CN217608150U - 电动工具 - Google Patents

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Abstract

一种电动工具，包括电源、电动机和联接在电源和电动机之间的电力开关网络。电力开关网络包括多个开关。散热器与多个开关处于热传递关系。散热器包括具有大于或等于0.1的发射率的高发射率材料和/或具有高发射率加工表面以增加散热器的发射率。

Description

电动工具
技术领域
本实用新型涉及电动工具，特别是包括散热器的电动工具。
背景技术
一些电动工具包括无刷直流电动机，以驱动刀头在工件上进行工作。电动机由电力开关网络(例如，逆变器开关桥、H桥或类似的开关)驱动。电力开关网络包括多个晶体管(例如，六个场效应晶体管[FET])，它们在高频下开关以驱动电动机。电力开关网络中使用的这些场效应晶体管在工作中可能会产生热量。
实用新型内容
在某些情况下，由场效应晶体管产生的热量可能会损坏场效应晶体管或电动工具中的其他电气部件。为了消除场效应晶体管产生的热量，一些电动工具包括连接到电动机并由电动机驱动的风扇。风扇在电动工具内产生冷却气流，其可以消除由场效应晶体管产生的一些热量。在长时间驱动电动机的电动工具(例如电钻、锯等)中，风扇可产生足够的空气循环以散发由场效应晶体管产生的热量。相比之下，在较短时间间歇性驱动电动机的电动工具 (例如打钉机等)中，由风扇产生的空气循环可能不足以散发由场效应晶体管产生的多余热量。
在一个示例中，屋顶钉枪可用于在130°F/55℃的环境温度下完成大约400次致动。即使在高温下，屋顶钉枪也有望提供这种性能。然而，例如在致动于0.25秒内完成的情况下，屋顶钉枪的电动机旋转的时间是有限的。与电钻等相比，电动机驱动的风扇产生有限的气流来冷却电子元件。为了补偿该有限的气流，还可以使用散热器来散发来自电力开关网络的场效应晶体管的热量。然而，即使使用了散热器，电动工具在某些情况下也可能因为工具达到预定的高温阈值(例如，90℃)而关闭。
在第一方面，本实用新型提供了一种电动工具，包括电源、电动机和联接在电源和电动机之间的电力开关网络。电力开关网络包括多个开关。散热器与多个开关处于热传递关系。散热器包括具有大于或等于0.1的发射率的高发射率材料。
可选地，高发射率材料的发射率大于或等于0.4。
可选地，高发射率材料的发射率在0.1和0.85之间。
可选地，高发射率材料的发射率在0.4和0.85之间。
可选地，散热器涂覆有高发射率材料。
可选地，散热器包括高发射率加工表面。
可选地，电动工具还包括印刷电路板，并且多个开关连接到印刷电路板。
可选地，散热器安装于印刷电路板并沿垂直于印刷电路板的方向延伸；并且多个开关安装于散热器，以使得多个开关中的每一个的主体部分的较大表面积与散热器处于热传递关系。
可选地，多个开关表面安装于印刷电路板上；并且散热器设置在多个开关的上方，以使得多个开关中的每一个的主体部分的第一较大表面积与印刷电路板处于面对关系并且多个开关中的每一个的主体部分的第二较大表面积与散热器处于热传递关系。
可选地，电动机被配置为在一段时间内被间歇地驱动，以使得由联接到电动机的风扇产生的空气循环不足以散发由多个开关产生的多余热量。
在第二方面，本实用新型提供了一种电动工具，包括电源、电动机和联接在电源和电动机之间的电力开关网络。电力开关网络包括多个开关。散热器与多个开关处于热传递关系。散热器包括高发射率加工表面以增加散热器的发射率。
可选地，高发射率加工表面包括纹理表面。
可选地，高发射率加工表面包括哑光表面。
可选地，散热器涂覆有高发射率材料，高发射率材料的材料发射率在0.1 和0.85之间。
可选地，高发射率材料的材料发射率大于或等于0.4。
可选地，高发射率材料的材料发射率在0.3和0.85之间。
可选地，电动工具还包括印刷电路板，并且多个开关连接到印刷电路板。
可选地，散热器安装于印刷电路板并沿垂直于印刷电路板的方向延伸；并且多个开关安装于散热器，以使得多个开关中的每一个的主体部分的较大表面积与散热器处于热传递关系。
可选地，多个开关表面安装于印刷电路板上；并且散热器设置在多个开关的上方，以使得多个开关中的每一个的主体部分的第一较大表面积与印刷电路板处于面对关系并且多个开关中的每一个的主体部分的第二较大表面积与散热器处于热传递关系。
可选地，电动机被配置为在一段时间内被间歇地驱动，以使得由联接到电动机的风扇产生的空气循环不足以散发由多个开关产生的多余热量。
通过考虑详细描述和附图，本实用新型的其他方面将变得显而易见。
附图说明
图1是根据一些实施方式的电动工具的透视图。
图2是图1的电动工具的平面图，其中壳体被移除并示出了提升机构。
图3是图1的电动工具的平面图，其中壳体被移除并示出了电子组件。
图4是根据一些实施方式的电动工具的电子组件的透视图。
图5是根据一些实施方式的电动工具的电子组件的透视图。
图6是根据一些实施方式的电动工具的电子组件的透视图。
具体实施方式
在详细解释任何实施方式之前，应当理解，实施方式的应用不限于在以下描述中阐述或在附图中示出的构造细节和部件布置。实施方式能够以各种方式实践或实施。此外，应当理解，本文所使用的措词和术语是出于描述的目的，而不应被认为是限制性的。“包括”、“包含”或“具有”及其变型的使用意在涵盖其后列出的项目及其等同物以及附加的项目。除非另有说明或限制，否则术语“安装”，“连接”，“支撑”和“联接”及其变型被广义地使用并且涵盖直接和间接的安装，连接，支撑和联接。
此外，应当理解，实施方式可以包括硬件、软件和电子部件或模块，为了讨论的目的，可能将这些硬件、软件和电子部件或模块示出并描述为好像大多数部件仅在硬件中实现。然而，本领域普通技术人员基于对本详细描述的阅读将认识到，在至少一个实施方式中，基于电子的方面可以用软件实现 (例如，存储在非暂时性计算机可读介质上)，该软件可由一个或多个处理单元(例如微处理器和/或专用集成电路(“ASIC”))执行。因此，应当注意，可以利用多个基于硬件和软件的装置以及多个不同的结构部件来实现实施方式。例如，说明书中描述的“服务器”、“计算装置”、“控制器”、“处理器”等可以包括一个或多个处理单元、一个或多个计算机可读介质模块、一个或多个输入/输出接口，以及连接多个部件的不同连接器(例如，***总线)。
与数量或条件结合使用的相对性术语(例如“约”、“大约”、“大体上”等)将被本领域普通技术人员理解为包括所述的值并且具有上下文规定的含义(例如，该术语至少包括与测量精确度相关的误差程度，与特定值相关的公差[例如制造、组装、使用等]等)。此类术语也应被视为公开了由两个端点的绝对值限定的范围。例如，表述“约2至约4”也公开了“2至4”的范围。相对性术语可以指在特定的值上加或减一定百分比(例如，1％、5％、10％或更多)。
应当理解，虽然某些附图示出了硬件和软件位于特定装置中，但是这些图示仅用于说明的目的。在本文中被描述为由一个部件执行的功能可以由多个部件以分布式方式执行。同样，由多个部件执行的功能可以合并并由单个部件执行。在一些实施方式中，所示的部件可以组合或划分为单独的软件、固件和/或硬件。例如，逻辑和处理可以分布在多个电子处理器之间，而不是位于单个电子处理器内并由单个电子处理器执行。不管它们如何组合或划分，硬件和软件部件可以位于同一计算装置上或者可以分布在通过一个或多个网络或其他合适的通信链路连接的不同计算装置之间。类似地，被描述为执行特定功能的部件也可以执行本文中未描述的额外的功能。例如，以某种方式“配置”的装置或结构至少以这种方式配置，但也可能以未明确列出的方式配置。
参考图1和图2，电动工具10(例如气弹簧驱动的紧固件驱动器10)可操作以将保持在钉仓(magazine)14内的紧固件(例如钉子)驱动到工件中。紧固件驱动器10包括壳体16、位于壳体16内的气缸18和位于气缸18内的可移动活塞22。紧固件驱动器10可由电源(例如可移除且可充电的电池组) 供电。紧固件驱动器10还包括连接到活塞22并可随其移动的驱动器叶片26。紧固件驱动器10不需要外部气压源，而是包括与气缸18流体连通的加压气体的存储室气缸30。在所示的实施方式中，气缸18和可移动活塞22定位在存储室气缸30内。
参考图2，气缸18和驱动器叶片26限定驱动轴线38，并且在驱动循环期间，驱动器叶片26和活塞22可在准备位置(即，上止点)和驱动后位置 (即，下止点)之间移动。紧固件驱动器10还包括提升机构42，其由电动机46提供动力，并且可操作以将驱动器叶片26从驱动后位置移动到准备位置。
在操作中，提升机构42通过给电动机46通电来将活塞22和驱动器叶片26驱动到准备位置。当活塞22和驱动器叶片26被驱动到准备位置时，位于活塞22上方的气体和位于存储室气缸30内的气体被压缩。一旦处于准备位置，活塞22和驱动器叶片26就被保持就位，直到通过用户激活触发器 44而被释放。当释放时，位于活塞22上方和位于存储室气缸30内的压缩气体将活塞22和驱动器叶片26驱动到驱动后位置，从而将紧固件驱动到工件中。所示的紧固件驱动器10以气弹簧原理操作，其利用提升机构42和活塞 22以进一步压缩位于气缸18和存储室气缸30内的气体。
图3图示了用于驱动电动机46的电子组件50。如图4和图5所示，电子组件50包括印刷电路板(PCB)54和电力开关网络58。电力开关网络包括安装在PCB 54上的多个开关62，例如场效应晶体管(FET)。电子组件50 还包括与多个FET 62处于热传递关系的散热器66。
在图4和图5所示的示例中，散热器66安装在PCB 54上并在垂直于PCB 54的方向上延伸。散热器66更具体地在图4中被标识为散热器66a并在图 5中被标识为散热器66b。然而，散热器66通常用于泛指散热器66a和66b。在图4所示的实施方式中，散热器66a包括T形，以提供平行于PCB 54的水平表面70和在垂直于PCB 54的方向上从水平表面70延伸到PCB54的垂直表面74。在图5所示的实施方式中，散热器66b包括在垂直于PCB 54的方向上远离PCB 54延伸的垂直表面74，但不包括水平表面70。
在图4和图5所示的示例中，FET 62是直立的FET，使得FET 62垂直于PCB 54的连接表面延伸。每个FET 62包括主体部分78、从主体部分78 的第一侧延伸的连接端子82和从主体部分78的第二侧延伸的安装部分86。在所示的示例中，连接端子82和安装部分86设置在FET 62的相对侧上。多个FET 62通过例如将连接端子82焊接到PCB 54上的相应迹线而安装在 PCB 54上。主体部分78具有例如长方体形状，其中两个表面与其他四个表面相比具有更大的表面积。主体部分78远离PCB 54延伸，以使得主体部分 78的较大表面垂直于PCB 54。
多个FET 62也安装到散热器66或与散热器66热连通。紧固件90***穿过安装部分86并固定到散热器66以将多个FET 62安装到散热器66。多个FET 62安装到散热器66以使得主体部分78的其中一个较大的表面面向散热器66的垂直表面74并与其接触。由于主体部分78和垂直表面74之间的这种面对关系(例如，热传递关系)，因此由FET 62在操作期间产生的热量被散热器66吸收和消散。在所示的示例中，六个FET 62(例如，电动工具10的逆变桥的FET 62)安装到散热器66，其中三个FET 62设置在垂直表面74的第一侧上，而其他三个FET 62以类似的方式设置在垂直表面74 的与第一侧相对的第二侧上。
在图6所示的示例中，FET 62是表面安装的FET，其直接安装到PCB 54 的连接表面。每个FET 62包括主体部分78、从主体部分78的第一侧和第二侧延伸的连接端子82。在所示的示例中，连接端子82设置在FET 62的相对侧。多个FET 62通过例如将连接端子82焊接到PCB 54上的相应迹线而表面安装在PCB 54上。主体部分78具有例如长方体形状，其中两个表面与其他四个表面相比具有更大的表面积。主体部分78沿PCB 54水平延伸，使得主体部分78的较大的表面平行于PCB 54。FET 62是例如由英飛凌科技公司营销和销售的SO-8,Copperstrap SO-8,PowerPak,or DirectFETTM。在所示的示例中，总共十二个FET 62(六个高侧和六个低侧)被安装到PCB 54。
在图6所示的示例中，第一散热器66c和第二散热器66d设置在FET 62 上方(图6示出了从PCB 54分解开的散热器66c、66d)。如上所述，“散热器66”用于泛指散热器66c和66d。第一散热器66c和第二散热器66d可以安装到PCB 54，以使得第一散热器66c的表面与高侧FET 62的主体部分78 热连通或处于面对关系(热传递关系)并且第二散热器66d与低侧FET62 的主体部分78处于面对关系(热传递关系)。PCB 54、散热器66c、66d和多个FET 62之间的配置使得FET 62的主体部分78的第一较大表面与PCB 54 处于面对关系并且FET 62的主体部分78的第二较大表面与其中一个散热器 66c、66d处于面对关系(热传递关系)。在其他实施方式中，可以提供单个散热器66，其与所有十二个FET 62的主体部分78处于面对关系(热传递关系)。在一些实施方式中，逆变桥可以包括六个FET 62，如上文关于图4和图5所述。
如上所述，电动机46可以在短时间内间歇地被致动，这导致由电动机驱动的风扇产生短时间的空气流以冷却多个FET 62。为了增加散热器66的吸热和散热能力，散热器66可以涂覆有具有高发射率的材料。如本文所用，发射率是指发射率系数，该系数表示与理想的“黑体”散热器的热辐射量相比的该材料的热辐射量。作为参考，理想的黑体的发射率器的发射率为1，而抛光铝的发射率为约0.05。
在一些实施方式中，具有高发射率的材料可具有大于或等于0.1的发射率。在一些实施方式中，具有高发射率的材料可具有大于或等于0.3的发射率。在一些实施方式中，具有高发射率的材料可具有大于或等于0.4的发射率。在一些实施方式中，具有高发射率的材料可具有大于或等于0.5的发射率。在一些实施方式中，具有高发射率的材料可具有比大于或等于更大的发射率。在其他实施方式中，具有高发射率的材料可具有大于或等于0.7的发射率。
在一些实施方式中，可以使用高发射率材料，例如碳(发射率为0.81)、金(发射率为0.47)等来涂覆散热器66。在一个示例中，与裸铝(发射率为0.05)相比，散热器66涂覆有阳极氧化铝涂层(发射率为0.85)。在一些实施方式中，散热器66或涂覆散热器66的材料的发射率在选自以下的组中的至少一个的范围内：在0.1和0.85之间、在0.2和0.85之间、在0.3 和0.85之间、在0.4和0.85之间、在0.5和0.85之间、在0.6和0.85之间、在0.7和0.85之间。
在其他实施方式中，除了高发射率涂层之外或代替高发射率涂层，可以改变散热器66的加工表面(finish)以增加散热器66的发射率。例如，散热器66可以被加工为具有哑光表面、纹理表面、粗糙表面或类似的加工表面以代替被加工为具有抛光、光亮或反射加工表面的散热器66。在一些实施方式中，结合高发射率涂层的粗糙表面可用于进一步改进散热器66的吸热特性。
如上所述的提供额外的散热提供了避免工具因过热而关闭的优点或至少在工具因过热而关闭之前增加电动工具致动的次数。例如，与具有类似结构但发射率较低的散热器的钉枪相比，在紧固件驱动器10由于过热而关闭之前，紧固件驱动器10的致动次数可以显着增加。
因此，本文描述的各种实施方式提供了包括具有高发射率的散热器的电动工具。在权利要求中阐述了各种特征和优点。

Claims (19)

1.一种电动工具，其特征在于，所述电动工具包括：
电源；
电动机；
电力开关网络，其联接在所述电源和所述电动机之间并且包括多个开关；以及
散热器，其与所述多个开关处于热传递关系，其中所述散热器涂覆有高发射率材料，所述高发射率材料具有大于或等于 0.1 的发射率。
2.根据权利要求 1 所述的电动工具，其特征在于，所述高发射率材料的所述发射率大于或等于 0.4。
3.根据权利要求 1 所述的电动工具，其特征在于，所述高发射率材料的所述发射率在0.1 和0.85 之间。
4.根据权利要求 1 所述的电动工具，其特征在于，所述高发射率材料的所述发射率在0.4 和0.85 之间。
5.根据权利要求1 所述的电动工具，其特征在于，所述散热器包括高发射率加工表面。
6.根据权利要求 1 所述的电动工具，其特征在于，所述电动工具还包括印刷电路板，其中所述多个开关连接到所述印刷电路板。
7.根据权利要求6所述的电动工具，其特征在于：
所述散热器安装于所述印刷电路板并沿垂直于所述印刷电路板的方向延伸；
所述多个开关中的每一个都具有主体部分，该主体部分包括多个表面；以及
所述多个开关安装于所述散热器，以使得所述多个开关中的每一个的所述主体部分的具有较大表面积的所述表面与所述散热器处于热传递关系。
8.根据权利要求6 所述的电动工具，其特征在于：
所述多个开关被表面安装于所述印刷电路板上；
所述多个开关中的每一个都具有主体部分，该主体部分包括多个表面；以及
所述散热器设置在所述多个开关的上方，以使得所述多个开关中的每一个的主体部分的具有第一较大表面积的所述表面与所述印刷电路板处于面对关系，并且所述多个开关中的每一个的所述主体部分的具有第二较大表面积的所述表面与所述散热器处于热传递关系。
9.根据权利要求 1 所述的电动工具，其特征在于，所述电动机被配置为在一段时间内被间歇地驱动，以使得由联接到所述电动机的风扇产生的空气循环不足以散发由所述多个开关产生的多余热量。
10.一种电动工具，其特征在于，所述电动工具包括：
电源；
电动机；
电力开关网络，其联接在所述电源和所述电动机之间并且包括多个开关；
以及
散热器，其与所述多个开关处于热传递关系，其中所述散热器包括高发射率加工表面以增加所述散热器的发射率。
11.根据权利要求 10所述的电动工具，其特征在于，所述高发射率加工表面包括纹理表面。
12.根据权利要求10所述的电动工具，其特征在于，所述高发射率加工表面包括哑光表面。
13.根据权利要求10所述的电动工具，其特征在于，所述散热器涂覆有高发射率材料，所述高发射率材料的材料发射率在 0.1 和0.85 之间。
14.根据权利要求 13所述的电动工具，其特征在于，所述高发射率材料的所述材料发射率大于或等于0.4。
15.根据权利要求 13所述的电动工具，其特征在于，所述高发射率材料的所述材料发射率在0.3 和0.85 之间。
16.根据权利要求 10所述的电动工具，其特征在于，所述电动工具还包括印刷电路板，其中所述多个开关连接到所述印刷电路板。
17.根据权利要求 16所述的电动工具，其特征在于：
所述散热器安装于所述印刷电路板并沿垂直于所述印刷电路板的方向延伸；
所述多个开关中的每一个都具有主体部分，该主体部分包括多个表面；以及
所述多个开关安装于所述散热器，以使得所述多个开关中的每一个的主体部分的具有较大表面积的所述表面与所述散热器处于热传递关系。
18.根据权利要求 16 所述的电动工具，其特征在于：
所述多个开关表面安装于所述印刷电路板上；
所述多个开关中的每一个都具有主体部分，该主体部分包括多个表面；以及
其中所述散热器设置在所述多个开关的上方，以使得所述多个开关中的每一个的主体部分的具有第一较大表面积的所述表面与所述印刷电路板处于面对关系，并且所述多个开关中的每一个的所述主体部分的具有第二较大表面积的所述表面与所述散热器处于热传递关系。
19.根据权利要求 10 所述的电动工具，其特征在于，所述电动机被配置为在一段时间内被间歇地驱动，以使得由联接到所述电动机的风扇产生的空气循环不足以散发由所述多个开关产生的多余热量。
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