CN116494187A - 电动工具、电池包、充电器、照明装置以及电路板组件 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种电动工具，包括：马达；电路板组件，与所述马达电连接以控制所述马达；所述电动工具还包括由复合材料制成的塑料构件，所述复合材料至少包括塑料粒子和相变材料。采用以上技术方案能够提供一种电池包及电动工具，有效抑制温升的同时，实现电池包及电动工具的小型化和轻量化。

Description

电动工具、电池包、充电器、照明装置以及电路板组件
技术领域
本申请涉及一种由复合材料制成的塑料构件，尤其是一种适用于电池包、电动工具、充电器、照明装置以及电路板组件的塑料构件。
背景技术
电动工具正在朝向小型化、轻量化的方向发展，以致电动工具中的散热问题越来越受到关注。随着电动工具的小型化，在现有的结构空间内用于实现散热的空间也越来越小，从而导致电动工具在工作时因散热不良，整机反复停机保护，影响用户的操作体验。现有技术中，有在产生热量较多的组件上设置适量的吸热材料以实现散热，例如相变材料。但由于相变材料的添加，会使得电动工具的体积和重量变大。
发明内容
为解决现有技术的不足，本申请提供一种电池包及电动工具，该电池包及电动工具能够有效抑制温升的同时，实现电池包及电动工具的小型化和轻量化。
为实现上述目标，本申请采用如下技术方案：
一种电动工具，包括：马达；电路板组件，与所述马达电连接以控制所述马达；所述电动工具还包括由复合材料制成的塑料构件，所述复合材料至少包括塑料粒子和相变材料。
在一些实施例中，所述复合材料的至少一部分在吸收由所述电动工具释放的热量的情况下经历相变；所述相变材料至少包括相变微胶囊。
在一些实施例中，所述相变微胶囊包括设置在胶囊壳体内的正烷烃类相变材料，所述胶囊壳体的材质为聚酰亚胺树脂。
在一些实施例中，所述相变微胶囊均匀分布在所述复合材料中。
在一些实施例中，所述塑料构件至少包括所述电动工具的外壳、所述电路板组件的壳体、马达壳体或齿轮箱壳体。
在一些实施例中，所述电动工具还包括电源装置，所述电源装置可拆卸地连接至所述电动工具。
一种电池包，用于为电动工具提供电能，所述电池包包括：多个电芯单元；电路板组件，与所述多个电芯单元电连接；所述电池包还包括由复合材料制成的塑料构件，所述复合材料至少包括塑料粒子和相变材料。
在一些实施例中，所述复合材料的至少一部分在吸收由所述电池包释放的热量的情况下经历相变；所述相变材料至少包括相变微胶囊。
在一些实施例中，所述相变微胶囊包括设置在胶囊壳体内的正烷烃类相变材料，所述胶囊壳体的材质为聚酰亚胺树脂。
在一些实施例中，所述相变微胶囊均匀分布在所述复合材料中。
在一些实施例中，所述塑料构件至少包括所述电池包的外壳、所述多个电芯单元的支架或所述电路板组件的壳体。
在一些实施例中，所述电池包还形成有结合部，所述结合部与所述电动工具可拆卸地连接。
一种充电器，包括：电路板组件；所述充电器还包括由复合材料制成的塑料构件，所述复合材料至少包括塑料粒子和相变材料。
在一些实施例中，所述复合材料的至少一部分在吸收由所述充电器释放的热量的情况下经历相变；所述相变材料至少包括相变微胶囊。
在一些实施例中，所述相变微胶囊包括设置在胶囊壳体内的正烷烃类相变材料，所述胶囊壳体的材质为聚酰亚胺树脂。
在一些实施例中，所述相变微胶囊均匀分布在所述复合材料中。
在一些实施例中，所述塑料构件至少包括所述充电器的外壳、所述电路板组件的壳体。
在一些实施例中，所述充电器用于对电池包或电动工具进行充电。
一种照明装置，包括：灯板；多个灯元件，设置在所述灯板上；电源装置，至少用于给所述多个灯元件供电；所述照明装置还包括由复合材料制成的塑料构件，所述复合材料至少包括塑料粒子和相变材料。
在一些实施例中，所述塑料构件至少用于容纳或支撑所述灯板。
在一些实施例中，所述复合材料的至少一部分在吸收由所述照明装置释放的热量的情况下经历相变；所述相变材料至少包括相变微胶囊。
在一些实施例中，所述相变微胶囊包括设置在胶囊壳体内的正烷烃类相变材料，所述胶囊壳体的材质为聚酰亚胺树脂。
在一些实施例中，所述相变微胶囊均匀分布在所述复合材料中。
在一些实施例中，所述相变微胶囊均匀分布在所述复合材料中。
在一些实施例中，所述塑料构件至少包括所述照明装置的壳体、散热件以及连接件。
一种电路板组件，包括：印刷电路板；多个电子元件，焊装在所述印刷电路板上；所述电路板组件还包括由复合材料制成的塑料构件，所述复合材料至少包括塑料粒子和相变材料。所述塑料构件至少用于支撑或容纳所述印刷电路板。
在一些实施例中，所述复合材料的至少一部分在吸收由所述电路板组件释放的热量的情况下经历相变；所述相变材料至少包括相变微胶囊。
在一些实施例中，所述相变微胶囊包括设置在胶囊壳体内的正烷烃类相变材料，所述胶囊壳体的材质为聚酰亚胺树脂。
在一些实施例中，所述相变微胶囊均匀分布在所述复合材料中。
在一些实施例中，所述电路板组件可用于电池包、充电器、电动工具以及照明装置。
一种由复合材料制成的塑料构件，所述塑料构件可用于电动工具系统，其特征在于，所述复合材料至少包括塑料粒子和相变材料。
在一些实施例中，所述复合材料的至少一部分在吸收由所述电动工具系统释放的热量的情况下经历相变；所述相变材料至少包括相变微胶囊。
在一些实施例中，所述相变微胶囊包括设置在胶囊壳体内的正烷烃类相变材料，所述胶囊壳体的材质为聚酰亚胺树脂。
在一些实施例中，所述相变微胶囊均匀分布在所述复合材料中。
在一些实施例中，所述电动工具系统包括电动工具、电池包和充电器。
附图说明
图1是本申请中作为具体实施例的电动工具的结构示意图；
图2是本申请中的复合材料的组成示意图；
图3是本申请中作为另一种实施例的电池包的结构示意图；
图4是图3中的电池包的内部结构爆炸图；
图5是本申请中作为又一种实施例的电池包的内部结构爆炸图；
图6是本申请中作为具体实施例的充电器的结构示意图；
图7a是本申请中作为又一种实施例的第一种结构的示意图；
图7b是本申请中作为又一种具体实施例的第二种结构的示意图；
图8是本申请中作为又一种具体实施例的照明装置的结构的示意图；
图9是图8中照明装置的局部结构的爆照图。
具体实施方式
本申请中的技术方案可适用但不限于电钻、电动扳手、电动螺丝批、电锤钻、电圆锯、砂光机等手持式电动工具，台锯等台型电动工具以及割草机、打草机、电剪刀、修枝机、电锯等户外工具。本申请中的技术方案也可以用于电池包或用于给电池包充电的充电器。显然，以下的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。事实上，本申请的教导可适用于任何类型的需要进行散热的电子设备。
以下结合附图和具体实施例对本申请作具体的介绍。
图1示出了本申请中作为第一实施例的电动工具1。电动工具1包括马达13、与马达13电性连接的电路板组件14以及塑料构件。本申请中的塑料构件可以为外壳11。其中外壳11包括供用户握持的把手壳体112、沿第一直线101方向延伸的主机壳体111。当然，本申请中的塑料构件还可以是由塑料材质制成的齿轮箱壳体、马达壳体、前端盖、后端盖等塑料材质制成的塑料构件。
当电动工具1处于运行状态时，马达13高速旋转从而产生大量的热量。在一些实施例中，在马达13的附近设置风扇，并通过设置在壳体上的进风口和出风以产生散热气流从而对马达13进行散热，保证电动工具1的正常运行。但在一些工况下，通过风扇旋转产生的散热气流仍然无法保证马达13能够及时散热，从而使得电动工具1因过热停机，影响用户的体验感。
本实施例中，为了在一些实施例中解决马达13的散热问题，提出采用由复合材料制成的塑料构件构成电动工具1的主机壳体111。其中，塑料构件在吸收由电动工具1释放的热量的至少一部分的情况下经历相变。具体而言，复合材料至少包括塑料粒子和相变微胶囊。复合材料中，相变微胶囊占复合材料的体积比大于等于0.1且小于等于0.5。在一些实施例中，相变微胶囊占复合材料的体积比大于等于0.2且小于等于0.4。在制作塑料构件时，将相变微胶囊按照预设比例加入塑料粒子中。在一些实施例中，相变微胶囊的胶囊壳体的材质为聚酰亚胺树脂，胶囊壳体内装有正烷烃类相变材料。相变微胶囊的胶囊壳体超薄、密性好、机械强度及热稳定性好、粒径可控、相变潜热值高，同时相变微胶囊耐低温、耐高温、热稳定性好，在极低的温度(-269℃)下不会破裂。图2示出了将相变微胶囊15a与塑料粒子按照预设比例进行混合的支撑的塑料构件15的效果图。具体而言，相变微胶囊15a在均匀排布在塑料粒子中构成复合材料。在一些实施例中，相变微胶囊15a大致呈现网状结构(图2中的虚线所示)排布在塑料粒子中。当马达13高速旋转并产生大量的热量时，主机壳体111中的相变微胶囊通过由固态转成液态的相变快速吸收马达13产生的热量，并在电动工具1停止工作或环境温度降低发生由液态转成固态的相变逐渐释放出热量。
在一些实施例中，相变微胶囊占复合材料的质量比大于等于30％至80％。在一些实施例中，相变微胶囊占复合材料的质量比大于等于70％至80％。
本实施例中的技术方案，无需增加马达的散热空间，或在主机壳体111形成的空间内增设额外的吸热物质，便能使得电动工具1在小型化、轻量化的基础上具有较好的散热效率。
当然，电动工具1还具有其他会产生大量的热量的组件，例如，齿轮箱15、电路板组件14。其中，齿轮箱15包括齿轮箱壳体以及齿轮箱后盖。当电动工具1在运行时，马达13上产生的热量也会传递至齿轮箱15，以及齿轮箱15自身在高速旋转时也会产生大量的热量。为了提高齿轮箱15的寿命，优选地采用上述的复合材料制成的塑料构件构成齿轮箱壳体以及齿轮箱后盖。当电动工具1处于运行状态时，齿轮箱15产生大量的热量，齿轮箱15中的相变微胶囊通过由固态转成液态的相变快速吸收齿轮箱15产生的热量，并在电动工具1停止工作或环境温度降低发生由液态转成固态的相变逐渐释放出热量。
在一些实施例中，电路板组件14设置在由把手壳体112形成的空间内。可以理解的是电路板组件14包括如MOS管、电容等多个大功率元件，当电动工具1处于运行状态时，电路板组件14上会产生大量的热量。在一些实施例中，通过在电路板组件14上设置金属材质的散热片，将电路板组件14上的热量传递至散热片后，在通过散热气流排出去。通过设置大量散热片的方法虽然能够实现散热效果，但其会占用比较大空间，使得把手壳体112的外径比较大，影响用户握持的手感。本实施例中，将由复合材料构成的塑料构件构成把手壳体112。当电动工具1处于运行状态时，电路板组件14产生大量的热量，把手壳体112中的相变微胶囊通过由固态转成液态的相变快速吸收电路板组件14产生的热量，并在电动工具1停止工作或环境温度降低发生由液态转成固态的相变逐渐释放出热量。
参见图1所示，把手壳体112的远离主机壳体11的一端形成有用于与电源装置12结合的结合部113。其中电源装置12可拆卸地连接至结合部113。当电源装置12给电动工具1进行供电时，设置在结合部113内的PCB板会产生大量的热量。在一些实施例中，为了将PCB板上的热量快速散发出去，可以将用于固定PCB板的壳体的材料设置成复合材料。在一些实施例中，也可以将结合部113设置为复合材料制成。
需要说明的是，以上只是介绍了作为第一实施例的电动工具1中部分易产生热量的组件，并采用含有相变材料制成的复合材料制成外壳用于实现散热。本领域的技术人员应当理解，本申请的技术方案实际上可适用于电动工具上所有的塑料构件。
图3和图4示出了本申请中作为另一种实施例的电池包2。电池包2包括电芯组件22，多个电芯单元221彼此紧凑排列形成电芯组件22。由于多个电芯单元221之间紧密排列，使得电芯组件22的散热问题成为本领域的技术人员关注的重点。在一些实施例中，采用吸热体设置在电芯单元的表面以将电芯单元上的热量传到至吸热体。采用上述的吸热体的散热方式存在比较多的弊端，例如会增加电池包的整体的重量，以及占用电池包的内部空间，不利于电池包的小型化设计。
本实施例中的电池包2还包括由复合材料制成的塑料构件、具体而言，塑料构件至少包括电池包2的外壳21、第一支架23以及第二支架24。外壳21包括上壳体211和下壳体212。第一支架23和第二支架24分布在电芯单元221及其所形成的电芯组件22的两端部，在多个电芯单元221的纵长方向垂直延伸的平面内设置，用以支撑多个电芯单元221及其所形成的电芯组件22，并通过螺钉、卡扣等机械方式固定结构，将电芯组件22形成一个紧凑的结构。关于复合材料已经在上述的第一实施例中详细介绍，此处就不再赘述。当电池包2在充电或者放电时，多个电芯单元221会产生大量的热量。电池包2的外壳21、第一支架23以及第二支架24中的相变微胶囊通过由固态转成液态的相变快速吸收多个电芯单元221产生的热量，并在电池包2停止工作或环境温度降低发生由液态转成固态的相变逐渐释放出热量。本申请的技术方案中，采用包含相变微胶囊的复合材料制成的电池包的外壳、第一支架以及第二支架，实现结构支撑的同时，也能够用于电池包的散热，使得电池包的结构更加小型化、轻便化。
图5示出了本申请中作为第三实施例的电池包3。电池包3包括电芯组件34、用于密封电芯组件34的密封件33以及电路板组件35。其中，电路板组件35与电芯组件34电连接。与上述的第二实施例中的电池包的不同之处在于，电芯组件34包括多个呈扁平状且彼此层叠排放的电芯单元。
本实施例中的电池包3还包括由复合材料制成的塑料构件，塑料构件在吸收由电池包3释放的热量的至少一部分的情况下经历相变。本实施例中的塑料构件可以为上壳体31、下壳体32以及与电路板组件35固定连接的支撑板36。上述的实施例已经详细介绍了由复合材料制成的塑料构件的组合和原理，此处将不再赘述。
当电池包3处于充电会放电的过程中时，电芯组件34会产生大量的热量，支撑板36中的相变微胶囊通过由固态转成液态的相变快速吸收电芯组件34产生的热量，并在电池包3停止工作或环境温度降低发生由液态转成固态的相变逐渐释放出热量。同时，上壳体31以及下壳体32中的相变微胶囊也可以通过由固态转成液态的相变快速吸收电芯组件34产生的热量，并在电池包3停止工作或环境温度降低发生由液态转成固态的相变逐渐释放出热量。
图6示出了本申请中作为又一种实施例的充电器4。充电器4包括设置在其内部的电路板组件(图未示)。本实施例中的充电器4还包括由复合材料制成的塑料构件，塑料构件在吸收由充电器4释放的热量的至少一部分的情况下经历相变。本实施例中的塑料构件可以为上壳体41、下壳体42。上述的实施例已经详细介绍了由复合材料制成的塑料构件的组合和原理，此处将不再赘述。
图7a和图7b示出了本申请中作为又一种实施例的电路板组件5。电路板组件5至少包括印刷电路板51和多个电子元件52。多个电子元件52焊装在印刷电路板51上。电路板组件5还包括由复合材料制成的塑料构件，复合材料在吸收由多个电子元件52释放的热量的至少一部分的情况下经历相变。本实施例中的塑料构件至少用于支撑或容纳印刷电路板51。具体而言，如图7a所示，本实施例中的塑料构件可以为用于容纳印刷电路板51和多个电子元件52的壳体53。如图7b所示，塑料构件还可以为用于支撑印刷电路板51的支撑件54。
当电路板组件5开始工作时，多个电子元件52辐射出大量的热量至少传递至印刷电路板51以及壳体53或支撑件54上。当电路板组件5的热量逐渐上升时，壳体53或支撑件54中的相变微胶囊通过由固态转成液态的相变快速吸收电路板组件5上产生的热量，延缓电路板组件5的温升。当电路板组件5停止工作或环境温度降低后，壳体53或支撑件54中的相变微胶囊又通过由液态转成固态的相变逐渐释放出热量。
本实施例中的电路板组件5可用于电池包、充电器、电动工具以及照明装置。通过电路板组件5的壳体53或者支撑件54固定连接至电池包、充电器、电动工具或者照明装置上。
图8示出了本申请中作为又一种实施例的照明装置6。本实施例中，照明装置6至少包括灯板61、多个灯元件62以及电源装置(图未示)。其中，电源装置用于接入照明装置6工作所需的电源。电源装置可设置为交流电源，通过交流电插头接入120V或220V的交流市电。电源装置也可采用直流电的形式，例如可以为能可拆卸的结合照明装置6的电池包。多个灯元件62布置在灯板61上，灯板61与电源装置电连接，至少用于给多个灯元件62供电。
照明装置6还包括由复合材料制成的塑料构件。其中，复合材料在吸收由多个等元件62释放的热量的至少一部分的情况下经历相变。本实施例中的塑料构件可以为照明装置6的壳体63以及壳体63之间设置的连接件64。当照明装置6开始执行照明功能时，多个灯元件62辐射出大量的热量传递至灯板61、壳体63以及连接件64。当照明装置6的热量逐渐上升时，壳体63以及连接件64中的相变微胶囊通过由固态转成液态的相变快速吸收照明装置6上产生的热量，延缓照明装置6整体的温升，延长照明装置6的使用寿命。当照明装置6停止工作或环境温度降低后，壳体63以及连接件64中的相变微胶囊又通过由液态转成固态的相变逐渐释放出热量。
参见图9所示的另一种结构的照明装置7，包括灯板71以及设置在灯板71上的多个灯元件72。照明装置7还包括上壳体731、连接件732以及下壳体733。上壳体731与下壳体733通过连接件732固定连接，并形成有容纳空间用于容纳和支撑灯板71。其中，上壳体731、连接件732以及下壳体733均可选地设置为由复合材料制成。与上述的照明装置6不同的是，照明装置7的下壳体733上还形成有散热片7331，用于增大散热面积。其中，散热片7331也由复合材料制成。当然，散热片7331可以单独设置成金属材料或其他均有良好热传递性能的材料，并连接至下壳体733上。
当照明装置7开始执行照明功能时，多个灯元件72辐射出大量的热量至少传递至灯板71以及下壳体733上。当照明装置7的热量逐渐上升时，下壳体733中的相变微胶囊通过由固态转成液态的相变快速吸收照明装置7上产生的热量，延缓照明装置7整体的温升，延长照明装置7的使用寿命。当照明装置7停止工作或环境温度降低后，下壳体733中的相变微胶囊又通过由液态转成固态的相变逐渐释放出热量。散热片7331能够使得相变微胶囊释放出来的热量快速散发出去。
需要说明的是，本文只是示例性地介绍了将相变微胶囊与塑料粒子混合制成塑料构件应用于电动工具、电池包以及充电器中。但本领域技术人员应该理解本申请中的技术方案的教导适用于所有需要进行散热处理的电子设备。
注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (25)

1.一种电动工具，包括：
马达；
电路板组件，与所述马达电连接以控制所述马达；
其特征在于，
所述电动工具还包括由复合材料制成的塑料构件，所述复合材料至少包括塑料粒子和相变材料。
2.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于，所述复合材料的至少一部分在吸收由所述电动工具释放的热量的情况下经历相变；所述相变材料至少包括相变微胶囊。
3.根据权利要求2所述的电动工具，其特征在于，所述相变微胶囊占所述复合材料的体积比大于或等于0.1且小于或等于0.5。
4.根据权利要求2所述的电动工具，其特征在于，所述相变微胶囊占所述复合材料的质量比大于等于30％至80％。
5.根据权利要求2所述的电动工具，其特征在于，所述相变微胶囊占所述复合材料的质量比大于等于70％至80％。
6.根据权利要求2所述的电动工具，其特征在于，所述相变微胶囊包括设置在胶囊壳体内的正烷烃类相变材料，所述胶囊壳体的材质为聚酰亚胺树脂。
7.根据权利要求6所述的电动工具，其特征在于，所述相变微胶囊均匀分布在所述复合材料中。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的电动工具，其特征在于，所述塑料构件至少包括所述电动工具的外壳、所述电路板组件的壳体、马达壳体或齿轮箱壳体。
9.根据权利要求8所述的电动工具，其特征在于，所述电动工具还包括电源装置，所述电源装置可拆卸地连接至所述电动工具。
10.一种电池包，用于为电动工具提供电能，所述电池包包括：
多个电芯单元；
电路板组件，与所述多个电芯单元电连接；
其特征在于，
所述电池包还包括由复合材料制成的塑料构件，所述复合材料至少包括塑料粒子和相变材料。
11.根据权利要求10所述的电池包，其特征在于，所述复合材料的至少一部分在吸收由所述电池包释放的热量的情况下经历相变；所述相变材料至少包括相变微胶囊。
12.根据权利要求10所述的电池包，其特征在于，所述塑料构件至少包括所述电池包的外壳、所述多个电芯单元的支架或所述电路板组件的壳体。
13.根据权利要求11所述的电池包，其特征在于，所述电池包还形成有结合部，所述结合部与所述电动工具可拆卸地连接。
14.一种充电器，包括：
电路板组件；
其特征在于，
所述充电器还包括由复合材料制成的塑料构件，所述复合材料至少包括塑料粒子和相变材料。
15.根据权利要求14所述的充电器，其特征在于，
所述复合材料的至少一部分在吸收由所述充电器释放的热量的情况下经历相变；所述相变材料至少包括相变微胶囊。
16.根据权利要求14中所述的充电器，其特征在于，所述塑料构件至少包括所述充电器的外壳、所述电路板组件的壳体。
17.根据权利要求14所述的充电器，其特征在于，所述充电器用于对电池包或电动工具进行充电。
18.一种照明装置，包括：
灯板；
多个灯元件，设置在所述灯板上；
电源装置，至少用于给所述多个灯元件供电；
其特征在于，
所述照明装置还包括由复合材料制成的塑料构件，所述复合材料至少包括塑料粒子和相变材料。
19.根据权利要求18所述的照明装置，其特征在于，所述塑料构件至少用于容纳或支撑所述灯板。
20.根据权利要求19所述的照明装置，其特征在于，所述复合材料的至少一部分在吸收由所述照明装置释放的热量的情况下经历相变；所述相变材料至少包括相变微胶囊。
21.根据权利要求20所述的照明装置，其特征在于，所述相变微胶囊均匀分布在所述复合材料中。
22.根据权利要求18所述的照明装置，其特征在于，所述塑料构件至少包括所述照明装置的壳体、散热件以及连接件。
23.一种电路板组件，包括：
印刷电路板；
多个电子元件，焊装在所述印刷电路板上；
其特征在于，
所述电路板组件还包括由复合材料制成的塑料构件，所述复合材料至少包括塑料粒子和相变材料；
所述塑料构件至少用于支撑或容纳所述印刷电路板。
24.根据权利要求23所述的电路板组件，其特征在于，所述复合材料的至少一部分在吸收由所述电路板组件释放的热量的情况下经历相变；所述相变材料至少包括相变微胶囊。
25.根据权利要求23所述的电路板组件，其特征在于，所述电路板组件可用于电池包、充电器、电动工具以及照明装置。
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