一种无刷集成开关的制作方法

本发明涉及无刷开关领域，尤其涉及一种无刷集成开关。

背景技术：

目前市场上常见无刷系列开关，是单纯的无刷信号开关，加上单独的电路控制板，以及独立的霍尔版方案，工艺复杂，装配成本高。

同时，现有的无刷电动工具电路控制是由主控电路板和带有调速电路板的开关和带有换向电路板的开关构成。调速开关、换向开关和主控电路板作为不同的结构独立设置。调速开关和换向开关通过导线连接到主控电路板为控制板提供调速信号和换向信号。这种方式增加了线路连接，结构复杂，且增加了生产成本。

技术实现要素：

针对现有技术中的问题，本发明提供一种无刷集成开关，把电路控制系统(包括主控电路、调速电路和换向电路)和开关的机械信号部分集成在一起，节省装配空间，工艺简单，同时也节省成本。

为解决以上问题，本发明的解决方案是一种无刷集成开关，包括基座、盖板、按钮、推杆和PCB电路板，所述基座和盖板嵌合装配在一起，所述按钮与推杆的一端装配在一起，还包括换向单元、调速单元、主控制开关单元；

所述盖板内设置有容置腔A和容置腔B，所述容置腔A用于放置所述换向单元，所述容置腔B用于放置所述推杆，所述容置腔A侧壁上设置有卡扣部A；

所述换向单元包括换向滑块和换向拨柄，所述换向拨柄一端的底部设有一个圆轴，所述换向滑块底部设置有换向滑动弹片、所述换向滑块侧壁内设置有滑动槽，所述滑动槽沿其长度方向的中心线与所述换向滑块的底面的夹角为20°-80°,所述圆轴插入所述滑动槽内，沿所述滑动槽的形状运动使所述换向滑块滑动，所述换向滑块的另一侧壁内设置有安装固定槽，所述安装固定槽为水平方向设置，所述卡扣部A用于固定所述安装固定槽，用于使换向滑块只能沿水平方向滑动；

所述调速单元包括调速滑动弹片，所述调速滑动弹片设置在所述推杆的底部；

所述主控制开关单元包括主控制滑动弹片，所述主控制滑动弹片设置在所述推杆的底部；

所述PCB电路板为双面电路板，所述调速控制电路模块、主控制电路模块和换向控制电路模块通过PCB双面布线的方式集成到一块PCB双面电路板上；

所述PCB电路板上设置有换向信号铜箔、调速信号铜箔、主控制信号铜箔，主控芯片、MOSFET管、正级B+端口、负极B-端口和三相U、V、W端口，所述换向信号铜箔、调速信号铜箔、主控制信号铜箔并列平行设置，所述换向信号铜箔、调速信号铜箔和主控制信号铜箔分别与所述换向滑动弹片、调速滑动弹片和主控制滑动弹片对应。

作为改进，所述换向信号铜箔为三条铜箔、所述调速信号铜箔和主控制信号铜箔都为两条，所述换向滑动弹片、调速滑动弹片和主控制滑动弹片都有两个触角。

作为进一步的改进，所述换向滑块底部设置有凹槽，所述凹槽内容置有弹簧，所述弹簧在靠近所述换向滑块底部的一端设置有换向手感钢珠，所述容置腔A底部设置有凹凸槽部，所述凹凸槽部为并列设置的三个凹凸槽，所述换向拨柄设置有左、中、右三个档位，对应所述三个并列设置的凹凸槽，所述换向拨柄在左、中、右三个档位活动，换向拨柄上设置的所述圆轴在所述滑动槽滑动带动所述换向滑块滑动，所述换向滑块底部的换向手感钢珠在所述凹凸槽部三个并列设置的凹凸槽内活动。

作为进一步的改进，所述推杆的另一端端部设置有固定板，所述容置腔B侧壁上设置有卡扣部B，所述卡扣部B用于固定所述固定板。

作为进一步的改进，所述推杆的底部设置有导轨A或滑块，所述容置腔B底部设置有导轨B，所述导轨A或滑块嵌套在所述导轨B内，所述导轨B用于固定所述推杆使所述推杆沿导轨B的长度方向滑动，所述容置腔B的底部设置有弹簧固定住，所述弹簧固定住上设置有推杆弹簧，所述推杆弹簧的一端顶在所述推杆上。

作为进一步的改进，所述正级B+端口、负极B-端口和三相U、V、W端口位于所述基座和盖板外。

作为进一步的改进，还包括密封单元，所述密封单元包括PCB电路板首尾两端的密封圈和PCB密封圈槽、推杆密封圈和推杆密封圈槽、密封止口和密封油槽。

作为进一步的改进，还包括散热单元，所述散热单元包括两个MOSFET散热片、散热密封圈、左跳线端子、右跳线端子。

作为进一步的改进，所述基座上设置有散热孔，所述散热密封圈遮挡住所述散热孔，起到防尘的作用。

作为进一步的改进，所述左跳线端子和右跳线端子由铜制成，散热功能较好，可承受较大电流。

作为进一步的改进，所述滑动槽沿其长度方向的中心线与所述换向滑块的底面的夹角为45°。

所述换向滑块的底部是指靠近基座的一侧为底部，所述换向滑块的顶部是指靠近盖板的一侧为顶部。

从以上描述可以看出，本发明具有以下优点：

1、本发明无刷集成开关通过机械部分的换向拨柄的左右拨动实现电动工具的正转、反转，通过按钮推杆的按压和释放实现电动工具的启动、关闭和调速。

2、将主控制电路模块、调速电路模块和换向电路模块集成在一块电路板上，缩短控制环路，省去电路连线，减小电路干扰，同时也减小因电路板之间的连线闪断引起的故障。

3、将所述正级B+端口、负极B-端口和三相U、V、W端口设置位于所述基座和盖板外，进一步缩小盖板和基座形成的开关体积，而且所有与正级B+端口、负极B-端口和三相U、V、W端口的接线全部放在开关外部，省去开关内部的电路连线，减小电路干扰，同时也减小因电路板之间的连线闪断引起的故障。

4、换向拨柄与换向滑块、换向手感弹簧、换向手感钢珠等组成组件安装在盖板上，借助换向滑块上的安装固定槽与盖板上的卡扣部A，以及盖板上的凹凸槽位，当拨动拨柄时，拨柄上的圆柱在换向滑块上的滑动槽滑动,此时安装在换向滑块上的换向滑动弹片在PCB板上的换向信号铜箔前后滑行，从而把换向信号输出，开关连接到工具，实现工具的换向。所述换向拨柄设置有左、中、右三个档位，对应所述三个并列设置的凹凸槽，所述换向拨柄在左、中、右三个档位活动，换向拨柄上设置的所述圆轴在所述滑动槽滑动带动所述换向滑块滑动，所述换向滑块底部的换向手感钢珠在所述凹凸槽部三个并列设置的凹凸槽内活动。换向的三种具体状态对应换向拨柄的左、中、右，表现在电动工具上就是前进或者后退。

5、本发明没有采用传统的动、静触点加动、静端子的形式实现调速信号的接触和产生，而是通过安装在推杆上的调速滑动弹片，在按钮按动或者释放过程中，接触PCBA上面的调速信号铜箔输出信号，给到有软件控制的主控制芯片以及MOSFET管等功率元器件,再通过左、右跳线端子(同时兼散热功能)承载大电流，实现开关的调速功能。

6、本发明没有采用传统的动、静触点加动、静端子的形式实现主控制信号的接触和产生，而是通过安装在推杆上的主控制滑动弹片，接触PCBA上面的主控制信号铜箔输出信号，给到有软件控制的主控制芯片以及MOSFET管,再通过左、右跳线端子(同时兼散热功能)承载大电流，实现开关的通断。

7、为了保证推杆滑行过程中，安装在推杆上的主控制滑动弹片和调速滑动弹片始终平稳，从而信号平稳，本发明在推杆上采用固定板，在盖板上设计卡扣部B，同时在盖板上利用弹簧固定柱固定弹簧，使弹簧伸缩在稳定的轴线上活动，这样就为推杆始终平稳的运动提供可靠的保障。

8、12颗贴片式MOSFET，上下各6颗安装在厚实的PCB上(如图一)，通过散热片散热(如图二)，利用左右带散热功能的跳线端子(如图二)，灌入软件，装入塑胶零件，通过相应的五金滑动弹片，按动开关，实现诸如LED灯延时、软启动、过流保护、低压保护、MOSFET温度保护、电量显示、电池包过温检测等功能。

9、通过设置正确可靠的密封单元，防尘效果好，使开关更加可靠和耐久。本发明采用多重密封结构，具体通过PCB密封圈、推杆密封圈、散热密封圈以及基座和盖板上的密封油槽、密封止口，达到IP65或者更高的防尘等级，为开关提供更加牢固的密封保障，从而达到更加长久的寿命、更加可靠的信号输出。

10、用便捷方式安装好的无刷集成开关，B+\B-导线或者端子连接电源后，通过U\V\W导线或者端子跟电动工具的霍尔版连接，对无刷马达进行相位切换，实现工具的换向。此设计使开关结构紧凑，装配简易，安全牢靠，并且集成的功能性更加齐全。

附图说明

图1是本发明的示意图1；

图2是本发明的示意图2；

图3是本发明换向信号铜箔、调速信号铜箔和主控制信号铜箔的示意图；

图4是本发明换向滑动弹片、调速滑动弹片和主控制滑动弹片的示意图；

图5是本发明换向单元的爆炸图1；

图6是本发明换向单元的爆炸图2；

图7是本发明换向单元与盖板的爆炸示意图1；

图8是本发明换向单元与盖板的爆炸示意图2；

图9是本发明推杆与盖板的爆炸示意图；

图10是本发明推杆弹簧与弹簧固定住的示意图；

图11是本发明的爆炸示意图1；

图12是本发明的爆炸示意图2；

图13是本发明的爆炸示意图3；

图14是本发明无刷集成开关装配后的示意图1；

图15是本发明无刷集成开关装配后的示意图2；

附图标记：1、换向单元，2、调速单元，3、主控制开关单元，4、PCB电路板，5、密封单元，6、散热单元，7、基座，8、盖板，9、按钮，10、推杆，11、固定板，12、导轨A或滑块；

101、换向滑块，102、换向拨柄，1021、圆轴，103、换向滑动弹片，104、安装固定槽，105、滑动槽，106、凹槽，107、弹簧，108、换向手感钢珠，

201、调速滑动弹片，301、主控制滑动弹片、701、散热孔；

401、换向信号铜箔，402、调速信号铜箔，403、主控制信号铜箔，404、主控芯片，405、MOSFET管；

501、PCB密封圈，502、PCB密封圈槽，503、推杆密封圈，504、推杆密封圈槽，505、密封止口，506、密封油槽；

601、MOSFET散热片，602、散热密封圈，603、左跳线端子，604、右跳线端子；

801、容置腔A，802、容置腔B，803、卡扣部A，804、凹凸槽部，805、卡扣部B，806、导轨B，807、弹簧固定住，808、推杆弹簧。

具体实施方式

结合图1到图15，详细说明本发明的第一个具体实施例，但不对本发明的权利要求做任何限定。

如图1到图15所示，一种无刷集成开关，包括基座7、盖板8、按钮9、推杆10和PCB电路板4，所述基座7和盖板8嵌合装配在一起，所述按钮9与推杆10的一端装配在一起，还包括换向单元1、调速单元2、主控制开关单元3；

所述盖板8内设置有容置腔A801和容置腔B802，所述容置腔A801用于放置所述换向单元2，所述容置腔B802用于放置所述推杆10，所述容置腔A801侧壁上设置有卡扣部A803；

所述换向单元1包括换向滑块101和换向拨柄102，所述换向拨柄102一端的底部设有一个圆轴1021，所述换向滑块101底部设置有换向滑动弹片103、所述换向滑块101侧壁内设置有滑动槽105，所述滑动槽105沿其长度方向的中心线与所述换向滑块101的底面的夹角为20°-80°,所述圆轴1021插入所述滑动槽105内，沿所述滑动槽105的形状运动使所述换向滑块101滑动，所述换向滑块101的另一侧壁内设置有安装固定槽104，所述安装固定槽104为水平方向设置，所述卡扣部A803用于固定所述安装固定槽104，用于使换向滑块101只能沿水平方向滑动；

所述调速单元2包括调速滑动弹片201，所述调速滑动弹片201设置在所述推杆10的底部；

所述主控制开关单元3包括主控制滑动弹片301，所述主控制滑动弹片301设置在所述推杆10的底部；

所述PCB电路板4为双面电路板，所述调速控制电路模块、主控制电路模块和换向控制电路模块通过PCB双面布线的方式集成到一块PCB双面电路板上；

所述PCB电路板4上设置有换向信号铜箔401、调速信号铜箔402、主控制信号铜箔403，主控芯片404、MOSFET管405、正级B+端口、负极B-端口和三相U、V、W端口，所述换向信号铜箔401、调速信号铜箔402、主控制信号铜箔403并列平行设置，所述换向信号铜箔401、调速信号铜箔402和主控制信号铜箔403分别与所述换向滑动弹片103、调速滑动弹片201和主控制滑动弹片301对应。

更具体地，所述换向信号铜箔401为三条铜箔、所述调速信号铜箔402和主控制信号铜箔403都为两条，所述换向滑动弹片103、调速滑动弹片201和主控制滑动弹片301都有两个触角。

更具体地，所述换向滑块101顶部设置有凹槽106，所述凹槽106内容置有弹簧107，所述弹簧107在靠近所述换向滑块101顶部的一端设置有换向手感钢珠108，所述容置腔A801底部设置有凹凸槽部804，所述凹凸槽部804为并列设置的三个凹凸槽，所述换向拨柄102设置有左、中、右三个档位，对应所述三个并列设置的凹凸槽，所述换向拨柄102在左、中、右三个档位活动，换向拨柄102上设置的所述圆轴1021在所述滑动槽105滑动带动所述换向滑块101滑动，所述换向滑块101底部的换向手感钢珠108在所述凹凸槽部804三个并列设置的凹凸槽内活动。

更具体地，所述推杆10的另一端端部设置有固定板11，所述容置腔B802侧壁上设置有卡扣部B805，所述卡扣部B805用于固定所述固定板11。

更具体地，所述推杆10的底部设置有导轨A或滑块12，所述容置腔B802底部设置有导轨B806，所述导轨A或滑块12嵌套在所述导轨B806内，所述导轨B806用于固定所述推杆10使所述推杆10沿导轨B806的长度方向滑动，所述容置腔B802的底部设置有弹簧固定住807，所述弹簧固定住807上设置有推杆弹簧808，所述推杆弹簧808的一端顶在所述推杆10上。

更具体地，所述正级B+端口、负极B-端口和三相U、V、W端口位于所述基座7和盖板8外。

更具体地，还包括密封单元5，所述密封单元5包括PCB电路板4首尾两端的密封圈501和PCB密封圈槽502、推杆密封圈503和推杆密封圈槽504、密封止口505和密封油槽506。

更具体地，还包括散热单元6，所述散热单元6包括两个MOSFET散热片601、散热密封圈604、左跳线端子603、右跳线端子604。

更具体地，所述基座7上设置有散热孔701，所述散热密封圈604遮挡住所述散热孔701，起到防尘的作用。

更具体地，所述左跳线端子603和右跳线端子604由铜制成，散热功能较好，可承受较大电流。

所述换向滑块101的底部是指靠近基座7的一侧为底部，所述换向滑块101的顶部是指靠近盖板8的一侧为顶部。

综上所述，本发明具有以下优点：

1、本发明无刷集成开关通过机械部分的换向拨柄的左右拨动实现电动工具的正转、反转，通过按钮推杆的按压和释放实现电动工具的启动、关闭和调速。

2、将主控制电路模块、调速电路模块和换向电路模块集成在一块电路板上，缩短控制环路，省去电路连线，减小电路干扰，同时也减小因电路板之间的连线闪断引起的故障。

3、将所述正级B+端口、负极B-端口和三相U、V、W端口设置位于所述基座(7)和盖板(8)外，进一步缩小盖板和基座形成的开关体积，而且所有与正级B+端口、负极B-端口和三相U、V、W端口的接线全部放在开关外部，省去开关内部的电路连线，减小电路干扰，同时也减小因电路板之间的连线闪断引起的故障。

4、换向拨柄与换向滑块、换向手感弹簧、换向手感钢珠等组成组件安装在盖板上，借助换向滑块上的安装固定槽与盖板上的卡扣部A，以及盖板上的凹凸槽位，当拨动拨柄时，拨柄上的圆柱在换向滑块上的滑动槽滑动,此时安装在换向滑块上的换向滑动弹片在PCBA组件上的换向信号铜箔前后滑行，从而把换向信号输出，开关连接到工具，实现工具的换向。换向的三种具体状态对应换向拨柄的左、中、右，表现在电动工具上就是前进或者后退。

5、本发明没有采用传统的动、静触点加动、静端子的形式实现调速信号的接触和产生，而是通过安装在推杆上的调速滑动弹片，在按钮按动或者释放过程中，接触PCBA上面的调速信号铜箔输出信号，给到有软件控制的主控制芯片以及MOSFET管等功率元器件,再通过左、右跳线端子(同时兼散热功能)承载大电流，实现开关的调速功能。

6、本发明没有采用传统的动、静触点加动、静端子的形式实现主控制信号的接触和产生，而是通过安装在推杆上的主控制滑动弹片，接触PCBA上面的主控制信号铜箔输出信号，给到有软件控制的主控制芯片以及MOSFET管,再通过左、右跳线端子(同时兼散热功能)承载大电流，实现开关的通断。

7、为了保证推杆滑行过程中，安装在推杆上的主控制滑动弹片和调速滑动弹片始终平稳，从而信号平稳，本发明在推杆上采用固定板，在盖板上设计卡扣部B，同时在盖板上利用弹簧固定柱固定弹簧，使弹簧伸缩在稳定的轴线上活动，这样就为推杆始终平稳的运动提供可靠的保障。

8、12颗贴片式MOSFET，上下各6颗安装在厚实的PCB上(如图一)，通过散热片散热(如图二)，利用左右带散热功能的跳线端子(如图二)，灌入软件，装入塑胶零件，通过相应的五金滑动弹片，按动开关，实现诸如LED灯延时、软启动、过流保护、低压保护、MOSFET温度保护、电量显示、电池包过温检测等功能。

9、通过设置正确可靠的密封单元，防尘效果好，使开关更加可靠和耐久。本发明采用多重密封结构，具体通过PCB密封圈、推杆密封圈、散热密封圈以及基座和盖板上的密封油槽、密封止口，达到IP65或者更高的防尘等级，为开关提供更加牢固的密封保障，从而达到更加长久的寿命、更加可靠的信号输出。

10、用便捷方式安装好的无刷集成开关，B+\B-导线或者端子连接电源后，通过U\V\W导线或者端子跟电动工具的霍尔版连接，对无刷马达进行相位切换，实现工具的换向。此设计使开关结构紧凑，装配简易，安全牢靠，并且集成的功能性更加齐全。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果，但都在本发明的保护范围之内。