DE102020123438A1

DE102020123438A1 - Elektrische Arbeitsmaschine und Motorsteuerung

Info

Publication number: DE102020123438A1
Application number: DE102020123438.4A
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Aoyama; Hitoshi Suzuki
Original assignee: Makita Corp
Current assignee: Makita Corp
Priority date: 2019-09-12
Filing date: 2020-09-08
Publication date: 2021-03-18
Also published as: CN112491311B; JP2021044988A; JP7397606B2; US11309811B2; CN112491311A; US20210083603A1

Abstract

Eine elektrische Arbeitsmaschine kann einen bürstenlosen Motor und eine Motorsteuerung aufweisen. Die Motorsteuerung kann drei obere Schaltelemente, drei untere Schaltelemente und eine Steuerungseinheit aufweisen. Die Steuerungseinheit kann konfiguriert sein zum Ausführen eines Kurzschlussbremsbetriebs zum Anlegen einer Bremskraft an den bürstenlosen Motor, indem die drei oberen Schaltelemente in einen nicht-leitenden Zustand gebracht werden und indem die drei unteren Schaltelemente in einen leitfähigen Zustand gebracht werden. Die Steuerungseinheit kann konfiguriert sein zum Starten des Kurzschlussbremsbetriebs bei einer vorbestimmten Zeit. Wenn der Kurzschlussbremsbetrieb bei der vorbestimmten Zeit gestartet wird, sind Polaritäten von induzierten Spannungen des ersten bis dritten Phasenanschlusses des bürstenlosen Motors zu einem Zeitpunkt umgekehrt, bei dem ein elektrischer Winkel des bürstenlosen Motors nach dem Start der Kurzschlussbremsoperation um 180° zugenommen hat.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die hier offenbarte Technik betrifft eine elektrische Arbeitsmaschine und eine Motorsteuerung.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Die japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer H3-74194 beschreibt eine elektrische Arbeitsmaschine. Diese elektrische Arbeitsmaschine weist einen bürstenlosen Motor und eine Motorsteuerung auf, die konfiguriert ist zum Steuern des bürstenlosen Motors. Der bürstenlose Motor weist einen Rotor mit einer Mehrzahl von Magnetpolen auf, einen Stator mit einer Mehrzahl von Zähnen, die dem Rotor zugewandt sind, und Spulen, die um die Zähne gewickelt und konfiguriert sind zum Erzeugen von magnetischen Kräften in den Zähnen gemäß Spannungen, die an einem erstem Phasenanschluss, einem zweiten Phasenanschluss und einem dritten Phasenanschluss anliegen. Die Motorsteuerung weist ein erstes oberes Schaltelement auf, das den ersten Phasenanschluss und ein positivseitiges Potential einer Leistungsversorgung verbindet; ein erstes unteres Schaltelement, das den ersten Phasenanschluss und ein negativseitiges Potential der Leistungsversorgung verbindet; ein zweites oberes Schaltelement, das den zweiten Phasenanschluss und das positivseitige Potential der Leistungsversorgung verbindet; ein zweites unteres Schaltelement, das den zweiten Phasenanschluss und das negativseitige Potential der Leistungsversorgung verbindet; ein drittes oberes Schaltelement, das den dritten Phasenanschluss und das positivseitige Potential der Leistungsversorgung verbindet; ein drittes unteres Schaltelement, das den dritten Phasenanschluss und das negativseitige Potential der Leistungsversorgung verbindet; und eine Steuerungseinheit, die konfiguriert ist zum Schalten von jedem von dem ersten oberen Schaltelement, dem ersten unteren Schaltelement, dem zweiten oberen Schaltelement, dem zweiten unteren Schaltelement, dem dritten oberen Schaltelement und dem dritten unteren Schaltelement zwischen einem leitfähigen Zustand und einem nicht-leitfähigen Zustand. Die Steuerungseinheit ist konfiguriert zum Ausführen eines Kurzschlussbremsbetriebs zum Ausüben einer Bremskraft auf den bürstenlosen Motor, indem das erste obere Schaltelement, das zweite obere Schaltelement und das dritte obere Schaltelement in einen nicht-leitfähigen Zustand gebracht werden, und indem das erste untere Schaltelement, das zweite untere Schaltelement und das dritte untere Schaltelement in einen leitfähigen Zustand gebracht werden.
ZUSAMMENFASSUNG
In einer elektrischen Arbeitsmaschine, wie oben beschrieben, erzeugt der Kurzschlussbremsbetrieb induzierte Spannungen in dem ersten Phasenanschluss, dem zweiten Phasenanschluss und dem dritten Phasenanschluss, wodurch als Folge Einschaltströme jeweils durch das erste untere Schaltelement, das zweite untere Schaltelement und das dritte untere Schaltelement gemäß den induzierten Spannungen fließen, wie in 8 gezeigt. Wenn einer der Einschaltströme groß ist, wird das Ausmaß von Wärmeerzeugung in dem unteren Schaltelement (untere Schaltelemente), durch das/die der Einschaltstrom (Einschaltströme) fließt, erhöht und das bzw. die unteren Schaltelemente können überhitzen. Die vorliegende Offenbarung liefert eine Technik, die einen Maximalwert der Einschaltströme bei einem Kurzschlussbremsbetrieb reduziert.
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine elektrische Arbeitsmaschine. Die elektrische Arbeitsmaschine kann einen bürstenlosen Motor und eine Motorsteuerung aufweisen, die konfiguriert ist zum Steuern des bürstenlosen Motors. Der bürstenlose Motor kann einen Rotor aufweisen, der eine Mehrzahl von magnetischen Polen hat, einen Stator, der eine Mehrzahl von Zähnen hat, die dem Rotor zugewandt sind, und Spulen, die um die Zähne gewickelt und konfiguriert sind zum Erzeugen von magnetischen Kräften in den Zähnen gemäß Spannungen, die an einem ersten Phasenanschluss, einem zweiten Phasenanschluss und einem dritten Phasenanschluss anliegen. Die Motorsteuerung kann ein erstes oberes Schaltelement aufweisen, das den ersten Phasenanschluss und ein positivseitiges Potential einer Leistungsversorgung verbindet; ein erstes unteres Schaltelement, das den ersten Phasenanschluss und ein negativseitiges Potential der Leistungsversorgung verbindet; ein zweites oberes Schaltelement, das den zweiten Phasenanschluss und das positivseitige Potential der Leistungsversorgung verbindet; ein zweites unteres Schaltelement, das den zweiten Phasenanschluss und das negativseitige Potential der Leistungsversorgung verbindet; ein drittes oberes Schaltelement, das den dritten Phasenanschluss und das positivseitige Potential der Leistungsversorgung verbindet; ein drittes unteres Schaltelement, das den dritten Phasenanschluss und das negativseitige Potential der Leistungsversorgung verbindet; und eine Steuerungseinheit, die konfiguriert ist, um jedes von dem ersten oberen Schaltelement, dem ersten unteren Schaltelement, dem zweiten oberen Schaltelement, dem zweiten unteren Schaltelement, dem dritten oberen Schaltelement und dem dritten unteren Schaltelement zwischen einem leitfähigen Zustand und einem nicht-leitfähigen Zustand zu schalten. Die Steuerungseinheit kann konfiguriert sein zum Ausführen eines Kurzschlussbremsbetriebs durch Anlegen einer Bremskraft an den bürstenlosen Motor, indem das erste obere Schaltelement, das zweite obere Schaltelement und das dritte obere Schaltelement in den nicht-leitfähigen Zustand gebracht werden und indem das erste untere Schaltelement, das zweite untere Schaltelement und das dritte untere Schaltelement in den leitfähigen Zustand gebracht werden. Die Steuerungseinheit kann konfiguriert sein, um bei einer vorbestimmten Zeit den Kurzschlussbremsbetrieb zu starten. Wenn der Kurzschlussbremsbetrieb bei der vorbestimmten Zeit gestartet wird, können sich Polaritäten von induzierten Spannungen des ersten Phasenanschlusses, des zweiten Phasenanschlusses und des dritten Phasenanschlusses bei einem Zeitpunkt umkehren, bei dem sich ein elektrischer Winkel des bürstenlosen Motors vom Start der Kurzschlussbremsoperation um 180° erhöht.
Die vorliegende Offenbarung betrifft ferner eine Motorsteuerung. Die Motorsteuerung kann konfiguriert sein zum Steuern eines bürstenlosen Motors. Der bürstenlose Motor kann einen Rotor mit einer Mehrzahl von magnetischen Polen aufweisen, einen Stator mit einer Mehrzahl von Zähnen, die dem Rotor zugewandt sind, und Spulen, die um die Zähne gewickelt und konfiguriert sind zum Erzeugen von magnetischen Kräften in den Zähnen gemäß Spannungen, die an einem ersten Phasenanschluss, einem zweiten Phasenanschluss und einem dritten Phasenanschluss anliegen. Die Motorsteuerung kann ein erstes oberes Schaltelement aufweisen, das den ersten Phasenanschluss und ein positivseitiges Potential einer Leistungsversorgung verbindet; ein erstes unteres Schaltelement, das den ersten Phasenanschluss und ein negativseitiges Potential einer Leistungsversorgung verbindet; ein zweites oberes Schaltelement, das den zweiten Phasenanschluss und das positivseitige Potential der Leistungsversorgung verbindet; ein zweites unteres Schaltelement, das den zweiten Phasenanschluss und das negativseitige Potential der Leistungsversorgung verbindet; ein drittes oberes Schaltelement, das den dritten Phasenanschluss und das positivseitige Potential der Leistungsversorgung verbindet; ein drittes unteres Schaltelement, das den dritten Phasenanschluss und das negativseitige Potential der Leistungsversorgung verbindet; und eine Steuerungseinheit, die konfiguriert ist, um jedes von dem ersten oberen Schaltelement, dem ersten unteren Schaltelement, dem zweiten oberen Schaltelement, dem zweiten unteren Schaltelement, dem dritten oberen Schaltelement und dem dritten unteren Schaltelement zwischen einem leitfähigen Zustand und einem nicht-leitfähigen Zustand zu schalten. Die Steuerungseinheit kann konfiguriert sein zum Ausführen eines Kurzschlussbremsbetriebs durch Anlegen einer Bremskraft an den bürstenlosen Motor, indem das erste obere Schaltelement, das zweite obere Schaltelement und das dritte obere Schaltelement in den nicht-leitfähigen Zustand gebracht werden, und indem das erste untere Schaltelement, das zweite untere Schaltelement und das dritte untere Schaltelement in den leitfähigen Zustand gebracht werden. Die Steuerungseinheit kann konfiguriert sein zum Starten des Kurzschlussbremsbetriebs bei einer vorbestimmten Zeit. Wenn der Kurzschlussbremsbetrieb bei der vorbestimmten Zeit gestartet wird, können sich Polaritäten der induzierten Spannungen des ersten Phasenanschlusses, des zweiten Phasenanschlusses und des dritten Phasenanschlusses bei einem Zeitpunkt umkehren, bei dem ein elektrischer Winkel des bürstenlosen Motors sich vom Start des Kurzschlussbremsbetriebs um 180° erhöht.
Bei dem Kurzschlussbremsbetrieb werden Einschaltströme in den unteren Schaltelementen zu dem Zeitpunkt ein Maximum, bei dem der elektrische Winkel sich vom Start der Kurzschlussbremsoperation um 180° erhöht. Wenn in dieser Zeitperiode, wie beispielsweise in 10 gezeigt, irgendeiner von dem ersten Phasenanschluss, dem zweiten Phasenanschluss und dem dritten Phasenanschluss keine Polaritätsumkehrung seiner induzierten Spannung erfährt (der erste Phasenanschluss in dem Beispiel von 10), fließt der Einschaltstrom weiterhin in dergleichen Richtung in dem unteren Schaltelement (beispielsweise das erste untere Schaltelement), das dem Anschluss entspricht, was einen großen Einschaltstrom in dem unteren Schaltelement zur Folge hat. Im Gegensatz dazu, wie beispielsweise in 11 gezeigt, wenn jeder von dem ersten Phasenanschluss, dem zweiten Phasenanschluss und dem dritten Phasenanschluss eine Polaritätsumkehrung der induzierten Spannung zu dem Zeitpunkt erfährt, bei dem der elektrische Winkel sich seit Start des Kurzschlussbremsbetriebs um 180° erhöht hat, werden Richtungen der Einschaltströme, die in den unteren Schaltelementen fließen, umgekehrt, wodurch als Folge ein maximaler Wert der Einschaltströme in den unteren Schaltelementen reduziert wird. Bei der oben beschriebenen Konfiguration wird der Kurzschlussbremsbetriebs bei der Zeit gestartet, bei der die Polaritäten der induzierten Spannungen in dem ersten Phasenanschluss, dem zweiten Phasenanschluss und dem dritten Phasenanschluss zu dem Zeitpunkt umgekehrt werden, bei dem der elektrische Winkel des bürstenlosen Motors um 180° zunimmt, wodurch der maximale Wert der Einschaltströme in dem Kurzschlussbremsbetrieb reduziert werden kann.
Die vorliegende Offenbarung offenbart ferner eine andere elektrische Arbeitsmaschine. Diese elektrische Arbeitsmaschine kann einen bürstenlosen Motor und eine Motorsteuerung aufweisen, die konfiguriert ist zum Steuern des bürstenlosen Motors. Der bürstenlose Motor kann einen Rotor mit einer Mehrzahl von magnetischen Polen, einen Stator mit einer Mehrzahl von Zähnen, die dem Rotor zugewandt sind, und Spulen aufweisen, die um die Zähne gewickelt und konfiguriert sind zum Erzeugen von magnetischen Kräften in den Zähnen gemäß Spannungen, die an einem ersten Phasenanschluss, einem zweiten Phasenanschluss und einem dritten Phasenanschluss anliegen. Die Motorsteuerung kann ein erstes oberes Schaltelement ausweisen, das den ersten Phasenanschluss und ein positivseitiges Potential einer Leistungsversorgung verbindet; ein erstes unteres Schaltelement, das den ersten Phasenanschluss und ein negativseitiges Potential der Leistungsversorgung verbindet; ein zweites oberes Schaltelement, das den zweiten Phasenanschluss und das positivseitige Potential der Leistungsversorgung verbindet; ein zweites unteres Schaltelement, das den zweiten Phasenanschluss und das negativseitige Potential der Leistungsversorgung verbindet; ein drittes oberes Schaltelement, das den dritten Phasenanschluss und das positivseitige Potential der Leistungsversorgung verbindet; ein drittes unteres Schaltelement, das den dritten Phasenanschluss und das negativseitige Potential der Leistungsversorgung verbindet; und eine Steuerungseinheit, die konfiguriert ist, um jedes von dem ersten oberen Schaltelement, dem ersten unteren Schaltelement, dem zweiten oberen Schaltelement, dem zweiten unteren Schaltelement, dem dritten oberen Schaltelement und dem dritten unteren Schaltelement zwischen einem leitfähigen Zustand und einem nicht-leitfähigen Zustand zu schalten. Die Steuerungseinheit kann konfiguriert sein zum Ausführen eines Kurzschlussbremsbetriebs durch Anlegen einer Bremskraft an den bürstenlosen Motor, indem das erste obere Schaltelement, das zweite obere Schaltelement und das dritte obere Schaltelement in den nicht-leitfähigen Zustand gebracht werden, und indem das erste untere Schaltelement, das zweite untere Schaltelement und das dritte untere Schaltelement in den leitfähigen Zustand gebracht werden. Vor Ausführen des Kurzschlussbremsbetriebs kann die Steuerungseinheit konfiguriert sein zum Durchführen eines Abschaltvorgangs, um das erste obere Schaltelement, das erste untere Schaltelement, das zweite untere Schaltelement, das zweite untere Schaltelement, das dritte obere Schaltelement und dritte untere Schaltelement in den nicht-leitfähigen Zustand zu bringen. Die Steuerungseinheit kann konfiguriert sein zum Starten des Kurzschlussbremsbetriebs bei einer Zeit, bei der induzierte Spannungen von zwei von dem ersten Phasenanschluss, dem zweiten Phasenanschluss und dem dritten Phasenanschluss nach dem Abschaltvorgang im Wesentlichen gleich sind.
Wenn die Steuerungseinheit den Abschaltvorgang ausführt während einer Drehung des bürstenlosen Motors, dreht der bürstenlose Motor durch Trägheit weiter und induzierte Sinuswellen-Spannungen werden in dem ersten Phasenanschluss, dem zweiten Phasenanschluss und dem dritten Phasenanschluss jeweils erzeugt. Wenn der Kurzschlussbremsbetrieb in diesem Fall bei der Zeit gestartet wird, bei der die induzierten Spannungen von zwei von dem ersten Phasenanschluss, dem zweiten Phasenanschluss und dem dritten Phasenanschluss (beispielsweise der erste Phasenanschluss und der dritte Phasenanschluss) gleich werden, werden Einschaltströme, die in den unteren Schaltelementen fließen, die diesen zwei Anschlüssen entsprechen (beispielsweise das erste untere Schaltelement und das dritte untere Schaltelement) bezüglich Größe im Wesentlichen gleich, und ein Einschaltstrom, der in dem unteren Schaltanschluss fließt (beispielsweise das zweite untere Schaltelement), das dem verbleibenden einen Anschluss entspricht (beispielsweise der zweite Phasenanschluss) wird bezüglich Größe minimal in der Zeitperiode vom Starten des Kurzschlussbremsbetriebs bis der elektrische Winkel um 180° zugenommen hat. Die oben beschriebene Konfiguration kann eine Konzentration des Einschaltstroms, der in einem der unteren Schaltelemente fließt, verhindern, was einen maximalen Wert der Einschaltströme signifikant reduziert.
Figurenliste

1 zeigt eine beispielhafte Schaltungskonfiguration einer elektrischen Arbeitsmaschine 2 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
2 zeigt schematisch eine beispielhafte mechanische Konfiguration eines bürstenlosen Motors 6 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
3 zeigt eine beispielhafte Schaltungskonfiguration einer Motorantriebsschaltung 28 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
4 zeigt eine beispielhafte Schaltungskonfiguration einer Komparatorschaltung 30 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
5 zeigt eine beispielhafte Schaltungskonfiguration in dem bürstenlosen Motor 6 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit einer ersten Spule 20a, einer zweiten Spule 20b und einer dritten Spule 20c, die in einer Deltaschaltung geschaltet sind.
6 zeigt eine beispielhafte Schaltungskonfiguration in dem bürstenlosen Motor 6 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit der ersten Spule 20a, der zweiten Spule 20b und der dritten Spule 20c, die in einer Sternschaltung geschaltet sind.
7 zeigt ein Zeitablaufdiagramm gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, das Beziehungen angibt zwischen induzierten Spannungen eines ersten Phasenanschlusses 6a, eines zweiten Phasenanschlusses 6b und eines dritten Phasenanschlusses 6c, während der bürstenlose Motor 6 aufgrund von Trägheit dreht, und Ausgangssignalen von der Komparatorschaltung 30.
8 zeigt einen Graphen, der ein Beispiel zeigt, wie Einschaltströme, die in einem ersten unteren Schaltelement 34a, einem zweiten unteren Schaltelement 34b und einem dritten unteren Schaltelement 34c fließen, sich in einem Kurzschlussbremsbetrieb des bürstenlosen Motors 6 zeitlich ändern.
9 zeigt einen Graphen, der Beziehungen zeigt zwischen einem Drehwinkel eines Rotors 12 bei Start des Kurzschlussbremsbetriebs des bürstenlosen Motors 6 und Werten von Einschaltströmen, die in dem ersten unteren Schaltelement 34a, dem zweiten unteren Schaltelement 34b und dem dritten unteren Schaltelement 34c fließen.
10 zeigt ein Beispiel, wie sich induzierte Spannungen des ersten Phasenanschlusses 6a, des zweiten Phasenanschlusses 6b und des dritten Phasenanschlusses 6c über eine Zeitperiode ändern, vom Starten des Kurzschlussbremsbetriebs des bürstenlosen Motors 6 bis zu einer Zeit, bei der ein elektrischer Winkel um 180° zugenommen hat.
11 zeigt ein anderes Beispiel, wie sich induzierte Spannungen des ersten Phasenanschlusses 6a, des zweiten Phasenanschlusses 6b und des dritten Phasenanschlusses 6c über der Zeitperiode ändern, vom Starten des Kurzschlussbremsbetriebs des bürstenlosen Motors 6 bis zu der Zeit, bei der der elektrische Winkel um 180° zugenommen hat.
12 zeigt eine beispielhafte Schaltungskonfiguration einer elektrischen Arbeitsmaschine 102 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
13 zeigt eine beispielhafte Schaltungskonfiguration einer Komparatorschaltung 106 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
14 zeigt ein Zeitdiagramm gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, das Beziehungen angibt zwischen induzierten Spannungen des ersten Phasenanschlusses 6a, des zweiten Phasenanschlusses 6b und des dritten Phasenanschlusses 6c, während der bürstenlose Motor 6 aufgrund von Trägheit dreht, und Ausgangssignalen von der Komparatorschaltung 106.
15 zeigt eine perspektivische Ansicht der elektrischen Arbeitsmaschine 2, 102 gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel, die als Trimmer (Freischneidemaschine) implementiert ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Repräsentative, nicht einschränkende Beispiele der vorliegenden Offenbarung werden jetzt im Einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Diese detaillierte Beschreibung diente lediglich dazu, einem Fachmann auf dem Gebiet weitere Details für praktische Aspekte der vorliegenden Lehren zu geben und ist für den Bereich der Erfindung nicht einschränkend. Ferner kann jedes der zusätzlichen Merkmalen und jede der Lehren, wie nachfolgend offenbart, separat oder in Kombination mit anderen Merkmalen und Lehren verwendet werden, um verbesserte elektrische Arbeitsmaschinen und Motorsteuerungen, sowie Verfahren zur Verwendung und Herstellung selbiger zu schaffen.
Darüber hinaus müssen Kombinationen von Merkmalen und Schritten, die in der folgenden detaillierten Beschreibung offenbart sind, nicht notwendigerweise zur praktischen Implementierung im breitesten Sinne erforderlich sein, und lehren stattdessen lediglich spezielle beschriebene repräsentative Beispiele der vorliegenden Offenbarung. Darüber hinaus können verschiedene Merkmale der obigen Beschreibung und der nachfolgenden repräsentativen Beispiele sowie verschiedene unabhängige und abhängige Ansprüche in Art und Weisen kombiniert werden, die nicht speziell und explizit genannt sind, um weitere nützliche Ausführungsbeispiele der vorliegenden Lehren zu schaffen.
Alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale sollen separat und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen schriftlichen Offenbarung offenbart sein, sowie zum Zweck der Einschränkung des beanspruchten Gegenstands, unabhängig von Zusammenstellungen der Merkmale in den Ausführungsbeispielen und/oder in den Ansprüchen. Darüber hinaus sollen alle Wertebereiche oder Anhaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder jede Zwischeneinheit offenbaren zum Zweck der ursprünglichen schriftlichen Offenbarung, sowie zum Zweck der Einschränkung des beanspruchten Gegenstands.
Gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen kann eine elektrische Arbeitsmaschine einen bürstenlosen Motor und eine Motorsteuerung aufweisen, die konfiguriert ist zum Steuern des bürstenlosen Motors. Der bürstenlose Motor kann einen Rotor mit einer Mehrzahl von magnetischen Polen, einen Stator mit einer Mehrzahl von Zähnen, die dem Rotor zugewandt sind, und Spulen aufweisen, die um die Zähne gewickelt und konfiguriert zum Erzeugen von magnetischen Kräften in den Zähnen gemäß Spannungen, die an einem ersten Phasenanschluss, einen zweitem Phasenanschluss und einen drittem Phasenanschluss anliegen. Die Motorsteuerung kann ein erstes oberes Schaltelement aufweisen, das den ersten Phasenanschluss und ein positivseitiges Potential einer Leistungsversorgung verbindet; ein erstes unteres Schaltelement, das den ersten Phasenanschluss und negativseitiges Potential der Leistungsversorgung verbindet; ein zweites oberes Schaltelement, das den zweiten Phasenanschluss und das positivseitige Potential der Leistungsversorgung verbindet; ein zweites unteres Schaltelement, das den zweiten Phasenanschluss und das negativseitige Potential der Leistungsversorgung verbindet; ein drittes oberes Schaltelement, das den dritten Phasenanschluss und das positivseitige Potential der Leistungsversorgung verbindet; ein drittes unteres Schaltelement, das den dritten Phasenanschluss und das negativseitige Potential der Leistungsversorgung verbindet; und eine Steuerungseinheit, die konfiguriert ist zum Schalten von jedem von dem ersten oberen Schaltelement, dem ersten unteren Schaltelement, dem zweiten oberen Schaltelement, dem zweiten unteren Schaltelement, dem dritten oberen Schaltelement und dem dritten unteren Schaltelement zwischen einem leitfähigen Zustand und einem nicht-leitfähigen Zustand. Die Steuerungseinheit kann konfiguriert sein zum Ausführen eines Kurzschlussbremsbetriebs durch Anlegen einer Bremskraft an den bürstenlosen Motor, indem das erste obere Schaltelement, das zweite obere Schaltelement und das dritte obere Schaltelement in den nicht leitenden Zustand gebracht werden, und indem das erste untere Schaltelement, das zweite untere Schaltelement und das dritte untere Schaltelement in den leitfähigen Zustand gebracht werden. Die Steuerungseinheit kann konfiguriert sein zum Starten des Kurzschlussbremsbetriebs bei einer vorbestimmten Zeit. Wenn der Kurzschlussbremsbetrieb bei der vorbestimmten Zeit gestartet worden ist, können sich Polaritäten der induzierten Spannungen des ersten Phasenanschlusses, des zweiten Phasenanschlusses und des dritten Phasenanschlusses zu einem Zeitpunkt umkehren, bei dem ein elektrischer Winkel des bürstenlosen Motors um 180° seit Start des Kurzschlussbremsbetriebs zugenommen hat.
Gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen kann die Motorsteuerung konfiguriert sein zum Steuern eines bürstenlosen Motors. Der bürstenlose Motor kann einen Rotor mit einer Mehrzahl von magnetischen Polen, einen Stator mit einer Mehrzahl von Zähnen, die dem Rotor zugewandt sind, und Spulen aufweisen, die um die Zähne gewickelt und konfiguriert sind zum Erzeugen von magnetischen Kräften in den Zähnen gemäß Spannungen, die an einem ersten Phasenanschluss, einem zweiten Phasenanschluss und einem dritten Phasenanschluss anliegen. Die Motorsteuerung kann ein erstes oberes Schaltelement aufweisen, das den ersten Phasenanschluss und ein positivseitiges Potential einer Leistungsversorgung verbindet; ein erstes unteres Schaltelement, das den ersten Phasenanschluss und ein negativseitiges Potential einer Leistungsversorgung verbindet; ein zweites oberes Schaltelement, das den zweiten Phasenanschluss und das positivseitige Potential der Leistungsversorgung verbindet; ein zweites unteres Schaltelement, das den zweiten Phasenanschluss und das negativseitige Potential der Leistungsversorgung verbindet; ein drittes oberes Schaltelement, das den dritten Phasenanschluss und das positivseitige Potential der Leistungsversorgung verbindet; ein drittes unteres Schaltelement, das den dritten Phasenanschluss und das negativseitige Potential der Leistungsversorgung verbindet; und eine Steuerungseinheit, die konfiguriert ist zum Schalten von jedem von dem ersten oberen Schaltelement, dem ersten unteren Schaltelement, dem zweiten oberen Schaltelement, dem zweiten unteren Schaltelement, dem dritten oberen Schaltelement und dem dritten unteren Schaltelement zwischen einem leitfähigen Zustand und einem nicht-leitfähigen Zustand. Die Steuerungseinheit kann konfiguriert zum Ausführen eines Kurzschlussbremsbetriebs durch Anlegen einer Bremskraft an den bürstenlosen Motor, indem das erste obere Schaltelement, das zweite obere Schaltelement und das dritte obere Schaltelement in den nicht-leitfähigen Zustand gebracht werden, und indem das erste untere Schaltelement, das zweite untere Schaltelement und das dritte untere Schaltelement in den leitfähigen Zustand gebracht werden. Die Steuerungseinheit kann konfiguriert sein zum Starten des Kurzschlussbremsbetriebs bei einer vorbestimmten Zeit. Wenn der Kurzschlussbremsbetrieb bei der vorbestimmten Zeit gestartet wird, können sich Polaritäten von induzierten Spannungen des ersten Phasenanschlusses, des zweiten Phasenanschlusses und des dritten Phasenanschlusses zu einem Zeitpunkt umkehren, bei dem ein elektrischer Winkel des bürstenlosen Motors um 180° seit dem Start der Kurzschlussbremsoperation zugenommen hat.
Gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen kann vor Ausführung des Kurzschlussbremsbetriebs die oben beschriebene Steuerungseinheit konfiguriert sein zum Ausführen eines Abschaltvorgangs, um das erste obere Schaltelement, das erste untere Schaltelement, das zweite obere Schaltelement, das zweite untere Schaltelement, das dritte obere Schaltelement und das dritte untere Schaltelement in den nicht-leitfähigen Zustand zu bringen. Die Steuerungseinheit kann konfiguriert sein zum Starten des Kurzschlussbremsbetriebs bei einer Zeit, bei der die induzierten Spannungen von zwei von dem ersten Phasenanschluss, dem zweiten Phasenanschluss und dem dritten Phasenanschluss nach dem Abschaltvorgang im Wesentlichen gleich sind. „Induzierte Spannungen von zwei von dem ersten Phasenanschluss, dem zweiten Phasenanschluss und dem dritten Phasenanschluss werden im Wesentlichen gleich zueinander“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass zwei induzierte Spannungen in einem ±10% Differenzbereich liegen (sich also beispielsweise um ±10% unterscheiden).
Gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen kann eine elektrische Arbeitsmaschine einen bürstenlosen Motor und eine Motorsteuerung aufweisen, die konfiguriert ist zum Steuern des bürstenlosen Motors. Der bürstenlose Motor kann einen Rotor mit meiner Mehrzahl von magnetischen Polen, einen Stator mit einer Mehrzahl von Zähnen, die dem Rotor zugewandt sind, und Spulen aufweisen, die um die Zähne gewickelt und konfiguriert sind zum Erzeugen von magnetischen Kräften in den Zähnen gemäß Spannungen, die an einem ersten Phasenanschluss, einem zweiten Phasenanschluss und einem dritten Phasenanschluss anliegen. Die Motorsteuerung kann ein erstes oberes Schaltelement aufweisen, das den ersten Phasenanschluss und ein positivseitiges Potential einer Leistungsversorgung verbindet; ein erstes unteres Schaltelement, das den ersten Phasenanschluss und ein negativseitiges Potential der Leistungsversorgung verbindet; ein zweites oberes Schaltelement, das den zweiten Phasenanschluss und das positivseitige Potential der Leistungsversorgung verbindet; ein zweites unteres Schaltelement, das den zweiten Phasenanschluss und das negativseitige Potential der Leistungsversorgung verbindet; ein drittes oberes Schaltelement, das den dritten Phasenanschluss und das positivseitige Potential der Leistungsversorgung verbindet; ein drittes unteres Schaltelement, das den dritten Phasenanschluss und das negativseitige Potential der Leistungsversorgung verbindet; und eine Steuerungseinheit, die konfiguriert ist zum Schalten von jedem von dem ersten oberen Schaltelement, dem ersten unteren Schaltelement, dem zweiten oberen Schaltelement, dem zweiten unteren Schaltelement, dem dritten oberen Schaltelement und dem dritten unteren Schaltelement zwischen einem leitfähigen Zustand und einem nicht-leitfähigen Zustand. Die Steuerungseinheit kann konfiguriert sein zum Ausführen eines Kurzschlussbremsbetriebs durch Anlegen einer Bremskraft an den bürstenlosen Motor, indem das erste obere Schaltelement, das zweite obere Schaltelement, das dritte obere Schaltelement jeweils in den nicht-leitfähigen Zustand gebracht werden, und indem das erste untere Schaltelement, das zweite untere Schaltelement und das dritte untere Schaltelement in den leitfähigen Zustand gebracht werden. Vor einem Ausführung des Kurzschlussbremsbetriebs kann die Steuerungseinheit konfiguriert sein zum Ausführen eines Abschaltvorgangs, um das erste obere Schaltelement, das erste untere Schaltelement, das zweite obere Schaltelement, das zweite untere Schaltelement, das dritte obere Schaltelement und das dritte untere Schaltelement in den nicht-leitfähigen Zustand zu bringen. Die Steuerungseinheit kann konfiguriert sein zum Starten des Kurzschlussbremsbetriebs bei einer Zeit, bei der induzierte Spannungen von zwei von dem ersten Phasenanschluss, dem zweiten Phasenanschluss und dem dritten Phasenanschluss nach des Abschaltvorgang im Wesentlichen gleich zueinander werden.
Wenn die Steuerungseinheit den Abschaltvorgang durchführt während einer Drehung des bürstenlosen Motors, dreht der bürstenlose Motor aufgrund von Trägheit weiter, und induzierte Sinuswellen-Spannungen werden in dem ersten Phasenanschluss, in dem zweiten Phasenanschluss und dem dritten Phasenanschluss jeweils erzeugt. In diesem Fall, wenn die Kurzschlussbremsoperation bei der Zeit gestartet wird, bei der die induzierten Spannungen von zwei von dem ersten Phasenanschluss, dem zweiten Phasenanschluss und dem dritten Phasenanschluss (beispielsweise der erste Phasenanschluss und der dritte Phasenanschluss) gleich zueinander werden, werden Einschaltströme, die in den unteren Schaltelementen, die diesen zwei Anschlüssen entsprechen (beispielsweise das erste untere Schaltelement und das dritte untere Schaltelement), im Wesentlichen in Bezug auf Größe gleich, und der Einschaltstrom, der in dem unteren Schaltelement (beispielsweise in dem zweiten unteren Schaltelement), das dem verbleibenden einen Anschluss entspricht (beispielsweise dem zweiten Phasenanschluss), wird bezüglich Größe ein Minimum zu dem Zeitpunkt, bei dem der elektrische Winkel sich seit Start des Kurzschlussbremsbetriebs um 180° erhöht hat. Der oben beschriebene Aufbau kann eine Konzentration eines Einschaltstromflusses in einem der unteren Schaltelemente verhindern, wodurch der maximale Wert der Einschaltströme signifikant reduziert werden kann.
Gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen kann die Motorsteuerung ferner einen Komparator aufweisen, der konfiguriert ist, um die induzierten Spannungen von zwei von dem ersten Phasenanschluss, dem zweiten Phasenanschluss und dem dritten Phasenanschluss miteinander zu vergleichen. Die Steuerungseinheit kann konfiguriert sein zum Starten des Kurzschlussbremsbetriebs bei einer Zeit, bei der ein Ausgangssignal des Komparators nach dem Kurzschlussbremsbetrieb invertiert ist.
Die obige Konfiguration ermöglicht, dass die Zeit, bei der der Kurzschlussbremsbetrieb gestartet wird, exakt mit der Zeit übereinstimmt, bei der die induzierten Spannungen von zwei von dem ersten Phasenanschluss, dem zweiten Phasenanschluss und dem dritten Phasenanschluss gleich zueinander werden,.
Gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen kann die Motorsteuerung ferner einen ersten Komparator aufweisen, der konfiguriert ist zum Vergleichen eines Referenz Potentials mit der induzierten Spannung von einem von dem ersten Phasenanschluss, dem zweiten Phasenanschluss und dem dritten Phasenanschluss. Die Steuerungseinheit kann konfiguriert sein zum Starten des Kurzschlussbremsbetriebs zu einer Zeit, bei der ein elektrischer Winkel des bürstenlosen Motors seit der Invertierung eines Ausgangssignals des ersten Komparators nach dem Abschaltvorgang um 30° zugenommen hat.
In einer Situation, bei der der bürstenlose Motor durch Trägheit dreht, wenn der elektrische Winkel seit einer Zeit, bei der das Referenzpotential gleich der induzierten Spannung von einem von dem ersten Phasenanschluss, dem zweiten Phasenanschluss und dem Phasenanschluss geworden ist, um 30° zugenommen hat, werden die induzierten Spannungen von zwei von dem ersten Phasenanschluss, dem zweiten Phasenanschluss und dem dritten Phasenanschluss gleich zueinander. Die obige Konfiguration ermöglicht folglich, dass die Zeit, bei der der Kurzschlussbremsbetrieb gestartet wird, exakt übereinstimmt mit dem Zeitpunkt, bei dem die induzierten Spannungen von zwei von dem ersten Phasenanschluss, dem zweiten Phasenanschluss und dem dritten Phasenanschluss gleich zueinander werden.
Gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen kann die Motorsteuerung ferner einen zweiten Komparator aufweisen, der konfiguriert zum Vergleichen des Referenzpotentials mit der induzierten Spannung eines anderen Anschlusses von dem ersten Phasenanschluss, dem zweiten Phasenanschluss und dem dritten Phasenanschluss. Die Steuerungseinheit kann konfiguriert sein zum Bestimmen einer Zeitperiode, die erforderlich ist, damit der elektrische Winkel des bürstenlosen Motors um 30° zunimmt, basierend auf einer Zeitperiode von einer Zeit, bei der das Ausgangssignal des ersten Komparators nach der Deaktivierungsoperation invertiert wird, bis zu einer Zeit, bei der ein Ausgangssignal des zweiten Komparators nach der Deaktivierungsoperation invertiert wird.
In einer Situation, bei der der bürstenlose Motor aufgrund von Trägheit dreht, wenn der elektrische Winkel seit der Zeit, bei der das Referenzpotential gleich der induzierten Spannung von einem von dem ersten Phasenanschluss, dem zweiten Phasenanschluss und dem dritten Phasenanschluss wird, um 60° zugenommen hat, wird die induzierte Spannung des anderen Anschlusses von dem ersten Phasenanschluss, dem zweiten Phasenanschluss und dem dritten Phasenanschluss gleich dem Referenzpotential. Durch Messen einer Zeitperiode von der Zeit, bei der das Referenzpotential gleich der induzierten Spannung von einem von dem ersten Phasenanschluss, dem zweiten Phasenanschluss und dem dritten Phasenanschluss wird, bis zu der Zeit, bei der das Referenzpotential gleich der induzierten Spannung von dem anderen von dem ersten Phasenanschluss, dem zweiten Phasenanschluss und dem dritten Phasenanschluss wird, kann eine Zeitperiode, die erforderlich ist, damit der elektrische Winkel um 60° zunimmt, bestimmt werden, und eine Zeitperiode, die erforderlich ist, damit der elektrische Winkel um 30° zunimmt, kann ebenfalls aus dieser bestimmten Zeitperiode bestimmt werden. Die obige Konfiguration kann die Zeitperiode genau bestimmen, die erforderlich ist, damit der elektrische Winkel in dem tatsächlichen bürstenlosen Motor um 30° zunimmt.
Gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen kann der bürstenlose Motor ferner ein Hall-Element aufweisen, das konfiguriert ist zum Detektieren einer Änderung in einer magnetischen Kraft von dem Rotor, und eine Position des Hall-Elements relativ zu dem Stator kann fest sein. Die Steuerungseinheit kann konfiguriert sein zum Bestimmen einer Zeit, bei der einer von den Magnetpolen des Rotors einem der Zähne des Stators zugewandt ist, basierend auf einem Detektionssignal von dem Hall-Element, und zum Starten des Kurzschlussbremsbetriebs bei der vorbestimmten Zeit.
In einer Situation, bei der der bürstenlose Motor durch Trägheit dreht, ist die Zeit, bei der die induzierten Spannungen von zwei von dem ersten Phasenanschluss, dem zweiten Phasenanschluss und dem dritten Phasenanschluss gleich zueinander werden, auch die Zeit, bei der einer von den Magnetpolen des Rotors einem der Zähne von dem Stator zugewandt ist. In dem obigen Aufbau wird das Hall-Element verwendet zum Bestimmen der Zeit, bei der einer von den Magnetpolen des Rotors einem der Zähne des Stators zugewandt ist, und der Kurzschlussbremsbetrieb wird bei der bestimmten Zeit gestartet. Der obige Aufbau kann eine Konzentration eines Einschaltstromflusses in einem der unteren Schaltelemente verhindern, wodurch der maximale Wert der Einschaltströme signifikant reduziert werden kann.
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Eine elektrische Arbeitsmaschine 2, wie in 1 gezeigt, weist eine DC-Leistungsversorgung 4, einen bürstenlosen Motor 6, einen Hall-Sensor 8 und eine Motorsteuerung 10 auf. In der elektrischen Arbeitsmaschine 2 wird elektrische Leistung von der DC-Leistungsversorgung 4 an den bürstenlosen Motor 6 durch die Motorsteuerung 10 geliefert. Die elektrische Arbeitsmaschine 2 kann ein Leistungs- bzw. Kraftwerkzeug sein, das konfiguriert ist zum Bearbeiten eines Werkstücks mit einem Werkzeug (nicht gezeigt), das von dem bürstenlosen Motor 6 angetrieben wird, oder kann eine elektrische Arbeitsmaschine sein, die eine andere ist als Leistungs- bzw. Kraftwerkzeuge, die konfiguriert ist zum Durchführen von verschiedenen Arbeitsvorgängen durch Antreiben von beispielsweise einem Ventilator (nicht gezeigt) oder eines Rads (nicht gezeigt) durch den bürstenlosen Motor 6.
Wie in 15 gezeigt, kann die elektrische Arbeitsmaschine 2 ein Trimmer bzw. Freischneider sein, der beispielsweise verwendet wird zum Trimmen von Pflanzenwuchs. In dem in 15 gezeigten Beispiel weist die elektrische Arbeitsmaschine 2 eine Stützstange 50, eine vordere Endeinheit 52, die sich an einem vorderen Ende 50a der Stützstange 50 befindet, eine hintere Endeinheit 54, die sich an einem hinteren Ende 50b der Stützstange 50 befindet, einen Schlaufengriff 56, der sich an einem Zwischenbereich der Stützstange 50 befindet, und einen Griff 58, der zwischen dem Schlaufengriff 56 und der hinteren Endeinheit 54 der Stützstange 50 vorgesehen ist, auf. Die DC-Leistungsversorgung 4 und die Motorsteuerung 10 (nicht in 15 gezeigt) und ein Fadenmesserhalter 60 befinden sich in der vorderen Endeinheit 52. Der Fadenmesserhalter 60 ist konfiguriert, um von dem bürstenlosen Motor 6 gedreht zu werden. Der Fadenmesserhalter 60 hält strangförmige Fadenmesser 62. Enden der Fadenmesser 62 sind aus dem Fadenmesserhalter 60 herausgeführt und konfiguriert, um mit dem Fadenmesserhalter 60 zu drehen. In dem in 15 gezeigten Beispiel, schneidet die elektrische Arbeitsmaschine 2 Gras und Büsche durch die Fadenmesser 62, die mit hoher Drehzustand drehen.
Wie in 1 gezeigt, ist die DC-Leistungsversorgung 4 beispielsweise ein Batteriepack, das eine Batterie 4a aufweist und an der elektrischen Arbeitsmaschine 2 entfernbar anbringbar ist. Die Batterie 4a ist beispielsweise ein Akku, beispielsweise eine Lithiumionenbatterie.
Wie in 2 gezeigt, ist der bürstenlose Motor 6 ein bürstenloser Motor vom Innenlauftyp und weist einen Rotor 12 auf, der konfiguriert ist zur Drehung um eine Drehachse RX, und einen Stator 14, der um den Rotor 12 herum vorgesehen ist. Der Rotor 12 ist aus einem Dauermagneten gebildet und Nordpole 16a und Südpole 16b sind abwechselnd auf einer Oberfläche des Rotors 12 entlang seiner Umfangsrichtung angeordnet. Im Folgenden können Nordpole 16a und Südpole 16b zusammengefasst als magnetische Pole 16 bezeichnet werden. Der Stator 14 weist einen Kern 18 und Spulen 20 auf. Der Kern 18 weist eine Mehrzahl von Zähnen 18a auf, die in Richtung Rotor 12 vorstehen. In dem in 2 gezeigten Beispiel sind acht magnetische Pole 16 auf der Oberfläche des Rotors 12 vorgesehen, und der Kern 18 weist zwölf Zähne 18a auf. Die Spulen 20 weisen eine erste Spule 20a, eine zweite Spule 20b und eine dritte Spule 20c auf. Jede von der ersten Spule 20a, der zweiten Spule 20b und der dritten Spule 20c ist um einen entsprechenden Zahn von den Zähnen 18a gewickelt.
Die erste Spule 20a, die zweite Spule 20b und die dritte Spule 20c können in einer sogenannten Deltaschaltung, wie in 5 gezeigt, oder in einer sogenannten Sternschaltung verschaltet sein, wie in 6 gezeigt. In dem Fall der Deltaschaltung, wie in 5 gezeigt, verbindet die erste Spule 20a einen ersten Phasenanschluss 6a und einen zweiten Phasenanschluss 6b miteinander, die zweite Spule 20b verbindet den zweiten Phasenanschluss 6b und einen dritten Phasenanschluss 6c miteinander, und die dritte Spule 20c verbindet den dritten Phasenanschluss 6c und den ersten Phasenanschluss 6a miteinander. In einem Fall der Sternschaltung, wie in 6 gezeigt, verbindet die erste Spule 20a den ersten Phasenanschluss 6a und einen neutralen Punkt 6d miteinander, die zweite Spule 20b verbindet den zweiten Phasenanschluss 6b und den neutralen Punkt 6d miteinander, und die dritte Spule 20c verbindet den dritten Phasenanschluss 6c und den neutralen Punkt 6d miteinander.
Wie in 1 gezeigt, weist der bürstenlose Motor 6 den Hall-Sensor 8 auf. Der Hall-Sensor 8 weist beispielsweise ein erstes Hall-Element 8a, ein zweites Hall-Element 8b und ein drittes Hall-Element 8c auf. Positionen von dem ersten Hall-Element 8a, dem zweiten Hall-Element 8b und dem dritten Hall-Element 8c sind relativ zu dem Stator 14 fest, und diese Elemente sind konfiguriert zum Detektieren von Änderungen in magnetischen Kräften von den magnetischen Polen 16 des Rotors 12. Beispielsweise befindet sich das erste Hall-Element 8a nahe der ersten Spule 20a, das zweite Hall-Element 8b befindet sich nahe der zweiten Spule 20b und das dritte Hall-Element 8c befindet sich nahe der dritten Spule 20c.
Wie in 1 gezeigt, weist die Motorsteuerung 10 einen Regler 22, eine Schaltschaltung 24, einen Mikrokontoller 26, eine Motorantriebsschaltung 28 und eine Komparatorschaltung 30 auf.
Der Regler 22 ist konfiguriert zum Reduzieren einer Spannung der DC-Leistung von der DC-Leistungsversorgung 4 auf einen vorbestimmten Wert (beispielsweise 5 V) und zum Liefern von selbiger an den Mikrokontoller 26. In der Motorsteuerung 10 ist eine negative Seite der DC-Leistungsversorgung 4 mit einem Massepotential GND verbunden, während eine positive Seite der DC-Leistungsversorgung 4 mit einem ersten Potential VDD1 der Leistungsversorgung verbunden ist. Ferner ist ein Ausgang des Reglers 22 mit einem zweiten Potential VDD2 der Leistungsversorgung verbunden.
Die Schaltschaltung 24 ist konfiguriert zum Schalten zwischen einem leitfähigen Zustand und einem nicht-leitfähigen Zustand gemäß Betätigungen eines Triggerschalters (Auslöseschalters) durch einen Benutzer (nicht in 1 gezeigt) der elektrischen Arbeitsmaschine 2. Die Schaltschaltung 24 ist konfiguriert zum Anlegen eines Auslösebetriebssignals an den Mikrokontoller 26. Wenn der Benutzer den Auslöseschalter nicht betätigt, ist die Schaltschaltung in einem nicht-leitfähigen Zustand und AUS (beispielsweise HIGH-Potential) wird als Auslösebetriebssignal an den Mikrokontoller 26 angelegt. Wenn dagegen der Benutzer den Auslöseschalter betätigt, wird die Schaltschaltung 24 in den leitfähigen Zustand gebracht, und EIN (beispielsweise LOW-Potential) wird als Auslösebetriebssignal in den Mikrokontoller 26 eingegeben.
Wenn das Auslösebetriebssignal, das durch die Schaltschaltung 24 angelegt wird, von AUS in EIN geschaltet wird, dreht der Mikrokontoller 26 den bürstenlosen Motor 6 über den Motorantriebsschaltung 28. Wenn ferner das Auslösebetriebssignal, das durch die Schaltschaltung 24 angelegt wird, von EIN auf AUS geschaltet wird, stoppt der Mikrokontoller 26 den bürstenlosen 6 über die Motorantriebsschaltung 28.
Wie in 3 gezeigt, weist die Motorantriebsschaltung 28 eine Mehrzahl von Schaltelementen 33 auf. Jedes von den Schaltelementen 33 ist beispielsweise ein Metalloxidhalbleiterfeldeffekttransistor (MOSFET). Die Mehrzahl von Schaltelementen 33 weist ein erstes oberes Schaltelement 32a, ein erstes unteres Schaltelement 34a, ein zweites oberes Schaltelement 32b, ein zweites unteres Schaltelement 34b, ein drittes oberes Schaltelement 32c und ein drittes unteres Schaltelement 34c auf. Nachfolgend können das erste obere Schaltelement 32a, das zweite obere Schaltelement 32b und das dritte obere Schaltelement 32c zusammengefasst als obere Schaltelemente 32 bezeichnet werden, und das erste untere Schaltelement 34a, das zweite untere Schaltelement 34b und das dritte untere Schaltelement 34c können zusammengefasst als untere Schaltelemente 34 bezeichnet werden. Das erste obere Schaltelement 32a verbindet das erste Potential VDD1 der Leistungsversorgung mit dem ersten Phasenanschluss 6a des bürstenlosen Motors 6, und das erste untere Schaltelement 34a verbindet das Massepotential GND mit dem ersten Phasenanschluss 6a des bürstenlosen Motors 6. Das zweite obere Schaltelement 32b verbindet das erste Potential VDD1 der Leistungsversorgung mit dem zweiten Phasenanschluss 6b des bürstenlosen Motors 6, und das zweite untere Schaltelement 34b verbindet das Massepotential GND mit dem zweiten Phasenanschluss 6b des bürstenlosen Motors 6. Das dritte obere Schaltelement 32c verbindet das erste Potential VDD1 der Leistungsversorgung mit dem dritten Phasenanschluss 6c des bürstenlosen Motors 6, und das dritte untere Schaltelement 34c verbindet das Massepotential GND mit dem dritten Phasenanschluss 6c des bürstenlosen Motors 6.
Der Mikrokontoller 26 ist konfiguriert zum Steuern von Spannungen, die an der ersten Spule 20a, der zweiten Spule 20b und der dritten Spule 20c des bürstenlosen Motors 6 angelegt werden, durch Schalten von jedem der Schaltelemente 33 zwischen einem leitfähigen Zustand und einem nicht-leitfähigen Zustand. Dadurch ändern sich magnetische Kräfte, die in den jeweiligen Zähnen 18a des Stators 14 erzeugt werden, und der Rotor 12 wird dadurch relativ zu dem Stator 14 gedreht. Der Mikrokontoller 26 identifiziert einen Drehwinkel des Rotors 12 relativ zu dem Stator 14 aus Detektionssignalen von dem Hall-Sensor 8 und steuert Zeiten, zu denen jedes der Schaltelemente 33 zwischen dem leitfähigen Zustand und dem nicht-leitfähigen Zustand zu schalten ist gemäß dem Drehwinkel, um den bürstenlosen Motor 6 bei einer gewünschten Drehzahl zu drehen.
Wenn der Mikrokontoller 26 alle Schaltelemente 33 in den nicht-leitfähigen Zustand während der Drehung des bürstenlosen Motors 6 bringt, wird dadurch die Leistungsversorgung von der DC-Leistungsversorgung 4 an den bürstenlosen Motor 6 unterbrochen. Diese Operation des Mikrokontollers 26 kann als Abschaltvorgang oder Deaktivierung bezeichnet werden. Wie in 7 gezeigt, selbst wenn der Mikrokontoller 26 die Deaktivierungsoperation ausführt, dreht der bürstenlose Motor 6 durch Trägheit weiter und induzierte Sinuswellen-Spannungen werden in dem ersten Phasenanschluss 6a, dem zweiten Phasenanschluss 6b und dem dritten Phasenanschluss 6c erzeugt. Um eine Instabilität des Amplitudenmittenpotentials (welches nachfolgend als Referenzpotential bezeichnet werden kann) des ersten Phasenanschlusses 6a, des zweiten Phasenanschlusses 6b und des dritten Phasenanschlusses 6c zu verhindern, weist die Motorsteuerung 10 Widerstände R1, R2, R3, R4 und R5 auf, wie in 1 gezeigt. Wie in den 5 und 6 gezeigt, verbindet der Widerstand R1 das erste Potential VDD1 der Leistungsversorgung, und ein Referenzpotential VREF, der Widerstand R2 verbindet das Massepotential GND und das Referenzpotential VREF miteinander, der dritte Widerstand R3 verbindet den ersten Phasenanschluss 6a und das Referenzpotential VREF miteinander, der Widerstand R4 verbindet den zweiten Phasenanschluss 6b und das Referenzpotential VREF miteinander, und der Widerstand R5 verbindet den dritten Phasenanschluss 6c und das Referenzpotential VREF miteinander. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind ein Widerstandswert des Widerstands R1 und ein Widerstandswert des Widerstands R2 im Wesentlichen gleich. Ein Widerstandswert des Widerstands R3, ein Widerstandswert des Widerstands R4 und ein Widerstandswert des Widerstands R5 sind im Wesentlichen gleich. Der Widerstandswert des Widerstands R1 ist ausreichend kleiner als der Widerstandswert des Widerstands R3, beispielsweise gleich oder kleiner als ein Zehntel (1/10) des Widerstandswerts des Widerstands R3.
Wie oben beschrieben dreht der bürstenlose Motor 6 durch Trägheit weiter, selbst wenn der Mikrokontoller 26 den Abschaltvorgang ausführt. Um den bürstenlosen Motor 6 zu stoppen, bringt folglich der Mikrokontoller 26, nach dem Ausführen des Abschaltvorgangs, das erste obere Schaltelement 32a, das zweite obere Schaltelement 32b und das dritte obere Schaltelement 32c jeweils in den nicht-leitfähigen Zustand und bringt das erste untere Schaltelement 34a, das zweite untere Schaltelement 34b und das dritte untere Schaltelement 34c jeweils in den leitfähigen Zustand. Dies hält den ersten Phasenanschluss 6a, den zweiten Phasenanschluss 6b und den dritten Phasenanschluss 6c des bürstenlosen Motors 6 jeweils auf dem Massepotential GND, wodurch eine große Bremskraft durch den Stator 14 an den Rotor 12 angelegt wird, wodurch der bürstenlose Motor 6 sofort aufhört zu drehen. Diese Operation des Mikrokontollers 26 kann als Kurzschlussbremsbetrieb bezeichnet werden.
Wie in 8 gezeigt, fließen zum Zeitpunkt des oben beschriebenen Kurzschlussbremsbetriebs Einschaltströme in dem ersten unteren Schaltelement 34a, dem zweiten unteren Schaltelement 34b und dem dritten unteren Schaltelement 34c. Wenn einer dieser Einschaltströme groß ist, erhöht sich das Ausmaß der Wärmeerzeugung in dem bzw. den unteren Schaltelementen 34, in denen bzw. in dem der Einschaltstrom fließt, und das untere Schaltelement 34 bzw. die unteren Schaltelemente können überhitzen.
Wie in 9 gezeigt, ändern sich Größen der Einschaltströme in dem ersten unteren Schaltelement 34a, dem zweiten unteren Schaltelement 34b und dem dritten unteren Schaltelement 34c gemäß dem Drehwinkel des Rotors 12 beim Start des Kurzschlussbremsbetriebs. Dies liegt daran, dass das Verhalten der induzierten Spannungen in dem ersten Phasenanschluss 6a, dem zweiten Phasenanschluss 6b und dem dritten Phasenanschluss 6c während des Kurzschlussbremsbetriebs gemäß dem Drehwinkel des Rotors 12 beim Start des Kurzschlussbremsbetriebs ändert, und das Verhalten der Einschaltströme in dem ersten unteren Schaltelement 34a, dem zweiten unteren Schaltelement 34b und dem dritten unteren Schaltelement 34c ändert sich gemäß den Verhaltensänderungen der induzierten Spannungen.
Bei dem Kurzschlussbremsbetrieb werden Einschaltströme in den unteren Schaltelementen 34 ein Maximum bei der Zeit, bei der ein elektrischer Winkel seit dem Start des Kurzschlussbremsbetrieb um 180° zugenommen hat. In dieser Zeitperiode, wie beispielsweise in 10 gezeigt, wenn irgendeiner von dem ersten Phasenanschluss 6a, dem zweiten Phasenanschluss 6b und dem dritten Phasenanschluss 6c keine Polaritätsumkehrung seiner induzierten Spannung erfährt, fließt der bzw. fließen die Einschaltströme weiter in dergleichen Richtung in dem bzw. in den unteren Schaltelementen 34, die dem bzw. den Anschlüssen entsprechen, was einen großen bzw. große Einschaltströme in dem bzw. den unteren Schaltelementen 34 zur Folge hat. Im Gegensatz dazu, wie beispielsweise in 11 gezeigt, wenn jeder von dem ersten Phasenanschluss 6a, dem zweiten Phasenanschluss 6b und dem dritten Phasenanschluss 6c die Polaritätsumkehrung der induzierten Spannung zu dem Zeitpunkt erfährt, bei dem sich der elektrische Winkel seit dem Start der Kurzschlussbremsoperation um 180° erhöht hat, werden Richtungen der Einschaltströme, die in den unteren Schaltelementen 34 fließen, umgekehrt, wodurch in Folge die Einschaltströme in den unteren Schaltelementen 34 reduziert werden.
Wie in 11 gezeigt, speziell wenn der Kurzschlussbremsbetrieb bei einer Zeit gestartet wird, bei der induzierte Spannungen von zwei von dem ersten Phasenanschluss 6a, dem zweiten Phasenanschluss 6b und dem dritten Phasenanschluss 6c (der erste Phasenanschluss 6a und der dritte Phasenanschluss 6c in dem in 11 gezeigten Beispiel) gleich zueinander werden, werden Einschaltströme, die in den unteren Schaltelementen 34 fließen (beispielsweise in dem ersten unteren Schaltelement 34a und dritten unteren Schaltelement 34c), die den zwei Anschlüssen entsprechen, im Wesentlichen bezüglich Größe gleich, und der Einschaltstrom, der in dem unteren Schaltelement 34 (beispielsweise das zweite untere Schaltelement 34b) fließt, das dem verbleibenden einen Anschluss (beispielsweise dem zweiten Phasenanschluss 6b) entspricht, wird bezüglich Größe minimal, in der Zeitperiode vom Start des Kurzschlussbremsbetriebs bis zur Zunahme des elektrischen Winkels um 180°. Das Starten des Kurzschlussbremsbetriebs bei einem derartigen Zeitpunkt verhindert eine Konzentration des Einschaltstromflusses in einem der unteren Schaltelemente 34, wodurch der maximale Wert der Einschaltströme signifikant verringert werden kann. Die Motorsteuerung 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel detektiert die oben beschriebene Zeit bzw. den Zeitpunkt unter Verwendung der Komparatorschaltung 30.
Wie in 4 gezeigt weist die Komparatorschaltung 30 einen ersten Komparator 30a, einen zweiten Komparator 30b und einen dritten Komparator 30c auf. Der erste Komparator 30a, der zweite Komparator 30b und der dritte Komparator 30c sind beispielsweise Operationsverstärker. Der erste Komparator 30a, der zweite Komparator 30b und der dritte Komparator 30c haben jeweils ihre positiven Versorgungsanschlüsse mit dem ersten Potential VDD1 der Leistungsversorgung verbunden und haben ihre negativen Verbindungsanschlüsse mit dem Massepotential GND verbunden. In dem ersten Komparator 30a ist dessen nicht-invertierender Eingangsanschluss mit dem ersten Phasenanschluss 6a des bürstenlosen Motors 6 verbunden, dessen invertierender Eingangsanschluss ist mit dem zweiten Phasenanschluss 6b des bürstenlosen Motors 6 verbunden, und dessen Ausgangsanschluss 61 ist als ein erster Komparatorausgang mit dem Mikrokontoller 26 verbunden. In dem zweiten Komparator 30b ist dessen nicht- invertierender Eingangsanschluss mit dem zweiten Phasenanschluss 6b des bürstenlosen Motors 6 verbunden, dessen invertierender Eingangsanschluss ist mit dem dritten Phasenanschluss 6c des bürstenlosen Motors 6 verbunden, und dessen Ausgangsanschluss ist als ein zweiter Komparatorausgang mit dem Mikrokontoller 26 verbunden. In dem dritten Komparator 30c ist dessen nicht- invertierender Eingangsanschluss mit dem dritten Phasenanschluss 6c des bürstenlosen Motors 6 verbunden, dessen invertierender Eingangsanschluss ist mit dem ersten Phasenanschluss 6a des bürstenlosen Motors 6 verbunden, und dessen Ausgangsanschluss ist als ein dritter Komparatorausgang mit dem Mikrokontoller 26 verbunden.
Wie in 7 gezeigt hat das erste Komparatorausgangssignal, das in den Mikrokontoller 26 von dem ersten Komparator 30a eingegeben wird, ein hohes Potential (High), wenn die Spannung des ersten Phasenanschlusses 6a größer als die Spannung des zweiten Phasenanschlusses 6b ist, während es ein niedriges Potential (Low) aufweist, wenn die Spannung des ersten Phasenanschlusses 6a kleiner als die Spannung des zweiten Phasenanschlusses 6b ist. Das zweite Komparatorausgangssignal, das von dem zweiten Komparator 30b in den Mikrokontoller 26 eingegeben wird, hat ein hohes Potential (High), wenn die Spannung des zweiten Phasenanschlusses 6b größer als die Spannung des dritten Phasenanschlusses 6c ist, während es ein niedriges Potential hat, wenn die Spannung des zweiten Phasenanschlusses 6b kleiner als die Spannung des dritten Phasenanschlusses 6c ist. Das dritte Komparatorausgangssignal, das von dem dritten Komparator 30c in den Mikrokontoller 26 eingegeben wird, hat ein hohes Potential (High), wenn die Spannung des dritten Phasenanschlusses 6c größer ist als die Spannung des ersten Phasenanschlusses 6a, während es ein niedriges Potential (Low) hat, wenn die Spannung des dritten Phasenanschlusses 6c kleiner ist als die Spannung des ersten Phasenanschlusses 6a.
In der Motorsteuerung 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel startet der Mikrokontoller 26 den Kurzschlussbremsbetrieb bei einer Zeit T1, wenn eines von dem ersten Komparatorausgangssignal, dem zweiten Komparatorausgangssignal und dem dritten Komparatorausgangssignal invertiert wird, also wenn zwei von dem ersten Phasenanschluss 6a, dem zweiten Phasenanschluss 6b und dem dritten Phasenanschluss 6c das gleiche Potential haben. Das Starten des Kurzschlussbremsbetriebs zum Zeitpunkt T1, wie beschrieben, verhindert die Konzentration eines Einschaltstromflusses in einem der unteren Schaltelemente 34 in der Zeitperiode vom Start des Kurzschlussbremsbetriebs bis zu der Zeit, bei der der elektrische Winkel um 180° zunimmt, wodurch folglich der maximale Wert der Einschaltströme reduziert werden kann.
Zum Detektieren einer Zeit, bei der die induzierten Spannungen in zwei von dem ersten Phasenanschluss 6a, dem zweiten Phasenanschluss 6b und dem dritten Phasenanschluss 6c gleich zueinander sind durch den ersten Komparator 30a, den zweiten Komparator 30b und den dritten Komparator 30c während der Trägheitsdrehung des bürstenlosen Motors 6, müssen die induzierten Spannungen zu diesem Zeitpunkt in einem Bereich liegen, der von dem ersten Komparator 30a, dem zweiten Komparator 30b und dem dritten Komparator 30c detektierbar ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind positive Versorgungsanschlüsse des ersten Komparators 30a, des zweiten Komparators 30b und des dritten Komparators 30c mit dem ersten Potential VDD1 der Leistungsversorgung verbunden, und negative Versorgungsanschlüsse von diesen sind mit dem Massepotential GND verbunden. Ferner ist das Referenzpotential VREF des bürstenlosen Motors 6 auf ein Zwischenpotential zwischen dem ersten Potential VDD1 der Leistungsversorgung und dem Massepotential GND festgelegt durch Widerstände R1, R2, R3, R4 und R5. Dadurch kann ein Zeitpunkt, zu dem die induzierten Spannungen in zwei von dem ersten Phasenanschluss 6a, dem zweiten Phasenanschluss 6b und dem dritten Phasenanschluss 6c gleich zueinander werden, während der Trägheitsdrehung des bürstenlosen Motors 6 detektiert werden durch den ersten Komparator 30a, den zweiten Komparator 30b und den dritten Komparator 30c.
In einem Fall, bei dem der Mikrokontoller 26 aus den Detektionssignalen des Hall-Sensors 8 einen Zeitpunkt identifizieren kann, bei dem eine Zentrumsposition in einem von den Zähnen 18a einer Position in einem von den magnetischen Polen 16, die die größte magnetische Flussdichte hat, zugewandt ist, kann der Mikrokontoller 26 das Kurzschlussbremsbetrieb zu diesem Zeitpunkt starten. Das Starten der Kurzschlussbremsoperation zu diesem Zeitpunkt unterdrückt auch eine Konzentration des Einschaltstromflusses in einem der unteren Schaltelemente 34 in der Zeitperiode vom Start des Kurzschlussbremsbetriebs bis zu der Zeit, bei der der elektrische Winkel um 180° zugenommen hat, wodurch der maximale Wert der Einschaltströme reduziert werden kann. Durch die obige Konfiguration kann der Mikrokontoller 26 den Kurzschlussbremsbetrieb bei einem Zeitpunkt starten, der den maximalen Wert der Einschaltströme reduzieren kann, ohne die Komparatorschaltung 30 zu verwenden. Die oben beschriebene Zeit kann mit anderen Worten ausgedrückt werden als eine Zeit, bei der absolute Werte von Flussänderungen in zwei Zähnen von dem Zahn 18a, auf den die erste Spule 20a gewickelt ist, dem Zahn 18a, auf den die zweite Spule 20b gewickelt ist, und dem Zahn 18a, auf den die dritte Spule 20c gewickelt ist, gleich zueinander werden.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Eine Arbeitsmaschine 102, wie in 12, weist fast die gleiche Konfiguration auf, wie die elektrische Arbeitsmaschine 2 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Die elektrische Arbeitsmaschine 102 weist eine Motorsteuerung 104 anstelle der Motorsteuerung 10 auf. Die Motorsteuerung 104 weist eine Komparatorschaltung 106 anstelle der Komparatorschaltung 30 auf. Ferner weist die elektrische Arbeitsmaschine 102 keinen Hall-Sensor 8 auf. Stattdessen verwendet in der elektrischen Arbeitsmaschine 102 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Mikrokontoller 26 der Motorsteuerung 104 die Komparatorschaltung 106, um einen Drehwinkel des Rotors 12 zu identifizieren.
Wie in 13 gezeigt, weist die Komparatorschaltung 106 einen ersten Komparator 106a, einen zweiten Komparator 106b und einen dritten Komparator 106c auf. Der erste Komparator 106a, der zweite Komparator 106b und der dritte Komparator 106c sind beispielsweise Operationsverstärker. Der erste Komparator 106a, der zweite Komparator 106b und der dritte Komparator 106c haben jeweils ihre positiven Versorgungsanschlüsse mit dem ersten Potential VDD1 der Leistungsversorgung verbunden und haben ihre negativen Versorgungsanschlüsse mit dem Massepotential GND verbunden. In dem ersten Komparator 106a ist dessen nicht-invertierender Eingang mit dem ersten Phasenanschluss 6a des bürstenlosen Motors 6 verbunden, dessen invertierender Eingangsanschluss ist mit dem Referenzpotential VREF des bürstenlosen Motors 6 verbunden, und dessen Ausgangsanschluss ist mit dem Mikrokontoller 26 als ein erster Komparatorausgang verbunden. In dem zweiten Komparator 106b ist dessen nicht-invertierender Eingangsanschluss mit dem zweiten Phasenanschluss 6b des bürstenlosen Motors 6 verbunden, dessen inventierender Eingangsanschluss ist mit dem Referenzpotential VREF des bürstenlosen Motors 6 verbunden, und dessen Ausgangsanschluss ist als ein zweiter Komparatorausgang mit dem Mikrokontoller 26 verbunden. In dem dritten Komparator 106 ist dessen nicht-invertierender Eingangsanschluss mit dem dritten Phasenanschluss 6c des bürstenlosen Motors 6 verbunden, dessen invertierender Eingangsanschluss ist mit dem Referenzpotential VREF des bürstenlosen Motors 6 verbunden, und dessen Ausgangsanschluss ist als ein dritter Komparatorausgang mit dem Mikrokontoller 26 verbunden.
Wie in 14 gezeigt hat das erste Komparatorausgangssignal, das von dem ersten Komparator 106a in den Mikrokontoller 26 eingegeben wird, ein hohes Potential (High), wenn die Spannung des ersten Phasenanschlusses 6a größer ist als das Referenzpotential VREF, während es ein niedriges Potential (Low) hat, wenn die Spannung des ersten Phasenanschlusses 6a kleiner als das Referenzpotential VREF ist. Das zweite Komparatorausgangssignal, das von dem zweiten Komparator 106b in den Mikrokontoller 26 eingegeben wird, hat ein hohes Potential (High), wenn die Spannung des zweiten Phasenanschlusses 6b größer ist als das Referenzpotential VREF, während es ein niedriges Potential (LOW) hat, wenn die Spannung des zweiten Phasenanschlusses 6b kleiner als das Referenzpotential VREF ist. Das dritte Komparatorausgangssignal, das von dem dritten Komparator 106c in den Mikrokontoller 26 eingegeben wird, hat ein hohes Potential (High), wenn die Spannung des dritten Phasenanschlusses 6c größer ist als das Referenzpotential VREF, während es ein niedriges Potential (Low) hat, wenn die Spannung des dritten Phasenanschlusses 6c kleiner als das Referenzpotential VREF ist.
In der elektrischen Arbeitsmaschine 102 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Mikrokontoller 26 konfiguriert zum Detektieren einer Zeit T0, bei der eines von dem ersten Komparatorausgangssignal, dem zweiten Komparatorausgangssignal und dem dritten Komparatorausgangssignal invertiert ist, also wenn eine induzierte Spannung in einem von dem ersten Phasenanschluss 6a, dem zweiten Phasenanschluss 6b und dem dritten Phasenanschluss 6c gleich dem Referenzpotential wird. In einer Situation, bei der der bürstenlose Motor 6 durch Trägheit dreht, weil der Mikrokontoller 26 den Abschaltvorgang ausgeführt hat, wenn der elektrische Winkel von der Zeit, bei der die induzierte Spannung in einem von dem ersten Phasenanschluss 6a, dem zweiten Phasenanschluss 6b und dem dritten Phasenanschluss 6c gleich dem Referenzpotential wurde, um 30° zugenommen hat, werden die induzierten Spannungen in zwei von dem ersten Phasenanschluss 6a, dem zweiten Phasenanschluss 6b und dem dritten Phasenanschluss 6c gleich zueinander werden. In der elektrischen Arbeitsmaschine 102 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel startet folglich der Mikrokontoller 26 den Kurzschlussbremsbetrieb zu einer Zeit T1, bei der eine Zeitperiode ΔT seit der oben beschriebenen Zeit T0 verstrichen ist, die erforderlich ist, damit der elektrische Winkel um 30° zunimmt.
Der Mikrokontoller 26 misst zuerst eine Zeitperiode 2xΔT, die eine Zeitperiode von einer Zeit T0`, wenn die induzierte Spannung in einem von dem ersten Phasenanschluss 6a, dem zweiten Phasenanschluss 6b und dem dritten Phasenanschluss 6c gleich dem Referenzpotential wird, bis zu einer Zeit T0'', wenn die induzierte Spannung in einem anderen von dem ersten Phasenanschluss 6a, dem zweiten Phasenanschluss 6b und dem dritten Phasenanschluss 6c gleich dem Referenzpotential wird. Die gemessene Zeitperiode 2xΔT ist eine Zeitperiode, die erforderlich ist, damit der elektrische Winkel um 60° zunimmt. Als Nächstes bestimmt der Mikrokontoller 26 die Zeitperiode ΔT, die erforderlich ist, damit der elektrische Winkel um 30° zunimmt, aus der Zeitperiode 2xΔT, die erforderlich ist, damit der elektrische Winkel um 60° zunimmt. Der Mikrokontoller 26 startet dann den Kurzschlussbremsbetrieb bei der Zeit T1, wenn die Zeitperiode ΔT, die erforderlich ist, damit der elektrische Winkel um 30° zunimmt, seit der Zeit T0 verstrichen ist, wenn die induzierte Spannung in dem einen von dem ersten Phasenanschluss 6a, dem zweiten Phasenanschluss 6b und dem dritten Phasenanschluss 6c gleich der Referenzspannung geworden ist. Das Startet des Kurzschlussbremsbetriebs bei der Zeit T1, wie beschrieben, verhindert eine Konzentration des Einschaltstromflusses in einem der unteren Schaltelemente 34 in der Zeitperiode vom Start des Kurzschlussbremsbetriebs bis zu der Zeit, bei der der elektrische Winkel um 180° zugenommen hat, wodurch ein maximaler Wert der Einschaltströme reduziert werden kann.
In den obigen Ausführungsbeispielen kann die DC-Leistungsversorgung 4 von irgendeinem Typ sein, solange eine Versorgung mit DC-Leistung (Gleichstromleistung) möglich ist. Die Batterie 4a der DC-Leistungsversorgung 4 kann beispielsweise eine Batterie sein, die eine andere ist als ein Akku. Alternativ kann die DC-Leistungsversorgung 4 ein Batteriegehäuse sein, das die Batterie 4a darin aufnimmt und fest an der elektrischen Arbeitsmaschine 2 angebracht ist. Alternativ kann die DC-Leistungsversorgung 4 eine Leistungsschaltung sein, die konfiguriert ist zum Umwandeln einer AC-Leistung (Wechselstromleistung), die von einer externen AC-Leistungsversorgung (nicht gezeigt) geliefert wird, in eine DC-Leistung.
Der bürstenlose Motor 6 muss kein bürstenloser Motor vom Innenlauftyp sein und kann ein bürstenloser Motor vom Außenläufertyp sein. Die Zahl der magnetischen Pole 16 des Rotors 12 kann kleiner als 8 oder kann größer als 8 sein. Die Anzahl von Zähnen 18a des Stators 14 kann kleiner als 12 oder kann größer als 12 sein.
Wie oben beschrieben, kann in einem oder mehreren Ausführungsbeispielen die elektrische Arbeitsmaschine 2 einen bürstenlosen Motor 6 und eine Motorsteuerung 10, 104 aufweisen, die konfiguriert ist zum Steuern des bürstenlosen Motors 6. Der bürstenlose Motor kann den Rotor 12 mit der Mehrzahl von magnetischen Polen 16, den Stator 16 mit der Mehrzahl von Zähnen 18a, die dem Rotor 12 zugewandt sind, und Spulen 20, die um die Zähne 18a gewickelt und konfiguriert sind zum Erzeugen von magnetischen Kräften in den Zähnen 18a gemäß Spannungen, die an dem ersten Phasenanschluss 6a, dem zweiten Phasenanschluss 6b und dem dritten Phasenanschluss 6c anliegen, aufweisen. Die Motorsteuerung 10, 104 kann das erste obere Schaltelement 32a aufweisen, das den ersten Phasenanschluss 6a und das erste Potential VDD1 der Leistungsversorgung verbindet (ein Beispiel des positivseitigen Potentials einer Leistungsversorgung); das erste untere Schaltelement 34a, das den ersten Phasenanschluss 6a und das Massepotential GND (ein Beispiel des negativseitigen Potentials der Leistungsversorgung) verbindet; das zweite obere Schaltelement 32b, das den zweiten Phasenanschluss 6b und das erste Potential VDD1 der Leistungsversorgung verbindet; das zweite untere Schaltelement 34b, das den zweiten Phasenanschluss 6b und das Massepotential GND verbindet; das dritte obere Schaltelement 32c, das den dritten Phasenanschluss 6c und das erste Potential VDD1 der Leistungsversorgung verbindet; das dritte untere Schaltelement 34c, das den dritten Phasenanschluss 6c und das Massepotential GND verbindet; und den Mikrokontoller 26 (ein Beispiel der Steuerungseinheit), der konfiguriert ist, um jedes von dem ersten oberen Schaltelement 32a, dem ersten unteren Schaltelement 34a, dem zweiten oberen Schaltelement 32b, dem zweiten unteren Schaltelement 34b, dem dritten oberen Schaltelement 32c und dem dritten unteren Schaltelement 34c zwischen dem leitfähigen Zustand und dem nicht-leitfähigen Zustand zu schalten. Der Mikrokontoller 26 kann konfiguriert sein zum Ausführen des Kurzschlussbremsbetriebs durch Anlegen der Bremskraft an den bürstenlosen Motor 6, indem das erste obere Schaltelement 32a, das zweite obere Schaltelement 32b, und das dritte obere Schaltelement 32c in den nicht-leitfähigen Zustand gebracht werden, und indem das erste untere Schaltelement 34a, das zweite untere Schaltelement 34b und das dritte untere Schaltelement 34c in den leitfähigen Zustand gebracht werden. Der Mikrokontoller 26 kann konfiguriert sein zum Starten des Kurzschlussbremsbetriebs bei einer vorbestimmten Zeit. Wenn der Kurzschlussbremsbetrieb bei der vorbestimmten Zeit gestartet wird, können sich Polaritäten der induzierten Spannungen des ersten Phasenanschlusses 6a, des zweiten Phasenanschlusses 6b und des dritten Phasenanschlusses 6c bei der Zeit umkehren, bei der der elektrische Winkel des bürstenlosen Motors 6 seit dem Start des Kurzschlussbremsbetriebs um 180° zugenommen hat.
Gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen kann die Motorsteuerung 10, 104 konfiguriert sein zum Steuern des bürstenlosen Motors 6. Der bürstenlose Motor 6 kann den Rotor 12 mit der Mehrzahl von magnetischen Polen 16, den Stator 14 mit der Mehrzahl von Zähnen 18a, die dem Rotor 12 zugewandt sind, und die Spulen 20 aufweisen, die um die Zähne 18a gewickelt und konfiguriert sind zum Erzeugen von magnetischen Kräften in den Zähnen 18a gemäß Spannungen, die an dem ersten Phasenanschluss 6a, dem zweiten Phasenanschluss 6b und dem dritten Phasenanschluss 6c anliegen. Die Motorsteuerung 10, 104 kann das erste obere Schaltelement 32a aufweisen, das den ersten Phasenanschluss 6a mit dem ersten Potential VDD1 der Leistungsversorgung (ein Beispiel des positivseitigen Potentials einer Leistungsversorgung) verbindet; das erste untere Schaltelement 34a, das den ersten Phasenanschluss 6a mit dem Massepotential GND (ein Beispiel des negativseitigen Potentials einer Leistungsversorgung) verbindet; das zweite obere Schaltelement 32b, das den zweiten Phasenanschluss 6b mit dem ersten Potential VDD 1 der Leistungsversorgung verbindet; das zweite untere Schaltelement 34b, das den zweiten Phasenanschluss 6b mit dem Massepotential GND verbindet; das dritte obere Schaltelement 32c, das den dritten Phasenanschluss 6c mit dem ersten Potential VDD1 der Leistungsversorgung verbindet, das dritte untere Schaltelement 34c, das den dritten Phasenanschluss 6c mit dem Massepotential GND verbindet; und den Mikrokontoller 26 (ein Beispiel der Steuerungseinheit), der konfiguriert ist zum Schalten von jedem von dem ersten oberen Schaltelement 32a, dem ersten unteren Schaltelement 34a, dem zweiten oberen Schaltelement 32b, dem zweiten unteren Schaltelement 34b, dem dritten oberen Schaltelement 32c und dem dritten unteren Schaltelement 34c zwischen dem leitfähigen Zustand und dem nicht-leitfähigen Zustand. Der Mikrokontoller 26 kann konfiguriert sein zum Ausführen des Kurzschlussbremsbetriebs durch Anlegen einer Bremskraft an den bürstenlosen Motor 6, indem das erste obere Schaltelement 32a, das zweite obere Schaltelement 32b und das dritte obere Schaltelement 32c in den nicht-leitfähigen Zustand gebracht werden und indem das erste untere Schaltelement 34a, das zweite untere Schaltelement 34b und das dritte untere Schaltelement 34c in den leitfähigen Zustand gebracht werden. Der Mikrokontoller 26 kann konfiguriert zum Starten des Kurzschlussbremsbetriebs bei einer vorbestimmten Zeit. Wenn der Kurzschlussbremsbetrieb bei der vorbestimmten Zeit gestartet wird, können sich Polaritäten der induzierten Spannungen des ersten Phasenanschlusses 6a, des zweiten Phasenanschlusses 6b und des dritten Phasenanschlusses 6c bei der Zeit umkehren, bei der der elektrische Winkel des bürstenlosen Motors 6 sich um 180° seit dem Start der Kurzschlussbremsoperation erhöht hat.
In der obigen Konfiguration wird der Kurzschlussbremsbetrieb bei der Zeit gestartet, bei der die Polaritäten der induzierten Spannungen des ersten Phasenanschlusses 6a, des zweiten Phasenanschlusses 6b und des dritten Phasenanschlusses 6c umgekehrt werden, bevor der elektrische Winkel des bürstenlosen Motors 6 um 180° zunimmt, wodurch der maximale Wert der Einschaltströme bei dem Kurzschlussbremsbetrieb reduziert werden kann.
Gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen kann, bevor der Kurzschlussbremsbetrieb ausgeführt wird, der Mikrokontoller 26 konfiguriert sein zum Durchführen des Abschaltvorgangs, um das erste obere Schaltelement 32a, das erste untere Schaltelement 34a, das zweite obere Schaltelement 32b, das zweite untere Schaltelement 34b, das dritte obere Schaltelement 32c und das dritte untere Schaltelement 34c in den nicht-leitenden Zustand zu bringen. Der Mikrokontoller 26 kann konfiguriert zum Starten des Kurzschlussbremsbetriebs bei der Zeit, bei der die induzierten Spannungen von zwei von dem ersten Phasenanschluss 6a, dem zweiten Phasenanschluss 6b und dem dritten Phasenanschluss 6c nach dem Abschaltvorgang im Wesentlichen gleich zueinander werden.
Gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen kann die elektrische Arbeitsmaschine 2 den bürstenlosen Motor 6 und die Motorsteuerung 10, 104 aufweisen, die konfiguriert ist zum Steuern des bürstenlosen Motors 6. Der bürstenlose Motor 6 kann den Rotor 12 mit der Mehrzahl von magnetischen Polen 16, den Stator 14 mit der Mehrzahl von Zähnen 18a, die dem Rotor 12 zugewandt sind, und die Spulen 20 aufweisen, die um die Zähne 18a gewickelt und konfiguriert sind zum Erzeugen von magnetischen Kräften in den Zähnen 18a gemäß Spannungen, die an dem ersten Phasenanschluss 6a, dem zweiten Phasenanschluss 6b und dem dritten Phasenanschluss 6c anliegen. Die Motorsteuerung 10, 104 kann das erste obere Schaltelement 32a aufweisen, das den ersten Phasenanschluss 6a mit dem ersten Potential VDD1 der Leistungsversorgung (ein Beispiel für das positivseitige Potential einer Leistungsversorgung) verbindet; das erste untere Schaltelement 34a, das den ersten Phasenanschluss 6a mit dem Massepotential GND (ein Beispiel eines negativseitigen Potentials der Leistungsversorgung) verbindet; das zweite obere Schaltelement 32b, das den zweiten Phasenanschluss 6b mit dem ersten Potential VDD1 der Leistungsversorgung verbindet; das zweite untere Schaltelement 34b, das den zweiten Phasenanschluss 6b mit dem Massepotential GND verbindet; das dritte obere Schaltelement 32c, das den dritten Phasenanschluss 6c mit dem ersten Potential VDD1 der Leistungsversorgung verbindet; das dritte untere Schaltelement 34c, das den dritten Phasenanschluss 6c mit dem Massepotential GND verbindet; und den Mikrokontoller 26 (ein Beispiel der Steuerungseinheit), der konfiguriert ist, um jedes von dem ersten oberen Schaltelement 32a, dem ersten unteren Schaltelement 34a, dem zweiten oberen Schaltelement 32b, dem zweiten unteren Schaltelement 34b, dem dritten oberen Schaltelement 32c und dem dritten unteren Schaltelement 34c zwischen dem leitfähigen Zustand und dem nicht-leitfähigen Zustand zu schalten. Der Mikrokontoller 26 kann konfiguriert zum Ausführen des Kurzschlussbremsbetriebs durch Anlegen einer Bremskraft an den bürstenlosen Motor 6, indem das erste obere Schaltelement 32a, das zweite obere Schaltelement 32b und das dritte Schaltelement 32c in den nicht-leitenden Zustand gebracht werden, und indem das erste untere Schaltelement 34a, das zweite untere Schaltelement 34b und das dritte untere Schaltelement 34c in den leitfähigen Zustand gebracht werden. Vor der Ausführung des Kurzschlussbremsbetriebs kann der Mikrokontoller 26 konfiguriert sein zum Ausführen des Abschaltvorgangs, um das erste obere Schaltelement 32a, das erste untere Schaltelement 34a, das zweite obere Schaltelement 32b, das zweite untere Schaltelement 34b, das dritte obere Schaltelement 32c und das dritte untere Schaltelement 34c jeweils in den nicht-leitfähigen Zustand zu bringen. Der Mikrokontoller 26 kann konfiguriert sein zum Starten der Kurzschlussbremsoperation bei der Zeit, bei der die induzierten Spannungen von zwei von dem ersten Phasenanschluss 6a, dem zweiten Phasenanschluss 6b und dem dritten Phasenanschluss 6c im Wesentlichen gleich zueinander werden nach dem Abschaltvorgang.
Die oben beschriebene Konfiguration kann eine Konzentration des Einschaltstromsflusses in einem der unteren Schaltelemente 34 bei der Kurzschlussbremsoperation verhindern, wodurch der maximale Wert der Einschaltströme signifikant reduziert werden kann.
Gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen kann die Motorsteuerung 10 ferner einen von dem ersten Komparator 30a, dem zweiten Komparator 30b und dem dritten Komparator 30c (ein Beispiel eines Komparators) aufweisen, der konfiguriert ist zum Vergleichen der induzierten Spannungen von zwei von dem ersten Phasenanschluss 6a, dem zweiten Phasenanschluss 6b und dem dritten Phasenanschluss 6c miteinander. Der Mikrokontoller 26 kann konfiguriert sein zum Starten des Kurzschlussbremsbetriebs bei der Zeit, bei der das Ausgangssignal von einem von dem ersten Komparator 30a, dem zweiten Komparator 30b, dem dritten Komparator 30c nach dem Abschaltvorgang invertiert ist.
Die obige Konfiguration ermöglicht, dass die Zeit, bei der die Kurzschlussbremsoperation gestartet wird, exakt übereinstimmt mit der Zeit, bei der die induzierten Spannungen von zwei von dem ersten Phasenanschluss 6a, dem zweiten Phasenanschluss 6b und dem dritten Phasenanschluss 6c gleich zueinander werden.
Gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen kann die Motorsteuerung 104 einen von dem ersten Komparator 106a, dem zweiten Komparator 106b und dem dritten Komparator 106c (ein Beispiel des ersten Komparators) aufweisen, der konfiguriert ist zum Vergleichen des Referenzpotentials mit der induzierten Spannung von einem von dem ersten Phasenanschluss 6a, dem zweiten Phasenanschluss 6b und dem dritten Phasenanschluss 6c. Der Mikrokontoller 26 kann konfiguriert zum Starten des Kurzschlussbremsbetriebs bei der Zeit, bei der der elektrische Winkel des bürstenlosen Motors 6 seit der Inversion eines Ausgangssignals von einem von dem ersten Komparator 106a, dem zweiten Komparator 106b, dem dritten Komparator 106c nach dem Abschaltvorgang um 30°zugenommen hat.
In einer Situationen, bei der der bürstenlose Motor 6 durch Trägheit dreht, wenn der elektrische Winkel um 30° zugenommen hat seit der Zeit, bei der das Referenzpotential gleich der induzierten Spannung geworden ist von einem von dem ersten Phasenanschluss 6a, dem zweiten Phasenanschluss 6b und dem dritten Phasenanschluss 6c, werden die induzierten Spannungen von zwei von dem ersten Phasenanschluss 6a, dem zweiten Phasenanschluss 6b und dem dritten Phasenanschluss 6c gleich. Der obige Aufbau ermöglicht folglich, dass die Zeit, bei der der Kurzschlussbremsbetrieb gestartet wird, exakt übereinstimmt mit der Zeit, bei der die induzierten Spannungen von zwei von dem ersten Phasenanschluss 6a, dem zweiten Phasenanschluss 6b und dem dritten Phasenanschluss 6c gleich werden.
Gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen kann die Motorsteuerung 104 ferner einen anderen von dem ersten Komparator 106a, dem zweiten Komparator 106b und dem dritten Komparator 106c (ein Beispiel für einen zweiten Komparator) aufweisen, der konfiguriert ist zum Vergleichen der Referenzspannung mit der induzierten Spannung von einem anderen von dem ersten Phasenanschluss 6a, dem zweiten Phasenanschluss 6b und dem dritten Phasenanschluss 6c. Der Mikrokontoller 26 kann konfiguriert sein zum Bestimmen der Zeitperiode, die notwendig ist, damit sich der elektrische Winkel des bürstenlosen Motors 6 um 30° erhöht, basierend auf der Zeitperiode von der Zeit, bei der das Ausgangssignal von einem von dem ersten Komparator 106a, dem zweiten Komparator 106b, dem dritten Komparator 106c nach dem Abschaltvorgang invertiert wird, bis zu der Zeit, bei der das Ausgangssignal des anderen von dem ersten Komparator 106a, dem zweiten Komparator 106b und dem dritten Komparator 106c nach dem Abschaltvorgang invertiert wird.
Bei einer Situation, wo der bürstenlose Motor 6 durch Trägheit dreht, werden, wenn der elektrische Winkel um 60° seit der Zeit zugenommen hat, seit der das Referenzpotential gleich der induzierten Spannung geworden ist von einem von dem ersten Phasenanschluss 6a, dem zweiten Phasenanschluss 6b und dem dritten Phasenanschluss 6c, die induzierten Spannungen von dem anderen von dem ersten Phasenanschluss 6a, dem zweiten Phasenanschluss 6b und dem dritten Phasenanschluss 6c gleich dem Referenzpotential. Durch Messen der Zeitperiode von der Zeit, bei der das Referenzpotential gleich der induzierten Spannung von einem von dem ersten Phasenanschluss 6a, dem zweiten Phasenanschluss 6b und dem dritten Phasenanschluss 6c ist, bis zu der Zeit, bei der das Referenzpotential gleich der induzierten Spannung des anderen von dem ersten Phasenanschluss 6a, dem zweiten Phasenanschluss 6b und dem dritten Phasenanschluss 6c wird, kann die Zeitperiode, die notwendig ist, damit der elektrische Winkel um 60° zunimmt, bestimmt werden, und eine Zeitperiode, die notwendig ist, damit der elektrische Winkel um 30° zunimmt, kann ebenfalls aus dieser bestimmten Zeitperiode bestimmt werden. Die obige Konfiguration kann genau die Zeitperiode bestimmen, die erforderlich ist, damit der elektrische Winkel in dem tatsächlichen bürstenlosen Motor 6 um 30° zunimmt.
Gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen kann der bürstenlose Motor 6 ferner das erste Hall-Element 8a, das zweite Hall-Element 8b und das dritte Hall-Element 8c (ein Beispiel des Hall-Elements) aufweisen, die konfiguriert sind zum Bestimmen von Änderungen in den magnetischen Kräften von dem Rotor 12. Die Positionen des ersten Hall-Elements 8a, des zweiten Hall-Elements 8b und des dritten Hall-Elements 8c können relativ zu dem Stator 14 fest sein. Der Mikrokontoller 26 kann konfiguriert sein zum Bestimmen der Zeit, bei der einer von den magnetischen Polen 16 des Rotors 12 zu einem von den Zähnen 18a des Stators 14 weist, basierend auf den Detektionssignalen von dem ersten Hall-Element 8a, dem zweiten Hall-Element 8b und dem dritten Hall-Element 8c, und zum Starten des Kurzschlussbremsbetriebs bei der bestimmten Zeit.
In einer Situation, wo der bürstenlose Motor 6 durch Trägheit dreht, ist die Zeit, bei der die induzierten Spannungen von zwei von dem ersten Phasenanschluss 6a, dem zweiten Phasenanschluss 6b und dem dritten Phasenanschluss 6c gleich zueinander werden, auch die Zeit, bei der einer von den magnetischen Polen 16 des Rotors 12 einem der Zähne 18a des Stators 14 zugewandt ist. In der obigen Konfiguration werden das erste Hall-Element 8a, das zweite Hall-Element 8b und das dritte Hall-Element 8c verwendet, um die Zeit zu bestimmen, bei der einer der magnetischen Pole 16 des Rotors 12 einem der Zähne 18 des Stators 14 zugewandt ist, und der Kurzschlussbremsbetrieb wird bei der bestimmten Zeit gestartet. Die obige Konfiguration kann die Konzentration eines Einschaltstromflusses in einem von den unteren Schaltelementen 34 bei der Kurzschlussbremsoperation verhindern, wodurch der maximale Wert der Einschaltströme signifikant reduziert werden kann.
Es wird explizit betont, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung unabhängig von den Merkmalskombinationen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen angesehen werden sollen. Es wird explizit festgehalten, dass alle Bereichsangaben oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Untergruppe von Einheiten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung offenbaren, insbesondere auch als Grenze einer Bereichsangabe.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP H374194 [0002]

Claims

Elektrische Arbeitsmaschine (2) mit: einem bürstenlosen Motor (6); und einer Motorsteuerung (10; 104), die konfiguriert zum Steuern des bürstenlosen Motors, wobei der bürstenlose Motor (6) aufweist: einen Rotor (12) mit einer Mehrzahl von magnetischen Polen (16); einen Stator (14) mit einer Mehrzahl von Zähne (18a), die dem Rotor (12) zugewandt sind; Spulen (20), die um die Zähne (18a) gewickelt sind, wobei die Spulen (20) konfiguriert sind zum Erzeugen von magnetischen Kräften in den Zähnen (18a) gemäß Spannungen, die an einem ersten Phasenanschluss (6a), einem zweiten Phasenanschluss (6b) und einem dritten Phasenanschluss (6c) anliegen, die Motorsteuerung (10; 104) aufweist: ein erstes oberes Schaltelement (32a), das den ersten Phasenanschluss (6a) mit einem positivseitigen Potential einer Leistungsversorgung verbindet; ein erstes unteres Schaltelement (34a), das den ersten Phasenanschluss (6a) mit einem negativseitigen Potential der Leistungsversorgung verbindet; ein zweites obere Schaltelement (32b), das den zweiten Phasenanschluss (6b) mit dem positivseitigen Potential der Leistungsversorgung verbindet; ein zweites unteres Schaltelement (34b), das den zweiten Phasenanschluss (6b) mit dem negativseitigen Potential der Leistungsversorgung verbindet; ein drittes oberes Schaltelement (32c), das den dritten Phasenanschluss (6c) mit dem positivseitigen Potential der Leistungsversorgung verbindet; ein drittes unteres Schaltelement (34c), das den dritten Phasenanschluss (6c) mit dem negativseitigen Potential der Leistungsversorgung verbindet; und eine Steuerungseinheit (26), die konfiguriert ist, um jedes von dem ersten oberen Schaltelement (32a), dem ersten unteren Schaltelement (34a), dem zweiten oberen Schaltelement (32b), dem zweiten unteren Schaltelement (34b), dem dritten oberen Schaltelement (32c) und dem dritten unteren Schaltelement (34c) zwischen einem leitfähigen Zustand und einem nicht-leitfähigen Zustand zu schalten, wobei die Steuerungseinheit (26) konfiguriert ist zum Durchführen eines Kurzschlussbremsbetriebs zum Anlegen einer Bremskraft an den bürstenlosen Motor (6), indem das erste obere Schaltelement (32a), das zweite obere Schaltelement (32b) und das dritte obere Schaltelement (32c) jeweils in den nicht-leitenden Zustand gebracht werden, und indem das erste untere Schaltelement (34a), das zweite untere Schaltelement (34b) und das dritte untere Schaltelement (34c) jeweils in den leitfähigen Zustand gebracht werden, wobei die Steuerungseinheit (26) konfiguriert ist zum Starten des Kurzschlussbremsbetriebs bei einer vorbestimmten Zeit, und wenn der Kurzschlussbremsbetrieb bei der vorbestimmten Zeit gestartet wird, Polaritäten von induzierten Spannungen des ersten Phasenanschlusses (6a), des zweiten Phasenanschlusses (6b) und des dritten Phasenanschlusses (6c) zu einem Zeitpunkt invertiert werden, bei dem ein elektrischer Winkel des bürstenlosen Motors (6) seit dem Start des Kurzschlussbremsbetriebs um 180° zugenommen hat.
Elektrische Arbeitsmaschine (2) nach Anspruch 1, bei der, vor Ausführung des Kurzschlussbremsbetriebs, die Steuerungseinheit (26) konfiguriert ist zum Ausführen eines Abschaltvorgangs, um das erste obere Schaltelement (32a), das erste untere Schaltelement (34a), das zweite obere Schaltelement (32b), das zweite untere Schaltelement (34b), das dritte obere Schaltelement (32c) und das dritte untere Schaltelement (34c) jeweils in den nicht-leitenden Zustand zu bringen, und die Steuerungseinheit (26) konfiguriert ist zum Starten des Kurzschlussbremsbetriebs bei einer Zeit, bei der die induzierten Spannungen von zwei von dem ersten Phasenanschluss (6a), dem zweiten Phasenanschluss (6b) und dem dritten Phasenanschluss (6c) nach dem Abschaltvorgang im Wesentlichen gleich zueinander geworden sind.
Elektrische Arbeitsmaschine (2) mit: einem bürstenlosen Motor (6); und einer Motorsteuerung (10; 104), die konfiguriert zum Steuern des bürstenlosen Motors (6), wobei der bürstenlose Motor (6) aufweist: einen Rotor (12) mit einer Mehrzahl von magnetischen Polen (16); einen Stator (14) mit einer Mehrzahl von Zähnen (18a), die dem Rotor (12) zugewandt sind; und Spulen (20), die um die Zähne (18a) gewickelt sind, wobei die Spulen (20) konfiguriert sind zum Erzeugen von magnetischen Kräften in den Zähnen (18a) gemäß Spannungen, die an einem ersten Phasenanschluss (6a), einem zweiten Phasenanschluss (6b) und einem dritten Phasenanschluss (6c) anliegen, die Motorsteuerung (10; 104) aufweist: ein erstes oberes Schaltelement (32a), das den ersten Phasenanschluss (6a) mit einem positivseitigen Potential einer Leistungsversorgung verbindet; ein erstes unteres Schaltelement (34a), das den ersten Phasenanschluss (6a) mit einem negativseitigen Potential der Leistungsversorgung verbindet; ein zweites obere Schaltelement (32b), das den zweiten Phasenanschluss (6b) mit dem positivseitigen Potential der Leistungsversorgung verbindet; ein zweites unteres Schaltelement (34b), das den zweiten Phasenanschluss (6b) mit dem negativseitigen Potential der Leistungsversorgung verbindet; ein drittes oberes Schaltelement (32c), das den dritten Phasenanschluss (6c) mit dem positivseitigen Potential der Leistungsversorgung verbindet; ein drittes unteres Schaltelement (34c), das den dritten Phasenanschluss (6c) mit dem negativseitigen Potential der Leistungsversorgung verbindet; und eine Steuerungseinheit (26), die konfiguriert ist, um jedes von dem ersten oberen Schaltelement (32a), dem ersten unteren Schaltelement (34a), dem zweiten oberen Schaltelement (32b), dem zweiten unteren Schaltelement (34b), dem dritten oberen Schaltelement (32c) und dem dritten unteren Schaltelement (34c) zwischen einem leitfähigen Zustand und einem nicht-leitfähigen Zustand zu schalten, wobei die Steuerungseinheit (26) konfiguriert ist zum Ausführen eines Kurzschlussbremsbetriebs zum Anlegen einer Bremskraft an den bürstenlosen Motor (6), indem das erste obere Schaltelement (32a), das zweite obere Schaltelement (32b) und das dritte obere Schaltelement (32c) jeweils in den nicht-leitenden Zustand gebracht werden, und indem das erste untere Schaltelement (34a), das zweite untere Schaltelement (34b) und das dritte untere Schaltelement (34c) jeweils in den leitfähigen Zustand gebracht werden, wobei vor Ausführen des Kurzschlussbremsbetriebs, die Steuerungseinheit (26) konfiguriert ist zum Ausführen eines Abschaltvorgangs, um das erste obere Schaltelement (32a), das erste untere Schaltelement (34a), das zweite obere Schaltelement (32b), das zweite untere Schaltelement (34b), das dritte obere Schaltelement (32c) und das dritte untere Schaltelement (34c) jeweils in den nicht-leitenden Zustand zu bringen, und die Steuerungseinheit (26) konfiguriert ist zum Starten des Kurzschlussbremsbetriebs zu einer Zeit, bei der induzierte Spannungen von zwei von dem ersten Phasenanschluss (6a), dem zweiten Phasenanschluss (6b) und dem dritten Phasenanschluss (6c) nach dem Abschaltvorgang im Wesentlichen gleich zueinander sind.
Elektrische Arbeitsmaschine (2) nach Anspruch 2 oder 3, bei der die Motorsteuerung (10) ferner einen Komparator (30a, 30b, 30c) aufweist, der konfiguriert ist zum Vergleichen der induzierten Spannungen von zwei von dem ersten Phasenanschluss (6a), dem zweiten Phasenanschluss (6b) und dem dritten Phasenanschluss (6c) miteinander, und die Steuerungseinheit (26) konfiguriert ist zum Starten des Kurzschlussbremsbetriebs bei einer Zeit, bei der ein Ausgangssignal des Komparators (30a, 30b, 30c) nach dem Abschaltvorgang invertiert ist.
Elektrische Arbeitsmaschine (2) nach Anspruch 2 oder 3, bei der die Motorsteuerung (104) ferner einen ersten Komparator (106a, 106b, 106c) aufweist, der konfiguriert ist zum Vergleichen eines Referenzpotentials mit der induzierten Spannung von einem von dem ersten Phasenanschluss (6a), dem zweiten Phasenanschluss (6b) und dem dritten Phasenanschluss (6c), und die Steuerungseinheit (26) konfiguriert ist zum Starten des Kurzschlussbremsbetriebs bei einer Zeit, bei der der elektrische Winkel des bürstenlosen Motors (6) seit Inversion des Ausgangssignals des ersten Komparators (106a, 106b, 106c) nach dem Deaktivierungsvorgang um 30° zugenommen hat.
Elektrische Arbeitsmaschine (2) nach Anspruch 5, bei der die Motorsteuerung (104) ferner einen zweiten Komparator (106a, 106b, 106c) aufweist, der konfiguriert ist zum Vergleichen des Referenzpotentials mit der induzierten Spannung eines anderen von dem ersten Phasenanschluss (6a), dem zweiten Phasenanschluss (6b) und dem dritten Phasenanschluss (6c), und die Steuerungseinheit (26) konfiguriert ist zum Bestimmen einer Zeitperiode, die erforderlich ist, damit der elektrische Winkel des bürstenlosen Motors (6) um 30° zunehmen kann, basierend auf einer Zeitperiode zwischen einer Zeit, bei der das Ausgangssignal des ersten Komparators (106a, 106b, 106c) nach dem Deaktivierungsvorgang invertiert ist, und einer Zeit, bei der ein Ausgangssignal des zweiten Komparators (106a, 106b, 106c) nach dem Deaktivierungsvorgang invertiert ist.
Elektrische Arbeitsmaschine (2) nach Anspruch 1, bei der der bürstenlose Motor (6) ferner ein Hall-Element (8a, 8b, 8c) aufweist, das konfiguriert ist zum Detektieren einer Änderung in einer magnetischen Kraft von dem Rotor (12), wobei eine Position des Hall-Elements (8a, 8b, 8c) relativ zu dem Stator (14) fest ist, und die Steuerungseinheit (26) konfiguriert ist zum Bestimmen einer Zeit, bei der einer der magnetischen Pole (16) des Rotors (12) einem der Zähne (18a) des Stators (14) zugewandt ist, basierend auf einem Detektionssignal von dem Hall-Element (8a, 8b, 8c), und zum Starten des Kurzschlussbremsbetriebs bei der bestimmten Zeit.
Motorsteuerung (10; 104), die konfiguriert ist zum Steuern eines bürstenlosen Motors (6), wobei der bürstenlose Motor (6) aufweist: einen Rotor (12), mit einer Mehrzahl von magnetischen Polen (16); einen Stator (14) mit einer Mehrzahl von Zähnen (18a), die dem Rotor (12) zugewandt sind; und Spulen (20), die um die Zähne (18a) gewickelt sind, wobei die Spulen (20) konfiguriert sind zum Erzeugen von magnetischen Kräften in den Zähnen (18a) gemäß Spannungen, die an einem ersten Phasenanschluss (6a), einem zweiten Phasenanschluss (6b) und einem dritten Phasenanschluss (6c) anliegen, wobei die Motorsteuerung (10; 104) aufweist: ein erstes oberes Schaltelement (32a), das den ersten Phasenanschluss (6a) mit einem positivseitigen Potential einer Leistungsversorgung verbindet; ein erstes unteres Schaltelement (34a), das den ersten Phasenanschluss (6a) mit einem negativseitigen Potential der Leistungsversorgung verbindet; ein zweites obere Schaltelement (32b), das den zweiten Phasenanschluss (6b) mit dem positivseitigen Potential der Leistungsversorgung verbindet; ein zweites unteres Schaltelement (34b), das den zweiten Phasenanschluss (6b) mit dem negativseitigen Potential der Leistungsversorgung verbindet; ein drittes oberes Schaltelement (32c), das den dritten Phasenanschluss (6c) mit dem positivseitigen Potential der Leistungsversorgung verbindet; ein drittes unteres Schaltelement (34c), das den dritten Phasenanschluss (6c) mit dem negativseitigen Potential der Leistungsversorgung verbindet; und eine Steuerungseinheit (26), die konfiguriert ist, um jedes von dem ersten oberen Schaltelement (32a), dem ersten unteren Schaltelement (34a), dem zweiten oberen Schaltelement (32b), dem zweiten unteren Schaltelement (34b), dem dritten oberen Schaltelement (32c) und dem dritten unteren Schaltelement (34c) zwischen einem leitfähigen Zustand und einem nicht-leitfähigen Zustand zu schalten, wobei die Steuerungseinheit (26) konfiguriert ist zum Ausführen eines Kurzschlussbremsbetriebs zum Anlegen einer Bremskraft an den bürstenlosen Motor (6), indem das erste obere Schaltelement (32a), das zweite obere Schaltelement (32b) und das dritte obere Schaltelement (32c) jeweils in den nicht-leitenden Zustand gebracht werden, und indem das erste untere Schaltelement (34a), das zweite untere Schaltelement (34b) und das dritte untere Schaltelement (34c) jeweils in den leitfähigen Zustand gebracht werden, die Steuerungseinheit (26) konfiguriert ist zum Starten des Kurzschlussbremsbetriebs bei einer vorbestimmten Zeit, und wenn der Kurzschlussbremsbetrieb bei der vorbestimmten Zeit gestartet wird, Polaritäten von induzierten Spannungen des ersten Phasenanschlusses (6a), des zweiten Phasenanschlusses (6b) und des dritten Phasenanschlusses (6c) zu einem Zeitpunkt umgekehrt sind, wenn ein elektrischer Winkel des bürstenlosen Motors (6) nach dem Start des Kurzschlussbremsbetriebs um 180° zugenommen hat.