CN115622474B - 密封水冷电机控制器 - Google Patents

Abstract

本发明属于电机控制器设备技术领域，具体涉及一种密封水冷电机控制器，包括铝制箱体、灌封胶和水冷装置。箱体的内部设有第一发热元件组和第二发热元件组，本发明通过将第二发热元件组设计为叠层结构，并将电机控制器中的主要发热元件设于箱体内部底端，意在通过铝材将热量快速传导至设于箱体底部的水冷装置，进而通过循环冷却水将热量带走，与此同时本发明利用导热、绝缘的灌封胶将箱体内部灌封，使得箱体内部形成一个密实体，进而使本发明防尘防水性能等级达到IP67级，同时灌封胶也可辅助散热，确保本发明冷却效果良好的前提下，提高了本发明在不同使用场景条件下的实用性，降低了生产以及维修成本。

Description

密封水冷电机控制器

技术领域

本发明属于电机控制器设备技术领域，具体涉及密封水冷电机控制器。

背景技术

电机控制器内部的功率模块，在工作过程中需要进行散热。根据功率模块发热量，通常选用风冷或者水道冷却，避免出现因温升过快致使功率模块损害，进一步导致整个电机控制器损坏的情况发生。

目前常见的控制器内部冷却方案是将电容和功率模块等发热元件平行的布置在壳体底部，通过壳体底部的水道带走功率模块和电容等发热元件在工作过程中产生的热量；或者是将电容和功率模块等发热元件平行布置在壳体底部，使用外部风扇进行冷风道冷却；或者是对电容采用风冷冷却，对功率模块采用水冷冷却。

第一种冷却方式需要将冷却水道和控制器壳体铸造在一体，因铸件的铸造特性以及功率模块与电容等发热元件的排布关系，只能将冷却水道铸造在控制器壳体底部，同时因功率模块和电容等发热元件都需要进行散热，在结构布置时，只能将功率模块和电容等发热元件平行布置，导致控制器的长宽尺寸都比较大，使控制器在布置时占用空间较多；第二种冷却方式无法实现稳定的冷却，同时也不适合需大量散热的情形，导致散热效果较差；第三种冷却方式对于不同的部件采用不同的冷却方式，占用空间较大。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供密封水冷电机控制器，通过对电机控制器内部电子元件进行设计排布，同时设置水冷装置，以实现每个发热元件产生的热量进行快速传导并排出，另外，通过向电机控制器内部加注灌封胶，加快导热效率的同时兼具电机控制器在使用场景下的防尘防水需求。

为了达到上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：

密封水冷电机控制器，包括：

铝制箱体，所述铝制箱体的内部设有第一发热元件组和第二发热元件组，所述第一发热元件组包括若干个规格统一且均匀排列的大电容；所述第二发热元件组呈叠层结构，包括铝基板、控制板、第一电源板和第二电源板，所述铝基板被设于所述铝制箱体的内部底面上，所述铝基板的上表面两侧均匀排布有若干个功率模块，所述功率模块包括引脚；所述铝基板的上方还设有控制板，所述控制板的两端开设有若干个与所述引脚相配合的第一凹槽，所述控制板上还设有控制电路，所述控制板与所述铝基板之间通过若干个连接柱连接；所述控制板的上方设有第一电源板，所述第一电源板与所述控制板之间也通过若干个连接柱连接；所述第一电源板的上方设有第二电源板，所述第二电源板与所述第一电源板之间仍然通过若干个连接柱连接；

水冷装置，被设于所述铝制箱体的底部，所述水冷装置包括水冷板，所述水冷板内部铺设有具有蜿蜒结构的水冷管，所述水冷管包括有进水口和出水口，所述进水口和所述出水口被设于所述水冷板的一端；

灌封胶，灌封于所述铝制箱体内部，使得所述铝制箱体内部形成一个密实体。

优选地，所述灌封胶由SU-3600A型号和SU-3600B型号以30:100的重量比、40:100的体积比混合而成，且所述灌封胶具有导热、绝缘的性质。

优选地，所述铝制箱体的一端设有电源口、通讯口和电机控制口，所述电源口、所述通讯口和所述电机控制口均为航空插头；

所述铝制箱体的内部底面还设有与所述第一发热元件组相适配的第二凹槽，所述第二凹槽的上方设有与所述第一发热元件组相适配的保护环。

优选地，所述水冷板的大小与所述铝制箱体的底面大小相同；所述水冷板的材料为铝，所述水冷管的材料为铜；

所述水冷管的所述进水口与所述出水口处均连接有快速接头，通过所述快速接头与外接循环水源连接，为所述水冷装置提供循环水冷。

优选地，所述的密封水冷电机控制器的防尘防水等级达到IP67级。

本发明的有益效果在于：

本发明将第一发热元件组和第二发热元件组安装于铝制箱体内部，并且将第二发热元件组中各发热元件以叠层结构排布，使得本发明的整体外形趋向于小型化，增强了不同使用场景的适用性，降低了生产成本；本发明在铝基板上设置功率模块，并通过控制板上的第一凹槽与引脚相配合焊接，降低了焊接过程的精度需求，使得生产工艺更为简便，降低了生产成本；本发明在铝制箱体的底部设置水冷装置，其中水冷管蜿蜒排布于水冷板内部，这样的结构有利于冷却水流经水冷板中较多的区域，增加了冷却时间，进而使铝制箱体内部发热元件产生的热量在单位时间内能更多地被冷却水带走，提高了冷却效率，另外，铝制箱体和水冷板为铝材质，水冷管为铜材质，利用铝和铜良好的导热性将发热元件散发的热量尽可能导向水冷装置，再由冷却水冷却，提高了冷却效率，降低了电机控制器的损坏率；最重要的是，采用灌封胶将铝制箱体内部完全灌封，利用其导热性将发热元件散发的热量传导致水冷装置、利用其绝缘性将各电子元件之间隔绝，并将各电子元件与外界隔绝，达到IP67级的防尘防水效果，增强了本发明在不同场景条件下的适用性，降低了本发明的损坏率，节约了维修生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构外形图；

图2为本发明的总体结构透视图；

图3为本发明的侧方结构透视图；

图4为本发明的内部结构布局图；

图5为图4中A处连接方式的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是螺纹可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

由于现有电机控制器的冷却方案是将各发热元件平铺于壳体底部，通过壳体底部的水道带走热量，或者是对电容采用风冷冷却，对功率模块采用水冷冷却的方式，这两种方式都会导致电机控制器的长宽尺寸较大，使电机控制器在布置时占用空间较多，同时也会影响散热效果，造成电机控制器在不同使用场景情况下产生局限性的问题。

为此，本发明通过在电机控制器底部设置水冷装置，并在电机控制器内部注入导热绝缘的灌封胶使其变为密实体，进而实现其导热防水效果的同时，将电机控制器内部的发热元件进行叠层结构布置，并将主要发热元件布置于电机控制器的下层，进而由电机控制器底部所设的水冷装置进行冷却散热，同时叠层结构也兼具了电机控制器的小型化需求。

下面将结合附图详细说明本发明的技术方案。

本发明涉及的密封水冷电机控制器，包括：铝制箱体1、灌封胶和水冷装置3。其中，本发明通过将所述铝基板104设于所述铝制箱体1的内部底面上，并将功率模块108设于所述铝基板104上，使得电机控制器中功率模块108的热量通过铝基板104、铝制箱体1传输到水冷装置3，进而被冷却水带走；本发明利用灌封胶将铝制箱体1的内部灌封，形成密实体，利用灌封胶的导热绝缘性能将电机控制器中其余发热元件散发的热量传导，并保护控制器中各电子元件，达到防尘防水的效果；本发明通过在控制板105上开设有与引脚117相配合的第一凹槽109，将引脚117置于第一凹槽109中，方便了将功率模块108接入控制电路111中，实现生产工艺的简便化。

在本技术方案中，如图1-3所示，铝制箱体1，所述铝制箱体1的内部设有第一发热元件组101和第二发热元件组102，所述第一发热元件组101包括若干个规格统一且均匀排列的大电容103；所述第二发热元件组102呈叠层结构，这样设置有利于电机控制器的小型化，所述第二发热元件组102包括铝基板104、控制板105、第一电源板106和第二电源板107。其中，将所述铝基板104设于所述铝制箱体1的内部底面上，与铝制箱体1贴合，所述铝基板104的上表面两侧均匀排布有若干个功率模块108，所述铝基板104的上方还设有控制板105。

在本发明中，所述功率模块108为电机控制器中主要的发热元件，其发热量可达电机控制器总发热量的90%，将所述功率模块108置于所述铝基板104上，根据铝材良好的导热性使得所述功率模块108产生的热量快速传递到铝基板104上，进而传递到与铝基板104贴合的铝制箱体1上。

如图2-5所示，所述功率模块108包括引脚117；所述控制板105的两端开设有若干个与所述引脚117相配合的第一凹槽109，所述控制板105上还设有控制电路111，其中，控制电路111由若干个各种芯片组成，在电机控制器生产中，当安装功率模块108时，将所述引脚117与第一凹槽109进行大体位置的配合后焊接，将所述功率模块108接入控制电路111中，实现了生产工艺的简便化。在本发明中，功率模块108被设于铝基板104上，且仅通过引脚117与控制板105相连接，使得功率模块108与控制电路111隔离开来，进而使功率模块108散发的热量不会直接影响控制电路111中各元件的正常工作。

如图2-4所示，所述控制板105与所述铝基板104之间通过若干个连接柱110连接实现固定；所述控制板105的上方设有第一电源板106，所述第一电源板106与所述控制板105之间也通过若干个连接柱110连接；所述第一电源板106的上方设有第二电源板107，同样的，所述第二电源板107与所述第一电源板106之间仍然通过若干个连接柱110连接，至此形成所述第二发热元件组102的叠层结构，其中，所述第一电源板106和所述第二电源板107上均配置有实现其各自独立功能的DC电源、电容和电阻以形成电源回路。

在本发明中，所述控制板105、第一电源板106和第二电源板107均为现有已公知技术的电路板，其有内部埋线的特性，即控制板105、第一电源板106、第二电源板107各板上所设的电气元件通过各板埋线连接；各板之间连同大电容103均通过接线处理连接，形成电机控制器的工作回路，由于此为现有已公知技术，在此不做详细阐述。

在本实施例中，将电机控制器中电子元件工作时发热占比较大的功率模块108和大电容103置于铝制箱体1内部的底端，使得大部分热量跟随铝材传输至铝制箱体1。

另外，所述铝制箱体1的一端设有电源口112、通讯口113和电机控制口114，所述电源口112、所述通讯口113和所述电机控制口114均为航空插头，所述航空插头为现有公开技术，其抗压、抗热、抗潮、密封等性质均适用于本发明；所述铝制箱体1的内部底面还设有与所述第一发热元件组101相适配的第二凹槽115，所述第二凹槽115增大了大电容103与铝制箱体1的接触面积，提高了热量传输的效率，所述第二凹槽115的上方设有与所述第一发热元件组101相适配的保护环116。

在本技术方案中，如图 2所示，灌封胶灌封于所述铝制箱体1内部，使得所述铝制箱体1内部形成一个密实体，其中，所述灌封胶采用SANYU公司所公开生产的电气元件灌封胶，所述灌封胶由SU-3600A型号胶体和SU-3600B型号胶体以30:100的重量比、40:100的体积比混合而成，且所述灌封胶具有导热、绝缘的性质。

在本发明中，通过灌封胶将铝制箱体1内部灌封形成密实体，利用灌封胶的绝缘性质将铝制箱体1内部各电子元件隔绝并绝缘，由于为密实状态，外界的灰尘及水都无法进入电机控制器，而唯一与外界接通电路使用的电源口112、通讯口113和电机控制口114均为具有抗压、抗热、抗潮、密封等性质的航空插头，由此，本发明的防尘防水等级可达IP67级，即无任何灰尘对电子元件产生影响、将电机控制器进行浸水实验也对电子元件的正常工作无任何影响；另外，利用灌封胶的导热性可将铝制箱体1内各发热元件散发的热量传输至铝制箱体1，其中可以确定的是，铝材的导热效果远远优于灌封胶，即灌封胶起着将电机控制器其余10%发热量进行传输的辅助导热作用。

在本技术方案中，如图1-3所示，水冷装置3，被设于所述铝制箱体1的底部，所述水冷装置3包括水冷板301，所述水冷板301的大小与所述铝制箱体1的底面大小相同，且所述水冷板301的材料为铝，实现水冷板301与铝制箱体1的视觉一体化，外形美观，并且铝材的使用也为水冷装置3的水冷工作增加了效率；所述水冷板301内部铺设有具有蜿蜒结构的水冷管302，所述水冷管302的材料为铜，加快其导热效率，所述水冷管302包括有进水口303和出水口304，所述进水口303和所述出水口304被设于所述水冷板301的一端，所述水冷管302的所述进水口303与所述出水口304处均连接有快速接头305，通过所述快速接头305与外接循环水源连接，为所述水冷装置3提供循环水冷。

在本发明中，被传输至铝制箱体1的热量由于铝材导热性好的原因会逐步传递到水冷板301，水冷板301中的水冷管302通入循环冷却水，冷却水通过流动将到达水冷板301的热量带走，进而完成水冷过程，另外，将进水口303与出水口 304均设于水冷板301的一端，且与电源口112、通讯口113和电机控制口114均位于铝制箱体1的同侧，这样设置也使电机控制器趋于小型化，而且增加了电机控制器例如在狭小空间中的实用性。

更具体地说，当本发明在某一场景进行工作时，例如在干燥狭小的环境中，将本发明置于此干燥狭小的空间内，通过外接循环水源为水冷装置3提供循环冷却水，进而完成对电机控制器的散热；又例如在潮湿、浸水的环境中，如此便无需为水冷装置3通入冷却水，由于本发明通过灌封胶将电机控制器灌封为密实状态，本发明的防尘防水性能等级达到IP67级，及上述环境对本发明的正常工作状态无任何影响。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者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之内。

Claims (1)

1.密封水冷电机控制器，其特征在于，包括：

铝制箱体，所述铝制箱体的内部设有第一发热元件组和第二发热元件组，所述第一发热元件组包括若干个规格统一且均匀排列的大电容；所述第二发热元件组呈叠层结构，包括铝基板、控制板、第一电源板和第二电源板，所述铝基板被设于所述铝制箱体的内部底面上，所述铝基板的上表面两侧均匀排布有若干个功率模块，所述功率模块包括引脚；所述铝基板的上方还设有控制板，所述控制板的两端开设有若干个与所述引脚相配合的第一凹槽，所述控制板上还设有控制电路，其中，当安装所述功率模块时，将所述引脚与第一凹槽进行大体位置的配合后焊接，将所述功率模块接入控制电路中，所述控制板与所述铝基板之间通过若干个连接柱连接；所述控制板的上方设有第一电源板，所述第一电源板与所述控制板之间也通过若干个连接柱连接；所述第一电源板的上方设有第二电源板，所述第二电源板与所述第一电源板之间仍然通过若干个连接柱连接；

水冷装置，被设于所述铝制箱体的底部，所述水冷装置包括水冷板，所述水冷板内部铺设有具有蜿蜒结构的水冷管，所述水冷管包括有进水口和出水口，所述进水口和所述出水口被设于所述水冷板的一端；

灌封胶，灌封于所述铝制箱体内部，使得所述铝制箱体内部形成一个密实体；

所述灌封胶由SU-3600A型号和SU-3600B型号以30:100的重量比、40:100的体积比混合而成，且所述灌封胶具有导热、绝缘的性质；

所述铝制箱体的一端设有电源口、通讯口和电机控制口，所述电源口、所述通讯口和所述电机控制口均为航空插头；

所述铝制箱体的内部底面还设有与所述第一发热元件组相适配的第二凹槽，所述第二凹槽的上方设有与所述第一发热元件组相适配的保护环；

所述水冷板的大小与所述铝制箱体的底面大小相同；所述水冷板的材料为铝，所述水冷管的材料为铜；所述水冷管的所述进水口与所述出水口处均连接有快速接头，通过所述快速接头与外接循环水源连接，为所述水冷装置提供循环水冷；

所述的密封水冷电机控制器的防尘防水等级达到IP67级。

Images