电动工具制造技术

本申请提供了一种电动工具，其包括：n相直流无刷式电机，n≥1，所述电机具有n相绕组，其中，在所述n相绕组中，针对每一相的绕组都具有第一组绕组和第二组绕组；以及工具开关，所述工具开关具有将针对每一相的第一组绕组与第二组绕组连接为并联以使得所述电动工具高速运行的第一位置，以及将针对每一相的第一组绕组与第二组绕组连接为串联以使得所述电动工具低速运行的第二位置。

Electric tool

The utility model provides an electric tool, which comprises: an n-phase DC brushless motor, n \u2265 1, the motor has n-phase winding, wherein, in the n-phase winding, the winding for each phase has a first group of winding and a second group of winding; and a tool switch, the tool switch has a first group of winding for each phase and a second group of winding connected in parallel to make the The first position of the electric tool running at high speed, and the second position of connecting the first group of windings for each phase with the second group of windings in series to make the electric tool running at low speed.

【技术实现步骤摘要】
电动工具
本申请涉及一种电动工具，尤其涉及具有直流无刷电机的电动工具。
技术介绍
电动工具被广泛应用于建筑、住房装潢、汽车装配、工程机械、电力等领域。大部分电动工具具有调速的要求，例如，电动工具具有高速运行的高速档和低速运行的低速档。电动工具可以用各种类型的电机来提供动力，电机的转速对应于电动工具的运行速度。在现有技术中，通常通过调整供电控制信号的占空比并控制电机根据该占空比运转，以实现电动工具的调速。近年来，直流无刷电机由于具有能够实现大功率电动工具的无刷化等优点而被电动工具广为采用。然而，直流无刷电机在较高占空比下的高速运行性能良好，而在较低占空比下的低速运行性能欠佳。
技术实现思路
鉴于现有技术中的问题，本申请的目的在于提供一种改进的电动工具，其包括直流无刷电机。根据本申请的电动工具在不改变提供给电机的供电控制信号的占空比的情况下实现了电动工具的调速，由此改善了电动工具的低速运行性能。为此，根据本申请的一个方面，提供了一种电动工具，其包括：n相直流无刷式电机，n≥1，所述电机具有n相绕组，其中，在所述n相绕组中，针对每一相的绕组都具有第一组绕组和第二组绕组；工具开关，所述工具开关的输入侧与所述第一组绕组连接，所述工具开关的输出侧与所述第二组绕组连接，所述工具开关具有将针对每一相的第一组绕组与第二组绕组连接为并联以使得所述电动工具高速运行的第一位置，以及将针对每一相的第一组绕组与第二组绕组连接为串联以使得所述电动工具低速运行的第二位置。在一种可行实施方式中，所述电动工具还包括：整流电路，其将来自外部的交流电流转变为直流电流，以为所述电机直流供电；以及换向电路，其连接在所述整流电路与所述电机之间，所述换向电路被配置为改变提供给所述电机的直流电流的方向。在一种可行实施方式中，所述第一组绕组包括一个或多个绕组，并且所述第二组绕组包括一个或多个绕组。在一种可行实施方式中，所述换向电路包括两个或更多个换向支路，每个换向支路都包括由两个功率半导体开关构成的桥臂，所述功率半导体开关包括金属-氧化物半导体场效应晶体管开关或绝缘栅双极型晶体管开关。在一种可行实施方式中，所述工具开关还具有中间位置，所述电动工具在所述工具开关处于中间位置时停止运行，所述工具开关被配置为从所述第一位置经由所述中间位置切换为所述第二位置，所述工具开关还被配置为从所述第二位置经由所述中间位置切换为所述第一位置。在一种可行实施方式中，所述n相绕组包括第一相绕组，以构成单相直流无刷电机，其中，所述整流电路具有对称的第一桥臂和第二桥臂；所述第一相绕组的第一组绕组的一端以及所述工具开关的输入侧的一输入端与所述第一桥臂所包括的两个功率半导体开关的中间点连接；所述第一相绕组的第二组绕组的一端以及所述工具开关的输出侧的一输出端与所述第二桥臂所包括的两个功率半导体具开关的中间点连接。在一种可行实施方式中，所述n相绕组包括第一相绕组、第二相绕组和第三相绕组，以构成三相直流无刷电机，其中，所述整流电路具有对称的第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂；所述第一相绕组的第一组绕组的一端以及所述工具开关的输入侧的第一输入端与所述第一桥臂所包括的两个功率半导体开关的中间点连接；所述第二相绕组的第一组绕组的一端以及所述工具开关的输入侧的第二输入端与所述第二桥臂所包括的两个功率半导体开关的中间点连接；所述第三相绕组的第一组绕组的一端以及所述工具开关的输入侧的第三输入端与所述第三桥臂所包括的两个功率半导体开关的中间点连接；所述第一相绕组的第二组绕组的一端、所述第二相绕组的第二组绕组的一端和所述第三相绕组的第二组绕组的一端连接。在一种可行实施方式中，所述工具开关被配置为：在操作者的选择下被切换至所述第一位置、所述中间位置或者所述第二位置，并且所述工具开关为以下中的一种：按压式开关、旋钮开关。在一种可行实施方式中，所述电动工具还包括：微控制器，其连接在所述整流电路与所述换向电路之间，以及电流检测器，其连接在所述微控制器与所述电机之间，所述电流检测器检测从所述换向电路供给所述电机的供给电流，并将表征所述供给电流的大小的电流值提供给所述微控制器，其中，所述工具开关在所述电动工具上电时处于所述第一位置以使得所述电动工具高速运行，并且，所述微控制器被配置为：在确定为所述电流值达到或超过预定值时，控制所述工具开关切换至所述第二位置以使得所述电动工具低速运行。在一种可行实施方式中，所述微控制器还被配置为：在确定为所述电流值下降至小于所述预定值时，控制所述工具开关切换至所述第一位置以使得所述电动工具高速运行。在一种可行实施方式中，所述工具开关包括：与所述第一组绕组连接的电磁铁，以及与所述第二组绕组连接的第一衔铁和第二衔铁，所述第一衔铁和所述第二衔铁分别位于所述电磁铁的两相对侧；所述电动工具还包括：连接在所述微控制器与所述第一衔铁之间的第一开关；以及连接在所述微控制器与所述第二衔铁之间的第二开关，所述工具开关处于所述第一位置包括：所述微控制器控制所述第二开关闭合以使得所述第二衔铁与所述电磁铁连接，从而使得所述第一组绕组与所述第二组绕组并联连接；所述工具开关处于所述第二位置包括：所述微控制器控制所述第一开关闭合以使得所述第一衔铁与所述电磁铁连接，从而使得所述第一组绕组与所述第二组绕组串联连接。在一种可行实施方式中，所述电动工具还包括速度检测电路，其连接在所述微控制器与所述电机之间，所述速度检测电路检测所述电机的转速，并将所检测的电机转速提供给所述微控制器，所述微控制器在确定为所述电机转速小于确保所述电动工具安全换速的安全值后控制所述第二开关闭合。在一种可行实施方式中，所述电动工具还包括保护机构，其连接在所述微控制器与所述第二开关之间，所述保护机构响应于来自所述微控制器的表示所述电机转速小于所述安全值的指示信号来控制所述第二开关闭合，以保护所述电动工具从高速运行至低速运行的安全切换。在一种可行实施方式中，所述第二开关具有凹槽；所述保护机构包括：与所述微控制器连接的电磁阀，以及受所述电磁阀控制的柱塞，所述柱塞可移动地位于所述凹槽中，以限制所述第二开关的闭合；其中，所述微控制器在确定为所述电机转速小于所述安全值后控制所述电磁阀触发，以使得所述柱塞退出所述凹槽，从而允许所述第二开关闭合。附图说明下面将根据具体实施方式并且结合附图来更彻底地理解并认识本申请的上述和其它方面，在附图中：图1示出了根据本申请的一种实施方式的电动工具的示意性框图；图2示出了根据本申请的一种实施方式的电动工具的电路示意图，该电动工具包括单相直流无刷电机；图3-图5示出了图2例示的电动工具中的工具开关和单相直流无刷电机的绕组的配置示意图；图6和图7示出了图2中例示的电动工具的工具开关的实施例；图8示出了图2中例示的电动工具的一种实施方式的示意性框图；图9示出了图2中例示的电动工具的保护装置的结构示意图；图10示出了根据本申请的一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动工具，其特征在于，所述电动工具包括：/nn相直流无刷式电机，n≥1，所述电机具有n相绕组，其中，在所述n相绕组中，针对每一相的绕组都具有第一组绕组和第二组绕组；/n工具开关，所述工具开关的输入侧与所述第一组绕组连接，所述工具开关的输出侧与所述第二组绕组连接，所述工具开关具有将针对每一相的第一组绕组与第二组绕组连接为并联以使得所述电动工具高速运行的第一位置，以及将针对每一相的第一组绕组与第二组绕组连接为串联以使得所述电动工具低速运行的第二位置。/n

【技术特征摘要】
1.一种电动工具，其特征在于，所述电动工具包括：
n相直流无刷式电机，n≥1，所述电机具有n相绕组，其中，在所述n相绕组中，针对每一相的绕组都具有第一组绕组和第二组绕组；
工具开关，所述工具开关的输入侧与所述第一组绕组连接，所述工具开关的输出侧与所述第二组绕组连接，所述工具开关具有将针对每一相的第一组绕组与第二组绕组连接为并联以使得所述电动工具高速运行的第一位置，以及将针对每一相的第一组绕组与第二组绕组连接为串联以使得所述电动工具低速运行的第二位置。


2.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于，所述电动工具还包括：
整流电路，其将来自外部的交流电流转变为直流电流，以为所述电机直流供电；
换向电路，其连接在所述整流电路与所述电机之间，所述换向电路被配置为改变提供给所述电机的直流电流的方向。


3.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于，所述第一组绕组包括一个或多个绕组，并且所述第二组绕组包括一个或多个绕组。


4.根据权利要求2所述的电动工具，其特征在于，所述换向电路包括两个或更多个换向支路，每个换向支路都包括由两个功率半导体开关构成的桥臂，所述功率半导体开关包括金属-氧化物半导体场效应晶体管开关或绝缘栅双极型晶体管开关。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的电动工具，其特征在于，
所述工具开关还具有中间位置，所述电动工具在所述工具开关处于中间位置时停止运行，
所述工具开关被配置为从所述第一位置经由所述中间位置切换为所述第二位置，
所述工具开关还被配置为从所述第二位置经由所述中间位置切换为所述第一位置。


6.根据权利要求4所述的电动工具，其特征在于，所述n相绕组包括第一相绕组，以构成单相直流无刷电机，其中，
所述整流电路具有对称的第一桥臂和第二桥臂；
所述第一相绕组的第一组绕组的一端以及所述工具开关的输入侧的一输入端与所述第一桥臂所包括的两个功率半导体开关的中间点连接；
所述第一相绕组的第二组绕组的一端以及所述工具开关的输出侧的一输出端与所述第二桥臂所包括的两个功率半导体开关的中间点连接。


7.根据权利要求4所述的电动工具，其特征在于，所述n相绕组包括第一相绕组、第二相绕组和第三相绕组，以构成三相直流无刷电机，其中，
所述整流电路具有对称的第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂；
所述第一相绕组的第一组绕组的一端以及所述工具开关的输入侧的第一输入端与所述第一桥臂所包括的两个功率半导体开关的中间点连接；
所述第二相绕组的第一组绕组的一端以及所述工具开关的输入侧的第二输入端与所述第二桥臂所包括的两个功率半导体开关的中间点连接；
所述第三相绕组的第一组绕组的一端以及所述工具开关的输入侧的第三输入端与所述第三桥臂所包括的两个功率半导体开关的中间点连接；
所述第一相绕组的第二组绕组的一端、所述第二相绕组的第二组绕组的一端和所述第三相绕组的第二组绕组的一端连接。

【专利技术属性】
技术研发人员：张自立，方承志，孙立峰，朱锦斌，
申请(专利权)人：博世电动工具中国有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33