一种电机驱动器封装散热结构的制作方法

1.本发明涉及电机领域，特别地，涉及一种电机驱动器封装散热结构。


背景技术：

2.在无刷电机驱动器中，通常会采用绝缘栅双极型晶体管(简称igbt)元件，或者智能功率模块((intelligent power module，简称ipm))元件作为功率元件；其中，功率元件大多通过插接件的形式插接在pcb板上，功率元件在工作过程中会产生热量，需要通过散热片散热，例如申请公布号为cn106098655a的中国发明专利中公开的一种电机控制器结构。
3.由于pcb板的一面上会布置有多个占用较大空间的元器件，如大电容、线圈等，而散热片也会占用较大空间，因此通常会将功率元件安装在pcb板的另一面上，并在该另一面处设置一个较大的散热片与功率元件的发热部位相接触，最终再将pcb板和散热片一同放入驱动器外壳中进行封装。
4.然而在上述结构中，由于功率元件通常具有多个pin角，这些pin角需要精准插接入pcb板并进行焊接，如果先将功率元件固定在散热片上，再将功率元件对应安装在pcb板上时，由于散热片的遮挡则难以精准地完成插接动作，且插接后的焊接难度非常高，给自动化生产组装的实现带来困难。
5.而如果先将功率元件安装在pcb板的一面上，再与散热片进行连接，此时由于pcb板的遮挡，功率元件与散热片之间难以直接连接；为应对该问题，业界通常会先将散热片与pcb板相固定，并在二者之间预留一定的间隙以容纳功率元件，该间隙根据功率元件在pcb板上的厚度来确定；然而该结构下，一旦pcb板与散热片之间的间隙设定得太小，则容易对功率元件造成挤压，甚至造成其内部结构受损，导致短路或丧失功能，倘若设定的间隙过大，则会导致散热片与功率元件之间不能充分接触，无法有效散热，进而影响设备寿命，甚至会带来安全隐患。
6.同时在上述结构下，散热片的横截面不能超过pcb板的面积，其散热效率有限，且外部还需要罩一层外壳以对pcb板元器件进行保护，这会进一步降低散热效率，从成本的角度而言也是不经济的。


技术实现要素：

7.针对上述问题，本发明的目的在于提供一种电机驱动器封装散热结构，该结构便于自动化生产组装，能够提高生产效率，降低组装成本，且具有较高的散热效率。
8.为实现上述目的，本发明提供的方案是：一种电机驱动器封装散热结构，包括外壳，所述外壳由导热金属材料制成，该外壳内部形成一半开放的容置空间，所述容置空间内设有pcb板以及连接在所述pcb板上的功率元件；所述外壳具有一个底面；所述功率元件的管脚焊接在pcb板朝向所述底面的一面上；所述功率元件的发热面贴合于所述底面，该功率元件上设有通孔，所述底面上设有对应于该通孔的螺孔，所述功率元件通过穿过所述通孔且与所述螺孔相配合的螺丝固定在所述外壳上；所述pcb板上具有与所述通孔相对应的开
孔。
9.作为优选，所述外壳还包括周向环绕所述底面的侧壁，所述侧壁与所述底面共同包围形成所述容置空间，该容置空间内填充绝缘胶，所述绝缘胶包裹所述pcb板及其上的元器件。
10.作为优选，所述功率元件主体平行于所述pcb板设置。
11.进一步的，所述pcb板上形成有对应所述通孔和所述螺孔的开孔，该开孔用于通过所述螺丝。
12.作为优选，所述导热金属材料为镁铝合金。
13.作为优选，所述功率元件为绝缘栅双极型晶体管或智能功率模块。
14.作为优选，所述功率元件与所述底面之间设有绝缘层。
15.进一步的，所述绝缘层为绝缘纸。
16.本方案的有益效果在于：本电机驱动器封装散热结构将功率元件与外壳贴合设置，并采用导热金属材料制作外壳，由此功率元件能够直接通过外壳进行散热，使得外壳兼具散热片的功能，省去了散热片这一部件，实现了体积的小型化，减少了系统复杂度，并降低了生产成本和装配成本，经济实用，并且具有较大的散热面积，有利于提高散热效率；
17.同时，本结构通过在pcb板上开设开孔，可以先将功率元件插接并焊接在pcb板上，再使螺丝通过开孔穿过pcb板，以将pcb板下方的功率元件通过螺丝直接固定在外壳上完成装配，从而保证功率元件和散热用的外壳能够充分接触，以达到较好的散热效果；同时，由于该结构在装配时通过开孔避开了遮挡，能够将功率元件与散热用的外壳直接通过螺丝来进行连接，从而极大降低了组装难度，便于自动化生产组装的实现，并由此进一步降低装配成本。
附图说明
18.图1为本发明一个实施例的结构示意图；
19.图2为图1所示实施例的爆炸图；
20.图3为图1所示实施例中功率元件的示意图。
21.符号说明：1.外壳；10.螺孔；2.绝缘层；3.功率元件；30.通孔；31.管脚；32.主体；4.螺丝；5.pcb板；50.开孔；6.控制板。
具体实施方式
22.以下针对本发明的一个较佳实施例加以详细说明：
23.如图1、图2所示的实施例，提供一种电机驱动器封装散热结构，包括外壳1，所述外壳1由导热金属材料制成，该外壳1内部形成一半开放的容置空间，所述容置空间内设有pcb板5以及连接在所述pcb板5上的功率元件3。
24.所述外壳1具有一个底面，所述功率元件3的管脚31焊接在pcb板朝向所述底面的一面上；所述功率元件3的发热面贴合于所述底面设置，该功率元件上制有通孔30，所述底面上设有对应于该通孔30的螺孔10，所述功率元件通过穿过所述通孔30且与所述螺孔10相配合的螺丝4固定在所述外壳1上。
25.由此，本电机驱动器封装散热结构将功率元件3与外壳1贴合设置，并采用导热金
属材料制作外壳1，由此功率元件3能够直接通过外壳1进行散热，使得外壳1兼具散热片的功能，省去了散热片这一部件，实现了体积的小型化，减少了系统复杂度，并降低了生产成本和装配成本，经济实用，并且具有较大的散热面积，有利于提高散热效率。
26.此外，所述pcb板5上形成有对应所述通孔30和所述螺孔10的开孔50，该开孔50用于通过所述螺丝4，其中所述功率元件3的主体32需平行于所述pcb板5设置，以便于pcb板5上的开孔50能够与所述通孔30和所述螺孔10相对应，在该方位下功率元件3的管脚31向上弯曲连接到pcb板5上。
27.由此，本结构通过在pcb板5上开设开孔50，可以先将功率元件3插接并焊接在pcb板5上，再使螺丝4通过开孔50穿过pcb板5，以将pcb板5下方的功率元件3通过螺丝4直接固定在外壳1上完成装配，从而保证功率元件3和散热用的外壳1能够充分接触，以达到较好的散热效果；同时，由于该结构在装配时通过开孔50避开了遮挡，能够将功率元件3与散热用的外壳1直接通过螺丝4来进行连接，从而极大降低了组装难度。这种结构设计，使得在制造电机驱动器时，可以先将功率元件3通过自动化批量组装的方式插接并焊接在pcb板上，然后再通过螺丝将功率元件固定在外壳1上完成装配，大大提高了生产效率，降低生产成本。
28.本实施例中，所述外壳1还包括周向环绕所述底面的侧壁，所述侧壁与所述底面共同包围形成所述容置空间，使该容置空间除了顶面开放以外，其余各面均密封或采用一体化结构(例如采用一体成型结构)；上述装配步骤完成后，在该半封闭的容置空间内填充绝缘胶，以封装电路板形成成品，该绝缘胶填充了pcb板5与外壳1底面之间的间隙，并且包裹了pcb板及其上的元器件，对内部电路板及电路元器件构成保护，保障了设备稳定性，避免因震动、跌摔导致的元器件受损，同时也能够避免内部元件漏电情况的发生，提高设备安全系数。
29.本实施例中，所述导热金属材料为镁铝合金，其具有较好的硬度性能和散热性能，能够兼具外壳1的保护性和散热性。
30.本实施例中，所述功率元件3与所述底面之间设有绝缘层2，具体的，所述绝缘层2采用绝缘纸；由此可以防止功率元件3与外壳1直接电性接触造成的漏电等现象，提高设备安全系数。
31.本实施例中，所述控制板6设在所述pcb板5的上方，由此由上至下进行控制板6、pcb板5、功率元件3的多层堆叠，能够有效利用空间，减小无刷电机驱动器的体积。
32.本实施例中，所述外壳1在其底面各所述螺孔10处向外形成凸起，以使螺孔10能够具有较长的长度，从而保证螺丝4与螺孔10连接的稳定性，避免发生松脱。
33.本实施例中，所述功率元件3为绝缘栅双极型晶体管，此外在实际实施中也可以为智能功率模块等。
34.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换，均应包含在本发明的保护范围之内。