水冷电机控制器

《水冷电机控制器》涉及的是一种电机控制器领域的技术，具体是一种水冷电机控制器。

电机控制器内部的功率模块，在工作过程中需要进行散热。根据IGBT发热量，通常选用风冷或者水道冷却，避免出现因温升过快致使功率模块损害，进一步导致整个电机控制器损坏的情况发生。

截至2018年4月，常见的控制器内部冷却方案是将电容和IGBT平行的布置在壳体底部，通过壳体底部的水道带走IGBT和电容在工作过程中产生的热量；或者是将电容和IGBT平行布置在壳体底部，使用外部风扇进行冷风道冷却；或者是对电容采用风冷冷却，对功率模块采用水冷冷却。

第一种冷却方式需要将冷却水道和控制器壳体铸造在一体，因铸件的铸造特性以及IGBT与电容的排布关系，只能将冷却水道铸造在控制器壳体底部，同时因IGBT和电容都需要进行散热，在结构布置时，只能将IGBT和电容平行布置，导致控制器的长宽尺寸都比较大，在整车前舱或者后桥布置时占用空间较多，不利于整车的布置；第二种冷却方式无法实现稳定的冷却，同时也不适合需大量散热的情形；第三种冷却方式对于不同的部件采用不同的冷却方式，占用空间大，不利于整车布置。

图1为实施例1的爆炸结构图；

图2为实施例1的俯视图；

图3为图2中A-A向视图；

图4为图2中B-B向视图；

图中：控制器壳体1、电容2、水冷板3、功率模块4、紧固螺钉5、绝缘导热材料6、水冷板密封圈7、功率模块密封圈8、流体进口9、流体出口10。

2020年7月17日，《水冷电机控制器》获得安徽省第七届专利奖银奖。 2100433B

如图1和图2所示，本实施例包括从下至上层叠设置在控制器壳体1内的电容2、水冷板3和功率模块4，其中，功率模块4与水冷板3固定连接；

如图3和图4所示，水冷板3设有冷却介质流道，控制器壳体1设有流体进口9和流体出口10，流体进口9和流体出口10分别与水冷板3上冷却介质流道连通，冷却介质（一般为水与乙二醇的混合物）从控制器壳体1流入，经水冷板3换热后再从控制器壳体1流出；

所述冷却介质流道设置于面向功率模块4一侧，水冷板3上冷却介质流道背对功率模块4一侧通过绝缘导热材料6与电容2接触换热。

所述流体进口9和流体出口10在控制器壳体1和水冷板3的接触界面上设有水冷板密封圈7。

所述水冷板3通过紧固螺钉5与控制器1壳体固定，方便拆换。这主要是基于成本的角度考虑。不同的项目可能使用不同厂家的功率模块，不同厂家的功率模块尺寸差异明显，根据功率模块的尺寸更换控制器壳体会大幅增加设计、开模成本并带来管理上的困难；而水冷板和功率模块一一对应，只要统一控制器壳体而仅更换水冷板和功率模块，将解决上述问题。

所述水冷板3对应于功率模块4设有功率模块密封圈8，在功率模块4与水冷板3固定后密封功率模块4和水冷板3。

所述功率模块4与水冷板3通过螺纹联接固定或卡扣结构固定。

所述绝缘导热材料6为导热硅胶垫或导热硅脂片。

所述电容2通过螺纹联接或结构胶粘结固定在控制器壳体1内底部。

2018年4月以前的方案中冷却介质通路通过在控制器壳体1上压铸而成，控制器壳体1的材质为ADC12，其导热系数是96，而本实施例中水冷板3可以通过挤压铝加工搅拌摩擦焊而成，如采用牌号为AL6063的铝材，其导热系数为201，相比2018年4月以前的技术方案导热率提高一倍，更有利于将功率模块4和电容2产生的热量从控制器壳体1内带出，使得控制器内部的温度大大降低，提高内部器件的使用寿命。

水冷电机控制器专利目的

《水冷电机控制器》针对2018年4月以前的技术存在的上述不足，提出了一种水冷电机控制器，采用层叠布置的结构形式，利用水冷板上下两面同时对电容和功率模块进行散热，提高散热效率，同时能够节省空间，有利于整车布置。

水冷电机控制器技术方案

《水冷电机控制器》包括从下至上层叠设置在控制器壳体内的电容、水冷板和功率模块，其中，功率模块与水冷板固定连接，水冷板设有冷却介质流道，冷却介质流道设置于面向功率模块一侧，水冷板上冷却介质流道背对功率模块一侧通过绝缘导热材料与电容接触换热； 所述水冷板和控制器壳体固定连接且两者之间设有冷却介质通路，冷却介质从控制器壳体流入，经水冷板换热后再从控制器壳体流出。所述冷却介质通路在控制器壳体和水冷板的接触界面上设有密封组件，防止冷却介质从两者接触界面逸出而使控制器电路短路。

优选地，所述密封组件为弹性密封件；更优选地，所述弹性密封件为O型圈。所述水冷板通过螺纹联接与控制器壳体固定，方便拆换。所述水冷板对应于功率模块设有功率模块密封圈，在功率模块与水冷板固定后密封功率模块和水冷板，防止冷却介质从两者接触界面逸出而使控制器电路短路。所述功率模块与水冷板通过螺纹联接固定或卡扣结构固定。所述水冷板采用铝材。所述绝缘导热材料为导热硅胶垫或导热硅脂片。所述电容通过螺纹联接或结构胶粘结固定在控制器壳体内底部。

水冷电机控制器改善效果

与2018年4月以前的技术相比，《水冷电机控制器》具有如下技术效果：

1）采用层叠布置的结构形式，利用水冷板上下两面同时对电容和功率模块进行散热，提高散热效率，使得高度空间结构可以得到利用，减少了控制器壳体长宽尺寸较大的问题，有利于整车布置；

2）控制器壳体无需压铸水道，整个压铸模具加工简单，控制器壳体良品率高；

3）水冷板相对于需压铸水道的控制器壳体，导热系数高，能够提高散热效率，提高控制器内部器件的使用寿命；

4）针对不同的功率模块，水冷板同步更换，避免2018年4月以前的技术中更换功率模块需同步更换控制器壳体的问题，降低了开模费用及模具管理的费用。

1.一种水冷电机控制器，其特征在于，包括从下至上层叠设置在控制器壳体内的电容、水冷板和功率模块，其中，功率模块与水冷板固定连接，水冷板设有冷却介质流道，冷却介质流道设置于面向功率模块一侧，水冷板上冷却介质流道背对功率模块一侧通过绝缘导热材料与电容接触换热；所述水冷板和控制器壳体固定连接且两者之间设有冷却介质通路，冷却介质从控制器壳体流入，经水冷板换热后再从控制器壳体流出；所述冷却介质通路在控制器壳体和水冷板的接触界面上设有密封组件；所述水冷板对应于功率模块设有功率模块密封圈，在功率模块与水冷板固定后密封功率模块和水冷板。

2.根据权利要求1所述水冷电机控制器，其特征是，所述密封组件为O型圈。

3.根据权利要求1所述水冷电机控制器，其特征是，所述水冷板通过螺纹联接与控制器壳体固定。

4.根据权利要求1所述水冷电机控制器，其特征是，所述功率模块与水冷板通过螺纹联接固定或卡扣结构固定。

5.根据权利要求1所述水冷电机控制器，其特征是，所述绝缘导热材料为导热硅胶垫或导热硅脂片。

6.根据权利要求1所述水冷电机控制器，其特征是，所述电容通过螺纹联接或结构胶粘结固定在控制器壳体内底部。

本系列水冷电机是我公司针对纺织用细纱机主电机的使用环境，在不改变原电机安装尺寸的基础上专门设计；电机机壳采用全钢板通过防锈处理后高频焊接而成，利用循环水冷却原理，控制电机温升，降低电机损耗、电机噪声；同时电机在使用过程中电机表面温度几乎接近环境温度，对外界不发散热量，从而减少了纺织车间夏天对空调的依赖，改善了纺织工人的工作环境。还具有防纤维堵塞能力。

纺织水冷电机却主点击是针对新型细纱机变频调速的特点，采用先进的电磁计算和特殊的绝缘系统，使得更能适用于变频器供电系统。该电机调速均衡、平滑、调频范围广：5～50Hz为恒转矩调速，50～100Hz为恒功率调速。

水冷电机为无刷结构，负载特性优异，低速性能好，启动转矩大，启动电流小、适应电动车频繁起动的需要，节省电能。

●水冷电机在整个速度范围内水冷电机均高效运行，比有刷直流水冷电机、交流变频水冷电机（只在额定点附近效率高）相比有质的提高，显著提高车辆的续驶里程、显著提高电池的使用寿命。

●不产生火花．不需要更换炭刷，结构紧凑、过载能力强，使用寿命长。

●水冷电机采用插入式稀土磁钢，特别适合有颠簸、反复启动、高速、大力拒起动、正反转运行的需要。

●水冷电机转子具有强磁场，在滑行和制动状态时发电效果好，不需要吸收电池电量励磁（有刷直流水冷电机或交流水冷电机需要），能量回馈效果好，电制动效果好。

变频水冷电机是适用于高温环境、变频调速系统的机器设备。

产品具有独特的冷却系统可保证电动机在外界环境温度很高的情况下长期运行时的稳定工作，能耐高温高湿、防腐等特点。广泛应用于军工、航天、污水处理、冶金、轻工、化工、钢铁、水泥、印刷、制糖、食品、橡胶、医药、建筑、起重、运输、木工机械、仪器仪表等行业。

特殊的设计及水冷使电机有宽广的调频范围3-50-100HZ,优良的低频特性，高过载力、高效率。可配备水冷得电制动器，水冷失电制动器、水冷旋转编码器及减速机设备。