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) zhongdeyizhong
，yicelvexingdiweidianjiraozugongdian。zhehuichanshengdiancichang，congerzaizhuanzicitiehedingziraozuzhijianchanshengxianghuzuoyongli。ruguochulidedang，zhezhongjiaohuzuoyongkeyizaisuoxufangxiangshangjingquekongzhidianjidesudu
、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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