一種無刷電動工具線路板結構及電動工具的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種無刷電動工具線路板結構及電動工具。該無刷電動工具線路板結構包括基板、至少一個位置傳感器、至少一個開關管以及主電路，所述至少一個位置傳感器和所述至少一個開關管均與所述主電路電連接。其中，所述至少一個位置傳感器、所述至少一個開關管以及所述主電路集合設置在該基板上。通過采用本實用新型提供的無刷電動工具線路板結構，可以縮短控制環路，減小電路干擾，同時也減小因電路板之間的連線斷引起的故障，簡化裝配，降低成本。
【專利說明】一種無刷電動工具線路板結構及電動工具
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種無刷電動工具線路板結構及電動工具。
【背景技術】
[0002]眾所周知，在所有五金工具里面，電動工具的使用應該是使用最廣泛的一種。由于電動工具擁有出產效率較高、結構輕盈、能耗低、攜帶使用便利等特點，不管是在工業生產還是家庭使用方面都得到了廣泛的應用。隨著經濟全球化，電動工具市場發展迅猛。
[0003]已知一種電動工具，其包括電池包、主電路板、開關管及位置傳感器線路板、無刷馬達等，其中，主電路板、開關管及位置傳感器電路板、無刷馬達等構成電動工具主體，電池包與電動工具主體可拆連接。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的在于，提供一種無刷電動工具線路板結構，其結構簡單，使用可
A+-.與巨O
[0005]本實用新型通過如下技術方案實現:一種無刷電動工具線路板結構，所述無刷電動工具線路板結構包括基板、用于檢測轉子相對于定子的位置的至少一個位置傳感器、用于驅動定子的至少一個開關管以及主電路，所述至少一個位置傳感器和所述至少一個開關管均與所述主電路電連接，其中，所述至少一個位置傳感器、所述至少一個開關管以及所述主電路集合設置在該基板上。
[0006]作為上述技術方案的進一步改進，所述至少一個位置傳感器為霍爾傳感器、光電式傳感器或電磁式傳感器。
[0007]作為上述技術方案的進一步改進，所述無刷電動工具線路板結構包括與直流三相馬達的定子的三組線圈分別對應設置的三個位置傳感器。
[0008]作為上述技術方案的進一步改進，所述無刷電動工具線路板結構包括用于驅動直流三相馬達的定子的三組線圈的六個開關管，所述六個開關管繞一圓周均勻布置。
[0009]作為上述技術方案的進一步改進，所述無刷電動工具線路板結構包括與直流三相馬達的定子的三組線圈分別對應設置的三個位置傳感器和用于驅動直流三相馬達的定子的三組線圈的六個開關管。
[0010]本實用新型還提供一種電動工具，所述電動工具包括電池包、上述的無刷電動工具線路板結構以及無刷馬達，所述無刷馬達為直流三相馬達，所述無刷馬達包括永磁體轉子和三極繞組定子，所述電池包與所述無刷電動工具線路板結構電連接，所述無刷電動工具線路板結構與所述無刷馬達連接。
[0011]本實用新型的有益效果是:本實用新型的無刷電動工具線路板結構中，所述至少一個位置傳感器、所述至少一個開關管以及所述主電路集合設置在該基板上，其結構簡單，使用可靠。
[0012]與現有技術相比，本實用新型的無刷電動工具線路板結構至少具有以下優勢:
[0013]( I)主電路與開關管及位置傳感器集合在同一塊基板上，縮短控制環路，減小電路干擾，同時也減小因電路板之間的連線斷引起的故障；
[0014](2)整個電動工具只有一塊線路板，沒有主電路板與開關管線路板之間的連線，便于生產裝配；
[0015](3)整個電動工具只有一塊線路板，可以省去一塊線路板、一排控制連線及接線端子，降低產品的成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是根據本實用新型的一個實施方式的無刷電動工具線路板結構的示意圖；
[0017]圖2是包括圖1的無刷電動工具線路板結構的電動工具的示意框圖；
[0018]圖3是圖1的無刷電動工具線路板結構的構成的示意圖；
[0019]圖4是用于與本實用新型的電動工具進行比較的電動工具的示意框圖；
[0020]圖中標號含義如下:10_電動工具；100-無刷電動工具線路板結構；102-基板；104-位置傳感器；106_開關管；108_主電路；200-電池包；202_電池包正極端接口 ；204-電池包負極端接口 ；206_通訊接口 ；300_無刷馬達。
【具體實施方式】
[0021]以下結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行進一步的說明。
[0022]下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。相反，本實用新型的實施例包括落入所附加權利要求書的精神和內涵范圍內的所有變化、修改和等同物。
[0023]如圖1和圖2所示，本實施例的無刷電動工具線路板結構包括基板102、至少一個位置傳感器104、至少一個開關管(金屬-氧化層半導體場效晶體管，簡稱金氧半場效晶體管，英文Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,英文縮寫M0SFET) 106 以及主電路108。在本實施例中，所述無刷電動工具線路板結構包括三個位置傳感器104。
[0024]無刷電動工具線路板結構是電動工具的一部分。如后面所述，電動工具還包括無刷馬達、電池包。無刷電動工具線路板結構連接在無刷馬達與電池包之間，負責電動工具的整體工作控制。
[0025]本實施例中，無刷馬達是直流三相馬達。所述無刷馬達包括永磁體轉子和三極繞組定子。每個相位的檢測需要一個位置傳感器。當然，在無刷馬達為其他多相馬達的情況下，所述無刷電動工具線路板結構具有其他相應數量的位置傳感器。
[0026]主電路108根據位置傳感器104檢測的轉子位置的變化，沿著一定次序對定子繞組的電流進行換流(即檢測轉子磁極相對定子繞組的位置，并在確定的位置處產生位置傳感信號，經主電路108處理后去控制開關管106，按一定的邏輯關系進行繞組電流切換)。位置傳感器可以采用磁敏式、光電式和電磁式三種類型的位置傳感器。采用磁敏式位置傳感器的情況下，其磁敏傳感器件(例如霍爾傳感器、磁敏二極管、磁敏詁極管、磁敏電阻器或專用集成電路等)裝在定子上，用來檢測永磁體轉子旋轉時產生的磁場變化。采用光電式位置傳感器的情況下，在定子上配置光電傳感器件，轉子上裝有遮光板，光源可以采用發光二極管或小燈泡。轉子旋轉時，由于遮光板的作用，定子上的光敏元器件將會按一定頻率間歇間生脈沖信號。另外，采用電磁式位置傳感器的情況下，是在定子組件上安裝有電磁傳感器部件(例如耦合變壓器、接近開關、LC諧振電路等)，當永磁體轉子位置發生變化時，電磁效應將使電磁傳感器產生高頻調制信號(其幅值隨轉子位置而變化)。在本實施例中，所述無刷電動工具線路板結構六個開關管106，所述六個開關管106繞一圓周均勻布置。本實施例中，無刷馬達是直流三相馬達。所述無刷馬達包括永磁體轉子和三極繞組定子。每相繞組線圈需要一對開關管來驅動，所以本實施例需要六個開關管。
[0027]其中，所述至少一個位置傳感器104和所述至少一個開關管106均與所述主電路108電連接。位置傳感器可以采用磁敏式、光電式和電磁式等類型。在本實施例中，所述至少一個位置傳感器104為霍爾傳感器。位置傳感器104用于檢測無刷馬達各個磁極的位置，將位置信息發送給主電路108。然后，主電路108根據接收的位置信息，依次開啟相應的開關管106。
[0028]如圖3所示，在無刷馬達的工作過程中，由三組線圈組成的三極繞組定子，根據流經線圈的電流方向產生順向(或逆向)旋轉磁場。轉子由永磁體組成，與線圈的磁場相互作用。位置傳感器檢測轉子的位置，并發送給主電路(控制器)108。六個開關管106構成換向器，用于開啟或關閉定子的線圈電流及電流方向。如圖3所示，六個開關管106分別為開關管Q1、開關管Q2、開關管Q3、開關管Q4、開關管Q5、開關管Q6。其中，開關管Q1、開關管Q2、開關管Q3稱為上臂開關管；開關管Q4、開關管Q5、開關管Q6稱為下臂開關管。主電路108根據位置傳感器104的霍爾感應到的電機轉子目前所在位置，然后依照定子繞線決定開啟(或關閉)換向器中開關管Q1、開關管Q2、開關管Q3、開關管Q4、開關管Q5、開關管Q6的順序，使電流依序流經電機某相線圈產生順向(或逆向)旋轉磁場，并與轉子的永磁體相互作用，如此就能使電機順時/逆時轉動。當電機轉子轉動到位置傳感器104的另一霍爾感應出另一組信號的位置時，主電路108又再開啟下一組開關管，如此循環電機就可以依同一方向繼續轉動直到控制部決定要電機轉子停止則關閉開關管(或只開下臂開關管)；如果需要要電機轉子反向則開關管開啟順序相反。
[0029]其中，所述至少一個位置傳感器104、所述至少一個開關管106以及所述主電路108集合設置在該基板102上，如圖1所示。換言之，所述至少一個位置傳感器104、所述至少一個開關管106以及所述主電路108設置在同一基板上。
[0030]本實用新型還提供一種電動工具。如圖2所示，所述電動工具10包括電池包200、上述的無刷電動工具線路板結構100以及無刷馬達300。所述電池包200與所述無刷電動工具線路板結構100電連接，所述無刷電動工具線路板結構100與所述無刷馬達300連接。
[0031]電池包200通過電池包正極端接口 202、電池包負極端接口 204、通訊接口 206與上述的無刷電動工具線路板結構100連接。在另外一些實施例中，電動工具沒有設置通訊接口。
[0032]上述的無刷電動工具線路板結構100與電池包200連接后，主電路108通過位置傳感器104檢測無刷馬達300各個磁極的位置，然后依次開啟相應的開關管106，驅動無刷馬達300工作。
[0033]如圖4所示，在用于與本實用新型的電動工具進行比較的電動工具1A中，所述電動工具1A包括電池包200A、主電路板108A、開關管及位置傳感器線路板110A、以及無刷馬達300A。主電路設在主電路板108A上。開關管106A及位置傳感器104A設在開關管及位置傳感器線路板IlOA上。主電路板108A、開關管及位置傳感器線路板IlOA為不同的電路板。電池包200A通過電池包正極端接口 202A、電池包負極端接口 204A、通訊接口 206A與主電路板108A連接。主電路板108A通過開關管控制連線20IA與開關管及位置傳感器線路板IlOA上的開關管106A連接。主電路板108A通過位置傳感器控制連線203A與開關管及位置傳感器線路板IlOA上的位置傳感器104A連接。主電路板108A與開關管及位置傳感器線路板IlOA之間還設置有電源連線205A。該用于比較的電動工具中，主電路設置在一線路板上，開關管及位置傳感器設置在另一線路板上。主電路板與開關管及位置傳感器線路板之間需要用開關管控制連線201A、位置傳感器控制連線203A、電源連線205A進行連接。連接線多，不便于產品的生產裝配，而且，產品使用過程中較強的震動易使連接線震斷，增加了產品的故障率。兩塊電路板之間通過連接線連接，使電路的控制環路變長，產品的抗干擾能力變差。此外，使用兩塊電路板和連接線將增加了產品的成本。通過采用本實用新型提供的無刷電動工具線路板結構，便可省去開關管控制連線201A、位置傳感器控制連線203A、電源連線205A以及一塊線路板，可以縮短控制環路，減小電路干擾，同時也減小因電路板之間的連線斷引起的故障，簡化裝配，降低成本。
[0034]盡管已經示出和描述了本實用新型的實施例，本領域的普通技術人員可以理解:在不脫離本實用新型的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本實用新型的范圍由權利要求及其等同物限定。
【權利要求】
1.一種無刷電動工具線路板結構，其特征在于，所述無刷電動工具線路板結構包括基板、用于檢測轉子相對于定子的位置的至少一個位置傳感器、用于驅動定子的至少一個開關管以及主電路，所述至少一個位置傳感器和所述至少一個開關管均與所述主電路電連接，其中，所述至少一個位置傳感器、所述至少一個開關管以及所述主電路集合設置在該基板上。
2.根據權利要求1所述的無刷電動工具線路板結構，其特征在于，所述至少一個位置傳感器為霍爾傳感器、光電式傳感器或電磁式傳感器。
3.根據權利要求1所述的無刷電動工具線路板結構，其特征在于，所述無刷電動工具線路板結構包括與直流三相馬達的定子的三組線圈分別對應設置的三個位置傳感器。
4.根據權利要求1所述的無刷電動工具線路板結構，其特征在于，所述無刷電動工具線路板結構包括用于驅動直流三相馬達的定子的三組線圈的六個開關管，所述六個開關管繞一圓周均勻布置。
5.根據權利要求1所述的無刷電動工具線路板結構，其特征在于，所述無刷電動工具線路板結構包括與直流三相馬達的定子的三組線圈分別對應設置的三個位置傳感器和用于驅動直流三相馬達的定子的三組線圈的六個開關管。
6.一種電動工具，其特征在于，所述電動工具包括電池包、權利要求1所述的無刷電動工具線路板結構以及無刷馬達，所述無刷馬達為直流三相馬達，所述無刷馬達包括永磁體轉子和三極繞組定子，所述電池包與所述無刷電動工具線路板結構電連接，所述無刷電動工具線路板結構與所述無刷馬達連接。
7.根據權利要求6所述的電動工具，其特征在于，所述至少一個位置傳感器為霍爾傳感器、光電式傳感器或電磁式傳感器。
8.根據權利要求6所述的電動工具，其特征在于，所述無刷電動工具線路板結構包括與直流三相馬達的定子的三組線圈分別對應設置的三個位置傳感器。
9.根據權利要求6所述的電動工具，所述無刷電動工具線路板結構包括用于驅動直流三相馬達的定子的三組線圈的六個開關管，所述六個開關管繞一圓周均勻布置。
10.根據權利要求6所述的電動工具，所述無刷電動工具線路板結構包括與直流三相馬達的定子的三組線圈分別對應設置的三個位置傳感器和用于驅動直流三相馬達的定子的三組線圈的六個開關管。
【文檔編號】H05K1/18GK204191019SQ201420686970
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月17日 優先權日:2014年11月17日
【發明者】劉忠群, 梅志剛 申請人:東莞萊瑪電子科技有限公司