電動工具，特別是無繩電動工具，在1961年問世，當時百得 (Black and Decker) 創造了第一個無繩電鑽
，主要麵向工業和商業公司銷售。1969年，牧田 (Makita) 發布了6500D
，這是第一個向大眾銷售的可充電無繩電鑽。

 

jintiandediandonggongjugongyingshangzhengjinglibaofashizengchang，youyugerenzaijiadeshijianzengjia，xuduorenzijijinxinggaizao，lingwaiyixiezhengzaiguyongchengbaoshangjinxinggaijinhuoshengji，yigaibianfengjing。ciwai，gongye4.0的增長引起了最近無刷直流 (BLDC) 電機和鋰電的技術創新。電動工具買主得益於實用的、對買方友好的、易於使用的無繩電動工具生態係統，包括幾百種工具類型，由兩到四個電池係統供電。

 

例如
，表 1 列舉了一家公司的幾百種電動工具的生態係統，這些產品由3個不同的鋰離子電池係統供電；M12、M18 和 MX Fuel

，自然而然地擴展到相應工作所需的功率。無論是什麼工作或項目，這家電動工具公司可提供所需的一切工具，從簡單的鑽頭到手提鑽、工地照明、鏈鋸、釘槍、砂光機
、重型鋸、鉚縫甚至電熱服裝。

 

 

工業4.0

 

無繩電動工具也正獲得汽車工人、航空航天、白家電和農業設備製造商以及工業 4.0 等各行各業的市場份額。這是由於移動性
、安全性、更高的扭矩、更geng高gao的de準zhun確que性xing和he數shu據ju收shou集ji能neng力li的de提ti高gao。鋰li電dian技ji術shu的de進jin步bu減jian少shao電dian纜lan和he絆ban倒dao危wei險xian
，使shi工gong人ren能neng夠gou在zai狹xia窄zhai的de範fan圍wei內nei自zi由you移yi動dong並bing消xiao除chu對dui電dian源yuan電dian纜lan意yi外wai割ge裂lie的de擔dan憂you，從cong而er實shi現xian了le移yi動dong自zi由you。

 

產品質量
、可靠性和壽命可直接歸功於在工廠製造和裝配期間保持精確校準的扭矩和每分鍾轉數 (RPM) 控製指標。在BLDC 電機控製的最新創新實現了對扭矩和 RPM 的非常嚴格的控製和精度。一些無繩電動工具包括 Wi-fi 或藍牙低功耗 (BLE)，以yi便bian一yi個ge集ji中zhong的de控kong製zhi器qi可ke確que保bao所suo有you設she備bei的de組zu裝zhuang準zhun確que一yi致zhi。例li如ru
，五wu名ming工gong廠chang工gong人ren可ke在zai三san個ge不bu同tong班ban次ci的de五wu條tiao裝zhuang配pei線xian上shang安an裝zhuang緊jin固gu件jian。無wu線xian連lian接jie可ke在zai所suo有you 5 條裝配線上實現 24/7 用戶認證的 RPM/扭矩控製精度和可重複性

，更不用說自動實時數據記錄以符合質量製造合規性指標和曆史程序跟蹤。

 

移動性

 

電(dian)動(dong)工(gong)具(ju)的(de)移(yi)動(dong)性(xing)有(you)多(duo)種(zhong)含(han)義(yi)。拖(tuo)拉(la)機(ji)駕(jia)駛(shi)員(yuan)在(zai)機(ji)艙(cang)裏(li)有(you)一(yi)個(ge)無(wu)繩(sheng)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)鑽(zuan)，以(yi)備(bei)故(gu)障(zhang)時(shi)使(shi)用(yong)，這(zhe)對(dui)他(ta)們(men)大(da)有(you)好(hao)處(chu)。農(nong)業(ye)工(gong)人(ren)可(ke)以(yi)進(jin)行(xing)小(xiao)型(xing)設(she)備(bei)維(wei)修(xiu)，而(er)不(bu)必(bi)返(fan)回(hui)他(ta)們(men)的(de)穀(gu)倉(cang)。風(feng)力(li)和(he)太(tai)陽(yang)能(neng)安(an)裝(zhuang)技(ji)術(shu)人(ren)員(yuan)受(shou)益(yi)，因(yin)為(wei)運(yun)行(xing)超(chao)過(guo)100英尺的電力電纜是不現實的。對於住宅/商業設備如燃油/燃氣爐、暖通空調 (HVAC)
、電氣更新和管道係統的檢查、預yu防fang性xing維wei護hu和he現xian場chang維wei修xiu服fu務wu也ye是shi如ru此ci。而er且qie，對dui於yu新xin的de建jian築zhu工gong地di，在zai還hai沒mei有you主zhu電dian源yuan的de情qing況kuang下xia，傳chuan統tong的de發fa電dian機ji電dian源yuan可ke能neng會hui由you於yu線xian上shang電dian源yuan的de波bo動dong而er給gei有you線xian電dian動dong工gong具ju的de電dian機ji帶dai來lai應ying力li，特te別bie是shi在zai許xu多duo電dian動dong工gong具ju並bing聯lian工gong作zuo時shi。或huo者zhe
，如ru果guo發fa電dian機ji的de燃ran料liao在zai使shi用yong過guo程cheng中zhong意yi外wai耗hao盡jin，電dian機ji就jiu會hui損sun壞huai。許xu多duo新xin的de建jian築zhu工gong地di現xian在zai使shi用yong發fa電dian機ji為wei多duo個ge電dian池chi充chong電dian，以yi緩huan衝chong電dian動dong工gong具ju電dian機ji受shou到dao交jiao流liu電dian的de波bo動dong影ying響xiang。鋰li離li子zi電dian池chi為wei電dian機ji提ti供gong非fei常chang幹gan淨jing的de直zhi流liu電dian壓ya
，最zui大da限xian度du地di延yan長chang了le電dian機ji的de使shi用yong壽shou命ming。在zai工gong人ren難nan以yi進jin入ru的de任ren何he地di方fang，無wu繩sheng工gong具ju都dou可ke提ti供gong幫bang助zhu。

 

鋰離子電池

 

大多數無繩電動工具使用18650外形的圓柱形鋰離子電池。18表示直徑為18毫米，650表示長度為65.0毫米。18650的額定電壓範圍為3.3 V至3.7 V，取決於其陰極化學成分。有時被稱為 "果凍卷電池"（內部的陽極、陰極和分離器以及電解質被卷在一個中心軸上），18650可以串聯起來以增加電壓，或並聯起來以增加容量，或兩者兼而有之。例如
，五個3.6 V (額定的) 3 Ah的電池串聯起來=18 V (5 x 3.6 V)
，或54 Wh (3 Ah x 18 V)。

 

無繩電動工具供應商與鋰離子電池供應商密切合作，以優化“最大連續放電”(MCD) 性能與成本
、重量、充電率、循環壽命、容量和耐用性 (衝擊、振動和溫度耐受性) 的關係。表 2 列舉了當今無繩電動工具中使用的 18650 鋰離子電池的幾個例子。

 

 

 

一個周期被定義為完全充電，加上完全放電。三星的25R規定循環壽命為："在250次標準充電和20 A MCD的循環後，保留至少60%的原始麵板容量。" LG的HG2規定循環壽命為："在200次標準充電和20 A MCD的循環後
，保留至少70%的原始麵板容量。"

 

無刷直流電機 (BLDC)

 

BLDC 電機與有刷永磁直流 (PMDC) 電機相比具有許多優勢
，特別是更高的可靠性、幾乎無需維護、更低的電氣和聲學噪聲、更好的熱性能
、更高的速度範圍和功率密度。典型的無繩電動工具BLDC 電機在轉子上使用永磁體，在定子上使用三個電樞繞組 (U
、V
、W)。微控製器 (MCU) 實施多種控製和調製方案 (梯形、正弦、帶 SVM 的 FOC、DTC 等) 中zhong的de一yi種zhong，以yi策ce略lve性xing地di為wei電dian機ji繞rao組zu供gong電dian。這zhe會hui產chan生sheng電dian磁ci場chang，從cong而er在zai轉zhuan子zi磁ci鐵tie和he定ding子zi繞rao組zu之zhi間jian產chan生sheng相xiang互hu作zuo用yong力li。如ru果guo處chu理li得de當dang
，這zhe種zhong交jiao互hu作zuo用yong可ke以yi在zai所suo需xu方fang向xiang上shang精jing確que控kong製zhi電dian機ji的de速su度du、扭矩或功率。

 

圖 1 顯示了 基於 3 相 BLDC 電機的無繩電動工具的典型框圖。MCU 執行控製和調製方案固件，它命令其 PWM 外設向三個NCP81080 (2 mm x 2 mm) 半橋門極驅動器輸出六個協調的占空比。這三個驅動器充當輸出橋中六個功率 MOSFET 的動力轉向，為下橋 (LS) 和上橋 (HS)的 U、V 和 W MOSFET 供電。

 

 

這些通常是額定電壓為1.5~2.0倍電池電壓的N-溝道MOSFET
，如表3所示。漏源 (VDSS) 電壓是選擇MOSFET的一階近似參數。選擇MOSFET還有許多其他考慮因素

，包括BLDC功率，以及成本、RDS(on)、QG、封裝等。

 

 

MCU可通過NCS2007x（3MHz的典型帶寬）測(ce)量(liang)通(tong)過(guo)每(mei)個(ge)繞(rao)組(zu)的(de)電(dian)流(liu)，並(bing)可(ke)選(xuan)擇(ze)用(yong)霍(huo)爾(er)效(xiao)應(ying)傳(chuan)感(gan)反(fan)饋(kui)來(lai)評(ping)估(gu)轉(zhuan)子(zi)的(de)角(jiao)度(du)位(wei)置(zhi)。另(ling)外(wai)，還(hai)可(ke)實(shi)現(xian)一(yi)個(ge)無(wu)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)架(jia)構(gou)，但(dan)有(you)更(geng)多(duo)的(de)處(chu)理(li)開(kai)銷(xiao)。RSL10 BLE可用於電池/工具資產跟蹤、固件無線更新（FOTA）、功能選擇/調整和遙測數據收集。

 

詳細了解我們在此博客中談到的產品：

 

• 門極驅動器 - NCP81080

• RSL10

• LDO 穩壓器 – NCP718

• 集成的 DC-DC 轉換器 –NCP1032

• MOSFET - NTMFS4C302N、NTMFS5C410N
、NTMFS5C604
、NTMFS6H800、FDMS4D0N12C

 

 

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