CN203523233U - 一种控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种控制器，包括：金属外壳；位于金属外壳内部的功率元件；与金属外壳紧贴固定连接，且与功率元件固定连接的散热装置；与功率元件的引脚相连的印刷电路板。本实用新型提供的控制器，由于功率元件的散热装置与金属外壳直接固定在一起，从而增加了散热装置和金属外壳之间的接触面积，进而能够将散热装置上的热量通过金属外壳直接传导到金属外壳外部，相对于现有技术中功率元件散热装置与外壳分离的控制器，本实用新型提供的控制器，其金属外壳和内部的功率元件的散热装置直接接触，由于金属的导热速度远远大于空气的导热速度，从而提高了控制器的散热效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及控制器组装技术领域，更具体的说是涉及一种控制器。
背景技术
在控制器的硬件电路中，常用到MOS管等发热量很大的功率元件，为不影响MOS管等功率元件的使用性能和寿命，功率元件产生的热量需要及时导出。
但是发明人发现，现有技术中控制器的散热效率还有待提高。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供一种控制器，以解决现有控制器散热效率不高的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种控制器，包括：
金属外壳；
位于所述金属外壳内部的功率元件；
与所述金属外壳紧贴固定连接，且与所述功率元件固定连接的散热装置；
与所述功率元件的引脚相连的印刷电路板。
优选地，所述金属外壳的内表面上包括相对于内表面凸起的带有螺纹孔的圆柱，且所述散热装置通过螺钉与所述金属外壳上的带螺纹圆柱固定连接。
优选地，所述带有螺纹孔的圆柱外围还包括相对于金属外壳内表面凸起的限位柱，所述散热装置上包括与所述限位柱对应的限位孔。
优选地，所述散热装置为铝块。
优选地，所述铝块朝向所述金属外壳的一侧包括与所述带有螺纹孔的圆柱对应的凹孔。
优选地，所述铝块与所述功率元件之间的固定方式为螺钉连接。
优选地，所述铝块与所述金属外壳之间还设置有导热胶。
经由上述的技术方案可知，本实用新型提供的包含功率元件散热装置的控制器包括金属外壳；位于所述金属外壳内部的功率元件；与所述金属外壳紧贴固定连接，且与所述功率元件固定连接的散热装置；与所述功率元件的引脚相连的印刷电路板（Printed Circuit Board，简称PCB）。相对于现有技术中，散热装置接收到功率元件散出的热量，再通过散热装置与金属外壳之间的空气传导给金属外壳，再由金属外壳将热量传导到金属外壳外部的散热方式，本实用新型提供的控制器，由于所述功率元件的散热装置与金属外壳直接紧贴固定在一起，从而增加了散热装置和金属外壳之间的接触面积，进而能够将散热装置上的热量通过金属外壳直接传导到金属外壳外部，金属的热传导速率远远大于空气的热传导速率，从而提高了控制器的散热效率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的一种控制器部分结构示意图；
图2为图1中所示的控制器装配爆炸图；
图3为本实用新型实施例提供的一种控制器金属外壳示意图；
图4为本实用新型实施例提供的一种散热铝块示意图；
图5为本实用新型实施例提供的功率元件与散热装置组装图；
图6为图1中所示的控制器部分结构的剖面示意图。
具体实施方式
正如背景技术部分所述，现有技术中的控制器的散热效率还有待提高。
发明人发现，现有包含功率元件散热装置的控制器中，功率元件产生的热量，一小部分直接通过功率元件的封装壳和引脚与周围介质发生热交换传递出去，而大部分热量通过与散热装置的接触面传递到散热装置上，再由散热装置与周围环境发生热交换，将热量散出去。但是，通常功率元件的散热装置与控制器的金属外壳是分离式的，即散热装置与金属外壳不直接接触，散热装置的热量会先与金属外壳内的空气进行热交换，再通过金属外壳内部的空气与金属外壳进行热量交换，最终将热量传导到金属外壳外部，实现散热。
由上可见，功率元件的散热装置与控制器的金属外壳之间为分离形式，造成散热装置必须通过空气将热量散出去，进而导致控制器的散热效率较低。
基于此，发明人经过研究发现，提供一种包含功率元件及其散热装置的控制器，包括：
金属外壳；
位于所述金属外壳内部的功率元件；
与所述金属外壳紧贴固定连接，且与所述功率元件固定连接的散热装置；
与所述功率元件的引脚相连的印刷电路板。
由上述的技术方案可知，本实用新型提供的控制器，其金属外壳内部的功率元件散热装置与控制器的金属外壳充分接触，从而在热量传递过程中，散热装置能够将热量直接传递到金属外壳上，并传递到金属外壳外部，相对于现有技术中通过空气传递热量，由于金属外壳的导热系数大于空气的导热系数，金属外壳传递热量较快，从而能够在一定程度上提高控制器的散热效率。
以上是本申请的核心思想，下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，本实用新型结合示意图进行详细描述，在详述本实用新型实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本实用新型保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
下面通过几个实施例具体描述本实用新型提供的控制器。
本实用新型的一个实施例公开的一种控制器包括：金属外壳；位于所述金属外壳内部的功率元件；与所述金属外壳紧贴固定连接，且与所述功率元件固定连接的散热装置；与所述功率元件的引脚相连的印刷电路板。其中，所述金属外壳的内表面上包括相对于内表面凸起的带有螺纹孔的圆柱；所述散热装置通过螺钉与所述金属外壳上的带螺纹圆柱固定连接。在本实用新型的其他实施例中，所述散热装置与所述金属外壳之间还可以通过其他方式进行固定连接，本实施例中不做限定。
需要说明的是，本实施例中不限定所述散热装置的具体形状是什么样的，可以是带有散热鳍片的散热器，也可以是块状散热块，且本实施例中优选的，所述散热装置为块状，更为优选的是铝块，由于铝在金属中的散热性能相对较好，且不容易被空气氧化，从综合方面考虑，本实施例中所述散热装置优选为铝块。
本实施例中主要是将功率元件的散热装置上做出通孔，从而能够通过螺钉与所述控制器的金属外壳固定在一起，因此，所述控制器不限定为具体的控制器，只要其包含金属外壳以及位于金属外壳内部的功率元件，且所述功率元件包括散热装置即可。
本实施例中提供的控制器，由于将功率元件的散热装置与金属外壳紧贴固定连接在一起，使散热装置直接与控制器金属外壳接触，从而能够使散热装置的部分热量通过金属外壳直接传递到控制器外部，由于金属的导热系数（一般为几十到几百W/m·K）远远大于空气的导热系数（0.024W/m·K-0.031W/m·K），因此金属外壳的热传导效率远远大于空气的热传导效率，从而提高了控制器的散热效率。
下面结合具体的附图对本实施例中的控制器进行描述。
如图1所示，为一种控制器的功率元件和金属外壳的组装图，其中功率元件5通过螺钉7安装在散热铝块3上，功率元件的Pin脚与PCB8之间通过焊接固定在一起，散热铝块3与控制器的外壳1固定在一起。
需要说明的是，为了保证散热铝块3与功率元件5之间充分接触，散热铝块3与功率元件5之间还可以包括有导热垫片4。所述导热垫片4质地较软，在通过螺钉7将功率元件5安装到散热铝块3上时，导热垫片4在压力下可以变形，从而利于螺钉7上紧；另外，由于功率元件5的侧壁一般是金属外露的，考虑到功率元件5与散热铝块3之间的绝缘关系，所述导热垫片4还可以起到绝缘的作用。
同样的，本领域技术人员公知的，散热铝块3与控制器外壳1相接触的表面，由于制作加工过程中的各种误差存在，散热铝块3的表面及所述控制器外壳1的表面不可能是绝对的平面，在微观上，为粗糙不平的表面，为了保证散热铝块3与控制器外壳1之间充分接触，散热铝块3和控制器外壳1之间还可以增加导热胶2，涂抹导热胶后，导热胶可以作为媒介将散热铝块3和控制器外壳1接触面之间的缝隙填充，从而保证散热铝块3与控制器外壳1之间的充分接触。
如图2所示，为本实施例中提供的控制器外壳与功率元件及其散热装置的组装爆炸图，其中细螺钉7用于将功率元件5固定到散热铝块3上，PCB8上还包括通孔9，粗螺钉6通过通孔9，将散热铝块3与所述控制器外壳1固定。本实施例中还提供了固定连接散热铝块和控制器外壳的连接方式，如图3所示，为本实施例中提供的控制器外壳的内表面示意图，所述外壳1上包括相对于外壳内表面凸起的带有内螺纹孔的圆柱13以及位于所述圆柱13旁边用于限制散热铝块3安装位置的限位柱14，限位柱14可以在粗螺钉6拧入到外壳的圆柱13时，防止散热铝块与控制器外壳之间发生旋转错位，而导致功率元件安装位置不准确的现象发生。
对应的，如图4所示，为散热铝块的结构示意图，其中所述散热铝块与外壳接触的表面上包括有用于放置粗螺钉的安装孔11，还有位置与控制器外壳上的限位柱相对应的限位孔12，其侧面上包括多个用于固定连接功率元件的细螺钉孔10，所述细螺钉孔的位置可以根据功率元件的安装高度进行调节，本实施例中对此不做详细赘述。
具体的，组装时，首先用细螺钉7将功率元件5安装到散热铝块3上，如图5所示，为功率元件与散热铝块组装后的结构图，其中所述功率元件的Pin脚朝向同一个方向，用于后续组装过程中与PCB连接。需要说明的是，为防止功率元件5与散热铝块3之前接触产生电连接，功率元件5和散热铝块3之间还设置有导热垫片4。
将组装完成后的功率元件5和散热铝块3倒置，并将功率元件5的Pin脚插入到PCB8上的对应位置，定位好，然后用粗螺钉6通过PCB8上的通孔9以及散热铝块3内的螺孔，固定安装到控制器外壳1上。需要说明的是，为了保证散热铝块和控制器外壳之间充分接触，在将组装完的功率元件和散热铝块安装到控制器外壳之前，还可以包括在控制器外壳上涂抹导热胶的步骤，所述导热胶能够良好传递热量，并将控制器外壳和散热铝块之间的缝隙填满，从而使控制器外壳和散热铝块之间更好的传递热量。
其中，本实施例中提供的控制器外壳的材质优选为金属，所述控制器的外壳还可以是其他导热性能较好的材料，本实施例中对此不做限定。当所述控制器外壳为金属壳体时，所述导热胶还能够起到金属壳体和散热铝块之间的绝缘作用，从而避免两者之间出现电连接。
如图6所示，为组装完成后的功率元件散热装置与控制器外壳的剖面结构示意图。需要注意的是，在完成各结构组装和定位后，再通过焊接工艺将PCB与功率元件5的Pin脚进行焊接。PCB一般会有固定的安装面，若先将PCB与功率元件5的Pin脚通过焊接工艺焊接在一起，再将散热装置通过粗螺钉6安装到控制器外壳1上，由于散热装置与控制器外壳均存在尺寸公差，在拧螺钉6的过程中，可能会因为散热装置的紧固，使PCB受向下拉的拉力作用，从而造成PCB变形，影响到PCB与功率元件的Pin脚之间的焊接强度。而本实施例中，基于功率元件的Pin脚很长，即使功率元件随散热装置向控制器外壳方向移动一定距离，功率元件的Pin脚仍有足够长度插到PCB孔中，通过先组装和定位各部分，再焊接PCB与功率元件的Pin脚，组装过程中不会对PCB造成拉力，从而在一定程度上对所述PCB起到保护作用。
本实施例中提供的控制器，由于所述控制器内部的功率元件的散热装置固定在控制器外壳上，且二者之间通过导热胶粘接在一起，实现功率元件的散热装置与控制器外壳之间，充分的、直接接触，从而使得功率元件散热装置上的热量可以直接通过控制器外壳传递到控制器外部，即提高了控制器的散热效率。
需要说明的是，本实用新型仅仅以功率元件的散热装置与控制器外壳的固定方式为螺钉连接为例进行详细介绍的，但是并不限定其连接方式仅为这一种，其他可以将二者固定连接，且能够增加散热装置与控制器外壳接触面积，达到提高控制器散热效率的固定方式也属于本案中的保护范围，在此不再进行赘述。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种控制器，其特征在于，包括：
金属外壳；
位于所述金属外壳内部的功率元件；
与所述金属外壳紧贴固定连接，且与所述功率元件固定连接的散热装置；
与所述功率元件的引脚相连的印刷电路板。
2.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述金属外壳的内表面上包括相对于内表面凸起的带有螺纹孔的圆柱，且所述散热装置通过螺钉与所述金属外壳上的带螺纹圆柱固定连接。
3.根据权利要求2所述的控制器，其特征在于，所述带有螺纹孔的圆柱外围还包括相对于金属外壳内表面凸起的限位柱，所述散热装置上包括与所述限位柱对应的限位孔。
4.根据权利要求3所述的控制器，其特征在于，所述散热装置为铝块。
5.根据权利要求4所述的控制器，其特征在于，所述铝块朝向所述金属外壳的一侧包括与所述带有螺纹孔的圆柱对应的凹孔。
6.根据权利要求4所述的控制器，其特征在于，所述铝块与所述功率元件之间的固定方式为螺钉连接。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的控制器，其特征在于，所述散热装置与所述金属外壳之间还设置有导热胶。
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Cited By (1)
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| CN113948483A (zh) * | 2021-09-01 | 2022-01-18 | 浙江奥思伟尔电动科技有限公司 | 一种车载电机控制器用功率模块散热组件 |
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2013
- 2013-11-01 CN CN201320687243.8U patent/CN203523233U/zh not_active Expired - Lifetime
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