CN102356365B - 电动操作机 - Google Patents

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Abstract

当主开关(12)接通时，电动操作机(1)置于待机模式。当在待机模式扳动扳机(13)时，电源电路(16)将电压施加至驱动部分(30)。电源电路(16)将施加至驱动部分(30)的电压调节为对应于扳机(13)的扳动比率的电压。当流向驱动部分(30)的电流超过驱动部分(30)的额定值时，电源部分(16)自动停止对驱动部分(30)供电。另一方面，当电池(50)的输出电压降低以及电池(50)处于过放电状态时，自动停止对驱动部分(30)供电。当检测到电池(50)经受异常事件时，自动停止对驱动部分(30)供电。

Description

电动操作机
技术领域
本发明涉及一种通过电机驱动的电动操作机。
背景技术
近来，具有驱动旋转刀片的电机的电动操作机(例如电动割草机)吸引了人们的注意并得到更多的使用。由于使用电能作为能源，电动操作机(割草机)较为安静、不会排出废气、并且运行成本较低。
例如，专利文献1公开了一种具有可调电机转速的电动割草机。这种电动割草机具有对施加至电机的电压进行改变以改变电机转速的转换器。刀片的转速可以根据要切割的草坪草量(grass)或草坪形状来改变。电驱动会产生较低的驱动噪声。
[引用列表]
[专利文献]
[专利文献1]未审查日本专利申请公开No.2006-217843
发明内容
专利文献1中描述的电动割草机根据电池输出改变转速。因此，当安装了不同输出的电池时，电机不会以期望的转速旋转，这是不方便的。此外，电池根据其输出而具有不同的重量。当安装了不同输出的电池时，电动割草机的重量平衡会改变，这可能会降低可操作性。
考虑到上述问题而提出了本发明，本发明的目的是提供一种电动操作机，其能够控制电机的转速而不考虑所安装电池的输出，并且其允许安装/拆除不同输出的电池。此外，本发明的另一目的是提供一种电动操作机，其重量轻且平衡良好，因此具有良好的操作性。
为了实现上述目的，根据本发明的第一方面的电动操作机是这样一种电动操作机，其包括：
电源部分，包括用于安装电池的电池安装部分；
电压转换部分，其转换并输出从电池输入的电压；和
电机，与所述电机相关联地旋转的工作工具连接至所述电机，并且所述电机在施加了从电压转换部分输出的电压时旋转，
所述电动操作机的特征在于，
电源部分还包括电压测量部分，其测量施加至电机的电压并将所述电压输出至电压转换部分；并且
电压转换部分调节输出电压，以使得从电压测量部分输出的电压具有给定电平。
例如，任意电压的电池可以安装在电池安装部分上或者从电池安装部分拆除。
电动操作机的电源部分可以还包括过流保护部分，其在流向电机的电流超过给定值时阻断电流流向电机。
此外，电动操作机可以还包括第一通报部分，其在流向电机的电流超过给定值时通报出现过流。
电动操作机的电源部分可以还包括过放电保护部分，其在从电池输出的电压变得低于预定电压时阻断电流流向电机。
此外，电动操作机可以还包括第二通报部分，其在从电池输出的电压变得低于预定电压时通报电池过放电。
此外，电动操作机的电源部分可以还包括电压确定部分，其基于从电池输出的电池的电池信息确定预定电压。
此外，电动操作机的电源部分可以还包括电池异常停止部分，其在电池经受异常事件时，根据从电池输出的电池异常信号阻断电流流向电机。
此外，电池异常停止部分可以从接收到电池异常信号开始阻断电流流向电机，直到电池从电池安装部分拆除为止。
此外，电动操作机可以还包括第三通报部分，其在电池经受异常事件时通报电池经受异常事件。
此外，电动操作机还可以包括扳机(trigger)，并且
电压测量部分根据扳机的扳动比率(pullingrate)将电压施加至电压转换部分。
此外，电动操作机的电源部分可以还包括扳机开关部分，其在扳机的扳动比率低于给定比率时阻断电流流向电机，并且在扳机的扳动比率大于等于给定比率时允许电流流过电机。
电动操作机的电源部分可以还包括主开关部分，当其断开时阻断电流从电池流向扳机开关部分，并且当其接通时允许电流从电池流向板机开关部分。
此外，例如，电动操作机可以还包括第一发光部分，其在主开关部分接通时发光。
此外，电动操作机可以还包括剩余电池电平显示器，其根据从电池输出的电压显示剩余电池电平。
此外，电动操作机的电源部分可以包括恒压电路，其根据从电池输出的电压输出恒定电压。
此外，电动操作机可以还包括声音重现部分，其在施加了从恒压电路输出的电压时操作，解码声音数据、并重现声音信息。
此外，电动操作机可以还包括无线电接收装置(radio)，其在施加了从恒压电路输出的电压时操作，并在通过天线接收的无线电波中检测声音信息。
此外，电动操作机可以还包括扬声器，其通过从恒压电路输出的电压放大声音信息并产生声音。
此外，优选的是，电机是无芯电机。
此外，电动操作机可以还包括连接部分，其中电源部分布置在该连接部分的一端上，并且电机布置在该连接部分的另一端上。
此外，电动操作机可以还包括第二发光部分，其在电机通电时发光。
此外，电动操作机可以还包括第四通报部分，其在电机通电时通报电力供给。
此外，无芯电机可以包括转子和定子；
转子包括固定输出轴；
转子和定子中的一个包括盘形线圈基板，其包括多个近似环形的线圈，从输出轴的轴向方向看来这些线圈绕输出轴布置在圆周方向上；并且
转子和定子中的另一个包括磁体，其产生在输出轴的轴向方向上穿过线圈基板的磁通量。
此外，为了实现上述目的，根据本发明的第二方面的电动操作机是这样一种电动操作机，其包括：
无芯电机；
电源部分，其包括能够可拆除地安装锂充电电池的安装部分；和
连接部分，其将无芯电机固定在一端并且将电源部分固定在另一端，
所述电动操作机的特征在于：
无芯电机包括转子和定子；
转子包括固定输出轴；
转子和定子中的一个包括盘形线圈基板，其包括多个近似环形的线圈，从输出轴的轴向方向看来这些线圈绕输出轴布置在圆周方向上；并且
转子和定子中的另一个包括磁体，其产生在输出轴的轴向方向上穿过线圈基板的磁通量。
此外，为了实现上述目的，根据本发明的第三方面的电动操作机是这样一种电动操作机，其包括：
无芯电机；
电源部分，其包括能够可拆除地安装充电电池的安装部分；
连接部分，其将无芯电机固定在一端并且将电源部分固定在另一端；
手握部分，其在连接部分的长度方向上延伸，包括能够由操作者操作以控制无芯电机的驱动的扳机，并且从电源部分连续或者靠近电源部分；和
把手，其提供在连接部分上，与电源部分和手握部分间隔开，以供操作者手持，
所述电动操作机的特征在于：
无芯电机包括转子和定子；
转子包括固定输出轴；
转子和定子中的一个包括盘形线圈基板，其包括多个近似环形的线圈，从输出轴的轴向方向看来这些线圈绕输出轴布置在圆周方向上；并且
转子和定子中的另一个包括磁体，其产生在输出轴的轴向方向上穿过线圈基板的磁通量；并且
无芯电机比安装在安装部分上的充电电池重，电动操作机的重心位于相对把手的无芯电机一侧。
此外，无芯电机可以包括容纳电机的铝合金电机壳。
[本发明的有益效果]
根据本发明的第一方面的电动操作机能够控制电机转速而不考虑电池输出，并允许安装/拆除不同输出的电池。此外，根据本发明的第二和第三方面的电动操作机的重量较轻并且平衡良好，因此操作性较好。
附图说明
图1是示出了根据本发明一个实施例的电动操作机的外观的视图；
图2是图1中的电动操作机的操作部分的放大视图；
图3是图1中的电动操作机的驱动部分的剖视图；
图4是图1中的电动操作机的转子的分解剖视图；
图5是图4中的转子的顶视图；
图6是图4中的转子的线圈基板部分的顶视图；
图7是示出了图1中的电动操作机的操作部分连接的视图；
图8是示出了图1中的电动操作机的变型例的视图；
图9是示出了图8中的电动操作机的操作部分连接的视图；
图10是安装在图1中的电动操作机的操作部分中的电源电路的框图；
图11是图10中电源电路的升压电路和速度调节部分的具体示例的电路图；
图12是图10中电源电路的电流检测部分的具体示例的电路图；
图13是图10中电源电路的电池电压检测部分的具体示例的电路图；
图14是示出了图1中的电动操作机的变型例的视图；
图15是示出了图14中的电动操作机被手持的视图；
图16是示出了用于手持图14中的电动操作机的带子的视图；和
图17是示出了使用图14中的电动操作机的工作方式的视图。
具体实施方式
下面参照附图对根据本发明的实施例的电动操作机进行说明。这里，根据此实施例的电动操作机是电动割草机1，其包括驱动旋转刀片的电机。
如图1所示，电动割草机1包括操作部分10、固定在操作部分(电源部分)10一端的最前部的连接部分20、固定在连接部分20的另一端的驱动部分30、连接至驱动部分30的刀片(工作工具)39。电池安装部分11提供在操作部分10的后端。主开关12、剩余电池电平显示器14、和主LED(发光二极管)15提供在操作部分10的顶表面上。电源电路16提供在操作部分10内部。D形把手21提供在连接部分20上与操作部分10间隔开的位置处，在靠近D形把手21处提供带有扳机13的手握部分22。运行指示器LED40提供在驱动部分30的顶表面上。
电池安装部分11用于安装电池50。电池安装部分11将电池50的输出提供至电源电路16。
主开关12是接通/断开电源电路16的开关。当主开关12接通时，电源电路16被置于待机模式。当主开关12断开时，电源电路16不启动并且不提供电功率。
扳机13是对从电源电路16提供至驱动部分30的电功率的值进行控制的开关。当主开关12接通并且于待机模式扳动扳机13时，将根据扳机13的扳动比率的电功率从电源电路16提供至驱动部分30。
剩余电池电平显示器14是例如液晶屏，其根据电池50的输出改变显示。通过查看剩余电池电平显示器14所显示的屏幕，电动割草机1的用户能够获知大概的剩余操作时间。
主LED15是第一发光部分，其在主开关12接通时发光。由于主LED15在主开关12接通时发光，因此操作者能够方便地确认主开关12为接通还是断开。
电源电路16将从电池50输出的电压转换成对应于扳机13的扳动比率的值的电压并输出该电压，而不考虑电池50的输出电压幅值。电源电路16还包括保护电池50和驱动部分30避免过电流和过电压、根据电池50的输出电压或根据提供至驱动部分30的电流值强制断开输出的功能。电源电路16的操作细节和具体电路将在后文描述。
由于电源电路16将对应于扳机13的扳动比率的值的电压提供至驱动部分30而不考虑电池50的输出电压，因此电池50的类型并不重要。此实施例描述了电池50为例如锂离子充电电池的情况。电池50包括基板、提供在基板上的多个电池单元、以及提供在基板上的正负端子。电池50还包括LD端子。当提供在电池50的基板上的电路检测到电池单元的过放电时，从LD端子输出异常信号。电池50还包括ID端子。存储在电池50基板上的存储器中的诸如电池50的规格的电池信息从ID端子输出。电池50将正负端子之间的电压施加至电源电路16。
如后文所述，电动割草机1还包括扬声器、无线电接收装置、和声音重现装置，这些部分通过从操作部分10提供的电功率驱动。
连接部分20包括由轻质、刚性材料(如铝合金和强化塑料)制成的中空管。连接部分20对操作部分10和驱动部分30进行机械连接，并将从电源电路16输出的电功率通过沿其内部布置的导线提供至驱动部分30。
通过手持D形把手21和手握部分22，用户使用电动割草机1。操作部分10和驱动部分30提供在连接部分20上如上文所述的距离处；因此，电动割草机1的重心偏离操作部分10。用户获得适当的重量，改善了操作性。
驱动部分30利用输入的电功率旋转附带的刀片39。驱动部分30由例如无芯电机构成。
由无芯电机构成的驱动部分30确保了高等级的安静度。此外，锂离子电池用于驱动无芯电机；由此可以构成具有延长了操作时间的低重量、低功耗电动割草机1。此外，使用后文所述的升压电路300，可以利用小容量电池获得足够高转速的操作。
运行指示器LED40是当驱动部分30通电时发光的第二发光部分。运行指示器LED40由例如有机EL构成。运行指示器LED40在驱动部分30通电时发光。然后，即使驱动部分30由于例如转矩不足而不转动，运行指示器LED40也发光。通过这种方式，用户能够根据运行指示器LED40获知驱动部分30是否通电。此外，当用户无法根据驱动部分30的驱动声音获知驱动部分30是否被驱动时，运行指示器LED40也允许用户获知驱动部分30是否被驱动。
如图2所示，电池50在从顶表面到底表面的方向上可拆除地装配在电池安装部分11中。通过将电池50装配在电池安装部分11中，电池50的输出端子连接至操作部分10的输入端子。
如图3所示，由无芯电机构成的驱动部分30主要包括电机壳体29、线圈基板31、中心轴(输出轴)32、电刷33、换向器34、上磁轭35、下磁轭36、磁体部分37、和电刷帽38。
电机壳体29固定上磁轭35、下磁轭36、和电刷帽38。线圈基板31被穿过电机壳体29中心的中心轴32固定(secure)。换向器34固定至线圈基板31的一个表面。上磁轭35在未示出的位置处固定至电机壳体29。下磁轭36装配并固定在电机壳体29内。磁体部分37固定至下磁轭36的一个表面。电刷帽38固定至电机壳体29。电刷33被电机壳体29所包括的弹簧支撑并偏向换向器34。
电机壳体29是由轻质、刚性材料(如铝合金和强化塑料)制成的中空壳体。线圈基板31是其上布置有多个线圈的近似盘形平板。
穿过线圈基板31和换向器34，中心轴32固定至线圈基板31。随着中心轴32旋转，线圈基板31和换向器34一起旋转。经过穿过连接部分20内部的导线从操作部分10提供的电功率通过电刷33提供至线圈基板31。换向器34由连接至线圈基板31并且交替布置在绕中心轴的圆上的换向器片和绝缘片构成。换向器34仅允许从电刷33提供的一个方向的电流流向线圈基板31。磁体部分37具有在轴向方向上磁化并且布置在圆周方向上的平面磁体，其通过上磁轭35和下磁轭36形成磁路。
如图4所示，无芯电机的转子包括中心轴32、凸缘132、以及从图4顶部看到的换向器34和由5个线圈基板部分131构成的线圈基板31。换向器34和线圈基板31分别是由绝缘基板和导体图案构成的印刷线路板。
如图5所示，与电刷33相接触的换向器片134的导体图案形成在换向器34的顶表面上。从中心轴32的轴向方向上看，导体图案具有环绕中心轴32的环形形状。每个换向器片134都具有在外侧端部穿透换向器34的通孔。线圈基板部分131的顶表面上的导体图案提供多个线圈段131a，这些线圈段131a绕中心轴32以放射图案布置，并且绕中心轴32的轴线在给定方向上弯曲。
如图6所示，每个线圈段131c都经过内侧端部处的通孔连接至对应的换向器片134。每个线圈段131c都具有在外侧端部穿透线圈基板部分131的多个通孔。
线圈基板部分131的底表面上的导体图案近似等于图5和图6所示的线圈段131a和131c，并且提供多个未示出的围绕中心轴32以放射图案布置的线圈段。每个未示出的线圈段的外侧端部通过通孔中填充的焊料连接至顶表面上的对应线圈段。每个未示出的线圈段的内侧端部通过通孔中填充的焊料连接至换向器34的对应换向器片134。然后，在中心轴32的轴向方向上看来，线圈区域中的多个线圈段131a、131c、和多个未示出的线圈段形成多个近似水平U形(近似环形的一个示例)的线圈。多个线圈绕中心轴32布置在圆周方向上。线圈的末端连接至换向器34的相应换向器片134。
换向器34的换向器片134的导体图案具有大于线圈基板部分的线圈段的厚度，以限制由于电刷33的磨损所造成的损坏。在换向器34和线圈基板31之间以及多个线圈基板部分131之间***未示出的绝缘层。
经过上磁轭35和下磁轭36形成的磁路的磁通量在中心轴32的轴向方向上穿过线圈基板31的线圈。容纳磁体部分37和上磁轭35、下磁轭36的电机壳体29构成无芯电机的定子。中心轴32和固定至中心轴32的线圈基板31作为转子，磁体部分37、上磁轭35、下磁轭36、以及电刷33作为定子，构成了无芯电机的直流整流电机。这里，磁体部分37和上磁轭35、下磁轭36构成了形成磁路的磁通量生成装置。磁通量生成装置不限于这种结构，只需磁通量在中心轴32的轴向方向上穿过线圈基板31的线圈即可。例如，磁通量生成装置可以由多个永磁体、电磁体、或仅由线圈构成。
刀片39与中心轴32一致旋转。随着刀片39旋转，对象被切割。
图7中详细示出了图1中的电动割草机1的操作部分10和扳机13之间的连接。
手握部分22与操作部分10整体形成，并且沿着连接部分20的***提供。手握部分22具有转轴25，扳机13连接至该转轴25。线24连接至扳机13。扳机13通过线24耦接至提供在操作部分10中的变速开关26。手握部分22可以靠近操作部分10，其间具有间隙，这可以认为等同于手握部分22邻近操作部分10的情况。
当扳动扳机13时，线24被绕着转轴25牵动。线24将扳机13的扳动比率传递至变速开关26。变速开关26将扳机13的扳动比率提供至电源电路16。电源电路16根据扳机13的扳动比率调节输出电压。
代替D形把手21，电动割草机1可以具有图8所示的U形把手23。在这种情况下，U形把手23提供在连接部分20上与操作部分10间隔开的位置处，扳机13提供在U形把手23的一端处。
U形把手23由U形中空管构成，并且在末端处具有手握部分22。扳机13提供至手握部分22之一。
如图9所示，U形把手23包括其端部处的手握部分22、手握部分22之一处的转轴25、连接至转轴25的扳机13、将操作部分10中的变速开关26连接至扳机13的线24、以及覆盖线24的树脂外皮27。
当扳动扳机13时，线24被绕着转轴25牵动。线24将扳机13的扳动比率传递至变速开关26。变速开关26将扳机13的扳动比率提供至电源电路16。电源电路16根据扳机13的扳动比率调节输出电压。树脂外皮27保护线24免受机械应力的影响。
下面参照图10至图13对电源电路16进行说明。
如图10所示，电源电路16包括：输入端子I1、I2、I3和I4，主开关电路100，扳机开关电路200、升压电路300、速度调节电路(速度调节部分、电压测量部分)400、控制电路500、电流检测电路600、电池电压检测电路700、电池异常检测电路800、恒压电路900、和输出端子O1、O2。
在将电池50安装在电池安装部分11之后，输入端子I1连接至电池50的正端子(+)；输入端子I2连接至电池50的负端子(-)；输入端子I3连接至电池50的LD端子；输入端子I4连接至电池50的ID端子。另一方面，运行指示器LED40和驱动部分30串联在输出端子O1和O2之间。
输入端子I1连接至主开关电路100。输入端子I2接地。输入端子I3连接至电池异常检测电路800。输入端子I4连接至控制电路500。
主开关电路100的输出提供至扳机开关电路200、电池电压检测电路700、恒压电路900、和主LED15的阳极。主LED15的阴极连接至剩余电池电平显示器14。主开关电路100由例如随着主开关12接通而激活的开关、以及诸如IGBT(绝缘栅双极晶体管)和MOSFET(金属氧化物半导体场效应管)的自灭弧元件构成。
扳机开关电路200连接在主开关电路100和升压电路300之间。扳机开关电路200由例如随着扳机13被扳动而激活的开关、以及诸如IGBT和MOSFET的自灭弧元件构成。
升压电路300连接在扳机开关电路200和输出端子O1之间。升压电路300是例如回扫(flyback)升压电路。
速度调节电路400连接为将升压电路300的输出处的反馈提供至升压电路300。速度调节电路400由例如分压电阻器和具有根据扳机13的扳动比率而变化的电阻的可变电阻器构成。
控制电路500接收恒压电路900的输出、电流检测电路600的输出、电池电压检测电路700的输出、以及到输入端子I4的输入。控制电路500的输出提供至主开关电路100、扳机开关电路200、和扬声器910。控制电路500是例如微型计算机。
电流检测电路600一端连接至输出端子O2，另一端接地。电流检测电路600例如是安培表。
电池电压检测电路700如上文所述连接至主开关电路100的输出。电池电压检测电路700的输出提供至控制电路500。
电池异常检测电路800的输出提供至主开关电路100。电池电压检测电路700是例如低电压锁死(off-latch)电路。
恒压电路900的输出提供至控制电路500、扬声器910、声音重现电路920、和无线电接收装置930。恒压电路900是根据从电池50输出的电压输出恒定值电压的电路，其由例如三端调节器和平滑电容器构成。
具有上述结构的电源电路16由施加在输入端子I1和I2之间的电压驱动。
在将电池50安装在电池安装部分11上之后，电功率从电池50提供至主开关电路100。
主开关电路100是与主开关12的接通/断开相关联的开关。当主开关12接通时主开关电路100接通。当主开关12断开时主开关电路100断开。当主开关12接通时，主开关电路100通过控制电路500接通/断开。
当主开关12接通时，主开关电路100将从电池50输出的电功率提供至扳机开关电路200、恒压电路900、和剩余电池电平显示器14。当主开关12断开时，主开关电路100阻断从电池50提供的电功率。
扳机开关电路200是与扳机13相关联的开关。当扳机13的扳动比率大于等于给定值时，扳机开关电路200接通。扳机开关电路200进一步通过控制电路500而接通/断开。当扳机开关电路200接通时，扳机开关电路200将从主开关电路100提供的电功率提供至升压电路300。当扳机开关电路200断开时，扳机开关电路200阻断电功率。
升压电路300对从扳机开关电路200提供的电功率升压，并将其从输出端子O1输出。通过速度调节电路400调节升压电路300的输出。升压电路300将输出调节为使得从速度调节电路400输入的电压始终保持恒定。通过升压电路300升压的电压施加至驱动部分30，该驱动部分30连接至输出端子O1和O2。
速度调节电路400是测量施加至电机的电压、并根据扳机13的扳动比率调节升压电路300的输出的电路。速度调节电路400提供升压电路300输出处的反馈，从而使升压电路300输出目标值电压。速度调节电路400将在分压电阻器和可变电阻器之间分压的电压提供至升压电路300。
电流检测电路600检测流向驱动部分30的电流，并将其输出至控制电路500。电池电压检测电路700检测从电池50输出的电压并将其输出至控制电路500。
当例如流向驱动部分30的电流超过驱动部分30的额定值、或者当从电池50输出的电压变得低于给定值时，控制电路500强制断开主开关电路100或扳机开关电路200。控制电路500根据电流检测电路600所检测到的流向驱动部分30的电流、以及根据电池电压检测电路700所检测到的从电池50输出的电压，执行预先存储在存储器中的程序来断开主开关电路100或扳机开关电路200。此外，在主开关电路100接通时，当控制电路500在给定时间段内检测不到提供至驱动部分30的电功率，则控制电路500自动断开主开关电路100。此外，控制电路500通过输入端子4从ID端子接收电池信息。在接收电池信息时，控制电路500参照预先存储在内部存储器中的表，并基于电池信息读取电池开始过放电时的电压。例如，如果电池信息包括14.4V的额定电压，则控制电路500获得8V的过放电电压；如果电池信息包括18V的额定电压，则获取10V的过放电电压。当电池50的输出电压变得低于过放电电压时，控制电路500自动断开主开关电路100。所述过放电电压是电池50的实际输出电压持续降低时电池50到达过放电状态的参考电压。此外，过放电电压比该输出电压大预定值。当电池50的输出电压低于过放电电压时，主开关电路100自动断开，因为此后很快将出现过放电。
电池异常检测电路800在其从LD端子接收到信号时断开主开关电路100，并且强制保持主开关电路100断开直到从LD端子接收不到输入或者直到电池50被拆除为止。
恒压电路900是根据从电池50输出的电压输出恒定值电压的电路。恒压电路900的输出提供至控制电路500以及扬声器910、声音重现电路920、和无线电接收装置930。
扬声器910基于输入的声音信息产生声音。
此外，当电流检测电路600检测到超过给定值的电流流向驱动部分30时，控制电路500指示扬声器910产生针对过流情况的声音。类似地，当电池50开始过放电时，扬声器910通报过放电。当电池50经受异常事件时，扬声器910通报电池50经受异常事件。
声音重现电路920基于恒压电路900的输出进行操作。声音重现电路920对诸如存储在内部存储器中的音乐数据的声音数据进行解码，并将其输出至扬声器910。无线电接收装置930具有天线。无线电接收装置930调谐天线特性并接收特定频率的无线电波、从接收的无线电波中检测叠加在载波上的声音信息、并将检测到的声音信息输出至扬声器。这些操作是基于恒压电路900的输出而进行的，因此这些操作随着主开关电路100的接通而激活。
下面对升压电路300的一个具体电路示例进行说明。
如图11所示，升压电路300由例如平滑电路301、升压电路310、整流二极管320、和平滑电容器330构成。速度调节电路400由分压电阻器410、分压电阻器420、和可变电阻器430的串联电路构成。
平滑电容器301并联在扳机开关电路200和升压电路310之间。升压电路310串联在扳机开关电路200和整流二极管320之间。整流二极管320串联在升压电路310和输出端子O1之间。平滑电容器330并联在整流二极管320和输出端子O1之间。
速度调节电路400连接在输出端子O1和O2之间。速度调节电路400的输出连接至升压电路310。在速度调节电路400中，分压电阻器410和420串联，可变电阻器430进一步串联至二者。
平滑电容器301去除从扳机开关电路200提供的电压中的额外波动，从而平滑波形。
升压电路310是由例如FET(场效应晶体管)311、开关IC(集成电路)312、和扼流线圈313构成的升压斩波电路。
通过开关IC312重复接通/断开FET311，升压电路310利用扼流线圈313的回扫效应对输入电压升压并输出升压后的电压。
当把大于等于阈值电压的电压通过开关IC312施加至栅极端子时，FET311接通，允许电流在源极和漏极端子之间流过。当把低于阈值电压的电压施加至栅极端子时，FET311断开，从而不允许电流在源极和漏极端子之间流过。
开关IC312根据从速度调节电路400输入的电压将大于等于FET311的阈值电压的高电平或者低于阈值电压的低电平施加至FET311的栅极端子，以接通/断开FET311。开关IC312对施加至FET311的栅极端子的电压的接通/断开切换频率进行调节，以使得从速度调节电路400输入的电压具有目标值。例如当从速度调节电路400输入的电压低于目标值时，开关IC312提高FET311的接通/断开切换速度，而当从速度调节电路400输入的电压高于目标值时，减小FET311的接通/断开切换速度。
扼流线圈313随着FET311的接通/断开切换的出现而产生回扫效应。该回扫效应使得扼流线圈313的端子之间的电压升高。
整流二极管320对升压电路310的输出进行整流。平滑电容器330去除整流二极管320所整流的电压中的额外波动，以平滑波形。
在分压电阻器410和420以及可变电阻器430之间进行分压得到的电压被提供至开关IC312。
可变电阻器430具有根据扳机13的扳动比率而变化的电阻。可变电阻器430的电阻随着扳机13的扳动比率的增大而降低，并且随着扳机13的扳动比率的减小而升高。
例如，随着用户增大扳机13的扳动比率，可变电阻器430的电阻降低，从速度调节电路400施加至开关IC312的电压降低。然后，开关IC312缩短FET311的切换周期。随着FET311的接通/断开切换的周期被缩短，扼流线圈313的端子之间的电压峰值升高，从速度调节电路400提供至开关IC312的电压升高。
如上文所述，速度调节电路400提供升压电路300输出处的反馈，从而使升压电路300调节输出，以使得从速度调节电路400输入的电压始终保持恒定。
此外，当从扳机开关电路200提供至升压电路300的电压由于电池50的输出降低、将电池50替换成另一电池等而变化时，也执行上述操作。例如，当电池50的输出降低时，从升压电路300输出的电压也降低。随着升压电路300的输出降低，从速度调节电路400提供至升压电路300的电压降低。然后，升压电路300进一步提高输出电压。调节升压电路300的输出电压，直到从速度调节电路400输入的电压具有目标值为止。
通过这种方式，升压电路300和速度调节电路400允许电动割草机1以目标转速操作，而不考虑电池50的不同输出。
另外，分压电阻器410和420以及可变电阻器430具有比驱动部分30相对高的阻抗。因此速度调节电路400几乎不消耗电功率。
下面将参照图12和图13对电源电路16的控制电路500、电流检测电路600、电压检测电路700、和电池异常检测电路800进行说明。
如图12所示，电流检测电路600由例如电流检测电阻器610、运算放大器620、接地电阻器621、反馈电阻器622、和限流电阻器630构成。
电流检测电阻器610连接升压电路300、速度调节电路400、驱动部分30、和地。未接地的电流检测电阻器610的端子连接至运算放大器620的+端子。运算放大器620的输出通过反馈电阻器622连接至其自己的-(负)端子，并且进一步通过接地电阻器621接地。此外，运算放大器620的输出通过限流电阻器630提供至控制电路500。
电流检测电阻器610检测流向升压电路300、速度调节电路400、和驱动部分30的总电流。不过，由于从升压电路300和速度调节电路400流入地的电流在量上远小于流向驱动部分30的电流，因此流向升压电路300、速度调节电路400、和驱动部分30的总电流在量上近似等于流向驱动部分30的电流。
运算放大器620、接地电阻器621、和反馈电阻器622形成非反相放大电路。运算放大器620的+端子用作非反相输入端子(+)，运算放大器620的-端子用作非反相输入端子(-)。运算放大器620的非反相输入端子(+)接收电流检测电阻器610和地之间的电压。运算放大器620的非反相输入端子(-)通过接地电阻器621接地，并且从反馈电阻器622接收运算放大器620的输出上的负反馈。通过限流电阻器630对放大后的输出限流，并将其提供至控制电路500。
当从电流检测电路600接收到电压大于等于阈值的信号时，控制电路500强制断开扳机开关电路200。一旦扳机开关电路200被强制断开，则从主开关电路100提供的电功率不提供至升压电路300，即使扳机13被扳动。这里，对电流检测电阻器610、接地电阻器621、反馈电阻器622、和限流电阻器630进行选择，以使得当检测到的电流超过接近驱动部分30的额定值(例如15A)时，控制电路500接收到电压大于等于阈值的信号。
如上文所述，当流向驱动部分30的电流大于等于给定值时，控制部分500强制断开扳机开关电路200。然而，即使扳机开关电路200被断开了，主开关电路100也保持接通，并且电功率被提供至恒压电路900。
如上文所述，当电流检测电路600检测到流向驱动部分30的电流具有异常值时，控制电路500强制断开扳机开关电路200，以阻断电功率提供至驱动部分30。
此外，当电池电压检测电路700检测到电池50的输出电压等于或低于给定值时，控制电路500强制断开主开关电路100。如图13所示，电池电压检测电路700由例如分压电阻器710和720的串联电路构成。
分压电路710一端连接至主开关电路100的输出，另一端连接至分压电阻器720的一端。分压电阻器720的另一端接地。
控制电路500接收施加至分压电阻器720的电压。当所接收的电压等于或低于电池50开始过放电的电压时，控制电路500强制断开主开关电路100。
如上文所述，电池电压检测电路700测量从主开关电路100输出的电压以测量从电池50输出的电压，并将其提供至控制电路500。当电池电压检测电路700所检测到的电池50的输出电压具有异常值时，控制电路500强制断开主开关电路100以停止电池50的输出。通过这种方式，可以避免电池50的过放电。
此外，当在超过存储器所存储的给定时间段内没有从电流检测电路600输入电压时，并且同时存在从电池电压检测电路700输入的电压时，控制电路500自动强制断开主开关电路100。通过这种方式，电动割草机1在其主开关电路保持接通时自动断电。
此外，当电池50的基板上提供的电路检测到电池单元的任何异常事件时，电池异常检测电路800自动停止电池50的供电。
如上文所述，本实施例利用固定(稳定)的输出驱动电动割草机的电机，而不考虑电源的类型和输出。此外，当电池开始过放电、出现超过电机额定值的电流、或者电池经受某种异常事件时，电源自动断开。
本发明不限于上述实施例，其可以具有各种变型和应用。
例如，在上述实施例中，连接部分20是圆柱形管。连接部分20不限于上述实施例的形状，只要其内部具有导线以将电功率从操作部分10提供至驱动部分30即可。连接部分20可以是例如弧形或者由形状可变的柔性材料制成。
此外，在上述实施例中，剩余电池电平显示器14是液晶屏。剩余电池电平显示器14不必须是液晶屏，只要能够获知剩余电池电平即可。例如，从电池50输出的电压可以直接或通过分压器施加至发光二极管，其根据所施加的电压在宽范围内改变亮度。在这种情况下，发光二极管的亮度与电池50的输出成比例。发光二极管的亮度随着电池50的电功率的减小和电压的下降而降低。查看发光二极管的亮度，用户即可以获知电池50的剩余电平。
此外，在上述实施例中，运行指示器LED40指示驱动部分30是否正在操作。运行指示器LED40不必须是光发射器。例如，可以使用来自扬声器910的声音来告知操作者。或者，可以提供另一个用于通报操作者的扬声器。
此外，在上述实施例中，控制电路500在过放电和过流时控制主开关电路100和扳机开关电路200的接通/断开。控制电路500不必须负责这些控制。例如，当流向驱动部分30的电流超过给定值时可以使用如下结构。GTO(栅可关断晶闸管)串联在电池50和驱动部分30之间，击穿电压近似等于自灭弧元件的阈值电压的齐纳二极管连接至GTO的栅极，从而当给定值的电流流过驱动部分30时，将超过击穿电压的电压施加至齐纳二极管。通过这种方式，电流流入GTO的栅极，并且当流向驱动部分30的电流超过给定值时GTO关断。在GTO关断后，从电池50输出的电功率不提供至驱动部分30。
此外，在上述实施例中，电池异常检测电路900基于来自电池50的LD端子的信号检测电池50的异常事件。该检测不必须基于来自LD端子的信号。例如，电池异常检测电路900测量电池50的温度，并且当温度超出给定温度时确定电池50异常。或者，电池异常检测电路900测量电池50的T端子的电阻，并且根据T端子的电阻检测电池的任何异常事件。此外，在上述说明中电池50为锂离子电池。该电池可以是铅蓄电池、或镍镉电池、或其它种类的电池，只要其能够对电源电路16提供电功率即可。这里，当电池50为锂离子电池(其相比镍镉电池或镍氢电池较轻)时，可以使用重量轻的无芯电机作为提供在连接部分20的另一端处的电机，以具有良好的平衡；可以提供整体重量轻、操作性良好的电动割草机1。
此外，在上述实施例中，控制电路500参照存储在内部存储器中的表，基于从电池50提供的电池信息来确定电池50的放电电压。这并非限制性的。例如，可以根据包含在电池信息中的具体信息来确定放电电压。在这种情况下，放电电压可以是电池信息中包含的电池50的额定电压的一半。
此外，在上述实施例中，操作部分10和驱动部分30彼此间隔一定距离地提供在连接部分20上。它们并不必须间隔一定距离或者必须提供在连接部分20上，只要从操作部分10输出的电功率提供至驱动部分30即可。例如，操作部分10和驱动部分30可以相邻地提供在连接部分20的一端，或者操作部分10和驱动部分30可以仅通过导线连接而无需连接部分20。
电动割草机1可以具有相对连接部分20以一定角度提供的刀片39，如图14所示。这允许操作者在电动割草机1的一般操作期间保持他/她的自然姿势，如图17的箭头O所示，操作者在他/她的胯周围摆动其把持手握部分(手握部)22(未示出)和D形把手21的手。图14所示的电动割草机1设计为具有例如约180cm的总长度A以及相对连接部分约38度的刀片倾斜角B，从而当手握部分22和地表面之间的距离C为70至90cm(略高于操作者的胯)时，刀片39近似平行于地表面。另外，D形把手21可以***作者附接在连接部分20的任何点上。D形把手21和手握部分22之间的距离E，也即操作者施力的扳机13与D形把手21的手持部分之间的距离，被设计为近似等于操作者的肩宽(例如至少20cm，优选30cm)，从而操作者能够以他/她自然的姿势执行操作。
如图15和图16所示，用于固定可以置于操作者肩上的带65的带固定器28提供在D形把手21和手握部分22之间。如图15和图17所示，带65与带固定器28啮合，然后带65被置于操作者的肩上。在操作期间，电动割草机1的重量被肩部接收，减轻了操作者的疲劳。
此外，具有公共安装部分的14.4V或18V锂离子(Li-ion)电池(锂充电电池)或镍镉(Ni-Cd)电池可以安装在电动割草机1的操作部分10上。另外，14.4V锂电池例如包括8个锂离子电池单元(其中，4个电池单元彼此串联同时与其它4个串联电池单元并联)，并具有约550g的重量和3.0Ah的容量，或者14.4V锂电池例如包括4个串联的锂离子电池单元，并具有约300g的重量和1.5Ah的容量。18V锂电池例如包括10个锂离子电池单元(其中，5个电池单元彼此串联同时与10个电池单元中的其它5个串联电池单元连接)，并具有约700g的重量和3.0Ah的容量，或者18V锂电池例如包括5个串联的锂离子电池单元，并具有约400g的重量和1.5Ah的容量。14.4V镍镉电池包括例如12个串联的镍镉电池单元，并具有约800g的重量和3.0Ah的容量。18V镍镉电池包括例如15个串联的镍镉电池单元，并具有约1000g的重量和3.0Ah的容量。
电动割草机1的驱动部分30由于无齿轮或无芯而重量较轻。电机壳体29由铝合金铸成。驱动部分30和刀片39的总重量为例如约1500g。因此如图14所示，在操作部分10上安装18V镍镉电池时电动割草机1的重心G1，安装具有3.0Ah容量的18V锂离子电池时电动割草机1的重心G2，安装具有3.0Ah容量的14.4V锂离子电池时电动割草机1的重心G3，以及安装具有1.5Ah容量的14.4V锂离子电池时电动割草机1的重心G4，均位于相对D形把手21的驱动部分30一侧。换句话说，在将上述任何电池安装在操作部分10上时，电动割草机1的重心相对D形把手21始终位于驱动部分30一侧。
如果重心相对D形把手21位于操作部分30一侧，则操作者必须在提着D形把手21时水平摆动D形把手21。不过，这里电动割草机1的重心相对D形把手21位于驱动部分30一侧，因此在操作者通过手持手握部分22和D形把手21而把持电动割草机1时，电动割草机1自动将无芯电机降低至地。在操作期间，操作者不需用力降低电动割草机1的前端，这降低了操作者的负荷并改善了操作性。当把带65置于肩上时，D形把手21和手握部分22之间的带固定器28允许无芯电机自动落到地面上，从而提供极好的操作性。通过将带65置于肩上，操作者能够在带固定器28的后部把持手握部分22，并对手握部分22施加朝向地面的力。通过这种方式，使用带固定器28和手握部分22来支撑电动割草机1。通过简单地对D形把手21施加摆动方向上的力，能够使电动割草机1绕着带固定器28摆动。刀片39可以方便地移动至目标区域，从而改善了操作性。
在上述实施例中，电机壳体29由铝合金制成。电机壳体29可以由树脂制成，并提供接近驱动部分30的重量，从而使重心相对D形把手21处于驱动部分30一侧。不过，由铝合金制成的电机壳体29提供更好的冷却作用，减弱了线圈基板31的温度上升，并增加了强度，从而提高了寿命。
此外，电动割草机1的刀片39由无芯电机的中心轴32直接驱动，也即刀片39直接连接至无芯电机，无需齿轮等，从而减小了机械磨损。此外，不会出现齿轮噪声，降低了不期望的噪声。另外，无芯电机随着在中心轴32的轴向方向上穿过线圈基板31的磁通量的出现而旋转。因此，电机不在中心轴32的轴向方向上突出，即使电机提供在驱动部分30一侧(刀片39一侧)。驱动部分30在中心轴32的轴向方向上的尺寸可以显著降低。因此，能够减小由于驱动部分30在中心轴32的轴向方向上的突出而导致的操作性降低。
上述实施例中的无芯电机是在转子部分具有线圈基板31而在定子部分具有带磁体部分37的电刷33的无芯电机。其可以是无电刷型无芯电机，其在定子部分包括线圈基板，在转子部分包括磁体。
此外，在上述实施例中，重心相对D形把手21位于无芯电机一侧，而无需考虑所安装的任何电池、14.4V或18V锂离子电池或镍镉充电电池。不过，从提供一种整体重量轻、平衡良好、安静、并且可长时间操作的电动割草机的角度来说，可以使用仅允许安装锂离子电池的结构。
此外，在上述实施例中，描述了应用于使用电机的电动割草机的电动操作机。本发明适用于任何电动机，并且类似地适用于宽范围内的使用电机的其它操作机。具体来说，本发明适用于将电机旋转不通过减速机构直接传递至工作工具(旋转刀片、风扇等)的打磨机、抛光机、刨槽机(router)、和吸尘器等。
已经参照一个或多个优选实施例对本申请的原理进行了说明和图示，显然这些优选实施例可以在不偏离本文所公开的原理的情况下对构造和细节进行修改，本申请应当被理解为包括所有这些符合本文所公开主题思想和范围的变型和修改。
本申请要求2009年8月28日提交的日本专利申请JP2009-199066、2009年9月30日提交的JP2009-229092、和2010年1月14日提交的JP2010-006186的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
[参考标号列表]
1电动割草机
10操作部分
11电池安装部分
12主开关
13扳机
14剩余电池电平显示器
15主LED
16电源电路
20连接部分
21D形把手
22手握部分
23U形把手
24线
25转轴
26变速开关
27树脂外皮
30驱动部分
40运行指示器LED
50电池
100主开关电路
200扳机开关电路
300升压电路
400速度调节电路
500控制电路
600电流检测电路
700电池电压检测电路
800电池异常检测电路
900恒压电路
910扬声器
920声音重现电路
930无线电接收装置

Claims (27)

1.一种电动操作机，包括：
电源部分，包括用于安装电池的电池安装部分；
电压转换部分，其转换并输出从电池输入的电压；和
电机，与所述电机相关联地旋转的工作工具连接至所述电机，并且所述电机在施加了从电压转换部分输出的电压时旋转，
其特征在于，
电源部分还包括电压测量部分，其测量从电压转换部分施加至电机的电压并将所述电压输出至电压转换部分；
电压转换部分调节输出电压，以使得从电压测量部分输出的电压恒定；
所述电压测量部分针对对应于测量到的电压而输出的电压做出改变，并将改变后的电压输出至电压转换部分；并且
所述电压转换部分根据所述改变后的电压来修改从电压转换部分施加到电机的电压。
2.根据权利要求1的电动操作机，其特征在于，任意电压的电池安装在电池安装部分上或者从电池安装部分拆除。
3.根据权利要求1或权利要求2的电动操作机，其特征在于，电源部分还包括过流保护部分，所述过流保护部分在流向电机的电流超过给定值时阻断电流流向电机。
4.根据权利要求1或权利要求2的电动操作机，其特征在于，电动操作机还包括第一通报部分，所述第一通报部分在流向电机的电流超过给定值时通报出现过流。
5.根据权利要求1的电动操作机，其特征在于，电源部分还包括过放电保护部分，所述过放电保护部分在从电池输出的电压变得低于预定电压时阻断电流流向电机。
6.根据权利要求1的电动操作机，其特征在于，电动操作机还包括第二通报部分，所述第二通报部分在从电池输出的电压变得低于预定电压时通报电池过放电。
7.根据权利要求5或6的电动操作机，其特征在于，电源部分还包括电压确定部分，所述电压确定部分基于从电池输出的电池的电池信息确定预定电压。
8.根据权利要求1或权利要求2的电动操作机，其特征在于，电源部分还包括电池异常停止部分，所述电池异常停止部分在电池经受异常事件时根据从电池输出的电池异常信号阻断电流流向电机。
9.根据权利要求8的电动操作机，其特征在于，电池异常停止部分从接收到电池异常信号开始阻断电流流向电机，直到电池从电池安装部分拆除为止。
10.根据权利要求1或权利要求2的电动操作机，其特征在于，电动操作机还包括第三通报部分，所述第三通报部分在电池经受异常事件时通报电池经受异常事件。
11.根据权利要求1或权利要求2的电动操作机，其特征在于，电动操作机还包括扳机，并且
电压测量部分根据扳机的扳动比率将电压施加至电压转换部分。
12.根据权利要求1或权利要求2的电动操作机，其特征在于，电源部分还包括扳机开关部分，所述扳机开关部分在扳机的扳动比率低于给定比率时阻断电流流向电机，并且在扳机的扳动比率大于或等于给定比率时允许电流流向电机。
13.根据权利要求12的电动操作机，其特征在于，电源部分还包括主开关部分，当所述主开关部分断开时阻断电流从电池流向扳机开关部分，并且当所述主开关部分接通时允许电流从电池流向扳机开关部分。
14.根据权利要求13的电动操作机，其特征在于，电动操作机还包括第一发光部分，所述第一发光部分在主开关部分接通时发光。
15.根据权利要求1或权利要求2的电动操作机，其特征在于，电动操作机还包括剩余电池电平显示器，所述剩余电池电平显示器根据从电池输出的电压显示剩余电池电平。
16.根据权利要求1的电动操作机，其特征在于，电源部分还包括恒压电路，所述恒压电路根据从电池输出的电压输出恒定电压。
17.根据权利要求16的电动操作机，其特征在于，电动操作机还包括声音重现部分，所述声音重现部分在施加了从恒压电路输出的电压时操作，解码声音数据、并重现声音信息。
18.根据权利要求16的电动操作机，其特征在于，电动操作机还包括无线电接收装置，所述无线电接收装置在施加了从恒压电路输出的电压时操作，并在通过天线接收的无线电波中检测声音信息。
19.根据权利要求17或权利要求18的电动操作机，其特征在于，电动操作机还包括扬声器，所述扬声器通过从恒压电路输出的电压放大声音信息并产生声音。
20.根据权利要求1或权利要求2的电动操作机，其特征在于，所述电机是无芯电机。
21.根据权利要求20的电动操作机，其特征在于，电动操作机还包括连接部分，其中电源部分布置在所述连接部分的一端上，并且电机布置在所述连接部分的另一端上。
22.根据权利要求1或权利要求2的电动操作机，其特征在于，电动操作机还包括第二发光部分，所述第二发光部分在电机通电时发光。
23.根据权利要求1或权利要求2的电动操作机，其特征在于，电动操作机还包括第四通报部分，所述第四通报部分在电机通电时通报电力供给。
24.根据权利要求20的电动操作机，其特征在于，无芯电机包括转子和定子；
转子包括固定输出轴；
转子和定子中的一个包括盘形线圈基板，其包括多个近似环形的线圈，从输出轴的轴向方向看时这些线圈绕输出轴布置在圆周方向上；并且
转子和定子中的另一个包括磁体，其产生在输出轴的轴向方向上穿过线圈基板的磁通量。
25.一种电动割草机，包括：
无芯电机；
电源部分，其包括可拆卸地安装锂充电电池的安装部分；
连接部分，其包括在长度方向上延伸的中空管，并且将无芯电机固定在长度方向上的一端而将电源部分固定在长度方向上的另一端；
耦接至所述无芯电机的工作工具，通过所述无芯电机来旋转所述工作工具；和
把手，其提供在连接部分上与电源部分间隔开的位置处，
其特征在于：
无芯电机包括转子和定子；
转子包括固定输出轴，该固定输出轴与所述工作工具直接耦接；
转子和定子中的一个包括盘形线圈基板，其包括多个近似环形的线圈，从输出轴的轴向方向看时这些线圈绕输出轴布置在圆周方向上；并且
转子和定子中的另一个包括磁体，其产生在输出轴的轴向方向上穿过线圈基板的磁通量。
26.一种电动割草机，包括：
无芯电机；
电源部分，其包括可拆卸地安装充电电池的安装部分；
连接部分，其包括在长度方向上延伸的中空管，并且将无芯电机固定在长度方向上的一端而将电源部分固定在长度方向上的另一端；
耦接至所述无芯电机的工作工具，通过所述无芯电机来旋转所述工作工具；
手握部分，其在连接部分的长度方向上延伸，其包括能够由操作者操作来控制无芯电机的驱动的扳机，并且从电源部分连续或者靠近电源部分；和
把手，其提供在连接部分上与电源部分和手握部分间隔开的位置处，以供操作者手持，
其特征在于：
无芯电机包括转子和定子；
转子包括固定输出轴，该固定输出轴与所述工作工具直接耦接；
转子和定子中的一个包括盘形线圈基板，其包括多个近似环形的线圈，从输出轴的轴向方向看时这些线圈绕输出轴布置在圆周方向上；并且
转子和定子中的另一个包括磁体，其产生在输出轴的轴向方向上穿过线圈基板的磁通量；并且
无芯电机比安装在安装部分上的充电电池重，电动割草机的重心相对于把手位于无芯电机一侧。
27.根据权利要求26的电动割草机，其特征在于，无芯电机包括容纳转子的铝合金电机壳。
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