CN213244569U - 一种电机控制器的mos管安装结构及灌封夹具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电机控制器的MOS管安装结构及灌封夹具，包括电路板、安装于电路板上的若干MOS管和盖扣于电路板上的控制器壳体；若干MOS管与控制器壳体内壁之间铺垫有绝缘组件；所述控制器壳体的内腔中填充有灌封层，用于将若干MOS管、绝缘组件、电路板灌封固定于控制器壳体内。灌封层将MOS管与绝缘组件灌封于控制器壳体的内壁上，替代螺钉固定结构；灌封层可保障MOS管安装稳定，免去在控制器壳体上开设螺孔并逐个紧固螺丝的繁琐装配步骤，提升了装配效率。同时，控制器壳体内节省了安装螺钉必须的空间，有利于实现电机控制器的体积小型化和结构紧凑化。

Description

一种电机控制器的MOS管安装结构及灌封夹具

技术领域

本实用新型属于电路板灌封技术领域，尤其涉及一种电机控制器的MOS管安装结构及灌封夹具。

背景技术

MOS管又称场效应管，由于具有体积小、输入阻抗高、噪声低、易于集成、制造工艺简单、工作频率范围宽等优点，作为最常见的功率开关器件之一，目前被广泛地应用在电动两轮车的电机控制器上。但是，MOS管的工作性能受温度影响很大，由于MOS管的输入电阻较高，而栅-源极间电容很小，少量电荷就可在极间电容上形成相当高的电压，如果在高电压大电流的条件下频繁地导通、截止时很容易就会产生大量的热量，这些热量如果不能迅速地散去就会导致元器件工作温度升高，从而使得MOS管的可靠性降低，进而影响电机控制器的正常工作和使用寿命。

在现有的电动两轮车电机控制器技术中，控制器会根据所驱动的电机功率和电流、电压等参数来设定MOS管的数量，先把MOS管焊接在电路板上，然后逐一用螺钉将每一个MOS 管紧固在散热壳体上，使MOS管通过导热绝缘膜紧贴在散热壳体的散热面上，MOS管所产生的热量经过散热壳体向外进行散发。

上述现有方案的优点是可靠性高，可以确保每个MOS管都能够牢固并紧贴安装在散热壳体的散热面上，保证散热效果。但是如果控制器内设置的MOS管数量较多时，需要配置螺钉的数量较多，装配工艺复杂，降低工作效率，提高生产成本。

另外，由于螺钉是与散热壳体直接相连，为了确保MOS管与散热壳体之间能满足耐高压绝缘性能要求，MOS管与螺钉必须有足够的安全距离，螺钉将占用较大的安装空间，不利于控制器的体积小型化和结构紧凑化。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，如何将MOS管稳定贴合于散热壳体的内壁上，同时减小占用空间，缩小控制器的体积；因此，提供了一种电机控制器的MOS管安装结构。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种电机控制器的MOS管安装结构，包括电路板、安装于电路板上的若干MOS管和盖扣于电路板上的控制器壳体；若干MOS管与控制器壳体内壁之间铺垫有绝缘组件；所述控制器壳体的内腔中填充有灌封层，用于将若干MOS管、绝缘组件、电路板灌封固定于控制器壳体内。

通过上述方案，本实用新型至少得到以下技术效果：

将若干MOS管与绝缘组件进行组合，共同贴靠在控制器壳体的内壁表面，使任一MOS 管与控制器壳体之间均有绝缘组件隔离形成绝缘效果，三者贴合增大热传递效率，将若干 MOS管产生的热量快速传递至控制器壳体并向外界散去。

在将若干MOS管与绝缘组件的组合结构预定位在控制器壳体内壁后，向控制器壳体内填装灌封料，灌封料固化后形成灌封层将若干MOS管、绝缘组件固定于控制器壳体内部，同时电路板也可通过灌封料固化形成的灌封层与控制器壳体进行固定。

采用灌封层结构对MOS管进行灌封可保障MOS管、绝缘组件和控制器壳体三者之间的贴合稳定性，避免MOS管脱离影响散热效果。同时，该灌封层结构替代螺钉对MOS管进行固定，可免去预留空间，缩小控制器的体积。灌封层还能提高电机控制器内部元器件、线路之间的绝缘性能，避免元器件、线路直接暴露，提高电机控制器的防水、防尘、防潮性能。

优选的，所述控制器壳体的内壁表面设置有定位凸台，所述绝缘组件开设有定位孔；所述定位凸台嵌入定位孔中，用于定位绝缘组件与控制器壳体内壁的接触位置。

优选的，所述绝缘组件为铝基板或厚度小于或等于0.1mm的导热绝缘膜。

绝缘组件的作用为绝缘的同时传递热量，铝基板为以金属铝为基层的多层绝缘导热结构；导热绝缘膜为绝缘性能良好的膜结构，经试验得出，导热绝缘膜的厚度对散热效率影响较大，当导热绝缘膜的厚度大于0.1mm时，其散热效率不满足本方案的散热需求。

优选的，所述铝基板包括逐层叠合设置的金属基层、绝缘层、铜箔层和焊锡涂层；其中所述金属基层与控制器壳体内侧壁贴合，所述焊锡涂层与若干MOS管贴合。

优选的，所述灌封层为环氧树脂层、有机硅胶层或聚氨酯胶层中的一种或多种叠层组合构成。

优选的，所述控制器壳体的外表面设置有若干互相平行排列的散热片；任一散热片垂直于控制器壳体的表面并与控制器壳体一体成型。

优选的，所述电路板表面还设置有接线柱；所述控制器壳体开设有避让孔；所述接线柱的顶端穿过避让孔凸出于控制器壳体的外表面。

优选的，所述控制器壳体还匹配有保护盖，所述保护盖扣合于接线柱顶端。

本实用新型还提供了一种灌封夹具，包括用于固定控制器壳体的定位夹具和用于伸入控制器壳体内部顶压MOS管的快夹压头；用于将电机控制器的MOS管安装结构进行倒置固定。

优选的，所述电路板对应MOS管的位置开设有探入孔；用于使快夹压头伸入控制器壳体内部顶压MOS管。

本实用新型的有益效果为：灌封层将MOS管与绝缘组件灌封于控制器壳体的内壁上，替代螺钉固定结构；灌封层可保障MOS管安装稳定，免去在控制器壳体上开设螺孔并逐个紧固螺丝的繁琐装配步骤，提升了装配效率。同时，控制器壳体内节省了安装螺钉必须的空间，有利于实现电机控制器的体积小型化和结构紧凑化。

附图说明

图1为本实用新型在一实施例中提供的一种电机控制器的MOS管安装结构的轴测装配示意图。

图2为本实用新型在一实施例中提供的控制器壳体内部结构示意图。

图3为本实用新型在一实施例中提供的两组MOS管与铝基板组合结构示意图。

图4为本实用新型在一实施例中提供的铝基板局部放大示意图。

图5为本实用新型在一实施例中提供的MOS管、铝基板及电路板组焊结构示意图，并且图中铝基板与MOS管重叠部分为透视结构，铝基板为实线在上层，MOS管为虚线在下层。

图6为本实用新型在一实施例中提供的采用铝基板时电机控制器的MOS管安装结构与灌封夹具组合的示意图。

图7为本实用新型在一实施例中提供的采用铝基板时预固定状态示意图。

图8为本实用新型在一实施例中提供的采用铝基板时第一次灌封示意图。

图9为本实用新型在一实施例中提供的采用铝基板时第二次灌封示意图。

图10为本实用新型在一实施例中提供的采用导热绝缘膜时电机控制器的MOS管安装结构与灌封夹具组合的示意图。

图11为本实用新型在一实施例中提供的采用导热绝缘膜时预固定状态示意图。

图12为本实用新型在一实施例中提供的采用导热绝缘膜时第一次灌封示意图。

图13为本实用新型在一实施例中提供的采用导热绝缘膜时第二次灌封示意图。

图例：

1电路板；2MOS管；3控制器壳体；4绝缘组件；5灌封层；6定位夹具；7快夹压头；

11接线柱；12探入孔；

31定位凸台；32散热片；33避让孔；34保护盖；

41定位孔；42铝基板；43导热绝缘膜；

421金属基层；422绝缘层；423铜箔层；424焊锡涂层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1：

如图1-图5所示，本实施例提供一种电机控制器的MOS管安装结构，主要由控制器壳体3、电路板1、若干MOS管2、铝基板42和灌封层5构成。

本实施例中的电机控制器根据驱动电机功率的需要共设置12个MOS管2，为增大散热效率将每6个MOS管2并列排布为一组，共两组。每组MOS管2通过回流焊焊接在一条状铝基板42的表面。每组所有MOS管2的电连接脚均弯折为“L”型，并整排插入电路板1 上对应的焊锡孔中，完成全部12个MOS管2与电路板1的固定。再通过波峰焊将电连接脚进行焊接加固，使两组MOS管2与铝基板42组合结构悬于电路板1的上方。

将上述焊接完成的电路板1、MOS管2及铝基板42整体结构压入控制器壳体3的内腔。在控制器壳体3内壁顶面上用于贴合铝基板42的位置涂覆适量的导热硅胶填充缝隙增大散热接触面。在铝基板42上开设定位孔41，并将其套在控制器壳体3内壁设置的定位凸台31上，完成预定位。顶压MOS管2及铝基板42的组合结构，使其与控制器壳体3的内壁紧密贴合。向控制器壳体3内灌入灌封料并进行固化形成灌封层5，将MOS管2、铝基板42及电路板1稳固灌封在控制器壳体3内。

本实施例中，铝基板42包括逐层叠合的金属基层421、绝缘层422、铜箔层423和焊锡涂层424四层结构，其中金属基层421与控制器壳体3贴合增强散热效率；焊锡涂层424与MOS管2贴合并焊接，同为增加散热效率的同时进一步增强二者的连接强度。

本实施例中，灌封层5采用的灌封料为环氧树脂、有机硅胶或聚氨酯胶中的一种；也可以采用多层不同种类的组合，例如，采用一层环氧树脂固化后形成的环氧树脂层后再叠加一层有机硅胶固化后形成的有机硅胶层。

本实施例中，控制器壳体3外表面垂直设置有若干散热片32，若干散热片32之间互相平行，并且与控制器壳体3一体成型，用于增大表面积，提升散热效率。散热片32具体的数量和尺寸根据控制器壳体3的设计尺寸及MOS管2的散热需求决定。且若干散热片32的位置与铝基板42的安装位置对应，以缩短热量在控制器壳体3内的传递时间，将热量最快速度传递至散热片32出进行扩散。

本实施例中，为使电路板1能够与外部元器件进行连接，在电路板1上安装有接线柱11，接线柱11的插入端需保留在控制器壳体3的外部，因此在控制器壳体3上开设避让孔33，使接线柱11穿过避让孔33并将作为插入端的顶端伸出控制器壳体3外表面，便于进行接线操作。

为避免接线柱11的闲置状态时，其接入端落入异物造成堵塞或接触不良甚至短路，还匹配有保护盖34扣合于接线柱11的顶端。保护盖34上开设可以容许线路通过的槽孔，使得保护盖34也可在通电状态下扣合于接线柱11上起到保护作用，避免人员误触电路连接处而受伤，或避免导电异物落入电路连接处造成电路短路的问题。

实施例2：

本实施例与实施例1的方案基本相同，区别在于采用厚度小于或等于0.1mm的导热绝缘膜43替代铝基板42，其余相同部分此处不再赘述。

如图9所示，在本实施例中，为保障散热效率，选用厚度小于或等于0.1mm的导热绝缘膜43，在导热绝缘膜43上开设定位孔41，在将电路板1、MOS管2及导热绝缘膜43构成的整体压入控制器壳体3内时，使导热绝缘膜43上的定位孔41套设在控制器壳体3内壁的定位凸台31上进行定位。其余步骤均与实施例1相同。

根据试验结果，导热绝缘膜43厚度越薄，导热性能越好，但受到加工生产工艺所限，厚度越薄加工难度越高，且容易在装配时出现破损等。所以实际应用膜厚为0.05～0.1mm。

实施例3：

本实施例提供一种灌封夹具，用于辅助实施例1或实施例2中的电机控制器的MOS管2 安装结构进行灌封固定。

如图6或图10所示，一种灌封夹具，主要由定位夹具6和快夹压头7构成。其中，定位夹具6用于将控制器壳体3倒置并固定，使控制器壳体3保持底部开口朝上的状态；快夹压头7用于伸入控制器壳体3内部顶压未经灌封的MOS管2，避免灌封过程中MOS管2发生偏移。

在本实施例中，为使快夹压头7能够顺利伸入控制器壳体3内，需在电路板1的板体上开设探入孔12。

实施例4：

本实施例将实施例1描述的电机控制器的MOS管2安装结构与实施例3的灌封夹具进行结合，说明采用灌封夹具辅助MOS管2的安装过程。

如图6、图7、图8、图9所示，具体的灌封步骤为：

步骤一：将控制器壳体3倒置并夹持于定位夹具6内，使其底部开口朝上；

步骤二：将实施例1中描述的由MOS管2、铝基板42和电路板1组焊构成的整体压入控制器壳体3内腔中，并使铝基板42上的定位孔41套设在控制器壳体3内壁的定位凸台31上进行定位；

步骤三：将快夹压头7穿过电路板1上的探入孔12顶压在MOS管2上，将MOS管2、铝基板42和控制器壳体3三者压紧定位；

步骤四：向控制器壳体3内注入液态灌封料，灌注量为液态灌封料的液面淹没铝基板42 并使MOS管2半浸入液体中，保持快夹压头7与MOS管2的接触面不被淹没，保持该状态直至灌封料固化形成不溶不熔的第一层灌封层5，将MOS管2、铝基板42和控制器壳体3 三者进行粘结灌封；

步骤五：撤出快夹压头7，再次注入液态灌封料，将控制器壳体3的内腔填满，待灌封料固化后形成不溶不熔的第二层灌封层5将电路板1粘结灌封。

采用灌封夹具配合实施两次灌封的步骤，可以避免液态灌封料在注入时，对MOS管2、铝基板42与控制器壳体3三者之间贴合状态的不良影响，确保MOS管2安装结构的可靠性，保证电机控制器的正常运转。

实施例5：

由于实施例2为导热绝缘膜43替换实施例1中的铝基板42；因此，为对应说明采用导热绝缘膜43的MOS管2安装结构的灌封过程，将实施例4中的铝基板42替换为导热绝缘膜43；其余相同部分此处不再赘述。

如图10、图11、图12和图13所示，在本实施例中，由于导热绝缘膜43质地柔软，因此需改用能够覆盖导热绝缘膜43全部面积的快夹压头7，并在电路板1上开设形状匹配与快夹压头7的探入孔12。

以上实施方式中的各种技术特征可以任意进行组合，只要特征之间的组合不存在冲突或矛盾即可，但是限于篇幅，未进行一一描述。

本实用新型并不局限于上述实施方式，如果对本实用新型的各种改动或变型不脱离本实用新型的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本实用新型的权利要求和等同技术范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型。

Claims (10)

1.一种电机控制器的MOS管安装结构，其特征在于：包括电路板、安装于电路板上的若干MOS管和盖扣于电路板上的控制器壳体；若干MOS管与控制器壳体内壁之间铺垫有绝缘组件；所述控制器壳体的内腔中填充有灌封层，用于将若干MOS管、绝缘组件、电路板灌封固定于控制器壳体内。

2.根据权利要求1所述电机控制器的MOS管安装结构，其特征在于，所述控制器壳体的内壁表面设置有定位凸台，所述绝缘组件开设有定位孔；所述定位凸台嵌入定位孔中，用于定位绝缘组件与控制器壳体内壁的接触位置。

3.根据权利要求2所述电机控制器的MOS管安装结构，其特征在于，所述绝缘组件为铝基板或厚度小于或等于0.1mm的导热绝缘膜。

4.根据权利要求3所述电机控制器的MOS管安装结构，其特征在于，所述铝基板包括逐层叠合设置的金属基层、绝缘层、铜箔层和焊锡涂层；其中所述金属基层与控制器壳体内侧壁贴合，所述焊锡涂层与若干MOS管贴合。

5.根据权利要求1所述电机控制器的MOS管安装结构，其特征在于，所述灌封层为环氧树脂层、有机硅胶层或聚氨酯胶层中的一种或多种叠层组合构成。

6.根据权利要求1所述电机控制器的MOS管安装结构，其特征在于，所述控制器壳体的外表面设置有若干互相平行排列的散热片；任一散热片垂直于控制器壳体的表面并与控制器壳体一体成型。

7.根据权利要求1所述电机控制器的MOS管安装结构，其特征在于，所述电路板表面还设置有接线柱；所述控制器壳体开设有避让孔；所述接线柱的顶端穿过避让孔凸出于控制器壳体的外表面。

8.根据权利要求7所述电机控制器的MOS管安装结构，其特征在于，所述控制器壳体还匹配有保护盖，所述保护盖扣合于接线柱顶端。

9.一种灌封夹具，其特征在于，包括用于固定控制器壳体的定位夹具和用于伸入控制器壳体内部顶压MOS管的快夹压头；用于将权利要求1-8任意一项所述电机控制器的MOS管安装结构进行倒置固定。

10.根据权利要求9所述灌封夹具，其特征在于，所述电路板对应MOS管的位置开设有探入孔；用于使快夹压头伸入控制器壳体内部顶压MOS管。

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