所述散热铝块本体及端部设置有固定联接通孔，分别通过第一螺钉、第二螺钉固定于散热铝块安装台上。所述控制器PCB通过第三螺钉与电机壳固定连接。所述控制器PCB的形状与内壳、外壳之间形成的容置空间的形成相适配。所述螺钉为圆头机牙螺钉。所述第三螺钉上设置有绝缘粒子。所述散热铝块的一部分与散热器铝块安装台接触，另一部分悬空，所述MOSFET安装于散热铝块的一侧，控制器PCB的一端延伸至散热铝块与外壳形成的空腔中。

有益效果：由于在电机壳、散热铝块形状和固定方式设计上的优势，极大的节省了内部空间，同样的内部空间的前提下，使得无需采用铝基板的双电路板结构同样可以满足电路板设计的面积需要成为可能。

附图说明

图1是MOSFET和散热块的组合示意图。

图2是电机壳的结构示意图。

图3是大功率一体化控制器的结构示意图。

图4是大功率一体化控制器的剖视图。

具体实施方式

申请人经研究后发现，现有的电机一体化控制器一般为功率元件MOSFET直接锁合到电机壳内底部或通过一个散热铝块转接后安装于电机壳底部的方式，一方面拆装麻烦，另一方面其占用外壳的面积会很大，同时直接影响功率元件可以放置的数量，传统的电机一体化控制器功率一般只能做到250W～350W左右，否则就需要进一步增加电机的整体体积才能实现更大功率的可能。

申请人发现：有些电机一体化控制器采用两块PCB的方式，即铝基板+FR4的方式，以实现大功率的要求。而铝基材质的PCB一方面只能单面放置元件，同时价格比普通的FR4基材贵一半左右。同时由于铝基板方式必须采用SMT封装形式的功率元件MOSFET，而同类型SMT封装的MOSFET一般会比传统DIP封装的成本高出2～3倍。而实现500W的控制器功率要求，一般需要12个MOSFET才能达到。功率越大，功率元件越多，成本也就更高。为此，申请人提出了以下技术方案，以解决相关问题。

如图1、图2、图3和图4所示，一种电动车用大功率一体化电机控制器，包括电机壳，以及设置在电机壳中的MOSFET组件.

其中，如图2所示，电机壳7包括一体成型的内壳75和外壳，所述内壳形成一弧形内壁，所述外壳包括依序设置的第一弧形弯折部71、第二弧形弯折部72、第一内陷部76、第三弧形弯折部73、第二内陷部77和缺口部74。所述内壳和外壳之间形成一容置空间，该容置空间内、靠近内壳的一侧设置有散热铝块安装台9，所述内壳的另一侧设置有固定凸起78。所述散热铝块安装台具有至少两个弧形段和位于弧形段之间的直线段；所述MOSFET组件包括多个MOSFET 2(本实施例中为12个)、用于安装所述MOSFET的散热铝块1，以及与所述MOSFET连接的控制器PCB 5；所述散热铝块包括一体成型的第一弧段101、第二弧段103和位于第一弧段和第二弧段之间的直线段102；所述第一弧段和第二弧段分别与安装台上的弧线段适配。

MOSFET通过第四螺钉8(M3*6圆头机牙螺钉)与散热铝块固定连接。散热铝块本体及端部设置有固定联接通孔，分别通过第一螺钉3(M3*20圆头机牙螺钉)、第二螺钉4(M3*8圆头机牙螺钉)固定于散热铝块安装台上。控制器PCB通过第三螺钉6(M3*6圆头机牙螺钉)与电机壳固定连接。控制器PCB的形状与内壳、外壳之间形成的容置空间的形成相适配。所述螺钉为圆头机牙螺钉。所述第三螺钉上设置有绝缘粒子。所述散热铝块的一部分与散热器铝块安装台接触，另一部分悬空，所述MOSFET安装于散热铝块的一侧，控制器PCB的一端延伸至散热铝块与外壳形成的空腔中。

从上述描述及附图1至4可知，本方案提供了一种异形散热铝块。由于控制器的功率发热元件MOSFET是沿着此异形散热铝块侧面等距排列安装的，其充分利用了外壳的形状和内部的空间，并根据两点间曲线的距离更长的原则，在采用传统的直线放置MOSFET的方式下无法满足需要的功率等级的情况下，在一定的内部空间的前提下，使之可以安放更多的MOSFET数量，从而达到以最小的空间实现了尽可能大的功率等级。

从上文及附图可知，电机外壳内安装散热铝块的地方设计了一个安装台阶，此台阶高出外壳底部。10mm厚的散热铝块一半通过螺钉从上下向锁到此台阶上实现热量的传导，另一半悬空以固定MOSFET，同时也可为PCB的设计面积作出了适当的避让。由于控制器安装的主要设计难点就是散热铝块结构和安装，此结构中散热铝块的特点和安装方式也就极大的优化了控制器的结构，使之安装简单，易于拆卸。

本发明中涉及到的电机外壳内侧有一个台阶(散热铝块安装台)。将上一步MOSFET焊接完成且安装好的散热铝块通过M3*20圆头机牙螺钉和M3*8圆头机牙螺钉将散热铝块从上向下锁入电机外壳内侧的安装台阶上，实现热量从铝条向外壳的传导，最后通过电机外壳散热。

如图4所示，散热铝块半边锁入电机外壳台阶上，悬空的部份为控制器PCB避让一部分面积，同时也确保散热铝块可以有足够的厚度，以达到足够的热容量。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (6)

1.一种电动车用大功率一体化电机控制器，其特征在于，包括电机壳，以及设置在电机壳中的MOSFET组件，其中，所述电机壳包括一体成型的内壳和外壳，所述内壳形成一弧形内壁，所述外壳包括依序设置的第一弧形弯折部、第二弧形弯折部、第一内陷部、第三弧形弯折部、第二内陷部和缺口部；所述内壳和外壳之间形成一容置空间，该容置空间内、靠近内壳的一侧设置有散热铝块安装台，所述内壳的另一侧设置有固定凸起；所述散热铝块安装台具有至少两个弧形段和位于弧形段之间的直线段；所述MOSFET组件包括多个MOSFET、用于安装所述MOSFET的散热铝块，以及与所述MOSFET连接的控制器PCB；所述控制器PCB的形状与内壳、外壳之间形成的容置空间的形成相适配，所述控制器PCB通过第三螺钉与电机壳固定连接；所述MOSFET安装于散热铝块的一侧，控制器PCB的一端延伸至散热铝块与外壳形成的空腔中，所述散热铝块包括一体成型的第一弧段、第二弧段和位于第一弧段和第二弧段之间的直线段；所述第一弧段和第二弧段分别与安装台上的弧线段适配。

2.如权利要求1所述的电动车用大功率一体化电机控制器，其特征在于，所述MOSFET通过第四螺钉与散热铝块固定连接。

3.如权利要求2所述的电动车用大功率一体化电机控制器，其特征在于，所述散热铝块本体及端部设置有固定联接通孔，分别通过第一螺钉、第二螺钉固定于散热铝块安装台上。

4.如权利要求1至3任一项所述的电动车用大功率一体化电机控制器，其特征在于，所述螺钉为圆头机牙螺钉。

5.如权利要求1所述的电动车用大功率一体化电机控制器，其特征在于，所述第三螺钉上设置有绝缘粒子。

6.如权利要求1至3任一项所述的电动车用大功率一体化电机控制器，其特征在于，所述散热铝块的一部分与散热器铝块安装台接触，另一部分悬空。