CN107959386B - 去干扰系统、驱动装置和手持式工具机 - Google Patents

去干扰系统、驱动装置和手持式工具机 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种去干扰系统、具有这样的去干扰系统的驱动装置和具有这样的驱动装置的手持式工具机，其中，去干扰系统包括一个芯，其中，该芯具有刚好一个第一贯通开口、一个第二贯通开口和一个第三贯通开口，其中，在第一贯通开口中布置有驱动装置的第一连接导线的第一导线区段，其中，在第二贯通开口中布置有驱动装置的第二连接导线的第二导线区段，其中，在第三贯通开口中布置有驱动装置的第三连接导线的第三导线区段。

Description

去干扰系统、驱动装置和手持式工具机
技术领域
本发明涉及一种去干扰系统、一种驱动装置和一种手持式工具机。
背景技术
已知一种钻锤，具有驱动装置、控制器、蓄电池组和工具接收部，其中，驱动装置包括无刷直流电动机。无刷直流电动机驱动工具接收部。控制器用于控制无刷直流电动机并且为此给无刷直流电动机提供来自蓄电池组的电能。如果控制器具有MOSFET晶体管(金属氧化物半导体场效应晶体管)，那么可以结合无刷直流电动机的电感在MOSFET晶体管的打开和关断过程中产生干扰电流，该干扰电流使钻锤的电磁兼容性变差。
发明内容
本发明的任务是，提供一种改进的去干扰系统、一种改进的驱动装置和一种改进的手持式工具机。
该任务借助根据本发明的去干扰系统、驱动装置和手持式工具机来解决。
已知可以通过以下方式提供用于手持式工具机的驱动装置的去干扰系统：所述去干扰系统包括一个芯，其中，所述芯具有刚好一个第一贯通开口、一个第二贯通开口和一个第三贯通开口，其中，在第一贯通开口中布置有驱动装置的第一连接导线的第一导线区段，其中，在第二贯通开口中布置有驱动装置的第二连接导线的第二导线区段，其中，在第三贯通开口中布置有驱动装置的第三连接导线的第三导线区段。
该构型具有以下优点：去干扰系统特别紧凑地构造。此外，去干扰系统相对于振动特别稳固，使得超过手持式工具机的使用寿命地保证手持式工具机的电磁兼容性。
在另一实施方式中，第一贯通开口和/或第二贯通开口和/或第三贯通开口构造为钻孔。由此，芯可以特别简单地以烧结方法或切削方法制造。
在另一实施方式中，第一贯通开口平行于第二贯通开口并且平行于第三贯通开口地布置。
在另一实施方式中，第一贯通开口具有第一内直径。第二贯通开口具有第二内直径。第三贯通开口具有第三内直径，其中，第一至第三贯通开口的第一至第三内直径相同。由此使芯在连接导线上的装配简化，因为可以取消芯相对于连接导线的取向。
在另一实施方式中，芯的外周面构造为棱柱形或矩形。由此在将共模干扰引入到第一至第三连接导线中时保证，磁通优化地在芯内部流动并且同时没有不需要的材料附加地安装在芯上。
在另一实施方式中，第一贯通开口沿着第一纵向轴线延伸。第二贯通开口沿着第二纵向轴线延伸。第三贯通开口沿着第三纵向轴线延伸。所述纵向轴线中的每个纵向轴线具有相对于其他各纵向轴线相同的间距。替代地，所述纵向轴线布置在一个共同的平面中。由此保证在将差模干扰引入到第一至第三连接导线中时差模干扰通过芯的可靠衰减。
在另一实施方式中，第一贯通开口具有内周面，其中，芯具有外周面，其中，内周面的第一区段和外周面的第二区段之间的壁厚基本上在一个角度部段上恒定。优选地，该角度部段在120°或180°上延伸。由此芯可以重量优化地构造。
在另一实施方式中，芯具有第一端面和沿纵向方向与第一端面相对置地布置的第二端面，其中，第一端面平行于第二端面地布置。优选地，第一端面和/或第二端面垂直于所述贯通开口中的至少一个贯通开口地布置。
在另一实施方式中，驱动装置具有电机、第一连接导线、第二连接导线、第三连接导线和去干扰系统，其中，去干扰系统如上所述地构造，其中，将驱动装置的第一连接导线的第一导线区段穿过第一贯通开口，其中，使驱动装置的第二连接导线的第二导线区段穿过第二贯通开口，其中，将驱动装置的第三连接导线的第三导线区段穿过第三贯通开口。电机构造为无刷电动机并且具有第一接头、第二接头和第三接头。第一接头与第一连接导线连接。第二接头与第二连接导线连接。第三接头与第三连接导线连接。
在另一实施方式中，驱动装置具有控制器。电机具有第一绕组组件、第二绕组组件和第三绕组组件，其中，第一绕组组件与第一接头电连接。第二绕组组件与第二接头电连接。第三绕组组件与第三接头电连接。控制器在输入侧可与电能量源、优选地可与直流电压能量源连接。控制器在输出侧与第一连接导线、第二连接导线和第三连接导线连接。控制器构造用于这样提供电能，使得绕组组件在电机中构造旋转场。优选地，控制器具有开关元件、尤其是MOSFET晶体管。
在另一实施方式中，手持式工具机具有驱动装置。该驱动装置如上所述地构造。
在另一实施方式中，手持式工具机构造为钻锤、钻孔起子机、锯(尤其是链锯或圆锯)、切开机或切断机。
附图说明
下面参照附图详细地阐述本发明。在此示出：
图1具有带去干扰系统的驱动装置的手持式工具机的示意性示图；
图2在图1中所示的去干扰系统的立体视图；
图3在图2中所示的去干扰系统沿着在图2中所示的截平面A-A的截面视图；和
图4在图2中所示的去干扰系统沿着在图2中所示的截平面A-A的截面视图；和
图5根据第二实施方式的去干扰系统的截面视图；和
图6在图1到4中所示的驱动装置的等效电路图。
具体实施方式
图1示出手持式工具机10的示意性示图。
在该实施方式中，手持式工具机10为了不依赖电网的电流供给可示例性地与蓄电池组15机械地和电地连接。手持式工具机10也可以与交流电流连接并且取消蓄电池组15。在图1中，手持式工具机10示例性地构造为钻孔起子机。手持式工具机10也可以构造为钻锤、树篱修剪机、剪草机、切开机或锯，尤其链锯或圆锯。
手持式工具机10具有机壳20、工具接收部25和驱动装置35。驱动装置35具有控制器30、电机40、第一连接导线45、第二连接导线50、第三连接导线55和去干扰系统60。此外，手持式工具机10包括第四连接导线65和第五连接导线70。
电机40示例性地构造为无刷直流电动机(BL-DC)并且具有转子75和定子80。转子75与工具接收部25扭矩锁合地连接。转子75示例性地具有永磁体85的组件。转子75也可以具有至少一个线圈。
定子80具有第一绕组组件90、第二绕组组件95和第三绕组组件100。所述绕组组件90、95、100中的每个绕组组件可以具有一个或多个绕组，所述绕组相互串联或并联。
此外，电机40具有第一接头105、第二接头110和第三接头115。第一接头105与第一绕组组件90的第一侧电连接。此外，第二接头110与第二绕组组件95的第一侧电连接。此外，第三接头115与第三绕组组件100的第一侧电连接。
第一连接导线45与第一接头105和控制器30连接。第二连接导线50与控制器30和第二接头110连接并且第三连接导线55与控制器30和第三接头115连接。
蓄电池组15具有优选具有多个电池单体125的电能存储装置120。在此，电池单体125可以相互并联和/或串联。电能存储装置120例如可以构造为镍氢蓄电池或锂离子蓄电池。电能存储装置120构造用于提供具有直流电压的第一电能。此外，电机40具有连接器件130，以便使蓄电池组15与机壳20机械连接并且与第四连接导线65和第五连接导线70电连接。第四和第五连接导线65、70与控制器30连接。
控制器30具有至少一个控制电路140，该控制电路具有至少一个开关元件135。开关元件135例如可以构造为半导体开关元件、尤其构造为MOSFET晶体管。控制电路140例如可以具有带六个开关元件135的B6-桥接电路。开关元件135具有开关元件电容。在开关元件135的关断过程期间，在控制电路140的输出电压和已关断的开关元件135之间形成高频的振动。该振动在开关元件电容和电机40的电感之间产生高频的干扰电流和在电机40的第一至第三连接导线45、50、55中的干扰电压。干扰电流可以具有宽频谱的高频率。
为了激活手持式工具机10，由电能存储装置120给控制器30提供具有直流电压的第一电能。控制器30借助于控制电路140提供具有交流电压的第二电能，该第二电能通过第一至第三连接导线45、50、55和接头105、110、115传递至绕组组件90、95、100。绕组组件90、95、100这样相互成几何状地布置并且已提供的第二电能这样形成，使得在电机40中产生旋转场，其中，基于该旋转场，转子75提供扭矩用于驱动工具接收部25。
图2示出去干扰系统60的立体视图。
去干扰系统60具有芯145、第一连接导线45的第一导线区段150、第二连接导线50的第二导线区段155和第三连接导线55的第三导线区段160。
第一连接导线45具有第一绝缘体165和第一电导体170。第一绝缘体165使第一电导体170电绝缘。在此，第一绝缘体165完全包围第一电导体170。
第二连接导线50具有第二绝缘体175和第二电导体180。第二电导体180由第二绝缘体175完全包围。在此，第二绝缘体175使第二电导体180绝缘。
第三连接导线55具有第三绝缘体185和第三电导体190。第三电导体190由第三绝缘体185包围并且被电绝缘。
在该实施方式中，第一电导体170、第二电导体180和第三电导体190示例性地彼此相同地构造。同样地，第一绝缘体165、第二绝缘体175和第三绝缘体185相应彼此相同地构造。当然，绝缘体165、175、185和/或电导体170、180、190可以彼此不同地构造。
芯145优选具有铁素体作为材料。芯145具有刚好一个第一贯通开口195、一个第二贯通开口200和一个第三贯通开口205。不设置其他数量的贯通开口195、200、205。贯通开口195、200、205的数量尤其不大于三个。也没有给出具有少于三个贯通开口195、200、205的去干扰系统60的功能性。
第一贯通开口195沿着第一纵向轴线210延伸。第二贯通开口200沿着第二纵向轴线215延伸。第三贯通开口205沿着第三纵向轴线220延伸。第一贯通开口195具有第一内直径d1，第二贯通开口200具有内直径d2并且第三贯通开口205具有第三内直径d3。特别有利的是，第一至第三贯通开口195、200、205的内直径d1、d2、d3彼此相同。在此，特别有利的是，内直径d1、d2、d3基本上相应于各个穿过贯通开口195、200、205的第一至第三导线区段150、155、160的外直径dA。
第一贯通开口195和/或第二贯通开口200和/或第三贯通开口205构造为钻孔。当然，第一贯通开口195和/或第二贯通开口200和/或第三贯通开口205也可以具有其他类型的横截面构型。因此，例如也可以考虑，第一贯通开口195和/或第二贯通开口200和/或第三贯通开口205构造为多边形、矩形、椭圆形或其他类型。
第一贯通开口195平行于第二贯通开口200地布置。此外，第二贯通开口200也平行于第三贯通开口205地定向。
芯145具有外周面225。外周面225基本上构造为棱柱形。此外，芯145具有第一端面230和第二端面235。第二端面235沿纵向方向相对于第一端面230错位地布置。此外，第一端面230和第二端面235相互平行地定向。特别有利的是，贯通开口195、200、205中的至少一个贯通开口、优选所有贯通开口195、200、205垂直于第一端面230和/或垂直于第二端面235地布置。
图3示出在图2中所示的芯145沿着在图2中所示截平面A-A的横截面。
特别有利的是，纵向轴线210、215、220中的每个纵向轴线具有相对于其他各纵向轴线210、215、220相同的间距a。因此，纵向轴线210、215、220构成等边棱柱，其中，纵向轴线210、215、220分别布置在等边棱柱的棱边上。由此，芯145可以特别紧凑地构造。
此外，第一贯通开口195具有第一内周面240。第二贯通开口200具有第二内周面245并且第三贯通开口205具有第三内周面250。内周面240、245、250分别在绕着相应配属的贯通开口195、200、205的纵向轴线210、215、220的圆形轨道上延伸。
在第一内周面240的第一区段255中，第一区段255和外周面225的第二区段265之间的壁厚260基本上在第一角度部段270上恒定。优选地，第一角度部段270延伸在120°的角度上。第一区段255和第二区段265之间恒定的壁厚260通过以下方式实现：在第二区段265中，外周面225在绕着第一纵向轴线210的圆形轨道上延伸。
同样地，第二内周面245具有第三区段275。外周面225具有第四区段280。在第三区段275和第四区段280之间的壁厚260这样选择，使得壁厚260在第二角度部段285上基本上恒定。第二角度部段285优选在120°上延伸。在此，外周面225在第四区段280中在绕着第二纵向轴线215的圆形轨道上延伸。
第三内周面250具有第五区段290并且外周面225具有第六区段295。在第六区段295中，外周面225在绕着第三纵向轴线220的圆形轨道上延伸。在第五区段190和第六区段295之间，壁厚260基本上恒定。在此，第五区段290和第六区段295基本上在第三角度部段300上延伸。第三角度部段300优选在120°上延伸。
外周面225在第二区段265和第四区段280之间以及在第四区段280和第六区段295之间并且在第六区段295和第二区段265之间分别平面地构造。
在图3中，绕组组件90、95、100以星形接法进行连接，使得各第一、第二和第三绕组组件90、95、100的第二侧共同彼此电连接。此外，控制器30仅提供具有在第一至第三连接导线45、50、55中的两个连接导线之间的交流电压的第二电能。因此，控制器30例如提供具有在第二连接导线45和第三连接导线55之间的电势的第二电能。第一连接导线45无电流。
此外，在图3中示出差模干扰效应。在干扰发射方面区分差模干扰和共模干扰。在电导体170、180、190之间的高频电压被称为差模干扰。
通过控制电路140的相应开关元件135的关断过程，结合第一绕组组件90的电感，在第一连接导线45中产生通过第一连接导线45由控制器30延伸直至第一接头105的第一干扰。在此，绕着第一电导体170形成第一磁场305。第一磁场305例如具有与顺时针方向相反的定向，如在图3中象征性示出的那样。
如果电能通过第二连接导线50和/或第三连接导线55由控制器30传递直至电机40，那么电流沿与干扰相反的方向延伸，因此在图3中也提到差模干扰。流至电机40的第二电能的电流绕着第二电导体180形成第二磁场310并且绕着第三电导体190形成第三磁场315。第二和第三磁场310、315的转动方向与第一磁场305相反。在图3中借助于磁通线象征性地标明磁场305、310、315。
基于在第一连接导线45中的高频干扰(在两位数到三位数的KHz范围内)，芯145通过它的电感相对于干扰作为扼流器起作用并且使干扰衰减。由此，干扰只剧烈减少地被导入到控制器30和芯145之间的第一连接导线45的第四区段325中。
由于第二电能的低频交流电压，芯145相对于第二电能不作为扼流器起作用，使得该第二电能可以无扼流地传导至电机40。
图4示出去干扰系统60沿着在图2中所示的截平面A-A的截面视图。
在图4中，电机40以三角形接法连接，使得绕组组件90、95、100串联连接并且第二接头110与第一绕组组件90的第二侧电连接。第三接头115与第二绕组组件95的第二侧电连接。此外，第三绕组组件100的第二侧与第一接头105连接。
如果通过控制器30、例如通过开关元件135的关断过程在第一至第三连接导线45、50、55中引入具有高频的(共模)干扰，那么绕着第一至第三连接导线45、50、55中的每个连接导线产生具有相同转动方向的第一至第三磁场305、310、315。由此引起，在芯145中通过第一至第三磁场305、310、315产生第四磁场320，该第四磁场在外侧绕着贯通开口195、200、205延伸。由于高频，芯145作为扼流器起作用并且(共模)干扰在连接导线45、50、55中减少。
通过去干扰系统60的上面所述的构型，尤其在具有蓄电池组15的高压(例如36V)的手持式工具机10中，可以以简单的方式既使共模干扰衰减又使差模干扰衰减。
通过芯145以其一件式和材料相同的构型形式的紧凑构型，去干扰系统60尤其可以特别低成本地和简单地制造。此外，驱动装置35在装配中可以特别简单地装配，其方式是，第一连接导线45插入第一贯通开口195，第二连接导线50插入第二贯通开口200并且第三连接导线55插入第三贯通开口205，并且芯145优选尽可能靠近电机40地布置。附加地，可以设置固定器件，以便将芯145例如在机壳20上固定在该芯的位置中。
此外，通过芯145的一体式和材料相同的构型保证，去干扰系统60在手持式工具机10的使用寿命期间是可正常工作的。
此外，通过将第一至第三连接导线45、50、55在没有另外操作的情况下插入相应的贯通开口195、200、205来避免连接导线45、50、55的电导体170、180、190被芯145损坏。在此，包裹电导体170、180、190的绝缘体165、175、185尤其保护电导体170、180、190免受芯145的损坏。尤其有利的是，贯通开口195、200、205的内直径d1、d2、d3基本上相应于连接导线45、50、55在导线区段150、155、160中的外直径dA，使得在贯通开口195、200、205中避免导线区段150、155、160和芯145之间的相对运动。
在图1到4中仅示出，去干扰系统60只具有一个芯145，第一至第三连接导线45、50、55穿过该芯。当然，去干扰系统60也可以包括多个芯，所述芯间隔开地或彼此靠近邻接地布置并且连接导线45、50、55穿过这些芯。
图5示出根据第二实施方式的去干扰系统的截面视图。
去干扰系统60基本上与在图1到4中所示的去干扰系统60相同地构造。与之不同地，贯通开口195、200、205的纵向轴线210、215、220布置在一个共同的平面345中。此外，芯145具有矩形的横截面。第一贯通开口195的第一纵向轴线210具有相对于第二贯通开口200的相邻布置的纵向轴线215的第一间距a1。第二贯通开口200在横向方向上布置在第一贯通开口195和第三贯通开口205之间。在此，在第二贯通开口200的第二纵向轴线220相对于第三纵向轴线220的第二间距a2示例性地与第一间距a1相同。
在第一内周面240的第一区段255中，第一区段255和外周面225的第二区段265之间的壁厚260基本上在第一角度部段270上恒定。优选地，第一角度部段270在180°的角度上延伸。第一区段225和第二区段265之间恒定的壁厚260通过以下方式实现：在第二区段265中，外周面225在绕着第一纵向轴线210的圆形轨道上延伸。
此外，在第六区段295中，外周面225在绕着第三纵向轴线220的圆形轨道上延伸。在第五区段290和第六区段295之间，壁厚260基本上恒定。在此，第五区段290和第六区段295基本上在第三角度部段300上延伸。第三角度部段300优选在180°上延伸。
图6示出在图1到4中所示的驱动装置35根据对称的天线模型的等效电路图。
在电机40运行中，转子75旋转。在绕组组件90、95、100的整流换向时，关断控制电路140的至少一个开关元件135。在电磁兼容性方面，芯145和控制器30之间的第四导线区段325作为天线330起作用，通过该天线将通过干扰产生的电磁场335辐射到周围环境340中。
通过去干扰系统60剧烈地削弱电磁场135并且改进手持式工具机10的电磁兼容性。
通过去干扰系统60的在附图中所述构型，即使在无刷直流电机中也保证，在结合控制器30的情况下该无刷直流电机是电磁兼容的并且满足各个电磁兼容性(EMV)规定。
此外，尤其在手持式工具机10作为钻锤的构型中，去干扰系统60相对于振动特别有抵抗力。此外，通过去干扰系统60的紧凑构型，手持式工具机10可以特别紧凑地构造。

Claims (15)

1.用于驱动装置(35)的去干扰系统(60)，
·其中，所述去干扰系统(60)包括芯(145)，
·其中，所述芯(145)具有刚好一个第一贯通开口(195)、一个第二贯通开口(200)和一个第三贯通开口(205)，
·其中，在所述第一贯通开口(195)中布置有所述驱动装置(35)的第一连接导线(45)的第一导线区段(150)，
·其中，在所述第二贯通开口(200)中布置有所述驱动装置(35)的第二连接导线(50)的第二导线区段(155)，并且
·其中，在所述第三贯通开口(205)中布置有所述驱动装置(35)的第三连接导线(55)的第三导线区段(160)，
·其中，所述芯(145)的外周面(225)构造为棱柱形或矩形，
·其中，所述第一贯通开口(195)具有内周面(240)，
·其中，所述芯(145)具有外周面(225)，
·其中，在所述内周面(240)的第一区段(255)和所述外周面(225)的第二区段(265)之间的壁厚(260)在一角度部段(270)上基本上恒定。
2.根据权利要求1所述的去干扰系统(60)，
·其中，所述第一贯通开口(195)和/或所述第二贯通开口(200)和/或所述第三贯通开口(205)构造为钻孔。
3.根据前述权利要求中任一项所述的去干扰系统(60)，
·其中，所述第一贯通开口(195)平行于所述第二贯通开口(200)并且平行于所述第三贯通开口(205)地布置。
4.根据权利要求1或2所述的去干扰系统(60)，
·其中，所述第一贯通开口(195)具有第一内直径(d1)，
·其中，所述第二贯通开口(200)具有第二内直径(d2)，
·其中，所述第三贯通开口(205)具有第三内直径(d3)，
·其中，所述第一至第三贯通开口(195、200、205)的所述第一至第三内直径(d1、d2、d3)相同。
5.根据权利要求1或2所述的去干扰系统(60)，
·其中，所述第一贯通开口(195)沿着第一纵向轴线(210)延伸，
·其中，所述第二贯通开口(200)沿着第二纵向轴线(215)延伸，
·其中，所述第三贯通开口(205)沿着第三纵向轴线(220)延伸，
·其中，每个所述纵向轴线(210、215、220)相对于其他各个所述纵向轴线(210、215、220)具有相同的间距(a)，
·或者，
·其中，所述纵向轴线(210、215、220)布置在一个共同的平面(345)中。
6.根据权利要求1或2所述的去干扰系统(60)，
·其中，所述芯(145)具有第一端面(230)和沿纵向方向与所述第一端面(230)相对置地布置的第二端面(235)，
·其中，所述第一端面(230)平行于所述第二端面(235)地布置。
7.根据权利要求1或2所述的去干扰系统(60)，其中，所述角度部段(270)在120°或180°上延伸。
8.根据权利要求6所述的去干扰系统(60)，其中，所述第一端面(230)和/或所述第二端面(235)垂直于所述贯通开口(195、200、205)中的至少一个贯通开口地布置。
9.用于手持式工具机(10)的驱动装置(35)，
·具有电机(40)、第一连接导线(45)、第二连接导线(50)、第三连接导线(55)和去干扰系统(60)，
·其中，所述去干扰系统(60)根据前述权利要求中任一项构造，
·其中，所述电机(40)构造为无刷电动机并且包括第一接头(105)、第二接头(110)和第三接头(115)，
·其中，所述第一接头(105)与所述第一连接导线(45)连接，
·其中，所述第二接头(110)与所述第二连接导线(50)连接，
·其中，所述第三接头(115)与所述第三连接导线(55)连接。
10.根据权利要求9所述的驱动装置(35)，
·具有控制器(30)，
·其中，所述电机(40)具有第一绕组组件(90)、第二绕组组件(95)和第三绕组组件(100)，
·其中，所述第一绕组组件(90)与所述第一接头(105)电连接，所述第二绕组组件(95)与所述第二接头(110)电连接，所述第三绕组组件(100)与所述第三接头(115)电连接，
·其中，所述控制器(30)在输入侧能与电能量源连接，
·其中，所述控制器(30)在输出侧与所述第一连接导线(45)、
所述第二连接导线(50)、所述第三连接导线(55)连接，
·其中，所述控制器(30)构造用于这样提供电能，使得所述绕组组件(90、95、100)在所述电机(40)中构造旋转场。
11.根据权利要求10所述的驱动装置(35)，其中，所述电能量源是直流电压能量源。
12.根据权利要求10或11所述的驱动装置(35)，其中，所述控制器(30)具有至少一个开关元件(135)。
13.根据权利要求12所述的驱动装置(35)，其中，所述开关元件(135)是MOSFET晶体管。
14.手持式工具机(10)，
·具有根据权利要求9至13中任一项所述的驱动装置(35)。
15.根据权利要求14所述的手持式工具机(10)，其中，所述手持式工具机(10)构造为钻锤或钻孔起子机或切断机或切开机或树篱修剪机。
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