專利名稱：電池式電動(dòng)工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及將電池作為電源的電動(dòng)工具，即所謂的電池式電動(dòng)工具。
背景技術(shù)：
專利文獻(xiàn)I中公開了電池式電動(dòng)工具。該電池式電動(dòng)工具具備對工具進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)以及向該電動(dòng)機(jī)供給電力的電池。專利文獻(xiàn)I :日本特開2003 - 200363號公報(bào)
發(fā)明內(nèi)容在電池式電動(dòng)工具中電池會(huì)產(chǎn)生功率損耗。該功率損耗緣于電池的內(nèi)部阻抗,并根據(jù)電池中流通的電流而變大。為了抑制電池的功率損耗并提高電動(dòng)工具的輸出，也可以考慮采用高輸出的電池。然而，本實(shí)用新型提供一種無需使電池高輸出化便能夠提高電動(dòng)工具的輸出的技術(shù)。從電池向電動(dòng)機(jī)供給的電力中減去電線束(harness)(電氣配線)的電阻損耗、基于開關(guān)的觸點(diǎn)電阻的損耗、電動(dòng)機(jī)控制器(電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路)的接通電阻損耗、電動(dòng)機(jī)的損耗以及減速機(jī)構(gòu)等的機(jī)械損耗便成為電池式電動(dòng)工具的輸出。本實(shí)用新型特別著眼于其中與電氣有關(guān)的損耗，并如下述這樣定義電氣綜合效率H?！る姎饩C合效率η = {(工具輸出+機(jī)械損耗)/ (電池電壓X電池電流)} X 100%以往，通過提高電池的輸出(例如電壓)來實(shí)現(xiàn)電動(dòng)工具的輸出的提高。與此相對地，本實(shí)用新型通過提高上述電氣綜合效率來提高電動(dòng)工具的輸出。根據(jù)該方法，無需使電池高輸出化便能夠提高電動(dòng)工具的輸出。基于上述見解，本實(shí)用新型發(fā)明人首先對現(xiàn)有的電動(dòng)工具進(jìn)行了驗(yàn)證。根據(jù)其結(jié)果判明現(xiàn)有的電動(dòng)工具在電動(dòng)機(jī)的電流較大的高輸出運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電氣綜合效率顯著降低。具體地說，如圖9所示，判明了下述情況在現(xiàn)有的電動(dòng)工具中，當(dāng)電池的公稱電壓低于36伏特時(shí)，電氣綜合效率在450瓦特以上550瓦特以下的輸出時(shí)(虛線所夾的范圍)未達(dá)到70%。并且，如圖10所示，還判明了下述情況在現(xiàn)有的電動(dòng)工具中，當(dāng)電池的公稱電壓超過14. 4伏特時(shí)，電氣綜合效率在35安培以上至45安培的電流在電動(dòng)機(jī)中流通時(shí)(虛線所夾的范圍)無法保持在70%以上。基于本實(shí)用新型發(fā)明人的調(diào)查結(jié)果判明電氣綜合效率在高輸出運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)降低的主要原因是電動(dòng)機(jī)的繞線電阻、電動(dòng)機(jī)控制器的接通電阻、開關(guān)的觸點(diǎn)電阻、電線束連接部(壓接端子、插座等)的接觸電阻這樣的電阻率。換言之，通過降低這些電阻率能夠有效地改善電氣綜合效率?；谏鲜鲆娊?，本實(shí)用新型發(fā)明人通過增大電動(dòng)機(jī)繞線的線材截面積、且減少圈數(shù)而降低了電動(dòng)機(jī)的線圈電阻。對于電動(dòng)機(jī)控制器的接通電阻，將其開關(guān)元件(例如MOS -FET)的接通電阻限制在3毫歐姆以下。并且，為了排除電線束連接部的接觸電阻、開關(guān)的觸點(diǎn)電阻，形成為利用設(shè)置于電動(dòng)機(jī)控制器內(nèi)的半導(dǎo)體開關(guān)進(jìn)行電動(dòng)機(jī)電流的切斷的電路結(jié)構(gòu)?；蛘撸谛纬蔀槔糜杏|點(diǎn)開關(guān)進(jìn)行電動(dòng)機(jī)電流的切斷的電路結(jié)構(gòu)的情況下，能夠盡量降低電線束連接部的接觸電阻、有觸點(diǎn)開關(guān)的觸點(diǎn)電阻。其結(jié)果是，本實(shí)用新型所涉及的電動(dòng)工具有價(jià)值地改善了電氣綜合效率，其特征在于，即使電池的公稱電壓為24伏特以下，電氣綜合效率在450瓦特以上550瓦特以下的輸出時(shí)也會(huì)達(dá)到70%以上。另外，本實(shí)用新型所涉及的電動(dòng)工具的特征還在于，即使電池的公稱電壓為14.4伏特以上，當(dāng)電動(dòng)機(jī)電流處于35安培以上至45安培這樣的大電流的范圍時(shí)，電氣綜合效率也會(huì)達(dá)到70%以上。本實(shí)用新型的第一技術(shù)方案涉及一種電動(dòng)工具，其特征在于，所述電動(dòng)工具具備對工具進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)；以及向電動(dòng)機(jī)供給電力的電池，所述電池的公稱電壓為24伏特以下，在450瓦特以上550瓦特以下的輸出時(shí)，電氣綜合效率達(dá)到70%以上，所述電動(dòng)機(jī)是 三相無刷電動(dòng)機(jī)，經(jīng)由內(nèi)置多個(gè)開關(guān)元件的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與電池連接，在所述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與電池之間設(shè)置有基于半導(dǎo)體開關(guān)的切斷開關(guān)。本實(shí)用新型的第二技術(shù)方案的電動(dòng)工具特征在于，在第一技術(shù)方案所述的電動(dòng)工具中，所述電池的公稱電壓為18伏特以上24伏特以下。本實(shí)用新型的第三技術(shù)方案的電動(dòng)工具的特征在于，在第一技術(shù)方案所述的電動(dòng)工具中，所述電池的公稱電壓為18伏特，在450瓦特以上550瓦特以下的輸出時(shí)，在電動(dòng)機(jī)中流通35安培以上45安培以下的電流。本實(shí)用新型的第四技術(shù)方案涉及一種電動(dòng)工具，其特征在于，所述電動(dòng)工具具備對工具進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)；以及向電動(dòng)機(jī)供給電力的電池，所述電池的公稱電壓為14. 4伏特以上，當(dāng)在電動(dòng)機(jī)中流通35安培以上45安培以下的電流時(shí)，電氣綜合效率達(dá)到70%以上，所述電動(dòng)機(jī)是三相無刷電動(dòng)機(jī)，經(jīng)由內(nèi)置多個(gè)開關(guān)元件的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與電池連接，在所述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與電池之間設(shè)置有基于半導(dǎo)體開關(guān)的切斷開關(guān)。本實(shí)用新型的第五技術(shù)方案的電動(dòng)工具的特征在于，在第四技術(shù)方案所述的電動(dòng)工具中，所述電池的公稱電壓為14. 4伏特以上18伏特以下。本實(shí)用新型的第六技術(shù)方案的電動(dòng)工具的特征在于，在第一或第四技術(shù)方案所述的電動(dòng)工具中，在所述切斷開關(guān)與電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路之間的觸點(diǎn)連接有施加了規(guī)定的電壓的負(fù)載電阻。本實(shí)用新型的第七技術(shù)方案的電動(dòng)工具的特征在于，在第一或第四技術(shù)方案所述的電動(dòng)工具中，所述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的開關(guān)元件與所述切斷開關(guān)的至少一方是III 一 V族半導(dǎo)體晶體管。本實(shí)用新型的第八技術(shù)方案的電動(dòng)工具的特征在于，在第六技術(shù)方案所述的電動(dòng)工具中，所述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的開關(guān)元件與所述切斷開關(guān)的至少一方是III 一 V族半導(dǎo)體
晶體管。根據(jù)本實(shí)用新型，無需使電池高輸出化便能夠提高電動(dòng)工具的輸出。

圖I是表示實(shí)施例的圓盤鋸的外觀圖。圖2表示實(shí)施例的圓盤鋸的電氣結(jié)構(gòu)。[0024]圖3是表不相對于電動(dòng)機(jī)電流的占空比的限制值的圖表。圖4是表示實(shí)施例的圓盤鋸的輸出與效率的關(guān)系的圖表。圖5是表示實(shí)施例的圓盤鋸的電動(dòng)機(jī)電流與效率的關(guān)系的圖表。圖6是表示實(shí)施例中的電動(dòng)機(jī)的輸出與效率的關(guān)系的圖表。圖7是表不實(shí)施例的圓盤鋸的一次工作量相對于現(xiàn)有產(chǎn)品的比的圖表。圖8是表不實(shí)施例的圓盤銀的工作效率相對于現(xiàn)有廣品的比的圖表。圖9是表示現(xiàn)有的圓盤鋸的輸出與效率的關(guān)系的圖表。圖10是表示現(xiàn)有的圓盤鋸的電動(dòng)機(jī)電流與效率的關(guān)系的圖表。 附圖標(biāo)記說明如下10…圓盤鋸;12…主體;14···電動(dòng)機(jī)；14U…電動(dòng)機(jī)的U相端子；14V…電動(dòng)機(jī)的V相端子；14W…電動(dòng)機(jī)的W相端子；15…位置傳感器；16…觸發(fā)開關(guān)；22…電池組；22a…電池組的正極；22b…電池組的負(fù)極；30…鋸齒；40···電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路(電動(dòng)機(jī)控制器)；41 46…第一 第六開關(guān)兀件；48…切斷開關(guān)；50…分流電阻；54…電流檢測電路；56···轉(zhuǎn)子位置檢測電路；58…轉(zhuǎn)子速度運(yùn)算電路；70···控制器；72···門極驅(qū)動(dòng)電路；74…信號生成部；76…過電流檢測部。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例的電動(dòng)工具具備對工具進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)以及向電動(dòng)機(jī)供給電力的電池。該電動(dòng)工具的特征在于，電池的公稱電壓為18伏特，并且在450瓦特以上550瓦特以下的輸出時(shí)電氣綜合效率為70%以上。一般情況下，越是提高電池的公稱電壓，越能夠在高輸出區(qū)域提高電氣綜合效率。因此，即使在上述電動(dòng)工具中也可以使電池的公稱電壓上升到24伏特左右。即使在這樣的情況下，也能夠在450瓦特以上550瓦特以下的輸出時(shí)使電氣綜合效率達(dá)到70%以上。即，電池的公稱電壓并不局限于18伏特。實(shí)施例的電動(dòng)工具的特征在于，當(dāng)35安培以上45安培以下的電流在電動(dòng)機(jī)中流通時(shí)，電氣綜合效率為70%以上。一般情況下，如果在電動(dòng)機(jī)中流通的電流相同，則電池的公稱電壓越低、電氣綜合效率越高。因此，即使在上述電動(dòng)工具中也可以使電池的公稱電壓下降到14. 4伏特左右。即使在這樣的情況下，當(dāng)35安培以上45安培以下的電流在電動(dòng)機(jī)中流通時(shí)也能使電氣綜合效率達(dá)到70%以上。S卩，電池的公稱電壓并不局限于18伏特。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式中，能夠?qū)⑷酂o刷電動(dòng)機(jī)用作對工具進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)。三相無刷電動(dòng)機(jī)經(jīng)由內(nèi)置多個(gè)開關(guān)元件的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與電池連接。此處，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路也被稱作電動(dòng)機(jī)控制器。此外，對工具進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)并不局限于三相無刷電動(dòng)機(jī)，也可以是其它種類的直流電動(dòng)機(jī)。在上述實(shí)施方式中，還優(yōu)選在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與電池之間設(shè)置基于半導(dǎo)體開關(guān)的切斷開關(guān)。在該情況下，優(yōu)選根據(jù)基于用戶的切換操作對切斷開關(guān)進(jìn)行接通切斷。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠使觸發(fā)開關(guān)這樣的有觸點(diǎn)開關(guān)與電動(dòng)機(jī)電流的通電路徑分離，從而能夠從該通電路徑排除有觸點(diǎn)開關(guān)的觸點(diǎn)電阻。在上述實(shí)施方式中，優(yōu)選在切斷開關(guān)和電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路之間的觸點(diǎn)連接有施加了規(guī)定電壓的負(fù)載電阻。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過一邊監(jiān)視該觸點(diǎn)的電壓一邊對切斷開關(guān)進(jìn)行接通切斷，能夠?qū)η袛嚅_關(guān)的導(dǎo)通/截?cái)噙M(jìn)行檢查。在上述實(shí)施方式中，優(yōu)選在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的開關(guān)元件、切斷開關(guān)采用III 一 V族半導(dǎo)體晶體管。由于III 一 V族半導(dǎo)體晶體管具有高切斷耐壓與低導(dǎo)通電阻的特點(diǎn)，因此能夠適當(dāng)?shù)赜糜诖箅娏髟陔妱?dòng)機(jī)中流通的電池式電動(dòng)工具。[實(shí)施例]以下，參照附圖并對實(shí)施例的圓盤鋸10進(jìn)行詳細(xì)地說明。如圖I所示，圓盤鋸10具備主體12、鋸齒30以及電池組22。鋸齒30是圓板狀的刃具，是切斷工件(木材)的工具。電池組22是向主體供給電力的電源，相對于主體12能夠裝卸地安裝于主體12。電池組22是內(nèi)置多個(gè)鋰離子電池、且公稱電壓為18伏特的電池組。電池組22中 存在內(nèi)置5個(gè)鋰離子電池的小型種類、以及內(nèi)置10個(gè)鋰離子電池的大型種類，這兩種電池 組在本實(shí)施例的圓盤鋸10均能夠使用。此外，大型種類的電池組22中以并聯(lián)連接的兩個(gè)鋰離子電池為一組而將5組鋰離子電池串聯(lián)連接。主體12具備對鋸齒30進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)14 ;用于啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)14的觸發(fā)開關(guān)16 ;用于供用戶把持的手柄18 ;以及對鋸齒30進(jìn)行保持的工具軸20。主體12構(gòu)成為當(dāng)用戶操作觸發(fā)開關(guān)16時(shí)，從電池組22向電動(dòng)機(jī)14供給電力，電動(dòng)機(jī)14與鋸齒30共同旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)工具軸20。電動(dòng)機(jī)14是三相無刷電動(dòng)機(jī)。如圖2所示，電動(dòng)機(jī)14具備U相端子14U、V相端子14V、W相端子14W、以及對轉(zhuǎn)子的位置進(jìn)行檢測的位置傳感器15。如圖2所示，圓盤鋸10具備電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路(電動(dòng)機(jī)控制器)40、以及對電動(dòng)機(jī)控制電路40進(jìn)行控制的控制器70。電動(dòng)機(jī)控制電路40被設(shè)置于電池組22與電動(dòng)機(jī)14之間。電動(dòng)機(jī)控制電路40具有第一開關(guān)元件 第六開關(guān)元件41 46。第一開關(guān)元件41被設(shè)置于電池組22的正極22a與電動(dòng)機(jī)14的U相端子14U之間。第二開關(guān)元件42被設(shè)置于電池組22的正極22a與電動(dòng)機(jī)14的V相端子14V之間。第三開關(guān)元件43被設(shè)置于電池組22的正極22a與電動(dòng)機(jī)14的W相端子14W之間。第四開關(guān)元件44被設(shè)置于PGND與電動(dòng)機(jī)14的U相端子14U之間。第五開關(guān)元件45被設(shè)置于PGND與電動(dòng)機(jī)14的V相端子14V之間。第六開關(guān)元件46被設(shè)置于PGND與電動(dòng)機(jī)14的W相端子14W之間。各個(gè)開關(guān)元件41 46采用GaN (氮化鎵)半導(dǎo)體晶體管。此外，各個(gè)開關(guān)元件41 46也能夠采用其它的III 一 V族半導(dǎo)體晶體管。或者各個(gè)開關(guān)元件41 46也可以采用SiC (碳化硅)半導(dǎo)體晶體管。對于各個(gè)開關(guān)元件41 46并未作特殊限制，能夠采用各種各樣的半導(dǎo)體開關(guān)。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路40的PGND經(jīng)由切斷開關(guān)48及分流電阻50而與電池組22的負(fù)極22b連接。切斷開關(guān)48是η溝道型的電場效應(yīng)晶體管(FET)。切斷開關(guān)48與控制器70連接，并由控制器70控制。例如，當(dāng)用戶切斷觸發(fā)開關(guān)16時(shí)，切斷開關(guān)48被關(guān)閉。由此，無論電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路40的狀態(tài)如何，電動(dòng)機(jī)14都被從電池組22電切斷。根據(jù)該電路結(jié)構(gòu)，由于能夠使觸發(fā)開關(guān)16與電動(dòng)機(jī)電流的通電路徑分離，因此能夠排除基于觸發(fā)開關(guān)16的觸點(diǎn)電阻的損耗。此外，當(dāng)關(guān)閉切斷開關(guān)48時(shí)，通過接通第一開關(guān)元件 第三開關(guān)元件41 43而使電動(dòng)機(jī)14的線圈短路,來制動(dòng)電動(dòng)機(jī)14。在本實(shí)施例中，為了對切斷開關(guān)48進(jìn)行故障診斷，切斷開關(guān)48的漏極端子48a經(jīng)由電阻元件52而與5伏特的電壓端子連接。該電阻元件52被稱作負(fù)載電阻，對切斷開關(guān)48與電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路40的觸點(diǎn)施加5伏特的恒定電壓。并且，該觸點(diǎn)的電壓(即，漏極端子48a的電壓)被控制器70監(jiān)視?？刂破?0關(guān)閉切斷開關(guān)48并能夠通過對漏極端子48a的電壓進(jìn)行檢測，由此來判斷切斷開關(guān)48的正常/異常。根據(jù)電動(dòng)機(jī)14中流通的電流而在分流電阻50產(chǎn)生電壓。由電流檢測電路54檢測出在分流電阻50產(chǎn)生的電壓。電流檢測電路54根據(jù)在分流電阻50產(chǎn)生的電壓檢測出電動(dòng)機(jī)14中流通的電流?；陔娏鳈z測電路54的檢測值向控制器70輸入。另外，在切斷開關(guān)48的漏源(drain-source)電極間也根據(jù)電動(dòng)機(jī)14中流通的電流而產(chǎn)生電壓。由此，電流檢測電路54也可以對在切斷開關(guān)48的漏源電極之間產(chǎn)生的電壓進(jìn)行檢測，從而取代對在分流電阻50產(chǎn)生的電壓的檢測。圓盤鋸10具備轉(zhuǎn)子位置檢測電路56和轉(zhuǎn)子速度運(yùn)算電路58。轉(zhuǎn)子位置檢測電路56與電動(dòng)機(jī)14的位置傳感器15連接,基于位置傳感器15的輸出信號來檢測電動(dòng)機(jī)14的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置?；谵D(zhuǎn)子位置檢測電路56的檢測值向轉(zhuǎn)子速度運(yùn)算電路58及控制器70輸入。轉(zhuǎn)子速度運(yùn)算電路58基于轉(zhuǎn)子位置檢測電路56的檢測值計(jì)算出電動(dòng)機(jī)14的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度?；谵D(zhuǎn)子速度運(yùn)算電路58的運(yùn)算值向控制器70輸入?？刂破?0具備門極(gate)驅(qū)動(dòng)電路72、PWM信號生成部74以及過電流檢測部76。門極驅(qū)動(dòng)電路72與開關(guān)元件41 46的門極分別連接。門極驅(qū)動(dòng)電路72根據(jù)由轉(zhuǎn)子位置檢測電路56檢測出的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置向開關(guān)元件41 46選擇性地輸出接通信號。PWM信號生成部74根據(jù)用戶對觸發(fā)開關(guān)16施加的操作量而生成PWM (脈沖寬度調(diào)制)信號。對觸發(fā)開關(guān)16的操作量越大，PWM信號生成部74越增大PWM信號的占空比。門極驅(qū)動(dòng)電路72根據(jù)來自P麗信號生成部74的PWM信號而對開關(guān)元件41 46進(jìn)行PWM控制。此時(shí)，優(yōu)選門極驅(qū)動(dòng)電路72進(jìn)行互補(bǔ)PWM控制。由此能夠降低伴隨PWM控制的損耗。過電流檢測部76對與電動(dòng)機(jī)14的電流相關(guān)的第一限制值與第二限制值進(jìn)行存儲。在本實(shí)施例中，將第一限制值設(shè)定為50安培，將第二限制值設(shè)定為60安培。另外，第一限制值及第二限制值并不局限于這些值。過電流檢測部76通過將被檢測出的電動(dòng)機(jī)14的電流值與第一限制值及第二限制值進(jìn)行比較而分兩個(gè)階段地檢測電動(dòng)機(jī)14的過電流?；谶^電流檢測部76的檢測結(jié)果向門極驅(qū)動(dòng)電路72輸入。門極驅(qū)動(dòng)電路72根據(jù)過電流檢測部76的檢測結(jié)果而對電動(dòng)機(jī)14的最大占空比進(jìn)行限制。如圖3所示，在電動(dòng)機(jī)14的電流值超過第一限制值(50安培)的情況下，電動(dòng)機(jī)14的最大占空比被限制為70%。并且，當(dāng)電動(dòng)機(jī)14的電流值超過第二限制值(60安培)時(shí)，電動(dòng)機(jī)14的最大占空比被限制為40%。當(dāng)電動(dòng)機(jī)14的占空比被限制時(shí)，圓盤鋸10的輸出大幅降低。當(dāng)圓盤鋸10的輸出降低時(shí)，用戶自然使施加于圓盤鋸10的負(fù)荷降低。其結(jié)果是，用戶能夠一邊施加適度的負(fù)荷一邊使用圓盤鋸10。防止了電動(dòng)機(jī)14的堵轉(zhuǎn)并防止了電動(dòng)機(jī)線圈的燒損。此外，在電動(dòng)機(jī)14的電流值超過第二限制值(60安培)的情況下，也可以限制電動(dòng)機(jī)14的占空比，以使電動(dòng)機(jī)14的電流值形成為恒定(60安培或60安培以下)。本實(shí)施例的圓盤鋸10的特征在于電氣綜合效率高。特別是在電動(dòng)機(jī)14的電流值較大的高輸出的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，設(shè)計(jì)成電氣綜合效率變高。具體地說，如圖4所示，其特征在于當(dāng)450瓦特以上550瓦特以下的輸出時(shí)電氣綜合效率始終在70%以上。并且，如圖5所示，其特征在于當(dāng)35安培以上至45安培的電流在電動(dòng)機(jī)14中流通時(shí)電氣綜合效率始終在70%以上。此外，在圖4、圖5中，以圓形的描繪點(diǎn)(·)示出的數(shù)據(jù)是采用小型的電動(dòng)機(jī)14的情況，以四角形的描繪點(diǎn)( )示出的數(shù)據(jù)是采用大型的電動(dòng)機(jī)14的情況。此處，電氣綜合效率意味著電動(dòng)機(jī)14實(shí)際輸出的功率相對于電池組22的供給功率的比例。電動(dòng)機(jī)14實(shí)際輸出的功率的一部分在減速器等中被機(jī)械性地?fù)p耗，剩余的部分成為從工具(圓盤鋸10)施加給工件的實(shí)際輸出。由此，即使電池組22的能力相同，通過改善電氣綜合效率也能夠提高工具(圓盤鋸10)的實(shí)際輸出。為了提高電氣綜合效率，必須降低從電池組22到電動(dòng)機(jī)14之間(包括電動(dòng)機(jī)14)產(chǎn)生的電氣損耗。具體地說，首先可以降低電動(dòng)機(jī)14的繞線電阻而實(shí)現(xiàn)對電動(dòng)機(jī)14中的損耗的抑制(即，電動(dòng)機(jī)效率的提高)。在本實(shí)施例中，為了降低電動(dòng)機(jī)14的繞線電阻，增大繞線的線材截面積并減少圈數(shù)。其結(jié)果是，如圖6所示，本實(shí)施例中的電動(dòng)機(jī)14在450瓦特 550瓦特的輸出范圍內(nèi)，其效率達(dá)到約80%。由此可知與在相同的輸出范圍內(nèi)停留在約62%的效率的現(xiàn)有電動(dòng)機(jī)相比，能夠大幅地抑制基于電動(dòng)機(jī)14的繞線電阻的損耗。
并且，為了改善電氣綜合效率，降低電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路(電動(dòng)機(jī)控制器)40的通電電阻，即降低第一 第六開關(guān)元件41 46的接通電阻也很有效。由此，優(yōu)選各個(gè)開關(guān)元件41 46采用接通電阻小的半導(dǎo)體晶體管，如本實(shí)施例這樣地采用III 一 V族半導(dǎo)體晶體管或SiC半導(dǎo)體晶體管很有效。在該情況下，優(yōu)選該半導(dǎo)體晶體管的接通電阻為3毫歐姆以下。進(jìn)而，為了改善電氣綜合效率，使觸發(fā)開關(guān)16這樣的操作開關(guān)之類與電動(dòng)機(jī)電流的通電路徑分離，由此將操作開關(guān)之類的觸點(diǎn)電阻從電動(dòng)機(jī)電流的通電路徑排除也很有效。在該情況下，如先前所說明的那樣，優(yōu)選將基于半導(dǎo)體開關(guān)的切斷開關(guān)48設(shè)置于電動(dòng)機(jī)電流的通電路徑上。進(jìn)而，降低電線束的連接部(壓接端子、插座等)的接觸電阻對電氣綜合效率的改善也很有效。通過以上所說明的對電氣綜合效率的改善，本實(shí)施例的圓盤鋸10能夠在450瓦特以上550瓦特以下的輸出時(shí)使電氣綜合效率始終保持在70%以上。其結(jié)果是，如圖7所示，圓盤鋸10的一次作業(yè)量與現(xiàn)有產(chǎn)品相比大約提高40%。此處，一次作業(yè)量意味著電池組22平均充電一次后所能夠完成的工作量。即，根據(jù)本實(shí)施例的圓盤鋸10，使用充滿電后的一個(gè)電池組22能夠進(jìn)行現(xiàn)有產(chǎn)品的大約I. 4倍的作業(yè)。此外，如圖8所示，本實(shí)施例的圓盤鋸10中，其作業(yè)效率與現(xiàn)有產(chǎn)品相比也大約提高了 20%。此處，作業(yè)效率意味著平均單位時(shí)間的工作量，相當(dāng)于實(shí)際使用的輸出。電氣綜合效率改善后的結(jié)果，電池組22中流通的電流相對于電動(dòng)機(jī)的輸出減少而電池組22中的損耗降低，可以認(rèn)為是上述作業(yè)效率提高的原因。這樣，通過改善電氣綜合效率，無需使電池組22高輸出化便能夠提高圓盤鋸10的實(shí)際輸出。能夠通過以下方式求出電氣工具的電氣綜合效率。如先前所說明的那樣，電氣綜合效率意味著電動(dòng)機(jī)14實(shí)際輸出的功率相對于電池組22的供給功率的比例。對于電池組的供給電力，能夠通過測量電池組22的電壓與電流求得。并且，對于電動(dòng)機(jī)14的實(shí)際輸出，能夠通過測量電動(dòng)機(jī)14的輸出扭矩與旋轉(zhuǎn)速度求得。即，當(dāng)將電池組22的電壓設(shè)為V、電池組22的電流設(shè)為I、電動(dòng)機(jī)14的輸出扭矩設(shè)為T、電動(dòng)機(jī)14的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)為ω時(shí)，電動(dòng)綜合效率n能夠表示成n =(ΤΧ ω) / (vxI)。如果上述各指標(biāo)的測量困難，則能夠利用除減速器以外的無負(fù)荷時(shí)(B卩、空轉(zhuǎn)時(shí))的電池組的電流Ιο、堵轉(zhuǎn)時(shí)的電池組22的電流Is來估計(jì)電氣綜合效率η。另外，電流Is雖然可以在堵轉(zhuǎn)狀態(tài)下進(jìn)行實(shí)際測量，但是也可以根據(jù)電池組22的開放電壓Vo、從電池組22的輸出通過電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路(電動(dòng)機(jī)控制器)40而到電動(dòng)機(jī)14為止的控制器接通電阻Re、以及電動(dòng)機(jī)14的線電阻Rm而能夠利用Is = Vo / (Re + Rm)的算式求得。并且，當(dāng)將電池組22的電流設(shè)為I時(shí)，電氣綜合效率η能夠通過η=(1 — Ιο/Ι)Χ (I — I/Is)的算式來求得。以上雖然對本實(shí)用新型的具體例進(jìn)行了詳細(xì)地說明，但是這些不過是例示而已，并非限定權(quán)利要求書。權(quán)利要求書中所記載的技術(shù)包括對以上例示的具體例所進(jìn)行的各種各樣的變形、變更。特別地，本實(shí)施例中所說明的技術(shù)并不局限于圓盤鋸10，其它種類的電動(dòng)工具中也能夠廣泛采用該技術(shù)。本說明書或附圖中所說明的技術(shù)要素通過單獨(dú)要素或各種組合而發(fā)揮技術(shù)的有用性，并不局限于申請時(shí)的技術(shù)方案所記載的組合。并且，本說明書或附圖中舉例示出的技 術(shù)能夠同時(shí)達(dá)成多種目的，而達(dá)成這些目的的其中之一本身便具有技術(shù)上的有用性。
權(quán)利要求1.一種電動(dòng)工具,其特征在于， 所述電動(dòng)工具具備 對工具進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)；以及 向電動(dòng)機(jī)供給電力的電池， 所述電池的公稱電壓為24伏特以下， 在450瓦特以上550瓦特以下的輸出時(shí)，電氣綜合效率達(dá)到70%以上， 所述電動(dòng)機(jī)是三相無刷電動(dòng)機(jī)，經(jīng)由內(nèi)置多個(gè)開關(guān)元件的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與電池連接， 在所述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與電池之間設(shè)置有基于半導(dǎo)體開關(guān)的切斷開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動(dòng)工具，其特征在于， 所述電池的公稱電壓為18伏特以上24伏特以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動(dòng)工具，其特征在于， 所述電池的公稱電壓為18伏特， 在450瓦特以上550瓦特以下的輸出時(shí)，在電動(dòng)機(jī)中流通35安培以上45安培以下的電流。
4.一種電動(dòng)工具,其特征在于， 所述電動(dòng)工具具備 對工具進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)；以及 向電動(dòng)機(jī)供給電力的電池， 所述電池的公稱電壓為14. 4伏特以上， 當(dāng)在電動(dòng)機(jī)中流通35安培以上45安培以下的電流時(shí)，電氣綜合效率達(dá)到70%以上， 所述電動(dòng)機(jī)是三相無刷電動(dòng)機(jī)，經(jīng)由內(nèi)置多個(gè)開關(guān)元件的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與電池連接， 在所述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與電池之間設(shè)置有基于半導(dǎo)體開關(guān)的切斷開關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動(dòng)工具，其特征在于， 所述電池的公稱電壓為14. 4伏特以上18伏特以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或4所述的電動(dòng)工具，其特征在于， 在所述切斷開關(guān)與電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路之間的觸點(diǎn)連接有施加了規(guī)定的電壓的負(fù)載電阻。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或4所述的電動(dòng)工具，其特征在于， 所述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的開關(guān)元件與所述切斷開關(guān)的至少一方是III 一 V族半導(dǎo)體晶體管。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電動(dòng)工具，其特征在于， 所述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的開關(guān)元件與所述切斷開關(guān)的至少一方是III 一 V族半導(dǎo)體晶體管。
專利摘要電池式電動(dòng)工具提高電池式電動(dòng)工具的輸出。電動(dòng)工具(10)具備對工具進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)(14)；向電動(dòng)機(jī)(14)供給電力的電池(22)；以及設(shè)置于電動(dòng)機(jī)(14)與電池(22)之間的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。電動(dòng)機(jī)(14)是無刷電動(dòng)機(jī)。電池(22)的公稱電壓例如為18伏特，當(dāng)35安培以上45安培以下的電流在電動(dòng)機(jī)中流通而輸出450瓦特以上550瓦特以下的電力時(shí)，電氣綜合效率達(dá)到70％以上。
文檔編號B25F5/00GK202592346SQ20112053371
公開日2012年12月12日 申請日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月21日
發(fā)明者柳原健也, 市川佳孝, 大村翔洋 申請人:株式會(huì)社牧田