TWM492807U - 具節能模式的電動起子 - Google Patents

Description

具節能模式的電動起子

本創作係關於電動起子之改良，特別是指一種符合環保、節能又經濟之具節能模式的電動起子。

按，一般習見之電動起子，從以往需要利用電源線插接於電源插座上，已經變成利用充電式電池作為電力提供，使之不致受限於電源出處；然而，由於充電式電池有時間上的限制，故當電力耗損不足時該電動起子則無法使用。

其次，一般電動起子在鎖付螺絲時，不論扭力的大小，都是使用最大馬力輸出，且使用者很少將電動起子調整到最大扭力使用，通常普遍使用的最大扭力值介於30%~80%之間，尤其工作時採用最大扭力值的馬力去運轉更會造成電動起子發熱、消耗能源、減少壽命情形。

再者，因電動起子為人手操作之小型自動工具，因此電池大小、容量有限，往往在使用時不知不覺便會使電池的電力消耗殆盡。

本創作之首要目的，在於提供一種具節能模式的電動起子，藉此延長電池之使用時間、提高使用效能，且透過各種節能模式之切換操作，能使電動起子在各種不同的扭力模式下使用而選擇不同的功能，並達 到電池正常使用時間之倍增功效。

本創作之另一目的，在於提供一種具節能模式的電動起子，藉此達到延長充電式電池之使用壽命，並達到真正節能省碳之實質功效。

為達成上述各目的，本案創作人乃設計出一種全新之具節能模式的電動起子，主要將電動起子增加三段調整模式，包括：全開模式(Sport)、一般模式(Normal)、節能模式(ECO)；特別是在該電動起子內部之控制機板中加入超電容(Capacitor)與電池搭配運用，藉此利用控制機板中之微型控制器(MCU)在轉速不變的前提下，針對不同扭力需求做限電流動作及不同模式啟動電流輸出，使電池之電流輸出得到控制，藉此在不同的節能模式均能達到省電功效，同時因節省電流亦降低了電池溫度，不僅獲得省電更令電池使用壽命延長。

上述之節能模式(ECO)，係扭力輸出及電池電力輸出範圍設定在30%~50%範圍內及緩啟動模式電流輸出。

上述之一般模式(Normal)，係扭力輸出及電池電力輸出範圍設定在50%~80%範圍內及一般啟動模式電流輸出。

上述之全開模式(Sport)，係扭力輸出及電池電力輸出範圍設定在80%~100%範圍內及快速啟動模式電流輸出。

上述之電動起子在節能模式(ECO)或一般模式(Normal)使用時，遭遇負載大於輸出馬力時，無法完成螺絲鎖附情形，該微型控制器(MCU)會自動將切換開關由原本的節能模式(ECO)或一般模式(Normal)，切換到全開模式(Sport)，以完成鎖附鎖絲工作。

以下將配合圖式說明本創作的實施例，下述所列舉的實施例 係用以闡明本創作，並非用以限定本創作之範圍，任何熟習此技藝者，當可做些許更動與潤飾，因此本創作之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

(1)‧‧‧電動起子

(11)‧‧‧夾頭裝置

(12)‧‧‧板機裝置

(2)‧‧‧切換開關

(3)‧‧‧超電容(Capacitor)

(4)‧‧‧金氧場效電晶體(MOSFET)

(5)‧‧‧微型控制器(MCU)

(6)‧‧‧電池

(7)‧‧‧馬達裝置

第一圖係一較佳實施例之電動起子外觀圖。

第二圖係一較佳實施例之電動起子底視圖。

第三圖係一較佳實施例之控制裝置電路結構圖。

第四圖係一較佳實施例之節能模式流程圖。

第五圖係一較佳實施例之一般模式流程圖。

第六圖係一較佳實施例之全開模式流程圖。

第七圖係一較佳實施例之控制裝置之實際運作流程圖。

第八圖(A)係將使用充放電逾500次之電池，分別裝入本創作及一般電動起子上，針對馬達實際使用電流所為之比較表。

第八圖(B)係將全新之電池，分別裝入本創作及一般電動起子上，針對馬達實際使用電流所為之比較表。

第八圖(C)係本創作在相同容量且滿電之電池下，針對不同節能模式進行螺絲鎖附次數的比較表。

第八圖(D)係本創作與一般電動起子在正常使用時間下溫度的變化比較表。

請配合參閱第一圖所示，係揭露有一較佳實施例之具節能模 式的電動起子，該電動起子(1)為充電式，且於外部具有一組相配合之殼體(10)組成，該殼體(10)形式不限，如筆型、槍型等，本例中為槍型，於該殼體(10)內部則設有包括：馬達裝置(圖面未顯示)、齒輪裝置(圖面未顯示)、離合器裝置(圖面未顯示)、夾頭裝置(11)、板機裝置(12)及控制裝置(圖面未顯示)；由於這些裝置為一般(無刷)電動起子之基礎構造及功能，且非關本案之申請重點，故不再贅述。

請參閱第二圖所示，本創作之特徵主要於電動起子(1)之控制裝置內設有一超電容搭配充電式電池運用，以共同提供該電動起子(1)啟動時所需電力。在具體實施上，該控制裝置之架構至少包括有：節能模式之切換開關(2)、超電容(Capacitor)(3)、金氧場效電晶體(MOSFET)(4)、微型控制器(MCU)(5)；該控制裝置之輸入端與充電式之電池(6)達電性連接，輸出端則與馬達裝置(7)達電性連接。

請參閱第三圖所示，該控制裝置之作動原理為：啟動用電流由電池(6)輸出，經由切換開關(2)對應不同節能模式，透過微型控制器(MCU)(5)之控制做不同程度、比例(如50%、80%、100%)的電流輸出，其餘電流則由超電容(Capacitor)(3)供應補足後，由該微型控制器(MCU)(5)控制金氧場效電晶體(MOSFET)(4)作用後驅動使馬達裝置(7)啟動運轉；因此，本案中之控制裝置主要作用在於控制電動起子(1)正常啟動、使用、停止之電流，但轉速不變，故不會影響鎖附螺絲之效能與品質。

關於電動起子之各種不同模式運作情形及功能之說明，係分述如下：其中節能模式(ECO)，係指扭力輸出範圍設定在30%~50%範圍內， 且令馬達裝置為緩啟動模式；一般模式(Normal)，係指扭力輸出範圍設定在50%~80%範圍內，且令馬達裝置為一般啟動模式；全開模式(Sport)，係指扭力輸出範圍設定在80%~100%範圍內，且令馬達裝置為快速啟動模式。

請參閱第四圖所示之節能模式流程圖。依圖面所示，電池(6)提供電流通過切換開關(2)後，將部分電流儲存在超電容(Capacitor)(3)內，利用微型控制器(MCU)(5)控制金氧場效電晶體(MOSFET)(4)以驅使馬達裝置(7)運轉，由於該馬達裝置(7)啟動需要較大電流，故此時由超電容(Capacitor)(3)提供大電流，使該馬達裝置(7)能以緩啟動方式運轉，而不需要全由電池提供啟動所需之大電流，待該馬達裝置(7)運轉後則由電池(6)持續提供電力；效能方面，當切換開關(6)切至節能模式(ECO)時，如馬達裝置(7)預設之最大馬力為50%，電池(6)供應電力為50%，因此在負載時，最多僅會輸出50%馬力。

請參閱第五圖所示之一般模式流程圖；依圖面所示，當切換開關(2)切換在一般模式(Normal)時，若預設馬達裝置(7)之最大馬力為80%時，電池(6)僅供應80%電力，便能驅動該馬達裝置(7)以一般啟動模式運轉，且在實際使用上，該馬達裝置(7)之最大輸出馬力即為80%。

請再參閱第六圖所示之全開模式流程圖；依圖面所示，當切換開關(2)切換在全開模式(Sport)時，若預設馬達裝置(7)之最大馬力為100%時，電池(6)會供應100%電力，並驅動該馬達裝置(7)做快速啟動模式，故在實際使用上該馬達裝置(7)之最大輸出馬力即為100%。

若電動起子(1)於節能模式(ECO)或一般模式(Normal) 使用時遭遇負載大於預設最大輸出馬力(50%或80%)時，以致有無法完成螺絲鎖附情形，此時微型控制器(MCU)(5)會自動將切換開關(2)由原本的節能模式(ECO)或一般模式(Normal)切換到全開模式(Sport)，使該電動起子(1)能在最省電的狀態下完成鎖附鎖絲的工作。

再參閱第七圖所示，係電動起子實際使用後之流程圖。如圖面所示，當電池(6)經反覆充電使用有老化情形時，而電力只剩下原本60%，但該電動起子(1)之動力需求需要80%時，不足部分將由超電容(Capacitor)(3)提供補足，進而驅動馬達裝置(7)之運轉，達到正常作業；如此一來，不僅能增加電池的使用壽命，減少電池電力之無端耗費，達到真正節能省碳的實質效益。

最後，請一併參閱第八圖(A)~(D)所示，係本創作具節能模式電動起子與一般電動起子所使用之電池於實際實施所測量之圖表；其中第八圖(A)(B)係分別將使用充放電逾500次及全新之電池，分別裝入本創作及一般電動起子上，針對馬達實際使用電流所為之比較表，由圖中可明確的看出裝設有超電容之本創作，不論是全新或已漸漸老化衰退的電池而言，對於馬達啟動時所需電池提供之電流明顯較小(少)，實測值可節省25~35%的電力，自然達到省電效果。

第八圖(C)係本創作在相同容量且滿電之電池下，針對不同節能模式進行螺絲鎖附次數的比較表，該圖表顯示出在全開模式(Sport)時，馬力及最大電流全開，可獲得最大扭力的輸出，實測後本創作之電動起子能進行約1500次左右之鎖附作業；在一般模式(Normal)時，由於電池電流輸出受到控制，實測後馬達獲得更多的馬力和達到最大扭力的80%輸 出，多50%的螺絲鎖付次數，實測後約莫可進行1700次左右之鎖附作業；在節能模式(ECO)時，針對控制啟動、使用、停止電流(約最大電流的50%)及最大電流，但轉速不變，只做限電流的動作，使電流輸出得到控制，便可達到省電的方法(約可節省70%的電力)，且可節省近兩倍的螺絲鎖付次數，經實測後約莫可進行2300次左右之鎖附作業，因此該電動起子之效能明顯提昇。

第八圖(D)係本創作與一般電動起子在正常使用時間下溫度的變化比較表，由圖中可清楚看到，裝設有超電容之本創作在連續使用2小時，溫度上升僅為一般電動起子之一半左右，亦即長時間作業下，電池發熱溫度上升幅度較一般的小，自然達到延長電池使用壽命之功效。

(2)‧‧‧切換開關

(3)‧‧‧超電容(Capacitor)

(4)‧‧‧金氧場效電晶體(MOSFET)

(5)‧‧‧微型控制器(MCU)

(6)‧‧‧電池

(7)‧‧‧馬達裝置

Claims (6)

1. 一種具節能模式的電動起子，係指該電動起子之控制裝置架構包括有：節能模式之切換開關、超電容(Capacitor)、金氧場效電晶體(MOSFET)、微型控制器(MCU)彼此相電連接；並使該控制裝置之輸入端與電池達電性連接，輸出端則與馬達裝置達電性連接。
2. 如申請專利範圍第1項所述具節能模式的電動起子，其中使用模式進一步包括全開模式(Sport)、一般模式(Normal)、節能模式(ECO)。
3. 如申請專利範圍第2項所述具節能模式的電動起子，其中節能模式(ECO)係扭力輸出範圍及電池電力輸出設定在30%~50%範圍內及緩啟動電流輸出。
4. 如申請專利範圍第2項所述具節能模式的電動起子，其中一般模式(Normal)係扭力輸出及電池電力輸出範圍設定在50%~80%範圍內及一般啟動電流輸出。
5. 如申請專利範圍第2項所述具節能模式的電動起子，其中全開模式(Sport)係扭力輸出及電池電力輸出範圍設定在80%~100%範圍內最快啟動電流輸出。
6. 如申請專利範圍第2項所述具節能模式的電動起子，其中電動起子在節能模式(ECO)或一般模式(Normal)使用時遭遇負載大於輸出馬力，無法完成螺絲鎖附情形，該微型控制器(MCU)會自動將切換開關由原本的節能模式(ECO)切換到全開模式(Sport)，以完成鎖附鎖絲工作。