单相变频驱动的冲击式电动扳手的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电动工具领域，具体地说是一种使用单相电源转变为三相高频电源 驱动的冲击式电动扳手。
【背景技术】
[0002] 电动扳手就是以电源或电池为动力的扳手，是一种拧紧高强度螺栓的工具，又叫 高强螺栓枪。主要分为冲击扳手、扭剪扳手、定扭矩扳手、转角扳手、角向扳手。其中冲击式 电动扳手是由一种由异步电动机提供动力，通过齿轮减速箱、冲击机构带动扳手输出轴产 生冲击扭力来快速拆装螺栓或螺母的电动工具，中国专利公开了一种电动扳手，其专利号 为2005200692687,其包括齿轮箱体、带有手柄的机壳、连接在机壳内的异步电动机、齿轮减 速机构以及冲击套和扳轴，齿轮箱体通过中间体与机壳固定连接，齿轮减速机构包括连接 在中间体和齿轮箱体上的齿轮轴、连接在齿轮轴上的双联齿轮、支承连接在中间体和扳轴 上的主轴以及连接在主轴上的减速齿轮，双联齿轮分别与电机输出齿轴和减速齿轮啮合， 主轴外周壁上的人字形凹槽内装有滚珠，并与冲击套内周壁上的凹槽相对应卡接，冲击套 的U形槽内装有滚珠，套在主轴上的弹簧分别与减速齿轮和滚珠端面上的挡片相接，冲击 套端面的卡块与扳手头端面卡接或分离，这种结构由于力矩大、工效高、反力矩小、价格便 宜等优点，已经成为现代工业大量螺纹装配的重要生产工具，同时由于其输出力矩大，特别 适用于较大规格螺栓(M12~M72)的装配。冲击式电动扳手按选用电动机的类型有单相串激 电动扳手和三相工频电动扳手。单相串激电动扳手由于换向器与碳刷的摩擦损耗导致该类 型电动扳手使用年限短，更换电动机转子费用高等致命缺点，所以一般适用于M20以下的 螺栓装配。三相工频电动扳手装配螺纹规格越大，体积就越庞大、重量越沉重，单人搬放、操 作就不方便，甚至是不现实。
[0003] 目前市场条件下，若想装配M72及以上螺栓的电动扳手，就需要两人甚至多人同 时合力操作才能完成螺纹的装配工作，导致操作不方便、安装效率低、劳动强度大。
[0004] 经检索，CN200810052109公开了一种变频电动工具，其包括机壳、手柄和具有转子 与定子的变频电机，所述机壳内置有变频模块及依次连接的控制模块并与变频电机连接， 其实质性不足是：1、由于变频模块和控制模块置于机壳内，在电动工具工作过程中产生的 震动对置于变频模块和控制模块其上的电子元件的寿命造成很大影响，导致寿命缩短；2、 虽然解决了单相串激电动工件空载转速高、噪音大、启动电流大等一系列缺陷，但在电压相 同的情况下，只能输出一个定值的功率，无法根据需要提高或变换输出功率，因此，这种结 构无法解决本身重量重、体积大、搬运不方便的实质性缺陷。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种结构新颖、重量轻、体积小、 携带轻便、操作方便、性能稳定、节能降耗、使用寿命长的单相变频驱动的冲击式电动扳手。
[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 一种单相变频驱动的冲击式电动扳手，包括电动扳手本体，所述电动扳手本体是由机 壳、手柄和具有转子与定子的异步电动机组成，其特征在于设有变频控制系统，所述电动扳 手本体经连接导线与变频控制系统相连接，以使单相电源通过变频控制系统将单相变三相 来驱动三相异步电动机，达到单相电源电压低、安全性好、使用方便，三相异步电动机结构 简单、稳定可靠的作用。同时，利用变频器将普通的三相异步电动机改变为高频三相异步电 动机，使同体积的电机功率显著提高，应用在扳手上同样的扳手适拧的螺栓的数量增大，同 样的螺栓用的扳手体积显著缩小，达到重量小、使用轻便的作用；还能通过变频器的频率调 节，可任意调节扳手的扭矩大小并可标定，改变了普通冲击扳手扭矩不可调这一现象，通过 调节相应的频率标定值来确定相应的扭矩，实现了同一只扳手拧不同规格的螺栓。
[0007] 本发明所述变频控制系统是由主电路板、控制板和键盘显示屏构成，所述主电路 板上设有整流电路、限流滤波电路、制动电路和逆变电路，所述整流电路是由二极管VD1、 VD2、VD3、VD4组成，所述限流滤波电路是由电容C7、电容C8、充电电阻RS、开关KS、电阻Rl 和电阻R2组成，所述制动电路是由制动电阻RB和开关管VB组成，所述逆变电路是由逆变 管 VI、V2、V3、V4、V5、V6 和续流二极管 Dl、D2、D3、D4、D5、D6 以及吸收电容 CU C2、C3、C4、 C5、C6组成。VDl正极与VD2负极相连并与工频电源火线L相连；VD3的正极与VD4的负极 相连并与工频电源零线N相连；VDl负极、VD3负极、RS -端、KS -端相连；RS另一端、KS另 一端、Rl -端、C7正极端、RB-端、Vl集电极、Dl负极、Cl 一端、V3集电极、D3负极、C3 - 端、V5集电极、D5负极、C5 -端相连，形成直流母线端；Rl另一端、C7负极端、R2 -端、C8 正极端相连；RB另一端、VB集电极相连；Vl发射极、Dl正极、Cl另一端、V2集电极、D2负 极、C2 -端相连，并与输出的U相线相连；V3发射极、D3正极、C3另一端、V4集电极、D4负 极、C4 一端相连，并与输出的V相线相连；V5发射极、D5正极、C5另一端、V6集电极、D6负 极、C6 -端相连，并与输出的W相线相连；VD2正极、VD4正极、R2另一端、C8负极端、VB发 射极、V2发射极、D2正极、C2另一端、V4发射极、D4正极、C4另一端、V6发射极、D6正极、 C6另一端相连，形成直流母线热地端；VB基极、Vl基极、V2基极、V3基极、V4基极、V5基极、 V6基极与控制板对应端子相连。所述二极管VD1、二极管VD2、二极管VD3、二极管VD4构成 单相整流桥，对单相工频电源进行整流，整流后的电压形成脉动电压，滤波电容C7、C8对整 流后的脉动电压消除滤波，同时，还在整流和逆变之间起到去耦作用，消除干扰、提高功率 因数，由于滤波电容C7、C8在断电的短时间内两端存在很高的高压电，为了消除高压电，在 滤波电容C7的两端并联电阻R1，在滤波电容C8的两端并联电阻R2,以使滤波电容C7、C8 充分放电，由于滤波电容C7、C8储能较大，在接入电源时两端电压为零，因而在上电瞬间滤 波电容C7、C8的充电电流很大，过大的电流容易损坏单相整流桥中的二极管，因此，将充电 电阻RS串接在直流电路的直流母线上，当滤波电容C7、C8充电到一定程度时，由开关KS将 充电电阻RS短路；逆变管VI、V2、V3、V4、V5、V6组成的逆变桥在控制板的控制下将直流电 逆变成频率、幅值都可调的交流电，由于电机绕组为感性具有无功分量，续流二极管D1、D2、 D3、D4、D5、D6为无功电流返回到直流电源提供通道，当电动机处于制动状态时，再生电流 通过续流二极管Dl、D2、D3、D4、D5、D6返回到直流电路上；所述逆变管VI、V2、V3、V4、V5、 V6在进行逆变过程时，同一桥臂两个逆变管不停地交替导通和截止，在换相过程中也同样 需要通过续流二极管Dl、D2、D3、D4、D5、D6提供通路；同时，逆变管VI、V2、V3、V4、V5、V6 每次由导通切换到截止状态的瞬间，逆变管两端电压将由接近OV上升到直流母线电压值， 过高的电压增长率很容易损坏逆变管，这种关断时的电压增长率是通过吸收电容CU C2、 C3、C4、C5、C6来降低，当电机在减速时，转子的转速若超过此时的同步转速而处于再生制动 状态，即发电状态时，拖动变频控制系统的动能将反馈到直流电路中，滤波电容两端的直流 电路中的直流母线电压不断上升，此时，变频控制系统产生过压保护，或者损坏变频控制系 统，这时，可通过制动电路来控制流经制动电阻的放电电流IB，使反馈能量消耗掉，使直流 电路中的电压达到正常；所述控制板通过键盘显示屏中的键盘输入信息设置控制电路工作 点，输出控制信号给逆变电路，并采集主电路板输出信息反馈给控制板，不断根据负载情况 调整工作点，使输出结果符合由键盘显示屏设定的值；所述键盘显示屏是整个变频控制系 统的人机界面，用户可以通过它改变输出频率、输出电压、监测输出电压、输出电流等信息， 本发明所述键盘显示屏可以安装在变频控制系统上，也可安装在电动扳