CN203896121U - 交流电机控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种交流电机控制器，包括基座、功率单元和功率板，功率单元包括第一基板，第一基板上设有三个正极直流电源端子、两个负极直流电源端子以及三个电流输出接线柱，正极直流电源端子与电流输出接线柱之间连接有第一可控开关组件，电流输出接线柱与负极直流电源端子之间连接有第二可控开关组件，其中，电流输出接线柱设置在第一基板的中部，负极直流电源端子设置在接线柱之间，正极直流电源端子设置在电流输出接线柱的上方，第一可控开关组件与第二可控开关组件设置在接线柱对应的位置上，在接线柱的下方设置有控制单元。通过合理的布局减少废热的产生，也有利于减小驱动回路，使得交流电机控制器的工作更为稳定。

Description

交流电机控制器

技术领域

本实用新型涉及车用配件领域，尤其是涉及一种用于电动车的电机控制器。

背景技术

电瓶车因其不燃烧汽油产生动力，具有环保、污染小的特点，在旅游景区等对环境要求较高的地方得到广泛的应用。现有的电瓶车设有一个交流控制器，用于将蓄电池输出的直流电源转换成三相交流电源并驱动电机转动。

现有的交流控制器具有一个壳体，壳体通常包括一块底板以及位于底板上的面盖，壳体围成一个腔体，交流控制器的电路板安装在该腔体内。交流控制器通常包括功率板、三个功率模块以及交流接触器，三个功率模块通常固定在底板上，而功率板通常安装在功率模块上。

交流控制器接收蓄电池输出的直流电，并将直流电逆变转换成交流电输出，因此每一个功率模块对应于三相电机的一相，用于向电机输出U、V、W三相电源中的一相电源。每一功率模块设有两个接收直流电源的端子，分别用于接收正极电源及负极电源，并设有一个电流输出端子，向电机的一相输出电流信号。并且，两个直流电源端子与电流输出端子之间需要设置可控开关器件，即功率管，如晶闸管或IGBT等，用于对直流电进行控制。

由于功率管在工作时产生大量的废热，其较大的工作电流也会增加涡流效应导致增加废热，影响功率管的工作，如不及时进行散热，将导致功率管的使用寿命不长，从而影响交流控制器的使用寿命。与此同时，由于功率管需要利用控制电流对其进行控制的，所以需要在位于功率单元上方的功率板上设置控制电路，通过排针或排座将控制信号传输到位于下方的功率单元，由于控制信号的传输距离较长，使得驱动回路较长，该驱动回路容易受到较大的强电工作电流干扰。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种散热性能良好和工作性能稳定的交流电机控制器。

为实现本实用新型的目的，本实用新型提供一种交流电机控制器，包括基座、功率单元和功率板，基座向内凹陷形成一个腔体，功率单元安装在腔体内，功率单元包括第一基板，第一基板上设有三个正极直流电源端子、两个负极直流电源端子以及三个电流输出接线柱，正极直流电源端子与电流输出接线柱之间连接有第一可控开关组件，电流输出接线柱与负极直流电源端子之间连接有第二可控开关组件，功率板安装在功率单元的上方并位于腔体内，功率板包括第二基板，第二基板上安装有两个霍尔元件，一个霍尔元件套装一个电流输出接线柱外，其中，电流输出接线柱并排地设置在第一基板的中部，两个负极直流电源端子分别设置在相邻两个电流输出接线柱之间，三个正极直流电源端子设置在电流输出接线柱的上方并位于第一基板的最外端；第一可控开关组件包括第一可控开关器件、第二可控开关器件和第三可控开关器件，第二可控开关组件包括第四可控开关器件、第五可控开关器件和第六可控开关器件；第一可控开关器件和第四可控开关器件设置第一基板的左侧，第一可控开关器件和第四可控开关器件位于左侧的电流输出接线柱的上下两侧；第二可控开关器件和第五可控开关器件设置第一基板的右侧，第二可控开关器件和第五可控开关器件位于右侧的电流输出接线柱的上下两侧；第三可控开关器件和第六可控开关器件设置第一基板的中部，第三可控开关器件和第六可控开关器件位于中间的电流输出接线柱的上方；第一基板上还设置有控制单元，控制单元位于中间的电流输出接线柱的下方，控制单元用于向第一可控开关组件和第二可控开关组件输出控制信号。

由上述方案可见，通过将第一可控开关器件和第四可控开关器件设置在基板的左侧，第二可控开关器件和第五可控开关器件设置在右侧，第三可控开关器件和第六可控开关器件设置在中部上方，再将用于控制可控开关器件的控制单元集成在基板的中部下方，通过该电路布局有利于减少涡流效应，从而减少废热的产生，由于控制单元也设置在同一基板上，有利于减小驱动回路，通过高度集成化的功率单元，利用合理的布局，使得功率单元的工作更为稳定，提高交流电机控制器的稳定性。

更进一步的方案是，第一可控开关器件位于第一基板的最左侧，第二可控开关器件位于第一基板的最右侧。

更进一步的方案是，基板还设置有第一覆铜块，第一覆铜块与三个正极直流电源端子、第一可控开关器件、第二可控开关器件和第三可控开关器件电连接。

由上可见，由于第一可控开关器件、第二可控开关器件和第三可控开关器件需要与正极直流电源端子电连接，且由于工作电流较大，所以设置在基板的最外端有利于为覆铜块的布置提供更大的空间，而覆铜块增加导体面积，有利于减少废热的产生，有利于提高交流电机控制器的稳定性。

更进一步的方案是，第六可控开关器件设置在第三可控开关器件的两侧。

由上可见，通过该两侧的设置有利于降低涡流效应的影响，同时提高功率单元的布局合理性。

更进一步的方案是，基板还设置有第二覆铜块，第二覆铜块与第四可控开关器件、位于左侧的电流输出接线柱电连接；基板还设置有第三覆铜块，第三覆铜块与第五可控开关器件、位于右侧的电流输出接线柱电连接；基板还设置有第四覆铜块，第四覆铜块与第六可控开关器件、位于中间的电流输出接线柱电连接电连接。

更进一步的方案是，基板还设置有第五覆铜块，第五覆铜块与两个负极直流电源端子电连接。

由上可见，电流输出接线柱与负极直流电源端子相互间隔地设置，也使得覆铜块可相间隔地延伸，有利于降低涡流效应的影响，同时提高功率单元的布局合理性。

更进一步的方案是，第一可控开关器件、第二可控开关器件和第三可控开关器件、第四可控开关器件、第五可控开关器件和第六可控开关器件均包括多个功率管。

更进一步的方案是，多个功率管在基板上排列成直线。

由上可见，一个可控开关器件可主要由六个功率管或八个功率板组成，将功率管排成直线地设置有利于电路板的布局设置，使得该功率单元可以通过向上下两端增加功率管即可完成功率单元的扩容或改造，而不再需要重新设计电路布局，为功率单元提供良好的布局基础。

附图说明

图1是本实用新型的交流电机控制器第一实施例的结构图。

图2是本实用新型的交流电机控制器第一实施例的分解图。

图3是本实用新型的交流电机控制器第一实施例中的功率单元和功率板的结构图。

图4是本实用新型的交流电机控制器第一实施例中功率单元的电气原理图。

图5是本实用新型的交流电机控制器第一实施例中的功率单元主视图。

图6是本实用新型的交流电机控制器第二实施例中的功率单元主视图。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

交流电机控制器第一实施例：

参照图1和图2，图1是交流电机控制器1的结构图，图2是交流电机控制器1的分解图。交流电机控制器1包括基座11和面盖12，面盖12盖合在基座11的上方，面盖12上安装有五个防水套14和一个保险座13。参照图2，图2是交流电机控制器1的分解图，基座11向内凹陷地形成有腔体111，在基座11的腔体111外壁设置有控制线缆出口15和沿腔体111周向设置的多根筋条112，在基座11的底面设置有多个散热槽113。

参照图3，图3是功率单元2和功率板16的结构图。在腔体111内安装功率单元2和功率板16，功率板16安装在功率单元2上。功率板16包括基板161，基板161上安装有两个接线柱162、可控开关组件163、功率板组件164和驱动模块165，驱动模块165包括两个霍尔传感器166、多个驱动芯片以及多个信号处理电路。

功率单元2包括基板21，基板21上包括呈倒T型的三个接线柱31、32、33，接线柱具有沿垂直于基板21的方向向上延伸的柱体。功率单元2安装在基座11的底板上。基板21上设有功率模块组件和控制单元22，功率模块组件包括三个正极直流电源端子41、42、43以及两个负极直流电源端子44、45和可控开关组件，可控开关组件由多个晶闸管等电子器件组成，正极直流电源端子和负极直流电源端子由金属支撑柱制成。当功率板16安装在功率单元2上时，两个霍尔传感器166分别套装在接线柱31和接线柱32外。

功率板16与功率单元2用于对输入的直流电转化成合适的交流电并输出到电机，从而控制电机的运行。参见图4，图4是功率单元2的电原理图，功率单元2具有正极直流电源端子B+(即正极直流电源端子41、42、43)与负极直流电源端子B-(即负极直流电源端子44、45)，分别接收蓄电池输出的正极直流电及负极直流电。功率单元具有三个电流输出端子(即接线柱31、32、33)，分别对应于电机的U、V、W三相，用于向电机的三相输出电流。

功率单元4具有多个晶闸管以及多个二极管，图4中仅示意性的表示为六个。晶闸管T1与二极管D1并联，其连接在正极直流电源端子B+与U相电流输出端子之间，晶闸管T2与二极管D2并联，连接在U相电流输出端子与负极直流电源端子B-之间。晶闸管T1、T2与二极管D1、D2以及U相电流输出端子组成一个桥臂，输出U相的电流。

相同地，晶闸管T3、T4与二极管D3、D4以及V相电流输出端子组成另一个桥臂，输出V相的电流，而晶闸管T5、T6与二极管D5、D6以及W相电流输出端子组成第三个桥臂，输出W相的电流。一个桥臂输出三相电机其中一相的电流，控制电机的运行。

参照图5并结合图4，由图5可见，接线柱31、32、33排成一行地设置在基板21的中部，在接线柱31、32之间设置有负极直流电源端子44，在接线柱32、33之间设置有负极直流电源端子45，在接线柱31、32、33的上方设置有三个正极直流电源端子41、42、43，正极直流电源端子41、42、43均匀地分布在基板21的最外侧。

正极直流电源端子与接线柱之间连接有第一可控开关组件，具体地，第一可控开关组件包括六个晶闸管51、六个晶闸管52和六个晶闸管53，六个晶闸管51排成一排地设置在基板21的左侧，并分布在靠左侧的接线柱31的上下两侧，六个晶闸管52排成一排地设置在基板21的右侧，并分布在靠右侧的接线柱32的上下两侧，六个晶闸管52排成两排地设置在基板21的中部，并分布在中部的接线柱33的上方。

基板21设置有覆铜块71，覆铜块71沿着基板21的外周布置，覆铜块71与正极直流电源端子41、42、43以及六个晶闸管51、六个晶闸管52、六个晶闸管53电连接。

电流输出接线柱与负极直流电源端子之间连接有第二可控开关组件，具体地，第二可控开关组件包括六个晶闸管54、六个晶闸管55和六个晶闸管56，六个晶闸管54排成一排地设置在基板21的左侧，并分布在靠左侧的接线柱31的上下两侧，且位于相对靠内的一侧，六个晶闸管55排成一排地设置在基板21的右侧，并分布在靠右侧的接线柱32的上下两侧，且位于相对靠内的一侧，六个晶闸管56排成两排地设置在基板21的中部，并分布在中部的接线柱33的上方，同时六个晶闸管56位于六个晶闸管53的两侧，。

基板21还设置有覆铜块72、覆铜块73和覆铜块74，覆铜块72与六个晶闸管54、位于左侧的接线柱31电连接，覆铜块73与六个晶闸管55、位于右侧的接线柱32电连接，覆铜块74与六个晶闸管56、位于中间的接线柱33电连接。

基板21还设置有覆铜块75，覆铜块75设置在接线柱33的两侧，覆铜块75与负极直流电源端子44、45电连接。控制单元22位于中间的接线柱33的下方，控制单元22包括多个控制芯片以及控制电路，控制芯片以及控制电路用于向第一可控开关组件和第二可控开关组件输出控制信号。

由于蓄电池的电流从正极直流电源端子41、42、43流向电流输出接线柱，并从电流输出接线柱31、32、33流向负极直流电源端子44、45，多个晶闸管均匀地分布在基板上，使得电流在基板对称地流动，从而降低涡流效应的影响，产生的热量也在基板上均匀分布，避免热量过分集中而导致晶闸管温度过高而使用寿命过短，进而延长交流电机控制器的使用寿命。同时将控制单元也集成到功率单元的基板上，从而大大缩短了驱动回路，提高交流电机控制器的稳定性。

交流电机控制器第二实施例：

参照图6，在上述交流电机控制器第一实施例的基础上，其功率单元2还可以采用如图6所示的功率单元8，功率单元8与功率单元2不同的地方在于，功率单元8比功率单元2具有更多数量的晶闸管。具体地，正极直流电源端子与接线柱之间连接的第一可控开关组件包括八个晶闸管81、八个晶闸管82和八个晶闸管83，八个晶闸管81和八个晶闸管83分别均匀的设置在接线柱的上下两侧，而八个晶闸管82则排成两排设置在之间接线柱的上方。

电流输出接线柱与负极直流电源端子之间连接的第二可控开关组件包括八个晶闸管84、八个晶闸管85和八个晶闸管86，八个晶闸管84和八个晶闸管86分别均匀的设置在接线柱的上下两侧，而八个晶闸管85则排成两排设置在之间接线柱的上方并且位于晶闸管83的两侧。

由上可见，由六个晶闸管增加到八个晶闸管，只需要在接线座的两侧或一侧增加晶闸管即可，而不再需要重新设计布局，使得该电路布局以及布线为将来的扩容提供布局基础，有利于节约开发成本。

由上述方案可见，通过将可控开关器件设置在基板的两侧以及基板的中部接线柱的上方，通过该元器件的布局以及覆铜块的布局有利于减少涡流效应，从而减少废热的产生，同时，通过合理的布局使得控制单元也能够设置在同一基板上，有利于减小驱动回路，通过高度集成化的功率单元，利用合理的布局，使得功率单元的工作更为稳定，提高交流电机控制器的稳定性。

当然，上述实施方式仅是本实用新型优选的实施方式，实际应用时，上述实施例中晶闸管这类功率管还可以采用IGBT场效应管替代，这样的改变均能实现本实用新型的目的。

Claims (8)

1.交流电机控制器，包括

基座，所述基座向内凹陷形成一个腔体； 

功率单元，所述功率单元安装在所述腔体内，所述功率单元包括第一基板，所述第一基板上设有三个正极直流电源端子、两个负极直流电源端子以及三个电流输出接线柱，所述正极直流电源端子与所述电流输出接线柱之间连接有第一可控开关组件，所述电流输出接线柱与所述负极直流电源端子之间连接有第二可控开关组件；

功率板，所述功率板安装在所述功率单元的上方并位于所述腔体内，所述功率板包括第二基板，所述第二基板上安装有两个霍尔元件，一个所述霍尔元件套装一个所述电流输出接线柱外；

其特征在于：

所述电流输出接线柱并排地设置在所述第一基板的中部，两个所述负极直流电源端子分别设置在相邻两个所述电流输出接线柱之间，三个所述正极直流电源端子设置在所述电流输出接线柱的上方并位于所述第一基板的最外端；

所述第一可控开关组件包括第一可控开关器件、第二可控开关器件和第三可控开关器件，所述第二可控开关组件包括第四可控开关器件、第五可控开关器件和第六可控开关器件；

所述第一可控开关器件和所述第四可控开关器件设置所述第一基板的左侧，所述第一可控开关器件和所述第四可控开关器件位于左侧的所述电流输出接线柱的上下两侧；

所述第二可控开关器件和所述第五可控开关器件设置所述第一基板的右侧，所述第二可控开关器件和所述第五可控开关器件位于右侧的所述电流输出接线柱的上下两侧；

所述第三可控开关器件和所述第六可控开关器件设置所述第一基板的中部，所述第三可控开关器件和所述第六可控开关器件位于中间的所述电流输出接线柱的上方；

所述第一基板上还设置有控制单元，所述控制单元位于中间的所述电流输出接线柱的下方，所述控制单元用于向第一可控开关组件和第二可控开关组件输出控制信号。

2.根据权利要求1所述的交流电机控制器，其特征在于：

所述第一可控开关器件位于第一基板的最左侧，所述第二可控开关器件位于第一基板的最右侧。

3.根据权利要求2所述的交流电机控制器，其特征在于：

所述基板还设置有第一覆铜块，所述第一覆铜块与三个所述正极直流电源端子、所述第一可控开关器件、所述第二可控开关器件和所述第三可控开关器件电连接。

4.根据权利要求3所述的交流电机控制器，其特征在于：

所述第六可控开关器件设置在所述第三可控开关器件的两侧。

5.根据权利要求4所述的交流电机控制器，其特征在于：

所述基板还设置有第二覆铜块，所述第二覆铜块与所述第四可控开关器件、位于左侧的所述电流输出接线柱电连接；

所述基板还设置有第三覆铜块，所述第三覆铜块与所述第五可控开关器件、位于右侧的所述电流输出接线柱电连接；

所述基板还设置有第四覆铜块，所述第四覆铜块与所述第六可控开关器件、位于中间的所述电流输出接线柱电连接电连接。

6.根据权利要求5所述的交流电机控制器，其特征在于：

所述基板还设置有第五覆铜块，所述第五覆铜块与两个所述负极直流电源端子电连接。

7.根据权利要求1至6任一项所述的交流电机控制器，其特征在于：

第一可控开关器件、第二可控开关器件和第三可控开关器件、第四可控开关器件、第五可控开关器件和第六可控开关器件均包括多个功率管。

8.根据权利要求7所述的交流电机控制器，其特征在于：

多个所述功率管在所述基板上排列成直线。