專利名稱：電動工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用AC電動機(jī)的電動工具。更具體地，本發(fā)明涉及一種具有控制 器來用半導(dǎo)體器件的導(dǎo)向角來控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速的電動工具，并且涉及一種具有控制器來 用半導(dǎo)體器件的導(dǎo)向角來控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速的電動工具。
背景技術(shù)：
在電動工具中，重要的是控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速使得即使將要施加到電動機(jī)的負(fù)載改 變也不會使該轉(zhuǎn)速發(fā)生變動。為此，已經(jīng)廣泛地使用轉(zhuǎn)速檢測單元來檢測電動機(jī)的轉(zhuǎn)速并 監(jiān)視檢測結(jié)果與設(shè)定轉(zhuǎn)速間的差值，從而執(zhí)行旋轉(zhuǎn)控制。例如，在JP-2004-194422-A中，使 用AC電動機(jī)作為電動工具的電動機(jī)。當(dāng)使用AC電動機(jī)時，從轉(zhuǎn)速檢測單元輸出的信號被 反饋到用于設(shè)定三端雙向可控硅開關(guān)元件(triac)的導(dǎo)向角的信號，從而執(zhí)行恒定旋轉(zhuǎn)控 制來使電動機(jī)的轉(zhuǎn)速保持恒定。 為了增大/減小電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，通常，如JP-2004-194422-A中所述要改變諸如三 端雙向可控硅開關(guān)元件之類的半導(dǎo)體器件的導(dǎo)向角。導(dǎo)向角被表示為處在從三端雙向可控 硅開關(guān)元件被接通所處的相位角到零交叉點(diǎn)之間的角度范圍內(nèi)(0°到180° )。為了保護(hù) 電動機(jī)，要檢測流到電動機(jī)的電流并且在超過預(yù)設(shè)的過電流設(shè)定值時停止電動機(jī)。將參考 圖5來描述一種示例的傳統(tǒng)控制方法。 圖5示出了根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的電動機(jī)旋轉(zhuǎn)控制電路。AC電源101例如具有在50Hz 或60Hz處100V的單相，并且由開關(guān)102來對交替電流進(jìn)行開/關(guān)控制。由三端雙向可控 硅開關(guān)元件127來控制用于開始傳導(dǎo)的相位角，從而使電動機(jī)103的轉(zhuǎn)速可控。插入旁路 電阻140來檢測流到電動機(jī)103的電流，并且自定義IC 123測量施加到旁路電阻140兩端 的電壓，從而檢測電流值。自定義IC 123包括未在圖中示出的過電流檢測電路。如果確定 了有過電流流到電動機(jī)103，則對電動機(jī)103的電源供應(yīng)被阻斷。二極管116、電阻117以 及電解電容119是用于執(zhí)行半波整流的電源電路，并且所產(chǎn)生的直流電流被提供到自定義 IC 123。 電阻131以及可變電阻132和133具有用于設(shè)定電動機(jī)103轉(zhuǎn)速的電阻值，并且 將可變電阻132所設(shè)定的電壓(設(shè)定電壓)輸入到自定義IC 123中的比較器123a的正輸 入端。為電動機(jī)103提供用于檢測轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器106，并且轉(zhuǎn)速傳感器106的輸出(反 饋電壓)被輸入到比較器123a的負(fù)輸入端。比較器123a基于設(shè)定電壓與反饋電壓之間的 差來產(chǎn)生觸發(fā)信號，并且通過電阻128將觸發(fā)信號輸入到三端雙向可控硅開關(guān)元件127以 控制三端雙向可控硅開關(guān)元件127的導(dǎo)向角，從而調(diào)節(jié)將要施加到電動機(jī)103的電壓。
在根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)檢測過電流的方法中，必須在電路中插入旁路電阻140來向電動機(jī)提供電流。為此，流到電動機(jī)的電流總是增加功耗來流到旁路電阻140。在自定義IC 123 中必須并入一個電路來檢測施加到旁路電阻140兩端的電壓并確定是否流過了過電流。
在電動工具中，重要的是控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速使得即使將要施加到電動機(jī)的負(fù)載改 變該轉(zhuǎn)速也不發(fā)生變動。為此，由轉(zhuǎn)速檢測單元來檢測電動機(jī)的轉(zhuǎn)速并且監(jiān)視檢測結(jié)果與 設(shè)定速度之間的差來執(zhí)行反饋控制。在使用AC電動機(jī)的電動工具中，由三端雙向可控硅開 關(guān)元件的導(dǎo)向角的改變來反映檢測到的與設(shè)定轉(zhuǎn)速的差值，從而保持電動機(jī)的轉(zhuǎn)速恒定。 導(dǎo)向角由一個角度范圍(0°到180° )的百分比(％)來表示，所述角度范圍是從接通三端 雙向可控硅開關(guān)元件的相位角到零交叉點(diǎn)的角度范圍。在使用AC電動機(jī)的電動工具中，電 動機(jī)頻繁地開啟或關(guān)閉。因此，快速且穩(wěn)定地啟動電動機(jī)是重要的。JP-H06-254440公開了 一種在離心分離器的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)控制中當(dāng)啟動后進(jìn)入設(shè)定狀態(tài)時無需過沖或下沖來啟動AC 電動機(jī)的方法，但是這并非電動工具中的控制。 AC電動機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速之間的差值被反饋到三端雙向可控硅開關(guān)元件 的導(dǎo)向角的現(xiàn)有技術(shù)可被很好地應(yīng)用于電動機(jī)以某一確定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)情況下的控制。然而， 本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)如果將現(xiàn)有技術(shù)完全應(yīng)用于電動機(jī)啟動操作中的控制，會出現(xiàn)以下問 題。下面將參考圖8來描述這種狀況。 圖8示出了電動機(jī)的啟動特性。縱軸表示電動機(jī)的轉(zhuǎn)速(r.p.m)，橫軸表示經(jīng)過
的時間(秒)。在圖中，實(shí)線的曲線示出了從電動機(jī)啟動操作到目標(biāo)轉(zhuǎn)速的理想加速狀態(tài)。 當(dāng)把三端雙向可控硅開關(guān)元件的導(dǎo)向角設(shè)置得稍大以防止在電動機(jī)的啟動操作中電動機(jī) 的響應(yīng)性發(fā)生延遲時，在啟動電動機(jī)之后執(zhí)行加速，并且如虛線的曲線所示一旦超過目標(biāo) 轉(zhuǎn)速就引起過沖，并且在接近目標(biāo)轉(zhuǎn)速時引起下沖，隨后重復(fù)進(jìn)行過沖。為了防止過沖或下 沖，也可提出使得轉(zhuǎn)速控制的響應(yīng)性比電動機(jī)的響應(yīng)性更差(更慢)。在此情況下，可防止 過沖。然而，如下方的虛線曲線所示，電動機(jī)的加速度較慢，也就是執(zhí)行所謂的慢啟動。因 此，啟動操作需要很長時間。 而且，在JP-H06-254440描述的技術(shù)中，當(dāng)在啟動操作之后進(jìn)入設(shè)定狀態(tài)時，消除 了過沖和下沖。然而，要使用的AC電動機(jī)是一種感應(yīng)電動機(jī)并且調(diào)節(jié)電動機(jī)電流來控制相 位控制裝置的點(diǎn)火角，該相位控制裝置(其包括在電動機(jī)驅(qū)動電路中)用來控制將要給到 感應(yīng)電動機(jī)的電流，從而可以消除過沖。然而，在JP-H06-254440描述的技術(shù)中，使用具有 轉(zhuǎn)差頻率和同步頻率兩個頻率的交替電流來執(zhí)行啟動操作中的控制，而且對點(diǎn)火角進(jìn)行切 換。因此，與控制要啟動和加速的AC電動機(jī)而不用改變頻率的方法相比，例如與在整流式 電動機(jī)之類的電動機(jī)中只用三端雙向可控硅開關(guān)元件的導(dǎo)向角來執(zhí)行控制的方法相比，上 述方法的前提并不相同。因此，在JP-H06-254440中描述的技術(shù)不能完全用于諸如整流式 電動機(jī)之類的AC電動機(jī)中。
發(fā)明內(nèi)容
考慮到背景，本發(fā)明的目的是提供一種能夠防止電動機(jī)燒壞而無需增加功耗的電 動工具。 本發(fā)明的另一個目的是提供一種能夠檢測流入電動機(jī)的過電流而無需使用旁路 電阻的電動工具。 本發(fā)明的又一個目的是通過使用微型計算機(jī)來安全高效地控制AC電動機(jī)的旋
5轉(zhuǎn)。 如下將描述在本申請中公開的本發(fā)明的典型特征。 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種電動工具，其包括電動機(jī)；開關(guān)器件，用于 響應(yīng)其導(dǎo)向角來變換將要施加到電動機(jī)的AC電壓；轉(zhuǎn)速設(shè)定單元，其設(shè)定電動機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn) 速；轉(zhuǎn)速檢測單元，其檢測電動機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速；以及控制器，其通過將實(shí)際轉(zhuǎn)速與目標(biāo)轉(zhuǎn)速 進(jìn)行比較來確定導(dǎo)向角，并且其根據(jù)最大導(dǎo)向角來使用導(dǎo)向角控制開關(guān)器件，最大導(dǎo)向角 是根據(jù)目標(biāo)轉(zhuǎn)速設(shè)定的。
當(dāng)導(dǎo)向角超過最大導(dǎo)向角時，控制器可檢測出過電流狀態(tài)。 控制器可具有存儲單元。并且存儲單元可預(yù)先存儲目標(biāo)轉(zhuǎn)速與引起過電流的對應(yīng) 最大導(dǎo)向角之間的關(guān)系。 可針對輸入AC功率的每個頻率來設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速與對應(yīng)最大導(dǎo)向角之間的關(guān)系。
轉(zhuǎn)速設(shè)定單元可以是一個盤式開關(guān)。并且可以根據(jù)盤式開關(guān)的操作來設(shè)定最大導(dǎo) 向角。 控制器可根據(jù)最大導(dǎo)向角來停止電動機(jī)。 控制器可根據(jù)最大導(dǎo)向角來減小電動機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速。 控制器可根據(jù)最大導(dǎo)向角來通過減小導(dǎo)向角從而減小實(shí)際轉(zhuǎn)速。 控制器可通過將實(shí)際轉(zhuǎn)速與目標(biāo)轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較來計算導(dǎo)向角。并且，控制器將調(diào)
整后的導(dǎo)向角輸出到開關(guān)器件，如果計算出的導(dǎo)向角超過最大導(dǎo)向角，則調(diào)整后的導(dǎo)向角
與最大導(dǎo)向角相等。 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，控制器根據(jù)與所設(shè)定的轉(zhuǎn)速相對應(yīng)的最大導(dǎo)向角來確定 過電流狀態(tài)。因此能夠以并不昂貴的結(jié)構(gòu)來檢測電動機(jī)的過電流狀態(tài)，并且無需使用旁路 電阻來檢測電流。 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，當(dāng)半導(dǎo)體器件的導(dǎo)向角超過與所設(shè)定的轉(zhuǎn)速相對應(yīng)的最 大導(dǎo)向角時，控制器確定進(jìn)入了過電流狀態(tài)。因此，能夠可靠地檢測過電流狀態(tài)，從而防止 電動機(jī)被燒壞。 根據(jù)本發(fā)明的第三方面，控制器具有存儲單元，并且該存儲單元預(yù)先存儲了電動 機(jī)的設(shè)定轉(zhuǎn)速與產(chǎn)生過電流的最大導(dǎo)向角之間的關(guān)系。因此，控制器能夠即時獲得最大導(dǎo) 向角。 根據(jù)本發(fā)明第四方面，根據(jù)輸入AC功率的頻率來對設(shè)定轉(zhuǎn)速與最大導(dǎo)向角之間
的關(guān)系進(jìn)行設(shè)定。因此，能夠用單個控制裝置來與多個電動機(jī)對應(yīng)工作。 根據(jù)本發(fā)明的第五方面，轉(zhuǎn)速設(shè)定單元是盤式開關(guān)，并且控制器對應(yīng)于盤式開關(guān)
的設(shè)定量來對最大導(dǎo)向角進(jìn)行設(shè)定。因此，能夠?qū)?yīng)于所設(shè)定的轉(zhuǎn)速來以很高的精確性檢
測過電流。 根據(jù)本發(fā)明的第六方面，當(dāng)確定進(jìn)入了過電流狀態(tài)時，控制器停止電動機(jī)。因此能 夠防止電動機(jī)被燒壞。 根據(jù)本發(fā)明的第七方面，當(dāng)確定進(jìn)入了過電流狀態(tài)時，減小電動機(jī)的設(shè)定轉(zhuǎn)速。因 此，能夠在防止燒壞電動機(jī)的同時繼續(xù)執(zhí)行工作。 根據(jù)本發(fā)明的第八方面，控制器將半導(dǎo)體器件的導(dǎo)向角減小一個特定的量，從而 降低設(shè)定轉(zhuǎn)速。因此，能夠有效地避免過電流狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明的第九方面，控制器執(zhí)行控制從而使半導(dǎo)體器件的導(dǎo)向角不會超過對 應(yīng)于設(shè)定轉(zhuǎn)速的最大導(dǎo)向角。因此，能夠避免過電流狀態(tài)的產(chǎn)生。 本發(fā)明的上述和其他目的以及新穎的特征將由以下說明和附圖的描述而顯見。
考慮到背景技術(shù)，本發(fā)明的另一個目的是提供一種通過使用三端雙向可控硅開關(guān) 元件來控制AC電動機(jī)旋轉(zhuǎn)的電動工具，其中能夠很好地執(zhí)行加速而不會在電動機(jī)的啟動 操作中發(fā)生過沖，從而縮短了啟動操作所需的時間。 本發(fā)明的另一個目的是提供一種電動工具，其中通過使用微型計算機(jī)來有效地執(zhí) 行AC電動機(jī)啟動操作中的旋轉(zhuǎn)控制。 根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種電動工具，包括電動機(jī)；開關(guān)器件，用于響 應(yīng)其導(dǎo)向角來變換將要施加到電動機(jī)的AC電壓；控制器，控制導(dǎo)向角，從而控制電動機(jī)的 實(shí)際轉(zhuǎn)速，其中，當(dāng)啟動電動機(jī)時，控制器控制導(dǎo)向角使其在第一時段內(nèi)處于第一最大導(dǎo)向 角的范圍內(nèi)，并使其在第二時段內(nèi)處于比第一最大導(dǎo)向角小的第二最大導(dǎo)向角的范圍內(nèi)， 第一時段開始于電動機(jī)的啟動時刻，第二時段緊接著第一時段。 控制器可具有存儲單元。并且存儲單元可預(yù)先存儲第一最大導(dǎo)向角和第二最大導(dǎo) 向角。 電動工具還可包括轉(zhuǎn)速設(shè)定單元，其設(shè)定電動機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速；以及轉(zhuǎn)速檢測單 元，其檢測電動機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。控制器可通過將實(shí)際轉(zhuǎn)速與目標(biāo)轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較來確定導(dǎo)向 角。
存儲單元可針對每個目標(biāo)轉(zhuǎn)速來存儲多組第一最大導(dǎo)向角和第二最大導(dǎo)向角。
存儲單元可針對輸入AC功率的每個頻率來存儲第一最大導(dǎo)向角和第二最大導(dǎo)向 角之間的關(guān)系。 存儲單元可針對每個目標(biāo)轉(zhuǎn)速來存儲第一最大導(dǎo)向角與第二最大導(dǎo)向角的比值。 第一時段可被定義為從電動機(jī)啟動時刻到經(jīng)過一個給定時間的時刻。并且第二時
段可被定義為從電動機(jī)還未達(dá)到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的時刻到電動機(jī)達(dá)到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的時刻。 控制器可通過比例元件來執(zhí)行對實(shí)際轉(zhuǎn)速與目標(biāo)轉(zhuǎn)速的偏移的反饋。并且可將反
饋的單位量控制為在啟動和加速時的單位量比在穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)時的單位量大。 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，控制半導(dǎo)體器件的導(dǎo)向角，使得從電動機(jī)的啟動操作到
第一預(yù)定時間的時段內(nèi)，都不超過第一最大導(dǎo)向角，并且控制半導(dǎo)體器件的導(dǎo)向角，使得
從第一預(yù)定時間到第二預(yù)定時間的時段內(nèi)，都不超過小于第一最大導(dǎo)向角的第二最大導(dǎo)向
角。因此，能夠縮短啟動操作所需的時間，而不會在啟動電動機(jī)時引起過沖。 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，控制器具有存儲單元，并且與電動機(jī)的設(shè)定轉(zhuǎn)速相對應(yīng)
的第一最大導(dǎo)向角與第二最大導(dǎo)向角之間的關(guān)系被預(yù)先存儲在存儲單元中。因此，控制器
能夠即時獲得最大導(dǎo)向角。 根據(jù)本發(fā)明的第三方面，控制器將從轉(zhuǎn)速檢測單元輸出的檢測信號與轉(zhuǎn)速設(shè)定單 元設(shè)定的轉(zhuǎn)速設(shè)定信號進(jìn)行比較，從而增大/減小導(dǎo)向角。因此，能夠?qū)?yīng)于所設(shè)定的轉(zhuǎn)速 來以高精度啟動電動機(jī)。 根據(jù)本發(fā)明的第四方面，針對每個設(shè)定轉(zhuǎn)速準(zhǔn)備了多組第一最大導(dǎo)向角和第二最 大導(dǎo)向角，并存儲在存儲單元中。因此，能夠精確地控制電動機(jī)的每個轉(zhuǎn)速區(qū)間的旋轉(zhuǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，與設(shè)定轉(zhuǎn)速對應(yīng)的第一最大導(dǎo)向角與第二最大導(dǎo)向角之間的關(guān)系是根據(jù)輸入AC功率的頻率設(shè)定的。因此，能夠用單個控制裝置與多個電動機(jī)對應(yīng) 地工作。 根據(jù)本發(fā)明的第六方面，存儲在存儲單元中的第一最大導(dǎo)向角與第二最大導(dǎo)向角 的比值被設(shè)定為在所設(shè)定的轉(zhuǎn)速每次增大時發(fā)生增大或減小。因此，能夠精確地控制電動 機(jī)每個轉(zhuǎn)速區(qū)間的旋轉(zhuǎn)。特別是能夠執(zhí)行控制從而在電動機(jī)的轉(zhuǎn)速較低的區(qū)間內(nèi)產(chǎn)生足夠 的轉(zhuǎn)矩。 根據(jù)本發(fā)明的第七方面，第一預(yù)定時間是電動機(jī)的啟動操作之后到達(dá)到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速 之前的時間間隔，并且第二預(yù)定時間是電動機(jī)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速還未達(dá)到的時間到達(dá)到了穩(wěn)定轉(zhuǎn) 速時間的時間間隔。因此，能夠根據(jù)分開的控制參數(shù)來精確地控制電動機(jī)的啟動操作中與 達(dá)到穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)中的控制部分。 根據(jù)本發(fā)明的第八方面，可將反饋的單位量控制為在電動機(jī)的啟動和加速操作中 比在電動機(jī)的穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)中的反饋單位量大。因此，能夠減小穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)過程中旋轉(zhuǎn)的變動。
本發(fā)明的上述和其他目的以及新穎的特征將由以下說明和附圖的描述而顯見。
圖1示出了根據(jù)實(shí)施例1的電動機(jī)旋轉(zhuǎn)控制電路。 圖2示出了根據(jù)實(shí)施例1的轉(zhuǎn)速控制裝置的操作。 圖3示出了電動機(jī)3的電流_轉(zhuǎn)速特性。 圖4示出了根據(jù)實(shí)施例1的最大導(dǎo)向角比值的圖表。 圖5示出了根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的電動機(jī)旋轉(zhuǎn)控制電路。 圖6示出了根據(jù)實(shí)施例2的電動機(jī)旋轉(zhuǎn)控制電路。 圖7示出了根據(jù)實(shí)施例2的轉(zhuǎn)速控制裝置的操作。 圖8示出了電動機(jī)1003的啟動特性。 圖9示出了根據(jù)實(shí)施例2的最大導(dǎo)向角比值的圖表。 圖10示出了從轉(zhuǎn)速信號放大電路1005輸出到微型計算機(jī)1023的信號。 圖11示出了施加到電動機(jī)1003的電壓波形與導(dǎo)向角之間的關(guān)系。 圖12示出了電動機(jī)1003的旋轉(zhuǎn)變動與反饋控制之間的關(guān)系。 圖13示出了電動機(jī)1003的目標(biāo)轉(zhuǎn)速設(shè)定值與啟動和加速操作中的最大導(dǎo)向角的
另一個示例。 圖14示出了偏離電動機(jī)1003的目標(biāo)轉(zhuǎn)速的量與反饋量之間的關(guān)系。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1 下面將參考附圖來描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1。圖1示出了根據(jù)該實(shí)施例的電動 機(jī)旋轉(zhuǎn)控制電路。AC電源101具有例如50Hz或60Hz的100V單相，并且由開關(guān)2對交替電 流進(jìn)行開/關(guān)控制。轉(zhuǎn)速控制裝置4包括用于檢測電動機(jī)3的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器6、用于 將轉(zhuǎn)速傳感器6輸出的轉(zhuǎn)速信號放大的轉(zhuǎn)速信號放大電路5、微型計算機(jī)23、用于為微型計 算機(jī)23和控制電路生成參考電源的電源電路7、用于檢測AC電壓的零交叉點(diǎn)的零交叉檢 測電路8、用于檢測開關(guān)2的開/關(guān)并用于將開/關(guān)信號傳送到微型計算機(jī)23的二極管24及電阻25和26、用于控制施加到電動機(jī)3的電壓相位的三端雙向可控硅開關(guān)元件27(半 導(dǎo)體器件)、用于將門信號輸入到三端雙向可控硅開關(guān)元件27的電阻28、用于根據(jù)電動機(jī) 3的特性來設(shè)定最大導(dǎo)向角的電阻29和30、用于設(shè)定電動機(jī)3的轉(zhuǎn)速的電阻31及可變電 阻32和33。 轉(zhuǎn)速信號放大電路5是一個AC放大器，其包括電容器9和15，電阻10、 11 、 12、 14， 以及晶體管13，并且其在OV到-VCC范圍內(nèi)對從轉(zhuǎn)送傳感器6發(fā)送來的轉(zhuǎn)速信號進(jìn)行放大， 并將放大后的信號輸出到微型計算機(jī)23。微型計算機(jī)使用該輸出信號來檢測電動機(jī)3的轉(zhuǎn) 速。 電源電路7是一個半波整流電路，其包括二極管16、電阻17、穩(wěn)壓二極管18、以及 電解電容器19，并且其用于將AC電壓轉(zhuǎn)換為直流電流并將直流電流提供到微型計算機(jī)23 和電動工具未示出的電路。 零交叉檢測電路8包括電阻20和21以及光耦合器22。 AC電壓首先被電阻20削 弱并被發(fā)送到光耦合器22的輸入端口 (發(fā)光二極管)。將兩個發(fā)光二極管以彼此相反的方 向連接到光耦合器22的輸入端口。發(fā)光二極管發(fā)射與電流方向無關(guān)的光，并且只在零交叉 點(diǎn)附近，也就是低電壓處關(guān)閉。光耦合器22包括光電晶體管作為輸出端口，并且只有當(dāng)輸 入端口內(nèi)的發(fā)光二極管發(fā)光時才進(jìn)入開啟狀態(tài)。換句話說，只有在零交叉點(diǎn)處才使光電晶 體管進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)，并且在其他范圍內(nèi)使其進(jìn)入開啟狀態(tài)。因此，只有在零交叉點(diǎn)處通過電 阻21將OV輸入到微型計算機(jī)23，并且在其他范圍輸入-VCC。通過將要輸入到微型計算機(jī) 23中的信號的變化，微型計算機(jī)23能夠獲得用于對三端雙向可控硅開關(guān)元件27的相位進(jìn) 行控制的參考信號。 接著，將參考圖2的流程圖來描述轉(zhuǎn)速控制裝置4的操作。當(dāng)連接電動工具的AC 電纜(未示出)從而由AC電源101提供AC電壓時，通過電源電路7將恒定DC電壓提供到 微型計算機(jī)23。由AC電源101提供的AC電壓被輸入到零交叉檢測電路8。微型計算機(jī)23 測量從零交叉檢測電路8輸入的零交叉信號的時間間隔，以檢測輸入AC功率的頻率(步驟 201)。 隨后，微型計算機(jī)23檢測由電阻31和可變電阻32、33設(shè)定的電動機(jī)3的目標(biāo)轉(zhuǎn) 速設(shè)定電壓，并且設(shè)定一個目標(biāo)轉(zhuǎn)速(步驟202)。用戶通過撥盤來操縱可變電阻32以設(shè)定 轉(zhuǎn)速，并且該可變電阻32例如是一個設(shè)定單元用以設(shè)定電動機(jī)3在多個等級內(nèi)的轉(zhuǎn)速(例 如撥盤的四個等級1到4)。提供可變電阻33來抑制控制電路中的變化。
之后，微型計算機(jī)23設(shè)定三端雙向可控硅開關(guān)元件27的最大導(dǎo)向角(步驟203)。 將參考圖3來描述電動機(jī)3的電流-轉(zhuǎn)速特性?？偟膩碚f，電動機(jī)3具有負(fù)載(電流)增 大時轉(zhuǎn)速減小的特性。在本實(shí)施例中，作為恒定轉(zhuǎn)速控制，控制三端雙向可控硅開關(guān)元件27 的導(dǎo)向角，從而即使負(fù)載發(fā)生變動，電動機(jī)3也以設(shè)定的目標(biāo)轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。因此，可使電動機(jī) 3的轉(zhuǎn)速保持恒定，直到三端雙向可控硅開關(guān)元件27的導(dǎo)向角達(dá)到100%。最大導(dǎo)向角表 示引起過電流值并且可能燒壞電動機(jī)3的一個三端雙向可控硅開關(guān)元件27的導(dǎo)向角。最 大導(dǎo)向角比值表示最大導(dǎo)向角與100%的導(dǎo)向角的比值。當(dāng)假設(shè)引起電動機(jī)3被燒壞的過 電流值相等時，最大導(dǎo)向角比值根據(jù)設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速變化并且還隨著目標(biāo)轉(zhuǎn)速增加而增加。
圖4示出了特定最大導(dǎo)向角比值的圖表。在圖4中，提供兩種類型的設(shè)定值表格 A和B來與兩種類型的電動機(jī)(用于兩種電動工具或特性不同的同種工具的電動機(jī))相對
9應(yīng)?？赏ㄟ^選擇電阻29和30來將設(shè)定值表格A或B給到微型計算機(jī)23。當(dāng)只連接電阻 29時，選擇設(shè)定值表格A。當(dāng)只連接電阻30時，選擇設(shè)定值表格B。例如在制造階段選擇了 電阻29和30。微型計算機(jī)23針對導(dǎo)向角執(zhí)行時間設(shè)定以獲得設(shè)定的最大導(dǎo)向角，從而與 在步驟201檢測到的輸入功率的頻率相對應(yīng)。 回到圖2的流程圖，當(dāng)在步驟203設(shè)定了最大導(dǎo)向角并隨后接通開關(guān)2時，將電壓 被二極管24和電阻25、26分壓了的接通信號輸入到微型計算機(jī)23，從而微型計算機(jī)23將 門信號通過電阻28輸入到三端雙向可控硅開關(guān)元件27的柵極終端。之后，接通三端雙向 可控硅開關(guān)元件27，從而電流流到電動機(jī)3并由此啟動電動機(jī)3來使其旋轉(zhuǎn)(步驟204)。
此時，對應(yīng)于啟動電動機(jī)3的預(yù)設(shè)時間，執(zhí)行軟啟動操作使得導(dǎo)向角從0%開始逐 漸增大到由零交叉檢測電路8檢測到的作為參考的零交叉點(diǎn)，并且電動機(jī)3的轉(zhuǎn)速達(dá)到由 電阻31和可變電阻32、33設(shè)定的目標(biāo)轉(zhuǎn)速。接著，微型計算機(jī)23通過監(jiān)視由轉(zhuǎn)速傳感器6 和轉(zhuǎn)速信號放大電路5檢測的電動機(jī)3的轉(zhuǎn)速，并控制輸入到三端雙向可控硅開關(guān)元件27 的門信號以在電動機(jī)3的轉(zhuǎn)速低于目標(biāo)轉(zhuǎn)速時增大導(dǎo)向角以及在電動機(jī)3的轉(zhuǎn)速高于目標(biāo) 轉(zhuǎn)速時減小導(dǎo)向角，從而來執(zhí)行相位控制以保持電動機(jī)3的轉(zhuǎn)速恒定(步驟205)。
隨后，微型計算機(jī)23監(jiān)視三端雙向可控硅開關(guān)元件27的電流導(dǎo)向角是否超過了 在步驟203設(shè)定的最大導(dǎo)向角(步驟206)。當(dāng)三端雙向可控硅開關(guān)元件27的導(dǎo)向角超過 了在步驟203設(shè)定的最大導(dǎo)向角一個特定時段的時長時，輸入到三端雙向可控硅開關(guān)元件 27的門信號被停止，或者極大地減小導(dǎo)向角以保護(hù)電動機(jī)3(步驟207)。
當(dāng)三端雙向可控硅開關(guān)元件27的導(dǎo)向角未超過在步驟203設(shè)定的最大導(dǎo)向角時， 處理返回到步驟202并且繼續(xù)執(zhí)行對電動機(jī)3的恒定轉(zhuǎn)速控制以及對三端雙向可控硅開關(guān) 元件27的導(dǎo)向角的監(jiān)視。 如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，當(dāng)三端雙向可控硅開關(guān)元件27的導(dǎo)向角超過最大導(dǎo)向 角一個特定時段的時長時，確定進(jìn)入了過電流狀態(tài)，并且停止電動機(jī)或減小轉(zhuǎn)速。因此，能 夠以并不昂貴的結(jié)果來防止電動機(jī)被燒壞，而無需使用旁路電阻來檢測電流。對應(yīng)于輸入 AC功率的頻率來設(shè)定最大導(dǎo)向角。因此，能夠消除由于AC功率的頻率不同而產(chǎn)生的防止過
電流操作點(diǎn)的不同。 從至少兩種類型的最大導(dǎo)向角設(shè)定值表格中選擇最大導(dǎo)向角。因此，可通過單個 控制裝置來控制多個電動機(jī)。 盡管根據(jù)本實(shí)施例進(jìn)行了描述，但本發(fā)明并不限于這種配置，在不超出本發(fā)明范
圍的情況下能夠作出各種改變。例如，在圖2的步驟205的處理中，當(dāng)要被設(shè)置來保持轉(zhuǎn)速
的導(dǎo)向角被確定為超過了在步驟203設(shè)定的最大導(dǎo)向角時，可確定將要發(fā)生過電流，并且
如果確定了這樣的情況，則將對三端雙向可控硅開關(guān)元件實(shí)際設(shè)定的導(dǎo)向角被保持在最大
導(dǎo)向角，從而不引起實(shí)際的過電流。 實(shí)施例2 下面將參考附圖來描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1。圖1示出了根據(jù)該實(shí)施例的電動 機(jī)旋轉(zhuǎn)控制電路。AC電源1101具有例如50Hz或60Hz的100V單相，并且由開關(guān)1002對交 替電流進(jìn)行開/關(guān)控制。轉(zhuǎn)速控制裝置1004包括用于檢測電動機(jī)1003的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感 器1006、用于將轉(zhuǎn)速傳感器1006輸出的轉(zhuǎn)速信號放大的轉(zhuǎn)速信號放大電路1005、微型計算 機(jī)1023、用于為微型計算機(jī)1023和控制電路生成參考電源的電源電路1007、用于檢測AC電壓的零交叉點(diǎn)的零交叉檢測電路1008、用于檢測開關(guān)1002的開/關(guān)并用于將開/關(guān)信號 傳送到微型計算機(jī)1023的二極管1024及電阻1025和1026、用于控制施加到電動機(jī)1003 的電壓相位的三端雙向可控硅開關(guān)元件1027(半導(dǎo)體器件)、用于將門信號輸入到三端雙 向可控硅開關(guān)元件1027的電阻1028、用于設(shè)定電動機(jī)1003的轉(zhuǎn)速的電阻1031及可變電阻 1032和1033。 轉(zhuǎn)速信號放大電路1005是一個AC放大器，其包括電容器1009和1015，電阻1010、 1011 、 1012、 1014，以及晶體管1013，并且其在OV到-VCC范圍內(nèi)對從轉(zhuǎn)速傳感器1006發(fā)送 來的轉(zhuǎn)速信號進(jìn)行放大，并將放大后的信號輸出到微型計算機(jī)1023。微型計算機(jī)使用該輸 出信號來檢測電動機(jī)1003的轉(zhuǎn)速。然而在某些情況下，輸出信號上重疊了異常脈沖信號， 例如混合了線性噪聲。因此，在本實(shí)施例中，選擇轉(zhuǎn)速檢測信號的四個脈沖(對應(yīng)于一次旋 轉(zhuǎn))中具有較大脈沖寬度的兩個來檢測轉(zhuǎn)速。將參考圖IO來描述此原理。
圖10示出了從轉(zhuǎn)速信號放大電路1005輸出到微型計算機(jī)1023的信號。圖10的 (1)示出了在未混合噪聲的正常狀態(tài)下的轉(zhuǎn)速檢測信號。當(dāng)電動機(jī)1003執(zhí)行一次旋轉(zhuǎn)時， 傳送從A部分到D部分的四個脈沖來作為轉(zhuǎn)速檢測信號。在該實(shí)施例中，選擇了轉(zhuǎn)速檢測 信號的四個脈沖中具有較大脈沖寬度的兩個，并且脈沖寬度用于計算電動機(jī)1003的轉(zhuǎn)速。 在圖10的(1)中，選擇了兩個A部分到D部分，并且由脈沖寬度(時間間隔)檢測出電動 機(jī)1003的轉(zhuǎn)速。 另一方面，圖10的(2)示出了混合噪聲的情況下的轉(zhuǎn)速檢測信號。例如，通過輸 出信號從-vcc到OV的升高來檢測切換部分。如果重疊了這樣的噪聲，由于噪聲導(dǎo)致的信 號上升被識別為C部分的終止。結(jié)果錯誤地檢測了C部分和D部分。另一方面，在本實(shí)施 例中，由于在四個脈沖中具有更大脈沖寬度的A部分和B部分中的兩個脈沖被用于檢測電 動機(jī)1003的轉(zhuǎn)速，所以即使在轉(zhuǎn)速檢測信號上疊加了諸如線性噪聲之類的異常脈沖，也可 有效地消除影響并能極大地增強(qiáng)電動工具的抗噪性。 回到圖6，電源電路1007是一個半波整流電路，其包括二極管1016、電阻1017、穩(wěn) 壓二極管1018、以及電解電容器1019，并且其用于將AC電壓轉(zhuǎn)換為直流電流并將直流電流 提供到微型計算機(jī)1023和電動工具未示出的電路。 零交叉檢測電路1008包括電阻1020和1021以及光耦合器1022。 AC電壓首先被 電阻1020削弱并被發(fā)送到光耦合器1022的輸入端口 (發(fā)光二極管)。將兩個發(fā)光二極管 以彼此相反的方向連接到光耦合器1022的輸入端口。發(fā)光二極管發(fā)射與電流方向無關(guān)的 光，并且只在零交叉點(diǎn)附近，也就是低電壓處關(guān)閉。光耦合器1022包括光電晶體管作為輸 出端口 ，并且只有當(dāng)輸入端口內(nèi)的發(fā)光二極管發(fā)光時才進(jìn)入開啟狀態(tài)。換句話說，只有在零 交叉點(diǎn)處才使光電晶體管進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)，并且在其他范圍內(nèi)使其進(jìn)入開啟狀態(tài)。因此，只有 在零交叉點(diǎn)處通過電阻1021將OV輸入到微型計算機(jī)1023，并且在其他范圍輸入-VCC。通 過將要輸入到微型計算機(jī)1023中的信號的變化，微型計算機(jī)1023能夠獲得用于對三端雙 向可控硅開關(guān)元件1027的相位進(jìn)行控制的參考信號。 接著，將參考圖7的流程圖來描述轉(zhuǎn)速控制裝置1004的操作。當(dāng)連接電動工具的 AC電纜(未示出)從而由AC電源1101提供AC電壓時，通過電源電路1007將恒定DC電壓 提供到微型計算機(jī)1023。由AC電源1101提供的AC電壓被輸入到零交叉檢測電路1008。 微型計算機(jī)1023測量從零交叉檢測電路1008輸入的零交叉信號的時間間隔，以檢測輸入AC功率的頻率(步驟1201)。 隨后，微型計算機(jī)1023檢測由電阻1031和可變電阻1032U033設(shè)定的電動機(jī) 1003的目標(biāo)轉(zhuǎn)速設(shè)定電壓，并且設(shè)定一個目標(biāo)轉(zhuǎn)速(步驟1202)。用戶通過撥盤來操縱可 變電阻1032以設(shè)定轉(zhuǎn)速，并且該可變電阻1032例如是一個設(shè)定單元用以設(shè)定電動機(jī)1003 在多個等級內(nèi)的轉(zhuǎn)速(例如撥盤的四個等級1到4)。提供可變電阻1033來抑制控制電路 中的變化。 之后，微型計算機(jī)1023設(shè)定三端雙向可控硅開關(guān)元件1027的最大導(dǎo)向角(步驟 1203)。設(shè)定兩個最大導(dǎo)向角而非一個。從電動機(jī)1003啟動到第一預(yù)定時間的時間段施加 第一最大導(dǎo)向角，并且從第一預(yù)定時間到第二預(yù)定時間的時間段施加第二最大導(dǎo)向角。優(yōu) 選的是第二最大導(dǎo)向角小于第一最大導(dǎo)向角。 由于轉(zhuǎn)速控制的響應(yīng)性通常比電動機(jī)1003啟動時的響應(yīng)性快，所以三端雙向可 控硅開關(guān)元件1027的導(dǎo)向角由于電動機(jī)1003的響應(yīng)性的延遲而在轉(zhuǎn)速控制中增大了很 多。結(jié)果，獲得了這樣的啟動特性，其中一旦超過了目標(biāo)轉(zhuǎn)速而引起了過沖且隨后目標(biāo)轉(zhuǎn) 速近似于圖8上側(cè)的虛線所示的曲線。例如，可通過將轉(zhuǎn)速控制的響應(yīng)性調(diào)整得比電動機(jī) 1003的響應(yīng)性慢來抑制過沖。然而這增加了啟動操作所需的時間。因此在該實(shí)施例中，針 對三端雙向可控硅開關(guān)元件1027提供兩個等級的最大導(dǎo)向角，從而防止在電動機(jī)1003的 啟動操作中發(fā)生過沖。在步驟1203，設(shè)定了最大導(dǎo)向角。 圖9示出了特定最大導(dǎo)向角的表格。提供了針對從電動機(jī)的啟動操作開始的給定 時間(例如，0到0.5秒)的初級最大導(dǎo)向角，以及針對從初級最大導(dǎo)向角的時段開始的給 定時間(例如，0.5到l.O秒)的次級最大導(dǎo)向角。將初級最大導(dǎo)向角設(shè)置為大于次級最 大導(dǎo)向角，從而快速啟動電動機(jī)。設(shè)定次級最大導(dǎo)向角從而在其范圍內(nèi)執(zhí)行對目標(biāo)轉(zhuǎn)速的 調(diào)整。可針對試驗(yàn)所得的設(shè)定值來預(yù)先獲得理想值。該值被存儲在微型計算機(jī)1023的存 儲單元中。優(yōu)選的是提供多個設(shè)定值表格，例如分別針對50Hz和60Hz的設(shè)定值表格，從而 將與步驟1201檢測到的輸入功率的頻率兼容。微型計算機(jī)1023執(zhí)行針對導(dǎo)向角的時間設(shè) 定，從而使用存儲在設(shè)定值表格中的最大導(dǎo)向角來獲得設(shè)定的最大導(dǎo)向角。
回到圖7，微型計算機(jī)1023檢測電壓被二極管1024和電阻1025、 1026分壓了的接 通信號(步驟1204)。當(dāng)接通開關(guān)1002時，微型計算機(jī)1023將門信號通過電阻1028輸入 到三端雙向可控硅開關(guān)元件1027的柵極終端。之后，接通三端雙向可控硅開關(guān)元件1027， 從而電流開始流到電動機(jī)1003并由此啟動電動機(jī)1003來使其旋轉(zhuǎn)(步驟1204)。此時，微 型計算機(jī)1023在0. 5秒的時段內(nèi)將電動機(jī)1003的轉(zhuǎn)速控制在在步驟1203所設(shè)定的電動 機(jī)1003的啟動操作中的初級最大導(dǎo)向角的范圍內(nèi)(步驟1205和1206)。接著，微型計算 機(jī)1023在0. 5秒的時段內(nèi)(電動機(jī)1003的啟動操作之后1. 0秒)將電動機(jī)1003的轉(zhuǎn)速 控制在在步驟1203所設(shè)定的電動機(jī)1003的啟動操作中的次級最大導(dǎo)向角的范圍內(nèi)(步驟 1207和1208)。在該實(shí)施例中，確定每個部分的間隔(長度)從而當(dāng)初級最大導(dǎo)向角部分 和次級最大導(dǎo)向角部分結(jié)束時電動機(jī)1003達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)速。部分的間隔可根據(jù)電動機(jī)的特 性、電動工具的結(jié)構(gòu)或者電源的類型來預(yù)設(shè)，并且可被存儲在微型計算機(jī)1023中。
接著，微型計算機(jī)1023執(zhí)行恒定轉(zhuǎn)速控制，使得電動機(jī)1003的轉(zhuǎn)速達(dá)到由電阻 1031和可變電阻1032U033設(shè)定的目標(biāo)轉(zhuǎn)速。微型計算機(jī)1023通過監(jiān)視由轉(zhuǎn)速傳感器 1006和轉(zhuǎn)速信號放大電路1005檢測的電動機(jī)1003的轉(zhuǎn)速，并通過控制輸入到三端雙向可控硅開關(guān)元件1027的門信號以在電動機(jī)1003的轉(zhuǎn)速低于目標(biāo)轉(zhuǎn)速時增大導(dǎo)向角以及在電 動機(jī)1003的轉(zhuǎn)速高于目標(biāo)轉(zhuǎn)速時減小導(dǎo)向角，從而來執(zhí)行相位控制以保持電動機(jī)1003的 轉(zhuǎn)速恒定(步驟1209)。 然后，微型計算機(jī)1023監(jiān)視開關(guān)1002的狀態(tài)(步驟1210)。如果開關(guān)1002被設(shè) 定到接通狀態(tài)，則處理返回到步驟1209并且連續(xù)執(zhí)行恒定轉(zhuǎn)速控制。如果開關(guān)1002被設(shè)定 到斷開狀態(tài)，則電動機(jī)1003停止(步驟1211)并且處理返回到步驟1202以進(jìn)入開關(guān)1002 還未接通的待機(jī)狀態(tài)。 接著，將參考圖11來描述恒定轉(zhuǎn)速控制。圖11示出了施加到電動機(jī)1003的電壓 波形與導(dǎo)向角之間的關(guān)系。假設(shè)在周期l中，適用導(dǎo)向角a，并且微型計算機(jī)1023確定從 轉(zhuǎn)速檢測單元輸出的檢測信號的導(dǎo)向角a與轉(zhuǎn)速設(shè)定單元設(shè)定的轉(zhuǎn)速設(shè)定信號的導(dǎo)向角 相比增加了 A 。根據(jù)圖11的(1)所示的傳統(tǒng)轉(zhuǎn)速控制方法，微型計算機(jī)1023的指令即時 反映后面周期(周期2以及以后的周期)的控制，從而三端雙向可控硅開關(guān)元件1027以導(dǎo) 向角(a+A)來工作。如果在下一個周期2中導(dǎo)向角突然改變，則電動機(jī)1003的旋轉(zhuǎn)相對 快速地發(fā)生變動，并且在電動工具中，當(dāng)開始驅(qū)動末端工具(tip tool)時會引起反沖。該 狀態(tài)被表示為圖12的虛線所示的控制1。當(dāng)在圖12的點(diǎn)"a"處減小電動機(jī)的轉(zhuǎn)速時，微型 機(jī)算計1023檢測到該減小并執(zhí)行控制來返回到設(shè)定旋轉(zhuǎn)。在傳統(tǒng)控制1中，由于導(dǎo)向角的 變化很大，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速會如控制1的虛線所示突然急劇增加。 在本實(shí)施例中，同樣也是在微型計算機(jī)1023確定了導(dǎo)向角將如圖11的(2)所示 在某一周期(例如圖11的(2)中的周期1)中增加(+A)的情況下，并不立即將增量A給 到下一個周期2，而是以一個特定比例(例如1/2)反映在下一個周期2中，并在隨后的周期 3之后完全反映。導(dǎo)向角并不即時反映在下一周期中而是反映為逐漸增加，因此能夠進(jìn)行平 滑的控制。圖12的實(shí)線所示的控制2表示電動機(jī)在控制中的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。在圖12中，電動 機(jī)的轉(zhuǎn)速在點(diǎn)"a"處減小。然而，微型計算機(jī)1023逐漸將變化反映在導(dǎo)向角中。因此，如 控制2所示電動機(jī)的轉(zhuǎn)速緩慢地上升。 在傳統(tǒng)模擬反饋控制中難以實(shí)現(xiàn)延遲控制。相反在本實(shí)施例中，由于通過使用微 型計算機(jī)1023而執(zhí)行了數(shù)字控制，所以能夠相對容易地實(shí)現(xiàn)延遲控制。盡管在本實(shí)施例 中將導(dǎo)向角的變化設(shè)定為兩個等級并且將它們的增量比設(shè)定為相等，但是本發(fā)明并不限于 此。例如，將增量比+2A/3應(yīng)用于周期2，而將增量比+A應(yīng)用于周期3及其后面的周期。
另外，其可在三個或更多等級中發(fā)生變化。 根據(jù)本實(shí)施例，控制半導(dǎo)體器件的導(dǎo)向角，使得從電動機(jī)的啟動操作到第一預(yù)定 時間的時段內(nèi)都不超過第一最大導(dǎo)向角，并且使得從第一預(yù)定時間到第二預(yù)定時間的時段 內(nèi)都不超過小于第一最大導(dǎo)向角的第二最大導(dǎo)向角。因此，能夠理想地啟動和加速電動機(jī) 而不會引起過沖，并且能夠縮短啟動操作所需的時間。 本發(fā)明并不限于根據(jù)本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)而是可以作出各種變化。盡管初級最大導(dǎo) 向角與次級最大導(dǎo)向角的比值在本實(shí)施例的圖9所示的設(shè)定值表格中是恒定的，但是本發(fā) 明并不限于此。換句話說，在圖9中，設(shè)定了在撥盤1中初級最大導(dǎo)向角次級最大導(dǎo)向角 =15%: 10%= 3 : 2，而在撥盤4中初級最大導(dǎo)向角次級最大導(dǎo)向角=60% : 40% = 3 : 2。盡管比值并不總是恒定而是被設(shè)定為可變，也能夠獲得本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。盡管a^的 值被存儲在圖9的設(shè)定值表格中，其也可被存儲為被轉(zhuǎn)換成時間值的值(例如，15%被設(shè)定
13為1/50秒X 15% = 50Hz頻率下的0. 003秒)，并且該時間值可被用來執(zhí)行控制。
接著將參考圖13來描述設(shè)定值表格的另一示例。圖13示出了電動機(jī)1003的目 標(biāo)轉(zhuǎn)速與啟動和加速操作中的最大導(dǎo)向角的另一個示例。在另一示例中，不將撥盤設(shè)定值 設(shè)為4個等級而是設(shè)定為12個等級。在圖13中，在目標(biāo)轉(zhuǎn)速最低(撥盤l)的情況下設(shè)定 了初級最大導(dǎo)向角次級最大導(dǎo)向角=10% : 5%= 2 : l，而在目標(biāo)轉(zhuǎn)速最高(撥盤12) 的情況下設(shè)定了初級最大導(dǎo)向角次級最大導(dǎo)向角=65% : 43%=近似3 : 2。換句話說，
根據(jù)撥盤的位置，初級最大導(dǎo)向角次級最大導(dǎo)向角從2 : l變?yōu)? : 2。特別是在低轉(zhuǎn)速
情況下通過增大初級最大導(dǎo)向角與次級最大導(dǎo)向角的比，因此能夠防止啟動轉(zhuǎn)矩減小，從 而實(shí)現(xiàn)良好的啟動特性。 接著將參考圖14來描述電動機(jī)的反饋控制。圖14示出了偏離電動機(jī)1003的目 標(biāo)轉(zhuǎn)速的量與反饋量之間的關(guān)系。在本實(shí)施例中，電動機(jī)啟動和加速操作中反饋的單位量 被設(shè)定為大于電動機(jī)穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)時反饋的單位量。在本實(shí)施例中，根據(jù)目標(biāo)轉(zhuǎn)速的范圍設(shè)定 16個等級中的反饋(FB)量，并且啟動操作(軟啟動)中的反饋量與穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的FB量彼此 不同。換句話說，在軟啟動時，增大反饋量從而縮短啟動電動機(jī)所需的時間。另一方面，在 穩(wěn)定轉(zhuǎn)速下，將反饋量設(shè)定得小于軟啟動中的反饋量，并且電動機(jī)旋轉(zhuǎn)的變動被盡可能地 抑制。通過在電動機(jī)的啟動操作中以及在其穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)過程中改變控制，能夠提供一種易于 用戶操作的電動工具。 盡管根據(jù)本實(shí)施例進(jìn)行了描述，但本發(fā)明并不限于這種配置，在不超出本發(fā)明范 圍的情況下能夠作出各種改變。例如，在實(shí)施例2中，盡管用在電動機(jī)啟動時段的三端雙向 可控硅開關(guān)元件1027的最大導(dǎo)向角被設(shè)定到兩個等級內(nèi)，但其可被設(shè)定到多個等級內(nèi)。通 過增大等級數(shù)量，能夠以更高的精度來執(zhí)行電動機(jī)的啟動操作。
權(quán)利要求
一種電動工具，其包括電動機(jī)；開關(guān)器件，用于響應(yīng)其導(dǎo)向角來變換將要施加到電動機(jī)的AC電壓；轉(zhuǎn)速設(shè)定單元，其設(shè)定電動機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速；轉(zhuǎn)速檢測單元，其檢測電動機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速；以及控制器，其通過將實(shí)際轉(zhuǎn)速與目標(biāo)轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較來確定導(dǎo)向角，并且該控制器根據(jù)最大導(dǎo)向角來使用導(dǎo)向角控制開關(guān)器件，最大導(dǎo)向角是根據(jù)目標(biāo)轉(zhuǎn)速設(shè)定的。
2. 如權(quán)利要求l所述的電動工具，其中當(dāng)導(dǎo)向角超過最大導(dǎo)向角時，控制器檢測出過電流狀態(tài)。
3. 如權(quán)利要求l所述的電動工具， 其中控制器具有存儲單元，并且其中存儲單元預(yù)先存儲目標(biāo)轉(zhuǎn)速與引起過電流的對應(yīng)最大導(dǎo)向角之間的關(guān)系。
4. 如權(quán)利要求3所述的電動工具，其中針對輸入AC功率的每個頻率來設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速與對應(yīng)最大導(dǎo)向角之間的關(guān)系。
5. 如權(quán)利要求l所述的電動工具， 其中轉(zhuǎn)速設(shè)定單元是一個盤式開關(guān)，并且 其中根據(jù)盤式開關(guān)的操作來設(shè)定最大導(dǎo)向角。
6. 如權(quán)利要求l所述的電動工具， 其中控制器根據(jù)最大導(dǎo)向角來停止電動機(jī)。
7. 如權(quán)利要求l所述的電動工具，其中控制器根據(jù)最大導(dǎo)向角來減小電動機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速。
8. 如權(quán)利要求l所述的電動工具，其中控制器根據(jù)最大導(dǎo)向角來通過減小導(dǎo)向角從而減小實(shí)際轉(zhuǎn)速。
9. 如權(quán)利要求l所述的電動工具，其中控制器通過將實(shí)際轉(zhuǎn)速與目標(biāo)轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較來計算導(dǎo)向角，并且 其中控制器將調(diào)整后的導(dǎo)向角輸出到開關(guān)器件，如果計算出的導(dǎo)向角超過最大導(dǎo)向 角，則調(diào)整后的導(dǎo)向角與最大導(dǎo)向角相等。
10. —種電動工具，包括 電動機(jī)；開關(guān)器件，用于響應(yīng)其導(dǎo)向角來變換將要施加到電動機(jī)的AC電壓； 控制器，控制導(dǎo)向角，從而控制電動機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，其中，當(dāng)啟動電動機(jī)時，控制器控制導(dǎo)向角使其在第一時段內(nèi)處于第一最大導(dǎo)向角的 范圍內(nèi)，并使其在第二時段內(nèi)處于比第一最大導(dǎo)向角小的第二最大導(dǎo)向角的范圍內(nèi)，第一 時段開始于電動機(jī)的啟動時刻，第二時段緊接著第一時段。
11. 如權(quán)利要求10所述的電動工具， 其中控制器具有存儲單元，并且其中存儲單元預(yù)先存儲第一最大導(dǎo)向角和第二最大導(dǎo)向角。
12. 如權(quán)利要求10所述的電動工具，還包括 轉(zhuǎn)速設(shè)定單元，其設(shè)定電動機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速；以及轉(zhuǎn)速檢測單元，其檢測電動機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，其中控制器通過將實(shí)際轉(zhuǎn)速與目標(biāo)轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較來確定導(dǎo)向角。
13. 如權(quán)利要求11所述的電動工具，其中存儲單元針對每個目標(biāo)轉(zhuǎn)速來存儲多組第一最大導(dǎo)向角和第二最大導(dǎo)向角。
14. 如權(quán)利要求13所述的電動工具，其中存儲單元針對輸入AC功率的每個頻率來存儲第一最大導(dǎo)向角和第二最大導(dǎo)向角 之間的關(guān)系。
15. 如權(quán)利要求13所述的電動工具，其中存儲單元針對每個目標(biāo)轉(zhuǎn)速來存儲第一最大導(dǎo)向角與第二最大導(dǎo)向角的比值。
16. 如權(quán)利要求10所述的電動工具，其中第一時段被定義為從電動機(jī)啟動時刻到經(jīng)過一個給定時間的時刻，并且 其中第二時段被定義為從電動機(jī)還未達(dá)到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的時刻到電動機(jī)達(dá)到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的 時刻。
17. 如權(quán)利要求16所述的電動工具，其中控制器通過比例元件來執(zhí)行對實(shí)際轉(zhuǎn)速與目標(biāo)轉(zhuǎn)速的偏移的反饋，并且 其中將電動機(jī)反饋的單位量控制為在啟動和加速時的單位量比在穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)時的單位
全文摘要
提供了一種電動工具，其包括電動機(jī)；開關(guān)器件，用于響應(yīng)其導(dǎo)向角來變換將要施加到電動機(jī)的AC電壓；轉(zhuǎn)速設(shè)定單元，其設(shè)定電動機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速；轉(zhuǎn)速檢測單元，其檢測電動機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速；以及控制器，其通過將實(shí)際轉(zhuǎn)速與目標(biāo)轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較來確定導(dǎo)向角，并且其根據(jù)最大導(dǎo)向角來使用導(dǎo)向角控制開關(guān)器件，最大導(dǎo)向角是根據(jù)目標(biāo)轉(zhuǎn)速設(shè)定的。
文檔編號H02P5/74GK101789748SQ201010001270
公開日2010年7月28日 申請日期2010年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月19日
發(fā)明者中山榮二, 河野祥和, 田中一實(shí), 石丸健朗, 磯野昌宏, 高野信宏 申請人:日立工機(jī)株式會社