201136720 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 ' [0001] 本案為一種電動工具的動力控制結構，特別是指一種利 用磁性元件與磁控元件配合控制電路達到細微控制的電 動工具。 [先前技術] [0002] 小型的電動工具由於體積小、價錢較低，並且電動工具 可連接不同的應用工具而形成多種變化型態，如砂輪機 、鑽孔機、電動板手等多種型態，可協助作業人員快速 ο 執行某些工作程序而廣受歡迎。而電動工具的動力來源 為電力，並且利用電力驅動馬達而提供動力帶動應用工 具轉動。習知的電動工具結構如中華民國專利證書第 1269695號「電動工具扳機開關裝置」，該先前專利揭示 電動工具的開關裝置包括一扳機鈕、一固定於該扳機鈕 上的導電片以及一控制電路。其中該導電片上彎折有三 個朝該扳機鈕移動方向延伸的第一接電片、第二接電片 及第三接電片，而該控制電路上設有一第一配接片、第 〇 二配接片以及第三配接片。該第一接電片、第二接電片 與該第一配接片、第二配接片對應構成一控制第一電子 迴路的第一開關。該第一接電片、第二接電片及第三接 電片與該第一配接片、第二配接片及第三配接片對應構 成一控制第二電迴路的第二開關。藉由該第一開關與第 二開關的運作而分別控制該電動工具的第一電子負載與 該電動工具之馬達的運轉。由該先前專利可見，控制該 電動工具的扳機機構是透過決定該導電片以及配接片的 導電位置以控制該電動工具的運作。 099112455 表單編號 A0101 第 3 頁/共 16 頁 0992022082-0 201136720 [0003] 另一先前專利如美國專利第4, 667, 1 1 9號「Trigger sw i tch」，該先前專利揭示了一種電動工具的扳機與開 關，該扳機則包含了套筒（sleeve)以及容納於該套筒 内的柱體（pillar)，該開關則包含了 一組開關接點（ switch contacts)以及另一組輔助接點（auxilary contac t s )，該開關接點以及輔助接點依序設於該柱體 移動的路徑上，而該扳機受到壓力後該套筒以及該柱體 將移動而依序抵頂該開關接點及輔助接點（依按壓壓力 大小而決定），並且各提供不同的功效。總而言之，該 先前專利是利用按壓壓力的差異而達到觸發多組開關、 啟動相異功能的效果。 [0004] 其他電動工具扳機的結構還可見於美國專利第 6, 749, 028號、第 7, 638, 725號。 [0005] 上述電動工具的扳機結構共同的特點在於該扳機與開關 結構都是「接觸式j的結構，該類扳機與開關雖已有分 段控制的結構，但是分段控制的開關結構較複雜，且要 達到更精細的多段控制效果，將使開關結構更為複雜、 成本更高，再者，雖然分段控制可達到依按壓壓力而改 變輸出功率或功能，但是該扳手所能控制的只有預設的 兩、三種轉速而已，在各段之間具有功率或速度的落差 ，且無法由使用者自行決定該電動工具輸出的功率或轉 速，因此一般的電動工具無法使用於精密工藝中。舉例 而言，研磨機、拋光機、切割機等電動工具的加工品質 ，使用方便性和效率受到以下因素的影響：1.被加工物 件的材料硬度，密度及耐熱程度、2.所使用的加工介面 099112455 表單編號A0101 第4頁/共16頁 0992022082-0 201136720 的相細與材質、3.加工的速度及品質要求。再者，工具 在接觸被加工物件之瞬間與正常加工期間及離開被加工 物件時所需要的速度及扭力不同，工具在加工平面區域 和非平面區域時所需要的速度及扭力也不同。因此為了 達到最佳的加工效果，研磨機、拋光機、切割機等機械 必須具有調整輸出功率的功能，但上述習知技術所能提 供的調整段數過少、調整落差太大，不利於精密加工。 【發明内容】
[0006] G
[0007]
G 為了改善習知電動工具的控制機構難以提供精密控制的 技術問題’本案的目的在於改良電動工具的控制機構， 令該控制機構驅動該電動工具提供連績、可控的運轉輸 出變化。 本案為一種電動工具的動力控制結構，該電動工具取得 一電力來源供應的一輸入電力而轉換為一驅動電力供一 電動馬達運作，該電動工具更包括一手控機構、一磁控 元件以及一電力調變電路》該手控機構包含一受使用者 施壓而移動的扳機部以及與該扳機部連動的一磁性元件 。該磁控元件依據該磁性元件移動時的磁場變化而輸出 一與磁場變化成比例變動的輸出控制訊號，該電力調變 電路取得該輸入電力並調變成該驅動電力而驅動該電動 馬達運作，其中該電力調變電路所調變的驅動電力功率 大小係受控於該輸出控制訊號的數值大小。 在上述的技術中，使用者施壓於該扳機部帶動該磁性元 件’令該磁控元件依據磁場變化而產生輸出控制訊號， 該輸出控制訊號改變該驅動電力功率大小，進而調整該 099112455 表單編號A0101 第5頁/共16頁 0992022082-0 [0008] 201136720 電動馬達的運轉。上述技術所達到的優點為磁力的變動 以及該輸出控制訊號的變動為連續、可控制的，而非僅 有0N/0FF或者兩段、三段的變化。使用者改變施加於該 扳機部的力量可控制該電動馬達的出力，以提供較細微 的轉速、扭力變化控制。 【實施方式】 [0009] 本案的實施說明請先行參閱圖1、圖2。本案為一種電動 工具的動力控制結構，該電動工具包含一電動馬達4，該 電動馬達4可連接不同型態的應用工具（如研磨輪），本 案並不限定該應用工具與電動馬達4的形態。該電動工具 包括一電力調變電路2，該電力調變電路2取得一電力來 源6 (示於圖3)供應的一輸入電力，並調變成一驅動電 力而驅動該電動馬達4運作。該驅動電力的功率大小決定 了該電動馬達4運轉的轉速與扭力，為了控制該驅動電力 的大小，該電力調變電力2與一磁控元件20電性連接，且 該電動工具更包括一由使用者操作的手控機構1，該手控 機構1包含一受使用者施壓而移動的扳機部11以及與該扳 機部11連動的一磁性元件10。當使用者按壓該扳機部11 時，該磁性元件10會隨該扳機部11 一同位移，該磁性元 件10的位移將產生磁場變化。該磁控元件20則感測該磁 性元件1 0移動時的磁場變化而輸出一與磁場變化成比例 變動的輸出控制訊號，該輸出控制訊號傳送至該電力調 變電路2，令該電力調變電路2所調變的驅動電力功率大 小係受控於該輸出控制訊號的數值大小。上述的磁性元 件10可為一磁鐵，而磁控元件20為一霍爾感應元件。透 過上述的技術特徵，該手控機構1的移動將達到連續、可 099112455 表單編號 A0101 第 6 頁/共 16 頁 0992022082-0 201136720 細微調整該驅動電力的效果，而非習知電動工具只有ON/ OFF或兩段轉速，該電動工具加強了可控的性能，可讓同 一電動工具適用在不同的工作目的，例如在較精細的機 構上，可由使用者輕按該扳機部1丨而輪出較小功率；反 之’在可承受的較高力道的機械結構上，使用者可用較 大的力道按壓該扳機部11提高功率。 [⑻ ίο] ❹ 〇 在圖1、圖2中所示該電動工具的具體實施態樣中更可見 ’該電動工具具有一外殼3，而該扳機部]丨包含一按壓元 件111以及一連動元件112，該磁性元件可連接於該連 動元件112上。該按壓元件111係可移動的結合於該外殼3 上，如圖1、圖2所示的實施態樣，該外殼3上設有一支撑 座31連接該按壓元件111，令按壓元件lu以該支撑座31 作為支點而具有一位移行程。該連動元件11 2抵於該按壓 元件111下，且該外殼3設有一位移軌道32定位該連動元 件112。在該按壓元件111移動時，該連動元件112被連 動而循著該位移軌道32移動，再者，該連動元件112與該 位移軌道32之間具有全間設一彈性元件5，該彈性元件5 兩端分別抵於該外殼3與該連動元件112，以提供連動元 件112位移後歸位的彈力。該連動元件11 2的移動將一併 連動連接於該連動元件112上的磁性元件10，造成磁場的 變化。該磁場的變化將由該磁控元件20感測到。請再一 併參閱圖3，圖3所示為該電力調變電路2的實施態樣方塊 圖，上述扳機部11受到使用按壓後將透過該磁性元件10 及磁控元件20產生控制該電力調變電路2運作的訊號。該 電力調變電路2至少包含一微處理器21、一調變該輸入電 099112455 表單編號A0101 第7頁/共16頁 0992022082-0 201136720 力轉為該驅動電力的電力轉換器24，當該磁控元件20感 應到磁場變化後，該磁控元件20輸出一與磁場變化成比 例變動的輸出控制訊號，該微處理器21取得該輸出控制 訊號後輸出一與該輸出控制δίΐ號成比例變動的電力調變 訊號’該電力轉換器24依該電力調變訊號決定輸出該驅 動電力的功率。該電力轉換器24可由一驅動電路241以及 一組功率開關242所構成，該驅動電路241輸出一個或多 個脈波控制該功率開關242導通或載止，將該輸入電力調 變形成該驅動電力。其中’依該電動馬達4形態的不同， 該驅動電力可為單:相的:電力或者三相的電力。上述的駆 動電路241及功率開關242的形態與運作原理為該技術領 域具一般知識者所熟悉的習知技術，並非用於限定本案 之範圍。該磁控元件20將該輸出控制訊號傳送到該電力 調變電路2之一微處理器21中，該微處理器21輸出一與該 輸出控制訊號成比例變動的電力調變訊號，令該電力轉 換器24依該電力調變訊號而決定輪出該驅動電力的功率 ，因此該輸出控制訊號的變化影響了該驅動電力的功率 變化。透過上述技術，可讓該磁性元件1〇的物理移動轉 化成磁控元件20輸出的輸出控制訊號，該輸出控制訊號 更進一步影響了輸出至該電動馬達4的驅動電力功率。該 電力調變電路2更具有一轉速限制電路22，該轉速限制電 路22輸出〆轉速限制訊號給該微處理器21以限制該微處 理器21輸出電力調變訊號的最大範圍，進而限制該電動 馬達4的最高轉速。被限制最高轉速後，該驅動電力的功 率餘裕可令该電動馬達4的轉速與扭力之間具有相互調整 的空間。因此，設定最高轉速而該電動馬達4已達到最高 099112455 表單編號Α0101 0992022082-0 第8頁/共16頁 201136720
[0011] 綜上所述，太安_ 4 _ ^系褐示的技術特徵可供使用者透過施壓於 ^板機。卩11帶動該磁性元件10，令該磁控元件20依據磁 轉速後，使用者按壓扳機部11所產生的磁場變化最終將 令該微控制器21調整該電動馬達4輸出的扭力，達到在相 同轉速下的扭力控制。又’該電力調變電路2具有電力 偵測電路23、一過溫保護電路25以及一馬達相位檢知電 路26，該電力偵測電路23包含一電源管理單元231、一過 電流保護單元232、一低電壓保護單元233。該電源管理 單元231、過電流保護單元232、低電壓保護單元233皆 連接於該電力來源6以偵測該輸入電力，並且該過電流保 護單元232、低電壓保護單元233分別設定一電流最大值 以及一電壓最低值，並於該輪人電力高於該電流最大值 或低於該電壓最低值時，該過電流保護單元232或該低電 壓保護單元233輸出一保護訊號觸發該微處理器21進入一 保護狀態。該電源管理單元231則在該電力來源6正常供 應5玄輸入電力時，棟取-偏壓電力供應處理器21與 該驅動電路241。該過溫保護電路25偵測該電動工具的工 作’皿度豸電動工具的工作溫度高於預設扁一溫度最高 值時’該過溫保護電路25輸出-過溫保護訊號觸發該微 處理器21推λ , 保護狀態》該馬達相位檢知電路26則偵 七電動馬達4運轉的相位供該微控制器21控制的參考》
θ 而產生輪出控制訊號，該輸出控制訊號改變該驅 動電力功率:λτ I 小’進而調整該電動馬達4的運轉。上述技 “達J的優點為磁力的變動以及該輸出控制訊號的變 動為連續、t . 炫制的，而非僅有0N/0FF或者兩段、三段 099112455 表單編號A0101 \ 第9頁/共16頁 0992022082-0 201136720 的變化。使用者改變施加於該扳機部2 1的力量可控制該 電動馬達的出力，以提供較細微的轉速、扭力變化控制 ，加強了該電動工具的可控性，可讓同一電動工具適用 在不同的工作目的。 [0012] [0013] [0014] [0015] [0016] [0017] [0018] [0019] [0020] [0021] 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限 定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 和範圍内而所作之些許更動與潤飾，皆應涵蓋於本發明 中，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所 界定者為準。 綜上所述，本發明較習知之結構增進上述功效，應已充 分符合新穎性及進步性之法定創新專利要件，爰依法提 出申請，懇請貴局核准本件發明專利申請案，以勵創作 ，至感德便。 【圖式簡單說明】 圖1為該電動工具的立體圖。 圖2為該電動工具的作動示意圖。 圖3為該電動工具的電路方塊圖。 【主要元件符號說明】 I ......手控機構 10......磁性元件 II ......扳機部 III ......按壓元件 112......連動元件 099112455 表單編號A0101 第10頁/共16頁 0992022082-0 201136720 [0022] 1 ———— •.電力調變電路 [0023] 20 · · · •..磁控元件 [0024] 21 · · · ...微處理器 [0025] 22 · · · • ••轉速限制電路 [0026] 23 · · · •··電力偵測電路 [0027] 231 ... •電源管理單元 [0028] 232 ··. • .·過電流保護單元 [0029] 233 ·.. .··低電壓保護單元 [0030] 24 · · · .·.電力轉換器 [0031] 241 ·· · •••驅動電路 [0032] 242 ·· · • ••功率開關 [0033] 25 · · · • · •過〉皿保δ蒦電路 [0034] 26 · · · •.·馬達相位檢知電路 [0035] 3 · · · ‘..外殼 [0036] 31 · · · •·.支撐座 [0037] 32 · · · • ••位移軌道 [0038] 4 .... •••電動馬達 [0039] 5 ·- ’ ·.彈性元件 [0040] 6 · · · · ——·電力來源 099112455 表單編號A0101 第11頁/共16頁 0992022082-0