CN209608489U - 电动工具以及电动机组件 - Google Patents

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CN209608489U CN201822131834.2U CN201822131834U CN209608489U CN 209608489 U CN209608489 U CN 209608489U CN 201822131834 U CN201822131834 U CN 201822131834U CN 209608489 U CN209608489 U CN 209608489U
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M·罗马诺
J·克拉克
R·C·麦格克雷
J·H·莫伊伦
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Abstract

本实用新型涉及一种电动工具以及电动机组件，所述电动工具包括壳体以及支撑在壳体中的电动机组件。电动机组件包括定子芯以及接近定子芯的端部的电路板。电路板包括背向定子芯的发热元件。电动机组件还包括端盖，其联结到定子芯并且与发热元件热接触，以作为散热器从发热元件移除热能。

Description

电动工具以及电动机组件
技术领域
本实用新型涉及一种电动工具以及电动机组件。
背景技术
典型的无刷直流电动机电联结到印刷电路板，该印刷电路板包括为电动机供电的场效应晶体管(FET)。当场效应晶体管为电动机供电时，场效应晶体管产生热量，该热量可能增加印刷电路板或电动机的其他部件的温度。
实用新型内容
在一个方面，本实用新型提供了一种电动工具，包括壳体和支撑在壳体中的电动机组件。电动机组件包括定子芯和邻近定子芯的端部的电路板。电路板包括背向定子芯的发热元件。电动机组件还包括端盖，该端盖联结到定子芯并且与发热元件热接触，以作为散热器从发热元件移除热能。
在另一方面，本实用新型提供了一种电动机组件，包括定子芯和邻近定子芯的端部的电路板。电路板包括背向定子芯的发热元件。电动机组件还包括端盖，该端盖联结到定子芯并且与发热元件热接触，以作为散热器从发热元件移除热能。
通过考虑详细描述和附图，本实用新型的其他方面将变得显而易见。
附图说明
图1是电动工具的侧视图。
图2是根据本实用新型一个实施例的电动机组件的透视图，其支撑在图1 的电动工具中。
图3是图2的电动机组件的分解图，其包括位于前端盖和后端盖之间的定子芯、转子和印刷电路板。
图4是后端盖的透视图，其示出了从后端盖的内表面延伸的多个突起。
图5是图2的电动机组件的放大视图，其示出了直接接触印刷电路板的发热元件的多个突起中的一个。
在详细解释本实用新型的任何实施例之前，应理解，本实用新型的应用不限于在以下描述中阐述的或在以下附图中示出的构造细节和部件布置。本实用新型能够具有其他实施例并且能够以各种方式实践或实施。
具体实施方式
图1示出了电动工具10(例如，可操作以切入工件的刳刨机)，其包括壳体15和支撑在壳体15中的无刷直流(DC)电动机组件20。电动机组件20 电联结到可充电电池组25，其选择性地联结到壳体15。使用来自电池组25的电力，电动机控制器26(例如，连接到一个或多个印刷电路板的一个或多个微处理器)响应于电动工具10的致动器40(例如，触发按钮)被按下而操作电动机组件20，以绕旋转轴线35驱动驱动机构30。图示的驱动机构30是夹头(chuck)，其选择性地将工具头(例如，麻花钻钻头、刳刨机钻头等)联结到电动工具10，以便于电动机组件20绕旋转轴线35驱动工具头。在其他实施例中，电动工具10可以是往复锯、旋转锯、锤钻、研磨机、打钉机、砂光机、剪切机等，其中该特定的电动工具包括适当的驱动机构，以便执行该电动工具的特定功能。另外，示出的电池组25是锂离子电池组，但在其他实施例中，电池组25可以是铅酸、镍镉、镍-金属氢化物等电池组。
参考图2和图3，图示的电动机组件20包括转子45，定子芯55，前端盖65，后端盖75，以及印刷电路板85(PCB)。转子45具有固定到输出轴50 的磁体(未示出)，其中输出轴50联结到驱动机构30。定子芯55具有中心腔 60，其绕旋转轴线35容纳转子45。前端盖65联结到定子芯55的前端70。后端盖75联结到定子芯55的后端80。印刷电路板85(PCB)位于定子芯55和后端盖75之间。输出轴50的前部由第一轴承105可旋转地支撑，第一轴承 105位于前端盖65的前轴承壳体110内。同样地，输出轴50的后部由第二轴承115可旋转地支撑，第二轴承115位于后端盖75的后轴承壳体120内，使得输出轴50由前端盖65和后端盖75绕旋转轴线35可旋转地支撑。在一个实施例中，第二轴承115可以压合到后轴承壳体120中。一旦电动机组件20被组装好，前端盖65和后端盖75通过紧固件90固定到定子芯55上，紧固件 90延伸穿过安装孔95，安装孔95形成在每一个前端盖65和后端盖75的周向侧壁100中。具体地，通过紧固紧固件90，前端盖65和后端盖75将夹紧力施加到定子芯55，从而将定子芯55固定到前端盖65和后端盖75。在所示实施例中，形成在前端盖65中的安装孔95带有螺纹，以容纳相应紧固件90的螺纹端，而后端盖75中的安装孔95是无螺纹的。
继续参考图2和图3，电动机组件20还包括风扇125，风扇125固定到输出轴50并且位于定子芯55的前端70和第一轴承105之间。图示的风扇125 至少部分地容纳在前端盖65内，并且包括朝向定子芯55延伸的散热叶片130，散热叶片130与穿过前端盖65的周向侧壁100形成的气流孔135径向对齐(图 2)。
如图2至图4最佳所示，后端盖75包括端壁140，后端盖75的周向侧壁100从端壁140延伸。后端盖75也包括从端壁140的内表面150朝向PCB 85 延伸的突起145(图4)。每个突起145位于后端盖75中的径向延伸的孔155 附近，其中每个径向延伸的孔155至少部分地由后端盖75的周向侧壁100限定。特别地，每个径向延伸的孔155由周向侧壁100的一部分以及端壁140的一部分限定，其中每个突起145的至少一部分设置在一个径向延伸的孔155中。在所示的实施例中，后端盖75包括绕旋转轴线35等距间隔120度的三个突起 145。在其他实施例中，后端盖75可包括多于或少于三个绕旋转轴线35等距间隔或不等距间隔的突起145。
如图3所示，电联结到控制器26的PCB 85包括与后端盖75连接的侧面160。特别地，侧面160包括安装孔165，每个安装孔165容纳从后端盖75 的端壁140延伸的柱170(图4)，以将PCB 85附接到后端盖75上。参考图3， PCB 85包括发热元件(例如，金属氧化物半导体FET175和电流感测电阻器 180)、热敏电阻185和从PCB 85的侧面160延伸的其他电气元件(例如，电容器、二极管、电压传感器等)。因此，发热元件背向定子芯55并朝向后端盖 75。在所示实施例中，PCB 85包括三对195的FET 175，其以与后端盖75的突起145相同的方式绕旋转轴线35间隔(即，绕旋转轴线35等距间隔120度)。因此，当PCB 85如上所述附接到柱170时，相应的突起145与FET 175的对 195热接触。特别地，每个突起145包括与热垫205(例如，诸如铜、铝等的高导热构件)的一侧直接接触的端表面200(图4)，并且热垫205的另一侧与一对195的FET 175(图5)和PCB 85上的附加发热元件(例如，电流感测电阻器180)直接接触。在其他实施例中，可以省略热垫205，使得散热器突起 145直接接触FET 175和一个或多个电流感测电阻器180。在进一步的实施例中，PCB 85可以包括多于或少于三对195，和/或不同数量的FET 175(和电流感测电阻器180)可以与每对195相关联。在另外的实施例中，散热器突起 145和/或热垫205可以直接接触PCB 85的除了FET 175和电流感测电阻器180 之外的发热元件。此外，PCB 85包括延伸穿过其中一个径向延伸的孔155的突起210(图2)。电端子215位于PCB突起210上，位于后端盖75的外侧，以用于与在其相对端连接到电池组25的电线(未示出)连接。在其他实施例中，可以省略PCB突起210，以使得电端子215位于后端盖75内。
在操作中，电池组25通过向电端子215供应电流来向PCB 85的各种电气元件提供DC电力。控制器26被配置为使用PCB 85上的电流感测电阻器180 监测由电动机组件20汲取的电流。另外，当电流行进通过PCB 85时，电流向 FET 175提供操作功率。具体地，通过选择性地激活FET 175，来自电池组25 的电力被选择性地施加到定子芯55，以使输出轴50绕旋转轴线35旋转，以操作驱动机构30。当电流通过FET 175和电流感测电阻器180时，FET 175和电流感测时电阻器180产生热量(即，热能)，其如果不消散，则可能会降低电动机组件20的性能。后端盖75用作PCB 85的散热器，以从FET 175和电流感测电阻器180移除热能，并且将热能引导离开定子芯55和转子45。特别地，由FET 175和电流检测电阻器180产生的热能通过热垫205、突起145消散并且消散到端壁140中，最终通过从后端盖75的外表面220延伸的散热翅片225通过对流(至少部分地)来消散。
此外，当电池组25为电动机组件20供电时，风扇125绕旋转轴线35 旋转，以引起通过电动机组件20的气流。特别地，当输出轴50旋转时，气流通过径向延伸的孔155进入电动机组件20，向前行进通过在定子芯55和转子 45之间的中心腔60，并通过气流孔135离开电动机组件20。随着气流移动通过径向延伸的孔155，气流冷却散热器突起145、热垫205、FET175和电流感测电阻器180，以将热能从电动机组件20消散。
此外，热敏电阻185与另一个热垫205直接接触，该热垫205与从后端盖75的端壁140延伸的另一个突起146直接接触，并且被配置为如果后端盖 75的温度超过预定阈值，则向控制器26发送信号。在一个实施例中，预定阈值是FET 175的最大工作温度，以使得在热敏电阻185检测到后端盖75的温度(大约等于FET 175的温度)超过预定阈值时，控制器26可以停用电动机组件20以防止损坏。在其他实施例中，预定阈值可以低于FET 175的最大工作温度(例如，为最大工作温度的90％)。
尽管已经参考某些优选实施例详细描述了本实用新型，但是在本实用新型描述的一个或多个独立方面的范围和精神内存在变化和修改。在权利要求中阐述了本实用新型的各种特征和优点。

Claims (32)

1.一种电动工具，其特征在于，该电动工具包括：
壳体；以及
电动机组件，支撑在所述壳体中，所述电动机组件包括：
定子芯，
电路板，邻近所述定子芯的端部，所述电路板包括背向所述定子芯的发热元件，以及
端盖，联结到所述定子芯，并且与所述发热元件热接触，以作为散热器从所述发热元件移除热能。
2.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于，所述电路板位于所述端盖和所述定子芯的所述端部之间，其中所述端盖包括从所述端盖的内表面延伸的突起，并且其中所述突起与所述发热元件热接触。
3.根据权利要求2所述的电动工具，其特征在于，该电动工具还包括位于所述突起和所述发热元件之间的热垫，其中所述突起与所述热垫直接接触，并且其中所述热垫与所述发热元件直接接触。
4.根据权利要求2所述的电动工具，其特征在于，所述端盖包括径向延伸的孔，并且其中所述突起至少部分地设置在所述径向延伸的孔中。
5.根据权利要求4所述的电动工具，其特征在于，所述端盖包括
端壁，所述突起从所述端壁延伸，以及
周向侧壁，至少部分地限定所述径向延伸的孔。
6.根据权利要求5所述的电动工具，其特征在于，所述径向延伸的孔是第一径向延伸的孔，并且其中所述端盖包括第二径向延伸的孔，所述电路板延伸穿过所述第二径向延伸的孔。
7.根据权利要求6所述的电动工具，其特征在于，所述电路板包括设置在所述电路板的一部分上的电端子，其延伸穿过所述端盖中的所述第二径向延伸的孔，并且其中所述电端子被配置为向所述发热元件提供电力。
8.根据权利要求7所述的电动工具，其特征在于，该电动工具还包括电池组，所述电池组由所述壳体支撑并且与所述电端子电连接，以选择性地向所述发热元件供电。
9.根据权利要求5所述的电动工具，其特征在于，所述端盖包括多个散热翅片，所述多个散热翅片在与所述突起相反的方向上从所述端壁延伸。
10.根据权利要求9所述的电动工具，其特征在于，所述散热翅片相对于所述定子芯的中心轴线在径向方向上定向。
11.根据权利要求4所述的电动工具，其特征在于，所述电动机组件还包括风扇，所述风扇引起通过所述径向延伸的孔的气流，以冷却所述突起和所述发热元件。
12.根据权利要求2至11中任一项所述的电动工具，其特征在于，所述突起是第一突起，并且所述发热元件是第一发热元件，其中所述电路板包括背向所述定子芯的第二发热元件，并且其中所述端盖包括从所述端盖的所述内表面延伸的第二突起，其与所述第二发热元件热接触。
13.根据权利要求12所述的电动工具，其特征在于，所述电路板包括背向所述定子芯的第三发热元件，并且其中所述端盖包括从所述端盖的所述内表面延伸的第三突起，其与所述第三发热元件热接触。
14.根据权利要求13所述的电动工具，其特征在于，所述第一发热元件、所述第二发热元件和所述第三发热元件是场效应晶体管。
15.根据权利要求1至11中任一项所述的电动工具，其特征在于，所述电动机组件还包括转子，其设置在所述定子芯内，并且其中所述转子的第一端由所述端盖可旋转地支撑。
16.根据权利要求15所述的电动工具，其特征在于，所述端盖是第一端盖，并且其中所述电动机组件还包括第二端盖，所述第二端盖联结到所述定子芯的与所述电路板相对的一端，并且其中所述转子的第二端由所述第二端盖可旋转地支撑。
17.根据权利要求16所述的电动工具，其特征在于，所述第一端盖和所述第二端盖紧固在一起，以向所述定子芯施加夹紧力。
18.根据权利要求16所述的电动工具，其特征在于，所述电动机组件还包括至少部分地容纳在所述第二端盖内的风扇。
19.一种电动机组件，其特征在于，该电动机组件包括：
定子芯；
电路板，邻近所述定子芯的端部，所述电路板包括背向所述定子芯的发热元件；以及
端盖，联结到所述定子芯，并且与所述发热元件热接触，以作为散热器从所述发热元件移除热能。
20.根据权利要求19所述的电动机组件，其特征在于，所述电路板位于所述端盖和所述定子芯的所述端部之间，其中所述端盖包括从所述端盖的内表面延伸的突起，并且其中所述突起与所述发热元件热接触。
21.根据权利要求20所述的电动机组件，其特征在于，该电动机组件还包括位于所述突起和所述发热元件之间的热垫，其中所述突起与所述热垫直接接触，并且其中所述热垫与所述发热元件直接接触。
22.根据权利要求20所述的电动机组件，其特征在于，所述端盖包括径向延伸的孔，并且其中所述突起至少部分地设置在所述径向延伸的孔中。
23.根据权利要求22所述的电动机组件，其特征在于，所述端盖包括
端壁，所述突起从所述端壁延伸，以及
周向侧壁，至少部分地限定所述径向延伸的孔。
24.根据权利要求23所述的电动机组件，其特征在于，所述径向延伸的孔是第一径向延伸的孔，并且其中所述端盖包括第二径向延伸的孔，所述电路板延伸穿过所述第二径向延伸的孔。
25.根据权利要求24所述的电动机组件，其特征在于，所述电路板包括设置在所述电路板的一部分上的电端子，其延伸穿过所述端盖中的所述第二径向延伸的孔，并且其中所述电端子被配置为向所述发热元件提供电力。
26.根据权利要求23所述的电动机组件，其特征在于，所述端盖包括多个散热翅片，所述多个散热翅片在与所述突起相反的方向上从所述端壁延伸。
27.根据权利要求22所述的电动机组件，其特征在于，所述电动机组件还包括风扇，所述风扇引起通过所述径向延伸的孔的气流，以冷却所述突起和所述发热元件。
28.根据权利要求20至27中任一项所述的电动机组件，其特征在于，所述突起是第一突起，并且所述发热元件是第一发热元件，其中所述电路板包括背向所述定子芯的第二发热元件，以及其中所述端盖包括从所述端盖的所述内表面延伸的第二突起，其与所述第二发热元件热接触。
29.根据权利要求28所述的电动机组件，其特征在于，所述电路板包括背向所述定子芯的第三发热元件，并且其中所述端盖包括从所述端盖的所述内表面延伸的第三突起，其与所述第三发热元件热接触。
30.根据权利要求29所述的电动机组件，其特征在于，所述第一发热元件、所述第二发热元件和所述第三发热元件是场效应晶体管。
31.根据权利要求19至27中任一项所述的电动机组件，其特征在于，所述电动机组件还包括设置在所述定子芯内的转子，并且其中所述转子的第一端由所述端盖可旋转地支撑。
32.根据权利要求31所述的电动机组件，其特征在于，所述端盖是第一端盖，并且其中所述电动机组件还包括第二端盖，所述第二端盖联结到所述定子芯的与所述电路板相对的一端，并且其中所述转子的第二端由所述第二端盖可旋转地支撑。
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