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基于無刷電機(jī)的智能化電動(dòng)工具控制系統(tǒng)及其控制方法

文檔序號(hào):9753945閱讀:847來源:國知局
基于無刷電機(jī)的智能化電動(dòng)工具控制系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電動(dòng)工具和園林工具領(lǐng)域,具體為一種基于無刷電機(jī)的智能化電動(dòng)工 具控制系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前市場上出售的電動(dòng)工具和園林工具,例如電鉆、電動(dòng)扳手、角磨機(jī)、電錘、電 鎬、水鉆、電動(dòng)剪草機(jī)和電動(dòng)高枝鋸等,其大多數(shù)為轉(zhuǎn)速和力矩均固定的單一功能產(chǎn)品,但 在實(shí)際應(yīng)用中,根據(jù)應(yīng)用對象的不同,對工具的轉(zhuǎn)速和力矩要求也會(huì)不同,這就存在一些需 要調(diào)節(jié)工具轉(zhuǎn)速和力矩的應(yīng)用場合,例如,使用電鉆鉆大小不同的孔時(shí),需要調(diào)節(jié)電鉆力 矩;使用角磨機(jī)進(jìn)行拋光、打磨、切割、開槽等作業(yè)時(shí),每種作業(yè)對角磨機(jī)轉(zhuǎn)速和力矩的要求 均不同,需要同時(shí)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和力矩;使用電動(dòng)扳手,擰緊或松開不同直徑的螺絲,需要調(diào)節(jié) 電動(dòng)扳手力矩。
[0003] 在上述應(yīng)用場合,作業(yè)人員一般采用以下兩種解決方案:
[0004] 1.更換不同的工具進(jìn)行作業(yè)以滿足使用需求,這種方式不僅使工作變得非常繁 瑣,影響工作效率,而且在日常施工場合,擺放多種電動(dòng)工具,容易出現(xiàn)電線纏繞,工具難 找,誤接通工具電源等情況,不便于作業(yè)現(xiàn)場管理,存在安全隱患問題。
[0005] 2.使用同一種工具憑經(jīng)驗(yàn)作業(yè)(如用電鉆鉆孔時(shí),打不同的孔,使用同一電鉆,憑 手感操作電鉆作業(yè))或者配以不同的工具頭進(jìn)行作業(yè)(如用角磨機(jī)進(jìn)行拋光、切割、開槽等 作業(yè)時(shí),用同一角磨機(jī)配以不同規(guī)格的刀片或鋸片進(jìn)行作業(yè)),這種方式存在損傷工具、實(shí) 施效果不理想等問題。
[0006] 雖然針對上述問題,行業(yè)內(nèi)開發(fā)出一些轉(zhuǎn)速可調(diào)或力矩補(bǔ)償?shù)碾妱?dòng)工具和園林工 具,但一般采用機(jī)械減速調(diào)節(jié)的方法,只能實(shí)現(xiàn)非常有限的簡單調(diào)節(jié),往往達(dá)不到實(shí)際使用 場合所需的效果。在某些場合所使用的特殊工具雖然可以采用離合器方式來實(shí)現(xiàn)比較理 想的減速比調(diào)節(jié),但因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本居高不下,也無法在電動(dòng)工具和園林工具上普遍應(yīng) 用。
[0007] 而力矩和轉(zhuǎn)速作為電動(dòng)工具或園林工具的關(guān)鍵性能參數(shù),是否能夠?qū)ζ湔{(diào)節(jié)在實(shí) 際應(yīng)用中十分重要。力矩代表的是"能不能",轉(zhuǎn)速代表的是"快不快",例如,我們使用一個(gè) 電動(dòng)工具,首先要判斷的是它的力矩參數(shù)是否能夠滿足這項(xiàng)工作的力矩要求,其次才會(huì)判 斷它的轉(zhuǎn)速參數(shù),轉(zhuǎn)速高,單位時(shí)間內(nèi)完成的工作多,效率高,轉(zhuǎn)速低,則效率低。隨著電動(dòng) 工具和園林工具的不斷發(fā)展,人們對電動(dòng)工具和園林工具的性能要求會(huì)越來越高,單一功 能、單調(diào)節(jié)、調(diào)節(jié)存在缺陷的產(chǎn)品必然無法滿足使用需求,力矩和轉(zhuǎn)速雙調(diào)節(jié)的多功能產(chǎn)品 也必然成為今后的發(fā)展趨勢。
[0008] 從以上描述可以看出,在現(xiàn)有電動(dòng)工具或園林工具轉(zhuǎn)速和力矩的調(diào)節(jié)控制問題 上,傳統(tǒng)的解決方案都存在一些難以克服的缺陷,而力矩和轉(zhuǎn)速雙調(diào)節(jié)的電動(dòng)工具作為今 后電動(dòng)工具和園林工具的發(fā)展趨勢,使得我們必須開發(fā)出一種更加優(yōu)化的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 針對現(xiàn)有技術(shù)中,傳統(tǒng)電動(dòng)工具和園林工具存在的力矩和轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)控制問題, 本發(fā)明提供一種力矩和轉(zhuǎn)速能夠雙調(diào)節(jié)且基于無刷電機(jī)的智能化電動(dòng)工具控制系統(tǒng)及其 控制方法。
[0010] 為實(shí)現(xiàn)以上技術(shù)目的,本發(fā)明的技術(shù)方案是:基于無刷電機(jī)的智能化電動(dòng)工具控 制系統(tǒng),包括調(diào)節(jié)模塊、力矩和轉(zhuǎn)速雙調(diào)節(jié)控制程序模塊、電機(jī)輸出力矩控制模塊、電機(jī)輸 出轉(zhuǎn)速控制模塊,所述調(diào)節(jié)模塊提供不同力矩和轉(zhuǎn)速的選擇,所述力矩和轉(zhuǎn)速雙調(diào)節(jié)控制 程序模塊讀取并處理調(diào)節(jié)模塊發(fā)送的信息,所述電機(jī)輸出力矩控制模塊和電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速控 制模塊讀取力矩和轉(zhuǎn)速雙調(diào)節(jié)控制程序模塊發(fā)送的控制信息并分別控制電機(jī)的輸出力矩 和輸出轉(zhuǎn)速。
[0011] 工作時(shí),用戶根據(jù)自己的需求,在調(diào)節(jié)模塊對工具的輸出力矩和輸出轉(zhuǎn)速進(jìn)行選 擇,力矩和轉(zhuǎn)速雙調(diào)節(jié)控制程序模塊讀取用戶選擇的力矩和轉(zhuǎn)速信息并將其分別轉(zhuǎn)換為電 機(jī)輸出力矩控制模塊和電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速控制模塊的控制信息,電機(jī)輸出力矩控制模塊和電機(jī) 輸出轉(zhuǎn)速控制模塊收到控制信息后控制電機(jī)以用戶選擇的力矩和轉(zhuǎn)速輸出。
[0012] 從以上描述可以看出,本技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):用戶可以自行選擇所需的電機(jī) 輸出力矩和輸出轉(zhuǎn)速,調(diào)節(jié)十分方便,便于多種場合的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能。
[0013] 作為優(yōu)選,所述電機(jī)輸出力矩控制模塊通過控制電機(jī)的電流環(huán)來控制電機(jī)的輸出 力矩。
[0014] 作為優(yōu)選,所述電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速控制模塊通過控制電機(jī)的PWM占空比來控制電機(jī)的 輸出轉(zhuǎn)速。
[0015] 作為優(yōu)選,所述調(diào)節(jié)模塊包括預(yù)置工作模式模塊若干,所述預(yù)置工作模式模塊提 供力矩和轉(zhuǎn)速已匹配好的工作模式選擇;調(diào)節(jié)模塊為智能模式,用戶只需根據(jù)自己的應(yīng)用 場合,選擇相應(yīng)的工作模式即可。
[0016] 作為優(yōu)選,所述調(diào)節(jié)模塊包括力矩調(diào)節(jié)模塊和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)模塊,所述力矩調(diào)節(jié)模塊 提供不同力矩的選擇,所述轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)模塊提供不同轉(zhuǎn)速的選擇;調(diào)節(jié)模塊為手動(dòng)模式,用戶 根據(jù)自己的需要選擇分別選擇力矩范圍和轉(zhuǎn)速范圍,調(diào)節(jié)方便,力矩和轉(zhuǎn)速匹配靈活。
[0017] 作為改進(jìn),所述調(diào)節(jié)模塊既包括預(yù)置工作模式模塊若干,也包括力矩調(diào)節(jié)模塊和 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)模塊;智能模式和手動(dòng)模式并存,功能強(qiáng)大,應(yīng)用場合更廣。
[0018] 作為改進(jìn),在具有力矩調(diào)節(jié)模塊和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)模塊的基礎(chǔ)上,還包括自學(xué)習(xí)模式模 塊,所述自學(xué)習(xí)模式模塊用于讀取用戶分別在力矩調(diào)節(jié)模塊和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)模塊設(shè)置的力矩和 轉(zhuǎn)速信息,并將其存儲(chǔ)為固定的工作模式信息發(fā)送給力矩和轉(zhuǎn)速雙調(diào)節(jié)控制程序模塊;根 據(jù)使用習(xí)慣,用戶可以將經(jīng)常使用或者使用效果最佳的力矩和轉(zhuǎn)速組合通過自學(xué)習(xí)模式模 塊設(shè)定存儲(chǔ)成固定的工作模式,使用時(shí),一鍵選擇,免去分別設(shè)置力矩調(diào)節(jié)模塊和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié) 模塊的繁瑣。
[0019] 作為優(yōu)選,所述自學(xué)習(xí)模式模塊還具有刪除功能,用于刪除已存儲(chǔ)的工作模式信 息;可刪除已存儲(chǔ)工作模式,重新配置新的工作模式,便于重復(fù)使用。
[0020] 基于上述方案的控制方法是:
[0021] -種基于無刷電機(jī)的智能化電動(dòng)工具控制系統(tǒng)的控制方法,步驟包括:
[0022] A.用戶在力矩調(diào)節(jié)模塊和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)模塊分別選擇所需要的力矩和轉(zhuǎn)速或者在力 矩和轉(zhuǎn)速已匹配好的預(yù)置工作模式模塊選擇所需要的工作模式;
[0023] B.力矩和轉(zhuǎn)速雙調(diào)節(jié)控制程序模塊實(shí)時(shí)讀取用戶選擇的力矩和轉(zhuǎn)速信息,并將 其分別轉(zhuǎn)換成電機(jī)輸出力矩控制模塊的控制信息和電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速控制模塊的控制信息;
[0024] C.電機(jī)輸出力矩控制模塊讀取力矩和轉(zhuǎn)速雙調(diào)節(jié)控制程序模塊發(fā)送的控制信息 并控制電機(jī)以用戶選擇的力矩輸出,同時(shí)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速控制模塊讀取力矩和轉(zhuǎn)速雙調(diào)節(jié)控 制程序模塊發(fā)送的控制信息并控制電機(jī)以用戶選擇的轉(zhuǎn)速輸出;
[0025] D.需要切換工作模式時(shí),用戶重復(fù)A步驟,力矩和轉(zhuǎn)速雙調(diào)節(jié)控制程序模塊實(shí)時(shí) 讀取用戶選擇的力矩和轉(zhuǎn)速信息,生成新的控制信息,分別傳輸給電機(jī)輸出力矩控制模塊 和電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速控制模塊;
[0026] E.在電機(jī)輸出力矩控制模塊和電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速控制模塊的控制下,電機(jī)以新的力矩 和轉(zhuǎn)速輸出。
[0027] 從以上描述可以看出,本發(fā)明所述的基于無刷電機(jī)的智能化電動(dòng)工具控制系統(tǒng)的 控制方法,具有以下優(yōu)點(diǎn):用戶可以根據(jù)應(yīng)用需求,控制電機(jī)的輸出力矩和輸出轉(zhuǎn)速,操作 簡單,控制靈活多變,便于不同場合的應(yīng)用。
【附圖說明】
[0028] 圖1是本發(fā)明具體實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0029] 圖2是本發(fā)明具體實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0030] 圖3是本發(fā)明具體實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0031] 附圖標(biāo)記:1、調(diào)節(jié)模塊,2、力矩和轉(zhuǎn)速雙調(diào)節(jié)控制程序模塊,3、電機(jī)輸出力矩控制 模塊,4、電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速控制模塊,5、預(yù)置工作模式模塊,6、力矩調(diào)節(jié)模塊,7、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)模塊, 8、自學(xué)習(xí)模式模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 結(jié)合圖1,詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施例1,但不對本發(fā)明的權(quán)利要求做任何限 定。
[0033] 如圖1所示,基于無刷電機(jī)的智能化電動(dòng)工具控制系統(tǒng),包括預(yù)置工作模式模塊5 若干、力矩和轉(zhuǎn)速雙調(diào)節(jié)控制程序模塊2、電機(jī)輸出力矩控制模塊3、電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速控制模 塊4,所述預(yù)置工作模式模塊5提供力矩和轉(zhuǎn)速已匹配好的工作模式選擇,所述力矩和轉(zhuǎn)速 雙調(diào)節(jié)控制程序模塊2讀取并處理預(yù)置工作模式模塊5發(fā)送的信息,所述電機(jī)輸出力矩控 制模塊3和電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速控制模塊4讀取力矩和轉(zhuǎn)速雙調(diào)節(jié)控制程序模塊2發(fā)送的控制信 息并分別控制電機(jī)的輸出力矩和輸出轉(zhuǎn)速。
[0034] 對電動(dòng)工具的不同使用場合的轉(zhuǎn)速和力矩的需求進(jìn)行分析整理,將不同的轉(zhuǎn)速和 力矩的組合信息寫入不同的預(yù)置工作模式模塊,不同模塊對應(yīng)不同的應(yīng)用場合,使用時(shí),用 戶只需選擇模塊即可,智能方便。
[0035] 預(yù)置工作模式模塊舉例如下表:
[0036]
[0037] 表中數(shù)值只做舉例用^無實(shí)際意義Υ
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