DE102008038811B4

DE102008038811B4 - Electric switch

Info

Publication number: DE102008038811B4
Application number: DE102008038811.4A
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: 2023-09-21
Anticipated expiration: 2028-07-29
Also published as: DE102008038811A1

Abstract

Elektrischer Schalter für ein Elektrowerkzeug mit einem Elektromotor (2),mit einem zwischen einer Ausgangs- und einer Endstellung verstellbaren Betätigungsorgan (5),mit einer Steuereinrichtung (8) zum Betrieb des Elektromotors (2) in Abhängigkeit vom Verstellweg des Betätigungsorgans (5), ,wobei die Steuereinrichtung (8) ein wärmeerzeugendes, mit einem Anschlussdraht (11) versehenes Bauteil aufweist,wobei am Anschlussdraht (11) ein den Querschnitt und/oder die Wärmeleitfähigkeit und/oder die Wärmekapazität erhöhendes Zusatzelement (12) angeordnet ist,dadurch gekennzeichnet, dassder Anschlussdraht (11) stirnseitig am Zusatzelement (12) angebracht ist.Electric switch for an electric tool with an electric motor (2), with an actuating member (5) that can be adjusted between an initial and an end position, with a control device (8) for operating the electric motor (2) depending on the adjustment path of the actuating member (5), ,wherein the control device (8) has a heat-generating component provided with a connecting wire (11), an additional element (12) which increases the cross section and/or the thermal conductivity and/or the heat capacity being arranged on the connecting wire (11), characterized in that that the connecting wire (11) is attached to the front of the additional element (12).

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ansteuerung eines Elektromotors nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2.The invention relates to an electrical switch according to the preamble of patent claim 1. A further aspect of the invention relates to a device for controlling 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 for hand-held power tools operated with direct current (DC) and/or alternating current (AC), such as electric drills, hammer drills, electric screwdrivers or the like. In particular, electronics for controlling an electric motor are used not only in the switch, but also in the battery, on the motor and/or in the handle shell between these 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.In hand-held power tools, electronic controls are used to a large extent, and in some cases also regulations, which are interposed in the flow of energy from the mains and/or battery to the electric motor. These electronics, which can be arranged in a special switch, within the battery system, directly on the electric motor or between these assemblies within the handle shell, contain one or more power semiconductors that produce lost energy in the form of heat under certain functional conditions.

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.That's how it is from the DE 197 08 939 A1 an electrical switch for an electric tool with an electric motor is known, the switch having an actuating member which can be adjusted between an initial and an end position. The actuator is in operative connection with a signaling device for generating a signal associated with the adjustment path of the actuator. Furthermore, the switch comprises a control device for operation, namely for controlling and / or regulating the speed, the torque or the like of the electric motor depending on the adjustment path of the actuating member in accordance with the generated signal serving as a manipulated variable for the control device. The control device has a heat-generating component provided with a connecting wire.

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, devices for controlling an electric motor by controllably applying an electrical voltage to the electric motor are known, arranged outside the switch and at a suitable location in the electric tool. With the help of such a control device, the electric motor can be operated with an adjustable speed, an adjustable torque or the like. This control device also has a heat-generating power semiconductor provided with a connecting wire as a 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 heat loss generated has negative influences on the performance and lifespan of the power semiconductor and thus of the entire system, so this should be dissipated as quickly and efficiently as possible. This is particularly difficult with wired components such as freewheeling diodes. The heat dissipation is usually only achieved via the connecting wire and then via a soldering and/or clamping point to a metal connecting part. However, the wire cross-section is limited, which means it acts as a thermal barrier and limits heat dissipation.

Relevanter Stand der Technik ist insbesondere durch die Dokumente DE 198 31 458 A1 , DD 2 45 984 A1 , JP S62- 189 744 A , US 4 073 561 A , DE 38 04 679 C1 , DE100 23174A1 , DE 11 36 423 A und JP H03- 152 997 A gegeben.Relevant state of the art is provided in particular by the documents DE 198 31 458 A1 , DD 2 45 984 A1 , JP S62- 189 744 A , US 4,073,561 A , DE 38 04 679 C1 , DE100 23174A1 , DE 11 36 423 A and JP H03-152 997 A given.

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. The invention is based on the object of reducing the heat build-up in the control device and/or in the electrical switch in such wired, largely standardized components, and thus in particular improving the performance and/or the service life of the power component, i.e. the heat-generating component.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen elektrischen Schalter durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weiter betrifft ein Aspekt der Erfindung eine Einrichtung zur Ansteuerung eines Elektromotors mit den Merkmalen des Anspruchs 2.This task is solved in a generic electrical switch by the characterizing features of claim 1. Furthermore, one aspect of the invention relates to a device for controlling an electric motor with the features of claim 2.

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.In the switch according to the invention and/or the control device according to the invention, an additional element which increases the cross section and/or the thermal conductivity and/or the heat capacity is arranged on the connecting wire of the power component. The solution approach according to the invention therefore consists in increasing the cross section and/or the thermal conductivity and/or the heat capacity of the connection of the wired power component. Further refinements of the invention are the subject of the subclaims.

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.The heat-generating component is usually 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 can consist of a metallic sleeve that is applied to the connecting wire and optionally connected to it. As a result, the Ver that arises in the power semiconductor during operation of the control device Heat from the connecting wire is effectively dissipated from the inside of the housing via the sleeve. The sleeve expediently makes contact with the connecting wire. At best, the sleeve has a small, circumferential air gap to the connecting wire, which can then be filled with a thermal conductive paste to improve heat dissipation. In order to ensure a reliable attachment to the connecting wire, the sleeve can be attached to the connecting wire by means of clamping, crimping, soldering, in which case the solder then fills the air gap, welding, such as friction, resistance or laser welding, or the like.

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.For the sake of ease of manufacture, the additional element, in particular the sleeve, has a round shape, a block shape, a cuboid shape, a star shape or the like in cross section, the additional element being provided with a hole corresponding to the connecting wire for receiving the connecting wire. In order to further improve heat dissipation, the additional element can be designed in the form of a heat sink and/or heat sink on its contour. Cooling vanes, cooling fins, connections to other cooling elements or the like are suitable for this.

Der einfachen Montage halber ist sowohl bei dem elektrischen Schalter als auch bei der Einrichtung zur Ansteuerung des Elektromotors erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Anschlussdraht stirnseitig am Zusatzelement angebracht ist. 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.For the sake of easy assembly, it is provided according to the invention that the connecting wire is attached to the front of the additional element both in the electrical switch and in the device for controlling the electric motor. In the simplest case, a system on the additional element is sufficient. For further improved heat dissipation, the connecting wire can be soldered, welded or thermally conductively bonded with and/or without additional heat-conducting equipment, such as conductive paste, conductive foil or the like, on the additional element. The additional element can be arranged to be electrically conductive and/or insulated from the connecting wire, with appropriate electrical insulation also allowing several heat-generating power components provided with a connecting wire to be cooled by the one additional element, which ensures a compact arrangement of the additional element. In addition, the additional element can serve to carry current by contacting the connection of the power component on one side, not continuously, on the additional element, such that the current flows through the additional element to a second connection point. The additional element therefore serves both to dissipate heat and to conduct electricity, 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 also be used as a support for other functions, which benefits the compactness. One such function is that an electronic heat monitoring device, for example in the form of an NTC component, is attached directly and/or indirectly to the additional element. A further function is that a mechanical overload protection, for example in the form of a bimetal element, is attached directly and/or indirectly to the additional element to protect the heat-generating power component provided with a connecting wire.

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.If a sleeve-like additional element is to be dispensed with for reasons of space, an improvement in heat dissipation can also be achieved by the additional element consisting of a refinement of the surface of the connecting wire. For example, this can be done by increasing the layer thickness of the connecting wire, by applying a more noble layer, for example made of silver, or the like, and/or by increasing the surface area of the connecting wire, for example by deforming the connecting wire with regard to its heat radiation surface while maintaining the same cross-section. happen.

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.The switch and/or the control device expediently has a housing, with the control device often being located in the housing. Then, for the sake of simplicity, it is also advisable for the heat-generating component within the control device to also be located in the housing. To further improve heat dissipation, the additional element can then at least partially protrude from the housing. Alternatively or additionally, a heat sink located at least partially outside the housing can be arranged on the switch and/or the control device, with which 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 advantages achieved by the invention are, in particular, that the performance and/or the service life, i.e. two essential characteristics of power semiconductors, are significantly improved or optimized. This optimization can also be implemented cost-effectively and with a small space requirement, which means that such a control device using the invention is particularly suitable for power tool switches with a small installation space. In corresponding tests it was determined that with an additional copper sleeve that was caulked onto the freewheeling diode in a power tool switch, the “time to failure” in the blocking current test could be more than doubled compared to before.

Ausführungsbeispiele der Erfindung mit verschiedenen Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

1 ein Prinzipschaltbild für die Anordnung des elektrischen Schalters in einem Elektrowerkzeug,
2 den elektrischen Schalter in einer geöffneten Ansicht,
3 eine Freilaufdiode als Einzel-Bauteil,
4 die Freilaufdiode mit dem Zusatzelement in einer ersten Ausführung,
5 die Freilaufdiode mit dem Zusatzelement in einer zweiten Ausführung,
6 die Freilaufdiode mit dem Zusatzelement in einer dritten Ausführung und
7 die Freilaufdiode mit dem Zusatzelement in einer vierten Ausführung.

Embodiments of the invention with various developments and refinements are shown in the drawings and are described in more detail below. Show it

1 a schematic diagram for the arrangement of the electrical switch in a power tool,
2 the electrical switch in an open view,
3 a freewheeling diode as a single component,
4 the freewheeling diode with the additional element in a first version,
5 the freewheeling diode with the additional element in a second version,
6 the freewheeling diode with the additional element in a third version and
7 the freewheeling diode with the additional element in a fourth version.

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 electrical switch 1 is used in an electrical device powered by a voltage source. Preferably, the electrical switch 1 is used in a power tool, such as an electric drill, a hammer drill, an electric screwdriver or the like. In 1 the basic circuit diagram for the arrangement of the electrical switch 1 in a cordless power tool, which is supplied by the direct voltage U of a battery 4, is 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 electric tool has an electric motor 2 with field windings 3. The electric motor 2 is switched on and/or off by the user by manually operating the switch 1, which is located, for example, in the handle of the electric tool, and its speed is adjusted using the switch 1. For this purpose, the switch 1 has an actuating element 5 designed as a pusher, which serves as a handle for the user and can be manually adjusted between a starting and an end position. When moving, the actuating element 5 is in operative connection with a signaling device 6, which can expediently be accommodated in the switch 1. In the present embodiment, the signaling device 6 consists of a potentiometer for generating a signal assigned to the adjustment path of the actuating element 5. The actual control and/or regulation for operating the electric motor 2 is carried out by means of a device 8 for controlling the electric motor 2, which is connected to a power semiconductor 9, such as a FET, MOS-FET or the like. The control device 8 and the power semiconductor 9 work in the manner of pulse width modulation and operate the electric motor 2 with a speed corresponding to the signal from the signaling device 6, i.e. depending on the adjustment path of the actuating element 5. If desired, the electric motor 2 can also be operated with a corresponding torque or the like associated with the signal . operate. A freewheeling diode 10 is arranged on the electric motor 2 to protect it.

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 1 has a housing 7 in which the control device 8 according to 1 is accommodated. The control device 8 comprises at least one heat-generating power component 10 provided with a connecting wire 11. The power component 10 is according to 2 also arranged in the housing 7, which is shown in the schematic view 1 not shown for representational reasons. In the present embodiment, this heat-generating component 10 is the freewheeling diode, which is also available as a single component 3 is shown. To dissipate this heat from the housing 7, an additional element 12 which increases the cross section and/or the thermal conductivity and/or the heat capacity is arranged on the connecting wire 11 of the freewheeling diode 10. The additional element 12 is according to 2 located completely in the housing 7, but can also protrude at least partially from the housing 7 if desired. Of course, to further improve heat dissipation, the additional element 12 can also be in heat-conducting contact with a heat sink located at least partially outside the housing 7, but this is not shown further.

Nachfolgend sind verschiedene Ausführungsformen für das Zusatzelement 12 beschrieben, das bevorzugterweise aus gut wärmeleitfähigem Metall, wie Kupfer, Zink, Stahl o. dgl. besteht.Various embodiments for the additional element 12 are described below, which preferably consists of metal with good thermal conductivity, such as copper, zinc, steel or 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 Additional element 12 shown consists of a metallic sleeve which is applied to the connecting wire 11. The sleeve 12 is connected to the connecting wire 11 by attaching the sleeve 12 to the connecting wire 11 by means of clamping, crimping, welding, such as friction, resistance or laser welding, soldering or the like. The sleeve 12 can make contact with the connecting wire 11. Alternatively, the sleeve 12 can have a small, circumferential air gap to the connecting wire 11, whereby the air gap can be filled with a heat-conducting paste to improve heat conduction. When the sleeve 12 is soldered to the connecting wire 11, the solder then 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. However, the additional element 12 can also have a block shape (see 6 ), a cuboid shape (see 7 ), offer a star shape or the like depending on the space available in the housing 7. To accommodate the connecting wire 11, it is advisable for the additional element 12 to be provided with a hole 13 corresponding to the connecting wire 11. According to 5 the additional element is designed on its contour in the manner of a heat sink. The heat sink 12 can have a cooling vane 14. In 6 a further embodiment of the additional element 12 can be seen as a heat sink. The cool Body 12 and/or heat sink 12 can also be provided with cooling fins, connections to further cooling elements or the like in a manner known per se, but this is not shown further. The in 7 The heat sink 12 shown has an angled shape and can thus be optimally adapted to the installation space available in the housing 7.

In 4 ist der Anschlussdraht 11 umfangsseitig in einer Bohrung 13 im Zusatzelement 12 aufgenommen. Erfindungsgemäß ist jedoch vorgesehen, dass der Anschlussdraht 11 stirnseitig am Zusatzelement 12 angebracht ist, 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 the connecting wire 11 is received on the circumference in a hole 13 in the additional element 12. According to the invention, however, it is provided that the connecting wire 11 is attached to the front side of the additional element 12, although this is not shown further in the drawings. For this purpose, the connecting wire 11 can rest on the additional element 12 with and/or without additional heat-conducting equipment, such as conductive paste, conductive foil or the like. In addition, attachment can be carried out, for example by soldering, welding or thermally conductive adhesive.

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 arranged electrically insulated from the connecting wire 11. With appropriate electrical insulation, in addition to the freewheeling diode 10, several other heat-generating power components provided with a connecting wire 11, such as a power semiconductor, can then be cooled by the additional element 12. Alternatively, the additional element 12 can be arranged to be electrically conductive to the connecting wire 11. Then the additional element 12 can also serve to conduct current for the corresponding component by contacting the connection 11 of the component on one side, not continuously, on the additional element 12. This allows the current to flow through the additional element 12 to a second connection point. The metallic additional element 12 then serves both to dissipate heat and to conduct current.

Um einem vorzeitigen Ausfall des Schalters 1 zu begegnen ist am Zusatzelement 12 eine elektronische Wärmeüberwachung 15 angebracht, wie schematisch in 5 gezeigt ist. 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.In order to prevent premature failure of the switch 1, an electronic heat monitor 15 is attached to the additional element 12, as shown schematically in 5 is shown. This heat monitoring 15 can be designed, for example, in the form of an NTC component. A mechanical overload protection, for example in the form of a bimetal element, can also be attached directly and/or indirectly to the additional element 12 to protect the heat-generating power component 10, which is provided with a connecting wire 11.

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 embodiments described the additional element 12 is designed as a solid part, the additional element can just as easily consist of a refinement of the surface of the connecting wire 11. For this purpose, it is possible to increase the layer thickness of the connecting wire 11 by applying a more noble layer, for example made of silver, gold or the like, and/or increasing the surface area of the connecting wire 11. Such an increase in surface area can be achieved in a simple manner by, for example, deforming the connecting wire 11 with regard to its heat radiating surface while maintaining the same 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 exemplary embodiment described and illustrated. Rather, it also includes all professional developments within the scope of the invention defined by the patent claims. Such a switch 1 can be used not only on a cordless power tool operated with direct voltage, but also on a power tool operated with alternating voltage. In this case, a triac or the like is used as the power semiconductor 9 and the control device 8 works by means of a phase control or a phase control. Of course, the invention can be used not only in power tool switches, but also in devices for controlling an electric motor for other electrical devices. Finally, for effective heat dissipation, the additional element 12 can also be arranged on a power semiconductor 9 itself, such as a power transistor, a MOSFET, a triac or the like, if this has a connecting wire 11.

Bezugszeichen-Liste:List of reference symbols:

11: (elektrischer) Schalter(electrical) switch
22: ElektromotorElectric motor
33: FeldwicklungField winding
44: Akkubattery pack
55: BetätigungsorganActuator
66: SignaleinrichtungSignaling device
77: GehäuseHousing
88th: Einrichtung zur Ansteuerung des Elektromotors / SteuereinrichtungDevice for controlling the electric motor/control device
99: LeistungshalbleiterPower semiconductors
1010: Freilaufdiode / Leistungsbauteil / BauteilFreewheeling diode / power component / component
1111: Anschlussdraht (von Freilaufdiode)Connection wire (from freewheeling diode)
1212: Zusatzelement / Hülse / Kühlkörper / WärmeableiterAdditional element / sleeve / heat sink / heat sink
1313: Bohrung (im Zusatzelement)Hole (in the additional element)
1414: Kühlfahnecooling vane
1515: (elektronische) Wärmeüberwachung(electronic) heat monitoring

Claims

Electric switch for an electric tool with an electric motor (2), with an actuating element (5) which can be adjusted between an initial and an end position, with a control device (8) for operating the electric motor (2) depending on the adjustment path of the actuating element (5), the control device (8) being a heat-generating, with a Has a component provided with a connecting wire (11), an additional element (12) which increases the cross section and/or the thermal conductivity and/or the heat capacity being arranged on the connecting wire (11), characterized in that the connecting wire (11) is attached to the front side of the additional element (12). is appropriate.

Device for controlling an electric motor (2), by controllably applying an electrical voltage to the electric motor (2), such that the electric motor (2) can be operated at an adjustable speed or an adjustable torque, with a heat-generating, with a connecting wire (11 ) provided component, wherein an additional element (12) which increases the cross section and/or the thermal conductivity and/or the heat capacity is arranged on the connecting wire (11), characterized in that the connecting wire (11) is attached to the front side of the additional element (12).

Electrical switch and/or control device 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 or a freewheeling diode (10).

Electrical switch and/or control device Claim 1 , 2 or 3 , characterized in that the additional element (12) consists of a metallic sleeve which is applied to the connecting wire (11).

Electrical switch and/or control device according to one of the Claims 1 until 4 , characterized in that the additional element (12) has a round shape, a block shape, a cuboid shape or a star shape in cross section.

Electrical switch and/or control device according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the connecting wire (11) is attached to the front side of the additional element (12) by contacting the additional element (12) with and/or without additional heat-conducting equipment, by soldering, by welding and/or by heat-conducting adhesive.

Electrical switch and/or control device according to the preceding claim, wherein the additional element (12) is arranged to be electrically conductive or insulated from the connecting wire (11).

Electrical switch and/or control device according to one of the Claims 1 until 7 , characterized in that an electronic heat monitoring (15) and/or a mechanical overload protection to protect the heat-generating component provided with a connecting wire (11) is attached directly or indirectly to the additional element (12).

Electrical switch and/or control device according to one of the Claims 1 until 8th , characterized in that the additional element (12) consists of a refinement of the surface of the connecting wire (11), by applying a more noble layer of silver and / or consists of an enlargement of the surface of the connecting wire (11).

Electrical switch and/or control device according to one of the Claims 1 until 9 , characterized in that the switch (1) and/or the control device (8) has a housing (7).