电动工具制造技术

本发明专利技术公开了一种电动工具，主要包括电机、传动装置、电源模块、驱动电路、控制单元。驱动电路包括由多个驱动开关组成的桥电路，桥电路包括高侧驱动开关和低侧驱动开关。控制单元被配置为输出第一PWM信号控制桥电路的高侧驱动开关，并且输出与第一PWM信号反相的第二PWM信号控制低侧驱动开关。本发明专利技术的电动工具能够抑制驱动开关和桥电路的温升以及功率损耗，同时能够防止电机驱动时产生负扭矩导致制动效果。

Electric tool

The invention discloses an electric tool, which mainly includes a motor, a transmission device, a power module, a driving circuit and a control unit. The driving circuit includes a bridge circuit composed of a plurality of driving switches, and the bridge circuit includes a high side driving switch and a low side driving switch. The control unit is configured to output the high side drive switch of the first PWM signal control bridge circuit, and the second PWM signal which is inverse to the first PWM signal controls the low side drive switch. The electric tool of the invention can suppress the temperature rise and power loss of the driving switch and the bridge circuit, and can prevent the negative torque generated when the motor is driven to cause the braking effect.

【技术实现步骤摘要】
电动工具
本专利技术涉及一种电动工具，具体涉及一种具有无刷电机的电动工具。
技术介绍
无刷电机一般由电机本身和相应的驱动电路组成，相比于有刷电机其运转噪音低且寿命更长。无刷电机的驱动电路通常采用逆变驱动桥电路进行控制，逆变驱动桥电路的功率元件也即驱动开关（MOSFET、IGBT等）通常会产生大量的热量。由于驱动开关存在寄生二极管，在该驱动开关从接通状态切换到断开状态时，由于电流不能瞬变，电机绕组中的电流会通过与该驱动开关连接于相同的绕组的另一驱动开关的寄生二极管，寄生二极管因内部电阻而发热，使得该寄生二极管的驱动开关以及桥电路温度上升。尤其是，在重载大电流状态下，其发热损耗更为严重。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种能够抑制驱动开关和桥电路的温升以及功率损耗。为了实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案：一种电动工具，包括：电机，包括定子和转子，用于输出驱动力；工具附件轴或工具输出件，用于固定钻头并输出动力；传动装置，与所述电机及所述工具附件轴或工具输出件机械连接，用于将所述电机输出的驱动力传递至所述工具附件轴或工具输出件；电路板，与所述电机电连接，用于控制所述电机输出驱动力；电源模块，用于为所述电动工具提供电能；壳体，用于容纳所述电机、传动装置、电源模块以及电路板；所述电路板上设置有：驱动电路，电连接在所述电机和所述电源模块之间，包括由一个或多个驱动开关组成的桥电路，所述桥电路包括高侧驱动开关和低侧驱动开关；控制单元，电连接至所述驱动电路，用于输出控制信号以控制所述驱动电路的一个或多个驱动开关；其中，所述控制单元被配置为输出第一PWM信号控制所述桥电路的高侧驱动开关，并且至少所述第一PWM信号的占空比在20%~90%之间时，所述控制单元输出与所述第一PWM信号反相的第二PWM信号控制所述桥电路的低侧驱动开关。进一步地，所述第一PWM信号的下降沿与所述第二PWM信号的上升沿之间间隔第一预设时长，并且所述第一PWM信号的上升沿与所述第二PWM信号的下降沿之间间隔第二预设时长。进一步地，所述第一预设时长在0.5微秒~10微秒之间。另一种电动工具，包括：电机，包括定子和转子，所述电机为无刷电机；电机轴，由所述转子驱动；工具附件轴或工具输出件，用于支持工具附件；传动装置，用于连接所述电机轴与所述工具附件轴或工具输出件；电源模块，用于为所述电动工具提供电能；驱动电路，电连接在所述电机和所述电源模块之间，包括由一个或多个驱动开关组成的桥电路，所述桥电路包括高侧驱动开关和低侧驱动开关；控制单元，用于输出控制信号以控制所述驱动电路的一个或多个驱动开关；其中，所述控制单元被配置为输出第一PWM信号控制所述桥电路的高侧驱动开关，并且至少所述第一PWM信号的占空比在10%~95%之间时，所述控制单元输出与所述第一PWM信号反相的第二PWM信号控制所述桥电路的低侧驱动开关。进一步地，所述第一PWM信号的下降沿与所述第二PWM信号的上升沿之间间隔第一预设时长，并且所述第一PWM信号的上升沿与所述第二PWM信号的下降沿之间间隔第二预设时长。进一步地，所述第一预设时长在0.5微秒~10微秒之间。又一种电动工具，包括：电机，所述电机包括定子和转子；传动装置，所述传动装置用于连接所述转子与工具附件；电源模块，用于为所述电动工具提供电能；驱动电路，用于驱动所述电机，所述驱动电路包括由一个或多个驱动开关组成的桥电路，所述桥电路包括高侧驱动开关和低侧驱动开关；控制单元，用于输出控制信号以控制所述驱动电路的一个或多个驱动开关；其中，所述控制单元被配置为输出第一PWM信号控制所述桥电路的高侧驱动开关，并且至少所述第一PWM信号的占空比在30%~95%之间时，所述控制单元输出与所述第一PWM信号反相的第二PWM信号控制所述桥电路的低侧驱动开关。进一步地，所述第一PWM信号的下降沿与所述第二PWM信号的上升沿之间间隔第一预设时长，并且所述第一PWM信号的上升沿与所述第二PWM信号的下降沿之间间隔第二预设时长。进一步地，所述第一预设时长在0.5微秒~10微秒之间。进一步地，所述控制单元包括设置于所述控制单元内部的温度传感器，所述控制单元根据所述温度传感器的检测值，估算所述驱动电路或所述一个或多个驱动开关的温度。本专利技术的有益之处在于能够抑制驱动开关和桥电路的温升以及功率损耗，同时还能够防止电机驱动时产生负扭矩而导致制动效果。另外，采用控制单元内部的温度传感器代替NTC温度传感器，降低成本且减小PCB板尺寸。附图说明图1是作为实施例之一的手持式电钻的立体图；图2是作为实施例之一的电圆锯的立体图；图3是作为实施例之一的冲击螺丝批的立体图；图4是电动工具的一种实施例的电路原理图；图5是图4中驱动电路的简化图；图6是驱动电路传统的控制信号的波形图；图7是同步续流控制的驱动电路的控制信号的理想波形图；图8a是同步续流控制时A相驱动开关的PWM信号的实际波形图；图8b是同步续流控制中引起A相绕组短路时的电流走向；图8c是本专利技术的第一方面的第一实施方式的PWM信号波形图；图9a是PWM信号控制期间负载较大时绕组的电流I1以及轻载情况时绕组的小电流I2的波形图；图9b是同步续流控制中电机产生负扭矩时的PWM信号和电机输出扭矩的关系图；图9c是本专利技术的第二方面的第一实施方式的PWM信号与电机输出扭矩的关系图；图10是本专利技术的第三方面的PWM信号的波形图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作具体的介绍。本专利技术的电动工具100可以为手持式电动工具、花园类工具、花园类车辆如车辆型割草机，在此并非有所限制。本专利技术的电动工具100包括但不限于以下内容：螺丝批、电钻、扳手、角磨等需要调速的电动工具，砂光机等可能用来打磨工件的电动工具，往复锯、圆锯、曲线锯等可能用来切割工件；电锤等可能用来做冲击使用的电动工具。这些工具也可能是园林类工具，比如修枝机、链锯、车辆型割草机；另外这些工具也可能作为其它用途，比如搅拌机。只要这些电动工具100能够采用以下披露的技术方案的实质内容即可落在本专利技术的保护范围内。电动工具100包括但不限于：壳体、工具附件、工具附件轴、电机、传动装置、把手、电源模块、电路板以及设置在电路板上的电子部件。工具附件用于实现电动工具100的功能，例如打磨、切削等。工具附件通过工具附件轴与电机连接。电机用于驱动转动工具附件轴，从而带动工具附件工作，为工具附件提供动力。具体而言，电机包括转子、定子和电机轴，通过传动装置连接工具附件轴和电机轴，将电机轴的驱动力传递至工具附件轴。把手供用户握持，把手可以作为独立的零件也可以由壳体形成。在一些实施例中，电动工具100还可以包括操作件，操作件用于启动或关闭电机，其设置于把手。当操作件触发时电机启动，当操作开关被释放时电机关闭。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动工具，包括：/n电机，包括定子和转子，用于输出驱动力；/n工具附件轴或工具输出件，用于固定钻头并输出动力；/n传动装置，与所述电机及所述工具附件轴或工具输出件机械连接，用于将所述电机输出的驱动力传递至所述工具附件轴或工具输出件；/n电路板，与所述电机电连接，用于控制所述电机输出驱动力；/n电源模块，用于为所述电动工具提供电能；/n壳体，用于容纳所述电机、传动装置、电源模块以及电路板；/n所述电路板上设置有：/n驱动电路，电连接在所述电机和所述电源模块之间，包括由一个或多个驱动开关组成的桥电路，所述桥电路包括高侧驱动开关和低侧驱动开关；/n控制单元，电连接至所述驱动电路，用于输出控制信号以控制所述驱动电路的一个或多个驱动开关；/n其特征在于，所述控制单元被配置为输出第一PWM信号控制所述桥电路的高侧驱动开关，并且至少所述第一PWM信号的占空比在20%~90%之间时，所述控制单元输出与所述第一PWM信号反相的第二PWM信号控制所述桥电路的低侧驱动开关。/n

【技术特征摘要】
20180503 CN 20181041392231.一种电动工具，包括：
电机，包括定子和转子，用于输出驱动力；
工具附件轴或工具输出件，用于固定钻头并输出动力；
传动装置，与所述电机及所述工具附件轴或工具输出件机械连接，用于将所述电机输出的驱动力传递至所述工具附件轴或工具输出件；
电路板，与所述电机电连接，用于控制所述电机输出驱动力；
电源模块，用于为所述电动工具提供电能；
壳体，用于容纳所述电机、传动装置、电源模块以及电路板；
所述电路板上设置有：
驱动电路，电连接在所述电机和所述电源模块之间，包括由一个或多个驱动开关组成的桥电路，所述桥电路包括高侧驱动开关和低侧驱动开关；
控制单元，电连接至所述驱动电路，用于输出控制信号以控制所述驱动电路的一个或多个驱动开关；
其特征在于，所述控制单元被配置为输出第一PWM信号控制所述桥电路的高侧驱动开关，并且至少所述第一PWM信号的占空比在20%~90%之间时，所述控制单元输出与所述第一PWM信号反相的第二PWM信号控制所述桥电路的低侧驱动开关。


2.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于：所述第一PWM信号的下降沿与所述第二PWM信号的上升沿之间间隔第一预设时长，并且所述第一PWM信号的上升沿与所述第二PWM信号的下降沿之间间隔第二预设时长。


3.根据权利要求2所述的电动工具，其特征在于：所述第一预设时长在0.5微秒~10微秒之间。


4.一种电动工具，包括：
电机，包括定子和转子，所述电机为无刷电机；
电机轴，由所述转子驱动；
工具附件轴或工具输出件，用于支持工具附件；
传动装置，用于连接所述电机轴与所述工具附件轴或工具输出件；
电源模块，用于为所述电动工具提供电能；
驱动电路，电连接在所述电机和所述电源模块之间，包括由一个或多个驱动开关组成的桥电路，所述桥电路包括高侧驱动开关和低侧驱动开关；
控制单元，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏伟，杨德中，孙永安，
申请(专利权)人：南京德朔实业有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32