CN210006627U - 一种无刷电机集成控制开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种无刷电机集成控制开关，包括相互嵌合装配的第一盖板和第二盖板、基座、PCB控制板和开关组件；开关组件、PCB控制板均设置在基座内腔，开关组件的换向组件设置在基座的换向滑槽内，其换向曲柄包括转轴、拨杆及拨柄，拨杆自由端端部设置一个支架，支架与基座内壁通过换向弹簧抵接，支架朝向拨杆的一侧开设多个凹槽；换向滑块相背的两侧分别与换向滑槽的侧壁、拨杆滑动抵接，其开设有换向导槽，拨杆上设置有导向柱，拨柄沿转轴周向摆动带动换向滑块沿换向滑槽轴向来回滑动；换向滑块与基座内底面滑动抵触，换向滑块背对PCB控制板，换向滑块上固定连接有换向弹片。使用本实用新型后，集成控制开关换向稳定，换向轻松且使用寿命更长。

Description

一种无刷电机集成控制开关

技术领域

本实用新型涉及无刷电机领域，尤其涉及一种无刷电机集成控制开关。

背景技术

目前市场上绝大多数采用无刷电机开关，其开关部分和控制部分是分开设计的，即由独立的无刷信号开关、独立的电路控制板构成。这样的方式存在开关与控制板之间的连接复杂，可靠性差，装配效率低，同时也存在维修困难，维修成本过高等等问题。

为了解决上述问题，企业尝试将电动工具的开关部分和无刷电机控制部分集成设计成一个集成控制开关，把电路控制系统(包括主控电路、调速电路和换向电路)和开关的机械信号部分集成在一起，节省装配空间，工艺简单，同时也节省成本。名称为“一种无刷集成开关”的实用新型(申请号为201810139563.7)提出了将开关部分和控制部分集成的方案。

但是在上述方案中存在着如下问题：无刷电机的换向结构换向效果差，使用寿命短，这导致了集成控制开关可能整体感觉质感较差和使用寿命短，不利于产品的销售。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供一种无刷电机集成控制开关。使用本实用新型后，集成控制开关换向稳定，使用寿命更长，提高企业的产品质量。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种无刷电机集成控制开关，包括第一盖板、第二盖板、盒状的基座、第一PCB控制板和开关组件，所述第一盖板和第二盖板分处于基座两侧并与基座嵌合装配；所述开关组件设置于基座的空腔内，所述第一PCB控制板设置在基座内且覆盖于开关组件上，第一PCB控制板朝向开关组件的一面固定设置有换向金属箔和调速金属箔，所述基座上设置有输入端子和输出端子，所述调速金属箔通过第一PCB控制板上的电路与输入端子相连接，所述换向金属箔通过第一PCB控制板上的电路与输出端子相连接，其特征在于：所述开关组件包括换向组件、调速组件，所述基座的内腔设置有用于放置换向组件的换向滑槽和用于放置调速组件的调速空腔，调速空腔内设置调速滑槽，调速滑槽一侧设置有串联在开关电路中的导电金属片和翘板弹片，调速组件控制翘板弹片的状态以控制开关电路的断开和闭合；换向滑槽轴向一端的基座侧壁上开设有与换向滑槽连通的拨杆孔以及垂直于拨杆孔且相对于换向滑槽设置在拨杆孔另一端的轴孔，轴孔的两端中，至少一端与基座外部连通；换向组件设置在换向滑槽内，包括转动连接在轴孔内的换向曲柄，换向曲柄包括转动连接在轴孔内且至少一端伸出轴孔外的转轴、固定连接在转轴上且穿过拨杆孔插入换向滑槽内的拨杆、以及固定连接在转轴位于基座外的一端的拨柄，拨杆与拨柄均垂直于转轴轴向，拨杆自由端端部相对地设置有一个支架，该支架背对拨杆的一端与基座内侧壁通过换向弹簧抵接，支架朝向拨杆的一侧开设有两个或三个凹槽，所有凹槽沿转轴径向依次排列，任意两相邻凹槽之间通过圆滑的凸筋衔接，拨杆自由端伸入其中一个凹槽内；

换向组件还包括一个换向滑块，该换向滑块位于拨杆与换向滑槽的侧壁之间，换向滑块相背的两侧分别与换向滑槽的侧壁、拨杆滑动抵接，换向滑块朝向拨杆的一侧开设有相对于换向滑槽的轴向倾斜设置的换向导槽，所述拨杆上设置有插入换向导槽内并可沿换向导槽长度方向滑动的导向柱，拨柄沿转轴周向摆动带动换向滑块沿换向滑槽轴向来回滑动；

换向滑块朝向基座内底面的一侧与基座内底面滑动抵触，换向滑块背对基座的一面朝向第一PCB控制板，换向滑块上固定连接有与换向金属箔抵触以实现电性连接的换向弹片。

作为一种优选方案，调速滑槽轴向一端的基座侧壁上开设有与调速滑槽连通的调速孔，所述调速组件包括滑动连接在调速孔内的推杆、滑动连接在调速滑槽内且与推杆固定连接的调速滑块，以及设置在调速滑块远离推杆一端的调速弹簧，调速弹簧沿调速滑槽轴向设置，一端与调速滑块抵触，另一端与基座内侧壁抵接，与调速弹簧抵触的基座内侧壁上固定连接有用于定位调速弹簧的调速卡件，在调速滑块朝向第一PCB控制板的一侧固定设置有两个调速弹片，两个调速弹片同时与调速金属箔正对并抵接。

作为一种优选方案，调速弹簧为预压缩的圈簧，调速卡件为圆锥体，调速卡件直径大的一端与基座内侧壁固定连接，另一端插入调速弹簧内孔内以限制调速弹簧侧摆。

作为一种优选方案，所述支架的底部设置两个换向弹簧。

作为一种优选方案，所述换向导槽与换向滑槽的轴向形成20°～80°夹角。

作为一种优选方案，所述基座内底面上开设有供支架端部插入的第一支架开口，支架可在第一支架开口的限制下沿换向滑槽轴向滑动。

作为一种优选方案，所述第一PCB控制板上开设有一个缺口，该缺口与基座内侧壁构成了第二支架开口，支架朝向第一PCB控制板的一端插入第二支架开口中，支架可在第一支架开口和第二支架开口的限制下，仅沿换向滑槽的轴向移动，所有凹槽均位于基座内部。

作为一种优选方案，任意两相邻凹槽之间通过圆滑的凸筋衔接，拨杆自由端呈半球形并伸入其中一个凹槽1内。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型利用拨柄与支架上的多个凹槽的配合来实现拨柄位置的锁定，通过导向柱与换向导槽的配合来实现在拨柄摆动过程中驱动换向滑块的滑动，并带动换向滑块上的换向弹片移动以接通不同的换向金属箔，从而实现无刷电机的换向。换向过程中支架在换向曲柄底部和换向弹簧的共同作用下进行“向底部运动-复位”的运动，当拨杆自由端相对于支架滑动时，支架在换向弹簧的作用下使得支架能够具有微量的摆动以使拨杆自由端更容易从一个凹槽滑动至另一个凹槽，这样使得拨杆换向更为轻松，同时，减小拨杆与支架的摩擦力，降低支架的磨损，延长开关换向组件的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的组合状态示意图。

图2为本实用新型的爆炸图。

图3为本实用新型中基座的正视图。

图4为本实用新型中基座的后视图。

图5为本实用新型中基座的立体图。

图6为本实用新型中换向组件立体图。

图7为本实用新型中换向组件正视图。

图8为本实用新型中换向曲柄示意图。

图9为本实用新型中换向滑块示意图。

图10为本实用新型中支架示意图。

图11为本实用新型中调速组件示意图。

图12为换向组件装配在基座中的示意图。

图13为调速组件装配在基座中的示意图。

图14为换向组件和调速组件均装配在基座中的示意图。

图15为第一PCB控制板和第二PCB控制板装配示意图。

图16为第一PCB控制板和基座装配示意图。

图17为第一PCB控制板和基座装配在A-A方向的剖视图。

其中：1、第一盖板；2、PCB控制板；201、第一PCB控制板；2011、调速金属箔；2012、换向金属箔；202、第二PCB控制板；203、FPC；3、换向组件；301、换向曲柄；3011、导向柱；3012、转轴；3013、拨杆；3014、拨柄；302、支架；3021、凹槽；3022、凸筋；303、换向弹簧；304、换向滑块；3041、换向导槽；3042、换向弹片；4、调速组件；401、推杆；402、调速滑块；403、调速弹片；404、调速弹簧；405、调速卡件；5、基座；501、拨杆孔；502、调速孔；503、换向滑槽；504、调速空腔；5041、调速滑槽；505、第一支架开口；506、轴孔；507、第一隔板；508、第二支架开口；6、第二盖板；7、输入端子；8、输出端子；9、导电金属片；10、翘板弹片；11、闭合弹簧。

具体实施方式

下面结合附图，说明本实用新型的具体实施方式。

如图1～图14所示的一种无刷电机集成控制开关，第一盖板1和第二盖板6分处于基座5两侧并与基座5嵌合装配，基座5成盒状结构，内部为内腔，朝向第一盖板1的一侧为口部，朝向第二盖板6的一侧为底部，第一PCB控制板201安装于基座5口部且受第一盖板1的抵触而保持固定，所述第二盖板6同样成盒状结构且朝向基座5的一侧为口部，第二盖板6盖合在基座5上后，与基座5的底部形成一个空腔，所述第二PCB控制板202则安装于基座5与第二盖板6形成的空腔内，所述基座5上开设有一个缺口，缺口中设置有FPC(即柔性电路板)203用于连接第一PCB控制板201和第二PCB控制板202，基座5的内腔内由第一隔板507分隔成用于放置换向组件3的换向滑槽503和用于放置调速组件4的调速空腔504，调速空腔504内设置有调速滑槽5041，调速滑槽5041轴向一端的基座5侧壁上开设有与调速滑槽5041连通的调速孔502，换向滑槽503轴向一端的基座5侧壁上开设有与换向滑槽503连通的拨杆孔501以及垂直于拨杆孔501且相对于换向滑槽503设置在拨杆孔501另一端的轴孔506，轴孔506的两端均与基座5外部连通。

第一PCB控制板201朝向基座5的一面固设有分别与调速滑槽5041相对的调速金属箔2011、与换向滑槽503相对的换向金属箔2012。

换向组件3设置在换向滑槽503内，包括转动连接在轴孔506内的换向曲柄301，换向曲柄301包括转动连接在轴孔506内且两端分别伸出轴孔506外的转轴3012、固定连接在转轴3012上且穿过拨杆孔501插入换向滑槽503内的拨杆3013、以及固定连接在转轴3012位于基座5外任一端的拨柄3014，拨杆3013与拨柄3014均垂直于转轴3012轴向，拨杆3013自由端端部相对地设置有一个支架302，该支架302背对拨杆3013的一端与基座5内侧壁通过换向弹簧303抵接，支架302朝向拨杆3013的一侧开设有三个凹槽3021，三个凹槽3021沿转轴3012径向依次排列，任意两相邻凹槽3021之间通过圆滑的凸筋3022衔接，拨杆3013自由端呈半球形并伸入其中一个凹槽3021内。

换向组件3还包括一个换向滑块304，该换向滑块304位于拨杆3013与第一隔板507之间，换向滑块304两侧分别与第一隔板507、拨杆3013滑动抵接，换向滑块304朝向拨杆3013的一侧开设有与换向滑槽503的轴向成30°或45°或60°的换向导槽3041，所述拨杆3013上设置有插入换向导槽3041内的导向柱3011，导向柱3011可沿换向导槽3041长度方向滑动，拨柄3014沿转轴3012周向摆动带动换向滑块304沿换向滑槽503的轴向来回滑动。

换向滑块304朝向基座5内底面的一侧与基座5内底面滑动抵触，换向滑块304背对基座5的一面朝向第一PCB控制板201，且与第一PCB控制板201上设置的换向金属箔2012正对，换向滑块304朝向第一PCB控制板201的一侧固定连接有用于与换向滑块304抵触以实现电性连接的换向弹片3042，所述换向金属箔2012数量为三片，沿换向滑槽503轴向依次离散排列，换向弹片3042在沿换向滑槽503轴向移动时，能与任意两片相邻的换向金属箔2012抵触以实现两片相邻的换向金属箔2012的导通，也能介于三片换向金属箔2012之间的两条空当处而使开关电路断开。

所述基座5的底面上开设有与支架302对应的第一支架开口505，支架302朝向基座5内底面的一端插入第一支架开口505内，所述第一PCB控制板201上开设有一个缺口，该缺口与基座5内侧壁构成了第二支架开口508，支架302朝向第一PCB控制板201的一端插入第二支架开口508中，支架302在第一支架开口505和第二支架开口508的限制下，仅可沿换向滑槽503的轴向移动，所有凹槽3021均位于基座5内部。

如图3、图11、图13所示，调速孔502位于调速滑槽5041轴向的一端，调速组件4包括滑动连接在调速孔502内的推杆401、滑动连接在调速滑槽5041内且与推杆401固定连接的调速滑块402，以及设置在调速滑块402远离推杆401一端的调速弹簧404，调速弹簧404沿调速滑槽5041轴向设置，一端与调速滑块402抵触，另一端与基座5内侧壁抵接，与调速弹簧404抵触的基座5内侧壁上固定连接有用于定位调速弹簧404的调速卡件405，在本实施例中，调速弹簧404为预压缩的圈簧，调速卡件405为圆锥体，调速卡件405直径大的一端与基座5内侧壁固定连接，另一端插入调速弹簧404内孔内以限制调速弹簧404侧摆。在调速滑块402朝向第一PCB控制板201的一侧固定设置有两个调速弹片403，两个调速弹片403同时与调速金属箔2011正对并抵接。

如图13所示，调速滑槽5041远离换向组件3的一侧设置有串联在开关电路中的导电金属片9和翘板弹片10，调速组件4的调速滑块402在不受外力作用的情况下，与翘板弹片10的上端抵触，压迫翘板弹片10的上端向右侧移动以使翘板弹片10的下端与导电金属片9分离，开关电路断开，在推杆401受到推力而向下移动时，翘板弹片10的上端脱离调速滑块402，在闭合弹簧11的牵引下，翘板弹片10下端与导电金属片9抵触使开关电路闭合。

为了缩小开关的体积，PCB控制板2分为第一PCB控制板201和第二PCB控制板202，第一PCB控制板201和第二PCB控制板202间通过FPC203(即柔性电路板)连接。在本实施例中，第一PCB控制板201上的调速金属箔2011通过第一PCB控制板201、FPC203和第二PCB控制板202上的电路与输入端子7相连接，第一PCB控制板201上的换向金属箔2012通过第一PCB控制板201、FPC203和第二PCB控制板202上的电路与输出端子8相连接，两个输入端子7用于外接电源，三个输出端子8用于外接负载，负载为无刷电机。

使用本实用新型后，当需要调速时只需要推动推杆401，推杆401推动调速滑块402在调速滑槽5041内滑动，因此固装在调速滑块402一侧的调速弹片403位置发生变化，调速弹片403接触调速金属箔2011的位置也发生变化，使得PCB控制板2电路阻值发生变化，实现了控制开关对无刷电机速度的控制。

如图6所示，当拨杆3013自由端插入中间一个凹槽3021内时，导向柱3011位于换向导槽3041中间位置，此时，换向弹片3042的两端分别位于三片换向金属箔2012之间的两条空当中，因此，控制开关的电路断开，此时实际是处于一种保护状态。

如图7所示，当需要选择一个电机旋转方向时，人工拨动拨柄3014沿顺时针摆动，拨柄3014带动转轴3012转动，转轴3012带动拨杆3013沿顺时针转动，拨杆3013转动致使其自由端从中间的凹槽3021滑动到其左侧的一个凹槽3021内以实现锁止，拨杆3013转动过程中致使导向柱3011摆动，导向柱3011的摆动带动换向滑块304沿换向滑槽503向远离转轴3012的方向滑动，换向滑块304带动换向弹片3042沿换向滑槽503轴向移动以接通两片相邻的换向金属箔2012，控制开关电路可接通，在通过推杆401的控制下可控制无刷电机以不同的速度沿一个方向转动。

当需要更换电机旋转方向时，人工拨动拨柄3014沿逆时针摆动，使拨杆3013的自由端滑动至中间凹槽3021右侧的一个凹槽3021内，导向柱3011在拨杆3013摆动过程中，带动换向滑块304向接近转轴3012的方向滑动，换向滑块304带动换向弹片3042沿换向滑槽503轴向移动以接通另一片换向金属箔2012与中间一片换向金属箔2012，控制开关电路可接通，在通过推杆401的控制下可控制无刷电机以不同的速度沿反方向转动。

由于换向滑块304位置的变化使得换向弹片3042与换向金属箔2012接触的位置发生变化，因此外接三相电的信号发生变化，以此来控制无刷电机进行换向工作。拨杆3013自由端在离开一个凹槽3021过程中，拨杆3013会把支架302向基座5内侧壁按压，换向弹簧303被压缩，当拨杆3013自由端进入另一个凹槽3021中，支架302会在换向弹簧303的作用下复位，从而将拨杆3013限制在该凹槽3021中。在此换向过程中支架302进行“向底部运动-复位”的运动，由于支架302的整体接触面积大，因此稳定性更好，且换向弹簧303的行程相对较小，因此使用本实用新型后集成控制开关换向稳定，使用寿命更长，提高企业的产品质量。

以上描述是对本实用新型的解释，不是对实用新型的限定，本实用新型所限定的范围参见权利要求，在本实用新型的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (8)

1.一种无刷电机集成控制开关，包括第一盖板(1)、第二盖板(6)、盒状的基座(5)、第一PCB控制板(201)和开关组件，所述第一盖板(1)和第二盖板(6)分处于基座(5)两侧并与基座(5)嵌合装配；所述开关组件设置于基座(5)的空腔内，所述第一PCB控制板(201)设置在基座(5)内且覆盖于开关组件上，第一PCB控制板(201)朝向开关组件的一面固定设置有换向金属箔(2012)和调速金属箔(2011)，所述基座(5)上设置有输入端子(7)和输出端子(8)，所述调速金属箔(2011)通过第一PCB控制板(201)上的电路与输入端子(7)相连接，所述换向金属箔(2012)通过第一PCB控制板(201)上的电路与输出端子(8)相连接，其特征在于：所述开关组件包括换向组件(3)、调速组件(4)，所述基座(5)的内腔设置有用于放置换向组件(3)的换向滑槽(503)和用于放置调速组件(4)的调速空腔(504)，调速空腔(504)内设置调速滑槽(5041)，调速滑槽(5041)一侧设置有串联在开关电路中的导电金属片(9)和翘板弹片(10)，调速组件(4)控制翘板弹片(10)的状态以控制开关电路的断开和闭合；换向滑槽(503)轴向一端的基座(5)侧壁上开设有与换向滑槽(503)连通的拨杆孔(501)以及垂直于拨杆孔(501)且相对于换向滑槽(503)设置在拨杆孔(501)另一端的轴孔(506)，轴孔(506)的两端中，至少一端与基座(5)外部连通；换向组件(3)设置在换向滑槽(503)内，包括转动连接在轴孔(506)内的换向曲柄(301)，换向曲柄(301)包括转动连接在轴孔(506)内且至少一端伸出轴孔(506)外的转轴(3012)、固定连接在转轴(3012)上且穿过拨杆孔(501)插入换向滑槽(503)内的拨杆(3013)、以及固定连接在转轴(3012)位于基座(5)外的一端的拨柄(3014)，拨杆(3013)与拨柄(3014)均垂直于转轴(3012)轴向，拨杆(3013)自由端端部相对地设置有一个支架(302)，该支架(302)背对拨杆(3013)的一端与基座(5)内侧壁通过换向弹簧(303)抵接，支架(302)朝向拨杆(3013)的一侧开设有两个或三个凹槽(3021)，所有凹槽(3021)沿转轴(3012)径向依次排列，任意两相邻凹槽(3021)之间通过圆滑的凸筋(3022)衔接，拨杆(3013)自由端伸入其中一个凹槽(3021)内；

换向组件(3)还包括一个换向滑块(304)，该换向滑块(304)位于拨杆(3013)与换向滑槽(503)的侧壁之间，换向滑块(304)相背的两侧分别与换向滑槽(503)的侧壁、拨杆(3013)滑动抵接，换向滑块(304)朝向拨杆(3013)的一侧开设有相对于换向滑槽(503)的轴向倾斜设置的换向导槽(3041)，所述拨杆(3013)上设置有插入换向导槽(3041)内并可沿换向导槽(3041)长度方向滑动的导向柱(3011)，拨柄(3014)沿转轴(3012)周向摆动带动换向滑块(304)沿换向滑槽(503)轴向来回滑动；

换向滑块(304)朝向基座(5)内底面的一侧与基座(5)内底面滑动抵触，换向滑块(304)背对基座(5)的一面朝向第一PCB控制板(201)，换向滑块(304)上固定连接有与换向金属箔(2012)抵触以实现电性连接的换向弹片(3042)。

2.如权利要求1所述的一种无刷电机集成控制开关，其特征在于：调速滑槽(5041)轴向一端的基座(5)侧壁上开设有与调速滑槽(5041)连通的调速孔(502)，所述调速组件(4)包括滑动连接在调速孔(502)内的推杆(401)、滑动连接在调速滑槽(5041)内且与推杆(401)固定连接的调速滑块(402)，以及设置在调速滑块(402)远离推杆(401)一端的调速弹簧(404)，调速弹簧(404)沿调速滑槽(5041)轴向设置，一端与调速滑块(402)抵触，另一端与基座(5)内侧壁抵接，与调速弹簧(404)抵触的基座(5)内侧壁上固定连接有用于定位调速弹簧(404)的调速卡件(405)，在调速滑块(402)朝向第一PCB控制板(201)的一侧固定设置有两个调速弹片(403)，两个调速弹片(403)同时与调速金属箔(2011)正对并抵接。

3.如权利要求2所述的一种无刷电机集成控制开关，其特征在于：调速弹簧(404)为预压缩的圈簧，调速卡件(405)为圆锥体，调速卡件(405)直径大的一端与基座(5)内侧壁固定连接，另一端插入调速弹簧(404)内孔内以限制调速弹簧(404)侧摆。

4.如权利要求1所述的一种无刷电机集成控制开关，其特征在于：所述支架(302)的底部设置两个换向弹簧(303)。

5.如权利要求1所述的一种无刷电机集成控制开关，其特征在于：所述换向导槽(3041)与换向滑槽(503)的轴向形成20°～80°夹角。

6.如权利要求1所述的一种无刷电机集成控制开关，其特征在于：所述基座(5)内底面上开设有供支架(302)端部插入的第一支架开口(505)，支架(302)可在第一支架开口(505)的限制下沿换向滑槽(503)轴向滑动。

7.如权利要求6所述的一种无刷电机集成控制开关，其特征在于：所述第一PCB控制板(201)上开设有一个缺口，该缺口与基座(5)内侧壁构成了第二支架开口(508)，支架(302)朝向第一PCB控制板(201)的一端插入第二支架开口(508)中，支架(302)可在第一支架开口(505)和第二支架开口(508)的限制下，仅沿换向滑槽(503)的轴向移动，所有凹槽(3021)均位于基座(5)内部。

8.如权利要求1所述的一种无刷电机集成控制开关，其特征在于：任意两相邻凹槽(3021)之间通过圆滑的凸筋(3022)衔接，拨杆(3013)自由端呈半球形并伸入其中一个凹槽(3021)内。

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