CN116390833A - 具有反冲减轻功能的手持式电动切断工具 - Google Patents

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Abstract

一种用于通过可旋转切割盘(105)切割混凝土和石头的手持式电动切断工具(100)，切断工具(100)包括布置成由控制单元(110)经由马达控制接口(120)控制的电动马达(130)，其中，控制单元(110)布置成获得指示切割盘(105)的角速度的数据，并且基于角速度的减小来检测反冲状况，并且其中，控制单元(110)布置成响应于检测到反冲状况而电磁地制动电动马达(130)。

Description

具有反冲减轻功能的手持式电动切断工具
技术领域
本公开涉及用于切割混凝土和石头的电动手持式切断工具(cut-off tool)，特别地涉及专门为这种工具定制的反冲减轻***(kickback mitigation system，反冲缓解***)。
背景技术
用于加工诸如混凝土和石头的硬质材料的切断工具需要提供加工硬质材料所必需的能量的大功率马达。近来已引入了电动切断工具。这些机器包括为高转矩电动马达提供动力的高性能电池。一些电动切断工具也经由电缆从主电源供电。
在极少情况下，切断工具的旋转切割盘与待加工物体进入锁定接触。由于储存在快速旋转切割盘中的大量动能，盘将从物体弹出，并且切断工具将朝向操作者向上和向后移动。这被称为反冲状况，并且其可能对操作者造成严重伤害。因此，非常希望避免反冲事件，并且如果反冲事件无论如何都会发生，将减轻反冲事件的影响。
US 10,675,694B2公开了一种能够快速停止具有高惯性的旋转切割盘的旋转的制动装置。一种制动单元作用在切断工具的皮带传动机构上，以有效地将切割盘从高动能状态制动。
US 8,413,340 B2公开了一种用于减轻反冲事件的有害影响的安全防护组件。该组件包括安全防护件、锁定机构和重物。在反冲状况下，锁定机构快速释放，并且重物迫使防护件快速向下摆动越过防护件，从而提供对锯片的保护。
US 2011/0007436 A1公开了用于在电动工具中的安全预防的装置和方法。本公开包括传感器单元，该传感器单元设计成基于例如电动马达的马达电流产生传感器信号。该传感器信号可用于触发电动马达的电制动动作。
EP 3 260 242 A1和US 2020/0206887 A1还涉及用于电动工具的安全机构，该机构包括基于可旋转工具的旋转变化检测反冲事件，随后通过制动动作使工具减慢。
然而，存在对改进的反冲减轻***的持续需求。
发明内容
本公开的目的是提供一种具有改进的反冲减轻***的电动手持式切断工具。此目的通过一种用于通过可旋转切割盘切割混凝土和石头的手持式电动切断工具来实现。切断工具包括电动马达，该电动马达布置成由控制单元经由马达控制接口控制。控制单元布置成获得指示切割盘的角速度的数据，并且基于角速度的突然减小来检测反冲状况。控制单元还布置成响应于检测到反冲状况来控制电动马达的电磁制动，并且优选地还布置成在电磁制动期间通过控制接口主动调节来自电动马达的能量输出。
这样，反冲状况可由控制单元非常快速地检测到，并且电磁制动可变得足够强大，使得反冲事件可在该事件对切断工具的操作者变得危险之前很好地停止。实际上，在大多数情况下，本文讨论的反冲减轻***能够在切割盘甚至离开正在切割的物体之前停止反冲事件。制动操作优选地是由控制单元调节的受控制动操作。这种来自电动马达的受控能量输出降低了部件损坏等的风险，同时仍然提供有效的反冲减轻。
根据各个方面，控制单元布置成基于控制接口上的测量电流来估计电动马达的转子角，并且获得指示作为转子角随时间的差的角速度的数据。已知几种基于控制单元和电动马达之间的控制接口上的电流测量来估计转子角的方法。这些方法有利地不需要用于测量转子角的外部传感器。例如，控制单元可布置成基于指示电动马达的转子磁通角的数据来确定电动马达的转子的角位置，并且获得指示作为转子角位置随时间的差的角速度的数据。由于可在没有来自外部传感器的信号的情况下进行转子角确定，所以本文公开的整个反冲减轻***可整体集成在控制单元和电动马达组件中，这是一个优点。有利地，不需要例如在US 10,675,694B2中公开的先进的制动装置。
根据各个方面，手持式电动切断工具包括能量耗散模块，该能量耗散模块配置为在电磁制动期间以受控方式耗散来自电动马达的能量。此能量耗散模块可由控制单元使用，以通过受控方式执行制动，而没有例如在控制单元电路中、在电机绕组中或在控制接口上能量水平过高的风险。能量耗散模块可以例如包括电阻、超级电容器、与主电源的电缆连接和/或配置有能量吸收能力的电池中的任何一个。
根据各个方面，控制单元布置成基于控制接口上的测量电流获得指示电动马达的转子磁通角的数据。电流的这种测量与控制单元中的任何显著的实施复杂性无关，这是一个优点。然而，控制单元还可以布置成至少部分地从外部传感器获得指示切割盘的旋转速度的数据，该外部传感器例如是配置为测量电动马达轴的旋转的霍尔效应传感器等。外部传感器可用作控制接口上的电流测量的替代物，或者与控制接口上的电流测量组合以提高可靠性。
根据各个方面，控制单元布置成通过第一低通滤波器并通过第二低通滤波器处理指示切割盘的角速度的数据，其中第一低通滤波器具有与第二低通滤波器相比更大的带宽。对反冲事件检测应用第一低通滤波器，否则应用第二低通滤波器。
这样，由于使用了更低带宽的低通滤波器，所以常规的电动马达控制与更大的噪声抑制相关联。反冲事件检测优选地更快速，这就是为什么使用更高带宽的滤波器。因此，提供了鲁棒的马达控制，同时实现了快速反冲检测。
根据一些方面，当控制单元在反冲事件期间控制电磁制动以实现更快速的制动操作时，速度调节器功能被绕过。
根据各个方面，控制单元布置成确定与电动马达相关联的角加速度，并且基于所确定的角加速度和检测阈值之间的比较来检测反冲状况。这是相对低复杂度的检测原理，尽管如此，其提供了与高检测概率和低误报概率相关联的鲁棒检测性能。
根据各个方面，控制单元布置成还基于与电动马达相关联的角速度通过基于最小角速度调节反冲检测来检测反冲状况。这样，避免了在例如工具从静止启动期间的误检，这是一个优点。检测阈值可以是可手动配置的，或者布置成由控制单元例如根据工具惯性自动配置，或者经由来自诸如智能电话或远程服务器的远程装置的有线或无线链路来配置。因此，操作者可使用装置上的显示器来将阈值设置为某个期望值，即，如果反冲检测机构被体验为过于敏感，则操作者可调节检测阈值以获得更期望的行为。远程操作者也可配置阈值，例如作为软件升级的一部分，或者在操作者提交重新配置阈值的请求的情况下。当然，该配置也可从诸如智能电话或平板装置的无线装置进行。
根据各个方面，控制单元布置成获得指示可旋转切割盘的工具直径或指示可旋转切割盘的工具惯性的数据，并且基于指示工具直径或工具惯性的数据来调节检测阈值。这样，反冲检测可被优化以适合给定工具的操作。与较轻的切割盘相比，一些较重的切割盘在反冲事件期间加速度降低方面可能与稍微不同的行为相关联。如果工具惯性是近似已知的，则可补偿这种差异，以便获得更可靠且精确的反冲检测机构。控制单元例如可以布置成从手动输入或基于计算的或估计的工具惯性获得指示工具直径或工具惯性的数据，其中，工具惯性布置成基于在加速期间(例如从静止或低速状况)由电动马达汲取的电流来确定。因此，提供了一种用于在没有外部传感器等的情况下估计工具惯性的鲁棒机构。这种机构可应用于任何附接到工具的切割盘，这是一个优点。
根据各个方面，切断工具包括射频识别(RFID)读取器，并且控制单元布置成经由RFID读取器从嵌入到切割盘中的RFID装置获得指示工具直径或工具惯性的数据。这样，以可靠的方式直接从切割盘获得工具直径或工具惯性数据。当切割盘被另一个切割盘替换时，数据自动更新。
根据各个方面，切断工具包括用于从布置在工具上或与工具相关联的工具包装上的光学可读标签检测工具识别数据(ID)并基于工具ID获得指示工具直径或工具惯性的数据的装置。例如，切断工具可以配置为联系远程服务器等以获得所需的切割盘数据。对远程服务器的调用可以包括从光学可读标签获得的工具ID。切断工具可以包括无线电收发器，并且控制单元可布置成经由无线电收发器从远程服务器获得指示工具直径或工具惯性的数据。
根据各个方面，控制单元配置为通过根据用于制动可旋转切割盘的预定时间限制来施加可配置的制动转矩而控制电动马达的电磁制动。这意味着控制单元不总是需要施加最大制动力，从而不总是需要备用部件(例如制动电阻器和其他电气部件)来防止由于大量使用而增加的磨损。
根据各个方面，控制单元配置为控制电动马达的电磁制动以产生根据切断工具的直流(DC)总线电压确定的转矩。这是一种用于控制所施加的转矩的相对简单的方法。其还以有效的方式保护大部分控制单元电路免受危险的高DC电平。
根据各个方面，控制单元配置为控制电动马达的电磁制动以产生根据能量耗散模块的能量耗散能力确定的转矩。能量耗散模块与最大能量耗散能力相关联，即，在一段时间内可耗散的最大量。通过根据此能量耗散能力产生制动转矩，可防止能量耗散模块过载。
根据各个方面，通过在电动马达的电磁制动期间切换与阻抗相关联的装置来调节切断工具的DC总线电压。这种开关机构提供了一种相对简单但可靠的机构来调节DC电压。
根据各个方面，控制单元配置为控制电动马达的电磁制动以产生低于与马达轴角速度的最大变化率相关联的最大制动转矩水平的制动转矩。如果电动马达制动得太快，则转子角的估计可能在精度上变差，这进而将降低制动能力。通过产生低于最大制动转矩水平的制动转矩，转子角的估计可保持在准确的水平，使得制动性能不会降低。
根据各个方面，切断工具包括支撑臂，并且可旋转切割盘布置成由电动马达经由皮带驱动装置和齿轮传动装置来驱动。这允许在反冲减轻制动期间降低对电动马达和控制单元组件的转矩要求的齿轮比。
通常，除非在此明确地另外定义，否则权利要求中使用的所有术语将根据其在技术领域中的普通含义来解释。除非明确地另外说明，否则对“一/一个/该元件、设备、部件、装置、步骤等”的所有引用都将被开放地解释为指代该元件、设备、部件、装置、步骤等的至少一个实例。除非明确地说明，否则本文公开的任何方法的步骤不用必须以所公开的精确顺序来执行。当研究所附权利要求和以下描述时，本发明的其他特征和优点将变得显而易见。本领域技术人员认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，可以组合本发明的不同特征以创建除了下面描述的那些实施方式之外的实施方式。
附图说明
现在将参考附图更详细地描述本公开，其中
图1示出了电动切断工具的实例；
图2示意性地示出了通用电动马达控制***；
图3示意性地示出了基于逆变器的三相电动马达控制***；
图4是实例反冲减轻***的功能视图；
图5示意性地示出了反冲检测***；
图6示出了用于圆形切割刀片的切断工具支撑臂；
图7是用于圆形切割刀片的支撑臂的横截面视图；
图8示出了用于圆形切割刀片的驱动装置；
图9是示出了方法的流程图；
图10示意性地示出了控制单元；以及
图11示意性地示出了计算机程序产品。
具体实施方式
现在将在下文中参考附图更全面地描述本发明，附图中示出了本发明的某些方面。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为限于本文阐述的实施方式和方面；相反，这些实施方式是通过实例的方式提供的，使得本公开将是彻底且完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本发明的范围。在整个说明书中，相同的数字表示相同的元件。
应理解，本发明不限于本文所述和附图所示的实施方式；相反，本领域技术人员将认识到，在所附权利要求的范围内可以进行许多改变和修改。
图1示出了用于切入诸如混凝土和石头的硬质材料的手持式电动切断工具100。工具100包括安装在支撑臂150上的可旋转圆形切割盘105，其也可以被称为切割刀片。切割盘105通常沿向下切割方向R旋转，即向下进入待切割的物体中。切割盘105布置成通过切割盘105的周边上的切割段进行研磨操作，其中切割段包括金刚石颗粒等。
电动马达130布置成经由支撑臂中的驱动装置驱动切割工具。此马达由电能存储装置140(例如电池或超级电容器)供电。或者，电动马达可以从主电源经由电缆供电。下面将结合图6至图8更详细地讨论用于通过电动马达130驱动切割盘105的示例性驱动装置。此驱动装置基于齿轮和皮带的组合，以降低对皮带的强度的要求，并且还降低对电动马达转矩的要求。然而，当然也可使用具有两个滑轮和环形皮带的普通皮带驱动装置。
再次参考图1，电动马达由控制单元110经由马达接口120控制。这也在图2和图3中示意性地示出。马达接口可以在功能和物理实现上变化，但是控制单元110通过接口控制电动马达速度，并且可以经由马达接口120加速和减速(即制动)电动马达。
机器主体101可以包括显示单元，该显示单元配置为向工具100的操作者显示各种状态消息。此显示单元还可以包括输入装置，操作者可使用该输入装置来配置装置的各种参数。例如，操作者可使用输入装置来选择或以其他方式配置反冲检测机构的灵敏度水平，这将在下面更详细地讨论。
工具100还可以包括布置成与诸如远程无线装置的远程装置通信的收发器。然后，此装置还可用于配置工具上的一个或多个参数，例如反冲检测和减轻功能的灵敏度。
马达优选地是永磁同步马达(PMSM)，该永磁同步马达是交流(AC)同步马达，其磁场激励由永磁铁提供，并且具有正弦反电动势(反EMF)波形，也称为反电动势(反EMF)波形。PMSM马达通常是已知的，因此在此不作更详细的讨论。例如，在奥斯汀休斯和比尔德鲁里的《电动马达和驱动器》(第五版)，爱思唯尔出版社，ISBN 978-0-08-102615-1，2019中讨论了包括相关控制方法的类似的电动马达。
马达130可以是如图3中示意性示出的三相马达。在此情况下，马达接口120包括三条用于给马达绕组通电的导线。导线从逆变器115馈电，该逆变器通常受来自控制单元110的电流指令控制。逆变器是通常从DC馈电产生一个或多个交流电相位的模块。通过控制马达接口120上的相位的频率和电压，可将马达中的电磁场带入受控旋转以通过马达轴生成正转矩，该正转矩然后可用于为切割盘105供电。电动马达还可用于向马达轴提供负转矩，即，制动切割盘105。
本公开涉及用于手持式电动切断工具的反冲减轻功能，其依赖于快速检测反冲事件的开始，随后通过电动马达受控地且坚决地施加负转矩以快速制动切割盘105。长期以来认为，电磁制动不能足够快地且以足够的力施加以减轻高功率切断工具中的反冲，主要是因为切割盘在操作期间储存了如此多的动能。然而，通过本文公开的技术，能够减轻高功率切断工具中的反冲。该技术不需要机械制动器，这是一个优点。另一个优点是，不需要任何外部传感器来检测反冲状况，因为控制单元可仅基于马达接口120上的信号来执行可靠的检测。然而，应理解，外部传感器可用于补充该***，以便提供增加的可靠性和鲁棒性水平。此外，下面将描述的反冲减轻机构非常快，使得其通常能够在切割盘甚至离开正被切割的物体之前停止反冲，从而防止反冲事件的所有有害影响。
以前已提出了电动手持式工具的电磁制动，但是对于对检测延迟和所产生的制动转矩具有不太严格的要求的其他应用。例如，锤钻等与显著更小的动能相关联，并且因此更容易制动。US 10,675,747B2和US 7,055,620B2示出了用于减轻卡住的钻头的影响的电磁制动***，其不可直接应用于高功率切断工具中的反冲减轻。
US 10,630,223B2描述了电动工具的另一实例，其包括基于电磁制动原理自动制动可旋转工具的装置。本公开描述了一种用于基于外部传感器(例如霍尔效应传感器)来检测反冲状况的机构。传感器配置为测量可旋转作业工具的旋转次数。如果旋转次数从一个时刻到另一个时刻显著降低，则检测到反冲状况，并且触发响应。这种轮询操作很可能不够快以致不能以及时的方式响应切断工具反冲状况，即，在反冲状况开始的几毫秒内。US 10,630,223B2中描述的制动动作主要包括将电动马达与电源断开以便避免对工件的损坏，这是一种相当初步的制动形式，不可能能够应付存在于手持式电动切断工具中的大量动能。而且，没有公开任何主动调节或控制的制动功能。相反，制动操作依赖于电阻的机械切换。一旦触发，US 10,630,223B2中描述的***的反EMF将取决于电动马达轴的角速度，因此所施加的制动转矩将是工具的旋转速度的函数并且不能被控制。总之，US 10,630,223B2中公开的机构对于减轻高功率切断工具中的反冲效应是不理想的，在该高功率切断工具中，与诸如钻头、研磨机和手持锯的其他类型的动力工具相比，动能的量非常大。
为了提供也适合于响应足够快并具有足够制动力的与显著工具惯性相关联的高功率切断工具的反冲减轻功能，本文公开了一种用于通过可旋转切割盘105切割混凝土和石头的手持式电动切断工具100。切断工具100包括电动马达130，该电动马达布置成由控制单元110经由马达控制接口120控制。控制单元110布置成获得指示切割盘105的角速度的数据，并且基于角速度的减小来检测反冲状况。控制单元110布置成响应于检测到反冲状况来控制电动马达130的电磁制动，并且可选地还在电磁制动期间通过控制接口120主动调节来自电动马达130的能量输出。
在这里，“指示角速度”应被解释为任何数据值或数据值序列，从该数据值或数据值序列可至少近似地推断出切割盘的角速度。因此，旋转角度值的时间序列指示角速度，因为可通过微分从该序列获得速度。加速度值的时间序列也指示角速度，因为可通过积分从加速度值推断角速度。因此，应理解，存在许多方式来表示指示角速度的数据。
以相同的方式，存在许多可“基于角速度的减小”检测反冲状况的方式，其从不同类型的数据开始，并且使用不同的方法。本文将讨论许多这种方法，但是应理解，这不应被解释为其中可以执行本技术的实施方式的穷举列表。
检测机构基于监测切割盘105的角速度。如果看到速度突然降低，例如电转子角度或切割盘角度的高水平延迟，则检测到反冲状况。以下将更详细地讨论反冲事件检测机制的细节。在控制单元110已经检测到反冲事件之后，立即对电动马达进行强制制动，以便减轻反冲事件的影响。这种制动包括从电动马达输出的能量的主动控制，以提供强制动力而不损坏切断工具的电气部件。
如上所述，切割盘的反冲检测和制动通常非常快速，以至于在刀片离开被处理的物体之前就使刀片停止。因此，图1中的向上和向后运动K通常可完全避免。即使发生一些反冲运动，从切割盘105转移到机器主体101的能量也将减少到减轻反冲事件的有害影响的水平。值得注意的是，电动马达不是如许多现有技术文献中那样仅从电源140断开。相反，主动调节来自电动马达的能量输出以提供足够强的制动动作来停止反冲事件。
例如，根据一些方面，在制动期间主动调节来自马达的电流，因此可独立于电动马达角速度而使其最大化。这意味着在制动过程期间可控制制动，以总是保持强的制动效果。如果像一些现有技术中那样简单地切换电阻，则电动马达的反EMF将确定制动力，因此为制动能力的改进留出了很多空间。
提供强制动转矩的限制因素是电气***的能量耗散能力。为了制动切割盘105，其动能必须从切割盘转移出去并且由***耗散。能量转移还必须足够快，因为否则动能被转移到机器主体101中以产生反冲运动K。此能量转移在所提出的设计中以电的方式进行。因此，不需要摩擦制动器或其他复杂的机械结构来提供必要的制动转矩。
图4示出了实例反冲减轻***的功能视图。例如从工具100的触发器160获得速度指令。将此速度指令输入到处理器410，其将在下面结合图10进行更详细的讨论。处理器410将速度指令转换为电流指令，将该电流指令发送到逆变器420，该逆变器进而经由马达接口120控制电动马达130。通常，对于大多数电动马达，电流指令被发送到电流控制器。电流控制器然后输出被转换成占空比的电压指令。然后在逆变器硬件中设置占空比。
在马达130是三相马达的情况下，控制接口120包括具有相应相位的三条导线。能量耗散器430连接到逆变器420。此耗散器配置为消耗***中的过剩能量，即，在电磁制动期间耗散来自电动马达130的能量，从而保护电气部件和马达130本身免受危险的高电压。能量耗散模块430可以包括电阻、超级电容器和/或配置有能量吸收能力的电池中的任何一个。根据一些方面，耗散器模块430是电阻，该电阻配置为由处理器410根据向逆变器馈送电力的DC总线的DC电压进行切换。这样，即使在减轻检测到的反冲事件所需的紧急制动期间存在经由马达接口120来自电动马达130的能量的大浪涌，仍可将DC总线上的DC电压电平调节为总是接近目标电平或设定点电平。
应理解，能量耗散模块430可以独立于本文讨论的切断工具的其他方面而实现。例如，本文公开了一种用于通过可旋转切割盘105切割混凝土和石头的手持式电动切断工具100。切断工具100包括布置成由控制单元110经由电动马达控制接口120控制的电动马达130。控制单元110布置成获得指示切割盘105的角速度的数据，并且基于角速度的减小来检测反冲状况。控制单元110布置成响应于检测到反冲状况来控制电动马达130的电磁制动，并且电动切断工具100包括能量耗散模块430，该能量耗散模块配置为在电磁制动期间耗散来自电动马达130的能量。
根据第一实例，如果DC总线电压超过第一阈值，则接通电阻，并且如果DC总线电压低于第二阈值，则断开电阻。第一阈值优选地配置为高于第二阈值，这实际上意味着切换机构与滞后相关联。这种滞后提供了一种鲁棒检测机构。
根据另一实例，诸如PID调节器的调节器布置有设定点或目标DC总线电压值。将此目标DC总线电压值与实际DC总线电压值进行比较，并且使用该差值来确定用于切换电阻的占空比。
根据一些方面，当检测到反冲状况时，通知能量耗散模块430，于是能量耗散模块可在过剩能量到达DC总线之前准备吸收过剩能量。能量耗散模块430可以例如抢先地切换电阻或降低用于执行切换的相关电压阈值或目标电压值。在此情况下，也可以有利地断开电源，因为否则可以从电源汲取电流。
将结合马达接口120进行的电流测量反馈回到处理器410，由此形成闭环马达控制***。根据一些方面，控制单元110配置为通过根据用于制动可旋转切割盘105的时间限制施加可配置的制动转矩来电磁地制动电动马达130。这意味着所施加的制动转矩可配置成用于特定工具，以便减轻反冲事件。一些工具可能需要更大的转矩以便足够快地制动，而其他切割工具可能需要更小的力。因此，可降低电动马达制动得太猛烈或制动到其他电气部件的风险。
根据其他方面，控制单元110配置为以根据切断工具100的DC总线电压确定的转矩电磁地制动电动马达130。这样，可避免DC总线的过载，这是一个优点。例如，在电动马达130的电磁制动期间，可通过切换与阻抗相关联的装置，例如电阻器，调节DC总线电压。
处理器保持对转子角的估计。存在许多已知的方式来估计电动机中的转子角，例如，基于如图4中示意性地示出的电流测量，例如，在奥斯汀休斯和比尔德鲁里的《电动马达和驱动器》(第五版)，爱思唯尔出版社，ISBN 978-0-08-102615-1，2019中详细讨论了该主题。
现在将描述用于基于在控制接口120上进行的电流测量估计转子角的方法的一个实例。该方法还使用与电动马达相关联的参考电压，即，电流调节器机构所基于的参考电压。假设参考电压(例如用于电动马达的电流调节器所使用的参考电压)与在感兴趣的时间窗口上电动马达的各个相位上的实际平均电压足够相似。为了清楚起见，***中的电流调节器产生参考电压以调节电流。然而，这可以本领域已知的多种不同方式来实现。
首先将参考电压和控制接口电流变换到复静止域中，即，马达电流iab和马达参考电压vab被表示为复数。这通常被称为克拉克变换。
iab＝ia+j*ib
vab＝va+j*vb
基于这些矢量，定子的复数值磁通量
ψs，ab＝ψs，a+j*ψs，b
通过对所施加的电压和电阻性电压降之间的差值进行积分来估计，通过与先前估计的定子通量成比例的阻尼因子来调节。增加阻尼因子主要是为了使所估计的转子角值更具鲁棒性。
给定定子磁通量，减去绕组感应的通量(基于马达绕组电感和马达电流的乘积导出)以便获得复合转子磁通量
ψr，ab＝ψr，a+j*ψr，b
因此，令R表示马达电阻，并且L表示马达电感，则复ab平面中的电动马达方程(在克拉克变换之后)由下式给出
Figure BDA0004179369080000161
Figure BDA0004179369080000162
其可被改写为
Figure BDA0004179369080000163
Figure BDA0004179369080000164
这些值可直接积分以获得定子通量。然而，优选地引入阻尼项以使所估计的转子角稳定。这种阻尼项操作的一个实例是
ψs，a[k]+＝(va[k]＝R*ia[k]-K*ψs，a[k-1])dt
ψs，b[k]+＝(vb[k]-R*ib[k]-K*ψs，b[k-1])dt
其中，K是阻尼因子，K*ψs，a[k-1]是上面提到的阻尼项，k是时间索引，并且dt是递归的时间步长。绕组感应通量被作为下式而减去
ψr，a[k]＝ψs，a[k]-L*ia[k]
ψr，b[k]＝ψs，b[k]＝L*ib[k]
然后，可选地，通过低通滤波器等对此值进行滤波，以抑制噪声和失真。如果应用滤波，则可能必需一些延迟补偿来解决由滤波引入的延迟以及由例如计算等引起的其他延迟。
转子角可作为所估计的转子通量ψr，ab的角度(即转子磁通角)而得到。此角度可例如使用带符号的弓形切线函数(也称为atan2函数)来确定。
α[k]＝atan2(ψr，b[k]，ψr，a[k])+β
其中α是转子角，并且其中β是角度补偿，其配置为例如通过滤波操作来补偿引入的延迟。
根据另一实例，控制单元110布置成基于指示电动马达的转子磁通角的数据来确定电动马达的转子的角位置，即转子角，并且获得指示作为转子角位置随时间的差(即时间导数或时间差值)的角速度的数据。控制单元110例如可以布置成基于控制接口(120)上的测量电流、或者基于与电动马达130相关联的测量或以其他方式确定的反电磁力(EMF)来获得指示电动马达的转子磁通角的数据。
为了改进对转子位置和速度两者的估计，可应用滤波以降低测量噪声。这种滤波可以包括例如正常的低通滤波或诸如卡尔曼滤波等的更先进的滤波技术。然而，太多的噪声抑制滤波可能增加不期望的检测延迟。
根据一些方面，控制单元110布置成通过第一低通滤波器和第二低通滤波器处理指示切割盘105的角速度的数据。第一低通滤波器具有与第二低通滤波器相比更大的带宽。第一低通滤波器用于反冲事件检测，否则应用第二低通滤波器。这样，在正常操作期间，噪声抑制很高，但是***不能对变化快速响应，并且在检测反冲事件时将招致太多延迟。根据一个实例，角位置，即轴或工具角度，由滤波器过滤以抑制噪声和寄生干扰，角速度通过差分运算由此确定。在初始滤波之后，具有不同带宽的两个滤波器可布置成确定速度。然后，更低带宽的滤波器可有利地用于控制电动马达，而更高的带宽可用于检测反冲。
根据其他方面，控制单元110配置为以低于与马达轴角速度的最大变化率相关联的最大制动转矩水平的制动转矩电磁地制动电动马达130。这意味着将以受控方式进行马达制动，这允许例如保持图4中的对转子角的精确估计。如果马达轴角速度的变化率超过预定的或可配置的阈值，则可减小制动力。
应理解，用于检测角位置和速度而无需外部传感器的布置可独立于在工具中使用的制动方法而实现。因此，本文还公开了一种用于通过可旋转切割盘105切割混凝土和石头的手持式电动切断工具100。切断工具100包括布置成由控制单元110经由马达控制接口120控制的电动马达130。控制单元110布置成基于电动马达130的所估计的转子磁通角来确定电动马达的转子的角位置，并且基于转子的角位置随时间的变化率来获得指示切割盘105的角速度的数据。控制单元110布置成基于切割盘105的角速度的减小来检测反冲状况，并且响应于检测到反冲状况而电磁地制动电动马达130。
图5中示出了反冲检测器模块440的实例功能视图。此模块对转子角数据进行操作，该转子角数据首先被微分510一次以获得转子速度，然后再次被微分520以获得转子加速度。该微分可选地与滤波操作相关联以抑制测量噪声。然而，应理解，所有这种噪声抑制滤波都增加了不期望的检测延迟，因此，应在***中的检测延迟与噪声抑制能力之间作出平衡，如上文讨论的。
反冲检测由评估模块530执行，该评估模块将转子加速度与检测阈值进行比较。如果检测到足够大的负加速度，则检测到反冲事件，并且由评估模块530发出制动指令。换句话说，控制单元110布置成确定与电动马达130相关联的角加速度，并且基于所确定的角加速度和检测阈值之间的比较来检测反冲状况。
与检测阈值的实现相关的各方面可以独立于本文公开的其他方面来实现。因此，本文公开了一种用于通过可旋转切割盘105切割混凝土和石头的手持式电动切断工具100。切断工具100包括布置成由控制单元110经由马达控制接口120控制的电动马达130。控制单元110布置成获得指示切割盘105的角速度的数据，并且基于角速度的减小检测反冲状况，并且响应于检测到反冲状况而控制电动马达130的电磁制动。控制单元110布置成确定与电动马达130相关联的角加速度，并且基于所确定的角加速度和可配置的检测阈值之间的比较来检测反冲状况。在其适于切断工具的当前操作条件的意义上说，此可配置阈值也可以是可变的。
检测阈值可以手动配置，或者根据一些其他的机器相关参数(例如切割盘规格)来配置。检测阈值还可以布置成通过来自远程单元(例如移动装置或远程服务器)的无线或有线链路来配置。
理想的检测阈值可通过测试或通过计算机模拟来达到。例如，检测阈值可配置在5000rad/s2至35000rad/s2之间、并且优选地在10000rad/s2至30000rad/s2之间的角加速度处。
如果可旋转切割盘105的工具直径为大约10英寸，例如在9英寸至11英寸之间，则检测阈值可配置在5000rad/s2至35000rad/s2之间、并且优选地在20000rad/s2至35000rad/s2之间的角加速度处。
如果可旋转切割盘105的工具直径为大约12英寸，例如在11英寸至13英寸之间，则检测阈值可配置在25000rad/s2至35000rad/s2之间、并且优选地为大约29000rad/s2的角加速度处。
如果可旋转切割盘105的工具直径为大约14英寸，例如在13英寸至15英寸之间，则检测阈值可配置在25000rad/s2至35000rad/s2之间、并且优选地为大约29000rad/s2的角加速度处。
如果可旋转切割盘105的工具直径为大约16英寸，例如在15英寸至17英寸之间，则检测阈值可配置在15000rad/s2至25000rad/s2之间、并且优选地为大约20000rad/s2的角加速度处。
通常，理想的检测阈值随着工具惯性的增加而减小，使得大直径工具与小直径工具相比具有更小的检测阈值。
控制单元可选地布置成在检测到反冲状况之后的时间窗口期间防止工具的操作。这是因为一些工具部件在制动操作期间可能变热，并且在工具可再次使用之前需要冷却。时间窗口可以在5秒至30秒之间长，并且优选地为大约25秒。当然，期望尽可能减小此时间窗口，因为这对于经历重复反冲状况的操作者来说可能是麻烦的。因此，根据工具惯性设置时间窗口可能是有利的。在此情况下，与更小惯性工具相比，大惯性工具可具有更长的时间窗口。时间窗口还可根据电动马达和/或能量耗散模块的温度来配置。在此情况下，在工具温度且特别是马达温度相对低的情况下，可减小时间窗口，而在一个或多个温度较高的情况下，可延长时间窗口。事实上，时间窗口可布置成由温度阈值而不是窗口上的时间限制来终止。
根据其他方面，控制单元可布置成在电动马达起动之后的一时间段期间抑制反冲状况的检测。这可以减小误报(即，作为工具起动期间的干扰的结果的反冲检测)的数量，其中马达电流可能有些波动。控制单元还可以布置成抑制对反冲状况的检测，除非工具接合待切割的物体。这可经由马达电流来检测，因为当工具接合待切割的物体时马达经历负载的变化。这也可通过一些布置在工具上的其他传感器来检测，例如配置成与保持切割盘的臂连接的应变仪，或者连接在切割盘105和工具主体之间(例如支撑臂150和机器主体101之间)的线性位移传感器。
根据一些方面，控制单元110布置成还基于与电动马达130相关联的角速度通过基于最小角速度调节反冲检测来检测反冲状况。此角速度可以是例如由一阶微分器510产生的估计的转子速度，可能应用了一些附加的滤波。该调节可以例如包括要求某一最小初始速度以便检测反冲事件。此调节的基本原理是，在低旋转切割盘速度下通常不会发生严重的反冲事件。而且，当切割盘从静止或从低速加速时，对转子加速度的估计可能与启动阶段期间的大误差相关联。
因此，公开了一种用于通过可旋转切割盘105切割混凝土和石头的手持式电动切断工具100。切断工具100包括布置成由控制单元110经由马达控制接口120控制的电动马达130。控制单元110布置成获得指示切割盘105的角速度的数据，并且基于角速度的减小来检测反冲状况。控制单元110还布置成确定与电动马达130相关联的角加速度，并且如果切割盘105的角速度高于速度阈值，则基于所确定的角加速度和检测阈值之间的比较来检测反冲状况。这样，可避免误检。这里，如同在所提出的构思的大多数版本中一样，检测阈值可以是可变的检测阈值，例如，根据所使用的切割盘的操作条件或类型可手动配置或自动确定的检测阈值。
还公开了一种用于通过可旋转切割盘105切割混凝土和石头的手持式电动切断工具100，切断工具100包括布置成由控制单元110经由马达控制接口120控制的电动马达130，其中，控制单元110布置成获得指示切割盘105的角速度的数据，并且基于角速度的减小来检测反冲状况，其中，控制单元110布置成确定与电动马达130相关联的角加速度，并且基于所确定的角加速度和检测阈值之间的比较来检测反冲状况，其中，可变的检测阈值布置成根据工具100的一个或多个操作状况和/或根据配置输入信号来确定。操作条件可以例如包括工具惯性、工具类型、工具角速度或者工具是否与待切割的物体接合。配置输入信号可以是从操作者获得的信号，或者是作为配置文件的一部分接收的配置信号，例如从无线装置、远程服务器或其他配置实体接收的配置文件。根据一些方面，改变可变检测阈值的可能性可被限制在某一预定范围内，以便防止反冲检测***的失效或故障。
因此，配置输入信号可以由操作者使用一些形式的输入装置来产生，例如机器主体101上的输入显示装置，或者远离机器布置的输入装置，例如智能电话或其他无线装置。然后，操作者可以例如从多种预定的切割盘类型(尺寸、重量等)进行选择。手持式电动切断工具100还可以布置成检测新的切割盘何时已组装在支撑臂150上，并且在允许操作之前提示用户新的配置，或者简单地利用配置工具的请求来触发通知。
此外，本文公开了一种用于通过可旋转切割盘105切割混凝土和石头的手持式电动切断工具100。切断工具100包括布置成由控制单元110经由如上所述的马达控制接口120来控制的电动马达130。控制单元110布置成获得指示切割盘105的角速度的数据，并且基于角速度的减小来检测反冲状况。控制单元110还布置成确定与电动马达130相关联的角加速度，并且基于所确定的角加速度和可从至少两个不同阈值中选择的检测阈值之间的比较来检测反冲状况。因此，应理解，在可从一组预先配置的阈值中选择的意义上说，检测阈值是可变的。例如，检测阈值可根据安装在机器上的当前切割盘从该组中选择。不同的切割盘在使用时与不同的惯性量相关联，因此理想地具有不同的检测阈值以检测反冲状况。通常，与重量更轻的切割盘相比，重量更重的盘改变速度更慢。此外，更轻重量的切割盘趋向于在速度上呈现更多波动，从而需要更多滤波，即，更小带宽的滤波器。通常，检测阈值可配置在5000rad/s2至35000rad/s2之间、并且优选地在10000rad/s2至30000rad/s2之间、并且更优选地在20000rad/s2至30000rad/s2之间的角加速度处，这取决于所使用的切割盘的类型和操作环境。
根据一个实例，检测阈值可以是可手动配置的。在此情况下，配置数据手动地输入到评估模块530，在此其用于确定检测阈值。
根据其他方面，控制单元110布置成获得指示可旋转切割盘105的工具直径或工具惯性的数据，并且基于指示工具直径或工具惯性的数据来调节检测阈值。此数据可以例如由控制单元110作为手动输入来获得。在此，指示工具直径的数据还指示与切割盘105相关联的惯性量。惯性越大，在反冲事件期间必须处理的动能就越多。这意味着具有不同重量和不同工具直径的不同类型的工具可能需要不同的检测阈值，以便反冲减轻功能提供期望的性能。
控制单元110还可布置成基于计算或估计的工具惯性获得指示工具直径或工具惯性的数据。此工具惯性例如可基于在从静止或低速状况加速期间由电动马达汲取的电流来确定，即，其可从切割盘105的加速期间在图4中的控制接口120上的电流测量中确定。处理器410可以包括允许在估计的工具惯性值和合适的检测阈值之间转换的查找表等。或者，可使用解析函数来从估计的工具惯性确定合适的检测阈值。而且，用于确定例如转子加速度值的低通滤波操作可根据这种估计的工具惯性来配置。这是因为期望高惯性工具稍微更慢地改变转子速度，这可以保证减小的滤波带宽以在估计例如转子速度和转子加速度时抑制更多的噪声。
切断工具还可以包括射频识别(RFID)读取器。在此情况下，控制单元110可布置成经由RFID读取器从嵌入到切割盘105中或以其他方式布置成与切割盘105连接的RFID装置获得指示工具直径或工具惯性的数据。根据另一实例，工具数据可以存储在远程服务器上。如果切断工具包括无线电收发器，则控制单元110可布置成经由无线电收发器从远程服务器获得指示工具直径或工具惯性的数据。
切断工具也可以包括用于识别例如工具类型的其他装置。这种用于识别的装置可以包括光学可读标签，例如QR码或类似于穿孔卡的符号，其可被光学读取并用于索引例如远程服务器上的数据库，以获得指示工具直径或工具惯性的数据。
当然，也可将指示工具直径或工具惯性的数据手动输入到控制单元110。
旋转数据也可从外部传感器获得，例如霍尔效应传感器，其布置成测量驱动装置中的轴(例如马达轴或滑轮轴、或者甚至切割工具105的轴本身)的旋转速度。此旋转数据可与直接从电动马达获得的转子角估计数据结合使用，或者其可代替此数据用作由此可执行反冲检测的替代信息源。
参考图6至图8，切断工具100可以包括支撑臂150中的皮带驱动装置，其配置为提供将电动马达驱动轴的旋转速度减小到适合于处理混凝土的速度(例如大约3500-4500转/分钟(rpm))的驱动比。这是一个优点，因为在减小的发动机速度下操作的电动马达更昂贵，并且通常比在9000-10000rpm左右操作的标准马达重量更大。这种传动比需要在马达驱动轴处使用更小的滑轮来驱动连接到作业工具的更大的滑轮。然而，如果更大的滑轮直接同轴地附接到可旋转作业工具，则可获得的切割深度可能由于大皮带滑轮而减小。
图6至图8所示的驱动装置基于驱动带部分和齿轮传动部分的组合。皮带驱动部分包括第一滑轮610和第二滑轮630，其中驱动带620位于它们之间。为了相对于第一滑轮的旋转速度减小刀片速度，第二滑轮具有比第一滑轮大的节径。这种驱动比增加了转矩并减小了速度，使得可旋转作业工具适合于干切割操作。驱动布置还包括如图8所示的齿轮传动部分。齿轮传动部分包括第一齿轮810和第二齿轮820。第一齿轮810同轴地连接到第二滑轮630，并且第二齿轮820布置成同轴地连接到可旋转作业工具105。因此，当第一滑轮610旋转时，皮带620在相同的旋转方向上驱动第二滑轮630。同轴地连接到第一齿轮810的第二滑轮然后在与第一滑轮610相同的旋转方向上驱动第一齿轮。第一齿轮810径向地连接到第二齿轮820，并且因此在相反的旋转方向上驱动第二齿轮。因此，第一滑轮的旋转方向和作业工具105的旋转方向R彼此相反。当使用电动马达作为动力源时，这不是问题，该电动马达可配置为在任何方向上旋转。因此，所公开的驱动布置特别适用于电动马达。
齿轮传动部分的尺寸设计成支持电动马达的制动作用，以便对于给定的皮带尺寸，可旋转作业工具在5ms内从大约50m/sec的旋转速度停止旋转。实际上，这意味着，由于齿轮传动部分，动力源可更积极地参数化以用于制动操作，而不会对皮带驱动部分(特别是皮带)提出过度的要求，这是一个优点。
根据一些方面，第一齿轮810的节径与第二齿轮820的节径的比率在0.4至0.6之间，优选地为0.56。根据一个实例，第一齿轮810具有在20mm至35mm之间的节径，优选地为28mm，并且第二齿轮820具有在40mm至60mm之间的节径，优选地为50mm。关于皮带驱动部分，第一滑轮610可以与在30mm至40mm之间、优选地为35.4mm的节径相关联，并且第二滑轮630可以与在60mm至70mm之间、优选地为64.85mm的节径相关联。根据本发明的各方面，第一滑轮的节径与第二滑轮的节径之间的比率在0.4至0.6之间，优选地为大约0.55。在皮带驱动部分中可使用各种类型的驱动带，例如V形带或齿形带。
因此，根据一些方面，切断工具100包括支撑臂150，其中，可旋转切割盘105布置成由电动马达130经由皮带驱动装置610、620、630和齿轮传动装置810、820驱动。
本文还公开了一种用于通过可旋转切割盘105切割混凝土和石头的手持式电动切断工具100。切断工具100包括布置成由控制单元110经由马达控制接口120控制的电动马达130，如图2和图3所示。控制单元110布置成基于控制接口120上的电流来确定电动马达130的转子的角位置，或者等同地，确定电动马达轴的角位置，并且基于转子(或轴)的角位置随时间的变化率来获得指示切割盘105的角速度的数据。控制单元110布置成基于切割盘105的角速度的减小来检测反冲状况，并且响应于检测到反冲状况来控制电动马达130的电磁制动。
图9是示出了方法的流程图，示出了在控制单元110中用于减轻手持式电动切断工具100中的反冲的方法，该手持式电动切断工具布置成用于通过可旋转切割盘105切割混凝土和石头，其中，切断工具100包括布置成由控制单元110经由马达控制接口120控制的电动马达130。该方法包括：
获得指示切割盘105的角速度的数据(S1)，
基于角速度的减小检测反冲状况(S2)，以及
响应于检测到反冲状况而电磁地制动电动马达130(S3)。
可选地，该方法还包括在电磁制动期间通过控制接口120主动调节来自电动马达130的能量输出(S4)。
图10在多个功能单元方面示意性地示出了控制单元110的一般部件。处理电路1010使用能够执行存储在计算机程序产品(例如以存储介质1030的形式)中的软件指令的适合的中央处理单元CPU、多处理器、微控制器、数字信号处理器DSP等中的一个或多个的任意组合来提供。处理电路1010可以进一步提供为至少一个专用集成电路ASIC或现场可编程门阵列FPGA。
特别地，处理电路1010配置为致使装置180执行一组操作或步骤，例如结合图9讨论的方法和以上讨论。例如，存储介质1030可以存储这组操作，并且处理电路1010可以配置为从存储介质1030检索这组操作以致使装置执行这组操作。这组操作可以作为一组可执行指令来提供。因此，处理电路1010由此布置成执行如本文公开的方法。
存储介质1030还可以包括永久性存储装置，例如，其可以是磁存储器、光存储器、固态存储器或甚至远程安装的存储器中的任何单个或组合。
装置110可以进一步包括用于与至少一个外部装置通信的接口1020。这样，接口1020可以包括一个或多个发送器和接收器，其包括模拟和数字部件以及适当数量的用于有线或无线通信的端口。
处理电路1010例如通过向接口1020和存储介质1030发送数据和控制信号、通过从接口1020接收数据和报告以及通过从存储介质1030检索数据和指令来控制控制单元110的一般操作。
图11示出了携带计算机程序的计算机可读介质1110，该计算机程序包括用于当所述程序产品在计算机上运行时执行图9所示的方法的程序代码装置1120。计算机可读介质和代码装置可以一起形成计算机程序产品1100。

Claims (58)

1.一种用于通过可旋转切割盘(105)切割混凝土和石头的手持式电动切断工具(100)，所述切断工具(100)包括布置成由控制单元(110)经由马达控制接口(120)控制的电动马达(130)，
其中，所述控制单元(110)布置成获得指示所述切割盘(105)的角速度的数据，并且基于角速度的减小来检测反冲状况，
其中，所述控制单元(110)布置成响应于检测到反冲状况来控制所述电动马达(130)的电磁制动，并且
其中，所述控制单元(110)布置成在所述电磁制动期间通过所述控制接口(120)主动调节来自所述电动马达(130)的能量输出。
2.根据权利要求1所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述控制单元(110)布置成基于所述控制接口(120)上的测量电流来估计所述电动马达(130)的转子角，并且获得指示作为所述转子角随时间的差的角速度的所述数据。
3.根据前述权利要求中任一项所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述控制单元(110)布置成基于指示所述电动马达的转子磁通角的数据来确定所述电动马达的所述转子角，并且获得指示作为所述转子角随时间的差的角速度的所述数据。
4.根据前述权利要求中任一项所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述控制单元(110)布置成通过第一低通滤波器和第二低通滤波器处理指示所述切割盘(105)的所述角速度的所述数据，其中，所述第一低通滤波器具有与所述第二低通滤波器相比更大的带宽，其中，所述第一低通滤波器应用于反冲事件检测，并且其中，所述第二低通滤波器以其他方式应用。
5.根据前述权利要求中任一项所述的手持式电动切断工具(100)，包括配置为在所述电磁制动期间耗散来自所述电动马达(130)的能量的能量耗散模块(430)。
6.根据权利要求5所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述能量耗散模块(430)包括电阻、超级电容器、与主电源的电缆连接和/或配置有能量吸收能力的电池中的任何一个。
7.根据前述权利要求中任一项所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述控制单元(110)布置成至少部分地从外部传感器获得指示所述切割盘(105)的角速度的所述数据。
8.根据前述权利要求中任一项所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述控制单元(110)布置成通过确定与所述电动马达(130)相关联的角加速度来确定所述切割盘(105)的角速度的减小，并且基于所确定的角加速度与检测阈值之间的比较来检测所述反冲状况。
9.根据权利要求8所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述控制单元(110)布置成还基于与所述电动马达(130)相关联的角速度通过基于最小角速度调节反冲检测来检测所述反冲状况。
10.根据权利要求8至9中任一项所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述检测阈值是能手动配置的。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述控制单元(110)布置成获得指示所述可旋转切割盘(105)的工具直径或指示所述可旋转切割盘(105)的工具惯性的数据，并且基于指示工具直径或工具惯性的所述数据来调节所述检测阈值。
12.根据权利要求11所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述控制单元(110)布置成从手动输入获得指示所述工具直径或工具惯性的所述数据。
13.根据权利要求11所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述控制单元(110)布置成基于计算的或估计的工具惯性来获得指示所述工具直径或工具惯性的所述数据，其中，所述工具惯性布置成基于在加速期间由所述电动马达汲取的电流来确定。
14.根据权利要求11所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述切断工具包括射频识别RFID读取器，并且其中，所述控制单元(110)布置成经由所述RFID读取器从嵌入到所述切割盘(105)中的RFID装置获得指示所述工具直径或工具惯性的所述数据。
15.根据权利要求11所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述切断工具包括用于从布置在所述工具上或与所述工具相关联的工具包装上的光学可读标签检测工具识别数据ID并基于所述工具ID获得指示所述工具直径或工具惯性的所述数据的装置。
16.根据权利要求8至15中任一项所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述检测阈值配置在5000rad/s2至35000rad/s2之间、并优选地在10000rad/s2至30000rad/s2之间的角加速度处。
17.根据权利要求8至15中任一项所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述可旋转切割盘(105)的所述工具直径为10英寸或在9至11英寸之间，其中，所述检测阈值配置在5000rad/s2至35000rad/s2之间、并优选地在20000rad/s2至35000rad/s2之间的角加速度处。
18.根据权利要求8至15中任一项所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述可旋转切割盘(105)的所述工具直径为12英寸或在11至13英寸之间，其中，所述检测阈值配置在25000rad/s2至35000rad/s2之间、并优选地为大约29000rad/s2的角加速度处。
19.根据权利要求8至15中任一项所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述可旋转切割盘(105)的所述工具直径为14英寸或在13至15英寸之间，其中，所述检测阈值配置在25000rad/s2至35000rad/s2之间、并优选地为大约29000rad/s2的角加速度处。
20.根据权利要求8至15中任一项所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述可旋转切割盘(105)的所述工具直径为16英寸或在15至17英寸之间，其中，所述检测阈值配置在15000rad/s2至25000rad/s2之间、并优选地为大约20000rad/s2的角加速度处。
21.根据前述权利要求中任一项所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述切断工具包括无线电收发器，并且其中，所述控制单元(110)布置成经由所述无线电收发器从远程服务器获得指示所述工具直径或工具惯性的数据。
22.根据前述权利要求中任一项所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述控制单元(110)配置为通过根据用于制动所述可旋转切割盘(105)的预定时间限制施加可配置的制动转矩来控制所述电动马达(130)的所述电磁制动。
23.根据前述权利要求中任一项所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述控制单元(110)配置为控制所述电动马达(130)的所述电磁制动以产生根据所述切断工具(100)的直流DC总线电压确定的转矩。
24.根据权利要求5所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述控制单元(110)配置为控制所述电动马达(130)的所述电磁制动以产生根据所述能量耗散模块(430)的能量耗散能力确定的转矩。
25.根据前述权利要求中任一项所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述切断工具(100)的直流DC总线电压通过在所述电动马达(130)的电磁制动期间切换与阻抗相关联的装置来调节。
26.根据前述权利要求中任一项所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述控制单元(110)配置为控制所述电动马达(130)的所述电磁制动以产生低于与马达轴角速度的最大变化率相关联的最大制动转矩水平的制动转矩。
27.根据前述权利要求中任一项所述的手持式电动切断工具(100)，包括支撑臂(150)，其中，所述可旋转切割盘(105)布置成由所述电动马达(130)经由皮带传动装置(610、620、630)和齿轮传动装置(810、820)来驱动。
28.根据前述权利要求中任一项所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述控制单元(110)布置成在检测到所述反冲状况之后的时间窗口期间防止所述工具的操作。
29.根据权利要求28所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述时间窗口在2至30秒之间长、或在5至25秒之间长、并优选地为大约25秒。
30.根据权利要求28或29所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述时间窗口根据工具惯性来配置。
31.根据权利要求28至30中任一项所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述时间窗口根据所述电动马达(130)和/或所述能量耗散模块(430)的温度来配置。
32.根据前述权利要求中任一项所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述控制单元(110)布置成在所述电动马达(130)启动之后的一时间段期间抑制对反冲状况的检测。
33.根据前述权利要求中任一项所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述控制单元(110)布置成抑制对反冲状况的检测，除非所述工具接合待切割的物体。
34.一种在控制单元(110)中用于减轻手持式电动切断工具(100)中的反冲的方法，所述手持式电动切断工具布置成用于通过可旋转切割盘(105)切割混凝土和石头，其中，所述切断工具(100)包括布置成由所述控制单元(110)经由马达控制接口(120)控制的电动马达(130)，所述方法包括：
获得指示所述切割盘(105)的角速度的数据(S1)，
基于角速度的减小来检测反冲状况(S2)，以及
响应于检测到反冲状况来控制所述电动马达(130)的电磁制动(S3)，其中，所述控制包括在所述电磁制动期间通过所述控制接口(120)主动调节来自所述电动马达(130)的能量输出(S4)。
35.一种用于通过可旋转切割盘(105)切割混凝土和石头的手持式电动切断工具(100)，所述切断工具(100)包括布置成由控制单元(110)经由马达控制接口(120)控制的电动马达(130)，
其中，所述控制单元(110)布置成基于所述控制接口(120)上的电流来确定所述电动马达(130)的转子的角位置，并且基于所述转子的所述角位置随时间的变化率来获得指示所述切割盘(105)的角速度的数据，
其中，所述控制单元(110)布置成基于所述切割盘(105)的角速度的减小来检测反冲状况，并且响应于检测到反冲状况来控制所述电动马达(130)的电磁制动，并且
其中，所述控制单元(110)布置成在所述电磁制动期间通过所述控制接口(120)主动调节来自所述电动马达(130)的能量输出。
36.一种用于通过可旋转切割盘(105)切割混凝土和石头的手持式电动切断工具(100)，所述切断工具(100)包括布置成由控制单元(110)经由马达控制接口(120)控制的电动马达(130)，
其中，所述控制单元(110)布置成获得指示所述切割盘(105)的角速度的数据，并且基于角速度的减小来检测反冲状况，
其中，所述控制单元(110)布置成响应于检测到反冲状况来控制所述电动马达(130)的电磁制动，
其中，所述电动切断工具(100)包括配置为在所述电磁制动期间耗散来自所述电动马达(130)的能量的能量耗散模块(430)。
37.根据权利要求36所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述控制单元(110)配置为控制所述电动马达(130)的所述电磁制动以产生根据所述能量耗散模块(430)的能量耗散能力确定的转矩。
38.根据权利要求36或37所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述能量耗散模块(430)包括电阻、超级电容器、与主电源的电缆连接和/或配置有能量吸收能力的电池中的任何一个。
39.根据权利要求36至38中任一项所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述切断工具(100)的直流DC总线电压通过在所述电动马达(130)的电磁制动期间切换与阻抗相关联的装置来调节。
40.一种用于通过可旋转切割盘(105)切割混凝土和石头的手持式电动切断工具(100)，所述切断工具(100)包括布置成由控制单元(110)经由马达控制接口(120)控制的电动马达(130)，
其中，所述控制单元(110)布置成获得指示所述切割盘(105)的角速度的数据，并且基于角速度的减小来检测反冲状况，
其中，所述控制单元(110)布置成响应于检测到反冲状况来控制所述电动马达(130)的电磁制动，
其中，所述控制单元(110)布置成确定与所述电动马达(130)相关联的角加速度，并且基于所确定的角加速度与可配置的检测阈值之间的比较来检测所述反冲状况。
41.根据权利要求40所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述控制单元(110)布置成还基于与所述电动马达(130)相关联的角速度通过基于最小角速度调节反冲检测来检测所述反冲状况。
42.根据权利要求40至41中任一项所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述检测阈值是能手动配置的和/或能远程配置的。
43.根据权利要求40至42中任一项所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述控制单元(110)布置成获得指示所述可旋转切割盘(105)的工具直径或指示所述可旋转切割盘(105)的工具惯性的数据，并且基于指示工具直径或工具惯性的所述数据来调节所述检测阈值。
44.根据权利要求43所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述控制单元(110)布置成从手动输入获得指示所述工具直径或工具惯性的所述数据。
45.根据权利要求43所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述控制单元(110)布置成基于计算的或估计的工具惯性获得指示所述工具直径或工具惯性的所述数据，其中，所述工具惯性布置成基于在加速期间由所述电动马达汲取的电流来确定。
46.根据权利要求43所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述切断工具包括射频识别RFID读取器，并且其中，所述控制单元(110)布置成经由所述RFID读取器从嵌入到所述切割盘(105)中的RFID装置获得指示所述工具直径或工具惯性的所述数据。
47.根据权利要求43所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述切断工具包括用于从布置在所述工具上或与所述工具相关联的工具包装上的光学可读标签检测工具识别数据ID并且基于所述工具ID获得指示所述工具直径或工具惯性的所述数据的装置。
48.根据权利要求40至47中任一项所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述检测阈值配置在5000rad/s2至35000rad/s2之间、并优选地在10000rad/s2至30000rad/s2之间的角加速度处。
49.根据权利要求40至47中任一项所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述可旋转切割盘(105)的所述工具直径为10英寸或在9至11英寸之间，其中，所述检测阈值配置在5000rad/s2至35000rad/s2之间、并优选地在20000rad/s2至35000rad/s2之间的角加速度处。
50.根据权利要求40至47中任一项所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述可旋转切割盘(105)的所述工具直径为12英寸或在11至13英寸之间，其中，所述检测阈值配置在25000rad/s2至35000rad/s2之间、并优选地为大约29000rad/s2的角加速度处。
51.根据权利要求40至47中任一项所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述可旋转切割盘(105)的所述工具直径为14英寸或在13至15英寸之间，其中，所述检测阈值配置在25000rad/s2至35000rad/s2之间、并优选地为大约29000rad/s2的角加速度处。
52.根据权利要求40至47中任一项所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述可旋转切割盘(105)的所述工具直径为16英寸或在15至17英寸之间，其中，所述检测阈值配置在15000rad/s2至25000rad/s2之间、并优选地为大约20000rad/s2的角加速度处。
53.根据权利要求40至52中任一项所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述控制单元(110)布置成基于所确定的角加速度与能从至少两个不同的阈值中选择的检测阈值之间的比较来检测所述反冲状况。
54.一种用于通过可旋转切割盘(105)切割混凝土和石头的手持式电动切断工具(100)，所述切断工具(100)包括布置成由控制单元(110)经由马达控制接口(120)控制的电动马达(130)，
其中，所述控制单元(110)布置成获得指示所述切割盘(105)的角速度的数据，并且基于角速度的减小来检测反冲状况，
其中，所述控制单元(110)布置成确定与所述电动马达(130)相关联的角加速度，并且基于所确定的角加速度与可变检测阈值之间的比较来检测所述反冲状况，
其中，所述可变检测阈值布置成根据所述工具(100)的一个或多个操作条件和/或根据配置输入信号来确定。
55.一种用于通过可旋转切割盘(105)切割混凝土和石头的手持式电动切断工具(100)，所述切断工具(100)包括布置成由控制单元(110)经由马达控制接口(120)控制的电动马达(130)，
其中，所述控制单元(110)布置成获得指示所述切割盘(105)的角速度的数据，并且基于角速度的减小来检测反冲状况，
其中，所述控制单元(110)布置成确定与所述电动马达(130)相关联的角加速度，并且基于所确定的角加速度与能从至少两个不同的阈值中选择的检测阈值之间的比较来检测所述反冲状况。
56.一种用于通过可旋转切割盘(105)切割混凝土和石头的手持式电动切断工具(100)，所述切断工具(100)包括布置成由控制单元(110)经由马达控制接口(120)控制的电动马达(130)，
其中，所述控制单元(110)布置成获得指示所述切割盘(105)的角速度的数据，并且基于角速度的减小来检测反冲状况，
其中，所述控制单元(110)布置成确定与所述电动马达(130)相关联的角加速度，并且基于所确定的角加速度与检测阈值之间的比较来检测所述反冲状况，
其中，所述检测阈值配置在5000rad/s2至35000rad/s2之间、且优选地在10000rad/s2至30000rad/s2之间、且更优选地在20000rad/s2至30000rad/s2之间的角加速度处。
57.一种用于通过可旋转切割盘(105)切割混凝土和石头的手持式电动切断工具(100)，所述切断工具(100)包括布置成由控制单元(110)经由马达控制接口(120)控制的电动马达(130)，
其中，所述控制单元(110)布置成获得指示所述切割盘(105)的角速度的数据，并且基于角速度的减小来检测反冲状况，
其中，所述控制单元(110)布置成确定与所述电动马达(130)相关联的角加速度，并且如果所述切割盘(105)的所述角速度高于速度阈值，则基于所确定的角加速度与检测阈值之间的比较来检测所述反冲状况。
58.根据权利要求57所述的手持式电动切断工具(100)，其中，所述检测阈值是可变检测阈值。
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