CN116015163A - 一种电机控制方法及电动工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机控制方法，解决了现有技术的不足，包括以下步骤：检测电机工作电压，根据工作电压设定对应的开启保护电流门槛值I1和退出保护电流门槛值I2；检测电机工作电流，在工作电流超过开启保护电流门槛值I1时开始计时，在工作电流低于退出保护电流门槛值I2时停止计时，计算开启保护监测到退出保护监测之间的时间t；若t大于堵转保护时间T1，停止电机并启动电机反转，退出操作位置之后停止电机并重新启动电机。

Description

一种电机控制方法及电动工具

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其是指一种电机控制方法及电动工具。

背景技术

在一些电动工具中，电机输出具有不对称的负载特性，例如切削类的工具，电机正转时切屑刀片的刀刃正对加工工件，输出负载较大；反转时刀片的刃部背对加工工件，输出负载较小。这类工具在工作时如果遇到突然堵转时，由于从电机输出轴、传动机构、到加工工件都存在挤压变形，从而存在一个反向的作用力，由于反转的力矩远小于正转力矩，因而在突然堵转时容易造成电机的反转，例如采用单相感应电机的机器中，这类电机由于启动力矩较小，且正反向都可以运行，在突然因堵转而反转后，电机仍可以正常运行，控制系统往往不能区分电机工作状态的改变，从而造成机器持续工作在错误的状态。

现有技术用于解决电机堵转反转的方法包括：1、由用户监测、控制电机的运行，在出现反转时由操作者停机并重新放置加工工件、启动机器进行工作，但是因为通过用户进行监测和控制，在出现较频繁时，降低了用户的使用体验；2、增加电机的功率，或者通过限位、减小切割半径等方法降低切削功率，从而减小堵转反转发生的概率，但是该方法增加产品成本，或降低产品的使用价值；3、加电机的速度和方向识别，从而在电机反转时采取相应的控制保护措施，但是会增加电机、控制以及整机的复杂度，增加成本。综上所述，现有的解决电机堵转的方法要靠相关人员根据经验进行判断，或者只能减小堵转反转发生的可能性，不能较好的识别电机发生堵转的情况，同时造成电动工具成本增加，电动工具复杂程度较高，使用上较为局限。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的解决电机堵转的方法要靠相关人员根据经验进行判断，或者只能减小堵转反转发生的可能性，不能较好的识别电机发生堵转的情况，同时造成电动工具成本增加，电动工具复杂程度较高，使用上较为局限的缺陷，提供一种电机控制方法。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现：

一种电机控制方法，包括以下步骤：

检测电机工作电压，根据工作电压设定对应的开启保护电流门槛值I1和退出保护电流门槛值I2；

检测电机工作电流，在工作电流超过开启保护电流门槛值I1时开始计时，在工作电流低于退出保护电流门槛值I2时停止计时，计算开启保护监测到退出保护监测之间的时间t；

若t大于堵转保护时间T1，停止电机并启动电机反转，退出操作位置之后停止电机并重新启动电机。

本方案中，根据电动工具的电机和负载特性，检测工具的电压、电流变化及其持续的时间，由此来判断电动工具的电机的工作状态并进行控制，可以科学准确的判断出电机发生堵转的情况，及时进行相应的措施确保电机安全运行，提高了电动工具运行的安全性。本方案考虑了开启保护监测到退出保护监测之间的时间t，避免了传统的判断方法只要超过了电流门槛值I1即判断电机发生堵转，但实际的电机运行过程中，由于被加工物件的原因可能会出现短暂的超过了电流门槛值I1的情况，但仍然是在正常工作的范围，如果此时判断电机发生堵转进而停止电机工作会降低用户的使用体验，也会导致电机使用效率降低，本方案解决了此类缺陷。

作为优选，在时间t范围内，若某个工作电流周期峰值低于电流门槛值I1且大于电流门槛值I2，则记录该电流周期，所有工作电流周期峰值低于电流门槛值I1且大于电流门槛值I2的电流周期的总时间为t1，若t-t1大于设定的堵转保护时间T1，判断电机发生持续堵转。电流周期峰值低于电流门槛值I1且大于电流门槛值I2的情况可以判断为电动工具可能仍处于正常的工作状态，此时因为被加工物件的原因导致的电流值过大不应计算在堵转保护时间T1内，因此，本方案的设计进一步优化了电机是否发生堵转的判断条件。

作为优选，若t小于等于设定的堵转保护时间T1，则继续判断t是否大于设定的反转保护时间T2，若t大于设定的反转保护时间T2，则判断电机发生反转，若t小于设定的反转保护时间T2，则判断电机正常工作，若电机发生反转则电机继续反转，退出操作位置后电机重新启动正转开始工作。保护时间T2的大小，取决于电机从正转到反转所需克服的惯性，因此机器每次从正常运行到发生堵转并反转的时间响应时间变化不大。本方案应用于具有不对称负载特性的电动工具，即这类电动工具在正转即反转时，负载具有不同的阻力，如切屑类工具，正转时，刀片切削工件，阻力很大；反转时，刀片背向工具，阻力较小；在由感应电机控制的工具中，由于感应电机的启动力矩很小，这类工具非常容易因堵转而造成反转。因此，本方案的设计可以准确判断出电机是发生堵转还是反转，并根据电机发生堵转或反转采取不同的措施，进一步提升了用户的使用体验。

作为优选，所述的堵转保护时间T1与反转保护时间T2之间的比值为1.5:1至10:1。

作为优选，获取工作电压的波形前对工作电压进行平滑滤波，获取工作电流的波形前对工作电流进行平滑滤波。

一种电动工具，电动工具包括电机，电机在工作时执行上述的电机控制方法。

所述的电动工具为碎枝机，用于对植物的叶子、枝杈以及枝干进行修剪。

本发明的有益效果是：本方案的设计可以根据电压电流的幅值和时间特征准确判断出电机是发生堵转还是反转，并根据电机发生堵转或反转采取不同的措施，进一步提升了用户的使用体验。

附图说明

图1是本发明的一种流程图；

图2是本发明电机的一种波形图；

图3是本发明电机的另一种波形图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步描述。

实施例1：一种电机控制方法，如图1所示，包括以下步骤：

检测电机工作电压，根据工作电压设定对应的开启保护电流门槛值I1和退出保护电流门槛值I2；

检测电机工作电流，在工作电流超过开启保护电流门槛值I1时开始计时，在工作电流低于退出保护电流门槛值I2时停止计时，计算开启保护监测到退出保护监测之间的时间t；

若t大于堵转保护时间T1，停止电机并启动电机反转，退出操作位置之后停止电机并重新启动电机。

检测电机工作电压的方法为，获取工作电压的波形，根据工作电压的波形计算工作电压周期的峰值，通过峰值计算当前的实际工作电压检测电机工作电流的方法为，获取工作电流的波形，根据工作电流的波形计算工作电流单个周期峰值。

本方案中，根据电动工具的电机和负载特性，检测工具的电压、电流变化及其持续的时间，由此来判断电动工具的电机的工作状态并进行控制，可以科学准确的判断出电机发生堵转的情况，及时进行相应的措施确保电机安全运行，提高了电动工具运行的安全性。本方案考虑了开启保护监测到退出保护监测之间的时间t，避免了传统的判断方法只要超过了电流门槛值I1即判断电机发生堵转，但实际的电机运行过程中，由于被加工物件的原因可能会出现短暂的超过了电流门槛值I1的情况，但仍然是在正常工作的范围，如果此时判断电机发生堵转进而停止电机工作会降低用户的使用体验，也会导致电机使用效率降低，本方案解决了此类缺陷。

若t小于等于设定的堵转保护时间T1，则继续判断t是否大于设定的反转保护时间T2，若t大于设定的反转保护时间T2，则判断电机发生反转，若t小于设定的反转保护时间T2，则判断电机正常工作，若电机发生反转则电机继续反转，退出操作位置后电机重新启动正转开始工作。保护时间T2的大小，取决于电机从正转到反转所需克服的惯性，因此机器每次从正常运行到发生堵转并反转的时间响应时间变化不大。本方案应用于具有不对称负载特性的电动工具，即这类电动工具在正转即反转时，负载具有不同的阻力，如切屑类工具，正转时，刀片切削工件，阻力很大；反转时，刀片背向工具，阻力较小；在由感应电机控制的工具中，由于感应电机的启动力矩很小，这类工具非常容易因堵转而造成反转。因此，本方案的设计可以准确判断出电机是发生堵转还是反转，并根据电机发生堵转或反转采取不同的措施，进一步提升了用户的使用体验。

如图2、图3所示，图上标明了开启保护电流门槛值I1、退出保护电流门槛值I2、堵转保护时间T1和反转保护时间T2。在图2中，超过了电流门槛值I1的时间大于堵转保护时间T1，因此可以判断发生了堵转，在图3中，可以看出开启保护监测到退出保护监测之间的时间t大于反转保护时间T2，则判断电机发生了反转。

所述的堵转保护时间T1与反转保护时间T2之间的比值为1.5:1至10:1。

获取工作电压的波形前对工作电压进行平滑滤波，获取工作电流的波形前对工作电流进行平滑滤波。

实施例2：一种电机控制方法，其原理和实施方法和实施例1基本相同，不同之处在于，在时间t范围内，若某个工作电流周期峰值低于电流门槛值I1且大于电流门槛值I2，则记录该电流周期，所有工作电流周期峰值低于电流门槛值I1且大于电流门槛值I2的电流周期的总时间为t1，若t-t1大于设定的堵转保护时间T1，判断电机发生持续堵转。电流周期峰值低于电流门槛值I1且大于电流门槛值I2的情况可以判断为电动工具可能仍处于正常的工作状态，此时因为被加工物件的原因导致的电流值过大不应计算在堵转保护时间T1内，因此，本方案的设计进一步优化了电机是否发生堵转的判断条件。

实施例3：一种电动工具，电动工具包括电机，电机在工作时执行实施例1或实施例2中的电机控制方法。所述的电动工具为碎枝机，用于对数目的枝杈以及枝干进行修剪。碎枝机是一种集切片、粉碎为一体的园林机械工具，可切屑直径1-20公分的枝杈及枝干，主要用于加工松木、杂木、扬木、杉木、原竹等物料，当突然遇到大块物料，或者遇到物料的分叉、树枝的结疤时，很容易出现堵转并造成反转，从而中断了正常的粉碎工作，并有一定的安全隐患。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (7)

1.一种电机控制方法，其特征是，包括以下步骤：

检测电机工作电压，根据工作电压设定对应的开启保护电流门槛值I1和退出保护电流门槛值I2；

检测电机工作电流，在工作电流超过开启保护电流门槛值I1时开始计时，在工作电流低于退出保护电流门槛值I2时停止计时，计算开启保护监测到退出保护监测之间的时间t；

若t大于堵转保护时间T1，停止电机并启动电机反转，退出操作位置之后停止电机并重新启动电机。

2.根据权利要求1所述的一种电机控制方法，其特征是，其特征是，在时间t范围内，若某个工作电流周期峰值低于电流门槛值I1且大于电流门槛值I2，则记录该电流周期，所有工作电流周期峰值低于电流门槛值I1且大于电流门槛值I2的电流周期的总时间为t1，若t-t1大于设定的堵转保护时间T1，判断电机发生持续堵转。

3.根据权利要求1所述的一种电机控制方法，其特征是，若t小于等于设定的堵转保护时间T1，则继续判断t是否大于设定的反转保护时间T2，若t大于设定的反转保护时间T2，则判断电机发生反转，若t小于设定的反转保护时间T2，则判断电机正常工作，若电机发生反转则电机继续反转，退出操作位置后电机重新启动正转开始工作。

4.根据权利要求3所述的一种电机控制方法，其特征是，所述的堵转保护时间T1与反转保护时间T2之间的比值为1.5:1至10:1。

5.根据权利要求1-4任意一项权利要求所述的一种电机控制方法，其特征是，取工作电压的波形前对工作电压进行平滑滤波，获取工作电流的波形前对工作电流进行平滑滤波。

6.一种电动工具，其特征是，电动工具包括电机，电机在工作时执行如权利要求1-5任意一项权利要求所述的电机控制方法。

7.根据权利要求6所述的一种电动工具，其特征是，所述的电动工具为碎枝机，用于对植物的叶子、枝杈以及枝干进行修剪。

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