BR102016022504A2 - Engine relief system, e, electrical tool - Google Patents

Abstract

uma ferramenta elétrica e um sistema de acionamento de motor são providos. o sistema de acionamento de motor inclui um comutador de gatilho, um comutador eletrônico, e um circuito de controle de comutador conectado entre o comutador de gatilho e o comutador eletrônico. o comutador de gatilho é conectado em série a uma fonte de alimentação. o comutador eletrônico é configurado para controlar um motor a ser alimentado ou desalimentado. o circuito de controle de comutador é configurado para controlar o comutador eletrônico com base em um estado do comutador de gatilho, em que o comutador eletrônico é retardado a ser desligado depois do comutador de gatilho ser desligado para controlar o motor a ser desalimentado posteriormente em um instante no qual o comutador de gatilho é desligado.

Description

“SISTEMA DE ACIONAMENTO DE MOTOR, E, FERRAMENTA ELÉTRICA” CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção se refere a uma ferramenta elétrica, e em particular a um sistema de acionamento de motor aplicável à ferramenta elétrica.

FUNDAMENTO

[002] Na produção e na vida das pessoas, diferentes ferramentas elétricas são usualmente necessárias para completar várias tarefas. Por exemplo, uma serra elétrica é usada para realizar tarefas, tais como na exploração florestal, cortes transversais de troncos, cortes de ramos e cortes de madeira; uma furadeira elétrica é usada para perfurar furos, uma chave de fenda elétrica é usada para apertar ou remover parafusos, e uma fresadora portátil é usada para realizar o processamento de bordas, a operação de eliminação de rebarbas e o polimento em vidro e resina. As ferramentas elétricas são fáceis de ser operadas e reduzem o trabalho.

[003] A figura 1 mostra um circuito de acionamento para uma ferramenta elétrica na tecnologia convencional. Um comutador de gatilho 90 é necessário na ferramenta elétrica da tecnologia convencional para controlar a ferramenta elétrica para operar ou não. O comutador de gatilho 90 é conectado entre uma fonte de alimentação 92 e um inversor 94 da ferramenta elétrica. Quando o comutador de gatilho 90 é ligado, a ferramenta elétrica está em operação, e um circuito de controle de acionamento 93 emite um sinal de acionamento com base em uma posição de um campo magnético de um rotor detectado por um sensor de posição 99, para controlar um inversor 94 para converter potência elétrica da fonte de alimentação 92 em potência de corrente alternada que é fornecida para um motor 95, de forma que o motor 95 acione uma cabeça de trabalho da ferramenta elétrica para operar. Desde quando o comutador de gatilho 90 é conectado entre a fonte de alimentação 92 e um inversor 94 da ferramenta elétrica, é exigido que o comutador de gatilho 90 tenha uma corrente nominal muito alta. Por exemplo, em uma furadeira elétrica, a corrente nominal pode ser de até cerca de 10 Ampères. Na prática, um comutador de gatilho que pode resistir a uma alta corrente é caro, o que aumenta o custo da ferramenta elétrica.

SUMÁRIO

[004] Uma ferramenta elétrica e um sistema de acionamento de motor para a ferramenta elétrica são providos de acordo com a presente invenção para reduzir o custo.

[005] Um sistema de acionamento de motor é provido de acordo com uma modalidade na presente invenção. O sistema de acionamento de motor inclui: um inversor acoplado a uma fonte de alimentação compreendendo uma pluralidade de elementos de comutação semicondutores e configurado para converter uma voltagem provida pela fonte de alimentação em potência de corrente alternada para alimentar um motor elétrico; um circuito de controle de acionamento de motor configurado para emitir um sinal de acionamento para controlar um modo de potência dos elementos de comutação semicondutores em um inversor; um comutador de gatilho; um comutador eletrônico conectado entre a fonte de alimentação e o circuito de controle de acionamento de motor; e um circuito de controle de comutador acoplado ao comutador de gatilho e ao comutador eletrônico e configurado para ligar ou desligar o comutador eletrônico com base em um estado do comutador de gatilho.

[006] Preferivelmente, o circuito de controle de comutador compreende uma unidade de retardo conectada entre o comutador eletrônico e o comutador de gatilho e configurada para retardar o desligamento do comutador eletrônico por um tempo de retardo desde quando o comutador de gatilho é desligado.

[007] Preferivelmente, o circuito de controle de acionamento de motor compreende um microcontrolador configurado para detectar o estado do comutador de gatilho e controlar o motor para frenar durante o tempo de retardo.

[008] Preferivelmente, o comutador eletrônico é um primeiro comutador eletrônico, o circuito de controle de comutador compreende adicionalmente um segundo comutador eletrônico, e um diodo, e um terminal de controle do segundo comutador eletrônico é acoplado a um catodo do diodo através da unidade de retardo, um anodo do diodo é acoplado à fonte de alimentação através do comutador de gatilho, um primeiro terminal do segundo comutador eletrônico é acoplado a um terminal de controle do primeiro comutador eletrônico através de um primeiro resistor, o terminal de controle do primeiro comutador eletrônico é acoplado à fonte de alimentação através de um segundo resistor, um primeiro terminal do primeiro comutador eletrônico é acoplado à fonte de alimentação, um segundo terminal do primeiro comutador eletrônico é acoplado ao circuito de controle de acionamento de motor, e o terminal de controle do segundo comutador eletrônico é acoplado ao segundo terminal do segundo comutador eletrônico através de um terceiro resistor.

[009] Preferivelmente, a unidade de retardo compreende um capacitor e um quarto resistor, o quarto resistor é conectado entre o catodo do diodo e o terminal de controle do segundo comutador eletrônico, e o capacitor é conectado entre o catodo do diodo e a terra.

[0010] Preferivelmente, uma corrente nominal do comutador de gatilho é inferior a 100 Miliampères.

[0011 ] Preferivelmente, o circuito de controle de acionamento de motor compreende um microcontrolador que é configurado para detectar uma operação do comutador de gatilho e controlar, depois de saber que o comutador de gatilho está desligado, o motor para realizar uma operação de frenagem e é configurado para enviar, depois da operação de frenagem do motor ser completada, um sinal de controle para o circuito de controle de comutador para desligar o comutador eletrônico.

[0012] Preferivelmente, o comutador eletrônico é um primeiro comutador eletrônico, o circuito de controle de comutador compreende um segundo comutador eletrônico, um primeiro diodo e um segundo diodo; e um terminal de controle do segundo comutador eletrônico é acoplado a um catodo do primeiro diodo através de um primeiro resistor, um anodo do primeiro diodo é acoplado à fonte de alimentação através do comutador de gatilho, um primeiro terminal do segundo comutador eletrônico é acoplado a um terminal de controle do primeiro comutador eletrônico através de um segundo resistor, o terminal de controle do primeiro comutador eletrônico é acoplado a um primeiro terminal do primeiro comutador eletrônico através de um terceiro resistor, o primeiro terminal do primeiro comutador eletrônico é acoplado à fonte de alimentação, um segundo terminal do primeiro comutador eletrônico é acoplado ao circuito de controle de acionamento de motor, um segundo terminal do segundo comutador eletrônico é acoplado à terra, o terminal de controle do segundo comutador eletrônico é acoplado ao segundo terminal do segundo comutador eletrônico através de um quarto resistor, um catodo do segundo diodo é acoplado ao catodo do primeiro diodo, e um anodo do segundo diodo é acoplado ao microcontrolador.

[0013] Preferivelmente, o circuito de controle de comutador compreende um capacitor conectado entre o terminal de controle do segundo comutador eletrônico e a terra.

[0014] Preferivelmente, o microcontrolador é configurado para: enviar, depois do comutador de gatilho ser desligado, um sinal de controle de alto nível para o anodo do segundo diodo para controlar o circuito de controle de comutador para manter o primeiro comutador eletrônico estando ligado; continuar a enviar o sinal de controle de alto nível para o anodo do segundo diodo depois de saber que o comutador de gatilho está desligado; e enviar, depois da operação de frenagem do motor ser completada, um sinal de controle de baixo nível para o anodo do segundo diodo para controlar o circuito de controle de comutador para desligar o primeiro comutador eletrônico.

[0015] Um sistema de acionamento de motor é provido adicionalmente de acordo com uma modalidade na presente invenção, que inclui um comutador de gatilho, um comutador eletrônico, e um circuito de controle de comutador conectado entre o comutador de gatilho e o comutador eletrônico. O comutador de gatilho é conectado em série a uma fonte de alimentação. O comutador eletrônico é configurado para controlar um motor a ser alimentado ou desalimentado; e o circuito de controle de comutador é configurado para controlar o comutador eletrônico com base em um estado do comutador de gatilho, em que o comutador eletrônico é retardado a ser desligado depois do comutador de gatilho ser desligado para controlar o motor a ser desalimentado posteriormente em um instante no qual o comutador de gatilho é desligado.

[0016] Preferivelmente, o comutador de gatilho e o motor são arranjados em dois diferentes ramificações de corrente, respectivamente, e uma corrente que flui através do comutador de gatilho é inferior a uma corrente de operação do motor enquanto o sistema de acionamento de motor é alimentado para operar.

[0017] Preferivelmente, a corrente que flui através do comutador de gatilho é inferior a um por cento da corrente de operação do motor enquanto o sistema de acionamento de motor é alimentado para operar.

[0018] Preferivelmente, o sistema de acionamento de motor compreende adicionalmente um microcontrolador, e o comutador eletrônico é conectado em série entre a fonte de alimentação e o microcontrolador.

[0019] Preferivelmente, o comutador de gatilho é um comutador que pode ser operado manualmente por um usuário.

[0020] Uma ferramenta elétrica é adicionalmente provida de acordo com uma modalidade na presente invenção, que inclui um alojamento, uma cabeça de trabalho que se estende para fora do alojamento, um motor para acionar a cabeça de trabalho, e o sistema de acionamento de motor, como qualquer uma descrita acima.

[0021 ] Preferivelmente, a ferramenta elétrica é uma de uma furadeira elétrica, uma chave de fenda elétrica, uma fresadora portátil e uma serra elétrica.

[0022] Na ferramenta elétrica acima, um comutador de gatilho e o motor são arranjados em dois diferentes comutadores de corrente, respectivamente, e o comutador de gatilho não é conectado entre a fonte de alimentação e um inversor. Desta maneira, uma corrente que flui através do comutador de gatilho é grandemente reduzida, e a ferramenta elétrica não precisa incluir um caro comutador de gatilho de alta corrente, de forma que o custo é baixo. Em adição, um trajeto de fornecimento entre a fonte de alimentação e o circuito de controle de acionamento de motor é cortado depois do retardo por um tempo de retardo desde um instante no qual o comutador de gatilho é desligado, e uma operação de frenagem é completada pelo motor no tempo de retardo, o que pode proteger efetivamente o motor.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0023] Nos desenhos: a figura 1 é um diagrama esquemático de um circuito de acionamento para uma ferramenta elétrica na tecnologia convencional; a figura 2 é um diagrama esquemático de um sistema de acionamento de motor de acordo com uma modalidade na presente invenção; a figura 3 é um diagrama de circuito específico de um circuito de controle de comutador, conectado a um microcontrolador, uma fonte de alimentação e um regulador de voltagem, como mostrado na figura 2; a figura 4 é um diagrama esquemático de um sistema de acionamento de motor de acordo com outra modalidade na presente invenção; a figura 5 é um diagrama de circuito específico de um circuito de controle de comutador conectado a um microcontrolador, uma fonte de alimentação e um regulador de voltagem como mostrado na figura 4; e a figura 6 é um diagrama esquemático de uma furadeira elétrica tendo um sistema de acionamento de motor descrito acima.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES

[0024] Modalidades na presente invenção são descritas em detalhe daqui por diante em conjunção com os desenhos, de modo a tomar mais claras as soluções técnicas e outro efeito vantajoso da presente invenção. Pode ser entendido que os desenhos são somente providos para referência e ilustração, sem limitar a presente invenção. As dimensões mostradas nos desenhos são somente para a clara descrição e não limitam a relação de escala.

[0025] Como mostrado na figura 2, um sistema de acionamento de motor de acordo com a presente invenção é configurado para acionar um motor 70 para operar. Na modalidade, o motor 70 é um motor de corrente contínua sem escovas (BLDC) que inclui um estator e um rotor que pode ser girado em relação ao estator. O estator inclui um núcleo de estator e um enrolamento de estator enrolado sobre o núcleo de estator. O núcleo de estator pode ser feito de um material magnético macio, tal como ferro puro, ferro fundido, aço fundido, aço elétrico, aço ao silício. O rotor inclui um ímã permanente e um ventilador de resfriamento.

[0026] Uma fonte de alimentação 10 provê potência para o motor 70. Na modalidade, a fonte de alimentação 10 é uma bateria de íons de lítio. Em outras modalidades, a fonte de alimentação pode ser outros tipos de baterias, tais como uma bateria de níquel-hidreto metálico, uma bateria de polímero de lítio, uma célula de combustível e uma célula solar. A fonte de alimentação 10 pode também ser uma bateria recarregável. A fonte de alimentação é arranjada de modo removível em uma ferramenta elétrica provida com o motor 70.

[0027] O sistema de acionamento de motor inclui um comutador de gatilho 20, um circuito de controle de comutador 30, um comutador eletrônico 40, um circuito de controle de acionamento de motor, um inversor 60 e um sensor de posição 80. O circuito de controle de acionamento de motor inclui um regulador de voltagem 50, um microcontrolador 55 e um acionador 58, e é configurado para emitir um sinal de acionamento para controlar um modo de potência de um inversor 60.

[0028] O comutador de gatilho 20 é conectado entre a fonte de alimentação 10 e o circuito de controle de comutador 30. O comutador de gatilho 20 é ligado em um caso no qual é exigido que o motor 70 opere, e o comutador de gatilho 20 é desligado em um caso no qual é exigido que o motor 70 pare de operar.

[0029] O comutador eletrônico 40 é conectado entre a fonte de alimentação 10 e o regulador de voltagem 50, e é configurado para controlar um trajeto de fornecimento entre a fonte de alimentação 10 e o regulador de voltagem 50 a ser ligado ou desligado. O regulador de voltagem 50 é conectado ao microcontrolador 55 e ao acionador 58, e é configurado para reduzir uma voltagem provida pela fonte de alimentação 10 para uma voltagem de 5 Volts e uma voltagem de 12 Volts. A voltagem de 5 Volts é provida para o microcontrolador 55, e a voltagem de 12 Volts é provida para o acionador 58. Em outras modalidades, o regulador de voltagem 50 pode regular a voltagem da fonte de alimentação 10 para outras voltagens de diferentes magnitudes com base nas exigências dos elementos eletrônicos nos diferentes motores. Se a voltagem provida pela fonte de alimentação 10 puder acionar diretamente o microcontrolador 55 e o acionador 58, o regulador de voltagem 50 pode não ser provido.

[0030] O acionador 58 é configurado para realizar aumento de voltagem ou amplificação de corrente no sinal de acionamento emitido pelo microcontrolador 55 e então transmite o sinal processado para um inversor 60. O acionador 58 pode ser um acionador de porta lógica. Deve ser entendido que, se o sinal de acionamento emitido pelo microcontrolador 55 for suficientemente alto para acionar os elementos de comutação semicondutores de um inversor 60, o acionador 58 pode não ser provido.

[0031] O acionador 58 é conectado entre o microcontrolador 55 e um inversor 60. Um inversor 60 é conectado diretamente através da fonte de alimentação 10 e é conectado ao motor 70. O inversor 60 pode ser um inversor trifásico, o qual inclui múltiplos, por exemplo, seis, elementos de comutação semicondutores. O sensor de posição 80 pode ser preferivelmente um sensor de efeito de Hall que é arranjado no estator ou arranjado em um local perto do rotor, e é configurado para detectar uma posição de um polo magnético do rotor. Deve ser entendido que, como uma alternativa, a posição do polo magnético do rotor pode ser detectada de uma maneira sem sensor. O microcontrolador 55 emite, com base na posição do polo magnético do rotor, detectada por um sensor de posição 80, um sinal de acionamento de PWM para controlar os elementos de comutação semicondutores em um inversor 60 a ser ligado ou desligado, de forma a controlar um modo de potência de motor 70 para comutar o motor e/ou controlar a velocidade do motor.

[0032] Pode ser visto da descrição acima que, uma vez quando um inversor 60 está sempre conectado através da fonte de alimentação 10, o motor 70 pode ser ligado ou desligado simplesmente pelo controle do trajeto de fornecimento entre o circuito de controle de acionamento de motor e a fonte de alimentação 10 a ser ligado ou desligado. Quando o regulador de voltagem 50 do circuito de controle de acionamento é alimentado para operar, o sistema de acionamento de motor aciona o motor 70 para operar, e o motor 70 aciona uma cabeça de trabalho da ferramenta elétrica alojando o motor para operar. O circuito de controle de comutador 30 é conectado à fonte de alimentação 10 através do comutador de gatilho 20 e controlar, com base em uma ação de ligação ou de desligamento do comutador de gatilho 20, o comutador elétrico 40 a ser ligado ou desligado, e controlando assim um estado de operação do sistema de acionamento de motor inteiro.

[0033] Como mostrado na figura 3, o circuito de controle de comutador 30 inclui um tríodo Q2, resistores RI a R4 e um diodo Dl. Um anodo do diodo Dl é conectado à fonte de alimentação 10 através do comutador de gatilho 20, e um catodo do diodo Dl é conectado à terra através de um capacitor Cl e é também conectado a uma base do tríodo Q2 através do resistor R4. A base do tríodo Q2 é também conectada a um emissor do tríodo Q2 através do resistor R3. Um coletor do tríodo Q2 é conectado à fonte de alimentação 10 através do resistor RI e do resistor R2, que são conectados em série, e um nó entre o resistor RI e o resistor R2 é conectado a um terminal de controle do comutador eletrônico 40. Na modalidade, o comutador eletrônico 40 é um transistor de efeito de campo semicondutor de óxido de metal de canal-p (MOSFET) Ql, o qual tem uma porta lógica servindo como o terminal de controle do comutador eletrônico 40 e conectado ao nó entre o resistor RI e o resistor R2, uma fonte servindo como um primeiro terminal do comutador eletrônico 40 e conectada à fonte de alimentação 10, e um dreno servindo como um segundo terminal do comutador eletrônico 40 e conectado ao regulador de voltagem 50. Em outras modalidades, o primeiro comutador eletrônico 40 pode ser um tríodo PNP tendo uma base, um emissor e um coletor que servem como o terminal de controle, o primeiro terminal e o segundo terminal do comutador eletrônico 40, respectivamente. Na modalidade, o tríodo Q2 também serve como um elemento de comutador eletrônico. Em outras modalidades, o tríodo Q2 pode ser substituído por um elemento de MOSFET.

[0034] Um pino de comutação externo 550 do microcontrolador 55 é conectado ao comutador de gatilho 20. Quando o microcontrolador 55 é alimentado para operar, uma operação do comutador de gatilho 20 é lida de uma maneira em tempo real. Em um exemplo, quando o comutador de gatilho 20 é ligado, o pino de comutação externo 550 recebe um sinal de alto nível; e quando o comutador de gatilho 20 é desligado, o pino de comutação externo 550 recebe um sinal de baixo nível. O microcontrolador 55 controla, depois de saber que o comutador de gatilho 20 está desligado, o motor 70 para realizar uma operação de frenagem.

[0035] Um princípio de operação do sistema de acionamento de motor é descrito abaixo.

[0036] Antes do comutador de gatilho 20 ser comprimido, isto é, quando o comutador de gatilho 20 está em um estado desligado, o tríodo Q2 está em um estado desligado, uma voltagem no nó entre o resistor RI e o resistor R2 é igual a uma voltagem da fonte de alimentação 10, o MOSFET Q1 está em um estado desligado, nenhuma fonte de alimentação é provido para o regulador de voltagem 50, e o motor 70 não opera.

[0037] Quando o comutador de gatilho 20 é comprimido, uma corrente provida pela fonte de alimentação 10 carregará o capacitor Cl no circuito de controle de comutador 30. Quando uma voltagem através do capacitor Cl atinge uma voltagem de ligação para o tríodo Q2, o tríodo Q2 é ligado, e a corrente provida pela fonte de alimentação 10 flui através do resistor R2 e do resistor RI e gera uma queda de voltagem no nó entre o resistor R2 e o resistor RI. Por conseguinte, o MOSFET Q1 é ligado, e a fonte de alimentação 10 provê potência para o regulador de voltagem 50 através do MOSFET Ql. Como descrito acima, o sistema de acionamento de motor está em operação, e o motor 70 aciona, mediante o acionamento do microcontrolador 55, a cabeça de trabalho da ferramenta elétrica para operar. Neste caso, o pino de comutação externo 550 do microcontrolador 55 lê a operação do comutador de gatilho 20 de uma maneira em tempo real.

[0038] Quando o comutador de gatilho 20 é desligado, porque o capacitor Cl irá se descarregar e a voltagem através do capacitor Cl irá cair abaixo de um valor pré-ajustado, tal como 0,7 Volt, depois de um tempo de retardo desde quando o comutador de gatilho 20 é desligado, o MOSFET Q1 não será desligado imediatamente, mas manterá o estado ligado durante o tempo em que a voltagem através do capacitor Cl é mais alta do que o valor pré-ajustado. O microcontrolador 55, ao saber da operação de desligamento do comutador de gatilho 20, envia o sinal de acionamento para um inversor 60 através do acionador 58 para controlar o motor 70 para realizar a operação de frenagem. Durante a frenagem, o motor propriamente dito gera torque eletromagnético, que tem uma direção oposta à direção de rotação do motor, e o motor absorve energia mecânica a partir da cabeça de trabalho, converte a energia mecânica para energia elétrica e consome a energia elétrica no interior do motor, para parar a rotação do motor tão logo quanto possível. Em um exemplo, o motor 70 leva somente 0,3 segundo para frenar. O capacitor Cl e o resistor R4 constituem um circuito de retardo. Um tempo de retardo do circuito de retardo é com relação a um valor de resistência do resistor R4 e um valor de capacitância do capacitor Cl. Isto é, por ajuste dos valores do capacitor Cl e do resistor R4, o MOSFET Q1 pode ser desligado depois do retardo por um tempo de retardo de 0,3 segundo desde um instante no qual o comutador de gatilho 20 é desligado, e é assegurado que o microcontrolador 55 complete a operação de frenagem do motor no tempo de retardo. Em outras modalidades, o tempo de retardo do circuito de retardo pode ser ajustado correspondentemente com base nas diferentes exigências dos produtos nos quais o motor é aplicado. Quando a voltagem através do capacitor Cl é inferior à voltagem de ligação do tríodo Q2, o tríodo Q2 é desligado e então controla o MOSFET Q1 para ser desligado, de forma que um trajeto de conexão entre o regulador de voltagem 50 e a fonte de alimentação 10 é desligado, e, por conseguinte, o motor 70 para de operar.

[0039] Na modalidade, o diodo D1 é um elemento unidirecional, o qual pode evitar uma corrente de descarga que flui através do comutador de gatilho 20 para o microcontrolador 55 quando o capacitor Cl está se descarregando, de modo a proteger o microcontrolador 55.

[0040] Em um caso no qual a modalidade é aplicada a uma furadeira elétrica, quando o comutador de gatilho 20 é desligado, o motor completa a operação de frenagem durante o tempo de retardo, o que protege efetivamente o motor. Em adição, uma vez que o comutador de gatilho 20 não é conectado entre a fonte de alimentação 10 e um inversor 60, uma corrente que flui através do comutador de gatilho 20 quando o motor é ligado ou desligado é grandemente reduzida para dezenas de Miliampères, enquanto uma corrente de operação do motor atinge dezenas de Ampères. Isto é, a corrente que flui através do comutador de gatilho 20 é inferior a 1/100 da corrente de operação do motor. Por conseguinte, não existe necessidade de usar um caro comutador de gatilho de alta corrente, ao invés deste, um comutador de gatilho tendo uma corrente nominal inferior a 100 Miliampères pode ser selecionado, o qual tem um baixo custo.

[0041] A figura 4 e a figura 5 mostram diagramas de circuito de um sistema de acionamento de motor de acordo com outra modalidade na presente invenção. Funções e relação de conexão do comutador de gatilho 20, do comutador eletrônico 40, do regulador de voltagem 50, do acionador 58, do inversor 60 e do sensor de posição 80 são similares àquelas na modalidade acima. A diferença com relação à modalidade acima está situada no fato de que o circuito de controle de comutador 30 inclui adicionalmente um diodo D2 e um resistor R5. Um anodo do diodo D2 é conectado a um pino de sinal de gatilho 552 do microcontrolador 55. O anodo do diodo D2 é também conectado a uma voltagem V3P3D através do resistor R5. Um catodo do diodo D2 é conectado a um catodo do diodo Dl.

[0042] Na modalidade, a função de corte do trajeto de fornecimento entre a fonte de alimentação 10 e o regulador de voltagem 50 quando uma operação de frenagem de um motor é completada depois do comutador de gatilho 20 ser desligado é obtida por um programa do microcontrolador 55. O microcontrolador 55 armazena um programa de frenagem do motor. Quando o microcontrolador 55 opera normalmente, o pino de sinal de gatilho 552 do microcontrolador 55 emite um sinal de alto nível para o circuito de controle de comutador 30. Depois de um pino de comutação externo 550 do microcontrolador 55 receber um sinal indicando que o comutador de gatilho 20 está desligado, o microcontrolador 55 executa o programa de frenagem do motor mantendo o sinal de alto nível no pino de sinal de gatilho 552 e altera o sinal de alto nível para um sinal de baixo nível depois da operação de frenagem do motor ser completada.

[0043] Um processo de operação do sistema de acionamento de motor de acordo com a modalidade é descrito abaixo.

[0044] Antes do comutador de gatilho 20 ser comprimido, isto é, quando o comutador de gatilho 20 está em um estado desligado, o tríodo Q2 está em um estado desligado, uma voltagem no nó entre o resistor RI e o resistor R2 é igual a uma voltagem da fonte de alimentação 10, o MOSFET Q1 é desligado, nenhuma fonte de alimentação é provido para o regulador de voltagem 50, e o motor 70 não opera.

[0045] Quando o comutador de gatilho 20 é comprimido, uma corrente provida pela fonte de alimentação 10 flui através do resistor R4 e do resistor R3, o tríodo Q2 é ligado quando uma voltagem dividida gerada pelos resistores R3 e R4 atinge uma voltagem de ligação para o tríodo Q2, e uma corrente provida pela fonte de alimentação 10 flui através do resistor R2 e do resistor RI e gera uma queda de voltagem com relação à fonte de alimentação 10 no nó entre o resistor R2 e o resistor Rl. Por conseguinte, o MOSFET Q1 é ligado, e a fonte de alimentação 10 provê potência para o regulador de voltagem 50 através do MOSFET Ql. Como descrito acima, o sistema de acionamento de motor está em operação, e o motor 70 aciona, mediante o acionamento do microcontrolador 55, uma cabeça de trabalho da ferramenta elétrica para operar. Neste caso, o microcontrolador 55 emite um sinal de alto nível em seu pino de sinal de gatilho 552 para o diodo D2, e o microcontrolador 55 também monitora uma operação do comutador de gatilho 20 de uma maneira em tempo real por intermédio do pino de comutação externo 550 do microcontrolador 55.

[0046] Quando o comutador de gatilho 20 é desligado, o pino de comutação externo 550 do microcontrolador 55 toma conhecimento de uma ação de desligamento do comutador de gatilho 20, e o pino de sinal de gatilho 552 do microcontrolador 55 continua emitindo o sinal de alto nível e executa o programa de frenagem para enviar um sinal de acionamento para o inversor 60 através do acionador 58 para controlar o motor 70 para realizar uma operação de frenagem. Durante a operação de frenagem do motor, o tríodo Q2 e o MOSFET Q1 permanecem em um estado ligado, isto é, a fonte de alimentação continua provendo potência para o regulador de voltagem 50. Quando a operação de frenagem do motor é completada, o pino de sinal de gatilho 552 do microcontrolador 55 emite um sinal de baixo nível. Porque tanto o anodo do diodo Dl quanto o anodo do diodo D2 recebem o sinal de baixo nível, tanto o diodo Dl quanto o diodo D2 são desligados, e o tríodo Q2 é desligado, e então o MOSFET Q1 é desligado, de forma que o trajeto de fornecimento entre a fonte de alimentação 10 e o regulador de voltagem 50 é desligado, e o motor 70 para de operar.

[0047] Na modalidade, um capacitor com um pequeno valor de capacitância, tal como 100 Nanofarads, pode ser selecionado como o capacitor Cl. Na modalidade, uma função de filtragem do capacitor Cl é principalmente aplicada. Quando o comutador de gatilho 20 é desligado, uma voltagem em uma base do tríodo Q2 pode ficar instável. O capacitor Cl filtra ruído de voltagem gerado devido a uma operação do comutador de gatilho 20, para evitar a falha de operação do tríodo Q2. O resistor R5 é um resistor pull-up, que estabiliza um nível de saída do pino de sinal de gatilho 552 do microcontrolador 55.

[0048] Na modalidade acima, um tempo de retardo desde quando o comutador de gatilho é desligado até o MOSFET Q1 ser desligado é controlado pelo microcontrolador 55. O microcontrolador 55 pode também realizar outras operações durante o tempo de retardo, tal como o controle de um LED que é usado para indicar um estado do motor, a ser desligado depois de piscar.

[0049] A figura 6 é um diagrama esquemático de uma ferramenta elétrica, TAL como um furadeira elétrica, usando um sistema de acionamento de motor descrito acima. A furadeira elétrica 100 inclui um alojamento 110, uma cabeça de trabalho 120 que se estende para fora do alojamento, e o motor 70 e o sistema de acionamento de motor, como descritos acima, os quais são arranjados dentro do alojamento 110. Um comutador de gatilho 20 é arranjado em um manipulo na parte inferior do alojamento 110 e é operável manualmente por um usuário, para controlar a ferramenta elétrica a ser ligada ou desligada. O sistema de acionamento de motor acima pode ser também aplicado em outras ferramentas elétricas, tais como uma chave de fenda elétrica, uma fresadora portátil e uma serra elétrica.

[0050] Na ferramenta elétrica acima, uma vez que o comutador de gatilho 20 não está conectado entre a fonte de alimentação 10 e um inversor 60, uma corrente que flui através do comutador de gatilho 20 é grandemente reduzida, que pode ser inferior a 20 Miliampères. Consequentemente, um comutador que tem uma corrente nominal de 20 Miliampères pode ser selecionada como o comutador de gatilho 20, levando a um baixo custo. Em adição, um trajeto de fornecimento entre a fonte de alimentação e o regulador de voltagem pode ser cortado depois do retardo por um período desde um instante no qual o comutador de gatilho é desligado, e uma operação de frenagem é completada pelo motor durante o tempo de retardo, o que pode proteger efetivamente o motor.

[0051] As modalidades descritas são meramente modalidades preferidas na presente invenção e não são destinadas a limitar a presente invenção. Várias alterações, substituições e modificações equivalentes feitas dentro do espírito e princípio na presente invenção devem cair dentro do escopo de proteção da presente invenção. Por exemplo, o sistema de acionamento de motor de acordo com a presente invenção não é somente aplicável para acionar um motor de corrente contínua sem escovas, mas também é aplicável para acionar outros tipos de motores. Aqueles versados na técnica podem compreender que, por arranjo do comutador de gatilho e do motor em dois diferentes ramificações de corrente, respectivamente, com o comutador de gatilho sendo conectado em série à fonte de alimentação e com o comutador eletrônico sendo conectado entre a fonte de alimentação e o microcontrolador, e por configuração do circuito de controle de comutador para controlar, com base em um estado incluindo um estado ligado e um estado desligado do comutador de gatilho, um estado do comutador eletrônico, a corrente que flui através do comutador de gatilho é inferior à corrente de operação do motor enquanto o sistema de acionamento de motor é alimentado para operar, e o comutador eletrônico é retardado a ser desligado depois do comutador de gatilho ser desligado, para controlar o motor a ser desalimentado posteriormente em um instante no qual o comutador de gatilho é desligado. Desta maneira, não somente um estado de operação da ferramenta elétrica provida com o motor pode ser controlado por uso de um barato comutador de gatilho de baixa corrente, mas também é assegurado que o motor seja frenado seguramente.

REIVINDICAÇÕES

Claims (17)

1. Sistema de acionamento de motor, caracterizado pelo fato de que compreende: um inversor acoplado a uma fonte de alimentação compreendendo uma pluralidade de elementos de comutação semicondutores e configurado para converter uma voltagem provida pela fonte de alimentação em potência de corrente alternada para alimentar um motor elétrico; um circuito de controle de acionamento de motor configurado para emitir um sinal de acionamento para controlar um modo de potência dos elementos de comutação semicondutores em um inversor; um comutador de gatilho; um comutador eletrônico conectado entre a fonte de alimentação e o circuito de controle de acionamento de motor; e um circuito de controle de comutador acoplado ao comutador de gatilho e ao comutador eletrônico e configurado para ligar ou desligar o comutador eletrônico com base em um estado do comutador de gatilho.

2. Sistema de acionamento de motor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o circuito de controle de comutador compreende uma unidade de retardo conectada entre o comutador eletrônico e o comutador de gatilho e configurada para retardar o desligamento do comutador eletrônico por um tempo de retardo desde quando o comutador de gatilho é desligado.

3. Sistema de acionamento de motor de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o circuito de controle de acionamento de motor compreende um microcontrolador configurado para detectar o estado do comutador de gatilho e controlar o motor para frenar durante o tempo de retardo.

4. Sistema de acionamento de motor de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que o comutador eletrônico é um primeiro comutador eletrônico, o circuito de controle de comutador compreende adicionalmente um segundo comutador eletrônico, e um diodo, e um terminal de controle do segundo comutador eletrônico é acoplado a um catodo do diodo através da unidade de retardo, um anodo do diodo é acoplado à fonte de alimentação através do comutador de gatilho, um primeiro terminal do segundo comutador eletrônico é acoplado a um terminal de controle do primeiro comutador eletrônico através de um primeiro resistor, o terminal de controle do primeiro comutador eletrônico é acoplado à fonte de alimentação através de um segundo resistor, um primeiro terminal do primeiro comutador eletrônico é acoplado à fonte de alimentação, um segundo terminal do primeiro comutador eletrônico é acoplado ao circuito de controle de acionamento de motor, e o terminal de controle do segundo comutador eletrônico é acoplado ao segundo terminal do segundo comutador eletrônico através de um terceiro resistor.

5. Sistema de acionamento de motor de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a unidade de retardo compreende um capacitor e um quarto resistor, o quarto resistor é conectado entre o catodo do diodo e o terminal de controle do segundo comutador eletrônico, e o capacitor é conectado entre o catodo do diodo e a terra.

6. Sistema de acionamento de motor de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que uma corrente nominal do comutador de gatilho é inferior a 100 Miliampères.

7. Sistema de acionamento de motor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o circuito de controle de acionamento de motor compreende um microcontrolador que é configurado para detectar uma operação do comutador de gatilho e controlar, depois de saber que o comutador de gatilho está desligado, o motor para realizar uma operação de frenagem e é configurado para enviar, depois da operação de frenagem do motor ser completada, um sinal de controle para o circuito de controle de comutador para desligar o comutador eletrônico.

8. Sistema de acionamento de motor de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que: o comutador eletrônico é um primeiro comutador eletrônico, o circuito de controle de comutador compreende um segundo comutador eletrônico, um primeiro diodo e um segundo diodo; e um terminal de controle do segundo comutador eletrônico é acoplado a um catodo do primeiro diodo através de um primeiro resistor, um anodo do primeiro diodo é acoplado à fonte de alimentação através do comutador de gatilho, um primeiro terminal do segundo comutador eletrônico é acoplado a um terminal de controle do primeiro comutador eletrônico através de um segundo resistor, o terminal de controle do primeiro comutador eletrônico é acoplado a um primeiro terminal do primeiro comutador eletrônico através de um terceiro resistor, o primeiro terminal do primeiro comutador eletrônico é acoplado à fonte de alimentação, um segundo terminal do primeiro comutador eletrônico é acoplado ao circuito de controle de acionamento de motor, um segundo terminal do segundo comutador eletrônico é acoplado à terra, o terminal de controle do segundo comutador eletrônico é acoplado ao segundo terminal do segundo comutador eletrônico através de um quarto resistor, um catodo do segundo diodo é acoplado ao catodo do primeiro diodo, e um anodo do segundo diodo é acoplado ao microcontrolador.

9. Sistema de acionamento de motor de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o circuito de controle de comutador compreende um capacitor conectado entre o terminal de controle do segundo comutador eletrônico e a terra.

10. Sistema de acionamento de motor de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o microcontrolador é configurado para: enviar, depois do comutador de gatilho ser desligado, um sinal de controle de alto nível para o anodo do segundo diodo para controlar o circuito de controle de comutador para manter o primeiro comutador eletrônico estando ligado; continuar a enviar o sinal de controle de alto nível para o anodo do segundo diodo depois de saber que o comutador de gatilho está desligado; e enviar, depois da operação de frenagem do motor ser completada, um sinal de controle de baixo nível para o anodo do segundo diodo para controlar o circuito de controle de comutador para desligar o primeiro comutador eletrônico.

11. Sistema de acionamento de motor compreendendo um comutador de gatilho, um comutador eletrônico, e um circuito de controle de comutador conectado entre o comutador de gatilho e o comutador eletrônico, caracterizado pelo fato de que: o comutador de gatilho é conectado em série a uma fonte de alimentação; o comutador eletrônico é configurado para controlar um motor a ser alimentado ou desalimentado; e o circuito de controle de comutador é configurado para controlar o comutador eletrônico com base em um estado do comutador de gatilho, em que o comutador eletrônico é retardado a ser desligado depois do comutador de gatilho ser desligado para controlar o motor a ser desalimentado posteriormente em um instante no qual o comutador de gatilho é desligado.

12. Sistema de acionamento de motor de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o comutador de gatilho e o motor são arranjados em dois diferentes ramificações de corrente, respectivamente, e uma corrente que flui através do comutador de gatilho é inferior a uma corrente de operação do motor enquanto o sistema de acionamento de motor é alimentado para operar.

13. Sistema de acionamento de motor de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a corrente que flui através do comutador de gatilho é inferior a um por cento da corrente de operação do motor enquanto o sistema de acionamento de motor é alimentado para operar.

14. Sistema de acionamento de motor de acordo com a reivindicação 11 ou 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que o sistema de acionamento de motor compreende adicionalmente um microcontrolador, e o comutador eletrônico é conectado em série entre a fonte de alimentação e o microcontrolador.

15. Sistema de acionamento de motor de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 14, caracterizado pelo fato de que o comutador de gatilho é um comutador que pode ser operado manualmente por um usuário.

16. Ferramenta elétrica, caracterizada pelo fato de que compreende um alojamento, uma cabeça de trabalho que se estende para fora do alojamento, um motor para acionar a cabeça de trabalho, e o sistema de acionamento de motor como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 15.

17. Ferramenta elétrica de acordo com a reivindicação 16, caracterizada pelo fato de que a ferramenta elétrica é uma de uma furadeira elétrica, uma chave de fenda elétrica, uma fresadora portátil e uma serra elétrica.