TWI676348B - 電動工具 - Google Patents

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Abstract

一種電動工具，包含一殼體、一馬達、一第一電路板與一第二電路板，其中，殼體包括一傳動部與一手持部；馬達及第一電路板位於傳動部中，第二電路板位於手持部中；第一電路板上設置有複數個換相開關元件、複數個霍爾感測器與一第一控制器。第一控制器接收一驅動訊號，並依據驅動訊號及霍爾感測器之位置訊號控制換相開關元件進行換相；第二電路板透過一傳輸線組電性連接第一電路板；第二電路板上設置有一第二控制器，第二控制器經由傳輸線組傳送驅動訊號予第一控制器。藉此，有效減少第一電路板與第二電路板之間的傳輸線組的訊號線的數量。

Description

電動工具
本發明係與電動工具有關；特別是指一種利於電動工具殼體內之配線之設計。
圖１與圖２所示為習用的電動工具1，包含一殼體10、一馬達14、一上電路板16與一下電路板18，其中，殼體10具有一傳動部102與一手持部104，傳動部102中設置有馬達14及驅動機構（圖未示），馬達14為三相直流無刷馬達；手持部104中設置有一操作界面12，操作界面12供人員操作，以產生一操作訊號。
上電路板16設置於傳動部102，且上電路板16上設置有六個換相開關元件162，三個霍爾感測器164，換相開關元件162用以控制馬達的換相，霍爾感測器164感測馬達14之轉子的位置。
下電路板18設置於殼體10的手持部104中，下電路板18電性連接電池連接埠20，以接收來自電池22的電力，且下電路板上設置有一控制器182。下電路板18電性連接操作界面12，以使控制器182接收來自操作界面12的操作訊號。下電路板18透過一傳輸線組24電性連接上電路板16，傳輸線組包含傳輸該些換相開關元件162之控制訊號的九條控制訊號線、傳輸傳些霍爾感測器164輸出訊號的五條位置訊號線。下控制器182接收到來自操作界面12的操作訊號後，依據操作訊號及來自五條位置訊號線的霍爾感測器輸出訊號產生控制該些換相開關元件162之控制訊號，並經由九條控制訊號線傳輸到上電路板16的該些換相開關元件162，以控制該些換相開關元件162進行換相，使馬達14之轉子轉動。
由於上電路板16與下電路板18之間的傳輸線組24至少需要14條訊號線，而在手持部104至傳動部102之間有限的空間中配置14條訊號線將會導致過於擁擠，不利於組裝時傳輸線組24的配線。
有鑑於此，本發明之目的在於提供一種電動工具，可減少傳輸線組之訊號線的數量，利於殼體中的配線。
緣以達成上述目的，本發明提供的一種電動工具，包含一殼體、一馬達、一第一電路板與一第二電路板，其中，該殼體包括一傳動部與一手持部；該馬達設置於該傳動部中；該第一電路板位於該殼體的傳動部中，該第一電路板上設置有複數個換相開關元件、複數個霍爾感測器與一第一控制器，其中該第一控制器電性連接該些換相開關元件與該些霍爾感測器，該些換相開關元件電性連接該馬達，該些霍爾感測器感測該馬達之轉子的位置並產生一位置訊號；該第一控制器接收一驅動訊號，並依據該驅動訊號及該位置訊號控制該些換相開關元件進行換相，使該馬達之轉子轉動；該第二電路板位於該殼體的手持部中，且該第二電路板透過一傳輸線組電性連接該第一電路板；該第二電路板上設置有一第二控制器，該第二控制器經由該傳輸線組傳送該驅動訊號予該第一控制器。
本發明之效果在於，藉由在第一電路板中的第一控制器控制換相開關元件的切換，如此，可以有效減少第一電路板與第二電路板之間的傳輸線組的訊號線的數量，在殼體的手持部至傳動部之間有限的空間中有利於傳輸線組的配線。
為能更清楚地說明本發明，茲舉較佳實施例並配合圖式詳細說明如後。請參圖３至圖６所示，為本發明一較佳實施例之電動工具2，包含一殼體30、一馬達34、一第一電路板36與一第二電路板，其中：
該殼體30包括一傳動部302與一手持部304，其中，傳動部302供設置馬達34及驅動機構（圖未示），馬達34的轉軸用以帶動驅動機構；手持部304係供人員握持，且手持部304設置有一操作界面32，操作界面32供人員操作，以產生一操作訊號，於本實施例中，操作界面32包含一啟動開關與一轉向切換開關，操作訊號包括啟動命令、轉向命令等。實務上，操作界面至少包括啟動開關，操作訊號至少包括啟動命令。
馬達34於本實施例中為三相直流無刷馬達，包含一本體342、一後蓋344與一散熱墊346，其中，本體342中設置有定子（圖未示），且本體342內部設置有轉子（圖未示），馬達34之轉軸連接於轉子且轉軸自本體342的前側突伸而出，轉軸連接於驅動機構。後蓋344設置於本體342的後側，散熱墊346設置於後蓋344與本體342之間，且散熱墊346與後蓋344之間具有熱傳導關係，熱傳導關係可為散熱墊346與後蓋344二者直接接觸或經由散熱膏導熱。
第一電路板36位於殼體30的傳動部302中，本實施例中，第一電路板36係設置於本體342與散熱墊346之間。第一電路板36上設置有複數個換相開關元件362、複數個霍爾感測器364與一第一控制器366，其中該第一控制器366電性連接該些換相開關元件362與該些霍爾感測器364，該些換相開關元件362於本實施例中為六個MOSFET且電性連接馬達34的定子，該些換相開關元件362與散熱墊346之間具有熱傳導關係，熱傳導關係可為換相開關元件362與散熱墊346直接接觸或經由散熱膏導熱。該些霍爾感測器364為三個且分別用以感測馬達34之轉子的位置，每一該霍爾感測器364的輸出係在一第一電壓準位與一第二電壓準位之間變換，該些霍爾感測器364在轉子每轉120度時，分別依序輸出脈波，而形成脈波形式的一位置訊號。第一控制器366接收一驅動訊號，並依據該驅動訊號及該位置訊號控制該些換相開關元件362進行換相，使馬達34之轉子轉動。本實施例中第一電壓準位以低電壓準位為例，第二電壓準位以高電壓準位為例。
第二電路板38位於殼體30的手持部中，第二電路板38電性連接電池連接埠40，以接收來自電池42的電力，第二電路板38上設置有一第二控制器382。第二電路板38電性連接操作界面32，以使第二控制器382接收來自操作界面32的操作訊號，並轉換為驅動訊號。此外，第二電路板38透過一傳輸線組44電性連接第一電路板36，第二控制器382經由傳輸線組44傳送驅動訊號予第一控制器366。
藉此，第一控制器366接收驅動訊號後，即可依據驅動訊號及位置訊號控制該些換相開關元件362進行換相，使馬達34之轉子轉動。由於換相控制係由第一電路板36上的第一控制器366進行，第二電路板38上的第二控制器382無需分別控制該些換相開關元件362進行換相切換，因此，相較於習用的電動工具，本發明的電動工具2可以有效減少傳輸線組44中的訊號線的數量。
本實施例中，該傳輸線組44包括一速度訊號線441與一煞車訊號線442；第二控制器382依據該操作訊號的啟動命令產生的驅動訊號至少包含一速度命令與一煞車命令，速度命令係透過速度訊號線441傳送，煞車命令係透過煞車訊號線442傳送，第一控制器366接收到驅動訊號後，依據速度命令控制換相開關元件362進行換相的切換速度，以達到控制轉子的轉速，或是依據煞車命令控制換相開關元件362，使轉子停止轉動。速度命令於本實施例中係以PWM的方式傳送，PWM的工作週期的愈長代表速度愈快。
傳輸線組44包含一電源線443與一接地線444，以將電力由第二電路板38傳送到第一電路板36。因應操作訊號的轉向命令，傳輸線組44包含一轉動方向訊號線445；第二控制器382依據該操作訊號的轉向命令產生的驅動訊號包含一轉動方向命令，該轉動方向命令係透過該轉動方向訊號線445傳送，第一控制器366接收到驅動訊號後，依據轉動方向命令控制換相開關元件362，使轉子依操作界面32之轉向切換開關所設定的轉向轉動。傳輸線組44更包含一電流訊號線446；驅動訊號包含一電流命令，該電流命令是用以設定馬達34運轉時的電流，電流命令係透過該電流訊號線446傳送，第一控制器366接收到驅動訊號後，依據電流命令控制換相開關元件362，以限制馬達34運轉時的電流。電流命令於本實施例中係以PWM的方式傳送，PWM的工作週期的愈長代表電流愈高。
為了便於第二控制器382可以取得馬達之轉子的轉速，本實施例中傳輸線組44包含一轉速訊號線447，第一控制器366將三個霍爾感測器364所感測的位置訊號轉換為一轉速訊號，轉速訊號係透過轉速訊號線447傳送至該第二控制器382，第二控制器382再依據轉速訊號判斷馬達34的轉速。請配合圖７，本實施例中，將位置訊號轉換為轉速訊號的方法為，第一控制器366在每一個霍爾感測器364的輸出由該第一電壓準位V1轉變為該第二電壓準位V2時，將該轉速訊號由一第三電壓準位V3改變為一第四電壓準位V4，並且該第一控制器366在每一該霍爾感測器364的輸出由該第二電壓準位V2轉變為該第一電壓準位V1時，將該轉速訊號由該第四電壓準位V4改變為該第三電壓準位V3。本實施例中第三電壓準位V3以低電壓準位為例，第四電壓準位V4以高電壓準位為例。換言之，轉子每轉動120度，轉速訊號即會具有一個週期的脈波變化，轉子每轉動一圈，轉速訊號具有三個週期的脈波，第二控制器382由轉速訊號的脈波週期即可計算轉子的轉速，藉此，將三個霍爾感測器364的輸出整合為一，可以有效減少傳輸線組44之訊號線的數量。實務上，亦可由第一控制器366將該位置訊號中的其中一個霍爾感測器364的輸出作為轉速訊號，第二控制器382藉由一個霍爾感測器364輸出的脈波週期計算轉子的轉速。
此外，若第二控制器382不需取得轉速，則可不設置轉速訊號線447。又，若需要由第二控制器382取得換相開關元件362的溫度，則第一電路板36上可設置一溫度感測元件（圖未示），藉由溫度感測元件測量換相開關元件362的溫度，而傳輸線組44可包含一溫度訊號線（圖未示），溫度訊號線用以傳輸溫度感測元件的輸出訊號至第二控制器382。
據上所述，本發明之電動工具於第一電路板36上增設第一控制器366，藉由第一控制器366控制換相開關元件362的切換，如此，可以有效減少傳輸線組44的訊號線的數量，在殼體30的手持部304至傳動部302之間有限的空間中有利於傳輸線組44的配線。
以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已，舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效變化，理應包含在本發明之專利範圍內。
［習用］
1‧‧‧電動工具
10‧‧‧殼體
102‧‧‧傳動部
104‧‧‧手持部
12‧‧‧操作界面
14‧‧‧馬達
16‧‧‧上電路板
162‧‧‧換相開關元件
164‧‧‧霍爾感測器
18‧‧‧下電路板
182‧‧‧控制器
20‧‧‧電池連接埠
22‧‧‧電池
24‧‧‧傳輸線組
［本發明］
2‧‧‧電動工具
30‧‧‧殼體
302‧‧‧傳動部
304‧‧‧手持部
32‧‧‧操作界面
34‧‧‧馬達
342‧‧‧本體
344‧‧‧後蓋
346‧‧‧散熱墊
36‧‧‧第一電路板
362‧‧‧換相開關元件
364‧‧‧霍爾感測器
366‧‧‧第一控制器
38‧‧‧第二電路板
382‧‧‧第二控制器
40‧‧‧電池連接埠
42‧‧‧電池
44‧‧‧傳輸線組
441‧‧‧速度訊號線
442‧‧‧煞車訊號線
443‧‧‧電源線
444‧‧‧接地線
445‧‧‧轉動方向訊號線
446‧‧‧電流訊號線
447‧‧‧轉速訊號線
V1‧‧‧第一電壓準位
V2‧‧‧第二電壓準位
V3‧‧‧第三電壓準位
V4‧‧‧第四電壓準位
圖１為習用的電動工具示意圖。 圖２為習用的電動工具之系統方塊圖。 圖３為本發明一較佳實施例之電動工具示意圖。 圖４為上述較佳實施例電動工具之系統方塊圖。 圖５為上述較佳實施例電動工具之馬達的立體圖。 圖６為上述較佳實施例電動工具之馬達的分解立體圖。 圖７為上述較佳實施例三個霍爾感測器之輸出及轉速訊號之波形圖。

Claims (10)

  1. 一種電動工具，包含： 一殼體，包括一傳動部與一手持部； 一馬達，設置於該傳動部中； 一第一電路板，位於該殼體的傳動部中，該第一電路板上設置有複數個換相開關元件、複數個霍爾感測器與一第一控制器，其中該第一控制器電性連接該些換相開關元件與該些霍爾感測器，該些換相開關元件電性連接該馬達，該些霍爾感測器感測該馬達之轉子的位置並產生一位置訊號；該第一控制器接收一驅動訊號，並依據該驅動訊號及該位置訊號控制該些換相開關元件進行換相，使該馬達之轉子轉動； 一第二電路板，位於該殼體的手持部中，且該第二電路板透過一傳輸線組電性連接該第一電路板；該第二電路板上設置有一第二控制器，該第二控制器經由該傳輸線組傳送該驅動訊號予該第一控制器。
  2. 如請求項1所述之電動工具，其中該傳輸線組包含一速度訊號線與一煞車訊號線；該驅動訊號包含一速度命令及一煞車命令，該速度命令係透過該速度訊號線傳送，該煞車命令係透過該煞車訊號線傳送。
  3. 如請求項2所述之電動工具，其中該速度命令係以PWM的方式傳送。
  4. 如請求項2所述之電動工具，其中該傳輸線組更包含一轉動方向訊號線；該驅動訊號包含一轉動方向命令，該轉動方向命令係透過該轉動方向訊號線傳送。
  5. 如請求項2所述之電動工具，其中該傳輸線組更包含一電流訊號線；該驅動訊號包含一電流命令，該電流命令係透過該電流訊號線傳送。
  6. 如請求項5所述之電動工具，其中該電流命令係以PWM的方式傳送。
  7. 如請求項1所述之電動工具，其中該傳輸線組包含一轉速訊號線；該第一控制器將該位置訊號轉換為一轉速訊號，該轉速訊號係透過該轉速訊號線傳送至該第二控制器，該第二控制器依據該轉速訊號判斷該馬達的轉速。
  8. 如請求項7所述之電動工具，其中每一該霍爾感測器的輸出係在一第一電壓準位與一第二電壓準位之間變換；該第一控制器在每一該霍爾感測器的輸出由該第一電壓準位轉變為該第二電壓準位時，將該轉速訊號由一第三電壓準位改變為一第四電壓準位；該第一控制器在每一該霍爾感測器的輸出由該第二電壓準位轉變為該第一電壓準位時，將該轉速訊號由該第四電壓準位改變為該第三電壓準位。
  9. 如請求項1所述之電動工具，其中該馬達包含一本體、一後蓋與一散熱墊，該後蓋設置於該本體，該散熱墊設置於該後蓋與該本體之間；該第一電路板設置於該本體與該散熱墊之間，且該些換相開關元件與該散熱墊具有熱傳導關係。
  10. 如請求項9所述之電動工具，其中該散熱墊與該後蓋具有熱傳導關係。
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