一种无刷电动工具集成开关结构及电动工具的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及一种无刷电动工具集成开关结构及电动工具。
【背景技术】
[0002]众所周知，在五金工具里面，电动工具的使用应该是使用最广泛的一种。由于电动工具拥有出产效率较高、结构轻盈、能耗低、携带使用便利等特点，不管是在工业生产还是家庭使用方面都得到了广泛的应用。随着经济全球化，电动工具市场发展迅猛。
[0003]已知一种电动工具，其包括电池包、主控电路板、功率开关管(MOSFET)及调速开关电路板、无刷马达等。无刷马达、主控电路板、功率开关管(MOSFET)及调速开关电路板等构成电动工具主体，电池包与电动工具主体可拆连接。其中，主控电路板、功率开关管(MOSFET)及调速开关电路板作为不同的电路板独立设置，结构复杂，可靠性低。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于，提供一种无刷电动工具集成开关结构，其结构简单，使用可靠。
[0005]本实用新型通过如下技术方案实现:一种无刷电动工具集成开关结构，所述无刷电动工具集成开关结构包括主控电路、调速开关电路以及功率开关管，所述调速开关电路与所述主控电路电连接，所述功率开关管与所述主控电路电连接，其中，所述主控电路、所述调速开关电路以及所述功率开关管集成在一起。
[0006]本实用新型还提供一种电动工具，所述电动工具包括上述的无刷电动工具集成开关结构。
[0007]本实用新型的有益效果是:本实用新型的无刷电动工具集成开关结构中，主控电路、调速开关电路、功率开关管集成在一起形成新的开关，其结构简单，使用可靠。
[0008]与现有技术相比，本实用新型的无刷电动工具集成开关结构至少具有以下优势:
[0009](I)主控电路、调速开关电路、功率开关管集合在同一块电路板(即调速开关电路板)上，缩短控制环路，减小电路干扰，同时也减小因电路板之间的连线断引起的故障；
[0010](2)整个电动工具只有一块线路板，没有各电路板之间的连线，便于生产装配；
[0011](3)整个电动工具只有一块线路板，可以省去线路板、控制连线及接线端子，降低产品的成本。
【附图说明】
[0012]图1是根据本实用新型的一个实施方式的无刷电动工具集成开关结构的外形立体示意图；
[0013]图2是移除图1的无刷电动工具集成开关结构的壳体以显示主控电路、调速开关电路、功率开关管的图；
[0014]图3是包括图1的无刷电动工具集成开关结构的电动工具的示意框图；
[0015]图4是包括无刷电动工具集成开关结构的电动工具的另一示意框图，该电动工具的无刷电机为无霍尔传感器的无刷电机；
[0016]图中标号含义如下:10_电动工具；100_无刷电动工具集成开关结构；102_主控电路；104_调速开关电路；106_功率开关管；108_调速按键；110_壳体；112_散热器；200-电池包；300_无刷马达；302-电机装配线；400_位置传感器。
【具体实施方式】
[0017]以下结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行进一步的说明。
[0018]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。相反，本实用新型的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
[0019]如图1和图2所示，本实施例的无刷电动工具集成开关结构100包括主控电路102、调速开关电路104以及功率开关管(金属-氧化层半导体场效晶体管，简称金氧半场效晶体管，英文 Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,英文缩写M0SFET) 106、调速按键108、壳体110、散热器112等。另外，无刷电动工具集成开关结构100上还设置有刹车指示输出接口、电机指示输出接口、温度等参数输入接口等。所述调速开关电路104与所述主控电路102电连接。所述功率开关管106与所述主控电路102电连接。其中，所述主控电路102、所述调速开关电路104以及所述功率开关管106集成在一起，形成新的集成开关结构。换言之，所述主控电路102、所述调速开关电路104以及所述功率开关管106集成在同一块PCBA(printed circuit board assembly ;印刷电路板组件)上。该块电路板例如可以称为集成调速开关电路板。所述主控电路102、所述调速开关电路104以及所述功率开关管106均固定在壳体110内。
[0020]散热器112紧靠功率开关管106设置，以降低功率开关管106的温度，有效散热。散热器112例如可以为铜板。
[0021]主控电路102根据位置传感器400或者根据电机自身线圏中产生的感生反电动势检测的转子位置的变化，沿着一定次序对定子绕组的电流进行换流(即检测转子磁极相对定子绕组的位置，并在确定的位置处产生位置传感信号，经主控电路102处理后去控制功率开关管电路106，按一定的逻辑关系进行绕组电流切换)。位置传感器可以采用磁敏式、光电式和电磁式三种类型的位置传感器。采用磁敏式位置传感器的情况下，其磁敏传感器件(例如霍尔传感器、磁敏二极管、磁敏诂极管、磁敏电阻器或专用集成电路等)装在定子上，用来检测永磁体转子旋转时产生的磁场变化。采用光电式位置传感器的情况下，在定子上配置光电传感器件，转子上装有遮光板，光源可以采用发光二极管或小灯泡。转子旋转时，由于遮光板的作用，定子上的光敏元器件将会按一定频率间歇间生脉冲信号。另外，采用电磁式位置传感器的情况下，是在定子组件上安装有电磁传感器部件(例如耦合变压器、接近开关、LC谐振电路等)，当永磁体转子位置发生变化时，电磁效应将使电磁传感器产生电压信号(其幅值随转子位置而变化)。在本实施例中，所述六个开关管106绕一圆周均匀布置。本实施例中，无刷马达是直流三相马达。所述无刷马达包括永磁体转子和三极绕组定子。每相绕组线圈需要一对开关管来驱动，所以本实施例需要六的整数倍个功率开关管O
[0022]其中，位置传感器400和功率开关管106均与所述主控电路102电连接。位置传感器可以采用磁敏式、光电式和电磁式等类型。在本实施例中，所述至少一个位置传感器400为霍尔传感器。位置传感器400用于检测无刷马达各个磁极的位置，将位置信息发送给主控电路102。然后，主控电路102根据接收的位置信息，依次开启相应的功率开关管106。
[0023]例如，在无刷马达的工作过程中，由三组线圈组成的三极绕组定子，根据流经线圈的电流方向产生顺向(或逆向)旋转磁场。转子由永磁体组成，与线圈的磁场相互作用。位置传感器检测转子的位置，并发送给主控电路(控制器)102。六个功率开关管构成换向器，用于开启或关闭定子的线圈电流及电流方向。六个功率开关管106例如分别为第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管。其中，第一开关管、第二开关管、第三开关管称为上臂开关管；第四开关管、第五开关管、第六开关管称为下臂开关管。主控电路102根据位置传感器400的霍尔感应到的电机转子目前所在位置，然后依照定子绕线决定开启(或关闭)换向器中第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管的顺序，使电流依序流经电机某相线圈产生顺向(或逆向)旋转磁场，并与转子的永磁体相互作用，如此就能使电机顺时/逆时转动。当电机转子转动到位置传感器400的另一霍尔感应出另一组信号的位置时，主控电路102又再开启下一组开关管，如此循环电机就可以依同一方向继续转动直到控制部决定要电机转子停止则关闭开关管(或只开下臂开关管)；如果需要电机转子反向则开关管开启顺序相反。
[0024]本实用新型还提供一种电动工具。如图3所示，所述电动工具10包括电池包200、上述的无刷电动工具集成开关结构100以及无刷马达300。所述电池包200与所述无刷电动工具集成开关结构100电连接，所述无刷电动工具集成开关结构100与所述无刷马达300连接。
[0025]电池包200通过电池正极端接口、电池负极端接口、通信端子与上述的无刷电动工具集成开关结构100连接。在另外一些实施例中，电动工具没有设置通讯端子。
[0026]上述的无刷电动工具集成开关结构100与电池包200连接后，主控电路102通过位置传感器400检测无刷马达300各个磁极的位置，然后依次开启相应的开关管106，驱动无刷马达300工作。
[0027]此外，在集合设置所述主控电路102、所述调速开关电路104以及所述功率开关管106的电路板上，还可以设置例如电压检测电路、电流检测电路、温度检测电路、指示器等。其中，电压检测电路用于采集电池包的每节电芯的电压，并将采集的电芯电压发送给主控电路。电流检测电路用于采集充电电流，并将采集的电流发送给主控电路。温度检测电路用于采集电池包的电芯组的温度，并将采集的电芯组温度发送给主控电路。指示器用于显示电池包的当前容量和/或当前工作状态等。由此，可以实现调速、电量指示、照明、过压和欠压保护、过流保护、温度保护、刹车功能等功能中的一个或多个功能。
[0028]如上所述，通过采用本实用新型提供的无刷电动工具集成开关结构，可省去若干控制连线以及线路板，可以缩短控制环路，减小电路干扰，同时也减小因电路板之间的连线断开引起的故障，简化装配，降低成本。
[0029]尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。
【主权项】
1.一种无刷电动工具集成开关结构，其特征在于，所述无刷电动工具集成开关结构包括主控电路、调速开关电路以及功率开关管，所述调速开关电路与所述主控电路电连接，所述功率开关管与所述主控电路电连接，其中，所述主控电路、所述调速开关电路以及所述功率开关管集成在一起。
2.一种电动工具，其特征在于，所述电动工具包括权利要求1所述的无刷电动工具集成开关结构。
【专利摘要】本实用新型公开一种无刷电动工具集成开关结构及电动工具。所述无刷电动工具集成开关结构包括主控电路、调速开关电路以及功率开关管。所述调速开关电路与所述主控电路电连接，所述功率开关管与所述主控电路电连接。其中，所述主控电路、所述调速开关电路以及所述功率开关管集成在一起。通过采用本实用新型提供的无刷电动工具集成开关结构，可以缩短控制环路，减小电路干扰，同时也减小因电路板之间的连线断开引起的故障，简化装配，降低成本。
【IPC分类】B25F5-00
【公开号】CN204487508
【申请号】CN201520185111
【发明人】刘忠群, 梅志刚, 张艳春, 段隆琪
【申请人】东莞莱玛电子科技有限公司
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年3月30日