CN109866097A - 电动工具及其启动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动工具，包括：电机、输出轴、启动电路、刹车装置以及控制器；启动电路用于在电动工具启动过程中使电机的转子以第一加速度作加速运动，刹车装置用于在电动工具刹车过程中使电机的转子以第二加速度作减速运动，控制器用于控制电机的转子在启动过程中的第一最大加速度的大小大于刹车过程中的第二最大加速度的大小；同时该公开了具有上述启动电路和刹车装置的电动工具的启动方法。本发明的电动工具及其启动方法，能够使电机的转子以第一最大加速度进行启动所产生的对旋转件的拧紧扭力大于电机的转子以第二最大加速度进行刹车所产生的对旋转件的松脱扭力，从而防止电动工具的旋转件在急刹过程中飞出带来安全隐患。

Description

电动工具及其启动方法

技术领域

本发明涉及一种电动工具，具体涉及一种启动过程中的最大加速度的大小大于刹车过程中的最大加速度的大小的电动工具。

背景技术

随着电动工具的广泛使用，电动工具的卖方市场的竞争也越来越激烈，为了能争取到更多的用户，各个电动工具厂家以满足客户需要为目标，不断推陈创新。传统的电动工具在启动时，会因为启动时的大电流产生一定的冲击转矩，影响用户使用的手感。为了解决这一问题，很多电动工具厂家在其电动工具中增加了电机的软启动功能，电机两端的电压有效值由零慢慢提升到额定电压，这样电机在软启动过程中的启动电流，就由过去的不可控制的过载冲击电流变成为可控制的启动电流，并且可根据需要调节启动电流或电压的大小，使电机平滑启动。

角磨是一种手持式电动工具，打磨盘是角磨的一种工作附件，常用于切削和打磨。在用户关闭或释放开关时，打磨盘需要快速被停止以防止人体误触造成伤害。目前，越来越多的角磨带刹车功能，刹车功能提高了工作效率、改善了用户体验，但是也带来一个安全隐患：打磨盘有可能飞出伤人。电动工具停机的时候，打磨盘由运动状态到静止状态，打磨盘在惯性力以及法兰件对其摩擦力的作用下做减速运动，使电动工具停机时间变短。如果打磨盘的惯性力的力矩大于其所受到的最大静摩擦力的力矩，这时用于将打磨盘固定在电机轴的上的法兰件会松动，打磨盘有可能会飞出，从而导致安全事故的发生。

如果在电机启动的过程中，使打磨盘受到的惯性力的力矩大于上上法兰件对其最大静摩擦力的力矩，打磨盘与法兰件之间发生会相对位移，上法兰件朝拧紧的方向旋转，从而有效避免电动工具的打磨盘飞出，造成事故。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种针对具有启动功能的电动工具，通过控制启动电路，使得电机的转子在启动过程中的最大加速度的大小大于刹车过程中的最大加速度的大小。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种电动工具，包括：电机，包括定子、转子和绕组；输出轴，能被转子驱动而转动；启动电路，用于在电动工具启动过程中使电机的转子以第一加速度作加速运动；刹车装置，用于在电动工具刹车过程中使电机的转子以第二加速度作减速运动；控制器，用于：控制电机的转子在启动过程中的第一最大加速度的大小大于刹车过程中的第二最大加速度的大小。

进一步地，启动电路，用于在电动工具启动过程中使电机的转子以加速度作加速运动；刹车装置，用于在电动工具刹车过程中使电机的转子以负的加速度作减速运动；控制器，用于控制电机的转子在启动过程中的最大加速度的大小大于刹车过程中的最大加速度的大小。

进一步地，启动电路包括软启动电路，用于在电动工具启动过程中使电机的转子以第一加速度作加速运动。

进一步地，电动工具包括安装在输出轴上的旋转件，通过控制器控制电机的转子在启动过程中的第一最大加速度的大小大于刹车过程中的第二最大加速度的大小后，使输出轴和旋转件之间相互拧紧。

进一步地，电动工具启动过程中，电机的转子以第一最大加速度进行启动时产生使旋转件拧紧的扭力；电动工具在刹车过程中，电机转子以第二最大加速度进行刹车时产生使旋转件拧松的扭力；拧紧扭力大于拧松扭力。

进一步地，启动电路包括：一个半导体开关，用于导通或切断启动电路；半导体开关与控制器电性连接。

进一步地，刹车装置包括刹车电路，用于产生使电机的转子减速的磁场；刹车电路与控制器电性连接。

进一步地，刹车电路包括：一个半导体开关，用于导通或关断刹车电路；半导体开关与控制器电性连接。

进一步地，电动工具还包括：储能电路，储能电路用于在电机处于驱动状态时存储电能，以及在电机处于制动状态时释放电能。

另一种电动工具，包括：电机，包括定子、转子和绕组；输出轴，能被转子驱动而转动；主控开关，用于导通或关断电机的绕组与电源的电性连接；启动电路，用于在电动工具启动过程中使电机的转子以第一加速度作加速运动；刹车装置，用于在电动工具刹车过程中使电机的转子以第二加速度作减速运动；控制器，用于：检测主控开关是导通还是关断；在主控开关导通时，控制电机的转子在启动过程中的第一最大加速度的大小大于刹车过程中的第二最大加速度的大小。

进一步地，启动电路，用于在电动工具启动过程中使电机的转子以加速度作加速运动；刹车装置，用于在电动工具刹车过程中使电机的转子以负的加速度作减速运动；控制器，用于控制电机的转子在启动过程中的最大加速度的大小大于刹车过程中的最大加速度的大小。

进一步地，启动电路包括软启动电路，用于在电动工具启动过程中使电机的转子以第一加速度作加速运动。

进一步地，电动工具包括安装在输出轴上的旋转件，通过控制器控制电机的转子在启动过程中的第一最大加速度的大小大于刹车过程中的第二最大加速度的大小后，使输出轴和旋转件之间相互拧紧。

进一步地，电动工具启动过程中，电机的转子以第一最大加速度进行启动时产生使旋转件拧紧的扭力；电动工具在刹车过程中，电机的转子以第二最大加速度进行刹车时产生使旋转件拧松的扭力；拧紧扭力大于拧松扭力。

进一步的，启动电路包括：一个半导体开关，用于导通或切断启动电路；半导体开关与控制器电性连接。

进一步地，刹车装置包括刹车电路，用于产生使转子减速的磁场；刹车电路与控制器电性连接。

进一步地，刹车电路包括：一个半导体开关，用于导通或关断刹车电路；半导体开关与控制器电性连接。

进一步地，电动工具还包括：储能电路，储能电路用于在电机处于驱动状态时存储电能，以及在电机处于制动状态时释放电能。

进一步地，主控开关为双刀单掷开关或两个单刀单掷开关。

一种用于启动电动工具中具有转子和绕组的电机的方法，该电动工具包括刹车装置和启动电路，该方法包括：获取电动工具刹车过程中电机的转子的最大加速度的大小；使电机的转子在启动过程中的最大加速度的大小大于刹车过程中的最大加速度的大小。

本发明的有益之处在于能有效避免电动工具的旋转件和电机的输出轴之间松脱，防止旋转件飞出，避免安全隐患的发生。

附图说明

图1是一种作为实施例的电动工具的结构示意图；

图2是图1所示的电动工具的部分结构的爆炸图；

图3是图1所示的电动工具的一个实施例的电路框图；

图4是图1所示的电动工具的一个实施例的电路连接示意图；

图5a是电动工具的启动过程中，转子转速与时间的一个实施例的关系图；

图5b是电动工具的启动过程中，转子转速的变化率与时间的一个实施例的关系图；

图6a是电动工具启动过程中，转子转速与时间的另一个实施例的关系图；

图6b是电动工具启动过程中，转子转速的变化率与时间的另一个实施例的关系图。

图7是电动工具的启动方法的一个实施例的示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

参考图1至图3所示的电动工具100，包括：旋转件21、电机24、输出轴22、电源30、刹车电路40、启动电路或软启动电路50。

具体而言，该电动工具100为角磨，旋转件21为打磨盘。

打磨盘21，用于实现例如打磨或切割的工具功能。

电源30用于给电机24提供电能。电源30为直流电源或交流电源。具体而言，交流电源为交流市电；直流电源可由电池包提供。在需要将交流电转换为直流电给电机24供电时，在电源30和电机24之间设置变压器和整流电路(如图3所示)，交流电源经变压器降压再经整流电路输出直流电至电机24。

电机24包括：定子、转子241和绕组242。电源30给电机24供电，绕组242中的线圈通电后产生磁场驱动转子241转动，进而带动与转子241连接的输出轴22转动。具体的，电机24可为交流电机或直流电机，也可为单相或三相电机。

输出轴22能被转子241驱动而转动。输出轴22的一端用于安装或固定打磨盘21。

转子241转动驱动输出轴22转动，进而带动打磨盘21进行打磨或切割工作。需要说明的是，凡是能被转子241驱动而转动的装置都被认为是本发明的输出轴22。

如图2所示，法兰件23包括上法兰件23a和下法兰件23b，用于将打磨盘21固定在输出轴22上，打磨盘21位于上法兰件23a和下法兰件23b之间。上法兰件23a设置在输出轴22靠近外侧的端部位置，下法兰件23b固定在输出轴22靠近电机24的位置。其中，上法兰件23a与打磨盘21之间为可拆卸固定连接(例如，螺纹连接)。转子转动能带动输出轴22、上法兰件23a、打磨盘21和上法兰件23b一起转动。也可以将这里的输出轴22、电机轴、法兰件23统称为输出轴22。当然，在一些工具中，输出轴22仅包括电机轴，或包括电机轴以及与电机轴连接的其它传动装置。

主控开关70，用于导通或关断电机24与电源30的电性连接。具体的，用于导通或关断电机24的绕组242与电源30的电性连接。作为一种实施方式，主控开关70设置在电动工具上可供用户操作的位置。用户触发主控开关70时，导通电机24与电源30的电性连接，电机24驱动打磨盘21打磨或切割工件；用户释放主控开关70时，关断电机24与电源30的电性连接。

启动电路50，用于在用户按下主控开关70时使电机24的转子241加速。

具体地，启动电路包括软启动电路50，软启动电路50连接在电源30和电机24之间，在用户按下主控开关70时，电机24的电压由零慢慢提升到额定电压，并且可根据需要调节启动电流或启动电压的大小，使电机24启动的全过程都不存在冲击转矩，从而实现平滑的启动运行，也就是说启动电路能实现软启动的功能。

用户释放主控开关70时，需快速制动打磨盘21以防止人体误触造成伤害。

刹车电路40，用于在用户释放主控开关70时使电机24的转子241减速。

具体地，刹车电路40连接在电源30和电机24之间，在用户释放主控开关70时，刹车电路40开始工作，在绕组242中产生磁场，转子241切割该磁场，转动的转子241切割磁感线产生制动力，进而使得固定在输出轴22上的打磨盘21减速。

刹车时，打磨盘21由运动状态到静止状态会产生一个惯性力，打磨盘21在上法兰件23a和下法兰件23b对其摩擦力的作用下做减速运动，刹车使电动工具停机时间变短，但可能会使打磨盘21受到的惯性力的力矩大于其所受到的最大静摩擦力的力矩，这时上法兰件23a会松动，打磨盘21可能会飞出，进而导致安全事故的发生。

刹车时，打磨盘21受到一个惯性扭力，其计算公式为：

T＝I×α(1)，

其中T为惯性扭力，I为打磨盘21的转动惯量，α为打磨盘21刹车时的角加速度。另外，打磨盘21还受到上法兰件23a和下法兰件23b的摩擦力，将打磨盘21受到的最大静摩擦力的扭力记为T_f。刹车过程中，当T_f＜T时，最大静摩擦力不足以克服惯性力，打磨盘21与法兰件23之间发生相对位移，上法兰件23a朝拧松的方向旋转，最大静摩擦力减小，进而可能导致上法兰件23a与打磨盘21飞出。

而启动过程中，打磨盘21由静止状态到运动状态会产生一个与刹车过程相反的惯性扭力T′，打磨盘21同样受到上法兰件23a和下法兰件23b的摩擦力，当打磨盘21受到的最大静摩擦力的扭力小于该惯性扭力时，即T_f＜T′时，最大静摩擦力不足以克服惯性力，打磨盘21与法兰件23之间发生相对位移，上法兰件23a朝拧紧的方向旋转，最大静摩擦力增大。这样，输出轴21或上法兰件23a与打磨盘21之间相互拧紧。

经过上述分析，如果在电机24启动时，使上法兰件23a朝拧紧的方向旋转，以补偿上法兰件23a相对打磨盘21拧松的量，或者使上法兰件23a相对打磨盘21拧紧的量大于拧松的量，这样便能有效的防止上法兰件23a和打磨盘21飞出。

也就是说，电动工具100启动过程中，电机的转子24以加速度作加速运动时会打磨盘21产生拧紧扭力；而电动工具100在刹车过程中，电机转子24以负的加速度作减速运动时会对打磨盘21产生松脱扭力。如果能使启动过程产生的拧紧扭力大于刹车过程产生的松脱扭力，电动工具100经过启动作用后，需要更大的拧松力(例如，大于8N/m)，打磨盘21才可能会飞出。

为了解决上述问题，可以使电机24的转子241在启动过程中所产生的惯性扭力大于刹车过程中所产生的惯性扭力。

根据(1)式，可以通过增大电动工具启动时打磨盘21的角加速度，使其大于刹车时打磨盘21或输出轴22的角加速度，这样打磨盘21在启动时受到的惯性扭力大于刹车时的惯性扭力。由于打磨盘21与转子241一起转动，所以可通过增大启动时转子241的加速度来增大启动时打磨盘21的角加速度，使得电机24的转子241在启动过程中的最大加速度的大小大于刹车过程中的最大加速度的大小。

具体地，可通过控制器60来控制软启动电路50和刹车电路40。控制器60与刹车电路40以及软启动电路50电性连接，通过检测主控开关70是导通还是关断来选择运行软启动电路50还是刹车电路40。当检测到主控开关70导通时，控制器60控制软启动电路50运行，使得电机24的转子241在启动过程中的最大加速度大于刹车过程中的最大减速度；当检测到主控开关70关断时，控制器60控制刹车电路40运行，使电机24按预定方式刹车。

具体地，用户触发主控开关70，控制器60检测到主控开关70导通时，控制器60控制软启动电路50运行，使电机24两端的电压按照预定的规则或曲线逐渐增加，电机24的绕组242通电后产生磁场，使电机24的转子241转动，并且随着电压值的逐渐增加，转子241的转速越来越快，直到电机24电压值达到额定电压值后，电机24开始以恒定转速正常运行。当户释放主控开关70，控制器60检测到主控开关70关断，控制器60控制刹车电路40开始工作，使电机24按预定方式减速运行直至停止。为了防止打磨盘21在刹车时出现飞出的可能，在启动过程中，控制器60控制软启动电路50工作，电机24两端的电压按预定方式增加，使电机24的转子241在启动过程中的最大加速度大于刹车过程中的最大减速度。

作为一种可选的实施方式，电动工具100的电路连接示意图如图4所示，此时电机24处于不工作状态。

电动工具的电路主要包括：电源30、主控开关70、第一开关51、第二开关52、第三开关41、第四开关42、第五开关43以及控制器60。控制器60连接到主控开关70，用于检测主控开关70是导通还是关断。第一开关51、第二开关52、第三开关41、第四开关42、第五开关43均为电子开关，具有控制端。控制器60分别连接至第一开关51、第二开关52、第三开关41、第四开关42、第五开关43的控制端，用于控制上述开关的导通和关断。作为可选方案，控制器60是微处理器，例如单片机。

主控开关70连接至电源30，第一开关51连接至主控开关70，主控开关70用于手动的导通或关断电源30与电机24之间的电性连接。第一开关51的另一端连接至电机24的绕组242，第一开关51用于通过控制器60的控制作用自动地导通或关断电源30与电机24之间的电性连接。具体而言，主控开关70是一个双刀单掷开关或两个单刀单掷开关，第一开关51可以是继电器开关。

第二开关52连接至电机24的绕组242和电机24的转子241之间，用于根据控制器60的信号，导通或切断电机24与电源30的电性连接，以调整绕组242两端的电压以预定的规则或曲线上升。具体而言，第二开关52为半导体开关，作为优选的，第二开关52是晶闸管。电源30、主控开关70、第一开关51、第二开关52和电机(转子241、绕组242)连接构成软启动电路50。

电动工具的电路中还包括储能电路44，储能电路44在电机24处于驱动状态时存储电能(即电机在启动过程中和正常运行时存储电能)，在电机24处于制动状态时释放电能。具体地，储能电路44包括一个电能存储元件，作为可选方案，电能存储元件为电容C。可以通过电源30直接给电容充电，还可以通过转子241转动而在转子241两端产生的电动势给电容充电。

作为优选方案，通过转子241在磁场中转动产生的电势给电容充电，此时储能电路44的两端连接至转子241的两端。

第三开关41和第四开关42分别至连接至绕组242的两端，第三开关41的另一端连接至储能电路44的接入端，第四开关42的另一端连接至第五开关43。

作为可选方案，第三开关41和第四开关42的控制端连接至控制器60的同一个输出，使得第三开关41和第四开关42同时接收控制器60的同种信号，即第三开关41和第四开关42在控制器60的作用下能同时导通或关断。具体而言，第三开关41和第四开关42可以是继电器开关，也可以是其他电子开关，例如MOSFET管。

第五开关43的另一端连接至储能电路44的接出端，用于根据控制器60的信号，在导通和关断之间交替切换，以交替的导通和关断储能电路44和绕组242之间的电性连接，从而调整刹车时流经绕组242的电流大小。当第五开关43闭合时储能电路44通过刹车电路40放电，在绕组242中产生磁场，转动的转子241切割磁感线产生制动力，从而实现刹车。具体而言，第五开关43为一个半导体开关，作为可选方案，第五开关43为绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。

在第三开关41和第四开关42之间还连接有续流二极管D，用于在第五开关43关断时，使绕组242中的电流经过二极管续流D，避免冲击电流对第五开关43造成伤害。具体而言，续流二极管包括两个并联的二极管D1和D2。

储能电路44、第三开关41、第四开关42、第五开关43、绕组242、续流二极管连接构成刹车电路40。

下面结合图4对电动工具的软启动电路50和刹车电路40的工作过程做具体的说明。

作为可选方案，以下实施例中，电源30为交流电源、主控开关70为双刀单掷开关、第一开关51为继电器、第三开关41为继电器、第四开关42为继电器。

在一个实施例中软启动电路50工作步骤如下：

用户触发主控开关70，控制器60检测到主控开关70导通；控制器60发出控制信号给第一开关51，第一开关51接收到控制器60发送的控制信号切换到闭合状态或导通状态；控制器60发送控制信号给第二开关52，控制第二开关52关断，使电机24两端电压按预定曲线或预定规则上升；当电机24转速达到一个预设值时，控制器60控制第二开关52保持在导通状态；电机24正常运行。

作为可选方案，第二开关52为晶闸管。具体而言，控制器60在交流电的正半周的某一时刻(例如，t₁时刻)输出触发脉冲给晶闸管的控制器60，使晶闸管导通，启动回路导通，当交流电压下降到接近为零时，晶闸管正向电流小于维持电流而关断，在交流电的负半周，晶闸管承受反方向电压，不能导通。这样，在t₁时刻到交流电由正半周转到负半周的时刻，晶闸管处于导通状态，形成使晶闸管的导通角。在交流电的不同时刻给晶闸管施加触发脉冲，晶闸管的导通角便不同，从而电机24两端的电压有效值不同。通过控制晶闸管的导通角，可以使电机24两端的电压有效值按照预定规则或预定曲线增加。当电机24转速上升达到一个预设值(例如，额定转速的90％)时，控制器60控制晶闸管在交流电的正半周全导通，使电机24转速两端的电压有效值达到最大值，从而实现电机24按额定转速运转，电机24进入正常工作状态。

在电机24启动过程中和正常工作状态中，由于电机24的转子241在磁场中转动，其两端会生成感应电动势，而储能电路44连接到转子241的两端，因此储能电路44的储能元件存储转子241两端的感应电能。

在一个实施例中刹车电路40工作步骤如下：

用户释放主控开关70，控制器60检测到主控开关70关断；控制器60发出控制信号给第一开关51和第二开关52使，第一开关51和第二开关52关断，具而言，先使第二开关52关断，在第二开关52关断后的预定时间(例如，10ms)后使第一开关51关断；控制器60发送信号给第三开关41和第四开关42，使第三开关41和第四开关42同时导通；控制器60输出控制信号给第五开关43，控制第五开关43的导通和/或关断；当电机24转速减小到某一预设值时或第五开关最初导通达到的预定时间后，控制器60控制第五开关43保持关断，并且控制器控制第三开关41和第四开关42断开；电机24停机。

作为可选方案，第五开关43为绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。具体而言，控制器60发送PWM信号给绝缘栅双极型晶体管的栅极，使绝缘栅双极型晶体管交替处于导通和关断状态。当绝缘栅双极型晶体管导通时，刹车电路40导通，储能电路44的储能元件通过刹车电路40放电，在绕组242中产生磁场，转动的转子241切割磁感线产生制动力，实现刹车；当绝缘栅双极型晶体管导通关断时，当绕组242中的电流经过二极管D1和D2续流，避免电流损坏绝缘栅双极型晶体管。

调节PWM信号占空比，可以实现刹车电流的大小，进而控制刹车速度的快慢，即控制刹车时电机24转速的减速度。刹车时可能出现以下情况：绝缘栅双极型晶体管一直关断，此时没有刹车作用；绝缘栅双极型晶体管按照控制器60给定的占空比导通；当绝缘栅双极型晶体管失控时(例如，短路或者控制器60异常)，刹车电流很大，刹车减速度大，这时会出现急刹，打磨盘21可能会被甩出。

为了解决这一问题，至少在电动工具启动的某一阶段，使转子241的最大加速度大于急刹车时转子241的最大减速度，这样可以有效避免打磨盘21被甩出。

下面对电动工具启动的具体过程做详细说明。

通常，为了满足电动工具使用手感和电动工具的本身控制要求，电动工具的启动过程可分为多个阶段。

在一个实施例中，控制器60控制电动工具启动的过程分为三个阶段：第一阶段，电机24转速由静止上升到第一转速，考虑到手感问题，此阶段电机24转速不易上升过快，因此使该阶段中电机24的转速缓慢上升；第二阶段，电机24转速上升到第二转速，此阶段可以使电机24的转速较快上升；第三阶段，电机24转速由第二转速上升到额定转速，此阶段中由于电机24即将进入正常运行阶段，即恒速阶段，通常在恒速阶段会通过PID控制来控制电机24的转速基本保持恒速，如果在此阶段使电机24转速上升较快，则会引起PID调速前出现超调现象，因此在该阶段使电机24转速缓慢上升。

由以上可知，可以在第二阶段内使转子241的最大加速度大于急刹车时转子241的最大减速度，从而使打磨盘21锁紧，避免磨盘被甩出。

作为可选方案，第一转速为额定转速的30％，第二转速为额定转速的80％。

具体地，以晶闸管作为第二开关52为例，在第一阶段中，控制器60控制晶闸管的导通角以较小的速率增加，使电机24的转速缓慢上升；在第二阶段中，控制器60控制晶闸管的导通角以较大的速率增加，使电机24转速快速上升；在第三阶段中，控制器60控制晶闸管的导通角的以较小的速率增加，使电机24转速缓慢上升。晶闸管的导通角可以用晶闸管在交流电的一个周期内的导通时间来表征。

在一个实施例中，晶闸管在启动的三个阶段中的导通时间对应如下：

第一阶段：Dot(t+1)＝Dot(t)+Step1，并且在Dot(t+1)或Dot(t)大于或等于第一导通阈值时，进入第二阶段；

第二阶段：Dot(t+1)＝Dot(t)+Step2，并且在Dot(t+1)或Dot(t)大于或等于第二导通阈值时，进入第三阶段；

第三阶段：Dot(t+1)＝Dot(t)+Step3，并且在Dot(t+1)或Dot(t)大于或等于第三导通阈值时，进入恒速阶段。

其中，Dot(t)表示t时刻晶闸管的导通时间，Dot(t+1)表示t+1时刻晶闸管的导通时间，Step1、step2、step3为常数，可称为步长。由上述可知，通过调整Step2使电机24的转子241转速在第二阶段内具有更大的加速度。

根据交流电源的频率和/或电压不同，t时刻与t+1时刻的间隔时间(即导通角的计算间隔时间)以及初始导通角Dot(0)的取值应当不一样。例如，对于220V、50Hz的交流电源，取t时刻与t+1时刻的间隔时间为10ms，初始导通角Dot(0)＝1500us；对于110V、60Hz的交流电源，取t时刻与t+1时刻的间隔时间为8ms，初始导通角Dot(0)＝1000us。第一导通阈值、第二导通阈值、第三导通阈值根据具体启动的要求或需求设定。

下面结合图5a、图5b以及图6a、图6b，说明电动工具正常的软启动过程中上述各个参数的设置以及采用上述方案的启动过程中上述各个参数的设置，即优化前与优化后启动参数的设置。

以220V、50Hz交流电源的为例，在一个实施例中，取t时刻与t+1时刻的间隔时间为10ms，初始导通角Dot(0)＝1500us，第一导通阈值为3500us，第二导通阈值为8300us，第三导通阈值为9200us。

优化前的启动即电动工具正常的软启动过程中，设置Step1、Step2、Step3分别为80、185、80，则得到转子241转速与时间、转子241转速变化率与时间的曲线图分别如图5a和5b所示。

为了使启动时转子241的最大加速度大于刹车时转子241的最大减速度，需要调整Step1、Step2、Step3的值，从而调整晶闸管的导通角或导通时间。为此，需要在上述优化前的启动即电动工具正常的软启动过程的基础上进行调整。

首先需获取刹车过程中转子241的最大减速度，即急刹车时转子241的最大减速度；根据获取的急刹车时的转子241的最大减速度，调整Step1、Step2、Step3值，使启动时转子241的最大加速度大于急刹车时转子241的最大减速度，例如设置Step1、Step2、Step3分别为100、235、100，则得到时转子241转速与时间、转子241转速变化率与时间的曲线图分别如图6a和图6b所示。

图5a、图5b以及图6a、图6b中，电机24的额定转速均为6000rpm。由图5b和图6b可知，电动工具急刹时的转子241的最大减速度均为183rpm。在正常启动过程中，转子241转速最大加速度为113rpm(如图5b所示)，转子241转速的最大加速度小于急刹时的最大减速度183rpm，因此，不能起到锁紧打磨盘21的作用。在优化后的启动过程中，转子241的转速最大加速度为195rpm(如图6b所示)，转子241转速的最大加速度大于急刹车时的最大减速度183，可以起到锁紧打磨盘21的作用。

如图7所示，一种用于启动电动工具中具有转子241和绕组242的电机24的方法，该电动工具包括软启动电路50和刹车电路40，该方法包括：获取电动工具刹车过程中电机的转子的最大加速度；使电机的转子在启动过程中的最大加速度大于刹车过程中的最大减速度。

具体而言，启动方法如下：

S1：获取刹车时转子241的最大减速度d；

S2：根据刹车时转子241的最大减速度设置启动参数；

具体地，根据刹车时转子241的最大减速度设置启动过程中的各个参数，使转子241在启动过程中的最大加速度K大于刹车过程中的最大减速度d，启动过程中的各个参数包括晶闸管的初始导通角Dot(0)、各个阶段的步长(Step1、Step2、Step3)，以及各个阶段切换的导通阈值(第一导通阈值Dot1、第二导通阈值Dot2、第三导通阈值Dot3)。

S3：检测主控开关70的状态；

S4：判断主控开关70是否导通，如果是，则转至步骤S5，如果不是，则转至步骤S3；

S5：软启动电路50按设定参数运行；

S6：电机24进入正常运行阶段。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (20)

1.一种电动工具，包括：

电机，包括定子、转子和绕组；

输出轴，能被所述转子驱动而转动；

启动电路，用于在所述电动工具启动过程中使所述电机的转子以第一加速度作加速运动；

刹车装置，用于在所述电动工具刹车过程中使所述电机的转子以第二加速度作减速运动；

控制器，用于：

控制所述电机的转子在启动过程中的第一最大加速度的大小大于刹车过程中的第二最大加速度的大小。

2.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于：所述启动电路，用于在所述电动工具启动过程中使所述电机的转子以加速度作加速运动；所述刹车装置，用于在所述电动工具刹车过程中使所述电机的转子以负的加速度作减速运动；所述控制器，用于控制所述电机的转子在启动过程中的最大加速度的大小大于刹车过程中的最大加速度的大小。

3.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于：所述启动电路包括软启动电路，用于在所述电动工具启动过程中使所述电机的转子以第一加速度作加速运动。

4.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于：所述电动工具包括安装在输出轴上的旋转件，通过所述控制器控制所述电机的转子在启动过程中的第一最大加速度的大小大于刹车过程中的第二最大加速度的大小后，所述输出轴和所述旋转件之间相互拧紧。

5.根据权利要求4所述的电动工具，其特征在于：所述电动工具启动过程中，所述电机的转子以第一最大加速度进行启动时产生使所述旋转件拧紧的扭力；所述电动工具在刹车过程中，所述电机转子以第二最大加速度进行刹车时产生使所述旋转件拧松的扭力；所述拧紧扭力大于所述拧松扭力。

6.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于：所述启动电路包括：一个半导体开关，用于导通或切断所述启动电路；所述半导体开关与所述控制器电性连接。

7.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于：所述刹车装置包括刹车电路，用于产生使所述电机的转子减速的磁场；所述刹车电路与所述控制器电性连接。

8.根据权利要求7所述的电动工具，其特征在于：所述刹车电路包括：一个半导体开关，用于导通或关断所述刹车电路；所述半导体开关与所述控制器电性连接。

9.根据权利要求1 所述的电动工具，其特征在于：还包括：储能电路，所述储能电路用于在所述电机处于驱动状态时存储电能，以及在所述电机处于制动状态时释放电能。

10.一种电动工具，包括：

电机，包括定子、转子和绕组；

输出轴，能被所述转子驱动而转动；

主控开关，用于导通或关断所述电机的绕组与电源的电性连接；

启动电路，用于在所述电动工具启动过程中使所述电机的转子以第一加速度作加速运动；

刹车装置，用于在所述电动工具刹车过程中使所述电机的转子以第二加速度作减速运动；

控制器，用于：

检测所述主控开关是导通还是关断；

在所述主控开关导通时，控制所述电机的转子在启动过程中的第一最大加速度的大小大于刹车过程中的第二最大加速度的大小。

11.根据权利要求10所述的电动工具，其特征在于：所述启动电路，用于在所述电动工具启动过程中使所述电机的转子以加速度作加速运动；所述刹车装置，用于在所述电动工具刹车过程中使所述电机的转子以负的加速度作减速运动；所述控制器，用于控制所述电机的转子在启动过程中的最大加速度的大小大于刹车过程中的最大加速度的大小。

12.根据权利要求10所述的电动工具，其特征在于：所述启动电路包括软启动电路，用于在所述电动工具启动过程中使所述电机的转子以第一加速度作加速运动。

13.根据权利要求10所述的电动工具，其特征在于：所述电动工具包括安装在输出轴上的旋转件，通过所述控制器控制所述电机的转子在启动过程中的第一最大加速度的大小大于刹车过程中的第二最大加速度的大小后，所述输出轴和所述旋转件之间相互拧紧。

14.根据权利要求13所述的电动工具，其特征在于：所述电动工具启动过程中，所述电机的转子以第一最大加速度进行启动时产生使所述旋转件拧紧的扭力；所述电动工具在刹车过程中，所述电机转子以第二最大加速度进行刹车时产生使所述旋转件拧松的扭力；所述拧紧扭力大于所述拧松扭力。

15.根据权利要求10所述的电动工具，其特征在于：所述启动电路包括：一个半导体开关，用于导通或切断所述启动电路；所述半导体开关与所述控制器电性连接。

16.根据权利要求10所述的电动工具，其特征在于：所述刹车装置包括刹车电路，用于产生使所述转子减速的磁场；所述刹车电路与所述控制器电性连接。

17.根据权利要求16所述的电动工具，其特征在于：所述刹车电路包括：一个半导体开关，用于导通或关断所述刹车电路；所述半导体开关与所述控制器电性连接。

18.根据权利要求10所述的电动工具，其特征在于：还包括：储能电路，所述储能电路用于在所述电机处于驱动状态时存储电能，以及在所述电机处于制动状态时释放电能。

19.根据权利要求10所述的电动工具，其特征在于：所述主控开关为双刀单掷开关或两个单刀单掷开关。

20.一种用于启动电动工具中具有转子和绕组的电机的方法，该电动工具包括刹车装置和启动电路，该方法包括：

获取所述电动工具刹车过程中所述转子的最大加速度的大小；

使所述电机的转子在启动过程中的最大加速度的大小大于刹车过程中的最大加速度的大小。