CN211930529U - 电动工具 - Google Patents

Abstract

一种电动工具，包括无刷电机、操作开关、外壳以及设于所述外壳内部的控制器和控制电路；所述控制器检测所述操作开关的输入信号，输出相应的控制信号，所述控制电路根据所述控制信号操控所述无刷电机的运转；所述操作开关处于制动档位时，所述控制器输出停止信号，所述控制电路接收到所述停止信号时，控制所述无刷电机停止被驱动运转；所述控制器内部存储有预设时间值；所述控制器在输出所述停止信号之后，经过所述预设时间值输出制动信号，所述控制电路接收到所述制动信号时，控制所述无刷电机制动。由此设置，该电动工具可以降低无刷电机的制动电流和尖峰电动势，改善无刷电机在制动过程中温升过高的情况。

Description

电动工具

技术领域

本实用新型涉及电动工具技术领域，具体的涉及一种电机制动的电动工具。

背景技术

使用无刷电机的电动工具通常采用的制动方式有短接制动，是把无刷电机的动能消耗在无刷电机的定子绕组上，在制动时让无刷电机的驱动MOS管的上桥臂和下桥臂一个导通一个截止，无刷电机的定子绕组全部被短接。处于发电状态的无刷电机相当于电源被短路，因为定子绕组的电阻值比较小，所以能产生很大的短路电流，无刷电机的动能被快速释放，从而使无刷电机瞬时产生极大地制动力矩，能够达到快速制动的效果；目前市面上的电动工具采用的制动方式通常是直接刹停，这样的制动方式会导致无刷电机的制动电流和尖峰电动势很高，过高的制动电流和尖峰电动势冲击无刷电机，会导致无刷电机的温度过热，降低无刷电机的使用寿命。

请参阅2017年08月01日公开的中国发明专利，专利申请第 CN2015800656193号，其发明内容中指出，使用者之间也存在想要利用关闭操作开关后的惯性进行作业的需求，可考虑在关闭操作开关时，使逆变电路断开而不主动得进行制动；然而有些电动工具制动时需要有停机安全时间，如若不在安全时间内停机可能会在生产制造的过程中产生危险。并且该发明专利申请也并未指出如何解决刹车电流和尖峰电动势过高造成的电机温升过高的问题。

因此有必要设计一种新的电动工具来解决上述问题。

实用新型内容

针对上述问题本实用新型的目的在于提供一种电动工具，该电动工具可以降低无刷电机的制动电流和尖峰电动势，改善无刷电机在制动过程中温升过高的情况。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该电动工具包括无刷电机、操作开关、外壳以及设于所述外壳内部的控制器和控制电路；所述控制器检测所述操作开关的输入信号，输出相应的控制信号，所述控制电路根据所述控制信号操控所述无刷电机的运转；所述操作开关处于制动档位时，所述控制器输出停止信号，所述控制电路接收到所述停止信号时，控制所述无刷电机停止被驱动运转；所述控制器内部存储有预设时间值，所述预设时间值设为所述停止信号输出之后的一段时间区间内不包括零的任意数值；所述控制器在输出所述停止信号之后，经过所述预设时间值输出制动信号，所述控制电路接收到所述制动信号时，控制所述无刷电机制动。

作为优选，所述控制电路接收到所述制动信号时控制所述无刷电机完全制动，所述无刷电机的转速降至零。

作为优选，所述控制电路包括有桥式逆变电路，所述桥式逆变电路包括上桥臂和下桥臂；所述控制电路接收到所述停止信号时，所述上桥臂和所述下桥臂全部断开；所述控制电路接收到所述制动信号时，所述上桥臂和所述下桥臂一个处于导通状态，一个处于截止状态。

作为优选，所述无刷电机电性连接有电机转速检测模块，所述电机转速检测模块耦合至所述控制器；所述上桥臂和所述下桥臂全部断开之后，所述控制器通过所述电机转速检测模块检测所述无刷电机的转速与存储于所述控制器内部的设定转速对比；所述预设时间值结束，且所述控制器检测到所述无刷电机的转速降至等于或者小于所述设定转速，所述控制器输出制动信号，所述控制电路接收到所述制动信号，使所述无刷电机制动。

作为优选，所述控制器根据所述电动工具的转动惯量设置所述设定转速；所述设定转速随着所述转动惯量的增加而减小。

作为优选，所述上桥臂和所述下桥臂全部断开之后，所述控制器检测所述无刷电机的反向电动势与存储在所述控制器内部的设定电动势对比；所述预设时间值结束且所述控制器检测到所述反向电动势不超过所述设定电动势，所述控制器输出所述制动信号，所述控制电路接收到所述制动信号使所述无刷电机制动。

作为优选，所述控制器根据所述电动工具的转动惯量设置所述设定电动势；所述设定电动势随着所述转动惯量的增加而减小。

作为优选，所述控制器根据所述电动工具的转动惯量设置所述预设时间值；所述预设时间值随着所述转动惯量的增加而延长。

作为优选，所述制动信号设为缓刹制动信号，所述控制电路接收到所述缓刹制动信号时使所述无刷电机缓慢制动。

作为优选，所述缓刹制动信号的PWM占空比小于所述制动信号的PWM占空比且大于零。

本实用新型的有益效果在于：无刷电机停止被驱动运转之后延时预设时间值再进行制动，无刷电机在无电力驱动的情况下自然运转设定时间，转速下降，此时对无刷电机进行制动可以保证无刷电机温升不会过高，延长无刷电机使用寿命。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明：

图1本电动工具一种实施方式的电路图。

图2是本电动工具的立体示意图。

图中附图标记的含义：

1、外壳 11、控制电路 111、上桥臂 112、下桥臂 12、控制器 14、整流电路 15、滤波电路 2、操作开关 3、无刷电机 31、电机转速检测模块 VT1～VT6、开关管

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步详细说明：

如图1和图2所示，该电动工具包括无刷电机3、操作开关2、外壳1以及设于所述外壳1内部的控制器12和控制电路11；所述控制电路11通过滤波电路15和整流电路14接入电源；所述控制器12检测所述操作开关2的输入信号，输出相应的控制信号，所述控制电路11根据所述控制信号操控所述无刷电机3 的运转；所述操作开关2处于制动档位时，所述控制器12输出停止信号，所述控制电路11接收到所述停止信号时，控制所述无刷电机3停止被驱动运转；所述控制器内部存储有预设时间值，所述预设时间值设为所述停止信号输出之后的一段时间区间内不包括零的任意数值；所述控制器12在输出所述停止信号之后经过所述预设时间值输出制动信号，所述控制电路11接收到所述制动信号时，控制所述无刷电机3制动；进一步限定所述控制电路11接收到所述制动信号时控制所述无刷电机3完全制动，直到所述无刷电机3的转速降至零。

所述控制电路11包括有桥式逆变电路，所述桥式逆变电路设为三相桥式逆变电路，所述三相桥式逆变电路包括上桥臂111和下桥臂112，所述上桥臂111 包括有开关管VT1、VT3、VT5，所述下桥臂112包括有开关管VT2、VT4、VT6；所述控制器12输出所述停止信号时，所述上桥臂111的开关管VT1、VT3、VT5 和所述下桥臂112的开关管VT2、VT4、VT6全部断开；所述控制器12输出所述制动信号时，所述上桥臂111的开关管VT1、VT3、VT5导通，所述下桥臂 112的开关管VT2、VT4、VT6截止，或者所述上桥臂111的开关管VT1、VT3、VT5截止，所述下桥臂112的开关管VT2、VT4、VT6导通，此时所述无刷电机3的定子绕组(未图示)全部被短接，相当于电源被短接所述无刷电机3处于发电状态，由于所述定子绕组的电阻值较小所以产生较大的制动电流，所述无刷电机3的动能被快速释放，从而使所述无刷电机3产生极大地制动力矩，所述无刷电机3的转速越快产生的制动电流越大，因而在所述控制器12输出所述制动信号之前，使所述无刷电机3在无驱动的情况下自转所述预设时间值消耗一部分能量，所述无刷电机3的转速下降之后，所述控制器12再输出所述制动信号，此时的制动电流减小，对所述无刷电机3的冲击也减小，从而保证所述无刷电机3工作时的正常温升；并且如果所述无刷电机3停止被驱动运转后马上制动，会导致所述无刷电机3中的线圈电流急剧变化，产生很高的尖峰电动势，延时预设时间值再进行制动减缓了所述无刷电机3中线圈电流变化的趋势，从而减小了尖峰电动势。

所述制动信号可以设为缓刹制动信号，所述控制电路11接收到所述缓刹制动信号时使所述无刷电机3缓慢制动；所述缓刹制动信号的PWM占空比小于所述制动信号的PWM占空比且大于零。所述控制电路11利用更低占空比的制动信号使所述无刷电机3进行制动，制动电流更小，也就进一步减小了制动电流对所述无刷电机3的冲击，进一步减小所述无刷电机3在制动过程中的温升，而更低占空比的制动信号也会进一步减缓所述无刷电机3中线圈电流变化的趋势，减小尖峰电动势。

更进一步设计，所述无刷电机3电性连接有电机转速检测模块31，所述电机转速检测模块31耦合至所述控制器12；所述上桥臂111和所述下桥臂112全部断开之后，所述控制器12通过所述电机转速检测模块31检测所述无刷电机3 的转速与存储于所述控制器12内部的设定转速对比；所述预设时间值结束，且所述控制器12检测到所述无刷电机3的转速降至等于或者小于所述设定转速，所述控制器12输出制动信号，所述控制电路11接收到所述制动信号，使所述无刷电机3制动。所述控制器12在检测所述无刷马达无驱动自转的时间达到所述预设时间值的基础上，增加了检测所述无刷电机3的转速是否降低到不超过所述设定转速，来判断是否输出制动信号使电机停止被驱动运转，当两者都达到所述控制器12内部存储的设定条件时，所述控制器12输出制动信号，此种设计可以进一步提高控制器12在输出制动信号时的准确性。

在具体实施时，所述控制器12根据所述电动工具的转动惯量设置所述设定转速，所述转动惯量在此具体实施方式中表示外部负载对于旋转运动产生的惯性；所述设定转速随着所述转动惯量的增加而减小；所述控制器12根据所述电动工具的转动惯量设置所述预设时间值；所述预设时间值随着所述转动惯量的增加而延长，该电动工具可以适用不同的外部负载，保证在外部负载不同转动惯量不同时所述无刷电机3的温升不会过快。

或者如图1所示还可以设计为，所述上桥臂111和所述下桥臂112全部断开之后，所述控制器12检测所述无刷电机3的反向电动势，也即是所述桥式逆变电路中A点或B点或C点的反向电动势，与存储在所述控制器12内部的设定电动势对比；所述预设时间值结束且所述控制器12检测到所述反向电动势不超过所述设定电动势，所述控制器12输出所述制动信号，所述控制电路11接收到所述制动信号使所述无刷电机3制动；所述控制器12根据所述电动工具的转动惯量设置所述设定电动势；所述设定电动势随着所述转动惯量的增加而减小。所述控制器12在检测所述无刷马达无驱动自转的时间达到所述预设时间值的基础上，增加了检测所述反向电动势是否降低到不超过所述设定电动势，来判断是否输出制动信号使电机停止被驱动运转，当两者都达到所述控制器12内部存储的设定条件时，所述控制器12输出制动信号，此种设计可以进一步提高控制器12在输出制动信号时的准确性。

本实用新型不局限于上述具体实施方式。本领域普通技术人员可以很容易地理解到，在不脱离本实用新型原理和范畴的前提下，本实用新型的电动工具还有其他很多的替代方案。本实用新型的保护范围以权利要求书的内容为准。

Claims (10)

1.一种电动工具，包括无刷电机、操作开关、外壳以及设于所述外壳内部的控制器和控制电路；所述控制器检测所述操作开关的输入信号，输出相应的控制信号，所述控制电路根据所述控制信号操控所述无刷电机的运转；其特征在于：所述操作开关处于制动档位时，所述控制器输出停止信号，所述控制电路接收到所述停止信号时，控制所述无刷电机停止被驱动运转；所述控制器内部存储有预设时间值，所述预设时间值设为所述停止信号输出之后的一段时间区间内不包括零的任意数值；所述控制器在输出所述停止信号之后，经过所述预设时间值输出制动信号，所述控制电路接收到所述制动信号时，控制所述无刷电机制动。

2.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于：所述控制电路接收到所述制动信号时控制所述无刷电机完全制动，所述无刷电机的转速降至零。

3.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于：所述控制电路包括有桥式逆变电路，所述桥式逆变电路包括上桥臂和下桥臂；所述控制电路接收到所述停止信号时，所述上桥臂和所述下桥臂全部断开；所述控制电路接收到所述制动信号时，所述上桥臂和所述下桥臂一个处于导通状态，一个处于截止状态。

4.根据权利要求3所述的电动工具，其特征在于：所述无刷电机电性连接有电机转速检测模块，所述电机转速检测模块耦合至所述控制器；所述上桥臂和所述下桥臂全部断开之后，所述控制器通过所述电机转速检测模块检测所述无刷电机的转速与存储于所述控制器内部的设定转速对比；所述预设时间值结束，且所述控制器检测到所述无刷电机的转速降至等于或者小于所述设定转速，所述控制器输出所述制动信号，所述控制电路接收到所述制动信号，使所述无刷电机制动。

5.根据权利要求4所述的电动工具，其特征在于：所述控制器根据所述电动工具的转动惯量设置所述设定转速；所述设定转速随着所述转动惯量的增加而减小。

6.根据权利要求3所述的电动工具，其特征在于：所述上桥臂和所述下桥臂全部断开之后，所述控制器检测所述无刷电机的反向电动势与存储在所述控制器内部的设定电动势对比；所述预设时间值结束，且所述控制器检测到所述反向电动势不超过所述设定电动势，所述控制器输出所述制动信号，所述控制电路接收到所述制动信号使所述无刷电机制动。

7.根据权利要求6所述的电动工具，其特征在于：所述控制器根据所述电动工具的转动惯量设置所述设定电动势；所述设定电动势随着所述转动惯量的增加而减小。

8.根据权利要求1-7中任意一项权利要求所述的电动工具，其特征在于：所述控制器根据所述电动工具的转动惯量设置所述预设时间值；所述预设时间值随着所述转动惯量的增加而延长。

9.根据权利要求1-7中任意一项权利要求所述的电动工具，其特征在于：所述制动信号设为缓刹制动信号，所述控制电路接收到所述缓刹制动信号时使所述无刷电机缓慢制动。

10.根据权利要求9所述的电动工具，其特征在于：所述缓刹制动信号的PWM占空比小于所述制动信号的PWM占空比且大于零。

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