DE202015100353U1

DE202015100353U1 - Elektrische Arbeitsmaschine

Info

Publication number: DE202015100353U1
Application number: DE202015100353.6U
Authority: DE
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2014-02-18
Filing date: 2015-01-27
Publication date: 2015-05-07
Anticipated expiration: 2025-01-28
Also published as: JP6288429B2; JP2015149965A; CN204598689U

Abstract

Elektrische Arbeitsmaschine, welche umfasst:
einen bürstenlosen Motor;
einen Betriebsabschnitt, welcher durch den bürstenlosen Motor angetrieben wird; und
eine Steuerung zum Antreiben und Steuern des bürstenlosen Motors,
wobei die Steuerung ein Steuersubstrat mit einer Mehrzahl von Schaltelementen und einer Steuerschaltung zum Steuern der Schaltelemente, ein schalenförmiges Behältnis zum Aufnehmen des Steuersubstrats, und eine Mehrzahl von Motor-Stromleitungen, welche mit dem Steuersubstrat verbunden sind, umfasst, wobei das schalenförmige Behältnis eine Öffnung bestimmt,
wobei die Schaltelemente auf einer ersten Substratfläche von dem Steuersubstrat, welche der Öffnung von dem schalenförmigen Behältnis zugewandt ist, angeordnet sind, und
wobei die Motor-Stromleitungen mit einer zweiten Substratfläche von dem Steuersubstrat, welche der ersten Substratfläche gegenüberliegt, verbunden sind und aus der Öffnung von dem schalenförmigen Behältnis herausgeführt sind, um den bürstenlosen Motor mit einem Antriebsstrom zu versorgen.

Description

HINTERGRUND
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Arbeitsmaschine, welche einen bürstenlosen Motor gebraucht, und bezieht sich insbesondere auf eine Steuerung zum Antreiben und Steuern des Motors.
Als eine elektrische Arbeitsmaschine, welche manuell durch einen Bediener bedient wird, ist ein elektrischer Rasenmäher bekannt, welcher in dem im Folgenden zitierten Patentdokument 1 offenbart ist. Bei diesem elektrischen Rasenmäher wird ein Elektromotor unter Verwendung einer Batterie-Leistungsversorgung zum Rotieren einer Schneidklinge betrieben, um einen Rasen zu mähen.
Hier besteht, da die elektrische Arbeitsmaschine manuell durch einen Bediener bedient wird, eine hohe Anforderung zur Verkleinerung. Um die Anforderung zu erfüllen, wurde jüngst eine elektrische Arbeitsmaschine (elektrisches Werkzeug) vorgeschlagen, welche einen kleinen bürstenlosen Motor hat, welcher dazu in der Lage ist, eine hohe Ausgabe zu erzielen (das im Folgenden zitierte Patentdokument 2).
Eine elektrische Arbeitsmaschine, welche einen bürstenlosen Motor umfasst, muss eine Steuerung umfassen, welche ein Steuersubstrat mit hierauf montierten Schaltelementen umfasst. Obwohl der Motor verkleinert werden kann, besteht hinsichtlich der Verkleinerung des Steuersubstrats zum Antreiben und Steuern des Motors ein Problem. In dem Patentdokument 2 ist das Steuersubstrat in einen Substrat-Abschnitt mit den mehreren hierauf montierten Schaltelementen und einen Substrat-Abschnitt mit einer Steuerschaltung für die hierauf montierten Schaltelemente unterteilt. Somit ist die Verdrahtung aufgrund der mehreren Substrat-Abschnitte kompliziert, wodurch die Kosten der Steuerung erhöht werden.

Patentdokument 1: JP No. 2003-70168 A
Patentdokument 2: JP No. 4947490B

ZUSAMMENFASSUNG
Wie zuvor beschrieben, während eine elektrische Arbeitsmaschine, welche einen bürstenlosen Motor umfasst, weit verbreitet ist, besteht bei einer solchen Arbeitsmaschine, obwohl der Motor verkleinert werden kann, ein Problem hinsichtlich der Verkleinerung des Steuersubstrats zum Steuern des Motors und somit der Steuerung, welche dieses einbezieht.
Zusammen mit der Verkleinerung der Steuerung ist die Reduktion der Kosten ein großes Problem. Um dies zu lösen, wird angenommen, dass es wirksam ist, den Substrataufbau zu vereinfachen, insbesondere dessen Verdrahtung und Schutz gegen Wasser. Jedoch haben der komplizierte Substrataufbau und der mühevolle Schutz gegen Wasser bis jetzt die Umsetzung der Kostenreduktion aufgehalten.
Somit ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Arbeitsmaschine bereitzustellen, bei welcher der Aufbau des Steuersubstrats von Steuerung vereinfacht werden kann, der Schutz des Steuersubstrats gegen Wasser ermöglicht werden kann und somit die Kosten der Steuerung reduziert werden können.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die folgenden Anordnungen bereitgestellt:

(1) Eine elektrische Arbeitsmaschine, welche umfasst: einen bürstenlosen Motor; einen Betriebsabschnitt, welcher durch den bürstenlosen Motor angetrieben wird; und eine Steuerung zum Antreiben und Steuern des bürstenlosen Motors, wobei die Steuerung ein Steuersubstrat mit einer Mehrzahl von Schaltelementen und einer Steuerschaltung zum Steuern der Schaltelemente, ein schalenförmiges Behältnis zum Aufnehmen des Steuersubstrats und eine Mehrzahl von Motor-Stromleitungen, welche mit dem Steuersubstrat verbunden sind, umfasst, wobei das schalenförmige Behältnis eine Öffnung bestimmt, wobei die Schaltelemente auf einer ersten Substratfläche von dem Steuersubstrat, welche der Öffnung von dem schalenförmigen Behältnis zugewandt ist, angeordnet sind, und wobei die Motor-Stromleitungen mit einer zweiten Substratfläche von dem Steuersubstrat, welche der ersten Substratfläche gegenüberliegt, verbunden sind und aus der Öffnung von dem schalenförmigen Behältnis herausgeführt sind, um den bürstenlosen Motor mit einem Antriebsstrom zu versorgen.
(2) Elektrische Arbeitsmaschine nach (1), bei welcher die Mehrzahl von Schaltelementen ein hochseitiges Element (engl.: high-side element) und ein niederseitiges Element (engl.: low-side element) umfassen, und wobei die Motor-Stromleitungen mit einem Abschnitt von der zweiten Substratfläche zwischen dem hochseitigen Element und dem niederseitigen Element verbunden sind.
(3) Elektrische Arbeitsmaschine nach (1) oder (2), bei welcher die Motor-Stromleitungen bei einem spitzen Winkel in Relation zur zweiten Substratfläche verbunden sind.
(4) Elektrische Arbeitsmaschine nach (3), bei welcher Verbindungslöcher zum Einsetzen der Mehrzahl von Motor-Stromleitungen am Steuersubstrat angeordnet sind und jeweils Langlöcher sind.
(5) Elektrische Arbeitsmaschine nach (4), bei welcher Längsrichtungen der Langlöcher nicht zueinander parallel stehen.
(6) Elektrische Arbeitsmaschine nach (1) bis (5), bei welcher eine Kühllamelle zum Kühlen der Schaltelemente an einer Seite der ersten Substratfläche bereitgestellt ist, die Kühllamelle von der Öffnung von dem schalenförmigen Behältnis vorragt, und Kunstharzmaterial in das schalenförmige Behältnis gefüllt ist.
(7) Elektrische Arbeitsmaschine nach (6), bei welcher die Kühllamelle über ein Befestigungselement am schalenförmigen Behältnis befestigt ist.
(8) Elektrische Arbeitsmaschine nach (7), bei welcher ein Abschnitt von der Kühllamelle außerhalb des Kunstharzmaterials, welches in das schalenförmige Behältnis gefüllt ist, angeordnet ist.
(9) Elektrische Arbeitsmaschine nach (1) bis (8), bei welcher die Steuerschaltung dazu ausgebildet ist, zwischen mehreren Betriebsmodi umzuschalten, die Steuerung ein Betriebssubstrat zum Anweisen der Umschaltung zwischen den Betriebsmodi und zum Anzeigen der Betriebsmodi umfasst, und das Betriebssubstrat an einem Außenflächenabschnitt von dem schalenförmigen Behältnis angeordnet ist.
(10) Elektrische Arbeitsmaschine nach (9), bei welcher das Betriebssubstrat mittels einer Schraube am schalenförmigen Behältnis angebracht ist, und wobei das Betriebssubstrat und das Steuersubstrat durch die Öffnung des schalenförmigen Behältnisses über eine Mehrzahl von Leitungsdrähten miteinander verbunden sind.
(11) Elektrische Arbeitsmaschine nach (1) bis (10), bei welcher das schalenförmige Behältnis in einer inneren und unteren Fläche von dem schalenförmigen Behältnis eine Aussparung umfasst, und wobei die Motor-Stromleitungen durch die Aussparung geführt sind.
(12) Elektrische Arbeitsmaschine nach (1) bis (11), bei welcher das Steuersubstrat in einer Kante von dem Steuersubstrat eine Kerbe umfasst, und wobei die Motor-Stromleitungen durch die Kerbe aus der Öffnung von dem schalenförmigen Behältnis herausgeführt sind.
(13) Elektrische Arbeitsmaschine nach (1) bis (12), bei welcher: das Steuersubstrat aus einem einzelnen Substrat erstellt ist, welches eine Antriebsschaltung, welche die Mehrzahl von Schaltelementen umfasst, und einen Betriebsabschnitt zum Ausgeben eines Antriebssignals an die Mehrzahl von Schaltelementen umfasst, und die Antriebsschaltung und der Betriebsabschnitt nebeneinander angeordnet sind.
(14) Elektrische Arbeitsmaschine nach (1) bis (13), bei welcher: im schalenförmigen Behältnis neben der Öffnung kein weiterer Durchbruchabschnitt ausgebildet ist.

Es sind hier beliebige Kombinationen der zuvor aufgeführten Elemente und Umwandlungen im Ausdruck der Erfindung zwischen Verfahren und Systemen ebenso als Modus der Erfindung wirksam.
Die elektrische Arbeitsmaschine der Erfindung kann den Substrataufbau des Steuersubstrats, welches in der Steuerung umfasst ist, vereinfachen, kann einen Schutz gegen Wasser unterstützen, und kann somit eine Kostenreduktion von der Steuerung realisieren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 zeigt eine Seitenansicht von einem kabellosen Rasenmäher gemäß einer ersten Ausführungsform einer elektrischen Arbeitsmaschine gemäß der Erfindung.
2 zeigt eine Explosionsansicht in Perspektivdarstellung der Hauptelemente des Rasenmähers.
3 zeigt eine Perspektivansicht der gesamten Steuerung, welche im Rasenmäher bereitgestellt ist.
4 zeigt eine Seitenschnittansicht von der Steuerung, bevor ein Kunstharzmaterial eingefüllt ist.
5 zeigt eine Seitenschnittansicht von der Steuerung, nachdem das Kunstharzmaterial eingefüllt ist.
6 zeigt eine untere Ansicht in Teilansicht von einem Steuersubstrat, welches in der Steuerung bereitgestellt ist, von der geschlossenen Seite eines schalenförmigen Behältnisses aus betrachtet.
7 zeigt eine untere Ansicht in Teilansicht von dem Steuersubstrat, wobei Schaltelemente und Motor-Stromleitungen ausgelassen sind.
8 zeigt einen Schaltplan des Rasenmähers.
9 zeigt eine Perspektivansicht von dem schalenförmigen Behältnis der Steuerung.
10 zeigt eine untere Ansicht in Teilansicht von dem Steuersubstrat einer Steuerung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, von der geschlossenen Seite des schalenförmigen Behältnisses aus betrachtet.
BESCHREIBUNG VON ILLUSTRIERENDEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es werden nun speziell bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es sind hier gleichen oder äquivalenten Bauteilen, Elementen, Behandlungen und dergleichen, wie in den jeweiligen Figuren gezeigt, gleiche Bezugszeichen zugesprochen, und somit wird eine wiederholte Beschreibung derer korrekterweise ausgelassen. Ebenso schränken die Ausführungsformen die Erfindung nicht ein, sondern sind Beispiele hiervon, und alle Eigenschaften und Kombinationen derer, wie in den Ausführungsformen beschrieben, sind nicht immer wesentliche Merkmale der Erfindung.
1 zeigt eine Seitenansicht des gesamten Aufbaus von einem kabellosen Rasenmäher gemäß einer ersten Ausführungsform einer elektrischen Arbeitsmaschine der Erfindung, und 2 zeigt eine Explosionsansicht in Perspektivdarstellung der Hauptteile hiervon. In diesen Figuren umfasst der Rasenmäher 1 ein Hauptkörper-Gehäuse 2, einen bürstenlosen Motor 3 und einen Batteriebehälter 4, welche jeweils im Inneren des Gehäuses 2 montiert sind, eine Gehäuseabdeckung 5, welche an der oberen Seite von dem Hauptkörper-Gehäuse 2 angebracht ist, und eine Batterieabdeckung 7, welche, nachdem eine Batteriepackung 6 im Batteriebehälter 4 aufgenommen ist, die obere Öffnung von dem Batteriebehälter 4 verschließt. An der Vorderseite und Rückseite von dem Hauptkörper-Gehäuse 2 sind ein Paar von Rädern 8 drehbar montiert, und es ist ein Griffstück 9 mit dem oberen Abschnitt von dem Hauptkörper-Gehäuse 2 verbunden, welches sich schräg nach hinten erstreckt. Das Griffstück 9 umfasst einen Bedienhebel 10; und ein Schaltauslöser 53, wie in 8 gezeigt, wird unter Verwendung des Bedienhebels 10 betätigt, um dazu in der Lage zu sein, zwischen dem Betriebszustand und Stoppzustand des bürstenlosen Motors 3 über eine später beschriebene Steuerschaltung 5 umzuschalten. An dem hinteren Abschnitt von dem Hauptkörper-Gehäuse 2 ist ein Grasaufnahmebehälter 11 entnehmbar eingerichtet. Der bürstenlose Motor 3 von 2 umfasst eine sich vertikal erstreckende Ausgangswelle, wobei an dem unteren Ende hiervon eine Mähschneidklinge 12 angebracht ist, welche einen Rasenmähschneide-Betriebsabschnitt bildet. Eine Steuerung 20 zum Steuern des bürstenlosen Motors 3 ist an der Seitenfläche von dem Batteriebehälter 4 montiert und ist zusammen mit dem Batteriebehälter 4 innerhalb des Hauptkörper-Gehäuses 2 aufgenommen und hieran befestigt.
Bei dem Rasenmäher 1 wird der bürstenlose Motor 3 durch eine Leistungsversorgung, welche durch die Batteriepackung 6 gebildet wird, zum Rotieren der Mähschneidklinge 12 zum Mähen des Rasens angetrieben. Während das Griffstück 9 ergriffen wird und der Hebel 10 bedient wird, kann ein Bediener (nicht gezeigt) zwischen dem Betriebszustand und Stoppzustand des bürstenlosen Motors 3 umschalten; und somit, wenn der Bediener den Rasenmäher 1 beim Rasenmähen drückt und zieht, während der bürstenlose Motor 3 im Betrieb ist, wird der Rasenmäher 1 auf dem Boden G über die Räder 8 bewegt, um einen Rasen (nicht gezeigt) auf dem Boden G zu mähen. Das gemähte Gras wird im Grass-Sammelbehälter 11 aufgenommen.
3 bis 5 zeigen den gesamten Aufbau der Steuerung 20, mit welcher der Rasenmäher 1 bestückt ist, 6 zeigt die untere Fläche in einer Teilansicht von einem Steuersubstrat 30, welches in der Steuerung 20 bereitgestellt ist, von der geschlossenen Seite eines schalenförmigen Behältnisses 31 aus betrachtet, und 7 zeigt das Steuersubstrat 30, wobei Schaltelemente 37 und Motor-Stromleitungen 36 ausgelassen sind. 8 zeigt einen Schaltplan, einschließlich der Steuerung 20 zum Betreiben des bürstenlosen Motors 3 unter Verwendung der Batteriepackung 6 als seine Leistungsversorgung. Die Steuerung 20 wird dazu verwendet, um den bürstenlosen Motor 3 anzutreiben und zu steuern, wobei sie speziell die Steuerung zum Betreiben bzw. Stoppen des bürstenlosen Motors 3 gemäß einem Signal, welches durch den Bedienhebel 10 von 1 zugeführt wird, durchführt, und gemäß dem Signal von einem Betriebssubstrat 40, welches später beschrieben wird, die Einstellung der Betriebs-Drehzahl des bürstenlosen Motors 3 steuert.
Wie in 3 bis 8 gezeigt, umfasst die Steuerung 20 ein Steuersubstrat 30, auf welchem mehrere Schaltelemente 37 und eine Steuerschaltung 50 für die Schaltelemente 37 eingerichtet sind, ein schalenförmiges Behältnis 31 zum Aufnehmen des Steuersubstrats 30, und ein Betriebssubstrat 40.
Die Steuerschaltung 50, welche auf dem Steuersubstrat 30 eingerichtet ist, umfasst einen Betriebsabschnitt 51 (Mikroprozessor), und mit dem Steuersubstrat 30 sind eine Stromleitung 35 zum Versorgen des Steuersubstrats 30 mit Leistung von der Batteriepackung 6, und Motor-Stromleitungen 36 zum Versorgen des bürstenlosen Motors 3 mit einem Antriebsstrom verbunden. Es ist ebenso eine Kühllamelle 32 zum Kühlen der jeweiligen Schaltelemente 37 bereitgestellt. Auf dem Betriebssubstrat 40 sind ebenso ein Modus-Änderungsschalter 41, ein Batterie-Restwert-Anzeigeschalter 42, ein Modus-Anzeigeabschnitt (LED) 43 und ein Batterie-Restwert-Anzeigeabschnitt (LED) 44 bereitgestellt. Die Steuersubstrate 30 und 40 sind über mehrere Signaldrähte (Leitungsdrähte) 45 miteinander verbunden.
Das Betriebssubstrat 40 wird hier zur Anzeige von Betriebsmodi und einer Anweisung zum Umschalten der Betriebsmodi verwendet, während die jeweiligen Schalter am Betriebssubstrat 40 und der Anzeigeabschnitt hiervon gegenüber der Gehäuseabdeckung 5 von 2 auf eine solche Art und Weise freiliegen, dass sie bedient werden können und angezeigt werden können.
Wie in 8 gezeigt, wird die Gleichstromleistung der Batteriepackung 6, welche als eine Gleichstromversorgung dient, über eine Inverterschaltung, welche sechs Schaltelemente 37 (37a, 37b), welche über eine Drei-Phasen-Brückenschaltung verbunden sind, umfasst, einem bürstenlosen Motor 3, einem Stromerfassungs-Widerstand R1 und einem Schaltelement 61 zum Umschalten zwischen dem Betriebszustand und Stoppzustand zugeführt. Ebenso ist eine Serienschaltung aus der Batteriepackung 6 und einem Schaltelement 61 parallel verbunden mit einer Serienschaltung aus einem Kondensator 63 (ein Kondensator mit hoher Kapazität, wie beispielsweise ein elektrischer, doppelschichtiger Kondensator) und einem Schaltelement 62, und somit wird, wenn das Schaltelement 62 eingeschaltet ist, der Kondensator 63 zunächst aufgeladen, so dass dem bürstenlosen Motor 3 eine hohe Leistung zugeführt werden kann. Der bürstenlose Motor 3 ist beispielsweise ein dreiphasiger bürstenloser Gleichstrommotor, und zum Erfassen der Drehposition des Rotors von dem bürstenlosen Motor 3 ist ein Drehposition-Erfassungselement (beispielsweise ein Hall-Element) 65 bereitgestellt.
Unter den sechs Schaltelementen 37, welche über die Drei-Phasen-Brückenschaltung verbunden sind, sind drei davon auf der Hochdruckseite hochseitige Elemente 37a, während drei davon auf der Niederdruckseite niederseitige Elemente 37b sind. Die Motor-Stromleitungen 36 verbinden die Verbindungspunkte der seriell verbundenen hochseitigen Elemente 37a und niederseitigen Elemente 37b mit der Stator-Wicklung des bürstenlosen Motors 3.
Die Steuerschaltung 50 umfasst einen Betriebsabschnitt 51, eine Steuersignalschaltung 52, welche dazu verwendet wird, um ein Steuersignal zum Einschalten bzw. Ausschalten der Schaltelemente 37 auszugeben, eine Stromerfassungsschaltung 54 zum Erfassen eines Motorstroms anhand des Spannungsabfalls von dem Stromerfassungswiderstand R1, eine Schaltbetrieb-Erfassungsschaltung 55, welche durch den Schaltauslöser 53 betrieben wird, eine Schaltbetrieb-Erfassungsschaltung 56, welche durch den Modus-Änderungsschalter 41 betrieben wird, einen Schaltbetrieb-Erfassungsschalter 57, welche durch den Batterie-Restwert-Anzeigeschalter 42 betrieben wird, eine Spannungserfassungsschaltung 58 zum Erfassen der Versorgungsspannung von der Batteriepackung 6, eine Drehposition-Erfassungsschaltung 59 zum Empfangen des Ausgabesignals vom Drehposition-Erfassungselement 65 zum Erfassen der Drehposition des Rotors, und eine Drehzahl-Erfassungsschaltung 60 zum Erfassen der Drehzahl des bürstenlosen Motors 3.
Der Betriebsabschnitt 51 umfasst, obwohl nicht gezeigt, eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) zum Ausgeben eines Antriebssignals an die Steuerschaltung 52 in Ansprechen auf Verarbeitungsprogramme und Daten, einen ROM zum Speichern der Verarbeitungsprogramme und Steuerdaten, einen RAM zum zeitweiligen Speichern der Daten, und einen Zeitnehmer. Gemäß den Ausgaben von der Drehposition-Erfassungsschaltung 59 und der Drehzahl-Erfassungsschaltung 60 erzeugt der Betriebsabschnitt 51 ein Antriebs- bzw. Ansteuersignal zum korrekten Umschalten spezifischer hochseitiger Elemente 37a und niederseitiger Schaltelemente 37b, gibt das Antriebssignal an die Steuersignalschaltung 52 aus, und schaltet, gemäß dem Steuersignal von der Steuersignalschaltung 52, die Schaltelemente 37 mit einer spezifischen Impulsbreite, um die Stator-Wicklung mit Energie zu speisen, wodurch sich der Rotor mit einer spezifischen Drehzahl in der eingestellten Drehrichtung dreht.
Hier kann gemäß dem Betrieb des Modus-Änderungsschalters 41 zwischen einem Modus mit hoher Drehzahl und einem Modus mit niedriger Drehzahl umgeschaltet werden, und wird der Zustand von dem Modus auf dem Modus-Anzeigeabschnitt 43 angezeigt. Ebenso kann gemäß dem Betrieb des Batterie-Restwert-Anzeigeschalters 42 der Batterie-Restwert auf dem Batterie-Restwert-Anzeigeabschnitt 44 angezeigt werden.
4 und 5 zeigen Seitenschnittansichten der Steuerung 20, bei welcher das Steuersubstrat 30 innerhalb von dem schalenförmigen Behältnis 31 aufgenommen ist und mittels einer Rippe 31c von 9, welche am Umfang von einem Schrauben-Ansatzabschnitt 31a, welcher von der inneren und unteren Fläche von dem schalenförmigen Behältnis 31 aufsteigt, bei einer spezifischen Höhe gehalten ist. Die Schaltelemente 37 sind auf der ersten Substratfläche von dem Steuersubstrat 30 an der offenen Seite des schalenförmigen Behältnisses 31 bereitgestellt, und auf der Seite von der ersten Substratfläche ist eine Kühllamelle 32 eingerichtet, um die Schaltelemente 37, über eine Isolierbahn 32b mit der Ansammlung der Schaltelemente 37 in Kontakt stehend, zu kühlen. Das heißt, dass ein Befestigungselement 33 zum Halten der Kühllamelle von oberhalb in den Schrauben-Ansatzabschnitt 31a, welcher von der inneren und unteren Fläche von dem schalenförmigen Behältnis 31 aufsteigt, eingeschraubt ist, wodurch die Kühllamelle 32 befestigt wird, während sie gegen die Ansammlung der Schaltelemente 37 gedrückt wird. Mit dem Steuersubstrat 30 sind ebenso die Motor-Stromleitungen 36 verbunden, um den bürstenlosen Motor 3 von 2 und 8 mit einem Antriebsstrom zu versorgen. Die Motor-Stromleitungen 36 sind an der zweiten Basisplattenfläche (an der gegenüberliegenden (rückseitigen) Seite der ersten Substratfläche) von dem Steuersubstrat 30 an der geschlossenen Seite von dem schalenförmigen Behältnis 31 eingerichtet und sind aus der Öffnung von dem schalenförmigen Behältnis 31 herausgeführt, wodurch der bürstenlose Motor 3 mit dem Antriebsstrom versorgt wird. Somit können das Steuersubstrat 30, die Schaltelemente 37, die Kühllamelle 32, die Motor-Stromleitungen 36, und dergleichen alle im schalenförmigen Behältnis 31 installiert werden oder aus diesem herausgeführt werden, und zwar lediglich von seiner Öffnung aus, wodurch der Zusammenbau erleichtert werden kann und somit eine Kostenreduktion realisiert werden kann.
6 zeigt eine untere Ansicht in Teilansicht von dem Steuersubstrat 30, von der geschlossenen Seite des schalenförmigen Behältnisses 31 aus betrachtet, und 7 zeigt eine untere Ansicht in Teilansicht von dem Steuersubstrat 30, wobei lediglich das Steuersubstrat 30 gezeigt ist und die Schaltelemente und die Motor-Stromleitungen ausgelassen sind. Wie in diesen Figuren gezeigt, umfassen die Schaltelemente 37 die hochseitigen Elemente 37a und niederseitigen Elemente 37b, während die Motor-Stromleitungen 36 an einer zweiten Referenzfläche (an der geschlossenen Seite von dem schalenförmigen Behältnis 31) zwischen den hochseitigen Elementen 37a und niederseitigen Elementen 37b der Schaltelemente 37 eingerichtet sind. Somit können die hochseitigen Elemente 37a, die niederseitigen Elemente 37b und die Motor-Stromleitungen 36 gemäß einem in 8 gezeigten Schaltplan angeordnet werden, wodurch die Möglichkeit besteht, eine Verkleinerung des Steuersubstrats 30 zu realisieren.
Wie in 4 gezeigt, sind die Motor-Stromleitungen 36, welche mit dem Steuersubstrat 30 zu verbinden sind, an der Substratfläche des Steuersubstrats 30 in ihren Verbindungsabschnitten (ihre Einsetz-Abschnitte in Stromleitung-Verbindungslöcher 30a, siehe 7) bei einem Montagewinkel α (spitzer Winkel) montiert, so dass sie nicht senkrecht zur Substratfläche von dem Steuersubstrat 30 stehen. Somit können die Motor-Stromleitungen 36, welche auf der zweiten Substratfläche von dem Steuersubstrat 30 an der geschlossenen Seite von dem schalenförmigen Behältnis 31 einzurichten sind, einfach im schalenförmigen Behältnis 31 installiert werden, wodurch die Möglichkeit besteht, die Arbeit zum Zusammenbauen weiter zu erleichtern und somit eine Kostenreduktion zu realisieren.
Wie ebenfalls in 7 gezeigt, sind die Stromleitung-Verbindungslöcher 30a (Durchgangslöcher) seitens des Steuersubstrats 30 zum Einsetzen der Motor-Stromleitungen 36 Langlöcher. Wenn, wie in 4 gezeigt, in den Verbindungsabschnitten die Motor-Stromleitungen 36, welche mit dem Steuersubstrat 30 zu verbinden sind, bei dem Montagewinkel α montiert werden, so dass sie nicht senkrecht zur Substratfläche von dem Steuersubstrat 30 stehen, kann somit der Montagewinkel α einfach eingestellt werden. Somit kann die Arbeit zum Einrichten der Motor-Stromleitungen 36 auf dem Steuersubstrat 30 erleichtert werden, und somit kann eine Kostenreduktion realisiert werden.
Ferner sind die länglichen Stromleitung-Verbindungslöcher 30a derart ausgebildet, dass die Längsrichtungen der Langlöcher nicht zueinander parallel verlaufen. Somit können, wie in 6 gezeigt, die Verbindungsrichtungen der Motor-Stromleitungen 36 mit dem Steuersubstrat 30 in Relation zueinander nach rechts und nach links verschoben werden, wodurch die Anordnung der Motor-Stromleitungen 36 entlang des Steuersubstrats 30 erleichtert werden kann. Daher können, wie in 4 und 5 gezeigt, die Motor-Stromleitungen 36, welche auf der zweiten Substratfläche von dem Steuersubstrat 30 an der geschlossenen Seite von dem schalenförmigen Behältnis 31 einzurichten sind, einfach und effizient innerhalb von dem schalenförmigen Behältnis 31 installiert werden, wodurch die Arbeit zum Zusammenbauen einfach durchgeführt werden kann. Hierdurch kann eine Kostenreduktion realisiert werden.
Weiterhin ragt, wie in 5 gezeigt, die Kühllamelle 32 aus der Öffnung von dem schalenförmigen Behältnis 31 vor, und ist ein Kunstharzmaterial 38 im inneren und unteren Abschnitt von dem schalenförmigen Behältnis 31, wobei seine Öffnung oberhalb vorliegt, eingefüllt. Das schalenförmige Behältnis 31 enthält weder einen Durchbruch-Abschnitt, mit Ausnahme der Öffnung an einer Fläche hiervon, noch irgendeinen elektrischen Verbindungsanschluss. Somit tritt, in dem Fall, dass das Kunstharzmaterial 38 ein aushärtendes Kunstharzmaterial ist, wie beispielsweise ein Aushärtungsmittel, kein Problem auf, wie beispielsweise ein Ausfließen von Kunstharz, wodurch die Möglichkeit besteht, das Kunstharzmaterial ausgeglichen einzufüllen. Hierdurch kann der Schutz gegen Wasser unterstützt werden und können Arbeiten zum Zusammenbauen erleichtert werden, und kann somit eine Kostenreduktion realisiert werden. Da die Kühllamelle 32 an der offenen Seite von dem schalenförmigen Behältnis 31 angeordnet ist, kann ein Abschnitt von der Kühllamelle 32 außerhalb des Kunstharzmaterials 38 und außerhalb von dem schalenförmigen Behältnis 31 angeordnet werden, wodurch die Möglichkeit besteht, eine Kühlwirkung durch Luftbewegung oder Konvektion bereitzustellen. Somit kann, trotz Schutz gegen Wasser, eine stabile Kühlwirkung realisiert werden.
Der zuvor beschriebene Rasenmäher 1 umfasst mehrere Betriebsmodi und kann die Betriebsmodi unter Verwendung von dem Betriebsabschnitt 51 umschalten. Wie in 3 gezeigt, ist das Betriebssubstrat 40 zum Anzeigen der Betriebsmodus-Umschaltanweisungen und Betriebsmodi an der Seitenfläche des schalenförmigen Behältnisses 31 angeordnet (es ist mit dem schalenförmigen Behältnis 31 verschraubt). Das Betriebssubstrat 40 und das Steuersubstrat 30 sind über die offene Seite des schalenförmigen Behältnisses 31 durch mehrere Signalleitungen 45 miteinander verbunden.
9 zeigt das schalenförmige Behältnis 31, während das Steuersubstrat 30 der Ausführungsform nicht angebracht ist. Es sind Aussparungen 31b ausgebildet, welche sich jeweils von der inneren und unteren Fläche und der Seitenfläche von dem schalenförmigen Behältnis 31 fortsetzen, während die Motor-Stromleitungen, welche mit der zweiten Substratfläche von dem Steuersubstrat (an der geschlossenen Seite von dem schalenförmigen Behältnis 31) verbunden sind, durch die Aussparungen 31b geführt sind und aus der offenen Seite aus dem schalenförmigen Behältnis 31 herausgeführt sind. Das heißt, dass bei dem Steuersubstrat 30 der Ausführungsform ein Bereich zum Ausbilden des Betriebsabschnitts 51 zum Ausgeben des Antriebs- bzw. Ansteuersignals und ein Bereich zum Ausbilden einer Antriebsschaltung (eine Inverterschaltung, welche die Schaltelemente 37 umfasst), welche durch das Antriebssignal zum Speisen der Stator-Wicklung mit Energie betrieben wird, nebeneinander auf dem einzelnen Steuersubstrat 30, welches im schalenförmigen Behältnis 31 aufgenommen ist, angeordnet sind. In dem Bereich zum Ausbilden der Antriebsschaltung ist, um die Motor-Stromleitungen 36 mit einem großen Durchmesser zu verlegen, die Unterseite von einem Abschnitt zu deren Aufnahme tiefer ausgebildet als die Unterseite von einem Abschnitt, welcher dem Betriebsabschnitt 51 gegenüberliegt. Obwohl die Aussparungen 31b durchgängig mit der inneren und unteren Fläche und der Seitenfläche von dem schalenförmigen Behältnis 31 ausgebildet sind, kann die Aussparung ebenso lediglich in der inneren und unteren Fläche von dem schalenförmigen Behältnis ausgebildet sein.
Die Ausführungsform kann die folgenden Wirkungen bereitstellen.

(1) Die Steuerung 20 umfasst das Steuersubstrat 30, das schalenförmige Behältnis 31 zum Aufnehmen des Steuersubstrats 30, und die Motor-Stromleitungen 36, welche mit dem Steuersubstrat 30 zu verbinden sind; die Schaltelemente 37 sind auf der ersten Substratfläche von dem Steuersubstrat 30 an der offenen Seite von dem schalenförmigen Behältnis 31 angeordnet; und die Motor-Stromleitungen 36 sind mit der zweiten Substratfläche von dem Steuersubstrat 30 an der geschlossenen Seite von dem schalenförmigen Behältnis 31 verbunden und sind aus der offenen Seite von dem schalenförmigen Behältnis 31 herausgeführt. Durch diesen Aufbau wird vermieden, dass Löcher zum Herausführen oder dergleichen für eine Verdrahtung im schalenförmigen Behältnis 31 ausgebildet werden müssen, wodurch die Möglichkeit besteht, den Schutz gegen Wasser und den Zusammenbau zu unterstützen, und wodurch somit eine Kostenreduktion realisiert wird.
(2) Obwohl das Kunstharzmaterial 38 in die Unterseite des schalenförmigen Behältnis 31 eingefüllt ist, um das Steuersubstrat 30 durch Kunstharzinjektion zu befestigen, ist neben der Öffnung kein weiterer Durchbruch-Abschnitt im schalenförmigen Behältnis 31 ausgebildet, noch ist irgendein elektrischer Verbindungsanschluss bereitgestellt, wodurch kein Problem auftreten kann, wie beispielsweise ein Herausfließen von Kunstharz, und somit eine beständige Arbeit zum Einfüllen möglich ist. Hierdurch können der Schutz gegen Wasser und der Zusammenbau unterstützt werden, und somit kann eine Kostenreduktion realisiert werden.
(3) Die Kühllamelle 32 zum Kühlen der Schaltelemente 27 ist seitens der ersten Substratfläche von dem Steuersubstrat 30 bereitgestellt und ist durch ein Verschrauben des Befestigungselements 33 mit den Schrauben-Ansatzabschnitten 31a von dem schalenförmigen Behältnis 31 befestigt. Somit kann die Kühllamelle 31 kostengünstig hergestellt werden, ohne dass in der Kühllamelle 31 Befestigungslöcher oder dergleichen ausgebildet werden. Hierdurch kann eine Kostenreduktion realisiert werden. Da die Kühllamelle 31 aus der Öffnung von dem schalenförmigen Behältnis 31 vorragt, kann ebenso eine ausreichende Kühlleistung sichergestellt werden.
(4) Da das Betriebssubstrat 40 am Seitenflächenabschnitt angeordnet ist, welcher einen Teil von dem Außenflächenabschnitt von dem schalenförmigen Behältnis 31 bildet, und über die offene Seite von dem schalenförmigen Behältnis 31 mittels der mehreren Signalleitungen 45 mit dem Steuersubstrat 30 verbunden ist, kann ein Teil von dem schalenförmigen Behältnis 31 ebenso als Installationsfläche von dem Betriebssubstrat 40 verwendet werden, wodurch die Möglichkeit besteht, die Steuerung 20 kompakt zu gestalten. Da neben der Öffnung von dem schalenförmigen Behältnis 31 kein weiterer Durchbruch-Abschnitt oder Anschluss zur elektrischen Verbindung mit dem Betriebssubstrat 40 ausgebildet werden muss, kann ebenso der Schutz des Steuersubstrats 30 gegen Wasser durch das Kunstharzmaterial 38 beständig durchgesetzt werden, und kann somit eine Kostenreduktion realisiert werden.
(5) Die Schaltelemente 37, welche die Inverterschaltung ausmachen, umfassen die hochseitigen Elemente 37a und niederseitigen Elemente 37b, und die Motor-Stromleitungen 36 sind mit der zweiten Substratfläche von dem Steuersubstrat 30 (an der geschlossenen Seite von dem schalenförmigen Behältnis 31) verbunden, wobei sie zwischen den hochseitigen Elementen 37a und den niederseitigen Elementen 37b verlaufen. Somit können die hochseitigen Elemente 37a, die niederseitigen Elemente 37b und die Motor-Stromleitungen 36 gemäß dem in 8 gezeigten Schaltplan angeordnet werden, und somit kann das Steuersubstrat 30 verkleinert werden.
(6) Da die Motor-Stromleitungen 36 derart bei dem Montagewinkel α (spitzer Winkel) montiert sind, dass sie nicht senkrecht zur zweiten Substratfläche von dem Steuersubstrat 30 stehen, können sie an der inneren und unteren Fläche von dem schalenförmigen Behältnis 31 einfach installiert werden, wodurch der Zusammenbau weiter unterstützt werden kann und somit eine Kostenreduktion realisiert werden kann. Ebenso sind die Zufuhr-Verbindungslöcher (Durchgangslöcher) 30e, welche im Steuersubstrat 30 zum Einsetzen der Motor-Stromleitungen 36 ausgebildet sind, als Langlöcher ausgebildet. Hierdurch kann das Anbringen der Motor-Stromleitungen 36 bei dem Montagewinkel α (spitzer Winkel), derart, dass sie nicht senkrecht zur zweiten Substratfläche von dem Steuersubstrat 30 stehen, unterstützt werden.
(7) Ferner sind bei den Zufuhr-Verbindungslöchern 30a, welche als die Langlöcher ausgebildet sind, wie in 7 gezeigt, deren Längsrichtungen nicht parallel zueinander eingestellt. Somit können, wie in 6 gezeigt, die Verbindungsrichtungen der Motor-Stromleitungen 36 zum Steuersubstrat 30 in Relation zueinander verschoben werden. Indem die Motor-Stromleitungen 36 einfach entlang der zweiten Substratfläche von dem Steuersubstrat 30 angeordnet werden, können sie somit innerhalb von dem schalenförmigen Behältnis 31 einfach und wirksam installiert werden, wodurch die Möglichkeit besteht, die Arbeit zum Zusammenbauen weiter zu unterstützt.
(8) Da die Aussparungen 31b in der inneren und unteren Fläche und Seitenfläche von dem schalenförmigen Behältnis 31 ausgebildet sind und die Motor-Stromleitungen 36 über die Aussparungen 31b geführt sind, können die Motor-Stromleitungen 36, welche mit der zweiten Substratfläche von dem Steuersubstrat 30 zu verbinden sind, aus der offenen Seite des schalenförmigen Behältnisses 31 unter Verwendung der Aussparungen 31b herausgeführt werden. Somit kann die Tiefe von dem schalenförmigen Behältnis 31 zur Verkleinerung reduziert werden. Ebenso kann eine Menge von Kunstharzmaterial, welches zum Schutz gegen Wasser einzufüllen ist, eingespart werden.

10 zeigt ein Steuersubstrat einer Steuerung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung und dessen begleitenden Teil. In diesem Fall ist in dem Steuersubstrat 30 eine Kerbe 30b ausgebildet und sind die Motor-Stromleitungen 36, welche mit der zweiten Substratfläche (an der geschlossenen Seite von dem schalenförmigen Behältnis 31) von dem Steuersubstrat 30 verbunden sind, über die Kerbe 30b aus der offenen Seite aus dem schalenförmigen Behältnis 31 herausgeführt. Weitere Aufbauten sind ähnlich der ersten Ausführungsform.
Somit kann ein Freiraum zwischen dem schalenförmigen Behältnis 31 und einer Kante von dem Steuersubstrat 30 verkleinert werden, um somit den Öffnungsbereich von dem schalenförmigen Behältnis 31 zu reduzieren. Somit kann das schalenförmige Behältnis 31 verkleinert werden. Ebenso kann die Menge von Kunstharzmaterial, welches zum Schutz gegen Wasser einzufüllen ist, eingespart werden.
Obwohl die Erfindung zuvor unter Bezugnahme auf deren Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es für den Fachmann einfach verständlich, dass die jeweiligen Bauelemente und Prozesse der Ausführungsformen verschiedenartig geändert werden können, ohne vom Umfang der Patentansprüche abzuweichen. Im Folgenden wird eine Beschreibung von Modifikationen gegeben.
In den Ausführungsformen der Erfindung wurde ein Rasenmäher dargestellt. Die Erfindung kann jedoch ebenso bei weiteren elektrischen Arbeitsmaschinen angewendet werden, wie beispielweise einer Motorsense.
In den Ausführungsformen der Erfindung ist das Betriebssubstrat im Abschnitt der äußeren Seitenfläche von dem schalenförmigen Behältnis bereitgestellt. Es kann jedoch ebenso in weiteren Abschnitten der Außenfläche hiervon bereitgestellt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2003-70168 A [0004]
JP 4947490 B [0004]

Claims

Elektrische Arbeitsmaschine, welche umfasst: einen bürstenlosen Motor; einen Betriebsabschnitt, welcher durch den bürstenlosen Motor angetrieben wird; und eine Steuerung zum Antreiben und Steuern des bürstenlosen Motors, wobei die Steuerung ein Steuersubstrat mit einer Mehrzahl von Schaltelementen und einer Steuerschaltung zum Steuern der Schaltelemente, ein schalenförmiges Behältnis zum Aufnehmen des Steuersubstrats, und eine Mehrzahl von Motor-Stromleitungen, welche mit dem Steuersubstrat verbunden sind, umfasst, wobei das schalenförmige Behältnis eine Öffnung bestimmt, wobei die Schaltelemente auf einer ersten Substratfläche von dem Steuersubstrat, welche der Öffnung von dem schalenförmigen Behältnis zugewandt ist, angeordnet sind, und wobei die Motor-Stromleitungen mit einer zweiten Substratfläche von dem Steuersubstrat, welche der ersten Substratfläche gegenüberliegt, verbunden sind und aus der Öffnung von dem schalenförmigen Behältnis herausgeführt sind, um den bürstenlosen Motor mit einem Antriebsstrom zu versorgen.
Elektrische Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, bei welcher die Mehrzahl von Schaltelementen ein hochseitiges Element und ein niederseitiges Element umfassen, und wobei die Motor-Stromleitungen mit einem Abschnitt von der zweiten Substratfläche zwischen dem hochseitigen Element und dem niederseitigen Element verbunden sind.
Elektrische Arbeitsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Motor-Stromleitungen bei einem spitzen Winkel in Relation zur zweiten Substratfläche verbunden sind.
Elektrische Arbeitsmaschine nach Anspruch 3, bei welcher Verbindungslöcher zum Einsetzen der Mehrzahl von Motor-Stromleitungen am Steuersubstrat angeordnet sind und jeweils Langlöcher sind.
Elektrische Arbeitsmaschine nach Anspruch 4, bei welcher Längsrichtungen der Langlöcher nicht zueinander parallel stehen.
Elektrische Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welcher: eine Kühllamelle zum Kühlen der Schaltelemente an einer Seite der ersten Substratfläche bereitgestellt ist, die Kühllamelle von der Öffnung von dem schalenförmigen Behältnis vorragt, und in das schalenförmige Behältnis ein Kunstharzmaterial gefüllt ist.
Elektrische Arbeitsmaschine nach Anspruch 6, bei welcher die Kühllamelle über ein Befestigungselement am schalenförmigen Behältnis befestigt ist.
Elektrische Arbeitsmaschine nach Anspruch 7, bei welcher ein Abschnitt von der Kühllamelle außerhalb des Kunstharzmaterials, mit welchem das schalenförmige Behältnis befüllt ist, angeordnet ist.
Elektrische Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welcher: die Steuerschaltung dazu ausgebildet ist, zwischen mehreren Betriebsmodi umzuschalten, die Steuerung ein Betriebssubstrat zum Anweisen der Umschaltung zwischen den Betriebsmodi und zum Anzeigen der Betriebsmodi umfasst, und das Betriebssubstrat an einem Außenflächenabschnitt von dem schalenförmigen Behältnis angeordnet ist.
Elektrische Arbeitsmaschine nach Anspruch 9, bei welcher das Betriebssubstrat mittels einer Schraube am schalenförmigen Behältnis angebracht ist, und wobei das Betriebssubstrat und das Steuersubstrat durch die Öffnung des schalenförmigen Behältnisses über eine Mehrzahl von Leitungsdrähten miteinander verbunden sind.
Elektrische Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei welcher das schalenförmige Behältnis in einer inneren und unteren Fläche des schalenförmigen Behältnisses eine Aussparung umfasst, und wobei die Motor-Stromleitungen durch die Aussparung geführt sind.
Elektrische Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei welcher das Steuersubstrat in einer Kante von dem Steuersubstrat eine Kerbe umfasst, und wobei die Motor-Stromleitungen über die Kerbe aus der Öffnung von dem schalenförmigen Behältnis herausgeführt sind.
Elektrische Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei welcher: das Steuersubstrat aus einem einzelnen Substrat erstellt ist, welches eine Antriebsschaltung, welche die Mehrzahl von Schaltelementen umfasst, und einen Betriebsabschnitt zum Ausgeben eines Antriebssignals an die Mehrzahl von Schaltelementen umfasst, und die Antriebsschaltung und der Betriebsabschnitt nebeneinander angeordnet sind.
Elektrische Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei welcher: im schalenförmigen Behältnis neben der Öffnung kein weiterer Durchbruchabschnitt ausgebildet ist.