本发明涉及变流器的设计领域，尤其涉及变流器中的电气元件的散热设计。
背景技术：
随着环保问题的关注度日趋上升，新能源行业应运而生。在新能源汽车领域，纯电动汽车备受瞩目。纯电动汽车的核心部件为驱动电机，以及控制该驱动电机的电机控制器。电机控制器的本质为变流器，从电池模块输出的电流或电压通过变流器的核心部件igbt模块经过整流、相变等各种变换输出为用以驱动电机的电流或电压。
电机控制器广泛应用于新能源汽车领域，其作业环境温度高，同时内部发热部件多，会影响内部元器件的可靠性，进而影响电机控制器的整体寿命。因此，亟需要对电机控制器进行散热以保证电机控制器的可靠性。
通常电机控制器中引起内部环境温升的热源包括igbt模块、电容、母排以及控制芯片等多个因素。目前现有的电机控制器在设计时并没有考虑到电机控制器内部元器件的散热问题，或者仅仅考虑了核心部件igbt模块的散热，而忽略了同样发热严重的电容和母排，从而不具有散热效果，或者散热效率低下，不够全面高效。
因此，亟需要一种变流器，能够用于控制电机，在不对现有的变流器做过多结构上的更改的前提下，具有良好的散热性能。
技术实现要素：
以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
为了提供一种用于控制电机的结构简单，散热性能良好，低成本的变流器，本发明提供了一种变流器，包括箱体和设置于箱体内的电气元件，上述电气元件至少包括电容，上述电容包括电容主体、电容输入母排和电容输出母排，上述电容输入母排与上述电容输出母排分别从上述电容主体的不同侧边引出；
上述箱体内设置有通过散热隔板间隔的散热腔体和元件腔体，上述电容位于上述元件腔体，且上述电容通过第一导热绝缘材料一体封装于上述散热隔板；以及
上述箱体的箱壁上设置有上述变流器的输入电源插座，上述电容输入母排与上述输入电源插座直连。
在上述实施例中，本发明所提供的变流器通过采用未经封装的电容，将其通过导热绝缘材料一体封装于箱体的散热隔板上，能够及时将由于电容发热引起的热量导出到散热腔体中，从而有效提升变流器中的电容的散热效率。并且，通过采用未经封装的电容，能够更改电容的输入母排和输出母排的设置方式，通过将电容输入母排和输出母排从电容的两侧侧边引出的方式，使得电容输入母排能够与输入电源插座直连，从而降低了电容输入母排与输入电源插座之间的噪声干扰路径，进而能够有效降低杂散电感。
可选地，上述第一导热绝缘材料为灌胶，上述电容通过灌胶一体封装于上述散热隔板。
在上述的实施例中，通过采用封装灌胶，将未经封装的电容一体封装于散热隔板上，启到固定电容的作用。并且，上述封装灌胶为导热绝缘材料，能够兼具导热性能与绝缘性能。
可选地，上述电容输入母排与上述电容输出母排均为低感母排。
在上述的实施例中，为降低变流器的杂散电感，所设置的电容输入母排与电容输出母排均为低感母排。
可选地，上述电气元件还包括igbt模块，上述igbt模块位于上述元件腔体，且通过第二导热绝缘材料贴合在上述散热隔板上，上述第一导热绝缘材料不同于上述第二导热绝缘材料；以及
上述电容输出母排与上述igbt模块的输入端直连。
在上述的实施例中，变流器的核心部件igbt模块能够通过导热绝缘材料将热量及时散发到散热腔体。并且，更进一步的，由于将电容输入母排和电容输出母排从电容的不同侧边引出，可以设置将电容输出母排与igbt模块的输入端直连，从而能够有效降低电容输出母排与igbt模块之间的噪声干扰路径，进而能够有效降低杂散电感。
可选地，上述箱体的箱壁上设置有上述变流器的输出三相插座，上述igbt模块和上述输出三相插座通过输出母排连接。
可选地，上述输出母排为低感母排，且上述输出母排通过上述第二导热绝缘材料贴合在上述散热隔板上。
在上述的实施例中，通过将上述输出母排设置为低感母排，能够有效降低变流器中可能存在的杂散电感。并且，通过将上述输出母排通过导热绝缘材料贴合在散热隔板上，能够有效将由于输出母排发热引起的热量导出至散热腔体，从而能够提高变流器的散热效率。
可选地，上述电气元件还包括控制模块，上述控制模块位于上述元件腔体，上述控制模块的芯片区域通过上述第二导热绝缘材料贴合在上述散热隔板上。
在上述的实施例中，控制模块的芯片区域为控制模块的主要热源。通过将上述芯片区域通过导热绝缘材料贴合在散热隔板上，能够有效将由于芯片区域发热引起的热量导出至散热腔体，从而能够提高变流器的散热效率。
可选地，上述控制模块的其他区域与上述散热隔板之间为上述igbt模块。
如前所述，由于控制模块的主要热源为控制模块的芯片区域，而控制模块的其他区域在使用过程中基本不发热。因此，可以将控制模块的该其他区域设置在igbt模块的上方，而发热的芯片区域仍然通过导热绝缘材料贴合在散热隔板上，从而在不牺牲散热效率的情况下，能够使得变流器内部的结构紧凑，减小变流器的制造成本。
可选地，上述控制模块至少包括驱动单元、控制单元和电源单元；以及
上述驱动单元、上述控制单元和上述电源单元耦合为上述控制模块；或上述驱动单元、上述控制单元和上述电源单元为独立的单元。
在上述的实施例中，控制模块可以包括独立的驱动单元、控制单元和电源单元以实现变流器的变电。更进一步地，上述控制模块可以采用耦合形式的驱动单元、控制单元和电源单元的三合一板，从而启到紧凑变流器内部元件的效果。
可选地，上述变流器用以控制电机。
综上所述，根据本发明所提供的变流器，通过采用未经封装的电容，将其通过导热绝缘材料一体封装于箱体的散热隔板上，能够有效提升变流器中的电容的散热效率。并且，通过采用未经封装的电容，能够更改电容的输入母排和输出母排的设置方式，通过将电容输入母排和输出母排从电容的两侧侧边引出的方式，使得电容输入母排能够与输入电源插座直连，从而降低了电容输入母排与输入电源插座之间的噪声干扰路径，进而能够有效降低杂散电感。
附图说明
图1示出了本发明提供的变流器一实施例的侧视图。
图2示出了本发明提供的变流器一实施例的主视图。
图2a示出了图2中a-a部分的剖视图。
图2b示出了图2中b-b部分的剖视图。
图2c示出了图2中c-c部分的剖视图。
附图标记
1：电容
2：电容输出母排
3：igbt模块
4：电容输入母排
5：控制模块
510：芯片区域
6：输出母排
7：输入电源插座
8：低压通讯插座
9：散热介质接头
10：输出三相插座
11：箱体
1101：散热隔板
1102：散热腔体
12：导热绝缘垫片
13：导热绝缘膜
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，在以下的说明中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“水平”、“垂直”应被理解为该段以及相关附图中所绘示的方位。此相对性的用语仅是为了方便说明之用，其并不代表其所叙述的装置需以特定方位来制造或运作，因此不应理解为对本发明的限制。
能理解的是，虽然在此可使用用语“第一”、“第二”、“第三”等来叙述各种组件、区域、层和/或部分，这些组件、区域、层和/或部分不应被这些用语限定，且这些用语仅是用来区别不同的组件、区域、层和/或部分。因此，以下讨论的第一组件、区域、层和/或部分可在不偏离本发明一些实施例的情况下被称为第二组件、区域、层和/或部分。
尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。
如上所述，本发明提供了一种用于控制电机的结构简单，散热性能良好，低成本的变流器。
上述变流器包括箱体11和设置于箱体11内部的电气元件。如前所述，变流器系将输入的电流或电压通过内部设置的元器件进行整流、变相等各种变换并输出的电气组件。请参考图1，图1示出了本发明所提供的变流器设置有各种输入端口及输出端口一侧的侧视图。如图1所述，本发明提供的变流器一实施例的箱体11上可以设置有输入电源插座7、低压通讯插座8、散热介质接头9和输出三相插座10。
其中，输入电源插座7用以接入需要进行变换的电流或电压。低压通讯插座8用以与通讯、控制模块相连，用以对变流器的变电参数进行设置。散热介质接口9用以输入/输出散热介质。输出三相插座10用以将变换后的电压或电流引出到需要处，在一实施例中，上述变流器用以控制电机，因此，该输出三相插座10用以与电机的输入端口相连。
如图1所述，本发明所提供的变流器，其箱体11被散热隔板1101(图1中虚线部)分隔为散热腔体和元件腔体。其中变流器的若干电气元件均位于元件腔体，散热腔体内通过散热介质接头9通有散热介质。
本领域技术人员可以理解的是，上述输入电源插座7、低压通讯插座8、散热介质接头9、输出三相插座10和散热介质可以通过现有或将有的技术实现，在此不再赘述。上述箱体11的材质可以为金属材质，以使变流器具有较优的散热效果。上述箱体11的材质亦可以为本领域现有或将有的其余用于制造变流器箱体的材质，而不仅限于金属。
如图1所示，本发明所提供的变流器的外部结构十分精简，制造成本可控。变流器箱体的输入、输出端口精简，有利于与前序和后序器件的连接。
请进一步结合图2，图2示出了本发明所提供的变流器的主视图。尤其，图2主要示出了本发明所提供的变流器的元件腔体中的各种电气元件及其连接关系。如图2所述，本发明所提供的变流器一实施例的电气元件可以包括电容1、igbt模块3、控制模块5、输出母排6。
如图2所示，进一步的，电容1包括电容主体、电容输入母排4和电容输出母排2。本发明所采用的电容1为未经封装的电容，因此，可以通过设计将电容的电容输入母排4和电容输出母排2分别从电容主体的两侧侧边引出。在上述实施例中，由于电容输入母排4与电容输出母排2设置在不同侧边，使得电容输入母排4能够与输入电源插座7直连，电容输出母排2与igbt模块3的输入引脚直连。特别需要注意的是，此处的直连指的是两个端口之间仅通过引线，而没有通过其他电气元件连接，并且，此处的直连更多地指向两个端口之间通过引脚直接连接。
在上述实施例中，由于电容输入母排4与输入电源插座7直连，从而降低了电容输入母排4与输入电源插座7之间的噪声干扰路径，进而能够有效降低杂散电感。由于电容输出母排2与igbt模块3的输入引脚直连，从而能够有效降低电容输出母排2与igbt模块3之间的噪声干扰路径，进而能够有效降低杂散电感。使得变流器具有较优的电气特性。
较优地，均采用低感母排设置上述电容输入母排4与电容输出母排2。从而能够降低可能引起的杂散电感，使变流器具有更优的电特性能。本领域技术人员应当知道，上述所称低感母排(laminationbusbar，也称为复合母排、叠层母排)，系用于较大功率的电力电子变流器中集总各器件的中间部件。由于平行线间互感很低，而称为低感母排，主要在变流器、逆变器中广泛使用。低感母排主要由导电体(一般为铜或铝板)、绝缘体(0.1～0.3mm绝缘薄膜)、支撑构建(环氧树脂板等绝缘材料)、连接螺栓等构成。本领域技术人员应当明白，还可以通过现有或其他将有的手段实现低感母排，而不以上述为限。
进一步的，在上述实施例中，所采用的电容1为未经封装的电容，因此，通过将电容1灌胶一体封装于箱体11上，使电容1与箱体11固定。如图2所示出的，可以使电容1的本体与箱体11的箱壁通过灌胶连接。上述灌胶材质兼具导热性能和绝缘性能，因此，电容的主体部分能够通过灌胶材质将产生的热量传导至箱体11的箱壁，同时能够启到绝缘的效果。
更进一步的，请参考图2c，图2c放大了如图2示出的c-c部分的剖面图，从图2c中可以看出，电容1的主体部分系通过灌胶与箱体11的散热隔板1101一体封装，如上所述，上述灌胶材质兼具导热性能和绝缘性能，因此，电容的主体部分能够通过灌胶材质将产生的热量传导至散热隔板1101，并进一步地传导至散热腔体1102中的散热介质。
因此，本发明所提供的变流器能够有效地提升变流器中的电容的散热效率。
如图2所示，igbt模块3通过导热绝缘材料贴合在散热隔板1101上，使得变流器的核心部件igbt模块3能够通过导热绝缘材料将热量及时散发到散热腔体。控制模块5设置在igbt模块3的上方，因此，图2中以虚线形式示出上述igbt模块3。
控制模块5至少包括驱动单元、控制单元和电源单元，控制模块5与低压通讯插座8相连，用以与外界通讯，接收变流器的变电参数并控制整合其他电气元件使得变流器以接收到的变电参数工作。
在一实施例中，上述控制模块5所包括的驱动单元、控制单元和电源单元可以为耦合形式的三合一板。通过将驱动单元、控制单元、电源单元耦合在一起的方式，能够使得控制模块5的结构更为紧凑，从而降低占用的变流器内部空间，减小变流器的制造成本。
本领域技术人员应当知道，上述控制模块5所包括的驱动单元、控制单元和电源单元还可以以其他形式提供，而不限于上述耦合形式的三合一板。
控制模块5的主要热源为控制模块的芯片区域，而控制模块的其他区域在使用过程中基本不发热。因此，在如图2所示出的实施例中，控制模块的该其他区域设置在igbt模块3的上方，而发热的芯片区域(对应图2中的a-a部分)仍然通过导热绝缘材料贴合在散热隔板1101上，从而在不牺牲散热效率的情况下，能够使得变流器内部的结构紧凑，减小变流器的制造成本。
图2a进一步示出了图2中a-a部分的剖视图。如图2a所示，控制模块5的芯片区域510通过导热绝缘垫片12贴合在箱体11的散热隔板1101上，从而能够有效地将使用过程中产生的热量通过导热绝缘垫片12传导至散热腔体1102，进而提高变流器的散热效果。
如图2所示，igbt模块3的输出端口与变流器的输出三相插座10之间通过输出母排6连接。较优的，采用低感母排设置上述输出母排6，从而能够降低可能引起的杂散电感，使变流器具有更优的电特性能。本领域技术人员应当知道，上述所称低感母排(laminationbusbar，也称为复合母排、叠层母排)，系用于较大功率的电力电子变流器中集总各器件的中间部件。由于平行线间互感很低，而称为低感母排，主要在变流器、逆变器中广泛使用。低感母排主要由导电体(一般为铜或铝板)、绝缘体(0.1～0.3mm绝缘薄膜)、支撑构建(环氧树脂板等绝缘材料)、连接螺栓等构成。本领域技术人员应当明白，还可以通过现有或其他将有的手段实现低感母排，而不以上述为限。
在上述实施例中，上述输出母排6通过导热绝缘材料贴合在散热隔板上，图2b进一步示出了图2中b-b部分的剖面图。
如图2b所示，输出母排6之间包括多层平行设置的导电体，多层导电体之间通过导热绝缘膜13间隔，并且输出母排6通过导热绝缘垫片12贴合在箱体11的散热隔板1101上，从而能够有效地将输出母排6在使用过程中产生的热量通过导热绝缘垫片12传导至散热腔体1102，进而提高变流器的散热效果。
上述所成导热绝缘垫片12和导热绝缘膜13均可以为导热绝缘材料。上述导热绝缘材料可以包括一种相变材料，相变材料(pcm-phasechangematerial)是指随温度变化而改变物理性质并能提供潜热的物质。转变物理性质的过程称为相变过程，这时相变材料将吸收或释放大量的潜热。这种材料一旦在人类生活被广泛应用，将成为节能环保的最佳绿色环保载体。相变材料具有在一定温度范围内改变其物理状态的能力。以固-液相变为例，在加热到熔化温度时，就产生从国态到液态的相变，熔化的过程中，相变材料吸收并储存大量的潜热；当相变材料冷却时，储存的热量在一定的温度范围内要散发到环境中去，进行从液态到固态的逆相变。在这两种相变过程中，所储存或释放的能量称为相变潜热。物理状态发生变化时，材料自身的温度在相变完成前几乎维持不变，形成一个宽的温度平台，虽然温度不变，但吸收或释放的潜热却相当大。
上述相变材料可以包括固液相变的石蜡或包括石蜡的复合材料。本领域技术人员应当知道，可以通过现有或将有的其他材料提供上述相变材料，而不以石蜡为限。
通过采用相变材料使igbt模块3、控制模块5的芯片区域4以及变流器的输出母排6与散热隔板1101相贴合，使igbt模块3、控制模块5的芯片区域4与输出母排6在使用过程中所产生的热量能够被上述相变材料大量吸收。并且，由于相变材料在相变过程中吸收的热量多数用于物质的相变，少数用于温度的提升，使得相变材料在相变时，其温度的提升较小，变流器的整体温升较慢，给散热腔体更充足的时间散热，从而提升变流器的散热效果。
基于此，本发明提供变流器，其箱体与电容采用一体化制造，电容的发热可全部导入箱体的箱壁与散热腔体，节约成本，提高电容散热效率，进而改善变流器的散热效率。
电容输入母排与输入电源插座直连，减少了中间传输路径，降低了成本并有效地减少杂散电感。
控制模板较优的选用三合一板，并且将三合一板的的发热芯片与散热腔体通过导热绝缘垫片贴合，提高芯片散热效率，进而改善变流器的散热效率。
输出母排采用低感母排，有效地减少杂散电感，且输出母排与散热腔体通过导热绝缘垫片贴合，提高母排散热效率，进而改善变流器的散热效率。
综上所述，本发明所提供的变流器，能够有效减低变流器内部温升，提高变流器的使用可靠性。并且本发明所提供的变流器制作简单，成本低，散热性能好，可有效控制作业环境温度，易于实现。
更进一步的，本发明所提供的变流器可以应用于各种需要的场景。更具体的，可以应用于控制电机。本领域技术人员应当知道，上述用于控制电机的用途仅为变流器应用场景的举例，而非是对本发明所提供的变流器的应用场景的限制。
本领域技术人员应当知道，上述实施例中描述的变电参数可以作为一条或更多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，其包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，这样的计算机可读介质可包括ram、rom、eeprom、cd-rom或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的合意程序代码且能被计算机访问的任何其它介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(dsl)、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站、服务器、或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、dsl、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(cd)、激光碟、光碟、数字多用碟(dvd)、软盘和蓝光碟，其中盘(disk)往往以磁的方式再现数据，而碟(disc)用激光以光学方式再现数据。上述的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。
更进一步的，上述实施例中描述的驱动单元、控制单元和电源单元可用通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或其它可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文所描述功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如dsp与微处理器的组合、多个微处理器、与dsp核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。
提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。
1.一种变流器，包括箱体和设置于箱体内的电气元件，其特征在于，所述电气元件至少包括电容，所述电容包括电容主体、电容输入母排和电容输出母排，所述电容输入母排与所述电容输出母排分别从所述电容主体的不同侧边引出；
所述箱体内设置有通过散热隔板间隔的散热腔体和元件腔体，所述电容位于所述元件腔体，且所述电容通过第一导热绝缘材料一体封装于所述散热隔板；以及
所述箱体的箱壁上设置有所述变流器的输入电源插座，所述电容输入母排与所述输入电源插座直连。
2.如权利要求1所述的变流器，其特征在于，所述第一导热绝缘材料为灌胶，所述电容通过灌胶一体封装于所述散热隔板。
3.如权利要求1所述的变流器，其特征在于，所述电容输入母排与所述电容输出母排均为低感母排。
4.如权利要求1所述的变流器，其特征在于，所述电气元件还包括igbt模块，所述igbt模块位于所述元件腔体，且通过第二导热绝缘材料贴合在所述散热隔板上，所述第一导热绝缘材料不同于所述第二导热绝缘材料；以及
所述电容输出母排与所述igbt模块的输入端直连。
5.如权利要求4所述的变流器，其特征在于，所述箱体的箱壁上设置有所述变流器的输出三相插座，所述igbt模块和所述输出三相插座通过输出母排连接。
6.如权利要求5所述的变流器，其特征在于，所述输出母排为低感母排，且所述输出母排通过所述第二导热绝缘材料贴合在所述散热隔板上。
7.如权利要求4所述的变流器，其特征在于，所述电气元件还包括控制模块，所述控制模块位于所述元件腔体，所述控制模块的芯片区域通过所述第二导热绝缘材料贴合在所述散热隔板上。
8.如权利要求7所述的变流器，其特征在于，所述控制模块的其他区域与所述散热隔板之间为所述igbt模块。
9.如权利要求7所述的变流器，其特征在于，所述控制模块至少包括驱动单元、控制单元和电源单元；以及
所述驱动单元、所述控制单元和所述电源单元耦合为所述控制模块；或所述驱动单元、所述控制单元和所述电源单元为独立的单元。
10.如权利要求1-9中任一项所述的变流器，其特征在于，所述变流器用以控制电机。
技术总结