CN113659826A - 一种电机控制器用多级emi滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电机控制器用多级EMI滤波器，包括注塑体、负极铜排、正极铜排、磁芯、滤波电容和若干接地铜排，所述负极铜排、所述正极铜排和若干接地铜排分别安装于所述注塑体，所述负极铜排设有第一散热面并且所述正极铜排设有第二散热面。本发明公开的一种电机控制器用多级EMI滤波器，其主要功能在于通过载流铜排连接电机控制器功率模块和外部直流接口，并进行EMI滤波，同时提供铜排散热面。

Description

一种电机控制器用多级EMI滤波器
技术领域
本发明属于电机控制器用滤波器技术领域，具体涉及一种电机控制器用多级EMI滤波器。
背景技术
在新能源汽车电力驱动动力总成中，电机控制器通过IGBT等功率模块控制和驱动电机运行，功率模块的较高的工作频率决定了需要通过滤波装置在一定频率范围内进行电磁滤波，从而保证所述电驱系统良好的EMC(Electro Magnetic Compatibility)性能，即电磁兼容性能。随着电动汽车的发展，电磁兼容性能的要求也越来越高。
现有滤波装置主要由载流铜排、磁环、电容、印刷电路板(PCB)和注塑结构件等部分组成，存在着空间尺寸大，结构松散以及组装困难等问题，特别是多级滤波器需要集成更多种类的元器件，对布置空间有更高的要求。
当前多级滤波器多采用分段式载流铜排，完成磁芯装配后通过大功率焊接的形式连接；各级滤波电容利用PCB进行排布和电连接；载流铜排通过转接零件、波峰焊工艺与PCB进行电连接，或通过螺钉与PCB连接；滤波器整体进行灌封来固定和整合磁芯、PCB、载流铜排、电子器件等各子零件。
该技术存在的问题是：
第一，分段式载流铜排需要多副模具进行生产，模具一次性投入多；且需要额外的工艺进行连接，过程复杂，成本较高。
第二，各级滤波电容通过PCB连接，可能导致接地路径更长，不利于EMC效果；且生产过程中引入了波峰焊、PCB制程等较多工艺，不利于供应链管理、质量管控。
第三，载流铜排通过转接零件与滤波电容连接导致电连接路径上较多的接触界面，接触电阻较高，不利用EMC效果。
第四，整体采用灌封胶的形式保证零件的固定和电气绝缘，需要较大的固定设备投资，工艺过程需要更高的质量管控成本。
第五，灌封胶、粘接胶等辅料需要在特定条件下固化，生产过程中需要一定的固化时间后才能进行下一阶段的操作，且需要特定的载具或固化存储场地，带来了额外的生产成本。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种电机控制器用多级EMI滤波器，其主要功能在于通过载流铜排连接电机控制器功率模块和外部直流接口，并进行EMI滤波，同时提供铜排散热面。
为达到以上目的，本发明提供一种电机控制器用多级EMI滤波器，包括(一体成型的)注塑体、负极铜排、正极铜排、磁芯、滤波电容和若干接地铜排，其中：
所述负极铜排、所述正极铜排和若干接地铜排分别安装于所述注塑体，所述负极铜排设有第一散热面并且所述正极铜排设有第二散热面；
所述注塑体设有磁芯安装位置和电容安装位置，所述磁芯安装于所述磁芯安装位置并且所述滤波电容安装于所述电容安装位置，所述滤波电容的滤波引线通过电阻焊分别与所述负极铜排、所述正极铜排和所述接地铜排电性连接。
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述磁芯包括第一磁芯和第二磁芯，所述第一磁芯和所述第二磁芯均分别安装于所述注塑体并且所述负极铜排和所述正极铜排均分别(通过不同的贯穿口)依次贯穿所述第一磁芯和所述第二磁芯。
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述滤波电容包括第一共模滤波电容、第二共模滤波电容、第三共模滤波电容和差模滤波电容，其中：
所述第一共模滤波电容位于所述第一磁芯和所述第二磁芯之间，所述第二共模电容位于所述第一磁芯远离所述第二次磁芯的一侧并且所述第三共模电容位于所述第二磁芯远离所述第一磁芯的一侧，所述差模滤波电容位于第一共模滤波电容(每个共模滤波电容均包括两个电容)之间。
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述第一共模滤波电容、所述第二共模滤波电容和所述第三共模滤波电容的电容引线分别与所述正极铜排、所述负极铜排和所述接地铜排焊接，所述差模滤波电容的电容引线分别与所述正极铜排和所述负极铜排焊接。
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，电机控制器用多级EMI滤波器还包括第一磁芯压板和第二磁芯压板，所述第一磁芯压板通过卡扣结构将所述第一磁芯固定于所述注塑体，所述第二磁芯压板通过卡扣结构将所述第二磁芯固定于所述注塑体。
本发明的有益效果在于：
1.多级滤波器能够更好的抑制功率器件带来的多频道传导干扰；一体注塑成型设计实现滤波器模块化，利于产品可制造性的提升；
2.通过注塑体的自身材料和结构设计保证电气绝缘和元器件的固定，避免了灌封材料的使用，降低了工艺复杂度和设备投入；
3.利用载流铜排提供的散热面，可以通过辅助的导热材料为滤波器散热，可以提供滤波器载流能力，以适用于更高功率的电机控制器；
4.滤波电容引线通过小功率电阻焊直接焊接到正、负极母排和接地铜排上，可以最大限度的减少接地路径的长度，降低杂散电感，实现更好的滤波效果；
5.电容、磁芯的辅助固定粘接胶位于注塑体结构内部，可在滤波器完成装配后常温下固化，生产过程中无需额外的固化时间、固化载具和存储场地。
附图说明
图1是本发明的一种电机控制器用多级EMI滤波器的结构示意图。
图2是本发明的一种电机控制器用多级EMI滤波器的结构示意图。
图3是本发明的一种电机控制器用多级EMI滤波器的结构示意图。
图4是本发明的一种电机控制器用多级EMI滤波器的结构示意图。
附图标记包括：1.负极铜排；11.第一散热面；2.正极铜排；21、第二散热面；31.第一磁芯压板；32.第二磁芯压板；4.第一共模滤波电容；5.差模滤波电容；6.第一磁芯7.第二磁芯；8.第三共模滤波电容；9.接地铜排；12.第二共模滤波电容；13.压铆螺母；14.注塑体。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
本发明公开了一种电机控制器用多级EMI滤波器，下面结合优选实施例，对发明的具体实施例作进一步描述。
在本发明的实施例中，本领域技术人员注意，本发明涉及的负极铜排、正极铜排和接地铜排等可被视为现有技术。
优选实施例。
本发明公开了一种电机控制器用多级EMI滤波器，包括(一体成型的)注塑体14、负极铜排1、正极铜排2、磁芯、滤波电容和若干接地铜排9，其中：
所述负极铜排1、所述正极铜排2和若干接地铜排9分别安装于所述注塑体14，所述负极铜排1设有第一散热面11并且所述正极铜排2设有第二散热面21；
所述注塑体14设有磁芯安装位置和电容安装位置，所述磁芯安装于所述磁芯安装位置并且所述滤波电容安装于所述电容安装位置，所述滤波电容的滤波引线通过电阻焊分别与所述负极铜排1、所述正极铜排2和所述接地铜排9电性连接。
具体的是，所述磁芯包括第一磁芯6和第二磁芯7，所述第一磁芯6和所述第二磁芯7均分别安装于所述注塑体14并且所述负极铜排1和所述正极铜排2均分别(通过不同的贯穿口)依次贯穿所述第一磁芯6和所述第二磁芯7。
更具体的是，所述滤波电容包括第一共模滤波电容4、第二共模滤波电容12、第三共模滤波电容8和差模滤波电容5，其中：
所述第一共模滤波电容4位于所述第一磁芯6和所述第二磁芯7之间，所述第二共模电容12位于所述第一磁芯远6离所述第二次磁芯7的一侧并且所述第三共模电容8位于所述第二磁芯7远离所述第一磁芯6的一侧，所述差模滤波电容5位于第一共模滤波电容4(每个共模滤波电容均包括两个电容)之间。
进一步的是，所述第一共模滤波电容4、所述第二共模滤波电容12和所述第三共模滤波电容8的电容引线分别与所述正极铜排2、所述负极铜排1和所述接地铜排9焊接，所述差模滤波电容5的电容引线分别与所述正极铜排2和所述负极铜排1焊接。
更进一步的是，电机控制器用多级EMI滤波器还包括第一磁芯压板31和第二磁芯压板32，所述第一磁芯压板31通过卡扣结构将所述第一磁芯6固定于所述注塑体14，所述第二磁芯压板32通过卡扣结构将所述第二磁芯7固定于所述注塑体14。
图3和图4隐去注塑体14。
优选地，电机控制器用多级EMI滤波器还设有压铆螺母13。
优选地，通过嵌件注塑工艺实现滤波器的整体成型，集成两个载流铜排(正极铜排，负极铜排)和若干接地铜排，通过结构设计保证电气绝缘，同时在注塑体上提供电容、磁芯的安装特征，两个载流铜排分别包含一个散热界面；
第一磁芯和第二磁芯均采用两对E/I磁芯，其中I型磁芯从侧面装配的注塑体内，E型磁芯从上方装配，两者接触配合保证一定的气隙，从而实现共模一体式电感功能，另外设计上可通过改变两对E/I磁芯的尺寸和材料实现两种不同频率段滤波功能；在装配到注塑体后，利用两个磁芯压板分别通过卡扣结构固定到注塑体上。
载流铜排、接地铜排通过冲压工艺成型，有若干叉形焊接特征，通过小功率电阻焊连接滤波电容引线；在磁芯前后端分别设置共模滤波电容，共计3对，电容引线分别连接载流铜排和接地铜排的焊接特征；两对磁芯之间设置一个差模滤波电容，其引线分别连接正、负极母排；所有电容采用干式薄膜电容。
磁芯和电容辅以粘接胶与注塑体固定，粘接胶位于注塑体内部的安装特征内，采用行业内常用的常温湿气固化硅基胶DC7091。
优选地，本发明的安装方式如下：
1.通过嵌件注塑工艺实现滤波器主体结构成型，包含负极铜排，正极铜排，接地铜排；
2.在此基础上装配第一共模滤波电容，差模滤波电容，第三共模滤波电容，第二共模滤波电容；
3.通过小功率电阻焊工艺实现各滤波电容与载流铜排、接地铜排的连接；
4.在此基础上装配两对磁芯，最后安装两个磁芯压板。
值得一提的是，本发明专利申请涉及的负极铜排、正极铜排和接地铜排等技术特征应被视为现有技术，这些技术特征的具体结构、工作原理以及可能涉及到的控制方式、空间布置方式采用本领域的常规选择即可，不应被视为本发明专利的发明点所在，本发明专利不做进一步具体展开详述。
对于本领域的技术人员而言，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分技术特征进行等同替换，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，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种电机控制器用多级EMI滤波器，其特征在于，包括注塑体、负极铜排、正极铜排、磁芯、滤波电容和若干接地铜排，其中：
所述负极铜排、所述正极铜排和若干接地铜排分别安装于所述注塑体，所述负极铜排设有第一散热面并且所述正极铜排设有第二散热面；
所述注塑体设有磁芯安装位置和电容安装位置，所述磁芯安装于所述磁芯安装位置并且所述滤波电容安装于所述电容安装位置，所述滤波电容的滤波引线通过电阻焊分别与所述负极铜排、所述正极铜排和所述接地铜排电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种电机控制器用多级EMI滤波器，其特征在于，所述磁芯包括第一磁芯和第二磁芯，所述第一磁芯和所述第二磁芯均分别安装于所述注塑体并且所述负极铜排和所述正极铜排均分别依次贯穿所述第一磁芯和所述第二磁芯。
3.根据权利要求2所述的一种电机控制器用多级EMI滤波器，其特征在于，所述滤波电容包括第一共模滤波电容、第二共模滤波电容、第三共模滤波电容和差模滤波电容，其中：
所述第一共模滤波电容位于所述第一磁芯和所述第二磁芯之间，所述第二共模电容位于所述第一磁芯远离所述第二磁芯的一侧并且所述第三共模电容位于所述第二磁芯远离所述第一磁芯的一侧，所述差模滤波电容位于第一共模滤波电容之间。
4.根据权利要求3所述的一种电机控制器用多级EMI滤波器，其特征在于，所述第一共模滤波电容、所述第二共模滤波电容和所述第三共模滤波电容的电容引线分别与所述正极铜排、所述负极铜排和所述接地铜排焊接，所述差模滤波电容的电容引线分别与所述正极铜排和所述负极铜排焊接。
5.根据权利要求4所述的一种电机控制器用多级EMI滤波器，其特征在于，电机控制器用多级EMI滤波器还包括第一磁芯压板和第二磁芯压板，所述第一磁芯压板通过卡扣结构将所述第一磁芯固定于所述注塑体，所述第二磁芯压板通过卡扣结构将所述第二磁芯固定于所述注塑体。
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