CN216056712U - 电机控制器以及具有其的电机 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电机控制器以及具有其的电机，包括壳体和功率器件，壳体上具有散热区，功率器件设置于壳体内，且功率器件与散热区通过固定结构连接。根据本申请的电机控制器以及具有其的电机，能有效保证功率器件散热。

Description

电机控制器以及具有其的电机

技术领域

本申请属于电机技术领域，具体涉及一种电机控制器以及具有其的电机。

背景技术

目前，电机控制器是若干硬件电路组成的的，有接口电路，功率电路，MCU周边电路，采样电路、霍尔电路等；霍尔电路是将霍尔置于电机转子旁，从而获取电机转子的位置信号，通过采集分析，输入给MCU电路，从何判断转子的位置，实现对电机位置的解析，进一步控制功率电路的开关，实现电机的变频控制；霍尔位置关系到电机运行的好坏，直接置于电机转子旁将会影响到霍尔的正常运行，从而影响到电机的运转；功率电路是由6个MOSFET组成，功率器件在进行能量转化的过程中，电流流经功率器件，会产生能量损耗，并以热量的形成呈现出来，具体表现形式是功率器件的发热，表面温度剧烈升高；过高的温度会严重损坏功率器件的使用性能，降低系统的可靠性和使用寿命，严重时造成器件失效，整个控制器的损坏。

但是，传统的散热方式，是将单个功率器件分别增加一个散热器，需要较大的安装面纪，占用较大的PCB板面积，安装效率低，使用成本高等难点。同时，在布放功率时，单个散热器的体积大，占用空间大，在设计高功率密度电机时，存在较大的空间需求，不适合高功率密度电机的应用；另外一种方式是使用电机的端盖面散热，即将MOSFET的散热面靠近端盖面散热，使用端盖面散热存在散热距离大，散热间隙之间需要使用高导热系数散热材料，成本较高；同时在高振动高加速的使用环境下，由于电机的结构在振动环境下会产生弹性形变，造成散热间隙扩大，影响散热效果；不论是增加散热器或者使用端面散热，散热距离控制精度差，在高振动环境下，散热距离会伴随振动的增加而增大，扩大了散热间隙，影响散热效果，降低电机性能。

因此，如何提供一种能有效保证功率器件散热的电机控制器以及具有其的电机成为本领域技术人员急需解决的问题。

实用新型内容

因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种电机控制器以及具有其的电机，能有效保证功率器件散热。

为了解决上述问题，本申请提供一种电机控制器，包括：

壳体，壳体上具有散热区，

和功率器件，功率器件设置于壳体内，且功率器件与散热区通过固定结构连接。

进一步地，功率器件包括场效应单元组，每组场效应单元组包括两个场效应单元；固定结构包括卡接结构，卡接结构同时将同组的两个场效应单元卡接于散热区。

进一步地，卡接结构包括第一卡接件和第二卡接件；第一卡接件设置于壳体内，并与散热区连接；第二卡接件包括本体结构，本体结构上开设有通孔，第一卡接件通过通孔与第二卡接件卡接，并且本体结构止挡于同组的两个场效应单元远离壳体的一侧。

进一步地，本体结构具有向远离功率器件的方向上突出的弧形结构。

进一步地，弧形结构的数量设置为两个；

和/或，第一卡接件设置于同组的两个场效应单元之间；

和/或，第一卡接件与同组的两个场效应单元之间均有间隙。

进一步地，功率器件的散热面朝向散热区，且在散热面与散热区之间设置填充有导热材料。

进一步地，电机控制器还包括电路板和连接定子绕组的接电结构；电路板上设置有连接结构，连接结构与接电结构电连接，连接结构与电路板电连接。

进一步地，接电结构包括接电片；连接结构具有接线槽，接线槽具有入口，接线槽内具有相对设置的两个导电片，接电片能够通过入口进入接线槽内，并与两个导电片接触。

进一步地，两个导电片均具有向靠近彼此的方向上弯曲的弯曲区，两个导电片的弯曲区相对设置，接电片能够与两个导电片的弯曲区电连接。

进一步地，壳体上设置有过线孔，过线孔与连接结构的位置和数量均相对应；

和/或，接电结构包括U相接电结构、V相接电结构和W相接电结构；

和/或，连接结构与接电结构的数量相对应。

进一步地，电机控制器还包括霍尔元件，壳体上还设置有安装槽，霍尔元件设置于安装槽内。

进一步地，电机控制器还包括隔热腔和转子组件，转子组件设置于隔热腔内。

进一步地，壳体上设置有安装筒，安装筒内部形成隔热腔；和/或，转子组件包括转子本体和轴承结构。

根据本申请的再一方面，提供了一种电机，包括电机控制器，电机控制器为上述的电机控制器。

本申请提供的电机控制器以及具有其的电机，将功率器件固定在散热区上，既能实现稳定固定，又需要避免在高振动环境下产生较大的应力对功率器件造成损坏，将散热间隙保持在合理的控制范围内，并且本申请在壳体上设置散热区省去了散热器的安装，扩大了功率器件的散热面积。本申请能有效保证功率器件散热。

附图说明

图1为本申请实施例的壳体的结构示意图；

图2为本申请实施例的功率器件的安装结构示意图；

图3为本申请实施例的功率器件的安装结构示意图；

图4为本申请实施例的壳体的结构示意图；

图5为本申请实施例的壳体的结构示意图；

图6为本申请实施例的壳体与各元件的连接结构示意图；

图7为本申请实施例的第二卡接件的结构示意图；

图8为本申请实施例霍尔元件的安装结构示意图；

图9为本申请实施例电路板的结构示意图；

图10为本申请实施例连接结构的结构示意图。

附图标记表示为：

1、壳体；11、过线孔；12、安装槽；13、安装筒；2、功率器件；21、场效应单元；31、第一卡接件；32、第二卡接件；321、弧形结构；322、通孔；4、电路板；41、连接结构；411、导电片；5、霍尔元件。

具体实施方式

结合参见图1-10所示，一种电机控制器，包括壳体1和功率器件2，壳体1上具有散热区，功率器件2设置于壳体1内，且功率器件2与散热区通过固定结构连接，将功率器件2固定在散热区上，既能实现稳定固定，又需要避免在高振动环境下产生较大的应力对功率器件2造成损坏，将散热间隙保持在合理的控制范围内，并且本申请在壳体1上设置散热区省去了散热器的安装，扩大了功率器件2的散热面积，能有效保证功率器件2散热。解决了电机因散热问题，使得控制器功率器件2散热方式存在安装复杂，安装效率低下，占用电机空间较大，使用成本高的问题。本申请解决了电机因散热问题，使得控制器功率器件2散热方式存在安装复杂，安装效率低下，占用电机空间较大，使用成本高的问题，本申请解决了电机在高振动环境下，由于电机的结构在振动环境下会产生弹性形变，造成散热间隙扩大，影响散热效果。壳体1形成电器盒，利用电器盒在散热区的加工出来的散热平台作为散热面，电机控制板上功率器件2集中布置在PCB电路板4板的一侧。因为功率器件2存在发热，本申请将功率器件2布放在PCB电路板4靠近电器盒的一侧，能够对其发热能量进行控制，防止发热限制或者损坏电机控制器的使用性能。

本申请还公开了一些实施例，功率器件2包括场效应单元21组，每组场效应单元21组包括两个场效应单元21；固定结构包括卡接结构，卡接结构同时将同组的两个场效应单元21卡接于散热区，通过卡接结构将功率器件2牢固的固定在散热区上，减少了散热间隙。因功率器件2场效应单元21是两两一组，则本申请中需设计出三个卡接结构，以实现六个功率器件2场效应单元21的固定。

本申请还公开了一些实施例，卡接结构包括第一卡接件31和第二卡接件32；第一卡接件31设置于壳体1内，并与散热区连接；第二卡接件32包括本体结构，本体结构上开设有通孔322，第一卡接件31通过通孔322与第二卡接件32卡接，并且本体结构止挡于同组的两个场效应单元21远离壳体1的一侧。第二卡接件32为金属扣，第一卡接件31与金属扣的结合，将功率器件2紧紧的贴在壳体1散热区，即增强了功率器件2的散热效果，同时也增强了抗震动性。第一卡接件31为凸键，该凸键的纵切面为箭头状。因为直流电机一般使用的是三相全桥电路，功率器件2以两两一组，分开布放。第一卡接件31包括连杆和箭头形的卡钩，卡钩位于连杆的第一端，连杆的第二端与散热区连接，卡钩需大于第二卡接结构通孔322的1mm以上，以满足凸键对金属扣固定。第二卡接结构的通孔322的横截面形状包括三角形形状。第二卡接件32为金属扣。

本申请还公开了一些实施例，本体结构具有向远离功率器件2的方向上突出的弧形结构321。利用金属扣的弧形结构321，通过第一卡接件31固定扣住功率器件2，进一步增强抗振动性能。

本申请还公开了一些实施例，弧形结构321的数量设置为两个；第二卡接件32的本体为弧形结构321，中间的通孔322穿过凸键以后，凸键的箭头结构将金属扣反向固定，利用金属扣端部将功率器件2紧密固定在散热区上；同时，金属扣与凸键的倒三角结构在电器盒面对上下振动时，金属扣的双凸面结构，可以过滤掉强振动对功率器件2造成的冲击，导致散热间隙增大，有效果控制散热间隙的距离，从何保证在高振动环境下仍然能够保持足够的散热能力，良好的散热性能，使功率器件2的表面温度保持在一个较低的水平范围，使功率器件2能够长时间工作在合适的温度范围内，降低了系统对功率器件2的性能指标的需求，在使用低成本的功率器件2，也能获得较高的使用功率，提升产品成本的竞争力，保证电机在高转速运行下稳定运行。金属扣的长度为22mm，宽10mm，厚0.5mm,此尺寸可以较好的实现固定TO-220封装类MOS；若有其他封装类型功率器件2(MOS，IGBT)，封装种类为DPAK、D2PAK、IPAK，TO-220SIS,TO-247等类型，金属扣的外形需同步增减。

本申请还公开了一些实施例，第一卡接件31设置于同组的两个场效应单元21之间；

本申请还公开了一些实施例，第一卡接件31与同组的两个场效应单元21之间均有间隙，即同组的两个场效应单元21MOS之间的间距需大于第一卡接件31的宽度，每个MOS与第一卡接件31之间的间隙在1mm以上；单个MOS的散热面积为10*10mm。散热区的面积需大于MOS的散热面积，单个MOS投影所需的散热面积为15*15mm,以增加对MOS的散热能力；第一卡接件31即凸键的长度为10mm,宽1mm,高度应高于MOS的厚度2.1mm。第一卡接件31包括连杆和箭头形的卡钩，卡钩位于连杆的第一端，连杆的第二端与散热区连接，卡钩与散热区之间的距离在2.8mm以上(高度2.1mm+第二卡接件32的厚度0.5mm)。

本申请还公开了一些实施例，功率器件2的散热面朝向散热区，且在散热面与散热区之间设置填充有导热材料。功率器件2卡接于散热区后，功率器件2的散热区之间的间隙控制在0.5mm到1mm之间，在该间隙之间填充导热材料，比如导热硅胶材料，通过导热性能良好的硅胶材料替换间隙之间的空气，有利用增强散热性能；导热材料一般为导热硅胶和导热贴，使用导热贴材料时，导热贴使用面积需大于6个MOS散热总面积，至少为6*225平方毫米，最大不超过的与散热区的面积。

本申请还公开了一些实施例，电机控制器还包括电路板4和连接定子绕组的接电结构；电路板4上设置有连接结构41，连接结构41与接电结构电连接，连接结构41与电路板4电连接。

本申请还公开了一些实施例，接电结构包括接电片；连接结构41具有接线槽，接线槽具有入口，接线槽内具有相对设置的两个导电片411，接电片能够通过入口进入接线槽内，并与两个导电片411接触。

本申请还公开了一些实施例，两个导电片411均具有向靠近彼此的方向上弯曲的弯曲区，两个导电片411的弯曲区相对设置，接电片能够与两个导电片411的弯曲区电连接。弯曲区为弧形结构321，可以为连续的双弧形结构321或者连续的三弧形结构321，或者连续的多弧形结构321，在接线槽的内部上上设计弧形金属面，弧形金属面与金属面之间有间隙，弧形结构321为两个半径为2.5mm，厚度0.5mms的金属片构造的半圆结构，与针座内壁紧密连接，左右两侧的弧形结构321形成双弧形的立体结构；在完成定子铁芯安装后，三相绕组接电片穿过电器盒与PCB电路板4，与针座的双弧形金属面接触，利用弧形金属面在挤压后产生的金属弹力，将接电片和针座实现电信号连接，双弧形金属面受力形变后，能够扩大两者之间的接触面积，减少两者之间的接触电阻，避免产生电火花；同时，此方式操作简单，不需要焊接或者使用螺栓固定，能够提高安装效率。

本申请还公开了一些实施例，壳体1上设置有过线孔11，过线孔11与连接结构41的位置和数量均相对应；壳体1上开过线孔11，方便了控制器与电机三相线的连接，节省了电机安装时间，也节省了电机内部空间。在壳体1上有三个过线孔11，在电路板4对应位置上有的三个针连接结构41，用于与电机三相接电片相连；接电片另一端连接的是定子绕组；安装结构的底部有四个长方体结构，长宽高分别是1*1*3mm，用于与PCB电路板4连接，兼顾固定和电气信号连接，顶部为空心长方体结构，外形尺寸长宽高为8*6*35mm,高度为接电片伸出PCB电路板4后的长度。

和/或，接电结构包括U相接电结构、V相接电结构和W相接电结构；电器盒的过线孔11与电路板4上的连接结构41，实现了控制器与电机三相线相接，简化电机与控制器安装，也节省了电机内部空间，两者之间的紧密接触也省去了焊接步骤，操作更加简便。

和/或，连接结构41与接电结构的数量相对应。

本申请还公开了一些实施例，电机控制器还包括霍尔元件5，壳体1上还设置有安装槽12，霍尔元件5设置于安装槽12内。安装槽12的位置与电路板4上的霍尔元件5的位置相对应，在电器盒上设计一个安装槽12，长40mm,宽10mm,深度30mm，将焊接完成的电路板4装配至电器盒时，霍尔元件5可以很好的插入安装槽12中，安装槽12设计可以将霍尔呀看见定位在固定位置，提高了电机运转的精度，同时也防止了摩擦、震动为霍尔带来的影响，避免霍尔采样信号的不精确造成的控制精度降低；在较高的振动环境下，安装槽12能限制控制器上霍尔元件5的摆动范围，具有支撑作用，安装槽12能使得霍尔器件更好的固定于电机上，同时也更加有效的利用了电机的空间，从而达到降低成本的目的。安装槽12稳固了控制器上的霍尔器件，也为电机节省了使用空间。

本申请还公开了一些实施例，电机控制器还包括隔热腔和转子组件，转子组件设置于隔热腔内。隔热腔能够将电机轴承与控制器隔开，有效的将轴承因运行时产生的热量隔开，减少了两者之间的热传递，避免了两者之间发热的互相影响，提高了电机本身的散热效率，加强了电机的使用寿命，也避免了对控制器运行的影响。

本申请还公开了一些实施例，壳体1上设置有安装筒13，安装筒13内部形成隔热腔；和/或，转子组件包括转子本体和轴承结构。安装筒13的横截面为圆形，安装筒13的一端与壳体1连接，安装筒13的横截面直径为24mm，能够满足轴承的安装尺寸。电机安装时将转子本体与轴承从中间的开孔位置通过，设计一个该套筒可以将电机转子、轴承与控制器上的元件很好的隔开，这样有效的避免了转子轴承旋转产生的热量，对控制器带来的影响，使功率器件2工作在合适的工作环境温度范围内。

根据本申请的实施例，提供了一种电机，包括电机控制器，电机控制器为上述的电机控制器。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。

Claims (14)

1.一种电机控制器，其特征在于，包括：

壳体(1)，所述壳体(1)上具有散热区，

和功率器件(2)，所述功率器件(2)设置于所述壳体(1)内，且所述功率器件(2)与所述散热区通过固定结构连接。

2.根据权利要求1中所述的电机控制器，其特征在于，所述功率器件(2)包括场效应单元(21)组，每组所述场效应单元(21)组包括两个场效应单元(21)；所述固定结构包括卡接结构，所述卡接结构同时将同组的两个所述场效应单元(21)卡接于所述散热区。

3.根据权利要求2中所述的电机控制器，其特征在于，所述卡接结构包括第一卡接件(31)和第二卡接件(32)；所述第一卡接件(31)设置于所述壳体(1)内，并与所述散热区连接；所述第二卡接件(32)包括本体结构，所述本体结构上开设有通孔(322)，所述第一卡接件(31)通过所述通孔(322)与所述第二卡接件(32)卡接，并且所述本体结构止挡于同组的两个所述场效应单元(21)远离所述壳体(1)的一侧。

4.根据权利要求3中所述的电机控制器，其特征在于，所述本体结构具有向远离所述功率器件(2)的方向上突出的弧形结构(321)。

5.根据权利要求4中所述的电机控制器，其特征在于，所述弧形结构(321)的数量设置为两个；

和/或，所述第一卡接件(31)设置于同组的两个所述场效应单元(21)之间；

和/或，所述第一卡接件(31)与同组的两个所述场效应单元(21)之间均有间隙。

6.根据权利要求1中所述的电机控制器，其特征在于，所述功率器件(2)的散热面朝向所述散热区，且在所述散热面与所述散热区之间设置填充有导热材料。

7.根据权利要求1中所述的电机控制器，其特征在于，所述电机控制器还包括电路板(4)和连接定子绕组的接电结构；所述电路板(4)上设置有连接结构(41)，所述连接结构(41)与所述接电结构电连接，所述连接结构(41)与所述电路板(4)电连接。

8.根据权利要求7中所述的电机控制器，其特征在于，所述接电结构包括接电片；所述连接结构(41)具有接线槽，所述接线槽具有入口，所述接线槽内具有相对设置的两个导电片(411)，所述接电片能够通过所述入口进入所述接线槽内，并与两个所述导电片(411)接触。

9.根据权利要求8中所述的电机控制器，其特征在于，两个所述导电片(411)均具有向靠近彼此的方向上弯曲的弯曲区，两个所述导电片(411)的弯曲区相对设置，所述接电片能够与两个所述导电片(411)的弯曲区电连接。

10.根据权利要求7中所述的电机控制器，其特征在于，所述壳体(1)上设置有过线孔(11)，所述过线孔(11)与所述连接结构(41)的位置和数量均相对应；

和/或，所述接电结构包括U相接电结构、V相接电结构和W相接电结构；

和/或，所述连接结构(41)与所述接电结构的数量相对应。

11.根据权利要求1中所述的电机控制器，其特征在于，所述电机控制器还包括霍尔元件(5)，所述壳体(1)上还设置有安装槽(12)，所述霍尔元件(5)设置于所述安装槽(12)内。

12.根据权利要求1中所述的电机控制器，其特征在于，所述电机控制器还包括隔热腔和转子组件，所述转子组件设置于所述隔热腔内。

13.根据权利要求12中所述的电机控制器，其特征在于，所述壳体(1)上设置有安装筒(13)，所述安装筒(13)内部形成所述隔热腔；和/或，所述转子组件包括转子本体和轴承结构。

14.一种电机，包括电机控制器，其特征在于，所述电机控制器为权利要求1-13中任一项所述的电机控制器。

Images