CN109756076B - 电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电机，所述电机包括定子、可相对所述定子旋转的转子、固定于定子的电路板、以及与电路板相对而设的散热器，所述电路板朝向所述散热器一侧的表面具有绝缘区域和金属散热区域。通过设置金属散热区域，可以降低电路板与散热器之间的热阻，因而改善电路板的散热。

Description

电机

【技术领域】

本发明涉及电机技术领域。

【背景技术】

汽车发动机的冷却风扇中，常采用外转子无刷电机来驱动风扇的叶轮。叶轮包括轮毂及自轮毂向外延伸出的叶片，外转子无刷电机装设于轮毂内。电机的外转子与轮毂固定连接，外转子转动时带动叶轮旋转。

现有一种冷却风扇用外转子无刷电机中具有电路板和散热器。其中，电路板表面被阻焊油墨覆盖，电路板与散热器之间的热阻较高。

【发明内容】

本发明一实施例提供一种电机，包括定子、可相对所述定子旋转的转子、固定于定子的电路板、以及与所述电路板相对而设的散热器，所述电路板朝向所述散热器一侧的表面具有绝缘区域和金属散热区域。

较佳的，所述绝缘区域的材料为阻焊油墨，所述金属散热区域的材料为镍金或锡。

较佳的，所述电路板为双层电路板或四层电路板，所述电路板上设有逆变电路，所述逆变电路包括若干开关晶体管，所述若干开关晶体管设于所述电路板其中一侧，所述电路板另一侧的与所述若干晶体管位置相对应的表面为所述金属散热区域。

较佳的，所述散热器与所述电路板的金属散热区域之间设有导热片。

较佳的，所述电路板上设有逆变电路，所述逆变电路包括至少两对N通道场效应晶体管，其中每对N通道场效应晶体管集成在一个封装中。

较佳的，所述电路板上设有电容和/或电感，所述电容和/或电感一端连接电路板，另一端伸入所述定子内部从而与电机的绕组在轴向上有重叠。

较佳的，所述散热器具有伸入所述定子内部的收容部，所述电容和/或电感收容于所述收容部。

较佳的，所述电机的定子经由一注塑成型件固定至所述散热器。

较佳的，所述电机为外转子无刷电机，所述电机的定子和转子的轴承受所述散热器支撑，所述定子和电路板分设于所述散热器的两侧。

较佳的，所述电路板为单块双层电路板。

本发明另一实施例提供一种电机，包括定子、可相对所述定子旋转的转子以及固定于定子的电路板，所述电路板上设有逆变电路，所述逆变电路包括至少两对N通道场效应晶体管，其中每对N通道场效应晶体管集成在一个封装中。

本发明再一实施例提供一种电机，包括定子、可相对所述定子旋转的转子以及固定于定子的电路板，所述电路板上设有电容和/或电感，所述电容和/或电感一端连接电路板，另一端伸入所述定子内部从而与电机的绕组在轴向上有重叠。

本发明还提供一种电路板组件，包括电路板和与所述电路板相对而设的散热器，所述电路板朝向所述散热器一侧的表面具有绝缘区域和金属散热区域。

本发明的实施例中，在电路板朝向散热器一侧的表面设置金属散热区域，可以降低电路板与散热器之间的热阻，因而改善了电路板的散热。另外，将逆变电路中的每对N通道场效应晶体管集成在一个半导体封装中，与每个晶体管采用单独的封装相比成本更低，且电路中电源线的长度缩短，电源线带来的干扰也相应降低，电机运行更加稳定可靠。进一步的，电路板上的大电容和/或大电感伸入定子内部，可以降低电机的轴向高度。

【附图说明】

图1示出依据本发明一实施例的电机；

图2是图1的电机的底部示图；

图3示出图2的电机，其中移除了盖体；

图4示出图1的电机的散热器；

图5是图4的散热器的底部示图，其中一并示出导热片及密封件；

图6示出图1的电机的定子；

图7示出图6的定子的绝缘线架；

图8示出图1的电机的定子与散热器的组装图；

图9示出图1的电机的一种驱动电路图；

图10示出图1的电机的电路板；

图11示出图10的电路板的底部示图；以及

图12示出图1的电机的转子。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

图1至图3示出依据本发明一个实施例的电机10。此实施例中以外转子式三相无刷直流电机为例进行说明，该电机10尤其适用于例如汽车发动机等的冷却风扇，当然并不限于此。电机10包括定子12、转子14、电路板16、散热器18及盖体20。其中，转子14在定子12周向外侧旋转，盖体20与定子12分别固定于散热器18两侧，电路板16固定于散热器18和盖体20之间。

参阅图4和图5，散热器18较佳的可由铝合金制成，具有大致呈圆形的散热板22，散热板22朝向电机10的一侧在中央凸设有带通孔的轴承座24，轴承座24***设支撑壁26，支撑壁26可以是连续的圆环，也可以是不连续的一个或多个圆弧。支撑壁26外表面凹凸不平。轴承座24与支撑壁26在周向上部分地经由连接板28连接，轴承座24的径向外表面、支撑壁26的径向内表面及连接板28的轴向内表面共同形成伸入定子12内部的收容部30。散热板22朝向定子12一侧设有若干散热鳍片32，用于增加散热器18的散热面积。自散热板22向外伸出有若干沿周向间隔设置的安装部34，用于电机10的安装。

参阅图6至图8，定子12包括定子铁芯36、定子绕组38及绝缘线架40。定子铁芯36具有圆环形的定子轭部及自定子轭部沿径向向外延伸的若干定子齿部。定子绕组38缠绕在定子齿部上，绝缘线架40设于定子绕组38与定子铁芯36之间。绝缘线架40的径向内表面设若干端子支撑部42，若干接线端子44固定安装在相应的端子支撑部42上。接线端子44可用于挂接定子绕组38的导线46以及连接均压线50。接线端子44中的其中三个还同时连接电路板16，自电路板16获得电源从而给定子绕组38供电。较佳的，导线50上可设热收缩管52，热收缩管52可以用于电机相线与散热器之间的绝缘。

本实施例中，较佳的，可以通过注塑方式将绝缘线架40成型在定子铁芯36和散热器18上，从而使得散热器18可以支撑定子铁芯36。散热器18的支撑壁26外表面的凹凸不平的结构可以使绝缘线架40与散热器18形成凹凸接合，从而保证两者可靠连接。可以理解，定子铁芯36也可通过其他方式固定至散热器18。

散热板22背离定子12的一侧形成有收容空间54，电路板16设于收容空间54内并固定至散热板22。散热板22与盖体20经密封圈21密封连接。可以理解，电路板16也可设于盖体20形成的收容空间，或者，也可固定至盖体20。

一并参阅图9至图11，电机10可由外部交流电源56供电，电机驱动电路包括整流滤波电路58、逆变电路60和控制电路62，经由整流滤波电路58将外部交流电转换为稳定的直流电，在控制电路62的控制下再由逆变电路60将直流电转换为特定频率的交流电供给定子绕组36，使定子绕组36换向，进而产生旋转磁场带动转子14转动。电机10的整流滤波电路58、控制电路62及逆变电路60均设于电路板16上。

本实施例中，整流滤波电路58中包括大容量电容64和扼流电感66。大容量电容64和扼流电感66分别用于吸收母线纹波电流，维持母线电压的平稳，同时组成LC低通滤波器，吸收外界干扰的同时降低***对外的干扰。较佳的，两者设于电路板16朝向散热板22的一侧。电容64和电感66一端连接电路板16，另一端伸入散热器18的收容部30。本实施例中，电机为外转子电机10，磁场产生在散热器18的支撑壁26的径向外侧，因此，可以充分利用支撑壁26的径向内侧的空间收容电路板上体积较大的元器件，从而降低电机的轴向高度。

逆变电路60可以为逆变桥，包括分设于三个桥臂的三对开关晶体管。较佳的，此三对开关晶体管采用N通道场效应晶体管，其中每对N通道晶体管集成在一个半导体封装68中。本实施例中电机为三相无刷电机，可以理解，在其他实施例中，电机也可以是单相无刷电机，此时逆变电路60可以为一个H桥，包括两对N通道场效应晶体管，每一对可集成在一个半导体封装中。与每个晶体管采用单独的封装相比成本更低，且电路中电源线的长度缩短，电源线带来的干扰也相应降低，电机运行更加稳定可靠。

较佳的，逆变电路60中的开关晶体管设于电路板16背离散热板22的一侧，电路板16朝向散热板22的一侧具有绝缘区域70和金属散热区域72。与开关晶体管位置背对的表面可设金属散热区域72。较佳的，绝缘区域70的材料为阻焊油墨，金属散热区域72的材料为镍金或锡。金属散热区域72与散热板22之间设导热片74。导热片74可由环氧树脂与陶瓷粉混合而成，具有绝缘和导热性能好的特点，两侧分别与金属散热区域72和散热板22粘结。

可以理解，在更多实施例中，逆变电路60也可由其他已知的电路实现。同样的，可以将电路板16的主要发热元器件设于电路板16背离散热板22一侧，并在电路板16另一侧相应位置处设置金属散热区域72，使得发热元器件产生的热量可经由金属散热区域72、导热片74和散热器18发散出去。金属散热区域可以降低电路板与散热器之间的热阻，因而改善了电路板的散热。较佳的，电路板16在金属散热区设有大量贯穿电路板16的顶层及底层的过孔，用于将MOS管的热量从顶层导至底层。

较佳的，本实施例中，电机10仅具有单块电路板，所述电路板可以采用双层板或四层板，优选的，电路板为双层电路板，因为采用集成MOS管(双N沟道MOS集成在一个封装内，组成半桥)，减少了元件数量，需要占用的电路板空间减少，故而双层板也可实现线路的布局。而且与采用四层电路板的方案相比，双层电路板的成本更低。

本实施例中，电机10的电源连接器76可设在散热器18上，电源连接器76的电源端子一端连接外部交流电，另一端焊接到电路板16上。

定子的接线端子44中，连接电路板16的三个接线端子44可穿过散热板22和导热片74上的通孔装到电路板16上。散热板22和导热片上的通孔内设密封件80，将接线端子44与散热板22及导热片74隔离。

参阅图12，电机10的外转子14包括转子壳体82、固定至转子壳体82的磁铁84和转轴86。转子壳体82具有端板88及自端板88朝向散热器18一体延伸的环形侧壁90。端板88上设若干贯穿孔以供电机散热。磁铁84装设在环形侧壁90的内表面，磁铁84与定子铁芯36相对且两者之间具有气隙。端板88中央设安装座92，T形套管94装设于安装座92，转轴86经T形套管94固定至转子壳体82，并由安装在散热器18的轴承座24内的轴承96可转动地支撑。

在本设计中，电路板顶层到底层采用大量过孔，将MOS管的热量从顶层导至底层，底层铜皮表面金属化处理，不盖油墨，充分利用金属导热性能佳的特点，同时电路板与散热器之间通过绝缘导热胶紧密的粘结在一起。这样，从MOS管到散热器的热阻大为降低。同等的功率损耗减小，需要的散热器面积减少，体积减小，导致整个模块的体积减小从而提高了模块的功率密度；重量减少，结构设计简单，生产装配简化，产品的可靠性得以提高。

上述实施例中以外转子三相无刷直流电机为例进行说明。可以理解，本申请并不限于此，例如，电机也可以是内转子电机，或者是有刷电机，或者是单相电机。

以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，如对各个实施例中的不同特征进行组合等，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电机，包括定子、可相对所述定子旋转的转子、固定于定子的电路板、以及与所述电路板相对而设的散热器，所述电路板朝向所述散热器一侧的表面具有绝缘区域和金属散热区域，所述电路板上设有逆变电路，所述逆变电路包括若干开关晶体管，所述若干开关晶体管设于所述电路板其中一侧，所述电路板另一侧的与所述若干晶体管位置相对应的表面为所述金属散热区域，所述散热器与所述电路板的金属散热区域之间设有导热片。

2.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述绝缘区域的材料为阻焊油墨，所述金属散热区域的材料为镍金或锡。

3.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述电路板为双层电路板或四层电路板。

4.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述电路板上设有逆变电路，所述逆变电路包括至少两对N通道场效应晶体管，其中每对N通道场效应晶体管集成在一个封装中。

5.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述电路板上设有电容和/或电感，所述电容和/或电感一端连接电路板，另一端伸入所述定子内部从而与电机的绕组在轴向上有重叠。

6.如权利要求5所述的电机，其特征在于，所述散热器具有伸入所述定子内部的收容部，所述电容和/或电感收容于所述收容部。

7.如权利要求1至6任一项所述的电机，其特征在于，所述电机的定子经由一注塑成型件固定至所述散热器。

8.如权利要求1至6任一项所述的电机，其特征在于，所述电机为外转子无刷电机，所述电机的轴承受所述散热器支撑，所述定子和电路板分设于所述散热器的两侧。

9.一种电机，包括定子、在定子周向外侧旋转的转子以及固定于定子的电路板以及与所述电路板相对而设的散热器，所述电路板上设有电容和/或电感，所述散热器具有伸入所述定子内部的收容部，所述电容和/或电感一端连接电路板，另一端伸入所述散热器的收容部从而与电机的绕组在轴向上有重叠。

10.如权利要求9所述的电机，其特征在于，所述散热器朝向定子的一侧在中央凸设有轴承座，轴承座***设支撑壁，轴承座与支撑壁在周向上部分地经由连接板连接，轴承座的径向外表面、支撑壁的径向内表面及连接板的轴向内表面共同形成伸入定子内部的收容部。

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