[發明專利]具有固態速度控制裝置的鉆機及其操作方法

有效

• 申請號: 200680040677.1
• 申請日: 2006-11-03
• 公開（公告）號: CN101300732A
• 公開（公告）日: 2008-11-05
• 發明（設計）人: D·波日蓋;J·德西科;I·科瓦里克
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: H02P7/00
• 分類號: H02P7/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 王瓊先;王永建

相關申請的交叉參考

本發明要求以2005年11月4日提交的美國臨時專利申請No.60/733,546作為優先權。該臨時專利申請的內容在此全部引入作為參考。

技術領域

本申請中所述的電路涉及電動工具，更具體地，涉及便攜式手持電動工具。

背景技術

眾所周知電動工具包括電池驅動的工具。這些工具通常包括電動機，該電動機具有與用于支持工具的主軸相連的輸出軸。所述工具可以具有鉆頭、研磨盤、去毛刺裝置等。從電源向電動機供給電力。電源可以是電池電源例如可重復充電的鎳鎘蓄電池(Ni-Cad)或其它可重復充電的電池，這些電池可以從工具上脫開以對電池進行充電并連接在工具上以提供動力。

電源通過電源開關與電動機相連。開關包括用于使開關與電源相連的輸入電觸點。在開關殼體內，有時被稱為開關的可移動元件與輸入電觸點和電位計的電刷相連。當可移動元件壓靠在開關的偏壓部件上時，其引起輸入電觸點閉合并向電動機的一個終端和電位計的電刷提供電流?？梢苿釉艿狡珘?，從而在可移動元件被釋放時偏壓力使可移動元件回到輸入電觸點打開的位置。電流通過電位計與定時信號發生器例如555電路相連。當克服偏壓力繼續拉動所述元件或觸發器使得電刷將電位計的電阻從斷路降低到低電阻或短路狀態時，向定時信號發生器供給的電流水平提高。

定時信號發生器的輸出與固態元件例如MOSFET(金屬氧化物半導體場效應晶體管)的柵極相連。固態元件的源極和漏極連接在電動機的第二終端與電接地之間。響應打開和關閉固態元件的定時信號，電動機通過固態元件與電接地選擇性地相連。因而，當定時信號使固態元件能夠以越來越長的時間間隔連接電動機和電接地時，電流以更長的時間間隔流過電動機。電動機與電源相連的時間越長，電動機使其輸出軸旋轉的越快。從而，工具操作者能夠通過操縱動力開關的觸發器來改變電動機的速度并相應改變工具主軸的旋轉速度。

通過定時電路產生的定時信號因在邏輯接通與邏輯斷開狀態之間交替變化而選擇性地連接電動機和電源。在邏輯斷開過程中，電動機不再與電源相連。然而，電動機的繞組中仍然存在電流。為了向該電流提供通路，跨過電動機的終端設置續流二極管。

電源開關的觸發器還與兩組觸點相連。一組觸點被稱為旁通觸點組。當觸發器抵靠偏壓部件到達其行程停止位置時，其促使旁通觸點閉合。旁通觸點的閉合導致電流流過電動機以繞過固態元件并被分流到電接地。這一動作使電動機能夠保持與電源連續相連并達到其最大速度。

由開關觸發器控制的另一組電觸點是制動觸點。當觸發器處于完全偏置的關斷位置時，這些觸點閉合。當觸發器克服偏壓力移動時，制動觸點斷開。制動觸點使電動機的一個終端與電動機的另一終端相連。響應觸發器從使動力能夠供給到電動機的位置得到釋放，制動觸點閉合以提供穿過電動機的電流通路，用于電動機的動態制動。這樣使電動機能夠比發動機在摩擦作用下僅僅逐漸達到停止的情況更快速地達到停止。

盡管上述電源開關對于工具速度控制地有效的，但其在電池驅動的電動工具的壽命方面存在缺陷。一個缺陷來自各種部件的相互機械作用。具體地，可移動元件、偏壓部件、電刷臂和電觸點組都彼此相對移動。這種移動引起摩擦并且可移動部件經過一段時間受到磨損。這種磨損即使在觸發器和與觸發器相連的部件受到操縱并且沒有任何電池電源與工具相連時也會發生。另外，掉落工具或對工具進行的其它粗暴處理會導致部件之間的機械連接受到破壞。這些破壞會對向電動機供給動力所需的開關部件的機械同步產生不利的影響。例如，如果可移動元件與各個電觸點之間的連接受到破壞，則在制動觸點斷開之前電池電流會通過輸入觸點連通。這種動作會引起與電接地之間的短路并導致對開關產生不可彌補的損壞。

已知電源開關的另一缺陷是承載通過開關的電池電流的影響。當電池電流首先施加到觸點時，電流水平足以引起嚴重打火。嚴重打火會導致觸點形成凹痕或者受到損壞。另外，大電流還往往使開關內的部件受熱。從而，開關需要散熱器或更大的容積以使開關內的熱量散失。開關殼體尺寸變得更大還會影響容納開關的工具殼體的設計。影響開關殼體的幾何結構或尺寸的另一因素是產生變速信號的電位計。通常，電位計的電刷行進的距離與觸發器行進的距離大致相等。在許多情況下，該距離大約為7mm并且電位計和安裝電位計的殼體必須適合該距離。