DE102008003246B4

DE102008003246B4 - Control device for an electric motor

Info

Publication number: DE102008003246B4
Application number: DE102008003246.8A
Authority: DE
Inventors: Daniel Hafen
Original assignee: Marquardt GmbH
Current assignee: Marquardt GmbH
Priority date: 2007-01-13
Filing date: 2008-01-05
Publication date: 2023-09-21
Anticipated expiration: 2028-01-06
Also published as: DE102008003246A1

Abstract

Einrichtung zur Ansteuerung eines Elektromotors (4), insbesondere eines bürstenlosen Gleichstrommotors, beispielsweise in einem Akku-Elektrowerkzeug, mit einem Elektronikmodul (8) umfassend eine Leistungsschaltung (9) mit wenigstens einem Leistungshalbleiter (11), insbesondere zum steuerbaren Anlegen einer elektrischen Spannung an den Elektromotor (4), sowie eine Steuerschaltung (10) zur Steuerung der Leistungsschaltung (9) und/oder des Leistungshalbleiters (11), insbesondere derart daß der Elektromotor (4) mit einer einstellbaren Drehzahl, einem einstellbaren Drehmoment o. dgl. betreibbar ist, und mit einem ein verstellbares Betätigungsorgan (13) aufweisendes Schaltmodul (12), insbesondere zum Ein- und/oder Ausschalten der Steuerschaltung (10) für den Betrieb des Elektromotors (4) und/oder des Elektromotors (4), dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltmodul (12) einen Sollwertgeber (15), insbesondere zur Drehzahleinstellung, zur Drehmomenteinstellung o. dgl., aufweist, wobei der Sollwertgeber (15) eine Sollwertvorgabe in Abhängigkeit von der Stellung des Betätigungsorgans (13) erzeugt, daß die Sollwertvorgabe des Sollwertgebers (15) in der Art einer digitalen Wegabfrage aus zur Stellung des Betätigungsorgans (13) korrespondierenden Digitalwerten besteht, und daß die Digitalwerte des Sollwertgebers (15) der Steuerschaltung (10), insbesondere einem Mikroprozessor, einem Mikrocontroller o. dgl. im Elektronikmodul (8), zur weiteren Verarbeitung zugeführt werden.Device for controlling an electric motor (4), in particular a brushless direct current motor, for example in a cordless power tool, with an electronic module (8) comprising a power circuit (9) with at least one power semiconductor (11), in particular for the controllable application of an electrical voltage to the Electric motor (4), and a control circuit (10) for controlling the power circuit (9) and/or the power semiconductor (11), in particular such that the electric motor (4) can be operated with an adjustable speed, an adjustable torque or the like, and with a switching module (12) having an adjustable actuating element (13), in particular for switching the control circuit (10) on and/or off for the operation of the electric motor (4) and/or the electric motor (4), characterized in that Switching module (12) has a setpoint generator (15), in particular for speed adjustment, torque adjustment or the like, the setpoint generator (15) generating a setpoint specification depending on the position of the actuating element (13), so that the setpoint specification of the setpoint generator (15 ) consists of digital values corresponding to the position of the actuating element (13) in the manner of a digital path query, and that the digital values of the setpoint generator (15) of the control circuit (10), in particular a microprocessor, a microcontroller or the like in the electronic module (8), be supplied for further processing.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ansteuerung eines Elektromotors nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device for controlling an electric motor according to the preamble of patent claim 1.

Eine derartige Einrichtung wird vor allem in einem Elektrowerkzeug mit einem Elektromotor eingesetzt. Insbesondere kann es sich dabei um ein Akku-Elektrowerkzeug mit einem bürstenlosen Gleichstrom-Motor handeln.Such a device is primarily used in an electric tool with an electric motor. In particular, this can be a cordless power tool with a brushless DC motor.

Bei Elektrowerkzeugen ist es bekannt, die Schaltung zur Ansteuerung des Elektromotors auf einer Platine in der Art eines Elektronikmoduls im Gehäuse des Elektrowerkzeugs anzuordnen. Das Elektronikmodul umfaßt dabei eine Leistungsschaltung mit wenigstens einen Leistungshalbleiter, insbesondere zum steuerbaren Anlegen einer elektrischen Spannung an den Elektromotor, sowie eine Steuerschaltung zur Steuerung der Leistungsschaltung und/oder des Leistungshalbleiters, derart daß der Elektromotor mit einer einstellbaren Drehzahl, einem einstellbaren Drehmoment o. dgl. betreibbar ist. Weiter ist im Gehäuse des Elektrowerkzeugs ein Schaltmodul mit einem Betätigungsorgan, das manuell vom Benutzer verstellbar ist, zum Ein- und/oder Ausschalten der Steuerschaltung für den Betrieb des Elektromotors und/oder des Elektromotors angeordnet. Zusätzlich kann der Verstellweg des Betätigungsorgans als Vorgabe für die Drehzahl des Elektromotors dienen. Desweiteren kann im Elektrowerkzeug noch ein Umschalter für den Rechts-/Links-Lauf des Elektromotors angeordnet sein.In the case of electric tools, it is known to arrange the circuit for controlling the electric motor on a circuit board in the manner of an electronic module in the housing of the electric tool. The electronic module includes a power circuit with at least one power semiconductor, in particular for the controllable application of an electrical voltage to the electric motor, as well as a control circuit for controlling the power circuit and / or the power semiconductor, such that the electric motor has an adjustable speed, an adjustable torque or the like .is operable. Furthermore, a switching module with an actuator, which can be adjusted manually by the user, for switching the control circuit on and/or off for the operation of the electric motor and/or the electric motor is arranged in the housing of the power tool. In addition, the adjustment path of the actuator can serve as a specification for the speed of the electric motor. Furthermore, a switch for the right/left rotation of the electric motor can be arranged in the power tool.

Als nachteilig hat sich dabei der mit der Verkabelung des Elektronikmoduls, des Leistungshalbleiters, des Schaltmoduls sowie gegebenenfalls des Umschalters einhergehende Aufwand herausgestellt. Aufgrund des beschränkten Einbauraums im Gehäuse des Elektrowerkzeugs ist die Unterbringung der Einrichtung oft erschwert. Weiterhin können die Leitungen auch Verfälschungen des mittels der Leistungshalbleiter geschalteten Motorstroms bewirken, so daß der Elektromotor fehlerhaft betrieben wird, was letztendlich Schäden und Ausfall des Elektrowerkzeugs hervorrufen kann.The expense associated with the cabling of the electronic module, the power semiconductor, the switching module and, if applicable, the changeover switch has proven to be a disadvantage. Due to the limited installation space in the housing of the power tool, it is often difficult to accommodate the device. Furthermore, the lines can also cause distortions of the motor current switched by the power semiconductors, so that the electric motor is operated incorrectly, which can ultimately cause damage and failure of the power tool.

Insbesondere aus den Dokumenten DE 102 12 721 A1 , DE 10 2005 010 129 A1 , US 2006 / 0 076 153 A1 , DE 197 56 857 C1 und US 5 365 155 A sind bereits Einrichtungen zum Ansteuern von Elektromotoren in einem Elektrowerkzeug mit einem dazugehörenden Betätigungsorgan bekannt, welche jedoch nachteilhaft von der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Einrichtung abweichen.Especially from the documents DE 102 12 721 A1 , DE 10 2005 010 129 A1 , US 2006 / 0 076 153 A1 , DE 197 56 857 C1 and US 5,365,155 A Devices for controlling electric motors in an electric tool with an associated actuator are already known, but these differ disadvantageously from the device proposed according to the invention.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Ansteuerung eines Elektromotors zu schaffen, die kompakt ausgebildet ist und so auch in beschränkten Einbauräumen untergebracht werden kann. Insbesondere soll die Wegabfrage für das Betätigungsorgan sowie gegebenenfalls die Vorwahl des Rechts-/Links-Laufs des Elektromotors in einfacher Art und Weise sowie auf möglichst kleinem Bauraum in der Ansteuereinrichtung untergebracht sein.The invention is based on the object of creating a device for controlling an electric motor which is compact and can therefore be accommodated in limited installation spaces. In particular, the path query for the actuating element and, if necessary, the preselection of the right/left rotation of the electric motor should be accommodated in the control device in a simple manner and in the smallest possible space.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung zur Ansteuerung eines Elektromotors durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This task is solved in a generic device for controlling an electric motor by the characterizing features of claim 1.

Bei der erfindungsgemäßen Ansteuereinrichtung weist das Schaltmodul einen Sollwertgeber auf, insbesondere um eine Drehzahleinstellung, eine Drehmomenteinstellung o. dgl. für den Elektromotor durch den Benutzer zu gestatten. Der Sollwertgeber erzeugt dann eine Sollwertvorgabe in Abhängigkeit von der Stellung des Betätigungsorgans. Die Sollwertvorgabe des Sollwertgebers besteht dabei in der Art einer digitalen Wegabfrage aus zur Stellung des Betätigungsorgans korrespondierenden Digitalwerten, was im Hinblick auf die einzuhaltenden Fertigungstoleranzen für den Sollwertgeber von Vorteil ist. Die Digitalwerte des Sollwertgebers werden dann der Steuerschaltung, insbesondere einem im Elektronikmodul befindlichen Mikroprozessor, einem Mikrocontroller o. dgl., zu r weiteren Verarbeitung zugeführt. Es handelt sich hierbei um eine sehr kostengünstige Realisierung des Sollwertgebers durch eine geringe Anzahl von Bauteilen, wobei lediglich ein geringer Bauraum für das komplette Schaltmodul erforderlich ist. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.In the control device according to the invention, the switching module has a setpoint generator, in particular to allow the user to adjust the speed, adjust the torque or the like for the electric motor. The setpoint generator then generates a setpoint specification depending on the position of the actuator. The setpoint specification of the setpoint generator is in the form of a digital path query consisting of digital values corresponding to the position of the actuating element, which is advantageous for the setpoint generator in view of the manufacturing tolerances that must be maintained. The digital values of the setpoint generator are then fed to the control circuit, in particular a microprocessor, a microcontroller or the like located in the electronic module, for further processing. This is a very cost-effective implementation of the setpoint generator using a small number of components, with only a small amount of installation space being required for the complete switching module. Further refinements of the invention are the subject of the subclaims.

In einer Weiterbildung können das Elektronikmodul sowie das Schaltmodul als jeweils separate Komponenten ausgestaltet sein. Das Elektronikmodul sowie das Schaltmodul sind dann zweckmäßigerweise derart auf einem Träger angeordnet, daß das Elektronikmodul sowie das Schaltmodul zueinander entsprechend dem jeweiligen Einbauraum im Elektrowerkzeug positionierbar sind und eine zusammenhängende, kompakte Baugruppe bilden. Mit einer solchen Weiterbildung ist eine Anpassung in einfacher Art und Weise an unterschiedliche Einbauräume im Elektrowerkzeug ermöglicht.In a further development, the electronic module and the switching module can each be designed as separate components. The electronic module and the switching module are then expediently arranged on a carrier in such a way that the electronic module and the switching module can be positioned relative to one another in accordance with the respective installation space in the power tool and form a coherent, compact assembly. Such a development makes it possible to easily adapt to different installation spaces in the power tool.

Zwecks einfacher Montage kann der Träger eine Aufnahme für das Elektronikmodul aufweisen. In platzsparender Bauweise umfaßt das Elektronikmodul zwei übereinander angeordnete Leiterplatten für die Steuerschaltung sowie für die Leistungsschaltung, wobei die beiden Leiterplatten mittels Abstandhalter paketartig angeordnet sind. Die Leiterplatte für die Steuerschaltung ist dem Träger zugewandt in der Aufnahme angeordnet, wobei die Steuerschaltung zum Schutz vor Beschädigungen in der Aufnahme mittels einer Vergußmasse vergossen werden kann. Weiterhin ist die Leiterplatte für die Leistungsschaltung dem Träger abgewandt in der Aufnahme angeordnet, wobei die Leistungsschaltung bevorzugterweise frei von Vergußmasse ist. Um eine gute Wärmeabfuhr der Verlustwärme zu gewährleisten, ist ein Kühlkörper an der Leistungsschaltung, und zwar insbesondere in wärmeleitendem Kontakt mit dem Leistungshalbleiter, angeordnet. Der einfachen Montage halber kann der Kühlkörper mittels einer elastischen Halteklammer am Träger befestigt sein.For easy assembly, the carrier can have a receptacle for the electronic module. In a space-saving design, the electronic module comprises two printed circuit boards arranged one above the other for the control circuit and for the power circuit, the two printed circuit boards being arranged like a package using spacers. The printed circuit board for the control circuit is arranged in the receptacle facing the carrier, with the control circuit in the receptacle to protect against damage can be cast using a casting compound. Furthermore, the circuit board for the power circuit is arranged in the receptacle facing away from the carrier, the power circuit preferably being free of potting compound. In order to ensure good heat dissipation of the heat loss, a heat sink is arranged on the power circuit, in particular in heat-conducting contact with the power semiconductor. For ease of assembly, the heat sink can be attached to the carrier using an elastic retaining clip.

In weiterer Ausgestaltung sind Bohrungen, Löcher, Durchbrüche o. dgl. am Träger zur Befestigung des Schaltmoduls angeordnet. Dadurch läßt sich das Schaltmodul in einfacher Art und Weise zum Elektronikmodul entsprechend den Gegebenheiten des jeweiligen Elektrowerkzeugs positionieren. Zweckmäßigerweise weist der Träger eine weitere Aufnahme für den Anschluß für die Spannungsversorgung auf. Handelt es sich bei dem Elektrowerkzeug um ein Akku-Elektrowerkzeug, so dient der elektrische Anschluß zur elektrischen Verbindung mit dem Akku, wobei der elektrische Anschluß in der Art eines Tulpenadapters, eines Steckadapters o. dgl. ausgestaltet sein kann. Dadurch ist auch der Anschluß zum Elektronikmodul und /oder zum Schaltmodul entsprechend dem Einbauraum im jeweiligen Elektrowerkzeug positionierbar. Der Anschluß steht dann mit dem Elektronikmodul und/oder dem Schaltmodul mittels Leitungen, Leiterbahnen o. dgl. in elektrischer Verbindung.In a further embodiment, bores, holes, openings or the like are arranged on the carrier for fastening the switching module. This allows the switching module to be positioned in a simple manner relative to the electronic module according to the conditions of the respective power tool. The carrier expediently has a further receptacle for the connection for the power supply. If the power tool is a cordless power tool, the electrical connection is used for electrical connection to the battery, whereby the electrical connection can be designed in the manner of a tulip adapter, a plug-in adapter or the like. This means that the connection to the electronic module and/or to the switching module can be positioned according to the installation space in the respective power tool. The connection is then electrically connected to the electronic module and/or the switching module by means of lines, conductor tracks or the like.

In einer einfachen sowie preisgünstigen Ausgestaltung weist der digitale Sollwertgeber eine Leiterplatte mit zu den Digitalwerten der Sollwertvorgabe korrespondierenden Kontaktflächen auf. Mit dem Betätigungsorgan steht ein Schleifer, beispielsweise in Abhängigkeit von der Anzahl der Kontaktflächen ein 5-Finger-Schleifer, in Wirkverbindung, wobei der Schleifer die jeweiligen Kontaktflächen entsprechend der Stellung des Betätigungsorgans kontaktiert. Die jeweils kontaktierten Kontaktflächen codieren dann den für die Sollwertvorgabe dienenden Digitalwert. Es bietet sich dann weiter an, zwei weitere Kontaktflächen auf der Leiterplatte vorzusehen, die zur Erzeugung des Signals für die Rechts-/Links-Lauf- Funktion des Elektromotors dienen. Eine Kontaktbrücke, die mit einem vom Benutzer verstellbaren Umschalthebel am Schaltmodul in Wirkverbindung steht, kontaktiert die jeweilige weitere Kontaktfläche entsprechend der Rechts-/Links- Stellung.In a simple and inexpensive embodiment, the digital setpoint generator has a circuit board with contact surfaces corresponding to the digital values of the setpoint specification. A grinder, for example a 5-finger grinder depending on the number of contact surfaces, is operatively connected to the actuating element, the grinder contacting the respective contact surfaces in accordance with the position of the actuating element. The respective contacted contact surfaces then encode the digital value used to specify the setpoint. It is then also advisable to provide two additional contact surfaces on the circuit board, which serve to generate the signal for the right/left running function of the electric motor. A contact bridge, which is in operative connection with a user-adjustable switching lever on the switching module, contacts the respective additional contact surface according to the right/left position.

In preisgünstiger Weise lassen sich noch Zusatzfunktionen in der Ansteuereinrichtung realisieren. So kann das Elektronikmodul eine Überwachungsschaltung zur Überwachung der Temperatur, des Stromes o. dgl. enthalten. Dadurch ist bei einer Übertemperatur, eines Überstromes o. dgl. der Betrieb des Elektromotors abschaltbar, so daß der Elektromotor vor Beschädigung geschützt ist. Zur Anzeige eines solchen Überlastfalles für den Benutzer kann ein am Elektrowerkzeug angebrachtes Leuchtmittel, wie eine LED, mit der Überwachungsschaltung in elektrischer Verbindung stehen.Additional functions can be implemented in the control device in a cost-effective manner. The electronic module can contain a monitoring circuit for monitoring the temperature, the current or the like. This means that in the event of excess temperature, excess current or the like, the operation of the electric motor can be switched off, so that the electric motor is protected from damage. To indicate such an overload event to the user, a light source attached to the power tool, such as an LED, can be in electrical connection with the monitoring circuit.

Zusammenfassend läßt sich für eine besonders bevorzugte Ausgestaltung einer EC-Steuerung, also als Ansteuereinrichtung für einen bürstenlosen, elektronisch kommutierten Gleichstrommotor, nachfolgendes bemerken. Die Wegabfrage für das Betätigungsorgan wird in der Art einer digitalen Wegabfrage realisiert. Ein beispielsweise als Fünf- Finger-Schleifer ausgebildeter Schleifer greift hier die einzelnen Positionen, die von Kontakt-Pads auf einer Leiterplatte gebildet werden, ab. Die Rechts-/Links-Funktion wird mit zwei Kontakt-Pads auf der Leiterplatte, die durch eine Druckfeder in der jeweiligen Stellung eines Rechts-Links-Umschalthebels überbrückt werden, realisiert. Die an den Kontakt-Pads abnehmbaren Signale werden von einem Mikrocontroller entsprechend verarbeitet.In summary, the following can be noted for a particularly preferred embodiment of an EC control, i.e. as a control device for a brushless, electronically commutated DC motor. The path query for the actuator is implemented in the form of a digital path query. A grinder designed, for example, as a five-finger grinder picks up the individual positions formed by contact pads on a circuit board. The right/left function is implemented with two contact pads on the circuit board, which are bridged by a compression spring in the respective position of a right/left switching lever. The signals that can be removed from the contact pads are processed accordingly by a microcontroller.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Ansteuereinrichtung kompakt ausgebildet ist. Folglich benötigt die komplette Ansteuereinrichtung einen lediglich geringen Bauraum und ist daher auch in engen Einbauräumen der Griffschale von Elektrowerkzeugen unterzubringen. Die Ansteuereinrichtung besitzt einen flexiblen Aufbau, wodurch diese in verschiedene Elektrowerkzeuge einfach eingepaßt werden kann. Dennoch bildet die Ansteuereinrichtung eine fest verbundene sowie vormontierbare Baugruppe. Dadurch ergibt sich wiederum eine einfache Montage sowie eine Reduzierung des Verkabelungsaufwands im Elektrowerkzeug, da in der Ansteuereinrichtung ansonsten separat zu montierende Teile bereits zusammengefaßt sind. Weiterhin resultiert daraus auch eine erhebliche Kosteneinsparung für den Elektrowerkzeug-Hersteller. Falls gewünscht, können die Komponenten jedoch auch separat verwendet werden. Schließlich ist noch hervorzuheben, daß die erfindungsgemäße Ansteuereinrichtung eine höhere Betriebssicherheit wie bisherige Einrichtungen aufweist, so daß diesbezüglichen Beschädigungen des Elektrowerkzeugs wirksam vorgebeugt ist.The advantages achieved by the invention consist in particular in the fact that the control device is designed to be compact. Consequently, the complete control device requires only a small amount of installation space and can therefore also be accommodated in narrow installation spaces in the handle shell of power tools. The control device has a flexible structure, which means it can be easily fitted into various power tools. Nevertheless, the control device forms a firmly connected and pre-assembled assembly. This in turn results in simple assembly and a reduction in the amount of cabling in the power tool, since parts that would otherwise have to be assembled separately are already combined in the control device. This also results in significant cost savings for the power tool manufacturer. However, if desired, the components can also be used separately. Finally, it should be emphasized that the control device according to the invention has a higher operational reliability than previous devices, so that related damage to the power tool is effectively prevented.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit verschiedenen Weiterbildungen und Ausgestaltungen ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

1 einen Schnitt durch ein Akku-Elektrowerkzeug,
2 die Ansteuereinrichtung aus 1 in perspektivischer Ansicht,
3 das Schaltmodul aus der Ansteuereinrichtung gemäß 2 als Einzelteil,
4 einen Querschnitt durch das Schaltmodul aus 3,
5 die im Schaltmodul befindliche Leiterplatte als Einzelteil,
6 die Ansteuereinrichtung wie in 2, wobei das Schaltmodul entfernt ist,
7 das Elektronikmodul aus der Ansteuereinrichtung gemäß 2 als Einzelteil und
8 schematisch die Schaltungsanordnung für die Ansteuerung des Elektromotors.

An exemplary embodiment of the invention with various developments and refinements is shown in the drawings and is described in more detail below. Show it

1 a section through a cordless power tool,
2 the control device 1 in perspective view,
3 the switching module from the control device according to 2 as an individual part,
4 a cross section through the switching module 3 ,
5 the circuit board in the switching module as an individual part,
6 the control device as in 2 , with the switching module removed,
7 the electronic module from the control device according to 2 as an individual part and
8th schematically the circuit arrangement for controlling the electric motor.

In 1 ist ein Elektrowerkzeug 1, bei dem es sich um eine Bohrmaschine, einen Bohrhammer, einen Schleifer, eine Säge, einen Hobel, einen Winkelschleifer o. dgl. handeln kann, schematisch gezeigt. Vorliegend handelt es sich bei dem Elektrowerkzeug 1 um eine Akku-Bohrmaschine. Das Elektrowerkzeug 1 besitzt ein Gehäuse 2 mit einem Handgriff 3. Im Gehäuse 2 befindet sich ein Elektromotor 4, der zum Antrieb eines in einer Werkzeugaufnahme 6 befindlichen Werkzeugs 5, wie eines Bohrers, dient. Beispielsweise kann es sich beim Elektromotor 4 um einen bürstenlosen Gleichstrommotor handeln, wobei der Elektromotor 4 mittels eines in den Handgriff 3 einsteckbaren, aufladbaren, aus einem Akku bestehenden Energiespeichers 32 mit elektrischer Energie versorgt wird.In 1 is a power tool 1, which can be a drill, a hammer drill, a grinder, a saw, a planer, an angle grinder or the like, shown schematically. In the present case, the power tool 1 is a cordless drill. The power tool 1 has a housing 2 with a handle 3. In the housing 2 there is an electric motor 4, which is used to drive a tool 5, such as a drill, located in a tool holder 6. For example, the electric motor 4 can be a brushless direct current motor, the electric motor 4 being supplied with electrical energy by means of a rechargeable energy storage device 32 which can be inserted into the handle 3 and consists of a battery.

Im Gehäuse 2 befindet sich eine Einrichtung 7 zur Ansteuerung des Elektromotors 2. Die Ansteuereinrichtung 7 besitzt ein Elektronikmodul 8, das wiederum eine Leistungsschaltung 9 sowie eine Steuerschaltung 10 umfaßt, wie in 8 schematisch gezeigt ist. Die Leistungsschaltung 9 besitzt wenigstens einen Leistungshalbleiter 11 zum steuerbaren Anlegen einer elektrischen Spannung an den Elektromotor 4. Häufig sind in der Leistungsschaltung 9 mehrere Leistungshalbleiter 11 befindlich, beispielsweise sechs Leistungshalbleiter 11 bei einem bürstenlosen Gleichstrommotor. Die Steuerschaltung 10 dient zur Steuerung des Leistungshalbleiters 11, derart daß der Elektromotor 4 mit einer einstellbaren Drehzahl, einem einstellbaren Drehmoment o. dgl. betreibbar ist.In the housing 2 there is a device 7 for controlling the electric motor 2. The control device 7 has an electronic module 8, which in turn comprises a power circuit 9 and a control circuit 10, as in 8th is shown schematically. The power circuit 9 has at least one power semiconductor 11 for the controllable application of an electrical voltage to the electric motor 4. There are often several power semiconductors 11 in the power circuit 9, for example six power semiconductors 11 in a brushless direct current motor. The control circuit 10 is used to control the power semiconductor 11 so that the electric motor 4 can be operated with an adjustable speed, an adjustable torque or the like.

Die Steuereinrichtung 7 weist weiter ein Schaltmodul 12 in der Art einer Schaltmechanik auf, um dem Benutzer das Ein- und/oder Ausschalten des Betriebs für den Elektromotor 4 zu ermöglichen. Hierzu ragt aus dem Handgriff 3 ein vom Benutzer manuell bewegbares, verstellbares Betätigungsorgan 13 heraus, das über einen Stößel 14 auf das Schaltmodul 12 einwirkt. Wie man der in 2 als Einzelteil dargestellten Ansteuereinrichtung 7 entnimmt, sind das Elektronikmodul 8sowie das Schaltmodul 12 als jeweils separate Komponenten ausgestaltet. Desweiteren sind das Elektronikmodul 8 sowie das Schaltmodul 12 auf einem Träger 16 angeordnet, derart daß das Elektronikmodul 8 sowie das Schaltmodul 12 zueinander zweckmäßig positioniert sind und eine zusammenhängende Baugruppe bilden.The control device 7 further has a switching module 12 in the form of a switching mechanism in order to enable the user to switch the operation of the electric motor 4 on and/or off. For this purpose, an adjustable actuating element 13, which can be moved manually by the user and which acts on the switching module 12 via a plunger 14, protrudes from the handle 3. How to get in 2 As can be seen from the control device 7 shown as an individual part, the electronic module 8 and the switching module 12 are each designed as separate components. Furthermore, the electronic module 8 and the switching module 12 are arranged on a carrier 16, such that the electronic module 8 and the switching module 12 are conveniently positioned relative to one another and form a coherent assembly.

Damit die Drehzahl, das Drehmoment o. dgl. vom Benutzer des Elektrowerkzeugs 1 mittels des Betätigungsorgans 13 vorgebbar ist, enthält das Schaltmodul 12 einen in 4 sichtbaren Sollwertgeber 15. Der Sollwertgeber 15 erzeugt einen zur jeweiligen Wegstellung des Betätigungsorgans 13 korrespondierenden Wert als Sollwertvorgabe, der wiederum der Steuerschaltung 10 zur Drehzahleinstellung, zur Drehmomenteinstellung o. dgl. in Abhängigkeit von der Stellung des Betätigungsorgans 13 dient. Die Sollwertvorgabe des Sollwertgebers 15 besteht aus zur jeweiligen Stellung des Betätigungsorgans 13 korrespondierenden Digitalwerten in der Art einer digitalen Wegabfrage, wie man auch der nachfolgend noch näher erläuterten 5 entnimmt. Diese Digitalwerte des Sollwertgebers 15 werden dann einem Mikroprozessor, Mikrocontroller o. dgl. im Elektronikmodul 8 zur weiteren Verarbeitung zugeführt.So that the speed, torque or the like can be specified by the user of the power tool 1 using the actuator 13, the switching module 12 contains an in 4 visible setpoint generator 15. The setpoint generator 15 generates a value corresponding to the respective position of the actuator 13 as a setpoint specification, which in turn serves the control circuit 10 for speed adjustment, torque adjustment or the like depending on the position of the actuator 13. The setpoint specification of the setpoint generator 15 consists of digital values corresponding to the respective position of the actuating element 13 in the manner of a digital path query, as will be explained in more detail below 5 removed. These digital values of the setpoint generator 15 are then fed to a microprocessor, microcontroller or the like in the electronic module 8 for further processing.

Wie in 7 zu sehen ist, umfaßt das Elektronikmodul 8 zwei paketartig angeordnete Leiterplatten 18, 19. Auf der einen Leiterplatte 18 befinden sich die elektrischen und/oder elektronischen Bauelemente für die Steuerschaltung 10. Auf der anderen Leiterplatte 19 befinden sich die elektrischen und/oder elektronischen Bauelemente für die Leistungsschaltung 9. Die beiden Leiterplatten 18, 19 sind mittels Abstandhalter 20 übereinander angeordnet. Der Träger 16 weist eine Aufnahme 17 auf, in der das Elektronikmodul 8 entsprechend 6 befindlich ist. Zweckmäßigerweise ist das Elektronikmodul 8 derart in der Aufnahme 17 angeordnet, daß die Leiterplatte 18 für die Steuerschaltung 10 dem Träger 16 zugewandt und die Leiterplatte 19 für die Leistungsschaltung 9 dem Träger 16 abgewandt ist. Die Aufnahme 17 besitzt einen etwas hochgezogenen Rand, so daß die Steuerschaltung 10 in der Aufnahme 17 mittels einer Vergußmasse vergießbar ist. Die Leistungsschaltung 9 hingegen ist frei von Vergußmasse. An der Leistungsschaltung 9 ist ein Kühlkörper 21 angeordnet, und zwar in wärmeleitendem Kontakt mit dem Leistungshalbleiter 11. Der Kühlkörper 21 ist mittels einer elastischen Halteklammer 22 am Träger 16 befestigt.As in 7 can be seen, the electronic module 8 comprises two printed circuit boards 18, 19 arranged in a package. The electrical and/or electronic components for the control circuit 10 are located on one printed circuit board 18. The electrical and/or electronic components for the control circuit 10 are located on the other printed circuit board 19 the power circuit 9. The two circuit boards 18, 19 are arranged one above the other using spacers 20. The carrier 16 has a receptacle 17 in which the electronic module 8 correspondingly 6 is located. The electronic module 8 is expediently arranged in the receptacle 17 in such a way that the circuit board 18 for the control circuit 10 faces the carrier 16 and the circuit board 19 for the power circuit 9 faces away from the carrier 16. The receptacle 17 has a slightly raised edge, so that the control circuit 10 can be cast in the receptacle 17 using a casting compound. The power circuit 9, on the other hand, is free of potting compound. A heat sink 21 is arranged on the power circuit 9, in heat-conducting contact with the power semiconductor 11. The heat sink 21 is attached to the carrier 16 by means of an elastic retaining clip 22.

Wie man weiter der 6 entnimmt, sind Bohrungen 23, Löcher, Durchbrüche o. dgl. am Träger 16 zur Befestigung, beispielsweise durch Verschraubung, des Schaltmoduls 12 an in 3 sichtbaren Laschen 34 angeordnet. Mit Hilfe dieser Bohrungen 23 und Laschen 34 ist das Schaltmodul 12 zum Elektronikmodul 8 entsprechend den im Handgriff 3 verfügbaren Bauraum gemäß 2 positionierbar. Am Träger 16 befindet sich eine weitere Aufnahme 24, wie in 2 zu erkennen ist, in der der elektrische Anschluß 25 für die Spannungsversorgung befestigbar ist. Bei dem elektrischen Anschluß 25 kann es sich um den Anschluß zum Akku 32 handeln, wobei der Anschluß 25 beispielsweise in der Art eines Tulpenadapters, eines Steckadapters o. dgl. zum einfachen Wechsel des Akkus 32 ausgestaltet ist. Der Anschluß 25 ist wieder zum Elektronikmodul 8 und/oder dem Schaltmodul 12 entsprechend der Ausgestaltung im Gehäuse 2 positionierbar. Der elektrische Anschluß 25 steht mit dem Elektronikmodul 8 und/oder dem Schaltmodul 12 in elektrischer Verbindung.How to continue the 6 removed, there are bores 23, holes, openings or the like on the carrier 16 for fastening, for example by screwing, the switching module 12 to in 3 visible tabs 34 arranged. With the help of these holes 23 and tabs 34, the switching module 12 is connected to the electronic module 8 in accordance with the installation space available in the handle 3 2 positionable. There is another one on carrier 16 Shot 24, as in 2 can be seen in which the electrical connection 25 for the power supply can be fastened. The electrical connection 25 can be the connection to the battery 32, the connection 25 being designed, for example, in the manner of a tulip adapter, a plug-in adapter or the like for easy changing of the battery 32. The connection 25 can be positioned again in relation to the electronic module 8 and/or the switching module 12 in accordance with the design in the housing 2. The electrical connection 25 is in electrical connection with the electronic module 8 and/or the switching module 12.

Der Sollwertgeber 15 weist eine Leiterplatte 26 auf, welche in 5 näher gezeigt ist. Die Leiterplatte 26 besitzt zu den Digitalwerten der Sollwertvorgabe korrespondierende Kontaktflächen 27. Ein mit dem Betätigungsorgan 13 in Wirkverbindung stehender, in 4 sichtbarer Schleifer 29, bei dem es sich beispielsweise um einen 5-Finger-Schleifer handelt, kontaktiert die jeweiligen Kontaktflächen 27 entsprechend der Stellung des Betätigungsorgans 13. Der von den jeweiligen Kontaktflächen 27 erzeugte Digitalcode dient dann als entsprechende Sollwertvorgabe. Zwei weitere Kontaktflächen 28 auf der Leiterplatte 26 sind dazu vorgesehen, das Signal für die Rechts-/Links-Funktion des Elektromotors 4 zu erzeugen. Hierzu kontaktiert eine mit einem in 3 gezeigten Umschalthebel 30 am Schaltmodul 12 in Wirkverbindung stehende Kontaktbrücke 33, die gemäß 4 als Feder ausgebildet ist, die jeweilige weitere Kontaktfläche 28 entsprechend der Rechts-/Links-Stellung des Umschalthebels 30. Der Umschalthebel 30 wird seinerseits mittels eines in 2 sichtbaren Rechts-/Links-Schiebers 31 vom Benutzer bewegt.The setpoint generator 15 has a circuit board 26, which in 5 is shown in more detail. The circuit board 26 has contact surfaces 27 corresponding to the digital values of the setpoint specification 4 Visible grinder 29, which is, for example, a 5-finger grinder, contacts the respective contact surfaces 27 according to the position of the actuating element 13. The digital code generated by the respective contact surfaces 27 then serves as the corresponding setpoint specification. Two further contact surfaces 28 on the circuit board 26 are intended to generate the signal for the right/left function of the electric motor 4. To do this, contact someone with an in 3 shown switching lever 30 on the switching module 12 in operative connection standing contact bridge 33, which according to 4 is designed as a spring, the respective further contact surface 28 corresponding to the right/left position of the switching lever 30. The switching lever 30 in turn is activated by means of an in 2 visible right/left slider 31 moved by the user.

Falls gewünscht kann das Elektronikmodul 8 eine nicht weiter gezeigte, an sich bekannte Überwachungsschaltung zur Überwachung der Temperatur, des Stromes o. dgl. enthalten. Dadurch ist bei einer Übertemperatur, eines Überstromes o. dgl. der Betrieb des Elektromotors 4 zur Vermeidung von Beschädigungen abschaltbar. Ein Leuchtmittel, wie eine Glühlampe, eine Leuchtdiode, LED o. dgl., kann zur Anzeige einer Übertemperatur, einer Unterspannung o. dgl. mit der Überwachungsschaltung in elektrischer Verbindung stehen, um so dem Benutzer den jeweiligen Zustand des Elektrowerkzeugs 1 zu visualisieren.If desired, the electronic module 8 can contain a known monitoring circuit, not shown, for monitoring the temperature, the current or the like. This means that in the event of excess temperature, excess current or the like, the operation of the electric motor 4 can be switched off to avoid damage. A light source, such as an incandescent lamp, a light-emitting diode, LED or the like, can be in electrical connection with the monitoring circuit to indicate an overtemperature, an undervoltage or the like, in order to visualize the current state of the power tool 1 to the user.

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 die erfindungsgemäße Ansteuereinrichtung 7 nicht nur in Elektrowerkzeugen 1 Verwendung finden, sondern kann auch in sonstigen Elektrogeräten, wie Elektrohaushaltsgeräten, Elektrogartengeräten, Werkzeugmaschinen, Steuergeräten o. dgl. vorteilhaft eingesetzt werden.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. Thus, the control device 7 according to the invention can not only be used in power tools 1, but can also be used advantageously in other electrical appliances, such as electrical household appliances, electric garden equipment, machine tools, control devices or the like.

Claims

Device for controlling an electric motor (4), in particular a brushless direct current motor, for example in a cordless power tool, with an electronic module (8) comprising a power circuit (9) with at least one power semiconductor (11), in particular for the controllable application of an electrical voltage to the Electric motor (4), and a control circuit (10) for controlling the power circuit (9) and/or the power semiconductor (11), in particular such that the electric motor (4) can be operated with an adjustable speed, an adjustable torque or the like, and with a switching module (12) having an adjustable actuating element (13), in particular for switching the control circuit (10) on and/or off for the operation of the electric motor (4) and/or the electric motor (4), characterized in that Switching module (12) has a setpoint generator (15), in particular for speed adjustment, torque adjustment or the like, the setpoint generator (15) generating a setpoint specification depending on the position of the actuating element (13), so that the setpoint specification of the setpoint generator (15 ) consists of digital values corresponding to the position of the actuating element (13) in the manner of a digital path query, and that the digital values of the setpoint generator (15) of the control circuit (10), in particular a microprocessor, a microcontroller or the like in the electronic module (8), be supplied for further processing.

Device for controlling an electric motor (4). Claim 1 , characterized in that the electronic module (8) and the switching module (12) are designed as separate components, and that preferably the electronic module (8) and the switching module (12) are arranged on a carrier (16), such that the electronic module (8) and the switching module (12) can be positioned relative to one another and form an assembly.

Device for controlling an electric motor (4). Claim 1 or 2 , characterized in that the carrier (16) has a receptacle (17) for the electronic module (8), that preferably the electronic module (8) has two printed circuit boards (18, 19) arranged one above the other in a package-like manner, in particular by means of spacers (20). Control circuit (10) and for the power circuit (9) includes that the circuit board (18) for the control circuit (10) is preferably arranged in the receptacle (17) facing the carrier (16), and that even more preferably the control circuit (10) can be cast in the receptacle (17) by means of a casting compound.

Device for controlling an electric motor (4). Claim 1 , 2 or 3 , characterized in that the circuit board (19) for the power circuit (9) is arranged in the receptacle (17) facing away from the carrier (16), that preferably the power circuit (9) is free of potting compound, and that further preferably a heat sink (21 ) is arranged on the power circuit (9), in particular in heat-conducting contact with the power semiconductor (11), and that even more preferably the heat sink (21) is attached to the carrier (16) by means of a retaining clip (22).

Device for controlling an electric motor (4) according to one of the Claims 1 until 4 , characterized in that bores (23), holes, openings or the like are arranged on the carrier (16) for fastening the switching module (12), such that the switching module (12) can be positioned in relation to the electronic module (8), preferably the The carrier (16) has a further receptacle (24) for the connection (25) for the power supply, in particular for the connection (25) to a battery (32), for example in the manner of a tulip adapter, a plug-in adapter or the like, in such a way that the connection (25) can be positioned to the electronic module (8) and/or to the switching module (12), and that further preferably the connection (25) is in electrical connection with the electronic module (8) and/or the switching module (12). .

Device for controlling an electric motor (4) according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the setpoint generator (15) has a circuit board (26) with contact surfaces (27) corresponding to the digital values of the setpoint specification, and that preferably a grinder (29), in particular a 5-finger, is operatively connected to the actuating element (13). -Grinder, the respective contact surfaces (27) are contacted according to the position of the actuating element (13), so that preferably two further contact surfaces (28) on the circuit board (26) generate the signal for the right/left function of the electric motor (4). , and that even more preferably a contact bridge (33) which is operatively connected to a switching lever (30) on the switching module (12) contacts the respective further contact surface (28) in accordance with the right/left position.

Device for controlling an electric motor (4) according to one of the Claims 1 until 6 , characterized in that the electronic module (8) contains a monitoring circuit for monitoring the temperature, the current or the like, such that the operation of the electric motor (4) can be switched off in the event of an overtemperature, an overcurrent or the like, and that preferably a light source, such as an LED, for indicating an overtemperature, an undervoltage or the like is in electrical connection with the monitoring circuit.