CN1802884B - 一种用于电子设备的电开关及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种接触面(10)与馈电线(6，7)之间的电连接元件(9)，特别是在用于电动工具诸如电池供电工具的电开关，所述电开关装有电子控制电路(8)。连接元件(9)包括至少一个金属引线(11)和由非导电材料制成的固定元件(12)。引线(11)紧固在固定元件(12)内，使得引线(11)与相关的接触面(10)和馈电线(6，7)对准，同时其两端从固定元件(12)突出，以使接触面(10)和馈电线(6，7)接触，可选地使用SMD(表面安装装置)技术。

Description

一种用于电子设备的电开关及其制造方法
技术领域
本发明涉及电开关。 
背景技术
在例如从WO 02/078029 A1所知道的电动工具开关中，例如用于可充电电动工具的开关，除了接触式系统之外常常有电子控制电路，用于驱动电动工具中的电动机。电连接元件用来对控制电路供电，连接元件一方面形成与对应的控制电路的接触面接触，另一方面形成与对开关供电的供电线路接触。供电线路可同时作为向开关的接触式系统供电压的端子，使得可连接用于控制电路的电压。 
用于电压的供电线路之间坚固且更为可靠的电连接，特别与接触式系统的连接，及用于控制电路的接触面，对于电动工具开关是特别重要的。对于可充电的电动工具由于有非常高的电流流过，特别是这样。产生这种坚固的连接要求在开关制造中相当的复杂性，并当组装期间处理开关时呈现出问题。在制造开关过程中焊接过程对于生产这种连接是特别不希望有的，因为这种情形下有对控制电路中相邻元件及焊剂飞溅不可允许的加热的危险。电动开关中为产生连接的可接近性等常常受到破坏。 
从DE 32 33 225 A1可知，引导到印刷电路板上接触面的电连接元件。连接元件具有与接触面连接的金属引线。一个缺陷是这种连接元件复杂及组装不精密。 
在US 6 224 399 B1中公开了一种用于印刷电路板的电连接元件，其能够更为精确地组装并是SMD(表面安装装置)兼容的。这一电连接元件有四个引线，固定在由绝缘材料制成的条带形固定元件中。引线借助于固定元件相对于相关的接触面对准以形成接触，并从固定元件两侧突出。一个插头可插到引线，从而所述连接元件用以形成插头的配合元件。然而，在该文献中并没有公开在用于电动工具的电器开关中使用该连接元件的陈述。 
发明内容
本发明的目的在于开发易于组装的电器开关。具体来说，公开了一种用于电动工具开关的能够以简单方式处理的电连接元件。 
根据本发明，提供了一种用于电子设备的电开关，包括：接触式系统；至少一个供电线路；包括至少一个接触面的电子控制电路；以及排布在所述电子控制电路的至少一个接触面与所述至少一个供电线路之间的电连接元件；其中，所述电连接元件包括至少一个金属引线，所述金属引线固定在与所述电子控制电路的至少一个接触面间隔一定距离的非导电固定元件中，使得所述至少一个金属引线在所述至少一个接触面与所述至少一个供电线路之间对准，并且使得所述至少一个金属引线在所述固定元件的相对侧从该固定元件突出以便与所述至少一个接触面和所述至少一个供电线路接触。 
根据本发明的电开关装有模块形电连接元件，其包括至少一个金属引线和由非导电材料制成的固定元件。引线被固定在固定元件中使得引线首先相对于相关的接触面及供电线路对准，并其次从固定元件的两侧突出，以便形成与接触面及供电线路的接触。这种情形下特别可使用SMD(表面安装装置)技术形成与接触面的接触。当生产开关时，这种连接元件可有利地以简单的方式被处理和组装。本发明进一步的细节主要是关于当组装连接元件时简单的处理。 
向例如用于控制电动工具转速的电子控制电路供电所需的所有连接线路，可排布在一个固定元件上。这种情形下，模块连接元件具有两个或更多，特别是四个引线。固定元件可有利地近似呈U形，例如四个引线排布在U形的角上。 
由于该连接元件的模块设计，使用自动化装配机，所述连接元件可直接装配，并在焊接单元，激光焊或电阻焊被焊接，或以某种其它方式电连接到接触面，特别是当生产用于控制电路的印刷电路板时。这种情形下，固定元件使引线就位，并保证连接元件在控制电路上精确的定位。这种情形下模块连接元件可有利地被装配并完全焊接在复合板中。 
固定元件可以简单的方式设计为借助于自动化装配机而易于被处理的框架形式。固定元件优选地由塑料制成。当利用注模生产固定元件时，引线可同时被注模到固定元件中，表示出制造步骤和成本方面的节省。 
为了传导较高的电流，引线可由铜制成。引线在表面可以是已经镀锡的。引线在面向接触面的一端有一个接触板，早在制造用于控制电路的印刷电路板时，连接元件借助于接触板就固定在印刷电路板对应的接触面上。当组装用于开关中的控制电路的印刷电路板时，已经位于印刷电路板上的连接元件的引线，这时以其另一端被插入到供电线路中，为此目的，对应的开口、孔、缝隙、插座等适当地位于供电线路中。然后，引线被焊接到供电线路，具体可选择被焊接、激光焊、电阻焊等，使得用于控制电路的完整印刷电路板和包含接触式系统的剩余的预组装开关，被结合并只在组装链的末端进行电连接。这种情形下，必须的焊点可有利地排布在开关之外，这防止了对相邻区域的污染或损坏。由于在电连接元件上坚固的锡焊接和/或焊接技术，接触电阻是很低的，其结果即使有较高的流过电流，例如在可充电电动工具的情形下，也降低了开关的发热。 
对于电开关通过其供电的供电线路，可以是冲压的格栅形式。这种冲压的格栅也适用于较高的电流。供电线路首先与开关的接触式系统连接，并其次能够通过引线与电开关的控制电路连接。由于用于控制电路的电和/或电阻元件，例如续流二极管、功率晶体管等，排布在印刷电路板上，接触面可以是印刷电路板上导线通道的形式。例如，这种导线通道形的接触面可以是印刷电路板上的接触焊盘。然后引线可以排布在对应于控制电路布局的固定元件中，使得它们位于紧靠接触面附近，作为控制电路中的电和/或电子功率元件的端子。其结果是，使流过功率元件的高电流只需越过控制电路的印刷电路板上很短的导线通道部分，这减少了控制电路热损坏的危险。 
为了借助于自动化机器能够以简单的方式装配组件，用于控制电路的电器和/或电子组件能够使用SMD(表面安装装置)技术被处理。然后电器和/或电子组件的接触面进而能够成为直接位于元件上和/或附 近的SMD端子的形式。这种情形下，如果需要通到连接元件的组件端子的引线被设计为短的，使得引线直接在组件上终止。已经按这种方式变短的引线，例如可直接位于夹层形设计的控制电路的续流二极管上。 
在一种研发中，用于控制电路的印刷电路板，除了其作为印刷电路板或载体的功能之外，同时作为冷却体，并作为开关的整个壳体的盖。为此，印刷电路板由金属部件制成，金属部件的表面在与电器和/或电子组件配合一侧装有电绝缘层，导线通道位于电绝缘层上。金属部件排布在对应于普通冷却体的开关壳体的外侧。金属部件以简单方式借助于弹簧夹固定到壳体上，使得除了连接元件的防护焊接连接之外，印刷电路板也借助于这一弹簧夹被固定到供电线路。为了进一步改进热消散，夹子也可是有弹性的、附加冷却体元件的形式。 
除了上述的改进之外，本发明所实现的优点特别在于，电开关由两个本身是分开的单元组成，即电子控制电路和接触式系统。这两个单元可分开预先组装，连接元件早在控制电路在传统的自动化装配机和焊接单元中生产期间就被附上。在装配过程的末端，这时两个单元借助于连接元件使用适合于高电流的连接技术结合在一起，形成完整的开关。根据本发明的连接元件可以成本效益及可靠的方式生产。 
附图说明
附图中示出具有不同研发形式和细节的本发明的一个示例性实施例，并在以下更为详细地描述。附图中： 
图1示出电开关的第一透视图， 
图2示出电开关的第二透视图， 
图3示出没有壳体但有控制电路和导电部件的电开关， 
图4示出带有导电的电开关，但没有壳体并去掉了控制电路，以及 
图5示出电开关的控制电路。 
具体实施方式
图1示出用于电动工具的电开关1，是使用DC电压工作的可充电电动工具。开关1有一壳体2，其上有按钮形式排布的启动部件3以便由使用者操作。通过移动启动部件3，电动工具的电动机被接通，且其旋转速度对应于启动部件3的位置设置。开关1有一电输入端4，可充电电池的电压与其连接，以及一个电输出端5(图2中可见)，向其施加用于操作电动工具的电动机的电压。图4中可见，电压从连接到可充电电池的输入端4，借助于供电线路6，传送到壳体2内部及壳体2内。用于操纵电动机的电压，又通过壳体2内并从壳体2的内部向输出端5的供电线路7传送。 
为了以对应的转速驱动电动机，开关1有一电子控制电路8，其形式是脉冲宽度调制电路，这在图3和5中可看见。用于控制电路8的电压，由供电线路6通过电连接元件9提供给控制电路8，如图3所示。此外，连接元件9还用来向供电线路7提供由控制电路8产生的电压，用于操作电动机。 
图3中进而可见，电连接元件9排布在控制电路8中的接触面10与供电线路6，7之间。连接元件9是模块形式，为了进一步处理的目的其能够被独立处理，并具有至少一个焊接引线形式的金属引线11，以及由非导电材料制成的固定元件12。引线11固定在固定元件12中，使得引线11与相关的接触面10及供电线路6，7对准。此外，引线11在两侧从固定元件12突出，以便形成与接触面10及供电线路6，7的接触。这里，如已述，电连接元件9不仅用于连接供电线路6，而且用于连接进一步的供电线路7，使得连接元件9总共有四个引线11。 
在引线11与接触面10之间使用SMD(表面安装装置)技术形成接触，为此目的引线11在面向接触面10的一端有一扁平接触板17。这样当生产控制电路8时，借助于自动化SMD装配机，模块形电连接元件9能够组装成另一SMD组件。 
固定元件12形式为一个近似U形的框架，如图5中可见，有两个分支13和一个基座23，用于容纳引线11。分支13，基座23和引 线11的排布对应于控制电路8中接触面10的布局。这里引线11基本上位于由固定元件12形成的U形的角中。固定元件12由塑料制成，引线11是通过引线11注模到固定元件12，固定元件12的塑料围绕它们注模。引线11由铜制成，引线11可以在表面镀锡，目的是进一步尽早简化在生产连接元件9时的处理。当生产控制电路8时一旦连接元件9已被装配，这时接触板17上的引线11被焊接例如有选择地焊接到接触面10。替代引线11提供一个向接触面10焊接的连接，当然也可以是激光焊、电阻焊等。这时包含连接元件9的控制电路8是以印刷电路板方式分开的单元的形式，对应于图5的厚层模块等。 
如在图4中所见，供电线路6，7的形式是由高导电金属例如铜制成的冲压格栅，以便能够适应流过开关1的高电流。电源6，7也直接与开关1的接触式系统14接触，供电线路6，7与接触式系统14形成分开的单元，如图4所示。在开关1最终的组件上，与接触式系统14一同包括供电线路6，7的这一单元与其它单元组合，即与控制电路8组合，通过引线11以其面向离开接触板17的另一端插入到供电线路6，7。为此，引线11的另一端是心轴的形式，并如在图3可见，啮合到供电线路6，7中对应的开口24，孔，缝隙或插座。如果需要，这时引线11的另一端被焊接，具体来说是有选择地焊接到供电线路6，7。当然，替代焊接，又可进行激光焊、电阻焊等。这时在两个单元之间借助于连接元件9，不仅出现机械连接，而且是电连接。最后，两个组合单元还装有壳体2，并完工而形成最终的开关1。 
在图5中可见，控制电路8有一个印刷电路板15，其上排布有用于控制电路的电器和/或电子组件16。接触面10是导线通道的形式，精确地说是印刷电路板15上接触焊盘的形式。图3中可见的续流二极管18是SMD(表面安装装置)组件的形式。在续流二极管18的情形下，SMD(表面安装装置)端子形式的一个电端子19这样位于续流二极管18的上侧。这一端子19类似地用作为连接元件9的接触面。为此，通向续流二极管18的端子19的引线11’变短，使得引线11’以其接触板17’直接在端子19上或其附近终止到续流二极管18。接触板17’又 以常规的方式焊接到端子19。当然，该端子还可以对应的方式由其它的电器和/或电子组件16形成，例如如果需要由功率二极管20的组件形成。 
在允许从开关1的特别有效的热消散的研发形式中，印刷电路板15本身是壳体2的一部分，这在图1中可见。为此，用于控制电路8的印刷电路板15由金属部件制成，在图5中可见，该侧装有电绝缘层的金属部件的表面21，装配有电器和/或电子组件16。这时用于电连接控制电路8中的组件16的导线通道也位于电绝缘层上。印刷电路板15的金属部件排布在开关1的壳体2的外侧，使得金属部件除了其作为印刷电路板15的功能之外，还同时作为冷却体并作为壳体2的盖。在制造期间能够以简单的方式装配印刷电路板15的金属部件，这是因为所述的金属部件借助于弹簧夹22固定在壳体2。为了进一步改进热消散，夹子还可以是附加的弹性冷却体元件的形式。 
本发明不限于所述及示出的示例性实施例。而是涵盖了在由专利权利要求定义的本发明的上下文可由所有业内专业人员研发的形式。例如，根据本发明的连接元件9不仅可用于可充电装置的电动工具开关，而且可用于AC电压装置的开关，其中例如控制电路的形式为相位控制电路。连接元件还可有利地用于其它电器装置，例如用于机动车辆的控制装置中，用于家用电器中，用于消费电子装置中，用于数据处理装置等。 
标号列表： 
1：电开关 
2：壳体 
3：启动部件 
4：输入端 
5：输出端 
6，7：供电线路 
8：控制电路 
9：连接元件 
10：接触面 
11，11’：引线 
12：固定元件 
13：(固定元件的)分支 
14：接触式系统 
15：印刷电路板 
16：(电器和/或电子)组件 
17，17’：(在引线上的)接触板 
18：续流二极管 
19：(续流二极管的)端子 
20：功率二极管 
21：(印刷电路板的)表面 
22：夹子 
23：(固定元件的)底座 
24：(供电线路中的)开口 

Claims (15)

1.一种用于电子设备的电开关，包括：
接触式系统；
至少一个供电线路；
包括至少一个接触面的电子控制电路；以及
排布在所述电子控制电路的至少一个接触面与所述至少一个供电线路之间的电连接元件；
其中，所述电连接元件包括至少一个金属引线，所述金属引线固定在与所述电子控制电路的至少一个接触面间隔一定距离的非导电固定元件中，使得所述至少一个金属引线在所述至少一个接触面与所述至少一个供电线路之间对准，并且使得所述至少一个金属引线在所述固定元件的相对侧从该固定元件突出以便与所述至少一个接触面和所述至少一个供电线路接触。
2.根据权利要求1所述的电开关，其中，所述固定元件由塑料制成并被设计为U-形框架的形式，以及其中所述至少一个金属引线被注模到所述固定元件中。
3.根据权利要求1或2所述的电开关，其中，所述至少一个金属引线包括被固定到所述固定元件中的多个金属引线。
4.根据权利要求1或2所述的电开关，其中，所述至少一个金属引线由铜制成并且表面镀锡。
5.根据权利要求1或2所述的电开关，其中，所述至少一个金属引线在面向所述电子控制电路的接触面的一端上具有接触板。
6.根据权利要求1或2所述的电开关，其中，所述至少一个金属引线通过设置在所述至少一个供电线路中的开口与所述至少一个供电线路连接。
7.根据权利要求1或2所述的电开关，其中，所述至少一个供电线路为冲压格栅形式，其中，所述电开关的电压通过所述至少一个供电线路传送，并且其中所述至少一个供电线路通过所述至少一个金属引线与所述电开关的接触式系统以及所述电开关的电子控制电路中的至少一个连接。
8.根据权利要求1所述的电开关，其中，所述电子控制电路的至少一个接触面是用于所述电子控制电路的电子组件的表面安装装置的端子的形式。
9.根据权利要求8所述的电开关，其中，所述至少一个金属引线通过设置在所述至少一个金属引线的一端上的接触板与所述端子直接接触。
10.根据权利要求9所述的电开关，其中，通到所述端子的所述至少一个金属引线被设计为减短，使得所述至少一个金属引线借助于接触板直接终止在所述端子处。
11.根据权利要求1或2所述的电开关，其中，所述电子控制电路的至少一个接触面包括在印刷电路板上形成的接触焊盘，并且其中所述电子控制电路的多个分布式电子组件排布在所述印刷电路板上。
12.根据权利要求11所述的电开关，其中，所述印刷电路板包括设置在金属部件表面上的电绝缘层，以及其中所述电子组件和所述电子控制电路的至少一个接触焊盘设置在所述电绝缘层上。
13.根据权利要求12所述的电开关，其中，所述金属部件排布在电开关的壳体的外侧上，使得所述金属部件还同时用作冷却体和壳体的盖。
14.根据权利要求13所述的电开关，其中，所述金属部件通过弹簧夹固定到壳体上。
15.一种用于制造根据权利要求1或2的电开关的方法，所述方法包括：
提供第一单元，该第一单元包括附着到所述电子控制电路的连接元件；
提供第二单元，该第二单元包括具有所述至少一个供电线路的接触式系统；以及
通过所述连接元件连接所述第一单元和第二单元。
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