CN217388553U - 控制器功率单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种控制器功率单元，属于控制器技术领域。该控制器功率单元包括：电容盒组件、一个或多个母线电容、整流二极管、IGBT模块、散热器、支撑背板和叠层母排；一个或多个母线电容的第一端与电容盒组件连接，电容盒组件用于与底板固定连接；整流二极管和IGBT模块均固定连接在散热器的安装面上，散热器与支撑背板固定连接；一个或多个母线电容的第二端朝向散热器的安装面，叠层母排与母线电容的第二端连接，叠层母排的第一侧边与整流二极管连接，叠层母排的第二侧边与IGBT模块连接。本实用新型中，立式安装的母线电容的第二端能够靠近整流二极管和IGBT模块，因而叠层母排结构简单，实现小型化设计，减少寄生电感。

Description

控制器功率单元

技术领域

本实用新型涉及控制器技术领域，特别涉及一种控制器功率单元。

背景技术

在电机控制系统中，由控制器对外部输入的直流或三相交流电进行转换和控制，向电机供电。控制器通常包括控制板、功率单元、箱体结构件，功率单元作为控制器内的重要部件，起到了整流、滤波、逆变等作用。

相关技术中，控制器功率单元包括电容、IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)模块、固定板和叠层母排，电容和IGBT模块分别水平铺装于固定板上，叠层母排适应性连接在尺寸规格不同的电容和IGBT模块上，然而，上述安装导致功率单元占用空间大，且叠层母排结构复杂，存在寄生电感量过大的不利影响。

实用新型内容

本实用新型提供了一种控制器功率单元，可以解决相关技术中功率单元占用空间大，叠层母排结构复杂，寄生电感量过大的问题。所述技术方案如下：

一种控制器功率单元，所述控制器功率单元包括：电容盒组件、一个或多个母线电容、整流二极管、IGBT模块、散热器、支撑背板和叠层母排；

所述电容盒组件为立式结构，一个或多个所述母线电容的第一端与所述电容盒组件连接，所述母线电容的第二端伸出所述电容盒组件，所述电容盒组件用于与底板固定连接；

所述整流二极管和所述IGBT模块均固定连接在所述散热器的安装面上，所述支撑背板上开有过孔，所述散热器的安装面与所述支撑背板贴合并固定连接，且所述整流二极管和所述IGBT模块均穿过所述过孔，所述支撑背板用于与所述底板固定连接；

一个或多个所述母线电容的第二端朝向所述散热器的安装面，所述叠层母排与所述母线电容的第二端连接，所述叠层母排的第一侧边与所述整流二极管连接，所述叠层母排上与所述第一侧边相对的第二侧边与所述IGBT模块连接。

在一种可能的实现方式中，所述电容盒组件包括电容盒支架和电容盒盖板；所述电容盒支架为一体式结构，所述电容盒支架的侧面具有一个或多个容置槽，每个所述容置槽的底部设置有安装孔，所述电容盒支架的底面设置有多个固定支脚；所述电容盒盖板为平板形状，所述电容盒盖板与所述电容盒支架上具有容置槽的端面固定连接，所述电容盒盖板上开有与多个所述容置槽一一对应的多个电容支撑孔，所述电容支撑孔的直径大于所述母线电容的直径。

可选地，所述电容盒组件还包括加固支架，所述加固支架的一端与所述电容盒支架上远离所述固定支脚的一侧固定连接，所述加固支架的第二端与所述支撑背板固定连接。

可选地，所述加固支架包括角架和筋板，所述角架具有相互垂直的两个承靠面，所述角架通过两个所述承靠面分别与所述电容盒支架的侧壁和所述支撑背板固定连接，所述筋板与所述角架一体成型。

可选地，所述叠层母排包括绝缘层组件、正极母排和负极母排，所述绝缘层组件为平面结构，所述绝缘层组件、所述正极母排和所述负极母排上均开有与所述母线电容对应的安装过孔；所述绝缘层组件包括第一绝缘层、第二绝缘层、第三绝缘层，所述正极母排压紧在所述第一绝缘层和第二绝缘层之间，所述负极母排压紧在所述第二绝缘层和第三绝缘层之间；所述正极母排和负极母排别设置有多个延伸引脚，多个所述延伸引脚分布在所述叠层母排的第一侧边和第二侧边，所述延伸引脚用于与所述IGBT模块或所述整流二极管连接。

可选地，多个所述延伸引脚中，存在至少一个与所述IGBT模块连接的延伸引脚沿所述绝缘层组件所在平面短距离延伸，所述短距离为能够实现安装搭接的最短距离。

可选地，所述散热器上设置有凸台，所述整流二极管和/或所述IGBT模块安装在所述凸台上，所述凸台能够增加所述叠层母排与所述支撑背板之间的间距。

可选地，所述散热器包括第一散热器和第二散热器，所述第一散热器和所述第二散热器的安装面分别与所述支撑背板固定连接，所述整流二极管固定连接在所述第一散热器上，所述IGBT模块固定连接在所述第二散热器上。

可选地，所述支撑背板包括背板本体和绝缘板，所述绝缘板固定连接在所述背板本体上，且位于所述背板本体与所述叠层母排之间。

本实用新型提供的技术方案的有益效果至少包括：

电容盒组件为立式结构，因而可以将母线电容以立式排列安装于底板，占用底板空间较小，底板上方空间的利用率提升。整流二极管和IGBT模块均固定在散热器上，因而可以实现直接散热。散热器安装在支撑背板上，支撑背板安装在底板上，因而散热器与底板之间留有足够空间，以便于其他元件的连接和走线等。立式安装的一个或多个母线电容的第二端朝向散热器的安装面，同时母线电容的第二端也能够靠近整流二极管和IGBT模块，这样，与母线电容的第二端连接的叠层母排靠近整流二极管和IGBT模块，因而叠层母排结构简单，能够实现小型化设计，减少折弯次数和叠层母排延伸长度，从而减少寄生电感。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种控制器功率单元的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种电容盒支架的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的另一种电容盒支架的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的一种电容盒盖板的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的一种加固支架和支撑背板的结构示意图；

图6是本实用新型实施例提供的一种叠层母排的结构示意图；

图7是本实用新型实施例提供的一种散热器的结构示意图。

附图标记：

1：电容盒组件；2：母线电容；3：整流二极管；4：IGBT模块；5：散热器；6：支撑背板；7：叠层母排；

11：电容盒支架；12：电容盒盖板；13：加固支架；51：第一散热器；52：第二散热器；61：背板本体；62：绝缘板；71：绝缘层组件；72：正极母排；73：负极母排；

131：角架；132：筋板。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

图1示例了本实用新型实施例的一种控制器功率单元的结构示意图。如图1所示，控制器功率单元包括：电容盒组件1、一个或多个母线电容2、整流二极管3、IGBT模块4、散热器5、支撑背板6和叠层母排7；电容盒组件1为立式结构，一个或多个母线电容2的第一端与电容盒组件1连接，母线电容2的第二端伸出电容盒组件1，电容盒组件1用于与底板固定连接；整流二极管3和IGBT模块4均固定连接在散热器5的安装面上，支撑背板6上开有过孔，散热器5的安装面与支撑背板6贴合并固定连接，且整流二极管3和IGBT模块均穿过该过孔，支撑背板6用于与底板固定连接；一个或多个母线电容2的第二端朝向散热器5的安装面，叠层母排7与母线电容2的第二端连接，叠层母排7的第一侧边与整流二极管3连接，叠层母排7上与第一侧边相对的第二侧边与IGBT模块4连接。

本实用新型实施例中，电容盒组件1为立式结构，因而可以将母线电容2以立式排列安装于底板，占用底板空间较小，底板上方空间的利用率提升。整流二极管3和IGBT模块4均固定在散热器5上，因而可以实现直接散热。散热器5安装在支撑背板6上，支撑背板6安装在底板上，因而散热器5与底板之间留有足够空间，以便于其他元件的连接和走线等。立式安装的一个或多个母线电容2的第二端朝向散热器5的安装面，同时母线电容2的第二端也能够靠近整流二极管3和IGBT模块4，这样，与母线电容2的第二端连接的叠层母排7靠近整流二极管3和IGBT模块4，因而叠层母排7结构简单，能够实现小型说

化设计，减少折弯次数和叠层母排延伸长度，从而减少寄生电感。

其中，支撑背板6可以竖直固定于底板上，电容盒组件1也竖直固定于底板上，从而多个母线电容2的第二端所在平面平行于支撑背板6。由于母线电容2的第二端靠近整流二极管3和IGBT模块4，因而叠层母排7能够设计成平面结构，叠层母排7的第一面与母线电容2的第二端所在平面贴合固定，叠层母排7的第二面与整流二极管3和IGBT模块4贴合并连接。

在一些实施例中，如图1、图2和图4所示，电容盒组件1包括电容盒支架11和电容盒盖板12；电容盒支架11为一体式结构，电容盒支架11的侧面具有一个或多个容置槽，每个容置槽的底部设置有安装孔，电容盒支架11的底面设置有多个固定支脚；电容盒盖板12为平板形状，电容盒盖板12与电容盒支架11上具有容置槽的端面固定连接，电容盒盖板12上开有与多个容置槽一一对应的多个电容支撑孔，电容支撑孔的直径大于母线电容2的直径。

需要说明的是，母线电容2可以为圆柱状结构，母线电容2的第一端设置有螺杆，母线电容2的第二端设置有带有螺纹孔的正极凸台和负极凸台。

这样，可以将母线电容2伸入容置槽内，将母线电容2的第一端靠紧在容置槽底部，使母线电容2的螺杆伸出电容盒支架11上的安装孔，并通过螺母将电容固定在电容盒支架11上。电容盒支架11的底面设置有多个支脚，因而通过底面的支脚与底板的连接，实现立式支撑。由于电容盒支架11为一体式结构，可以通过加工中心铣削而成，因而结构整体稳定性好，不易变形，尺寸精度容易保证，便于实现安装。

当然，如图3所示，电容盒支架11的侧面可以设置有一个容置槽，容置槽底部设置多个安装孔，进而多个母线电容2伸进容置槽内，通过多个安装孔固定连接。这样，电容盒支架11为内部中空的结构，起到了减重作用，电容盒支架11侧壁上可以设置多处加强筋，避免变形。

进一步地，可以将电容盒盖板12固定在电容盒支架11上，同时电容支撑孔套在母线电容2的中部，从而电容盒盖板12能对母线电容2进行进一步支撑，尤其是在控制器功率单元受到冲击振动时，电容盒盖板12能够增强电容的稳定性。

在一些实施例中，电容支撑孔与母线电容2之间涂抹有硅橡胶，硅橡胶能够粘合母线电容2和电容盒盖板12，从而增强母线电容2的稳定性，同时拥有抗震和耐冲击、防潮、耐温度骤变和腐蚀的优良性能。

在一些实施例中，如图5所示，电容盒组件1还包括加固支架13，加固支架13的一端与电容盒支架11上远离固定支脚的一侧固定连接，加固支架13的第二端与支撑背板6固定连接。这样，立式电容盒支架11的上端能够通过加固支架13稳定地与支撑背板6连接，进而加固支架13能够对电容盒支架11起到支撑作用，以加强高度较高的电容盒支架11的稳定性。

其中，加固支架13包括角架131和筋板132，角架131具有相互垂直的两个承靠面，角架131通过两个承靠面分别与电容盒支架11的侧壁和支撑背板6固定连接，筋板132与角架131一体成型。这样，角架131具有相互垂直的两个承靠面，因而可以形成稳定的三角形支撑，同时贴合电容盒支架11侧壁和支撑背板6之间垂直的空间关系，筋板132能够进一步加强角架131的刚度。

在一些实施例中，如图6所示，叠层母排7包括绝缘层组件71、正极母排72和负极母排73，绝缘层组件71为平面结构，绝缘层组件71、正极母排72和负极母排73上均开有与母线电容2对应的安装过孔；绝缘层组件71包括第一绝缘层、第二绝缘层、第三绝缘层，正极母排72压紧在第一绝缘层和第二绝缘层之间，负极母排73压紧在第二绝缘层和第三绝缘层之间；正极母排72和负极母排73别设置有多个延伸引脚，多个延伸引脚分布在叠层母排7的第一侧边和第二侧边，延伸引脚用于与IGBT模块4或整流二极管3连接。

这样，母线电容2第二端的两个螺纹孔可以通过叠层母排7上的安装过孔与叠层母排7固定连接。延伸引脚可以折弯设计，以搭接至不同高度的IGBT模块4和整流二极管3的安装面。由于母线电容2的第二端靠近IGBT模块4和整流二极管3，因而叠层母排7的延伸引脚较短，且不需要设计过多折弯。另外，延伸引脚还可以与控制器内的其他元器件连接。

在一些实施例中，多个延伸引脚中，存在至少一个与IGBT模块4连接的延伸引脚沿绝缘层组件71所在平面短距离延伸，短距离为能够实现安装搭接的最短距离。与此同时，IGBT模块4的安装面与该延伸引脚所在平面共面，这样，说

叠层母排7的引脚不需要折弯设计，从而减少寄生电感。当然，也可以存在至少一个与整流二极管3连接的延伸引脚不需要折弯设计。

其中，通过调整电容盒组件1至散热器5安装面的距离，便能实现延伸引脚与IGBT模块4的安装面共面。通过缩短整流二极管3与IGBT模块4之间的间距，便可以实现延伸引脚延伸距离的缩短，进一步减少寄生电感。

需要说明的是，当IGBT模块4的安装面与整流二极管3的安装面不共面时，与IGBT模块4或者整流二极管3连接的一侧延伸引脚不需要适应性折弯设计，另一侧延伸引脚只需要小幅度适应性折弯设计，以形成高度差，实现叠层母排7同时与IGBT模块4和整流二极管3的连接。当IGBT模块4的安装面与整流二极管3的安装面共面时，叠层母排7的延伸引脚不需要适应性折弯设计，此种情况同样能够减少叠层母排7的寄生电感。

进一步地，由于延伸引脚长度较短，且部分延伸引脚不需要折弯，部分延伸引脚折弯次数少，因而增加了加工时的方便性，同时节省了原材料，降低了生产成本。

在一些实施例中，如图7所示，散热器5上设置有凸台，整流二极管3和/或IGBT模块4安装在凸台上，凸台能够增加叠层母排7与支撑背板6之间的间距。

由于支撑背板6通常为导电材料，因而叠层母排7与支撑背板6之间要留出一定安全间距。示例地，该安全间距为10mm。当整流二极管3和/或IGBT模块4安装在凸台上时，整流二极管3和/或IGBT模块4的安装面能够远离支撑背板6上朝向叠层母排7的一面，因而叠层母排7能够远离支撑背板6。

在一些实施例中，散热器5包括第一散热器51和第二散热器52，第一散热器51和第二散热器52的安装面分别与支撑背板6固定连接，整流二极管3固定连接在第一散热器51上，IGBT模块4固定连接在第二散热器52上。这样，在整流二极管3和IGBT模块4的间距保持不变的情况下，相比于一体式散热器，分体式散热器的体积更小，重量更轻，安装更加方便。

在一些实施例中，如图5所示，支撑背板6包括背板本体61和绝缘板62，绝缘板62固定连接在背板本体61上，且位于背板本体61与叠层母排7之间。说

这样，绝缘板62能够隔绝叠层母排7与导电背板本体61之间的干扰，提升安全性能。

本实用新型实施例中，电容盒组件1为立式结构，因而可以将母线电容2以立式排列安装于底板，占用底板空间较小，底板上方空间的利用率提升。整流二极管3和IGBT模块4均固定在散热器5上，因而可以实现直接散热。散热器5安装在支撑背板6上，支撑背板6安装在底板上，因而散热器5与底板之间留有足够空间，以便于其他元件的连接和走线等。立式安装的一个或多个母线电容2的第二端朝向散热器5的安装面，同时母线电容2的第二端也能够靠近整流二极管3和IGBT模块4，这样，与母线电容2的第二端连接的叠层母排7靠近整流二极管3和IGBT模块4，因而叠层母排7结构简单，能够实现小型化设计，减少折弯次数和叠层母排延伸长度，从而减少寄生电感。

以上所述仅为本实用新型的说明性实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种控制器功率单元，其特征在于，所述控制器功率单元包括：电容盒组件(1)、一个或多个母线电容(2)、整流二极管(3)、IGBT模块(4)、散热器(5)、支撑背板(6)和叠层母排(7)；

所述电容盒组件(1)为立式结构，一个或多个所述母线电容(2)的第一端与所述电容盒组件(1)连接，所述母线电容(2)的第二端伸出所述电容盒组件(1)，所述电容盒组件(1)用于与底板固定连接；

所述整流二极管(3)和所述IGBT模块(4)均固定连接在所述散热器(5)的安装面上，所述支撑背板(6)上开有过孔，所述散热器(5)的安装面与所述支撑背板(6)贴合并固定连接，且所述整流二极管(3)和所述IGBT模块(4)均穿过所述过孔，所述支撑背板(6)用于与所述底板固定连接；

一个或多个所述母线电容(2)的第二端朝向所述散热器(5)的安装面，所述叠层母排(7)与所述母线电容(2)的第二端连接，所述叠层母排(7)的第一侧边与所述整流二极管(3)连接，所述叠层母排(7)上与所述第一侧边相对的第二侧边与所述IGBT模块(4)连接。

2.如权利要求1所述的控制器功率单元，其特征在于，所述电容盒组件(1)包括电容盒支架(11)和电容盒盖板(12)；

所述电容盒支架(11)为一体式结构，所述电容盒支架(11)的侧面具有一个或多个容置槽，每个所述容置槽的底部设置有安装孔，所述电容盒支架(11)的底面设置有多个固定支脚；

所述电容盒盖板(12)为平板形状，所述电容盒盖板(12)与所述电容盒支架(11)上具有容置槽的端面固定连接，所述电容盒盖板(12)上开有与多个所述容置槽一一对应的多个电容支撑孔，所述电容支撑孔的直径大于所述母线电容(2)的直径。

3.如权利要求2所述的控制器功率单元，其特征在于，所述电容支撑孔与所述母线电容(2)之间涂抹有硅橡胶。

4.如权利要求2或3所述的控制器功率单元，其特征在于，所述电容盒组件(1)还包括加固支架(13)，所述加固支架(13)的一端与所述电容盒支架(11)上远离所述固定支脚的一侧固定连接，所述加固支架(13)的第二端与所述支撑背板(6)固定连接。

5.如权利要求4所述的控制器功率单元，其特征在于，所述加固支架(13)包括角架(131)和筋板(132)，所述角架(131)具有相互垂直的两个承靠面，所述角架(131)通过两个所述承靠面分别与所述电容盒支架(11)的侧壁和所述支撑背板(6)固定连接，所述筋板(132)与所述角架(131)一体成型。

6.如权利要求1所述的控制器功率单元，其特征在于，所述叠层母排(7)包括绝缘层组件(71)、正极母排(72)和负极母排(73)，所述绝缘层组件(71)为平面结构，所述绝缘层组件(71)、所述正极母排(72)和所述负极母排(73)上均开有与所述母线电容(2)对应的安装过孔；

所述绝缘层组件(71)包括第一绝缘层、第二绝缘层、第三绝缘层，所述正极母排(72)压紧在所述第一绝缘层和第二绝缘层之间，所述负极母排(73)压紧在所述第二绝缘层和第三绝缘层之间；

所述正极母排(72)和负极母排(73)别设置有多个延伸引脚，多个所述延伸引脚分布在所述叠层母排(7)的第一侧边和第二侧边，所述延伸引脚用于与所述IGBT模块(4)或所述整流二极管(3)连接。

7.如权利要求6所述的控制器功率单元，其特征在于，多个所述延伸引脚中，存在至少一个与所述IGBT模块(4)连接的延伸引脚沿所述绝缘层组件(71)所在平面短距离延伸，所述短距离为能够实现安装搭接的最短距离。

8.如权利要求1所述的控制器功率单元，其特征在于，所述散热器(5)上设置有凸台，所述整流二极管(3)和/或所述IGBT模块(4)安装在所述凸台上，所述凸台能够增加所述叠层母排(7)与所述支撑背板(6)之间的间距。

9.如权利要求1或8所述的控制器功率单元，其特征在于，所述散热器(5)包括第一散热器(51)和第二散热器(52)，所述第一散热器(51)和所述第二散热器(52)的安装面分别与所述支撑背板(6)固定连接，所述整流二极管(3)固定连接在所述第一散热器(51)上，所述IGBT模块(4)固定连接在所述第二散热器(52)上。

10.如权利要求1所述的控制器功率单元，其特征在于，所述支撑背板(6)包括背板本体(61)和绝缘板(62)，所述绝缘板(62)固定连接在所述背板本体(61)上，且位于所述背板本体(61)与所述叠层母排(7)之间。

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