CN102439826A - 用于dc无绳工具的rfi抑制系统和安装方法 - Google Patents

用于dc无绳工具的rfi抑制系统和安装方法 Download PDF

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Abstract

一种手持工具RFI抑制系统包括具有导电外壳的DC电动机、电源和抑制电路板，所述抑制电路板支撑至少一个抑制组件和至少一个电耦合至所述抑制组件的接地电路。将所述抑制电路板安装至所述电动机外壳，其中，所述至少一个抑制组件并联电耦合于所述电源和所述DC电动机之间，所述接地电路电耦合至所述电动机外壳。还提供了一种抑制电动手持工具中的RFI的方法。

Description

用于DC无绳工具的RFI抑制系统和安装方法
技术领域
本发明涉及电动机，更具体而言涉及电动机中的电源电路，更具体而言涉及具有用于抑制射频干扰的组件的直流电动机。
背景技术
电动机包括定子和转子，所述定子和转子响应于定子和转子之间的反向磁场而围绕中心轴旋转。所述反向磁场通常由流入定子和转子中的引线绕组的电流诱发的。因此，电动机将电能转换成附着至转子的转轴中的机械能。
通过连接至诸如电池或交流电力线的外部电力供应的导电体将电能提供给电动机。向某些电动机提供稳定的电源是有利的。例如，直流(DC)电动机要求具有基本无交流分量的稳定的直流输入。电源电路通常提供包括诸如电压浪涌和瞬态分量的噪声的电力。电噪声可能是由很多种现象导致的，包括(例如)电力消耗和浪涌以及可能由附近的电气设备导致的交变电磁场诱发的射频干扰。
即使通过导体短距离传输的电力也会获得通过空间辐射的感应噪声。因此，不可能经过相当长的距离提供完全干净的电力信号。诸如某些需要干净电力的电动机的装置采用靠近其电源输入连接处的滤波电路来去除电力信号中的最不希望出现的干扰分量。
通常由包括电感器和电容器的滤波器将射频干扰(RFI)从电力信号中滤除。电动机行业的惯例是在电动机输入电路中采用通用轴向电感器连同通用电容器，将其连接到一起作为滤波电路，这在电气领域是公知的。
电感器和电容器的电气参数或值与其物理尺寸相关。滤波器的效率与电路参数有关，因此与电感器和电容器的物理尺寸有关。
通常，将RFI抑制部件安装到电动机之外，或者增大电动机的封装尺寸，以容纳额外的部件。由已知设计实现的RFI抑制的量往往受到施加到电感器和电容器部件上的尺寸约束的限制。
典型地，通过将电感器和电容器部件组装到电动机组件上，并将其电连接到一起以形成适当的滤波电路来构造RFI抑制电路。在本领域需要一种RFI抑制封装，其降低了RFI抑制部件的尺寸和复杂度，并将其结合到一个封装内，从而加快了生产速度，并使得RFI抑制效果最大化。
发明内容
一方面，本发明提供了一种手持工具RFI抑制系统，其包括具有导电外壳的DC电动机、电源和抑制电路板，所述抑制电路板支撑至少一个抑制组件和至少一个电耦合至所述抑制组件的接地电路。将所述抑制电路板安装至所述电动机外壳，其中，所述至少一个抑制组件并联电耦合于所述电源和所述DC电动机之间，所述接地电路电耦合至所述电动机外壳。
另一方面，本发明提供了一种抑制电动手持工具中的RFI的方法，所述电动手持工具包括电源和具有导电外壳的DC电动机。所述方法包括：将至少一个抑制组件安装到PCB板上，其中接地电路电耦合至所述至少一个抑制组件；使所述至少一个抑制组件并联电耦合于电源和电动机之间；以及使所述接地电路电耦合至所述电动机外壳。
在至少一个实施例中，本发明替代了铁氧体磁珠以及诸如电感器和电容器的用于过滤RFI的多个部件的使用。通过减少硬连线部件的量降低了组装时间和成本。
附图说明
图1是结合了本发明的抑制电路板的示范性实施例的无绳电动工具的分解等轴视图。
图2是图1的抑制电路板的立视图。
图3是附着至所述无绳电动工具的电动机的图1所示的抑制电路板的立视图。
图4是本示范性实施例的抑制电路板的衰减器的示意性电路图。
图5A是不具有本发明的抑制电路板的经测试的冲击扳手所辐射出的发射的图表。
图5B是具有本发明的抑制电路板的经测试的冲击扳手所辐射出的发射的图表。
图6是作为替代示范性抑制电路板和电动机的分解等轴视图。
具体实施方式
尽管在这里参考具体的实施例示出和描述了本发明，但是本发明并非旨在局限于所示出的细节。相反，在不背离本发明的情况下，在权利要求的等同要件的范围内，可以对细节做出各种修改。
将参考图1-4来描述根据本发明的第一示范性实施例的抑制电路板10。在图1中，示出了一种示范性的电池供电的手持工具100，例如，冲击扳手，其蛤壳式(clamshell)外壳部件110被去除，以示出被配置为驱动工具100的DC电动机113。尽管示出了冲击扳手，但是可以结合任何其他电动手持工具利用本发明。开关112电连接于诸如电池(未示出)的电源111和电动机113之间。在本实施例中，通过电动机电压端子114A和电源电压端子114B以及电动机接地端子116A和电源接地端子116B进行连接。
将本发明的当前实施例的抑制电路板10配置为并联连接于电动机端子114A、116A和电源端子114B、116B之间。参考图2，抑制电路板10包括具有安装于其上的各种部件的PCB板12。电压接触25沿板12的边缘设置，并且其定位成与电动机电压端子114A相邻对准。类似地，接地接触27也沿板12的边缘设置，并且其定位成与电动机接地端子116A相邻对准。如图3所示，紧密定位允许将电动机电压端子114A在115处直接焊接到电压接触25，将电动机接地端子116A在117处直接焊接到接地接触27。尽管接触25、27被示为与电动机端子114A和116A相邻，但是也可以将其设置为与电源接触114B和116B相邻，或者将两种方案组合。接触和端子之间的最低限度的距离防止了噪声绕过抑制组件20或者在抑制组件20周围耦合。
将电压接触25电连接到抑制组件20的第一端子，同时将接地接触27连接至抑制组件20的第二端子，从而使抑制组件20并联连接于电源111和电动机113之间，如图4所示。在本实施例中，抑制组件20是如http://www.X2Y.com中所述的X2Y衰减器。X2Y衰减器提供了一对端子连同一对接地端子。或者，可以利用包括各种电容器和电感器在内的其他部件以及其他配置作为抑制组件20。
本实施例的抑制组件20提供了一对接地电路24和26，每一电路具有一个或多个接地电路接触28、29。接地接触28、29中的每一个延伸至处于PCB板12的下侧的接地面14上。接地面14可以是连续表面，或者可以界定离散的接触点。将PCB板12配置为直接安装到导电电动机外壳123的端盖125上，其接地面14与电动机外壳123直接接触。可以将PCB板12焊接至端盖125，焊接至端子114、116，通过穿过螺丝孔30的螺丝连接(未示出)，或者采取其他连接方式。如果利用螺丝，那么螺丝孔30优选包括导电接触面积32，这样螺丝的连接将在抑制组件20和电动机外壳123之间提供了导电接地通路。采用这样的构造，可以通过接地面14与电动机外壳123的接触、与电动机外壳123的螺丝接触或其组合提供接地通路。借助电耦合至电动机外壳123的PCB板12，进而借助抑制组件20，电动机框架为抑制组件20提供了虚拟接地，以引导抑制组件俘获的能量。
在替代实施例中，可以额外采用PCB板12支撑电动机113的电刷，PCB板12还可以执行端盖125的功能。在这样的实施例中，可以将接地面14配置成接触电动机外壳123内的导电表面，并且/或者可以利用螺丝在抑制组件20和电动机外壳123之间提供接地通路。
参考图5A和5B，其示出了抑制电路板10的改善的RFI抑制。图5A示出了所检测到的来自不包括根据本发明的抑制电路板的冲击扳手的所放射出的发射。图5B示出了所检测到的来自包括根据本发明的抑制电路板10的冲击扳手的所放射出的发射。就利用了根据本发明的抑制电路板10的手持工具而言，所检测到的放射性发射的量显著降低。
抑制电路板10改善了RFI抑制，避免了通过线路连接到一起以形成RFI滤波器的多个部件的使用。此外，抑制电路板10更小，更便于封装，而且与竞争技术相比成本更低。
参考图6，其示出了根据本发明的替代实施例的抑制电路板10’。如图所示，抑制电路板10’被配置为连接至具有电动机电压端子114A’和电动机接地端子116A’的无刷DC电动机113’。端子114A’和116A’被配置为直接连接至来自电源111的导线。
抑制电路板10’与先前的实施例类似，其包括PCB板12’。在这一实施例中，PCB板12’具有圆形构造。可以基于电动机以及手持工具的其他部件的构造选择每一实施例中PCB板12、12’的构造。与先前的实施例中一样，PCB板12’的背面界定了接地面14。此外，接地面14可以是连续表面，或者可以界定离散的接触点。
与先前的实施例中一样，PCB板12’包括被配置为与电动机电压端子114A’相邻对准的电压接触25和被配置为与电动机接地端子116A相邻对准的接地接触27。在本实施例中，接触25、27定位成分别与通孔45和47相邻，从而使端子114’和116A’从其中穿过。而且，紧密定位允许将电动机电压端子114A’直接焊接到电压接触25上，将电动机接地端子116A’在117处直接焊接到接地接触27上。接触和端子之间的最低限度的距离防止了噪声绕过抑制组件20或者围绕抑制组件20耦合。
将电压接触25电连接到一对抑制组件20的第一端子，同时将接地接触27连接至所述抑制组件20的第二端子，从而使所述抑制组件20并联连接于电源111和电动机113之间。而且，所述抑制组件20也可以采取X2Y衰减器的形式，但是作为替代也可以利用包括电容器和电感器在内的其他部件以及其他构造作为抑制组件20。
本实施例的抑制组件20提供了一对接地电路24和26，每一电路具有一个或多个接地电路接触28、29。接地接触28、29中的每一个延伸至处于PCB板12’的下侧的接地面14上。接地面14可以是连续表面，或者可以界定离散的接触点。将所述PCB板12’配置为直接安装到导电电动机外壳123’的端盖125’上，其接地面14与电动机外壳123’直接接触。可以将PCB板12’焊接至端盖125’，焊接至端子114A’、116A’，通过穿过螺丝孔的螺丝(未示出)连接，或者采取其他连接方式。与先前实施例中一样，可以通过接地面14与电动机外壳123的接触、与电动机外壳123’的螺丝接触或其组合提供接地通路。借助电耦合至电动机外壳123’的PCB板12’，进而借助抑制组件20，电动机框架为抑制组件20提供了假接地，以引导抑制组件20俘获的能量。
尽管在这里对本发明的优选实施例做出了图示和描述，但是应当理解只是通过举例的方式提供了这样的实施例。在不背离本发明的精神的情况下，本领域技术人员能够想到很多种变化、改变和替换。因此，权利要求旨在涵盖所有这样的变化，使其落在本发明的精神和范围内。

Claims (20)

1.一种手持工具RFI抑制系统，包括：
具有导电外壳的DC电动机；
电源；
抑制电路板，其支撑至少一个抑制组件和电耦合至所述抑制组件的至少一个接地电路；
其中，将所述抑制电路板安装至电动机外壳，其中，所述至少一个抑制组件并联电耦合于所述电源和所述DC电动机之间，所述接地电路电耦合至所述电动机外壳。
2.根据权利要求1所述的手持工具抑制系统，其中，所述电动机至少包括第一端子和第二端子，所述抑制电路板至少包括被配置为与相应端子相邻设置的第一接触和第二接触。
3.根据权利要求2所述的手持工具抑制系统，其中，沿所述抑制电路板的一个或多个边缘设置所述第一接触和第二接触。
4.根据权利要求2所述的手持工具抑制系统，其中，沿穿过所述抑制电路板的相应通孔设置所述第一接触和第二接触。
5.根据权利要求2所述的手持工具抑制系统，其中，将所述第一接触和第二接触设置成焊接至相应端子。
6.根据权利要求1所述的手持工具抑制系统，其中，所述至少一个抑制组件包括X2Y衰减器。
7.根据权利要求1所述的手持工具抑制系统，其中，所述至少一个抑制组件包括至少一个电容器、至少一个电感器或其组合。
8.根据权利要求1所述的手持工具抑制系统，包括至少两个抑制组件，每一抑制组件电耦合至所述至少一个接地电路。
9.根据权利要求1所述的手持工具抑制系统，其中，所述至少一个接地电路电耦合至所述抑制电路板的接地面，并且利用所述接地面与所述电动机外壳直接接触的方式来安装所述抑制电路板。
10.根据权利要求9所述的手持工具抑制系统，其中，所述至少一个接地电路包括至少一个与所述接地面电耦合的接地接触。
11.根据权利要求1所述的手持工具抑制系统，其中，至少一个螺丝在所述抑制电路板和所述电动机外壳之间延伸，并且电耦合至所述至少一个接地电路和所述电动机外壳。
12.根据权利要求1所述的手持工具抑制系统，其中，所述DC电动机是电刷式电动机。
13.根据权利要求1所述的手持工具抑制系统，其中，所述DC电动机是无刷电动机。
14.根据权利要求1所述的手持工具抑制系统，其中，所述抑制电路板包括PCB板。
15.一种抑制电动手持工具中的RFI的方法，所述电动手持工具包括电源和具有导电外壳的DC电动机，所述方法包括以下步骤：
将至少一个抑制组件安装到PCB板上，其中接地电路电耦合至所述至少一个抑制组件；
使所述至少一个抑制组件并联电耦合于所述电源和所述电动机之间；以及
将所述接地电路电耦合至所述电动机外壳。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述PCB板包括接地面，并且所述将所述接地电路电耦合至所述电动机外壳的步骤包括利用使所述接地面与所述电动机外壳直接接触的方式安装所述PCB板。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述电动机至少包括第一端子和第二端子，所述PCB板至少包括被配置为与相应端子相邻设置的第一接触和第二接触，并且其中，所述安装所述PCB板包括将每一接触与相应端子焊接到一起。
18.根据权利要求15所述的方法，其中，所述将所述接地电路电耦合到所述电动机外壳的步骤包括利用至少一个电耦合于所述接地电路和所述电动机外壳之间的螺丝来安装所述PCB板。
19.根据权利要求15所述的方法，其中，所述至少一个抑制组件包括X2Y衰减器。
20.根据权利要求15所述的方法，其中，所述至少一个抑制组件包括至少一个电容器、至少一个电感器或其组合。
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