CN102019611A - 电动工具 - Google Patents

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Abstract

一种电动工具，包括：电机、减速机构、功率输出单元、控制电路单元、以及壳体，所述壳体具有空气供给-排出孔。所述电机包括绕有线圈的定子芯、转子芯、以及电子电路单元。该电子电路单元包括电路板、布置在电路板中并包括开关元件的电子部件、布置在电路板中并与线圈相连的线圈连接部分、以及布置在电路板中并与控制电路单元相连的控制电路连接部分。该电机还包括用于散掉产生在电子电路单元的开关元件中的热量的散热件，以及被模制成罩住电子部件、线圈连接部分、控制电路连接部分、电路板以及散热件的绝缘罩件。

Description

电动工具
技术领域
本发明涉及一种使用无刷电机的电动工具。
背景技术
在使用无刷电机的电动工具中，需要采用一种结构来有效冷却电机和开关元件，这两者都容易在操作过程中变热。日本专利申请公开号No.2009-72880公开了一种无刷电机，其中，散热件与开关元件接触，以散掉从开关元件产生的热量。
但是，在传统的无刷电机中，电子部件，例如开关元件等，及其连接部分以暴露状态布置在电路板上。如果在电动工具中采用无刷电机的话，出现在空气中的铁颗粒或水滴可能会粘附于所述暴露的部件或部分上，最终产生短路。在壳体中靠近电机处形成有空气供给-排出孔以穿过孔引入空气的情况下，增强的空气冷却性能与可靠防止因引入的空气造成的短路不相兼容。换言之，通过空气供给-排出孔引入的空气的量的增加可能导致因引用的空气中存在的铁颗粒或水滴产生的短路的可能性增加。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供一种电动工具，其能以成本有效的方式由通过形成于电机附近的壳体中的空气供给-排出孔引入的空气来有效冷却电机和开关元件，而不会导致由于通过空气供给-排出孔引入的空气中存在的铁颗粒或水滴而产生短路。
根据本发明的一个实施例，提供一种电动工具，包括：电机；用于传递电机功率的减速机构；由通过减速机构传递的功率来驱动的功率输出单元；用于控制电机旋转的控制电路单元；以及用于容纳电机、减速机构、功率输出单元和控制电路单元的壳体，该壳体具有开在电机附近的空气供给-排出孔。
在该电动工具中，电机可以是无刷电机，其包括缠有线圈的定子芯、具有磁体的转子芯、以及与线圈和控制电路单元相连的电子电路单元。该电子电路单元包括电路板、布置在电路板中并包括用于接通或断开对线圈的电力供给的开关元件的电子部件、布置在电路板中并与线圈相连的线圈连接部分、以及布置在电路板中并与控制电路单元相连的控制电路连接部分。所述电机还包括散热件和绝缘罩件，散热件用于将电子电路单元的开关元件中产生的热量散发掉，绝缘罩件被模制成罩住所述电子部件、线圈连接部分、控制电路连接部分、电路板以及散热件。
通过这种构造，用于冷却已热开关元件的散热件布置就位，然后电子电路单元的导电零件被绝缘罩件罩住，从而散热件和电子电路单元能通过绝缘罩件成为一体。这防止了电子电路单元中发生短路，不然该短路会由通过壳体的空气供给-排出孔引入的空气中存在的铁颗粒或水滴而导致。由于有了这一特征，可以在电机附近形成尺寸加大的空气供给-排出孔，以及供给大量的冷却空气到电机，从而用冷却空气有效地散掉来自散热件和电机的热量。因为绝缘罩件通过模制过程与散热件和电子电路单元成为一体，可以减少制造过程所需的成本和时间。另外，可以通过散热件有效散掉绝缘罩件的热量。
绝缘罩件可以优选地被模制成使得部分暴露散热件。这使得可以向散热件的暴露部分供给通过电机附近的空气供给-排出孔引入的冷却空气，从而从散热件散掉热量。
散热件可以优选地包括暴露表面和沿暴露表面的周边设置的肋。肋的形成有助于增加散热件的总体表面积并使得容易可靠地形成暴露部分，最终进一步提高散热件的散热效率。
优选地，可以形成有开口，其延伸穿过电子电路单元的电路板、散热件以及绝缘罩件，转子芯的转子轴可以延伸穿过该开口。这使得可以将通过空气供给-排出孔引入的冷却空气进给到电机内部，从而进一步有效从电机散热。
绝缘罩件可以包括形成在其一个端面和定子芯之间的通气窗。这使得可以将通过空气供给-排出孔引入的冷却空气通过该通气窗进给到电机内部，从而更进一步有效地从电机散热。
根据本发明，可以成本有效地提供一种电动工具，其能够以成本有效的方式用通过形成在电机附近壳体中的空气供给-排出孔引入的空气有效地冷却电机和开关元件，而不会由于通过空气供给-排出孔引入的空气中存在的铁颗粒或水滴而导致短路。
而且，通过将绝缘罩件模制成部分地暴露散热件，可以有效从散热件散掉热量。
另外，通过形成沿暴露表面周边布置的肋，可以提高散热件的散热效率。
另外，通过将用于插入转子轴的开口形成为使其延伸穿过电路板、散热件以及绝缘罩件，可以进一步有效地通过开口散热以及进一步提高散热效率。
而且，通过在绝缘罩件的一个端面以及定子芯之间形成通气窗，可以进一步有效地通过该通气窗进行散热，以及进一步提高散热效率。
附图说明
本发明的目的和特征将通过下面结合附图给出的实施例的描述而更加明显，附图中：
图1为根据本发明一个实施例的电动工具的示意性总体图；
图2为该电动工具内容纳的电机的透视图；
图3为图2所示电机的剖视图；以及
图4为根据本发明另一实施例容纳在电动工具内的电机的透视图。
具体实施方式
下面结合构成本发明一部分的附图来描述本发明的实施例。图1示意性地示出了根据本发明一个实施例的电动工具的总体构造。
该电动工具是手持式电动旋转工具，其包括壳体5、用作驱动功率源的电机1、用于传递电机1的功率的减速机构2、以及由通过减速机构2传递的功率驱动的功率输出单元3。电机1、减速机构2、以及功率输出单元3在壳体5内串联。壳体5具有开在电机1附近的空气供给-排出孔9。在本说明书中，功率向其传递的一侧(即，减速机构2相对于电机1所处的一侧)被称为“前侧”，而相反侧(即，电机1相对于减速机构2所处的一侧)被称为“后侧”。
在壳体5内，容纳有开关块6和控制电路单元4，用于进行电机1的旋转控制。开关块6与可收缩地设在壳体5中的触发开关7相连。控制电路单元4控制电机1以与触发开关7的收缩量相对应的旋转速度进行旋转。电池组8安装于壳体5，以向电机1供电。
图2和3更详细地示出了电机1。电机1为无刷电机，并包括其内侧缠有线圈10的定子芯11和其内布置有磁体12的转子芯13。转子芯13被定子芯11罩住。转子轴14牢固地配合到转子芯13的中心部分。转子轴14在其前后方向(即，朝其轴向两相反侧)上远离定子芯11大大地突出，并包括前突出部分14a，冷却风扇15作为一个单元安装到该前突出部分14a上。
在电机1中，用于无刷电机的电子电路单元20设在定子芯11的后侧。电子电路单元20构成与线圈10和控制电路单元4相连的电子电路。电子电路单元20包括垂直于转子轴14布置的电路板30、包括用于使供给到线圈10的电力接通以及断开的开关元件21的控制部件22、与线圈10电连接的线圈连接部分23、以及与控制电路单元4电连接的控制电路连接部分24。电子部件22、线圈连接部分23和控制电路连接部分24布置在电路板30上。连接器25与控制电路连接部分24相连。
在电机1中，散热器本体26螺纹固定到定子芯11的后侧。散热器本体26是用于有效散掉从开关元件21产生的热量的散热件40，。散热器本体26通过导热板27与开关元件21接触，如图3所示。电子部件22(包括开关元件21)、线圈连接部分23、控制电路连接部分24、电路板30、以及散热器本体26都包括在电子电路单元20内，并被由绝缘材料例如树脂等模制的绝缘罩件31罩住和一体化。散热器本体26布置成使得其外表面暴露到外面。
更具体地，线圈10的端部从前侧连接到电路板30的线圈连接部分23。线圈连接部分23被模制的绝缘罩件31罩住。连接器25的一端与布置在电路板30前表面上的控制电路连接部分24相连。控制电路连接部分24被绝缘罩件31罩住，同时连接器25的另一端暴露到前侧。
布置在电路板30上的电子部件22(包括开关元件21)也被模制的绝缘罩件31罩住以免暴露。在所示实施例中，绝缘罩件31以这样的状态被模制，即，开关元件21布置在电路板30的后表面上，而散热器本体26通过导热片27与开关元件21的后侧相对。散热器本体26朝前侧开口并布置成使得其后表面和侧表面暴露到外面。
圆形开口35被形成为笔直地延伸穿过电子电路单元20的电路板30、布置在电子电路单元20后侧的散热器本体26、以及与电子电路单元20和散热器本体26一体化的绝缘罩件31。转子轴14的后突出部分14b插入到开口35中，在其间留有特定空间。转子轴14的后突出部分14b向后突出超过开口35。
绝缘罩件31如下模制。散热器本体26和电子电路单元20首先被固定到定子芯11上，并在具有敞口顶表面的箱形模具中(未示出)被布置成使得散热器本体26与箱形模具的内底表面相接触。然后，绝缘材料被浇注到箱形模具中并被固化。绝缘材料的示例包括双-液体聚胺酯固化树脂。可以使用硅基树脂或热固性树脂。
为了在模制过程中形成开口35，形状与开口35相对应的突起设在箱形模具的内底表面的中心部分。该突起防止绝缘材料的渗透，从而形成开口35。在绝缘材料固化后，从箱形模具中取出模制的产品，由此产生与绝缘罩件31一体模制的电机1。优选地，箱形模具具有拔模斜度以便容易地去除模制的产品。
绝缘罩件31被形成为具有靠近定子芯11设置的通气窗45(见图2)。通气窗45是供定子芯11暴露到横向侧的开口。
在如上所述构造的本实施例的电动工具中，用于冷却已热开关元件21的散热器本体26被初步布置就位。然后，用于无刷电机的电子电路单元20的导电零件(即，包括开关元件21的电子部件22、线圈连接部分23、控制电路连接部分24和电路板30)都被由绝缘材料制成的绝缘罩件31罩住，从而散热器本体26和电子电路单元20被绝缘罩件31一体化。这防止了可能会发生的由于通过壳体5的空气供给-排出孔9引入的空气中存在的铁颗粒或水滴而导致的电子电路单元20中的短路。由于这种结构，可以在电机1附近形成具有增大尺寸的空气供给-排出孔9，以及向电机1供应大量的冷却空气，而不会引起问题，从而有效散掉来自从散热器本体26和电机1的暴露部分的热量。
因为绝缘罩件31通过模制过程与散热器本体26和电子电路单元20一体化，可以减少制造过程所需的时间和成本。另外，可以通过散热器本体26有效地散掉绝缘罩件31的热量。
因为开口35被形成为连续延伸穿过电子电路单元20的电路板30、布置在电路板30后侧的散热器本体26以及与电路板30和散热器本体26一体化的绝缘罩件31，可以向电机1的内部供给冷却空气，从而有效散掉来自电机1的整个部分的热量。
接下来，描述根据本发明另一实施例的电动工具。那些与前一实施例中相同的结构将被省略，仅详细描述其不同之处。
图4示出了容纳在根据另一实施例的电动工具中的电机1。在电机1中，散热器本体26(即，用于散掉来自开关元件21的热量的散热件40)包括形成在其后端的平暴露表面26a，和沿着该暴露表面26a的周边设置的突出肋50。
肋50的出现所提供的效果在于，增加了散热器本体26的总体表面积，并最终改善散热效率。另一效果在于，当在箱形模具内整体地模制绝缘罩件31时，通过使肋50与箱形模具的内底表面接触，可以可靠地防止绝缘材料流向散热器本体26的后暴露表面26a。
虽然在本实施例中通过形成肋50来防止绝缘材料流向后暴露表面26a，但也可以为此目的而使用其他装置例如夹具等。
虽然本发明已就各实施例进行了图示和描述，但是本领域技术人员应该理解的是，在不偏离后附权利要求所限定的本发明范围的情况下，可以做出各种变化和修改。

Claims (5)

1.一种电动工具，包括：
电机；
用于传递电机功率的减速机构；
由通过减速机构传递的功率驱动的功率输出单元；
用于控制电机旋转的控制电路单元；以及
用于容纳电机、减速机构、功率输出单元以及控制电路单元的壳体，所述壳体具有空气供给-排出孔，
其中所述电机包括绕有线圈的定子芯；具有磁体的转子芯；与线圈和控制电路单元相连的电子电路单元，该电子电路单元包括电路板、布置在电路板中并包括用于接通或关断对线圈的电力供应的开关元件的电子部件、布置在电路板中并与线圈相连的线圈连接部分、以及布置在电路板中并与控制电路单元相连的控制电路连接部分；用于散掉产生在电子电路单元的开关元件中的热量的散热件；以及被模制成罩住电子部件、线圈连接部分、控制电路连接部分、电路板以及散热件的绝缘罩件。
2.如权利要求1所述的电动工具，其特征在于，所述绝缘罩件被模制成使得部分地暴露散热件。
3.如权利要求2所述的电动工具，其特征在于，所述散热件包括暴露表面和沿暴露表面的至少一部分周边设置的肋。
4.如权利要求1-3中任一项所述的电动工具，其特征在于，形成有开口，所述开口延伸穿过电子电路单元的电路板、散热件以及绝缘罩件，且转子芯的转子轴延伸穿过该开口。
5.如权利要求1-3中任一项所述的电动工具，其特征在于，所述绝缘罩件被设置为在其端面和转子芯之间形成通气窗。
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