CN108696211B - 一种具有高度集成结构的无刷直流调速开关 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种具有高度集成结构的无刷直流调速开关，包括基座体、上盖、推轴、复位弹簧、线路板组件A、线路板组件B，推轴的一端设在基座体与上盖构成的箱体中，另一端延伸出箱体，其上设有扳机；推轴的下方设有连接片组件A、B，连接片组件B上设有动触头滑块，动触头滑块上设有放置滑块弹簧的凹槽，动触头滑块下方设有动触头，动触头的下方设有两个静触片，分别设在线路板组件A、B上；推轴的一侧设有调速簧片，推轴与基座体之间设置定位柱，复位弹簧设置在定位柱上；线路板组件A上设置有控制集成芯片，线路板组件B上设置有接收线路板组件A输出的控制信号的MOS管。其有益效果是：不需外接其他控制板，开关内部程序修改和读取很方便。
Description
技术领域
本发明一种无刷直流调速开关，尤其涉及一种具有高度集成结构的无刷直流调速开关。
背景技术
目前市场上的无刷直流工具一般是通过采用无刷直流开关外加一块控制板组件的方案来实现各类控制和保护功能的，这种方案存在以下缺陷：
1、常用无刷直流开关内部只有简单的电位器、通断及换向功能，开关外部接上控制板组件需要占用机壳很大的空间，而且无刷直流开关和控制板模组之间的连接导线非常多，这样使得电动工具装配工艺非常复杂，生产效率低下。
2、无刷直流开关和控制板组件之间的导线，尤其是控制导线的线径很小，在电动工具装配过程中很容易断裂，如导线在连接过程中，将会影响电动工具的功能，严重时，部分导线还存在连接不可靠的情况，当手持电动工具高空作业时，突然的功能异常可能会引起电动工具高空坠落，对人身安全存在重大隐患，不符合国家安全标准的要求。
3、常用无刷直流开关全部为塑胶材料，其和电动工具机壳配合处均为硬性材料，没有任何减振防护，当电动工具使用有较大振动时，这种振动将全部传递到开关内部，容易引起电子零部件脱落或损伤，甚至完全损坏。
为此，设计一种高度集成结构的无刷直流调速开关势在必行。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供种具有高度集成结构的无刷直流调速开关。
本发明提供的一种具有高度集成结构的无刷直流调速开关，其技术方案为：
包括基座体、上盖、推轴、复位弹簧、线路板组件A、线路板组件B，所述推轴的一端设置在所述基座体与上盖构成的箱体中，所述推轴的另一端延伸出箱体，其上设置有扳机；所述推轴的下方设置有连接片组件A和连接片组件B，所述连接片组件B上设置有动触头滑块，所述动触头滑块上设置有放置滑块弹簧的凹槽，所述动触头滑块下方设置有动触头，所述动触头的下方设置有两个静触片，所述静触片设置在线路板组件B上，另一个所述静触片设置在线路板组件A上；所述推轴的一侧设置有调速簧片，所述推轴与所述基座体之间设置定位柱，所述复位弹簧设置在所述定位柱上；所述线路板组件A上设置有控制集成芯片，所述线路板组件B上设置有接收线路板组件A输出的控制信号的MOS管。
本发明提供的一种具有高度集成结构的无刷直流调速开关，还包括如下附属技术方案：
其中，所述推轴上设置有凹槽，所述凹槽内设置有第一磁铁，所述线路板组件A上设置有线性霍尔元件。
其中，所述推轴的上方设置有换向滑块，所述换向滑块的上方设置有换向拨杆，所述换向拨杆上设置有换向弹片。
其中，所述推轴的上方设置有换向滑块，换向滑块上设有两个孔，两个所述孔内均设置有第二磁铁，两个所述第二磁铁的极性相反，所述换向滑块的上方设置有换向拨杆，所述换向拨杆上设置有换向弹片。
其中，所述换向滑块上设置有斜凹槽，所述换向拨杆上设置有凸起，所述凸起能在所述斜凹槽中滑动。
其中，所述动触头上设置有动银点，所述静触片上设置有静银点。
其中，所述基座体和上盖的四个角位上均设置有两个孔，所述孔内均设置有减振垫。
其中，所述基座体和所述上盖上均设置有半圆形凹槽，所述推轴通过所述两个所述半圆形凹槽构成的圆槽放置在箱体中。
其中，所述第一磁铁为长方体磁铁，所述第二磁铁为圆柱体磁铁。
其中，所述线路板组件A上集成开关的控制部分电路，包括电容、电阻、电感、热敏电阻、LED输出和控制集成芯片；所述线路板组件B上的MOS管朝向开关外侧设置。
其中，所述线路板组件B上的MOS管上设置有导热贴和散热片。
其中，所述基座体和上盖的四个角位上各预留有两个圆孔，所述圆孔内均安装有减振垫。
其中，所述基座体上设置有5个支柱，每个所述支柱上均设置有减振套。
其中，所示连接片组件A和连接片组件B均采用镶件注塑工艺制成。
本发明的实施包括以下技术效果：
1、本发明为一新型无刷直流调速开关，开关有两个版本，版本一为带单主触点通断功能、电子调速、正反转、电池过温保护、过流保护、欠压保护等各类控制和保护功能；版本二带双主触点通断功能，带电子调速、正反转、电池过温保护、过流保护、欠压保护等各类控制和保护功能。
2、本发明为一新型无刷直流调速开关，将智能调速功能和控制保护功能集中到开关内部的线路板上，使得电动工具内部的导线减少为5根，使得电动工具装配工艺变得非常简单。
3、本发明为一新型无刷直流调速开关，在开关的八个定位角均加装减振垫，以有效地减少电动工具使用中的振动传递到开关内部。或者，在基座体上设置有5个支柱，每个所述支柱上均设置有减振套，以有效地减少电动工具使用中的振动传递到开关内部。
4、本发明开关结构新颖，高度集成结构，有一定的减振性，可广泛用于直流无刷充电式电钻、直流无刷充电式电动扳手等各类直流无刷充电式电动工具，符合国家安全标准。
5、本发明所述的高度集成结构的无刷直流调速开关，不需要外接其他控制板，这样使得电动工具内部的接线非常少，只需要2根输入导线，3根输出导线，外加电池温度检测线和LED等输出线，大大简化了电动工具的装配工艺。另外，信号线插座(编程接口)也外露于开关，插上配套的插头后可随时对开关内部的程序进行下载、变更等操作，使得开关内部程序修改和读取变得非常方便。
附图说明
图1A为本发明的使用于无霍尔电机的单触点调速开关的结构示意图，其设有8个减振垫。
图1B为本发明的使用于带霍尔电机的单触点调速开关的结构示意图，其设有8个减振垫。
图2A为本发明的使用于带霍尔电机的单触点调速开关的结构示意图，其设有5个减振套。
图2B为本发明的使用于带霍尔电机的单触点调速开关的结构示意图，其设有5个减振套。
图3A为本发明的使用于无霍尔电机的双触点调速开关的结构示意图，其设有8个减振垫。
图3B为本发明的使用于带霍尔电机的双触点调速开关的结构示意图，其设有8个减振垫。
图4A为本发明的使用于带霍尔电机的双触点调速开关的结构示意图，其设有5个减振套。
图4B为本发明的使用于带霍尔电机的双触点调速开关的结构示意图，其设有5个减振套。
图5A为本发明的单触点调速开关的剖视图。
图5B为本发明的双触点调速开关的剖视图。
图6为本发明的调速开关的爆炸图。
图7为本发明的调速开关的推轴的结构示意图。
图8为本发明的调速开关的动触头滑块的结构示意图。
图9本发明的调速开关的换向滑块的结构示意图。
图10本发明的调速开关的换向拨杆的结构示意图。
图11本发明的调速开关的动触头的结构示意图。
图12本发明的调速开关的静触片的结构示意图。
图13本发明的调速开关的线路板组件5A的结构示意图。
图中，1-基座体，2-上盖，3-推轴，4-复位弹簧，5A-线路板组件，5B-线路板组件，6-扳机，7A-连接片组件，7B-连接片组件，8-动触头滑块，9-动触头，10-静触片，11-定位柱，12-换向滑块，13-换向拨杆，14-防尘套，15-减振垫，16-减振套，31-调速簧片，32-第一磁铁的凹槽，33-圆柱，34-第一磁铁，51-线性霍尔元件，81-滑块弹簧，82-滑块弹簧的凹槽，83-异型凹槽，91-动银点，101-静银点，121-斜凹槽，122-小圆孔，123-第二磁铁，131-圆柱形凸起，132-换向弹片。
具体实施方式
下面将结合实施例以及附图对本发明加以详细说明，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。本申请中所述的方位例如上下左右均为对照附图描述的方便而使用，并不构成对保护范围的限定。本发明提供的一种具有高度集成结构的无刷直流调速开关，如图1A-8所示，包括基座体1、上盖2、推轴3、复位弹簧4、线路板组件5A和线路板组件5B，所述推轴3的一端设置在所述基座体1与所述上盖2构成的箱体中，所述推轴3的另一端延伸出箱体，其上设置有扳机6；所述推轴3的下方设置有连接片组件7A和连接片组件7B，所述连接片组件7B上设置有动触头滑块8，所述动触头滑块8上设置有放置滑块弹簧81的凹槽82，所述动触头滑块8下方设置有动触头9，所述动触头9的下方设置有两个静触片10，所一个述静触片10设置在线路板组件5B上，另一个所述静触片10设置在线路板组件A上；所述推轴3的一侧设置有调速簧片31，所述推轴3与所述基座体1之间设置定位柱11，所述复位弹簧4设置在所述定位柱11上；所述线路板组件5A上设置有控制集成芯片，所述线路板组件5B上设置有接收线路板组件5A输出的控制信号的MOS管。
如图5A-5B所示，当按压扳机6时，所述推轴3在扳机6的带动下向右侧移动，推轴3和动触头滑块8相互配合，通过角度的转换向下带动设置在动触头滑块8下方的动触头9向下运动，从而使得动触头9与设置在动触头9下方的静触片10接触，从而使得线路板组件5A通电。同时，在按压扳机时，在推轴3向右滑动时，将带动设置在推轴3一侧的两片相同的调速簧片31在线路板组件5A上的电阻带上滑动，线路板组件5A上的输出电阻逐渐变小，使得线路板组件5A上的控制集成芯片输出相关调速电压升高的控制信号，并输给线路板组件5B的MOS管，从而实现了开关的电子调速升压。
当松开扳机6时，如图5所示，推轴3在复位弹簧4的作用下逐步复位，推轴3向左侧滑动，带动两片相同的调速簧片31在线路板组件5A上的电阻带上滑动，线路板组件5A上的输出电阻变大，线路板组件5A上的控制集成芯片输出调速电压降低的控制信号，并输给线路板组件5B上的MOS管，从而实现了开关的电子调速降压；同时，动触头滑块8在滑块弹簧81的作用下向上复位，以驱动动触头9与两个静触片10断开，使得电路断开，从而使线路板组件A断电，开关断开没有输出。
优选地，如图7、13，所述推轴3上设置有凹槽32，所述凹槽32内设置有第一磁铁34，所述线路板组件5A上设置有线性霍尔元件51，所述第一磁铁34为长方体磁铁。本实施例通过在推轴上设置凹槽32，并在所述凹槽32内设置第一磁铁34，同时在线路板组件5A上设置有线性霍尔元件51，从而使得本实施例提供的无刷直流调速开关可以用于无刷直流电机。
在本实施例中，如图5A-5B、7、13所示，当按压扳机6时，推轴3向右侧滑动，以将线路板组件5A通电的原理和上面实施例相同，不同点仅在于推轴3向右运动进行调速的方式。当按压扳机6，在推轴3向右滑动时，装在推轴3的凹槽32内的第一磁铁34和线路板组件5A上的线性霍尔元件51间的距离减小，磁通量变大，线性霍尔元件51的输出电压逐步升高，输出信号给线路板组件5A上的控制集成芯片输出相关控制信号给线路板组件5B上的MOS管，从而实现了开关的电子调速升压。
当松开扳机6时，如图5、7、13所示，推轴向左侧移动移动，以将电路断开的原理和上面实施例相同，不同点在于推轴向左运动进行调速的方式。当松开扳机6，推轴3向左移动时，装在推轴3的凹槽32内的长方体磁铁34和线路板组件5A上的线性霍尔元件51之间的距离增大，磁通量变小，线性霍尔元件51输出电压逐步降低，输出信号给线路板组件5A上的控制集成芯片输出相关控制信号给线路板组件5B上的MOS管，从而实现了开关的电子调速降压。
优选地，本发明还能实现开关的换向功能，本发明可通过以下两种方式实现开关的换向功能。
实施例1
如图5-7、9、10所示，所述推轴3的上方设置有换向滑块12，所述换向滑块12的上方设置有换向拨杆13，所述换向拨杆13上设置有换向弹片132；所述换向滑块12上设置有斜凹槽121，所述换向拨杆13上设置有圆柱形凸起131，所述圆柱形凸起131能在所述斜凹槽121中滑动。当拨动换向拨杆13时，换向拨杆13尾部的圆柱形凸起131带动换向滑块12上的斜凹槽121，从而带动换向滑块12在线路板组件5A上的另一电阻带上滑动，使线路板组件5A上另一电阻带的电阻发生变化，并使控制集成芯片输出换向信号到线路板组件5B实现开关的换向功能。
实施例2
如图5-7、9、10、13所示，所述推轴3的上方设置有换向滑块12，所述换向滑块12的上方设置有换向拨杆13，所述换向拨杆13上设置有换向弹片132；所述换向滑块12上设置有斜凹槽121，所述换向拨杆13上设置有圆柱形凸起131，所述圆柱形凸起131能在所述斜凹槽121中滑动，换向滑块12上设有两个小圆孔122，两个所述小圆孔122内均设置有圆形的第二磁铁123，两个所述第二磁铁123的极性相反，所述线路板组件5A上装有霍尔元件51。当拨动换向拨杆13时，换向拨杆13尾部的圆柱形凸起131带动换向滑块12上的斜凹槽122，从而带动换向滑块12在线路板组件5A不接触地滑动，在两块不同方向的磁铁的作用下使得线路板组件5A上的霍尔元件51输出不同的信号给控制集成芯片，控制集成芯片输出正反转信号给到线路板组件5B，实现开关霍尔元件51的换向功能。
优选地，如图11、12所示，所述动触头9上设置有动银点91，两个所述静触片10上均设置有静银点101。本实施例所述的动触头9上设置有动银点91，所述静触片10上设置有静银点101，当按下扳机6时，动触头9上的动银点91与两个静触片10上的静银点101接触使得电路接通，从而使线路板组件5A通电；当松开扳机6时，动触头9上的动银点91与静触片10上的静银点101接触使得电路断开，从而使线路板组件5A断电。
优选地，如图5A-5B所示，所述基座体1和所述上盖2上均设置有半圆形凹槽，所述推轴3通过所述两个半圆形凹槽构成的圆槽放置在箱体中。
优选地，如图5A-8所示，所述推轴3上设置有圆柱33，所述动触头滑块8上设置有异型槽83，所述圆柱33与所述异型槽83相互配合。按压扳机6，带动推轴3推动套装在连接片组件7B卡槽内的动触头滑块8，使得推轴3上的圆柱33带动动触头滑块9上的异型凹槽83，以利用角度转换驱动动触头9向下移动，从而带动动触头9与静触片10接触，使开关接通。
优选地，如图1A-4B所示，在基座体1与上盖2形成的箱体与扳机之间还设置有推轴的防尘套14。
优选地，如图1A-1B，3A-3B所示，基座体1和上盖2的四个角位上各预留有两个小圆孔，用以安装减振垫15，一共安装8个减振垫。本实施例通过在基座体1和上盖2的四个角位上各预留有两个小圆孔，用以安装减振垫15，利用橡胶的硬度较低实现一定程度的减振能力，减小工具在使用过程中的振动，保护了开关线路板上的电子零部件，使得开关经久耐用
优选地，如图2A-2B，4A-4B所示，所述基座体1上设置有支柱，所述支柱上设置有减振套16，一共安装5个减振套。本实施例通过在开关基座1上增加5个长方体柱子，并在所述长方体柱子上均设置减振套16，以将电动工具机壳定位在五个减振套上来实现减振。
优选地，如图1B-4B所示，本实施例提供的具有高度集成结构的无刷直流调速开关可以用于带霍尔电机的场合。
优选地，如图1A-4A所示，本实施例提供的具有高度集成结构的无刷直流调速开关可以用于无霍尔电机的场合。
优选地，如图1A-2B所示，本实施例提供的具有高度集成结构的无刷直流调速开关为单触点开关。
优选地，如图3A-4B所示，本实施例提供的具有高度集成结构的无刷直流调速开关为双触点开关。
从图1A-13可以看出，开关通过线路板组件5A和线路板组件5B，将电子调速、电池过温保护、电机过温保护、过流保护、欠压保护、电量显示、信号线插座(编程接口)等各类控制和保护功能均集中到开关内部，其中线路板组件5A上集成了开关的控制部分电路，包括各类电容、电阻、电感、热敏电阻、LED输出和控制集成芯片等，线路板组件5B上只贴装MOS管，这样将电子控制电路和功率电路完全分开为两块线路板。线路板组件A和线路板组件B之间是通过连接片组件7A和连接片组件7B实现控制信号传输的，由于两块线路板组件之间距离较远，线路板组件5B上的MOS管朝向开关外侧，再在MOS管上加导热贴后和散热片17实现散热，可以有效地将热量传输到开关外部，尽可能地减少了MOS管发热影响线路板组件5A上的控制电路的可能性。
优选地，线路板组件5A和连接片组件5B均采用镶件注塑工艺制成，本实施例提供的每组独立的弹片加工之前是相互连接的，用冲压夹具将每组接片的连接处冲断就分别独立，可以各自传输控制信号。
综上，本发明所述的高度集成结构的无刷直流调速开关，不需要外接其他控制板，这样使得电动工具内部的接线非常少，只需要2根输入导线，3根输出导线，外加电池温度检测线和LED等输出线，大大简化了电动工具的装配工艺。另外，信号线插座(编程接口)也外露于开关，插上配套的插头后可随时对开关内部的程序进行下载、变更等操作，使得开关内部程序修改和读取变得非常方便。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (12)
1.一种具有高度集成结构的无刷直流调速开关，其特征在于，包括基座体、上盖、推轴、复位弹簧、线路板组件A和线路板组件B，所述推轴的一端设置在所述基座体与上盖构成的箱体中，所述推轴的另一端延伸出箱体，其上设置有扳机；所述推轴下方设置有连接片组件A和连接片组件B，所述连接片组件B上设置有动触头滑块，所述动触头滑块上设置有放置滑块弹簧的凹槽，所述动触头滑块下方设置有动触头，所述动触头的下方设置有两个静触片，一个所述静触片设置在线路板组件B上，另一个所述静触片设置在线路板组件A上；所述推轴的一侧设置有调速簧片，所述推轴与所述基座体之间设置定位柱，所述复位弹簧设置在所述定位柱上；所述线路板组件A上设置有控制集成芯片，所述线路板组件B上设置有接收线路板组件A输出的控制信号的MOS管；
所述推轴上设置有凹槽，所述凹槽内设置有第一磁铁，所述线路板组件A上设置有线性霍尔元件；在按压扳机时所述第一磁铁与所述线性霍尔元件之间的距离减小。
2.根据权利要求1所述的一种具有高度集成结构的无刷直流调速开关，其特征在于：所述推轴上方设置有换向滑块，所述换向滑块上方设置有换向拨杆，所述换向拨杆上设置有换向弹片。
3.根据权利要求1所述的一种具有高度集成结构的无刷直流调速开关，其特征在于：所述推轴上方设置有换向滑块，换向滑块上设有两个孔，两个所述孔内均设置有第二磁铁，两个所述第二磁铁的极性相反，所述换向滑块的上方设置有换向拨杆，所述换向拨杆上设置有换向弹片。
4.根据权利要求2或3所述的一种具有高度集成结构的无刷直流调速开关，其特征在于：所述换向滑块上设置有斜凹槽，所述换向拨杆上设置有凸起，所述凸起能在所述斜凹槽中滑动。
5.根据权利要求4所述的一种具有高度集成结构的无刷直流调速开关，其特征在于：所述动触头上设置有动银点，所述静触片上设置有静银点。
6.根据权利要求4所述的一种具有高度集成结构的无刷直流调速开关，其特征在于：所述基座体和上盖的四个角位上均设置有两个孔，所述孔内均设置有减振垫。
7.根据权利要求4所述的一种具有高度集成结构的无刷直流调速开关，其特征在于：所述基座体和所述上盖上均设置有半圆形凹槽，所述推轴通过两个所述半圆形凹槽构成的圆槽放置在箱体中。
8.根据权利要求1所述的一种具有高度集成结构的无刷直流调速开关，其特征在于：所述线路板组件A上集成开关的控制部分电路，包括电容、电阻、电感、热敏电阻、LED输出和控制集成芯片；所述线路板组件B上的MOS管朝向开关外侧设置。
9.根据权利要求1所述的一种具有高度集成结构的无刷直流调速开关，其特征在于：所述线路板组件B上的MOS管上设置有导热贴和散热片。
10.根据权利要求1所述的一种具有高度集成结构的无刷直流调速开关，其特征在于：所述基座体和上盖的四个角位上各预留有两个圆孔，所述圆孔内均安装有减振垫。
11.根据权利要求1所述的一种具有高度集成结构的无刷直流调速开关，其特征在于：所述基座体上设置有5个支柱，每个所述支柱上均设置有减振套。
12.根据权利要求1所述的一种具有高度集成结构的无刷直流调速开关，其特征在于：所示连接片组件A和连接片组件B均采用镶件注塑工艺制成。
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