PDF《无绳电动工具》

无绳电动工具 高输出功率、 使用寿命更长、 小型便携 如何通过先进的MOSFET应对关键挑战 作者:东芝电子欧洲公司首席工程师Michael Piela和东芝功率器件应用工程师Keisuke Kaganoi 易用、便携和更安全等特性使无绳电动工具越来越受到专业人士和个人用户的青睐.

这些工具的制造商面临着持续降低工具重量和减小尺寸的压 力.他们也希望延长单次电池充电后的使用时间,并确保在各种使用环境下长期可靠运行.先进的锂离子电池有助于满足这些要求,但除此之外,还 可以选择其它途径.正确地选择功率半导体对成功的产品设计也至关重要. 本白皮书着眼于下一代无绳电动工具开发商面临的挑战,并指出功率MOSFET技术的最新进展如何能够帮助克服从电池充电到电机控制等关键功 能模块中的这些挑战. 易用性、效率和便利性仅仅是专业人员和个人用户选择电动工具的部分原因.事实上,随着越来越多的消费者选择自主完成一些 简单的作业,电动工具的销量迅速超过了手动工具. 根据市场研究公司Future Market Insights的数据,2015年电动工具市场价值为275.8亿美元,到2025年将达到464.7亿美元.北美、西欧和亚太地区占比在70%以上. 房地产市场的大幅回升及发展中国家基础设施的快速大规模扩建提高了来自专业用户的市场需求.然而,随着DIY在全球越来越 受欢迎,特别是在发展中国家,收入增长和城市化进一步扩大了拥有房产的个人用户的队伍. 出于诸多原因,尤其是便利性、便携性和安全性原因,人们将目光从市电供电的有绳电动工具转向无绳电动工具.电池技术的改 进在这一发展中发挥了重要作用.老式镍镉电池技术正在迅速被现代的锂电池技术所取代,使得无绳电动工具在重量、使用寿命和效 率等方面都实现了改进. 电机是每个无绳电动工具的枢纽,可将电池的电能转换成设计的工具动能.根据定义,所有无绳电动工具都使用某种形式的直流 电机.这些电机的转速可在较大的范围内灵活调节,并具有高起动转矩这是无绳电动工具的关键属性.然而,这里有多个选项可 用,每个选项都有各自不同的优点和性能参数. 有刷电机是直流电机最传统的形式,已经存在了很长时间.简单的有刷电机包括电枢(转子)、换向器、电刷、主轴和永磁体. 电流流经电刷,该电刷在电力上和物理上均与换向器接触.电流通过电枢会产生必要的磁场. 围绕电枢的永磁体与电枢产生的磁场相互作用,从而使电枢绕主轴旋转.施加的电流越大,电枢中产生的磁场就越强,并增加磁 相互作用力,从而提高转速. 另一种选择是直流无刷(BLDC)电机.顾名思义,BLDC电机没有电刷,不存在磨损机制及任何摩擦能量损失.永磁体位于无刷 转子上,四周围绕着固定的电枢电磁线圈. 在有刷电机中,换向器反转通过电枢线圈的电流,翻转磁场,使转子继续旋转.在无刷电机中,电子控制器以精确定时切换通过 电枢绕组的电流相位,以实现旋转响应. 一般来说,BLDC电机的成本要高于有刷电机,而且控制起来更为复杂.从积极的方面来说,无刷电机的低维护寿命更长,并且功 能通常比类似尺寸的有刷电机更强大. 无绳电动工具:不断增长的市场 电机选项 Copyright ?

2017 TOSHIBA CORPORATION, All Rights Reserved. Technical Note Vol.1 [2017.7 White Paper] 无绳电动工具的主要组成部分 设计师面临的挑战 Copyright ?