一种集成水道的母线电容壳体、集成组件及其制备方法

技术领域

本发明涉及电容散热结构技术领域，尤其涉及一种集成水道的母线电容壳体、集成组件及其制备方法。

背景技术

在电机控制器中，母线电容体积大重量大等缺点，是阻碍电控小型化的最大障碍，需要布置良好的电容散热及封装结构，从而可以有效的减小电容的体积，实现电控的高功率密度，产品的平台化设计及低成本。但是现有对电容的设计，尤其是与功率模块配合使用时，在电容外壳外设置散热器或散热水道等，其导致电容整体占用体积较大，不利于模块布置。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种集成水道的母线电容壳体、集成组件及其制备方法，解决现有电容外壳额外布置散热水道或散热器，体积占用较大，模块布置不便的问题。

本发明公开了一种集成水道的母线电容壳体，其特征在于，包括主体与限位壁，

所述主体与所述限位壁由塑料材料构成；

所述限位壁设置在所述主体的底面并与所述主体的底面垂直，所述限位壁沿所述主体的底面的周向环绕并与所述主体的底面形成向下开口的限位区域，所述限位区域用于容纳电容芯子；

所述主体的顶面内陷设置有散热水道，所述散热水道内包括相连接的进水端部与出水端部，还包括在所述进水端部与所述出水端部之间嵌有贯穿至所述主体的底面的金属导热板，所述进水端部和所述出水端部分别连通至所述主体外，所述散热水道在竖直方向覆盖所述限位区域。

优选地，所述进水端部连通进水接口，所述进水接口与所述进水端部垂直，所述进水接口延伸至所述主体的底面之外；

所述出水端部连通出水接口，所述出水接口与所述出水端部垂直，所述出水接口延伸至所述主体的底面之外。

优选地，在所述金属导热板与所述散热水道相嵌的结合面采用点胶粘合，使所述金属导热板与所述散热水道的结合面实现密封。

优选地，所述主体的顶面的一侧沿竖直方向向上凸起设置有定位部，所述定位部的安装面上开设至少一个安装槽，所述安装槽用于在内设置电流传感器；

沿水平方向贯通所述安装槽的两侧开设传感孔，所述传感孔用于插入功率模块的外接端子。

优选地，所述主体的顶面上沿所述散热水道两侧嵌有多个用于连接功率模块的金属螺母。

本发明还公开了一种集成组件，包括如前所述的母线电容壳体，在所述限位区域内封装电容芯子；

还包括至少一个功率模块，所述功率模块连接在所述主体的顶面上，并在竖直方向覆盖所述散热水道，所述功率模块与所述电容芯子通过铜排连接。

优选地，所述电容芯子与所述金属导热板之间设置绝缘膜。

优选地，所述铜排一端连接所述电容芯子，另一端朝向所述主体的顶面弯折，以与所述功率模块连接。

本发明还公开了一种集成水道的母线电容壳体的制备方法，其特征在于，用于制备如前所述的母线电容壳体，包括以下步骤，

将金属导热板放置在预设模具中的目标嵌件区域，在预设模具中注入塑料材料；

沿着垂直于所述主体的顶面的方向上下移动所述预设模具使所述预设模具脱模，得到所述母线电容壳体。

本发明还公开了一种集成组件的制备方法，其特征在于，用于制备如前所述的集成组件，包括以下步骤，

获取电容芯子，如前所述的母线电容壳体或由如前所述的制备方法获得的母线电容壳体；

通过预设工装固定所述母线电容壳体，于所述限位区域的一侧安装铜排，并将经所述电容芯子限制在所述限位区域内；

向所述限位区域内灌入环氧树脂，在100℃下持续6H固化后，使所述预设工装脱模；

将功率模块固定在所述母线电容壳体上并与电容芯子通过铜排连接。

采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：

本发明所提供的母线电容壳体能够一次注塑成型，可同时集成母线电容、功率模块、散热水道、电流传感器，无需进行焊接、机加工等后道处理，密封可靠，成本低，适合批量生产。塑料材料的母线电容壳体耐腐蚀性好，可靠性稳定，产品重量轻。同时，在散热水道中加入金属导热板，提高散热水道的散热效率。

附图说明

图1为本发明的一种集成水道的母线电容壳体的结构示意图；

图2为本发明的一种集成水道的母线电容壳体中限位区域的结构示意图；

图3为本发明的一种集成水道的母线电容壳体中底面的结构示意图；

图4为本发明的一种集成组件中定位部的结构示意图；

图5为本发明的一种集成组件的制备示意图；

图6为本发明的一种集成组件的结构示意图。

附图标记：1-主体；2-限位壁；3-限位区域；41-进水端部；42-金属导热板；43-出水端部；411-进水接口；431-出水接口；5-定位部；51-安装槽；52-传感孔；53-金属螺母；6-铜排。

具体实施方式

以下结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的优点。

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，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，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，“模块”与“部件”可以混合地使用。

如图1至图3所示，本发明公开了一种集成水道的母线电容壳体，其特征在于，包括主体1与限位壁2，

所述主体1与所述限位壁2由塑料材料构成；

所述限位壁2设置在所述主体1的底面并与所述主体1的底面垂直，所述限位壁2沿所述主体1的底面的周向环绕并与所述主体1的底面形成向下开口的限位区域3，所述限位区域3用于容纳电容芯子；

所述主体1的顶面内陷设置有散热水道，所述散热水道内包括相连接的进水端部41与出水端部43，还包括在所述进水端部41与所述出水端部43之间嵌有贯穿至所述主体1的底面的金属导热板42，所述进水端部41和所述出水端部43分别连通至所述主体外，所述散热水道在竖直方向覆盖所述限位区域。

具体而言，该母线电容壳体为内嵌金属嵌件的一次注塑成型。可用于集成母线电容、散热水道、功率模块、电流传感器。主体1可设置为近似长方体状，主体1顶面内陷的凹槽中形成散热水道，限位壁2环绕主体1的底面形成限位区域3。限位壁2的内侧可以设置如图2所示的向限位区域3内凸起的多个限位条，以帮助固定电容芯子。主体1与限位壁22采用塑料材料构成，具有耐腐蚀性好，可靠性稳定，产品重量轻的优点。进一步的，考虑到直接通过塑料材料进行散热的效率有限，本发明在散热水道中嵌有贯穿至底面的金属导热板42，并且散热水道在竖直方向覆盖限位区域3，可以理解的是，限位区域3内容纳电容芯子后，金属导热板42位于电容芯子的上方，电容芯子从限位区域3内部与金属导热板42的底面接触；当冷却液体进入散热水道时，电容芯子能够将热量通过金属导热板42传递到散热水道，提高散热效率。

在一个较佳的实施方式中，所述进水端部41连通进水接口411，所述进水接口411与所述进水端部41垂直，所述进水接口411延伸至所述主体1的底面之外；

所述出水端部43连通出水接口431，所述出水接口431与所述出水端部43垂直，所述出水接口431延伸至所述主体1的底面之外。

具体而言，散热水道沿着主体1的长度方向和宽度方向同向设置，散热水道的宽度和长度略小于主体1的长度和宽度，两端分别延伸出主体1之外以控制进水和出水。也即，本实施方式中分别延伸至所述主体1的底面之外，自进水接口411至散热水道内部至出水接口431依次连接并连通，进水接口411与出水接口431可以分别用于外接进水装置及出水装置，使冷却液体在散热水道中流动。通过上述设置后的散热水道能够集成于母线电容壳体上一体注塑成型，无需额外焊接。

在一个较佳的实施方式中，在所述金属导热板43与所述散热水道相嵌的结合面采用点胶粘合，使所述金属导热板43与所述散热水道的结合面实现密封。

由于散热水道为塑料材料构成，金属导热板42为金属材料构成，在母线电容壳体的使用过程中，可能会因为不同材料的热膨胀系数差异导致散热水道与金属导热板42的结合面产生缝隙，该情况将会产生冷却液体自散热水道进入限位区域3损坏电容芯子的风险。因此，在散热水道与金属导热板42相嵌的结合面采用点胶粘合，使得结合面密封，以进一步隔离散热水道与限位区域3，避免冷却液体进入限位区域3。具体的，可以在散热水道与金属导热板42的结合面预留环绕金属导热板42的胶槽，在胶槽内点入胶水后，通过高温使胶水固化，通过粘结散热水道与金属导热板42达到密封。胶槽的宽度为2～2.5mm，高度为1.5～2mm。

在一个较佳的实施方式中，如图3所示，在主体1的底面设置有多个交错的加强筋，多个加强筋以金属导热板42为中心延伸至限位区域3的边缘，以进一步增强母线电容壳体的稳定性。

在一个较佳的实施方式中，所述主体1的顶面的一侧沿竖直方向向上凸起设置有定位部5，所述定位部5的安装面上开设至少一个安装槽51，所述安装槽51用于在内设置电流传感器；

沿水平方向贯通所述安装槽51的两侧开设传感孔52，所述传感孔52用于插入功率模块的外接端子。

具体而言，在定位部5上开设至少一个安装槽51，任一个安装槽51可以用于设置一个电流传感器。如图4所示，可以将多个电流传感器分别焊接在PCB板上，将该PCB板安装在定位部5上方，使得多个电流传感器同时置入多个安装槽51。在母线电容壳体上安装功率模块时，任一功率模块的外接端子插入任一安装槽51的传感孔52并穿过该安装槽51，使得该功率模块的外接端子与该安装槽51中设置的电流传感器相接触，电流传感器得以监测功率模块输出电流的大小，及时获取功率模块的工作状态。

在一个较佳的实施方式中，所述主体1的顶面上沿所述散热水道两侧嵌有多个用于连接功率模块的金属螺母53。通过螺钉插入金属螺母53内配合使得功率模块能够固定在母线电容壳体上。

本发明还公开了一种集成组件，包括如前所述的母线电容壳体，在所述限位区域3内封装电容芯子；

还包括至少一个功率模块，所述功率模块连接在所述主体1的顶面上，并在竖直方向覆盖所述散热水道，所述功率模块与所述电容芯子通过铜排6连接。

在一个较佳的实施方式中，所述电容芯子与所述金属导热板42之间设置绝缘膜。

具体的，由于限位区域3内容纳电容芯子后，金属导热板42位于电容芯子的上方，电容芯子从限位区域3内部与金属导热板42的底面接触。因此在电容芯子与金属导热板42之间需要进行绝缘隔离处理。例如在电容芯子与金属导热板42之间的接触面贴覆绝缘隔离膜，或在电容芯子与金属导热板42之间的接触面涂覆绝缘涂层。

在一个较佳的实施方式中，所述铜排6一端连接所述电容芯子，另一端朝向所述主体1的顶面弯折，以与所述功率模块连接。作为补充的，上述铜排6由与电容芯子连接处弯折贴合母线电容壳体侧面并向上延伸至功率模块，即将布置在母线电容壳体一侧，以方便设置铜排6支撑架或连接其他模块，提高该集成组件的适用场景。

本发明所提供的集成组件，集成母线电容、散热水道和功率模块，利用前文所述的一体化成型的母线电容壳体，耐腐蚀性好，可靠性稳定，产品重量轻，无需侧面抽放电容芯子，无需额外焊接水道。并且通过散热水道中内嵌的金属导热板实现热量传递，散热效率较高，且空间利用率较高，进一步集成组件结构紧凑，可与电机控制下其他模块或元件装配，解决现有额外布置散热水道或散热器所导致的体积占用较大、模块布置不便的问题。

本发明还公开了一种集成水道的母线电容壳体的制备方法，其特征在于，用于制备如前所述的母线电容壳体，包括以下步骤，

将金属导热板42放置在预设模具中的目标嵌件区域，在预设模具中注入塑料材料；

沿着垂直于所述主体1的顶面的方向上下移动所述预设模具使所述预设模具脱模，得到所述母线电容壳体。

具体而言，该母线电容壳体的进水接口411和出水接口431与散热水道连通，因此整个母线电容壳体内部无封闭腔体，方便一体注塑成型，并且进水接口411和出水接口431设置为与所述散热水道垂直，使得能够沿着垂直于所述主体1的顶面的方向上下移动预设模具脱模，该制备方法所需的拔模尺寸(即脱模时母线电容壳体整体移动的距离)能够有效减小。

作为补充的，在采用金属螺母53的实施方式中，将金属螺母53与金属导热板42分别放置在预设模具中的目标嵌件区域后，在预设模具中注入塑料材料。

本发明还公开了一种集成组件的制备方法，其特征在于，用于制备如前所述的集成组件，包括以下步骤，

获取电容芯子，如前所述的母线电容壳体或由如前所述的制备方法获得的母线电容壳体；

通过预设工装固定所述母线电容壳体，于所述限位区域的一侧安装铜排，并将所述电容芯子限制在所述限位区域内；

向所述限位区域内灌入环氧树脂，在100℃下持续6H固化后，使所述预设工装脱模；

将功率模块固定在所述母线电容壳体上并与电容芯子通过铜排连接。

具体而言，如图5(a)所示，获取母线电容壳体，于限位区域的一侧安装铜排，并将经过绝缘包裹的所述电容芯子限制在限位区域内。预设工装可选的设置为一板状结构，其尺寸可略大于母线电容壳体的长宽，用于与母线电容壳体上的限位壁贴合，使得电容芯子被限制在限位区域内无法移出。

由于此时电容芯子还可在限位区域内移动，需要对其进行固定，如图5(b)所示，向限位区域内灌入环氧树脂，在100℃下持续6H固化。具体的，预设工装上可在与母线电容壳体接触的表面涂敷涂层或膜，以防止预设工装和灌胶粘接，便于脱模。

经过灌入环氧树脂固化以及预设工装脱模后所得到的集成组件如图5(c)及图6所示。使得电容芯子固定在限位区域内，并集成在电容壳体上。

将功率模块固定在母线电容壳体上并与电容芯子通过铜排连接。需要说明的是，由于功率模块和电容芯子相对母线电容壳体两侧布置，因此该步骤可以在电容芯子装配之前完成，也可以在电容芯子装配之后完成，可根据具体的实施场景选择。该功率模块可以应用现有的各类功率模块，也可以采用其他模块替换该功率模块，与该电容壳体连接适配即可。

基于上述集成组件的制备方法，可以获得集成母线电容、功率模块、散热水道的集成组件，解决现有电容外壳额外布置散热水道或散热器，体积占用较大，模块布置不便的问题。无需进行焊接、机加工等后道处理，密封可靠，成本低，适合批量生产。

应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。