WO2010063526A2 - Elektrowerkzeug mit einem gleichstrommotor und leistungselektronik - Google Patents

Elektrowerkzeug mit einem gleichstrommotor und leistungselektronik Download PDF

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WO2010063526A2
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Dietmar Saur
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Robert Bosch Gmbh
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    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25F—COMBINATION OR MULTI-PURPOSE TOOLS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DETAILS OR COMPONENTS OF PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS NOT PARTICULARLY RELATED TO THE OPERATIONS PERFORMED AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B25F5/00—Details or components of portable power-driven tools not particularly related to the operations performed and not otherwise provided for
    • B25F5/008—Cooling means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33—Drive circuits, e.g. power electronics
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/0094—Structural association with other electrical or electronic devices

Definitions

  • the invention relates to a power tool with a DC motor and a
  • Power and logic components having power electronics for operating the DC motor.
  • the invention relates to a power electronics with power and logic components for operating a DC motor of a power tool.
  • Power tools of the type mentioned are known. If these are operated with a DC motor, a special electronic circuit for operating this DC motor is required. As a rule, the so-called pulse width modulation technique is used for this purpose. By means of this, the DC motor can be controlled very precisely in a simple manner.
  • power electronics that have power components that switch an electrical connection between the DC motor and a power source, and logic components that control the line components for operating the DC motor accordingly.
  • the logic components receive signals from an operating switch of the power tool and control in dependence on the received signals, the power components, or power switch called.
  • actuation switches are manufactured as a switch module which can be used in the power tool, which contains the power electronics and is connected by means of cables to the DC motor and the power source.
  • the components of the power electronics are mounted on a circuit carrier, such as a printed circuit board, and from there again by means of cable connections to the DC motor and the chip connected.
  • a circuit carrier such as a printed circuit board
  • power components usually power semiconductors, transistors and / or diodes are used.
  • the power components are arranged as a power unit on the DC motor. It is therefore provided that the power components of the power electronics form a separate unit, and thus are substantially separated from the logic components.
  • the concept of unity and separation is to be understood spatially.
  • a (electrical) operative connection must remain between the components in order to function as power electronics.
  • the power components are arranged as a power unit of the power electronics to the DC motor.
  • the advantageous design and arrangement of the power unit allows particularly short electrical connection lines from the power components or the power unit of the power electronics to the DC motor, resulting in a resistance-optimized current flow. Overall, a loss-performance-optimized arrangement is thus formed in the power tool. Especially with the high currents, between the power components or the power unit and the
  • the electrical connection from the power unit to the logic components is advantageously realized by means of - in cross-section - thin connections / cables.
  • the logic unit is disposed on the operation switch and thus away from the DC motor, it is not necessary to route wide / thick cables from the operation switch to the DC motor due to the connection serving only for signal transmission.
  • thin connections suffice.
  • the power unit is designed as a power module.
  • the power unit can be handled as a building block in the assembly of the power tool and in a corresponding system In a simple manner interchangeable and / or can be arranged on different DC motors.
  • the power module preferably has a housing which serves for easier handling and for protecting the power unit.
  • the power module is attached by means of a first connector to the DC motor.
  • the power module and the DC motor plug-in connection elements such as a plug and a plug receptacle.
  • the plug-in connection can be designed to be clamped, so that the power module is held substantially non-positively on the DC motor.
  • the plug-in connection additionally or alternatively has one or more latching means, such as an elastically displaceable latching hook, which engages in a recess or behind a survey, so that a positive locking arises, the unintentional release of the power module of the DC motor prevented in a simple manner.
  • a soldering of the power module to the DC motor and / or attachment by means of press-fit or by means of at least one insulation displacement terminal is conceivable.
  • the first connector is electrically conductive. This means that the power module is simply attached to it and also electrically connected to it by simply plugging it into the DC motor. This facilitates assembly, in particular reduces the wiring effort, and improves or optimizes the flow of current between the power module and the DC motor.
  • the power module is connected by means of a second plug connection with a rechargeable energy store, in particular a rechargeable battery.
  • this second connector does not have to represent a direct connection from the power module to the energy storage, but may also consist of an intermediate piece / a contact bridge, which can be plugged together with the power module and the energy storage.
  • an area of the contact bridge is advantageously designed such that the energy store can be exchanged in a simple manner.
  • the connector between the power module and the contact breaker The bridge is expediently designed in such a way that there is a firm connection which ensures a permanent electrical connection. This results in a particularly resistance / loss-optimized electrical wireless connection from the energy store to the DC motor or from the energy source to the energy consumer.
  • the power module is arranged in a cooling air intake region of the DC motor.
  • the easiest way to cool electrical machines, such as the DC motor, during operation is air cooling.
  • the DC motor generates in operation by the rotation of the rotor and optionally an associated / driven fan wheel, an air flow passing through the DC motor.
  • the DC motor expediently has openings in its housing at the corresponding points, through which ambient / cooling air is sucked.
  • the arrangement of the power module in the region of such a cooling air intake region thus ensures that the power module dissipates heat losses in the form of heat to the air stream passing it.
  • a higher cooling capacity is thus achieved, with the result that relatively small power components, in particular smaller power semiconductors, can be used, which on the one hand has advantages in terms of installation space and, on the other hand, in terms of production costs ,
  • the power module has at least one cooling element, in particular one or more cooling fins.
  • the power module encloses the power components substantially with the housing, wherein the power components advantageously on the housing, which expediently has a high thermal conductivity, lie, so that the heat generated in the power components heat can be dissipated well into the housing.
  • the cooling fins expediently form part of the housing or are arranged on this heat conduction optimized, so that the heat of the power components can be optimally dissipated via the housing of the power module to the cooling fins.
  • the cooling fins are in the cooling air intake of the DC motor, where they deliver the heat dissipated by the power components directly to the cooling air flow.
  • the cooling element is in direct contact contact with the power components to optimize heat dissipation.
  • the power tool is an electric hand tool.
  • the power electronics according to the invention are characterized in that the power components are designed as a power unit that can be arranged on the DC motor. As described above, this allows resistance-optimized or loss-performance-optimized electrical connections from the power components to the DC motor.
  • the power unit which is preferably designed as a power module, expediently has an electrically conductive plug connection for the DC motor.
  • the power module can be easily attached to a DC motor, at the same time an electrical connection is made.
  • the connector is designed such that the power module is plug-on bar to the DC motor or terminal contacts of the DC motor.
  • the power module has an electrically conductive plug connection for a rechargeable energy store, in particular for a rechargeable battery.
  • a wireless electrical connection is made by the DC motor to the energy storage, whereby the assembly facilitates and energy losses are reduced.
  • the power module has at least one cooling element, in particular one or more cooling ribs.
  • the cooling element By means of the cooling element or by means of the cooling ribs, the heat loss of the power components, which are expediently power semiconductors, is dissipated into the environment in a particularly favorable manner.
  • Figure 2 shows an advantageous power module with a DC motor in a perspective view.
  • the electric hand tool 2 has a DC motor 3, which is powered by a rechargeable energy storage 4 with energy.
  • the energy store 4 is an accumulator, in particular an exchangeable accumulator.
  • a power unit 5 Disposed on the DC motor 3 is a power unit 5 which includes one or more power components, in particular power switches, such as transistors, diodes, semiconductors or the like. By means of the power components, the necessary electrical connection between the DC motor 3 and the energy storage 4 can be produced.
  • the power unit 5 is connected to the energy storage 4 by means of an electrical connection 6.
  • the power unit 5 has an electrical connection 7 to a logic unit 8 which contains one or more logic components which serve to control the power components. Together, the logic unit 8 and power unit 5 form a power electronics 9 for operating the DC motor 3.
  • the advantageous division and separation of the power electronics 9 in a spatially independent power unit 5 and in a spatially independent logic unit 8 allows the spatially separate arrangement of the power components to the DC motor 3.
  • the high currents flowing between the power unit 5 and the DC motor 3, experience due to the integration of the power unit 5 to the DC motor 3 and the resulting short ways only small losses, so that at a constant power or capacity of the energy storage 4, a higher power of the DC motor 3 is achieved.
  • For the electrical connection of the power unit 5 with the DC motor 3 are advantageously provided lines with a large cross-section. The direct spatial assignment thus ensures the shortest possible connection and the losses (eg ohmic
  • the electrical connection 7 As between the logic unit 8 and the power unit. 5 only signals, so only small currents are transmitted, the electrical connection 7 by means of cables, which have a very small cross-section (thin connections) are performed.
  • the thin cables allow easy handling during assembly, especially because of their high flexibility.
  • the electrical connection 6 may also be designed as a cable connection, but then larger cross-sections are necessary. A preferred embodiment of the electrical connection 6 will be explained in FIG.
  • FIG. 2 shows a perspective illustration of a further exemplary embodiment of the advantageous power tool 1 or electric hand tool 2, wherein only the components essential to the invention are shown here as well. From the figure 1 known elements are provided with the same reference numerals, so that what has already been described is not repeated here.
  • the power unit 5 is designed as a power module 10 in the present exemplary embodiment.
  • it has a substantially box-shaped housing 1 1, in which the power components are arranged.
  • the power module 10 is arranged in the extension of a drive shaft 12 of the DC motor 3.
  • the DC motor 3 has diametrically arranged contact plugs 14, that is to say electrically conductive plug-in elements which protrude substantially perpendicularly from the end face 13.
  • the power module 10 has accordingly on its the DC motor 3 facing surface 15 of the housing 1 1 has two contact plug receptacles 16 which are formed projecting from the surface 15, so that they simultaneously act as a spacer.
  • the contact plug receptacles 16 and the contact plug 14 together form a first plug connection 17.
  • the power module 10 is plugged onto the direct current motor 3 by means of the plug connection 17 and thus arranged thereon. Since the contact plug 14 and expediently also the contact plug receptacles 16 are at least partially electrically conductive, the electrical contact between the DC motor 3 and the power unit 5 is simultaneously produced via the plug connection 17. Thus, a wireless connection of the power components / switches with the DC motor 3 is possible. This facilitates on the one hand the assembly and reduces the other losses in the Power lines.
  • the connection of the logic unit 8 not shown here is expediently as described above.
  • the DC motor 3 has further in its end face 13 here unrecognizable openings through which air is sucked in the operation of the DC motor 3 for cooling in the interior of the DC motor 3, which flows out again through formed in the front side 13 opposite end 18 openings ,
  • the power module 10 or the power unit 5 is advantageously arranged in the intake region, more precisely in a cooling air intake region of the DC motor 3. As a result, during operation of the DC motor 3, the power module 10 is located in a cooling air flow at which the power module 10 emits the (loss) heat generated in the power unit 5.
  • the power module 10 furthermore has a cooling element 19 arranged on the surface 15, which is advantageously designed as cooling ribs 20, wherein the cooling ribs 20 are expediently in operative contact with the power components of the power unit 5, so that the heat can be easily and inexpensively and Way on the cooling fins 20 will deliver to the cooling air flow of the DC motor 3.
  • This arrangement allows a good and rapid dissipation of (heat) losses, especially in applications that change frequently between idling and blocking operation.
  • the cooling for the power unit 5 is further increased, so that overall smaller and more cost-effective power components can be used, which results in advantages in terms of size as well as the manufacturing costs of the power tool 1 and the power electronics 9.
  • solder, clamp and / or press the power module 10 to the DC motor 3 in order to produce both the mechanical and the electrical contact.
  • the electrical connection 6 from the power module 10 to the energy store 4 (accumulator) is likewise formed by a plug connection 21 in the present exemplary embodiment.
  • the power module 10 has two contact plugs 22, which protrude from the power module 10 or the housing 11 and are plugged into a contact plug receptacle 23 of a contact bridge 24.
  • the contact bridge 24 has an electrically nonconductive carrier element 25 on which electrically conductive contact paths are connected. are ordered. These essentially lead from the contact plug receptacle 23, in which the electrical contact is made to the power module 10, to contact plugs 26, which interact with the energy accumulator 4, which is indicated only by dashed lines.
  • the contact bridge 24 thus defines an intermediate piece, which is inserted between the power module 10 and the energy storage device 10.
  • Contact bridge 24 is expediently designed such that the electrical connection is designed by means of the contact plug 26 to the energy storage 4 such that the energy storage 4 can be replaced in a simple manner, whereas the electrical connection to the power module 10 is formed such that a permanent safe electrical contact is ensured.
  • the electrical connection 6 is formed cordless from the energy store 4 to the DC motor 3, whereby a loss-performance optimized arrangement with a resistance-optimized current flow is given.
  • the arrangement - in comparison to the prior art - a reduced number of contact points and thus of contact resistance.
  • the power unit 5 and the power module 10 different products, such as different DC motors, equip and implement the different (control) variants on the logic unit 8 , such as an optional workstation lighting, an optional display of

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektrowerkzeug (1) mit einem Gleichstrommotor (3) und einer Leistungs- und Logikkomponenten aufweisenden Leistungselektronik (9) zum Betreiben des Gleichstrommotors (3). Es ist vorgesehen, dass die Leistungskomponenten als Leistungseinheit (5) an dem Gleichstrommotor (3) angeordnet sind. Ferner betrifft die Erfindung eine Leistungselektronik (9) zum Betreiben eines Gleichstrommotors (3) eines Elektrowerkzeugs (1).

Description

Beschreibung
Titel
Elektrowerkzeug mit einem Gleichstrommotor und Leistungselektronik
Die Erfindung betrifft ein Elektrowerkzeug mit einem Gleichstrommotor und einer
Leitungs- und Logikkomponenten aufweisenden Leistungselektronik zum Betreiben des Gleichstrommotors.
Ferner betrifft die Erfindung eine Leistungselektronik mit Leistungs- und Logik- komponenten zum Betreiben eines Gleichstrommotors eines Elektrowerkzeugs.
Stand der Technik
Elektrowerkzeuge der eingangs genannten Art sind bekannt. Werden diese mit einem Gleichstrommotor betrieben, so ist eine besondere Schaltungselektronik zum Betreiben dieses Gleichstrommotors erforderlich. In der Regel wird dazu die sogenannte Pulsweitenmodulations-Technik verwendet. Mittels dieser kann der Gleichstrommotor auf einfache Art und Weise sehr genau gesteuert werden. Erforderlich sind dazu eine Leistungselektronik, die Leistungskomponenten auf- weist, welche eine elektrische Verbindung zwischen dem Gleichstrommotor und einer Energiequelle schalten, und Logikkomponenten, welche die Leitungskomponenten zum Betreiben des Gleichstrommotors entsprechend ansteuern. Die Logikkomponenten erhalten dabei Signale von einem Betätigungsschalter des Elektrowerkzeugs und steuern in Abhängigkeit von den empfangenen Signalen die Leistungskomponenten, oder auch Leistungsschalter genannt, an. Häufig werden derartige Betätigungsschalter als ein in das Elektrowerkzeug einsetzbares Schaltermodul hergestellt, welches die Leistungselektronik enthält und mittels Kabeln mit dem Gleichstrommotor und der Energiequelle verbunden wird. Bei einer anderen Ausführung sind die Komponenten der Leistungselektronik auf ei- nem Schaltungsträger, wie zum Beispiel einer Leiterplatte, montiert, und von da wiederum mittels Kabelverbindungen mit dem Gleichstrommotor und der Span- nungsquelle verbunden. Als Leistungskomponenten werden in der Regel Leistungshalbleiter, Transistoren und/oder Dioden verwendet.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Leistungskomponenten als Leistungseinheit an dem Gleichstrommotor angeordnet sind. Es ist also vorgesehen, dass die Leistungskomponenten der Leistungselektronik eine separate Einheit bilden, und somit von den Logikkomponenten im Wesentlichen getrennt sind. Wobei hier der Begriff der Einheit und der Trennung räumlich zu verstehen ist.
Natürlich muss zwischen den Komponenten eine (elektrische) Wirkverbindung bestehen bleiben, um als Leistungselektronik funktionieren zu können. Jedoch sind die Leistungskomponenten als Leistungseinheit der Leistungselektronik an dem Gleichstrommotor angeordnet. Die vorteilhafte Ausbildung und Anordnung der Leistungseinheit erlaubt besonders kurze elektrische Verbindungsleitungen von den Leistungskomponenten beziehungsweise der Leistungseinheit der Leistungselektronik zu dem Gleichstrommotor, was zu einem widerstandsoptimierten Stromfluss führt. Insgesamt wird somit eine verlustleistungsoptimierte Anordnung in dem Elektrowerkzeug gebildet. Gerade bei den hohen Strömen, die zwischen den Leistungskomponenten beziehungsweise der Leistungseinheit und dem
Gleichstrommotor fließen, führt dies zu einer höheren Leistung des Elektrowerk- zeugs. Die elektrische Verbindung von der Leistungseinheit zu den Logikkomponenten, die zweckmäßigerweise als Logikeinheit vorgesehen sind, wird vorteilhafterweise mittels - im Querschnitt gesehen - dünnen Verbindungen/Kabeln re- alisiert. Ist die Logikeinheit beispielsweise am Betätigungsschalter und damit entfernt von dem Gleichstrommotor angeordnet, so ist es aufgrund der lediglich einer Signalübertragung dienenden Verbindung nicht notwendig, breite/dicke Kabel von dem Betätigungsschalter zu dem Gleichstrommotor zu führen. Zum Übertragen der Signale der Logikeinheit, mittels derer die Leistungskomponenten bezie- hungsweise Leistungseinheit gesteuert wird, reichen dünne Verbindungen aus.
Diese haben den Vorteil, dass sie zum Einen kostengünstiger und zum Anderen aufgrund ihrer höheren Flexibilität leichter montierbar als breitere Kabel sind.
Vorteilhafterweise ist die Leistungseinheit als Leistungsmodul ausgebildet. Das bedeutet, dass die Leistungseinheit als ein Baustein bei der Montage des Elekt- rowerkzeugs gehandhabt werden kann und bei einem entsprechenden System auf einfache Art und Weise austauschbar und/oder an unterschiedlichen Gleichstrommotoren anordenbar ist. Wobei das Leistungsmodul bevorzugt ein Gehäuse aufweist, das zur leichteren Handhabung sowie zum Schutz der Leistungseinheit dient.
Bevorzugt ist das Leistungsmodul mittels einer ersten Steckverbindung an dem Gleichstrommotor befestigt. Zweckmäßigerweise weisen dazu das Leistungsmodul sowie der Gleichstrommotor Steckverbindungselemente, wie beispielsweise einen Stecker und eine Steckeraufnahme auf. Weiterhin kann die Steckverbin- düng klemmend ausgebildet sein, so dass das Leistungsmodul im Wesentlichen kraftschlüssig an dem Gleichstrommotor gehalten wird. In einer weiteren Ausführungsform weist die Steckverbindung zusätzlich oder alternativ ein oder mehrere Rastmittel auf, wie zum Beispiel ein elastisch verlagerbarer Rasthaken, der in eine Vertiefung oder hinter einer Erhebung einrastet, so dass eine formschlüssige Sicherung entsteht, die ein unbeabsichtigtes Lösen des Leistungsmoduls von dem Gleichstrommotor auf einfache Art und Weise verhindert. Alternativ oder zusätzlich ist auch ein Anlöten des Leistungsmoduls an dem Gleichstrommotor und/oder ein Befestigen mittels Einpresstechnik oder mittels wenigstens einer Schneidklemme denkbar.
Besonders bevorzugt ist die erste Steckverbindung elektrisch leitend ausgebildet. Das bedeutet, dass das Leistungsmodul durch einfaches Zusammenstecken mit dem Gleichstrommotor sowohl daran festgelegt und darüberhinaus auch elektrisch mit diesem verbunden wird. Dies erleichtert die Montage, verringert insbe- sondere den Verkabelungsaufwand, und verbessert beziehungsweise optimiert den Stromfluss zwischen dem Leistungsmodul und dem Gleichstrommotor.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Leistungsmodul mittels einer zweiten Steckverbindung mit einem wiederaufladbaren Energiespeicher, insbe- sondere einem Akkumulator verbunden. Wobei diese zweite Steckverbindung nicht eine direkte Verbindung von dem Leistungsmodul zu dem Energiespeicher darstellen muss, sondern auch aus einem Zwischenstück/einer Kontaktbrücke bestehen kann, die mit dem Leistungsmodul und dem Energiespeicher zusammensteckbar ist. So ist ein Bereich der Kontaktbrücke vorteilhafterweise derart ausgestaltet, dass der Energiespeicher auf einfache Art und Weise auswechselbar ist. Die Steckverbindung zwischen dem Leistungsmodul und der Kontaktbrü- cke ist dabei zweckmäßigerweise derart ausgebildet, dass ein fester Zusammen- schluss besteht, der eine dauerhafte elektrische Verbindung gewährleistet. Hierdurch entsteht eine besonders widerstands-/verlustoptimierte elektrische kabellose Verbindung von dem Energiespeicher zu dem Gleichstrommotor beziehungs- weise von der Energiequelle zu dem Energieverbraucher.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Leistungsmodul in einem Kühlluft-Ansaugbereich des Gleichstrommotors angeordnet. Die einfachste Methode elektrische Maschinen, wie den Gleichstrommotor, im Betrieb zu küh- len, ist die Luftkühlung. Wobei der Gleichstrommotor im Betrieb durch die Rotation des Rotors und gegebenenfalls eines damit verbundenen/angetriebenen Lüfterrads einen Luftstrom erzeugt, der durch den Gleichstrommotor hindurchführt. Hierzu weist der Gleichstrommotor zweckmäßigerweise an den entsprechenden Stellen Öffnungen in seinem Gehäuse auf, durch die Umgebungs-/Kühlluft ange- saugt wird. Durch die Anordnung des Leistungsmoduls im Bereich eines derartigen Kühlluft-Ansaugbereichs wird somit erreicht, dass das Leistungsmodul Verlustleistungen in Form von Wärme an den an ihm vorbeiziehenden Luftstrom abgibt. Im Vergleich zu bekannten Elektrowerkzeugen wird somit eine höhere Kühlleistung erreicht, was zur Folge hat, dass verhältnismäßig kleine Leistungskom- ponenten, insbesondere kleinere Leistungshalbleiter, verwendet werden können, was zum Einen Vorteile in Bezug auf den Bauraum und zum Anderen in Bezug auf die Herstellungskosten hat.
Ferner ist vorgesehen, dass das Leistungsmodul mindestens ein Kühlelement, insbesondere eine oder mehrere Kühlrippen aufweist. Zweckmäßigerweise umschließt das Leistungsmodul die Leistungskomponenten im Wesentlichen mit dem Gehäuse, wobei die Leistungskomponenten vorteilhafterweise an dem Gehäuse, das zweckmäßigerweise eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, anliegen, so dass die in den Leistungskomponenten generierte Wärme gut in das Gehäuse abgeführt werden kann. Die Kühlrippen bilden zweckmäßigerweise einen Teil des Gehäuses oder sind an diesem wärmeleitungsoptimiert angebracht, so dass die Wärme der Leistungskomponenten über das Gehäuse des Leistungsmoduls optimal zu den Kühlrippen abgeführt werden kann. Vorteilhafterweise liegen die Kühlrippen dabei in dem Kühlluft-Ansaugbereich des Gleichstrommotors, wo sie die von den Leistungskomponenten abgeführte Wärme direkt an den Kühlluftstrom abgeben. Besonders bevorzugt steht das Kühlelement in direktem Beruh- rungskontakt mit den Leistungskomponenten, um die Wärmeableitung zu optimieren.
Schließlich ist vorgesehen, dass das Elektrowerkzeug ein Elektrohandwerkzeug ist.
Die erfindungsgemäße Leistungselektronik zeichnet sich dadurch aus, dass die Leistungskomponenten als eine an dem Gleichstrommotor anordenbare Leistungseinheit ausgebildet sind. Wie oben beschrieben, erlaubt dies widerstandsop- timierte beziehungsweise verlustleistungsoptimierte elektrische Verbindungen von den Leistungskomponenten zu dem Gleichstrommotor.
Zweckmäßigerweise weist die bevorzugt als Leistungsmodul ausgebildete Leistungseinheit eine elektrisch leitende Steckverbindung für den Gleichstrommotor auf. Mittels dieser elektrisch leitenden Steckverbindung kann das Leistungsmodul auf einfache Art und Weise an einem Gleichstrommotor befestigt werden, wobei gleichzeitig eine elektrische Verbindung hergestellt wird. Bevorzugt ist die Steckverbindung derart ausgebildet, dass das Leistungsmodul auf den Gleichstrommotor beziehungsweise auf Anschlusskontakte des Gleichstrommotors aufsteck bar ist.
Weiterhin ist vorgesehen, dass das Leistungsmodul eine elektrisch leitende Steckverbindung für einen wiederaufladbaren Energiespeicher, insbesondere für einen Akkumulator aufweist. So wird eine kabellose elektrische Verbindung von dem Gleichstrommotor zu dem Energiespeicher hergestellt, wodurch die Montage erleichtert und Energieverluste verringert werden.
Schließlich ist vorgesehen, dass das Leistungsmodul mindestens ein Kühlelement, insbesondere eine oder mehrere Kühlrippen aufweist. Mittels des Kühlele- ments beziehungsweise mittels der Kühlrippen wird besonders günstig die Verlustwärme der Leistungskomponenten, die zweckmäßigerweise Leistungshalbleiter sind, in die Umgebung abgeführt.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläu- tert werden. Dazu zeigen Figur 1 eine schematische Darstellung des vorteilhaften Elektrowerk- zeugs und
Figur 2 ein vorteilhaftes Leistungsmodul mit einem Gleichstrommotor in einer perspektivischen Darstellung.
Die Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines vorteilhaften Elektrowerkzeugs 1 , das als Elektrohandwerkzeug 2 ausgebildet ist. Das Elektrohandwerkzeug 2 weist einen Gleichstrommotor 3 auf, der von einem wiederaufladbaren Energiespeicher 4 mit Energie versorgt wird. Vorteilhafterweise ist der Energiespeicher 4 ein Akkumulator, insbesondere ein austauschbarer Akkumulator. An dem Gleichstrommotor 3 ist eine Leistungseinheit 5 angeordnet, die eine oder mehrere Leistungskomponenten, insbesondere Leistungsschalter, wie zum Beispiel Transistoren, Dioden, Halbleiter oder Ähnliches, beinhaltet. Mittels der Leistungskomponenten ist die notwendige elektrische Verbindung zwischen dem Gleichstrommotor 3 und dem Energiespeicher 4 herstellbar. Die Leistungseinheit 5 ist dazu mittels einer elektrischen Verbindung 6 mit dem Energiespeicher 4 verbunden. Weiterhin weist die Leistungseinheit 5 eine elektrische Verbindung 7 zu einer Logikeinheit 8 auf, die eine oder mehrere Lo- gikkomponenten enthält, welche zum Ansteuern der Leistungskomponenten dienen. Zusammen bilden die Logikeinheit 8 und Leistungseinheit 5 eine Leistungselektronik 9 zum Betreiben des Gleichstrommotors 3.
Die vorteilhafte Aufteilung und Trennung der Leistungselektronik 9 in eine räum- lieh eigenständige Leistungseinheit 5 und in eine räumlich eigenständige Logikeinheit 8 erlaubt das räumlich getrennte Anordnen der Leistungskomponenten an dem Gleichstrommotor 3. Die hohen Ströme, die zwischen der Leistungseinheit 5 und dem Gleichstrommotor 3 fließen, erfahren aufgrund der Integration der Leistungseinheit 5 an dem Gleichstrommotor 3 und die dadurch bedingten kurzen Wege nur geringe Verluste, so dass bei gleichbleibender Leistung beziehungsweise Kapazität des Energiespeichers 4 eine höhere Leistung des Gleichstrommotors 3 erreicht wird. Zur elektrischen Verbindung der Leistungseinheit 5 mit dem Gleichstrommotor 3 sind dazu vorteilhafterweise Leitungen mit einem großen Querschnitt vorgesehen. Durch die direkte räumlich Zuordnung wird somit die kürzeste mögliche Verbindung gewährleistet und die Verluste (z. B. ohmsche
Verluste) minimiert. Da zwischen der Logikeinheit 8 und der Leistungseinheit 5 lediglich Signale, also nur geringe Ströme, übermittelt werden, kann die elektrische Verbindung 7 mittels Kabel, die einen sehr kleinen Querschnitt aufweisen (dünne Verbindungen) ausgeführt werden. Die dünnen Kabel erlauben bei der Montage eine einfache Handhabung, insbesondere aufgrund ihrer hohen Flexibi- lität. Die elektrische Verbindung 6 kann ebenfalls als Kabelverbindung ausgeführt sein, dann jedoch sind größere Querschnitte notwendig. Eine bevorzugte Ausführung der elektrischen Verbindung 6 soll in der Figur 2 erläutert werden.
Die Figur 2 zeigt in einer perspektivischen Darstellung ein weiteres Ausführungs- beispiel des vorteilhaften Elektrowerkzeugs 1 beziehungsweise Elektrohand- werkzeugs 2, wobei auch hier nur die für die Erfindung wesentlichen Bestandteile dargestellt sind. Aus der Figur 1 bekannte Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, so dass dazu bereits Beschriebenes hier nicht wiederholt wird.
Die Leistungseinheit 5 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als Leistungsmodul 10 ausgebildet. Dazu weist sie ein im Wesentlichen kastenförmiges Gehäuse 1 1 auf, in welchem die Leistungskomponenten angeordnet sind. Das Leistungsmodul 10 ist dabei in der Verlängerung einer Antriebswelle 12 des Gleichstrommotors 3 angeordnet. An seiner dem Leistungsmodul 10 gegenüberliegenden Stirnseite 13 weist der Gleichstrommotor 3 diametral angeordnete Kontaktstecker 14, also elektrisch leitende Steckelemente auf, die im Wesentlichen senkrecht von der Stirnseite 13 abstehen. Das Leistungsmodul 10 weist entsprechend an seiner dem Gleichstrommotor 3 zugewandten Oberfläche 15 des Gehäuses 1 1 zwei Kontaktstecker-Aufnahmen 16 auf, die von der Oberfläche 15 abstehend ausgebildet sind, so dass sie gleichzeitig als Abstandhalter wirken. Die Kontaktstecker-Aufnahmen 16 und die Kontaktstecker 14 bilden zusammen eine erste Steckverbindung 17. Das Leistungsmodul 10 ist vorliegend mittels der Steckerverbindung 17 auf einfache Art und Weise auf den Gleich- strommotor 3 aufgesteckt und damit an diesem angeordnet. Da die Kontaktstecker 14 und zweckmäßigerweise auch die Kontaktstecker-Aufnahmen 16 zumindest bereichsweise elektrisch leitend ausgebildet sind, wird über die Steckverbindung 17 gleichzeitig der elektrische Kontakt zwischen dem Gleichstrommotor 3 und der Leistungseinheit 5 hergestellt. Somit ist eine kabellose Verbindung der Leistungskomponenten/-schalter mit dem Gleichstrommotor 3 möglich. Dies erleichtert zum Einen die Montage und verringert zum Anderen Verluste in den Stromleitungen. Die Anbindung der hier nicht dargestellten Logikeinheit 8 erfolgt zweckmäßigerweise wie oben beschrieben.
Der Gleichstrommotor 3 weist weiterhin in seiner Stirnseite 13 hier nicht erkenn- bare Öffnungen auf, durch die im Betrieb des Gleichstrommotors 3 Luft zum Kühlen in das Innere des Gleichstrommotors 3 eingesaugt wird, die durch in der der Stirnseite 13 gegenüberliegenden Stirnseite 18 ausgebildeten Öffnungen wieder herausströmt. Das Leistungsmodul 10 beziehungsweise die Leistungseinheit 5 ist vorteilhafterweise in dem Ansaugbereich, genauer gesagt in einem Kühlluft- Ansaugbereich des Gleichstrommotors 3 angeordnet. Das hat zur Folge, dass das Leistungsmodul 10 im Betrieb des Gleichstrommotors 3 sich in einem Kühlluftstrom befindet, an welchen das Leistungsmodul 10 die in der Leistungseinheit 5 entstehende (Verlust- )Wärme abgibt. Das Leistungsmodul 10 weist weiterhin ein an der Oberfläche 15 angeordnetes Kühlelement 19 auf, das vorteilhafterwei- se als Kühlrippen 20 ausgebildet ist, wobei die Kühlrippen 20 zweckmäßigerweise mit den Leistungskomponenten der Leistungseinheit 5 in Wirkkontakt stehen, so dass die Wärme auf einfache und günstige Art und Weise über die Kühlrippen 20 an den Kühlluftstrom des Gleichstrommotors 3 abgeben wird. Diese Anordnung ermöglicht ein gutes und rasches Abführen der (Wärme-)Verluste, besond- ers bei Anwendungsfällen, welche zwischen Leerlauf und Blockierbetrieb häufig wechseln. Durch die Anordnung wird die Kühlung für die Leistungseinheit 5 weiter erhöht, so dass insgesamt kleinere und kostengünstigere Leistungskomponenten verwendet werden können, wodurch sich Vorteile in Bezug auf die Baugröße sowie auf die Herstellungskosten des Elektrowerkzeugs 1 sowie der Leis- tungselektronik 9 ergeben. Alternativ zu der oben beschriebenen Steckverbindung 17 ist es auch denkbar, das Leistungsmodul 10 an dem Gleichstrommotor 3 anzulöten, anzuklemmen und/oder anzupressen, um sowohl den mechanischen als auch den elektrischen Kontakt herzustellen.
Die elektrische Verbindung 6 von dem Leistungsmodul 10 zu dem Energiespeicher 4 (Akkumulator) wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ebenfalls von einer Steckverbindung 21 gebildet. Dazu weist das Leistungsmodul 10 zwei Kontaktstecker 22 auf, die von dem Leistungsmodul 10 beziehungsweise dem Gehäuse 1 1 abstehen und in eine Kontaktstecker-Aufnahme 23 einer Kontakt- brücke 24 eingesteckt sind. Die Kontaktbrücke 24 weist ein elektrisch nicht- leitfähiges Trägerelement 25 auf, auf dem elektrisch leitende Kontaktbahnen an- geordnet sind. Diese führen im Wesentlichen von der Kontaktstecker-Aufnahme 23, in der der elektrische Kontakt zu dem Leistungsmodul 10 hergestellt ist, zu Kontaktsteckern 26, die mit dem hier nur gestrichelt angedeuteten Energiespeicher 4 zusammenwirken. Die Kontaktbrücke 24 legt somit ein Zwischenstück dar, welches zwischen Leistungsmodul 10 und Energiespeicher 10 gesteckt ist. Die
Kontaktbrücke 24 ist zweckmäßigerweise derart ausgebildet, dass die elektrische Verbindung mittels der Kontaktstecker 26 zu dem Energiespeicher 4 derart ausgelegt ist, dass der Energiespeicher 4 auf einfache Art und Weise ausgewechselt werden kann, wohingegen die elektrische Verbindung zu dem Leistungsmodul 10 derart ausgebildet ist, dass ein dauerhafter sicherer elektrischer Kontakt gewährleistet wird. Insgesamt ist somit die elektrische Verbindung 6 von dem Energiespeicher 4 zu dem Gleichstrommotor 3 kabellos ausgebildet, wodurch eine ver- lustleistungsoptimierte Anordnung mit einem widerstandsoptimierten Stromfluss gegeben ist. Darüber hinaus weist die Anordnung - im Vergleich zum Stand der Technik - eine reduzierte Anzahl von Kontaktstellen und somit von Übergangswiderständen auf. Durch die Steckverbindungen (insbesondere 17 und 21 ) wird eine besonders einfache und kostengünstige Montage des Elektrohandwerkzeugs 2 ermöglicht.
Aufgrund der vorteilhaften Trennung zwischen der Leistungseinheit und der Logikeinheit der Leistungselektronik 9 ist es möglich, mit der Leistungseinheit 5 beziehungsweise mit dem Leistungsmodul 10 unterschiedliche Erzeugnisse, wie zum Beispiel unterschiedliche Gleichstrommotoren, auszustatten und die unterschiedlichen (Steuer-)Varianten über die Logikeinheit 8 zu realisieren, wie zum Beispiel eine optionale Arbeitsstellenbeleuchtung, eine optionale Anzeige der
Kapazität des Energiespeichers oder eine optionale Motortemperaturerfassung.

Claims

Ansprüche
1. Elektrowerkzeug (1 ) mit einem Gleichstrommotor (3) und einer Leistungsund Logikkomponenten aufweisenden Leistungselektronik (9) zum Betreiben des Gleichstrommotors (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungs- komponenten als Leistungseinheit (5) an dem Gleichstrommotor (3) angeordnet sind.
2. Elektrowerkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungseinheit (5) als Leistungsmodul (10) ausgebildet ist.
3. Elektrowerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungsmodul (10) mittels einer ersten Steckverbindung (17) an dem Gleichstrommotor (3) befestigt ist.
4. Elektrowerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Steckverbindung (17) elektrisch leitend ausgebildet ist.
5. Elektrowerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Leistungsmodul (10) mittels einer zweiten elektrisch leitenden Steckverbindung (21 ) mit einem wiederaufladbaren Energiespeicher (4) verbunden ist.
6. Elektrowerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Leistungsmodul (10) in einem Kühlluft- Ansaugbereich des Gleichstrommotors (3) angeordnet ist.
7. Elektrowerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungsmodul (10) mindestens ein Kühlelement (19), insbesondere eine oder mehrere Kühlrippen (20) aufweist.
8. Elektrowerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrowerkzeug (1 ) ein Elektrohandwerkzeug (2) ist.
9. Leistungselektronik (9) zum Betreiben eines Gleichstrommotors (3) eines E- lektrowerkzeugs (1 ), insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit Leistungs- und Logikkomponenten, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungskomponenten als eine an dem Gleichstrommotor (3) anordenbare Leistungseinheit (5) ausgebildet sind.
10. Leistungselektronik nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungseinheit (5) als Leistungsmodul (10) ausgebildet ist und eine elektrisch leitende Steckverbindung (17) für den Gleichstrommotor (3) aufweist.
1 1 . Leistungselektronik nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungsmodul (10) eine elektrisch leitende Steckverbindung (21 ) für einen wiederaufladbaren Energiespeicher (4), insbesondere für einen Akkumulator aufweist.
12. Leistungselektronik nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungsmodul (10) mindestens ein Kühlelement (19), insbesondere eine oder mehrere Kühlrippen (20) aufweist.
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