CN113710427A - 电动工具 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种电动工具，其被配置为增加电动马达的转数。电动工具(1)包括AC马达(15)(电动马达)和控制单元(4)。AC马达(15)包括永磁体(131)和线圈(141)。控制单元(4)被配置为对AC马达(15)的操作进行控制。控制单元(4)所进行的控制包括弱磁控制。在弱磁控制中，控制单元(4)使弱磁电流流经线圈(141)。弱磁电流是用于在线圈(141)中产生使永磁体(131)的磁通削弱的磁通的电流。

Description

电动工具
技术领域
本发明通常涉及电动工具，并且更具体地涉及包括电动马达的电动工具。
背景技术
被配置为控制电动马达的转数的电动工具是已知的(例如，专利文献1)。专利文献1中所描述的电动工具包括无刷DC马达(电动马达)、电池电压检测器、转动位置检测器和控制单元。电池电压检测器被配置为检测用于驱动无刷DC马达的电池的电压。转动位置检测器被配置为检测无刷DC马达的转动位置。控制单元被配置为基于来自转动位置检测器的信号来控制向无刷DC马达的驱动输出。控制单元被配置为在控制向无刷DC马达的驱动输出时，控制向无刷DC马达的导通角或提前角，使得无刷DC马达的转数或通电电流是与电池电压检测器所检测到的电池电压相对应的目标值。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-144496
发明内容
本发明的目的是提供被配置为增加电动马达的转数的电动工具。
根据本发明的一方面的一种电动马达包括电动马达和控制单元。所述电动马达包括永磁体和线圈。所述控制单元被配置为对所述电动马达的操作进行控制。所述控制单元所进行的控制包括弱磁控制，通过所述弱磁控制，所述控制单元使弱磁电流流经所述线圈。所述弱磁电流是用于在所述线圈中产生使所述永磁体的磁通削弱的磁通的电流。
附图说明
图1是示出根据实施例的电动工具的框图；
图2是示意性示出该电动工具的示意图；
图3是示出该电动工具的操作示例的流程图；以及
图4是示出该电动工具的操作示例的曲线图。
具体实施方式
现在将参考附图来详细说明电动工具1的实施例。注意，以下要说明的实施例仅是本发明的各种实施例中的典型实施例，并且不应被解释为限制性的。相反，可以在未背离本发明的范围的情况下，根据设计选择或任何其它因素以各种方式容易地修改该典型实施例。此外，在以下对实施例的说明中要参考的图2是示意图。也就是说，图2所示的各个构成元件的尺寸(包括厚度)的比并不总是反映这些构成元件的实际尺寸比。
(1)概述
根据典型实施例的电动工具1可以用作冲击螺丝起子、钻螺丝起子或冲击扳手。如图1所示，电动工具1包括AC(交流)马达15(电动马达)和控制单元4。AC马达15例如可以是无刷马达。特别地，根据本实施例的AC马达15是同步马达，并且更具体地是永磁同步马达(PMSM)。控制单元4对AC马达15的操作进行控制。
AC马达15包括具有永磁体131的转子13和具有线圈141的定子14。转子13包括输出轴16。线圈141和永磁体131之间的电磁相互作用使转子13相对于定子14转动。控制单元4进行用于彼此独立地控制供给至AC马达15的弱磁电流(d轴电流)和供给至AC马达15的转矩电流(q轴电流)的矢量控制。控制单元4所进行的控制包括通过矢量控制的弱磁控制。在弱磁控制中，控制单元4使弱磁电流(d轴电流)流经AC马达15的线圈141。弱磁电流在线圈141中产生使永磁体131的磁通削弱的磁通(弱磁)。换句话说，弱磁电流在线圈141中产生方向与永磁体131的磁通的方向相反的磁通。这样增加了AC马达15的转数(输出轴16的转数)。
控制单元4所进行的控制还包括常规控制。在常规控制中，控制单元4不使弱磁电流流经线圈141。也就是说，在常规控制中流经线圈141的电流仅是转矩电流(q轴电流)。在AC马达15的转矩电流相对较大(例如，转矩电流的大小超过预定值)的情况下，控制单元4将其控制从弱磁控制改变为常规控制。因此，在AC马达15需要相对较大的转矩的情况下，常规控制提供相对较大的转矩。
(2)电动工具
如图2所示，电动工具1包括AC马达15、电源32、驱动力传递机构18、冲击机构17、插口23、触发扳机29、控制单元4、转矩测量单元26、钻头转动测量单元25和马达转动测量单元27。另外，电动工具1还包括前端工具。
冲击机构17具有输出轴21。输出轴21是利用从AC马达15传递来的驱动力而转动的构件。插口23是固定到输出轴21且可拆卸地附接前端工具的构件。电动工具1是用于利用从AC马达15供给的驱动力来驱动前端工具的工具。例如，前端工具(以下也称为“钻头”)可以是螺丝起子或钻孔机。前端工具是根据预期用途从各种类型的前端工具中选择的，并且附接至插口23以完成某种类型的机械加工。可选地，前端工具可以直接附接至输出轴21。
AC马达15是用于驱动前端工具的驱动源。AC马达15包括用于输出转动驱动力的输出轴16。电源32是用于供给用于驱动AC马达15的电流的AC电源。电源32包括单个或多个二次电池。驱动力传递机构18调节AC马达15的转动驱动力并输出期望的转矩。驱动力传递机构18包括驱动轴22作为其输出构件。
驱动力传递机构18的驱动轴22连接至冲击机构17。冲击机构17将经由驱动力传递机构18从AC马达15供给的转动驱动力变换成脉冲转矩，由此产生冲击力。冲击机构17包括锤子19、砧座20、输出轴21和弹簧24。锤子19经由凸轮机构附接至驱动力传递机构18的驱动轴22。砧座20联接至锤子19并连同锤子19一起转动。弹簧24使锤子19朝向砧座20偏置。砧座20是与输出轴21一体地形成的。可选地，砧座20可以与输出轴21分开形成并且固定到输出轴21。
除非将大小大于或等于预定值的负载(转矩)施加到输出轴21，否则经由凸轮机构联接在一起的驱动轴22和锤子19彼此一起转动，并且另外，锤子19和砧座20彼此一起转动。因此，与砧座20一体地形成的输出轴21相应地转动。另一方面，如果将大小大于或等于预定值的负载施加到输出轴21，则锤子19在由凸轮机构调节的同时对抗弹簧24而向后移动(即，远离砧座20)。在锤子19与砧座20解除联接的时间点，锤子19在转动的同时开始向前移动，从而在转动方向上向砧座20施加冲击力并由此使输出轴21转动。
触发扳机29是用于接受用于控制AC马达15的转动的操作命令的操作构件。可以通过拉动触发扳机29来切换AC马达15的接通/断开(ON/OFF)状态。另外，通过指示触发扳机29被拉动的深度的操纵变量，可调整输出轴21的转动速度、即AC马达15的转动速度。具体地，操纵变量越大，AC马达15的转动速度变得越高。控制单元4根据指示触发扳机29被拉动的深度的操纵变量，开始或停止转动AC马达15并控制AC马达15的转动速度。在该电动工具1中，前端工具附接至插口23。通过操作触发扳机29来控制AC马达15的转动速度使得能够控制前端工具的转动速度。
根据本实施例的电动工具1包括插口23，由此使前端工具根据预期用途而可更换。然而，前端工具不必是可更换的。可替代地，电动工具1也可被设计为仅允许使用特定类型的前端工具。
转矩测量单元26测量AC马达15的操作转矩。转矩测量单元26例如可以是可检测扭转应变的磁致伸缩应变传感器。该磁致伸缩应变传感器使AC马达15的非转动部分中所设置的线圈检测与通过向AC马达15的输出轴16施加转矩所引起的应变相对应的磁导率的变化，并且输出大小与应变的大小成比例的电压信号。
钻头转动测量单元25测量输出轴21的转动角。在这种情况下，输出轴21的转动角等于前端工具(钻头)的转动角。作为钻头转动测量单元25，例如可以采用光电编码器或磁编码器。
马达转动测量单元27测量AC马达15的转动角。作为马达转动测量单元27，例如可以采用光电编码器或磁编码器。
(3)控制单元
控制单元4包括包含一个或多个处理器以及存储器的计算机系统。通过使计算机系统的处理器执行计算机系统的存储器中所存储的程序来进行控制单元4的功能中的至少一部分。该程序可以存储在存储器中。该程序也可以经由诸如因特网等的远程通信网络下载，或者在存储在诸如存储卡等的非暂时性存储介质中之后进行分发。
控制单元4所进行的控制包括弱磁控制和常规控制。在磁弱控制中，控制单元4使弱磁电流从逆变器电路部51流经AC马达15的线圈141。在常规控制中，控制单元4不使弱磁电流从逆变器电路部51流经线圈141。在满足后面所述的切换条件的情况下，控制单元4所进行的控制是弱磁控制。常规控制是这样进行的控制：弱磁电流的命令值(目标值)cid1被设置为0，并且弱磁电流朝向命令值cid1收敛。弱磁控制是这样进行的控制：弱磁电流的命令值cid1被设置为大于0，并且弱磁电流朝向命令值cid1收敛。在弱磁电流的命令值cid1大于0的情况下，弱磁电流流经AC马达15，由此产生弱磁。
如图1所示，控制单元4包括命令值生成单元41、速度控制单元42、电流控制单元43、第一坐标变换器44、第二坐标变换器45、磁通控制单元46、估计单元47和失步检测单元48。另外，电动工具1还包括逆变器电路部51以及多个(例如，在图1所示的示例中为两个)电流传感器61和62。控制单元4是连同逆变器电路部51一起使用的，并且进行反馈控制以控制AC马达15的操作。
多个电流传感器61和62中的各电流传感器例如包括霍尔元件电流传感器或分流电阻元件。多个电流传感器61和62测量从电源32经由逆变器电路部51供给至AC马达15的电流。在本实施例中，将三相电流(即，U相电流、V相电流和W相电流)供给至AC马达15。多个电流传感器61和62测量至少两相的电流。在图1中，电流传感器61测量U相电流并输出电流测量值iu1，并且电流传感器62测量V相电流并输出电流测量值iv1。
估计单元47对马达转动测量单元27所测量到的AC马达15的转动角θ1进行时间微分，以计算AC马达15的角速度ω1(即，输出轴16的角速度)。
第二坐标变换器45基于马达转动测量单元27所测量到的AC马达15的转动角θ1对多个电流传感器61和62所测量到的电流测量值iu1和iv1进行坐标变换，由此计算电流测量值id1和iq1。也就是说，第二坐标变换器45将与三相电流中的两相电流相对应的电流测量值iu1和iv1变换为与磁场分量(d轴电流)相对应的电流测量值id1和与转矩分量(q轴电流)相对应的电流测量值iq1。
命令值生成单元41生成AC马达15的角速度的命令值cω1。命令值生成单元41根据例如与指示触发扳机29(参见图2)被拉动的深度的操纵变量相对应的大小来生成命令值cω1。也就是说，随着操纵变量的增加，命令值生成单元41相应地增大角速度的命令值cω1。
速度控制单元42基于命令值生成单元41所生成的命令值cω1和估计单元47所计算出的角速度ω1之间的差来生成命令值ciq1。命令值ciq1是指定AC马达15的转矩电流(q轴电流)的大小的命令值。速度控制单元42确定命令值ciq1以减小命令值cω1和角速度ω1之间的差。
磁通控制单元46基于估计单元47所计算出的角速度ω1、电流控制单元43所生成的(后面将说明的)命令值cvq1、以及电流测量值iq1(q轴电流)来生成命令值cid1。命令值cid1是指定AC马达15的弱磁电流(产生d轴方向上的磁通的电流分量)的大小的命令值。在控制单元4所进行的控制是常规控制的情况下，磁通控制单元46所生成的命令值cid1是用于将弱磁电流调整为0的命令值。在控制单元4所进行的控制是弱磁控制的情况下，磁通控制单元46通过后面将说明的确定处理来确定命令值cid1。
电流控制单元43基于磁通控制单元46所生成的命令值cid1和第二坐标变换器45所计算出的电流测量值id1之间的差来生成命令值cvd1。命令值cvd1是指定AC马达15的d轴电压的大小的命令值。电流控制单元43确定命令值cvd1以减小命令值cid1和电流测量值id1之间的差。
另外，电流控制单元43还基于速度控制单元42所生成的命令值ciq1和第二坐标变换器45所计算出的电流测量值iq1之间的差来生成命令值cvq1。命令值cvq1是指定AC马达15的q轴电压的大小的命令值。电流控制单元43生成命令值cvq1以减小命令值ciq1和电流测量值iq1之间的差。
第一坐标变换器44基于马达转动测量单元27所测量到的AC马达15的转动角θ1对命令值cvd1和cvq1进行坐标变换，以计算命令值cvu1、cvv1和cvw1。具体地，第一坐标变换器44将针对磁场分量(d轴电压)的命令值cvd1和针对转矩分量(q轴电压)的命令值cvq1变换成与三相电压相对应的命令值cvu1、cvv1和cvw1。具体地，命令值cvu1对应于U相电压，命令值cvv1对应于V相电压，并且命令值cvw1对应于W相电压。
逆变器电路部51将分别与命令值cvu1、cvv1和cvw1相对应的三相电压供给至AC马达15。控制单元4通过对逆变器电路部51进行脉宽调制(PWM)控制来控制要供给至AC马达15的电力。
利用从逆变器电路部51供给的电力(三相电压)来驱动AC马达15，由此产生转动驱动力。
结果，控制单元4控制弱磁电流，使得流经AC马达15的线圈141的弱磁电流具有与磁通控制单元46所生成的命令值cid1相对应的大小。此外，控制单元4控制AC马达15的角速度，使得AC马达15的角速度是与命令值生成单元41所生成的命令值cω1相对应的角速度。
失步检测单元48基于从第二坐标变换器45获取到的电流测量值id1和iq1以及从电流控制单元43获取到的命令值cvd1和cvq1来检测AC马达15的失步(失同步)。在检测到失步时，失步检测单元48将停止信号cs1发送到逆变器电路部51，由此停止从逆变器电路部51向AC马达15的电力供给。
(4)弱磁控制的详情
接着，将说明利用磁通控制单元46的命令值cid1的确定处理。在本实施例中，产生弱磁时的d轴电流被称为负电流。
随着命令值cid1的增大，根据命令值cid1所调整的d轴电流增加。除了电动工具1的启动以外，d轴电流基本上以0安培或更小转变(参见图4)，并且在d轴电流具有负值时，产生弱磁。在d轴电流为负值时，并且随着d轴电流的绝对值的增大，弱磁增加。磁通控制单元46通过图3所示的确定处理来按预定时间间隔(例如，每几十微秒)确定d轴电流的命令值cid1。
在满足预先确定的切换条件的情况下，控制单元4使弱磁电流流经AC马达15的线圈141。也就是说，在满足切换条件的情况下，控制单元4所进行的控制是弱磁控制。切换条件包括AC马达15正在高速范围内工作的条件。在AC马达15正在高速范围内工作时，概略地，AC马达15的转数相对较高。在本实施例中，“在AC马达15正在高速范围内工作时”是通过以下限定的：AC马达15的转数大于或等于预定转数R1(参见图4)，并且由控制单元4针对逆变器电路部51进行的PWM控制的占空比大于或等于预定值。也就是说，高速范围是AC马达15的转数大于或等于预定转数R1的工作范围。此外，高速范围是PWM控制的占空比(调制度)大于或等于预定值(以下称为“占空比阈值”)的工作范围。PWM控制的占空比是通过将PWM信号的一个周期中的ON(接通)时间段除以该一个周期的长度所获得的值。AC马达15的转数基本上与占空比成比例。占空比阈值例如约为0.9或0.95。
此外，切换条件包括流经AC马达15的线圈141的转矩电流的值(q轴电流的值)小于或等于预定电流值J1(参见图4)的条件。在本实施例中，控制单元4使用电流测量值iq1作为转矩电流的值以判断是否满足切换条件。注意，控制单元4可以使用转矩电流的值的命令值ciq1作为转矩电流的值。
如以下所述，事实证明，切换条件是角速度ω1大于或等于基准值、电流测量值iq1小于或等于预定电流值J1、并且命令值cvq1大于或等于基准电压的条件。在这种情况下，基准电压对应于通过将占空比阈值转换成电压所获得的值。
控制单元4使用估计单元47所计算出的角速度ω1作为与AC马达15的转数相对应的值。也就是说，如图3所示，控制单元4将角速度ω1与基准值进行比较(步骤ST1)，以判断AC马达15的转数是否大于或等于预定转数R1。基准值是通过将预定转数R1转换成角速度所获得的值。基准值预先存储在例如控制单元4中所包括的微控制器的存储器中。如果角速度ω1小于基准值(步骤ST1中为“是”)，则控制单元4继续将角速度ω1与基准值进行比较。另一方面，如果角速度ω1大于或等于基准值(步骤ST1中为“否”)，则控制单元4去除q轴电流的电流测量值iq1的脉动分量(步骤ST2)。具体地，控制单元4通过截止频率为几十赫兹(例如，20Hz)的低通滤波器来去除电流测量值iq1的脉动分量。
然后，控制单元4将电流测量值iq1与预定电流值J1(参见图4)进行比较(步骤ST3)。如果电流测量值iq1大于预定电流值J1(步骤ST3中为“是”)，则磁通控制单元46使指定d轴电流的命令值cid1增加预定量Δi(步骤ST4)。也就是说，磁通控制单元46生成比在将电流测量值iq1与预定电流值J1进行比较之前的时间点的命令值cid1大的用于指定d轴电流的命令值cid1。预定量Δi是预先确定的固定值，并且预先存储在例如控制单元4中所包括的微控制器的存储器中。
之后，磁通控制单元46进行命令值cid1的限制处理(步骤ST5)。这种情况下的限制处理具体是如下的处理：如果命令值cid1小于预定下限值J2(参见图4)，则将命令值cid1改变为预定下限值J2，并且如果命令值cid1大于预定上限值，则将命令值cid1改变为预定上限值。这里，预定上限值是0安培。磁通控制单元46输出经过限制处理之后的命令值cid1。
此外，如果电流测量值iq1小于或等于预定电流值J1(步骤ST3中为“否”)，则磁通控制单元46将指定q轴电压的命令值cvq1与基准电压进行比较(步骤ST6)。基准电压预先存储在例如控制单元4中所包括的微控制器的存储器中。如果命令值cvq1大于或等于基准电压(步骤ST6中为“否”)，则磁通控制单元46使指定d轴电流的命令值cid1减少预定量Δi(步骤ST7)，并且进行限制处理(步骤ST5)以输出命令值cid1。在没有弱磁电流流经AC马达15的线圈141的情况下，在步骤ST7中减小命令值cid1使弱磁电流开始流经线圈141。也就是说，控制单元4所进行的控制从常规控制切换到弱磁控制。总之，用于开始弱磁控制的切换条件是如下的条件：角速度ω1大于或等于基准值(步骤ST1中为“否”)，电流测量值iq1小于或等于预定电流值J1(步骤ST3中为“否”)，并且命令值cvq1大于或等于基准电压(步骤ST6中为“否”)。
如已经说明的，基准电压对应于通过将PWM控制的占空比的占空比阈值转换成电压所获得的值。也就是说，磁通控制单元46通过将命令值cvq1与基准电压进行比较来判断PWM控制的占空比是否大于或等于占空比阈值。如果命令值cvq1大于或等于基准电压，则可以认为PWM控制的占空比大于或等于占空比阈值。
在步骤ST6中，如果命令值cvq1小于基准电压(步骤ST6中为“是”)，则磁通控制单元46使计数数量增加1(步骤ST8)，并且将该计数数量与预定值(这里为100)进行比较(步骤ST9)。这里使用的计数数量是获得命令值cvq1小于基准电压这一判断结果的次数的计数数量。如果计数数量小于或等于100(步骤ST9中为“否”)，则磁通控制单元46不使命令值cid1增加和减少，而是磁通控制单元46进行限制处理(步骤ST5)，由此输出命令值cid1。另一方面，如果计数数量大于100(步骤ST9中为“是”)，则将计数数量初始化为0(步骤ST10)，并且磁通控制单元46使命令值cid1增加预定量Δi(步骤ST11)。之后，进行限制处理(步骤ST5)，并且输出命令值cid1。
在以下的说明中，总结步骤ST3～ST11中的内容。如果满足q轴电流的电流测量值iq1大于预定电流值J1的第一条件，则使d轴电流的命令值cid1从负值朝向0增加(步骤ST4)。这样减少了弱磁。另一方面，如果满足q轴电流的电流测量值iq1小于或等于预定电流值J1并且q轴电压的命令值cvq1大于或等于基准电压的第二条件，则使d轴电流的命令值cid1从0或负值减少(步骤ST7)。这样增加了弱磁。另一方面，如果满足q轴电流的电流测量值iq1小于或等于预定电流值J1并且q轴电压的命令值cvq1小于基准电压的第三条件，则每当第三条件被满足100次时，使d轴电流的命令值cid1从负值朝向0增加(步骤ST11)。这样减少了弱磁。如果满足第三条件的次数的计数数量小于或等于100，则维持d轴电流的命令值cid1。
因此，控制单元4在弱磁控制中具有改变弱磁电流的大小的功能。如果在弱磁控制中满足第二条件(预定增加条件)，则在步骤ST7中，控制单元4进行使弱磁电流的绝对值随时间的经过而增大的渐增控制。另一方面，如果在弱磁控制中满足第三条件(预定减少条件)，则在步骤ST8～ST11中，控制单元4进行使弱磁电流的绝对值随时间的经过而减小的渐减控制。如本文所使用的，“随时间的经过”包括这样的方面：不是通过一个步骤改变作为控制对象的弱磁电流、并且弱磁电流稳定在该改变之后的电流值，而是通过多个步骤改变弱磁电流、然后弱磁电流的值稳定。在本实施例中，在步骤ST4、ST7或ST11中，d轴电流的命令值cid1改变了预定量Δi，并且将步骤ST4、ST7或ST11重复多次，由此最终使弱磁电流稳定。弱磁电流的绝对值随时间的经过而逐渐改变，由此逐渐改变AC马达15的转数。这样减少了即使在通过控制单元4所进行的控制自动改变转数时使用电动工具1的作业人员也感到违和的可能性。
这里，如果在步骤ST6中命令值cvq1小于基准电压(如果满足第二条件)，则在步骤ST7中，控制单元4进行使弱磁电流(d轴电流)的绝对值随时间的经过而增大的控制(渐增控制)。另一方面，如果在步骤ST6中命令值cvq1大于或等于基准电压(不再满足第二条件并且满足第三条件)，则在步骤ST8～ST11中，控制单元4进行使弱磁电流的绝对值随时间的经过而减小的控制(渐减控制)。如上所述，如果满足第三条件的次数的计数数量小于或等于100，则维持d轴电流的命令值cid1。因此，步骤ST8～ST11中的命令值cid1的变化速率小于步骤ST4和ST7中的命令值cid1的变化速率。也就是说，在连续满足第三条件的情况下通过渐减控制的命令值cid1的增加速率小于在连续满足第一条件的情况下的命令值cid1的增加速率，并且小于在连续满足第二条件的情况下通过渐增控制的命令值cid1的减少速率。总之，在渐减控制的情况下的弱磁电流的变化速率小于在渐增控制的情况下的弱磁电流的变化速率。因此，例如，在q轴电压的命令值cvq1小于基准电压的时间段的长度基本上等于q轴电压的命令值cvq1大于或等于基准电压的时间段的长度的情况下，如从大于或等于某个时间标度的时间标度观看到的，弱磁电流减少。因此，可以抑制弱磁电流的脉动(摆动)。
图4示出在基于图3所示的处理控制AC马达15的情况下电动工具1的各个参数随时间经过的转变的示例。在图4中，“电池电流”是指本实施例的电源32的输出电流，“电池电压”是指本实施例的电源32的输出电压，并且“iq1”是指本实施例的电动工具1中的电流测量值iq1。此外，在图4中，“id1”是指本实施例的电动工具1中的电流测量值id1，并且“r1”是指本实施例的电动工具1的AC马达15的转数。此外，在图4中，“r2”是指根据本实施例的电动工具1的比较例的电动工具的AC马达的转数。根据比较例的电动工具始终维持没有弱磁流经AC马达的状态。也就是说，在根据比较例的电动工具中，控制单元所进行的控制始终是常规控制。
在这种情况下，电动工具1被假定用作用于拧紧螺钉的冲击螺丝起子或钻螺丝起子。也就是说，将螺丝起子附接至电动工具1的插口23(参见图2)。作业人员在时间点T0之前的时间点将螺丝起子插入螺钉。在时间点T0，作业人员提供用于拉动电动工具1的触发扳机29的操作，由此，q轴电流(转矩电流)开始流经AC马达15，使得AC马达15开始转动。之后，转数r1根据指示触发扳机29被拉动的深度的操纵变量而逐渐增加。这里，指示触发扳机29被拉动的深度的操纵变量是最大的。因此，转数r1增加到可调整范围内的上限。以与实施例的电动工具1类似的方式，比较例的电动工具也被假定用作冲击螺丝起子或钻螺丝起子。同样在比较例的电动工具中，转数r2根据指示触发扳机被拉动的深度的操纵变量而逐渐增加，并且增加到可调整范围内的上限。
在时间点T1，转数r1达到预定转数R1。之后，在时间点T2，满足上述切换条件。因此，在实施例的电动工具1中，控制单元4所进行的控制从常规控制切换到弱磁控制，使得d轴电流(弱磁电流)开始流动。也就是说，在时间点T2及其之后，d轴电流的电流测量值id1从0逐渐减小。
随着螺钉被拧入构件中，进一步拧紧螺钉所需的q轴电流(转矩电流)可能增加。随着q轴电流的增加，电源32(电池)的内部电阻的损耗增加，因此电池电压下降。因此，可以通过使d轴电流(弱磁电流)流动来补偿由于电池电压的下降而引起的转数r1的减少。也就是说，与不使d轴电流流动的情况相比，可以抑制转数r1的减少。换句话说，根据本实施例的AC马达15的转数r1在d轴电流流动期间高于根据比较例的转数r2。
在本实施例的电动工具1中，在时间点T3，d轴电流的电流测量值id1的大小是接近预定下限值J2的值。通过限制处理(参见步骤ST5)，d轴电流的电流测量值id1在不小于预定下限值J2的范围内转变。
在时间点T4及其之后，q轴电流的电流测量值iq1大于预定电流值J1(步骤ST3中为“是”)。因此，d轴电流的电流测量值id1从负值朝向0增大。此外，在时间点T4附近，螺钉固定在构件上。预定电流值J1被设置为比螺钉固定在构件上时的q轴电流(转矩电流)的电流测量值iq1小的值。也就是说，在螺钉固定在构件上并且转矩相对较大时，q轴电流的电流测量值iq1超过预定电流值J1，并且响应于此，控制单元4由此减小d轴电流的绝对值。换句话说，控制单元4减少弱磁电流。结果，弱磁减少。弱磁的减少使得能够通过增大的转矩来驱动AC马达15。
在时间点T5附近，弱磁电流的大小为0。此外，在时间点T6，作业人员将指示触发扳机29被拉动的深度的操纵变量设置为0，使得AC马达15停止。
根据上述实施例，使弱磁电流流经AC马达15的线圈141与不使弱磁电流流动的情况相比可以增加AC马达15的转数。这样可以缩短诸如通过电动工具1拧紧螺钉等的作业所需的时间。另外，可以减少增加的转数可能使利用用作钻的电动工具1在作为打孔对象的构件中形成的孔的形状变形的可能性。
此外，由于因AC马达15的生产误差而引起的感应电动势电压的变化或者电源32的电压(电池电压)的变化，电动工具1的性能特性可能变化。调整弱磁电流的大小可以校正电动工具1的性能特性的变化。
此外，在本实施例的电动工具1中，在q轴(转矩分量)的电流测量值iq1大于预定电流值J1的情况下弱磁减少，并且弱磁最终达到0。因此，在AC马达15的转矩相对较大的情况下，可以输出更大的转矩。
也就是说，在AC马达15的转矩相对较大并且AC马达15的转数相对较小的低速范围中，通过将弱磁减少为0或相对较小的值，可以确保转矩的大小。另一方面，在AC马达15的转数相对较大(至少大于预定转数R1(参见图4))的高速范围内，使弱磁电流流动可以进一步增加转数。也就是说，使弱磁电流流动使得AC马达15能够以比在不使弱磁电流流动的情况下的转数的上限更高的转数转动。
(5)实施例的变形例
以下将列举实施例的变形例。以下所述的变形例可以相应地彼此组合。
电动工具1可以包括操作构件，该操作构件被配置为接收例如与电动工具1的操作有关的设置参数的操作。操作构件例如可以包括触摸面板显示器，该触摸面板显示器被配置为接收操作输入并显示与操作有关的信息。
控制单元4所进行的弱磁控制和常规控制可以是通过提供至与触发扳机29不同的操作构件的操作而手动可改变的。例如，控制单元4所进行的控制可以是通过提供至触摸面板显示器的操作而可改变的。
在AC马达15中，转子13可以包括线圈141，并且永磁体131可以包括定子14。
电动工具1不限于冲击螺丝起子、钻螺丝起子或冲击扳手。可选地，电动工具1可以是不具有冲击机构17的螺丝起子或扳手。可选地，电动工具1可以是铣刀、磨床、清洁器或除这些工具以外的种类的电动工具。
这里，“AC马达15在高速范围内工作”可以通过AC马达15的转数大于或等于预定转数R1或者通过PWM控制的占空比大于或等于占空比阈值来限定。
磁通控制单元46可以进行控制，使得在满足第一条件的情况下的d轴电流的命令值cid1的增加速率大于在满足第二条件的情况下的d轴电流的命令值cid1的减少速率。这样减少了d轴电流发生脉动的可能性。这样的配置可以通过以下来体现：例如，每当第一条件被满足一次时，增大d轴电流的命令值cid1，并且每当第二条件被满足多次时，减小d轴电流的命令值cid1。
用于将控制单元4所进行的控制切换到弱磁控制的条件可以是以下的多个条件其中之一、或者通过相应地将以下的多个条件中的两个或更多个彼此组合所获得的条件。多个条件例如是与AC马达15的转数有关的条件、与PWM控制的占空比有关的条件、与AC马达15的q轴电流有关的条件、以及与AC马达15的q轴电压有关的条件。
(6)概括
上述实施例等公开了以下方面。
根据第一方面的电动工具1包括AC马达15(电动马达)和控制单元4。AC马达15包括永磁体131和线圈141。控制单元4被配置为对AC马达15的操作进行控制。控制单元4所进行的控制包括弱磁控制，通过该弱磁控制，控制单元4使弱磁电流流经线圈141。弱磁电流是在线圈141中产生使永磁体131的磁通削弱的磁通的电流。
利用该配置，控制单元4进行AC马达15(电动马达)的弱磁控制，由此与未进行弱磁控制的情况相比增加AC马达15的转数。
在参考第一方面的第二方面的电动工具1中，控制单元4所进行的控制包括弱磁控制和常规控制。控制单元4被配置为在常规控制中不使弱磁电流流经线圈141。在满足预先确定的切换条件的情况下，控制单元4所进行的控制是弱磁控制。
利用该配置，在常规控制中，没有弱磁电流流经线圈141，因此与在控制单元4所进行的控制是弱磁控制的情况相比，AC马达15(电动马达)的转矩更大。
在参考第二方面的第三方面的电动工具1中，切换条件包括AC马达15(电动马达)正在高速范围内工作的条件。
利用该配置，根据AC马达15(电动马达)的转数来自动切换控制单元4所进行的控制。
在参考第三方面的第四方面的电动工具1中，高速范围是AC马达15(电动马达)的转数大于或等于预定转数的工作范围。
利用该配置，在AC马达15(电动马达)的转数相对较高的情况下，AC马达15的转数进一步增加。
在参考第三方面或第四方面的第五方面的电动工具1中，控制单元4被配置为通过PWM控制来控制要供给至AC马达15(电动马达)的电力。高速范围是PWM控制的占空比大于或等于预定值的工作范围。
利用该配置，在PWM控制的占空比相对较大、因此AC马达15(电动马达)的转数相对较高的情况下，AC马达15的转数进一步增加。
在参考第二方面至第五方面中任一方面的第六方面的电动工具1中，切换条件包括流经线圈141的转矩电流的值小于或等于预定电流值J1的条件。
利用该配置，在转矩电流的值相对较小、因此AC马达15的转数相对较高的情况下，AC马达15(电动马达)的转数进一步增加。
在参考第一方面至第六方面中任一方面的第七方面的电动工具1中，控制单元4在弱磁控制中具有用于改变弱磁电流的大小的功能。更具体地，控制单元4被配置为在弱磁控制中，在满足条件(增加条件或减少条件)的情况下，改变弱磁电流的大小。
该配置使得与弱磁电流的大小恒定的情况相比能够更精细地控制AC马达15(电动马达)的转数。
在参考第七方面的第八方面的电动工具1中，控制单元4被配置为在弱磁控制中，在满足预定增加条件的情况下，进行使弱磁电流的绝对值随时间的经过而增大的渐增控制。
利用该配置，与弱磁电流例如以二值方式改变的情况相比，AC马达15(电动马达)的转数的变化缓和，因此作业人员容易地通过使用电动工具1进行作业。
在参考第七方面或第八方面的第九方面的电动工具1中，控制单元4被配置为在弱磁控制中，在满足预定减少条件的情况下，进行使弱磁电流的绝对值随时间的经过而减少的渐减控制。
利用该配置，与弱磁电流例如以二值方式改变的情况相比，AC马达15(电动马达)的转数的变化缓和，因此作业人员容易地通过使用电动工具1进行作业。
在参考第八方面的第十方面的电动工具1中，控制单元4被配置为在弱磁控制中，在满足预定减少条件的情况下，进行使弱磁电流的绝对值随时间的经过而减少的渐减控制。预定减少条件不同于预定增加条件。渐减控制中的弱磁电流的变化速率小于渐增控制中的弱磁电流的变化速率。
该配置减少了弱磁电流随着与预定增加条件和预定减少条件有关的参数的脉动而发生脉动的可能性。
除第一方面的结构以外的结构都不是电动工具1的必要结构，并且可以相应地省略。
附图标记说明
1 电动工具
4 控制单元
15 AC马达(电动马达)
131 永磁体
141 线圈
J1 预定电流值

Claims (10)

1.一种电动工具，包括：
电动马达，其包括永磁体和线圈；以及
控制单元，其被配置为对所述电动马达的操作进行控制，
其中，所述控制单元所进行的控制包括弱磁控制，通过所述弱磁控制，所述控制单元使弱磁电流流经所述线圈，所述弱磁电流是用于在所述线圈中产生使所述永磁体的磁通削弱的磁通的电流。
2.根据权利要求1所述的电动工具，其中，
所述控制单元所进行的控制包括：
所述弱磁控制，以及
常规控制，在所述常规控制中，不使所述弱磁电流流经所述线圈，以及
在满足预先确定的切换条件的情况下，所述控制单元所进行的控制是所述弱磁控制。
3.根据权利要求2所述的电动工具，其中，
所述切换条件包括所述电动马达正在高速范围内工作的条件。
4.根据权利要求3所述的电动工具，其中，
所述高速范围是所述电动马达的转数大于或等于预定转数的工作范围。
5.根据权利要求3或4所述的电动工具，其中，
所述控制单元被配置为通过PWM控制来控制要供给至所述电动马达的电力，以及
所述高速范围是所述PWM控制的占空比大于或等于预定值的工作范围。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的电动工具，其中，
所述切换条件包括流经所述线圈的转矩电流的值小于或等于预定电流值的条件。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电动工具，其中，
所述控制单元在所述弱磁控制中具有用于改变所述弱磁电流的大小的功能。
8.根据权利要求7所述的电动工具，其中，
所述控制单元被配置为在所述弱磁控制中，在满足预定增加条件的情况下，进行使所述弱磁电流的绝对值随时间的经过而增大的渐增控制。
9.根据权利要求7或8所述的电动工具，其中，
所述控制单元被配置为在所述弱磁控制中，在满足预定减少条件的情况下，进行使所述弱磁电流的绝对值随时间的经过而减少的渐减控制。
10.根据权利要求8所述的电动工具，其中，
所述控制单元被配置为在所述弱磁控制中，在满足预定减少条件的情况下，进行使所述弱磁电流的绝对值随时间的经过而减少的渐减控制，所述预定减少条件不同于所述预定增加条件，所述渐减控制中的所述弱磁电流的变化速率小于所述渐增控制中的所述弱磁电流的变化速率。
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