CN206807330U - 一种无刷电动工具 - Google Patents

Abstract

本申请实施例涉及一种无刷电动工具，所述无刷电动工具包括主控制电路、功率驱动电路和无刷电机，所述主控制电路和所述功率驱动电路位于同一电路板上，所述无刷电机与所述功率驱动电路电性连接，所述主控制电路用于控制所述功率驱动电路，以使所述功率驱动电路驱动所述无刷电机工作。本申请实施例将功率驱动电路和主控制电路设置在同一电路板上，节省了功率驱动电路和主控制电路之间的连线，解决了当前电动工具控制方案中线路复杂的问题。节省了电路板和接线在电动工具壳体内的占用空间，留取更多的空间用于电动工具放置其他部件，以便其产品升级之需，而且电动工具壳体内空间大，可以防止电动工具安装时，壳体内的部件互相碰撞受损，可靠性高。

Description

一种无刷电动工具

技术领域

本实用新型实施例涉及电动工具技术领域，特别是涉及一种无刷电动工具。

背景技术

近些年来，随着经济的高速发展，电动工具行业发展迅猛，电动工具被广泛应用于航天、高铁建设、造船、汽车制造、先进装备制造、道路建设、装饰、木材加工和金属加工等生产领域。根据产品的技术要求和应用领域等，可分三个等级，分别为工业级，专业级和家庭级。其中，工业级电动工具产品，主要用于加工精度和工作环境保护要求高的工作场所，如航天领域，高端设备制造等，具有较高的技术要求；专业级电动工具产品一般要求功率大、电机转速高、电机使用寿命长、可以长时间连续重复工作等；家庭级电动工具产品主要用于精度要求不高、持续运行时间不长、简单应用的场合，如家庭简单应用，装潢装修等，技术要求低。

现有的专业级的无刷电动工具的电气部分通常由供电电源电池包、主控制电路、功率驱动电路、调速控制开关和无刷电机等主要部分组成。

在实现本发明过程中，发明人发现相关技术中至少存在如下问题：目前的无刷电动工具是采用将主控制电路和功率驱动电路部分作为不同的独立电路部分，两者之间的电气连接线路复杂，并且电路板部分和线路部分占用电动工具壳体内的大量空间，使之安装时容易受损，可靠性比较低。

发明内容

本实用新型实施例主要解决的技术问题是提供一种线路简单、电动工具电气部分占用空间小、可靠性高的无刷电动工具。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例采用的一个技术方案是：一种无刷电动工具，包括主控制电路、功率驱动电路和无刷电机，所述主控制电路和所述功率驱动电路位于同一电路板上，所述无刷电机与所述功率驱动电路电性连接，所述主控制电路用于控制所述功率驱动电路，以使所述功率驱动电路驱动所述无刷电机工作。

可选的，所述功率驱动电路包括多个金属-氧化物半导体场效应晶体管，所述金属-氧化物半导体场效应晶体管采用直插型封装结构。

可选的，所述无刷电动工具还包括与所述电路板相对设置的散热单元，多个所述金属-氧化物半导体场效应晶体管固定设置于散热单元上，所述金属-氧化物半导体场效应晶体管与所述散热单元之间设置绝缘导热垫片。

可选的，所述金属-氧化物半导体场效应晶体管包括固定端部，所述固定端部上设有安装孔，所述金属-氧化物半导体场效应晶体管通过钉状物穿过所述安装孔和所述绝缘导热垫片固定在所述散热单元上。

可选的，所述无刷电机包括相对设置的转子和定子，所述定子与所述散热单元远离金属-氧化物半导体场效应晶体管的一侧固定连接，所述转子远离所述定子的一侧与为无刷电机散热的散热风扇固定连接。

可选的，所述电路板包括圆形部和连接部，所述散热单元为圆柱结构，所述电路板的圆形部设置于所述散热单元的一个底面，所述散热单元的另一个底面与所述定子固定连接，所述圆形部的直径与散热单元的截面直径以及所述定子的直径一致。

可选的，所述无刷电动工具还包括位置传感器检测电路，所述位置传感器检测电路位于所述电路板上。

可选的，所述无刷电动工具还包括位置传感器检测电路，所述电路板还包括位置传感器检测电路接口，所述位置传感器检测电路通过所述位置传感器检测接口与所述电路板连接。

可选的，所述电路板为多层结构，所述电路板的顶层设置有锡膏层。

可选的，所述锡膏层上设置有铜箔。

本实用新型实施例的有益效果是：本实用新型实施例将功率驱动电路和主控制电路设置在同一电路板上，节省了功率驱动电路和主控制电路之间的连线，解决了当前电动工具控制方案中线路复杂的问题。节省了电路板和接线在电动工具壳体内的占用空间，留取更多的空间用于电动工具放置其他部件，以便其产品升级之需，而且电动工具壳体内空间大，可以防止电动工具安装时，壳体内的部件互相碰撞受损，可靠性高。

附图说明

图1是本实用新型实施例无刷电动工具电气部分的示意图；

图2是本实用新型实施例无刷电动工具电气部分的示意图；

图3是本实用新型实施例无刷电动工具的电路板、场效应晶体管和散热单元的爆炸结构示意图；

图4是本实用新型实施例无刷电动工具的定子、转子及散热风扇和散热单元的爆炸结构示意图；

图5是本实用新型实施例锡膏层和铜箔的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请一并参阅图1-图4，其中图1和图2为电气部分示意图，图3和图4为结构部分示意图，如图1和图2所示，本发明的无刷电动工具，其电气部分包括无刷电机10、功率驱动电路20、主控制电路30和位置传感器检测电路40，功率驱动电路20用于驱动无刷电机10工作，主控制电路30用于控制功率驱动电路20中的开关管(图中未示出)的开和关，以控制功率驱动电路20驱动无刷电机10工作，位置传感器检测电路40用于检测无刷电机10工作时转子的位置。

其中，所述功率驱动电路20、主控制电路30和位置传感器检测电路40位于同一块电路板100上。所述电路板100上还设置有电源接口J1和外围电气部件接口J2。所述电源接口J1用于连接供电电源电池包BT，现有的方案中，由于主控制电路和功率驱动电路各占一个电路板，其中一个电路板上电源接口只有很小的电流回路，另一个电路板上电源接口是大电流回路，而本实施例中由于将主控制电路30和功率驱动电路20集成在同一个电路板上，因此只有一个电源接口J1为大电流回路。电动工具工作时，电源线路部分会产生很大的电流，大电流会产生很大的电磁干扰，将电源接口J1设置为独立的电源接口，可以避免大电流工作时干扰其他线路部分。

所述外围电气部件接口J2用于连接LED灯、调速开关、各种按键开关等外围电气部件，将LED灯，调速开关，各种按键开关等外围电气部件通过电路板100上预留的接口J2与电路板100上的各电气部件实现相互电气连接，结构更简洁、方便。外围电气部件接口J2中还包含了与电池包BT通信握手的协议数据线，方便主控制电路30对电池包BT的管理和监控，提供更智能、安全的供电电源。

在实际应用中，外围电气部件接口J2可以设计成接插件插拔接线的方式，方便线路连接和维护，也可以将外围电气部件的线路直接焊接在电路板100上。

在电源接口J1和电池包BT之间还连接有保险丝F1，当电动工具电气部分产生短路或电气不良时，保险丝会熔断，为电动工具提供可靠的安全保护机制。

本实用新型实施例将功率驱动电路20和主控制电路30设置在同一电路板100上，节省了功率驱动电路20和主控制电路30之间的连线，解决了当前电动工具控制方案中线路复杂的问题。节省了电路板和接线在电动工具壳体内的占用空间，留取更多的空间用于电动工具放置其他部件，以便其产品升级之需，而且电动工具壳体内空间大，可以防止电动工具安装时，壳体内的部件互相碰撞受损，可靠性高。

可选的，在无刷电动工具的其他实施例中，也可以不将位置传感器检测电路40集成在电路板100上。可以将位置传感器检测电路40设置在其他电路板上，例如单独设置在一块电路板上，然后在电路板100上设置位置传感器检测电路接口J3，如图2所示。因为有些无刷电机在出厂时就自带了位置传感器检测电路40，在这种情况下，只需将其自带的位置传感器检测电路40通过电路板100上的位置传感器检测电路接口J3与电路板100上的其他部件实现电气连接。这样结构上也更简洁、方便。图1为将位置传感器检测电路集成在电路板100上的方案，图2为未将位置传感器检测电路集成在电路板100上的方案。将位置传感器集成在电路板100上，可以节省一块单独的电路板，更加节省空间。

可选的，在无刷电动工具的其他实施例中，也可以不使用保险丝或者使用其他保险装置。

可选的，在无刷电动工具的其他实施例中，在不需要对电池包BT进行管理和监控的场合，外围电气部件接口J2中也可以不包含与电池包BT通信握手的协议数据线。

请参照图3，功率驱动电路中的开关管可以采用金属-氧化物半导体场效应晶体管21(以下简称场效应晶体管)，在该实施例中，所述场效应晶体管21采用直插型封装结构，图3示出了六个场效应晶体管21在电路板100上的具体安装位置212，六个场效应晶体管的管脚213被固定在电路板100上。

其中，直插型场效应晶体管21包括固定端部214，固定端部214上设有安装孔211。为了对场效应晶体管21进行散热，可以给场效应晶体管21设置散热单元60。对直插型场效应晶体管来说，如图3所示，可以采用螺钉穿过场效应晶体管21固定端部214上的安装孔211将场效应晶体管21固定在散热单元60上。场效应晶体管21和散热单元60之间设置绝缘导热垫片50以将场效应晶体管21和散热单元60实现电气隔离，螺钉可以同时穿过绝缘导热垫片50，以避免绝缘导热垫片50脱离场效应晶体管21。

需要说明的是，图3是本发明实施例提供的无刷电动工具的电路板、场效应晶体管和散热单元的爆炸示意图，在实际使用中，电路板100和散热单元60是相对设置的，通过场效应晶体管21固定在一起。

其中，散热单元60可以为散热片或者散热器。

采用直插型封装的场效应晶体管21可以直接将场效应晶体管21固定在散热片(或散热器)上，能大大减小场效应晶体管21与散热片(或散热器)之间的传导热阻，增大两者之间的导热系数，大大增加了场效应晶体管21的导热性能。而且，因为采用直插型的场效应晶体管21,占用空间小，电路板上留有足够的空间来走大电流，防止电磁干扰对主控制电路30的影响。相比贴片型的场效应晶体管21的驱动方案不仅成本更低、简单、易于PCBA生产制作，而且可靠性好，稳定性强并有着有很好的散热性能。

可选的，在其他实施例中，所述场效应晶体管也可以采用贴片式封装结构，将场效应晶体管贴片焊接在电路板上，然后将电路板用螺钉固定在散热器或者散热片上，并在场效应晶体管和散热器之间放置绝缘导热垫片，但这种散热处理方式存在着很大的传导热阻，使之导热系数很小，场效应晶体管内部的积热不能快速的、可靠的通过有效的热传递通道传递消散出来，当场效应晶体管长时间工作通过大电流时，很容易导致场效应晶体管内部热能的聚积达到场效应晶体管雪崩能量极限值而发生雪崩击穿，导致烧毁器件和线路。

如图4所示，无刷电机10包括相对设置的转子12和定子11，所述定子11与散热单元60远离电路板100的一侧固定连接，所述转子12远离定子11的一侧与散热风扇200固定连接。即转子12的一端固定连接有风扇200，转子12的另一端用于伸入定子11内部，定子11的一端用于收容转子12，另一端设置散热单元60。散热单元60用于为场效应晶体管21(图4中未示出)散热，场效应晶体管21的固定端部214固定在散热单元60上，同时管脚213固定在电路板100上。

其中，散热风扇200的作用是为无刷电机散热，防止无刷电机运转时过热导致电机受损，在本实施例中，将散热单元60和电路板100作为一个整体固定在定子11上，与无刷电机10连为一个整体的结构，这样当无刷电机10的转子12运转时，会带动散热风扇200的风叶运转，产生风力，风力的方向是从无刷电机10的转子12部分吹向定子11部分的，因此会吹向场效应晶体管21的散热单元60部分，加速场效应晶体管21的散热和电路板100的散热，能起到良好的散热效果，使得场效应晶体管21的内部温升和流过内部的I d电流(漏极电流)能达到一个自平衡调节状态。进一步提升了产品的稳定性和可靠性，同时延长了产品使用的寿命和大电流连续重复作业的时间。在该实施例中，所述散热单元60为圆柱结构，其一个底面与定子11固定连接，另一个底面与电路板100固定连接，所述电路板100包括圆形部101和连接部102，所述圆形部101的直径、散热单元60的底面直径以及定子11的直径一致。

需要说明的是，图4是本发明实施例提供的无刷电动工具的定子、转子和散热风扇的爆炸示意图，在实际使用中，转子12是设置于定子11内部的。

散热单元60为圆柱结构、电路板100包括圆形部101，且所述圆形部直径、散热单元的底面直径以及定子11的直径保持一致，这样可以减小散热单元和电路板的占用空间，进一步节省无刷电动工具的壳体内空间。

可选的，在其他实施例中，所述散热单元也可以不固定在定子上，而放置在其他位置。

可选的，在其他实施例中，所述散热器也可以不为圆柱结构，例如可以是长方体或者正方体结构。所述电路板也可以不包括圆形部，而采用长方形或者正方形的电路板。所述圆形部直径、散热单元的底面直径以及定子11的直径也可以不一致。

可选的，所述电路板为多层结构，如图5所示，所述电路板的顶层还设置有锡膏层103，所述锡膏层103上设置有铜箔104。设计锡膏层和铜箔，用于加大导体的的厚度，使之走大电流的能力大大增强。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种无刷电动工具，包括主控制电路、功率驱动电路和无刷电机，其特征在于，所述主控制电路和所述功率驱动电路位于同一电路板上，所述无刷电机与所述功率驱动电路电性连接，所述主控制电路用于控制所述功率驱动电路，以使所述功率驱动电路驱动所述无刷电机工作。

2.根据权利要求1所述的无刷电动工具，其特征在于，所述功率驱动电路包括多个金属-氧化物半导体场效应晶体管，所述金属-氧化物半导体场效应晶体管采用直插型封装结构。

3.根据权利要求2所述的无刷电动工具，其特征在于，所述无刷电动工具还包括与所述电路板相对设置的散热单元，多个所述金属-氧化物半导体场效应晶体管固定设置于散热单元上，所述金属-氧化物半导体场效应晶体管与所述散热单元之间设置绝缘导热垫片。

4.根据权利要求3所述的无刷电动工具，其特征在于，所述金属-氧化物半导体场效应晶体管包括固定端部，所述固定端部上设有安装孔，所述金属-氧化物半导体场效应晶体管通过钉状物穿过所述安装孔和所述绝缘导热垫片固定在所述散热单元上。

5.根据权利要求3所述的无刷电动工具，其特征在于，所述无刷电机包括相对设置的转子和定子，所述定子与所述散热单元远离金属-氧化物半导体场效应晶体管的一侧固定连接，所述转子远离所述定子的一侧与为无刷电机散热的散热风扇固定连接。

6.根据权利要求5所述的无刷电动工具，其特征在于，所述电路板包括圆形部和连接部，所述散热单元为圆柱结构，所述电路板的圆形部设置于所述散热单元的一个底面，所述散热单元的另一个底面与所述定子固定连接，所述圆形部的直径与散热单元的截面直径以及所述定子的直径一致。

7.根据权利要求1至6任一项所述的无刷电动工具，其特征在于，所述无刷电动工具还包括位置传感器检测电路，所述位置传感器检测电路位于所述电路板上。

8.根据权利要求1至6任一项所述的无刷电动工具，其特征在于，所述无刷电动工具还包括位置传感器检测电路，所述电路板还包括位置传感器检测电路接口，所述位置传感器检测电路通过所述位置传感器检测接口与所述电路板连接。

9.根据权利要求8所述的无刷电动工具，其特征在于，所述电路板为多层结构，所述电路板的顶层设置有锡膏层。

10.根据权利要求9所述的无刷电动工具，其特征在于，所述锡膏层上设置有铜箔。