電動工具無觸點無級調速開關的製作方法
2023-09-24 05:56:20
專利名稱：電動工具無觸點無級調速開關的製作方法
技術領域：
本實用新型是一種無觸點無級調速開關，可用於各類電動工具，達到非電接觸地調節電機轉速之目的。
經查閱有關文獻和資料，未見國內外有這方面的報告。這種無觸點的電子無級調速開關性能明顯優於國外電動工具上所採用的有觸點的電子無級調速開關。
目前市場的各類國產電動工具多為單速，在一些使用場合極不便利。進口的電動工具有採用電子無級調速的(如日立10VC、D10V1手電鑽等)。其結構如市售的調光檯燈一樣，用一隻炭膜電位器改變雙向可控矽的導通角來調速的。
而眾所周知，炭膜電位器的壽命有限，極易因滑動觸點不可靠而使調速失靈。電動工具往往使用在各種複雜、惡劣的工作場合，因此採用有觸點的電位器來調速的電子開關具有結構上不可克服的、致使的薄弱點。市售的採用電位器調速的進口電動工具，據銷售商店、用戶、電動工具維修點普遍反映，調速開關的電位器常會損壞。目前國內有青島第四儀器廠等少數幾個廠家仿造日本的這類電子調速開關。
本實用新型的目的是要解決電動工具有觸點調速的弊病，使電子調速開關達到正常使用下永不損壞。
本實用新型的核心構造是採用磁敏位移傳感器來實現電轉換。在開關按柄末端上鑲上一塊永久磁鐵，當按動開關手柄時，磁鐵就跟著一起移動。在固定的位置上有一個能檢測磁場的霍爾元件，隨著磁鐵的移近，霍爾元件輸出電勢增大。經放大器放大後，得到一個跟按柄位移成比例的電壓信號。這樣就構成了一個無觸點的「電子電位器」，再通過觸發同步電路配合，去控制可控矽的導通角。於是用手指按動開關上的手柄，電動工具的電機就可從停止開始，無級調到最高速度。
電動工具上，安裝開關的容積有限，要求電子調速開關必需小型化。目前國產電動工具大多是全國統一設計，這就要求電子調速開關與目前標準化的機械開關在外形結構和安裝尺寸上能夠互換。本實用新型的電子調速開關採用了獨特的電子線路，以最少的元件、最緊湊的幾何結構，做到了能和通用的機械觸點開關互換，並且同樣備有開態鎖定功能。
圖1是本實用新型的電子線路。
無觸點電子電位器與觸發、同步線路巧妙地結合為一體。當主可控矽SCR2未導通時，同步電壓(即市電)加在由D1～D4組成的全橋兩交流輸入端，全橋正負端得到180°同一方向上的正弦半波電壓，經R1、R2降壓，D5削波後提供同步的直流電壓給霍爾元件H和運算放大器A。運算放大器A輸出電壓經三極體T轉換成恆流源對電容C充電。一旦電容C上的電壓上升到雙向二極體D6的導通電壓，小可控矽SCR1導通，於是主可控矽SCR2的控制極和陽極形成通路，迫使主可控矽SCR2導通。磁鐵離霍爾元件越近，恆流源電流越大，電容C充電時間越短，主可控矽SCR2的導通角越大，從而電機轉速越快。
圖2、圖3是本實用新型結構圖。
圖2、圖3中永久磁鐵1安置於手柄後端，霍爾元件2及電子線路板置於永久磁鐵的下方。當手指壓下開關按柄時，磁鐵隨按柄向下移動，接近霍爾元件，霍爾元件檢測出磁鐵靠近時磁感應強度的變化，霍爾元件輸出的磁鐵位移信號經運算放大器、同步觸發電路控制可控矽的導通角，以致可以方便而無接觸地控制電機的轉速。
圖2用於新式塑殼電動工具，圖3用於老式仿蘇金屬殼電動工具。
圖、圖3所示的兩種結構，電子部分全都密閉在塑料外殼中，既安全可靠，又能適應各種電動工具。
本實用新型的電子線路能提供很大的觸發電流，主可控矽SCR2的容量不受限。推而廣之，選用大電流的可腔矽，就可用於更大功率調壓的場合和自動控制反饋系統中。
本人曾在五年前，在自用的6mm手電鑽上安裝了這個開關，經受了各種考驗，如有時電鑽在打眼時，不小心鑽頭給物件咬死，這時電機電流迅速增大到起動電流，開關仍然安然無恙。直到目前還是很正常的工作。
本實用新型的無觸點無級調速開關，經受從－20℃到＋70℃溫度考驗，在這個溫度範圍內都可正常工作，開關按柄的動作位置漂移量很小。
本實用新型的無觸點無級調速開關的造價是低廉的，批量生產的材料費約15元人民幣，是電動工具所能接受的，如能部分地取代傳統的機械觸點開關，就能為國家節省大量的用於製造觸點的貴金屬白銀。
本實用新型的無觸點無級調速開關由於性能上優於國外有觸點的無級調速開關，如我國的電動工具採用了，還可為我國的電動工具這類機電產品打入國際市場增加優勢。
權利要求1.一種用於各類電動工具的無觸點無級調速開關，由位移傳感器、可控矽觸發同步電路製成，其特徵是用永久磁鐵、霍爾元件和運算放大器構成磁敏位移傳感器；非電接觸地控制可控掛的導通角。
2.由權利要求1所所述的無觸點無級調速開關，其特徵是永久磁鐵安置於開關手柄內端上。
專利摘要一種用於電動工具，能和原開關在安裝尺寸上互換的無觸點無級調速開關，是採用磁敏位移傳感技術，由位移傳感器，可控矽觸發同步電路製成，其特徵是用永久磁鐵，霍爾元件和運算放大器構成磁敏位移傳感器，非電接觸地調節電動工具電機轉速。克服了那種採用電位器製成的電動工具電子調速開關因電位器的壽命有限和滑動觸點接觸不可靠而存在的致命弱點。其結構簡單、造價便宜。
文檔編號H03K17/94GK2069181SQ90212190
公開日1991年1月9日 申請日期1990年5月2日 優先權日1990年5月2日
發明者邵正賢 申請人:邵正賢