[发明专利]电驱动装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电驱动装置、特别是用于电动工具，具有电机和用于控制电机的电机控制设备，电机具有转子和固定的定子，定子具有线圈结构，其中，电机控制设备设计用于向线圈结构通电以产生激励场，线圈结构具有大量线圈股，并且每个线圈股具有大量线圈分段。

背景技术

此类驱动装置从DE102007040725A1中公开。

公知的驱动装置为电机，其具有永磁激励的转子和承载多项绕组的定子，该定子一方面可以在较低的转速范围中以及另一方面可以在较高的转速范围中运行。为此设置成切断定子绕组的一部分或在串联电路和并联电路之间切换。

这种设计除了实现正常运行外还实现了所谓的在较高的转速范围中的场削弱运行。

为此原则上可以针对电动机械实现不同的转速范围。但已被证实，场削弱运行会伴随着提高的热负荷。因此这种运行模式常常只可以是短暂地使用、即作为所谓的提升功能(Boost-Funktion)。

此外还公知，通过调节供电电压影响电驱动装置、特别是EC电机的转速水平。此外原则上可以获得在可达到的运行转速和供电电压之间的成正比的关系。

发明内容

在该背景下本发明的目的在于，提出一种电驱动装置，其可高效地与不同的使用条件相适应，在极小的结构耗费以及即使是在持久负荷的运行的情况下也可以实现尽可能无磨损且特别是适合于在电动工具上使用。

根据本发明，该目的通过根据文章开头所述类型的电驱动装置如下实现，即每个线圈股的大量线圈分段的至少一个线圈分段相对于该线圈股的其余的线圈分段是选择性的极性可变换的。

本发明的目的以这种方式实现。

根据本发明，将驱动装置带入至少两个运行模式中，其中，线圈股的线圈分段一方面可以具有相同的极性以及另一方面可以具有相互相反的极性。

这样与此关联的激励场也可以具有两个状态，其中，与线圈分段耦接的场一方面相加地叠加，另一方面至少部分地相互抵消。结果导致在相同的导体电流的情况下转矩改变、即转矩常数改变。同样由旋转的转子诱导到线圈分段中的电压也改变。该电压可以根据线圈分段的极性或者相加或者相减。结果导致在相同的股电压的情况下转速改变、即转速常数改变。

此外，线圈分段的极性变换引起北极和南极的变换，因此由线圈分段产生的磁场的方向也变换。

根据本发明的一种改进，电机控制设备设计用于以第一转速-转矩-特征曲线以及与第一转速-转矩-特征曲线具有不同陡度的第二转速-转矩-特征曲线运行，其中，优选在相同的相对负荷的情况下功率输出基本上是不变的。

这里相对负荷被视为一方面空转转速n₀和负载转速n_L之间的转速差与另一方面空转转速n₀的商，即(1-n_L/n₀)或可替换的是负载力矩M_L与(在由特征曲线陡度计算出的饱和度或电流极限的情况下的)保持力矩M_H的商，即M_L/M_H。

驱动装置的特性以这种方式可以具有可换档的传动装置的功能特性。其可以是传动方面的关系，比如第一和第二特征曲线的转速或转矩之间的加速系数或减速系数或扩展(Spreizung)。

换句话说可以在从第一特征曲线过渡到第二特征曲线的过程中将转速提高一个系数，转矩以该系数降低。

根据本发明的另一个观点，设置至少一个极性变换开关，其设计用于将线圈股的大量线圈分段在第一状态和第二状态之间切换，其中，在第一状态中线圈股的所有线圈分段具有相同的极性，在第二状态中线圈股的大量线圈分段的至少一个线圈分段具有与该线圈股的其余线圈分段相反的极性。

该措施的优点在于，在第一状态和在第二状态中得出的铜损失或导体损失近似保持不变。

该至少一个极性变换开关可以设计成机械开关、电子机械开关或电子开关。机械开关可以比如与可由操作者操作的选择开关耦接，用于将驱动装置可选地从第一状态切换成第二状态以及切换回来。

电子开关可以比如包括半导体开关元件并且特别是与电机控制设备耦接，以便由电机控制设备激活。这样驱动装置在第一状态和第二状态之间或者反过来在第二状态和第一状态之间的切换可以基于在电机控制设备中产生的信号或基于向电机控制设备输送的信号完成。