ЭЛЕКТРОИНСТРУМЕНТ Российский патент 2016 года по МПК B25F5/00 H02P6/14 H02P6/18 H02K7/14 

Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к электроинструменту. Уровень техники

В патентной публикации Японии №4487836 раскрыто электрическое устройство, управляющее двигателем с инверторной схемой для управления функционированием рабочего инструмента, соединенного с двигателем.

Из-за наличия в составе вышеупомянутого традиционного электроинструмента сглаживающего конденсатора большой емкости ухудшается его коэффициент мощности, характеризующий качество качества потребления энергии переменного тока.

Кроме того, для повышения коэффициента мощности также можно предусмотреть электроинструмент, оснащаемый схемой повышения коэффициента мощности. Однако такая конфигурация привела бы к увеличению габаритных и стоимостных показателей электроинструмента.

Раскрытие изобретения

Ввиду вышеизложенного, целью изобретения является создание электроинструмента с возможностью повышения коэффициента мощности без необходимости оснащения его специальными средствами для повышения коэффициента мощности.

Для достижения вышеуказанной и иных целей в изобретении предлагается электроинструмент, содержащий бесщеточный электродвигатель с несколькими статорными обмотками, выполненный с возможностью вращения его ротора в соответствии с напряжениями, подаваемыми на статорные обмотки, причем в соответствии с вращением ротора формируется наведенное напряжение, выпрямительную схему, выполненную с возможностью выпрямления напряжения переменного тока, сглаживающий конденсатор, выполненный с возможностью сглаживания напряжения переменного тока, выпрямляемого выпрямительной схемой, с получением пульсирующего напряжения, максимальное значение которого превышает наведенное напряжение, а минимальное значение меньше наведенного напряжения, и инверторную схему, выполненную с возможностью выполнения операций переключения для поочередной выдачи пульсирующего напряжения на статорные обмотки.

Предпочтительно, чтобы электроинструмент дополнительно содержал приемный блок, выполненный с возможностью приема команды для инверторной схемы на выполнение операций переключения, и блок управления, выполненный с возможностью управления инверторной схемой так, чтобы она продолжала выполнение операций переключения, пока приемный блок принимает указанную команду, даже если пульсирующее напряжение меньше наведенного напряжения.

Предпочтительно, чтобы блок управления предотвращал выполнение инверторной схемой операций переключения, если проходящий через бесщеточный электродвигатель ток превышает порог перегрузки по току.

В другом аспекте настоящего изобретения предлагается электроинструмент, содержащий бесщеточный электродвигатель, включающий в себя статор с несколькими статорными обмотками, на которые от источника переменного тока подается напряжение переменного тока, и ротор, приводимый во вращение при питании статора напряжением, рабочий инструмент, приводимый в движение в соответствии с вращением ротора, инверторную схему, выполненную с возможностью выполнения операций переключения для поочередной выдачи пульсирующего напряжения на статорные обмотки, даже если напряжение переменного тока меньше заданного напряжения.

В другом аспекте настоящего изобретения предлагается электроинструмент, содержащий двигатель, блок подачи напряжения, выполненный с возможностью подачи управляющего напряжения в двигатель, схему регистрации тока, выполненную с возможностью регистрации тока, проходящего через двигатель, и блок управления, выполненный с возможностью управления блоком подачи напряжения так, чтобы уменьшать управляющее напряжение при превышении током, зарегистрированным схемой регистрации тока, первого значения тока.

Предпочтительно, чтобы блок управления управлял блоком подачи напряжения таким образом, чтобы прекращать подачу управляющего напряжения при превышении током, зарегистрированным схемой регистрации тока, второго значения тока, которое больше первого значения тока.

Предпочтительно, чтобы блок подачи напряжения подавал в двигатель в качестве управляющего напряжения пульсирующее напряжение с множеством пульсаций, схема регистрации тока регистрировала пиковое значение тока, проходящего через двигатель, и блок управления управлял блоком подачи напряжения так, чтобы уменьшать управляющее напряжение, если зарегистрированное схемой регистрации тока пиковое значение превышает первое значение тока, поддерживать уменьшенное управляющее напряжение до тех пор, пока не будет зарегистрировано следующее пиковое значение, и ступенчато увеличивать уменьшенное управляющее напряжение, если следующее пиковое значение меньше первого значения тока.

Предпочтительно, чтобы блок подачи напряжения включал в себя инверторную схему.

В другом аспекте настоящего изобретения предлагается электроинструмент, содержащий двигатель, блок подачи напряжения, выполненный с возможностью подачи в двигатель управляющего напряжения, установленного на целевое значение, блок регистрации частоты вращения, выполненный с возможностью регистрации частоты вращения ротора двигателя, и блок управления, выполненный с возможностью изменения целевого значения напряжения на основании частоты вращения, регистрируемой блоком регистрации частоты вращения.

В другом аспекте настоящего изобретения предлагается электроинструмент, содержащий сетевой шнур питания, соединяемый с источником питания переменного тока, бесщеточный электродвигатель, ротор которого приводится во вращение подачей энергии от источника питания переменного тока, рабочий инструмент, приводимый в движение в соответствии с вращением ротора бесщеточного электродвигателя, схему регистрации тока, выполненную с возможностью регистрации тока, проходящего через бесщеточный электродвигатель, и блок управления, выполненный с возможностью уменьшения управляющего напряжения для бесщеточного электродвигателя, если зарегистрированный схемой регистрации тока ток превышает заданное значение тока.

Предпочтительно, чтобы блок управления постепенно уменьшал управляющее напряжение, если зарегистрированный схемой регистрации тока ток превышает заданное значение тока.

Предпочтительно, чтобы блок управления для уменьшения управляющего напряжения блок управления выполнял управление методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ-управление), причем блок управления выполняет ШИМ-управление с коэффициентом заполнения импульсов, меньшим 100%, если зарегистрированный схемой регистрации тока ток превышает заданное значение тока, и блок управления выполняет ШИМ-управление с коэффициентом заполнения импульсов, равным 100%, если зарегистрированный схемой регистрации тока ток меньше заданного значения тока.

В другом аспекте настоящего изобретения предлагается электроинструмент, содержащий сетевой шнур питания, соединяемый с источником питания переменного тока, бесщеточный электродвигатель, ротор которого приводится во вращение подачей энергии от источника питания переменного тока с прохождением через электродвигатель пульсирующего тока, рабочий инструмент, приводимый в движение в соответствии с вращением ротора бесщеточного электродвигателя, схему регистрации тока, выполненную с возможностью регистрации пульсирующего тока, проходящего через бесщеточный электродвигатель, и ограничивающий блок, выполненный с возможностью ограничения пикового значения пульсирующего тока, проходящего через бесщеточный электродвигатель.

Предпочтительно, чтобы для ограничения пикового значения пульсирующего тока, проходящего через бесщеточный электродвигатель, ограничивающий блок выполнял управление методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ).

В другом аспекте настоящего изобретения предлагается электроинструмент, содержащий двигатель, блок подачи напряжения, выполненный с возможностью выработки управляющего напряжения из напряжения постоянного тока и подачи управляющего напряжения в двигатель, схему регистрации напряжения, выполненную с возможностью регистрации напряжения постоянного тока, и блок управления, выполненный с возможностью запрещения блоку подачи напряжения подавать управляющее напряжение в двигатель, если напряжение постоянного тока, регистрируемое схемой регистрации напряжения, находится за пределами заданного диапазона.

В другом аспекте настоящего изобретения предлагается электроинструмент, содержащий двигатель, выпрямительную схему, выполненную с возможностью преобразования напряжения переменного тока в выпрямленное напряжение, блок подачи напряжения, выполненный с возможностью выработки управляющего напряжения из выпрямленного напряжения и подачи управляющего напряжения в двигатель, схему регистрации напряжения, выполненную с возможностью регистрации выпрямленного напряжения, и блок управления, выполненный с возможностью запрещения блоку подачи напряжения подавать управляющее напряжение в двигатель, если выпрямленное напряжение, регистрируемое схемой регистрации напряжения, находится за пределами заданного диапазона.

Предпочтительно, чтобы схема регистрации напряжения регистрировала пиковое значение выпрямленного напряжения, а блок управления запрещал блоку подачи напряжения подавать управляющее напряжение в двигатель, если выпрямленное напряжение, регистрируемое схемой регистрации напряжения, находится за пределами заданного диапазона.

В другом аспекте настоящего изобретения предлагается электроинструмент, содержащий сетевой шнур питания, соединяемый с источником питания переменного тока, блок подачи напряжения, выполненный с возможностью выработки управляющего напряжения из электроэнергии, подаваемой от источника питания переменного тока, бесщеточный электродвигатель, ротор которого приводится во вращение подачей управляющего напряжения, рабочий инструмент, приводимый в движение в соответствии с вращением ротора бесщеточного электродвигателя, схему регистрации тока, выполненную с возможностью регистрации тока, проходящего через бесщеточный электродвигатель, и блок управления, выполненный с возможностью управления блоком подачи напряжения методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ-управление). Блок управления определяет коэффициент заполнения импульсов при ШИМ-управлении на основании разности между током, регистрируемым схемой регистрации тока, и первым значением тока, если ток, зарегистрированный схемой регистрации тока, превышает первое значение тока.

В другом аспекте настоящего изобретения предлагается электроинструмент, содержащий сетевой шнур питания, соединяемый с источником питания переменного тока, блок подачи напряжения, выполненный с возможностью выработки управляющего напряжения из электроэнергии, подаваемой от источника питания переменного тока, бесщеточный электродвигатель, ротор которого приводится во вращение подачей управляющего напряжения, рабочий инструмент, приводимый в движение в соответствии с вращением ротора бесщеточного электродвигателя, схему регистрации тока, выполненную с возможностью регистрации тока, проходящего через бесщеточный электродвигатель, и блок управления, выполненный с возможностью управления блоком подачи напряжения методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ-управление). При превышении управляющим напряжением первого значения напряжения блок управления уменьшает коэффициент заполнения импульсов при ШИМ-управлении.

В другом аспекте настоящего изобретения предлагается электроинструмент, содержащий сетевой шнур питания, соединяемый с источником питания переменного тока, блок подачи напряжения, выполненный с возможностью выработки управляющего напряжения из электроэнергии, подаваемой от источника питания переменного тока, бесщеточный электродвигатель, ротор которого приводится во вращение подачей управляющего напряжения, рабочий инструмент, приводимый в движение в соответствии с вращением ротора бесщеточного электродвигателя, схему регистрации напряжения, выполненную с возможностью регистрации управляющего напряжения, и блок управления, выполненный с возможностью управления блоком подачи напряжения методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ-управление). Блок управления определяет коэффициент заполнения импульсов при ШИМ-управлении на основании разности между напряжением, регистрируемым схемой регистрации напряжения, и первым значением напряжения, если напряжение, зарегистрированное схемой регистрации напряжения, превышает первое значение напряжения.

Краткое описание чертежей

На чертежах показано:

на фиг.1 - принципиальная схема электроинструмента в первом варианте осуществления настоящего изобретения,

на фиг.2 - графики пульсирующих напряжений с пульсациями,

на фиг.3 - график для иллюстрации изменения тока при использовании сглаживающего конденсатора малой емкости,

на фиг.4 - схемы для иллюстрации путей прохождения тока для обеспечения операций инверторной схемы в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения,

на фиг.5 - график для иллюстрации изменения тока в случае наличия остановки инверторной схемы,

на фиг.6 - графики для иллюстрации соотношения между проходящим через двигатель током и выпрямленным напряжением,

на фиг.7 - график для иллюстрации пороговых значений для пикового напряжения переменного тока,

на фиг.8 - блок-схема алгоритма предусматривающего вынесение запрета управления во втором варианте осуществления настоящего изобретения,

на фиг.9 - график для иллюстрации соотношения между напряжением и целевым коэффициентом заполнения импульсов,

на фиг.10 - график для иллюстрации управления во втором варианте осуществления настоящего изобретения,

на фиг.11 - принципиальная схема электроинструмента в первой модификации второго варианта осуществления настоящего изобретения,

на фиг.12 - принципиальная схема электроинструмента во второй модификации второго варианта осуществления настоящего изобретения,

на фиг.13 - графики для иллюстрации соотношения между нагрузкой и током,

на фиг.14 - графики для иллюстрации управления в третьем варианте осуществления настоящего изобретения,

на фиг.15 - блок-схема для иллюстрации операций алгоритма управления в третьем варианте осуществления настоящего изобретения,

на фиг.16 - график для иллюстрации соотношения между целевым коэффициентом заполнения импульсов и частотой вращения при выполнении управления в четвертом варианте осуществления настоящего изобретения,

на фиг.17 - графики для иллюстрации управления в четвертом варианте осуществления настоящего изобретения,

на фиг.18 - блок-схема алгоритма управления в четвертом варианте осуществления настоящего изобретения,

на фиг.19 - графики для иллюстрации формы сигнала, соответствующего току, при выполнении управления в третьем варианте осуществления настоящего изобретения, имеющего место в случае переменного тока,

на фиг.20 - графики для иллюстрации управления в пятом варианте осуществления настоящего изобретения,

на фиг.21 - блок-схема алгоритма управления в пятом варианте осуществления настоящего изобретения,

на фиг.22 - графики для иллюстрации управления в шестом варианте осуществления настоящего изобретения,

на фиг.23 - блок-схема алгоритма управления в шестом варианте осуществления настоящего изобретения. Осуществление изобретения

Ниже со ссылками на фиг.1-5 рассматривается электроинструмент 1A в первом варианте осуществления изобретения.

На фиг.1 показана принципиальная схема электроинструмента 1A в первом варианте осуществления изобретения. Как показано на фиг.1, механизированный инструмент 1A содержит пусковой выключатель, или гашетку 3 (соответствует термину "приемный блок" в формуле изобретения), схему 4 подачи управляющего напряжения (обозначенную на фиг.1 как "CVS"), двигатель 5, датчики 6 углового положения ротора, контроллер 7, инверторную схему (инверторная схема и упоминаемый в формуле изобретения блок подачи напряжения) 8, обеспечивающий нормальный режим работы фильтр 9, выпрямительную схему 10 и сглаживающий конденсатор 11.

При нажатой клавише пускового выключателя 3 выдаваемое промышленным источником 2 питания (сетью электроснабжения общего пользования) напряжение переменного тока выпрямляется и сглаживается выпрямительной схемой 10 и сглаживающим конденсатором 11 и подается в двигатель 5 посредством инверторной схемы 8. Кроме того, при нажатой клавише пускового выключателя 3 схема 4 подачи управляющего напряжения 4 генерирует служащее для запитывания схемы управления управляющее напряжение (в рассматриваемом варианте осуществления равно 15 В) и подает это управляющее напряжение в контроллер 7.

Двигатель 5 представляет собой трехфазный бесщеточный двигатель постоянного тока и включает в себя ротор 5A и статор 5B. Ротор 5A выполнен из постоянного магнита, имеющего множество наборов (в рассматриваемом варианте осуществления - два набора) северных полюсов и южных полюсов. Статор 5 В выполнен из трехфазных статорных обмоток U, V и W, соединенных по схеме "звезда". Ротор 5A двигателя 5 вращается за счет последовательного включения статорных обмоток U, V и W, через которые проходит ток. Описание включения статорных обмоток U, V и W приведено ниже.

Датчики 6 углового положения ротора расположены в положениях напротив постоянного магнита ротора 5A с заданным интервалом (например, с угловым шагом 60°) в окружном направлении ротора 5A. Датчики 6 углового положения ротора выдают сигнал в соответствии с угловым положением ротора 5A.

В состав контроллера 7 входит схема 71 регистрации тока двигателя (соответствует использованному в формуле изобретения термину "блок регистрации тока") (обозначенный на фиг.1 как "MCD"), схему 72 регистрации выпрямленного напряжения (соответствует использованному в формуле изобретения термину "блок регистрации напряжения") (обозначена на фиг.1 как "RVD"), схему 73 регистрации управляющего напряжения (обозначена на фиг.1 как "CVD"), схему 74 регистрации операции переключения (обозначена на фиг.1 как "SOD"), схему 75 задания подаваемого напряжения (обозначена на фиг.1 как "AVS"), схему 76 регистрации углового положения ротора (обозначенную на фиг.1 как "RPD"), схему 77 регистрации частоты вращения двигателя (соответствует использованному в формуле изобретения термину "блок управления") (обозначена на фиг.1 как "RSD"), арифметическое устройство (блок управления в предлагаемом электроинструменте) 78, схему 79 вывода управляющих сигналов (обозначена на фиг.1 как "CSO") и схему 80 регистрации входного напряжения переменного тока (обозначена на фиг.1 как "AVD").

Схема 80 регистрации входного напряжения переменного тока регистрирует пиковое значение напряжения переменного тока, выдаваемого промышленным источником 2 питания, и выдает пиковое значение в арифметическое устройство 78. В рассматриваемом варианте осуществления изобретения напряжение переменного тока регистрируется в период дискретизации так, чтобы могло быть зарегистрировано значение, достаточно близкое к фактическому пиковому значению.

Схема 71 регистрации тока двигателя регистрирует ток, подаваемый в двигатель 5, и выдает значение тока в арифметическое устройство 78. Схема 72 регистрации выпрямленного напряжения регистрирует напряжение на выходе из выпрямительной схемы 10 и сглаживающего конденсатора 11 и выдает напряжение в арифметическое устройство 78. Схема 73 регистрации управляющего напряжения регистрирует управляющее напряжение, подаваемое схемой 4 подачи управляющего напряжения, и выдает значение управляющего напряжения в арифметическое устройство 78. Схема 74 регистрации операций переключения регистрирует, нажата ли клавиша пускового выключателя 3, и выдает результат регистрации в арифметическое устройство 78. Схема 75 задания подаваемого напряжения регистрирует степень нажатия пускового выключателя 3 и выдает значение степени нажатия в арифметическое устройство 78.

Схема 76 регистрации углового положения ротора регистрирует угловое положение ротора 5A на основании сигналов от датчиков 6 углового положения ротора и выдает угловое положение к схеме 77 регистрации частоты вращения двигателя и в арифметическое устройство 78. Схема 77 регистрации частоты вращения двигателя 77 регистрирует частоту вращения ротора 5A на основании сигналов от схемы 76 регистрации углового положения ротора и выдает значение частоты вращения в арифметическое устройство 78.

На основании сигналов от схемы 76 регистрации углового положения ротора и схемы 77 регистрации частоты вращения двигателя арифметическое устройство 78 генерирует коммутационные сигналы H1-H6 и выдает коммутационные сигналы H1-H6 к схеме 79 вывода управляющих сигналов. Кроме того, арифметическое устройство 78 регулирует коммутационные сигналы H4-H6 в качестве сигналов широтно-импульсной модуляции (ШИМ-сигнал) на основании сигналов от схемы 75 задания подаваемого напряжения и выдает ШИМ-сигнал к схеме 79 вывода управляющих сигналов. Коммутационные сигналы H1-H6 поступают к инверторной схеме 8 посредством схемы 79 вывода управляющих сигналов 79. Следует отметить, что возможно исполнение контроллера 7, при котором он обладает возможностью регулирования в качестве ШИМ-сигналов коммутационных сигналов H1-H3.

Инверторная схема 8 содержит ключевые элементы Q1-Q6. Каждый затвор ключевых элементов Q1-Q6 соединен со схемой 79 вывода управляющих сигналов, а каждый сток или исток ключевых элементов Q1-Q6 соединен со статорными обмотками U, V и W статора 5B.

Ключевые элементы Q1-Q6 выполняют операции переключения на основании коммутационных сигналов H1-H6, поступающих от схемы 79 вывода управляющих сигналов, преобразуют выдаваемое аккумуляторной батареей 20 напряжение постоянного тока, приложенное к инверторной схеме 8, в трехфазные (фазы U, V и W) напряжения Vu, Vv и Vw и подает трехфазные напряжения Vu, Vv и Vw, соответственно, к статорным обмоткам U, V и W.

В частности, коммутационные сигналы H1-H6 поступают, соответственно, к ключевым элементам Q1-Q6. С помощью этой операции происходит управление запитыванием статорных обмоток U, V и W, что равнозначно управлению направлением вращения ротора 5A. В это время управление количеством подаваемой к статорным обмоткам U, V и W электроэнергии происходит с помощью коммутационных сигналов H4-H6, также представляющих собой ШИМ-сигналы.

В описанной выше конфигурации в электроинструменте 1A обеспечена возможность снабжения двигателя 5 управляющим напряжением в соответствии со степенью нажатия пускового выключателя 3.

В рассматриваемом случае, из-за наличия в составе традиционного электроинструмента сглаживающего конденсатора большой емкости, снижается коэффициент мощности инструмента как электрооборудования (что соответствует ухудшению качества потребления энергии переменного тока). Кроме того, для улучшения коэффициента мощности также возможна конфигурация электроинструмента, при которой он оснащен схемой улучшения коэффициента мощности. Однако такая конфигурация влечет за собой увеличение размера механизированного инструмента и повышает его стоимость.

С другой стороны, сглаживающий конденсатор малой емкости не может полностью сглаживать напряжение переменного тока, выдаваемое из выпрямительной схемы 10. В результате этого на выходе сглаживающего конденсатора наличествует пульсирующее напряжение с пульсациями (например, как показано на фиг.2(б)).

При вращении ротора двигателя 5 в нем формируется наведенное напряжение. Для приведения в действие двигателя 5 требуется подать к нему напряжение, превышающее наведенное напряжение. Таким образом, если к двигателю 5 подается пульсирующее напряжение, он не может быть приведен в действие на участке Y (фиг.3), где величина пульсирующего напряжения меньше наведенного напряжения. Это означает, что, как показано на фиг.4(а), ток поступает в электроинструмент 1A на участке X, где величина пульсирующего напряжения меньше наведенного напряжения или равна ему. Иная картина имеет место в ситуации, показанной на фиг.4(б), когда на участке Y, где величина пульсирующего напряжения меньше наведенного напряжения, прохождение тока в электроинструменте 1A отсутствует.

Однако в электроинструменте 1A в рассматриваемом варианте осуществления, исходя из конструктивных соображений, использован сглаживающий конденсатор 11 малой емкости, который выдает пульсирующее напряжение, максимальное значение которого превышает наведенное напряжение, а минимальное напряжение меньше наведенного напряжения для создания участка Y. Причина использования в электроинструменте 1A в рассматриваемом варианте осуществления изобретения сглаживающего конденсатора 11 малой емкости описана ниже.

На фиг.2(a) показаны формы волнистого сигнала напряжения, в которых коэффициент пульсаций составляет 100%, на фиг.2(б) показаны формы сигнала напряжения, в которых коэффициент пульсаций составляет 50%, а на фиг.2(в) показаны формы сигнала напряжения, в которых коэффициент пульсаций равен нулю. Из приведенных графиков видно, что чем больше емкость сглаживающего конденсатора 11, тем меньше коэффициент пульсаций. В рассматриваемом варианте осуществления емкость сглаживающего конденсатора 11 определяется на основании как этого соотношения (между выраженным в процентах коэффициентом пульсаций и емкостью сглаживающего конденсатора 11), так и наведенного напряжения. Далее рассматривается случай, в котором из сглаживающего конденсатора 11 выдается пульсирующее напряжение с коэффициентом пульсаций, равным 100%.

Как описано выше, на участке Y ток не поступает в электроинструмент 1A. Вместе с тем, раз уж случился факт приведения в действие двигателя 5 на участке X, то ротор двигателя 5 может продолжать вращение на участке Y по инерции. Следовательно, если двигатель 5 циклически приводится в отрезки времени, соответствующие участку X, то его ротор может продолжать вращение, даже при отсутствии приведения в действие на участке Y. Следовательно, для электроинструмента 1A в рассматриваемом варианте осуществления может добиться повышения коэффициента мощности без оснащения отдельной схемой повышения коэффициента мощности со сглаживающим конденсатором 11 малой емкости, который выдает пульсирующее напряжение с максимальным значением, превышающим наведенное напряжение, и минимальным значением, меньшим наведенного напряжения, для формирования участка Y.

Кроме того, в целях энергоэффективности можно обеспечить управление, останавливающее операции инверторной схемы 8 на участке Y, где величина пульсирующего напряжения меньше наведенного напряжения.

Если же инверторная схема 8 останавливается на участке Y, то происходит поступление аккумулированной в статорных обмотках U, V и W двигателя 5 энергии обратно к сглаживающему конденсатору 11 (см. фиг.4(в)) на участке Z (фиг.5), то есть непосредственно после остановки работы инверторной схемы 8. В результате этого быстро увеличивается напряжение сглаживающего конденсатора 11, что может вызвать повреждение и ухудшение качественных показателей сглаживающего конденсатора 11.

Следовательно, в рассматриваемом варианте осуществления изобретения при нажатой клавише пускового выключателя 3 управление инверторной схемой 8 происходит с тем расчетом, чтобы операции не останавливались даже на участке Y, где величина пульсирующего напряжения меньше наведенного напряжения. Это управление позволяет предотвращать обратное поступление к сглаживающему конденсатору 11 аккумулированной в статорных обмотках U, V и W двигателя 5 энергии, и препятствовать быстрому возрастанию напряжения в сглаживающем конденсаторе 11. Это позволяет предотвратить повреждение и ухудшение качества сглаживающего конденсатора 11.

Однако управление инверторной схемой 8 может быть рассчитано на то, чтобы останавливать операции в случае, если зарегистрированный схемой 71 регистрации тока двигателя ток превышает порог перегрузки по току.

Кроме того, вышеописанное управление, при котором при нажатой клавише пускового выключателя 3 не происходит остановки операций инверторной схемы 8, также может быть использовано в конструкции, не оборудуемой сглаживающим конденсатором 11.

Далее со ссылками на фиг.6-10 приведено описание электроинструмента 1B во втором варианте осуществления изобретения. Схемотехника электроинструмента 1 В идентична схемотехнике электроинструмента 1A в первом варианте осуществления изобретения, показанного на фиг.1, и поэтому описание схемотехнической части не приводится.

Приведение в действие инверторной схемы 8 необходимо осуществлять с напряжением в пределах диапазона R1 эксплуатационной применимости (фиг.7) (например, выпрямленным напряжением от примерно 110 до 200 В, эффективным значением входного напряжения переменного тока от примерно 80 до 120 В, максимальным (пиковым) значением напряжения переменного тока от примерно 120 до 140 В). На фиг.6(a) показано соотношение между проходящим через двигатель 5 током и выпрямленным напряжением на выходе из выпрямительной схемы 10 при нормальных условиях. Вместе с тем, как показано на фиг.6(б), в случае прохождения через двигатель 5 высокого тока напряжение, сформированное индуктивным элементом в схеме, может накладываться по принципу суперпозиции на выпрямленное напряжение на выходе из выпрямительной схемы 10. Если это напряжение не попадает в пределы диапазона R1 эксплуатационной применимости инверторной схемы 8, то инверторная схема 8 может быть повреждена.

Таким образом, в электроинструменте 1B в рассматриваемом варианте осуществления изобретения обеспечен запрет (или ограничение) подачи электроэнергии в двигатель 5, если к инверторной схеме 8 (вычислительному блоку 78) подается напряжение, находящееся за пределами заданного диапазона R2 (фиг.7), охваченного диапазоном R1 эксплуатационной применимости.

Например, как показано на фиг.7, если пиковое напряжение V1, зарегистрированное схемой 80 регистрации входного напряжения переменного тока, попадает в пределы запретного диапазона R3, верхней границей которого является порог A напряжения (например, 120 В), или попадает в пределы запретного диапазона R4 с нижней границей в виде порога В напряжения включительно (например, 140 В), то коэффициенты заполнения импульсов ШИМ-сигналов H4-H6, выдаваемых к ключевым элементам Q4-Q6, устанавливаются на нуль, за счет чего происходит запрет подачи электроэнергии в двигатель 5. Такое решение позволяет предотвратить выход из строя инверторной схемы 8.

Вдобавок этому, в рассматриваемом варианте осуществления изобретения, хотя это и не показано на чертежах, если зарегистрированное схемой 72 регистрации выпрямленного напряжения выпрямленное напряжение V2 меньше или равно порогу С напряжения (например, 110 В) или больше или равно порогу D напряжения (например, 200 В), то для защиты инверторной схемы 8 запрещается подача электроэнергии в двигатель 5.

Кроме того, в рассматриваемом варианте осуществления изобретения, хотя это и не показано на чертежах, если зарегистрированное схемой 73 регистрации управляющего напряжения управляющее напряжение V3 меньше или равно порогу E напряжения (например, 10 В, не показано на чертежах) или больше или равно порогу F напряжения (например, 20 В, не показано на чертежах), то для защиты арифметического устройства 78 подача электроэнергии в двигатель 5 запрещается.

Теперь вышеупомянутое налагающее запрет управление, осуществляемое арифметическим устройством 78, подробно описано со ссылками на фиг.8. На фиг.8 показана блок-схема алгоритма налагающего запрет управления в рассматриваемом варианте осуществления изобретения. Алгоритм начинается при включении выключателя питания (на чертежах не показан) электроинструмента 1B.

Сначала арифметическое устройство 78 определяет, выполнено ли условие непревышения пиковым напряжением V1, зарегистрированным схемой 80 регистрации входного напряжения переменного тока, порога A напряжения, или превышение порога B напряжения или равенство ему (шаг S101).

Если пиковое напряжение V1 меньше или равно порогу A напряжения либо больше или равно порогу B напряжения (шаг S101: "да"), то целевой коэффициент Dt заполнения импульсов ШИМ-сигналов H4, H5 и H6 устанавливается на 0%, за счет чего обеспечивается запрещение подачи электроэнергии в двигатель 5 (шаг S102). Это предотвращает подачу к инверторной схеме 8 напряжения, попадающего за пределы диапазона R1 эксплуатационной применимости.

В противном случае, если пиковое напряжение VI превышает порог А напряжения и меньше порога В напряжения (шаг S101: "нет"), то тогда арифметическое устройство 78 определяет, выполнено ли условие непревышения порога С напряжения выпрямленным напряжением V2, зарегистрированным схемой 72 регистрации выпрямленного напряжения, или его превышение или равенство порогу D напряжения (шаг S103).

Если выпрямленное напряжение V2 меньше или равно порогу С напряжения либо больше или равно порогу D напряжения (шаг S103: "да"), то целевой коэффициент Dt заполнения импульсов ШИМ-сигналов H4, H5 и H6 устанавливается на 0%, за счет чего обеспечивается запрещение подачи электроэнергии в двигатель 5 (шаг S102). Этим предотвращается подача к инверторной схеме 8 напряжения, попадающего за пределы диапазона эксплуатационной применимости.

В противном случае, если выпрямленное напряжение V2 больше порога С напряжения и меньше порога D напряжения (шаг S103: "нет"), то тогда арифметическое устройство 78 определяет непревышение управляющим напряжением V3, зарегистрированным схемой 73 регистрации управляющего напряжения, порога E напряжения или превышение порога F напряжения или равенство ему (шаг S104).

Если управляющее напряжение V3 меньше или равно порогу E напряжения или больше или равно порогу F напряжения (шаг S104: "да"), то целевой коэффициент Dt заполнения импульсов ШИМ-сигналов H4, H5 и H6 устанавливается на 0%, за счет чего обеспечивается запрещение подачи электроэнергии в двигатель 5 (шаг S102). Этим предотвращается подача к арифметическому устройству 78 напряжения, попадающего за пределы диапазона эксплуатационной применимости.

Если управляющее напряжение V3 больше порога E напряжения и меньше порога F напряжения (шаг S104: "нет"), то тогда арифметическое устройство 78 определяет то, включен ли пусковой выключатель 3 (шаг S105).

Если пусковой выключатель 3 не включен (шаг S105: "нет"), то реализуемый арифметическим устройством 78 алгоритм возвращается к шагу S101. Если пусковой выключатель 3 включен (шаг S105: "да"), то тогда арифметическое устройство 78 определяет превышение пиковым напряжением V1 порога G напряжения или равенство ему (шаг S106).

В рассматриваемом случае, как показано на фиг.7, если пиковое напряжение V1 попадает в требующий принятия предупредительных мер диапазон R5, в котором находятся значения, меньшие порога В напряжения и большие или равные порогу G напряжения (например, 105 В), то инверторная схема 8 в это время не получает повреждения. Однако в этом диапазоне R5 пиковое напряжение V1 легко может выйти за пределы заданного диапазона R2 в случае увеличения тока или создания помех.

Соответственно, в рассматриваемом варианте осуществления изобретения, если пиковое напряжение V1 больше или равно порогу G напряжения (шаг S106: "да"), то арифметическое устройство 78 устанавливает целевой коэффициент Dt заполнения импульсов на значение менее 100% (шаг S107) и процесс возвращается к шагу S101. В частности, как показано на фиг.9, арифметическое устройство 78 устанавливает целевой коэффициент Dt заполнения импульсов на значение, обозначенное как Dt=(V1/G)×100(%), и процесс возвращается к шагу S101. С помощью этой операции, как показано на фиг.10, если пиковое напряжение V1 больше или равно порогу G напряжения, может быть снижено напряжение, поданное на инверторную схему 8 и арифметическое устройство 78.

Кроме того, в общем случае, если ток увеличивается, то также увеличивается и напряжение вследствие действия, оказываемого индуктивным элементом схемы. Однако за счет описанного выше уменьшения коэффициента заполнения импульсов ток также уменьшается. Следовательно, также можно предотвратить возрастание выпрямленного напряжения.

Что касается выпрямленного напряжения V2, то за счет предусматривания подобного управления, если выпрямленное напряжение V2 к тому же больше или равно порогу Н напряжения (например, 170 В), то может быть понижено напряжение, подаваемое к инверторной схеме 8 и арифметическому устройству 78. Это позволяет предотвратить увеличение частоты вращения ротора двигателя, увеличивающейся вследствие высокого напряжения на входе, что вызывает механические повреждения в механизме формирования и передачи рабочего движения инструмента и в части, относящейся непосредственно к двигателю.

С другой стороны, если пиковое напряжение V1 меньше порога G напряжения (шаг S106: "нет"), то арифметическое устройство 78 устанавливает целевой коэффициент Dt заполнения импульсов равным 100% (шаг S108) и процесс возвращается к шагу S101, так как пиковое напряжение V1 попадает в нормальный диапазон R6.

Таким образом, в электроинструменте 1B в рассматриваемом варианте осуществления изобретения установлен заданный диапазон R2, входящий в пределы диапазона R1 эксплуатационной применимости, и, если к инверторной схеме 8 (арифметическому устройству 78) подается напряжение за пределами заданного диапазона R2, подача электроэнергии в двигатель 5 запрещается. Это позволяет предотвратить подачу к инверторной схеме 8 (арифметическому устройству 78) напряжения за пределами диапазона R1 эксплуатационной применимости, за счет чего предотвращается выход из строя инверторной схемы 8 (арифметического устройства 78).

Кроме того, в электроинструменте 1B в рассматриваемом варианте осуществления изобретения в состоянии при приведенном в действие двигателе 5, если подаваемое к инверторной схеме 8 (арифметическому устройству 78) напряжение попадает в заданный диапазон R2, но находится за пределами нормального диапазона R6, соответственно, оно попадает в требующий принятия предупредительных мер диапазон R5, то осуществляется управление, нацеленное на снижение напряжения. Это позволяет предотвратить подачу к инверторной схеме 8 (арифметическому устройству 78) напряжения, попадающего за пределы диапазона эксплуатационной применимости.

Следует отметить, что хотя в описанном выше варианте осуществления изобретения энергия переменного тока от промышленного источника 2 питания преобразуется в энергию постоянного тока, а затем подается к инверторной схеме 8, энергия постоянного тока от аккумуляторной батареи 20 может подаваться напрямую к инверторной схеме 8, как показано на фиг.11. В этом случае вместо показанной на фиг.1 схемы 72 регистрации выпрямленного напряжения предусмотрена схема 81 регистрации напряжения аккумулятора (соответствует использованному в формуле изобретения термину "блок регистрации напряжения") (обозначенный на фиг.11 как "BVD"). Если напряжение, зарегистрированное схемой 81 регистрации напряжения аккумулятора, или напряжение, зарегистрированное схемой 73 регистрации управляющего напряжения, находится за пределами заданного диапазона, то подача электроэнергии в двигатель 5 запрещается.

Кроме того, для добавки напряжения к напряжению от аккумуляторной батареи 20, как показано на фиг.12, возможна конфигурация, в которой вместо показанных на фиг.11 схемы 4 подачи управляющего напряжения и схемы 73 регистрации управляющего напряжения предусмотрены схема 40 подачи добавочного напряжения (напряжения вольтодобавки) (обозначенная на фиг.11 как "BVS") и схема 82 регистрации добавочного напряжения (обозначенная на фиг.11 как "BVC"). В этой конфигурации к арифметическому устройству 78 подается напряжение, добавленное схемой 40 подачи добавочного напряжения. В этой конфигурации в случае, если зарегистрированное схемой 81 регистрации напряжения аккумулятора напряжение или зарегистрированное схемой 82 регистрации добавочного напряжения напряжение находится за пределами заданного диапазона, запрещается подача электроэнергии в двигатель 5.

Кроме того, хотя в описанном выше варианте осуществления изобретения ситуация, при которой необходимо назначить запрет подачи электроэнергии в двигатель 5 определяется для каждого напряжения сразу в нескольких местах, однако такую ситуацию, требующую запрета подачи электроэнергии в двигатель 5, можно определять на основании напряжения в каком-либо одном из нескольких мест.

Ниже со ссылками на фиг.13-15 приведено описание электроинструмента в третьем варианте осуществления изобретения. Схемотехника электроинструмента 1C идентична схемотехнике электроинструмента 1A в первом варианте осуществления изобретения, показанного на фиг.1, и поэтому описание схемотехнической части не приводится.

Как показано на фиг.13, проходящий через двигатель 5 ток пропорционален приложенной к двигателю 5 нагрузке. В случае прохождения через двигатель 5 огромного тока (к двигателю 5 прикладывается огромная нагрузка) он может получить повреждение.

Таким образом, как показано на фиг.14, в ситуации, если зарегистрированный схемой 71 регистрации тока двигателя ток становится больше целевого тока It, в выполненном по третьему варианту осуществления изобретения электроинструменте 1C выполняется управление, нацеленное на задание целевого тока It, меньшего порога Ith перегрузки по току, и на уменьшение коэффициентов заполнения импульсов ШИМ-сигналов H4-H6, выдаваемых к ключевым элементам Q4-Q6. При такой конструкции предотвращается прохождение через двигатель 5 тока, превышающего целевой ток It, за счет чего предотвращается прохождение через двигатель 5 сверхтока. Кроме того, из-за возможности остановки двигателя 5 вследствие увеличения сверхтока может быть обеспечено плавное функционирование. Кроме того, появляется возможность обеспечения защиты инверторной схемы 8, уязвимой к перегрузке по току.

Ниже со ссылками на фиг.15 приведено подробное описание вышеупомянутого управления, выполняемого арифметическим устройством 78.

На фиг.15 показана блок-схема алгоритма управления напряжением в третьем варианте осуществления изобретения. Представленный на этой блок-схеме алгоритм начинается с включения пускового выключателя 3.

Сначала арифметическое устройство 78 получает от схемы 71 регистрации тока двигателя значение тока I, проходящего через двигатель 5 (шаг S201), и определяет, превышает ли ток I порог Ith перегрузки по току (шаг S202).

Если ток I превышает порог Ith перегрузки по току (шаг S202: "да"), то арифметическое устройство 78 устанавливает целевой коэффициент Dt заполнения импульсов ШИМ-сигналов H4-H6 на 0%, тем самым прекращая подачу электроэнергии в двигатель 5 (шаг S203). Эта операция позволяет предотвратить прохождение сверхтока через двигатель 5.

С другой стороны, если ток I меньше или равен порогу Ith перегрузки по току (шаг S202: "нет"), то тогда арифметическое устройство 78 определяет, превышает ли ток I целевое значение тока It (шаг S204).

Если ток I меньше целевого значения тока It или равен ему (шаг S204: "нет"), то арифметическое устройство 78 устанавливает (увеличивает) целевой коэффициент Dt заполнения импульсов для увеличения тока I до целевого значения тока It (шаг S205) и процесс возвращается к шагу S201.

Более конкретно, арифметическое устройство 78 устанавливает целевой коэффициент Dt заполнения импульсов на основании следующего выражения: Dt=(It-I)·P+D (1),

где P - это коэффициент усиления цепи обратной связи, D - это текущее значение коэффициента заполнения импульсов. Затем арифметическое устройство 78 увеличивает коэффициент заполнения импульсов на инкремент Da% в сторону приближения к целевому коэффициенту Dt заполнения импульсов. За счет производимого таким образом увеличения коэффициента заполнения импульсов на Da% можно предотвратить возникновение в двигателе 5 избыточного броска тока.

С другой стороны, если ток I превышает целевое значение тока It (шаг S204: "да"), то арифметическое устройство 78 уменьшает целевой коэффициент Dt заполнения импульсов для уменьшения целевого значения тока It (шаг S205) и происходит возврат к шагу S201.

Таким образом, в электроинструменте 1C в третьем варианте осуществления изобретения в случае превышения проходящим через двигатель 5 током I целевого значения тока It производится уменьшение целевого коэффициента Dt заполнения импульсов. Таким образом, из-за того, что проходящий через двигатель 5 ток меньше целевого значения тока It, можно предотвратить прохождение сверхтока через двигатель 5. Кроме того, из-за уменьшения вероятности останова двигатель 5 вследствие наличия сверхтока, может быть обеспечена плавная работа. Кроме того, появляется возможность обеспечения защиты инверторной схемы 8, уязвимой к перегрузке по току.

Следует отметить, что в вышеописанном варианте осуществления при превышении током I целевого значения тока It целевой коэффициент Dt заполнения импульсов уменьшается при постоянной скорости (Da%). Однако скорость уменьшения может изменяться в соответствии с током I.

Кроме того, в вышеописанном варианте осуществления подача напряжения к двигателю 5 прекращается, если ток I превышает порог Ith перегрузки по току. Однако подача напряжения к двигателю 5 может прекращаться, если ток I превышает целевое значение тока It и меньше или равен порогу Ith перегрузки по току на протяжении заданного периода времени или дольше. В этом случае период может изменяться в зависимости от чувствительности двигателя 5 и инверторной схемы 8 к сверхтоку.

Далее со ссылками на фиг.16-18 приведено описание электроинструмента 1D в четвертом варианте осуществления изобретения. Схемотехника электроинструмента 1D идентична схемотехнике электроинструмента 1A в первом варианте осуществления изобретения, показанного на фиг.1, и поэтому описание схемотехнической части не приводится.

Если в случаях низкой частоты вращения ротора двигателя 5 и высокой его частоты вращения в двигатель 5 подается аналогичное напряжение, то больший ток проходит через двигатель 5 в случае низкой частоты вращения. С другой стороны, требуется некоторое время на то, чтобы изменение целевого коэффициента Dt заполнения импульсов нашло свое отражение в значении тока. Соответственно, при низкой частоте вращения двигателя 5, даже если выполняется управление в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения, существует возможность того, что это управление не поспевает благополучно разрешить данную ситуацию и через двигатель 5 проходит сверхток.

Следовательно, в рассматриваемом варианте осуществления изобретения, как показано на фиг.16, целевой коэффициент Dt заполнения импульсов изменяется в соответствии с частотой вращения двигателя 5. В частности, при низкой частоте вращения ротора двигателя 5 целевой коэффициент Dt заполнения импульсов устанавливается на малое значение, что позволяет исключить подачу в двигатель 5 большого напряжения. Эта операция позволяет при низкой частоте вращения ротора двигателя 5 предотвращать прохождение большого тока через двигатель 5, как показано на фиг.17. Следовательно, надлежащим образом может быть предотвращено прохождение сверхтока через двигатель 5.

Далее со ссылками на фиг.18 приведено описание управления в рассматриваемом варианте осуществления. На фиг.18 показана блок-схема алгоритма управления напряжением в рассматриваемом варианте осуществления. Этот алгоритм начинается с включения пускового выключателя 3. Следует отметить, что шаги S301-S303 аналогичны шагам S201-S203, показанным на фиг.15, и поэтому их описание не приводится.

Если ток I меньше порога Ith перегрузки по току или равен ему (шаг S302: "нет"), то арифметическое устройство 78 получает от схемы 77 регистрации частоты вращения двигателя значение частоты N вращения ротора двигателя 5 (шаг S304). Затем на основании частоты N вращения арифметическое устройство 78 устанавливает целевое значение тока It и целевой коэффициент Dt заполнения импульсов для увеличения тока I до целевого значения тока It (шаг S305) и процесс возвращается к шагу S301. В рассматриваемом варианте осуществления изобретения, как показано на фиг.16, когда частота вращения находится в пределах от 0 до заданного числа оборотов в минуту, целевой коэффициент Dt заполнения импульсов пропорционально увеличивается до 100%, а когда частота вращения превышает заданное число оборотов, она фиксируется на 100%.

Таким образом, в электроинструменте 1D в четвертом варианте осуществления изобретения целевой коэффициент Dt заполнения импульсов изменяется в соответствии с частотой вращения ротора двигателя 5. Эта операция позволяет исключить подачу в двигатель 5 большого напряжения при низкой частоте вращения ротора двигателя 5. Следовательно, надлежащим образом может быть предотвращено прохождение сверхтока через двигатель 5.

Далее со ссылками на фиг.19-21 приведено описание электроинструмента 1E в пятом варианте осуществления изобретения. Схемотехника электроинструмента 1E идентична схемотехнике электроинструмента 1A в первом варианте осуществления изобретения, показанного на фиг.1, и поэтому описание схемотехнической части не приводится.

В первом варианте осуществления изобретения используется сглаживающий конденсатор 23 малой емкости. В частном случае, когда емкость его не превышает 10 мкФ, на выходе сглаживающего конденсатора 23 может иметься пульсирующее напряжение с пульсациями.

Если управление согласно третьему варианту осуществления изобретения выполняется с использованием сглаживающего конденсатора 23 малой емкости, что соответствует показанному на фиг.19 случаю, то после того, как ток I становится больше целевого значения тока It, начинается его уменьшение.

Однако в соответствующем третьему варианту осуществления изобретения управлении целевой коэффициент Dt заполнения импульсов увеличивается незамедлительно после того, как ток I уменьшается до значения, меньшего целевого значения тока It или равного ему. Следовательно, как показано на фиг.19, даже если в одной пульсации ток I уменьшается до значения, меньшего или равного целевому значению тока It, то в следующей пульсации ток I снова превышает целевое значение тока It. Другими словами, в каждом цикле переменного тока через двигатель 5 проходит ток, превышающий целевое значение тока It. В результате этого возможна остановка двигателя 5 вследствие перегрузки по току или, по меньшей мере, в двигателе 5 вырабатывается необязательная теплота.

Следовательно, как показано на фиг.20, в электроинструменте 1E в рассматриваемом варианте осуществления изобретения предусмотрено определение того, превышает ли пиковое значение тока Ip целевое значение тока It, понижение целевого коэффициента Dt заполнения импульсов, если пиковое значение тока Ip превышает целевое значение тока It, поддержание уменьшенного коэффициента Dt заполнения импульсов до момента регистрации следующего пикового значения тока Ip, даже если ток I уменьшается до значения, меньшего целевого значения тока It или равного ему, и ступенчатое увеличение коэффициента Dt заполнения импульсов, если пиковое значение тока Ip меньше целевого значения тока It. Эта операция призвана в каждом цикле переменного тока предотвращать прохождение через двигатель 5 тока, превышающего целевое значение тока It.

Следует отметить, что в рассматриваемом варианте осуществления используется конденсатор емкостью 0,47 мкФ. При использовании такого конденсатора может быть сгенерировано большое пульсирующее напряжение с сильными пульсациями. Например, если пульсация больше или равна 70%, то сгенерированную пульсацию можно назвать сильной. Размер пульсации обозначается как (dV/V*)×100%, где V* - это максимальное напряжение, поданное в электроинструмент 1E, a dV - это скорость изменения напряжения.

Далее со ссылками на фиг.21 приведено подробное описание управления в рассматриваемом варианте осуществления изобретения. На фиг.21 показана блок-схема алгоритма управления напряжением в рассматриваемом варианте осуществления изобретения. Этот алгоритм начинается при включении пускового выключателя 3. Следует отметить, что шаги S401-S403 аналогичны показанным на фиг.15 шагам S201-S203, и поэтому их описание не приводится.

Если ток I(t) меньше порога Ith перегрузки по току или равен ему (шаг S402: "нет"), то тогда арифметическое устройство 78 определяет, меньше ли ток I(t) предыдущего значения тока I(t-1) (шаг S404).

Если ток I(t) больше или равен предыдущему току I(t-1) (шаг S404: "нет"), то арифметическое устройство 78 сохраняет ток I(t) в качестве предыдущего тока I(t-1) (шаг S405) и процесс возвращается к шагу S401.

В противном случае, если ток I(t) меньше предыдущего тока I(t-1) (шаг S404: "да"), то арифметическое устройство 78 в качестве пикового значения тока Ip назначает предыдущий ток I(t-1) (шаг S406). Следует отметить, что в рассматриваемом варианте осуществления изобретения ток I(t) регистрируется в период дискретизации так, чтобы могло быть зарегистрировано значение, достаточно близкое к фактическому пиковому значению тока.

Следующим шагом арифметическое устройство 78 определяет, превышает ли пиковое значение тока Ip целевое значение тока It (шаг S407).

Если пиковое значение тока Ip меньше целевого значения тока It или равно ему (шаг S407: "нет"), то арифметическое устройство 78 устанавливает целевой коэффициент Dt заполнения импульсов в расчете на увеличение пикового значение тока Ip до целевого значения тока It (шаг S408), и процесс возвращается к шагу S401.

В противном случае, если пиковое значение тока Ip превышает целевое значение тока It (шаг S407: "да"), то арифметическое устройство 78 уменьшает целевой коэффициент Dt заполнения импульсов с целью уменьшения целевого значения тока It (шаг S409), а затем процесс возвращается к шагу S401.

Как описано выше, в электроинструменте 1F в рассматриваемом варианте осуществления изобретения предусмотрено определение того, превышает ли пиковое значение тока Ip целевое значение тока It, понижение целевого коэффициента Dt заполнения импульсов, если пиковое значение тока Ip превышает целевое значение тока It, поддержание уменьшенного коэффициента Dt заполнения импульсов до момента регистрации следующего пикового значения тока Ip, даже если ток I уменьшается до значения, меньшего целевого значения тока It или равного ему, и ступенчатое увеличение коэффициента Dt заполнения импульсов, если пиковое значение тока Ip меньше целевого значения тока It. Эта операция призвана в каждом цикле переменного тока предотвращать прохождение через двигатель 5 тока, превышающего целевое значение тока It.

Далее со ссылками на фиг.22 и 23 приведено описание электроинструмента 1F в шестом варианте осуществления изобретения. Схемотехника электроинструмента 1F идентична схемотехнике электроинструмента 1A в первом варианте осуществления изобретения, показанного на фиг.1, и поэтому описание схемотехнической части не приводится.

В шестом варианте осуществления изобретения одновременно реализованы третий и четвертый варианты осуществления изобретения. В частности, целевой коэффициент Dt заполнения импульсов изменяется в соответствии с частотой вращения ротора двигателя 5, а затем, если ток I превышает целевое значение тока It, этот целевой коэффициент Dt заполнения импульсов понижается.

В этом случае, как показано на фиг.22, арифметическое устройство 78 устанавливает целевой коэффициент Dt заполнения импульсов так, чтобы при низкой частоте вращения ротора двигателя 5 исключить подачу в двигатель 5 большого напряжения, и фиксирует коэффициент заполнения импульсов равным 100% после того, как частота вращения ротора двигателя 5 становится больше или равна заданному значению. После фиксации коэффициента заполнения импульсов на 100% арифметическое устройство 78 уменьшает целевой коэффициент Dt заполнения импульсов в том случае, если ток I становится больше целевого значения тока It.

Далее со ссылками на фиг.23 приведено подробное описание управления в шестом варианте осуществления изобретения. На фиг.23 показана блок-схема алгоритма управления напряжением в шестом варианте осуществления изобретения. Этот алгоритм начинается при включении пускового выключателя 3.

Сначала арифметическое устройство 78 получает от схемы 71 регистрации тока двигателя значение тока I, проходящего через двигатель 5 (шаг S501), и определяет, превышает ли ток I порог Ith перегрузки по току (шаг S502).

Если ток I превышает порог Ith перегрузки по току (шаг S502: "да"), то арифметическое устройство 78 устанавливает целевой коэффициент Dt заполнения импульсов ШИМ-сигналов H4, H5 и H6 на 0%, что вызывает остановку подачи электроэнергии в двигатель 5 (шаг S503).

Если же ток I меньше или равен порогу Ith перегрузки по току (шаг S502: "нет"), то арифметическое устройство 78 получает частоту N вращения ротора двигателя 5 от схемы 77 регистрации частоты вращения двигателя (шаг S504) и на основании частоты N вращения устанавливает целевое значение тока It и целевой коэффициент Dt заполнения импульсов (шаг S505).

Далее арифметическое устройство 78 определяет, превышает ли ток I целевое значение тока It, установленное на шаге S505 (шаг S506).

Если ток I меньше или равен целевому значение тока It (шаг S506: "нет"), то арифметическое устройство 78 увеличивает целевой коэффициент Dt заполнения импульсов (шаг S507), и процесс возвращается к шагу S501.

В противном случае, если ток I превышает целевое значение тока It (шаг S506: "да"), арифметическое устройство 78 уменьшает целевой коэффициент Dt заполнения импульсов (шаг S508), и затем процесс возвращается к шагу S501.

Таким образом, за счет реализации с использованием признаков третьего варианта осуществления и четвертого варианта осуществления обеспечена возможность более эффективного предотвращения прохождения сверхтока через двигатель 5.

Следует отметить, что, в вышеописанном варианте осуществления изобретения при превышении током I целевого значения тока It целевой коэффициент Dt заполнения импульсов уменьшается с постоянной скоростью уменьшения (Da%). Однако скорость уменьшения может изменяться в соответствии с током I.

Кроме того, в вышеописанном варианте осуществления изобретения подача напряжения в двигатель 5 прекращается при превышении током I порога Ith перегрузки по току. Вместе с тем, подача напряжения в двигатель 5 может прекращаться, если ток I превышает целевое значение тока It и меньше или равен порогу Ith перегрузки по току на протяжении заданного периода времени или дольше. В этом случае заданный период может изменяться в зависимости от чувствительности двигателя 5 и инверторной схемы 8 к сверхтоку.

В то время как в данной заявке предлагаемый в изобретении электроинструмент подробно описан и проиллюстрирован в привязке к рассмотренным выше вариантам его осуществления, специалисту очевидно, что в этих вариантах возможны различные изменения и модификации без отступления от объема изобретения, установленного в формуле изобретения.

Например, если электроинструменты 1A-1F представляют собой резьбозавертывающие машины (шуруповерт или гайковерт), то в конце операции заворачивания может осуществляться регистрация блокировки (остановки) двигателя. В этом случае регистрация блокировки могла бы осуществляться, например, при следующих условиях (варианты):

1) если частота N вращения меньше или равна заданному значению,

2) если частота N вращения меньше или равна заданному значению и ток I больше или равен заданному значению, или

3) если превышение током I заданного значения или равенство ему продолжается на протяжении заданного периода времени или дольше.

Кроме того, возможны произвольные сочетания между собой отдельных признаков любых двух или более из числа электроинструментов 1A-1F.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления рабочим инструментом, соединенным с двигателем. Техническим результатом является повышение коэффициента мощности. Электроинструмент содержит бесщеточный электродвигатель с несколькими статорными обмотками, выполненный с возможностью вращения его ротора в соответствии с напряжениями, подаваемыми на статорные обмотки, которые формируются в соответствии с вращением ротора; выпрямительную схему для выпрямления напряжения переменного тока; сглаживающий конденсатор для сглаживания напряжения переменного тока, выпрямляемого выпрямительной схемой, с получением пульсирующего напряжения, максимальное значение которого превышает наведенное напряжение, а минимальное значение меньше наведенного напряжения; инверторную схему, выполненную с возможностью выполнения операций переключения для поочередной выдачи пульсирующего напряжения на статорные обмотки. 5 н. и 12 з.п. ф-лы, 23 ил.

1. Электроинструмент, содержащий:
- бесщеточный электродвигатель с несколькими статорными обмотками, выполненный с возможностью вращения его ротора в соответствии с напряжениями, подаваемыми на статорные обмотки, причем в соответствии с вращением ротора формируется наведенное напряжение;
- рабочий инструмент, приводимый в движение в соответствии с вращением ротора бесщеточного электродвигателя;
- выпрямительную схему, выполненную с возможностью преобразования напряжения переменного тока в выпрямленное напряжение;
- конденсатор, выполненный с возможностью сглаживания выпрямленного напряжения с получением управляющего напряжения с пульсациями, максимальное значение которого превышает наведенное напряжение, а минимальное значение меньше наведенного напряжения;
- инверторную схему, выполненную с возможностью выполнения операций переключения для поочередной выдачи управляющего напряжения на статорные обмотки;
- пусковой выключатель; и
- блок управления, выполненный с возможностью управления инверторной схемой для выполнения операций переключения при воздействии нажатии на пусковой выключатель.

2. Электроинструмент по п. 1, в котором блок управления выполнен с возможностью управления инверторной схемой так, чтобы она продолжала выполнение операций переключения при нажатом пусковом выключателе, даже если управляющее напряжение меньше наведенного напряжения.

3. Электроинструмент по п. 2, в котором блок управления предотвращает выполнение инверторной схемой операций переключения, если проходящий через бесщеточный электродвигатель ток превышает порог перегрузки по току.

4. Электроинструмент, содержащий:
- бесщеточный электродвигатель с несколькими статорными обмотками, выполненный с возможностью вращения его ротора в соответствии с напряжениями, подаваемыми на статорные обмотки;
- рабочий инструмент, приводимый в движение в соответствии с вращением ротора бесщеточного двигателя;
- выпрямительную схему, выполненную с возможностью преобразования напряжения переменного тока в выпрямленное напряжение;
- конденсатор, выполненный с возможностью сглаживания выпрямленного напряжения с получением управляющего напряжения;
- инверторную схему, выполненную с возможностью выполнения операций переключения для поочередной выдачи управляющего напряжения на статорные обмотки;
- пусковой выключатель;
- блок управления, выполненный с возможностью управления инверторной схемой для выполнения операций переключения так, чтобы при нажатии на пусковой выключатель через бесщеточный электродвигатель проходил ток, имеющий следующие друг за другом пульсации, каждая из которых имеет пиковое значение.

5. Электроинструмент по п. 1 или 4, дополнительно содержащий схему регистрации тока, выполненную с возможностью регистрации тока, проходящего через бесщеточный двигатель, причем блок управления выполнен с возможностью управления методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ-управление) для уменьшения коэффициента заполнения импульсов при ШИМ-управлении так, чтобы снижать пиковое значение тока, если ток, регистрируемый схемой регистрации тока, превышает первое значение тока.

6. Электроинструмент по п. 5, в котором блок управления управляет инверторной схемой таким образом, чтобы прекращать подачу управляющего напряжения при превышении током, зарегистрированным схемой регистрации тока, второго значения тока, которое больше первого значения тока.

7. Электроинструмент по п. 5, в котором:
- схема регистрации тока регистрирует пиковое значение тока, проходящего через двигатель, и
- блок управления управляет инверторной схемой так, чтобы уменьшать коэффициент заполнения импульсов при ШИМ-управлении, если зарегистрированное схемой регистрации тока пиковое значение превышает первое значение тока, поддерживать уменьшенный коэффициент заполнения импульсов до тех пор, пока не будет зарегистрировано следующее пиковое значение, и увеличивать уменьшенный коэффициент заполнения импульсов, если следующее пиковое значение, зарегистрированное схемой регистрации, меньше первого значения тока.

8. Электроинструмент по п. 5, в котором блок управления постепенно уменьшает коэффициент заполнения импульсов при ШИМ-управлении, если ток, зарегистрированный схемой регистрации тока, превышает первое значение тока.

9. Электроинструмент по п. 5, в котором:
- блок управления выполняет ШИМ-управление с коэффициентом заполнения импульсов, меньшим 100%, если ток, зарегистрированный схемой регистрации тока, превышает первое значение тока, и
- блок управления выполняет ШИМ-управление с коэффициентом заполнения импульсов, равным 100%, если ток, зарегистрированный схемой регистрации тока, меньше первого значения тока.

10. Электроинструмент, содержащий:
- бесщеточный электродвигатель с несколькими статорными обмотками, выполненный с возможностью вращения его ротора в соответствии с напряжениями, подаваемыми на статорные обмотки;
- рабочий инструмент, приводимый в движение в соответствии с вращением ротора бесщеточного электродвигателя;
- выпрямительную схему, выполненную с возможностью преобразования напряжения переменного тока в выпрямленное напряжение;
- конденсатор, выполненный с возможностью сглаживания выпрямленного напряжения с получением управляющего напряжения с пульсациями;
- инверторную схему, выполненную с возможностью выполнения операций переключения для поочередной выдачи управляющего напряжения на статорные обмотки;
- пусковой выключатель; и
- блок управления, выполненный с возможностью управления инверторной схемой для выполнения операций переключения так, чтобы при нажатии на пусковой выключатель через бесщеточный электродвигатель проходил ток, имеющий пульсации,
причем блок управления выполнен с возможностью управления методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ-управление) для уменьшения коэффициента заполнения импульсов при ШИМ-управлении так, чтобы снижать пик выпрямленного напряжения при возрастании как тока, так и выпрямленного напряжения.

11. Электроинструмент по одному из пп. 1, 4 и 10, дополнительно содержащий схему регистрации напряжения, выполненную с возможностью регистрации напряжения, выпрямленного выпрямительной схемой, причем блок управления выполнен с возможностью управления методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ-управление) для уменьшения коэффициента заполнения импульсов при ШИМ-управлении так, чтобы снижать пиковое значение выпрямленного напряжения, если напряжение, регистрируемое схемой регистрации напряжения, превышает первое значение напряжения.

12. Электроинструмент по одному из пп. 1, 4 и 10, дополнительно содержащий схему регистрации напряжения, выполненную с возможностью регистрации напряжения, выпрямленного выпрямительной схемой, причем блок управления выполнен с возможностью запрещения инверторной схеме подавать управляющее напряжение в бесщеточный двигатель, если напряжение, регистрируемое схемой регистрации напряжения, превышает второе значение напряжения.

13. Электроинструмент по одному из пп. 1, 4 и 10, дополнительно содержащий схему регистрации напряжения, выполненную с возможностью регистрации напряжения, подаваемого в блок управления, причем блок управления выполнен с возможностью запрещения инверторной схеме подавать управляющее напряжение в бесщеточный двигатель, если напряжение, подаваемое в блок управления, превышает третье значение напряжения.

14. Электроинструмент, содержащий:
- сетевой шнур питания, соединяемый с источником питания переменного тока;
- блок подачи напряжения, выполненный с возможностью выработки управляющего напряжения из электроэнергии, подаваемой от источника питания переменного тока;
- бесщеточный электродвигатель, ротор которого приводится во вращение подачей управляющего напряжения;
- рабочий инструмент, приводимый в движение в соответствии с вращением ротора бесщеточного электродвигателя;
- схему регистрации тока, выполненную с возможностью регистрации тока, проходящего через бесщеточный электродвигатель; и
- блок управления, выполненный с возможностью управления блоком подачи напряжения методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ-управление),
причем блок управления определяет коэффициент заполнения импульсов при ШИМ-управлении на основании разности между током, регистрируемым схемой регистрации тока, и первым значением тока, если ток, зарегистрированный схемой регистрации тока, превышает первое значение тока.

15. Электроинструмент по п. 14, в котором блок управления выполнен с возможностью установки коэффициента заполнения импульсов при ШИМ-управлении на меньший при увеличении тока, регистрируемого схемой регистрации тока.

16. Электроинструмент, содержащий:
- сетевой шнур питания, соединяемый с источником питания переменного тока;
- блок подачи напряжения, выполненный с возможностью выработки управляющего напряжения из электроэнергии, подаваемой от источника питания переменного тока;
- бесщеточный электродвигатель, ротор которого приводится во вращение подачей управляющего напряжения;
- рабочий инструмент, приводимый в движение в соответствии с вращением ротора бесщеточного электродвигателя;
- схему регистрации напряжения, выполненную с возможностью регистрации управляющего напряжения; и
- блок управления, выполненный с возможностью управления блоком подачи напряжения методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ-управление),
причем блок управления определяет коэффициент заполнения импульсов при ШИМ-управлении на основании разности между напряжением, регистрируемым схемой регистрации напряжения, и первым значением напряжения, если напряжение, зарегистрированное схемой регистрации напряжения, превышает первое значение напряжения.

17. Электроинструмент по п. 16, в котором блок управления выполнен с возможностью установки коэффициента заполнения импульсов при ШИМ-управлении на меньший при увеличении напряжения, регистрируемого схемой регистрации напряжения.