CN101542892A

CN101542892A - 采用相电流的相位角控制的电子换向电机和控制系统

Info

Publication number: CN101542892A
Application number: CNA2008800002480A
Authority: CN
Inventors: 梅迪·艾博尔哈萨尼; 谢勒什·P·韦卡; 仁·H·王; 尤戴·S·迪什潘德
Original assignee: Black and Decker Inc
Current assignee: Black and Decker Inc
Priority date: 2007-05-22
Filing date: 2008-04-30
Publication date: 2009-09-23
Anticipated expiration: 2028-04-30
Also published as: EP2153517A1; US20070267990A1; CN101542892B; US7821217B2; EP2153517A4; WO2008150334A1

Abstract

一种电动工具，其可以包括电子换向电机，诸如，例如具有带内部安装的磁体的转子的无刷直流永磁电机。一种控制系统，其被用来以以下方式控制电机，即：当电机速度增加到超过其额定电机速度时、或者在达到了该电机的最大功率输出后对电机的转矩需求继续增加时，该控制系统以实施弱磁的方式来控制该电机。弱磁可以抵消增加的反电动势并且可以使电机能够在宽速度范围上而不是仅仅在单一的预定运行速度上实现恒定功率和恒定效率。在电机达到其最大功率输出之前可以使用电机的脉宽调制控制。

Description

采用相电流的相位角控制的电子换向电机和控制系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2006年5月22日提交的序列号为第60/802,460号的美国临时专利申请的权益。在主题上，本申请还一般地与于2007年2月19日提交的名称为“Electronically Commutated Motor and Control System”、序列号为第11/676,482号的美国正式专利申请相关，本申请还与于2007年2月20日提交的名称为“DC Motor with Dual Commutator Bar Set and Selectable Seriesand Parallel Connected Coils”、序列号为第PCT/US2007/004541号的PCT国际专利申请相关，通过引用将其公开的内容并入于此。

技术领域

本系统和方法涉及电子换向电机。更具体地，本系统和方法涉及一种电动工具(power tool)的电子换向无刷电机，其中，该电机可以在宽速度范围上提供最大功率输出和最大效率，并且该电机性能(motor performance)可以减少或消除对于复杂的齿轮减速单元(gear reduction unit)的需要。

背景技术

本部分中的陈述仅仅提供与本公开有关的背景信息，并且可以不构成现有技术。

当使用电动工具时，取决于电动工具的具体应用，可能期望不同的速度和转矩。例如，当使用电锯切割经压紧处理的木材时，可能期望低速度、高转矩输出。但当切割软木时，可能更期望高速度、低转矩输出。当电锯中的电机只能够在单一速度上产生其最大功率输出时，则对于需要在出现最大功率的速度以上或以下的速度上执行的那些工作任务来说，可能得不到最大的电机输出功率。在工具性能方面，这可能会增加执行给定任务所需的时间，从而超过电机以其最大功率输出运行时所需的时间。另外，如果电锯是带电池操作的，则给定充电的工具的运行时间可能比电锯中的电机以最大效率操作时所实现的时间缩短了。

发明内容

本系统和方法针对一种使用电子换向电机的电动工具。施加到电机上的脉宽调制和相电流的相位角控制的结合可以被用来以以下方式电子地控制电机，即：使得电机能够在宽速度范围上产生通常连续的功率输出和恒定的效率。这可以消除对于非常复杂的齿轮减速单元的需要。

本系统和方法的电机是具有安装了多个永磁体的转子的无刷永磁电机。与表面安装相反，永磁体可以安装在转子的背部铁心(back iron)的内部。内部安装的永磁体不仅可以产生磁转矩还可以产生磁阻转矩。磁转矩是由来自永磁体的磁通产生的，而磁阻转矩是因为不同的磁通路径而提供的，该不同的磁通路径是由永磁体在转子的背部铁心中的内部安装而产生的。

在一种示例形式中，可以使用以下的控制系统：该控制系统在电机达到通常的最大功率输出点之前实施脉宽调制(PWM)控制，在此之后，可以实施“弱磁”以在宽速度范围上保持基本恒定的功率。通过控制用于给转子励磁的相电流的超前角可以实现弱磁。当电机需要增加转矩时，可以改变相电流以抵消由电机产生的增加的反EMF(电动势)。通过从PWM控制切换到弱磁控制，电机的功率和效率这两者可以在更大的电机运行速度范围上保持相对恒定。实质上，弱磁的使用本质上充当电子的“传动(transmission)”，其使得：在电机速度响应于增加的转矩需求而下降的同时电机的输出功率和效率能够保持相对恒定。因此本申请的系统和方法可以减少或消除对于复杂传动的需要，否则该复杂传动可能是电机在给定速度范围上实现相同程度的对输出功率和效率的控制所需要的。本系统和方法还可以减少或消除对使用复杂的机械装置来物理地移动转子上的磁体的需要。

另外的应用领域将从这里提供的描述中变得更清楚。应当理解：描述和具体的例子只是旨在说明的目的，并不是旨在限制本公开的范围。

附图说明

这里描述的附图只是旨在图示的目的，并不是旨在以任何方式限制本公开的范围。

图1是可以使用本系统的电机的示例性电动工具的正视图；

图2是用本系统和方法实现的控制系统的简化的示例性框图；

图3是无刷永磁电机(没有相绕组)的简化的横截面视图，其图示电机的具有内部安装的永磁体的转子；

图4是图示组成图3的电机所产生的总转矩的转矩分量的示例性曲线图；

图5是图示对图2的电机实施PWM和弱磁控制的方法的示例性流程图；

图6是图示为了在电机的宽速度范围上保持恒定的功率输出在何处使用PWM控制以及在何处使用弱磁控制的示例性曲线图；

图7是图示对图1的电动工具的最大速度设置使用弱磁的示例性曲线图；

图8是图示对图1的电动工具的中等速度设置使用弱磁的示例性曲线图；

图9是图示当将电动工具设置在低速度设置时对图1的电动工具仅使用PWM控制的示例性曲线图；

图10是响应于逐渐增加的转矩需求、在5000rpm(即，低速设置)的恒定速度上电机输出功率和功率损耗的示例性曲线图；

图11是在不同的转矩输出水平和在5000rpm(即，低速设置)的恒定速度上电机效率的示例性曲线图；

图12是示出在12000rpm的中等速度设置上与输出转矩有关的电机速度、输出功率和功率损耗的示例性曲线图；

图13是图示使用PWM控制的范围和弱磁控制的范围、以及在12000rpm的中等速度设置上对每个范围中的电机输出功率和效率的影响的示例性曲线图。

图14是示出在图1的电机的整个运行速度范围上电机输出功率和转矩的示例性曲线图；以及

图15是示出图1的电机的整个运行速度范围上电机输出功率、功率损耗和效率的示例性曲线图。

具体实施方式

下面的描述本质上仅仅是示例性的，并且不是旨在限制本公开、应用、或使用。应当理解：贯穿附图，对应的参考标记指示同样的或对应的部件和特征。

参照图1，示出了包括电机系统10的、钻孔机12形式的电动工具。要立即理解的是：尽管电动工具被图示为钻孔机12，但电机系统10可以在宽泛的各种其它电动工具中实现，所述其它电动工具诸如锯机、磨砂机、刨槽机(router)、钻床、车床、刨槽刨床(router shaper)，锯床(table saw)和近乎任何形式的DC或AC电动工具或设备。

还参照图1，典型地，示例性的钻孔机12包括耦接于齿轮减速单元16的输出的卡盘(chuck)14。齿轮减速单元16的输入连接于电机系统10的电子换向电机10a的输出轴18。扳柄(trigger)20可以用于接通或断开电机10a并且用于控制电机的速度。可充电的电池22可以容纳于钻孔机12的外壳26的手持部分24中、或者附加到钻孔机12的外壳26的手持部分24。控制器28也置于手持部分24中，但可以替代地位于工具12中的其他位置。控制器28可以与扳柄20和电机10a通信，并且可以包括查找表格(look-up table)28a。如图2所图示的，查找表格28a可以包括在与控制器28相关联的存储器中，或者可替代地存储在完全独立的存储器组件中。控制器28可以用于控制电机10a，并且将在以下更详细地描述控制器28。

参照图2，示出了电机系统10的组件的简化的示例性框图。电压调节器34可以用于将经过调节的直流电压提供给控制器28和在钻孔机12中使用的其它电子组件。控制器28可以是具有速度测量子系统和以下节点的微控制器，该节点对由扳柄20的位置所指示的使用者选择速度与所测量的电机10a的速度进行求和。逆变器子系统36可以由控制器28控制，并且可以用于将驱动信号提供给电机10a的相绕组。霍尔效应传感器38可以用于速度检测以检测和监控电机10a的速度。也可以使用其它类型的传感器，包括例如，光学编码器或磁编码器和旋转变压器(resolver)。

在一个示例性实施方案中，逆变器36可以包括六个独立的开关(例如，MOSFETS)，控制器28控制这些开关以控制对电机10a的绕组的供应电压。然而，本系统不限于使用任何特定数目的开关或任何特定数目的相。使用脉宽调制(PWM)控制技术可以改变对电机10a的供电电压。使用霍尔效应位置传感器38连同控制器28存取的查找表格28a，可以消除对使用电流传感器技术来控制电机10a的需要。

如将理解的：可以限制能够供应给电机10a的相绕组的最大电压。当电机10a速度增加时，反电动势与电机速度的增加成比例地增加。在包括与电机10a的最大速度接近的电机速度的特定情形下，反电动势甚至可能高于逆变器36能够供应的最大电压。因此，逆变器36不能给电机10a供应足够的能量以克服增长的反电动势。

为克服在很高的电机速度上的增加的反电动势，或者在达到电机10a的最大输出功率但对电机10a的转矩需求继续增加时，可以使用“弱磁”控制技术。弱磁包括减小在电机10a的转子中安装的永磁体的磁通，这导致减少在超过电机10a的额定速度的速度上电机所产生的反电动势、或者当达到最大电机输出功率但对电机的转矩需求继续增加时电机所产生的反电动势。弱磁包括：通过控制给电机10a的磁场的相绕组供应的电流的相位角来控制转子的励磁。相对于增加的反电动势超前的相电流，使得由永磁体产生的磁通减少，这可以导致永磁体能够产生的反电动势的减少和转矩的减少。然而，当相电流超前时可以增加磁阻转矩。这是因为：利用具有内部永磁体的转子，可以呈现两种类型的转矩：由来自安装在转子中的永磁体的磁通产生的转矩、以及磁阻转矩。通过简略参照图3，示出了无刷永磁电机的转子和定子。本例中的电机是三相、九槽、六极电机。然而，本系统和方法不限于这样的电机，而是可以很容易地在具有多于或少于三相、以及更多或者更少数目的极和槽的电机中实现。

因为内部安装的永磁体，转子形成“凸”结构。通过“凸”，意味着沿着直轴和交轴(分别是D轴和Q轴)的电感是不相等的，并且因此产生了磁阻转矩。从而，每个永磁体具有与其相关联的沿着D轴的电感、以及沿着Q轴的电感(分别是L_d和L_q)。总的磁转矩是磁转矩和磁阻转矩的矢量和。可以安装内部安装的磁体使得它们包括不同取向(orientation)的轴。

在另一示例性实施例中，可以使用其它类型的电机。例如，带有表面安装的永磁体的、在磁体周围具有磁钢带(magnetic steel band)的无刷电机可以与具有内部安装的永磁体的无刷电机相类似地作用。

图4图示了与图3的电机相关联的由磁转矩和磁阻转矩产生的总的转矩。从图4将注意到：当相电流超前于电机10a产生的反电动势45°时，出现最大磁阻转矩。然而，当相电流与反电动势对准时，磁转矩最大。从而，将要理解：实施相电流的超前将减少电机10a产生的磁转矩和反电动势，但这样做将增加磁阻转矩的量。因此，从图4看出，对于这个具体例子，使总的转矩最大化的最佳相位超前角将是25°。从而，通过将相电流超前于反电动势电压的相位25°，使电机10a的合成转矩最大化。相对于可用电压，使合成转矩最大化，使得能够从电机获得超过了不进行弱磁地从内部永磁体转子所能获得的转矩密度、功率密度、效率的更高的转矩密度、更高的功率密度、更高的效率以及恒定功率和恒定效率。这还将在下文中描述。

现在参照图5，图示了示例性流程图100，其阐述了用于对电机10a实施PWM控制和相位角控制(即，弱磁控制)这两者的控制方案。在此流程图中，相位角控制由术语“AF”表示，其意思是“超前触发(advanced firing)”角。术语“超前触发”角仅仅是用于相位超前的不同的术语。

具体参照图5，在操作102，控制器28执行初始化序列以初始化其可能在电机10a的监控和控制操作中使用的所有变量。在操作104，控制器28经由扳柄开关20的输出感测所指令的电机速度。在操作106，控制器28设置PWM占空比使其等于用于使用者所指令的电机速度上的、“无负载”条件下的PWM占空比。从控制器28存取的查找表格28a获得信息，该信息包括覆盖电机10a的运行速度范围的占空比值。在操作108，将触发角“AF”设置为等于使用者所指令的电机速度(ω^*)上的AF_无负载，触发角“AF”也从控制器28存取的查找表格中获得。

在操作110，做出关于所指令的电机速度减去实际测量的电机速度是否等于0的判定。如果对该判定的回答为“是”，则重复操作110。如果对该询问的回答为“否”，则在操作112，控制器28实施PWM占空比控制并且将超前的AF角设置为等于使用者所指令的电机速度(ω^*)上的固定值AF_无负载，其是从控制器28存取的查找表格中获得的。

在操作114，进行检查以判定现在使用的PWM占空比是否小于最大可用的PWM占空比。如果对此询问的回答为“是”，则重复操作110。如果回答为“否”，则执行操作116以启用超前触发(AF)角控制，并且将PWM占空比保持在最大值。一旦执行了操作116，该方法可以返回以再次执行操作110。从而，可以在达到最大可用占空比的点之前使用PWM占空比控制。在该点处，可以实施超前触发角控制以使相电流超前，从而使每安培转矩量最大化。

在图6中还以曲线方式来图示以上控制方案。图6示出了表示不同电机速度上电机10a的功率输出和相电压的曲线120、以及表示不同电机速度上由电机产生的转矩和磁通的示例性转矩/磁通曲线121。曲线120的122部分是线性的渐增的部分，在该部分中可以采用PWM占空比控制。曲线120的124部分表示平坦的恒定的线性部分，在该部分中可以经由结合图5描述的超前角控制而采用弱磁。曲线121的121a部分图示在达到电机10a的最大功率输出的点之前由电机10a产生的转矩和磁通是恒定的。121b部分图示：作为使用弱磁的结果，当电机10a的速度继续增加以超过电机10a的最大功率输出的点时，电机10a的转矩和磁通输出下降。从图6还将注意到，当转矩与总的磁通一起减小时，来自电机10a的输出功率保持恒定。该特征使得控制器28能够以与利用连续变化的传动所实现的方式相类似的方式来电子地控制电机10a。一旦达到额定的电机速度，如所需要的，控制器28控制超前触发角以便保持最大功率。

还在图7、8和9的示例性曲线图中图示了以上内容，这些图表示旨在用于电动工具(诸如，例如，图1中的电动工具12)的电机10a在各种速度设置下的功率输出。在图7中，例如最大速度设置表示为17000rpm，意味着扳柄20被完全地接合(engage)。电机功率输出曲线130包括线性增加部分132和线性恒定部分134。在线性增加部分132中，电机10a的输出转矩是恒定的，如由转矩曲线138的136部分所指示的。一旦达到电机10a的最大功率输出，但使用者要求更高的转矩，则使用超前触发角控制以增加磁阻转矩，这使得当来自电机的总转矩继续增加时电机速度下降，如转矩曲线138的140部分所指示的。从电机10a输出的转矩增加直至达到最大的转矩值，其由曲线140的142部分表示。

在图8中，例如12000rpm的“中等速度设置”也图示了：在达到了来自电机的最大功率输出的点后，当电机的输出转矩增加时，可以使用超前触发角控制来减小电机速度，如曲线130的134部分所示。

在图9中，图示了例如5000rpm的低速度设置。在该例子中，通过线性增加的曲线144来表示电机10a的总的输出功率，通过虚线146来表示电机的最大功率输出。如由曲线148所指示的，电机10a的输出转矩一直是恒定的，直至达到最大功率的点149。因为电机10a的运行没有继续超过其额定速度，因此图9中所图示的低速度设置上不需要超前触发角控制。

图10-15还图示了由本系统和方法的超前触发角控制所提供的性能特征。图10图示了：当电机速度恒定地保持在5000rpm时(如曲线154所指示)电机功率输出曲线150和功率损耗曲线152的示例性曲线图。当转矩需求增加时，功率损耗只是稍微随着电机速度增加。在该例子中没有采用弱磁。

在图11中，当施加到电机上的转矩需求增加时，曲线156表示在恒定的5000rpm电机速度上(如虚线158所表示的)电机10a的效率。效率也保持相对恒定。

图12图示了表示电机输出功率的曲线160、表示功率损耗的曲线162，和表示电机速度的曲线164，以说明在采用弱磁控制的范围中功率损耗怎样保持相对恒定。由曲线160的164a部分表示的输出功率也一直保持恒定直至达到电机10a的最大转矩输出。

在图13中，曲线166表示电机效率，而曲线168表示电机速度。在采用弱磁的运行部分中，电机效率一直保持恒定直至达到电机10a的最大输出转矩的点。图14图示了作为电机速度的函数的电机转矩(由曲线174表示)和电机输出功率(由曲线172表示)。在曲线174中，当转矩开始下降时，实施弱磁控制。

图15是图示作为变化的电机速度的函数的电机输出功率178、电机效率180和功率损耗182的示例性曲线图。一旦达到最大的电机输出功率，效率、功率损耗和输出功率还是保持相对恒定。

应当注意到，图10-15中的示例性曲线图可能图示某个运行条件，曲线图的形状可能基于不同的电机运行条件而变化，并且这些曲线图仅仅是不同电机运行条件的小样本的示例。

在采用本电机系统10的一个示例性实施方案中，对于从零速到最大电机速度的不同速度设置的至少33％范围，电机10a可以达到大约80％的最大输出功率以及小于5％的速度变化。本电机系统10还能够使电机10a在电动工具12的最高速度设置上利用至少大约80％的最大输出功率，并且将输出功率保持为至少大约80％的最大电机输出功率以达到最大转矩。

因为电机系统10能够使电机10a在宽速度范围上(而不是仅仅在一个预定的电机速度上)利用最大输出功率和效率，使用者可以将电动工具设置为给定速度，并且此后即使当由于工作任务的需求而引起电机10a速度波动时，系统10也可以释放最大功率和效率。对于涉及手持电动工具的许多工作任务，这可以减轻当使用该工具时使用者所感受的疲劳，以及/或者可以减小执行给定任务所需的时间量。与使用者施加的力无关，电机10a在宽速度范围上以恒定的最大功率和最大效率运行的能力确保了使用者将利用最小的体力量来完成工作任务。能够在宽速度范围上运行，同时仍然实现最大效率，这还确保了可以使采用电机系统10的电池供电的工具的运行时间最大化。

采用本电机系统10，对电动工具实施这样的控制方案是可行的，即，该控制方案使电动工具能够在宽速度范围(如由控制该工具的使用者所设置的)上以最大瓦特输出条件、和最大效率条件运行。例如，可以实施这样的控制方案，其中采用电机10a的电动工具能够在从最大速度到最大速度的25％(诸如从20000rpm-5000rpm)的范围上以最大瓦特输出、和最大效率运行。可替代地，这样的控制方案将能够使在宽的负载范围(即，低、中和高负载)上高效率(即，实际最大效率)地运行。本电机系统10仍然还可以用于对电动工具实施这样的控制方案，其中，在电机10a的整个运行速度范围上允许电机输出功率下降不超过预定量，例如10％、25％或50％。取决于输出功率下降多少量被认为是可接受的，速度范围可以是1∶1、1∶10、或某个中间范围。

本电机系统10还可以使得能够实施这样的控制方案，由此，在电机10a的整个运行速度范围上电机10a的效率从最大效率仅仅下降最大的预定量，例如不超过10％、25％、50％等等。

本申请中描述的系统和方法也使得能够实施以“电子的”齿轮形式或“连续变化的”齿轮减速，其补充了在电动工具中使用的、用来改变在电动工具中使用的永磁无刷电机的输出速度的传动(transmission)。本系统和方法可以减少、或者可以完全消除对于复杂传动的需要。在达到了电机10a的最大输出功率的点之后、但对于电机的转矩需求继续增加时，可以使用相位角控制和弱磁来控制由电机产生的增加的反电动势。本系统和方法的电机和控制系统可以比在转子表面安装磁体的无刷永磁电机提供更高的转矩密度、更高的功率密度和更高的效率。在本发明和方法中，电机的输出功率可以在较宽的速度范围上基本恒定，同时效率也可以在相同的速度范围上保持相对恒定。可以集成本系统和方法以与现有的固定齿轮减速系统合作来在更宽速度范围上实现甚至更好的恒定输出功率和恒定效率，或者潜在地可以用于替换齿轮减速系统(即，传动)。

如这里提供的各种实施例的描述本质上仅仅是示例性的，并且因此不脱离所提供的描述的要点的变形意欲被包括在本发明的范围之内。例如，以上描述的系统和方法可以用于通常的低速应用，诸如台式电动工具(stationarypower tool)，使得这样的工具可以被配置为直接驱动型(direct drive type)工具。

Claims

1.一种控制电动工具的方法，包括：

提供具有电子换向电机的电动工具，该电子换向电机用于驱动电动工具的工件；

使用弱磁控制技术，以限制由电子换向电机产生的反电动势(EMF)；以及，

使用弱磁控制技术控制由电机产生的合成转矩，使得在电子换向电机的期望运行速度范围内实现基本恒定的功率输出和期望的基本恒定的效率。

2.如权利要求1所述的方法，其中，使用弱磁技术来限制反电动势包括：仅当达到所述电机的额定速度并且在所述电机的速度继续增加超过所述额定速度时，使用弱磁技术来限制反电动势。

3.如权利要求1所述的方法，其中，使用弱磁技术来限制反电动势包括：仅当达到电机的最大功率输出并且所述电机的速度继续增加超过达到所述最大功率输出的速度时，使用弱磁技术来限制反电动势。

4.如权利要求1所述的方法，还包括：在第一运行速度范围内使用脉宽调制(PWM)控制技术来控制所述电机的功率输出；以及

在所述电机的超过所述第一速度范围的第二速度范围内，使用所述弱磁技术。

5.如权利要求1所述的方法，其中，使用弱磁技术包括：使用查找表格来获得超前角，被施加到所述电机的磁场绕组的相电流超前该超前角，当实施所述弱磁技术时，采用所述超前角控制弱磁的量。

6.一种控制电动工具的方法，包括：

提供具有电子换向电机的电动工具，该电子换向电机用于给电动工具的工件提供动力，该电子换向电机包括具有多个内部安装的永磁体的转子；

使用脉宽调制(PWM)控制技术来控制电子换向电机的运行直至达到电子换向电机的基本上最大的功率输出；以及

一旦达到电子换向电机的基本上最大的功率输出，当电机速度还在增加时，使用弱磁控制技术来减少由电机产生的反电动势，使得电子换向电机的输出功率在预定的电机速度范围上保持在基本恒定的水平。

7.如权利要求6所述的方法，其中，所述弱磁控制技术使得能够在所述预定的电机速度范围上获得基本恒定的电机效率。

8.如权利要求6所述的方法，其中，使用所述弱磁控制技术包括：使用查找表格以获得超前角，被施加到所述电机的相电流超前该超前角。

9.如权利要求6所述的方法，其中，使用弱磁控制技术包括：对于所述电机的、超过达到最大电机输出功率的运行点的运行，使用弱磁控制技术来降低所述电机的输出转矩。

10.如权利要求9所述的方法，其中，对于超过所述电机的额定速度的电机运行施加所述弱磁控制技术。

11.一种控制电机驱动的电动工具的方法，包括：

控制施加到电动工具的电机上的电压，其中，该电机包括具有多个内部安装的永磁体的转子，使得基于提供给电动工具的使用者输入可得到变化的电机功率；以及

对于在超过所述电机的预定速度的电机速度上的运行，使用弱磁控制技术以便：可控地增加由电机产生的磁阻转矩，并且减小由电机产生的反电动势，使得所述电机在预定速度范围上电机功率和电机效率基本保持恒定。

12.如权利要求11所述的方法，其中，控制施加到所述电机的电压以提供可变的电机功率包括：使用脉宽调制(PWM)控制技术来控制施加到所述电机的相电流的占空比。

13.如权利要求11所述的方法，其中，使用弱磁技术包括：使用超前角来控制施加到所述电机的电流的相位超前的量。

14.如权利要求13所述的方法，其中，使用超前角包括：基于所述电机的运行速度，从查找表格中获得超前角。

15.一种电动工具，包括：

具有转子的电子换向电机，该转子具有多个内部安装的永磁体；

开关子系统，用于产生给所述电子换向电机电气供电的驱动信号；

控制器，用于控制所述开关子系统实现：

第一控制技术，响应于达到第一转矩输出水平，从所述电子换向电机获得可变的功率输出直至达到所述电子换向电机的最大功率输出；以及

涉及弱磁的第二控制技术，当超过所述第一转矩输出水平将所述电子换向电机的转矩输出增加到第二转矩输出水平时，使得在所述第一和第二转矩输出水平之间保持基本恒定的电机输出功率和效率。

16.如权利要求15所述的装置，其中，所述第一控制技术包括被所述控制器用来控制所述开关子系统的脉宽调制(PWM)控制技术。

17.如权利要求15所述的装置，还包括由所述控制器存取的查找表格，所述查找表格包括可被所述控制器用来控制施加到所述电机的电流的相位的多个超前角。

18.如权利要求15所述的装置，其中，所述控制器基于所述电机的电机速度选择特定的超前角。

19.如权利要求15所述的装置，其中，在所述电机在给定电机速度上产生了最大功率输出后但所述电机的速度继续增加超过所述给定电机速度时，所述控制器使用所述第一控制技术。

20.如权利要求15所述的装置，其中，所述控制器操作以便：在高达所述电机的额定速度的速度范围内采用所述第一控制技术，而对于超过所述额定速度的速度采用所述弱磁。

21.一种电动工具，包括：

具有转子的电子换向电机，该转子具有多个内部安装的永磁体；以及

控制器，对于在电子换向电机的输出功率达到了最大水平后但电子换向电机的输出转矩继续增加时出现的电机运行，该控制器控制电子换向电机以改变施加到电子换向电机的相电流的超前角，从而对由电子换向电机产生的磁通磁场进行弱磁，使得电机输出功率和电机效率在期望的电机速度范围上保持基本恒定。