角磨、电动工具及其制动方法与流程

本发明涉及一种电动工具，具体涉及一种能制动电机的电动工具。

背景技术：

电动工具包括电机。电机用于工作附件执行工具功能。

角磨是一种手持式电动工具，打磨盘是角磨的一种工作附件，常用于切削和打磨。在用户关闭或释放开关时，打磨盘需要快速被停止以防止人体误触造成伤害。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种角磨，包括：电机，包括转子和绕组；电源，用于为电机提供电能；主控开关，用于导通或关断电机的绕组与电源的电性连接；输出轴，能被转子驱动而转动；转子刹车电路，用于短接或反接绕组使电机的转子减速；输出轴刹车电路，用于产生使输出轴减速的磁场；控制器，用于：使转子刹车电路短接或反接绕组；当绕组处于短接或反接状态的时长达到预设值时使输出轴刹车电路产生使输出轴减速的磁场。

进一步，预设值的取值范围为小于等于5s。

进一步，还包括：输出轴刹车开关，用于导通输出轴刹车电路与电源的电性连接；输出轴刹车开关与控制器电性连接。

进一步，输出轴刹车开关为场效应管。

进一步，还包括：机械制动装置，包括一个磁性件，能响应输出轴刹车电路所产生的磁场使得输出轴减速。

进一步，转子刹车电路包括：一个半导体开关；半导体开关与控制器电性连接，用于导通或切断转子刹车电路。

进一步，还包括：储能电路，在主控开关导通时存储电能且在转子刹车电路工作时释放电能。

进一步，主控开关为单刀双掷开关或两个单刀双掷开关。

进一步，电源为交流电源。

一种电动工具，包括：电机，包括转子和绕组；输出轴，能被转子驱动而转动；转子刹车电路，用于短接或反接绕组使电机的转子减速；输出轴刹车电路，用于产生使输出轴减速的磁场；控制器，用于使转子刹车电路短接或反接绕组；当绕组处于短接或反接状态的时长达到预设值时使输出轴刹车电路产生使输出轴减速的磁场。

进一步，预设值的取值范围为小于等于5s。

进一步，还包括：输出轴刹车开关，用于导通输出轴刹车电路与电源的电性连接；输出轴刹车开关与控制器电性连接。

进一步，输出轴刹车开关为场效应管。

进一步，还包括：主控开关，用于导通或关断电机的绕组与电源的电性连接。

进一步，还包括：机械制动装置，包括一个磁性件，能响应输出轴刹车电路所产生的磁场使得输出轴减速。

进一步，转子刹车电路包括：一个半导体开关；半导体开关与控制器电性连接，用于导通或切断转子刹车电路。

进一步，还包括：储能电路，在主控开关导通时存储电能且在电子刹车电路工作时释放电能。

进一步，主控开关为单刀双掷开关或两个单刀双掷开关。

进一步，电源为交流电源。

另一种电动工具，包括：电机，包括转子和绕组；输出轴，能被转子驱动而转动；转子刹车电路，用于短接或反接绕组使电机的转子减速；输出轴刹车电路，用于在绕组处于短接或反接状态的时长达到预设值时产生使输出轴减速的磁场。

进一步，预设值的取值范围为小于等于5s。

进一步，还包括：延时电路，在绕组短接或反接时延长绕组处于短接或反接状态的时长至预设值；延时电路与转子刹车电路和输出轴刹车电路电性连接。

一种用于制动电动工具中具有转子和绕组的电机的方法，该电动工具包括转子刹车电路和输出轴刹车电路，该方法包括：使转子刹车电路短接或反接绕组；当绕组处于短接或反接状态的时长达到预设值时使输出轴刹车电路产生使输出轴减速的磁场。

本发明的电动工具在用户关闭或释放开关时，能够快速制动用于电动工具的电机。

附图说明

图1是一种作为实施例的电动工具的结构示意图；

图2是图1所示的电动工具的爆炸图；

图3是图1所示的电动工具的一个实施例的电路框图；

图4是图1所示的电动工具的电路连接图，图中电机处于驱动状态；

图5是图1所示电动工具的电路连接图，图中电机处于刹车状态；

图6是图5所示的电路连接图中形成第一回路时的等效电路图；

图7是图5所示的电路连接图中形成第二回路时的等效电路图；

图8是图1所示的电动工具的另一实施例的电路框图；

图9是用于制动电动工具中电机的方法流程图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

参考图1至图3所示的电动工具100，包括：打磨盘110、电机12、输出轴（未示出）、机械制动装置13、电源20、转子刹车电路40和输出轴刹车电路50。具体而言，该电动工具100为角磨。

打磨盘110，用于实现例如打磨或切割的工具功能。

电源 20用于给电机12提供电能。电源20为直流电源或交流电源。具体而言，交流电源为交流市电；直流电源可由电池包提供。在需要将交流电转换为直流电给电机12供电时，在电源20和电机12之间设置变压器21和整流电路22（如图3所示），交流电源20经变压器21降压再经整流电路22输出直流电至电机12。

电机12主要包括：转子121和绕组123。电源20给电机12供电，绕组123中的线圈123a，123b通电后产生磁场驱动转子121转动，进而带动与转子121连接的输出轴转动。具体的，电机12可为交流电机或直流电机，也可为单相或三相电机。

输出轴能被转子121驱动而转动。输出轴的一端用于安装或固定打磨盘110。转子121转动驱动输出轴转动，进而带动打磨盘110进行打磨或切割工作。需要说明的是，凡是能被转子121驱动而转动的装置都被认为是本发明的输出轴。如图2所示，法兰件124固定在电机轴122远离打磨盘110的一端的端部，转子121转动能带动法兰件124转动。电机轴122和法兰件124均为这里所说的输出轴。当然，在一些工具中，输出轴仅包括电机轴122，或包括电机轴122以及与电机轴122连接的其它传动装置。

主控开关31，用于导通或关断电机12与电源20的电性连接。具体的，用于导通或关断电机12的绕组122与电源20的电性连接。作为一种实施方式，主控开关31设置在角磨上可供用户操作的位置。用户触发主控开关31时，导通电机12与电源20的电性连接，电机12驱动打磨盘101打磨或切割工件；用户释放主控开关31时，关断电机12与电源20的电性连接。具体而言，主控开关31为单刀双掷开关，或两个联动的单刀单掷开关。

用户释放主控开关31时，需快速制动打磨盘101以防止人体误触造成伤害。

转子刹车电路30，用于短接或反接绕组123使得电机12的转子121减速。具体的，转子刹车电路30连接在电源20和电机12之间，在用户释放主控开关31时，转子刹车电路30开始工作，短接或反接绕组123使得转子121减速，进而使得固定在输出轴上的打磨盘101减速。

输出轴刹车电路40，用于产生使输出轴减速的磁场。机械制动装置13响应输出轴刹车电路40产生的磁场，以机械方式作用于输出轴使输出轴减速，进而制动打磨盘101。

作为一种可选的实施方式，参考图2所示，机械制动装置13包括：摩擦件131、支撑件132、弹性件133和磁性件134。

摩擦件131与法兰件124摩擦以制动电机轴122。法兰件124形成有与摩擦件131配合的制动面。制动面垂直于电机轴122的转动轴线。

支撑件132用于固定摩擦件131。摩擦件131由耐磨材料制成。支撑件132由金属材料制成，能被磁性件134吸引以分离摩擦件131和法兰件124。

弹性件133对支撑件132和摩擦件131施加使摩擦件131与法兰件124分离的作用力。具体的，弹性件133为弹簧。

磁性件134响应输出轴刹车电路40产生的磁场，在电机12和电源20的连接导通时，对摩擦件131施加使摩擦件131与法兰件124分离的作用力。在电机12和电源20的连接断开时，对摩擦件131施加使摩擦件131与法兰件124接触的作用力，使输出轴快速停止。

凡是能够响应于输出轴刹车电路40所产生的磁场的且能够制动输出轴的装置都可作为这里的机械制动装置13。

控制器50与转子刹车电路30和输出轴刹车电路40电性连接。控制器50检测转子刹车电路30是否短接或反接绕组123，在绕组123处于短接或反接状态的时长达到预设值时输出控制信号至输出轴刹车电路40，使输出轴刹车电路40产生使输出轴减速的磁场。具体的，预设值的取值范围为小于等于5s。更具体的，预设值的取值范围为小于等于3s。

结合图4至图7一并说明工具100的刹车工作过程。主控开关312用于切换电动工具100的电机的驱动状态和电机的刹车状态。用户触发主控开关312电机正常工作，用户释放主控开关312，转子刹车电路30开始工作，控制器50在转子刹车电路30驱动时长达到预设值时，使得输出轴刹车电路40工作，直至电机停止转动。

如图4所示的电动工具100的电路连接图，此时电机12处于驱动状态，转子刹车电路30和输出轴刹车电路40未启动。

主控开关31包括：第一切换开关和第二切换开关。第一切换开关包括：第一开关端311a、第二开关端311b、第三开关端311c。第一切换开关具有使第一开关端311a与第二开关端311b连接的第一状态和使第一开关端311a与第三开关端311c连接的第二状态。第二切换开关包括：第四开关端312a、第五开关端312b、第六开关端312c。第二切换开关具有使第四开关端312a与第五开关端312b连接和使第四开关312a与第六开关端312c连接的两种状态。其中，第三开关端311c与第五开关端312b连接，第一开关端311a与绕组线圈123a连接，第二开关端312a与绕组线圈123b连接，第四开关端312b与转子121的连接端121a连接，第二开关端311b与电源接入端20a连接，电源接入端20a用于接入电源20的一侧，电源接入端20b与转子121的连接端121b连接。以上具体结构中，第一切换开关与第二切换开关之间为联动结构，即当第一切换开关由第一开关端311a与第二开关端311b的连接状态切换至第一开关端311a与第三开关端311c的连接状态时，第二切换开关同时由第四开关端312a与第五开关端312b连接的状态切换至第四开关端312a与第六开关端312c连接的状态。在第一开关端311a与第三开关端311c连接、第四开关端312a与第六开关端312c连接时，转子刹车电路30处于制动状态，即短接或反接转子121，使得转子减速。

用户触发主控开关31，第一开关端311a与第二开关端311b连接，且第四开关端312a与第五开关端312b连接，电源20、绕组线圈123a、123b、转子121依次连接构成闭合回路，电机12处于驱动状态。

电动工具100的电路中还包括储能电路60。储能电路60与电源20连接，在主控开关31导通时存储电能在转子刹车电路30工作时释放电能，即电机12处于驱动状态时，储能电路60存储电能；在电机12处于制动状态时释放电能。具体的，储能电路60包括一个电能存储元件61，储能电路60的一端连接至第三开关端311c，另一端连接至第二半导体元件33。流经储能电路60的电流仅能由第三开关端311c流向电源连接端20b。作为可选方案，电能存储元件61为电容C。

用户释放主控开关31，第一开关端311a与第三开关端311c连接，且第四开关端312a与第六开关端312c312连接，转子刹车电路30开始工作。

参考图5所示，此时电机12处于制动状态。转子刹车电路30包括：主控开关31、电源接入端20a、20b，第一半导体元件32，第二半导体元件33和半导体开关34。半导体开关34与控制器50电性连接，用于导通或切断转子刹车电路30。第一半导体元件32使电流仅能由第六开关端312c向第三开关端311c单向导通，第二半导体元件33使电流仅能由第六开关端312c向转子连接端121b单向导通。

具体的，第一半导体元件32为单向导通的二极管D1，二极管D1的阳极连接至第六开关端312c，二极管D1的阴极连接至第三开关端311c；第二半导体元件为二极管D2，第一半导体开关为场效应管管，场效应管管的漏极连接至第三开关端311c，源极连接至二极管D2的阳极，栅极连接至控制器50。

输出轴刹车电路40包括：线圈41和输出轴刹车开关42。输出轴刹车开关42与控制器50电性连接，用于导通输出轴刹车电路40与电源20的电性连接。线圈41通电后产生使输出轴减速的磁场。

具体的，输出轴刹车开关42为场效应管Q2。线圈41的高压端与电源20的正极连接，线圈L的低压端连接至场效应管Q2的漏极，场效应管管Q2的源极与二极管D2的阳极连接，栅极与控制器50连接。

下面结合图6和图7说明转子刹车电路30和输出轴刹车电路40的工作原理。

如图6所示，第一开关端311a与第三开关端311c连接，且第四开关端312a与第六开关端312c连接，储能电路60释放电能，作为半导体开关34的场效应管Q1断开，二极管D1导通，二极管D1和绕组123构成第一环路，绕组123短接，产生阻碍转子121转动的磁场，转子121减速。控制器50检测绕组123短接，输出控制信号使得作为输出轴刹车开关42的场效应管Q2导通。如图7所示，作为半导体开关34的场效应管Q1导通，电流依次经场效应管Q1、转子121、绕组123构成第二环路，绕组123反接，产生阻碍转子121转动的磁场，转子121减速。

控制器50电连接至转子刹车电路30和输出轴刹车电路40。且在转子刹车电路30工作时，检测绕组123是否处于短接或反接状态。具体的，控制器50采集第三开关端311c的电压（电容C的正极电压）和第六开关端312c的电压，依据采集的电压判断绕组123是否短接或反接。当第三开关端311c的电压（电容C的正极电压）和第六开关端312c的电压大致相等时，则判断绕组123处于短接状态；当第三开关端311c的电压小于第六开关端312c的电压时，则判断绕组123处于反接状态。当然，控制器50也可通过采集流经绕组123的电流以判断绕组123是否处于短接或反接状态。

控制器50检测绕组123处于短接或反接状态，并维持绕组121处于短接或反接状态的时长至预设值，输出使得第二半导体开关Q2导通的控制信号，输出轴刹车电路40工作，电源20给线圈41供电，线圈41通电产生变化的磁场，释放磁性件134，进而通过磁性件134对摩擦件131施加使摩擦件131与法兰件124接触的作用力，使输出轴快速停止。

作为另一种实施方案，参考图8所示，与前述的实施方案的不同之处在于，可采用延时电路60替代控制器50，该延时电路至少包括一个延时元件，能在检测绕组短接或反接时维持绕组短接或反接的时长至预设时长，再导通转子刹车电路使得转子刹车电路工作。具体的，该延时元件为电容。当然，也可采用延时电路与控制器结合的方式实现。

电动工具100中的电机在预设时间内通过转子刹车电路刹车，使得电机转速快速下降，再通过输出轴刹车电路启动机械刹车装置制动输出轴，在提高电机刹车效率的同时，降低了机械制动装置的磨损，延长工作寿命。

如图9所示，一种用于制动电动工具中具有绕组和转子的电机的方法，该电动工具包括转子刹车电路和输出轴刹车电路，该方法包括：

使绕组处于短接或反接状态；

当绕组处于短接或反接状态的时长达到预设值时使输出轴刹车电路产生使输出轴减速的磁场。

如图9所示，一种用于制动电动工具中具有绕组和转子的电机的方法，该电动工具包括转子刹车电路和输出轴刹车电路，该方法包括：

S1.检测转子刹车电路；

具体的，检测转子刹车电路中第三开关端311c的电压（电容C的正极电压）和第六开关端312c的电压。

S2.判断绕组是否处于短接或反接状态；

当第三开关端311c的电压（电容C的正极电压）和第六开关端312c的电压大致相等时，则判断绕组123处于短接状态；当第三开关端311c的电压小于第六开关端312c的电压时，则判断绕组123处于反接状态。

S3.若绕组处于短接或反接状态，则开始记录绕组处于短接或反接状态的时长t；否则返回S1；

S4.判断绕组处于短接或反接状态的时长t是否大于等于预设时长t₀；

S5.若t≥t₀，则使输出轴刹车电路产生使输出轴减速的磁场；否则返回S4。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。