CN213638374U - 功率部以及具有其的控制器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种功率部以及具有其的控制器，控制器的功率部包括：第一印刷电路板、功率管。第一印刷电路板包括主板体、设于主板体一侧的导电连接件，导电连接件包括附着于主板体设置的导电金属件。功率管与第一印刷电路板固定并且电连接。导电金属件和主板体分别具有第一安装孔，第一安装孔用于连接散热部。由此，方便主板体与散热部的连接，增加主板体和散热部贴合的紧密性，提高了功率管和主板体的散热效率。

Description

功率部以及具有其的控制器
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年04月03日提交的名称为“控制器及车辆”的专利申请号“202020476158.7”的优先权。
技术领域
本实用新型涉及控制器领域，尤其是涉及一种功率部以及具有其的控制器。
背景技术
在已有技术中，没有对铜排进行开孔，加设连接件来穿过铜排固定铝基板和散热部，导致功率部在工作过程中由于环境的影响，导致功率部散热部贴合不够紧密，影响功率部的散热效率。
实用新型内容
本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种功率部以及具有其的控制器。
根据本实用新型第一方面实施例的控制器的功率部包括：第一印刷电路板、功率管。所述第一印刷电路板包括主板体、设于所述主板体一侧的导电连接件，所述导电连接件包括附着于所述主板体设置的导电金属件。所述功率管与所述第一印刷电路板固定并且电连接。其中，所述导电金属件和所述主板体分别具有第一安装孔，所述第一安装孔用于连接散热部。
由此，在导电金属件上设置的第一安装孔，方便主板体与散热部的连接，增加主板体和散热部贴合的紧密程度，减小了主板体的表面与散热部的表面之间的间隙，使功率部向散热部的热量传递效果更好，提高了功率管和主板体的散热效率。
在一些实施例中，所述导电金属件为分段焊接于所述主板体的表面的导电铜排。
在一些实施例中，所述导电连接件呈多列分布，每列所述导电连接件中的导电金属件个数为多个且间隔开设置，每列中至少一个导电金属件分布有所述第一安装孔。
在一些实施例中，所述功率管为多个、且呈多列分布，每列所述功率管分布在相邻两列导电连接件之间，位于最外侧的两列功率管之间的中间各列导电连接件均包括多个导电金属件和一个电极，所述中间各列导电连接件的电极包括两个第一导电柱和三个第二导电柱，第一导电柱为输入电路的母线导电柱，第二导电柱为电机的三相线导电柱。所述第一印刷电路板还具有在列的方向上分布在每个所述电极两侧的第二安装孔。
在一些实施例中，中间的各列导电连接件包括两个长度不一致的导电金属件；具有第二导电柱的三列导电金属件的分布形式相一致，均为短的导电金属件位于长的导电金属件和第二导电柱之间；具有第一导电柱的两列导电金属件的分布形式相一致，均为第一导电柱位于长的导电金属件于短的导电金属件之间；
所述第一安装孔位于中间各列导电连接件的长的导电金属件上，且靠近所述长的导电金属件的远离第二导电柱的一端设置。
在一些实施例中，各有一列最外侧的导电连接件位于最外侧两列功率管之外，每列所述最外侧的导电连接件包括两个长度一致的导电金属件，所述第一安装孔位于其中至少一个导电金属件上。
根据本实用新型第二方面实施例的控制器包括：以上实施例所述的功率部、散热部、控制部，所述散热部位于所述主板体的背离所述功率管的一侧，散热部功率管所述散热部通过穿过所述第一安装孔的第一连接件与所述功率部连接；所述功率部设在所述散热部与所述控制部之间且三者呈层叠分布，所述控制部包括第二印刷电路板以及设于所述第二印刷电路板上的控制元件，所述控制部与所述功率部通过第一母线端子电连接。
在一些实施例中，所述第一母线端子位于各列所述导电连接件的一端与所述主板体的远离所述第一安装孔的边沿之间。
在一些实施例中，所述第一母线端子穿过所述第二印刷电路板以及散热部以将所述功率部与所述控制部固定。
在一些实施例中，控制器还包括支撑住、第三连接件，所述支撑柱夹在所述第一印刷电路板与所述第二印刷电路板之间，所述第三连接件连接所述第一印刷电路板、所述第二印刷电路板、所述散热部，所述第三连接件位于各列所述导电连接件的另一端与所述主板体的靠近所述第一安装孔的边沿之间。
在一些实施例中，所述第一印刷电路板还具有在列的方向上分布在每个所述电极两侧的第二安装孔，第二连接件穿过所述第二安装孔以将所述散热部与所述第一印刷电路板固定。
在一些实施例中，所述散热部具有容纳槽，所述容纳槽位于所述功率部的远离所述第一安装孔的边沿的外侧，所述容纳槽内所容纳的控制元件为支撑电容。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本实用新型实施例的控制器的功率部的俯视示意图。
图2是根据本实用新型实施例的控制器的轴侧剖视图。
图3是根据本实用新型实施例的控制器的功率部的再一个示意图。
图4是根据本实用新型实施例的控制器的立体示意图(散热部未示出)。
图5是根据本实用新型实施例的控制器的又一个轴侧剖视图。
附图标记：
功率部100；
第一印刷电路板10；主板体11；第一安装孔111；导电连接件12；导电金属件12a；第一导电柱12b；第二导电柱12c；第二安装孔14；第一母线端子15；
功率管20；
第一连接件30；第二连接件40；第三连接件50；
散热部200；容纳槽201；
控制部300；第二印刷电路板301；支撑电容302；支撑柱303。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本实用新型的实施例。
下面参考图1-图5描述根据本实用新型实施例的功率部100以及具有其的控制器。
根据本实用新型第一方面实施例的控制器的功率部100包括：第一印刷电路板10、功率管20。第一印刷电路板10包括主板体11、设于主板体11一侧的导电连接件12，导电连接件12包括附着于主板体11设置的导电金属件12a。
其中，导电金属件12a和主板体11分别具有第一安装孔111，第一安装孔111用于连接散热部200。
可以理解的是，在图1和图5中，主板体11上设有多个导电金属件12a，导电金属件12a与主板体11之间、电极与主板体11之间、第一印刷电路板10与功率管20之间都采用电连接。在导电金属件12a上开设有第一安装孔111，方便功率部100与另一侧的散热部200连接。导电金属件12a可以是导电铜排。
需要说明的是，导电铜排可以由铜制成的块状结构，也可以由铜制成的长条形结构。当导电铜排形成为块状结构时，导电铜排可以通过贴片工艺安装至控制部300，此时导电铜排可以为贴片式导电铜排；当导电铜排形成为长条形结构时，导电铜排可以通过螺钉安装至控制部300，此时导电铜排可以为横拉式导电铜排。
由此，在导电金属件12a上设置的第一安装孔111，方便主板体11与散热部200的连接，增加主板体11和散热部200贴合的紧密程度，减小了主板体11的表面与散热部200的表面之间的间隙，使功率部100向散热部200的热量传递效果更好，提高了功率管20和主板体11的散热效率。
如图1和图2所示，导电连接件12呈多列分布，每列导电连接件12中的导电金属件12a个数为多个且间隔开设置，每列中至少一个导电金属件12a分布有第一安装孔111。
由此，在设置导电金属件12a的时候，将导电金属件12a分段设置，以降低成本、减少导电金属件12a在工作过程中受热胀冷缩的影响，可以根据使用的环境在一个或者多个导电金属件12a上开设第一安装孔111，这样在垂直于列的方向上(比如附图所示的功率部100的长度方向上)，每隔一段距离就存在一个第一印刷电路板10与散热部200的固定连接点，提高散热部200与主板体11的贴合度，改善散热的效果更好。
进一步地，功率管20为多个、且呈多列分布，每列功率管20分布在相邻两列导电连接件12之间，位于最外侧的两列功率管20之间的中间各列导电连接件12均包括多个导电金属件12a，中间各列导电连接件12的电极包括两个第一导电柱12b和三个第二导电柱12c，第一导电柱12b为输入电路的母线导电柱，第二导电柱12c为电机的三相线导电柱。第一印刷电路板10还具有在列的方向上分布在每个电极两侧的第二安装孔14。
在图3所示的实施例中，导电金属件12a为铜排，电极为柱状，中间的导电连接件12为五列，中间的每列导电连接件12都包括两个导电金属件12a，功率管20与导电连接件12间隔且并列设置在功率部100上。
由此，导电连接件12能够为功率管20起到扩流作用的同时，与功率管20的并列布置，也使功率部100上的元器件的布置更紧凑合理，第二安装孔14的设置加强了第一印刷电路板10和散热部200之间的贴合度，通过第二安装孔14提高了第一印刷电路板10的散热效率。
可选地，中间各列的导电连接件12包括两个长度不一致的导电金属件12a，具有第二导电柱12c的三列导电金属件12a的分布形式相一致，均为短的导电金属件12a位于长的导电金属件12a和第二导电柱12c之间。具有第一导电柱12b的两列导电金属件12a的分布形式相一致，均为第一导电柱12b位于长的导电金属件12a于短的导电金属件12a之间。其中，第一安装孔111位于中间各列导电连接件12的长的导电金属件12a上，且靠近长的导电金属件12a的远离第二导电柱12c的一端设置。
可以理解的是，上述“长的导电金属件12a”、“短的导电金属件12a”指的是对两个导电金属件12a在列的方向上的分布尺寸做比较，延伸长度大的导电金属件12a为“长的导电金属件12a”，延伸长度小的金属件为“短的导电金属件12a”。
由此，第一导电柱12b所在的列与第二导电柱12c所在的列，各自的导电连接件12、电极的分布形式有差异化，以便于接线时更直观的区分接线电极和第一导电柱12b。在较长的导电金属件12a上开设第一安装孔111，一方面因为长的导电金属件12a面积大，方便在上面开设孔；另一方面上述布置位置也使第一安装孔111、第二安装孔14在整个第一印刷电路板10上的分布更均匀，使散热部200与功率部100的贴合度更好，各个区域的散热更均衡。
具体地，参见图3所示，各有一列最外侧的导电连接件12位于最外侧两列功率管20之外，每列最外侧的导电连接件12包括两个长度一致的导电金属件12a，第一安装孔位于其中至少一个导电金属件12a上。也就是说，在功率部100最外侧的两端分别设有长度大体相等的导电金属件12a，可以在每列导电金属件12a的其中一个或者多个上均开设第一安装孔111。由此，在第一印刷电路板10的短边沿附近也保证了散热部200与功率部100的紧密贴合，提高了导电功率部100的散热效率。
根据本实用新型第二方面实施例的控制器包括：上述实施例的功率部100、散热部200、控制部300。散热部200位于主板体11的背离功率管20的一侧，散热部功率管散热部200通过穿过第一安装孔111的第一连接件30与功率部100连接。功率部100设在散热部200与控制部300之间且三者呈层叠分布，控制部300包括第二印刷电路板301以及设于第二印刷电路板301上的控制元件，控制部300与功率部100通过第一母线端子15电连接。
如图5和图2所示，功率部100位于控制部300和散热部200之间，第一连接件30穿过导电金属件12a上的第一安装孔111以及散热部200以将两者固定连接，从而将散热部200紧密贴合在功率部100的表面，减少了两者之间的间隙，提高功率部100上元器件的散热效率。另外，控制部300和功率部100之间还设置了第一母线端子15，将功率部100和控制部300固定连接起来，同时能够起到连接功率部100和控制部300电路的作用。
由此，控制部300、功率部100、散热部200自上至下依次堆叠，节约了对空间的使用，增加了层叠结构的紧凑性。而且第一连接件30固定散热部200和功率部100的同时，还提高了功率部100的散热效率。第一母线端子15起到紧固作用的同时，还实现了功率部100和控制部300之间的电路连接。
可选地，第一母线端子15位于各列导电连接件12的一端与主板体11的远离第一安装孔111的边沿之间。第一母线端子15穿过第二印刷电路板301以及散热部200以将功率部100与控制部300固定。
由此，第一母线端子15的设置，能够起到对控制部300支撑、定位的作用，而且第一母线端子15与第一安装孔111各自靠近第一印刷电路板10的两个长边沿分布，使得在第一印刷电路板10与散热部200的贴合度更好。
如图2所示，控制器还包括支撑柱303、第三连接件50，第三连接件50连接第一印刷电路板10、第二印刷电路板301、散热部200，第三连接件50位于各列导电连接件12的另一端与主板体11的靠近第一安装孔111的边沿之间。由此，第三连接件50进一步提高了功率部100、控制部300、散热部200三者连接的紧固性和稳定性，且能够加强对控制部300的支撑。
进一步地，第一印刷电路板10还具有在列的方向上分布在每个电极两侧的第二安装孔14，第二连接件40穿过第二安装孔14以将散热部200与第一印刷电路板10固定。如图1所示，在第一导电柱12b和第二导电柱12c所在的导电金属件12a上还设置了第二安装孔14，第二连接件40可以与第二安装孔配合，穿过第二安装孔14与功率部100另一侧的散热部200连接，将散热部200固定在第一印刷电路板10上。
由此，增加电极周围区域与散热部200的贴合度，改善功率部100整体散热的同时，也能够对电极发热进行改善。
可选地，散热部200具有容纳槽201，容纳槽201位于功率部100的远离第一安装孔111的边沿的外侧，容纳槽201内所容纳的控制元件为支撑支撑电容302。由此，在散热部200上开设容纳槽201，用来放置支撑支撑电容302，避免由于支撑支撑电容302高度过高，影响第二印刷电路板301的设置，这样可以降低控制器整体的高度，提高控制器结构的紧凑性，使用的范围更加广阔。
支撑电容302在结构上能够对第二印刷电路板301进行支撑，支撑电容302电连接在控制部的内部电路中，还具有两个作用：1)在电气上，避免母线电压跌落；2)滤除纹波。
本申请实施例中的功率管20可以是MOS管(Metal Oxide Semiconductor，即金属氧化物半导体场效应晶体管)。第一印刷电路板10、第二印刷电路板301为PCB板(PrintedCircuit Board)。功率管20和一部分通讯连接端子设置于第一印刷电路板10上，控制电路、驱动电路和另一部分通讯连接端子设置于第二印刷电路板301上，实现器件的分模块设置，便于生产和组装。
由于功率管20容易发热，且功率管20温度上升容易导致第一印刷电路板10温度上升，通过散热部将第一印刷电路板10上的热量及时散发排出，从而及时避免控制器的温度过高。通过连接件将散热部、第一印刷电路板10和第二印刷电路板301固定起来，使得控制器的结构更加稳固。第二印刷电路板301上设有控制电路和驱动电路，驱动电路用于放大控制电路的控制信号。控制电路的控制信号通过驱动电路放大后经过通讯连接端子控制功率管20，控制电路的控制信号能够控制功率管的导通、关闭或功率放大，从而控制电机的启动、停止或转速的大小等。
下面参照图1-图5以几个具体实施例详细描述根据本实用新型实施例的控制器以及车辆。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对本实用新型的限制。
一种控制器，用于控制电机，包括：功率部100、控制部300。
功率部100包括第一印刷电路板10、位于第一印刷电路板10上的功率管20和第一连接器，第一连接器和功率管20电连接。
控制部300包括第二印刷电路板301、位于第二印刷电路板301上的控制电路、驱动电路和第二连接器，控制电路和驱动电路电连接，驱动电路与第二连接器电连接，第二连接器与第一连接器电连接。
根据上述实施例的控制器，第二印刷电路板301位于第一印刷电路板10的功率管20所在的一侧。
根据上述实施例的控制器，控制器还包括散热部200和第一连接件30，散热部200位于第一印刷电路板10背离第二印刷电路板301的一侧，散热部200、第一印刷电路板10和第二印刷电路板301通过第一连接件30连接。
根据上述实施例的控制器，控制器还包括与功率管20电连接的支撑电容302，散热部200形成有容纳槽201，支撑电容302的一端位于容纳槽201内；
支撑电容302的另一端与第一印刷电路板10连接；或第一印刷电路板10形成有避让区，支撑电容302的另一端经过避让区与第二印刷电路板301连接。
根据上述实施例的控制器，功率部100还包括位于第一印刷电路板10上的至少两个第一母线端子15，控制部300包括位于第二印刷电路板301上的至少两个第二母线端子和至少两个第二连接件40，第一母线端子15与第二母线端子一一对应设置，第一母线端子15与第二母线端子电连接，第一母线端子15与第二母线端子用于给支撑电容302供电，第二连接件40用于固定第一母线端子15和第二母线端子。
根据上述实施例的控制器，功率部100包括位于第一印刷电路板10上的第一导电柱12b和第二导电柱12c，第一导电柱12b和第二导电柱12c均穿过第二印刷电路板301，第一导电柱12b为输入电路的母线导电柱，第二导电柱12c为电机的三相线导电柱。
根据上述实施例的控制器，控制部300还包括位于第二印刷电路板301上的电流传感器，电流传感器用于检测第一导电柱12b和/或第二导电柱12c的电流。
根据上述实施例的控制器，功率管20为至少两个，至少两个功率管20之间并联连接。
根据第二实施例的车辆，包括：车体、电机、上述实施例的控制器，电机用于驱动车体运动，控制器用于控制电机。
根据上述实施例的车辆，其特征在于，车辆为平衡车、卡丁车或摩托车。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。在本实用新型的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。在本实用新型的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (12)

1.一种控制器的功率部，其特征在于，包括：
第一印刷电路板，所述第一印刷电路板包括主板体、设于所述主板体一侧的导电连接件，所述导电连接件包括附着于所述主板体设置的导电金属件；
功率管，所述功率管与所述第一印刷电路板固定并且电连接；
其中，所述导电金属件和所述主板体分别具有第一安装孔，所述第一安装孔用于连接散热部。
2.根据权利要求1所述的功率部，其特征在于，所述导电金属件为分段焊接于所述主板体的表面的导电铜排。
3.根据权利要求1所述的功率部，其特征在于，所述导电连接件呈多列分布，每列所述导电连接件中的导电金属件个数为多个且间隔开设置，每列中至少一个导电金属件分布有所述第一安装孔。
4.根据权利要求1所述的功率部，其特征在于，所述功率管为多个、且呈多列分布，每列所述功率管分布在相邻两列导电连接件之间，位于最外侧的两列功率管之间的中间各列导电连接件均包括多个导电金属件和一个电极，所述中间各列导电连接件的电极包括两个第一导电柱和三个第二导电柱，第一导电柱为输入电路的母线导电柱，第二导电柱为电机的三相线导电柱；
所述第一印刷电路板还具有在列的方向上分布在每个所述电极两侧的第二安装孔。
5.根据权利要求4所述的功率部，其特征在于，
中间的各列导电连接件包括两个长度不一致的导电金属件；具有第二导电柱的三列导电金属件的分布形式相一致，均为短的导电金属件位于长的导电金属件和第二导电柱之间；具有第一导电柱的两列导电金属件的分布形式相一致，均为第一导电柱位于长的导电金属件于短的导电金属件之间；
所述第一安装孔位于中间各列导电连接件的长的导电金属件上，且靠近所述长的导电金属件的远离第二导电柱的一端设置。
6.根据权利要求4所述的功率部，其特征在于，各有一列最外侧的导电连接件位于最外侧两列功率管之外，每列所述最外侧的导电连接件包括两个长度一致的导电金属件，所述第一安装孔位于其中至少一个导电金属件上。
7.一种控制器，其特征在于，包括：
如权利要求1至6中任一项所述的功率部；
散热部，所述散热部位于所述主板体的背离所述功率管的一侧散热部功率管，所述散热部通过穿过所述第一安装孔的第一连接件与所述功率部连接；
控制部，所述功率部设在所述散热部与所述控制部之间且三者呈层叠分布，所述控制部包括第二印刷电路板以及设于所述第二印刷电路板上的控制元件，所述控制部与所述功率部通过第一母线端子电连接。
8.根据权利要求7所述的控制器，其特征在于，所述第一母线端子位于各列所述导电连接件的一端与所述主板体的远离所述第一安装孔的边沿之间。
9.根据权利要求8所述的控制器，其特征在于，所述第一母线端子穿过所述第二印刷电路板以将所述功率部与所述控制部固定。
10.根据权利要求8所述的控制器，其特征在于，还包括支撑柱、第三连接件，所述支撑柱夹在所述第一印刷电路板与所述第二印刷电路板之间，所述第三连接件连接所述第一印刷电路板、所述第二印刷电路板、所述散热部，所述第三连接件位于各列所述导电连接件的另一端与所述主板体的靠近所述第一安装孔的边沿之间。
11.根据权利要求7所述的控制器，其特征在于，所述第一印刷电路板还具有在列的方向上分布在每个电极两侧的第二安装孔，第二连接件穿过所述第二安装孔以将所述散热部与所述第一印刷电路板固定。
12.根据权利要求7所述的控制器，其特征在于，所述散热部具有容纳槽，所述容纳槽位于所述功率部的远离所述第一安装孔的边沿的外侧，所述容纳槽内所容纳的控制元件为支撑电容。
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