基于無刷電機的智能化電動工具控制系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電動工具和園林工具領(lǐng)域，具體為一種基于無刷電機的智能化電動工 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工具和園林工具，例如電鉆、電動扳手、角磨機、電錘、電 鎬、水鉆、電動剪草機和電動高枝鋸等，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，需要調(diào)節(jié)電鉆力 矩；使用角磨機進行拋光、打磨、切割、開槽等作業(yè)時，每種作業(yè)對角磨機轉(zhuǎn)速和力矩的要求 均不同，需要同時調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和力矩；使用電動扳手，擰緊或松開不同直徑的螺絲，需要調(diào)節(jié) 電動扳手力矩。
[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)驗作業(yè)（如用電鉆鉆孔時，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行作業(yè)（如用角磨機進行拋光、切割、開槽等 作業(yè)時，用同一角磨機配以不同規(guī)格的刀片或鋸片進行作業(yè)），這種方式存在損傷工具、實 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)或力矩補償?shù)碾妱庸ぞ吆蛨@林工 具，但一般采用機械減速調(diào)節(jié)的方法，只能實現(xiàn)非常有限的簡單調(diào)節(jié)，往往達不到實際使用 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 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 電動工具，首先要判斷的是它的力矩參數(shù)是否能夠滿足這項工作的力矩要求，其次才會判 斷它的轉(zhuǎn)速參數(shù)，轉(zhuǎn)速高，單位時間內(nèi)完成的工作多，效率高，轉(zhuǎn)速低，則效率低。隨著電動 工具和園林工具的不斷發(fā)展，人們對電動工具和園林工具的性能要求會越來越高，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)的電動工具作為今 后電動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)且基于無刷電機的智能化電動工具控制系統(tǒng)及其 控制方法。
[0010] 為實現(xiàn)以上技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：基于無刷電機的智能化電動工具控 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、電機輸出力矩控制模塊、電機輸 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，所述電機輸出力矩控制模塊和電機輸出轉(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的輸出力矩 和輸出轉(zhuǎn)速。
[0011] 工作時，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 機輸出力矩控制模塊和電機輸出轉(zhuǎn)速控制模塊的控制信息，電機輸出力矩控制模塊和電機 輸出轉(zhuǎn)速控制模塊收到控制信息后控制電機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：用戶可以自行選擇所需的電機 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，實現(xiàn)一機多能。
[0013] 作為優(yōu)選，所述電機輸出力矩控制模塊通過控制電機的電流環(huán)來控制電機的輸出 力矩。
[0014] 作為優(yōu)選，所述電機輸出轉(zhuǎn)速控制模塊通過控制電機的PWM占空比來控制電機的 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，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；智能模式和手動模式并存，功能強大，應(yīng)用場合更廣。
[0018] 作為改進，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)定存儲成固定的工作模式，使用時，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，用于刪除已存儲的工作模式信 息；可刪除已存儲工作模式，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] -種基于無刷電機的智能化電動工具控制系統(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)控制程序模塊實時讀取用戶選擇的力矩和轉(zhuǎn)速信息，并將 其分別轉(zhuǎn)換成電機輸出力矩控制模塊的控制信息和電機輸出轉(zhuǎn)速控制模塊的控制信息；
[0024] C.電機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 并控制電機以用戶選擇的力矩輸出，同時電機輸出轉(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以用戶選擇的轉(zhuǎn)速輸出；
[0025] D.需要切換工作模式時，用戶重復(fù)A步驟，力矩和轉(zhuǎn)速雙調(diào)節(jié)控制程序模塊實時 讀取用戶選擇的力矩和轉(zhuǎn)速信息，生成新的控制信息，分別傳輸給電機輸出力矩控制模塊 和電機輸出轉(zhuǎn)速控制模塊；
[0026] E.在電機輸出力矩控制模塊和電機輸出轉(zhuǎn)速控制模塊的控制下，電機以新的力矩 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的智能化電動工具控制系統(tǒng)的 控制方法，具有以下優(yōu)點：用戶可以根據(jù)應(yīng)用需求，控制電機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)明具體實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖2是本發(fā)明具體實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030] 圖3是本發(fā)明具體實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 附圖標記：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、電機輸出力矩控制 模塊，4、電機輸出轉(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。
【具體實施方式】
[0032] 結(jié)合圖1，詳細說明本發(fā)明的具體實施例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，基于無刷電機的智能化電動工具控制系統(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、電機輸出力矩控制模塊3、電機輸出轉(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，所述電機輸出力矩控 制模塊3和電機輸出轉(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 息并分別控制電機的輸出力矩和輸出轉(zhuǎn)速。
[0034] 對電動工具的不同使用場合的轉(zhuǎn)速和力矩的需求進行分析整理，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，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^無實際意義Υ