CN210120463U - 无刷电机集成控制开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及无刷电机集成控制开关,第一盖板和第二盖板分处于基座两侧并与基座嵌合装配，开关组件固设于基座的内腔内，PCB控制板设置在基座内且覆盖于开关组件上，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；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，PCB控制板安装于基座与第二盖板形成的空腔内；控制元件和金属散热片均固设于PCB控制板背向开关组件的一面，金属散热片与控制元件的引脚连接；第二盖板开有与金属散热片相对应的散热口；金属散热板固接于第二盖板外侧且覆盖散热口。使用本实用新型后，能够使得电机开关的散热效果更佳，使用寿命更长，提高企业的产品质量。

Description

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”的发明专利申请(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：由于电机开关的空间比较小，导致电机开关的控制元件，尤其是MOSFET元件(即金属-氧化物半导体场效应晶体管，简称金氧半场效晶体管) 散热效果不佳，导致了电机开关使用寿命不佳，影响产品质量。

实用新型内容

为了解决上述问题，本申请人提供无刷电机集成控制开关。使用本实用新型后，能够使得电机开关的散热效果更佳，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：

无刷电机集成控制开关，包括基座、扣合在基座上的第二盖板、以及安装在第二盖板与基座之间的第二PCB控制板，所述基座与第二盖板相对的一面设置有换向滑槽和调速空腔，换向滑槽内设置有换向组件，调速空腔内设置有调速组件以及一个闭合开关，第二PCB控制板上设置有与换向组件对应的换向金属箔、与调速组件对应的调速金属箔，所述调速组件上设置有用于断开或闭合闭合开关的凸块，所述基座上设置有与第二PCB控制板电性连接的输出端子和输入端子，所述闭合开关串联在PCB控制板与输入端子之间，其特征在于，所述基座背对第二盖板的一侧扣合有第一盖板，第一盖板和基座之间卡接有第一PCB控制板，第一 PCB控制板和第二PCB控制板通过FPC连接，基座上设置有供FPC穿过的缺口或通孔。

作为一种优选方案，第二PCB控制板上设置有MOS管，MOS管上外包有金属散热片。

作为一种优选方案，设置在第二PCB控制板上的MOS管朝向第二盖板，第二盖板上开设有与MOS管对应的散热口，第二盖板外侧面上固定连接有金属散热板，所述MOS管穿过散热口使金属散热片与金属散热板抵接。

作为一种优选方案，所述金属散热板背对第二盖板的一面是凹凸不平的。

作为一种优选方案，第一盖板的一个外侧壁上一体成型有第一盖板耳部，基座的外侧壁上一体成型有与第一盖板耳部正对且贴接的基座耳部，第二盖板的外侧壁上一体成型有与基座耳部正对且贴接的第二盖板耳部，所述金属散热板延伸至与第二盖板耳部相对且与第二盖板耳部紧贴，第一盖板耳部上开设有第一盖板固定孔，基座耳部上开设有基座固定孔，第二盖板耳部上开设有第二盖板固定孔，金属散热板上开设有散热板固定孔，第一盖板固定孔、基座固定孔、第二盖板固定孔以及散热板固定孔同轴设置，第一盖板、基座、第二盖板以及金属散热板通过贯穿第一盖板固定孔、基座固定孔、第二盖板固定孔以及散热板固定孔的螺栓相互固定连接。

作为一种优选方案，所述金属散热板相对的两侧边缘垂直连接有向基座延伸的侧挡片，侧挡片遮挡在第二盖板和基座外侧。

本实用新型的有益效果如下：

使用本实用新型后，由于设置了第一PCB控制板和第二PCB控制板，并且将两块板分设在基座的两侧，从而降低了任一控制板上电子元器件的密度，进而降低任一控制板上电子元器件的发热量，使整个开关的发热点分散，这样有助于开关散热，从而延长开关的使用寿命，提高产品质量。

本实用新型进一步在电气元器件MOS管外部包覆金属散热片以提高MOS管的散热效率，降低MOS管工作温度，延长开关使用寿命。

本实用新型进一步在与设置有MOS管的第二PCB控制板相对的第二盖板上开设散热口，并在第二盖板外侧设置金属散热板，同时使金属散热片与金属散热板抵接，进一步提高MOS 管的散热效率，进一步延长开关使用寿命，提高开关使用稳定性。

本实用新型进一步将金属散热板背对第二盖板的一侧设置成凹凸不平以提高金属散热板与大气的接触面积，提高金属散热板的散热速度。

本实用新型进一步将第一盖板、基座、第二盖板以及金属散热板用螺栓紧固连接，使金属散热板与开关的连接更为牢固稳定，确保金属散热板与金属散热片的抵接关系，确保散热效果稳定。

本实用新型进一步在金属散热板两侧设置侧挡片，增加散热面积的同时，侧挡片为金属材质，强度更高，遮挡在第二盖板和基座外部能够有效地对开关的整个外壳体起到保护作用。此处所述外壳体是指由第一盖板、基座和第二盖板连接而成的结构。

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曲柄示意图。

图8为本实用新型中换向滑块正面图。

图9为本实用新型中换向滑块立体图。

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为换向组件和调速组件均装配在基座中的示意图。

图13为换向组件、调速组件和闭合开关均装配在基座中的示意图。

图14为本实用新型中第二PCB控制板立体示意图。

图15为本实用新型中第一PCB控制板和第二PCB控制板装配示意图。

图16为本实用新型中散热板的立体图。

图17为本实用新型中第一盖板的立体图。

图18为本实用新型中第二盖板的立体图。

图19为第一PCB控制板、支架和基座装配示意图。

图20为第一PCB控制板、支架和基座装配在A-A方向的剖视图。

其中：1、第一盖板；101、第一盖板耳部；1011、第一盖板固定孔；2、PCB控制板组；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；2021、金属散热片；2022、MOS管；203、FPC；3、基座；301、拨杆孔；302、换向滑槽；303、定位槽；304、基座耳部；3041、基座固定孔；305、调速孔；306、调速空腔；3061、调速滑槽；307、第一隔板；308、轴孔；309、支架开口；4、换向组件；401、换向曲柄；4011、导向柱；4012、转轴；4013、拨杆；4014、拨柄；402、支架；4021、凹槽；4022、凸筋； 403、换向弹簧；404、换向滑块；4041、换向导槽；4042、定位珠；4043、换向弹片；5、调速组件；501、推杆；502、调速弹片；503、调速弹簧；504、调速卡件；505、调速滑块； 506、凸块；6、第二盖板；601、第二盖板耳部；6011、第二盖板固定孔；602、散热口；7、金属散热板；701、散热凹槽；702、散热板固定孔；703、侧挡片；8、输入端子；9、输出端子；10、闭合开关。

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20所示的无刷电机集成控制开关，包括第一盖板1、第二盖板6、基座3、PCB控制板组2、换向组件4、调速组件5和金属散热板7，金属散热板7两侧折弯形成侧挡片703，侧挡片703遮挡在第二盖板6和基座3外侧。

本实施例中将PCB控制板分为第一PCB控制板201和第二PCB控制板202，第一盖板1和第二盖板6分处于基座3两侧并与基座3嵌合装配，基座3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3口部且受第一盖板1的抵触而保持固定，第二盖板6同样成盒状结构且朝向基座3的一侧为口部，第二盖板6盖合在基座3上后，与基座3的底部形成一个空腔，第二PCB控制板 202则安装于基座3与第二盖板6形成的空腔内，基座3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。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8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9相连接，两个输入端子8用于外接电源，三个输出端子9用于外接负载，负载为无刷电机。

MOS管2022和金属散热片2021均固设于第二PCB控制板202背向基座3的一面，金属散热片2021与MOS管2022的D引脚连接且金属散热片2021包覆MOS管2022；第二盖板6 开有与金属散热片2021相对应的散热口602；第一盖板1、第二盖板6、基座3上分别设置位置相对应的第一盖板耳部101、第二盖板耳部601、基座耳部304，第一盖板耳部101、第二盖板耳部601、基座耳部304、金属散热板7上分别开设相对应的第一盖板固定孔1011、第二盖板固定孔6011、基座固定孔3041和散热板固定孔702，螺丝穿过相对应的第一盖板固定孔1011、基座固定孔6011、第二盖板固定孔3041和散热板固定孔702将金属散热板7 固定在第二盖板6外侧且覆盖散热口602，金属散热板7背向第二盖板6的一面开设多个散热凹槽701；基座3的内腔内由第一隔板307分隔成用于放置换向组件4的换向滑槽302和用于放置调速组件5的调速空腔306，调速空腔306内设置有调速滑槽3061，调速滑槽3061 轴向一端的基座3侧壁上开设有与调速滑槽3061连通的调速孔305，换向滑槽302轴向一端的基座3侧壁上开设有与换向滑槽302连通的拨杆孔301以及垂直于拨杆孔301且相对于换向滑槽302设置在拨杆孔301另一端的轴孔308，轴孔308的两端均与基座3外部连通。

第一PCB控制板201朝向基座3的一面固设有分别与调速滑槽3061相对的调速金属箔 2011、与换向滑槽302相对的换向金属箔2012。

换向组件4设置在换向滑槽302内，包括转动连接在轴孔308内的换向曲柄401，换向曲柄401包括转动连接在轴孔308内且两端分别伸出轴孔308外的转轴4012、固定连接在转轴4012上且穿过拨杆孔301插入换向滑槽302内的拨杆4013、以及固定连接在转轴4012位于基座3外任一端的拨柄4014，拨杆4013与拨柄4014均垂直于转轴4012轴向，拨杆4013自由端端部相对地设置有一个支架402，该支架402背对拨杆4013的一端与基座3内侧壁通过换向弹簧403抵接，支架402朝向拨杆4013的一侧开设有三个凹槽4021，三个凹槽4021 沿转轴4012径向依次排列，任意两相邻凹槽4021之间通过圆滑的凸筋4022衔接，拨杆4013 自由端呈半球形并伸入其中一个凹槽4021内。

换向组件4还包括一个换向滑块404，该换向滑块404位于拨杆4013与第一隔板307之间，换向滑块404两侧分别与第一隔板307、拨杆4013滑动抵接，换向滑块404朝向拨杆4013的一侧开设有与换向滑槽302的轴向成30°或45°或60°的换向导槽4041，拨杆4013 上设置有插入换向导槽4041内的导向柱4011，导向柱4011可沿换向导槽4041长度方向滑动，拨柄4014沿转轴4012周向摆动带动换向滑块404沿换向滑槽302的轴向来回滑动，换向滑块404靠基座3的一面沿轴向固设一个定位珠4042，换向滑槽302靠换向滑块404的一面沿轴向设置三个用于定位珠4042伸入的定位槽303。

换向滑块404朝向基座3内底面的一侧与基座3内底面滑动抵触，换向滑块404背对基座3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404朝向第一PCB控制板201的一侧固定连接有用于与换向滑块404抵触以实现电性连接的换向弹片4043，换向金属箔2012数量为三片，沿换向滑槽302轴向依次离散排列，换向弹片4043在沿换向滑槽302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。

第一PCB控制板201上开设有一个缺口，该缺口与基座3内侧壁构成了支架开口309，支架402朝向基座3内底面的一端插入支架开口309内以实现限位，支架402可在支架开口 309的限制下，仅沿换向滑槽302的轴向移动，所有凹槽4021均位于基座3内部。

调速孔305位于调速滑槽3061轴向的一端，调速组件5包括滑动连接在调速孔305内的推杆501、滑动连接在调速滑槽3061内且与推杆501固定连接的调速滑块505，以及设置在调速滑块505远离推杆501一端的调速弹簧503，调速弹簧503沿调速滑槽3061轴向设置，一端与调速滑块505抵触，另一端与基座3内侧壁抵接，与调速弹簧503抵触的基座3内侧壁上固定连接有用于定位调速弹簧503的调速卡件504，在本实施例中，调速弹簧503为预压缩的圈簧，调速卡件504为圆锥体，调速卡件504直径大的一端与基座3内侧壁固定连接，另一端插入调速弹簧503内孔内以限制调速弹簧503侧摆。在调速滑块505朝向第一PCB控制板201的一侧固定设置有两个调速弹片502，两个调速弹片502同时与调速金属箔2011 正对并抵接。在调速滑块505一侧设置有串联在第二PCB控制板202与输入端子8之间的闭合开关10，调速滑块505上设置有用于断开或闭合闭合开关10的凸块506。

本实用新型所述集成控制开关在初始状态，推杆501不受外力作用，调速滑块505与闭合开关10抵接致使闭合开关10断开，在使用时，推力推动推杆501压缩调速弹簧503，促使调速滑块505移离闭合开关10，闭合开关10在不受外力作用下自然闭合，集成控制开关通路。

当需要调速时，在集成控制开关通路状态下推动或放松推杆501，使调速滑块505在调速滑槽3061内滑动，因此固装在调速滑块505一侧的调速弹片502位置发生变化，调速弹片502接触调速金属箔2011的位置也发生变化，使得电阻的阻值随之发生变化，实现了控制开关对无刷电机速度的控制。

方向稳定时换向曲柄401底部处于支架402的凹凸槽4021底部，此时换向滑块404位置稳定，换向滑块404的侧壁上固设换向弹片4043与换向金属箔2012接触使得无刷电机收到的电信号进行一个方向的工作。当需要对无刷电机进行换向时，只需要拨动换向曲柄401，换向曲柄401转动使得导向柱4011在换向导槽4041内滑动，由于换向导槽4041是斜向设计的，因此导向柱4011滑动带动换向滑块404滑动，当换向曲柄401底部进入支架402另一个凹凸槽4021的底部形成稳定状态后换向滑块404位置也稳定下来。由于换向滑块404 位置的变化使得换向弹片4043与换向金属箔2012接触的位置发生变化，因此调换两个输出端子9与无刷电机的连接关系，以此来控制无刷电机进行换向工作。

本专利的发明点在于在MOS管2022的背面一侧设置散热片，当开关开始工作后MOS管 2022开始发热后，由于金属散热片2021是金属片，其包覆MOS管2022且与MOS管2022的引脚相连，因此MOS管2022散发的热量传导至金属散热片2021上，第二盖板6上开有与金属散热片2021相对应的散热口602，金属的金属散热板7覆盖散热口602外侧，因此热量从金属散热片2021-散热口602-金属散热板7散出，金属散热板7背面开设多个散热凹槽701 增大了其与空气的接触面积，加速了散热，保证了MOS管2022的散热效果，散热效果更佳，使电机开关的使用寿命更长，提高了产品质量。

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 (6)

1.无刷电机集成控制开关，包括基座(3)、扣合在基座(3)上的第二盖板(6)、以及安装在第二盖板(6)与基座(3)之间的第二PCB控制板(202)，所述基座(3)与第二盖板(6)相对的一面设置有换向滑槽(302)和调速空腔(306)，换向滑槽(302)内设置有换向组件(4)，调速空腔(306)内设置有调速组件(5)以及一个闭合开关(10)，第二PCB控制板(202)上设置有与换向组件(4)对应的换向金属箔(2012)、与调速组件(5)对应的调速金属箔(2011)，所述调速组件(5)上设置有用于断开或闭合闭合开关(10)的凸块(506)，所述基座(3)上设置有与第二PCB控制板(202)电性连接的输出端子(9)和输入端子(8)，所述闭合开关(10)串联在PCB控制板(202)与输入端子(8)之间，其特征在于，所述基座(3)背对第二盖板(6)的一侧扣合有第一盖板(1)，第一盖板(1)和基座(3)之间卡接有第一PCB控制板(201)，第一PCB控制板(201)和第二PCB控制板(202)通过FPC(203)连接，基座(3)上设置有供FPC(203)穿过的缺口或通孔。

2.根据权利要求1所述的无刷电机集成控制开关，其特征在于，第二PCB控制板(202)上设置有MOS管(2022)，MOS管(2022)上外包有金属散热片(2021)。

3.根据权利要求2所述的无刷电机集成控制开关，其特征在于，设置在第二PCB控制板(202)上的MOS管(2022)朝向第二盖板(6)，第二盖板(6)上开设有与MOS管(2022)对应的散热口(602)，第二盖板(6)外侧面上固定连接有金属散热板(7)，所述MOS管(2022)穿过散热口(602)使金属散热片(2021)与金属散热板(7)抵接。

4.根据权利要求3所述的无刷电机集成控制开关，其特征在于，所述金属散热板(7)背对第二盖板(6)的一面是凹凸不平的。

5.根据权利要求3所述的无刷电机集成控制开关，其特征在于，第一盖板(1)的一个外侧壁上一体成型有第一盖板耳部(101)，基座(3)的外侧壁上一体成型有与第一盖板耳部(101)正对且贴接的基座耳部(304)，第二盖板(6)的外侧壁上一体成型有与基座耳部(304)正对且贴接的第二盖板耳部(601)，所述金属散热板(7)延伸至与第二盖板耳部(601)相对且与第二盖板耳部(601)紧贴，第一盖板耳部(101)上开设有第一盖板固定孔(1011)，基座耳部(304)上开设有基座固定孔(3041)，第二盖板耳部(601)上开设有第二盖板固定孔(6011)，金属散热板(7)上开设有散热板固定孔(702)，第一盖板固定孔(1011)、基座固定孔(3041)、第二盖板固定孔(6011)以及散热板固定孔(702)同轴设置，第一盖板(1)、基座(3)、第二盖板(6)以及金属散热板(7)通过贯穿第一盖板固定孔(1011)、基座固定孔(3041)、第二盖板固定孔(6011)以及散热板固定孔(702)的螺栓相互固定连接。

6.根据权利要求3所述的无刷电机集成控制开关，其特征在于，所述金属散热板(7)相对的两侧边缘垂直连接有向基座(3)延伸的侧挡片(703)，侧挡片(703)遮挡在第二盖板(6)和基座(3)外侧。

Images