一种电机的制作方法

1.本实用新型属于电机技术领域，尤其涉及一种电机。


背景技术：

2.电动机(motor)是用来把电能转换为机械能的电气设备，俗称马达，其主要作用是产生驱动力矩，作为家用电器或小型机械的动力能源。随着技术的发展电机在速度、转矩和位置的得以精确的控制，使得电动机在实际应用中非常广泛，生活中随处可见，在我们的打印机、雕刻机、智能家居和控制机械等等都有电机的身影，电动机也是他们不可或缺的一部分。
3.而电机控制器在将mcu的控制信号转化电机驱动信号需要使用大量的功率器件，比如整流桥、二极管、mosfet、igbt和ipm等器件，功率器件在进行转化的过程中，电流流经功器件，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；
4.传统的散热方式，是将单个功率器件分别增加一个散热器，需要较大的安装面积，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，散热面仅仅局限于散热器本身，无法利用电器盒侧壁的散热面进行散热，整体的散热效率偏低，造成使用性能的瓶颈。
5.有鉴于此特提出本实用新型。


技术实现要素：

6.为解决上述技术问题，本实用新型的第一目的提出了一种电机，包括
7.电器盒，所述电器盒内设有pcb板、功率器件和散热器；
8.所述pcb板固定于电器盒内；
9.所述散热器装配在所述电器盒的侧壁上；
10.所述功率器件装配在所述pcb板上并与所述散热器形成热传导关系。
11.进一步可选地，所述散热器包括
12.散热器主体，所述散热器主体沿所述电器盒的侧壁周向间隔地形成有多个朝向所述电器盒内侧的安装槽，所述功率器件为多个，多个所述功率器件间隔的分布在多个所述安装槽中并与所述安装槽形成热传导关系；
13.多个支撑块，所述多个支撑块分别插设在所述多个安装槽内将位于所述安装槽内的所述功率器件固定在所述散热器上，使所述功率器件与所述散热器紧密贴合在一起。
14.进一步可选的，所述安装槽贯穿所述散热器主体的顶部和底部，所述安装槽的两侧内壁分别形成第一安装面和第二安装面；所述支撑块的两侧形成与所述第一安装面、所述第二安装面分别配合的第一配合面、第二配合面，所述第一安装面和所述第一配合面之间、所述第二安装面和所述第二配合面之间分别设有所述功率器件。
15.进一步可选地，所述第一安装面和所述第二安装面之间形成一定夹角，使所述安装槽开口处的尺寸大于所述安装槽底壁的尺寸；所述第一配合面和所述第二配合面之间的夹角与所述第一安装面和所述第二安装面之间的夹角相等。
16.进一步可选地，所述多个支撑块之间通过连接绳串联。
17.进一步可选地，相邻两个所述安装槽之间形成连接壁，所述散热器还包括：
18.固定块，所述固定块位于所述连接壁的底部，用于将所述散热器固定在所述pcb板上，所述固定块上设有固定柱，所述固定柱与所述pcb板上的安装孔配合。
19.进一步可选地，所述连接壁内开设有贯穿所述安装槽的连接通孔，所述连接绳穿设在所述连接通孔内将位于相邻所述安装槽内的所述支撑块相连。
20.进一步可选地，所述支撑块的内部沿所述安装槽深度方向开设有安装通孔，所述安装槽的底壁开设有与所述安装通孔配合的第一配合孔，连接螺钉由所述散热器靠近所述电器盒的一侧分别穿过所述第一配合孔、所述安装通孔与连接螺母紧固配合。
21.进一步可选地，至少在所述电器盒的侧壁与位于所述散热器两端的所述第一配合孔相对应的位置开设第二配合孔，连接螺钉由所述电器盒的外侧分别穿过所述第二配合孔、所述第一配合孔、所述安装通孔与连接螺母紧固配合。
22.进一步可选地，所述电器盒的侧壁与所述散热器相对应的位置处设置散热翅片。
23.进一步可选地，所述电机还包括：
24.温度检测模块，包括第一温度检测装置和第二温度检测装置，所述第一温度检测装置设置在所述散热器上，所述第二温度检测装置设置在所述电器盒的侧壁上与所述散热器对应的位置；
25.控制模块，所述控制模块根据所述第一温度检测装置和所述第二温度检测装置检测的温度值判断功率器件的散热效果并以此确定所述电机的控制策略。
26.采用上述技术方案后，本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：
27.1、本实用新型的散热器通过固定在电器盒侧面能够进一步利用电器盒的散热面进行散热，能扩大散热面积；
28.2、本实用新型通过一体化的散热器设计，能有效增加散热面积，提升散热效果；同时占用面积小，节省了pcb板的面积，简化安装流程，节省安装时间，有利于降低系统的体积，节省成本；同时提高安装的牢固程度，能抵抗够电机高速运行带来的强震动，避免中间的散热贴脱落造成的散热性能降低；
29.3.本实用新型在散热器与电器盒接触位置，在电器盒上增加散热翅片，增加金属与空气的接触面积，进一步提升散热效率。
30.4.本实用新型的电机及电机控制方法通过对功率器件进行散热和温度管控，提高散热性能，合理的对功率器件的表面温度进行管控，能够极大的极高功率器件的实用性能和提高系统的可靠性，延长系统的使用寿命。
31.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
32.附图作为本实用新型的一部分，用来提供对本实用新型的进一步的理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。
显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，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附图。在附图中：
33.图1：为本实用新型实施例1的电器盒、散热器、功率器件及pcb板装配示意图；
34.图2：为图1的俯视图；
35.图3：为本实用新型实施例1的散热器的结构示意图；
36.图4：为本实用新型实施例1的散热器的另一视角图；
37.图5：为本实用新型实施例1的支撑块的结构示意图；
38.图6：为本实用新型实施例1的散热器、功率器件和pcb板的装配示意图；
39.图7：为图6的主视图；
40.图8：为图6的俯视图；
41.图9：为本实用新型实施例1的电器盒的外观图；
42.图10：为本实用新型实施例2的电器盒、散热器、功率器件及pcb板装配示意图；
43.图11，为本实用新型实施例2的散热器与功率器件装配图；
44.图12：为本实用新型实施例4的控制逻辑图。
45.其中：1-电器盒；2-散热器；3-pcb板；4-功率器件；11-第二配合孔；12
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散热翅片；21-安装槽；22-支撑块；23-固定块；24-连接壁；25-第一配合孔； 51-第一温度检测装置；52-第二温度检测装置；6-连接螺钉；221-连接绳；222
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安装通孔；231-固定柱。
46.需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本实用新型的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本实用新型的概念。
具体实施方式
47.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”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。
48.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“接触”、“连通”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
49.本实施例提出了一种电机，如图1-图9所示，包括电器盒1和设置在电器盒1内部的pcb板3、功率器件4和散热器2，功率器件可选的为ipm或整流桥，散热器2装配在电器盒1的侧壁，pcb板3可选的设置在电器盒1的底部或顶部，功率器件4装配在pcb板3上并与散热器2形成热传导关系；本实施例的pcb 板3在设计前，首先需要确定功率器件4布放位置，因为功率器件4存在发热，若不对其发热能量进行控制，将严重限制或者损坏电机控制器的使用性能；将功率器件4布放在靠近电器盒1的侧部，利用电器盒1侧壁的散热面进行进一步散热，提高整体的散热效率。在一些实施例中散热器2为独立的部件装配在电器盒1的侧壁上，散热器2与电器盒1的结合面与电器盒1的侧壁相匹配，若电器盒1的侧壁为平面，则散热器2与电器盒1的结合面为平面，若电器盒1 的侧壁为弧面，则散热器2与电器盒1的结合面为弧
面。在另一些实施例中，散热器与电器盒可以一体成型，即在电器盒的侧壁上直接形成散热器。
50.本实施例的散热器通过固定在电器盒侧面能够进一步利用电器盒的散热面进行散热，能扩大散热面积；通过通过将散热器固定在电器盒的侧壁上提高散热器安装的牢固程度，能抵抗够电机高速运行带来的强震动，避免中间的散热贴脱落造成的散热性能降低
51.实施例1
52.如图3-图5所示，散热器2包括散热器2主体和多个支撑块22，散热器主体2沿所述电器盒1的侧壁周向间隔地形成有多个朝向所述电器盒内侧的安装槽21，功率器件4为多个，多个功率器件4间隔的分布在多个安装槽21中并与安装槽21形成热传导关系；多个支撑块22与安装槽21一一对应，多个支撑块 22分别插设在多个安装槽21内将位于安装槽21内的功率器件4固定在散热器 2上，使功率器件4与散热器2紧密贴合在一起。安装槽21贯穿散热器2主体的顶部和底部；安装槽21的两侧内壁分别形成第一安装面和第二安装面；支撑块22的两侧形成与第一安装面、第二安装面分别配合的第一配合面、第二配合面，第一安装面和第一配合面之间、第二安装面和第二配合面之间分别设有功率器件4，通过将支撑块22插设在安装槽21中将位于其两侧的功率器件4卡在支撑块22的配合面和散热器2的安装面之间。在对pcb板3中的电路设计前，首先需要确定功率器件4布放位置，按功率器件4实际的布放位置放置散热器2，每个安装槽21中可设置两个功率器件4，从而将所有需设置在pcb上的功率器件4集成至散热器2中，避免对每个功率器件4增设散热器2而占用较大的pcb 板3面积。
53.进一步可选地，如图6所示，第一安装面和第二安装面之间形成一定夹角，使安装槽21开口处的尺寸大于安装槽21底壁的尺寸；第一配合面和第二配合面之间的夹角与第一安装面和第二安装面之间的夹角相等，当支撑块22以相同夹角插设在安装槽21内时，随着支撑块22插设深度的增加，有效控制功率器件4的散热面与散热器2安装面之间间隙，可将控制在0.5mm到1mm之间，可选的，安装槽21为v形槽，两个功率器件4的散热面分部紧靠散热器2v形槽的第一安装面和第二安装面。在安装槽21与功率器件4的散热面的缝隙之间填充导热硅胶材料，因为空气是热的不良导体，通过导热性能良好的硅胶材料替换缝隙之间的空气，有利用增强散热性能。
54.进一步可选地，如图7所示，相邻两个安装槽21之间形成连接壁24，连接壁24内开设有贯穿安装槽21的连接通孔，连接通孔内穿设有连接绳221，连接绳221将位于相邻安装槽21内的支撑块22相连。通过连接绳221将多个支撑块22串联在一起形成集成支撑块22，可实现方便快捷安装，同时避免零散的支撑块22出现丢失的情况，连接绳221可选的为塑料绳。
55.进一步可选地，如图5和图6所示，支撑块22的内部沿安装槽21深度方向开设有安装通孔222，安装槽21的底壁开设有与安装通孔222配合的第一配合孔25，连接螺钉6由散热器2靠近电器盒1的一侧分别穿过第一配合孔25、安装通孔222与连接螺母紧固配合。集成支撑块22能将全部的功率器件4固定在散热器2上，首先将螺钉的一端由第一配合孔25经由散热器2内部穿入支撑块22内部的安装通孔222内并伸出与连接螺母紧固将集成支撑块22与散热器2 安装在一起，通过集成支撑块22将功率器件4与集成散热块紧密牢靠在一起，在紧固时，螺钉会挤压功率器件4的散热面与散热器2之间填充的导热硅胶材料，使导热硅胶能
够充分分布在两者之间的缝隙，挤压出空气，缩短散热距离，有利于充分散热。
56.进一步可选地，如9所示，至少在电器盒1的侧壁与位于散热器2两端的第一配合孔25相对应的位置开设第二配合孔11，连接螺钉6由电器盒1的外侧分别穿过第二配合孔11、第一配合孔25、安装通孔222与连接螺母紧固配合，仅在位于散热器2两端的第一通孔对应的电器盒1侧壁上开设第二配合孔11，仅需通过这两个孔就可将散热器2与固定在电器盒1的侧壁上，提高电器盒1 与散热器2之间的装配效率。
57.进一步可选地，如图6和图7所示，散热器还包括固定块23，固定块23位于连接壁24的底部，用于将散热器2固定在pcb板3上，固定块23上设有固定柱231，固定柱231与pcb板3上的安装孔配合。连接臂的底部设置固定块 23，将散热器2抬高，便于功率模块的引脚插入pcb对应的位置，固定块23上增加支撑柱，支撑柱通过pcb板3上的孔，支撑柱与pcb板3结合在一起，可将散热器2固定在pcb板3上。
58.在装配时，将组装有散热器2、功率器件4的pcb板3放入电器盒1内，先将pcb板3固定于电器盒1的底部，再开始对散热器2进行固定。使用螺钉从电器盒1外部依次穿过第二配合孔11、第一配合孔25穿入散热器2和集成支撑块22，螺钉的穿入端固定在集成支撑柱凹槽内的螺母内，在散热器2与电器盒 1之间的缝隙填充导热硅胶材料，锁紧螺钉、螺母组合，螺钉会挤压散热器2与电器盒1之间填充的导热硅胶材料，使导热硅胶能够充分分布在两者之间的缝隙，挤压出空气，缩短散热距离，有利于散热器2将功率器件4产生的热量散发到外部空间内，降低功率器件4的温度，从何对功率器件4的温度实现管控，降低功率器件4的表面温度，提高功率器件4的使用性能，提高系统的可靠性和使用寿命。
59.进一步可选地，如图9所示，电器盒1的侧壁与散热器2相对应的位置处设置散热翅片12。在集成散热块与电器盒1接触所处的位置上，对电器盒1的外表面处增加散热翅片12，散热翅片12均布在电器盒1表面，通过使用散热翅片12，能够增加电器盒1表面与空气的接触面积，在流通的空气中，接触面积越大，散热的效果越好。
60.实施例2
61.本实施例为区别于实施例1的其散热器2形式，如图10和图11所示，散热器2设置在电器盒1上，功率器件4设置在散热器2上并位于散热器2与电器盒1之间；散热器2与电器盒1的结合面与电器盒1的侧壁相匹配，若电器盒1的侧壁为平面，则散热器2与电器盒1的结合面为平面，若电器盒1的侧壁为弧面，则散热器2与电器盒1的结合面为弧面。或者，散热器2与电器盒1 的侧壁一体成型，即由散热器2的侧壁直接形成。散热器2与功率器件4(如 ipm或整流桥)之间的结合面与功率器件4的散热面相匹配，例如，功率器件4 为平板状的ipm，散热器2与ipm的结合面呈平面型，如图11所示。
62.实施例3
63.本实施例在实施例1和实施例2的电机的基础上增设了温度检测模块和控制模块。
64.由于现有电机缺乏对功率器件的温度和电器盒的温度缺乏温度监控，缺乏主动散热控制，利用静态温度评估散热效果，缺乏进一步提升系统性能的措施，本实施例的电机还设有温度检测模块和控制模块，如图1和图2所示，温度检测模块包括第一温度检测装置51和第二温度检测装置52，第一温度检测装置 51设置在散热器2上，第二温度检测装置52设置在电器盒1的侧壁上，由于功率器件4产生的热量传递至散热器2时损失的热量很少，因此第一温度检测装置51检测的温度值可直接反应功率器件4的温度，第一温度检测模块的设
置位置可选的设置在散热器2与功率器件4的结合处。第二温度检测装置52为电器盒1的温度，第一温度检测装置51和第二温度检测装置52将检测的温度值发送传输给控制模块，控制模块根据第一温度检测装置51和第二温度检测装置52 检测的温度值来确定电机允许的运行参数范围，并控制电机在允许的运行参数范围内运行。第一温度检测装置51和第二温度检测装置52可选的为热敏电阻。进一步可选地，如图2所示，为了避免第二温度检测装置52检测的温度值受散热器2的热量干扰，第二温度检测装置52可选的设置在电器盒1的侧壁与散热器2相对的位置。
65.本实施例通过对功率器件4进行散热和温度管控，提高散热性能，合理的对功率器件4的表面温度进行管控，通过检测功率器件4与电器盒1温度，利用不同的散热系数，采取不用控制策略，提高散热效率，能更好的利用功率器件4的性能，提高了的系统的输出功率，同时能够极大的极高功率器件4的实用性能和提高系统的可靠性，延长系统的使用寿命。
66.实施例4
67.本实施例在实施例3的电机的基础上提出的电机控制方法，如图12所示的控制流程图，控制方法包括：根据所述第一温度检测装置和所述第二温度检测装置检测的温度值判断功率器件的散热效果并以此确定所述电机的控制策略。
68.包括以下步骤：
69.s1、获取第一温度检测装置检测的第一温度值ta、以及第二温度检测装置检测的第二温度值tb；
70.s2、分别比较第一温度值ta与第一设定温度tmin、第二设定温度tmax的大小；
71.s3、比较第一温度值ta与第二温度值tb的差值ta-tb与设定温度差值的大小；
72.s4、根据比较结果来确定允许的功率范围和/或电流范围；
73.其中，第一设定温度tmin为功率器件满足使用的最大温度值；第二设定温度tmax为功率器件工作温度范围的极限温度值，第一设定温度tmin＜第二设定温度tmax。温度信号ta代表功率器件的表面温度，温度信号tb代表电器盒本身的温度；tmin为功率器件在满足使用的最大温度值，一般为95℃，tmax值为功率器件的工作温度范围的极限值，不同的功率器件工作范围不同，igbt、mosfet 工作温度为-55～175℃；ipm工作温度为-20～120℃；二极管工作温度为-55～ 175℃；整流桥工作温度为-40～150℃。在具体的实施方式中，s2步骤和s3步骤可同步进行，也可先进行s3步骤，再进行s2步骤。
74.具体的，当满足ta《tmin,且ta-tb≤设定温度差值，允许电机以最高功率 pmax和最大电流imax运行；在一种具体实施方式中，设定温度差可选的为20℃，当第一温度检测装置和第二温度检测装置的温度值满足以上条件，说明功率器件处于良好的散热状态下，功率器件处于最佳工作状态，在进行电机控制时，可以放开功率限制和电流限制，可以pmax(最高功率)和imax(最大电流)运行，优先满足电机运行需要的高功率和大电流运行状态。
75.当满足ta《tmin,且ta-tb＞设定温度差值，允许电机以最高功率pmax、电流不高于额定电流imid运行；当第一温度检测装置和第二温度检测装置的温度值满足以上条件，说明功率器件处于较好的散热状态下，功率器件的发热主要是由电流大小影响的，可以pmax(最高功率)运行，电机限制运行于imid(额定电流) 之下。
76.当tmax》ta》tmin,且ta-tb≤设定温度差值，根据电机的工作电压来确定允许的功率范围和/或电流范围；当第一温度检测装置和第二温度检测装置的温度值满足以上条件，
说明功率器件处于较高的温度区间，同时，散热状态良好的条件下，根据不同的工作电压下，选择不同的控制方式；具体的，获取电机的工作电压u；当工作电压u＝u额，可以pmid(额定功率)运行，电机限制运行于imid(额定电流)之下；当工作电压u》u额，可以pmax(最高功率)运行，电机限制运行于imax(最大电流)之下；当工作电压u《u额，可以pmid(额定功率)运行，电机限制运行于imid(额定电流)之下。
77.当tmax》ta》tmin，且ta-tb＞设定温度差值，允许电机以电流不高于额定电流imid的第一设定倍数运行；当第一温度检测装置和第二温度检测装置的温度值满足以上条件，说明功率器件处于较高的温度区间，同时，散热状态较差的条件下，功率器件进入快速发热状态，限制控制器运行电流以imid(额定电流)的第一设定倍数运行运行，第一设定倍数可选的为0.8。同时，对ta》tmin的第一持续时间t1进行记录；当时间t1达到第一设定时间时,判断是否满足：ta-tb＞设定温度差值，若满足，调整电机允许的电流范围为以电流不高于额定电流imid 的第二设定倍数运行。同时对ta》tmin进入的时间t进行记录，当时间t达到第一设定时间，例如30min,判断ta与tb之间差值若大于或等于设定温度差值，进一步限制电流以imid(额定电流)的第二设定倍数运行，第二设定倍数可选的为0.6，以降低功率器件的温度，直到判断ta与tb之间差值若小于或等于设定温度差，进入上一状态；
78.当ta》tmax时，允许电机以电流不高于额定电流imid的第二设定倍数运行，第一设定倍数大于第二设定倍数。当ta》tmax时，限制功率器件的电流运行于 imid(额定电流)第二设定倍数以下。进一步还对ta》tmax的第二持续时间t2进行记录，当时间t2达到第二设定时间时,执行停机指令。例如，当前状态运行时间小于5min,若5min后ta》tmax，执行停机指令，否则进入上一状态。
79.本实施例的电机具有良好的散热性能，能使功率器件4的表面温度保持在一个较低的水平范围，使功率器件4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4的性能指标的需求，在使用低成本的功率器件4，也能获得较高的使用功率，提升产品成本的竞争力。
80.以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型方案的范围内。