电动工具电机转速控制方法及装置与流程

    技术2025-08-04  10


    本发明涉及电机,具体涉及电动工具电机转速控制方法及装置。


    背景技术:

    1、中国专利cn113497573a公开了一种电动工具转速控制方法及电动工具。该方法包括:在确定电动工具的电机处于预设低速模式时,启动电机并控制电机以预设转速恒速工作;若电机堵转,则提高输出转矩,直至电机运转;基于电机的当前转速与预设转速的关系控制电机恒速工作。当电机堵转时,通过提高输出转矩,让电机重新运转;在电机重新启动运转后,根据电机的当前转速和预设转速的关系,来确定对电机的转速控制,并让电机按照恒速进行工作,使得电动工具能够根据当前的负载情况对电机的转速进行调节;

    2、现有技术中,电动工具电机不能根据电机转速实时运行情况进行分析,其会使得电机将会持续在负载等异常情况下进行工作,而由于时间运行过长,将会导致电机出现故障,换言之,即不能针对电机运行过程进行实时监控,根据运行数据及时有效地对电机转速进行控制。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于提供电动工具电机转速控制方法及装置,本发明所解决的技术问题为:不能针对电机运行过程进行实时监控,根据运行数据及时有效地对电机转速进行控制。

    2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现:

    3、电动工具电机转速控制方法,包括以下步骤:

    4、步骤1:获取电动工具中电机运行转速数据,构建电机运行模型;

    5、步骤2:基于运行时段的电机运行转速数据,获取突变值,并进行判断,生成操作信号;其中,操作信号包括电机断电保护信号和待调控信号;

    6、步骤3:基于待调控信号,获取转速异常程度值、速变异常程度值,输出得到调控节点值,根据调控节点值确定电机调控时间节点;

    7、步骤4:基于电机调控时间节点,对当前电机转速控制,输出得到电机转速最小调控速率。

    8、作为本发明进一步的方案:在步骤1中,电机运行模型的构建过程为:

    9、获取电动工具中电机的运行时间和运行转速,以时间为x轴,运行转速为y轴,构建电机运行二维模型,将实时的运行转速代入到二维模型中,并绘制成转速曲线;

    10、其中,在电机运行二维模型中,设置有第一阈值线和第二阈值线;

    11、第一阈值线位于第二阈值线下方,第一阈值线与x轴之间的区域为安全区,第一阈值线与第二阈值线之间的区域为调控区。

    12、作为本发明进一步的方案:在步骤2中,突变值的获取过程为:

    13、当得到分析处理信号时,设置分析周期,根据转速曲线,确定当前时刻的斜率值和分析周期开始时间的斜率值;

    14、将当前时刻的斜率值和分析周期开始时间的斜率值进行差值计算,得到分析周期斜率变化值;

    15、以及,将当前时刻的斜率值和分析周期开始时间的斜率值进行均值计算,得到分析周期斜率均值;

    16、将分析周期斜率变化值和分析周期斜率均值分别标记为kb和kj,通过公式ztb=a1*kb+a2*kj,计算当前电机转速的突变值ztb,其中,a1、a2均为权重比例系数;

    17、分析处理信号的获取过程为:

    18、获取运行时段起始时刻的运行转速和运行时段当前时刻的运行转速;

    19、若运行时段当前时刻的运行转速处于调控区时,则生成分析处理信号。

    20、作为本发明进一步的方案:在步骤2中,若当前电机转速的突变值ztb小于当前电机转速的突变阈值时,则生成待调控信号。

    21、作为本发明进一步的方案:在步骤3中,调控节点值的输出过程为:

    22、当得到待调控信号时,持续对电机转速进行监测,获取转速异常程度值、速变异常程度值,将转速异常程度值与速变异常程度值相加求和,得到调控节点值;

    23、电机调控时间节点的确定过程为:

    24、若调控节点值等于调控节点阈值时,则生成调控信号;将生成调控信号的时间点,标记为电机调控时间节点。

    25、作为本发明进一步的方案:在步骤3中,转速异常程度值的获取过程为:

    26、将从监测起始时间到当前时刻,标记为监测时段;

    27、获取监测时段内每个时间节点的运行转速,标记为监测时段实时运行转速,将监测时段实时运行转速与第一阈值进行差值计算,得到转速偏移值;

    28、将转速偏移值与转速承受值进行比值计算,得到实时转速异常程度比;

    29、将监测时段内所有的实时转速异常程度比进行相加求和,得到转速异常程度值。

    30、作为本发明进一步的方案:速变异常程度值的获取过程为:

    31、获取监测时段实时运行转速,将监测时段实时运行转速与相邻的监测时段实时运行转速进行差值计算,得到相邻转速差值;

    32、将相邻转速差值与相邻转速差阈值进行比较;

    33、若相邻转速差值大于等于相邻转速差阈值,表示该时刻下的转速产生较大变化,生成速度变化异常信号;

    34、若相邻转速差值小于相邻转速差阈值,表示该时刻下的转速产生较小变化,生成速度变化正常信号;

    35、将速度变化异常信号所对应的相邻转速差值与转速承受值进行比值计算,得到实时速变异常程度比;

    36、将监测时段内所有的实时速变异常程度比进行相加求和,得到转速异常程度值。

    37、作为本发明进一步的方案:在步骤4中,电机转速最小调控速率kt的输出过程为:

    38、获取当前时刻的转速偏移值zpv,通过公式计算得到转速异常调控最大剩余时间ts,该公式利用转速偏移值为高度、转速异常调控剩余时间为长度,构建面积为转速异常调控总值的三角形原理计算得到的;

    39、再通过公式计算得到电机转速最小调控速率kt;将得到的电机转速最小调控速率kt。

    40、作为本发明进一步的方案:转速异常调控总值zyt的获取过程为:

    41、当确定电机调控时间节点时,获取监测时段内转速曲线与第一阈值线所围成区域的面积,标记为转速异常总值,再获取转速异常临界总值;

    42、将转速异常临界总值与转速异常总值进行差值计算,得到转速异常调控总值zyt。

    43、电动工具电机转速控制装置,该装置包括:

    44、模型构建模块:获取电动工具中电机运行转速数据,构建电机运行模型;

    45、操作判断模块:基于运行时段的电机运行转速数据,获取突变值,并进行判断,生成操作信号;其中,操作信号包括电机断电保护信号和待调控信号;

    46、节点确定模块:基于待调控信号,获取转速异常程度值、速变异常程度值,输出得到调控节点值,根据调控节点值确定电机调控时间节点;

    47、转速调控模块:基于电机调控时间节点,对当前电机转速控制,输出得到电机转速最小调控速率。

    48、本发明的有益效果:

    49、(1)本发明获取电动工具中电机运行转速数据,构建电机运行模型;基于监测周期的电机运行转速数据,获取突变值,并进行判断,生成操作信号;本发明通过电动工具中电机转速进行实时监控,根据转速可能会产生突变情况,进行实时分析处理,对电机工作是否断电保护还是调控处理进行控制,保证电动工具电机运行的安全性;

    50、(2)本发明基于待调控信号,获取转速异常程度值、速变异常程度值,输出得到调控节点值,根据调控节点值确定电机调控时间节点;基于电机调控时间节点,对当前电机转速控制,输出得到电机转速最小调控速率;本发明先对电机转速超过第一阈值时所产生的影响程度进行分析,确定对电机转速控制的时间节点,再对电机转速若持续按照当前状态工作时,可能造成电机转速超出临界状态的判断分析,确定电机一个相对于安全的转速控制范围,维持电机可以持续工作。


    技术特征:

    1.电动工具电机转速控制方法,其特征在于,包括以下步骤:

    2.根据权利要求1所述的电动工具电机转速控制方法,其特征在于,在步骤1中,电机运行模型的构建过程为:

    3.根据权利要求1所述的电动工具电机转速控制方法,其特征在于,在步骤2中,突变值的获取过程为:

    4.根据权利要求1所述的电动工具电机转速控制方法,其特征在于,在步骤2中,若当前电机转速的突变值ztb小于当前电机转速的突变阈值时,则生成待调控信号。

    5.根据权利要求1所述的电动工具电机转速控制方法,其特征在于,在步骤3中,调控节点值的输出过程为:

    6.根据权利要求1所述的电动工具电机转速控制方法,其特征在于,在步骤3中,转速异常程度值的获取过程为:

    7.根据权利要求1所述的电动工具电机转速控制方法,其特征在于,速变异常程度值的获取过程为:

    8.根据权利要求1所述的电动工具电机转速控制方法,其特征在于,在步骤4中,电机转速最小调控速率kt的输出过程为:

    9.根据权利要求1所述的电动工具电机转速控制方法,其特征在于,转速异常调控总值zyt的获取过程为:

    10.电动工具电机转速控制装置,其特征在于,该装置用于执行上述权利要求1-9任一项所述的方法,该装置包括:


    技术总结
    本发明涉及电机技术领域,具体涉及电动工具电机转速控制方法及装置,包括以下步骤:获取电动工具中电机运行转速数据,构建电机运行模型;基于运行时段的电机运行转速数据,获取突变值,并进行判断,生成操作信号;基于待调控信号,获取转速异常程度值、速变异常程度值,输出得到调控节点值,根据调控节点值确定电机调控时间节点;基于电机调控时间节点,对当前电机转速控制,输出得到电机转速最小调控速率,本发明先对电机转速超过第一阈值时所产生的影响程度进行分析,确定对电机转速控制的时间节点,再对电机转速若持续按照当前状态工作时,可能造成电机转速超出临界状态的判断分析,确定电机安全的转速控制范围,维持电机可以持续工作。

    技术研发人员:徐富春,姚松权,石晓芸,邱瑞兰,徐培学
    受保护的技术使用者:扬州金力电动工具有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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