[其他]具有整合式印刷电路板设计的无刷直流电动机电动工具

说明书

相关申请

本申请要求申请日为2012年8月20日的美国临时申请No.61/684,982和申请日为2013年3月15日的美国临时申请No.13/841,246的优先权，在此通过引用合并其全部内容。

技术领域

本发明涉及一种无刷电动机电动工具。

背景技术

一般地，电动工具电动机分为两类：有刷电动机和无刷电动机。在有刷电动机中，由于转子的旋转，电动机刷形成和断开至电动机的电连接。在无刷电动机中，例如图1中的电动工具100，开关部件通过来自控制器的控制信号而有选择地打开和关闭，以有选择地应用来自电源的功率以驱动无刷电动机。电动工具100为无刷式锤钻，该无刷式锤钻包括具有手柄部分104和电动机壳体部分106的壳体102。电动工具100还包括输出单元107、扭矩设置刻度盘108、前进/倒退选择钮110、触发器112、电池接口114以及光源116。

图2中示出无刷式电动工具100的简化框图120，其中包括电源122(例如电池组)、场效晶体管(FETs)124、电动机126、霍尔传感器128、电动机控制单元130、用户输入132以及其他部件133(电池电量计、工作灯(LEDs)、电流/电压传感器等)。霍尔传感器128提供电动机信息反馈，如电动机旋转位置信息，电动机控制单元130可以使用这些反馈的信息以确定电动机的位置、电压和/或加速度。电动机控制单元130收到来自用户输入 132的用户控制，例如通过按压触发器112或改变前进/倒退选择钮110。为了响应于电机信息反馈和用户控制，电机控制单元130传递控制信号以精确地控制FETs 124从而驱动电动机126。通过有选择地启动和关闭FETs 124，来自电源122的功率有选择地施加到电动机126上，以使得转子旋转。尽管未示出，电动机控制单元130和电动工具100的其他部件都电连接于电源122，以使得电源122为其提供功率。

发明内容

图2中简化示出的电动工具100的部件之间的连接。实际上，由于无刷电动工具的部件通过多个用于功率和控制信号的导线相互连接，因此电动工具100的线路更复杂。举例来说，FETs 124的每个FET连接于电动机126的末端，从电源到FETs 124的电源线包括正极导线和负极/接地导线等。此外，电源线可以具有大的容量规格/直径以处理增大的电流，进一步地占据电动工具壳体102内有限的空间。

综上，无刷电动工具的部件之间的多种相互连接可以导致电动工具壳体内复杂的线路状况，而壳体内留给这些线路的空间却是有限的。

本申请的实施方式涉及具有无刷电动机的电动工具的部件布局。更具体地，实施方式涉及所述电动工具的壳体内无刷电动工具的多种印刷电路板和电子器件的设置。所述电动工具的布局包括多个设计注意事项，例如尺寸、重量和形状以保证用户舒适地操作所述工具。无刷电动工具的部件和导线的有效布局使得电动工具更加紧凑，简化了工具的装配，提高了温度控制(例如由于提高了空气流动)以及其他有益效果。

在一种实施方式中，本发明提供一种电动工具，该电动工具包括壳体和设置在所述壳体中的无刷直流电动机。所述无刷直流电动机包括转子和定子，其中，所述转子连接于电动机轴以产生旋转输出。所述电动工具还包括 固定于所述无刷直流电动机的一端的散热器和整合式印刷电路板(PCB)，该整合式印刷电路板具有霍尔传感器、电源开关部件以及通孔。所述整合式印刷电路板固定于所述散热器，并且所述电动机轴延伸穿过所述散热器的所述通孔。所述电动工具还包括控制印刷电路板，该控制印刷电路板具有电动机控制单元，该电动机控制单元接收来自所述霍尔传感器的电动机的位置信息，并且控制所述电源开关部件以驱动所述无刷直流电动机。

在本发明的另一实施方式中，提供一种电动工具，该电动工具包括壳体和设置在所述壳体中的无刷直流电动机。该无刷直流电动机包括转子和定子，其中，所述转子连接于电动机轴以产生旋转输出。所述电动工具还包括输出单元、整合式印刷电路板以及控制电路板。所述输出单元连接于所述电动机轴的以提供所述壳体外侧的旋转输出。所述整合式印刷电路板包括霍尔传感器、电源开关部件以及通孔，其中，所述结合印刷电路板设置在所述无刷直流电动机和所述输出单元之间，并且其中，所述电动机轴延伸穿过所述通孔。所述控制印刷电路板包括电动机控制单元，该电动机控制单元接收来自所述霍尔传感器的电动机位置信息并且控制所述电源开关部件以驱动所述无刷直流电动机。