[发明专利]基于无刷电机的智能化电动工具控制系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电动工具和园林工具领域，具体为一种基于无刷电机的智能化电 动工具控制系统及其控制方法。

背景技术

目前市场上出售的电动工具和园林工具，例如电钻、电动扳手、角磨机、电 锤、电镐、水钻、电动剪草机和电动高枝锯等，其大多数为转速和力矩均固定的 单一功能产品，但在实际应用中，根据应用对象的不同，对工具的转速和力矩要 求也会不同，这就存在一些需要调节工具转速和力矩的应用场合，例如，使用电 钻钻大小不同的孔时，需要调节电钻力矩；使用角磨机进行抛光、打磨、切割、 开槽等作业时，每种作业对角磨机转速和力矩的要求均不同，需要同时调节转速 和力矩；使用电动扳手，拧紧或松开不同直径的螺丝，需要调节电动扳手力矩。

在上述应用场合，作业人员一般采用以下两种解决方案：

1.更换不同的工具进行作业以满足使用需求，这种方式不仅使工作变得非常 繁琐，影响工作效率，而且在日常施工场合，摆放多种电动工具，容易出现电线 缠绕，工具难找，误接通工具电源等情况，不便于作业现场管理，存在安全隐患 问题。

2.使用同一种工具凭经验作业(如用电钻钻孔时，打不同的孔，使用同一电 钻，凭手感操作电钻作业)或者配以不同的工具头进行作业(如用角磨机进行抛 光、切割、开槽等作业时，用同一角磨机配以不同规格的刀片或锯片进行作业)， 这种方式存在损伤工具、实施效果不理想等问题。

虽然针对上述问题，行业内开发出一些转速可调或力矩补偿的电动工具和园 林工具，但一般采用机械减速调节的方法，只能实现非常有限的简单调节，往往 达不到实际使用场合所需的效果。在某些场合所使用的特殊工具虽然可以采用离 合器方式来实现比较理想的减速比调节，但因其结构复杂，成本居高不下，也无 法在电动工具和园林工具上普遍应用。

而力矩和转速作为电动工具或园林工具的关键性能参数，是否能够对其调节 在实际应用中十分重要。力矩代表的是“能不能”，转速代表的是“快不快”， 例如，我们使用一个电动工具，首先要判断的是它的力矩参数是否能够满足这项 工作的力矩要求，其次才会判断它的转速参数，转速高，单位时间内完成的工作 多，效率高，转速低，则效率低。随着电动工具和园林工具的不断发展，人们对 电动工具和园林工具的性能要求会越来越高，单一功能、单调节、调节存在缺陷 的产品必然无法满足使用需求，力矩和转速双调节的多功能产品也必然成为今后 的发展趋势。

从以上描述可以看出，在现有电动工具或园林工具转速和力矩的调节控制问 题上，传统的解决方案都存在一些难以克服的缺陷，而力矩和转速双调节的电动 工具作为今后电动工具和园林工具的发展趋势，使得我们必须开发出一种更加优 化的解决方案。

发明内容

针对现有技术中，传统电动工具和园林工具存在的力矩和转速的调节控制问 题，本发明提供一种力矩和转速能够双调节且基于无刷电机的智能化电动工具控 制系统及其控制方法。

为实现以上技术目的,本发明的技术方案是:基于无刷电机的智能化电动工 具控制系统，包括调节模块、力矩和转速双调节控制程序模块、电机输出力矩控 制模块、电机输出转速控制模块，所述调节模块提供不同力矩和转速的选择，所 述力矩和转速双调节控制程序模块读取并处理调节模块发送的信息，所述电机输 出力矩控制模块和电机输出转速控制模块读取力矩和转速双调节控制程序模块 发送的控制信息并分别控制电机的输出力矩和输出转速。

工作时，用户根据自己的需求，在调节模块对工具的输出力矩和输出转速进 行选择，力矩和转速双调节控制程序模块读取用户选择的力矩和转速信息并将其 分别转换为电机输出力矩控制模块和电机输出转速控制模块的控制信息，电机输 出力矩控制模块和电机输出转速控制模块收到控制信息后控制电机以用户选择 的力矩和转速输出。

从以上描述可以看出，本技术方案具有以下优点：用户可以自行选择所需的 电机输出力矩和输出转速，调节十分方便，便于多种场合的应用，实现一机多能。

作为优选，所述电机输出力矩控制模块通过控制电机的电流环来控制电机的 输出力矩。

作为优选，所述电机输出转速控制模块通过控制电机的PWM占空比来控制电 机的输出转速。