CN201001036Y - 无绳工具中的远程二极管 - Google Patents

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CN201001036Y CNU2006201647679U CN200620164767U CN201001036Y CN 201001036 Y CN201001036 Y CN 201001036Y CN U2006201647679 U CNU2006201647679 U CN U2006201647679U CN 200620164767 U CN200620164767 U CN 200620164767U CN 201001036 Y CN201001036 Y CN 201001036Y
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Abstract

一种用于线束的二极管组件，包括印刷电路板(PCB)、连接到PCB的二极管以及为实现外部连接从PCB延伸出的多个二极管导线。该二极管组件包括与二极管接合的二极管线夹，和用于散热的散热器，其直接或间接的与PCB、二极管及二极管线夹中的一个或多个连接。

Description

无绳工具中的远程二极管
优先权声明
该美国非临时申请按照U.S.C§119(e)要求2005年10月31日提交的60/731,854的临时申请作为优先权，该申请的全部内容在此引入作为参考。
技术领域
本实用新型总体涉及用于无绳动力工具的线束内的二极管。
背景技术
在工厂和家庭中，使用充电电池的无绳产品被广泛的应用。从家用产品到动力工具，充电电池被用于众多的设备中。通常，镉-镍(NiCD)、镍金属氢化物(NiMH)和/或锂-离子(Li-ion)电池单元被用于这些装置。
当放电量超过厂家的建议时，各种技术的电池可能被损坏。因此，当电池电压降到给定电压阈值以下时，为了保护电池组，用来阻止电流的电路是需要的，这被称为欠电压闭锁。例如，一保护电路可以被用在电池组和/或工具中来传感电池组电压，并且如果电压降低到低于一给定的电压水平，该电路直接断开放电半导体器件(如放电场效应晶体管FET)。结果，电池单元仍然可以经受充电，但不能放电。
因此，具有充/放电控制和过放电保护的传统电池组已经设计为主要用于低压便携式电子设备。这样的设备的特征在于使用二次电池单元的电池组(例如Li-ion，NiCd，NiMH)，其提供了例如大约每电池单元4.2伏的最高输出电压。
然而，动力电子设备，如无绳动力工具，需要比上述电压更高的电压。因此，正在开发改进的NiCd电池组，其在低重量的情况下提供相同或更强的动力，以及改进的Li-ion电池组，其可以提供与现有的Li-ion电池组相比更高的输出电压并且重量更轻(与NiCd或NiMH相比)。这些电池组的特征在于两种电池组与传统的Li-ion、NiCd、NiMH电池相比均可以显示出足够低的阻抗特征。
然而，随着这些电池技术的提高，为使二次电池产生高得多输出电压(例如至少11V和以上)而引入低阻抗化学性质和结构形式可能产生与现有的无绳动力工具的兼容性问题。电池组具有低阻抗还意味着该电池组可以向其附属的电子元件，如动力工具，提供高得多的电流。随着穿过附属工具电机的电流增加，退磁力(如，电机电枢的匝数乘以电流，安匝数)实际上会增加到超过电机的要求或设计极限。从而如此不期望的退磁有可能烧毁电机。
例如当该工具被保持在停转状态时，更低阻抗电源可能导致工具电机的损坏。在电机停转期间，由于不存在由电机产生的反电动势，电机和电池阻抗仅仅是限制电流的机制。具有更低阻抗的单元，电流将会更高。穿过电机的更高电流可能导致与工具的永磁体所设计能经受的退磁力相比更强的退磁力。此外，工具的启动可能产生过大的启动电流并导致电机的退磁。
在现有的动力工具中使用低阻抗电源还可能导致热过载，因为新电池可以被设计为与无绳工具系统初始设计的相比能够运行时间更长并且电流更强。因此，在这些开发中的低阻抗电池可以与现有的例如无绳工具一起使用之前，可能需要过放电或限流控制在适当位置。
一个限流方法已经通过在无绳动力工具中使用二极管实现。二极管是在一个方向阻断电流而在另一个方向允许电流流入的装置。该二极管可以通过多种方式应用。例如，使用电池的电气设备通常包含在电池被无意的反向插入时保护该装置的二极管。如果极性被反向该二极管简单地阻止电流离开电池。这可以为电气装置，如无绳工具中的敏感电子设备充当保护装置。然而传统的二极管通常很大，并且在装置中占有相当大的空间。此外，传统的二极管通常被放在电气装置内部可能容易导致损坏或故障的部分或位置。
实用新型内容
本实用新型的目的就是提供一种用于线束的二极管组件。
为了实现本实用新型的目的，提供了一种用于线束的二极管组件，包括：
印刷电路板(PCB)；
连接到PCB的二极管；
为实现外部连接从PCB延伸出的多个二极管导线；
与二极管相接合的二极管线夹；和
用于散热的散热器，其直接或间接与PCB、二极管及二极管线夹中的一个或多个接触。
示例性的实施例涉及一种用于线束的二极管组件，该组件包括印刷电路板(PCB)、连接到PCB的二极管以及用于外部连接的从PCB延伸出的多根二极管导线。该二极管组件包括与二极管接合的二极管线夹(trap)，和为了散热与PCB、二极管及二极管线夹中的一个或多个直接或间接接触的散热器。
本实用新型的优点在于，结构简单，安装方便，安全可靠。
附图说明
通过参考附图对示例性实施例的详细描述，将会更加清楚地了解到示例性的实施例，其中同样的步骤用同样的附图标记表示，这些实施例仅仅通过说明的方式给出因此不对本实用新型产生限制。
图1为根据一示例性实施例的无绳动力工具的侧视图。
图2为根据一示例性实施例的无绳动力工具的前视图。
图3为一局部透视图，其显示了根据示例性实施例的动力工具一半壳体的一部分。
图4是根据示例性实施例的线束和开关的透视图。
图5是根据示例性实施例的线束和开关的透视图。
图6是一分解透视图其显示了根据示例性实施例的线束。
图7是根据一示例性的实施例的导线的连接示意图。
图8是一透视图其显示了根据一示例性实施例导线被连接到接线盒。
图9是一透视图其显示了根据示例性实施例的二极管组件。
图10是一分解透视图其显示了根据一示例性实施例的二极管组件。
图11是根据示例性的实施例的在断路位置的变速开关的示意图。
具体实施方式
应当指出在这里出于对这些示例性的实施例进行描述的目的，这些附图是意在说明本实用新型示例性实施例的方法和设备的一般特征。然而，这些附图不是按比例的，并且可能不能精确的反映出任何给定实施例的特征，并且不应该被解释为在本实用新型的范围内对数值范围或示例性实施例性质的定义或限制。
正如在这里所使用的动力工具可以被理解为借助于轻型便携式动力源，如为其使用提供相匹配动力的锂离子(Li-ion)电池组的无绳动力工具。示例性的动力工具可能包括但是不限于钻、高转矩冲击扳手、单手金属加工工具、敲钉机、手刨床、圆锯、细锯、变速砂带抛光机、往复锯、双手操纵的钻如旋转破坏冲击钻、槽刨、切断工具、板接合器、钻床、台锯、手刨、斜切锯、金属加工工具、砍锯、切断机、台式磨床等。这些工具中的一些在目前可能在市场上仅以有绳的型式供应，但可以变为无绳的。这些分类的目的不在于包括本实用新型示例性的实施例可以被应用的所有动力工具，而仅仅是示例性的。
本领域技术人员应该进一步理解为电池组包括放置于电池组壳体内的多个电池单元。就单个单元的化学组成、电池组的电极和电解液来说，该电池组可能包含例如锂离子(Li-ion)、镉镍(NiCd)、镍金属氢化物(NiMH)及铅酸电池组中的至少一个。该电池单元可以是串联的和/或并联的。
图1是根据本实用新型的示例性实施例的无绳动力工具的侧视图。参考图1，示例的无绳动力工具总体用附图标记10表示，该动力工具指定为钻，并且其可以包括壳体12、电机组件13(如图3所示)、多级传动组件16(如图3所示)、离合器机构18、卡盘20、扳机组件22和手柄25。该壳体12优选的采用适当的塑性材料如聚乙烯、聚丙烯或聚氨酯模制而成。壳体12可以是注模成具有通过传统的方式利用机械紧固件，如螺丝15固定在一起的两个半部12A、12B。
本领域技术人员应当理解动力工具10的部件，如电机组件14、传动组件16、卡盘20以及扳机组件22本质上是常规的，因此将不在本申请中详细的描述。
电池组(未示出)可以连接在动力工具10的底部上。该电池组可以是可充电高容量Li-ion电池组，例如，该电池组包括多个具有在其中作为活性物质的锂金属氧化物或锂金属磷酸盐阴极的锂离子单元电池。然而，应该理解，其它电池单元组成，如镉镍(NiCd)、镍金属氢化物(NiMH)以及铅酸电池组可以被使用。
工具10的底部包含有横向地布置在侧端(如图3所示)的凹槽27以便于可脱开的插入或取出电池组和工具10。为便于电池组的插入和取出，凹槽27由电池组上的配合导轨滑动容纳。该凹槽-导轨装置在Adam Casalena等人于2006年10月提交的名称为″用于无绳动力工具系统的电池组、充电器和接线盒装置″的待审美国专利申请11/553,355中被详细地描述，该文件在此全部引入作为参考。
参考图2，显示了工具接线盒30，其位置靠近工具10的底部。接线盒30在工具10和电池组之间提供逻辑和动力端子连接。换句话说，接线盒30在工具和电池组之间提供电的互相连接。接线盒30上的逻辑接线端可以具有多个触点来与电池组接线盒(未示出)上的触点配对接合。
图4和5为根据一示例性实施例的线束14和开关40的透视图。线束14和开关40被整体的结合在工具10的手柄部25中。
参考图4，扳机22与扳机开关40相连，并且开关40经由线束14的导线17与接线盒30连接。应该理解到，开关40可以具有用来改变工具电机的速度的电位计(未示出)。开关接线盒56连接在开关40上用于与电池组30内的接线盒30电连接。电池组接线盒在上面提到的Casalena等人的申请′355中得到详细描述。
正如图7所显示，传感器触片47通常被连接在无绳动力工具10的工具壳体12的内表面(未示出)。传感器触片47由任何常规的复合金属材料构成。该复合金属材料可以提供检测装置，其用于给检测器(如磁性传感器检测器)提供信号使其动作以防止被盗。
图6是一分解透视图，其显示了处于分离结构的线束。参考图6，显示了线束组件14、二极管组件35以及用于连接工具10的电机的工具电机导线45。该线束组件14包括开关接线盒56、印刷电路板(PCB)连接器组件60和用于将开关接线盒56连接到PCB连接器组件60和接线盒30的导线17。导线17可以由绝缘的套管元件64围绕，将导线17整齐的包住。
尽管没有显示，PCB连接器组件60包括多个表面安装技术(SMT)ID(标识)电阻。SMT电阻的使用为工具10内部其它元件的设计提供了灵活性，并且减小了工具10的大小和尺寸。该ID电阻在本设计人于2006年10月27日申请的名称为″用于线束的远程ID电阻组件″的美国专利申请(未转让，Atty.Dkt.No.0275A-001146/US)中得到详细描述，该申请在此全部引入作为参考。
线束组件14进一步包括二极管组件35，该二极管组件将在随后更详细地描述。单根导线17连接在二极管组件35的顶面上，如图6所示，该导线17包含位于一端的板内连接器36，其用于与其它元件之间的电连接。J形线端部38形成导线17的另一端。
参考图6和10，每根导线17的一端包括接线端连接器57，其用于在接线盒30的后部插入逻辑接线端31。该接线端连接器57可以是，例如直角板内连接器。板内连接器57容易被插入并在一旦被插入逻辑接线端31内部的相应的接线端连接器上时会得到可靠保持。导线17的另一端还可以包括接线端连接器(未示出)其被插入到开关接线盒56的连接器上。
图7是根据一示例性的实施例的导线17的连接示意图。参考图7，接线盒30包括接线端1-10，开关接线盒56包括接线端1-6，并且PCB连接器包括接线端1-4。导线17A-17K的连接在下面进行说明：线17A将开关接线盒56的接线端1连接到接线盒30的接线端1上，线17B将开关接线盒56的接线端2连接到PCB连接器60的接线端1上，线17C将开关接线盒56的接线端3连接到PCB连接器60的接线端3上，线17D将开关接线盒56的接线端4连接到接线盒30的接线端7上，线17E将开关接线盒56的接线端5连接到接线盒30的接线端6上，线17F将开关接线盒56的接线端6连接到接线盒30的接线端9上，线17G将接线盒30的接线端5连接到PCB连接器60的接线端2上。线17H与接线盒30的接线端2连接并且线17K与接线盒30的接线端10连接。线17I、17J从二极管组件35伸出。应该理解，除如上所述的连接方案以外，其它连接方案同样可以被使用。
图8是显示了根据一示例性实施例线连接到接线盒后部的导线的透视图。参考图8，接线盒30的后部包括具有多个接触接线端和多个刀形接线端32的逻辑接线端31。刀形接线端32表示动力工具10的动力接线端，其用于接受电池组接线盒与动力工具10相对应的动力接线端。作为一个示例性的例子，在逻辑接线端31的一侧存在两个刀形接线端32B、32C，并且在逻辑接线端31的另一侧存在一个刀形接线端32A。
回头参考图6，导线17和45的端部38、48、58具有大体J形形状。该J形形状端部38、48、58被插入到它们各自的位于刀形接线端32A、32B、32C上的孔33中以提供固定连接。一旦导线的端部38、48、58被插入各自的孔33中，端部38、48、58可以被纤焊(如无铅纤焊)到刀形接线端32A、32B、32C上。
图9、10说明了根据一示例性实施例的二极管组件35。参考图9、10，二极管组件35包括二极管61、二极管线夹63、印刷电路板(PCB)81、散热器87、以及多个从PCB81延伸的二极管导线84、85。正如下面进一步描述的，散热器87与PCB81、二极管61和二极管线夹63中的一个或多个直接或间接接触以用来散热。
例如，二极管61可以通过钎焊连接在PCB81上。由于PCB81的垂直安装，将二极管导线84、85钎焊到PCB81上可以很容易地进行。然而应当理解可以采用其它连接手段将二极管61连接在PCB81上。二极管线夹63可以由塑性复合材料制成；然而二级管线夹63也可以由除复合塑料以外的材料制造。
二极管61和二极管线夹63通过紧固件88，如铆-螺钉88(riv-screw)连接在散热器87上。然而，本领域技术人员应当理解可以使用其它紧固装置。铆-螺钉88穿过二极管61上的孔(未示出)并且最终旋入散热器87上相应的孔(未示出)中。铆-螺钉88将二极管线夹63、二极管61固定到散热器87上。
二极管线夹63经由从二极管线夹63底面延伸出的凸起(为图清楚没有示出)与二极管61顶面构形接合。铆-螺钉88穿过二极管线夹63和二极管61并将其夹紧在散热器87上。从PCB81延伸出的二极管导线84、85经由二极管线夹63内表面上的凹槽(未清楚地示出)被固定在二极管线夹63内。二极管导线84、85通过二极管线夹63″缠绕″在凹槽上的附加元件(未示出)被垂直地限制在凹槽内，并且通过与二极管线夹63一体的锁定元件(未示出)被固定。
接线端连接器83如板内连接器形成在导线85的一个端部，用于经工具电机的导线与工具10内的各个元件如扳机开关40接线端的连接。二极管线夹63进一步包括多个设置在二极管线夹63顶面上的连接器95，用于接纳导线17(如图6所示)。连接器95将导线17固定到二极管线夹63上。
在一个例子中，散热器87可以具有大体U形的形状，其围绕二极管61并传递从二极管61产生的热量。然而，散热器87的形状除了U形以外还可以是如平的、弯曲的等形状。散热器87还可以包括凸出部分，如翅片(未示出)来更有效地向散热器87的突出部分传递热量。散热器87可以由金属，如铝、铜、黄铜或任何能为二极管61提供必要的散热效果的材料制成。
应当理解，散热器87可以是任何的有或没有突出部分的金属散热器形式，由金属或者不导电材料形成。例子包括但不限于通过灌注物、凝胶剂和/或润滑脂来吸收热量。
参考图10，二极管61与PCB81连接。这允许二极管61的阳极连接到PCB81上以便删除任何附加连接。此外，垂直安装的PCB81允许使用传统的通孔技术来将二极管导线84、85连接到PCB81上。
PCB81在靠近PCB81的底部包括突片元件89。突片元件89允许PCB81垂直的安装在散热器87上。突片89插入到散热器87上的槽元件86中。槽元件86为PCB81提供附加的机械支撑(如，防止搬运带来的损坏和/或减少工具振动)。
图11是在根据示例性的实施例的在关闭状态的变速开关的示意图。参考图11，其给出了开关的内部示意图，其中二极管61可以被连接到开关91的接线端上，使二极管61沿电机M1、M2的导线93布置。这示出了变速开关的示意图。二极管61可以与B1、B+连接(例如，二极管阴极可以与B1连接(图1中线17J)并且二极管的阳极与B-连接(图7中线17I))。应当理解，该开关的设计可以不同于非变速工具，但是可以达到相同的效果。
被如此描述的本实用新型示例性的实施例很明显同样可以通过许多方式进行改变。这样的变化不被认为脱离了本实用新型示例性实施例的精神和范围，并且所有这样的对本领域技术人员来说是显而易见的修改被认为包括在本实用新型的范围之内。

Claims (16)

1、一种用于线束的二极管组件，其特征在于，包括：
印刷电路板(PCB)；
连接到PCB的二极管；
为实现外部连接从PCB延伸出的多个二极管导线；
与二极管相接合的二极管线夹；和
用于散热的散热器，其直接或间接与PCB、二极管及二极管线夹中的一个或多个接触。
2、如权利要求1所述的二极管组件，其特征在于，所述PCB相对于二极管垂直设置。
3、如权利要求1所述的二极管组件，其特征在于，所述PCB包括多个开口，该开口用于接纳贯穿该开口延伸的多个二极管导线的端部。
4、如权利要求1所述的二极管组件，其特征在于，所述多个二极管导线通过钎焊连接在PCB上。
5、如权利要求1所述的二极管组件，其特征在于，所述二极管通过钎焊连接在PCB上。
6、如权利要求1所述的二极管组件，其特征在于，所述二极管线夹与二极管的顶面及二极管导线接合。
7、如权利要求6所述的二极管组件，其特征在于，所述二极管线夹包括在其内表面上的一个或多个凹槽，该凹槽用于将二极管导线固定到二极管线夹上。
8、如权利要求1所述的二极管组件，其特征在于，所述二极管线夹包括多个用于将导线固定到二极管线夹的连接器。
9、如权利要求8所述的二极管组件，其特征在于，所述连接器位于二极管线夹的顶面上。
10、如权利要求1所述的二极管组件，其特征在于，所述二极管线夹由塑料制成。
11、如权利要求1所述的二极管组件，其特征在于，所述PCB包括突片元件，该突片元件用于插入到位于散热器上的开口槽中。
12、如权利要求11所述的二极管组件，其特征在于，所述突片元件靠近PCB的底部。
13、如权利要求1所述的二极管组件，其特征在于，所述二极管线夹通过紧固件连接在散热器上。
14、如权利要求13所述的二极管组件，其特征在于，所述紧固件为铆-螺钉。
15、如权利要求1所述的二极管组件，其特征在于，所述散热器由铝、铜、黄铜中的至少一种制成。
16、如权利要求1所述的二极管组件，其特征在于，所述线束配置在无绳动力工具中。
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