CN108964297A - 一种电机、控制电路板及应用该电机的引擎冷却模组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电机、控制电路板及应用该电机的引擎冷却模组。该电机包括定子和转子，所述定子包括控制模块和散热器，所述控制模块包括电路板和安装于电路板上的发热电子元器件，所述电路板的背面靠近并朝向所述散热器，所述电路板的正面安装所述发热电子元器件，所述电路板内部在对应所述发热电子元器件的位置镶嵌有陶瓷导热件，所述陶瓷导热件沿所述电路板的厚度方向延伸用于将所述发热电子元器件产生的热量从所述电路板的正面传导到所述电路板的背面。本发明改善了电机的散热效果。

Description

一种电机、控制电路板及应用该电机的引擎冷却模组
【技术领域】
本发明涉及电机技术领域，具体的是涉及一种电机、控制电路板及应用该电机的汽车引擎的冷却模组。
【背景技术】
电机的控制电路往往包括电源控制电路和信号控制电路，其中，电源控制电路用于控制电流的通断，从而控制电机的停止、运转；信号控制电路用于控制电机其他因素或反馈其他信息。传统技术中，电源控制电路和信号控制电路通常集成在不同的电路上。
电机，例如是汽车引擎冷却模组的电机常常处于高温的工作环境。所以电路板往往采用耐燃烧的材料，例如FR-4等级的耐燃烧材料。而耐燃烧材料具有不易燃烧的优点，也具有导热性能不佳的缺点。
【发明内容】
为改善电机的散热，本发明的一方面提供一种电机，包括定子和转子，所述定子包括控制模块和散热器，所述控制模块包括电路板和安装于电路板上的发热电子元器件，所述电路板的背面靠近并朝向所述散热器，所述电路板的正面安装所述发热电子元器件，所述电路板内部在对应所述发热电子元器件的位置镶嵌有陶瓷导热件，所述陶瓷导热件沿所述电路板的厚度方向延伸用于将所述发热电子元器件产生的热量从所述电路板的正面传导到所述电路板的背面。
作为本发明的一种改进，所述陶瓷导热件为氮化铝陶瓷块。
作为本发明的一种改进，所述陶瓷导热件贯穿所述电路板的正面和背面。
作为本发明的一种改进，所述陶瓷导热件朝向所述发热电子元器件的端面设有第一导电层，所述第一导电层与所述发热电子元器件导电连接。
作为本发明的一种改进，所述陶瓷导热件朝向所述散热器的端面设有第二导电层，所述散热器焊接到所述第二导电层。
作为本发明的一种改进，所述电路板的绝缘基板用FR-4等级的材料制成，所述陶瓷导热件内嵌在所述绝缘基板。
作为本发明的一种改进，所述电机的控制模块仅仅使用一块电路板，所述电路板具有用于电源控制的电路模块以及用于信号控制的电路模块。
作为本发明的一种改进，所述定子包括定子座，所述定子座包括上壳以及用于支撑定子磁芯的支撑座，所述上壳与所述散热器扣合安装并在其中形成收容腔，所述收容腔收容所述控制模块；所述支撑座安装到所述上壳。
作为本发明的一种改进，所述电机为永磁外转子电机，所述定子包括定子座、安装到所述定子座的定子磁芯、绕制到所述定子磁芯的定子绕组；所述转子包括转动地安装到所述定子座的转轴、固定套设到所述转轴的盖子状的转子外壳、固定到所述转子外壳内壁的永磁体；所述转子外壳的环状侧壁环绕所述定子磁芯，所述永磁体安装到所述环状侧壁的内壁。
本发明所提供的电机可适用于到引擎冷却模组，所述引擎冷却模组包括框架和叶轮，所述电机安装到所述框架用于驱动所述叶轮。
本发明的另一方面提供了一种控制电路板，包括绝缘基板、若干安装于绝缘基板上的发热电子元器件及散热器，所述绝缘基板包括正面和背面，所述发热电子元器件安装于所述绝缘基板的正面，所述散热器位于所述绝缘基板的背面，其特征在于，所述绝缘基板内部正对所述发热电子元器件的位置镶嵌有陶瓷导热件，所述陶瓷导热件贯穿所述绝缘基板且所述陶瓷导热件朝向所述发热电子元器件的端面设有第一导电层与所述发热电子元器件导电连接，所述陶瓷导热件朝向所述散热器的端面设有第一导电层与所述发热电子元器件导电连接用于传导所述发热电子元器件产生的热量。
本发明改善了电路板的散热效果，从而可改善电机的散热效果。
【附图说明】
图1为本发明一实施例提供的一种电机的示意图；
图2显示了图1所示电机的内部结构；
图3是图1所示电机的定子座的分解示意图；图4是图1所示电机的定子座的侧面示意图；
图5是图4所示定子座的纵剖示意图；
图6是图1所示电机使用的电路板及其散热器的剖面示意图；
图7是本发明另一个实施例的电机使用的电路板及其连接器的示意图；
图8是应用本发明电机的汽车引擎的冷却模组的示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
参考图1，本实施例提供的电机100是永磁无刷外转子电机，包括转子30和定子50。
定子50包括由导磁材料制成的定子磁芯51、绕设到定子磁芯51的定子绕组53、用于给定子绕组53供电的连接器55、用于支撑定子磁芯51的定子座57、安装到定子座57的散热器71以及控制模块。散热器71由金属导热材料如铜或铝制成。连接器55安装到定子座57，用于连接外部电源(图中未显示)。
转子30包括转轴31、固定套设到转轴31的盖子状的转子外壳33、安装到转子外壳33内壁的若干永磁体35。盖子状的转子外壳33包括环状侧壁33a以及位于环状侧壁33a一个轴向端部的底部33b，底部33b固定套设到转轴31以能够随着转轴31转动，环状侧壁33a以转轴31为中心环绕转轴31。永磁体35安装到环状侧壁33a的内壁。本实施例中，底部33b可设若干近似于扇形的通孔33c，该若干通孔33c环绕转轴31分布，以使得外部空气可进入电机100内部从而冷却定子磁芯51和定子绕组53，以改善电机100散热效果。转子外壳33底部33b设若干安装位37，用于将电机转子30固定安装至叶轮220(见图8)从而使得电机转子30可驱动风扇转动。
参考图2，转轴31通过两个轴承32可转动地安装到定子座57。定子座57设有筒状的支撑柱63，支撑柱63内设有对应的两个轴承位65用于安装轴承32。如此，转子31可相对于定子座57转动。
定子磁芯51包括环形的轭部51a、从环形轭部51向外延伸的若干定子齿51b。定子绕组53绕制到定子齿51b。定子磁芯51及其定子绕组53固定安装到定子座57。
定子座57包括上壳69以及安装到上壳69的支撑座61。上壳69与散热器71扣合安装并在其中形成收容腔。收容腔收容控制模块。支撑座61安装到上壳69。支撑座61具有沿圆周方向间隔分布的三个安装脚，用于安装到外部设备，并具有上述的支撑柱63，用于支撑定子磁芯51。在支撑座61与定子磁芯51之间还设有垫片611，垫片611安装到支撑座61，用于将定子绕组53和支撑座61隔离开来。垫片611的形状与支撑座61相适配。
参考图3、图4和图5，本实施例中，控制模块包括电路板81以及安装到电路板81上的若干发热电子元器件91。上壳69、散热器71扣装在一起，并在其中形成收容腔用于收容电路板81和若干发热电子元器件91，连接器55连接到电路板81从而与电路板81上的发热电子元器件91电连接。电路板81包括绝缘基板811。绝缘基板811包括正面和背面。发热电子元器件91安装于绝缘基板811的正面。散热器71位于绝缘基板811的背面。绝缘基板811由耐燃烧材料制成，例如FR-4等级的耐燃烧材料。
参考图6，绝缘基板811的正面焊接有若干发热电子元器件91，例如金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。可以理解，发热电子元器件91工作时会发热，成为发热源，从而会产生热量。
为改善散热效果，电路板81的绝缘基板811内嵌有陶瓷导热件，在本实施例中，陶瓷导热件为氮化铝陶瓷块83，氮化铝陶瓷块83导热不导电，氮化铝陶瓷块83沿电路板81的厚度方向延伸，优选地，氮化铝陶瓷块83贯穿电路板81的正面和背面，用于将发热电子元器件91产生的热量从电路板81的正面迅速传导到电路板81的背面并通过散热器71进行散热，内嵌式陶瓷导热件可有效改善电路板81沿其厚度方向的导热性能。优选地，氮化铝陶瓷块83的位置正对着发热电子元器件91的安装位置，且氮化铝陶瓷块83的两端分别设有第一导电层812和第二导电层813，用于提高其焊接性能。第一导电层812朝向发热电子元器件91。第二导电层813朝向散热器71。发热电子元器件91的一个导热脚与第一导电层812导电连接，例如MOSFET的导热焊盘(thermal pad)可直接焊接至第一导电层812，这样，MOSFET产生的热量可快速传导至氮化铝陶瓷块83；更优选地，氮化铝陶瓷块83朝向发热电子元器件91的面积大于发热电子元器件91的面积，以便于尽可能地接收、传递发热电子元器件91散发出来的热量。优选地，一个MOSFET可对应设置一个陶瓷导热件83。可以理解地，如果多个MOSFET的导热脚连接在一起，则该多个MOSFET可共用一个陶瓷导热件。散热器71焊接到第二导电层813，从而将电路板81与散热器71固定在一起。散热器71上设有焊接位711(见图3)，供散热器71焊接到第二导电层813。优选地，第一导电层812和第二导电层813的材质相同，为铜皮或锡焊膏、铜膏等。
优选地，电机100只有一块电路板81，从而简化了结构，降低了装配成本。该电路板81可集成电源控制以及信号控制，相应地，连接器55集成有与电源连接的端子、与信号源连接的端子。
参考图7，作为一种替换方案，电路板81可连接两个连接器，即，电源连接器55a和信号连接器55b。
参考图8，为应用本发明电机的汽车引擎的冷却模组200。该引擎冷却模组200包括框架210、叶轮220和电机100。框架210包括矩形或圆形外框212、设置在外框212中心位置的内框214以及若干连接在外框212、内框214之间的支撑部216。电机100安装到内框214并用于驱动叶轮220。由于应用了本发明的电机100，该引擎冷却模组200散热性能好，冷却效果好，使用寿命长。
本发明还提供了一种控制电路板81，可参考图6，该控制电路板81包括绝缘基板811、若干安装于绝缘基板811上的发热电子元器件91及散热器71。绝缘基板811包括正面和背面。发热电子元器件91安装于绝缘基板811的正面。散热器71位于绝缘基板811的背面。绝缘基板811内部正对发热电子元器件91的位置镶嵌有陶瓷导热件83。陶瓷导热件83贯穿绝缘基板811且陶瓷导热件83朝向发热电子元器件91的端面设有第一导电层812与发热电子元器件91导电连接，陶瓷导热件83朝向散热器91的端面与散热器71导热不导电接触。该控制电路板81通过陶瓷导热件83将发热电子元器件91产生的热量迅速传导到绝缘基板811的背面并通过散热器71进行散热，散热良好，使用寿命长。
以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，如对各个实施例中的不同特征进行组合等，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种电机，包括定子和转子，所述定子包括控制模块和散热器，其特征在于，所述控制模块包括电路板和安装于电路板上的发热电子元器件，所述电路板的背面靠近并朝向所述散热器，所述电路板的正面安装所述发热电子元器件，所述电路板内部在对应所述发热电子元器件的位置镶嵌有陶瓷导热件，所述陶瓷导热件沿所述电路板的厚度方向延伸用于将所述发热电子元器件产生的热量从所述电路板的正面传导到所述电路板的背面。
2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述陶瓷导热件为氮化铝陶瓷块。
3.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述陶瓷导热件贯穿所述电路板的正面和背面。
4.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述陶瓷导热件朝向所述发热电子元器件的端面设有第一导电层，所述第一导电层与所述发热电子元器件导电连接。
5.根据权利要求4所述的电机，其特征在于，所述陶瓷导热件朝向所述散热器的端面设有第二导电层，所述散热器焊接到所述第二导电层。
6.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述电路板的绝缘基板用FR-4等级的材料制成，所述陶瓷导热件内嵌在所述绝缘基板。
7.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述电机的控制模块仅仅使用一块电路板，所述电路板具有用于电源控制的电路模块以及用于信号控制的电路模块。
8.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述定子包括定子座，所述定子座包括上壳以及用于支撑定子磁芯的支撑座，所述上壳与所述散热器扣合安装并在其中形成收容腔，所述收容腔收容所述控制模块；所述支撑座安装到所述上壳。
9.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述电机为永磁外转子电机，所述定子包括定子座、安装到所述定子座的定子磁芯、绕制到所述定子磁芯的定子绕组；所述转子包括转动地安装到所述定子座的转轴、固定套设到所述转轴的盖子状的转子外壳、固定到所述转子外壳内壁的永磁体；所述转子外壳的环状侧壁环绕所述定子磁芯，所述永磁体安装到所述环状侧壁的内壁。
10.一种应用了权利要求1至9中任意一项所述电机的引擎冷却模组，所述引擎冷却模组包括框架和叶轮，所述电机安装到所述框架用于驱动所述叶轮。
11.一种控制电路板，包括绝缘基板、若干安装于绝缘基板上的发热电子元器件及散热器，所述绝缘基板包括正面和背面，所述发热电子元器件安装于所述绝缘基板的正面，所述散热器位于所述绝缘基板的背面，其特征在于，所述绝缘基板内部正对所述发热电子元器件的位置镶嵌有陶瓷导热件，所述陶瓷导热件贯穿所述绝缘基板且所述陶瓷导热件朝向所述发热电子元器件的端面设有第一导电层与所述发热电子元器件导电连接用于传导所述发热电子元器件产生的热量。
12.根据权利要求11所述的控制电路板，其特征在于，所述陶瓷导热件朝向所述散热器的端面设有第二导电层，所述散热器焊接到所述第二导电层。
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