电源箱及无人机电源的装配方法
阅读：549发布：2020-05-11
专利汇可以提供电源箱及无人机电源的装配方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种电源箱，属于电气设备技术领域，包括 箱体 、多条翅片、连接部、多个壳体和注胶孔。箱体用于安装功率 半导体 ，箱体下端面一体成型有多条翅片，箱体下端面的两侧设有用于连接无人机 机身 的连接部；多个壳体，间隔安装于箱体内腔的底面，壳体用于安装电源组件，壳体的上端面开设有注胶孔，壳体通过注胶孔向其内部的电源组件注入导热绝缘胶。本发明还包括一种无人机电源的装配方法。本发明提供的电源箱，导热绝缘胶填充壳体内的剩余空间，导热绝缘胶包裹在电源组件上。一体成型的多个翅片，减薄了箱体 底板 的厚度，不但翅片能够提高箱体的 散热 ，而且较薄的底板也能提升箱体的散热效果。无需停机降温，工作效率高，提高电源使用寿命。，下面是电源箱及无人机电源的装配方法专利的具体信息内容。
1.电源箱，其特征在于，包括：
箱体，所述箱体用于安装功率半导体，所述箱体下端面一体成型有多条翅片，所述箱体下端面的两侧设有用于连接无人机机身的连接部；
多个壳体，间隔安装于所述箱体内腔的底面，所述壳体用于安装电源组件，所述壳体的上端面开设有注胶孔，所述壳体通过所述注胶孔向其内部的所述电源组件注入导热绝缘胶。
2.如权利要求1所述的电源箱，其特征在于，所述箱体内腔的底面设有导热绝缘垫片，多个所述壳体间隔安装于所述导热绝缘垫片上，所述箱体通过导热绝缘垫片用于安装功率半导体。
3.如权利要求2所述的电源箱，其特征在于，所述导热绝缘垫片为氮化铝材料。
4.如权利要求1所述的电源箱，其特征在于，所述导热绝缘胶为导热硅脂。
5.如权利要求1所述的电源箱，其特征在于，所述翅片的高度为12mm，宽度为1mm，相邻所述翅片的间距为2.5mm。
6.如权利要求1所述的电源箱，其特征在于，所述壳体的上端面与所述箱体内腔的顶面设有导热绝缘层。
7.如权利要求6所述的电源箱，其特征在于，所述导热绝缘层为导热硅脂层。
8.如权利要求1-7任意一项所述的电源箱，其特征在于，所述箱体为6063铝合金材料。
9.如权利要求1-7任意一项所述的电源箱，其特征在于，所述箱体的边板一体成型，所述箱体的顶板和底板与所述边板可拆卸连接。
10.无人机电源的装配方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：电源箱底板的上端面铺设氮化铝绝缘垫板，通过螺钉紧固；
S2：在氮化铝绝缘垫板上间隔安装多个壳体，并在多个壳体的间隙内安装功率半导体，功率半导体同样安装于氮化铝绝缘垫板；
S3：在多个壳体内分别安装变压器、驱动板和电感磁力线圈，并将多个壳体封闭；
S4：将电源箱边板框架通过螺钉安装于电源箱底板上；
S5：通过壳体上端面开设的多个注胶孔向壳体内腔注入导热绝缘胶，并在壳体上端面上涂抹导热绝缘胶；
S6：将电源箱顶板通过螺钉安装于边板框架上，电源箱顶板将壳体上端面上涂抹导热绝缘胶压实。
电源箱及无人机电源的装配方法
技术领域
[0001] 本发明属于电气设备技术领域，更具体地说，是涉及一种电源箱及无人机电源的装配方法。
背景技术
[0002] 随着无人驾驶技术的逐渐成熟，无人机在各个领域的应用得到大力的推广。
[0003] 目前，无人机采用独立搭载电源为动力，无人机的电源组件安装在电源箱内，并通过电源箱固定在无人机机身上。电源持续工作会产生热量，常规的电源箱散热效果较差，无人机在长时间作业后，电源的温度会不断升高，由于电源箱散热效果较差，需要停机冷却后一段时间后，再进行工作，不但影响无人机工作效率，而且电源长期处于高温状态还会降低电源的寿命。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种电源箱，旨在解决电源箱散热效果较差，需要停机，影响工作效率，且电源长期处于高温状态下，会降低电源寿命的问题。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种电源箱，包括：
[0007] 多个壳体，间隔安装于所述箱体内腔的底面，所述壳体用于安装电源组件，所述壳体的上端面开设有注胶孔，所述壳体通过所述注胶孔向其内部的所述电源组件注入导热绝缘胶。
[0011] 作为本申请另一实施例，所述翅片的高度为12mm，宽度为1mm，相邻所述翅片的间距为2.5mm。
[0012] 作为本申请另一实施例，所述壳体的上端面与所述箱体内腔的顶面设有导热绝缘层。
[0013] 作为本申请另一实施例，所述导热绝缘层为导热硅脂层。
[0014] 作为本申请另一实施例，所述箱体为6063铝合金材料。
[0016] 本发明提供的电源箱的有益效果在于：与现有技术相比，箱体内腔的底面上安装功率半导体以及通过多个壳体分别安装多个电源组件，电源组件分别封闭于对应的壳体内，通过注胶孔向壳体内注入导热绝缘胶，可使导热绝缘胶填充壳体内的剩余空间，导热绝缘胶包裹在电源组件上，能够使电源组件产生的热量及时向外传递，同时提高了电源组件的绝缘性能。一体成型的多个翅片，取代传统的翅片插接方式，减薄了箱体底板的厚度，不但翅片能够提高箱体的散热，而且较薄的底板也能提升箱体的散热效果。无需停机降温，工作效率高，同时提高了电源的使用寿命。
[0017] 本发明还提供了一种无人机电源的装配方法，包括以下步骤：
[0018] S1：电源箱底板的上端面铺设氮化铝绝缘垫板，通过螺钉紧固；
[0019] S2：在氮化铝绝缘垫板上间隔安装多个壳体，并在多个壳体的间隙内安装功率半导体，功率半导体同样安装于氮化铝绝缘垫板；
[0022] S5：通过壳体上端面开设的多个注胶孔向壳体内腔注入导热绝缘胶，并在壳体上端面上涂抹导热绝缘胶；
[0023] S6：将电源箱顶板通过螺钉安装于边板框架上，电源箱顶板将壳体上端面上涂抹导热绝缘胶压实。
[0024] 本发明提供的无人机电源的装配方法的有益效果在于：与现有技术相比，使用该方法安装的电源，其绝缘和散热效果更佳，无人机长时间作业，电源的温度也不会明显升高，电源箱散热效果好，无需停机冷却，提高了无人机的工作效率，同时提高了电源的寿命。附图说明
[0025] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026] 图1为本发明实施例提供的电源箱的结构示意图；
[0027] 图2为本发明实施例提供的电源箱的去掉顶板后的结构示意图；
[0028] 图3为本发明实施例提供的电源箱的顶板的结构示意图；
[0029] 图4为本发明实施例提供的电源箱的顶板的剖视图；
[0030] 图5为图4中A处的放大示意图。
[0031] 图中：100、箱体；101、翅片；102、连接部；103、边板；104、底板；105、顶板；200、壳体；201、注胶孔；300、导热绝缘垫片；400、导热绝缘层；500、连接块。
具体实施方式
[0032] 为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0033] 请参阅图1至图3，现对本发明提供的电源箱进行说明。电源箱包括箱体100、多条翅片101、连接部102、多个壳体200和注胶孔201。
[0034] 箱体100用于安装功率半导体，箱体100下端面一体成型有多条翅片101，箱体100下端面的两侧设有用于连接无人机机身的连接部102；多个壳体200，间隔安装于箱体100内腔的底面，壳体200用于安装电源组件，壳体200的上端面开设有注胶孔201，壳体200通过注胶孔201向其内部的电源组件注入导热绝缘胶。
[0035] 箱体100为正方体结构，由四个边板103、一个顶板105和一个底板104围设而成，四个边板103一体成型，底板104和顶板105的四周均开设有螺纹孔，边板103对应的位置开设有通孔，顶板105和底板104通过螺钉连接在边板103的上下两端。
[0036] 多条翅片101互相平行，多条翅片101与箱体100的底板104一体成型，翅片101通过直接铣削底板104的下端面成型，而不再采用传统的翅片101插接方式，在传统翅片101插接的方式中，需要在底板104的下端面预留插接槽，这样就不得不提高底板104的厚度，而底板104厚度的增加势必会影响电源箱内电气元件的散热，同时还会增加电源箱的自重，不符合轻量化的要求。
[0037] 电源组件包括变压器、电感或驱动板等电气部件，以上部件分别封闭在壳体200内，壳体200的上端开设有多个注胶孔201，当安装变压器、电感或驱动板等电气部件对应安装封闭于壳体200内后，使用注胶设备通过注胶孔201向壳体200内注入导热绝缘胶，使导热绝缘胶完全填充壳体200内的空间间隙。
[0038] 本发明提供的电源箱，与现有技术相比，箱体100内腔的底面上安装功率半导体以及通过多个壳体200分别安装多个电源组件，电源组件分别封闭于对应的壳体200内，通过注胶孔201向壳体200内注入导热绝缘胶，可使导热绝缘胶填充壳体200内的剩余空间，导热绝缘胶包裹在电源组件上，能够使电源组件产生的热量及时向外传递，同时提高了电源组件的绝缘性能。一体成型的多个翅片101，取代传统的翅片101插接方式，减薄了箱体100底板104的厚度，不但翅片101能够提高箱体100的散热，而且较薄的底板104也能提升箱体100的散热效果。无需停机降温，工作效率高，同时提高了电源的使用寿命。
[0039] 作为本发明提供的电源箱的一种具体实施方式，请参阅图2和图4，箱体100内腔的底面设有导热绝缘垫片300，多个壳体200间隔安装于导热绝缘垫片300上，箱体100通过导热绝缘垫片300用于安装功率半导体。本实施例中，导热绝缘垫片300通过螺钉安装在箱体100底板104的上端面，多个壳体200和功率半导体均安装在导热绝缘垫片300上，方便壳体
200内的电源组件和功率半导体的热量通过导热绝缘垫片300快速的传递至底板104上，便于散热。同时导热绝缘垫片300能够起到绝缘的作用，提高电源箱的安全性能。
200内的电源组件和功率半导体的热量通过导热绝缘垫片300快速的传递至底板104上，便于散热。同时导热绝缘垫片300能够起到绝缘的作用，提高电源箱的安全性能。
[0040] 作为本发明提供的电源箱的一种具体实施方式，导热绝缘垫片300为氮化铝材料。本实施例中，氮化铝材料(aluminium nitride material)有陶瓷型和薄膜型两种。本实施例中的氮化铝材料为薄膜型，薄膜型氮化铝材料常常应用于大功率半导体集成电路和大功率的厚模电路中,其热导率高，绝缘性能好，电阻率高,热膨胀系数小，化学性能稳定，不易发生氧化。相对于常规的云母片和氧化铝导热绝缘片，氮化铝在导热性和绝缘性上更具优势(参见表一)。
[0041]导热绝缘材料名称 热导率(W/(m·K)) 绝缘特性(kV/mm)
云母片 约4.5 3
氧化铝(96％) 约20 12
氮化铝 约200 14
云母片 约4.5 3
氧化铝(96％) 约20 12
氮化铝 约200 14
[0042] 表一
[0043] 作为本发明提供的电源箱的一种具体实施方式，导热绝缘胶为导热硅脂。本实施例中，导热硅脂俗称散热膏，导热硅脂以有机硅酮为主要原料，添加耐热、导热性能优异的材料，制成的导热型有机硅脂状复合物，用于功率放大器、晶体管、电子管、CPU等电子原器件的导热及散热，从而保证电子仪器、仪表等的电气性能的稳定。
[0044] 导热硅脂是一种高导热绝缘有机硅材料，几乎永远不固化，可在-50℃-+230℃的温度下长期保持使用时的脂膏状态。既具有优异的电绝缘性，又有优异的导热性，同时具有低游离度(趋向于零)，耐高低温、耐水、臭氧、耐气候老化。它可广泛涂覆于各种电子产品，电器设备中的发热体(功率管、可控硅、电热堆等)与散热设施(散热片、散热条、壳体200等)之间的接触面，起传热媒介作用和防潮、防尘、防腐蚀、防震等性能。
[0045] 利用导热硅脂优异的电绝缘性能和导热性能，填充在壳体200和电源组件的间隙内，使电源组件的温度保持在一个可以稳定工作的水平，防止电源组件因为散热不良而损毁，并延长使用寿命。
[0046] 作为本发明提供的电源箱的一种具体实施方式，请参阅图1、图2和图4，翅片101的高度为12mm，宽度为1mm，相邻翅片101的间距为2.5mm。本实施例中，由于翅片101是从底板104上直接加工得到的，因此，翅片101的尺寸可调节的余地比较大，翅片101为长条形，平行均布成型。较常规插接形式的翅片101(插接形式的翅片101尺寸：齿宽一般4-8mm，齿间距一般5-10mm，齿高一般30-80mm，重量大)，本实施例中的翅片101更薄，更轻，且在空间内分布的更加均匀，在同样空间内数量更多，降低箱体100重量的同时，提升了散热的效果。
[0047] 作为本发明提供的电源箱的一种具体实施方式，请参阅图4和图5，壳体200的上端面与箱体100内腔的顶面设有导热绝缘层400。本实施例中，壳体200和顶板105之间设置导热绝缘层400，能够将电源组件传递至壳体200上的热量及时通过导热绝缘层400传递至顶板105上，加快了电源组件的散热效果。
[0048] 作为本发明提供的电源箱的一种具体实施方式，导热绝缘层400为导热硅脂层。本实施例中，利用导热硅脂优异的电绝缘性能和导热性能，填充在壳体200和顶板105之间，使电源组件产生的热量传递到壳体200后，壳体200通过导热硅脂层更易将热量传递至顶板105上，从而完成热量的良好传导，使电源组件的热量更易散发，使其温度保持在一个可以稳定工作的水平，防止电源组件因为散热不良而损毁，并延长使用寿命。
[0049] 作为本发明提供的电源箱的一种具体实施方式，箱体100为6063铝合金材料。本实施例中，6063铝合金是AL-Mg-Si系中具有中等强度的可热处理强化合金，Mg和Si是主要合金元素，其密度较小，且强度较大。箱体100表面采用化学导电氧化工艺，采用化学导电氧化后可以防止电磁信号的干扰，且色泽上呈现银白色，美观大方。满足防盐雾、防霉菌的试验要求。相对于常用的2A12和5A06铝合金材料，6063具有比2A12更强的耐腐蚀性和基本一致的导热性，6063铝合金材料具有比5A06更强的导热性和略低的耐腐蚀性(参见表二)。
[0050]铝合金牌号 热导率(W/(m·K)) 耐腐蚀性
2A12 约220 一般
5A06 约150 最强
6063 约200 强
2A12 约220 一般
5A06 约150 最强
6063 约200 强
[0051] 表二
[0052] 作为本发明提供的电源箱的一种具体实施方式，请参阅图1至图3，箱体100的边板103一体成型，箱体100的顶板105和底板104与边板103可拆卸连接。本实施例中，顶板105的外轮廓与四个边板103围设的框架结构的内部轮廓相匹配，顶板105的下端面的四周焊接或一体成型有连接块500，螺纹孔横向开设有连接块500上，顶板105自框架结构的上部进入，此时，螺钉贯穿边板103螺纹连接对应的螺纹孔内，实现顶板105与边板103的连接。
[0053] 底板104的外轮廓与四个边板103围设的框架结构的内部轮廓相匹配，底板104的侧壁的上间隔开设有多个螺纹孔，螺纹孔横向开设，框架结构套装在底板104上，此时，螺钉贯穿边板103螺纹安装在对应的螺纹孔内，实现底板104与边板103的连接。
[0054] 本发明还提供了一种无人机电源的装配方法，包括以下步骤：
[0055] S1：电源箱底板104的上端面铺设氮化铝绝缘垫板，通过螺钉紧固；
[0056] 螺钉可选用橡胶螺钉或带有橡胶帽的螺钉，可增加电源箱的绝缘性。
[0057] 氮化铝绝缘垫板为氮化铝陶瓷板，具有较高的传热能力，可通过氧化铝和碳的还原作用或直接氮化金属铝来制备，化学成分组成为AL55％～65％，N35％～45％，比重为3 3 3
3.2g/cm～3.3g/cm。优选的，AL62.22％，N37.78％，比重为3.271g/cm。
3.2g/cm～3.3g/cm。优选的，AL62.22％，N37.78％，比重为3.271g/cm。
[0058] S2：在氮化铝绝缘垫板上间隔安装多个壳体200，并在多个壳体200的间隙内安装功率半导体，功率半导体同样安装于氮化铝绝缘垫板；
[0059] 功率半导体和壳体200分别通过螺钉贯穿氮化铝绝缘垫板安装在底板104上，螺钉采用橡胶螺钉或带有橡胶帽的螺钉，可增加电源箱的绝缘性，避免功率半导体或电源组件出现短路的情况。
[0060] S3：在多个壳体200内分别安装变压器、驱动板和电感磁力线圈，并将多个壳体200封闭；
[0061] 壳体200上开设有用于放置安装变压器、驱动板和电感磁力线圈的安装口，待以上电源组件安装完毕后，在通过封堵板将安装口封闭。
[0062] S4：将电源箱边板103框架通过螺钉安装于电源箱底板104上；
[0063] 螺钉可选用橡胶螺钉或带有橡胶帽的螺钉，可增加电源箱的绝缘性。
[0064] S5：通过壳体200上端面开设的多个注胶孔201向壳体200内腔注入导热绝缘胶，并在壳体200上端面上涂抹导热绝缘胶；
[0065] 在注入导热绝缘胶时，可从壳体200一侧的注胶孔201注胶，待导热绝缘胶从离该注胶孔201最远的注胶孔201冒出时，停止注胶；或自壳体200中部的注胶孔201注胶，待两侧的注胶孔201均有导热绝缘胶冒出时，停止注胶。在壳体200上端面涂抹导热绝缘胶的同时，应在安装口和封堵板的结合处及对应安装螺钉的位置涂抹绝缘胶。
[0066] S6：将电源箱顶板105通过螺钉安装于边板103框架上，电源箱顶板105将壳体200上端面上涂抹导热绝缘胶压实。
[0067] 螺钉可选用橡胶螺钉或带有橡胶帽的螺钉，可增加电源箱的绝缘性。
[0068] 在壳体200顶部涂抹的导热绝缘胶应充足，确保电源箱顶板105安装后，能够压实导热绝缘胶，使其完全覆盖在顶板105上，确保其绝缘和导热的效果。
[0069] 本发明提供的无人机电源的装配方法，与现有技术相比，使用该方法安装的电源，其绝缘和散热效果更佳，无人机长时间作业，电源的温度也不会明显升高，电源箱散热效果好，无需停机冷却，提高了无人机的工作效率，同时提高了电源的寿命。
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