一种无刷电动工具线路板结构及电动工具的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种无刷电动工具线路板结构及电动工具。该无刷电动工具线路板结构包括基板、至少一个位置传感器、至少一个开关管以及主电路，所述至少一个位置传感器和所述至少一个开关管均与所述主电路电连接。其中，所述至少一个位置传感器、所述至少一个开关管以及所述主电路集合设置在该基板上。通过采用本实用新型提供的无刷电动工具线路板结构，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引起的故障，简化装配，降低成本。
【专利说明】一种无刷电动工具线路板结构及电动工具
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及一种无刷电动工具线路板结构及电动工具。
【背景技术】
[0002]众所周知，在所有五金工具里面，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、主电路板、开关管及位置传感器线路板、无刷马达等，其中，主电路板、开关管及位置传感器电路板、无刷马达等构成电动工具主体，电池包与电动工具主体可拆连接。
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线路板结构，其结构简单，使用可
A+-.与巨O
[0005]本实用新型通过如下技术方案实现:一种无刷电动工具线路板结构，所述无刷电动工具线路板结构包括基板、用于检测转子相对于定子的位置的至少一个位置传感器、用于驱动定子的至少一个开关管以及主电路，所述至少一个位置传感器和所述至少一个开关管均与所述主电路电连接，其中，所述至少一个位置传感器、所述至少一个开关管以及所述主电路集合设置在该基板上。
[0006]作为上述技术方案的进一步改进，所述至少一个位置传感器为霍尔传感器、光电式传感器或电磁式传感器。
[0007]作为上述技术方案的进一步改进，所述无刷电动工具线路板结构包括与直流三相马达的定子的三组线圈分别对应设置的三个位置传感器。
[0008]作为上述技术方案的进一步改进，所述无刷电动工具线路板结构包括用于驱动直流三相马达的定子的三组线圈的六个开关管，所述六个开关管绕一圆周均匀布置。
[0009]作为上述技术方案的进一步改进，所述无刷电动工具线路板结构包括与直流三相马达的定子的三组线圈分别对应设置的三个位置传感器和用于驱动直流三相马达的定子的三组线圈的六个开关管。
[0010]本实用新型还提供一种电动工具，所述电动工具包括电池包、上述的无刷电动工具线路板结构以及无刷马达，所述无刷马达为直流三相马达，所述无刷马达包括永磁体转子和三极绕组定子，所述电池包与所述无刷电动工具线路板结构电连接，所述无刷电动工具线路板结构与所述无刷马达连接。
[0011]本实用新型的有益效果是:本实用新型的无刷电动工具线路板结构中，所述至少一个位置传感器、所述至少一个开关管以及所述主电路集合设置在该基板上，其结构简单，使用可靠。
[0012]与现有技术相比，本实用新型的无刷电动工具线路板结构至少具有以下优势:
[0013]( I)主电路与开关管及位置传感器集合在同一块基板上，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；
[0014](2)整个电动工具只有一块线路板，没有主电路板与开关管线路板之间的连线，便于生产装配；
[0015](3)整个电动工具只有一块线路板，可以省去一块线路板、一排控制连线及接线端子，降低产品的成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是根据本实用新型的一个实施方式的无刷电动工具线路板结构的示意图；
[0017]图2是包括图1的无刷电动工具线路板结构的电动工具的示意框图；
[0018]图3是图1的无刷电动工具线路板结构的构成的示意图；
[0019]图4是用于与本实用新型的电动工具进行比较的电动工具的示意框图；
[0020]图中标号含义如下:10_电动工具；100-无刷电动工具线路板结构；102-基板；104-位置传感器；106_开关管；108_主电路；200-电池包；202_电池包正极端接口 ；204-电池包负极端接口 ；206_通讯接口 ；300_无刷马达。
【具体实施方式】
[0021]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。
[0022]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。
[0023]如图1和图2所示，本实施例的无刷电动工具线路板结构包括基板102、至少一个位置传感器104、至少一个开关管(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 以及主电路108。在本实施例中，所述无刷电动工具线路板结构包括三个位置传感器104。
[0024]无刷电动工具线路板结构是电动工具的一部分。如后面所述，电动工具还包括无刷马达、电池包。无刷电动工具线路板结构连接在无刷马达与电池包之间，负责电动工具的整体工作控制。
[0025]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。每个相位的检测需要一个位置传感器。当然，在无刷马达为其他多相马达的情况下，所述无刷电动工具线路板结构具有其他相应数量的位置传感器。
[0026]主电路108根据位置传感器104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，经主电路108处理后去控制开关管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高频调制信号(其幅值随转子位置而变化)。在本实施例中，所述无刷电动工具线路板结构六个开关管106，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个开关管。
[0027]其中，所述至少一个位置传感器104和所述至少一个开关管106均与所述主电路108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104为霍尔传感器。位置传感器104用于检测无刷马达各个磁极的位置，将位置信息发送给主电路108。然后，主电路108根据接收的位置信息，依次开启相应的开关管106。
[0028]如图3所示，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，并发送给主电路(控制器)108。六个开关管106构成换向器，用于开启或关闭定子的线圈电流及电流方向。如图3所示，六个开关管106分别为开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4、开关管Q5、开关管Q6。其中，开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3称为上臂开关管；开关管Q4、开关管Q5、开关管Q6称为下臂开关管。主电路108根据位置传感器104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)换向器中开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4、开关管Q5、开关管Q6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104的另一霍尔感应出另一组信号的位置时，主电路108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)；如果需要要电机转子反向则开关管开启顺序相反。
[0029]其中，所述至少一个位置传感器104、所述至少一个开关管106以及所述主电路108集合设置在该基板102上，如图1所示。换言之，所述至少一个位置传感器104、所述至少一个开关管106以及所述主电路108设置在同一基板上。
[0030]本实用新型还提供一种电动工具。如图2所示，所述电动工具10包括电池包200、上述的无刷电动工具线路板结构100以及无刷马达300。所述电池包200与所述无刷电动工具线路板结构100电连接，所述无刷电动工具线路板结构100与所述无刷马达300连接。
[0031]电池包200通过电池包正极端接口 202、电池包负极端接口 204、通讯接口 206与上述的无刷电动工具线路板结构100连接。在另外一些实施例中，电动工具没有设置通讯接口。
[0032]上述的无刷电动工具线路板结构100与电池包200连接后，主电路108通过位置传感器104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。
[0033]如图4所示，在用于与本实用新型的电动工具进行比较的电动工具1A中，所述电动工具1A包括电池包200A、主电路板108A、开关管及位置传感器线路板110A、以及无刷马达300A。主电路设在主电路板108A上。开关管106A及位置传感器104A设在开关管及位置传感器线路板IlOA上。主电路板108A、开关管及位置传感器线路板IlOA为不同的电路板。电池包200A通过电池包正极端接口 202A、电池包负极端接口 204A、通讯接口 206A与主电路板108A连接。主电路板108A通过开关管控制连线20IA与开关管及位置传感器线路板IlOA上的开关管106A连接。主电路板108A通过位置传感器控制连线203A与开关管及位置传感器线路板IlOA上的位置传感器104A连接。主电路板108A与开关管及位置传感器线路板IlOA之间还设置有电源连线205A。该用于比较的电动工具中，主电路设置在一线路板上，开关管及位置传感器设置在另一线路板上。主电路板与开关管及位置传感器线路板之间需要用开关管控制连线201A、位置传感器控制连线203A、电源连线205A进行连接。连接线多，不便于产品的生产装配，而且，产品使用过程中较强的震动易使连接线震断，增加了产品的故障率。两块电路板之间通过连接线连接，使电路的控制环路变长，产品的抗干扰能力变差。此外，使用两块电路板和连接线将增加了产品的成本。通过采用本实用新型提供的无刷电动工具线路板结构，便可省去开关管控制连线201A、位置传感器控制连线203A、电源连线205A以及一块线路板，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引起的故障，简化装配，降低成本。
[0034]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。
【权利要求】
1.一种无刷电动工具线路板结构，其特征在于，所述无刷电动工具线路板结构包括基板、用于检测转子相对于定子的位置的至少一个位置传感器、用于驱动定子的至少一个开关管以及主电路，所述至少一个位置传感器和所述至少一个开关管均与所述主电路电连接，其中，所述至少一个位置传感器、所述至少一个开关管以及所述主电路集合设置在该基板上。
2.根据权利要求1所述的无刷电动工具线路板结构，其特征在于，所述至少一个位置传感器为霍尔传感器、光电式传感器或电磁式传感器。
3.根据权利要求1所述的无刷电动工具线路板结构，其特征在于，所述无刷电动工具线路板结构包括与直流三相马达的定子的三组线圈分别对应设置的三个位置传感器。
4.根据权利要求1所述的无刷电动工具线路板结构，其特征在于，所述无刷电动工具线路板结构包括用于驱动直流三相马达的定子的三组线圈的六个开关管，所述六个开关管绕一圆周均匀布置。
5.根据权利要求1所述的无刷电动工具线路板结构，其特征在于，所述无刷电动工具线路板结构包括与直流三相马达的定子的三组线圈分别对应设置的三个位置传感器和用于驱动直流三相马达的定子的三组线圈的六个开关管。
6.一种电动工具，其特征在于，所述电动工具包括电池包、权利要求1所述的无刷电动工具线路板结构以及无刷马达，所述无刷马达为直流三相马达，所述无刷马达包括永磁体转子和三极绕组定子，所述电池包与所述无刷电动工具线路板结构电连接，所述无刷电动工具线路板结构与所述无刷马达连接。
7.根据权利要求6所述的电动工具，其特征在于，所述至少一个位置传感器为霍尔传感器、光电式传感器或电磁式传感器。
8.根据权利要求6所述的电动工具，其特征在于，所述无刷电动工具线路板结构包括与直流三相马达的定子的三组线圈分别对应设置的三个位置传感器。
9.根据权利要求6所述的电动工具，所述无刷电动工具线路板结构包括用于驱动直流三相马达的定子的三组线圈的六个开关管，所述六个开关管绕一圆周均匀布置。
10.根据权利要求6所述的电动工具，所述无刷电动工具线路板结构包括与直流三相马达的定子的三组线圈分别对应设置的三个位置传感器和用于驱动直流三相马达的定子的三组线圈的六个开关管。
【文档编号】H05K1/18GK204191019SQ201420686970
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月17日 优先权日:2014年11月17日
【发明者】刘忠群, 梅志刚 申请人:东莞莱玛电子科技有限公司