水冷電機控制器

《水冷電機控制器》涉及的是一種電機控制器領域的技術，具體是一種水冷電機控制器。

電機控制器內部的功率模塊，在工作過程中需要進行散熱。根據IGBT發(fā)熱量，通常選用風冷或者水道冷卻，避免出現因溫升過快致使功率模塊損害，進一步導致整個電機控制器損壞的情況發(fā)生。

截至2018年4月，常見的控制器內部冷卻方案是將電容和IGBT平行的布置在殼體底部，通過殼體底部的水道帶走IGBT和電容在工作過程中產生的熱量；或者是將電容和IGBT平行布置在殼體底部，使用外部風扇進行冷風道冷卻；或者是對電容采用風冷冷卻，對功率模塊采用水冷冷卻。

第一種冷卻方式需要將冷卻水道和控制器殼體鑄造在一體，因鑄件的鑄造特性以及IGBT與電容的排布關系，只能將冷卻水道鑄造在控制器殼體底部，同時因IGBT和電容都需要進行散熱，在結構布置時，只能將IGBT和電容平行布置，導致控制器的長寬尺寸都比較大，在整車前艙或者后橋布置時占用空間較多，不利于整車的布置；第二種冷卻方式無法實現穩(wěn)定的冷卻，同時也不適合需大量散熱的情形；第三種冷卻方式對于不同的部件采用不同的冷卻方式，占用空間大，不利于整車布置。

圖1為實施例1的爆炸結構圖；

圖2為實施例1的俯視圖；

圖3為圖2中A-A向視圖；

圖4為圖2中B-B向視圖；

圖中：控制器殼體1、電容2、水冷板3、功率模塊4、緊固螺釘5、絕緣導熱材料6、水冷板密封圈7、功率模塊密封圈8、流體進口9、流體出口10。

2020年7月17日，《水冷電機控制器》獲得安徽省第七屆專利獎銀獎。 2100433B

如圖1和圖2所示，本實施例包括從下至上層疊設置在控制器殼體1內的電容2、水冷板3和功率模塊4，其中，功率模塊4與水冷板3固定連接；

如圖3和圖4所示，水冷板3設有冷卻介質流道，控制器殼體1設有流體進口9和流體出口10，流體進口9和流體出口10分別與水冷板3上冷卻介質流道連通，冷卻介質（一般為水與乙二醇的混合物）從控制器殼體1流入，經水冷板3換熱后再從控制器殼體1流出；

所述冷卻介質流道設置于面向功率模塊4一側，水冷板3上冷卻介質流道背對功率模塊4一側通過絕緣導熱材料6與電容2接觸換熱。

所述流體進口9和流體出口10在控制器殼體1和水冷板3的接觸界面上設有水冷板密封圈7。

所述水冷板3通過緊固螺釘5與控制器1殼體固定，方便拆換。這主要是基于成本的角度考慮。不同的項目可能使用不同廠家的功率模塊，不同廠家的功率模塊尺寸差異明顯，根據功率模塊的尺寸更換控制器殼體會大幅增加設計、開模成本并帶來管理上的困難；而水冷板和功率模塊一一對應，只要統(tǒng)一控制器殼體而僅更換水冷板和功率模塊，將解決上述問題。

所述水冷板3對應于功率模塊4設有功率模塊密封圈8，在功率模塊4與水冷板3固定后密封功率模塊4和水冷板3。

所述功率模塊4與水冷板3通過螺紋聯(lián)接固定或卡扣結構固定。

所述絕緣導熱材料6為導熱硅膠墊或導熱硅脂片。

所述電容2通過螺紋聯(lián)接或結構膠粘結固定在控制器殼體1內底部。

2018年4月以前的方案中冷卻介質通路通過在控制器殼體1上壓鑄而成，控制器殼體1的材質為ADC12，其導熱系數是96，而本實施例中水冷板3可以通過擠壓鋁加工攪拌摩擦焊而成，如采用牌號為AL6063的鋁材，其導熱系數為201，相比2018年4月以前的技術方案導熱率提高一倍，更有利于將功率模塊4和電容2產生的熱量從控制器殼體1內帶出，使得控制器內部的溫度大大降低，提高內部器件的使用壽命。

水冷電機控制器專利目的

《水冷電機控制器》針對2018年4月以前的技術存在的上述不足，提出了一種水冷電機控制器，采用層疊布置的結構形式，利用水冷板上下兩面同時對電容和功率模塊進行散熱，提高散熱效率，同時能夠節(jié)省空間，有利于整車布置。

水冷電機控制器技術方案

《水冷電機控制器》包括從下至上層疊設置在控制器殼體內的電容、水冷板和功率模塊，其中，功率模塊與水冷板固定連接，水冷板設有冷卻介質流道，冷卻介質流道設置于面向功率模塊一側，水冷板上冷卻介質流道背對功率模塊一側通過絕緣導熱材料與電容接觸換熱； 所述水冷板和控制器殼體固定連接且兩者之間設有冷卻介質通路，冷卻介質從控制器殼體流入，經水冷板換熱后再從控制器殼體流出。所述冷卻介質通路在控制器殼體和水冷板的接觸界面上設有密封組件，防止冷卻介質從兩者接觸界面逸出而使控制器電路短路。

優(yōu)選地，所述密封組件為彈性密封件；更優(yōu)選地，所述彈性密封件為O型圈。所述水冷板通過螺紋聯(lián)接與控制器殼體固定，方便拆換。所述水冷板對應于功率模塊設有功率模塊密封圈，在功率模塊與水冷板固定后密封功率模塊和水冷板，防止冷卻介質從兩者接觸界面逸出而使控制器電路短路。所述功率模塊與水冷板通過螺紋聯(lián)接固定或卡扣結構固定。所述水冷板采用鋁材。所述絕緣導熱材料為導熱硅膠墊或導熱硅脂片。所述電容通過螺紋聯(lián)接或結構膠粘結固定在控制器殼體內底部。

水冷電機控制器改善效果

與2018年4月以前的技術相比，《水冷電機控制器》具有如下技術效果：

1）采用層疊布置的結構形式，利用水冷板上下兩面同時對電容和功率模塊進行散熱，提高散熱效率，使得高度空間結構可以得到利用，減少了控制器殼體長寬尺寸較大的問題，有利于整車布置；

2）控制器殼體無需壓鑄水道，整個壓鑄模具加工簡單，控制器殼體良品率高；

3）水冷板相對于需壓鑄水道的控制器殼體，導熱系數高，能夠提高散熱效率，提高控制器內部器件的使用壽命；

4）針對不同的功率模塊，水冷板同步更換，避免2018年4月以前的技術中更換功率模塊需同步更換控制器殼體的問題，降低了開模費用及模具管理的費用。

1.一種水冷電機控制器，其特征在于，包括從下至上層疊設置在控制器殼體內的電容、水冷板和功率模塊，其中，功率模塊與水冷板固定連接，水冷板設有冷卻介質流道，冷卻介質流道設置于面向功率模塊一側，水冷板上冷卻介質流道背對功率模塊一側通過絕緣導熱材料與電容接觸換熱；所述水冷板和控制器殼體固定連接且兩者之間設有冷卻介質通路，冷卻介質從控制器殼體流入，經水冷板換熱后再從控制器殼體流出；所述冷卻介質通路在控制器殼體和水冷板的接觸界面上設有密封組件；所述水冷板對應于功率模塊設有功率模塊密封圈，在功率模塊與水冷板固定后密封功率模塊和水冷板。

2.根據權利要求1所述水冷電機控制器，其特征是，所述密封組件為O型圈。

3.根據權利要求1所述水冷電機控制器，其特征是，所述水冷板通過螺紋聯(lián)接與控制器殼體固定。

4.根據權利要求1所述水冷電機控制器，其特征是，所述功率模塊與水冷板通過螺紋聯(lián)接固定或卡扣結構固定。

5.根據權利要求1所述水冷電機控制器，其特征是，所述絕緣導熱材料為導熱硅膠墊或導熱硅脂片。

6.根據權利要求1所述水冷電機控制器，其特征是，所述電容通過螺紋聯(lián)接或結構膠粘結固定在控制器殼體內底部。

本系列水冷電機是我公司針對紡織用細紗機主電機的使用環(huán)境，在不改變原電機安裝尺寸的基礎上專門設計；電機機殼采用全鋼板通過防銹處理后高頻焊接而成，利用循環(huán)水冷卻原理，控制電機溫升，降低電機損耗、電機噪聲；同時電機在使用過程中電機表面溫度幾乎接近環(huán)境溫度，對外界不發(fā)散熱量，從而減少了紡織車間夏天對空調的依賴，改善了紡織工人的工作環(huán)境。還具有防纖維堵塞能力。

紡織水冷電機卻主點擊是針對新型細紗機變頻調速的特點，采用先進的電磁計算和特殊的絕緣系統(tǒng)，使得更能適用于變頻器供電系統(tǒng)。該電機調速均衡、平滑、調頻范圍廣：5～50Hz為恒轉矩調速，50～100Hz為恒功率調速。

水冷電機為無刷結構，負載特性優(yōu)異，低速性能好，啟動轉矩大，啟動電流小、適應電動車頻繁起動的需要，節(jié)省電能。

●水冷電機在整個速度范圍內水冷電機均高效運行，比有刷直流水冷電機、交流變頻水冷電機（只在額定點附近效率高）相比有質的提高，顯著提高車輛的續(xù)駛里程、顯著提高電池的使用壽命。

●不產生火花．不需要更換炭刷，結構緊湊、過載能力強，使用壽命長。

●水冷電機采用插入式稀土磁鋼，特別適合有顛簸、反復啟動、高速、大力拒起動、正反轉運行的需要。

●水冷電機轉子具有強磁場，在滑行和制動狀態(tài)時發(fā)電效果好，不需要吸收電池電量勵磁（有刷直流水冷電機或交流水冷電機需要），能量回饋效果好，電制動效果好。

變頻水冷電機是適用于高溫環(huán)境、變頻調速系統(tǒng)的機器設備。

產品具有獨特的冷卻系統(tǒng)可保證電動機在外界環(huán)境溫度很高的情況下長期運行時的穩(wěn)定工作，能耐高溫高濕、防腐等特點。廣泛應用于軍工、航天、污水處理、冶金、輕工、化工、鋼鐵、水泥、印刷、制糖、食品、橡膠、醫(yī)藥、建筑、起重、運輸、木工機械、儀器儀表等行業(yè)。

特殊的設計及水冷使電機有寬廣的調頻范圍3-50-100HZ,優(yōu)良的低頻特性，高過載力、高效率。可配備水冷得電制動器，水冷失電制動器、水冷旋轉編碼器及減速機設備。