专利名称：一种电动工具及其使用的电源供电系统的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种电动工具，特别涉及一种电动工具使用的电源供 电系统。
背景技术：
电动工具的动力源即电机是电动工具中必不可少的部件，电动工 具的电源直接给电机供电，再由电机将能量传递给电动工具的执行部 件，而电动工具作为与搮作者接触最为密切的工具，其安全性至关重 要，因此，国际和国内的标准中对其安全性都做了详细的规定，尤其对 于和水源接触的电动工具，规定尤为严密，标准中充分体现了以人为 本的核心，对电动工具的电源提出了特殊的要求，对其电压等级和相应的频率范围都做了详细的规定1、 电动工具的电源应该是和电网相隔离的；2、 电动工具的电源电压等级可分为二级，并规定了与其相应的电 源频率电源频率不超过60Hz时，电源电压应小于等于115V;电源频率超过150Hz时，电源电压应小于等于250V。 目前，电动工具普遍采用的用电结构见附图1所示，在电动工具 的整机控制系统4与供电电网l之间设置隔离设备2，隔离设备2作 为电动工具的电源向电动工具提供动力，隔离设备2和整机控制系统 4之间经由电缆3连接，隔离设备2的输出供给电机控制器5，经由 电机控制器5给电机6供电，之后再由电机带动执行机构7正常运行。 工频电网1的电源频率一般为50Hz/60Hz，所以隔离设备2所针对的 电源频率也是工频电网1的频率。目前，隔离设备通常情况下输出电 压不大于115V，其大致有以下几种实现方式实现隔离1 )通过电动机发电机组实现，输出电源为交流，电源频率可以发 生变化；2) 通过一定变比隔离变压器实现，输出电源为交流，电源频率没 有改变；3) 通过安全隔离变压器实现(安全隔离变压器的输出电压不超过 42V)，输出电源为交流，电源频率没有改变；4)用开关电源方式通过高频变压器实现和电网的隔离，输出电源 为直流。图2示出了第一种实现方式，隔离设备2采用电动机发电机组， 发电机的输出电压仍为交流，其输出频率根据设计的不同可以为不同 的频率，因此根据相应的标准，发电机输出电压的等级可以完全符合 标准，可以是j氐压115V以下，也可以是高压250V。该种方案虽然可以满足标准要求，但是增加了电动机发电机组一 整套设备，成本上增加了很多，也造成资源上很大的浪费，对于电动 工具的操作方面也有很大的影响，整套设备及其笨重，不易移动。图3示出了第二种实现方式，隔离设备2采用隔离变压器，隔离 变压器的输出电压仍为交流，其频率没有改变，仍然为工频电源频率， 因此其输出电压的等级必须保持在115V以下才能满足标准要求。该种方案在输出电压小于115V以下时可以满足相应要求，但隔离 变压器的频率仍然是工频，该种隔离变压器在相同容量的情况下，要 比高频的隔离变压器体积要大的多，要笨重的多，消耗的材料也必然 增加，成本必然增高，当然也不利于电动工具的使用(使用过程中的 移动)。另外电动工具在应用时隔离变压器距离电动工具还有相当长 的一段距离，中间必须通过相应电缆相连接，在电动工具功率一定的 情况下，电压等级越低，电缆通过的电流越大，导线的截面积越大， 进而导线的成本越高，另外电动工具的电机电流也会随电压等级的降 低而增大，对于小体积的电动工具来讲，其电机的制作效率必然会降 低，造成在生产效率上的浪费。图4示出了第三种实现方式，隔离设备2采用安全隔离变压器， 安全隔离变压器的输出电源频率仍为工频电源频率，其输出电压 <42V，属安全特低电压，可以完全满足标准要求。安全隔离变压器可以满足相应的要求，但是也存在上述第二种实 现方式所述的缺陷。图5示出了第四种实现方式，隔离设备2采用开关电源，开关电 源包括控制部分和输出部分，通过开关电源和工频电网隔离，其输出 部分为直流，因此其输出电压等级要在115V以下方可满足要求。该种方案增加了开关电源部分，开关电源成本相对于同等容量的 隔离变压器成本较高，另外相对于隔离变压器增加了控制部分，在应 用层面上增加了一级不稳定因素，可靠性程度降低。另外电动工具在应用时其开关电源距离电动工具还有相当长的一 段距离，中间必须通过相应电缆相连接，在电动工具功率一定的情况
下，电压等级越〗氐，电缆通过的电流越大，导线的截面积越大，进而 导线的成本越高，另外电动工具的电机电流也会随电压等级的降低而 增大，对于小体积的电动工具来讲，其电机的制作效率必然会降低， 造成在生产效率上的浪费。可见，上述现有技术所采用的方案存在诸多的缺点其一，均采用整机控制系统和电网之间的隔离，而这种隔离方式 存在容量和资源上的极大浪费，如整机的工作功率为IOKW，但是电 机的工作功率仅为1KW，如果采用整机的隔离方式，需采用10KW的 隔离设备，从而造成浪费；其二，从频率上讲，属于低频隔离，造成隔离变压器本身体积和 重量相对较大、成本高；其三，隔离的输出为相对较低电压，造成电动工具本身电流较大， 使用电缆的截面积大，使得电缆的成本大幅度升高；另外后续电机的 加工生产效率低下，使得电动工具的整体成本增加。另外，目前电动工具启动和停止运转等功能的控制都是通过自身 电源开关的通断来实现的，电动工具若有其他功能，则其他功能的控 制通过电动工具整机控制系统的键、键盘、拨码开关等可作为控制量 输入的器件或部件来实现的。如果在电动工具和整机控制系统分立的 场合，这种控制方式必然造成电动工具使用上的不方便、工作效率低 下，不能及时的控制相应所需要的功能。发明内容本发明的发明目的是提供一种电动工具及其使用的电源供电系 统，以克服上述现有技术中电动工具所存在的缺点。本发明，突破了电机控制器直接与电机相连的设计理念，提供的一 种电动工具，包括整机控制系统12，其包括电机控制器13;隔离变压器15;电机17;执行机构18;电缆16;其中，由电网11直接给整机控制系统12供电，经由电机控制器13向 隔离变压器15供电，隔离变压器15位于电;^制器13和电机17之间，隔 离变压器15和电机17之间经由电缆16连接，并向电机17供电，再由电机 17带动^^亍^ 18正常工作，隔离变压器15直^4十对电机17进行隔离， 电机控制器13根据电机17的工作频率设定其相应的电源输出频率。6
另一方面，本发明提供一种电动工具4吏用的电源供电系统，所述电源供电系统包括整机控制系统(12)和隔离变压器(15)， 所述电动工具包括电机(17)和执行机构(18);其中，由电网(11) 直接给所述电源供电系统的整机控制系统(12)供电，经由电机控 制器(13)向隔离变压器U5)供电，隔离变压器(15)位于电机控 制器(13)和电机(17)之间，隔离变压器(15)和电机(17)之间经 由电缆(16)连接，并向电机(17)供电，再由电机(17)带动执行 机构(18)正常工作，隔离变压器(15)直接针对电机(17)进行隔 离，电机控制器(13)根据电机(17)的工作频率设定其相应的电源 输出频率。优选地，所述电机控制器13输出的电源频率高于电网的电源频 率，隔离变压器15为相应于所述电机控制器13输出的电源频率的隔 离变压器， 一般频率范围为150 Hz~ 600 Hz。优选地，所述电机控制器13输出的电源频率为150Hz~ 600Hz, 隔离变压器为150Hz 600Hz的高频隔离变压器。优选地，所述电网11可以是直流输入或者交流输入，若为交流 输入时可以使用任何频率的电源，输入电压可以是不同的电压等级。优选地，整机控制系统安装有遥控接收器14，并配有一遥控器 19，在操作者利用电动工具工作时，可以通过遥控器19，控制电动 工具的启动和停止功能以及其他的相应功能。优选地，整机控制系统和隔离变压器为整体结构，而电机和执行 机构为整体结构，所述两个整体结构之间采用整体结构或采用分体式 结构。优选地，所述电机的相数可以选择不同的相数。优选地，所述隔离变压器的输入或输出端，不同相之间可以为星 形连接，也可以是角形连接，连接的形式和输入输出端的同名端可以 没有任何的对应关系，可以是同名端连接，也可以是非同名端连接， 还可以是同名端、非同名端混合连接优选地，构成电机控制器的电子元件包括触点式和非触点式功率 器件中的一种或两种。优选地，所述电机是交流电机或直流电机。优选地，所述电机是有刷电机或无刷电机。优选地，所述电机是异步电机或同步电机。优选地，所述电机是感应电机或永磁电机。本发明上述技术方案致使整体电动工具的生产效率提高，降低单 位电动工具的成本，使用便捷，很好地克服了上述指出的现有技术中 电动工具存在的缺点。
图1是现有技术中电动工具的一般结构图；图2是现有技术中隔离设备采用电动机发电机组的电动工具结构图；图3是现有技术中隔离设备采用隔离变压器的电动工具结构图； 图4是现有技术中隔离设备采用安全隔离变压器的电动工具结构图；图5是现有技术中隔离设备采用开关电源的电动工具结构图； 图6是本发明电动工具的结构示意图；为更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施方式
对本发明作 进一步说明。
具体实施方式
传统的隔离方式，隔离设备介于电网和整机控制系统之间，隔离 设备和整机控制系统之间经由电缆连接，是直接针对电网的隔离方 式，工频电网的电源频率一般为50Hz/60Hz,所以隔离设备所针对的 电源频率也是工频电网频率，作为隔离设备的一种，电动机发电机组 体积笨重，而且成本相当高，采用开关电源成本也很高，因此，和本 发明已经不具备可比性，因此我们只讨论隔离设备为隔离变压器的情 况，隔离变压器处在电网和整机控制系统之间，输入输出点电源频率 没有发生改变，也只能是工频电源频率，隔离变压器的体积相对高频 隔离变压器的体积要大的多。另外根据相应的标准，工频频率以下的 电源输出其电压等级必须小于115V。同等容量下，相对较低的电压 使得隔离设备的输出电流增大，电缆的截面积必然增加，电缆的成本 相应增高，隔离设备的输出供给电机控制器，经由电机控制器给电机 供电，之后再由电机带动执行机构正常运行，在同等容量情况下，相 对较低的电压，使得电机控制器和电机电流较大，使得二者体积增大， 并使电机内绕组的截面积增大，使得电机的生产效率降低，从而影响 整机的生产效率。传统技术方案的隔离方式针对电网和整机控制系统隔离， 一般情
况下，整机控制系统的容量要比电机控制器的容量大的多。综合上述因素，本发明的隔离方式选择最优的方式即只针对电 机控制器和电机之间的隔离，使得隔离变压器的容量的针对性强，最 有效的利用隔离变压器，最大程度的节约资源。本发明提供的电动工具结构参见图6所示，由电网ll直接给整 机控制系统12供电，经由电机控制器13向后续部分供电，隔离变压 器15介于电机控制器13和电机17之间，隔离变压器15和电机17 之间经由电缆16连接，再由电机17带动相应的执行机构18正常工 作，隔离变压器15直接针对电机17进行隔离，电机控制器13的输 出可以是任意频率，视电机17的情况，通常匹配为高频(比如400Hz), 因此隔离变压器15可以设计成为高频的隔离变压器，高频隔离变压 器可以设计的功率密度相对较高，做到小体积，大功率，不仅节约了 材料，同时也降低了成本，高频隔离变压器(例如400Hz)的体积可 以做到工频隔离变压器体积的一半以下，另外根据相应的标准在频率 高于150Hz时，隔离变压器的输出电压可以做到250V，该电源电压 等级相对115V高一倍以上，同等容量下，其输出电流相对较小，从 而后续电缆16的截面积也可以做到相应较小，达到降低成本的目的， 另外相对较高电压等级的电机17，在同样体积和容量下，额定电流 相对较低，内部导线的截面积较小，从而生产效率可以相对提高，致 使整体电动工具的生产效率提高，降低单位电动工具的成本。另外，整机控制系统中可以安装遥控接收器14，在操作者利用 电动工具工作时，可以通过遥控器19控制电动工具的启动和停止功 能以及其他的相应功能，操作者可以将遥控器19带在身边，对于需 要的电动工具的功能可以方便的通过遥控器19控制实现，而不用往 返于执行机构和整机控制系统之间，造成工作效率的降低。另外通过 遥控器19进行对电动工具的控制，减少了操作者和电动工具强电部 分的接触，使得整个电源装置的安全性进一步提高，对于操作者的安 全保护更周到。从结构方案上讲，本发明整机控制系统和隔离变压器构成了本发 明电动工具的电源供给系统，所述电源供给系统和后续部件(诸如电机，执行机构)可以做成一个整体，也可以做成分体式结构，不影响整体性能即可。本发明的电网11部分可以是任何形式电源输入，直流输入或者 交流输入，也可以是不同的电压等级，交流输入时可以使用任何频率 的电源。 本发明电机控制器控制隔离变压器的电子元件可以是固态继电器、非固态继电器、可控硅、晶闸管、M0SFET管、IGBT管等各类触 点式和非触点式功率器件。隔离变压器可以是任何形式的隔离变压器，可以是高频的，也可以是低频的；本发明根据所适配的电机的相数不同，隔离变压器可以做成任意 的相数，单相、二相、三相、四相、五相或多相。隔离变压器的输入 或输出端，不同相之间可以为星形连接，也可以是角形连接，连接的 形式和输入输出端的同名端可以没有任何的对应关系，也可以是同名 端连接，也可以是非同名端连接，还可以是同名端、非同名端混合连 接，也可以是其他任何形式的连接结构，只要不影响整体工具正常工 作。隔离变压器的输出部分可以连接多种形式的电机，电机类型如下可以是交流电机也可以是直流电机，可以是有刷电机也可以是无刷电机，可以是异步电机也可以是同步电机，可以是感应电机也可以是永磁电机，可以是两相电机，三相电机，也可以是多相电机；电机控制器可以根据电机形式的不同而选用不同形式的控制电路。隔离变压器的输出容量和电机控制器的容量可以根据不同电动工 具电机的容量需求而适配。隔离变压器的输出部分可以根据电动工具电机的需求而设计成任 意的电压等级和频率。本发明遥控接收器和遥控器之间可以由多种传输介质来实现可以是红外线方式；可以是无线射频方式，射频可以利用开放频段也可以利用非开放 频段，可以采用跳频方式也可以采用非跳频的方式； 可以是电力线载波的方式； 控制命令也可以通过有线的方式来传输； 可以是任何可以实现远端控制的方式。另外遥控装置之间的数据传输方式可以是单方向的也可以是双方 向的。本发明通过隔离变压器使得电机部分和电机控制器部分相隔离， 和原有技术方案相比，没有增加任何的多的部件，达到和原技术方案
相同的隔离效果，另外隔离变压器可以做成高频隔离变压器，使得其 体积和成本相对原技术方案大大降低。隔离变压器可以做成高频，使得其输出电压可以相对较高，使其 后续电缆成本降低，电机生产效率提高，从而整机生产效率提高，单 位电动工具成本大大降低。隔离变压器只针对电机控制器和电机之间的隔离，使得隔离变压 器的容量的针对性强，最大程度的节约资源。显而易见，在此描述的本发明可以有许多变化，这种变化不能认 为偏离本发明的精神和范围。因此，所有对本领域技术人员显而易见 的改变，都包括在本权利要求书的涵盖范围之内。
权利要求
1、一种电动工具，所述电动工具包括整机控制系统(12)，其包括电机控制器(13)；隔离变压器(15)；电机(17)；执行机构(18)；电缆(16)；其中，由电网(11)直接给整机控制系统(12)供电，经由电机控制器(13)向隔离变压器(15)供电，隔离变压器(15)位于电机控制器(13)和电机(17)之间，隔离变压器(15)和电机(17)之间经由电缆(16)连接，并向电机(17)供电，再由电机(17)带动执行机构(18)正常工作，隔离变压器(15)直接针对电机(17)进行隔离，电机控制器(13)根据电机(17)的工作频率设定其相应的电源输出频率。
2、 如权利要求1所述的电动工具，所述电机控制器(13)输出的电 源频率高于电网的电源频率，隔离变压器(15)为相应于所述电机控制 器(13)输出的电源频率的隔离变压器。
3、 如权利要求2所述的电动工具，所述电机控制器(13)输出的优 选电源频率为150~ 600Hz，隔离变压器为150Hz~ 600Hz的高频隔离 变压器。
4、 如权利要求1至3中任一项所述的电动工具，所述电网(ll)可 以是直流输入或者交流输入，若为交流输入时可以使用任何频率的电 源，输入电压可以是不同的电压等级。
5、 如权利要求4所述的电动工具，整机控制系统和隔离变压器为 整体结构，而电机和执行机构为整体结构，所述两个整体结构之间采 用整体结构或采用分体式结构。
6、 如权利要求1至3中任一项所述的电动工具，所述电机的相数 可以选择不同的相数。
7、 如权利要求6所述的电动工具，所述隔离变压器的输入或输出 端，不同相之间可以为星形连接，也可以是角形连接，连接的形式和 输入输出端的同名端可以没有任何的对应关系，可以是同名端连接， 也可以是非同名端连接，还可以是同名端、非同名端混合连接。
8、 如权利要求5或7中任一项所述的电动工具，构成电机控制器 的电子元件包括触点式和非触点式功率器件中的一种或两种。
9、 如权利要求5或7中任一项所述的电动工具，所述电机是交流 电机或直；乾电机。
10、如权利要求5或7中任一项所述的电动工具，所述电机是有刷 电机或无刷电机。
11、 如权利要求5或7中任一项所述的电动工具，所述电机是异步电机或同步电机。
12、 如权利要求5或7中任一项所述的电动工具，所述电机是感应电机或7JC磁电机。
13、 如权利要求5至7中任一项所述的电动工具，整机控制系统安 装有遥控接收器(14)，并配有一遥控器(19),所述遥控器(19)控制电动 工具的启动和停止功能以及其他的相应功能。
14、 一种电动工具使用的电源供电系统，所述电源供电系统包括整 机控制系统(12)和隔离变压器(15),其中所迷整机控制系统包括电机控 制器(13);其中，由电网(ll)直接给所述电源供电系统的整机控制系统 (12)供电，经由电机控制器(13)向隔离变压器(15)供电，隔离变压器(15) 位于电机控制器(13)和电机(17)之间，隔离变压器(15)和电机(17)之间 经由电缆(16)连接，并向电机(17)供电，再由电机(17)带动执行机构(18) 正常工作，隔离变压器(15)直接针对电机(17)进行隔离，电机控制器(13) 根据电机(17)的工作频率设定其相应的电源输出频率。
15、 如权利要求14所迷的电源供电系统，所迷电机控制器(13)输 出的电源频率高于电网的电源频率，隔离变压器(15)为相应于所述电机 控制器(13)输出的电源频率的隔离变压器。
16、 如权利要求15所述的电源供电系统，所述电机控制器(13)输出的 优选电源频率为150Hz 600Hz,隔离变压器为150Hz~ 600Hz的高频隔 离变压器。
全文摘要
本发明公开了一种电动工具，所述电动工具包括整机控制系统(12)，其包括电机控制器(13)；隔离变压器(15)；电机(17)；执行机构(18)；电缆(16)；其中，由电网(11)直接给整机控制系统(12)供电，经由电机控制器(13)向隔离变压器(15)供电，隔离变压器(15)位于电机控制器(13)和电机(17)之间，隔离变压器(15)和电机(17)之间经由电缆(16)连接，并向电机(17)供电，再由电机(17)带动执行机构(18)正常工作，隔离变压器(15)直接针对电机(17)进行隔离，电机控制器(13)根据电机(17)的工作频率设定其相应的电源输出频率。本发明通过隔离变压器使得电机部分和电机控制器部分相隔离，使得隔离变压器的容量的针对性强，最大程度的节约资源。
文档编号H02M7/42GK101166003SQ200610150258
公开日2008年4月23日 申请日期2006年10月17日 优先权日2006年10月17日
发明者雷 任, 孙宝奎, 炳 韦 申请人:任 雷;孙宝奎