CN113078857A - 用于控制电气设备的dc马达运转的电气开关单元 - Google Patents

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Abstract

一种用于控制电气设备的DC马达运转的电气开关单元，所述电气开关单元包括：外壳，其容纳一对电气开关触点以及与所述一对电气开关触点中的至少一个操作性连接的致动器；信令模块，其与电气开关单元相关联，并包括信令电路，所述信令电路用于感测致动器的移动，并输出指示所感测的致动器的移动或位置的信令模块信号；功率模块，其包括用于将电力从DC电源控制性地供应到DC马达的至少一个功率开关器件；控制模块，其用于接收信令模块信号，并输出控制模块信号以控制功率模块，其中所述至少一个功率开关器件将电力从DC电源控制性地供应到DC马达，以允许DC马达以与所感测的致动器的移动或位置对应的速度运转。

Description

用于控制电气设备的DC马达运转的电气开关单元
本申请是申请日为2017年11月15日、申请号为201711131629.X、发明名称为“用于控制电气设备的DC马达运转的电气开关单元”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及用于电气设备的DC马达的电气开关单元，所述电气设备例如是电动工具、园林工具等。
背景技术
一些电气设备，例如电动工具和电气园林工具，利用无刷DC马达将输入的DC电力转换为呈输出转矩或运动形式的机械动力。通常，电气设备将包含：变速触发器机构；电气开关触点，用于响应于变速触发器机构的致动器的移动，将DC电源与DC马达选择性地连接和切断；马达信令电路(signaling circuitry)，用于响应于致动器的移动而传送指示所需的DC马达速度的电信号；以及马达控制电路，其包括功率开关器件，用于响应于从马达信令电路接收的信号而选择性地激活DC马达的定子绕组输入，以使得DC马达以所需速度运转。与常规电动工具的设计相关联的问题之一是寻求减小各种部件占用的空间量，以使得这些工具可对于手持作业来说较紧凑，并且较容易且较快速进行组装。
发明内容
本发明寻求减轻上述问题中的至少一个问题。
本发明可涉及多个广泛形式。本发明的实施例可包含本文所述的不同广泛形式中的一个或任何组合。
在第一广泛形式中，本发明提供一种用于电气设备以控制电气设备的DC马达运转的电气开关单元，该电气开关单元包括：外壳，其容纳一对电气开关触点和与该对电气开关触点中的至少一个操作性地连接的致动器，所述致动器构造为用于相对于该对电气开关触点移动，以便将该对电气开关触点布置为闭合构造和断开构造中的至少一种，其中在所述闭合构造中，电力能够从DC电源经由该对电气开关触点供应到DC马达，并且在所述断开构造中，电力不能够从DC电源经由该对电气开关触点供应到DC马达；信令模块，其与所述电气开关单元相关联，并且包括信令电路，用于感测所述致动器的移动或位置，并输出指示所述感测的致动器的移动或位置的信令模块信号；功率模块，其包括至少一个功率开关器件，用于将电力从DC电源控制性地供应到DC马达；控制模块，其包括控制电路，所述控制电路用于接收信令模块信号，并响应于所接收的信令模块信号而输出控制模块信号，以控制功率模块的所述至少一个功率开关器件，其中所述至少一个功率开关器件将电力从DC电源控制性地供应到DC马达，以允许所述DC马达以与所感测的致动器的移动或位置相对应的速度运转；并且其中，信令模块一体连接到位于电气开关单元外壳内的、控制模块的第一端，以实现该对电气开关触点和/或信令模块与控制模块的相对直接的电气连通，并且因此，控制模块被构造成延伸到所述电气开关外壳的外部，而以远侧第二端终止。
优选地，DC马达可包含无刷DC马达。
优选地，所述至少一个功率开关器件可包含MOSFET器件。
优选地，本发明可包含保护性树脂涂层，该保护性树脂涂层用于保护信令模块、控制模块和功率模块中的至少一个的部件免受恶劣工作和环境条件的影响。
优选地，信令模块和控制模块可一起一体形成在第一PCB中。另外，优选地，功率模块可形成在第二PCB中。
优选地，第一PCB和第二PCB可布置为大致相互垂直。替代地，第一PCB和第二PCB可布置为大致相互间隔开并相互平行。
替代地，信令模块、控制模块和功率模块可一起一体形成在单个PCB中。
优选地，本发明可包含布置成与功率模块的底部区域热连通的热传递元件，以允许从功率模块向外热耗散。替代地，本发明可包含布置成分别与功率模块的底部区域和顶部区域热连通的第一热传递元件和第二热传递元件，以允许从功率模块进行热传递。
在另一广泛形式中，本发明提供一种用于电气设备以控制电气设备的DC马达运转的可定制的电气开关单元，该电气开关单元包括：一对电气开关触点以及致动器，所述致动器与该对电气开关触点中的至少一个操作性地连接，该致动器被构造为用于相对于该对电气开关触点移动，以便将该对电气开关触点布置为闭合构造和断开构造中的至少一种，其中在所述闭合构造中，电力能够从DC电源经由该对电气开关触点供应到DC马达，并且在所述断开构造中，电力不能够从DC电源经由该对电气开关触点供应到DC马达；信令模块，其包括信令电路，该信令电路用于感测致动器的移动，并输出指示所感测的致动器的移动或位置的信令模块信号；以及电气连接接口，控制模块和功率模块中的至少一个能够经由该电气连接接口而选择性地连接到电气开关单元，以实现电气开关单元的定制操作，其中所述功率模块包括至少一个功率开关器件，用于将电力从DC电源控制性地供应到DC马达；并且该控制模块包括控制电路，该控制电路用于接收信令模块信号，并响应于所接收的信令模块信号而输出控制模块信号，以控制功率模块的所述至少一个功率开关器件，其中所述至少一个功率开关器件将电力从DC电源控制性地供应到DC马达，以允许DC马达以与所感测的致动器的移动或位置对应的速度运转，并且因此控制模块和功率模块中的至少一个能够与该对电气开关触点一起和/或与关联于所述电气开关单元的信令模块一起一体形成，以用于它们之间相对直接的电气连通。
优选地，DC马达可包含无刷DC马达。
优选地，所述至少一个功率开关器件可包含至少一个MOSFET器件。
优选地，本发明可包含保护性树脂涂层，所述保护性树脂涂层用于保护信令模块、控制模块和功率模块中的至少一个的部件。
优选地，信令模块可形成在第一PCB上，并且功率模块可形成在单独的第二PCB上。另外，优选地，当功率模块安装到可定制的电气开关单元的电气连接器接口时，第一PCB和第二PCB可大致相互垂直地布置。替代地，当功率模块安装到可定制的电气开关单元的电气连接器接口时，第一PCB和第二PCB可大致相互间隔开并相互平行地布置。
替代地，信令模块和功率模块可一起一体形成在单个PCB中。
优选地，本发明可包含被布置成与功率模块的底部区域热连通的热耗散和/或热消散元件，以允许从功率模块进行热耗散和/或消散。替代地，本发明可包含布置成分别与功率模块的底部区域和顶部区域热连通的第一热耗散和/或热消散元件及第二热耗散和/或热消散元件，以允许从功率模块进行热传递。
在第三广泛形式中，本发明提供包括有根据本发明的前述广泛形式中任一项的电气开关单元或可定制的电气开关单元的电气设备。
优选地，所述电气设备可包含电动工具和电气园林工具中的至少一种。
附图说明
根据以下结合附图对本发明优选但非限制性实施例的详细描述，将更全面地理解本发明，其中：
图1示出根据本发明第一实施例的电气开关单元的第一侧视图，其中该电气开关单元具有用于控制电动工具的DC无刷马达运转的集成式信令模块/控制模块PCB，以及与该集成式信令模块/控制模块PCB平行安装的功率模块PCB。
图2示出第一实施例电气开关单元的前视图；
图3示出第一实施例电气开关单元的第二侧视图；
图4示出第一实施例电气开关单元的透视图；
图5示出根据本发明第一实施例的与功率模块PCB平行的、用于控制电动工具的DC无刷马达运转的集成式信令模块/控制模块PCB的简化表示；
图6示出根据本发明第二实施例的电气开关单元的第一侧视图，其中该电气开关单元具有用于控制电动工具的DC无刷马达运转的集成式信令模块/控制模块PCB，以及与该集成式信令模块/控制模块PCB垂直安装的功率模块PCB。
图7示出第二实施例电气开关单元的前视图；
图8示出第二实施例电气开关单元的第二侧视图；
图9示出第二实施例电气开关单元的透视图；以及
图10示出根据本发明第二实施例的与功率模块PCB垂直安装的、用于控制电动工具的DC无刷马达运转的集成式信令模块/控制模块PCB的简化表示；
图11A和图11B示出根据本发明第三实施例的电气开关单元的前视图，其中该电气开关单元具有用于控制电动工具的DC无刷马达运转的单个集成式信令模块、控制模块和功率模块PCB。
图12示出第三实施例的电气开关单元的侧视图，其中单个集成式信令模块、控制模块和功率模块PCB包含安装在PCB的底表面和PCB的顶表面上的新型双面热消散元件，以最大化PCB的热消散。
图13示出包括有可定制的电气开关单元的本发明第四实施例的透视图，其中该可定制的电气开关单元具有电气连接器接口，以允许客户编程的功率模块和控制模块PCB到电气开关单元的选择性互连，以根据具体用户要求来运转。
具体实施方式
本文中，现将参照图1到图13来描述本发明的优选实施例。本文中针对与电动工具相关的使用来描述本发明的实施例，其中电动工具可包含例如电钻、研磨机、打磨机、电锯、旋转驱动工具等。将清楚并理解，虽然针对与电动工具相关的使用来描述此实施例，但这仅是为了便于说明功能性，并且本发明的替代实施例当然可用于任何其它类型的电气设备，例如，园林工具等。还应清楚，虽然本文所述的电动工具实施例出于说明的目的涉及变速电动工具，但本发明的替代实施例也可应用于与非变速的电动工具相关的使用。
电动工具包含无刷DC马达，其中无刷DC马达包括转子和定子，定子用于供应驱动转子的磁场。无刷DC马达的转子包含由多个轴承支撑以提供输出转矩的输出轴，并且被产生磁场的永磁体围绕。定子围绕转子安装，其中气隙设置在两者之间。定子绕组位于气隙中，且与转子输出轴布置为相对平行，并且可通常以Δ配置或三相Y形布线配置连接。当电流流经定子绕组时，在定子绕组中引起的电流产生磁场，其中该磁场与转子磁耦合，并围绕转子自身“拖曳”转子。转子组件中的永磁体所产生的磁场将倾向于使其自身与定子所产生的磁场对准，以使得转子将经受旋转移动。因此，通过控制定子绕组的定时和依序通电，这实现转子轴的旋转移动的控制，以设定为任何期望的运转速度和方向，如下文更详细地描述。
图1到图5和图6到图10分别描绘本发明的第一实施例和第二实施例。每一个实施例包含有电气开关单元，其中该电气开关单元包括一对电气开关触点和变速触发器机构207、307。成型的塑料外壳205、305接近电动工具的手柄而安装在电动工具的主体上，其中成型塑料外壳205、305包围电气开关触点以及变速触发器机构的部分。电气开关触点串联布置在电动工具的无刷DC马达与DC电源(例如，电池组，其经由电池电缆202、302连接到所述单元)之间的电路中。变速触发器机构207、307包含手指可操作的触发器207、307，其中手指可操作的触发器207、307具有操作性地连接到该对电气开关触点的致动器。用户手指挤压变速触发器导致致动器在外壳205、305中的开口中相对向内地沿着移动轴线X-X'从关断(OFF)位置朝向开启(ON)位置移动。当用户手指释放触发器207、307时，复位弹簧推动致动器而通过复位弹簧将致动器在外壳205、305中的开口中相对向外地沿着移动轴线X-X'从开启位置朝向关断位置推动。致动器操作性地连接到电气开关触点，以使得响应于致动器移动到开启位置中，电气开关触点形成通路布置，因此来自DC电源的电力可经由该对电气开关触点而供应到无刷DC马达。相反，响应于致动器被推回到关断位置中，该对电气开关触点布置成断路构造，因此DC电源不能够经由该对电气开关触点将电力供应到无刷DC马达。
取决于用户手指施加到触发器207、307的力的量，变速触发器致动器207、307可沿着移动轴线X-X'移动经过一系列位置，并且DC马达被配置成取决于致动器沿着移动轴线X-X'的线性移动而以可变运转速度运转。具体来说，变速触发器机构207、307与布置在外壳205、305中的信令模块相接(interface)，其中信令模块包括信令电路，该信令电路用于感测致动器相对于参考位置的线性移动，并输出信令模块信号，该信令模块信号指示所感测的致动器的移动或位置并因此指示用户期望的马达的运转速度。信令模块102的电路至少部分形成在信令模块PCB上，并且包含用于感测致动器的位置的电位计。例如，电位计的导电滑片可安装到致动器，以随着致动器相对于安装在电气开关单元外壳中的信令模块102PCB上的电位计的对应导电垫而沿着移动轴线X-X'线性移动。导电滑片具有流经其中的电流，以使得电位计将取决于导电滑片相对于导电垫的接触位置而输出可变电压(即，信令模块信号)。导电滑片相对于导电垫的移动将电位计的电阻从相对高的电阻朝向相对低的电阻逐渐减小，并且相应地，可变电压信号将变化。
提供有功率模块203、303，其中功率模块203、303包含多个功率开关器件，所述功率开关器件在此实施例中是MOSFET，其各自经由马达电缆204、304与无刷DC马达的对应定子绕组串联连接。这些MOSFET配置成使电流能够选择性地并控制性地施加到无刷DC马达的对应定子绕组的输入。通过参照控制模块102根据受控的定时和序列依序地激活各个定子绕组，转子的永磁体连续地跟随由定子绕组产生的推进磁场。
包括马达控制电路的控制模块201、301接收来自信令模块的信令模块信号，并且响应于所接收的信令模块信号，输出驱动功率模块203、303操作的电气控制模块信号，其中功率模块203、303包括与DC无刷马达的定子绕组的对应输入端子相接的多个MOSFET。控制模块201、301包含微控制器，其中微控制器编程为用于输出控制模块信号，所述控制模块信号驱动功率模块的多个MOSFET，以根据预定的定时和序列来对其对应的定子绕组通电，以使得无刷DC马达以与信令模块信号所指示的致动器移动对应的预定方式(即，速度、方向、转矩)运转。DC无刷马达的速度和转矩取决于可经由定子绕组的对应输入MOSFET而供应到定子绕组的电力的量。在这些实施例中，供应到定子绕组的电力的量可通过使用脉宽调制技术来控制性地改变，因此定时信号发生器(例如，“555”电路)的输出用作MOSFET的栅极的输入，以适当地实现MOSFET的高速开关，因此通过MOSFET切换到定子绕组的所得电力提供了DC无刷马达产生的期望量的速度和转矩。定时信号发生器信号可因此充当控制MOSFET的操作的控制模块信号。在某些实施例中，控制模块201、301也可包含电压调节和保护电路，以调节从DC电源到各MOSFET的输入电压。
在常规的电动工具构造中，电气开关单元的电气开关触点/信令模块以及控制模块201、301是物理上分开并间隔开的电气单元，它们经由沿着电动工具的主体的长度延伸的一系列绝缘导电线而电气连接。这需要将绝缘布线的一端焊接到电气开关触点，并将绝缘布线的另一端焊接到控制模块201、301和/或功率模块203、303。这不仅导致额外的组装时间、成本和复杂性，并且使控制模块与电气开关触点/信令模块间隔开占用了电动工具的主体内的更大量空间。此外，如果绝缘布线的焊接点失效，那么可能损及电动工具的适当运转。方便的是，在本发明的实施例中，提供了一种新型构造，由此控制模块201、301与电气开关触点和/或信令模块一起一体电气地形成，从而允许电气开关触点和/或信令模块与控制模块201、301之间相对直接的电气连通。就这点来说，控制模块201、301和信令模块可通常形成在单个PCB上，并且通过可一体形成在PCB自身中的直接电气连接，现在消除了额外的外部绝缘布线，这减轻了与常规类型的设计构造相关联的上述问题。在这些实施例中，电气开关触点/信令模块与控制模块201、301之间的电气连接由可能已经一体嵌入到信令模块和控制模块PCB 201、301自身中的导电插脚、导电路径、导电总线等提供。然而，本领域的技术人员应理解，虽然在这些实施例中，信令模块和控制模块201、301可形成在单个物理PCB(或任何其它适当电路基底技术)上，但它们不需要必然形成在单个物理PCB上，而可以形成在物理上分开的PCB上，其中物理上分开的PCB相对于彼此适当地布置，以允许控制模块和电气开关触点和/或信令模块之间的相对直接且集成的电气连接，而不需要它们之间有额外的外部绝缘布线。
在本发明的某些实施例中，信令模块和控制模块201、301一体形成在单个第一PCB上，而功率模块203、303形成在物理上分开的第二PCB 203、303上。第一PCB和第二PCB可如图1到图5所描绘的实施例中所示地使用PCB连接器构件206、306而以平行间隔开的构造相对于彼此安装，或者可如图6到图10所描绘的实施例中所示地使用PCB连接器构件206、306而以相对地垂直的构造相对于彼此安装。有利的是，在每一这种构造中，来自安装在功率模块203、303上的MOSFET的热能能够从控制模块201、301和信令模块PCB间隔开，从而减轻对这些模块导致的可能热损坏。在MOSFET是表面贴装器件(SMD)类型的器件的情况下，优选的是，利用功率模块203、303与控制模块201、301和信令模块之间的相对垂直的构造，以较佳地适应MOSFET器件的几何结构。在某些实施例中，如果电动工具是可能通常在使用期间经受高振动的类型，那么树脂材料可用于封装信令模块、控制模块和/或功率模块，例如，封装在灌注舟(potting boat)中，以衰减振动影响，并因此减轻对这些零部件的损坏。
因为布置在功率模块上的MOSFET将倾向于产生相对大量的热能，所以一个或更多个热消散和/或耗散元件，例如散热片208、308，被安装到功率模块PCB的下表面，以实现热能从MOSFET到周围环境空气中的消散和/或耗散。由于使用常规设计构造时在能够耗散和/或消散的热能的量上的限制，功率模块按照惯例形成在物理上分开的PCB上，如上文所述的。然而，在某些实施例中，例如在图11A、图11B和图12所描绘的实施例中，可行的是，还可以通过在功率模块PCB上利用新型的双面热消散构造，而允许功率模块与电气开关单元的控制模块及信令模块一起一体形成在单个PCB 403上。该单个集成式PCB403还包含从其延伸的一组马达电缆404以及一组电池电缆408。此新型构造较清楚地描绘在图12中，由此可见，第一热消散元件402A安装在集成式功率模块、控制模块和信令模块PCB 403的底表面403A上，以及第二热消散元件402B一起直接安装到功率模块的MOSFET 401的顶表面上，从而提高所消散的热能的量。第二热消散元件402B可通过任何适当的安装技术安装到MOSFET401的顶表面：这些技术实现第二热消散元件402B与MOSFET 401的顶表面之间的适当有效的接触，以用于热连通。通过此提高的热消散能力，较可行的是，不仅允许功率模块现在与信令模块和控制模块一起一体形成在单个物理PCB上以形成相对紧凑的布置，而且在功率模块中使用的MOSFET的功率额定值可潜在地增大，以便提高无刷DC马达的输出转矩。由于功率模块MOSFET和其它部件的拓扑的通常不规则表面，导热垫、导热膏或导热化合物可用作MOSFET的表面与散热片元件等之间的中间热传递层，以实现与MOSFET的更有效热连通。
本发明的另一实施例描绘在图13中，其呈可定制的电气开关单元500的形式，用于电气设备以控制电气设备的无刷DC马达的运转。可定制的电气开关单元500包括一对电气开关触点以及可变触发器组件507，所述可变触发器组件507具有与该对电气开关触点中的至少一个操作性地连接的致动器。成型的塑料外壳505构造成接近电动工具的手柄而安装在电动工具的主体上，所述成型的塑料外壳505包围电气开关触点以及变速触发器机构507的部分。电气开关触点构造成在电动工具的无刷DC马达与DC电源之间串联布置在电动工具的电路中。变速触发器机构507包含手指可操作的触发器507，其中手指可操作的触发器507具有操作性地连接到电气开关触点的致动器。用户手指挤压变速触发器导致致动器在外壳中的开口中相对向内地沿着移动轴线从关断位置朝向开启位置移动。当用户手指释放触发器507时，复位弹簧推动致动器而通过复位弹簧将致动器在外壳505中的开口中相对向外地沿着移动轴线X-X'从开启位置朝向默认的关断位置推动。致动器操作性地连接到电气开关触点，以使得响应于致动器移动到开启位置中，电气开关触点形成通路布置，因此来自DC电源的电力可经由该对电气开关触点而供应到无刷DC马达。相反，响应于致动器被推回到关断位置中，该对电气开关触点被布置成断路构造，因此DC电源不能够将电力经由该对电气开关触点供应到无刷DC马达。
取决于用户手指施加到触发器507的力的量，变速触发器致动器可沿着移动轴线X-X'移动经过一系列位置，并且马达被配置成取决于致动器沿着移动轴线X-X'的线性移动而以可变运转速度运转。具体来说，变速触发器机构507与信令模块相接，其中信令模块包括信令电路，所述信令电路用于感测致动器相对于参考位置的线性移动，并输出信令模块信号，该信令模块信号指示所感测的致动器的移动或位置并因此指示用户期望的马达速度。信令模块电路至少部分形成在信令模块PCB上，并且包含用于感测致动器的位置的电位计。例如，电位计的导电滑片可安装到致动器，以随着致动器相对于安装在电气开关单元外壳中的信令模块PCB上的电位计的对应导电垫而沿着移动轴线线性移动。导电滑片具有流经其中的电流，以使得电位计将取决于导电滑片与导电垫的接触位置而输出可变电压(即，信令模块信号)。导电滑片相对于导电垫的移动将电位计的电阻从相对高的电阻朝向相对低的电阻逐渐减小，并且可变电压信号将因此变化。
在此实施例中，还提供有电气连接接口506，由此外部控制模块和外部功率模块中的至少一个能够选择性地连接到电气开关单元的电气连接器接口506，以实现电气开关单元的定制操作，从而实现不同的用户指定的操作设定。功率模块包括用于将电力从DC电源控制性地供应到DC马达的多个MOSFET，并且控制模块包括控制电路，所述控制电路用于接收信令模块信号，并响应于所接收的信令模块信号而输出控制模块信号，以控制功率模块的多个MOSFET。如从图13可见，电气连接接口506提供第一组接触插脚506A和第二组接触插脚506B，所述第一组接触插脚506A用于将电气开关单元与外部功率模块PCB相接，所述第二组接触插脚506B用于将电气开关单元与外部控制模块PCB相接(或与包括控制模块与功率模块两者的单个物理PCB相接)。便利的是，此可定制的电气开关单元实施例可例如允许由OEM制造商生产基本电气开关单元并装运给客户，用于使用预先配置的功率模块和/或控制模块PCB来进行最终的定制组装，以根据客户指定的操作要求来控制电动工具的操作。此外，为了最终定制大批组装的速度和容易性起见，外部功率模块和控制模块PCB可分别被波焊到第一组接触插脚和第二组接触插脚。便利的是，电气连接接口也使电气开关触点和信令模块能够与功率模块和控制模块一起一体形成，以用于相对直接的电气连接，由此提供与上文关于其它实施例所述类似的优点。
从前述实施例将清楚，本发明实施例可提供各种优点，这些实施例涉及在功率模块上使用双面热耗散和/或热消散元件，即，其允许从MOSFET和其它电子部件进行增强的热能耗散和/或热消散。通过此增强的热能耗散和/或消散能力，将功率模块与控制模块和/或信令模块一体形成在单个物理PCB中是可行的。此外，可以利用具有更高功率额定容量的MOSFET，从而无刷DC马达产生增大的输出转矩。
从前述实施例将进一步清楚，本发明实施例可提供各种优点，这些实施例涉及到使用具有电气连接器接口的可定制的电气开关单元，即，用户编程的控制模块和功率模块PCB可易于选择性地连接到电气连接器接口，以便定制电气开关单元的操作。此外，当被连接时，控制模块PCB和功率模块PCB一体连接到电气开关单元，以便提供如上所述的优点。
在任一本文所述的实施例中，与电气开关相关联的信令模块可与控制模块一体且直接地制造在PCB上，因此不需要将与电气开关相关联的信令模块的任何输出插脚焊接到PCB上的控制模块。因此，例如，电气开关触点可通过任何已知制造技术直接制造在PCB上，或例如，信号模块电位计的导电垫可直接制造到控制模块PCB上，因此信号模块电位计的滑片可被构造成抵靠直接制造在控制模块PCB上的电位计的导电垫滑动。这提供了各种优点，即，不再需要外部布线来将与电气开关单元相关联的信令模块与物理上单独且分隔开的控制模块PCB电连接，这减少了组装外部控制模块PCB时的时间、成本和复杂性。此外，由于不需要使用外部绝缘布线以将与电气开关相关联的信令模块连接到控制模块，减轻了对外部布线的焊接需要，并且因此提高了整个设备运转的整体可靠性。再另外，与电气开关单元相关联的信令模块与控制模块的一体制造允许较紧凑的电动工具设计。
此外，在任一本文所述的实施例中，与电气开关单元相关联的信令模块可一体制造到控制模块PCB的第一端上，因此一体制造有信令模块的、控制模块PCB的第一端布置在电子开关单元的外壳(例如，图11A、图11B和图12所示的电气开关外壳405)内，并且因此，控制模块PCB延伸到电气开关外壳405的孔的外部，而以控制模块PCB403的远侧第二端终止。触发器致动器407能够操作性地相对于电气开关外壳405移动。有利地，在此布置中，倾向于对因污染物、机械应力、热应力等所致的损坏相对敏感的信令模块部件由电气开关外壳提供保护，并且这减轻了对通过灌注技术等来保护控制模块PCB的此区域的需要。此外，延伸到电气开关单元外壳的外部的、控制模块PCB的该区域可通过使用电动工具手柄内的辅助外壳或通过以树脂将控制模块PCB的此区域封装在灌注舟内来保护。因为一体制造有信令模块的、控制模块PCB的第一端，以及延伸到电气开关外壳的外部的、控制模块PCB的区域被构造成由单独的外壳/封装构件来保护，这在具有一系列不同电气开关单元的控制模块的制造上允许更大的便利性和灵活性。
本领域的技术人员将清楚，在不偏离本发明范围的情况下，本文所述的本发明易于进行除具体描述的那些之外的许多变化和修改。对本领域技术人员显而易见的所有这些变化和修改应被视为落入如前文广泛描绘的本发明的精神和范围内。应理解，本发明包含所有这些变化和修改。本发明还包含在本说明书中个别地或集体地提及或指示的所有步骤和特征，以及所述步骤或特征中的任何两个或更多个的任何和所有组合。
在本说明书中对任何现有技术的引用不是且不应被认为是承认或以任何形式暗示该现有技术形成公知常识的部分。

Claims (10)

1.一种电气开关单元，所述电气开关单元用于变速电气设备，以控制所述电气设备的DC马达的运转，所述电气开关单元包括：
外壳，所述外壳容纳一对电气开关触点以及与所述一对电气开关触点中的至少一个操作性地连接的致动器，所述致动器构造为用于响应于手指可操作的触发器的操作而相对于所述一对电气开关触点移动，以便将所述一对电气开关触点布置为闭合构造和断开构造中的至少一种，其中在所述闭合构造中，电力能够从DC电源经由所述一对电气开关触点供应到所述DC马达，并且在所述断开构造中，电力不能够从所述DC电源经由所述一对电气开关触点供应到所述DC马达；
信令模块，所述信令模块与所述电气开关单元相关联并包括信令电路，所述信令电路用于感测所述致动器的移动，并输出指示所感测的致动器的移动或位置的信令模块信号；
功率模块，所述功率模块包括用于将电力从所述DC电源控制性地供应到所述DC马达的至少一个功率开关器件；
控制模块，所述控制模块包括控制电路，所述控制电路用于接收所述信令模块信号，并响应于所接收的信令模块信号而输出控制模块信号，以控制所述功率模块的所述至少一个功率开关器件，其中所述至少一个功率开关器件将电力从所述DC电源控制性地供应到所述DC马达，以允许所述DC马达以与所感测的致动器的移动或位置对应的速度运转；并且
其中，所述电气开关单元的特征在于，所述一对电气开关触点、所述信令模块、所述控制模块和所述功率模块中的至少一者一起一体形成在第一PCB中，所述第一PCB包括位于所述外壳内的第一端，并且延伸到所述电气开关外壳的外部，而以第二端终止；所述第一PCB还包括一体形成在该第一PCB中的导电插脚、导电路径和导电总线中的至少一种，所述一对电气开关触点、所述信令模块和所述控制模块中的至少一者经由其电气连通；并且
其中所述功率模块形成在与所述第一PCB分开的第二PCB中。
2.根据权利要求1所述的电气开关单元，其中所述DC马达包括无刷DC马达。
3.根据权利要求1或2所述的电气开关单元，其中所述至少一个功率开关器件包括MOSFET器件。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电气开关单元，所述电气开关单元包含用于保护所述信令模块、所述控制模块和所述功率模块中的至少一个模块中的部件的保护性树脂涂层。
5.根据前述权利要求中任一项所述的电气开关单元，其中所述第一PCB和所述第二PCB布置为大致相互垂直。
6.根据前述权利要求中任一项所述的电气开关单元，其中所述第一PCB和所述第二PCB布置为大致相互间隔开并相互平行。
7.根据前述权利要求中任一项所述的电气开关单元，所述电气开关单元包含布置成与所述功率模块的底部区域热连通的热耗散和/或热消散元件，以允许从所述功率模块进行热耗散。
8.根据前述权利要求中任一项所述的电气开关单元，所述电气开关单元包含布置成分别与所述功率模块的底部区域和顶部区域热连通的第一热耗散和/或热消散元件及第二热耗散和/或热消散元件，以允许从所述功率模块进行热传递。
9.根据前述权利要求中任一项所述的电气设备，所述电气设备包含电动工具和电气园林工具中的至少一种。
10.一种可定制的电气开关单元，所述可定制的电气开关单元用于电气设备，以控制所述电气设备的DC马达的运转，所述电气开关单元包括：
外壳，所述外壳容纳一对电气开关触点以及与所述一对电气开关触点中的至少一个操作性地连接的致动器，所述致动器构造为用于相对于所述一对电气开关触点移动，以便将所述一对电气开关触点布置为闭合构造和断开构造中的至少一种，其中在所述闭合构造中，电力能够从DC电源经由所述一对电气开关触点供应到所述DC马达，并且在所述断开构造中，电力不能够从所述DC电源经由所述一对电气开关触点供应到所述DC马达；
信令模块，所述信令模块与所述电气开关单元相关联，并且包括信令电路，所述信令电路用于感测所述致动器的移动，并输出指示所感测的致动器的移动或位置的信令模块信号；以及
电气连接接口，控制模块和功率模块中的至少一个能够经由所述电气连接接口而选择性地连接到所述电气开关单元，以用于所述电气开关单元的定制操作，其中所述功率模块包括用于将电力从所述DC电源控制性地供应到所述DC马达的至少一个功率开关器件；并且所述控制模块包括控制电路，所述控制电路用于接收所述信令模块信号，并响应于所接收的信令模块信号而输出控制模块信号，以控制所述功率模块的所述至少一个功率开关器件，其中所述至少一个功率开关器件将电力从所述DC电源控制性地供应到所述DC马达，以允许所述DC马达以与所感测的致动器的移动或位置对应的速度运转，并且因此，所述控制模块和所述功率模块中的所述至少一个能够与所述一对电气开关触点一起和/或与关联于所述电气开关单元的所述信令模块一起一体形成，以用于它们之间相对直接的电气连通。
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