交流電機控制器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種交流電機控制器，包括基座、功率單元和功率板，功率單元包括第一基板，第一基板上設有三個正極直流電源端子、兩個負極直流電源端子以及三個電流輸出接線柱，正極直流電源端子與電流輸出接線柱之間連接有第一可控開關組件，電流輸出接線柱與負極直流電源端子之間連接有第二可控開關組件，其中，電流輸出接線柱設置在第一基板的中部，負極直流電源端子設置在接線柱之間，正極直流電源端子設置在電流輸出接線柱的上方，第一可控開關組件與第二可控開關組件設置在接線柱對應的位置上，在接線柱的下方設置有控制單元。通過合理的布局減少廢熱的產生，也有利于減小驅動回路，使得交流電機控制器的工作更為穩定。
【專利說明】交流電機控制器
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及車用配件領域，尤其是涉及一種用于電動車的電機控制器。
【背景技術】
[0002] 電瓶車因其不燃燒汽油產生動力，具有環保、污染小的特點，在旅游景區等對環境 要求較高的地方得到廣泛的應用。現有的電瓶車設有一個交流控制器，用于將蓄電池輸出 的直流電源轉換成三相交流電源并驅動電機轉動。
[0003] 現有的交流控制器具有一個殼體，殼體通常包括一塊底板以及位于底板上的面 蓋，殼體圍成一個腔體，交流控制器的電路板安裝在該腔體內。交流控制器通常包括功率 板、三個功率模塊以及交流接觸器，三個功率模塊通常固定在底板上，而功率板通常安裝在 功率模塊上。
[0004] 交流控制器接收蓄電池輸出的直流電，并將直流電逆變轉換成交流電輸出，因此 每一個功率模塊對應于三相電機的一相，用于向電機輸出U、V、W三相電源中的一相電源。 每一功率模塊設有兩個接收直流電源的端子，分別用于接收正極電源及負極電源，并設有 一個電流輸出端子，向電機的一相輸出電流信號。并且，兩個直流電源端子與電流輸出端子 之間需要設置可控開關器件，即功率管，如晶閘管或IGBT等，用于對直流電進行控制。
[0005] 由于功率管在工作時產生大量的廢熱，其較大的工作電流也會增加渦流效應導致 增加廢熱，影響功率管的工作，如不及時進行散熱，將導致功率管的使用壽命不長，從而影 響交流控制器的使用壽命。與此同時，由于功率管需要利用控制電流對其進行控制的，所以 需要在位于功率單元上方的功率板上設置控制電路，通過排針或排座將控制信號傳輸到位 于下方的功率單元，由于控制信號的傳輸距離較長，使得驅動回路較長，該驅動回路容易受 到較大的強電工作電流干擾。
【發明內容】
[0006] 本實用新型的目的是提供一種散熱性能良好和工作性能穩定的交流電機控制器。
[0007] 為實現本實用新型的目的，本實用新型提供一種交流電機控制器，包括基座、功率 單元和功率板，基座向內凹陷形成一個腔體，功率單元安裝在腔體內，功率單元包括第一基 板，第一基板上設有三個正極直流電源端子、兩個負極直流電源端子以及三個電流輸出接 線柱，正極直流電源端子與電流輸出接線柱之間連接有第一可控開關組件，電流輸出接線 柱與負極直流電源端子之間連接有第二可控開關組件，功率板安裝在功率單元的上方并位 于腔體內，功率板包括第二基板，第二基板上安裝有兩個霍爾元件，一個霍爾元件套裝一個 電流輸出接線柱外，其中，電流輸出接線柱并排地設置在第一基板的中部，兩個負極直流電 源端子分別設置在相鄰兩個電流輸出接線柱之間，三個正極直流電源端子設置在電流輸出 接線柱的上方并位于第一基板的最外端；第一可控開關組件包括第一可控開關器件、第二 可控開關器件和第三可控開關器件，第二可控開關組件包括第四可控開關器件、第五可控 開關器件和第六可控開關器件；第一可控開關器件和第四可控開關器件設置第一基板的左 偵牝第一可控開關器件和第四可控開關器件位于左側的電流輸出接線柱的上下兩側；第二 可控開關器件和第五可控開關器件設置第一基板的右側，第二可控開關器件和第五可控開 關器件位于右側的電流輸出接線柱的上下兩側；第三可控開關器件和第六可控開關器件設 置第一基板的中部，第三可控開關器件和第六可控開關器件位于中間的電流輸出接線柱的 上方；第一基板上還設置有控制單元，控制單元位于中間的電流輸出接線柱的下方，控制單 元用于向第一可控開關組件和第二可控開關組件輸出控制信號。
[0008] 由上述方案可見，通過將第一可控開關器件和第四可控開關器件設置在基板的左 偵牝第二可控開關器件和第五可控開關器件設置在右側，第三可控開關器件和第六可控開 關器件設置在中部上方，再將用于控制可控開關器件的控制單元集成在基板的中部下方， 通過該電路布局有利于減少渦流效應，從而減少廢熱的產生，由于控制單元也設置在同一 基板上，有利于減小驅動回路，通過高度集成化的功率單元，利用合理的布局，使得功率單 元的工作更為穩定，提高交流電機控制器的穩定性。
[0009] 更進一步的方案是，第一可控開關器件位于第一基板的最左側，第二可控開關器 件位于第一基板的最右側。
[0010] 更進一步的方案是，基板還設置有第一覆銅塊，第一覆銅塊與三個正極直流電源 端子、第一可控開關器件、第二可控開關器件和第三可控開關器件電連接。
[0011] 由上可見，由于第一可控開關器件、第二可控開關器件和第三可控開關器件需要 與正極直流電源端子電連接，且由于工作電流較大，所以設置在基板的最外端有利于為覆 銅塊的布置提供更大的空間，而覆銅塊增加導體面積，有利于減少廢熱的產生，有利于提高 交流電機控制器的穩定性。
[0012] 更進一步的方案是，第六可控開關器件設置在第三可控開關器件的兩側。
[0013] 由上可見，通過該兩側的設置有利于降低渦流效應的影響，同時提高功率單元的 布局合理性。
[0014] 更進一步的方案是，基板還設置有第二覆銅塊，第二覆銅塊與第四可控開關器件、 位于左側的電流輸出接線柱電連接；基板還設置有第三覆銅塊，第三覆銅塊與第五可控開 關器件、位于右側的電流輸出接線柱電連接；基板還設置有第四覆銅塊，第四覆銅塊與第六 可控開關器件、位于中間的電流輸出接線柱電連接電連接。
[0015] 更進一步的方案是，基板還設置有第五覆銅塊，第五覆銅塊與兩個負極直流電源 端子電連接。
[0016] 由上可見，電流輸出接線柱與負極直流電源端子相互間隔地設置，也使得覆銅塊 可相間隔地延伸，有利于降低渦流效應的影響，同時提高功率單元的布局合理性。
[0017] 更進一步的方案是，第一可控開關器件、第二可控開關器件和第三可控開關器件、 第四可控開關器件、第五可控開關器件和第六可控開關器件均包括多個功率管。
[0018] 更進一步的方案是，多個功率管在基板上排列成直線。
[0019] 由上可見，一個可控開關器件可主要由六個功率管或八個功率板組成，將功率管 排成直線地設置有利于電路板的布局設置，使得該功率單元可以通過向上下兩端增加功率 管即可完成功率單元的擴容或改造，而不再需要重新設計電路布局，為功率單元提供良好 的布局基礎。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020] 圖1是本實用新型的交流電機控制器第一實施例的結構圖。
[0021] 圖2是本實用新型的交流電機控制器第一實施例的分解圖。
[0022] 圖3是本實用新型的交流電機控制器第一實施例中的功率單元和功率板的結構 圖。
[0023] 圖4是本實用新型的交流電機控制器第一實施例中功率單元的電氣原理圖。
[0024] 圖5是本實用新型的交流電機控制器第一實施例中的功率單元主視圖。
[0025] 圖6是本實用新型的交流電機控制器第二實施例中的功率單元主視圖。
[0026] 以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。
【具體實施方式】
[0027] 交流電機控制器第一實施例：
[0028] 參照圖1和圖2,圖1是交流電機控制器1的結構圖，圖2是交流電機控制器1的 分解圖。交流電機控制器1包括基座11和面蓋12,面蓋12蓋合在基座11的上方，面蓋12 上安裝有五個防水套14和一個保險座13。參照圖2,圖2是交流電機控制器1的分解圖， 基座11向內凹陷地形成有腔體111，在基座11的腔體111外壁設置有控制線纜出口 15和 沿腔體111周向設置的多根筋條112,在基座11的底面設置有多個散熱槽113。
[0029] 參照圖3,圖3是功率單元2和功率板16的結構圖。在腔體111內安裝功率單元 2和功率板16,功率板16安裝在功率單元2上。功率板16包括基板161，基板161上安裝 有兩個接線柱162、可控開關組件163、功率板組件164和驅動模塊165,驅動模塊165包括 兩個霍爾傳感器166、多個驅動芯片以及多個信號處理電路。
[0030] 功率單元2包括基板21，基板21上包括呈倒T型的三個接線柱31、32、33,接線柱 具有沿垂直于基板21的方向向上延伸的柱體。功率單元2安裝在基座11的底板上。基板 21上設有功率模塊組件和控制單元22,功率模塊組件包括三個正極直流電源端子41、42、 43以及兩個負極直流電源端子44、45和可控開關組件，可控開關組件由多個晶閘管等電子 器件組成，正極直流電源端子和負極直流電源端子由金屬支撐柱制成。當功率板16安裝在 功率單元2上時，兩個霍爾傳感器166分別套裝在接線柱31和接線柱32外。
[0031] 功率板16與功率單元2用于對輸入的直流電轉化成合適的交流電并輸出到電機， 從而控制電機的運行。參見圖4,圖4是功率單元2的電原理圖，功率單元2具有正極直流 電源端子B+ (即正極直流電源端子41、42、43)與負極直流電源端子B-(即負極直流電源端 子44、45)，分別接收蓄電池輸出的正極直流電及負極直流電。功率單元具有三個電流輸出 端子（即接線柱31、32、33)，分別對應于電機的U、V、W三相，用于向電機的三相輸出電流。
[0032] 功率單元4具有多個晶閘管以及多個二極管，圖4中僅示意性的表示為六個。晶閘 管T1與二極管D1并聯，其連接在正極直流電源端子B+與U相電流輸出端子之間，晶閘管 T2與二極管D2并聯，連接在U相電流輸出端子與負極直流電源端子B-之間。晶閘管T1、 T2與二極管Dl、D2以及U相電流輸出端子組成一個橋臂，輸出U相的電流。
[0033] 相同地，晶閘管T3、T4與二極管D3、D4以及V相電流輸出端子組成另一個橋臂，輸 出V相的電流，而晶閘管T5、T6與二極管D5、D6以及W相電流輸出端子組成第三個橋臂，輸 出W相的電流。一個橋臂輸出三相電機其中一相的電流，控制電機的運行。
[0034] 參照圖5并結合圖4,由圖5可見，接線柱31、32、33排成一行地設置在基板21的 中部，在接線柱31、32之間設置有負極直流電源端子44,在接線柱32、33之間設置有負極直 流電源端子45,在接線柱31、32、33的上方設置有三個正極直流電源端子41、42、43,正極直 流電源端子41、42、43均勻地分布在基板21的最外側。
[0035] 正極直流電源端子與接線柱之間連接有第一可控開關組件，具體地，第一可控開 關組件包括六個晶閘管51、六個晶閘管52和六個晶閘管53,六個晶閘管51排成一排地設 置在基板21的左側，并分布在靠左側的接線柱31的上下兩側，六個晶閘管52排成一排地 設置在基板21的右側，并分布在靠右側的接線柱32的上下兩側，六個晶閘管52排成兩排 地設置在基板21的中部，并分布在中部的接線柱33的上方。
[0036] 基板21設置有覆銅塊71，覆銅塊71沿著基板21的外周布置，覆銅塊71與正極直 流電源端子41、42、43以及六個晶閘管51、六個晶閘管52、六個晶閘管53電連接。
[0037] 電流輸出接線柱與負極直流電源端子之間連接有第二可控開關組件，具體地，第 二可控開關組件包括六個晶閘管54、六個晶閘管55和六個晶閘管56,六個晶閘管54排成 一排地設置在基板21的左側，并分布在靠左側的接線柱31的上下兩側，且位于相對靠內的 一側，六個晶閘管55排成一排地設置在基板21的右側，并分布在靠右側的接線柱32的上 下兩側，且位于相對靠內的一側，六個晶閘管56排成兩排地設置在基板21的中部，并分布 在中部的接線柱33的上方，同時六個晶閘管56位于六個晶閘管53的兩側，。
[0038] 基板21還設置有覆銅塊72、覆銅塊73和覆銅塊74,覆銅塊72與六個晶閘管54、 位于左側的接線柱31電連接，覆銅塊73與六個晶閘管55、位于右側的接線柱32電連接，覆 銅塊74與六個晶閘管56、位于中間的接線柱33電連接。
[0039] 基板21還設置有覆銅塊75,覆銅塊75設置在接線柱33的兩側，覆銅塊75與負極 直流電源端子44、45電連接。控制單元22位于中間的接線柱33的下方，控制單元22包括 多個控制芯片以及控制電路，控制芯片以及控制電路用于向第一可控開關組件和第二可控 開關組件輸出控制信號。
[0040] 由于蓄電池的電流從正極直流電源端子41、42、43流向電流輸出接線柱，并從電 流輸出接線柱31、32、33流向負極直流電源端子44、45,多個晶閘管均勻地分布在基板上， 使得電流在基板對稱地流動，從而降低渦流效應的影響，產生的熱量也在基板上均勻分布， 避免熱量過分集中而導致晶閘管溫度過高而使用壽命過短，進而延長交流電機控制器的使 用壽命。同時將控制單元也集成到功率單元的基板上，從而大大縮短了驅動回路，提高交流 電機控制器的穩定性。
[0041] 交流電機控制器第二實施例：
[0042] 參照圖6,在上述交流電機控制器第一實施例的基礎上，其功率單元2還可以采用 如圖6所示的功率單元8,功率單元8與功率單元2不同的地方在于，功率單元8比功率單 元2具有更多數量的晶閘管。具體地，正極直流電源端子與接線柱之間連接的第一可控開 關組件包括八個晶閘管81、八個晶閘管82和八個晶閘管83,八個晶閘管81和八個晶閘管 83分別均勻的設置在接線柱的上下兩側，而八個晶閘管82則排成兩排設置在之間接線柱 的上方。
[0043] 電流輸出接線柱與負極直流電源端子之間連接的第二可控開關組件包括八個晶 閘管84、八個晶閘管85和八個晶閘管86,八個晶閘管84和八個晶閘管86分別均勻的設置 在接線柱的上下兩側，而八個晶閘管85則排成兩排設置在之間接線柱的上方并且位于晶 閘管83的兩側。
[0044] 由上可見，由六個晶閘管增加到八個晶閘管，只需要在接線座的兩側或一側增加 晶閘管即可，而不再需要重新設計布局，使得該電路布局以及布線為將來的擴容提供布局 基礎，有利于節約開發成本。
[0045] 由上述方案可見，通過將可控開關器件設置在基板的兩側以及基板的中部接線柱 的上方，通過該元器件的布局以及覆銅塊的布局有利于減少渦流效應，從而減少廢熱的產 生，同時，通過合理的布局使得控制單元也能夠設置在同一基板上，有利于減小驅動回路， 通過高度集成化的功率單元，利用合理的布局，使得功率單元的工作更為穩定，提高交流電 機控制器的穩定性。
[0046] 當然，上述實施方式僅是本實用新型優選的實施方式，實際應用時，上述實施例中 晶閘管這類功率管還可以采用IGBT場效應管替代，這樣的改變均能實現本實用新型的目 的。
【權利要求】
1. 交流電機控制器，包括 基座，所述基座向內凹陷形成一個腔體； 功率單元，所述功率單元安裝在所述腔體內，所述功率單元包括第一基板，所述第一基 板上設有三個正極直流電源端子、兩個負極直流電源端子以及三個電流輸出接線柱，所述 正極直流電源端子與所述電流輸出接線柱之間連接有第一可控開關組件，所述電流輸出接 線柱與所述負極直流電源端子之間連接有第二可控開關組件； 功率板，所述功率板安裝在所述功率單元的上方并位于所述腔體內，所述功率板包括 第二基板，所述第二基板上安裝有兩個霍爾元件，一個所述霍爾元件套裝一個所述電流輸 出接線柱外； 其特征在于： 所述電流輸出接線柱并排地設置在所述第一基板的中部，兩個所述負極直流電源端子 分別設置在相鄰兩個所述電流輸出接線柱之間，三個所述正極直流電源端子設置在所述電 流輸出接線柱的上方并位于所述第一基板的最外端； 所述第一可控開關組件包括第一可控開關器件、第二可控開關器件和第三可控開關器 件，所述第二可控開關組件包括第四可控開關器件、第五可控開關器件和第六可控開關器 件； 所述第一可控開關器件和所述第四可控開關器件設置所述第一基板的左側，所述第一 可控開關器件和所述第四可控開關器件位于左側的所述電流輸出接線柱的上下兩側； 所述第二可控開關器件和所述第五可控開關器件設置所述第一基板的右側，所述第二 可控開關器件和所述第五可控開關器件位于右側的所述電流輸出接線柱的上下兩側； 所述第三可控開關器件和所述第六可控開關器件設置所述第一基板的中部，所述第三 可控開關器件和所述第六可控開關器件位于中間的所述電流輸出接線柱的上方； 所述第一基板上還設置有控制單元，所述控制單元位于中間的所述電流輸出接線柱的 下方，所述控制單元用于向第一可控開關組件和第二可控開關組件輸出控制信號。
2. 根據權利要求1所述的交流電機控制器，其特征在于： 所述第一可控開關器件位于第一基板的最左側，所述第二可控開關器件位于第一基板 的最右側。
3. 根據權利要求2所述的交流電機控制器，其特征在于： 所述基板還設置有第一覆銅塊，所述第一覆銅塊與三個所述正極直流電源端子、所述 第一可控開關器件、所述第二可控開關器件和所述第三可控開關器件電連接。
4. 根據權利要求3所述的交流電機控制器，其特征在于： 所述第六可控開關器件設置在所述第三可控開關器件的兩側。
5. 根據權利要求4所述的交流電機控制器，其特征在于： 所述基板還設置有第二覆銅塊，所述第二覆銅塊與所述第四可控開關器件、位于左側 的所述電流輸出接線柱電連接； 所述基板還設置有第三覆銅塊，所述第三覆銅塊與所述第五可控開關器件、位于右側 的所述電流輸出接線柱電連接； 所述基板還設置有第四覆銅塊，所述第四覆銅塊與所述第六可控開關器件、位于中間 的所述電流輸出接線柱電連接電連接。
6. 根據權利要求5所述的交流電機控制器，其特征在于： 所述基板還設置有第五覆銅塊，所述第五覆銅塊與兩個所述負極直流電源端子電連 接。
7. 根據權利要求1至6任一項所述的交流電機控制器，其特征在于： 第一可控開關器件、第二可控開關器件和第三可控開關器件、第四可控開關器件、第五 可控開關器件和第六可控開關器件均包括多個功率管。
8. 根據權利要求7所述的交流電機控制器，其特征在于： 多個所述功率管在所述基板上排列成直線。
【文檔編號】H02M7/00GK203896121SQ201420330599
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年6月19日 優先權日:2014年6月19日
【發明者】姜桂賓 申請人:珠海英搏爾電氣有限公司