一种电动工具的集成开关的制作方法

本实用新型涉及一种开关元件，特别是一种在电动工具上使用的集成开关。

背景技术：

市面上有一种电动工具的、实现工具启动/关闭和调速的集成开关，这种电器开关的体积很小，内部集成有一块尺寸很小的控制电路板，可以实现在集成开关内控制电机的工作，但其集成度较低，控制器仅从集成开关的用户操作的触发结构和数据接入端子(如传输转速的信号端子)获得一些信号，实现例如根据用户操作停机、调节电机转速、对电机刹车等的一些简单控制功能。电动工具的壳体内部仍然有一个控制电路板，设置有检测电机的工作电流等检测电路，设有基于采集到的工作电流控制电机工作状态的控制器。如此，集成开关的集成度很低，性能较弱，不能实现工具的完整控制，工具内仍需额外控制电路板，成本高昂。

技术实现要素：

为克服现有技术的缺陷，本实用新型所要解决的问题是提供一种能实现电流检测和基于电流的电机控制的集成开关。

一种对电动工具进行控制的集成开关，所述电动工具包括电机，所述集成开关包括：电流侦测电路，侦测电机的工作电流；控制器，根据电流侦测电路得到表示电机的工作电流的测量电流，根据测量电流控制电机的工作状态。

优选地，集成开关进一步包括：扭矩获取单元，用于获取用户设置的一个预设扭矩并输出；所述控制器获取预设扭矩，根据预设扭矩计算得到一个预设电流值，判断所述测量电流是否大于等于所述预设电流值，若是，则判断为电机的输出扭矩大于等于所述预设扭矩，控制电机停机。将定扭自停功能集成在集成开关上，进一步提高了集成开关的集成度，工具内不需要额外的控制模块，减小工具体积，降低工具成本。

优选地，所述控制器根据所述测量电流判断为所述电机的负载减小时，控制电机间断地运行。将防打滑功能集成在集成开关上，提高了集成开关的集成度，工具内不需要额外的控制模块，减小工具体积，降低工具成本。

优选地，所述测量电流的误差小于等于18％。18％是一个较小的误差，通过这个较小误差的测量电流，基于电流的控制更精准，集成开关可以集成更精密的控制功能，如定扭自停功能和防打滑功能，不需要在电动工具的其他部分设置额外的控制电路板，集成开关的整体性能增强，并简化了电动工具的结构,降低了成本，并且，其保证了精确控制功能的良好的功能效果，保证了工具的高性能，提升了用户体验。

优选地，所述测量电流的误差小于等于10％。10％是一个更小的测量误差，进一步提高了基于电流的控制功能的精确性，提高了效果，用户体验更佳，从而电动工具的性能增强，更不容易因控制问题而损坏电动工具或负载，有效保护了电动工具和负载。

优选地，所述电流侦测电路包括电流取样元件，所述电流取样元件是康铜丝或锰铜丝。康铜丝体积小，可裸露在外部利于散热，保证了集成开关体积小、散热效果好，同时也满足了低误差电流的测量。

优选地，所述扭矩获取单元包括用户操作的扭矩设定开关，获取所述预设扭矩。

优选地，所述扭矩获取单元包括扭矩输入数据接口，从集成开关的外部获得所述预设扭矩。

优选地，所述集成开关包括主体，主体包括壳体和设置在壳体内部的电路板，所述电流侦测电路和控制器设置在所述电路板上；所述电动工具包括外壳，所述主体设置在外壳的内部；所述外壳上设置有通风口，设置在集成开关的壳体的上方。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：电动工具的集成开关在保证小体积的前提下，集成开关测得的电流的误差小，基于电流的控制更准确，基于这个低误差的电流，集成开关可以集成更精确的控制功能，不需要在电动工具的其他部分设置额外的控制电路板，集成开关的整体性能增强，并简化了电动工具的结构,降低了成本。

为克服现有技术的缺陷，本实用新型所要解决的问题是提供一种电动工具使用的体积小、具有低误差电流检测的集成开关。

一种控制电动工具的启动/关闭或调速的集成开关，所述电动工具包括电机，所述集成开关包括:电流侦测电路，侦测电机的工作电流；控制器，根据电流侦测电路得到表示电机的工作电流的测量电流；所述测量电流的误差小于等于18％。

优选地，所述测量电流的误差小于等于10％。

优选地，所述电流侦测电路包括电流取样元件，所述电流取样元件是康铜丝或锰铜丝。

优选地，所述集成开关进一步包括：用户操作的扭矩设定开关，输入一个判断电机停机的预设扭矩；

所述控制器获取所述预设扭矩，根据预设扭矩计算得到一个预设电流值，判断所述测量电流是否大于等于所述预设电流值，若是，则判断为电机的输出扭矩大于等于所述预设扭矩，控制电机停机。

优选地，所述集成开关进一步包括：扭矩输入数据接口，从集成开关外部获得一个判断电机停机的预设扭矩；

所述控制器获取所述预设扭矩，根据预设扭矩计算得到一个预设电流值，判断所述测量电流是否大于等于所述预设电流值，若是，则判断为电机的输出扭矩大于等于所述预设扭矩，控制电机停机。

优选地，所述控制器根据所述测量电流判断为所述电机的负载减小时，控制电机间断地运行。

优选地，所述集成开关包括主体，主体包括壳体和设置在壳体内部的电路板，所述电流侦测电路和控制器设置在所述电路板上；所述电动工具包括外壳，所述主体设置在外壳的内部；所述外壳上设置有通风口，设置在壳体的上方。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：电动工具的集成开关在保证小体积的前提下，集成开关测得的电流的误差小，基于电流的控制更准确，基于这个低误差的电流，集成开关可以集成更精确的控制功能，不需要在电动工具的其他部分设置额外的控制电路板，集成开关的整体性能增强，并简化了电动工具的结构,降低了成本。

为克服现有技术的缺陷，本实用新型所要解决的另一个问题是提供一种电动工具使用的集成有扭矩控制功能的集成开关：

一种控制电动工具的启动/关闭或调速的集成开关，所述电动工具包括电机，其特征在于，所述集成开关包括：电流侦测电路，侦测电机的工作电流；扭矩获取单元，用于获取用户设置的一个预设扭矩并输出；控制器，根据电流侦测电路得到表示电机的工作电流的测量电流，获取预设扭矩，根据预设扭矩计算得到一个预设电流值，判断所述测量电流是否大于等于所述预设电流值，若是，则判断为电机的输出扭矩大于等于所述预设扭矩，控制电机停机。

优选地，所述测量电流的误差小于等于18％。

优选地，所述测量电流的误差小于等于10％。

优选地，所述电流侦测电路包括电流取样元件，所述电流取样元件是康铜丝或锰铜丝。

优选地，所述扭矩获取单元包括用户操作的扭矩设定开关，获取所述预设扭矩。

优选地，所述扭矩获取单元包括扭矩输入数据接口，从集成开关的外部获得所述预设扭矩。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：集成开关上可以实现根据用户设定的扭矩自动停机，即定扭自停功能，集成开关的性能增强，在钻、螺丝批等工具上应用此类集成开关，防止紧固件损坏工件。

本实用新型所要解决的另一个问题是提供一种电动工具使用的集成有防打滑功能的集成开关：

一种控制电动工具的启动/关闭或调速的集成开关，所述电动工具包括电机，其特征在于，所述集成开关包括：电流侦测电路，侦测电机的工作电流；控制器，根据电流侦测电路得到表示电机的工作电流的测量电流，根据所述测量电流判断为所述电机的负载减小时，控制电机间断地运行。

优选地，所述测量电流的误差小于等于18％。

优选地，所述测量电流的误差小于等于10％。

优选地，所述电流侦测电路包括电流取样元件，所述电流取样元件是康铜丝或锰铜丝。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：集成开关上可以实现电机根据负载间断的运行，即防打滑功能，集成开关的性能增强，在钻、螺丝批等工具上应用此类集成开关，防止紧固件打滑或紧固件与工具工作头脱离，提高工具的工作效率。

附图说明

以上所述的本实用新型的目的、技术方案以及有益效果可以通过下面附图实现：

图1是本实用新型的第一实施例的集成开关的示意图。

图2是本实用新型的第一实施例的集成开关的电路原理图。

图3是本实用新型的第一实施例的电动工具内部示意图。

图4是本实用新型的第一实施例的电动工具外部结构图。

图5是Mosfet晶体管的结温-导通电阻关系图。

图6是常见导电材料的电阻率与电阻温度系数。

图7是电机的特性曲线图。

图8是本实用新型的第二实施例的集成开关的示意图。

图9是本实用新型的第二实施例的集成开关的电路原理图。

具体实施方式

[第一实施例]

附图1示出了一种示意性被示出的电动工具的集成开关10，电动工具例如是充电式电动螺丝刀、枪钻或者类似工具，附图3示出了采用所述集成开关10的电动工具30的内部示意图，附图4是所述电动工具10的外部示意图。本实施例中，集成开关10具有一个按钮11、一个转换手柄13和一个主体19，主体19具有一个基本长方体形状的壳体19a。所述主体19的壳体19a的一个侧面具有向外突出的轴为按钮轴12，所述按钮11安装在所述按钮轴12上，按下按钮11时按钮11可在按钮轴上滑动；所述转换手柄13为一个长条状的手柄，手柄的一端固定安装在所述壳体19a上，另一端可由用户拨动使得转换手柄13以安装在壳体19a上的一端为圆心而转动。用户通过按钮11手动操作电动工具，可以实现启动/关闭电动工具和改变转速；用户通过拨动转换手柄13，可以实现电动工具正转和反转的方向切换。此外，集成开关设有电源接线端子14，设置在壳体19a上，可以将集成开关与电源尤其是与蓄电池相连获取电能；设有电机接线端子15，设置在壳体19a上，从而将电能传输给电机。所述主体19即壳体19a的内部安装有一块电路板17，布置有电气和电子器件组成的控制电路20，可对电动工具的工作进行控制。

进一步的，参见图1-2，所述控制电路20设置有一个控制器21和功率电路22。控制器21通常为一个可以实现控制的集成芯片，可以是模拟芯片或者数字芯片。功率电路22用来控制、调节流过负载(电机)的电流，包括功率开关23，例如Mosfet晶体管。具体地，本实施例中,功率电路22包括一个Mosfet晶体管Q1，Mosfet晶体管Q1串联在电机回路中，其控制端连接至控制器，控制器输出一个PWM信号控制Q1的开/关，如当PWM信号的占空比为100％时，Q1全开通，电机全速运行；当PWM信号的占空比为0时，Q1彻底关断，电机停机；所以，通过设置PWM信号的占空比来调节电机的转速。

具体地，本实施例中，所述按钮11是一个扳机，其内部连接的是控制电路20中主回路的机械开关11a和与这个机械开关联动的实现调速的滑动电位器11b。扳机根据用户按压扳机的力，具有一个滑动行程，用户没有按扳机时，滑动行程为0，用户按压的力度越大，滑动行程越大。当用户按下扳机时，闭合了机械开关11a的同时滑动电位器11b联动，滑动行程变化的过程中，滑动电位器的阻值发生变化，对应的滑动变阻器的输出电压发生变化，这个输出电压送入所述控制器21，所述控制器21根据这个电压来改变所述功率电路22的PWM信号的占空比，从而改变电机的转速。用户越用力，扳机越往里推进，滑动行程越大，则电机转速越高。

具体地，参见图1，本实施例中，所述电源接线端子14包括正极端子、负极端子、温度端子的三个长条片状的焊接端子，通过焊接电线，将3个焊接端子连接到电动工具的电源连接端口上，当电动工具上安装锂电池包40时，实现从锂电池保40获得电能和电池包温度信息。

具体地，参见图2，本实施例中，所述转换手柄13其内部连接的是控制电路20中机械的换向电路26，具有M1-M4四个触点，M3触点连接电源正极(正极端子)，M4触点连接电源负极(负极端子)，转换手柄13可以在第一位置、第二位置这两个位置之间切换，在第一位置时，机械换向电路26的触点M1和M3导通，M2和M4导通，电机正转；在第二位置时，机械换向电路26的触点M1和M4导通，M2和M3导通，电机的电流方向反向，电机反转。

具体地，参见图1，本实施例中，所述电机接线端子15连接电动工具的电机31，包括两个长条片状的焊接端子，所述电机是一个具有两个电能输入端子的有刷电机，通过焊接电线将两个焊接端子分别与电机连接端子15的两个电能输入端子连接，两个铜片端子在壳体19的内部分别连接到机械换向电路26的M1触点和M2触点。

基于所述电源接线端子14，所述控制电路20可实现过温和欠压的锂电保护功能：控制器21中存储有判断电电池包放电至欠压的预设电压值，控制器21通过正极、负极端子监测电池包整包电压，当电压小于等于预设电压值，关断功率电路，防止锂电池包发生过度放电(深度放电)；控制器21中存储有判断电池包过温的预设温度值，通过温度端子获取锂电池包的温度数据，控制器进行判断当超过预设温度值则关断功率电路，防止电池包放电过温损坏。电源接线端子不局限于以上形式，锂电保护的形式也不局限于以上形式，也可以采用单节过放保护等其它形式，均在本实用新型的保护范围内。

进一步的，参见图2，所述控制电路20设置有电流检测电路，用于测量流过电机的工作电流，由电流侦测电路和所述控制器21组成，电流侦测电路包括电流取样元件24、电流采样放大电路25，用于侦测电机的工作电流，所述控制器21根据电流侦测电路的输入计算得到一个反应电机的工作电流的测量电流。具体的，电流取样元件24有A和B两端，B端接电源接线端子的负极端子，A端接电流采样放电电路的输入端，电流采样放大电路的输入端从A端采样获得一个采样电压，并对采样电压进行一定放大倍数k0的放大后送入控制器21，控制器21启动芯片内部的一路A/D模数转换得到数字量U0,所述控制器21同时存储有电流取样元件的额定电阻R0、电流采样放大电路的放大倍数k0，根据I＝U0/k0R0，所述控制器21通过一定的计算程序计算得到所述测量电流。这个测量电流可以表示流过电机的工作电流。

进一步的，所述控制电路20可实现过流保护。当电动工具的负载过大时，电机的工作电流急剧上升，发热严重，会导致电机损坏，同时锂电池也不能持续大电流放电，否则会降低电池的寿命。所述控制电路20的控制器21中存储有一个用于判断过载的预设电流，所述电流检测电路检测到的测量电流大于等于预设电流，则判断过载，控制器21断开功率开关23停止电机，实现了过流保护。

电动工具的定扭自停功能，是特别对于如螺丝批等紧固电动工具，在正转将紧固件(如螺钉)安装钻入工件内时，能够在电机的输出扭矩达到预设扭矩时电机自动停机，该功能解决的是紧固件的尾部面达到与工件表面齐平时自动停机，防止出现钻的过深损坏工件表面的情况，用户通过设置一个表示达到紧固件的尾部与工件表面齐平的预设扭矩，使得当电机的输出扭矩达到预设扭矩时，认为紧固件的尾部已与工件表面齐平，此时自动停机，不需手动控制使用方便。用来判断紧固件的尾部是否与工件表面达到齐平的扭矩是一个较小的扭矩量，并且，扭矩的获取过程比较复杂。参见图7，为加载了一个恒定电压的电机的特性曲线图,横轴表示电机的扭矩，纵轴可分别表示转速、工作电流、输出功率和效率，从直线I可以看出电机的扭矩与工作电流成一个线性关系。所以，通过电机的工作电流可以来判断电机的扭矩，实现定扭自停功能。目前，集成开关仅仅集成了一些普通的控制功能，使得一种集成开关满足通用于不同的多种工具的要求，因此对集成开关的检测数据精确度要求较低，集成开关的集成度低，工具的主体内仍需设置控制电路板来实现一些控制功能。本实施例中，提供一种集成定扭自停功能的集成开关：所述电流检测电路检测电机的工作电流，得到所述测量电流；扭矩设定单元获取一个表示电机需停机的临界扭矩的所述预设扭矩；控制器21获取到所述测量电流和预设扭矩，并根据所述预设扭矩计算得到对应临界扭矩的一个预设电流值，当所述测量电流大于等于所述预设电流值时，判断为电机的输出扭矩大于等于所述预设扭矩，则控制器21控制电机停机。将定扭自停功能集成在集成开关上，进一步提高了集成开关的集成度，工具内不需要额外的控制模块，减小工具体积，降低工具成本。

进一步的，本实施例中，所述控制电路20通过所述电流检测电路得到的所述测量电流的误差小于等于18％。此处测量电流的误差是指测量电流与实际电流的差值占实际电流值的百分比，实际电流值指实际在所述电流取样元件24的中流过的电流，误差有正误差和负误差，测量电流的误差小于等于18％是指误差在-18％至+18％之间(文中其它部分相同，不在赘述)。误差的产生是由于测量电流仅是一个计算的值产生的，与实际电流值并不相等，这种不相等是由多种因素产生的，包括：

1、电流采样放大电路的放大过程不准确。

电流采样放大电路是一个运算放电器，其电路上的反馈电阻决定运算放大器的放大倍数。在使用中，用户根据需求放大倍数(上述k0)选型反馈电阻，反馈电阻具有额定电阻，且控制器21中记录有需求放大倍数并使用其参与测量电流的运算。但是，事实上，反馈电阻的实际阻值必定存在不可避免的偏差，如制造误差、精度、温漂，并不等于额定电阻，运算放大器的实际放大倍数由反馈电阻的实际阻值决定，所以运算放大器的实际放大倍数与需求放大倍数不等。并且，运算放大器自身存在温漂使得放大不准确。因此，通过电流采样放大电路的放大过程不准确，使得控制器21获得的参与I＝U0/k0R0计算的U0值与真实值存在误差。

2、控制器的A/D的转换过程不准确

A/D是一个模数转换器，实现模拟量转换成数字量过程，A/D转换器的转换位数越多，其分辨率越高。实际的转换位数通常为8、10、12、16位等。A/D转换器的转换过程受到转换位数的限制，必定存在转换过程的误差。并且，A/D模数转换器采用控制器21的供电电压作为参考电压来进行转换，这个参考电压存在偏差，也使得转换过程不准确。因此，通过控制器21实现的A/D的转换过程不准确，使得控制器21获得的参与I＝U0/k0R0计算的U0值与真实值存在误差。

3、电流取样元件存在制造误差

同一型号的电子元器件具有一个相同的额定电阻,但在生产制造过程中，每个电子元器件的实际阻值并不完全等于额定电阻，必定存在制造误差,如精度。同样的，电流取样元件的用于计算电流的额定电阻R0与实际阻值存在制造误差，使得控制器21获得的参与I＝U0/k0R0计算的R0值与真实值存在误差。

4、电流取样元件存在温漂

电子元器件自身的阻值受到电阻温度系数的影响较大，温漂大，电阻温度系数越高，当温度变化越大时，其自身阻值的变化越大。控制器21参与测量电流I＝U0/k0R0的计算的R0值为电子元器件的额定电阻R0，并不是随温度变化后的真实值，所以，因电流取样元件的温漂，所述测量电流与实际电流值存在偏差。

还有其他产生偏差的次要因素不在此一一列举。值得注意的是，列出的上述4点，其中第1点电流采样放电电路的偏差可以通过一些手段进行校准，第2-3点对测量电流的影响较小，而第4点是主要影响测量电流的偏差的因素，电流取样元件的电阻温度系数使得测量电流具有的较大的误差。在电动工具的全温度范围(如0～150摄氏度)内，如果所述电流检测电路获得的测量电流的误差大，并不利于在集成开关的现有设计上集成基于误差较小的测量电流的某些精确控制功能。

从上述内容已知，电流检测电路得到的测量电流是存在误差的，测量电流并不能准确的反应电机的扭矩。又已知，定扭自停功能的有机械扭矩控制和电子扭矩控制两种方式实现，目前，电机的扭矩相对于要求停机的预设扭矩，其允许误差在25％以下(指在-25％至+25％之间，文中其他部分相同，不做赘述)时才可以得到效果较好的定扭自停，否则如正偏差太大，那紧固件会拧得太深，甚至会损坏工件表面，如负偏差太大，则紧固件的尾部还没与工件表面齐平是就停机了，达不到想要的效果。因此，经过重复测试，因实际上控制器21将得到的所述测量电流用于判断扭矩的过程还存在计算、时间等影响因子，所以，测得至少在保证所述测量电流的误差小于等于18％时，可相应保证电机的扭矩的允许误差小于等于25％，实现效果较好的定扭自停功能。如果集成开关无法保证测量电流的误差小于18％，则即使集成开关集成有定扭自停这种高精度的智能控制功能，但使用的效果较差，用户体验差，依然可能损坏工件。所以本实施例中测量电流的误差小于等于18％时，满足较好地实现定扭自停的要求，保证了工具良好的智能控制的使用体验，保证定扭自停这种精确控制功能可以效果优秀的集成在本实施例的集成开关上。

同样的，电动工具的防打滑功能，是一种基于误差较小的测量电流的精确控制功能。如螺丝批等电动工具，当安装过程中出现螺钉打滑或工作头跳出螺钉头部的凹槽使得电机的负载变小时，反应负载的电机的工作电流随之发生变化。此时工作电流是一个小电流，且电流的变化是一个微小的变化。想要检测出这种电流的微小变化，电流检测电路的测量电流的误差需要很小，才能够通过电流反应出负载发生了因上述情形造成的变小。目前，集成开关仅仅集成了一些普通的控制功能，使得一种集成开关满足通用于不同的多种工具的要求，因此对集成开关的检测数据精确度要求较低，集成开关的集成度低，工具的主体内仍需设置控制电路板来实现一些控制功能。本实施例中，提供一种集成防打滑功能的集成开关：所述电流检测电路检测电机的工作电流，得到所述测量电流；控制器21获得测量电流并根据测量电流判断电机的负载减小时，控制单元21控制电机间断地运行，从而达到监控螺钉打滑或工作头探出螺钉头部凹槽、改变电机工作状态、提高螺钉安装的工作效率的目的。将防打滑功能集成在集成开关上，提高了集成开关的集成度，工具内不需要额外的控制模块，减小工具体积，降低工具成本。

控制器21根据测量电流判断电机的负载减小的方法，可以采用以下方法中的一种：

1)预设时间段内，当测量电流的减小量不小于第一阈值时，所述判断单元判断所述电机的负载减小；

2)预设时间段内，当测量电流的减小量小于第一阈值且大于或等于第二阈值的状态出现至少两次时，所述判断单元判断所述电机的负载减小；

3)当测量电流的一阶导数或一阶导数的函数为负值且其绝对值不小于第二阈值时，所述判断单元判断所述电机的负载减小。

4)当测量电流的一阶导数为负值且其绝对值不小于第三阈值，且测量电流的数值小于第四阈值时，所述判断单元判断所述电机的负载减小。

5)当测量电流的二阶导数、二阶导数的函数、高阶导数或高阶导数的函数中的至少一个为负值且其绝对值不小于第五阈值时，所述判断单元判断所述电机的负载减小。

值得注意的是，根据测量电流判断电机的负载减小的方法并不局限于以上几种，在本技术领域内，能够实现根据测量电流判断电机的负载减小的其它方式均落在本实用新型的保护范围内。

经过重复测试，本实施例中测量电流的误差小于等于18％时，满足较好地实现防打滑功能的要求，保证防打滑这种精确控制功能可以效果优秀的集成在本实施例的集成开关上，不至于集成开关控制器虽具有该功能，但效果差至而不能实现防打滑，工具性能降低，用户体验差。

所以，本实施例中，所述电流检测电路获得的所述测量电流的误差在电动工具工作的全温度范围内(如0～150摄氏度)始终小于等于18％，18％是一个较小的误差，通过这个较小误差的测量电流，基于电流的控制更精准，集成开关可以集成更精密的控制功能，如定扭自停功能和防打滑功能，不需要在电动工具的其他部分设置额外的控制电路板，集成开关的整体性能增强，并简化了电动工具的结构,降低了成本，并且，其保证了精确控制功能的良好的功能效果，保证了工具的高性能，提升了用户体验。

定扭自停的电机的扭矩的允许误差在15％以下(指在-15％至+15％之间，文中其他部分相同，不做赘述)时，能更精准的实现定扭自停功能，经过重复试验，测得此时至少需保证所述测量电流的误差小于等于10％，指测量电流的误差在-10％至+10％之间(文中其它部分相同，不在赘述)，才可相应保证扭矩的误差小于等于15％。同样的，测量电流的误差小于等于10％时，能更准确的实现防打滑功能。所以，进一步的，本实施例中，电流检测电路的测量电流的误差小于等于10％，测量电流的误差更低，基于电流的控制更精准、效果更好，用户体验更佳，从而电动工具的性能增强，更不容易因控制问题而损坏电动工具或负载，有效保护了电动工具和负载。

本实施例中，电流取样元件24是康铜丝或锰铜丝，康铜丝和锰铜丝的电阻温度系数低，形状为线状，材料价格较便宜。所述电流取样元件24采用的电子元件为一段康铜丝时，当电动工具工作时康铜丝周围的环境温度发生变化，其阻值也随之改变，在电动工具工作时环境温度的最大变化范围内(全温度范围0～150摄氏度)时，上述1-3因素对测量电路的误差影响较小，所述康铜丝检测得到的电流误差始终保证小于等于10％。并且，康铜丝只需将其两端焊接在电路板上，康铜丝的中间段可以自由的裸露在电路板的上方即外部，电路板的大小不会增加，同时康铜丝裸露在外部利于散热，保证了集成开关的体积小、散热效果好，也满足了低误差电流的测量。

现有技术中，常用的Mosfet晶体管的导通电阻常用作电流取样元件，Mosfet晶体管的导通电阻不是固定的，是一个范围，如以IRFB7440为例，规格书给出的导通电阻的典型值为2.0mΩ，最大值为2.5mΩ，参见图5为其结温-导通电阻关系图，可以看出导通电阻和结温有关系，当结温为40℃时，导通电阻约为1.1mΩ，而当结温120℃时，导通电阻约为1.4mΩ，两者相差27％。当以上述IRFB7440晶体管的导通电阻作为电流取样元件，在导通电阻两端加载一个电压U时，结温120℃时实际电流值与结温40℃时的实际电流值偏差达到约21％。并且，同一个型号的不同的Mosfet晶体管之间的导通电阻并不相同，偏差也较大。由上述内容可知，所述偏差相当于仅考虑Mosfet晶体管的温漂的所述测量电流的误差，Mosfet晶体管作为电流取样元件的测量电流的误差在全温度范围必定会超过18％。所以，Mosfet晶体管的导通电阻不能保证其测量电流的误差在所述全温度范围始终小于等于18％，不能作为本实用新型的电流取样元件24。

现有技术中，还常用PCB铜箔或铜制导线作为电流取样元件。参见图6，列出了常见导电材料的电阻率与电阻温度系数，材料的电阻率不仅与材料种类有关，还与温度、压力和磁场等外界因素有关。已知，金属材料在温度不高时，ρt与温度t(℃)的关系ρt＝ρ0(1+at),ρt和ρ0分别是温度为t℃和0℃时的电阻率，a是材料的电阻温度系数(图6中a)。铜的电阻率在20℃时为1.72*10^-8，当0℃时，计算得到铜的电阻率为1.59*10^-8，当70℃时，计算得到铜的电阻率为2.046*10^-8，当在一段PCB铜箔或铜质导线两端加载一个电压U时，70℃时的实际电流值与0℃时的实际电流值偏差达到约22.3％。所以，与上述Mosfet晶体管原因相同，PCB铜箔和铜制导线不能保证其测量电流的误差在所述全温度范围始终小于等于18％，不能作为本实用新型的电流取样元件24。

在从图6中看出铜的电阻温度系数比康铜高约100倍，比锰铜丝高约200倍。以康铜为例，图6中可知20℃时康铜的电阻率50*10^-8，计算得到0℃时康铜的电阻率49.96*10^-8，150℃时康铜的电阻率50.26*10^-8，当在一段康铜丝两端加载一个电压U时，150℃时测得的电流值与结温20℃测得的电流值偏差达到约0.60％。所述偏差相当于仅考虑温漂时所述测量电流的误差。所述电流取样元件的温漂是导致电流检测电路获得的测量电流存在误差的主要因素，其他因素的影响较小，上述只考虑温漂时测量电流在全温度范围内的误差最大达到0.6％，再考虑上述其它影响较小的因子后，其测量电流的误差略有增大，但始终满足小于等于10％。因此本实施例中，选用康铜丝作为电流取样元件24，能满足在所述全温度范围内测得的测量电流误差始终小于等于10％。同理，锰铜丝同样能保证测量电流小于等于10％的误差，在此不做赘述。

进一步的，本实施例中，所述集成开关上对应上述定扭自停功能设置有一个扭矩设定开关16，用户可以通过操作扭矩设定开关16，向控制器21输入一个用户设定的、用来判断电机停机的预设扭矩。参见1-2，扭矩设定开关16是一个带旋钮的电位器，在集成开关主体的壳体19a上设有一个开口安装所述旋钮，用户拨动旋钮时电位器的电阻发生变化，向控制器21输入一个表示预设扭矩的信号Torque_set。值得注意的是，扭矩设定开关时给出用户设置信息的元件，不局限于本实施例的电位器旋钮，也可以是档位开关，每档对应一个相应预设扭矩，其他可实现该目的的开关形式，均在本实用新型的保护范围内。集成开关上设置该扭矩设定开关，不仅解决了定扭自停的用户输入问题，而且进一步提高了集成开关的集成度，在电动产品设计时，主体的结构设计进一步简化。

进一步的，本实施例中，所述集成开关的主体的尺寸长小于等于45mm，宽小于等于30mm，高小于等于19mm。集成开关在性能优越的情况下体积依然较小，高度集成，降低了集成开关和电动工具的成本，占空间小，简化电动工具的结构。

优选地，所述集成开关的主体的尺寸长小于等于42mm，宽小于等于28mm，高小于等于17mm，体积更小，上述有效效果更好。

进一步的，本实施例中，在所述主体19的外壳19a上，至少部分包裹散热材料，对发热的主体降低温度。所述散热材料可以是散热效果较好的铝片，可以是相变材料等其它散热材料。

进一步的，所述电动工具包括外壳32，所述集成开关安装到外壳32上，所述主体19置于所属外壳内部，所述按钮11和旋转手柄12裸露在外壳的外部。参见图4在外壳上设置有一个可以对集成开关进行散热的通风口33，所述通风口33为长条状，位于所述主体的壳体的上方，优选地，设在所述散热材料的上方。所述集成开关10高度集成，热量集中，对散热的需求增高，在外壳上设置对集成开关进行散热的通风口，可以提高散热效果。所述通风口的形状不局限于长条状，也可为栅格、开孔等其它形状，均能实现散热功能。

进一步的，本实施例中，所述集成开关10安装在一个电动工具上，所述电动工具的内部不再设有第二块电路板，所以整个电动工具只有集成开关内的唯一一块电路板，缩短了控制环路、减小电路干扰，降低了电路板之间断线引起的故障，同时降低成本，优化了工具的结构设计。

值得注意的是，上述实施例一是运用在有刷电机上的集成开关的一种技术方案，本领域技术人员应理解是，在本实施例上进行如取消转换手柄13和换向电路26、或者将换相电路变换成4个Mosfet晶体管组成的H桥换向电路、或者增加机械刹车或电子刹车功能等技术方案的改变，均是基于本实施例做出的常规技术方案的增减或变化，均在本实用新型的保护范围内。

[第二实施例]

参见图8-9，本实用新型的第二实施例的集成开关，与第一实施例的集成开关的构造和功能基本相同，因此相同的部件以同一标号进行表示并不作赘述，相同的功能不作赘述，不同之处在以下：

参见图9，本实施例中，所述电机接线端子15包括U’、V’、W’三个相端子的(长条片状的焊接段子)，连接的所述电机31是具有U、V、W三相的无刷电机，具有U、V、W三个相端子，上述U’-U端子，V’-V端子，W’-W端子分别连接，实现集成开关10对无刷电机的连接与控制。

相应的，功率电路22包括六个功率开关23，即6个Mosfet晶体管Q1-Q6，组成了现有技术中无刷电机常用的逆变电路，Q1、Q3、Q5为上三管连接电源正极，Q2、Q4、Q6为下三管连接电源负极，Q1与Q2连接，其中点引出所述U'相端子，同理引出V'、W相端子。所述控制器21通过MosFET驱动电路输出6个PWM信号分别控制Q1-Q6的导通和断开，使电机旋转工作并设置PWM信号的占空比来调节电机的转速。

参见图9，本实施例中，所述转换手柄13其内部连接的是控制电路20中的方向切换按键41，连接到所述控制器21，具有断开0和导通1两种状态，用户可以通用操作转换手柄13向控制器传递正反转信息。当转换手柄13在第一位置时，方向切换按键41在断开0状态，控制器21接收到0，表示电机需正转；在第二位置时，方向切换按键41在断开1状态，控制器21接收到0，表示电机需反转。需要注意的是，所述预设扭矩的设定并不局限于实施例一中的扭矩设定开关和实施例二中的扭矩输入数据接口两种方式，还可以是集成开关与电动工具之外的一个外部模块进行数据通讯(有线或无线)获得预设扭矩，在本领域中其它可实现集成开关获得预设扭矩的方式均在本实用新型的保护范围内。

本实施例中，集成开关10的壳体19a上还设置有一个霍尔板接线端子42，包括3个霍尔传感端子，连接到所述无刷电机31的霍尔电路板上的3个传感器上，将传感器检测到的相位置信号送入控制器21。所述控制器21根据上述逆变电路与霍尔电路板，实现对无刷电机的工作控制。

本实施例中不设置有如实施例一中的所述换向电路26，无刷电机的正反转换相，是通过改变所述功率开关Q1-Q6的通断逻辑，使得无刷电机的U、V、W三相的导通逻辑变化，实现电机的旋转方向改变，成熟的现有技术，不在此赘述。

本实施例中，所述集成开关不设置有所述扭矩设定开关16，替换的设置有一个扭矩输入数据接口18，包括至少一个传输预设扭矩的数据端子，在集成开关的外部、电动工具上设有一个扭矩设定开关如电位器开关，与扭矩输入数据接口连接，用户可以通过操作扭矩开18关输入一个预设扭矩，扭矩输入数据接口18接收到所述预设扭矩并传输给向控制器21。通过扭矩输入接口18接收设定的扭矩，那么接收用户输入的开关则设置在集成开关外部，保证集成开关的提交小，结构紧凑。

进一步的，本实施例中，所述集成开关可实现无刷电机刹车功能。所述控制器21控制功率开关23的上三管断开，下三管全通，使得无刷电机的三相短路刹车。或者所述控制器21控制功率开关23的上三管断开，间歇控制下三管全通，使得无刷电机的三相短路间歇刹车。本领域中可实现电机刹车的方案有多种，不在此一一列举，均可集成在集成开关上。

进一步的，本实施例中，所述集成开关可实现软启动功能。当所述按钮11用户按下使得机械开关刚刚闭合导通了主回路时，所述控制器21控制输出给所述功率开关23的PWM信号的占空比实现电机的缓慢启动，转速逐渐增加，即软启动，软启动的具体方案可为：1、控制器21按照固定的程序逐步增加PWM占空比实现软启动；2、控制器21根据负载的大小调整增加PWM占空比的节奏，实现软起动。值得注意的是，可以实现电机软启动的其它方案均在本实用新型的保护范围内。

进一步的，本实施例中，所述集成开关还可以有设置指示器，还可集成调速、稳速、电量显示、照明、故障指示、短路保护、Mos管温度保护、反转自停等功能中的一个或多功能，不在此赘述，均在本实用新型的保护范围内。

值得注意的是，上述实施例二是运用在无刷电机上的集成开关的一种技术方案，本领域技术人员应理解是，在实施例上进行如取消转换手柄13和正反转换向功能、或者取消稳速、或者增加防拧手功能等技术方案的改变，均是基于本实施例做出的常规技术方案的增减或变化，均在本实用新型的保护范围内。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。