CN114051686A - 电动作业机 - Google Patents
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Abstract
本发明的一个方案的电动作业机具备:马达、通电路径、开关电路、电路基板、金属壳体、以及散热片。电路基板具备:第1面、第2面、第1孔群、基板配线、以及电路配置区域。
Description
关联申请的相互参考
本国际申请主张2019年7月11日向日本专利局申请的日本专利申请第2019-129233号的优先权,将日本专利申请第2019-129233号的全部内容通过参考而引用到本国际申请中。
技术领域
本发明涉及一种电动作业机。
背景技术
下述的专利文献1中公开的电动作业机具备:为了将在半导体元件产生的热量排出到壳体的外部而抵接于半导体元件和壳体的散热片。半导体元件的热量借助散热片而被传递于壳体来对半导体元件进行冷却。
该半导体元件具有:与电路基板对置的对置面、以及对置面背面侧的相反面。由于该半导体元件构成为从相反面进行散热,因此,散热片与相反面抵接。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2018-015867号公报
发明内容
然而,所谓的半导体元件不仅仅限定于从相反面进行散热的半导体元件,还有从对置面进行散热的半导体元件。
在上述电动作业机中,使用像这样从对置面进行散热的半导体元件的情况下,会无法设置:从半导体元件经由散热片而至壳体的热传递路径。其结果,有可能无法对半导体元件进行充分冷却。
因此,本发明的一个方案希望在电动作业机中,能够对从对置面散热的半导体元件进行冷却。
本发明的一个方案中的电动作业机具备:马达、通电路径、开关电路、电路基板、金属壳体、以及散热片。
本发明的一个方案中,马达为该电动作业机的动力源。通电路径电连接于马达。开关电路具备第1半导体元件。第1半导体元件以对马达的通电状态进行控制的方式设置在向马达通电的通电路径上。电路基板包括通电路径的一部分、以及开关电路。金属壳体为金属制,被固定于电路基板。散热片抵接于电路基板以及金属壳体。
电路基板具备:第1面、第2面、第1孔群、基板配线、以及电路配置区域。第1面包括开关电路。换言之,第1面搭载有开关电路。第2面抵接于散热片。第1孔群具备多个第1贯通孔。多个第1贯通孔从第1面贯通至第2面。基板配线包含导电性材料。基板配线包括通电路径之中的至少一部分,并电连接于开关电路。
电路配置区域包括开关电路以及第1孔群。换言之,第1孔群设置在电路基板之中的开关电路的配置区域。
基板配线具备:第1配线部、第2配线部、以及多个第3配线部。第1配线部配置在电路基板之中的第1面上。第2配线部配置在电路基板之中的第2面上。多个第3配线部配置在多个第1贯通孔的内表面。第1配线部经由多个第3配线部而与第2配线部电连接。
在该电动作业机中,基板配线之中的多个第3配线部形成:从电路基板的第1面至第2面的热传递路径。即,电动作业机具备:从开关电路经由基板配线(详细而言为第1配线部、多个第3配线部、第2配线部)以及散热片而至金属壳体的热传递路径。由于多个第3配线部包含导电性材料,因此,相比于电路基板本身而具有优异的热传递性能。
由此,电动作业机通过具备经由多个第3配线部的热传递路径,使得从电路基板的第1面至第2面的热传递性能得到提高。据此,在开关电路的第1半导体元件产生的热量就会经由电路基板而高效地传递给金属壳体。据此,本发明的电动作业机即便构成为:通过具备从开关电路经由电路基板而至金属壳体的热传递路径,第1半导体元件从与电路基板对置的对置面进行散热,也能够对第1半导体元件进行冷却。
接下来,上述的电动作业机可以具备配置在多个第1贯通孔的内部的多个填充材料。
该电动作业机能够形成借助多个填充材料的热传递路径,因此,与在多个第1贯通孔的内部具有空洞的构成相比,从第1面至第2面的热传递性能得以提高。另外,多个填充材料既可以为导电性材料,也可以为绝缘材料。
接下来,在上述的电动作业机中,开关电路还可以具备:以对马达的通电状态进行控制的方式而设置在向马达通电的通电路径上的第2半导体元件。基板配线可以具备与第1半导体元件、第2半导体元件、以及马达电连接的第1连接部。第1半导体元件以及第2半导体元件可以配置成:从与电路基板的板面垂直的方向观察时夹着第1连接部。
在该电动作业机中,通过如上所述那样配置第1半导体元件、第2半导体元件、第1连接部,与它们相互地分离配置的构成相比,分别能够缩短第1半导体元件与第1连接部之间的距离、以及第2半导体元件与第1连接部之间的距离。据此,该电动作业机能够缩小电路基板中的通电路径(基板配线)的占有面积,因此,能够实现电路基板的小型化。
接下来,在上述的电动作业机中,金属壳体具备:与电路基板的第2面对置的基板对置面,此外,基板对置面可以具备:朝向电路基板伸出的对置伸出部。散热片可以抵接于电路基板以及对置伸出部。
该电动作业机通过金属壳体具备对置伸出部,与金属壳体不具备对置伸出部的情况相比,能够缩短从电路基板至金属壳体为止的距离。因此,电动作业机能够缩短:从电路基板经由散热片而至金属壳体的热传递路径,从而能够提高该热传递路径上的热传递效率。
接下来,在上述的电动作业机中,对置伸出部可以具备第1伸出部、以及第2伸出部。第1伸出部可以朝向第1半导体元件伸出。第2伸出部可以朝向第2半导体元件伸出。
散热片可以具备第1片、以及第2片。第1片可以配置在第1半导体元件与第1伸出部之间。第2片可以配置在第2半导体元件与第2伸出部之间。
根据该电动作业机,能够在第1伸出部与第2伸出部之间、以及、第1片与第2片之间设置出间隙空间。该间隙空间能够作为器件的配置空间而被利用。作为器件,例如,可以例举出:与第1连接部或第1连接部连接的线缆等。
接下来,在上述的电动作业机中,开关电路可以还具备:以对马达的通电状态进行控制的方式而设置在通电路径上的第3半导体元件、以及以对马达的通电状态进行控制的方式而设置在通电路径上的第4半导体元件。基板配线可以具备:与第3半导体元件、第4半导体元件、以及马达电连接的第2连接部。
第3半导体元件以及第4半导体元件可以配置成:从与电路基板的第1面垂直的方向观察时夹着第2连接部。电路基板可以具备:相互邻接的第1连接配置区域以及第2连接配置区域。第1连接配置区域可以设置有第1半导体元件、第1连接部、第2半导体元件。第2连接配置区域可以设置有第3半导体元件、第2连接部、第4半导体元件。
该电动作业机的电路基板中,第3半导体元件与第2连接部之间的距离、以及第4半导体元件与第2连接部之间的距离分别与第1半导体元件、第1连接部、第2半导体元件的情况一样,能够被缩短。
另外,该电动作业机的第1连接配置区域、以及第2连接配置区域与相互地分离配置的情况相比,能够缩短电路基板中的通电路径(基板配线)。据此,该电动作业机能够缩小电路基板中的通电路径(基板配线)的占有面积,因此,能够实现电路基板的小型化。
接下来,在上述的电动作业机中,电路基板可以具备:第2孔群、以及元件邻接区域。第2孔群可以包括:从电路基板的第1面贯通至第2面的多个第2贯通孔。元件邻接区域可以包括第2孔群,也可以与电路配置区域邻接。基板配线可以具备:配置在多个第2贯通孔的内表面的多个第4配线部。第1配线部可以经由多个第4配线部而与第2配线部电连接。
这样,通过在与电路配置区域不同的元件邻接区域具备多个第4配线部,与只具备多个第3配线部的情况相比,能够确保更多的电路基板中的从第1面至第2面的热传递路径。因此,该电动作业机的电路基板的第1面至第2面的热传递性能得以提高。据此,该电动作业机能够增大从开关电路经由电路基板而至散热片的热传递路径上的热传递量,因此,能够将在开关电路产生的热量更高效地传递给金属壳体。
接下来,在上述的电动作业机中,第2孔群可以配置在元件邻接区域的一部分。换言之,电路基板在元件邻接区域中可以具备形成有第2孔群的第1邻接区域、以及没有形成第2孔群的第2邻接区域。
在这样的电路基板中,由于在整个元件邻接区域都没有配置第2孔群,因此,能够在元件邻接区域(换言之,开关电路的周围区域)之中的第2邻接区域配置追加的部件。追加的部件例如是:为了将电路基板中的不同部位彼此电连接而铺设的电路配线等。
据此,根据该电动作业机,在决定电路基板中的追加的部件的配置状态(例如,电路配线的铺设线路等)时,能够在元件邻接区域之中的包括第2邻接区域在内的宽阔区域配置追加的部件,因此,追加的部件的配置状态的设计自由度得以提高。
附图说明
图1是表示本发明所涉及的电动作业机的外观的立体图。
图2是表示电动作业机的电气构成的框图。
图3是表示具备电路基板、壳体以及散热片的逆变器电路的外观的立体图。
图4是具备电路基板、壳体以及散热片的逆变器电路的分解立体图。
图5是示意示意性地表示第1配置区域~第6配置区域、伸出部、以及散热片的相对位置的俯视图。
图6是示意性地表示具备电路基板、壳体以及散热片的逆变器电路的内部构成的剖面图。
图7是示意性地表示电路基板中的第1配置区域~第6配置区域、贯通孔的配置区域、以及伸出部的相对位置的俯视图。
图8是示意性地表示第1配置区域以及第1贯通孔群的说明图。
图9是表示电路基板之中的第1贯通孔群的形成区域处的剖面的示意性的剖面图。
附图标记说明
1…电动作业机,121…电路基板,123…壳体,123a…底部,123c…基板对置面,123d…伸出部,123d1…第1分离伸出部,123d2…第2分离伸出部,125…散热片,125a…第1分离散热片,125b…第2分离散热片,132…基板配线,132a…第1通电电极部,132b…第2通电电极部,132c…第3通电电极部,132d…第1表面配线,132e…第2表面配线,132f…贯通配线,134…电路配线,150…贯通孔,151…第1贯通孔群,151a…第1左侧孔群,151b…第1右侧孔群,153…第2贯通孔群,155…第3贯通孔群,157…第4贯通孔群,159…第5贯通孔群,161…第6贯通孔群,163…填充材料,M1…驱动马达,Q1~Q6…第1~第6开关元件。
具体实施方式
以下,结合附图说明适用本发明的实施方式。
另外,本发明并非限定于以下的实施方式,自不待言,只要属于本发明技术范围,可以采用各种方式。
[1.第1实施方式]
[1-1.整体构成]
如图1所示,本实施方式的电动作业机1构成为所谓的电动锤钻。
进一步具体而言,电动作业机1具备:马达外壳2、位于马达外壳2的上方位置的齿轮外壳3、位于齿轮外壳3的前方位置的钻夹(drill chucks)4、以及位于齿轮外壳3的后方位置的操作部5。
马达外壳2收纳驱动马达M1(参照图2),该驱动马达M1产生:使钻夹4进行旋转驱动的驱动力。驱动马达M1为:电动作业机1的动力源。驱动马达M1通过基于通电进行的电力供给而进行驱动。
齿轮外壳3收纳:将驱动马达M1的驱动力传递给钻夹4的齿轮机构(未图示)。另外,在齿轮外壳3设置有:供电动作业机1的使用者切换操作钻夹4的旋转动作的模式(例如旋转(钻头)模式、打击(锤子)模式等)的模式切换开关6。
钻夹4具备:将工具头(未图示)以拆装自如的方式装配于该钻夹4的前端部的装配机构(未图示)。在钻夹4与齿轮外壳3之间,以从电动作业机1能够拆卸的方式安装有:朝向电动作业机1的下方而延伸出的棒状的手柄部7。该手柄部7成形为:使用者单手能够把握住该手柄部7。
操作部5成形为:使用者用另一只手能够把握住该操作部5。在操作部5的前侧设置有:供使用者使驱动马达M1驱动/停止的触发开关8。另外,在操作部5的上部设置有:用于切换驱动马达M1的旋转方向(正转/逆转)的旋转方向切换开关9。另外,蓄电池组10以从电动作业机1能够脱离的方式装配于操作部5的下端部。
[1-2.电动作业机的电气构成]
如图2所示,电动作业机1具备:蓄电池单元101、驱动马达M1、逆变器电路11、位置检测电路12、速度指令电路13、以及控制电路14。
关于蓄电池单元101,虽然在图2中描画出1个电池单元,但也可以具备串联连接的多个电池单元。
驱动马达M1构成为公知的无刷直流(DC)马达。进一步具体而言,驱动马达M1具备:包括多个(例如2个)未图示的永久磁铁的转子RT、以及用于使转子RT旋转的3个线圈,且该3个线圈为:各自的一端相互连接的(亦即Y型接线)线圈U、V、W。即,驱动马达M1为3相无刷DC马达。其中,虽然在图2中,转子RT描画在了线圈U、V、W的外侧,但图2显示的不是结构上的配置,而仅仅表示的是电气连接关系。
本实施方式的驱动马达M1为:转子RT配置在线圈U、V、W的内侧的内装转子型的无刷DC马达。另外,本实施方式的驱动马达M1构成为所谓的无传感器马达,它不具备对转子RT的旋转位置进行直接检测的传感器(例如霍尔元件等)。另外,驱动马达M1并非仅限定于无传感器马达,也可以具备对转子RT的旋转位置进行直接检测的传感器(例如霍尔元件等)。
逆变器电路11具备开关电路111、以及驱动电路112。
开关电路111经由第1蓄电池配线102a以及第2蓄电池配线102b而电连接于蓄电池单元101。开关电路111经由3条马达连接配线(第1马达连接配线131a、第2马达连接配线131b、第3马达连接配线131c)而电连接于驱动马达M1。开关电路111构成为:对从蓄电池单元101到驱动马达M1中的线圈U、V、W的电力供给路径进行开关。第1蓄电池配线102a、第2蓄电池配线102b、第1马达连接配线131a、第2马达连接配线131b、第3马达连接配线131c构成:从蓄电池单元101朝向驱动马达M1通电的通电路径。
进一步具体而言,开关电路111具备第1~第6开关元件Q1~Q6。第1~第6开关元件Q1~Q6分别为公知的Power Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor(功率MOSFET)。功率MOSFET是被设计成能够处理大电流的MOSFET,伴随着通电控制而产生热量。本实施方式的功率MOSFET具备:与电路基板对置的对置面、以及对置面的背面侧的相反面。功率MOSFET在被设置于电路基板的情况下,并非是从相反面进行散热的构成,而是从对置面进行散热的构成。
而且,串联连接的第1、第2开关元件Q1、Q2的组、串联连接的第3、第4开关元件Q3、Q4的组、以及串联连接的第5、第6开关元件Q5、Q6的组在蓄电池单元101的正极与负极之间被并联连接。第1~第6开关元件Q1~Q6设置在向驱动马达M1通电的通电路径上,用于对驱动马达M1的通电状态进行控制。
驱动马达M1的线圈U经由第1马达连接配线131a而连接于第1、第2开关元件Q1、Q2之间的第1通电电极部132a。驱动马达M1的线圈V经由第2马达连接配线131b而连接于第3、第4开关元件Q3、Q4之间的第2通电电极部132b。驱动马达M1的线圈W经由第3马达连接配线131c而连接于第5、第6开关元件Q5、Q6之间的第3通电电极部132c。
驱动电路112构成为:将具有与从控制电路14输入的操作量信号相对应的占空比的多个PWM信号向上述的第1~第6开关元件Q1~Q6的栅极输出。
位置检测电路12构成为:在转子RT进行旋转时,基于由各个线圈U、V、W感应的感应电动势来检测驱动马达M1的转子的旋转位置,并将表示旋转位置的旋转位置信号输出给控制电路14。
速度指令电路13构成为:将表示与触发开关8的操作量相对应的驱动马达M1的旋转速度的目标值(目标速度)的目标速度信号输出给控制电路14。
控制电路14构成为微型计算机,至少包括:CPU141、ROM142、RAM143、以及输入输出(I/O)端口144。而且,在控制电路14中,CPU141基于存储于ROM142的各种程序来执行各种处理,从而对电动作业机1的各部进行控制。
[1-3.逆变器电路的机械构成]
说明逆变器电路11的机械构成。
如图3以及图4所示,逆变器电路11具备:电路基板121、金属壳体123、以及散热片125。
另外,在以下的说明中,上下、左右、前后各方向是图3以及图4中的箭头所示的方向。
电路基板121为:形成向马达通电的通电路径的一部分、且搭载各种电子器件等的电路基板。电路基板121至少搭载有:第1~第6开关元件Q1~Q6、以及驱动电路112。
电路基板121与第1马达连接配线131a、第2马达连接配线131b、第3马达连接配线131c的端部电连接。如上所述,第1马达连接配线131a连接于驱动马达M1的线圈U。第2马达连接配线131b连接于驱动马达M1的线圈V。第3马达连接配线131c连接于驱动马达M1的线圈W。
电路基板121具备:搭载有第1~第6开关元件Q1~Q6的第1面121a、以及抵接于散热片125的第2面121b。
另外,在电路基板121上,虽然在第1~第6开关元件Q1~Q6以及驱动电路112之外另外又搭载有追加的器件,但在图3以及图4中,省略了追加的器件的图示。追加的器件包括:例如电阻元件、晶体管等电气元件、或者连接有连接线缆的连接端子等等。
电路基板121具备4个固定孔127。固定孔127为能够供固定螺丝133插通的大小。固定螺丝133是用于将电路基板121固定于金属壳体123的螺丝。
金属壳体123是固定电路基板121的金属制的筐体。金属壳体123包括铝合金。金属壳体123也可以包括例如铁或铜等其他种类的金属。另外,在以下的说明中,将金属壳体123仅仅称为“壳体123”。
壳体123具备底部123a、以及侧壁部123b。底部123a为壳体123之中的与电路基板121的第2面121b相对置地设置的四边形的部分。侧壁部123b为壳体123之中的从底部123a的外周缘部朝向上方延伸设置的部分。
底部123a具备基板对置面123c、以及伸出部123d。基板对置面123c为与电路基板121的第2面121b对置的面。伸出部123d具备:第1分离伸出部123d1、以及第2分离伸出部123d2。第1分离伸出部123d1以及第2分离伸出部123d2分别是在基板对置面123c上朝向电路基板121伸出的部分。
第1分离伸出部123d1形成于:在电路基板121被固定于壳体123的情况下与电路基板121之中的第1、第3、第5开关元件Q1、Q3、Q5相对应的位置。第2分离伸出部123d2形成于:在电路基板121被固定于壳体123的情况下与电路基板121之中的第2、第4、第6开关元件Q2、Q4、Q6相对应的位置。
壳体123具备4个螺丝孔123e。螺丝孔123e形成于底部123a。4个螺丝孔123e构成为能够与4个固定螺丝133螺合。固定螺丝133以及螺丝孔123e的设置是为了在固定螺丝133分别插通于固定孔127的状态下将电路基板121固定于壳体123。
散热片125包括:具有绝缘性以及热传递性的材料(例如硅酮等)。散热片125抵接于电路基板121以及壳体123。散热片125具备第1分离散热片125a、以及第2分离散热片125b。第1分离散热片125a以及第2分离散热片125b分别形成为板状。
接下来,说明电路基板121中的第1~第6开关元件Q1~Q6的配置区域。在以下的说明中,将电路基板121中的第1~第6开关元件Q1~Q6的配置区域称为第1~第6配置区域AR1~AR6。
如图5中示意性地所示的那样,从与电路基板121的第1面121a垂直的方向观察时,第1配置区域AR1以及第2配置区域AR2配置成:夹着第1通电电极部132a。同样地,第3配置区域AR3以及第4配置区域AR4配置成:夹着第2通电电极部132b。第5配置区域AR5以及第6配置区域AR6配置成:夹着第3通电电极部132c。
另外,电路基板121具备基板配线132(参照后面叙述的图8、图9等)。基板配线132是设置在电路基板121的配线,它包括导电性材料(例如铜等)。基板配线132构成:例如、从蓄电池组10经由第1~第6开关元件Q1~Q6而连接于驱动马达M1的通电路径的一部分、或者、向搭载于电路基板121的电气元件或连接端子等通电的通电路径的一部分、或者、与驱动电路112相连的信号路径的一部分等。
第1通电电极部132a是:基板配线132之中的与第1马达连接配线131a电连接的部分。第2通电电极部132b是:基板配线132之中的与第2马达连接配线131b电连接的部分。第3通电电极部132c是:基板配线132之中的与第3马达连接配线131c电连接的部分。
接下来,说明电路基板121中的第1~第6开关元件Q1~Q6的配置区域、伸出部123d、以及散热片125的相对位置。
在电路基板121被固定于壳体123的状况下,从与电路基板121的第1面121a垂直的方向观察时,第1分离伸出部123d1形成为:包含第1配置区域AR1、第3配置区域AR3、第5配置区域AR5。同样地,第2分离伸出部123d2形成为:包含第2配置区域AR2、第4配置区域AR4、第6配置区域AR6。即,伸出部123d形成为:包含第1配置区域AR1~第6配置区域AR6。
第1分离散热片125a形成为:与第1分离伸出部123d1同等的大小。第2分离散热片125b形成为:与第2分离伸出部123d2同等的大小。亦即,第1分离散热片125a以包含第1配置区域AR1、第3配置区域AR3、第5配置区域AR5的方式配置在电路基板121与壳体123之间。第2分离散热片125b以包含第2配置区域AR2、第4配置区域AR4、第6配置区域AR6的方式配置在电路基板121与壳体123之间。即,散热片125以包含第1配置区域AR1~第6配置区域AR6的方式配置在电路基板121与壳体123之间。
接下来,说明将电路基板121固定于壳体123的步骤。
在将电路基板121固定于壳体123之际,首先,将散热片125配置于伸出部123d。详细而言,将第1分离散热片125a配置于第1分离伸出部123d1,而且,将第2分离散热片125b配置于第2分离伸出部123d2。
此后,以将电路基板121层叠于散热片125的方式将电路基板121配置在壳体123的内部。接下来,在将固定螺丝133插通于固定孔127的基础之上,将固定螺丝133螺合于螺丝孔123e。据此,电路基板121通过4个固定螺丝133而被固定于壳体123。
另外,固定螺丝133的紧固扭矩为:夹在电路基板121与壳体123(详细而言为伸出部123d)之间的散热片125进行收缩的大小。例如,紧固扭矩为:散热片125的厚度尺寸从自由状态下的0.75mm缩小到0.50mm的大小。通过以如此地缩小厚度尺寸的方式来使散热片125收缩,能够降低散热片125的热阻,从而能够提高从电路基板121向壳体123传递热的热传递效率。
在如上所述那样将电路基板121固定于壳体123之后,如图6所示,以将电路基板121的周围进行覆盖的方式将塑封材料137填充于壳体123的内部。通过将塑封材料137填充于壳体123的内部,电路基板121被牢固地固定于壳体123的内部。塑封材料137包括具有绝缘性的材料(例如聚氨酯树脂或环氧树脂等)。图6中,具备电路基板121、壳体123以及散热片125的逆变器电路11之中的配置有第1开关元件Q1以及第2开关元件Q2的部位的内部构成是以示意性的剖面图来表示的。
由于构成为:伸出部123d分离为第1分离伸出部123d1和第2分离伸出部123d2,因此,壳体123能够在第1分离伸出部123d1与第2分离伸出部123d2之间,具备配置第1马达连接配线131a、第2马达连接配线131b、第3马达连接配线131c各自的端部的空间。
第1马达连接配线131a、第2马达连接配线131b、第3马达连接配线131c各自的端部在从电路基板121的第1面121a贯通至第2面121b的状态下,利用焊料136分别电连接于第2面121b上的第1通电电极部132a、第2通电电极部132b、第3通电电极部132c。
[1-4.电路基板的构成]
接下来,说明电路基板121的构成。
如图7、图8、图9所示,电路基板121具备:基板配线132、以及多个贯通孔150。
基板配线132电连接于第1~第6开关元件Q1~Q6,而且,经由第1~第3马达连接配线131a~131c而电连接于驱动马达M1。
多个贯通孔150分别为从第1面121a贯通至第2面121b的贯通孔。
电路基板121具备:具有多个贯通孔150的贯通孔群。电路基板121具备:第1贯通孔群151、第2贯通孔群153、第3贯通孔群155、第4贯通孔群157、第5贯通孔群159、以及第6贯通孔群161。
第1贯通孔群151具备:第1左侧孔群151a、以及第1右侧孔群151b。第1左侧孔群151a以及第1右侧孔群151b分别具备多个贯通孔150。
同样地,第2贯通孔群153具备:第2左侧孔群153a、以及第2右侧孔群153b。第3贯通孔群155具备:第3左侧孔群155a、以及第3右侧孔群155b。第4贯通孔群157具备:第4左侧孔群157a、以及第4右侧孔群157b。第5贯通孔群159具备:第5左侧孔群159a、以及第5右侧孔群159b。第6贯通孔群161具备:第6左侧孔群161a、以及第6右侧孔群161b。
从与电路基板121的第1面121a垂直的方向观察时,第1贯通孔群151具备与第1配置区域AR1重合的部分。换言之,第1左侧孔群151a以及第1右侧孔群151b分别形成在:存在与第1配置区域AR1重复的部分的位置。
如图8放大显示的那样,第1左侧孔群151a具备:重复区域151a1、以及邻接区域151a2。重复区域151a1为:第1左侧孔群151a之中的与第1配置区域AR1重复的区域。邻接区域151a2为:第1左侧孔群151a之中的与第1配置区域AR1不重复的区域。另外,邻接区域151a2为与第1配置区域AR1邻接的区域。
第1右侧孔群151b具备:重复区域151b1、以及邻接区域151b2。重复区域151b1为:第1右侧孔群151b之中的与第1配置区域AR1重复的区域。邻接区域151b2为:第1右侧孔群151b之中的与第1配置区域AR1不重复的区域。另外,邻接区域151b2为与第1配置区域AR1邻接的区域。
如图7所示,与第1贯通孔群151一样,第2贯通孔群153(详细而言为第2左侧孔群153a、第2右侧孔群153b)具备与第2配置区域AR2重合的部分。第3贯通孔群155(详细而言为第3左侧孔群155a、第3右侧孔群155b)具备与第3配置区域AR3重合的部分。第4贯通孔群157(详细而言为第4左侧孔群157a、第4右侧孔群157b)具备与第4配置区域AR4重合的部分。第5贯通孔群159(详细而言为第5左侧孔群159a、第5右侧孔群159b)具备与第5配置区域AR5重合的部分。第6贯通孔群161(详细而言为第6左侧孔群161a、第6右侧孔群161b)具备与第6配置区域AR6重合的部分。
如图7所示,在电路基板121被固定于壳体123的状况下,从与电路基板121的第1面121a垂直的方向观察时,第1分离伸出部123d1(图7中虚线所示)包含:第1贯通孔群151、第3贯通孔群155、第5贯通孔群159。如上所述,第1分离伸出部123d1包含:第1配置区域AR1、第3配置区域AR3、第5配置区域AR5。
因此,在第1、第3、第5开关元件Q1、Q3、Q5分别产生的热量经由第1贯通孔群151、第3贯通孔群155、第5贯通孔群159而热传递给第1分离散热片125a,进而,该热量通过从第1分离散热片125a向第1分离伸出部123d1进行热传递,从而被热传递给壳体123。
同样地,第2分离伸出部123d2(图7中虚线所示)包含:第2贯通孔群153、第4贯通孔群157、第6贯通孔群161。如上所述,第2分离伸出部123d2包含:第2配置区域AR2、第4配置区域AR4、第6配置区域AR6。由此,在第2、第4、第6开关元件Q2、Q4、Q6分别产生的热量经由第2贯通孔群153、第4贯通孔群157、第6贯通孔群161而热传递给第2分离散热片125b,进而,该热量通过从第2分离散热片125b向第2分离伸出部123d2进行热传递,从而被热传递给壳体123。
如图9放大显示的那样,基板配线132具备:第1表面配线132d、第2表面配线132e、多个贯通配线132f。第1表面配线132d为:形成在电路基板121之中的第1面121a的配线。第2表面配线132e为:形成在电路基板121之中的第2面121b的配线。多个贯通配线132f为:形成在多个贯通孔150各自的内表面的配线。
第1表面配线132d以及第2表面配线132e经由多个贯通配线132f而相互地电连接。
第1表面配线132d、第2表面配线132e、多个贯通配线132f形成在第1贯通孔群151、第2贯通孔群153、第3贯通孔群155、第4贯通孔群157、第5贯通孔群159、第6贯通孔群161的各个区域。换言之,在第1贯通孔群151~第6贯通孔群161分别形成有:第1表面配线132d、第2表面配线132e以及多个贯通配线132f。
第1贯通孔群151的第1表面配线132d以及第2表面配线132e形成在第1左侧孔群151a以及第1右侧孔群151b的各个区域。第2贯通孔群153~第6贯通孔群161也是同样。
在多个贯通孔150的内部,形成有多个贯通配线132f,而且填充有多个填充材料163。多个填充材料163包括绝缘性材料(例如石英、环氧树脂等)。另外,多个填充材料163可以分别包括:与基板配线132同样的导电性材料(例如铜)。
如图7所示,电路基板121在基板配线132之外还具备多个电路配线134。多个电路配线134分别为:为了将电路基板121中的不同部位彼此电连接而铺设的配线。多个电路配线134包含导电性材料。
电路基板121具备第1配置区域AR1的周围区域。第1配置区域AR1的周围区域包括:第1邻接区域、以及第2邻接区域152(参照图8)。第1邻接区域包括:第1配置区域AR1的右侧区域以及左侧区域。详细而言,第1邻接区域包括:第1贯通孔群151的一部分(详细而言为邻接区域151a2、邻接区域151b2)。第2邻接区域152包括:第1配置区域AR1的前侧区域152a(参照图8)以及后侧区域152b(参照图8)。第2邻接区域152不包括贯通孔群(换言之,多个贯通孔150)。在第2邻接区域152(前侧区域152a以及后侧区域152b)配置有电路配线134。
不仅仅是第1配置区域AR1的周围区域,第2配置区域AR2~第6配置区域AR6各自的周围区域也同样地包括第1邻接区域以及第2邻接区域。第2配置区域AR2~第6配置区域AR6各自的周围区域也同样地在第2邻接区域(前侧区域以及后侧区域)配置有电路配线134。
[1-5.效果]
如以上所说明的那样,本实施方式的电动作业机1具备:第1~第6开关元件Q1~Q6、电路基板121、壳体123、以及散热片125。
在该电动作业机1中,基板配线132之中的多个贯通配线132f形成:从电路基板121的第1面121a至第2面121b的热传递路径。即,电动作业机1具备:从第1~第6开关元件Q1~Q6经由基板配线132(详细而言为第1表面配线132d、多个贯通配线132f、第2表面配线132e)以及散热片125而至壳体123的热传递路径。由于多个贯通配线132f包含导电性材料,因此,相比于电路基板121本身而具有优异的热传递性能。
因此,电动作业机1通过具备经由多个贯通配线132f的热传递路径,使得从电路基板121的第1面121a至第2面121b的热传递性能得到提高。因此,在第1~第6开关元件Q1~Q6产生的热量就会经由电路基板121而高效地传递给壳体123。
据此,电动作业机1通过具备从第1~第6开关元件Q1~Q6经由电路基板121而至壳体123的热传递路径,能够冷却:构成为从对置面进行散热的第1~第6开关元件Q1~Q6。
其次,电动作业机1具备:配置在多个贯通孔150各自的内部的多个填充材料163。据此,电动作业机1能够形成借助多个填充材料163的热传递路径,因此,与在多个贯通孔150各自的内部具有空洞的构成相比,从第1面121a至第2面121b的热传递性能得以提高。
再者,在电动作业机1中,第1配置区域AR1以及第2配置区域AR2配置成:从与电路基板121的板面垂直的方向观察时,夹着第1通电电极部132a。换言之,第1开关元件Q1以及第2开关元件Q2配置成:从与电路基板121的板面垂直的方向观察时,夹着第1通电电极部132a。
通过如上所述那样配置第1开关元件Q1、第2开关元件Q2、第1通电电极部132a,与它们相互地分离配置的构成相比,分别能够缩短第1开关元件Q1与第1通电电极部132a之间的距离、第2开关元件Q2与第1通电电极部132a之间的距离。据此,电动作业机1能够缩小电路基板121中的通电路径(基板配线132)的占有面积,因此,能够实现电路基板121的小型化。
同样地,第3配置区域AR3以及第4配置区域AR4配置成:夹着第2通电电极部132b。因此,分别能够缩短第3开关元件Q3与第2通电电极部132b之间的距离、第4开关元件Q4与第2通电电极部132b之间的距离,从而能够实现电路基板121的小型化。另外,第5配置区域AR5以及第6配置区域AR6配置成:夹着第3通电电极部132c。因此,分别能够缩短第5开关元件Q5与第3通电电极部132c之间的距离、第6开关元件Q6与第3通电电极部132c之间的距离,从而能够实现电路基板121的小型化。
其次,在电动作业机1中,壳体123具备:从基板对置面123c朝向电路基板121伸出的伸出部123d。散热片125抵接于电路基板121以及伸出部123d。
该电动作业机1通过壳体123具备伸出部123d,与壳体123不具备伸出部的情况相比,能够缩短:从电路基板121至壳体123为止的距离。因此,电动作业机1能够缩短:从电路基板121经由散热片125而至壳体123的热传递路径,从而能够提高该热传递路径上的热传递效率。
再者,在电动作业机1中,伸出部123d具备:第1分离伸出部123d1、以及第2分离伸出部123d2,散热片125具备:第1分离散热片125a、以及第2分离散热片125b。
根据该电动作业机1,能够在第1分离伸出部123d1与第2分离伸出部123d2之间、以及、第1分离散热片125a与第2分离散热片125b之间设置出间隙空间。该间隙空间能够作为配置第1~第3马达连接配线131a~131c各自的端部的空间而被利用。据此,能够有效地利用壳体123的内部空间,从而能够实现壳体123的小型化。
其次,电路基板121具备:相互邻接的第1连接配置区域以及第2连接配置区域。第1连接配置区域包括:“第1开关元件Q1、第1通电电极部132a、第2开关元件Q2的配置区域”。第2连接配置区域包括“第3开关元件Q3、第2通电电极部132b、第4开关元件Q4的配置区域”。
该电动作业机1与上述的2个配置区域彼此相互地分离配置的情况相比,能够缩短电路基板121中的通电路径(基板配线132)。据此,电动作业机1能够缩小电路基板121中的通电路径(基板配线132)的占有面积,因此,能够实现电路基板121的小型化。
另外,在电动作业机1中,“第5开关元件Q5、第3通电电极部132c、第6开关元件Q6的配置区域”与“第3开关元件Q3、第2通电电极部132b、第4开关元件Q4的配置区域”邻接配置。
该电动作业机1与上述3个配置区域彼此相互地分离配置的情况相比,能够缩短电路基板121中的通电路径(基板配线132),从而能够缩小电路基板121中的通电路径(基板配线132)的占有面积,因此,能够实现电路基板121的小型化。
再者,电路基板121在第1左侧孔群151a具备重复区域151a1以及邻接区域151a2,而且在第1右侧孔群151b,具备重复区域151b1以及邻接区域151b2。即,电路基板121在与第1配置区域AR1重复的区域(重复区域151a1、重复区域151b1),具备多个贯通孔150以及多个贯通配线132f,而且,即便在与第1配置区域AR1不重复的区域(邻接区域151a2、邻接区域151b2),也具备多个贯通孔150(相当于多个第2贯通孔)以及多个贯通配线132f(相当于多个第4配线部)。
这样,通过在与第1配置区域AR1不同的区域(邻接区域151a2、邻接区域151b2。相当于元件邻接区域。)具备贯通配线132f(相当于多个第4配线部),与只有在与第1配置区域AR1重复的区域(重复区域151a1、重复区域151b1)具备贯通配线132f的情况相比,,能够确保更多的电路基板121中的从第1面121a至第2面121b的热传递路径。
据此,电动作业机1能够提高电路基板121的第1面121a至第2面121b的热传递性能,能够增大从第1开关元件Q1经由电路基板121而至散热片125的热传递路径上的热传递量,因此,能够将在第1开关元件Q1产生的热量更高效地传递给壳体123。
其次,电路基板121构成为:在第1配置区域AR1的周围区域之中的第1邻接区域(右侧区域以及左侧区域)配置第1贯通孔群151的一部分(详细而言为邻接区域151a2、邻接区域151b2),在第2邻接区域(前侧区域152a以及后侧区域152b)不配置贯通孔群(换言之,多个贯通孔150)。因此,可以在第1配置区域AR1的周围区域之中的第2邻接区域(前侧区域152a以及后侧区域152b)配置电路配线134等。
不仅仅是第1配置区域AR1的周围区域,第2配置区域AR2~第6配置区域AR6各自的周围区域也一样,可以在第2邻接区域(前侧区域以及后侧区域)配置电路配线134等。
据此,在决定电路基板121中的电路配线134的铺设线路时,能够在第1配置区域AR1~第6配置区域AR6各自的周围区域之中的包括第2邻接区域(前侧区域以及后侧区域)在内的宽阔区域铺设电路配线134,因此,铺设线路的设计自由度得以提高。
[1-6.用语的对应关系]
在此,说明用语的对应关系。
第1蓄电池配线102a、第2蓄电池配线102b、第1马达连接配线131a、第2马达连接配线131b、第3马达连接配线131c相当于本发明中的向马达通电的通电路径,第1~第6开关元件Q1~Q6相当于本发明中的开关电路的一例。
形成在重复区域151a1以及重复区域151b1的多个贯通孔150相当于本发明中的多个第1贯通孔的一例,第1贯通孔群151之中的与重复区域151a1以及重复区域151b1相当的部分相当于本发明中的第1孔群的一例,形成在重复区域151a1以及重复区域151b1的多个贯通配线132f相当于本发明中的多个第3配线部的一例。
第1开关元件Q1相当于本发明中的第1半导体元件的一例,第2开关元件Q2相当于本发明中的第2半导体元件的一例,第1通电电极部132a相当于本发明中的第1连接部的一例。
伸出部123d相当于本发明中的对置伸出部的一例,第1分离伸出部123d1相当于本发明中的第1伸出部的一例,第2分离伸出部123d2相当于本发明中的第2伸出部的一例。第1分离散热片125a相当于本发明中的第1片的一例,第2分离散热片125b相当于本发明中的第2片的一例。
第3开关元件Q3相当于本发明中的第3半导体元件的一例,第4开关元件Q4相当于本发明中的第4半导体元件的一例,第2通电电极部132b相当于本发明中的第2连接部的一例。
形成在邻接区域151a2以及邻接区域151b2的多个贯通孔150相当于本发明中的多个第2贯通孔的一例,第1贯通孔群151之中的与邻接区域151a2以及邻接区域151b2相当的部分相当于本发明中的第2孔群的一例。第1配置区域AR1相当于本发明中的电路配置区域的一例,第1配置区域AR1的周围区域相当于本发明中的元件邻接区域的一例。邻接区域151a2以及邻接区域151b2相当于本发明中的元件邻接区域之中的第1邻接区域的一例,形成在邻接区域151a2以及邻接区域151b2的多个贯通配线132f相当于本发明中的多个第4配线部的一例。
第1配置区域AR1的周围区域之中的第2邻接区域152(前侧区域152a以及后侧区域152b)相当于本发明中的第2邻接区域的一例。
[2.其他实施方式]
以上说明了本发明的实施方式,但本发明并不限定于上述实施方式,在不脱离本发明的宗旨的范围内,可以以各种方式来实施。
(2a)在上述实施方式中,虽然说明了在电路基板上搭载有第1~第6开关元件Q1~Q6的构成,但搭载在电路基板上的半导体元件的个数并不限定于上述的数值。例如,在马达为单相直流马达的情况下,电动作业机也可以是具备1个半导体元件的构成。或者,既可以是:根据马达的构成而具备2个半导体元件的构成,也可以将本发明适用于具备任意个数的半导体元件的电动作业机。
(2b)在上述实施方式中,虽然说明了壳体具备对置伸出部(伸出部123d)的构成,但也可以是壳体不具备对置伸出部的构成。另外,在上述实施方式中,虽然说明了对置伸出部具备2个伸出部(第1分离伸出部123d1、第2分离伸出部123d2)的构成,但并不限定于这样的构成。例如,既可以是:对置伸出部只具备1个伸出部的构成,或者,也可以是对置伸出部具备3个以上的伸出部的构成。
另外,在上述实施方式中,虽然说明了1个伸出部包含多个半导体元件(具体而言为:第1、第3、第5开关元件Q1、Q3、Q5)的构成的壳体,但壳体并不限定于这样的构成。例如,壳体也可以构成为:与1个半导体元件相对应地具备1个伸出部。
(2c)在上述实施方式中,虽然说明了散热片具备2个片的构成,但并不限定于这样的构成。例如,散热片也可以只由1个片构成。这种情况下,在壳体具备1个伸出部的情况下,可以将1个散热片设置成与该伸出部相对应的形状。或者,在壳体具备多个伸出部的情况下,可以设置成1个散热片覆盖多个伸出部的全部的形状。
另外,散热片也可以构成为具备3个以上的片。这种情况下,在壳体具备1个伸出部时,3个以上的片也可以并排配置在1个伸出部之上。或者,在壳体具备3个以上的伸出部时,也可以构成为:使片的个数与伸出部的个数相对应地而成为片和伸出部位具有一对一的关系。
(2d)在上述实施方式中,虽然说明了伸出部(换言之,第1分离伸出部123d1、第2分离伸出部123d2)以及散热片(换言之,第1分离散热片125a、第2分离散热片125b)的形状为四边形(长方形)的构成,但并不限定于这样的构成。例如,伸出部以及散热片只要是包含开关电路的形状,也可以采用圆形、多边形、椭圆形等任意形状。
(2e)在上述实施方式中,作为电路基板,虽然说明了:不仅仅是在开关电路的配置区域(例如、重复区域151a1、重复区域151b1),而且在与开关电路的配置区域不同的元件邻接区域(邻接区域151a2、邻接区域151b2)也具备贯通孔的构成的电路基板,但并不限定于这样的构成。例如,电路基板也可以构成为:只在开关电路的配置区域具备贯通孔,而在元件邻接区域不具备贯通孔。
(2f)在上述实施方式中,虽然说明了:开关电路的配置区域(例如第1配置区域AR1等)的周围区域之中的右侧区域以及左侧区域分别具备第2孔群的构成,但并不限定于这样的构成。例如,可以构成为:在开关电路的配置区域的周围区域之中的前侧区域以及后侧区域分别具备第2孔群。或者,也可以构成为:只在开关电路的配置区域的周围区域(右侧区域、左侧区域、前侧区域、后侧区域)之中的任意1个区域具备第2孔群。或者,也可以构成为:在开关电路的配置区域的周围区域(右侧区域、左侧区域、前侧区域、后侧区域)之中的任意3个区域分别具备第2孔群。
另外,电路基板可以构成为:在开关电路的配置区域的周围区域(右侧区域、左侧区域、前侧区域、后侧区域)之中的任意1个区域不具备第2孔群。据此,关于不具备第2孔群的区域,能够铺设电路配线,因此,能够大范围地确保电路基板之中的能够铺设电路配线的区域,从而电路配线的铺设线路的设计自由度得到提高。
(2g)能够适用本发明的电动作业机并不限定于电动锤钻,例如可以为电动螺丝刀、电动锤子、电动钻、电动起子、电动扳手、电动往复锯、电动线锯、电动切割机、电动链锯、电动刨、电动铆接机、电动打钉机、电动绿篱机、电动割草机、电动草坪剪、电动割灌机、电动吸尘器、电动鼓风机、电动研磨机、电动冲击螺丝刀、电动圆锯、电动锤击起子等。
(2h)可以将上述实施方式中的1个构成要素所具有的多个功能分散给多个构成要素来实现,或者将多个构成要素所具有的功能综合到1个构成要素来实现。另外,也可以将上述实施方式的构成的至少一部分置换成具有同样功能的公知的构成。另外,可以将上述实施方式的构成的一部分省略。另外,可以将上述实施方式的构成的至少一部分相对于其他的上述实施方式的构成进行附加或置换。另外,仅由权利要求书所记载的表述确定的技术思想所包含的所有方式均为本发明的实施方式。
Claims (8)
1.一种电动作业机,
所述电动作业机具备:马达、向所述马达通电的通电路径、具备以对所述马达的通电状态进行控制的方式设置在所述通电路径上的第1半导体元件的开关电路、包括所述通电路径的一部分和所述开关电路的电路基板、被固定于所述电路基板的金属壳体、以及与所述电路基板和所述金属壳体抵接的散热片,
所述电路基板具备:包括所述开关电路的第1面、与所述散热片抵接的第2面、包括从所述第1面贯通至所述第2面的多个第1贯通孔的第1孔群、包含导电性材料的基板配线、以及包括所述开关电路及所述第1孔群的电路配置区域,
所述基板配线包括所述通电路径之中的至少一部分,电连接于所述开关电路,
所述基板配线具备:配置在所述第1面上的第1配线部、配置在所述第2面上的第2配线部、以及配置在所述多个第1贯通孔的内表面的多个第3配线部,
所述第1配线部借助所述多个第3配线部而与所述第2配线部电连接。
2.根据权利要求1所述的电动作业机,其特征在于,
所述电动作业机具备:配置在所述多个第1贯通孔的内部的多个填充材料。
3.根据权利要求1或2所述的电动作业机,其特征在于,
所述开关电路还具备:以对所述通电状态进行控制的方式设置在所述通电路径上的第2半导体元件,
所述基板配线具备:与所述第1半导体元件、所述第2半导体元件、以及所述马达电连接的第1连接部,
所述第1半导体元件以及所述第2半导体元件配置成:从与所述电路基板的所述第1面垂直的方向观察时,夹着所述第1连接部。
4.根据权利要求3所述的电动作业机,其特征在于,
所述金属壳体具备:与所述电路基板的所述第2面对置的基板对置面,
所述基板对置面具备:朝向所述电路基板伸出的对置伸出部,
所述散热片与所述电路基板以及所述对置伸出部抵接。
5.根据权利要求4所述的电动作业机,其特征在于,
所述对置伸出部具备:朝向所述第1半导体元件伸出的第1伸出部、以及朝向所述第2半导体元件伸出的第2伸出部,
所述散热片具备:配置在所述第1半导体元件与所述第1伸出部之间的第1片、以及配置在所述第2半导体元件与所述第2伸出部之间的第2片。
6.根据权利要求3~5中的任一项所述的电动作业机,其特征在于,
所述开关电路还具备:以对所述马达的通电状态进行控制的方式设置在所述通电路径上的第3半导体元件、以及以对所述马达的通电状态进行控制的方式设置在所述通电路径上的第4半导体元件,
所述基板配线具备:与所述第3半导体元件、所述第4半导体元件、以及所述马达电连接的第2连接部,
所述第3半导体元件以及所述第4半导体元件配置成:从与所述电路基板的所述第1面垂直的方向观察时,夹着所述第2连接部,
所述电路基板具备相互邻接的第1连接配置区域以及第2连接配置区域,
所述第1连接配置区域设置有:所述第1半导体元件、所述第1连接部、所述第2半导体元件,
所述第2连接配置区域设置有:所述第3半导体元件、所述第2连接部、所述第4半导体元件。
7.根据权利要求1~6中的任一项所述的电动作业机,其特征在于,
所述电路基板还具备:包括从所述第1面贯通至所述第2面的多个第2贯通孔的第2孔群、以及包括所述第2孔群且与所述电路配置区域邻接的元件邻接区域,
所述基板配线具备:配置在所述多个第2贯通孔的内表面的多个第4配线部,
所述第1配线部借助所述多个第4配线部而与所述第2配线部电连接。
8.根据权利要求7所述的电动作业机,其特征在于,
所述第2孔群配置在所述元件邻接区域的一部分。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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