TWI811704B - 工具及馬達 - Google Patents

Abstract

一種用於無刷馬達的端蓋，其藉由端蓋中的鰭片消散來自馬達的控制器和開關元件的熱量。端蓋可以直接或熱耦接到控制器和開關元件以藉由鰭片消散熱量。

Description

工具及馬達

本發明是有關於一種端蓋，且特別是有關於一種具有散熱結構的無刷直流馬達端蓋。

無刷馬達是日常應用中常用的機電系統。一些無刷馬達藉由使控制器發送電流信號穿過位於稱為定子的靜止部分上的線圈來操作。當電流流過線圈時，線圈引起磁力的施加。無刷馬達還包括稱為轉子的旋轉部分，其具有與由定子的繞組引起的磁力相互作用的磁體。控制器發送電流穿過定子上的線圈，引起磁場以及定子磁場與轉子上的磁體之間的相互作用。藉由以特定的順序來發送電流信號穿過幾個線圈繞組，定子創建旋轉磁場，該旋轉磁場與轉子相互作用，從而促使轉子旋轉並產生扭矩。

無刷馬達在諸如鑽孔機和動力工具的工具中尤其普遍。馬達由工具的手柄上的觸發器啟動，並向工具的工作端施加扭矩。這些馬達中的許多都是框架式馬達，這有助於防止當工具掉落到地面上時馬達被損壞。其它馬達是無框架的，這允許轉子和定子在掉落到地面上時相對於彼此移動或扭轉。因此，框架式馬 達有助於防止損壞，但是需要端蓋以維持結構穩定性。

無刷馬達包括控制器，控制器包括開關元件，諸如金屬氧化物半導體場效應電晶體(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)，開關元件接通和斷開藉由馬達的線圈發送的電流信號。然而，控制器及其MOSFET、和無刷馬達的有效性受到它們產生的熱量的限制。因此，這些發熱構件需要顯著的冷卻來有效地工作，這在動力工具中典型地藉由來自馬達風扇的氣流來實現。由於空間限制，成本，簡單性等原因，一些動力工具將控制器和MOSFET置於工具的手柄中。然而，這提供了不那麼緊湊的設計，並且由於由風扇產生的氣流經常被阻擋，使得冷卻控制器更加困難。

本發明寬泛地包括用於無刷馬達的端蓋，該端蓋用作散熱器並且消散來自馬達的控制器和MOSFET的熱量。端蓋可以包含用於散熱的鰭片，並且可以直接或熱耦接到控制器或MOSFET以藉由端蓋消散熱量。以這種方式，端蓋提供了具有緊湊設計的散熱構件。

特別地，本發明包括一種工具，該工具包括馬達，馬達包括控制器和開關元件。控制器回應於使用者輸入控制開關元件以操作馬達。端蓋耦接到馬達，並且包括端蓋基部和耦接到端蓋基部的鰭片。開關元件熱耦接到端蓋。

本發明還公開了一種馬達，其包括控制馬達的旋轉的控制器，以及電耦接到控制器的開關元件。控制器適於回應於使用者輸入控制開關元件接通和斷開。端蓋耦接到馬達，並且包括端蓋基部和耦接到端蓋基部的鰭片。開關元件熱耦接到端蓋。

100:工具

105:主體

110:手柄

112:觸發器

114:電源

115:馬達

117:工作端

120:端蓋

125:軸

130:控制器

135:開關元件

137:端蓋基部

140:端蓋環

145:鰭片

146:槽

150:連接部分

為了促進對所要保護的主題的理解的目的，在附圖中示出了其實施例，當結合以下描述考慮時，藉由對其實施例的檢視，應能容易理解和認識到所要保護的主題，它的構造和操作，以及它的許多優點。

圖1是根據本發明的至少一個實施例的工具的側視圖。

圖2是根據本發明的至少一個實施例的工具的內部構件的前透視圖。

圖3是根據本發明的至少一個實施例的端蓋的前視圖。

圖4是根據本發明的至少一個實施例的端蓋沿圖3中的線4、4截取的局部側透視截面圖。

圖5是根據本發明的至少一個實施例的端蓋沿圖3中的線5、5截取的側截面圖。

儘管本發明可以採用許多不同形式的實施例，而在附圖 中示出了本發明的優選實施例，並且本文中將對它們進行詳細描述，但是應理解本公開應被視為本發明原理的示例，並且不旨在將本發明的寬泛方面限制為所示的實施例。如本文中所用，術語「本發明」不旨在限制所要求保護的發明的範圍，而是僅出於說明性目的而用於討論本發明的示例性實施例的術語。

本發明寬泛地包括用於無刷馬達的端蓋，該端蓋消散來自與馬達相關聯的控制器和MOSFET的熱量。端蓋可以直接或熱耦接到控制器和MOSFET，以藉由端蓋中的鰭片消散熱量。

圖1示出根據本發明的至少一些實施例的工具100。如圖所示，工具100包括通向手柄110的主體105，其中手柄110具有觸發器112，以用於選擇性地允許來自電源114(諸如電池或直接壁插座連接)的電力流動。因此，觸發器112促使馬達115旋轉並向諸如鑽頭或螺絲批頭的工作端117提供扭矩。為了結構和散熱的目的，端蓋120可以位於馬達115的後端，這將在下面更詳細地討論。

主體105可以是任何尺寸或形狀，並且通常包括工具100起作用所必需的至少一些內部構件。例如，主體105可容納引起扭矩施加到工作端117的齒輪系或電氣構件。

手柄110的尺寸和形狀可以符合人體工程學，以由用戶的手握持。觸發器112可以定位於手柄110的上部，用戶的手指在使用過程中將可能位於該上部。手柄110可以沒有控制驅動工具100的馬達的控制器或開關元件(諸如MOSFET)。

馬達115可以是直流無刷馬達，但是本發明不限於此。因此，在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，馬達115可以是任何電磁或機電馬達。

如圖2至圖5所示，端蓋120可以用作結構構件，以在例如工具掉落期間幫助馬達115保持在適當的位置。端蓋120還可以藉由將熱量從端蓋120的端部(後部、前部或其它)消散到工具100的外部而用作散熱器。例如，端蓋120可以直接或熱耦接到驅動和控制馬達115的控制器和開關元件(諸如MOSFET)，以便從馬達115的受熱影響最大的構件(諸如控制器130和開關元件135，下面將進一步詳細描述)快速地散熱。端蓋120可以位於工具的後部、前部、頂部、底部或側面，或工具100的任何其它位置。

如圖2所示，馬達115可包括傳動軸或軸125，軸125旋轉並將扭矩傳遞到齒輪系或其它構件，該齒輪系或其它構件最終將扭矩傳遞到工作端117。軸125耦接到馬達115，並且當馬達115被啟動時用作馬達115的輸出。

馬達115可以包括耦接到開關元件135(諸如MOSFET和/或其它類型的開關元件)的控制器130。控制器130適於回應於用戶輸入(諸如觸發器112的啟動或按壓)控制開關元件135以操作馬達115。如圖所示和如本領域所理解的，控制器130使開關元件135選擇性地接通和斷開馬達115內的各種線圈，以便在馬達115的定子和轉子之間引起磁相互作用，並由此驅動馬達115 並引起扭矩經由軸125輸出。開關元件135(諸如MOSFET)可以例如以H橋佈置，或以能夠操作馬達115的任何其它方式佈置。

如圖3至圖5所示，端蓋120可包括端蓋基部137和位於端蓋120的中心部分內的端蓋環140、從端蓋120軸向地延伸的一個或多個鰭片145，以及在相鄰的鰭片145之間的一個或多個槽146。端蓋環140可位於端蓋120的軸向中心並限定端蓋開口。端蓋環140和端蓋開口容納馬達115的軸承和軸125，並允許軸125延伸穿過端蓋開口。槽146允許空氣流入馬達115以進行適當的通風，並且鰭片145有助於從馬達115散熱。如圖3所示，端蓋120還可以包括連接部分150，以允許緊固件將端蓋耦接到主體105或工具100的其餘部分。在一些實施例中，緊固件將端蓋120耦接到馬達115的定子。

鰭片145可以是與散熱結構一起使用以散熱的常規鰭片。鰭片145也可以是增加端蓋120的表面積並因此允許消散來自控制器130和開關元件135的熱量的任何其它結構。例如，鰭片145可以是彎曲的或成角度的結構，或者以其它方式成形和確定尺寸為從端蓋120散熱。在一個實施例中，如圖所示，開關元件135可以在鰭片145處直接耦接到端蓋120。

例如，如圖5所示，端蓋120直接耦接到開關元件135，開關元件135直接耦接到控制器130。以這種方式，端蓋120可以更直接地散熱，並且比在端蓋120和開關元件135之間包括其它材料的結構具有更好的功效。在其它實施例中，端蓋120熱耦接 到開關元件和控制器130，這意味著端蓋120經由旨在傳導熱量的結構耦接到開關元件和控制器130。

如本文中所使用的，術語「耦接」及其功能等同物不必限於兩個或更多個構件的直接、機械耦接。相反，術語「耦接」及其功能等同物旨在表示兩個或更多個物體、特徵、工件和/或環境物質之間的任何直接或間接的機械、電氣或化學連接。在一些示例中，「耦接」也意味著一個物體與另一個物體是一體的。

在前面的描述和附圖中闡述的內容僅是出於說明的目的而提供，而不是作為限制。儘管已經示出和描述了特定的實施例，但是對於本領域技術人員而言明顯的是，在不脫離發明人的貢獻的更寬泛方面的情況下，可以進行改變和修改。當基於現有技術以其適當的角度來看時，所尋求的保護的實際範圍旨在由所附權利要求書來限定。

100:工具

105:主體

110:手柄

112:觸發器

114:電源

115:馬達

117:工作端

120:端蓋

Claims (14)

1. 一種工具，包括：馬達，其包括控制器和開關元件，所述控制器回應於使用者輸入控制所述開關元件以操作所述馬達；端蓋，其耦接到所述馬達，所述端蓋包括：端蓋基部；多個鰭片，其耦接到所述端蓋基部；以及槽，其設置在相鄰的鰭片之間並且延伸穿過所述端蓋，其中，所述槽適於允許空氣流過所述端蓋，其中所述開關元件熱耦接到所述端蓋，並且佈置在所述控制器和所述端蓋之間。
2. 如請求項1所述的工具，其中所述控制器直接耦接到所述開關元件，並且所述開關元件直接耦接到所述端蓋。
3. 如請求項2所述的工具，其中所述開關元件在所述鰭片處直接耦接到所述端蓋。
4. 如請求項1所述的工具，其中所述鰭片從所述端蓋軸向地延伸。
5. 如請求項1所述的工具，其中所述馬達包括適於輸出由所述馬達產生的扭矩的軸。
6. 如請求項1所述的工具，其中所述端蓋包括用於將所述端蓋耦接到所述工具的一部分的連接部分。
7. 如請求項1所述的工具，其中所述端蓋包括端蓋環，所述端蓋環位於所述端蓋的軸向中心並限定端蓋開口，所述端蓋開口適於容納所述馬達的軸。
8. 一種馬達，包括：控制器，其控制所述馬達的旋轉；開關元件，其電耦接到所述控制器，所述控制器適於回應於使用者輸入控制所述開關元件接通和斷開；端蓋，其耦接到所述馬達，所述端蓋包括：端蓋基部；多個鰭片，其耦接到所述端蓋基部；以及槽，其設置在相鄰的鰭片之間並且延伸穿過所述端蓋，其中，所述槽適於允許空氣流過所述端蓋，其中所述開關元件熱耦接到所述端蓋，並且佈置在所述控制器和所述端蓋之間。
9. 如請求項8所述的馬達，其中所述控制器直接耦接到所述開關元件，並且所述開關元件直接耦接到所述端蓋。
10. 如請求項9所述的馬達，其中所述開關元件在所述鰭片處直接耦接到所述端蓋。
11. 如請求項8所述的馬達，其中所述鰭片從所述端蓋軸向地延伸。
12. 如請求項8所述的馬達，其中所述馬達包括適於輸出由所述馬達產生的扭矩的軸。
13. 如請求項8所述的馬達，其中所述端蓋包括用於將所述端蓋耦接到所述工具的一部分的連接部分。
14. 如請求項8所述的馬達，其中所述端蓋包括端蓋環，所述端蓋環位於所述端蓋的軸向中心並限定端蓋開口，所述端蓋開口適於容納所述馬達的軸。