CN112821845B - 电动工具控制方法及电动工具 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种电动工具控制方法及电动工具。该电动工具设置有无感电机和控制器，该方法包括：在电动工具启动时，若确定电动工具堵转，则输出驱动无感电机反转的第一控制信号；在向无感电机施加第一控制信号至设定时间后，输出驱动无感电机正转的第二控制信号。通过反转，电动工具齿轮箱传动机构中的齿轮间具有了一定的间隙，从而减小了无感电机的启动负载。此时，无感电机正转，无感电机在较小的启动负载下，能够快速提升转速，从而成功启动电动工具。解决了背景技术中因为无感电机负载增加出现堵转而无法启动的情况，实现在电动工具堵转时，能够顺利启动电动工具。

Description

电动工具控制方法及电动工具

技术领域

本发明实施例涉及无感电机控制技术，尤其涉及一种电动工具控制方法及电动工具。

背景技术

冲击扳手在启动时负载较大，在使用一段时间后，冲击扳手的输出轴会磨细，齿轮箱润滑油碳化，使得启动时负载增加，容易发生堵转现象。而无感电机发生堵转时，存在换相出错的问题，而导致冲击扳手无法启动。

发明内容

本发明实施例提供一种电动工具控制方法及电动工具，以实现在电动工具堵转时正常启动该电动工具。

第一方面，本发明实施例提供了一种电动工具控制方法，所述电动工具设置有无感电机和控制器，所述无感电机用于驱动所述电动工具，所述控制器用于向所述无感电机施加控制信号，所述方法包括：

在所述电动工具启动时，若确定所述电动工具堵转，则输出驱动所述无感电机反转的第一控制信号；

在向所述无感电机施加所述第一控制信号至设定时间后，输出驱动所述无感电机正转的第二控制信号。

第二方面，本发明实施例还提供了一种电动工具，该电动工具设置有无感电机和控制器，所述无感电机用于驱动所述电动工具，所述控制器用于向所述无感电机施加控制信号，所述控制器包括：

第一控制信号输出模块，用于在确定所述电动工具堵转时，输出驱动所述无感电机反转的第一控制信号；

第二控制信号输出模块，用于在向所述无感电机施加所述第一控制信号至设定时间后，输出驱动所述无感电机正转的第二控制信号。

本发明实施例通过在检测到电动工具堵转时，向无感电机输出让无感电机反转的控制信号，让无感电机反向转动一定时间；经反转后，电动工具齿轮箱传动机构中的齿轮间具有了一定的间隙，从而无感电机的负载减小；然后再向无感电机施加正转的控制信号，此时，无感电机在较小的启动负载下，能够快速提升转速，从而成功启动电动工具。本实施例技术方案，解决了背景技术中因为无感电机负载增加出现堵转而无法启动的情况，实现在电动工具堵转时，能够顺利启动电动工具。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种电动工具控制方法的流程图；

图2是本发明实施例二提供的一种电动工具控制方法的流程图；

图3是本发明实施例三提供的一种电动工具的结构框图；

图4是本发明实施例三提供的控制器的结构框图。

实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例

图1为本发明实施例一提供的一种电动工具控制方法的流程图，本实施例可适用于电动工具在启动过程中出现堵转的情况，例如，冲击扳手的启动负载较大，当冲击扳手老化后，会进一步增加启动负载，出现堵转，导致冲击扳手无法正常启动。该方法可以由电动工具的控制器来执行，该方法具体包括如下步骤：

S110、在所述电动工具启动时，若确定所述电动工具堵转，则输出驱动所述无感电机反转的第一控制信号。

其中，电动工具堵转是指电动工具在转速为零时仍然输出扭矩的情况，此时，电动工具中无感电机的转子不能正常转动，但是无感电机的定子绕组还在持续通电，因而在堵转状态下，很容易损坏电动工具的无感电机。电动工具启动时若出现堵转，则电动工具便无法正常启动。

无感电机是指没有位置传感器的电机。当控制器确定电动工具堵转时，控制器按照无感电机转子反转的换相逻辑，生成让无感电机反转的第一控制信号，并向无感电机施加该第一控制信号，使无感电机进行反转。反转是指无感电机按照与工作转向相反的方向进行转动。通过让无感电机反转，可以减小电动工具的负载。

可选的，本实施例通过判断在设定时间内是否接收到换相信号确定电动工具是否堵转，该过程具体包括：

获取所述无感电机的换相信号；

若在设定的时间阈值内未接收到下一个换相信号，则确定所述电动工具堵转；否则，确定电动工具没有堵转。

其中，控制器根据无感电机转子的当前位置向定子施加相应的控制信号，让转子从当前位置转动至下一个位置。无感电机定子从一种通电状态到另一种通电状态的切换即为换相。在每次换相时，电动工具的控制器可以记录该换相时间。这样，控制器通过计算连续两次换相的时间差，并将该时间差与时间阈值进行比较，来判断换相是否正常。例如，若设定时间阈值为50ms，若连续两次换相的时间差为45ms，即在设定时间阈值内可接收到下一次换相信号，则确定电动工具没有堵转；若连续两次的换相时间差为51ms，即在设定时间阈值内未接收到下一次换相信号，则确定电动工具堵转。

该设定的时间阈值与无感电机的转速相关，转速越大，该时间阈值越小。因为无感电机的转速与所施加的电流有对应关系，因而通过获取施加给无感电机的电流信号，便可以确定无感电机的转速，再结合无感电机的特性曲线可以确定对应的时间阈值。通常，将该时间阈值设置为对应转速下理论换相时间差的倍数。例如，若某一转速下正常的换相时间为2ms，则可以将该时间阈值设置为30ms，以准确判断电动工具处于堵转状态。可选的，该时间阈值设置为30ms～100ms。

S120、在向所述无感电机施加所述第一控制信号至设定时间后，输出驱动所述无感电机正转的第二控制信号。

其中，正转是指无感电机按照工作转向进行转动，无感电机的工作转向可以由用户自行设定。通过向无感电机施加第二控制信号，使得无感电机按照正转的换相逻辑进行换相。

该设定时间可以根据无感电机的型号、电动工具的使用时间等因素进行设定，例如，使用时间越长，该设定时间相对越大；使用时间越短，该设定时间相对越小。通常，该设定时间为30～60ms。

无感电机反向转动便带动电动工具的功能件反向转动。例如，当该电动工具为冲击钻时，冲击钻的冲击块会在无感电机的带动下，跟随无感电机前后运动，而冲击钻的锤不动，因而通过无感电机反向转动，可以带动冲击钻后退一定距离，从而给冲击钻和锤流出一定的距离，并且在齿轮中留下一定的间隙。此时，无感电机再进行正向转动时，无感电机的带载便会减小，从而无感电机能够以比堵转前更高的转速进行转动，实现在堵转时得以启动该电动工具。

在通过施加第一控制信号将无感电机反转后，可选的，本实施例采用反电动势过零检测法确定无感电机的转子位置，向无感电机施加第二控制信号，以驱动无感电机正转。该方法具体包括：

获取所述反电动势检测电路输出的反电动势过零信号；

根据所述反电动势过零信号，计算所述无感电机的转子位置；

根据所述无感电机的转子位置输出驱动所述无感电机正转的第二控制信号。

其中，该反电动势过零信号是指无感电机的悬空相的反电动势过零信号，通过该反电动势过零信号可以确定无感电机的转子位置，控制器依据该转子位置对无感电机施加换相信号。可见，悬空相的反电动势过零信号对应着无感电机的换相时刻，因而控制器在检测到反电动势过零信号时，输出第二控制信号对无感电机进行换相，使无感电机正常转动。

本实施例技术方案尤其适用于在无感电机启动过程中出现堵转的情况，例如，当该电动工具为冲击扳手时，通常冲击扳手在使用超过6个月后，因为输出轴磨损，导致齿轮箱润滑油碳化，致使冲击扳手在启动时负载增加。此时，很容易出现堵转的情况，导致冲击扳手启动失败。此时，通过向无感电机输出第一控制信号，让无感电机反转，以带动冲击扳手反向转动，给冲击扳手的齿轮箱留下一定的间隙，再向无感电机施加正转控制信号，此时无感电机的带载减小，转速提升快，从而大幅提升冲击扳手的启动概率。

该电动工具控制方法的工作原理：在无感电机启动过程中，若检测到无感电机堵转，则先输出让无感电机反转的控制信号，让电动工具反转，反转后，给电动工具的齿轮箱传动机构中的齿轮间留出一定的间隙，从而减小了无感电机的负载，再向无感电机施加正转的控制信号，此时因为无感电机的启动负载减小，因而可以顺利启动电动工具。

本实施例技术方案，通过在检测到电动工具堵转时，向无感电机输出让无感电机反转的控制信号，让无感电机反向转动一定时间；经反转后，电动工具齿轮箱传动机构中的齿轮间具有了一定的间隙，从而无感电机的负载减小；然后再向无感电机施加正转的控制信号，此时，无感电机在较小的启动负载下，能够快速提升转速，从而成功启动电动工具。本实施例技术方案，解决了背景技术中因为无感电机负载增加出现堵转而无法启动的情况，实现在电动工具堵转时，能够顺利启动电动工具。

实施例

图2是本发明实施例二提供的一种电动工具控制方法的流程图，本实施例在上述实施例的基础上进行对电动工具在堵转前获取换相时刻的方法进行了优化，该方法具体包括：

S210、在所述电动工具启动时，获取所述反电动势检测电路输出的反电动势过零信号，将所述反电动势过零信号确定为所述无感电机的换相信号。

其中，在向无感电机的定子绕组施加电信号时，电信号所产生的磁场会驱动无感电机的转子转动，同时，无感电机转动在无感电机内部产生变化的磁场，在该变化的磁场作用下，无感电机的每相定子绕组都会感应出反电动势。每次进行换相时，无感电机的定子绕组的悬空相的反电动势刚好过零，即该反电动势过零信号与换相时刻一一对应，因而可以将反电动势过零信号确定为无感电机的换相信号。

S220、若在设定的时间阈值内未接收到下一个换相信号，则确定所述电动工具堵转。

S230、向所述电动工具的驱动电路发送断电停机信号，停止向所述无感电机供电，直至所述无感电机停稳。

其中，通常将停止供电的时间设置为50ms，让无感电机停稳，以防止因为正向旋转的惯量对反向旋转造成影响。

S240、向所述无感电机施加所述第一控制信号至设定时间后，向电动工具的驱动电路发送刹车停机信号，以让无感电机转子停稳。

S250、输出驱动所述无感电机正转的第二控制信号。

本实施例技术方案，通过在设定时间阈值内判断是否接收到换相信号，来判断电动工具是否堵转。当确定电动工具堵转时，先停止向无感电机供电，让无感电机停稳，再向无感电机施加反转的控制信号，以防止无感电机正向旋转的惯量对反向旋转造成影响；在向无感电机施加让无感电机反转的控制信号至一定时间后，向无感电机施加刹车停机信号，让无感电机停稳，然后再向无感电机施加让无感电机正转的控制信号，启动无感电机。通过在反转之前和正转之前施加控制信号让电机停稳，消除了前一状态的旋转惯量对当前旋转状态的影响，进一步提高了无感电机的启动概率。

实施例

图3为本发明实施例三提供的一种电动工具的结构框图，该电动工具设置有无感电机320和控制器310，无感电机320用于驱动电动工具，控制器310用于向无感电机320施加控制信号。该电动工具还包括反电动势检测电路340，该反电动势检测电路340用于检测无感电机320的反电动势过零信号。控制器310根据反电动势检测电路340的输出结果确定无感电机的换相信号，进而输出相应的控制信号至驱动电路330，通过驱动电路330驱动无感电机310转动。

图4是本发明实施例三提供的控制器的结构框图，控制器310具体包括：第一控制信号输出模块311和第二控制信号输出模块312，其中，

第一控制信号输出模块311，用于在所述电动工具启动时，若确定所述电动工具堵转，则输出驱动所述无感电机反转的第一控制信号；

第二控制信号输出模块312，用于在向所述无感电机施加所述第一控制信号至设定时间后，输出驱动所述无感电机正转的第二控制信号。

可选的，该控制器还包括：

换相信号获取模块，用于获取所述无感电机的换相信号；

堵转确定模块，用于若在设定的时间阈值内未接收到下一个换相信号，则确定所述电动工具堵转。

可选的，该控制器的输入端与反电动势检测电路340相连，反电动势检测电路340用于检测无感电机的反电动势，该换相信号获取模块具体包括：

第一反电动势信号获取单元，获取所述反电动势检测电路输出的反电动势过零信号；

换相信号确定单元，用于将所述反电动势过零信号确定为所述无感电机的换相信号。

在上述换相信号获取模块中，时间阈值根据无感电机的转速进行设定。

可选的，第二控制信号输出模块312具体包括：

第二反电动势信号获取单元，用于获取所述反电动势检测电路输出的反电动势过零信号；

第二控制信号输出单元，用于在获取到所述反电动势过零信号时，输出驱动所述无感电机正转的第二控制信号。

在上述技术方案的基础上，可选的，该控制器还包括：

停机保护模块，用于向电动工具的驱动电路发送断电停机信号，停止向无感电机供电，直至无感电机停稳。

在上述技术方案的基础上，可选的，该控制器还包括：

刹车停机模块，用于向电动工具的驱动电路发送刹车停机信号，以让无感电机转子停稳。

本发明实施例所提供的电动工具可执行本发明实施例所提供的电动工具控制方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。本实施例中未详尽描述的内容可以参考本发明方法实施例中的描述。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种电动工具控制方法，其特征在于，所述电动工具设置有无感电机和控制器，所述方法应用于所述控制器，所述方法包括：

在所述电动工具启动时，若确定所述电动工具堵转，则输出驱动所述无感电机反转的第一控制信号；

在向所述无感电机施加所述第一控制信号至设定时间后，输出驱动所述无感电机正转的第二控制信号；

所述无感电机反转，所述电动工具齿轮箱传动机构中的齿轮间具有间隙，所述无感电机的负载减小，然后再向所述无感电机施加正转的控制信号，使所述无感电机具有较小的启动负载。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述电动工具堵转，包括：

获取所述无感电机的换相信号；

若在设定的时间阈值内未接收到下一个换相信号，则确定所述电动工具堵转。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述控制器的输入端连接有反电动势检测电路，所述反电动势检测电路用于检测所述无感电机的反电动势过零信号，所述获取所述无感电机的换相信号，包括：

获取所述反电动势检测电路输出的反电动势过零信号；

将所述反电动势过零信号确定为所述无感电机的换相信号。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述时间阈值根据所述无感电机的转速进行设定。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制器的输入端连接有反电动势检测电路，所述反电动势检测电路用于检测所述无感电机的反电动势过零信号，所述输出驱动所述无感电机正转的第二控制信号，包括：

获取所述反电动势检测电路输出的反电动势过零信号；

根据所述反电动势过零信号，计算所述无感电机的转子位置；

根据所述无感电机的转子位置输出驱动所述无感电机正转的第二控制信号。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定所述电动工具堵转之后，所述方法还包括：

向所述电动工具的驱动电路发送断电停机信号，停止向所述无感电机供电，直至所述无感电机停稳。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在向所述无感电机施加所述第一控制信号至设定时间之后，所述方法还包括：

向所述电动工具的驱动电路发送刹车停机信号，以让所述无感电机转子停稳。

8.一种电动工具，其特征在于，所述电动工具设置有无感电机和控制器，所述无感电机用于驱动所述电动工具，所述控制器用于向所述无感电机施加控制信号，所述控制器包括：

第一控制信号输出模块，用于在所述电动工具启动时，若确定所述电动工具堵转，输出驱动所述无感电机反转的第一控制信号；

第二控制信号输出模块，用于在向所述无感电机施加所述第一控制信号至设定时间后，输出驱动所述无感电机正转的第二控制信号；

所述无感电机反转，所述电动工具齿轮箱传动机构中的齿轮间具有间隙，所述无感电机的负载减小，然后再向所述无感电机施加正转的控制信号，使所述无感电机具有较小的启动负载。

9.根据权利要求8所述的电动工具，其特征在于，所述控制器还包括：

换相信号获取模块，用于获取所述无感电机的换相信号；

堵转确定模块，用于若在设定的时间阈值内未接收到下一个换相信号，则确定所述电动工具堵转。

10.根据权利要求9所述的电动工具，其特征在于，所述换相信号获取模块包括：

反电动势信号获取单元，用于获取反电动势检测电路输出的反电动势过零信号；

换相信号确定单元，用于将所述反电动势过零信号确定为所述无感电机的换相信号。