一种电机控制器上盖板及壳体的制作方法

1.本发明涉及电动汽车电机控制器技术领域，具体为一种电机控制器上盖板及壳体。


背景技术：

2.电驱动系统在运行时，控制器上盖板模态频率接近电驱动外激励频率时会引起上盖板共振带，产生辐射噪声，对电驱动系统nvh(noise vibration harshness，振动与声振粗糙度，简称nvh)性能有很大影响，长时间的共振问题会引起控制器结构产生共振疲劳，进而影响结构疲劳寿命，影响控制器安全运行，因此有必要在设计控制器上盖板结构时考虑nvh性能，在不改变材料参数的情况下提高盖板模态频率，避开共振频率带，优化nvh性能。
3.现有技术方案：控制器上盖板属于薄壁结构，通常会在表面内外侧增加很多加强筋，或增加壁厚提高模态，但整体模态提升的幅度有限，很难满足功率密度越来越高、小型化、集成化、轻量化发展趋势的电驱动系统的模态要求。
4.申请公布号为cn114051354a的中国发明专利申请公开了控制器及上盖板nvh性能优化结构，该上盖板nvh性能优化结构包括在上盖板外侧开设的凹槽，凹槽中设置有多个安装区域，每个安装区域中均设置有螺栓，壳体内设置有凸台，凸台上设置有转接螺柱，螺栓与转接螺柱的连接螺纹连接在一起，螺栓的头部位于凹槽中，并且螺栓头部的下侧壁与凹槽的底壁接触，以使上盖板被压紧在螺栓和转接螺柱之间，从而保证上盖板的稳定，转接螺柱和上盖板之间通过密封圈进行密封，通过在上盖板上设置螺栓，能够增加上盖板的稳定性，这样在控制器工作时，能够有效固定住上盖板的位置，使其不会剧烈晃动。从而能够使得控制器上盖板引起共振时，振动的幅度大大降低，进而产生的辐射噪声变小，对于电驱动系统的nvh性能影响可以忽略不计，从而有效保护上盖板，避免因结构疲劳影响控制器安全运行，无需改变上盖板模态频率，就能够优化nvh性能，延长上盖板的使用寿命，而且无需加厚，降低成本，整体更加符合小型化、集成化、轻量化的发展需求。该结构存在以下问题：1、上盖板中部与壳体之间使用螺栓连接，每一个安装区域都必须进行密封设计，加工要求高；2、采用密封圈对安装区域进行密封，当安装区域较多的时候，对上盖板的平面度、下壳体凸台及转接螺柱的加工一致性要求会很高，存在泄露风险；3、转接螺柱必须完全避开周围的电气部件，并且留出足够的电气间隙。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种电机控制器上盖板及壳体，该结构加工方便，能有效提高上盖板的模态，无需考虑密封、ip防护以及加工精度等问题。
6.为实现上述目的，本发明提供一种电机控制器上盖板，所述上盖板内侧垂直设置有第一顶针，所述第一顶针与上盖板一体化成型，所述第一顶针远离上盖板一端用于与下壳体的支撑部抵接以提高上盖板的模态。
7.进一步地，所述第一顶针设置在电机控制器壳体的第一功能区和第二功能区之间
对应的上盖板的位置，和/或电机控制器壳体的第二功能区和第三功能区之间对应的上盖板的位置。
8.进一步地，所述第一顶针远离上盖板一端延伸出上盖板外缘所在平面。
9.进一步地，所述第一顶针之间通过连接板连接。
10.进一步地，所述第一顶针的端部与下壳体的支撑部弹性抵接。
11.本发明还提供一种电机控制器壳体，包括上盖板和下壳体，所述上盖板外缘通过固定件与下壳体外缘固定，所述上盖板内侧垂直设置有第一顶针，所述第一顶针与上盖板一体化成型，所述电机控制器壳体内设置有支撑部，所述第一顶针与支撑部弹性抵接以提高上盖板的模态。
12.进一步地，所述电机控制器壳体内设置有第一功能区、第二功能区、第三功能区，所述第二功能区设置在第一功能区和第三功能区之间，所述第一顶针设置在第一功能区和第二功能区之间对应的上盖板的位置，和/或第二功能区和第三功能区之间对应的上盖板的位置；所述支撑部设置在第一功能区和第二功能区之间，和/或第二功能区和第三功能区之间。
13.在一种实施方式中，所述支撑部呈柱状并垂直设置在下壳体内侧，所述支撑部与下壳体一体成型，所述支撑部靠近上盖板一端开设有盲孔，所述盲孔的底部设置有橡胶垫，所述第一顶针插入支撑部的盲孔内并弹性抵接在橡胶垫上。
14.在另一种实施方式中，所述支撑部呈柱状，所述支撑部两端开设有盲孔，两个所述盲孔的底部均设置有橡胶垫，所述下壳体内侧垂直设置有第二顶针，所述第一顶针和第二顶针分别插入支撑部的两个盲孔内并与盲孔内的橡胶垫弹性抵接。
15.进一步地，所述支撑部设置有两组，包括第一支撑座和第二支撑座，所述第一支撑座设置在第三功能区内的三相铜排底座上相邻的第二固定件之间，所述第二支撑座设置在第一功能区内的电容外壳底座上相邻的第一固定件之间。
16.本发明的有益效果：
17.1.本发明与现有技术相比，第一顶针与上盖板一体化成型，第二顶针或支撑部与下壳体板一体化成型，第一顶针、第二顶针、支撑部均设置在电机控制器壳体内部，无需考虑密封以及加工精度等问题，仅增加了第一顶针、第二顶针以及支撑部，无需对现有结构进行改变。
18.2.本发明通过在设置支撑部、下壳体内侧设置第二顶针、上盖板内侧设置第一顶针，并将第一顶针之间通过连接板连接，第一顶针和第二顶针与支撑部盲孔底部的橡胶垫相互作用，上盖板振动过程中，上盖板中间模态偏低的大片区域分割成多个小区域，多个小区域的振幅较小，且会受到橡胶垫的缓振作用，减小了上盖板的振动幅度，从而减小辐射噪声，有效提高了电机控制器上盖板的nvh表现，同时也可以保护上盖板，避免因结构疲劳影响电机控制器安全运行。
19.3.本发明的支撑部将第一顶针和第二顶针包裹在盲孔内，由于支撑部为塑料材质，塑料支撑部的绝缘保护作用，可以有效避免第一顶针、第二顶针与内部裸露电气部件接触，保证了电机控制器安全运行，无需考虑ip防护的问题。
20.4.本发明的上盖板通过螺钉与下壳体固定后，支撑部还能对电容外壳底座和三相铜排底座进行固定，有利于提高电机控制器整体的稳定性。
21.5.本发第一顶针的具体位置可以根据模态仿真结果灵活设计，提高上盖板模态的效果更好。
附图说明
22.图1为本发明电机控制器壳体的结构示意图；
23.图2为本发明上盖板和下壳体的结构示意图；
24.图3为本发明电机控制器壳体的截面图；
25.图4为本发明第一支撑座的截面图；
26.图5为本发明第二支撑座的截面图；
27.图6为现有技术中电容外壳和电容外壳底座的结构示意图；
28.图7为本发明电容外壳和电容外壳底座的结构示意图；
29.图8为现有技术中三相铜排和三相铜排底座的结构示意图；
30.图9为本发明三相铜排和三相铜排底座的结构示意图；
31.附图标记：电机控制器壳体1、上盖板2、下壳体3、第一支撑座4、第二支撑座5、第一顶针6、第二顶针7、连接板8、加强筋9、电容外壳底座10、三相铜排底座11、第一固定件12、第二固定件13、电容外壳14、三相铜排15、橡胶垫16、安装孔17、第一功能区18、第二功能区19、第三功能区20。
具体实施方式
32.下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
33.如图1、2所示，电机控制器壳体1包括上盖板2和下壳体3，所述上盖板2外缘与下壳体3外缘通过螺钉组装在一起，本实施例中，上盖板2外缘与下壳体3外缘通过17颗m5的螺钉组装在一起。
34.所述上盖板2的内表面设置有相互交错的加强筋9，所述上盖板2边缘采用了密集分布的螺钉固定在下壳体3上，模态较高，中间大片区域虽然采用了加强筋9，但为了满足功率密度高、小型化、集成化、轻量化的要求，加强筋9设置的数量较少，使得上盖板2的中间大片区域模态较低，容易产生共振。
35.所述电机控制器壳体1内分为三个功能区域，分别为第一功能区18、第二功能区19以及第三功能区20，所述第二功能区19位于电机控制器壳体1内的中间位置，所述第一功能区18和第二功能区19分别位于电机控制器壳体1内的两侧，如图2所示，左侧为第一功能区18，设置有薄膜电容，右侧为第三功能区20，设置有三相铜排，中间为第二功能区19，设置有绝缘栅双极型晶体管(igbt)，如图6、8所示，所述薄膜电容通过电容外壳14包裹，所述电容外壳14通过电容外壳底座10固定在下壳体3上，所述电容外壳底座10靠近igbt一侧设置有固定igbt三相铜排的第一固定件12，所述三相铜排15通过三相铜排底座11固定在下壳体3上，所述三相铜排底座11靠近igbt一侧设置有固定三相铜排的第二固定件13。
36.实施例1：本实施例在上述现有结构的基础上增加了支撑部、第一顶针6以及第二顶针7，以提高上盖板2的模态。所述第一顶针6垂直设置在上盖板2内侧，即上盖板2内表面，所述第二顶针7垂直设置在下壳体3内侧，即下壳体3内表面。所述第一顶针6与上盖板2一体化成型，所述第二顶针7与下壳体3一体化成型，加工方便，无需考虑密封、ip防护以及加工
精度等问题。
37.由于上盖板2内表面与上盖板2的外缘不在同一平面内，上盖板2内表面高于上盖板2的外缘，即上盖板2内表面与下壳体3外缘的竖向间距大于上盖板2外缘与下壳体3外缘的竖向间距，因此所述第一顶针6远离上盖板(2)一端延伸出上盖板2外缘所在平面，也就是说，所述第一顶针6的长度大于上盖板2内表面与下壳体3外缘的竖向间距，使得第一顶针6能与支撑部弹性抵接。
38.如图2、3所示，本实施例中，所述支撑部为圆柱状，两端开设有盲孔，所述盲孔内设置有橡胶垫16，所述橡胶垫16可以设置在盲孔的底部或内壁上，由于上盖板2模态较低主要是针对于垂直于上盖板2方向，这个方向上盖板2属于薄壁件，变形量比较大，频率较低容易引起共振，因此所述盲孔内底部设置橡胶垫16即可，所述橡胶垫16单面背胶，两个橡胶垫16的背胶面均粘贴在盲孔内的底部。
39.如图7、9所示，所述支撑部设置有两组，每组包括两个，所述支撑部包括一组第一支撑座4、一组第二支撑座5，所述第一支撑座4设置在三相铜排底座11上相邻的第二固定件13之间，所述第二支撑座5设置在电容外壳底座10上相邻的第一固定件12之间。
40.如图3、4、5所示，本实施例中，所述上盖板2内侧垂直设置有两组第一顶针6，每组包括两个第一顶针6，分别插入每组支撑部的盲孔内，并与盲孔内的橡胶垫16弹性抵接，由于两组支撑部分别设置在第一功能区18和第二功能区19之间以及第二功能区19和第三功能区20之间，均处于电机控制器壳体1的中部位置，所述第一顶针6的固定位置正好对应着上盖板2模态较低的位置，在上盖板2震动过程中，第一顶针6可通过橡胶垫16减震，橡胶件存在足够的压缩量，使得控制器上盖板2整体模态明显提升，有效地降低结构共振响应和辐射噪声，提高电机控制器壳体1整体nvh性能。
41.本实施例中，每组中的两个第一顶针6通过连接板8连接，增强了相邻第一顶针6之间的模态，增强了第一顶针6的刚度，提高了上盖板2的模态。
42.模态是结构系统的固有振动特性。所述第一顶针6提高模态的原理可理解为将上盖板2中间模态偏低的大片区域分割成多个小区域，上盖板2振动过程中，多个小区域的振幅较小，且会受到橡胶垫16的限制，提高了上盖板2整体刚度，有效改善模态问题；为保证效果最优，通常会根据模态仿真的结果来具体设置顶针位置。
43.所述下壳体3内侧垂直设置有两组第二顶针7，每组包括两个第二顶针7，分别与插入两组支撑部的盲孔内，与盲孔内底部的橡胶垫16弹性抵接，当上盖板2带动第一顶针6振动时，第一顶针6会引起支撑部的小幅度震动，支撑部通过橡胶垫16与第二顶针7抵接，能够减小支撑部的振动，进一步减小了上盖板2的振动幅度。
44.所述第二支撑座5与下壳体3之间不接触，所述第二支撑座5的底部与下壳体3之间有间隙，该间隙为预留的装配间隙。
45.所述支撑部由塑料制成，通常采用尼龙材质，能起到电气绝缘的作用，将第一顶针6和第二顶针7与其周围的电气裸露部件隔离。
46.由于第一功能区18和第二功能区19之间的下壳体3的内表面低于第二功能区19和第三功能区20之间的下壳体3的内表面，所述第二支撑座5贯穿电容外壳底座10并伸出电容外壳底座10下表面，而所述三相铜排底座11上设置有安装孔17，所述第一支撑座4固定在安装孔17上方并与安装孔17连通，所述安装孔17内径与盲孔内径相等，安装在第二功能区19
和第三功能区20之间的第二顶针7依次通过安装孔17、盲孔插入第一支撑座4内。
47.由于两组支撑部分别固定在三相铜排底座11和电容外壳底座10上，当上盖板2外缘和下壳体3外缘通过螺钉固定后，所述第一顶针6将支撑部顶在第二顶针7上，支撑部对三相铜排底座11和电容外壳底座10也起到了进一步固定的作用。
48.本实施例中，所述支撑部不仅能利用橡胶垫16对上盖板2起到缓振的作用，减小上盖板2的振动幅度，而且能将第一顶针6和第二顶针7包裹在盲孔内，起到绝缘保护的作用，可以有效避免第一顶针6、第二顶针7与内部裸露电气部件接触，保证了电机控制器安全运行，此外，支撑部还能在上盖板2外缘通过螺钉与下壳体3固定后，对电容外壳底座10和三相铜排底座11进一步固定，有利于提高电机控制器整体的稳定性。
49.在上盖板2和下壳体3之间设置顶针结构，能够明显增加上盖板2中间薄弱区域的稳定性，在控制器工作时，能够有效固定住上盖板2的位置，使其不会剧烈晃动，特别是在垂直于盖板的方向上效果明显，上盖板2引起共振时，振动的幅度大大降低，进而减小辐射噪声，从而有效提升控制器上盖板2的nvh表现，同时也可以有效保护上盖板2，避免因结构疲劳影响控制器安全运行。
50.实施例2：与实施例1相比，实施例2未设置第二顶针7，对支撑部的结构进行了改变，并将支撑部直接与下壳体3一体成型。
51.所述支撑部呈柱状并垂直设置在下壳体3内侧，所述支撑部与下壳体3一体成型，所述支撑部靠近上盖板2一端开设有盲孔，所述盲孔的底部设置有橡胶垫16，所述第一顶针6插入支撑部的盲孔内并抵靠在橡胶垫16上。所述第一顶针6和支撑部分别与上盖板2和下壳体3一体化成型，密封效果好，加工简单，无需考虑密封、ip防护以及加工精度等问题。
52.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要结构特征。本发明不受上述实例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。