動力工具的制作方法
【專利說明】動力工具
[0001]相關(guān)申請
[0002]本申請要求于2013年6月6日提交的美國臨時專利申請?zhí)?1/832，012的優(yōu)選權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本實用新型涉及無刷電機動力工具。
【背景技術(shù)】
[0004]動力工具的電機可以大體分為兩類:有刷電機和無刷電機。在有刷電機中，電機刷由于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)形成和斷開與電機的電連接。在無刷電機動力工具例如圖1所示的動力工具100中，開關(guān)元件通過來自控制器的控制信號選擇性地被激活和被禁用，以選擇性地施加來自功率源的功率以驅(qū)動該無刷電機。動力工具100是具有包括把手部104和電機殼體部106的殼體102的無刷錘鉆。動力工具100還包括輸出單元107、扭矩設(shè)定盤108、前進/后退選擇器110、扳機112、電池接口 114以及燈116。
[0005]圖2顯示了動力工具100的簡化的方框圖120，其包括功率源122 (例如，電池組)、場效應(yīng)晶體管(FET) 124、電機126、霍爾傳感器128、電機控制單元130、用戶輸入132以及其他零件133 (電池組燃料計量器、工作燈(LED)、電流/電壓傳感器等)?；魻杺鞲衅?28提供電機信息反饋，例如電機旋轉(zhuǎn)位置信息，這些信息可以被電機控制單元130利用以確定電機的位置、電壓和/或加速度。電機控制單元130接收來自用戶輸入132的用戶控制，例如通過按壓扳機112或轉(zhuǎn)變前進/后退選擇器110。響應(yīng)于電機信息反饋和用戶控制，電機控制單元130傳輸控制信號以精確地控制FET 124以驅(qū)動電機126。通過選擇性地激活和禁用FET 124，來自功率源122的功率被選擇性地施加到電機126以引起轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)。雖然沒有顯示，但是電機控制單元130和動力工具100的其他零件選擇性地連接于功率源122以使得功率源122可向它們提供功率。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型因此提供了一種新的動力工具以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，特別是需改善動力工具內(nèi)部的線路復(fù)雜度和裝配復(fù)雜度，并且如何使得內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加緊湊和有效，以使得其設(shè)計更加具有靈活度。
[0007]在一種實施方式中，本實用新型提供了一種動力工具，該動力工具包括:殼體和無刷直流電機，該無刷直流電機在所述殼體中。所述無刷直流電機包括轉(zhuǎn)子和定子，其中所述轉(zhuǎn)子連接于電機軸以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)輸出。所述動力工具進一步包括環(huán)形金屬端部片、散熱器和印刷電路板PCB。所述環(huán)形金屬端部片位于所述無刷直流電機的第一端，所述散熱器位于所述無刷直流電機的與所述第一端相對的第二端以使得所述無刷直流電機位于所述散熱器和所述環(huán)形金屬端部片之間。所述散熱器和所述環(huán)形金屬端部片固定在一起以夾持所述無刷直流電機，從而將所述散熱器剛性地連接于所述無刷直流電機。所述印刷電路板PCB位于所述無刷直流電機的第二端并且固定于所述散熱器。
[0008]在另一種實施方式中，本實用新型提供了一種動力工具，該動力工具包括:殼體和無刷直流電機，該無刷直流電機在所述殼體中。所述無刷直流電機包括轉(zhuǎn)子和定子，其中所述轉(zhuǎn)子連接于電機軸以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)輸出。所述動力工具進一步包括環(huán)形金屬端部片、散熱器、螺紋緊固件以及印刷電路板PCB。所述環(huán)形金屬端部片位于所述無刷直流電機的第一端，所述散熱器位于所述無刷直流電機的與所述第一端相對的第二端。所述無刷直流電機位于所述散熱器和所述環(huán)形金屬端部片之間并且具有軸向長度。所述螺紋緊固件延伸所述無刷直流電機的軸向長度并且將所述散熱器固定于所述環(huán)形金屬端部片。所述印刷電路板PCB位于所述無刷直流電機的第二端并且固定于所述散熱器。所述印刷電路板PCB包括霍爾傳感器、功率開關(guān)元件(例如場效應(yīng)晶體管)以及所述電機軸延伸通過的通孔。
[0009]在另一種實施方式中，本實用新型提供了一種動力工具，該動力工具包括:殼體和無刷直流電機，該無刷直流電機在所述殼體中。所述無刷直流電機包括轉(zhuǎn)子和定子，其中所述轉(zhuǎn)子連接于電機軸以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)輸出。所述動力工具進一步包括環(huán)形金屬端部片、散熱器、螺紋緊固件以及印刷電路板PCB。所述環(huán)形金屬端部片位于所述無刷直流電機的第一端。所述散熱器位于所述無刷直流電機的與所述第一端相對的第二端以使得所述無刷直流電機位于所述散熱器和所述環(huán)形金屬端部片之間。所述散熱器和所述環(huán)形金屬端部片固定在一起以夾持所述無刷直流電機，從而將所述散熱器剛性地連接于所述無刷直流電機。所述無刷直流電機具有軸向長度并且所述螺紋緊固件延伸所述軸向長度并且將所述散熱器固定于所述環(huán)形金屬端部片。所述印刷電路板PCB位于所述無刷直流電機的第二端并且固定于所述散熱器。所述印刷電路板PCB包括霍爾傳感器、功率開關(guān)元件以及所述電機軸延伸通過的通孔。
[0010]本實用新型所揭露的實施方式因此使得動力工具內(nèi)部的零件之間線路連接和裝配復(fù)雜度得以減少，因此這些零件的布置更加緊湊和高效，使得動力工具在設(shè)計方面具有更大的靈活性。此外，更加簡化的內(nèi)部空間布置使得零件的熱量管理得以提升，冷卻氣流能更好地到達例如場效應(yīng)管的組件，使得其能夠在更高的電流水平操作，并且電機也能夠以更高的功率水平操作并在更長的時間內(nèi)產(chǎn)生更高的扭矩。
[0011]通過考慮詳細說明和以下附圖本實用新型的其他方面將變得更加明顯。
【附圖說明】
[0012]圖1顯示了無刷動力工具。
[0013]圖2顯示了無刷動力工具的方框圖。
[0014]圖3A、圖3B和圖4提供了圖1的無刷動力工具的額外的視圖。
[0015]圖5顯不了霍爾傳感器板。
[0016]圖6-圖7顯示了具有結(jié)合的沖浪板形PCB的無刷動力工具。
[0017]圖8A-圖8C提供了所述結(jié)合的沖浪板形PCB的額外的視圖。
[0018]圖9-圖11顯示了另一種具有結(jié)合的沖浪板形PCB的無刷動力工具。
[0019]圖12-圖14顯示了另一種具有結(jié)合的沖浪板形PCB的無刷動力工具。
[0020]圖15顯示了具有結(jié)合的環(huán)形PCB的無刷動力工具。
[0021]圖16A-圖16B顯示了圖15的動力工具的結(jié)合的環(huán)形PCB。
[0022]圖17A-圖17B顯示了圖15的動力工具的結(jié)合的霍爾和FET PCB。
[0023]圖18A-圖18B顯示了 PCB堆疊的結(jié)合的控制PCB。
[0024]圖19A-圖19G顯示了將霍爾和FET PCB以及散熱器連接于無刷電機的過程。
[0025]圖20顯示了用于無刷電機的繞線技術(shù)。
[0026]圖21顯示了與無刷動力工具一起使用的另一種結(jié)合的霍爾傳感器和FET PCB。
[0027]圖22A-圖22C顯示了控制PCB在圖15的無刷動力工具上可替代的位置。
[0028]圖23A-圖23B顯示了另一種無刷電機配置。
[0029]圖24A-圖24D顯示了圖23A-圖23B的另一種無刷電機配置的零件。
[0030]圖25A-圖25B還顯示了圖23A-圖23B的另一種無刷電機配置的零件。
【具體實施方式】
[0031]在詳細地解釋本實用新型的任何實施方式之前，應(yīng)當(dāng)理解的是本實用新型在其應(yīng)用中并不限制于以下說明所限定的或以下附圖所顯示的零件的結(jié)構(gòu)和布置。本實用新型可以具有其他實施方式并且可以通過不同的方式實踐和執(zhí)行。
[0032]圖3A顯示了圖1的動力工具100的截面，而圖3B顯示了動力工具100的選定的零件。動力工具100包括用于動力工具100的不同零件的不同的印刷電路板(PCB)。更具體地，動力工具100包括控制印刷電路板(PCB) 136、功率PCB 138、前進/后退PCB 140、霍爾傳感器PCB 142以及發(fā)光二極管(LED)PCB 144。圖3A中還顯示了用于將電機126的旋轉(zhuǎn)輸出傳遞到輸出單元107的驅(qū)動機構(gòu)148以及被電機126轉(zhuǎn)動并且用于在動力工具100的零件上提供冷卻空氣流的冷卻風(fēng)扇149。
[0033]如圖4所示，控制PCB 136位于動力工具100的基體上并位于把手部104和電池接口 114之間，電池接口 114也被稱為接線端子部分。控制PCB 136包括電機控制單元130，電機控制單元130可操作以接收用戶輸入，接收電機信息反饋，以及控制FET 124以驅(qū)動電機126?？刂芇CB 136電氣地且物理地連接于接線片150。當(dāng)電池組(即功率源122)連接于電池接口 114，電池組的端頭容納在且電連接于接線片150。接線片的數(shù)量可以根據(jù)手持動力工具的類型而變化。然而，作為說明性的示例，接線片150可以包括電池正(“B+”)端頭、電池負(“B-”)端頭、傳感或通訊端頭以及識別端頭。如圖4所示，接線片150具有向上延伸穿過控制PCB 136的卡塊