電動工具是一種工具，其致動通過附加的動力源和機構(gòu)比僅其他手工勞動與使用手工工具，電動工具用于工業(yè)、建筑、花園、做飯、清潔等家務(wù)勞動，以及在房子周圍用于驅(qū)動（緊固件）、鉆孔、切割、成型、打磨、研磨、布線、拋光、油漆、暖氣等等。電動工具分為固定式或便攜式，其中便攜式意味著手持。便攜式電動工具在移動性方面優(yōu)勢明顯。然而，固定式電動工具通常在速度和精度方面具有優(yōu)勢。

根據(jù)《中國電動工具行業(yè)產(chǎn)銷需求預(yù)測與轉(zhuǎn)型升級分析報告》統(tǒng)計，電動工具主要分為金屬切削電動工具、研磨電動工具、裝配電動工具和鐵道用電動工具。常見的電動工具有電鉆、 電動砂輪機、 電動扳手和電動螺絲刀、電錘和沖擊電鉆、混凝土振動器、電刨。 [1]

電鉆

主要規(guī)格有4、6、8、10、13、16、19、23、25、32、38、49mm等，數(shù)字指在抗拉強度為390N/mm的鋼材上鉆孔的鉆頭最大直徑。對有色金屬、塑料等材料最大鉆孔直徑可比原規(guī)格大30～50%、配磨光機。

電動扳手和電動螺絲刀

用于裝卸螺紋聯(lián)接件。電動扳手的傳動機構(gòu)由行星齒輪和滾珠螺旋槽沖擊機構(gòu)組成。規(guī)格有M8、M12、M16、M20、M24、M30等。 電動螺絲刀采用牙嵌離合器傳動機構(gòu)或齒輪傳動機構(gòu)，規(guī)格有M1、M2、M3、M4、M6等。

電錘和沖擊電鉆

用于混凝土、磚墻及建筑構(gòu)件上鑿孔、開槽、打毛。結(jié)合膨脹螺栓使用，可提高各種管線、機床設(shè)備的安裝速度和質(zhì)量；電錘的沖擊原理是靠內(nèi)部活塞運動產(chǎn)生沖擊動力，沖擊鉆的沖擊原理是齒輪磨合產(chǎn)生沖擊動力，所以電錘的沖擊力更大。

混凝土振動器

用于澆筑混凝土基礎(chǔ)和鋼筋混凝土構(gòu)件時搗實混凝土，以消除氣孔，提高強度。其中電動直聯(lián)式振動器的高頻擾動力由電動機帶動偏心塊旋轉(zhuǎn)而形成，電動機由150Hz或200Hz中頻電源供電。

電刨

用于刨削木材或木結(jié)構(gòu)件，裝在臺架上也可作小型臺刨使用。電刨的刀軸由電動機轉(zhuǎn)軸通過皮帶驅(qū)動。

電磨

俗稱磨頭機；電磨；電動砂輪機，用砂輪或磨盤進行砂磨的電動工具。

電動工具的挑戰(zhàn)

在電動工具發(fā)展的前 100 年，設(shè)計和制造鉆頭、打磨機、磨床、螺絲刀、吹風(fēng)機、鋸等工具時，僅需一部電源、一臺電機和一個開關(guān)?/?電位器。然而，在 20 世紀(jì)，高能量密度電池的出現(xiàn)改變了這一情況。此外，我們還看到了綠色能源解決方案的出現(xiàn)，以及將其融入所有設(shè)計形式中的趨勢。

我們所面臨的挑戰(zhàn)是如何繼續(xù)使用電位計來控制工具的運轉(zhuǎn)速度，而不必讓高電流通過其電阻組件。正如我們稍后將看到的，這是一個相當(dāng)簡單的修復(fù)性舉措。另一方面，事實證明電機是一個更具實質(zhì)性且復(fù)雜的挑戰(zhàn)。

在電動工具發(fā)展初期，所采用的電機要么是用于有繩工具的有刷通用AC/DC?電機，要么是用于無繩工具的有刷直流電機，如下圖所示。由于這兩種電機本質(zhì)的拓撲結(jié)構(gòu)均為有刷電機，因此均通過碳刷將電流傳遞到銅質(zhì)換向器，隨后產(chǎn)生內(nèi)部旋轉(zhuǎn)磁場來獲得運動。將電磁鐵繞組與換向器一起放置于轉(zhuǎn)子，永磁體放置在定子上，可以得到不斷相互作用的兩個磁場，從而實現(xiàn)我們所需要的運動。

不幸的是，這以電刷和換向器間的大量摩擦為代價。摩擦力相當(dāng)劇烈，經(jīng)過長時間的使用，電機會自行損壞；摩擦所產(chǎn)生的能量最終以熱的形式被浪費。這部分能量的源頭來自電源，卻并沒有產(chǎn)生任何有用功。據(jù)統(tǒng)計，圍繞這種拓撲結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)效率低于 80%（在最佳情況下）；這意味著電池內(nèi)部 20% 的能量被用來產(chǎn)生熱量。

當(dāng)您嘗試用電池供電的電鉆打孔時，耗費 1/5 的電能來產(chǎn)生熱量，聽起來并不很吸引人。

采用?BLDC?電機拓撲應(yīng)對挑戰(zhàn)

鑒于以上所討論的各種挑戰(zhàn)，很明顯，更換或拆卸電刷和換向器至關(guān)重要。如下圖所示，這在三相BLDC 電機拓撲結(jié)構(gòu)中更為突出。BLDC 電機無需使用電刷或機械換向器就能為我們提供完全相同的旋轉(zhuǎn)運動；與之相對，我們以電子方式產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。通過電子電路，我們可以創(chuàng)建兩個相互作用的磁場以驅(qū)動電機運動。這樣做的優(yōu)點是消除了轉(zhuǎn)子和定子組件間的摩擦，從而增加了可靠性與能效。

三相無刷直流電機的效率可高達 96%。這意味著我們的電池只會以熱量的形式浪費 1/20 的電量。

如同所有設(shè)計一樣，在采用 BLDC 電機時也存在一些挑戰(zhàn)。有刷直流電機解決了使兩個磁場對齊以獲得最有效運動曲線的固有問題。當(dāng)換向器序列的設(shè)計和放置方式使旋轉(zhuǎn)磁場始終與永磁體的磁場保持一致時，便能實現(xiàn)這一目標(biāo)。然而，由于 BLDC 電機不存在物理換向器，這一動作則通過換向邏輯順序來完成。為達到前文提到的效率，我們必須使用如下圖所示的控制電路，盡可能完美地對齊兩個磁場。

此類復(fù)雜的電路可提取轉(zhuǎn)子的位置，以電子方式對齊兩個磁場。對于三相 BLDC 電機，此模塊通常由微控制器和三相逆變器功率級組成，功率級采用霍爾傳感器等傳感器器件獲取轉(zhuǎn)子位置信息。添加此電路確實會占用一些空間并增加一定成本。但是，制造商注意到了擺脫束縛所帶來的益處，而消費者也正對這類電機解決方案產(chǎn)生需求。因此，越來越多的電動工具設(shè)計基于三相 BLDC 電機的拓撲結(jié)構(gòu)。

復(fù)雜的電動工具

現(xiàn)代電動工具仍由電源、電機執(zhí)行器和控制能量流的裝置（如電位計）組成。然而，為了提供所有的能量保存功能，我們需要為其添加智能技術(shù)。

這一智能由微處理器提供。有了微處理器，我們現(xiàn)在可以監(jiān)控電源并提供所需的驅(qū)動。我們還可以監(jiān)測電位計的值并控制電動機的速度，而無需使電流流過其電阻元件。我們通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）來實現(xiàn)這一目標(biāo)，且該過程中的能量消耗可以忽略不計。

無論怎樣，微處理器最重要的作用在于構(gòu)建一種有效機制，適當(dāng)?shù)貫槿?BLDC 電機供電，以改進電池供電工具所需的效率?；谖⒖刂破鞯墓β始壧峁┝怂泄ぞ?，可以成功生成正確對齊的旋轉(zhuǎn)磁場，并轉(zhuǎn)化為最佳的運動曲線。

以下是實現(xiàn)大多數(shù)現(xiàn)代電動工具所需的項目列表：

一顆微處理器，為從電源到執(zhí)行器這一能量轉(zhuǎn)移過程提供智能；

一個驅(qū)動功率級開關(guān)（場效應(yīng)晶體管—— FET）電路，用于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場；

一個提取電機轉(zhuǎn)子位置的電路，以便我們能夠正確地對齊旋轉(zhuǎn)磁場；

一個?ADC，用于監(jiān)控電池電壓與電流、電機電流、電位器狀態(tài)，和系統(tǒng)溫度；

保護電路，以確保系統(tǒng)可靠運行，而不會危及用戶或工具；

監(jiān)控不同信號的電路，如定義電機旋轉(zhuǎn)方向的開關(guān)；

不同的電壓調(diào)節(jié)器為上述電路供電；

從開關(guān)和電機到上面的清單，很明顯我們的電路規(guī)模已經(jīng)大大增加。然而，新技術(shù)讓我們可以將所有這些都裝入一個小尺寸外形的方案中，這也是電機制造商青睞 BLDC 拓撲結(jié)構(gòu)的另一個關(guān)鍵因素。

電動工具的下一波浪潮

BLDC 電機的制造和應(yīng)用正加速發(fā)展，跟隨技術(shù)的不斷演進，這些電機將變得更加人性化、高效和可靠。由于電控 BLDC 電機的出現(xiàn)，工具變得更強大、更高效、重量更輕。隨著時間的推移，其利天下技術(shù)將推出類似 KY32系列器件的PCBA創(chuàng)新產(chǎn)品，推動三相 BLDC 電機拓撲結(jié)構(gòu)更進一步。

其利天下技術(shù)開發(fā)--- 方案架構(gòu)圖

其利天下技術(shù)開發(fā)- 預(yù)驅(qū)+6 N MOS架構(gòu)PCBA