CN102388525B - 用于电动机的调节装置 - Google Patents

用于电动机的调节装置 Download PDF

Info

Publication number
CN102388525B
CN102388525B CN201080014040.1A CN201080014040A CN102388525B CN 102388525 B CN102388525 B CN 102388525B CN 201080014040 A CN201080014040 A CN 201080014040A CN 102388525 B CN102388525 B CN 102388525B
Authority
CN
China
Prior art keywords
contact
electronic device
power
pedestal
motor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201080014040.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102388525A (zh
Inventor
A·富克斯
K·菲德勒
L·吉尔斯贝尔格
E·维拉诺瓦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Marquardt GmbH
Original Assignee
Marquardt GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Marquardt GmbH filed Critical Marquardt GmbH
Publication of CN102388525A publication Critical patent/CN102388525A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102388525B publication Critical patent/CN102388525B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K23/00—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors
    • H02K23/66—Structural association with auxiliary electric devices influencing the characteristic of, or controlling, the machine, e.g. with impedances or switches
    • 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
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/28—Manual switches
    • 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
    • H02K23/00—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors
    • H02K23/02—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by arrangement for exciting
    • H02K23/18—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by arrangement for exciting having displaceable main or auxiliary brushes
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/14—Means for supporting or protecting brushes or brush holders
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/16—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
    • H02K5/173—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans
    • H02K7/145—Hand-held machine tool
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/02—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine
    • H02K9/04—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/22—Arrangements for cooling or ventilating by solid heat conducting material embedded in, or arranged in contact with, the stator or rotor, e.g. heat bridges
    • H02K9/227—Heat sinks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于反转旋转方向和/或调节碳刷(7)的装置，其用于可反转的电动机、尤其用于电动手用工具，该装置具有基座(5)并且具有枢转地支撑在插座(5)处的支座(6)，必要时，用于在电动机的集电器上滑动的碳刷(7)的刷握(9)可选地布置在支座(6)上。电动机可通过功率电子器件(10)诸如脉宽控制器、相位控制的调制器、相位截断调制器等来促动。功率电子器件(10)布置在插座(5)处和/或在支座(6)处。该装置还具有固定触头和转换触头，当支座(6)枢转时它们以交替接触进行操作用于反转电动机的旋转方向。固定触头可设计为U形弯曲的接触臂，并且两个配合触头可布置为转换触头，使得固定触头在两侧对配合触头施加力。

Description

用于电动机的调节装置
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1或权利要求10的前序部分的用于可反转的电动机的用于反转旋转方向和/或用于调节碳刷的装置。
尤其以调节环的形式的这种装置用在以交流电(AC)或直流电(DC)进行操作的电动工具中。这些电动工具可设有电子控制器。用于电动手用工具的电动机可以为无刷(EC)马达。
背景技术
文件EP 0 778 655 A2公开了一种用于可反转的电动机的用于调节以调节环的形式的碳刷的装置，其带有基座且带有可枢转地安装在基座上的支座(mount)。用于在电动机的集电器上擦过的碳刷的刷握布置在支座处。因此调节环用作用于电动机的机械式转换器的碳刷的支架。调节环的旋转引起马达的旋转方向的改变。此外，在电动机顺时针和/或逆时针旋转的情况下，调节环使能够最优地换向，从而实现电刷火花与无线电干扰的减少和碳刷的更长的使用寿命。
在电动工具中，电动机经常可通过功率电子器件诸如脉宽控制器、相位选通控制器(phase gating controller)、相位截断控制器(phasechopping controller)等来驱动。功率电子器件可作为单独的组件部分布置在电动工具的壳体中的适宜部位处的印刷电路板上，例如在电机的手柄中。例如位于用于电动工具的手柄中的电气开关也是已知的，在其中，功率电子器件布置在开关壳体中。因为换向有利地直接在电动机上进行，由于来自马达风扇的流，电刷和集电器被有效地冷却。另一方面，功率调节通常在手柄中或在开关壳体中进行。由于气流的低水平或缺乏，此处散热困难。
发明内容
本发明的目的在于这样开发一种用于反转旋转方向和/或用于调节碳刷的装置，使得功率电子器件的散热得到改善。特别的目的是以最优的方式构造电动工具的驱动***，以便实现最低的成本，亦即部件成本、采购成本和/或物流成本、安装成本等，并实现最优的散热和最大的功率。
该目的在用于反转旋转方向和/或用于调节碳刷的这类装置中通过权利要求1的特征部分的特征来实现。
在根据本发明的用于反转旋转方向和/或用于调节碳刷的装置中，功率电子器件的至少一部分布置在基座处和/或在支座处。优选地，不仅功率电子器件的一部分而且整个功率电子器件位于调节环的基座上和/或支座上。与现有技术不同(在其中，功率电子器件不是调节环的一部分)，因此本发明提供一种用于(尤其在电动工具中的)马达的换向和/或功率调节的单元，也即一种功率调节环。这也解决了物理上组合换向和/或功率调节以及可能其他的功能的问题。换向和/或功率调节功能应物理上进行组合的原因，如已经所提及的那样，是功率部件的改善的散热。此外，(传导功率电流和/或信号电流的)电气***模块分开使能够显著简化布线和功能的物理上最优的定位。因此传导信号电流的导线和传导功率电流的导线之间的清楚的分离是可能的。本发明的另外的实施例是从属权利要求的主题。
在一个简单的构造中，可以以接触片的形式构造的转换触头位于电连接到碳刷的刷握上。电连接到电动机的场绕组的固定触头布置在基座上。当支座枢转时，固定触头与作为配合触头的转换触头以碳刷的交替接触共同作用用于反转电动机的旋转方向。
以本身传统的方式，功率电子器件可具有至少一个功率半导体(其转换在电动机的马达线圈中的电流)，例如三端双向可控硅开关(triac)、晶闸管、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、功率二极管、H桥等。适宜地，具有传感器(诸如电流传感器和/或用于电动机的转子位置的传感器)的信号处理电子器件布置在基座上和/或在支座上。为了实现特别保护不受有害物质的作用，信号处理电子器件和/或功率电子器件可被封装、铸造等。
在另一构造中，基座和/或支座可包括电动机的元件。尤其地，用于电动机的转子轴的球轴承的轴瓦可布置在基座上和/或在支座上。基座和/或支座可形成电动手用工具的壳体或支撑结构的一部分。这提供组件部分的集成，从而实现更加紧凑的设计和成本的降低。
为了进一步改善散热，用于引导冷却空气流(其尤其用于冷却电动机)的传导片(conducting fin)布置在基座上和/或在支座上。由此，用于电动机的冷却空气流同时冷却功率电子器件。同样地，热沉可布置在基座上和/或在支座上用于冷却功率电子器件。尤其地，热沉位于功率半导体上或至少热连接到功率半导体。适宜地，用于碳刷的刷握的金属部件是以传导热量和/或散发热量到空气的部件的形式。最后，功率电子器件中的功率半导体的端子也可以直接与用于碳刷的刷握电接触和/或热接触，以便实现散热的进一步改善。
通常，基座和/或支座由塑料通过注塑来制造。然而，代替塑料，基座和/或支座的支撑结构也可由金属构成。由此，支撑结构同时用以扩散热量、传导热量、散发热量等到空气。代替空气，另一流体也可用于以冷却回路的形式运走热量，在该情况中该流体适宜地为带有较高热容量的流体。而且基座和/或支座可以在物理上这样构造，使得用于改善电磁兼容性(EMV)的和/或用于避免热量从碳刷至热敏感部件(例如功率电子器件)的流动的屏蔽成为可能。
为了实现散热的进一步增强，用于冷却空气流的风扇可布置在基座和/或支座处，用于冷却功率电子器件。如果希望，这种风扇可仅仅冷却功率调节环，或此外那么还在堵塞(blockage)的情况下冷却电动机。为了能够很好地适应在各种情况下需发散的热量，风扇功率可受开环和/或闭环控制。
在一个紧凑的构造中，插头或用于连接到供电***、用于连接到功率电子器件、用于以机械接触和/或电气接触连接到带有电位计等的调节元件的另一连接件可布置在基座和/或支座处。功率调节环可具有一种连接可能性，亦即例如在与手柄相关联的一侧上，通过其可以与操作元件机械接触或电气接触。该操作单元可以是所谓的电位计，用于使能够由使用者控制电动工具的电动机的速度。而且，也可能在基座和/或支座处布置旋转的电位计作为对功率电子器件的调节元件。
如果电动机没有任何碳刷，则用于可反转的电动机的用于反转旋转方向的装置(其意图尤其用于电动手用工具)可具有基座以及可枢转地安装在基座处的支座，尤其以接触片的形式的转换触头布置在支座处，而固定触头布置在基座处。相反地，当然也可能转换触头布置在基座处，而固定触头布置在支座处。电动机可通过功率电子器件诸如脉宽控制器、相位选通控制器、相位截断控制器等来驱动。与现有技术(在其中功率电子器件不为调节环的一部分)相比，根据本发明，功率电子器件的至少一部分布置在基座处/或支座处，从而提供功率调节环。这种调节环尤其适合于在***或电池电压范围内进行操作的无刷(EC)的机器并且包含包括微控制器元件或逻辑电路和功率半导体的单元。如果不意图进行无传感器操作，该单元也包括用于检测转子位置的传感器。因此不需要碳刷和旋转方向的机械的反转，其中后者由任何类型的转换开关代替，其仅传导信号电流并且也可构造成调节环的形式。
下面应注意特别优选的构造。本发明提供了一种单元，其首先具有调节环(也即可旋转的刷握)的功能性，其次具有功率调节器的功能性。在下文中该单元也被称为功率调节环。功率调节器理解为指转换或控制在马达线圈中的电流的模块。这些的示例为三端双向可控硅开关、晶闸管、金属氧化物半导体场效应晶体管、功率二极管和上述的组合或者例如用于3相***的功率输出级(诸如三H桥)。功率调节器可具有传感器，诸如电流传感器或例如用于转子位置的传感器。
下面也可提及关于优选的实施。在“电动工具”的总的***的范围中的机器的电气***中的基本功能为：
-人/机接口，通常为作用在线性电位计的擦器(wiper)上的弹性按钮，
-接通和/或断开，
-旋转方向的反转，
-用于测量、开环控制、闭环控制的监控部件或其他部件和/或其组合，
-调节功率，也即功率调节器或输出级，
-马达的换向。
在交流(AC)机器或电刷的直流(DC)机器的情况下，换向或通过固定的电刷盘或通过调节环执行，调节环将电刷压到机器转子的集电器上。在电池操作的EC机器的情况下，换向通过功率输出级的半导体的开关逻辑进行。
人/机接口被降低到其最低功能，也即读取仪器使用者的意愿。它是以电位计开关的形式，其仅仅转换或调制信号电流。监控部件和功率输出级以及调节环形成一个元件，亦即功率调节环。传输功率的电缆从能量源、供电***或可充电的电池组直接引导至功率调节环。监控部件包括以环或柔性的印刷板(Print)的形式的电子器件。这使能够集成到功率调节环中。
功率调节环具有两个转换位置，也即对于电动机的顺时针旋转和对于逆时针旋转每个情况一个转换位置。然而，功率调节环也可具有多于两个转换位置，例如具有第三转换位置，在其中电动工具处于“关”状态。对此，下面提供优选的实施例。如果按钮或触发器作为手动把手被使用者按下，则功率调节环从强制的中间位置出来咬合到电动机的顺时针旋转位置(CW)或逆时针旋转位置(CCW)，亦即根据通过功率调节环处的可由使用者的手指抓住的把手所做出的预选。
在一个改进方案中，功率调节环也可包括开关的监控部件，也即负责测量和开环及闭环控制的部件。信号处理电子器件和功率电子器件可被封装或铸造。该单元附加地可包括马达的元件，例如它可包含用于转子轴的轴瓦或球轴承。该单元可代表马达的壳体或支撑结构的一部分。在用于***或电池电压的EC机器的情况下，该单元包含微处理器或逻辑电路以及功率半导体。如果未设想无传感器地操作，则该单元也包括用于检测转子位置的传感器。那么可省去碳刷以及旋转方向的机械的反转。后者由仅仅传导信号电流的并且也可以是以调节环的形式的任意类型的转换开关代替。功率调节环可包括用于引导冷却空气流的传导片。功率调节环可具有风扇。这仅仅冷却功率调节环，或在堵塞的情况下那么也冷却马达。风扇功率可受开环或闭环控制。该单元可包含插头。功率调节环可具有热沉。碳刷支架的金属部件可以是以传导热或散发热量到空气中的部件的形式。功率调节环的支撑结构可为金属的并且同时用于扩散热量或传导热量或散发热量至空气或另一流体。功率半导体的端子可以直接与碳刷的支架电地或热地相接触。功率调节环物理上实际可构造成例如使得用以改善EMC的屏蔽成为可能，或例如使热不能从碳刷流动至对热更加敏感的部件，例如控制级。功率调节环例如在手柄的一侧上可具有连接的可能性，通过该连接可以与操作元件诸如电位计机械地或电气地接触。调节环可具有旋转的电位计的功能。
通过本发明所达到的优点尤其在于，传输功率的电导体不再像以前那样被引导通过开关壳体，而是直接至在马达壳体中或马达上的功率调节环。布线的复杂性被最小化，这导致成本节省和更简单的装配。电气效率提高，且余热可直接散发到马达的冷却空气流中。利用本发明所实现的改进的散热也使能够应用更便宜的功率半导体。此外，因为传导功率的子组件与马达处于一线并且手柄中的操作元件仅仅传导信号电流，所以还存在如下潜力，即，对AC、DC和/或EC驱动使用相同的基本结构。最后，由于实际现在不需要用于功率调节器的空间，在手柄中提供新的设计自由。
下面还将提及通过本发明所达到的优点：
-功率电子器件位于冷却气流中。由此，可节省热沉或功率半导体。替代地，也可能提高功率。
-经由机械的调节环反转旋转方向比旋转方向的完全电子的反转更有效率且更便宜。
-经由非常简单的电位计调节器，仅仅通过控制电流可能形成对电动机的转速的“油门”信号。开/关功能可以电子地而没有任何机械接触地实现。由此，更细长的手柄是可能的。
-在机械中通过信号线以及用于功率电流的导线可能十分简单地布线。功率仅会被传导至需要的地方。
-可以以简单的方式实现“全电子开关”。
正如已提及的那样，电连接到碳刷的以接触片的形式的转换触头可位于刷握处。电连接到电动机的场绕组的固定触头布置在基座处。在支座枢转时，固定触头与作为配合触头的转换触头以碳刷的交替接触共同作用用于反转电动机的旋转方向。固定触头由弹性的接触臂构成，在单点接触的情况下，其在转换触头的非弹性的配合触头上施加力。显示出在电动工具的某些极端应用情况中这种接触组件操作上不总是安全的且经受某些可能过早的磨损。
因此，本发明的目的此外在于，这样开发一种用以反转旋转方向和/或调节碳刷的装置，使得改善接触稳定性。尤其地，意图提供优化的、对公差不敏感的接触，其能承受如例如在冲击钻孔操作期间所出现的极端的振动。
该目的在此类用以反转旋转方向和/或用于调节碳刷的装置方面通过权利要求10的特征部分的特征实现。
在根据本发明的用于反转旋转方向和/或用于调节碳刷的该装置中，固定触头构造为以U形弯曲的接触臂，且两个配合触头这样布置为转换触头，即，固定触头在两侧对转换触头的配合触头施加力。本发明因此提供一种用于调节环和开关的双点触头，其中，以U形弯曲的弹性的接触臂在两侧对两个非弹性的配合触头施加力。因此，甚至在极端负载下，实现高接触稳定性以及操作可靠性，且进一步提高装置的寿命。本发明的另外的构造是从属权利要求的主题。
刷握可以具有两部分式构造。适宜地，刷握包括由铜制成的基板和由黄铜制成的支架。在一个优选的实施例中，固定触头的接触臂构造为弹性的，而在转换触头处的配合触头构造为固定的、也即非弹性的。在另一个设计中，固定触头的接触臂构造为固定的、也即非弹性的，而转换触头处的配合触头构造为弹性的。由此，刷握的基板可用作用于配合触头的弹性单元。在另一的构造中，以接触轨的形式的固定触头这样弯曲使得两个弹性的接触臂从外面对两个配合触头施加力。
为了能够转换甚至更高的电流，长形的接触铆钉可应用到固定触头的接触臂处，所述固定触头构造为楔面。因此能够安全地在载荷电流下进行转换。适宜地，配合触头设有接触铆钉。而且，触头可以例如以贵金属覆层，以便延长寿命。
下面提及关于特定的实施例。这种带有顺时针与逆时针旋转之间切换的刷握***具有：
-包括两部分的刷握，即由铜制成的基板和由黄铜制成的支架。
-接触轨这样弯曲，使得弹性的接触臂从外面代替从里面对两个配合触头施加力。
-接触轨形成为非弹性的部件。基板则用作弹性元件。
-长形的接触铆钉应用到楔面以便可在电流下进行转换。配合触头可设有或不设有接触铆钉。
-触头可被覆层。
通过本发明所实现的优点尤其在于，调节环中的接触被优化，尤其关于公差敏感度、安装安全性、耐振动性、接触稳定性、温度上升以及电流负载能力方面。如果由于振动而中断接触，则第二接触点还能够传导电流，其确保持久的电流传输。
以下优点还引起：
-在载荷下的温度升高比之前与弹性臂接触的情况要小。这是由于两个平行的且因此多余的接触连接。
-由于在振动下的相互支撑和比之前更小的转换电阻，接触可靠性提高。
-比之前的情况更小的接触力是可能的。这还导致触头的磨损减小。
-在制造期间可更容易地维持和监测影响接触力的几何尺寸。
在之前的解决方案中，接触力的依赖性和影响由以下得到：
-在接触轨中的多个弯曲。
-接触轨容纳在基座中。
-在基座中变形。
-基座-上部引导件。
-基座-上部邻接件。
-上部变形。
-刷握容纳在基座上。
-刷握(材料恒定)和***深度的尺寸精度。
另一方面，在根据本发明的解决方案中，接触力仅由固定触头的开口尺寸、接触轨的U-形夹的开口尺寸和由***深度影响，而因此公差不敏感度得到改善。
附图说明
在图1中示出了根据现有技术的实施方案，也即带有传统的右/左转换开关而无调节环。在从图2开始的示图中示出了本发明的带有不同的设计和构造的实施例，且下面将更详细地进行叙述。其中：
图1以示意图示出了根据现有技术的在电动工具中的功率电子器件的布置，
图2作为示意性的方框电路图示出了根据本发明的在电动工具中的功率电子器件的布置，
图3在透视图中示出了根据本发明的用于调节碳刷的装置，
图4在另一透视图中示出了在图3中示出的装置，
图5示出了对应于图3的装置，其中省略了一些部件，
图6示出了对应于图4的装置，其中省略了一些部件，
图7示出了在对应于另一实施例的装置中的接触组件，以及
图8示出了在对应于又一实施例的装置中的接触组件。
具体实施方式
如可从图1中看到的那样，直到现在，带有功率电子器件的开关1不是位于用于电动机2的气流之中。使用传统的右/左(RL)转换开关。这需要大的热沉、昂贵的构件、许多导线等且设置较窄的功率极限。根据图2，在本发明中，用于电动工具(诸如钻头或起子)的功率电子器件被从开关4移动到可机械地调节的碳刷握中并且因此到用于反转旋转方向的调节环3中。由此，功率电子器件位于用于电动机2的冷却空气流中。因此，更高的功率和/或更便宜的构件是可能的并且需要更少的电线。例如，代替8个功率传导线，现在只需要2个功率传导线加上2个信号线。
如另外可从图3所看到的，调节环3作为用于调节(用于电动手用工具的可反转的电动机的)碳刷7的装置具有基座5和可枢转的安装在基座5处的支座6。用于在电动机的集电器上擦过的碳刷7的刷握9布置在支座6处，支座6通过横向的致动凸轮8能够枢转。电动机可通过功率电子器件10(在图6中示出)来驱动，功率电子器件为脉宽控制器、相位选通控制器、相位截断控制器等。位于印刷电路板11上的功率电子器件10布置在基座5处。如果希望，功率电子器件10也可位于支座6处，但这在这里没有进一步示出。
如可从图5中所看到的那样，以接触片的形式的转换触头12位于刷握9处，刷握9电连接到碳刷7。而且，电连接到电动机的场绕组的固定触头13布置在基座5处，也即被焊接到印刷电路板11。在支座6枢转时，固定触头13与作为配合触头的转换触头12以碳刷7的交替接触共同作用用于反转电动机的旋转方向。而且，对于没有任何碳刷7的无刷电动机，所描述的装置可用作旋转方向的转换开关，其中，功率电子器件10转而布置在基座5和/或支座6处。
功率电子器件10具有至少一个功率半导体14，其转换或控制在电动机的马达线圈中的电流。例如功率半导体14可以是三端双向可控硅开关、晶闸管、金属氧化物半导体场效应晶体管、功率二极管，带有功率半导体的H桥、继电器和/或电气开关等。(未进一步示出的)信号处理电子器件(其具有传感器，诸如电流传感器和/或用于电动机的转子位置的传感器)类似地可布置在基座5和/或支座6处。适宜地，为了保护的目的，信号处理电子器件和/或功率电子器件10可被封装或铸造。
然而，在用于调节碳刷7(其在图中未详细示出)的装置3的设计中，基座5和/或支座6可包括电动机的元件，尤其用于电动机的转子轴的球轴承的轴瓦。基座5和/或支座6可形成电动手用工具的壳体或支撑结构的一部分。适宜地，基座5和/或支座6的支撑结构可由金属构成，使得支撑结构同时用以扩散热量、传导热量、散发热量等至空气和/或另一流体。而且，基座5和/或支座6物理上可这样构造，使得用于改善电磁兼容性(EMC)或防止热量从碳刷7流动至热敏感部件(例如功率电子器件10)的屏蔽成为可能。
用于引导(尤其用于冷却电动机的)冷却空气流的传导片这样布置在基座5和/或支座6处，使得冷却空气流冷却功率电子器件10。此外，热沉也可以布置在基座5和/或支座6处用于冷却功率电子器件10。用于碳刷7的刷握的9金属部件可以是以传导热量的和/或散发热量到空气的部件的形式。最后，用于产生冷却空气流的风扇可布置在基座5和/或支座6处用于冷却功率电子器件10，其中，风扇冷却功率调节环3或者那么在堵塞的情况下冷却电动机。为此，风扇的风扇功率可受开环和/或闭环控制。而且，功率电子器件10中的功率半导体14的端子可直接与用于碳刷7的刷握9电接触和/或热接触。
如在图4中所示，用于连接到供电***的(例如带有推入式端子或柱式端子的)插头23布置在基座5处。插头23用作用于供应电压至功率电子器件10的连接件。而且，在图3中示出的插头23也可用于以机械接触和/或电气接触连接到带有电位计等的调节元件。如果功率电子器件位于支座6上，则插头23也可布置在支座6处。在基座5和/或支座6处，也可布置有(未进一步示出的)另一旋转电位计，作为用于功率电子器件10的调节元件。功率调节环3例如在电动工具的手柄一侧可具有连接可能性，通过该连接可以与电位计形成机械的和电气的接触。
接触组件12、13的更加详细的构造可在图5和图6中以及在图7中的另一实施例中看到。在图7中示出的固定触头13是以长形的、弹性的接触臂15的形式。转换触头12是以在刷握9处横向的、突出的且基本无弹性的接触片的形式。接触臂15与作为配合触头的转换触头12以带有单点接触的转换方式共同作用。
接触组件12、13的更加详细的构造可在图8中的又一实施例中看到。在所述附图中，固定触头13包括带有以U形弯曲的接触臂17、18的接触轨16。两个配合触头19、20作为转换触头12这样布置在电刷支座9处，使得固定触头13利用双点接触在两侧对配合触头19、20施加力。
刷握9构造成一个部分或两个部分，即在后一种情况下，包括由铜制成的基板21和由黄铜制成的支架22。如所能看到的那样，固定触头13的接触臂17、18是有弹性的，而转换触头12的配合触头19、20是固定的、也即非弹性的。相反地，当然固定触头13的接触臂也可以是固定的和非弹性的，而转换触头12的配合触头可以是有弹性的，但是这未更加详细地示出。在后一种情况中，那么基板21可用作用于配合触头19、20的弹性元件。而且(类似地未更加详细地示出)，以接触轨的形式的固定触头13可这样弯曲，使得两个弹性的接触臂17、18从外面(代替如在图8中从里面)对两个配合触头19、20施加力。
以本身已知的方式，长形的接触铆钉可以与构造为楔面的固定触头13的接触臂17、18共同作用。该构造帮助在电流下进行转换。接触铆钉安装到配合触头19、20。最后，接触组件12、13的触头例如可用贵金属覆层。
本发明不限于所描述的和所示出的示例性实施例。代替地，它还包括在由权力要求所限定的在发明的范围内的所有技术方案。因此，根据本发明的功率调节环3不仅可用于电动工具，而且可用于带有旋转方向的机械反转或电气反转的其他的电气设备。
此外，调节环3还可具有旋转的电位计的功能并且因此例如可用在带有具有“油门”功能的角向磨光机结构的抛光机中。
附图标记清单：
1    开关(现有技术)
2    电动机
3    (用于根据本发明的电动工具)的调节环/功率调节环/用
     于调节碳刷的装置
4    (用于根据本发明的电动工具)的开关
5    基座
6    支座
7    碳刷
8    致动凸轮
9    刷握
10   功率电子器件
11    印刷电路板
12    转换触头/接触组件
13    固定触头/接触组件
14    功率半导体
15    接触臂
16    接触轨
17，18接触臂
19，20配合触头
21    (刷握的)基板
22    (刷握的)支架
23    插头

Claims (24)

1.一种用于反转旋转方向和/或用于调节碳刷的装置，其用于可反转的电动机，所述装置带有基座(5)、带有可枢转地安装在所述基座(5)上的支座(6)，布置有用于反转电动机的旋转方向的转换触头(12)和/或用于在电动机的集电器上擦过的碳刷(7)的刷握(9)，并且电动机能够通过功率电子器件(10)来驱动，其特征在于，整个所述功率电子器件(10)和具有传感器的信号处理电子器件布置在基座(5)和/或支座(6)上。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述转换触头(12)以接触片的形式构造，其中所述转换触头(12)位于与所述碳刷(7)电连接的所述刷握(9)处，且与电动机的场绕组电连接的固定触头(13)布置在所述基座(5)上，且在所述支座(6)枢转时所述固定触头(13)与作为配合触头的所述转换触头(12)以所述碳刷(7)的交替接触共同作用用于反转电动机的旋转方向。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述功率电子器件(10)至少具有一个功率半导体开关(14)，其转换在电动机的马达线圈中的电流，且所述信号处理电子器件和/或所述功率电子器件(10)被封装、铸造。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述基座(5)和/或所述支座(6)包含电动机的元件。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述基座(5)和/或所述支座(6)形成电动手用工具的壳体或支撑结构的一部分。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，用于引导用于冷却电动机的冷却空气流的传导片以这种方式布置在所述基座(5)上和/或在所述支座(6)上，使得所述冷却空气流冷却所述功率电子器件(10)。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，热沉布置在所述基座(5)上和/或在所述支座(6)上用于冷却带有到所述功率半导体(14)的热连接的所述功率电子器件(10)。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，用于所述碳刷(7)的所述刷握(9)的金属部件是以传导热量和/或散发热量到空气中的部件的形式。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述基座(5)和/或所述支座(6)的支撑结构由金属构成，使得所述支撑结构同时用于扩散热量、传导热量、散发热量至空气和/或另一流体。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述基座(5)和/或所述支座(6)物理上构造成使得用于改进电磁兼容性(EMC)的屏蔽和/或避免从所述碳刷(7)至热敏感部件的热流成为可能。
11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，用于产生冷却空气流的风扇布置在所述基座(5)上和/或在所述支座(6)上用于冷却所述功率电子器件(10)。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，风扇功率受开环和/或闭环控制。
13.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述基座(5)上和/或在所述支座(6)上布置有用于连接到供电***的、用于连接到所述功率电子器件(23)的、用于以机械接触和/或电气接触连接到调节元件的插头(23)。
14.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，旋转的电位计作为用于所述功率电子器件(10)的调节机构布置在所述基座(5)上和/或在所述支座(6)上。
15.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述功率电子器件(10)中的所述功率半导体(14)的端子形成与用于所述碳刷(7)的所述刷握(9)的直接的电的和/或热的接触。
16.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述固定触头(13)构造为以U形弯曲的接触臂(17, 18)，且两个配合触头(19, 20)布置作为转换触头(12)，使得所述固定触头(13)在两侧对所述配合触头(19, 20)施加力。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述固定触头(13)的接触臂(17, 18)构造成弹性的，而所述转换触头(12)的配合触头(19, 20)构造成固定的。
18.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述固定触头(13)的接触臂(17, 18)构造成固定的，而所述转换触头(12)的配合触头(19, 20)构造成弹性的。
19.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，基板(21)用作用于所述配合触头(19, 20)的弹性元件。
20.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述刷握(9)构造成两个部分，包括由铜制成的基板(21)和由黄铜制成的支架(22)。
21.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，以接触轨的形式的所述固定触头(13)以这种方式弯曲，使得两个弹性的接触臂从外面对所述两个配合触头(19, 20)施加力。
22.根据前述权利要求16至21中任一项所述的装置，其特征在于，长形的接触铆钉附连到所述固定触头(13)的接触臂(17, 18)，所述接触臂构造为楔面，且所述配合触头(19, 20)设有接触铆钉，且所述触头(12, 13)以贵金属覆层。
23.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传感器是电流传感器和/或用于电动机的转子位置的传感器。
24.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述热敏感部件包括所述功率电子器件(10)。
CN201080014040.1A 2009-01-24 2010-01-22 用于电动机的调节装置 Active CN102388525B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009006068 2009-01-24
DE102009006067.7 2009-01-24
DE102009006067 2009-01-24
DE102009006068.5 2009-01-24
PCT/DE2010/000060 WO2010083814A2 (de) 2009-01-24 2010-01-22 Verstelleinrichtung für einen elektromotor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102388525A CN102388525A (zh) 2012-03-21
CN102388525B true CN102388525B (zh) 2014-09-24

Family

ID=42279710

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201080014040.1A Active CN102388525B (zh) 2009-01-24 2010-01-22 用于电动机的调节装置

Country Status (4)

Country Link
US (2) US9071119B2 (zh)
EP (1) EP2382702B1 (zh)
CN (1) CN102388525B (zh)
WO (1) WO2010083814A2 (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010083814A2 (de) * 2009-01-24 2010-07-29 Marquardt Gmbh Verstelleinrichtung für einen elektromotor
US9577493B2 (en) * 2012-09-20 2017-02-21 Black & Decker Inc. Motor and electronics cooling system for a high power cordless nailer
CN104410215B (zh) * 2014-11-05 2017-01-11 西安航天精密机电研究所 一种有刷电机电刷压力调整方法及辅助工装
JP6309881B2 (ja) * 2014-11-14 2018-04-11 株式会社マキタ 作業工具
TWI701087B (zh) * 2015-08-21 2020-08-11 美商康寧公司 處理玻璃卷材的設備及方法
CN105297660B (zh) * 2015-10-19 2017-09-12 宁波大叶园林设备股份有限公司 具双手换握联动杠杆卡锁操作手柄的吹吸机
CN108626156B (zh) * 2018-07-04 2024-05-24 莱克电气股份有限公司 一种空气调节装置
FR3083924B1 (fr) * 2018-07-10 2023-04-07 Mersen France Amiens Sas Systeme de transfert de puissance entre un element tournant et un element fixe .
CN114421249B (zh) * 2022-01-04 2024-07-12 大唐长春第二热电有限责任公司 一种具有智能测控功能的碳刷和刷握装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3440465A (en) * 1965-10-01 1969-04-22 Millers Falls Co Reversing mechanism for electric motors
EP0235735A1 (de) * 1986-03-04 1987-09-09 Kress-elektrik GmbH + Co. Elektromotorenfabrik Elektrohandwerkzeug
EP0271714A2 (de) * 1986-11-11 1988-06-22 SCHUNK Motorensysteme GmbH Elektromotor mit Schalteinrichtung zur Drehrichtungsumkehr
US6031306A (en) * 1996-09-26 2000-02-29 Valeo Electronique Electric motor incorporating its own electronic control
US6124652A (en) * 1997-12-19 2000-09-26 Black & Decker Inc. Reversing mechanism for electric motors
US7355314B2 (en) * 2005-07-04 2008-04-08 Hilti Atktiengesellschaft Device for reversing rotational direction of a motor

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19545651A1 (de) 1995-12-07 1997-06-12 Marquardt Gmbh Verstellvorrichtung für die Kohlebürsten an einem Elektromotor
US6133665A (en) * 1998-08-14 2000-10-17 S-B Power Tool Company Brush system for electric motors
DE10220793B4 (de) * 2002-05-10 2007-04-12 Hilti Ag Drehverschwenkbarer Kommutatorschwenkschalter
DE10306692A1 (de) * 2003-02-11 2004-09-02 Alcoa Fujikura Gesellschaft mit beschränkter Haftung Stromversorgungseinheit
WO2005078907A1 (de) * 2004-02-10 2005-08-25 Siemens Aktiengesellschaft Bürstensystem für einen elektromotorischen antrieb
DE102005062862A1 (de) * 2005-12-29 2007-07-05 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Erfassung der Drehrichtung eines einen Elektromotor aufweisenden Handwerkszeugs
DE102007026106B4 (de) * 2007-06-05 2024-03-21 Robert Bosch Gmbh Elektrohandwerkzeugmaschine mit einer drehbaren Bürstenplatte
WO2010083814A2 (de) * 2009-01-24 2010-07-29 Marquardt Gmbh Verstelleinrichtung für einen elektromotor

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3440465A (en) * 1965-10-01 1969-04-22 Millers Falls Co Reversing mechanism for electric motors
EP0235735A1 (de) * 1986-03-04 1987-09-09 Kress-elektrik GmbH + Co. Elektromotorenfabrik Elektrohandwerkzeug
EP0271714A2 (de) * 1986-11-11 1988-06-22 SCHUNK Motorensysteme GmbH Elektromotor mit Schalteinrichtung zur Drehrichtungsumkehr
US6031306A (en) * 1996-09-26 2000-02-29 Valeo Electronique Electric motor incorporating its own electronic control
US6124652A (en) * 1997-12-19 2000-09-26 Black & Decker Inc. Reversing mechanism for electric motors
US7355314B2 (en) * 2005-07-04 2008-04-08 Hilti Atktiengesellschaft Device for reversing rotational direction of a motor

Also Published As

Publication number Publication date
US20120013205A1 (en) 2012-01-19
WO2010083814A3 (de) 2010-12-23
US9071119B2 (en) 2015-06-30
EP2382702B1 (de) 2018-10-03
US10033256B2 (en) 2018-07-24
WO2010083814A2 (de) 2010-07-29
CN102388525A (zh) 2012-03-21
EP2382702A2 (de) 2011-11-02
US20150180308A1 (en) 2015-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102388525B (zh) 用于电动机的调节装置
US20230045811A1 (en) Switch module for a power tool
JP4275614B2 (ja) 車両用回転電機
EP2688080B1 (en) Electronic switching module for a power tool
EP3588525B1 (en) Electronic switch module with oppositely-arranged power switches and discrete heat sinks
US20210036637A1 (en) Brushless dc motor control unit
WO2012077233A1 (ja) 回転電機
EP4188046A1 (en) System and method for cooling switching devices in an integrated motor drive
JP2005348494A (ja) 回転電機
KR20010011780A (ko) 고압형 직류 무정류자 모터의 방열 장치
KR20060091180A (ko) 냉각팬의 가변 제어장치

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant