Контроллер двигателя и электроинструмент, имеющий вышеупомянутый контроллер

Авторы патента:

СУЗУКИ Дзиро (JP)

КУСАКАВА Такуя (JP)

H02P6/12 - коммутация переключением; индикация повреждения коммутации

Владельцы патента RU 2478256:

МАКИТА КОРПОРЕЙШН (JP)

Изобретение относится к контроллеру двигателя, который содержит процессор, выборочно выводящий сигнал включения либо на переключающий элемент верхнего плеча, либо на переключающий элемент нижнего плеча, основываясь на определенном датчиком положения положении, устройства управления затвором, подающие управляющее напряжение на затворы переключающих элементов сдвигом уровня сигнала включения от процессора на переключающий элемент верхнего плеча, и конденсатор в цепи положительной обратной связи, сформированный с возможностью зарядки, когда переключающий элемент верхнего плеча выключен, и выполняющий функции источника напряжения для устройства управления затвором, когда переключающий элемент верхнего плеча включен. Процессор сформирован для уменьшения установленного коэффициента нагрузки, когда установленный коэффициент нагрузки равен или превышает заданное значение (например, 80 процентов), и положение вращения двигателя не изменяется для первого заданного интервала времени. Данный контроллер двигателя обеспечивает технический результат - может предотвратить перегорание переключающего элемента даже при блокировке двигателя. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 8 ил.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящая заявка испрашивает приоритет по патентной заявке Японии № 2008-000977, зарегистрированной 8 января 2008 г., содержание которой включено в настоящую заявку посредством ссылки.

Настоящее изобретение относится к контроллеру двигателя и, более конкретно, к контроллеру, который управляет переключающими элементами, сформированными для соединения и разъединения бесщеточного двигателя и источника постоянного тока с помощью генератора прямоугольных моделирующих импульсов с последовательной положительной обратной связью.

ОПИСАНИЕ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ

Публикация патентной заявки Японии № 2004-201453 раскрывает контроллер для бесщеточного двигателя. Этот контроллер включает датчик положения, определяющий положение вращения двигателя, переключающий элемент верхнего плеча, включающий затвор, приводимый в действие и сформированный для соединения и разъединения соответствующей клеммы двигателя и положительного электрода источника постоянного тока, переключающий элемент нижнего плеча, включающий затвор, приводимый в действие и сформированный для соединения и разъединения соответствующей клеммы двигателя и отрицательного электрода источника постоянного тока, процессор, выборочно выводящий сигнал включения на переключающий элемент верхнего плеча и переключающий элемент нижнего плеча, устройство управления затвором верхнего плеча, подающее управляющее напряжение на затвор переключающего элемента верхнего плеча сдвигом уровня сигнала включения от процессора на переключающий элемент верхнего плеча, устройство управления затвором нижнего плеча, подающее управляющее напряжение на затвор переключающего элемента нижнего плеча сдвигом уровня сигнала включения от процессора на переключающий элемент нижнего плеча, конденсатор в цепи положительной обратной связи, сформированный с возможностью зарядки, когда переключающий элемент верхнего плеча выключен, и выполняющий функции источника напряжения для управляющей схемы затвора верхнего плеча, когда переключающий элемент верхнего плеча включен. Вышеупомянутый процессор включает участок обработки, устанавливающий коэффициент нагрузки, основываясь на искомой скорости вращения двигателя, и участок обработки, модулирующий ширину выводимого сигнала включения, основываясь на установленном коэффициенте нагрузки, и настраивает скорость вращения двигателя.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ПРОБЛЕМА, КОТОРУЮ ТРЕБУЕТСЯ РЕШИТЬ С ПОМОЩЬЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ

При использовании вышеописанного контроллера двигателя, когда двигатель заблокирован механической блокировкой или перегрузкой, переключающие элементы верхнего плеча остаются включенными. Следовательно, продолжается разряд конденсатора в цепи положительной обратной связи, и его напряжение падает. Когда напряжение конденсатора в цепи положительной обратной связи падает, на переключающий элемент верхнего плеча не может быть подано достаточное управляющее напряжение. В этом случае сопротивление переключающего элемента верхнего плеча в открытом состоянии резко возрастает, и переключающий элемент верхнего плеча может сгореть из-за перегрева.

Учитывая вышесказанное, задачей настоящего изобретения является обеспечение контроллера двигателя, который предотвращает перегорание переключающего элемента даже при заблокированном двигателе.

СРЕДСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ

Контроллер двигателя, реализованный в соответствии с настоящим изобретением, включает: датчик положения, определяющий положение вращения двигателя; переключающий элемент верхнего плеча, включающий затвор, приводимый в действие и сформированный для соединения и разъединения соответствующей клеммы двигателя и положительного электрода источника постоянного тока; переключающий элемент нижнего плеча, включающий затвор, приводимый в действие и сформированный для соединения и разъединения соответствующей клеммы двигателя и отрицательного электрода источника постоянного тока; процессор, выборочно выводящий сигнал включения либо на переключающий элемент верхнего плеча, либо на переключающий элемент нижнего плеча, основываясь на определенном датчиком положения положении; устройство управления затвором верхнего плеча, подающее управляющее напряжение на затвор переключающего элемента верхнего плеча сдвигом уровня сигнала включения от процессора на переключающий элемент верхнего плеча; устройство управления затвором нижнего плеча, подающее управляющее напряжение на затвор переключающего элемента нижнего плеча сдвигом уровня сигнала включения от процессора на переключающий элемент нижнего плеча; и конденсатор в цепи положительной обратной связи, сформированный с возможностью зарядки, когда переключающий элемент верхнего плеча выключен, и выполняющий функции источника напряжения для управляющей схемы затвора верхнего плеча, когда переключающий элемент верхнего плеча включен.

Процессор включает: участок процесса установки, устанавливающий коэффициент нагрузки, основываясь на искомой скорости вращения двигателя; участок процесса широтно-импульсной модуляции, модулирующий ширину сигнала включения, основываясь на установленном коэффициенте нагрузки; и участок процесса регулирования выдержки времени, регулирующий интервал обновления положения, определенного датчиком положения. Участок процесса установки уменьшает уставленный коэффициент нагрузки, когда установленный коэффициент нагрузки равен или превышает заданное значение (например, 80 процентов) и рассчитанный участком процесса регулирования выдержки времени интервал превышает первый заданный интервал времени.

При использовании такого контроллера, когда двигатель заблокирован, например, механической блокировкой или перегрузкой, переключающий элемент верхнего плеча периодически выключается, даже если установлено максимальное значение искомой скорости вращения двигателя. Благодаря периодическому выключению переключающего элемента верхнего плеча предотвращается падение напряжения, вызываемое разрядом конденсатора в цепи положительной обратной связи, и на переключающий элемент верхнего плеча непрерывно подается достаточное управляющее напряжение. В результате предотвращается перегорание переключающего элемента верхнего плеча.

Участок процесса установки процессора предпочтительно уменьшает установленный коэффициент нагрузки на величину от 10 до 50 процентов при уменьшении установленного коэффициента нагрузки, как упоминалось ранее. В результате может быть предотвращено уменьшение напряжения, вызванное разрядкой конденсатора в цепи положительной обратной связи, без необходимости чрезмерного уменьшения мощности двигателя.

Участок процесса установки процессора предпочтительно повторно устанавливает коэффициент нагрузки, основываясь на искомой скорости вращения двигателя, когда рассчитанный участком процесса регулирования выдержки времени интервал становится короче, чем первый заданный интервал времени, после уменьшения установленного коэффициента нагрузки. При использовании такого контроллера двигателя скорость вращения двигателя может быть быстро восстановлена до искомой скорости вращения при снятии механической блокировки или перегрузки, и двигатель возобновляет вращение.

Участок процесса установки предпочтительно устанавливает коэффициент нагрузки, равный нулю процентов, когда рассчитанный участком процесса регулирования выдержки времени интервал превышает второй заданный интервал времени, который превышает первый заданный интервал времени, после уменьшения установленного коэффициента нагрузки. В результате можно избежать непрерывной подачи излишней энергии на двигатель, который прекратил вращение из-за механической блокировки или перегрузки.

РЕЗУЛЬТАТ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение делает возможной реализацию контроллера двигателя, который предотвращает перегорание переключающих элементов даже при заблокированном двигателе.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 является видом сбоку в сечении электропривода.

Фиг.2 показывает электрическую конфигурацию электропривода.

Фиг.3 является блок-схемой, иллюстрирующей функциональную конфигурацию микрокомпьютера.

Фиг.4 является временной диаграммой, иллюстрирующей отношение между сигналом Холла и сигналом включения (коэффициент нагрузки равен 100 процентам).

Фиг.5 является временной диаграммой, иллюстрирующей отношение между сигналом Холла и сигналом включения (коэффициент нагрузки равен 50 процентам).

Фиг.6 является блок-схемой, иллюстрирующей процесс установки коэффициента нагрузки.

Фиг.7 является временной диаграммой, показывающей сигнал включения, когда коэффициент нагрузки уменьшен на отметке времени Р2 и двигатель остановлен на отметке времени Р3.

Фиг.8 является временной диаграммой, показывающей сигнал включения, когда коэффициент нагрузки уменьшен на отметке времени Р2, и коэффициент нагрузки повторно установлен на отметке времени Р4.

ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЙ ВАРИАНТ ВОПЛОЩЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Прежде всего, будут описаны предпочтительные признаки варианта воплощения.

(Признак 1) Двигатель, являющийся объектом управления, предпочтительно является трехфазным бесщеточным двигателем постоянного тока.

(Признак 2) Переключающий элемент предпочтительно использует n-канальный полевой транзистор с изолированным затвором (n-MOSFET) или биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT).

(Признак 3) Контроллер двигателя предпочтительно снабжен задающим устройством, устанавливающим искомую скорость вращения.

ВАРИАНТ ВОПЛОЩЕНИЯ

Ниже, со ссылкой на сопроводительные чертежи, будет описан электропривод 10 в соответствии с настоящим изобретением. Электропривод 10 является электроинструментом, который используется для затягивания болтов и тому подобного. Электропривод 10 по настоящему варианту воплощения относится к ударной системе (электрическому ударному инструменту).

Фиг.1 является видом сбоку в сечении, иллюстрирующим конфигурацию электропривода 10. Как показано на фиг.1, электропривод 10 снабжен основным корпусом 12 и батареей 50, прикрепленной к основному корпусу 12 с возможностью съема. Основной корпус 12, в общем, включает почти цилиндрический участок 14 корпуса и участок 16 рукоятки, продолжающийся вбок от участка 14 корпуса. Батарея 50 прикреплена к дистальному концу участка 16 рукоятки.

Поддерживаемый с возможностью вращения держатель 22 инструмента, ударный механизм 24, присоединенный к держателю 22 инструмента, редуктор 26, соединенный с ударным механизмом 24, и двигатель 32, соединенный с редуктором 26, включены в участок 14 корпуса основного корпуса 12. Держатель 22 инструмента сформирован таким образом, что он выступает с одного конца участка 14 корпуса (справа на фиг.1) и допускает прием наконечника инструмента (не показан). Двигатель 32 соединен с держателем 22 инструмента, с редуктором 26 и ударным механизмом 24, помещенным между ними, и вращает держатель 22 инструмента вместе с закрепленным на нем наконечником. В данном случае момент вращения двигателя 32 увеличивается редуктором 26. Двигатель 32 является трехфазным бесщеточным двигателем постоянного тока.

Датчик 34 положения, определяющий положение вращения двигателя 32, обеспечен в участке 14 корпуса основного корпуса 12. Датчик 34 положения снабжен множеством магнитов 34а, прикрепленных к двигателю 32, и подложкой 34b датчика, прикрепленной к стенке основного корпуса 12. Множество элементов Холла, обнаруживающих приближение/отдаление магнитов 34а, обеспечено на подложке 34b датчика. Магниты 34а повторяют движения приближения/отдаления, следующие за вращением двигателя 32, по отношению к каждому элементу Холла подложки 34b датчика. Датчик 34 положения обновляет и выводит сигнал обнаружения (именуемый в настоящей заявке сигналом Холла HS), показывающий положение вращения двигателя 32 каждый раз, когда двигатель 32 проходит через заданный угол вращения.

Участок 16 рукоятки основного корпуса 12 снабжен курковым переключателем 28, управляемым пользователем, и контроллером 100, управляющим работой двигателя 32 в соответствии с действием, применяемым к курковому переключателю 28. Курковый переключатель 28 является рабочим участком для запуска/остановки двигателя 32 и также рабочим участком для настройки скорости вращения двигателя 32. Когда пользователь приводит в действие элемент 28а курка куркового переключателя 28, двигатель 32 начинает вращение, а когда пользователь отпускает элемент 28а курка, вращение двигателя 32 прекращается. Когда рабочий уровень элемента 28а курка, используемый пользователем, высок, двигатель 32 вращается с высокой скоростью, а когда рабочий уровень элемента 28а курка, используемый пользователем, низок, двигатель 32 вращается с низкой скоростью.

Фиг.2 показывает электрическую конфигурацию электропривода 10. Как показано на фиг.2, в электроприводе 10 двигатель 32 и батарея 50 соединены контроллером 100. Контроллер 100 снабжен приводом 110 двигателя, электрически соединяющим двигатель 32 и батарею 50. Привод 110 двигателя снабжен первым переключающим элементом 111, сформированным для соединения и разъединения клеммы 32u «U» типа двигателя 32 и положительного электрода 50а батареи 50, вторым переключающим элементом 112, сформированным для соединения и разъединения клеммы 32v «V» типа двигателя 32 и положительного электрода 50а батареи 50, третьим переключающим элементом 113, сформированным для соединения и разъединения клеммы 32w «W» типа двигателя 32 и положительного электрода 50а батареи 50, четвертым переключающим элементом 114, сформированным для соединения и разъединения клеммы 32u «U» типа двигателя 32 и отрицательного электрода 50b батареи 50, пятым переключающим элементом 115, сформированным для соединения и разъединения клеммы 32v «V» типа двигателя 32 и отрицательного электрода 50b батареи 50, шестым переключающим элементом 116, сформированным для соединения и разъединения клеммы 32w «W» типа двигателя 32 и отрицательного электрода 50b батареи 50. Эти переключающие элементы 111-116 являются n-канальными полевыми транзисторами (MOSFET). Также для переключающих элементов 111-116 могут быть использованы полупроводниковые переключающие элементы другого типа, имеющие управляемый затвор, например, биполярный транзистор с управляемым затвором (IGBT).

В настоящем описании первый переключающий элемент 111, второй переключающий элемент 112 и третий переключающий элемент 113, сформированные для соединения и разъединения клемм 32u, 32v, 32w двигателя 32 и положительного электрода батареи 50, будут называться, в общем, переключающими элементами 111-113 верхнего плеча, а четвертый переключающий элемент 114, пятый переключающий элемент 115 и шестой переключающий элемент 116, сформированные для соединения и разъединения клемм 32u, 32v, 32w двигателя 32 и отрицательного электрода батареи 50, будут называться, в общем, переключающими элементами 114-116 нижнего плеча.

Контроллер 100 снабжен микрокомпьютером 150. Курковый переключатель 28 и датчик 34 положения соединены с микрокомпьютером 150, сигнал TG запуска выводится с куркового переключателя 28, и сигнал HS Холла выводится с датчика 34 положения. Сигнал TG запуска, согласно настоящей заявке, является сигналом напряжения, который выводится с куркового переключателя 28 и колеблется в зависимости от рабочего значения элемента 28а курка. Таким образом, сигнал TG запуска показывает искомую скорость вращения двигателя 32, которая требуется пользователю. Микрокомпьютер 150 выборочно выводит сигналы UH, VH, WH, UL, VL и WL включения на переключающие элементы 111-116 на основе сигнала TG запуска и сигнала HS Холла. Микрокомпьютер 150 будет более подробно описан ниже.

Контроллер 100 снабжен шестью устройствами 121-126 управления затвором, которые соответственно управляют переключающими элементами 111-116 привода 110 двигателя. Устройства 121-126 управления затвором сдвигают уровни сигналов UH, VH, WH, UL, VL и WL включения от микрокомпьютера 150 на переключающие элементы 111-116 соответственно, и подают управляющее напряжение на затворы переключающих элементов 111-116. Эти шесть устройств 121-126 управления затвором являются схемами сдвига уровня, имеющими идентичную структуру. Например, устройство 121 управления затвором для первого переключающего элемента 111 вводит двоичный сигнал напряжения с клеммы 121с входа сигнала и выводит с клеммы 121d выхода сигнала колеблющийся двоичный сигнал напряжения, который меняется в соответствии с напряжением между первой клеммой 121а подачи напряжения и второй клеммой 121b подачи напряжения. Как показано на фиг.2, первая клемма 121а подачи напряжения соединена с положительным электродом 50а батареи 50, а вторая клемма 121b подачи напряжения соединена с источником первого переключающего элемента 111. Другие устройства 122-126 управления затвором имеют подобные конфигурации и функции и аналогичным образом обеспечены для переключающих элементов 112-116 соответственно.

Как показано на фиг.2, схемы 131-133 компенсационной обратной связи обеспечены для устройств 121-123 управления затвором для переключающих элементов 111-113 верхнего плеча соответственно. Схемы 131-133 компенсационной обратной связи имеют конденсаторы 131а-133а в цепи положительной обратной связи и диоды 131b-133b соответственно. Конденсаторы 131а-133а в цепи положительной обратной связи подсоединены между первыми клеммами 121а-123а подачи напряжения и вторыми клеммами 121b-123b подачи напряжения устройств 121-123 управления затвором соответственно. Диоды 131b-133b вставлены между положительным электродом 50а батареи 50 и конденсаторами 131а-133а в цепи положительной обратной связи соответственно. Диоды 131b-133b обеспечены в положениях, которые не находятся между конденсаторами 131а-133а в цепи положительной обратной связи и первыми клеммами 121а-123а подачи напряжения устройств 121-123 управления затвором соответственно. Конденсаторы 131а-133а в цепи положительной обратной связи заряжаются, когда соответствующие переключающие элементы 111-113 верхнего плеча выключены, и выполняют функции источника энергии для устройств 121-123 управления затвором, когда соответствующие переключающие элементы 111-113 верхнего плеча включены. Таким образом, когда переключающие элементы 111-113 верхнего плеча включены, напряжение первых клемм 121а-123а подачи напряжения устройств 121-123 управления затвором повышается, чтобы превысить напряжение положительного электрода 50а батареи 50. В результате, когда переключающие элементы 111-113 верхнего плеча включены, на затвор переключающих элементов 111-113 верхнего плеча подается достаточное управляющее напряжение.

Ниже будет описан микрокомпьютер 150. Фиг.3 является блок-схемой, иллюстрирующей рабочую конфигурацию микрокомпьютера 150. Как показано на фиг.3, функционально, микрокомпьютер 150 состоит из генератора 152 сигнала включения, устройства 154 установки коэффициента нагрузки и регулятора 156 времени. Генератор 152 сигнала включения генерирует сигналы UH, VH, WH, UL, VL и WL включения для переключающих элементов 111-116 соответственно, на основе сигналов HS Холла от датчика 34 положения. Фиг.4 показывает отношение между обновляющими регулирующими сигналами HS Холла от датчика 34 положения и сигналами UH, VH, WH, UL, VL и WL включения, генерируемыми генератором 152 сигнала включения. Дополнительно, как показано на фиг.5, генератор 152 сигнала включения может модулировать ширину сигналов UH, VH, WH включения, выводимых на переключающие элементы 111-113 верхнего плеча, на основе коэффициента нагрузки, установленного устройством 154 установки коэффициента нагрузки. В результате настраивается скорость вращения двигателя 32.

Устройство 154 установки коэффициента нагрузки устанавливает упомянутый коэффициент нагрузки на основе сигнала TG запуска от куркового переключателя 28. Дополнительно, установленный коэффициент нагрузки настраивается увеличением и уменьшением, основанным на интервале времени, регулируемым регулятором 156 времени. В этом случае регулятор 156 времени вводит сигнал HS Холла от датчика 34 положения и измеряет интервал времени, за который сигнал HS Холла обновляется. Интервал, рассчитанный регулятором 156 времени, увеличивается с уменьшением скорости вращения двигателя 32. Когда рассчитанный регулятором 156 времени интервал слишком велик, можно предположить, что двигатель 32 заблокирован механической блокировкой или перегрузкой. Фиг.6 является блок-схемой, иллюстрирующей последовательность операций процесса, посредством которого устройство 154 установки коэффициента нагрузки устанавливает коэффициент нагрузки. Устройство 154 установки коэффициента нагрузки выполняет последовательность операций процесса, показанную на фиг.6, в то время как пользователь работает с курковым переключателем 28.

Сначала, на этапе S10 устройство 154 установки коэффициента нагрузки вводит сигнал TG запуска с куркового переключателя 28. Затем, на этапе S20 устройство 154 установки коэффициента нагрузки устанавливает коэффициент нагрузки на основе введенного сигнала TG запуска. На этапе S30 устройство 154 установки коэффициента нагрузки переходит к этапу S40, если установленный коэффициент нагрузки равен или превышает 80 процентов, и возвращается к этапу S10, если установленный коэффициент нагрузки не равен и не превышает 80 процентов. Таким образом, когда установленный коэффициент нагрузки не равен и не превышает 80 процентов, проводится повторная установка коэффициента нагрузки в ответ на сигнал TG запуска, вводимый с куркового переключателя 28. В данном случае критерий определения того, равен ли или превышает ли коэффициент нагрузки 80 процентов, заранее сохраняется в устройстве 154 установки коэффициента нагрузки, как и диапазон коэффициентов нагрузки, в пределах которого переключающие элементы 111-113 верхнего плеча могут перегореть. Критерий определения, относящийся к коэффициенту нагрузки, не ограничивается значением, равным или превышающим 80 процентов, как в настоящем варианте воплощения, и может быть подходящим образом установлен в соответствии с конфигурацией электроинструмента 10. Когда процесс переходит к этапу S40, устройство 154 установки коэффициента нагрузки подтверждает интервал времени, рассчитанный регулятором 156 времени. Если интервал, рассчитанный регулятором 156 времени, равен или больше, чем первый заданный интервал Т1 времени, процесс продолжается на этапе S50, а когда рассчитанный интервал не превышает первый заданный интервал Т1 времени, процесс возвращается к этапу S10. В данном случае критерий определения того, что интервал времени равен или превышает первый заданный интервал Т1 времени, заранее сохраняется в устройстве 154 установки коэффициента нагрузки, как и интервал времени, по истечении которого можно считать, что двигатель 32 остановлен. Первый заданный интервал Т1 времени может быть установлен, например, на значение, равное нескольким десятками миллисекунд. Таким образом, на этапе S40 устройство 154 установки коэффициента нагрузки может определить, остановлен ли двигатель 32. Если определено, что двигатель 32 остановлен, процесс переходит к этапу S50.

Когда процесс переходит к этапу S50, коэффициент нагрузки, установленный на значение, равное или превышающее 80 процентов, уменьшается до 70 процентов устройством 154 установки коэффициента нагрузки. В результате, как показано на фиг.7, сигналы UH, VH, WH включения, подаваемые на переключающие элементы 111-113 верхнего плеча, превращаются в цепочку импульсных сигналов широтно-импульсной модуляцией. На фиг.7 отметка Р1 времени указывает момент времени, в котором сигнал HS Холла был окончательно обновлен, а отметка Р2 времени указывает момент времени, в котором истек первый заданный интервал Т1 времени после отметки Р1 времени. Ширина, на которую уменьшается коэффициент нагрузки в процессе на этапе S50, не ограничивается 10 процентами. Таким образом, данная ширина может находиться в диапазоне, при котором падение напряжения, вызванное разрядом конденсатора в цепи положительной обратной связи, может быть предотвращено без необходимости чрезмерного уменьшения мощности двигателя. Более конкретно, ширина может быть установлена на значение, равное от 10 до 50 процентов. Дополнительно, при использовании электроинструмента, такого как электропривод 10, пользователь сразу почувствует уменьшение мощности двигателя. Следовательно, пользователь может быть предупрежден о чрезмерно высокой нагрузке, применяемой к двигателю 32, уменьшением коэффициента нагрузки в процессе на этапе S50. Тем не менее, если коэффициент нагрузки слишком уменьшен, сила противодействия от электропривода 10 резко уменьшается, и пользователь может потерять равновесие. С этой точки зрения предпочтительно, чтобы ширина уменьшения коэффициента нагрузки находилась в диапазоне от 10 до 50 процентов.

Как показано на фиг.7, когда двигатель 32 блокируется, например, механической блокировкой во время работы при коэффициенте нагрузки, равном 100 процентам, переключающие элементы 111-113 верхнего плеча (два переключающих элемента 111 и 112 верхнего плеча в примере, показанном на фиг.7) будут продолжать находиться во включенном состоянии в течение длительного интервала времени. При сохранении такого состояния конденсаторы 131а-133а в цепи положительной обратной связи будут непрерывно разряжаться, и напряжение конденсаторов 131а-133а в цепи положительной обратной связи уменьшится. Такое уменьшение напряжения конденсаторов 131а-133а в цепи положительной обратной связи, вызванное разрядом, не ограничивается случаем, когда коэффициент нагрузки установлен на 100 процентов; и может иметь место, когда коэффициент нагрузки установлен на сравнительно высокое значение, равное или превышающее 80 процентов. Когда напряжение конденсаторов 131а-133а в цепи положительной обратной связи уменьшается, на переключающие элементы 111-113 верхнего плеча не может быть подано достаточное управляющее напряжение. В этом случае сопротивление переключающих элементов 111-113 верхнего плеча во включенном состоянии резко возрастает, и переключающие элементы 111-113 верхнего плеча могут сгореть из-за перегрева. Наоборот, когда коэффициент нагрузки уменьшен в момент (Р2) времени, в котором было определено, что двигатель 32 остановлен, и переключающие элементы 111-113 верхнего плеча периодически выключаются, конденсаторы 131а-133а в цепи положительной обратной связи заряжаются, и их напряжение остается неизменным. В результате можно предотвратить перегорание переключающих элементов 111-113 верхнего плеча.

Затем, на этапе S60 устройство 154 установки коэффициента нагрузки проверяет интервал времени, рассчитанный регулятором 156 времени. Если рассчитанный регулятором 156 времени интервал равен или превышает первый заданный интервал Т1 времени, процесс переходит к этапу S70, а если рассчитанный интервал не превышает первый заданный интервал Т1 времени, процесс возвращается к этапу S10. На этапе S70 устройство 154 установки коэффициента нагрузки также проверяет интервал времени, рассчитанный регулятором 156 времени. Если рассчитанный регулятором 156 времени интервал равен или превышает второй заданный интервал Т2 времени, процесс переходит к этапу S80, а если рассчитанный интервал не превышает второй заданный интервал Т2 времени, процесс возвращается к этапу S60. В данном случае второй заданный интервал Т2 времени устанавливается так, что он превышает первый заданный интервал Т1 времени. С помощью данных процессов на этапах S60 и S70 устройство 154 установки коэффициента нагрузки определяет, остановлен ли еще двигатель 32 или двигатель 32 вновь начал вращение.

Когда рассчитанный регулятором 156 времени интервал становится равным или превосходит второй заданный интервал Т2 времени (ветвь «ДА» в процессе этапа S70), определяют, что двигатель 32 все еще остановлен. В данном случае устройство 154 установки коэффициента нагрузки переходит к процессу этапа S80 и устанавливает коэффициент нагрузки на ноль процентов. В результате, как показано на фиг.7, работа двигателя 32 принудительно завершается в момент Р3 времени, когда истекает второй заданный интервал Т2 времени, после отметки Р1 времени.

Когда рассчитанный регулятором 156 времени интервал становится короче, чем первый заданный интервал Т1 времени (ветвь «ДА» в процесс этапа S60), определяют, что двигатель 32 вновь начал вращение. В данном случае устройство 154 установки коэффициента нагрузки возвращается к процессу этапа S10. В результате, как показано на фиг.8, коэффициент нагрузки, соответствующий сигналу TG запуска, вновь устанавливается на отметке Р4 времени, совпадающей или предшествующей отметке Р3 времени. Например, когда пользователь непрерывно, в максимальной степени, воздействует на курковый переключатель 28, коэффициент нагрузки вновь устанавливается на 100 процентов. Когда двигатель 32 временно блокируется перегрузкой или тому подобным, пользователь может продолжить работу, не воздействуя вновь на курковый переключатель 28.

Как описано выше, при использовании электропривода 10 по настоящему варианту воплощения, например, когда двигатель 32 блокируется механической блокировкой или перегрузкой, переключающие элементы 111-113 верхнего плеча периодически выключаются, даже при максимальном воздействии на курковый переключатель 28. Периодическим выключением переключающих элементов 111-113 верхнего плеча можно предотвратить падение напряжения, вызванное разрядом конденсаторов 131а-133а в цепи положительной обратной связи, и непрерывно подавать достаточное управляющее напряжение на переключающие элементы 111-113 верхнего плеча. В результате можно предотвратить перегорание переключающих элементов 111-113 верхнего плеча.

Выше описан конкретный вариант воплощения настоящих идей изобретения, но он просто иллюстрирует некоторые типичные возможности использования идей изобретения и не ограничивает его формулу изобретения. Объект изобретения, изложенный в формуле изобретения, включает вариации и модификации конкретных, изложенных выше примеров. Технические элементы, раскрытые в описании или чертежах, могут быть использованы по отдельности или в любых комбинациях и не ограничиваются комбинациями, изложенными в формуле изобретения во время регистрации заявки. Кроме того, раскрытый в настоящей заявке объект изобретения может быть использован для одновременного достижения множества объектов или для достижения только одного объекта.

1. Контроллер двигателя, содержащий:
датчик положения, определяющий угловое положение двигателя;
переключающий элемент верхнего плеча, содержащий затвор, приводимый в действие и сформированный для соединения и разъединения соответствующей клеммы двигателя и положительного электрода источника постоянного тока;
переключающий элемент нижнего плеча, содержащий затвор, приводимый в действие и сформированный для соединения и разъединения соответствующей клеммы двигателя и отрицательного электрода источника постоянного тока;
процессор, выборочно выводящий сигнал включения либо на переключающий элемент верхнего плеча, либо на переключающий элемент нижнего плеча, основываясь на определенном датчиком положения положении,
устройство управления затвором верхнего плеча, подающее управляющее напряжение на затвор переключающего элемента верхнего плеча сдвигом уровня сигнала включения от процессора на переключающий элемент верхнего плеча;
устройство управления затвором нижнего плеча, подающее управляющее напряжение на затвор переключающего элемента нижнего плеча сдвигом уровня сигнала включения от процессора на переключающий элемент нижнего плеча; и
конденсатор в цепи положительной обратной связи, сформированный с возможностью зарядки, когда переключающий элемент верхнего плеча выключен, и выполняющий функции источника напряжения для устройства управления затвором верхнего плеча, когда переключающий элемент верхнего плеча включен, при этом процессор содержит:
участок процесса установки, устанавливающий коэффициент нагрузки на основе искомой скорости вращения двигателя;
участок процесса широтно-импульсной модуляции, модулирующий ширину сигнала включения на основе установленного коэффициента нагрузки; и
участок процесса регулирования выдержки времени, регулирующий интервал обновления определенного положения датчиком положения, отличающийся тем, что участок процесса установки сформирован с возможностью уменьшения установленного коэффициента нагрузки, когда установленный коэффициент нагрузки равен или превышает заданное значение и рассчитанный участком процесса регулирования выдержки времени интервал превышает первый заданный интервал времени, при этом участок процесса установки сформирован с возможностью повторной установки коэффициента нагрузки на основе искомой скорости вращения двигателя, когда рассчитанный участком процесса регулирования выдержки времени интервал становится короче, чем первый заданный интервал времени, после уменьшения установленного коэффициента нагрузки.

2. Контроллер двигателя, содержащий:
датчик положения, определяющий угловое положение двигателя;
переключающий элемент верхнего плеча, содержащий затвор, приводимый в действие и сформированный для соединения и разъединения соответствующей клеммы двигателя и положительного электрода источника постоянного тока;
переключающий элемент нижнего плеча, содержащий затвор, приводимый в действие и сформированный для соединения и разъединения соответствующей клеммы двигателя и отрицательного электрода источника постоянного тока;
процессор, выборочно выводящий сигнал включения либо на переключающий элемент верхнего плеча, либо на переключающий элемент нижнего плеча, основываясь на определенном датчиком положения положении,
устройство управления затвором верхнего плеча, подающее управляющее напряжение на затвор переключающего элемента верхнего плеча сдвигом уровня сигнала включения от процессора на переключающий элемент верхнего плеча;
устройство управления затвором нижнего плеча, подающее управляющее напряжение на затвор переключающего элемента нижнего плеча сдвигом уровня сигнала включения от процессора на переключающий элемент нижнего плеча; и
конденсатор в цепи положительной обратной связи, сформированный с возможностью зарядки, когда переключающий элемент верхнего плеча выключен, и выполняющий функции источника напряжения для устройства управления затвором верхнего плеча, когда переключающий элемент верхнего плеча включен,
при этом процессор содержит:
участок процесса установки, устанавливающий коэффициент нагрузки на основе искомой скорости вращения двигателя;
участок процесса широтно-импульсной модуляции, модулирующий ширину сигнала включения на основе установленного коэффициента нагрузки; и
участок процесса регулирования выдержки времени, регулирующий интервал обновления определенного положения датчиком положения,
отличающийся тем, что участок процесса установки сформирован с возможностью уменьшения установленного коэффициента нагрузки, когда установленный коэффициент нагрузки равен или превышает заданное значение, и рассчитанный участком процесса регулирования выдержки времени интервал превышает первый заданный интервал времени, при этом участок процесса установки сформирован для повторного уменьшения коэффициента нагрузки до нуля процентов, когда рассчитанный участком процесса регулирования выдержки времени интервал превышает второй заданный интервал времени, который больше, чем первый заданный интервал времени, после уменьшения установленного коэффициента нагрузки.

3. Контроллер по п.2, отличающийся тем, что участок процесса установки сформирован с возможностью повторной установки коэффициента нагрузки на основе искомой скорости вращения двигателя, когда рассчитанный участком процесса регулирования выдержки времени интервал короче, чем первый заданный интервал времени, после уменьшения установленного коэффициента нагрузки.

4. Контроллер по п.1 или 2, отличающийся тем, что участок процесса установки сформирован для уменьшения установленного коэффициента нагрузки, когда установленный коэффициент нагрузки равен или превышает 80%, и рассчитанный участком процесса регулирования выдержки времени интервал превышает первый заданный интервал времени.

5. Контроллер по п.1 или 2, отличающийся тем, что участок процесса установки сформирован для уменьшения установленного коэффициента нагрузки на величину от 10 до 50% при уменьшении установленного коэффициента нагрузки.

6. Контроллер по п.1 или 2, отличающийся тем, что участок процесса установки сформирован для уменьшения установленного коэффициента нагрузки на величину от 10 до 50%, когда установленный коэффициент нагрузки равен или превышает 80% и рассчитанный участком процесса регулирования выдержки времени интервал превышает первый заданный интервал времени.

7. Электроинструмент, содержащий:
двигатель, приводящий в действие элемент инструмента; и
контроллер двигателя по п.1 или 2, управляющий двигателем.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрическом приводе для бесщеточного двигателя с постоянными магнитами и способу его управления.

Способ управления вращающим моментом вентильного двигателя // 2457610

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для управления вентильными двигателями с широким диапазоном регулирования частоты вращения. .

Приводной контроллер для электродвигателя переменного тока // 2449445

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для возбуждения синхронного электродвигателя с постоянными магнитами, встроенного в электрическое транспортное средство.

Привод устройства регулирования напряжения силового трансформатора под нагрузкой // 2444046

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для приведения в действие контактных систем устройств регулирования напряжения силовых трансформаторов под нагрузкой.

Инструменты с электрическим приводом // 2442683

Изобретение относится к инструментам с электрическим приводом. .

Способ обеспечения живучести трехфазного вентильного двигателя на основе явнополюсной синхронной машины // 2435291

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в широко регулируемых вентильных двигателях. .

Устройство и способ для управления гибридным двигателем // 2405241

Изобретение относится к устройству и способу для управления гибридным двигателем, а более конкретно к устройству и способу для управления гибридным двигателем, в котором в роторе вместо катушки индуктивности используется постоянный магнит.

Способ обеспечения живучести многофазного вентильного двигателя // 2401500

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в регулируемых вентильных электроприводах, в частности в электроприводах для управления запорной арматурой в различных отраслях народного хозяйства.

Электрический следящий привод // 2392730

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах управления и регулирования. .

Способ обеспечения живучести трехфазного вентильного двигателя // 2311721

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в широкорегулируемых вентильных двигателях. .

Перезаряжаемый приводной инструмент, блок управления и носитель записи // 2508182

Изобретение относится к области ручных приводных инструментов. Технический результат - повышение надежности. Приводной инструмент включает в себя двигатель постоянного тока, схему переключения, по меньшей мере один блок задания скорости, блок задания продолжительности включения, блок возбуждения, блок обнаружения рабочего значения, блок определения нарушения и блок задания порогового значения. Блок определения нарушения сравнивает рабочее значение, обнаруженное блоком обнаружения рабочего значения, и пороговое значение, заданное на основе рабочего значения, чтобы, таким образом, определить, является ли рабочее состояние приводного инструмента нарушенным. Блок задания порогового значения определения задает пороговое значение непрерывным или ступенчатым образом в соответствии со скоростью вращения, заданной блоком задания скорости. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ управления трехфазным вентильным электродвигателем имплантируемого ротационного электронасоса кардиопротеза с обеспечением свойства живучести (варианты) // 2525300

Изобретение относится к области электропривода устройств, требующих обеспечения повышенной живучести, в частности к области управления трехфазным вентильным электродвигателем имплантируемых электронасосов крови. Технический результат: создание способа управления трехфазным вентильным электродвигателем имплантируемого ротационного электронасоса кардиопротеза с обеспечением свойства живучести, который обеспечивает реализацию свойства живучести трехфазного вентильного электродвигателя, содержащего один трехфазный мостовой инвертор и имеющего лишь три вывода от обмотки якоря, соединенной по схеме «звезда». Способ управления заключается в том, что по сигналу датчиков тока выявляют отказ в цепи одной из трех фаз обмотки якоря. Затем посредством микроконтроллерного устройства подают сигнал на срабатывание защитного элемента отказавшей фазы, осуществляют процесс автокоммутации работающих двух фаз, обеспечивая создание вращающего момента двигателя. В качестве защитного элемента используют силовые ключи той стойки инвертора, к которой подключена отказавшая фаза. Остальные ключи, образующие однофазный мостовой инвертор, коммутируют посредством микроконтроллерного устройства, осуществляя последовательную выборку заранее записанных управляющих кодов из соответствующих состоянию обмотки якоря и положению ротора ячеек памяти. Признак наличия неисправности, а также звуковой и световой сигналы, оповещающие о наличии неисправности и времени ее возникновения, вырабатывают посредством микроконтроллера. 2 н.п. ф-лы, 6 ил., 2 табл.

Устройство управления синхронной машиной с постоянными магнитами // 2561879

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления синхронной машиной с постоянными магнитами «MSAP». Техническим результатом является обеспечение оптимальной надежности и высокой безопасности. Устройство управления синхронной машиной с постоянными магнитами «MSAP» содержит: датчик для получения измерения θm положения ротора, средства контроля рабочей точки машины MSAP в зависимости от положения ротора и от заданных параметров, средства оценки для определения оценки θ ^ положения ротора в оценочной системе координат δ-γ Парка, связанной с ротором. Упомянутые средства (23) оценки содержат средства (61) коррекции для приведения упомянутого оцененного положения θ ^ ротора в соответствие с упомянутым измеренным положением θm ротора, детектор неисправности упомянутого датчика и переключатель, выполненный с возможностью подключения средств контроля к датчику для получения измеренного положение θm ротора, пока детектор неисправности не сигнализирует о какой-либо неисправности упомянутого датчика, либо с возможностью подключения средств контроля к средствам оценки для получения оцененного положения θ ^ ротора, когда детектор неисправности сигнализирует о неисправности упомянутого датчика.5 н. и 7 з.п. ф-лы,8 ил.

Бесщеточный электродвигатель и стеклоочиститель // 2587457

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в стеклоочистителе. Технический результат - уменьшение габаритов. Бесщеточный электродвигатель содержит статор (21) с обмотками (21а, 21b и 21с), ротор (22), вращаемый вращающимся магнитным полем, и переключающий элемент (30а). Бесщеточный электродвигатель содержит блок (33) управления частотой вращения, который выполняет переключение между низкоскоростным и высокоскоростным режимами, причем в низкоскоростном режиме блок (33) управления частотой вращения подает ток на обмотки (21а, 21b и 21с) в заданный момент времени подачи питания и регулирует продолжительность включения для регулирования частоты вращения ротора (22), а в высокоскоростном режиме блок (33) управления частотой вращения подает ток на обмотки (21а, 21b и 21с) в более ранний момент подачи питания по сравнению с низкоскоростным режимом, таким образом выполняя регулирование частоты вращения ротора (22) путем ослабления вращающегося магнитного поля по сравнению с низкоскоростным режимом. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 31 ил.

Способ управления линейным электродвигателем привода погружного плунжерного насоса для добычи нефти // 2594898

Изобретение относится к способу управления линейным электродвигателем, используемым в качестве привода погружного плунжерного насоса для добычи нефти. Технический результат заключается в обеспечении максимальной производительности насосной установки при заданной мощности электродвигателя и в повышении надежности его работы. Способ заключается в поочередном подключении обмоток статора, обеспечивающем плавное перемещение штока и изменение направления движения штока путем изменения очередности подключения обмоток. Подключение обмоток для рабочего хода штока начинается в исходном положении, отстоящем от нижней мертвой точки на величину, превышающую инерционный выбег штока при его обратном ходе. Нижняя мертвая точка определяется по возрастанию тока электродвигателя при контакте штока с упругим нижним упором. Рабочий ход штока задается числом последовательных подключений обмоток статора исходя из рабочего хода плунжерного насоса, и ограничен числом последовательных подключений обмоток, не доходя до верхней мертвой точки, для исключения механического упора подвижных элементов электродвигателя или плунжерного насоса. 2 з.п. ф-лы.

Способ регулирования частоты вращения электродвигателя // 2609673

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах регулирования частоты вращения, построенных на принципе фазовой синхронизации, в частности электроприводах с широким диапазоном изменения частоты вращения, где в качестве датчика обратной связи используется сельсин, синусно-косинусный вращающийся трансформатор или линейный датчик положения ротора. Технический результат - обеспечение широкого диапазона регулирования и плавного вращения вала электродвигателя в области низких и инфранизких частот и упрощение структуры электропривода при одновременном увеличении точности и снижении затрат компонент на изготовление устройства. В способе регулирования частоты вращения электродвигателя осуществляют суммирование частот пилообразных сигналов задания по углу, сигнала обратной связи с пилообразным сигналом повышенной опорной частоты. Эффект суммирования частот достигается за счет суммирования мгновенных значений пилообразных сигналов, отбрасывания целочисленного результата суммирования и выделения дробной части. 3 ил.

Бесконтактный моментный привод // 2617586

Изобретение относится к электротехнике, в частности к бесконтактным моментным приводам на базе синхронных электродвигателей, и может быть использовано при разработке электроприводов для систем автоматического управления летательными аппаратами. Техническим результатом изобретения является упрощение электропривода путем формирования сигнала управления синхронным электродвигателем с помощью математической модели электродвигателя и математической модели датчика положения ротора электродвигателя. 3 ил.

Приводное устройство без датчиков, способ управления и программа для бесщеточного электродвигателя постоянного тока // 2617685

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в бесщеточных электроприводах постоянного тока без использования датчиков. Техническим результатом является уменьшение шума посредством управления вибрацией вследствие колебаний при вращении и в потреблении необходимого только для поддержания вращения тока посредством приближения тока для приведения в действие двигателя к состоянию синхронизации. Приводное средство приводит в действие бесщеточный электродвигатель постоянного тока без датчиков посредством переключения шаблона подачи питания с постоянной частотой для определения положения поворота ротора бесщеточного электродвигателя постоянного тока без датчиков. Средство обнаружения обнаруживает сигнал перехода через нуль, представляющий собой переключение фазы ротора. Средство вычисления вычисляет коэффициент определения синхронизации, представляющий собой процент количества обнаруженных сигналов перехода через нуль. Средство управления шириной импульса управляет шириной импульса широтно-импульсно модулированной приводной мощностью в приводном средстве так, чтобы вычисленный коэффициент определения синхронизации попадал в пределы целевого диапазона. 2 н.и 4 з.п. ф-лы, 12 ил.

Способ отказоустойчивого управления датчиком положения вентильного реактивного электродвигателя // 2637492

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в роторных и линейных вентильных реактивных электродвигателях, содержащих различное число фаз и различную геометрию, для восстановления фронта импульса после его потери. В способе отказоустойчивого управления датчиком положения вентильного реактивного электродвигателя в случае, если датчик положения вентильного реактивного электродвигателя работает без сбоев, в режиме реального времени регистрируют четыре равноотстоящих или обладающих одинаковым наклоном непрерывных фронта импульса, четвертый фронт импульса является текущим фронтом импульса; осуществляют последовательную регистрацию временных интервалов (Т1, Т2, Т3) между двумя соседними фронтами импульсов, таким образом вычисляя интервал времени (Т4) между текущим фронтом импульса и следующим фронтом импульса после текущего фронта импульса; если происходит сбой датчика положения вентильного реактивного электродвигателя и теряется следующий фронт импульса после текущего фронта импульса, восстанавливают следующий фронт импульса после временного интервала (Т4) текущего фронта импульса выходного сигнала датчика положения. 6 ил.