DE102008038811A1

DE102008038811A1 - Electrical switch for electric power tool e.g. electric drilling machine, has auxiliary element arranged at connecting wire in warm-producing component in control unit, for increasing cross section, heat conductivity and thermal capacity

Info

Publication number: DE102008038811A1
Application number: DE102008038811A
Authority: DE
Inventors: Jens Müller
Original assignee: Marquardt GmbH
Current assignee: Marquardt GmbH
Priority date: 2007-07-31
Filing date: 2008-07-28
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2028-07-29
Also published as: DE102008038811B4

Abstract

The switch (1) has a control unit (8) for controlling and regulating speed and torque of an electric motor (2) as a function of an adjusting path of an operating system (5). A signaling device (6) connected to the operating system produces a signal that is assigned to the adjusting path in such a manner that the signal serves as correcting variable for the control unit. An auxiliary element is arranged at a connecting wire (11) in a warm-producing component in the control unit, for increasing cross section, heat conductivity and thermal capacity. An independent claim is also included for an electric motor controlling device.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und/oder eine Einrichtung zur Ansteuerung eines Elektromotors nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2.The The invention relates to an electrical switch according to the preamble of claim 1 and / or a device for driving an electric motor according to the preamble of patent claim 2.

Solche Schalter werden für Elektrowerkzeuge, beispielsweise für handgeführte, mit Gleichstrom (DC) und/oder Wechselstrom (AC) betriebene Elektrowerkzeuge, wie Elektrobohrmaschinen, Bohrhämmer, Elektroschrauber o. dgl., verwendet. Insbesondere werden Elektroniken zur Ansteuerung eines Elektromotors nicht nur im Schalter sondern auch im Akku, am Motor und/oder in der Griffschale zwischen diesen Bauteilen eingesetzt.Such Switches are used for power tools, for example hand-held, with direct current (DC) and / or alternating current (AC) powered power tools, such as electric drilling machines, rotary hammers, Electric screwdriver o. The like., Used. In particular, electronics become to control an electric motor not only in the switch but also in the battery, on the engine and / or in the grip shell between them Used components.

Bei handgeführten Elektrowerkzeugen werden in hohem Umfang elektronische Steuerungen, teilweise auch Regelungen eingesetzt, die dem Energiefluß vom Netz und/oder Akku zum Elektromotor zwischengeschaltet sind. Diese Elektroniken, die in einem speziellen Schalter, innerhalb des Batteriesystems, direkt am Elektromotor oder auch zwischen diesen Baugruppen innerhalb der Griffschale angeordnet sein können, beinhalten einen oder mehrere Leistungshalbleiter, die bei bestimmten Funktionsbedingungen Verlustenergie in Form von Wärme produzieren.at Hand-held power tools are used extensively electronic controls, partly also used regulations, which interposed the energy flow from the network and / or battery to the electric motor are. These electronics, in a special switch, within the battery system, directly on the electric motor or between them Assemblies can be arranged within the handle shell, contain one or more power semiconductors, which in certain Operating conditions Produce loss energy in the form of heat.

So ist aus der DE 197 08 939 A1 ein elektrischer Schalter für ein Elektrowerkzeug mit einem Elektromotor bekannt, wobei der Schalter ein zwischen einer Ausgangs- und einer Endstellung verstellbares Betätigungsorgan aufweist. Das Betätigungsorgan steht in Wirkverbindung mit einer Signaleinrichtung zur Erzeugung eines dem Verstellweg des Betätigungsorgans zugeordneten Signals. Desweiteren umfaßt der Schalter eine Steuereinrichtung zum Betrieb, und zwar zur Steuerung und/oder Regelung der Drehzahl, des Drehmoments o. dgl. des Elektromotors in Abhängigkeit vom Verstellweg des Betätigungsorgans entsprechend dem als Stellgröße für die Steuereinrichtung dienenden, erzeugten Signal. Die Steuereinrichtung weist ein wärmeerzeugendes, mit einem Anschlußdraht versehenes Bauteil auf.So is out of the DE 197 08 939 A1 an electric switch for a power tool with an electric motor, wherein the switch has an adjustable between an initial and an end position actuator. The actuator is operatively connected to a signal device for generating a signal associated with the adjustment of the actuator. Furthermore, the switch comprises a control device for operation, namely for controlling and / or regulating the rotational speed, the torque o. The like. Of the electric motor in dependence on the adjustment of the actuator according to the signal used as a manipulated variable for the control device, generated signal. The control device has a heat-generating, provided with a connecting wire component.

Desweiteren sind außerhalb des Schalters, an geeigneter Stelle im Elektrowerkzeug angeordnete Einrichtungen zur Ansteuerung eines Elektromotors durch steuerbares Anlegen einer elektrischen Spannung an den Elektromotor bekannt. Mit Hilfe einer solchen Steuereinrichtung ist der Elektromotor mit einer einstellbaren Drehzahl, einem einstellbaren Drehmoment o. dgl. betreibbar. Auch diese Steuereinrichtung besitzt einen wärmeerzeugenden, mit einem Anschlußdraht versehenen Leistungshalbleiter als Leistungsbauteil.Furthermore are outside the switch, at a suitable location in the power tool arranged means for controlling an electric motor controllable application of an electrical voltage to the electric motor known. With the help of such a control device of the electric motor with an adjustable speed, an adjustable torque o. Like. Operable. This control device also has a heat-generating, with a connecting wire provided power semiconductors as Power component.

Die erzeugte Verlustwärme hat negative Einflüsse auf die Leistungsfähigkeit und die Lebensdauer des Leistungshalbleiters und somit des gesamten Systems, so daß diese daher möglichst schnell und effizient abgeführt werden sollte. Dies ist besonders bei bedrahteten Bauteilen, wie Freilaufdioden, sehr schwierig. Die Wärmeabfuhr wird hier in der Regel lediglich über den Anschlußdraht und dann weiter über eine Löt- und/oder Klemmstelle an ein metallisches Anschlußteil realisiert. Allerdings ist der Drahtquerschnitt begrenzt, womit dieser als Wärmesperre und Begrenzung für die Wärmeabfuhr fungiert.The generated heat loss has negative influences the performance and life of the power semiconductor and thus of the entire system, so that this is possible should be dissipated quickly and efficiently. This is especially with wired components, such as freewheeling diodes, very difficult. The heat dissipation is here usually only about the connecting wire and then continue via a soldering and / or clamping point realized on a metallic connection part. However, the wire cross-section is limited, so this as a thermal barrier and limitation for heat dissipation acts.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei solchen bedrahteten, zum Großteil standardisierten Bauteilen, den Wärmestau in der Steuereinrichtung und/oder im elektrischen Schalter zu reduzieren, und somit insbesondere die Leistungsfähigkeit und/oder die Lebensdauer des Leistungsbauteils, also des wärmeerzeugenden Bauteils zu verbessern.Of the Invention is based on the object, wired at such, for Most standardized components, the heat accumulation in the control device and / or in the electrical switch to reduce and thus in particular the performance and / or the life of the power component, ie the heat-generating To improve component.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen elektrischen Schalter durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 und/oder bei einer gattungsgemäßen Einrichtung zur Ansteuerung eines Elektromotors durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 2 gelöst.These Task is in a generic electrical Switch by the characterizing features of claim 1 and / or in a generic device for controlling a Electric motor by the characterizing features of claim 2 solved.

Beim erfindungsgemäßen Schalter und/oder der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung ist am Anschlußdraht des Leistungsbauteils ein den Querschnitt und/oder die Wärmeleitfähigkeit und/oder die Wärmekapazität erhöhendes Zusatzelement angeordnet. Der erfindungsgemäße Lösungsansatz besteht also in der Erhöhung des Querschnittes und/oder der Wärmeleitfähigkeit und/oder der Wärmekapazität des Anschlusses des bedrahteten Leistungsbauelementes. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.At the Switch according to the invention and / or the invention Control device is on the connecting wire of the power component a the cross section and / or the thermal conductivity and / or increasing the heat capacity Additional element arranged. The inventive The solution is therefore to increase the Cross-section and / or the thermal conductivity and / or the heat capacity of the terminal of the wired power component. Further embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Üblicherweise handelt es sich bei dem wärmeerzeugenden Bauteil um einen in der Steuereinrichtung angeordneten Leistungshalbleiter, wie einen Leistungstransistor, einen MOSFET, einen Triac, eine Freilaufdiode o. dgl., der beispielsweise im Gehäuseinneren des Schalters befindlich ist. Das Zusatzelement kann aus einer metallischen Hülse bestehen, die auf den Anschlußdraht aufgebracht und gegebenenfalls mit diesem verbunden ist. Dadurch wird die im Leistungshalbleiter während des Betriebs der Steuereinrichtung entstehende Verlustwärme vom Anschlußdraht über die Hülse effektiv aus dem Gehäuseinneren abgeführt. Zweckmäßigerweise kontaktiert die Hülse den Anschlußdraht berührend. Allenfalls besitzt die Hülse einen geringen, umlaufenden Luftspalt zum Anschlußdraht, der dann zur Verbesserung der Wärmeabfuhr mit einer Wärmeleitmittel-Paste aufgefüllt sein kann. Um eine betriebssichere Befestigung am Anschlußdraht zu gewährleisten, kann die Hülse mittels Klemmung, Crimpung, Lötung, wobei dann das Lötmittel den Luftspalt füllt, Schweißung, wie Reib-, Widerstands- oder Laser-Schweißen, o. dgl. am Anschlußdraht befestigt sein.Usually, the heat-generating component is a power semiconductor arranged in the control device, such as a power transistor, a MOSFET, a triac, a freewheeling diode or the like, which is located, for example, inside the housing of the switch. The additional element may consist of a metallic sleeve which is applied to the connecting wire and optionally connected thereto. As a result, the heat loss generated in the power semiconductor during operation of the control device is effectively removed from the lead wire via the sleeve from the housing interior. The sleeve expediently contacts the connecting wire in a contacting manner. At most, the sleeve has a small, circumferential air gap to the connecting wire, which can then be filled to improve the heat dissipation with a thermal interface paste. In order to ensure a reliable attachment to the lead wire, the sleeve by means of clamping, crimping, soldering, wherein then the solder fills the air gap, welding, such as friction, resistance or laser welding, o. The like. Be attached to the lead wire.

Der einfachen Herstellbarkeit halber besitzt das Zusatzelement, und zwar insbesondere die Hülse, im Querschnitt eine runde Form, eine Blockform, eine Quaderform, eine Sternform o. dgl., wobei das Zusatzelement mit einer zum Anschlußdraht korrespondierenden Bohrung für die Aufnahme des Anschlußdrahtes versehen ist. Um die Wärmeabfuhr noch weiter zu verbessern, kann das Zusatzelement an seiner Kontur in der Art eines Wärmeableiters und/oder Kühlkörpers ausgestaltet sein. Es bieten sich dafür Kühlfahnen, Kühlrippen, Anschlüsse zu weiteren Kühlelementen o. dgl. an.Of the simple manufacturability sake has the additional element, and Although in particular the sleeve, in cross-section a round Shape, a block shape, a cuboid shape, a star shape o. The like., Where the additional element with a corresponding to the connecting wire Provided hole for receiving the connecting wire is. In order to improve the heat dissipation even further, can the additional element on its contour in the manner of a heat sink and / or Heatsink be designed. It is possible for cooling fins, cooling fins, connections to other cooling elements o. The like.

Der einfachen Montage halber kann der Anschlußdraht stirnseitig am Zusatzelement angebracht sein. Im einfachsten Fall genügt dazu eine Anlage am Zusatzelement. Für eine weiter verbesserte Wärmeabfuhr läßt sich eine Lötung, eine Schweißung oder eine Wärmeleitklebung mit und/oder ohne zusätzliche Wärmeleitausrüstung, wie Leitpaste, Leitfolie o. dgl., des Anschlußdrahtes am Zusatzelement durchführen. Das Zusatzelement kann elektrisch leitend und/oder isoliert zum Anschlußdraht angeordnet sein, wobei bei entsprechender elektrischer Isolation auch mehrere wärmeerzeugende, mit einem Anschlußdraht versehene Leistungsbauteile durch das eine Zusatzelement gekühlt werden können, was für eine kompakte Anordnung des Zusatzelementes sorgt. Zusätzlich kann das Zusatzelement zur Stromführung dienen, indem der Anschluß des Leistungsbauteils einseitig, nicht durchgehend am Zusatzelement kontaktiert, derart daß der Strom durch das Zusatzelement hindurch bis zu einer zweiten Anschlußstelle fließt. Somit dient das Zusatzelement sowohl zur Wärmeableitung als auch zur Stromführung, was wiederum Kosten einspart.Of the For ease of installation, the connecting wire can be frontally be attached to the additional element. In the simplest case is enough to a plant on the additional element. For a further improved Heat dissipation can be a soldering, a weld or a Wärmeleitklebung with and / or without additional heat conduction equipment, as conductive paste, conductive foil o. The like., The lead wire on Perform additional element. The additional element can be electric conductive and / or isolated to the lead wire, whereby with corresponding electrical insulation also several heat-generating, Power components provided with a lead wire the one additional element can be cooled, which ensures a compact arrangement of the additional element. In addition, the additional element for power management serve by connecting the power component on one side, not continuously contacted on the additional element, such that the Current through the additional element through to a second connection point flows. Thus, the additional element serves both for heat dissipation as well as the power supply, which in turn saves costs.

Das Zusatzelement läßt sich gleichzeitig als Träger für weitere Funktionen nutzen, was der Kompaktheit zugute kommt. Eine solche Funktion besteht darin, daß am Zusatzelement eine elektronische Wärmeüberwachung, beispielsweise in Form eines NTC-Bauteiles, direkt und/oder indirekt angebracht ist. Eine weitere Funktion besteht darin, daß am Zusatzelement ein mechanischer Überlastschutz, beispielsweise in Form eines Bimetallelements, zum Schutz des wärmeerzeugenden, mit einem Anschlußdraht versehenen Leistungsbauteils direkt und/oder indirekt angebracht ist.The Additional element can be simultaneously as a carrier for additional functions, which benefits the compactness comes. Such a function is that on the additional element an electronic heat monitoring, for example in the form of an NTC component, directly and / or indirectly attached. Another function is that the additional element a mechanical overload protection, for example in shape a bimetallic element, to protect the heat-generating, with a connecting wire provided power component directly and / or indirectly attached.

Soll aus Platzgründen auf ein hülsenartiges Zusatzelement verzichtet werden, so läßt sich eine Verbesserung der Wärmeabfuhr auch dadurch erzielen, indem das Zusatzelement aus einer Veredelung der Oberfläche des Anschlußdrahtes besteht. Beispielsweise kann dies durch Erhöhung der Schichtdicke des Anschlußdrahtes, durch Aufbringen einer edleren Schicht, beispielsweise aus Silber, o. dgl. und/oder aus einer Vergrößerung der Oberfläche des Anschlußdrahtes, beispielsweise indem der Anschlußdraht im Hinblick auf dessen Wärmeabstrahlfläche bei gleichbleibendem Querschnitt verformt ist, geschehen.Should for reasons of space on a sleeve-like additional element be omitted, so can an improvement The heat dissipation also achieve by the additional element from a refinement of the surface of the connecting wire consists. For example, this can be done by increasing the layer thickness of the lead wire, by applying a more noble layer, for example, from silver, o. The like. And / or from an enlargement the surface of the lead wire, for example by the lead wire with respect to its heat radiation surface is deformed at the same cross-section done.

Zweckmäßigerweise weist der Schalter und/oder die Steuereinrichtung ein Gehäuse auf, wobei häufig die Steuereinrichtung im Gehäuse befindlich ist. Dann bietet es sich der Einfachheit halber weiter an, daß sich das wärmeerzeugende Bauteil innerhalb der Steuereinrichtung ebenfalls im Gehäuse befindet. Zur weiteren Verbesserung der Wärmeabfuhr kann das Zusatzelement dann wenigstens teilweise aus dem Gehäuse herausragen. Alternativ oder auch zusätzlich kann ein wenigstens teilweise außerhalb des Gehäuses befindlicher Kühlkörper am Schalter und/oder der Steuereinrichtung angeordnet sein, mit dem das Zusatzelement in wärmeleitendem Kontakt steht.Conveniently, the switch and / or the control device has a housing on, with often the control device in the housing is located. Then it will continue for the sake of simplicity on that the heat-generating component within the control device is also located in the housing. to Further improvement of heat dissipation can be the additional element then at least partially protrude from the housing. Alternatively or additionally, an at least partially outside of the housing located heat sink be arranged on the switch and / or the control device, with the additional element is in heat-conducting contact.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Leistungsfähigkeit und/oder die Lebensdauer, also zwei wesentliche Kenndaten von Leistungshalbleitern, erheblich verbessert beziehungsweise optimiert werden. Diese Optimierung kann dazu noch kostengünstig und mit geringem Platzbedarf realisiert werden, womit eine solche, die Erfindung verwendende Steuereinrichtung vor allem für Elektrowerkzeugschalter mit kleinem Bauraum geeignet ist. In entsprechenden Versuchen ist ermittelt worden, daß mit einer zusätzlichen Kupfer-Hülse, die auf die Freilaufdiode in einem Elektrowerkzeugschalter verstemmt aufgebracht wurde, die „time-to-failure"-Zeit beim Blockierstromtest gegenüber bisher mehr als verdoppelt werden konnte.The particular advantages of the invention are that the performance and / or the lifetime, So two essential characteristics of power semiconductors, considerably be improved or optimized. This optimization can also realized cost-effective and with a small footprint become, with what such, the invention using control device especially for power tool switches with a small installation space suitable is. In corresponding experiments it has been determined that with an additional copper sleeve, caulked onto the freewheeling diode in a power tool switch was applied, the "time-to-failure" time in the blocking current test compared to previously more than doubled.

Ausführungsbeispiele der Erfindung mit verschiedenen Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigenembodiments The invention with various developments and refinements Shown in the drawings and will be closer in the following described. Show it

1 ein Prinzipschaltbild für die Anordnung des elektrischen Schalters in einem Elektrowerkzeug, 1 a schematic diagram of the arrangement of the electrical switch in a power tool,

2 den elektrischen Schalter in einer geöffneten Ansicht, 2 the electric switch in an open view,

3 eine Freilaufdiode als Einzel-Bauteil, 3 a freewheeling diode as a single component,

4 die Freilaufdiode mit dem Zusatzelement in einer ersten Ausführung, 4 the freewheeling diode with the additional element in a first embodiment,

5 die Freilaufdiode mit dem Zusatzelement in einer zweiten Ausführung, 5 the freewheeling diode with the additional element in a second embodiment,

6 die Freilaufdiode mit dem Zusatzelement in einer dritten Ausführung und 6 the freewheeling diode with the additional element in a third embodiment and

7 die Freilaufdiode mit dem Zusatzelement in einer vierten Ausführung. 7 the freewheeling diode with the additional element in a fourth embodiment.

Der elektrische Schalter 1 wird in einem elektrischen Gerät verwendet, das von einer Spannungsquelle versorgt wird. Bevorzugterweise wird der elektrische Schalter 1 in einem Elektrowerkzeug, wie einer Elektrobohrmaschine, einem Bohrhammer, einem Elektroschrauber o. dgl., eingesetzt. In 1 ist das Prinzipschaltbild für die Anordnung des elektrischen Schalters 1 in einem Akku-Elektrowerkzeug, das von der Gleichspannung U eines Akkus 4 versorgt wird, näher gezeigt.The electric switch 1 is used in an electrical device powered by a voltage source. Preferably, the electrical switch 1 in a power tool, such as an electric drill, a hammer drill, an electric screwdriver o. The like., Used. In 1 is the schematic diagram for the arrangement of the electrical switch 1 in a cordless power tool that is powered by the DC voltage U of a battery 4 is shown, shown in more detail.

Das Elektrowerkzeug besitzt einen Elektromotor 2 mit Feldwicklungen 3. Der Elektromotor 2 wird durch manuelle Betätigung des Schalters 1, der sich beispielsweise im Handgriff des Elektrowerkzeugs befindet, vom Benutzer ein- und/oder ausgeschaltet sowie dessen Drehzahl mittels des Schalters 1 eingestellt. Hierfür besitzt der Schalter 1 ein als Drücker ausgebildetes Betätigungsorgan 5, das als Handhabe für den Benutzer dient und manuell zwischen einer Ausgangs- und einer Endstellung verstellbar ist. Bei Bewegung steht das Betätigungsorgan 5 in Wirkverbindung mit einer Signaleinrichtung 6, die zweckmäßigerweise im Schalter 1 untergebracht sein kann. Bei vorliegender Ausführung besteht die Signaleinrichtung 6 aus einem Potentiometer zur Erzeugung eines dem Verstellweg des Betätigungsorgans 5 zugeordneten Signals. Die eigentliche Steuerung und/oder Regelung zum Betrieb des Elektromotors 2 erfolgt mittels einer mit einem Leistungshalbleiter 9, wie einem FET, MOS-FET o. dgl., in Verbindung stehenden Einrichtung 8 zur Ansteuerung des Elektromotors 2. Die Steuereinrichtung 8 sowie der Leistungshalbleiter 9 arbeiten in der Art einer Pulsweiten-Modulation und betreiben den Elektromotor 2 mit einer dem Signal der Signaleinrichtung 6 entsprechenden Drehzahl, also in Abhängigkeit vom Verstellweg des Betätigungsorgans 5. Falls gewünscht kann der Elektromotor 2 auch mit einem entsprechenden, dem Signal zugeordneten Drehmoment o. dgl. betrieben werden. Am Elektromotor 2 ist zu dessen Schutz eine Freilaufdiode 10 angeordnet.The power tool has an electric motor 2 with field windings 3 , The electric motor 2 is by manual operation of the switch 1 located, for example, in the handle of the power tool, on and / or off by the user and its speed by means of the switch 1 set. For this purpose, the switch has 1 a trained as a pusher actuator 5 , which serves as a handle for the user and is manually adjustable between an initial and an end position. When moving the actuator is 5 in operative connection with a signaling device 6 , which expediently in the switch 1 can be accommodated. In the present embodiment, the signaling device exists 6 from a potentiometer for generating a the adjustment of the actuator 5 associated signal. The actual control and / or regulation for the operation of the electric motor 2 takes place by means of a power semiconductor 9 such as a FET, MOS-FET or the like, related device 8th for controlling the electric motor 2 , The control device 8th as well as the power semiconductor 9 operate in the manner of pulse width modulation and operate the electric motor 2 with a signal of the signaling device 6 corresponding speed, ie in dependence on the adjustment of the actuator 5 , If desired, the electric motor 2 also with a corresponding, the signal associated torque o. The like. Are operated. At the electric motor 2 is to protect it a freewheeling diode 10 arranged.

Wie in 2 zu sehen ist, weist der elektrische Schalter 1 ein Gehäuse 7 auf, in dem die Steuereinrichtung 8 gemäß 1 untergebracht ist. Die Steuereinrichtung 8 umfaßt wenigstens ein wärmeerzeugendes, mit einem Anschlußdraht 11 versehenes Leistungsbauteil 10. Das Leistungsbauteil 10 ist gemäß 2 ebenfalls im Gehäuse 7 angeordnet, was in der schematischen Ansicht nach 1 aus darstellerischen Gründen nicht gezeigt ist. Bei vorliegender Ausführung handelt es sich bei diesem wärmeerzeugenden Bauteil 10 um die Freilaufdiode, die als einzelnes Bauteil auch in 3 gezeigt ist. Zur Abführung dieser Wärme aus dem Gehäuse 7 ist am Anschlußdraht 11 der Freilaufdiode 10 ein den Querschnitt und/oder die Wärmeleitfähigkeit und/oder die Wärmekapazität erhöhendes Zusatzelement 12 angeordnet. Das Zusatzelement 12 ist nach 2 vollständig im Gehäuse 7 befindlich, kann jedoch falls gewünscht auch wenigstens teilweise aus dem Gehäuse 7 herausragen. Selbstverständlich kann zur weiteren Verbesserung der Wärmeabfuhr das Zusatzelement 12 auch mit einem wenigstens teilweise außerhalb des Gehäuses 7 befindlichen Kühlkörper in wärmeleitendem Kontakt stehen, was jedoch nicht weiter gezeigt ist.As in 2 can be seen, the electrical switch points 1 a housing 7 on, in which the control device 8th according to 1 is housed. The control device 8th comprises at least one heat-generating, with a connecting wire 11 provided power component 10 , The power component 10 is according to 2 also in the housing 7 arranged, which in the schematic view after 1 is not shown for illustrative purposes. In the present embodiment, this is heat-generating component 10 around the freewheeling diode, which as a single component in 3 is shown. To dissipate this heat from the housing 7 is on the connecting wire 11 the freewheeling diode 10 a cross section and / or the thermal conductivity and / or the heat capacity increasing additional element 12 arranged. The additional element 12 is after 2 completely in the housing 7 However, if desired, it may also be at least partially removed from the housing 7 protrude. Of course, to further improve the heat dissipation, the additional element 12 also with one at least partially outside the housing 7 located heat sink in heat conducting contact, which is not shown.

Nachfolgend sind verschiedene Ausführungsformen für das Zusatzelement 12 beschrieben, das bevorzugterweise aus gut wärmeleitfähigem Metall, wie Kupfer, Zink, Stahl o. dgl. besteht.Below are various embodiments for the additional element 12 described, which preferably consists of good thermal conductivity metal, such as copper, zinc, steel o. The like.

Das in 4 gezeigte Zusatzelement 12 besteht aus einer metallischen Hülse, die auf den Anschlußdraht 11 aufgebracht ist. Die Hülse 12 ist mit dem Anschlußdraht 11 verbunden, indem die Hülse 12 mittels Klemmung, Crimpung, Schweißung, wie Reib-, Widerstands- oder Laser-Schweißen, Lötung o. dgl. am Anschlußdraht 11 befestigt ist. Dabei kann die Hülse 12 den Anschlußdraht 11 berührend kontaktieren. Alternativ kann die Hülse 12 einen geringen, umlaufenden Luftspalt zum Anschlußdraht 11 besitzen, wobei der Luftspalt zur Verbesserung der Wärmeleitung mit einer Wärmeleitmittel-Paste aufgefüllt sein kann. Bei Verlötung der Hülse 12 am Anschlußdraht 11 füllt dann das Lotmittel den Luftspalt aus.This in 4 shown additional element 12 consists of a metallic sleeve which lies on the connecting wire 11 is applied. The sleeve 12 is with the connecting wire 11 connected by the sleeve 12 by means of clamping, crimping, welding, such as friction, resistance or laser welding, soldering or the like on the connecting wire 11 is attached. The sleeve can 12 the connecting wire 11 contact touching. Alternatively, the sleeve 12 a small, circumferential air gap to the lead wire 11 possess, wherein the air gap may be filled to improve the heat conduction with a heat conduction paste. When soldering the sleeve 12 on the connecting wire 11 then the solder fills the air gap.

Die in 4 sichtbare Hülse 12 besitzt im Querschnitt eine runde Form. Es kann sich jedoch für das Zusatzelement 12 auch eine Blockform (siehe 6), eine Quaderform (siehe 7), eine Sternform o. dgl. in Abhängigkeit vom vorhandenen Platz im Gehäuse 7 anbieten. Zur Aufnahme des Anschlußdrahtes 11 bietet es sich an, daß das Zusatzelement 12 mit einer zum Anschlußdraht 11 korrespondierenden Bohrung 13 versehen ist. Gemäß 5 ist das Zusatzelement an seiner Kontur in der Art eines Kühlkörpers ausgestaltet. Der Kühlkörper 12 kann eine Kühlfahne 14 aufweisen. In 6 ist eine weitere Ausgestaltung des Zusatzelements 12 als Wärmeableiter zu sehen. Der Kühlkörper 12 und/oder Wärmeableiter 12 kann auch mit Kühlrippen, Anschlüssen zu weiteren Kühlelementen o. dgl. in an sich bekannter Weise versehen sein, was jedoch nicht weiter gezeigt ist. Der in 7 gezeigte Kühlkörper 12 besitzt eine abgewinkelte Form und kann so optimal dem im Gehäuse 7 vorhandenen Bauraum angepaßt werden.In the 4 visible sleeve 12 has a round shape in cross section. It may, however, for the additional element 12 also a block form (see 6 ), a cuboid shape (see 7 ), a star shape o. The like. Depending on the available space in the housing 7 to offer. For receiving the connecting wire 11 It makes sense that the additional element 12 with one to the connecting wire 11 corresponding hole 13 is provided. According to 5 the additional element is designed on its contour in the manner of a heat sink. The heat sink 12 can a cooling flag 14 exhibit. In 6 is a further embodiment of the additional element 12 to be seen as a heat sink. The heat sink 12 and / or heat sinks 12 can also be provided with cooling fins, connections to other cooling elements o. The like. In a conventional manner, but this is not shown. The in 7 shown heatsink 12 has an angled shape and can thus optimally in the housing 7 be adapted to existing space.

In 4 ist der Anschlußdraht 11 umfangsseitig in einer Bohrung 13 im Zusatzelement 12 aufgenommen. Alternativ kann der Anschlußdraht 11 auch stirnseitig am Zusatzelement 12 angebracht sein, was jedoch in den Zeichnungen nicht weiter gezeigt ist. Hierzu kann der Anschlußdraht 11 am Zusatzelement 12 mit und/oder ohne zusätzliche Wärmeleitausrüstung, wie Leitpaste, Leitfolie o. dgl., anliegen. Zusätzlich kann noch eine Befestigung, beispielsweise durch Lötung, durch Schweißung oder durch Wärmeleitklebung, vorgenommen sein.In 4 is the connecting wire 11 circumferentially in a hole 13 in the additional element 12 on taken. Alternatively, the lead wire 11 also on the front side of the additional element 12 be attached, which is not shown in the drawings. For this purpose, the connecting wire 11 on the additional element 12 with and / or without additional Wärmeleitausrüstung, such as conductive paste, conductive foil o. The like., Are present. In addition, another attachment, for example by soldering, by welding or by Wärmeleitklebung be made.

Das Zusatzelement 12 kann elektrisch isoliert zum Anschlußdraht 11 angeordnet sein. Bei entsprechender elektrischer Isolation können dann neben der Freilaufdiode 10 auch noch mehrere weitere wärmeerzeugende, mit einem Anschlußdraht 11 versehene Leistungsbauteile, wie ein Leistungshalbleiter, durch das Zusatzelement 12 gekühlt werden. Alternativ kann das Zusatzelement 12 elektrisch leitend zum Anschlußdraht 11 angeordnet sein. Dann kann das Zusatzelement 12 zusätzlich zur Stromführung für das entsprechende Bauteil dienen, indem der Anschluß 11 des Bauteils einseitig, nicht durchgehend am Zusatzelement 12 kontaktiert. Dadurch kann der Strom durch das Zusatzelement 12 hindurch bis zu einer zweiten Anschlußstelle fließen. Somit dient das metallische Zusatzelement 12 dann sowohl zur Wärmeabführung als auch zur Stromführung.The additional element 12 can be electrically insulated from the connecting wire 11 be arranged. With appropriate electrical isolation can then in addition to the freewheeling diode 10 also several more heat-generating, with a connecting wire 11 provided power components, such as a power semiconductor, through the additional element 12 be cooled. Alternatively, the additional element 12 electrically conductive to the connecting wire 11 be arranged. Then the additional element 12 in addition to the power supply for the corresponding component serve by the connection 11 of the component on one side, not continuously on the additional element 12 contacted. This allows the current through the additional element 12 through to a second junction. Thus, the metallic additional element is used 12 then both for heat dissipation and for power supply.

Um einem vorzeitigen Ausfall des Schalters 1 zu begegnen ist am Zusatzelement 12 eine elektronische Wärmeüberwachung 15 angebracht, wie schematisch in 5 gezeigt ist.To a premature failure of the switch 1 to counter is the additional element 12 an electronic heat monitoring 15 attached, as shown schematically in FIG 5 is shown.

Diese Wärmeüberwachung 15 kann beispielsweise in Form eines NTC-Bauteiles ausgebildet sein. Ebensogut läßt sich ein mechanischer Überlastschutz, beispielsweise in Form eines Bimetallelements, zum Schutz des wärmeerzeugenden, mit einem Anschlußdraht 11 versehenen Leistungsbauteils 10 direkt und/oder indirekt am Zusatzelement 12 anbringen.This heat monitoring 15 can be formed for example in the form of an NTC component. Just as well, a mechanical overload protection, for example in the form of a bimetallic element, can be used to protect the heat-generating, with a lead wire 11 provided power component 10 directly and / or indirectly on the additional element 12 Attach.

Während bei den beschriebenen Ausführungen das Zusatzelement 12 als ein massives Teil ausgestaltet ist kann ebensogut das Zusatzelement aus einer Veredelung der Oberfläche des Anschlußdrahtes 11 bestehen. Hierfür bietet sich die Erhöhung der Schichtdicke des Anschlußdrahtes 11 durch Aufbringen einer edleren Schicht, beispielsweise aus Silber, Gold o. dgl., und/oder eine Vergrößerung der Oberfläche des Anschlußdrahtes 11 an. Eine solche Oberflächenvergrößerung läßt sich in einfacher Weise dadurch erreichen, daß beispielsweise der Anschlußdraht 11 im Hinblick auf dessen Wärmeabstrahlfläche bei gleichbleibendem Querschnitt verformt ist.While in the described embodiments, the additional element 12 as a solid part is designed as well as the additional element of a refinement of the surface of the lead wire 11 consist. This can be achieved by increasing the layer thickness of the connecting wire 11 by applying a more noble layer, such as silver, gold o. The like., And / or an enlargement of the surface of the lead wire 11 at. Such an increase in surface area can be achieved in a simple manner in that, for example, the lead wire 11 is deformed with respect to the heat radiation surface at a constant cross-section.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfaßt vielmehr auch alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen der durch die Patentansprüche definierten Erfindung. So kann ein derartiger Schalter 1 nicht nur an einem mit Gleichspannung betriebenen Akku-Elektrowerkzeug sondern auch an einem mit Netzwechselspannung betriebenen Elektrowerkzeug eingesetzt werden. In diesem Fall wird als Leistungshalbleiter 9 ein Triac o. dgl. verwendet und die Steuereinrichtung 8 arbeitet mittels einer Phasenanschnitt- bzw. einer Phasenabschnitt-Steuerung. Selbstverständlich läßt sich Erfindung nicht nur in Elektrowerkzeugschaltern sondern auch in Einrichtungen zur Ansteuerung eines Elektromotors für sonstige Elektrogeräte verwenden. Schließlich kann das Zusatzelement 12 zur effektiven Entwärmung auch an einem Leistungshalbleiter 9 selbst, wie einem Leistungstransistor, einem MOSFET, einem Triac o. dgl., angeordnet sein, falls dieser einen Anschlußdraht 11 besitzt.The invention is not limited to the described and illustrated embodiment. Rather, it also encompasses all expert developments within the scope of the invention defined by the claims. So can such a switch 1 Not only be used on a cordless power tool powered by DC voltage but also on a power tool operated with mains AC voltage. In this case is called power semiconductors 9 a triac o. The like. Used and the control device 8th operates by means of a phase control or a phase control. Of course, invention can be used not only in power tool switches but also in devices for controlling an electric motor for other electrical appliances. Finally, the additional element 12 for effective heat dissipation also on a power semiconductor 9 itself, such as a power transistor, a MOSFET, a triac o. The like., Be arranged, if this is a lead wire 11 has.

11: (elektrischer) Schalter(Electrical) switch
22: Elektromotorelectric motor
33: Feldwicklungfield winding
44: Akkubattery pack
55: Betätigungsorganactuator
66: Signaleinrichtungsignaling device
77: Gehäusecasing
88th: Einrichtung zur Ansteuerung des Elektromotors/SteuereinrichtungFacility for controlling the electric motor / control device
99: LeistungshalbleiterPower semiconductor
1010: Freilaufdiode/Leistungsbauteil/BauteilFreewheeling diode / power component / component
1111: Anschlußdraht (von Freilaufdiode)connecting wire (of freewheeling diode)
1212: Zusatzelement/Hülse/Kühlkörper/WärmeableiterAdditional element / sleeve / heat sink / heat spreader
1313: Bohrung (im Zusatzelement)drilling (in additional element)
1414: Kühlfahnecooling fin
1515: (elektronische) Wärmeüberwachung(Electronic) heat monitoring

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 19708939 A1 [0004]

Claims

Electric switch, in particular for a power tool having an electric motor ( 2 ), such as an electric drill, a hammer drill, an electric screwdriver o. The like., With an adjustable between an initial and an end position actuator ( 5 ), with a control device ( 8th ) for operation, in particular for controlling and / or regulating the electric motor ( 2 ), As the speed, torque o. The like., Depending on the adjustment of the actuator ( 5 ), and optionally with one in operative connection with the actuator ( 5 ) signal device ( 6 ) for generating a the adjustment of the actuator ( 5 ) signal such that the signal as a manipulated variable for the control device ( 8th ), the control device ( 8th ) a heat-generating, with a connecting wire ( 11 ) provided component, characterized in that on the connecting wire ( 11 ) a cross section and / or the thermal conductivity and / or the heat capacity increasing additional element ( 12 ) is arranged.

Device for controlling an electric motor, in particular for a power tool, such as an electric drill, a hammer drill, an electric screwdriver o. The like., By controllable application of an electrical voltage to the electric motor ( 2 ), such that the electric motor ( 2 ) with an adjustable speed, an adjustable torque o. The like. Operable, with a heat-generating, with a connecting wire ( 11 ) provided component, characterized in that the connection wire ( 11 ) a cross section and / or the thermal conductivity and / or the heat capacity increasing additional element ( 12 ) is arranged.

Electrical switch and / or control device according to claim 1 or 2, characterized in that the heat-generating component is a power semiconductor ( 9 ), such as a power transistor, a MOSFET, a triac, a freewheeling diode ( 10 ) o. The like., Act.

Electrical switch and / or control device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the additional element ( 12 ) consists of a metallic sleeve, which on the connecting wire ( 11 ) is applied and optionally connected to this, that preferably the sleeve ( 12 ) the connecting wire ( 11 ) contacting and / or a small, circumferential air gap, which is optionally filled with a heat transfer paste, to the lead wire ( 11 ), and more preferably that the sleeve ( 12 ) by means of clamping, crimping, soldering, welding, such as friction, resistance and / or laser welding, or the like on the connecting wire ( 11 ) is attached.

Electrical switch and / or control device according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the additional element ( 12 ), in particular the sleeve, in cross-section a round shape, a block shape, a cuboid shape, a star shape o. The like. Has that preferably the additional element ( 12 ) with a connection wire ( 11 ) corresponding bore ( 13 ), and that further preferably the additional element ( 12 ) is configured on its contour in the manner of a heat sink and / or heat sink, in particular with cooling vanes, cooling fins, connections to other cooling elements o. The like. Is provided.

Electrical switch and / or control device according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the connecting wire ( 11 ) on the front side of the additional element ( 12 ), in particular by attachment to the additional element ( 12 ) with and / or without additional Wärmeleitausrüstung, such as conductive paste, conductive foil o. The like., By soldering, by welding and / or by Wärmeleitklebung that preferably the additional element ( 12 ) electrically conductive and / or insulated to the connecting wire ( 11 ) is arranged, that further preferably with a corresponding electrical insulation several heat-generating, with a connecting wire ( 11 ) provided components by the additional element ( 12 ), and even more preferably that the additional element ( 12 ) in addition to the power supply by the connection of the component on one side of the additional element ( 12 ) so that the current through the additional element ( 12 ) flows through to a second junction.

Electrical switch and / or control device according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the additional element ( 12 ) an electronic heat monitoring ( 15 ), for example in the form of an NTC component, and / or a mechanical overload protection, for example in the form of a bimetallic element, for the protection of the heat-generating, with a connecting wire ( 11 ) provided component directly and / or indirectly.

Electrical switch and / or control device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the additional element ( 12 ) from a refinement of the surface of the connecting wire ( 11 ), as by increasing the layer thickness of the lead wire ( 11 ), by applying a more noble layer, for example of silver, o. The like. And / or from an increase in the surface of the lead wire ( 11 ), for example by the connecting wire ( 11 ) is deformed with respect to the heat radiation surface at a constant cross-section.

Electrical switch and / or control device according to one of claims 1 to 8, characterized ge indicates that the switch ( 1 ) and / or the control device ( 8th ) a housing ( 7 ), that preferably the control device ( 8th ), in particular the heat-generating component within the control device ( 8th ), in the housing ( 7 ) is located, and that further preferably the additional element ( 12 ) at least partially out of the housing ( 7 protrudes) and / or at least partially outside the housing ( 7 ) is in heat-conducting contact.