电动工具系统、电动工具系统的使用方法和程序与流程

1.本发明通常涉及电动工具系统、电动工具系统的使用方法和程序。更特别地，本发明涉及包括要经受矢量控制的马达的电动工具系统、这样的电动工具系统的使用方法、以及用于执行这样的使用方法的程序。


背景技术：

2.专利文献1公开了一种冲击旋转工具(电动工具系统)，其包括马达、冲击机构、输出轴、控制单元、触发开关和马达驱动单元。冲击机构包括锤子并且通过马达的输出向输出轴施加冲击力。这使得冲击旋转工具能够紧固螺钉。控制单元将与触发开关的操纵变量相对应的驱动指示提供给马达驱动单元。根据由控制单元提供的驱动指示，马达驱动单元调节施加到马达的电压，由此调整马达的转数。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2017-132021


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种电动工具系统、电动工具系统的使用方法和程序，其全部有助于提高马达的控制的准确度。
7.根据本发明的一方面的电动工具系统包括马达、控制单元和输出轴。所述马达包括定子和转子。所述转子相对于所述定子转动。所述控制单元对所述马达进行矢量控制。所述输出轴用于联接到前端工具。所述控制单元包括第一获取单元、第二获取单元和命令值生成单元。所述第一获取单元获取与流经所述马达的转矩电流有关的值。所述第二获取单元获取与所述转子的加速度有关的值。所述命令值生成单元基于转矩电流获取值和加速度获取值，来计算要供给到所述马达的所述转矩电流的命令值和要供给到所述马达的励磁电流的命令值中的至少一个。所述转矩电流获取值是由所述第一获取单元获取到的与所述转矩电流有关的值。所述加速度获取值是由所述第二获取单元获取到的与所述加速度有关的值。
8.根据本发明的另一方面的电动工具系统包括马达、控制单元和输出轴。所述马达包括定子和转子。所述转子相对于所述定子转动。所述控制单元对所述马达进行矢量控制。所述输出轴用于联接到前端工具。所述控制单元包括第一获取单元、第二获取单元和校正单元。所述第一获取单元获取与流经所述马达的转矩电流有关的值。所述第二获取单元获取与所述转子的加速度有关的值。所述校正单元基于加速度获取值来对转矩电流获取值进行校正。所述转矩电流获取值是由所述第一获取单元获取到的与所述转矩电流有关的值。所述加速度获取值是由所述第二获取单元获取到的与所述加速度有关的值。
9.根据本发明的又一方面的电动工具系统的使用方法是包括马达、控制单元和输出轴的电动工具系统的使用方法。所述马达包括定子和转子。所述转子相对于所述定子转动。
所述控制单元对所述马达进行矢量控制。所述输出轴用于联接到前端工具。所述电动工具系统的使用方法包括第一获取步骤、第二获取步骤和命令值生成步骤。所述第一获取步骤用于获取与流经所述马达的转矩电流有关的值。所述第二获取步骤用于获取与所述转子的加速度有关的值。所述命令值生成步骤用于基于转矩电流获取值和加速度获取值来计算要供给到所述马达的所述转矩电流的命令值和要供给到所述马达的励磁电流的命令值中的至少一个。所述转矩电流获取值是在所述第一获取步骤中获取到的与所述转矩电流有关的值。所述加速度获取值是在所述第二获取步骤中获取到的与所述加速度有关的值。
10.根据本发明的还一方面的电动工具系统的使用方法是包括马达、控制单元和输出轴的电动工具系统的使用方法。所述马达包括定子和转子。所述转子相对于所述定子转动。所述控制单元对所述马达进行矢量控制。所述输出轴用于联接到前端工具。所述电动工具系统的使用方法包括第一获取步骤、第二获取步骤和校正步骤。所述第一获取步骤用于获取与流经所述马达的转矩电流有关的值。所述第二获取步骤用于获取与所述转子的加速度有关的值。所述校正步骤用于基于加速度获取值来对转矩电流获取值进行校正。所述转矩电流获取值是在所述第一获取步骤中获取到的与所述转矩电流有关的值。所述加速度获取值是在所述第二获取步骤中获取到的与所述加速度有关的值。
11.根据本发明的还一方面的程序被设计为使得一个或多于一个处理器进行根据前述两个方面其中之一的电动工具系统的使用方法。
附图说明
12.图1是根据典型实施例的电动工具系统的框图；
13.图2是该电动工具系统的示意图；
14.图3是示出针对该电动工具系统所收集的实验数据的曲线图；
15.图4是示出该电动工具系统可以如何操作的曲线图；以及
16.图5是示出该电动工具系统的使用方法的流程图。
具体实施方式
17.现在将参考附图来说明电动工具系统1的实施例。注意，以下要说明的实施例仅是本发明的各种实施例中的典型实施例，并且不应被解释为限制性的。相反，在未背离本发明的范围的情况下，可以根据设计选择或任何其他因素以各种方式容易地修改典型实施例。此外，在以下对实施例的说明中要参考的图是示意图。也就是说，图中所示的各个构成元件的尺寸(包括厚度)的比并不总是反映这些构成元件的实际尺寸比。
18.(1)概述
19.如图1和图2所示，电动工具系统1包括马达15、控制单元4和输出轴21。马达15包括定子14和转子13。转子13相对于定子14转动。控制单元4对马达15进行矢量控制。输出轴21将联接到前端工具28。控制单元4包括第一获取单元60、第二获取单元47和命令值生成单元40。第一获取单元60获取与流经马达15的转矩电流有关的值。第二获取单元47获取与转子13的加速度有关的值。命令值生成单元40基于转矩电流获取值(电流测量值iq1)和加速度获取值α1来计算要供给到马达15的转矩电流的命令值ciq1和要供给到马达15的励磁电流的命令值cid1中的至少一个。转矩电流获取值(电流测量值iq1)是由第一获取单元60获取
到的与转矩电流有关的值。加速度获取值α1是由第二获取单元47获取到的与加速度有关的值。
20.与在不使用加速度获取值α1的情况下计算转矩电流的命令值ciq1和励磁电流的命令值cid1中的至少一个相比，该电动工具系统1使得能够更准确地控制马达15。
21.马达15可以是无刷马达。特别地，根据本实施例的马达15是同步马达。更具体地，马达15可以是永磁同步马达(pmsm)。马达15包括具有永磁体131的转子13和具有线圈141的定子14。转子13包括用于输出转动动力的旋转轴16。由于线圈141和永磁体131之间的电磁相互作用而导致转子13相对于定子14转动。
22.矢量控制是一种马达控制方法，在该马达控制方法中，将供给至马达15的线圈141的电流分解为产生磁通量的电流分量(励磁电流)和产生转矩(转动动力)的电流分量(转矩电流)，并且彼此独立地控制这些电流分量。
23.使用电流测量值iq1来进行矢量控制并计算命令值ciq1、cid1中的至少一个。这使得能够共用用于进行矢量控制的电路的一部分和用于计算命令值ciq1、cid1中的至少一个的电路的一部分。这有助于减小针对电动工具系统1所提供的电路的面积和尺寸，并且降低该电路所需的成本。
24.另外，在根据本实施例的电动工具系统1中，控制单元4包括第一获取单元60、第二获取单元47和校正单元41。校正单元41基于加速度获取值α1来对转矩电流获取值(电流测量值iq1)进行校正。转矩电流获取值(电流测量值iq1)是由第一获取单元60获取到的与转矩电流有关的值。加速度获取值α1是由第二获取单元47获取到的与加速度有关的值。
25.与校正单元41不对电流测量值iq1进行校正的情形相比，该电动工具系统1使得能够更准确地控制马达15。
26.(2)电动工具系统
27.根据本实施例的电动工具系统1是具有用于向输出轴21施加冲击力的冲击机构17(参见图2)的冲击工具。电动工具系统1可以用作例如冲击螺丝起子、锤钻、冲击钻、冲击钻螺丝起子或冲击扳手。在以下对典型实施例的说明中，将说明电动工具系统1用作用于紧固螺钉的冲击螺丝起子的情形作为典型应用。然而，电动工具系统1不必一定实现为冲击工具。也就是说，冲击机构17不是电动工具系统1的必要构成元件。可替代地，电动工具系统1例如还可以用作电锯、刨床、毛坯下料机(nibbler)、孔锯或研磨机。
28.如图2所示，电动工具系统1包括电源单元32、马达15、马达转动测量单元27、传递机构18、输出轴21、插口23和前端工具28。另外，电动工具系统1还包括触发开关29和控制单元4。马达15的原动力传递到输出轴21。更具体地，传递机构18将马达15的原动力传递到输出轴21。
29.输出轴21是在接收到经由传递机构18从马达15传递来的驱动力时转动的部分。插口23固定到输出轴21。前端工具28可移除地附接到插口23。前端工具28连同输出轴21一起转动。电动工具系统1被设计为通过利用由马达15施加的驱动力转动输出轴21来转动前端工具28。也就是说，电动工具系统1是用于利用由马达15施加的驱动力来驱动前端工具28的工具。前端工具28(也称为“钻头(bit)”)例如可以是螺丝起子钻头或钻机钻头。各种类型的前端工具28其中之一是根据意图用途选择的，并且被附接到插口23以用于意图用途。可替代地，前端工具28可以直接附接到输出轴21。
30.根据本实施例的电动工具系统1包括插口23，从而使前端工具28可根据意图用途而更换。然而，前端工具28不必一定是可更换的。可替代地，电动工具系统1例如还可以被设计为使得仅能够使用特定类型的前端工具28。
31.根据本实施例的前端工具28是用于拧紧或松开紧固构件30(螺钉)的螺丝起子钻头。更具体地，前端工具28是前端部280以 (加号(plus))形状形成的加号螺丝起子钻头。也就是说，输出轴21保持用于拧紧或松开螺钉的螺丝起子钻头，并且在从马达15接收到原动力时转动。在以下说明中，将说明利用电动工具系统1拧紧螺钉的情形作为示例。注意，可以使用任何类型的螺钉而不受限制。螺钉例如可以是螺栓、螺钉或螺母。
32.紧固构件30包括头部301、圆柱部302和螺纹部303。头部301连接到圆柱部302的第一端。螺纹部303连接到圆柱部302的第二端。头部301具有嵌合前端工具28的螺钉孔(诸如加号( )孔等)。螺纹部303在其上具有螺纹。
33.前端工具28与紧固构件30嵌合。也就是说，前端工具28插入到紧固构件30的头部301上的螺钉孔中。在这种状态下，通过由马达15驱动而使前端工具28转动，由此转动紧固构件30。也就是说，前端工具28向紧固构件30施加拧紧(或松开)力。
34.电源单元32供给用于驱动马达15的电流。电源单元32例如可以是电池组。电源单元32例如可以包括单个二次电池或多个二次电池。
35.传递机构18包括行星齿轮机构25、驱动轴22和冲击机构17。传递机构18将马达15的旋转轴16的转动动力传递到输出轴21。更具体地，传递机构18调节马达15的旋转轴16的转动动力，并将由此调节的转动动力作为输出轴21的转动动力来输出。
36.马达15的旋转轴16连接到行星齿轮机构25。驱动轴22连接到行星齿轮机构25和冲击机构17。行星齿轮机构25按预定减速比减小马达15的旋转轴16的转动动力，并且将由此减小的转动动力作为驱动轴22的转动动力来输出。
37.冲击机构17联接到输出轴21。冲击机构17将经由行星齿轮机构25和驱动轴22已接收到的马达15的(旋转轴16的)转动动力传递到输出轴21。另外，冲击机构17还进行向输出轴21施加冲击力的冲击操作。
38.冲击机构17包括锤子19、砧座20和弹簧24。锤子19经由凸轮机构附接到驱动轴22。砧座20与锤子19接触并连同锤子19一起转动。弹簧24朝向砧座20向锤子19施力。砧座20与输出轴21一体地形成。可替代地，砧座20也可以与输出轴21分开形成并且固定到输出轴21。
39.除非将具有预定大小或更大的负载(转矩)施加到输出轴21，否则冲击机构17利用马达15的转动动力使得输出轴21连续转动。也就是说，在这种情况下，经由凸轮机构彼此联接的驱动轴22和锤子19彼此一起转动，并且锤子19和砧座20也彼此转动。因此，与砧座20一体形成的输出轴21转动。
40.另一方面，在将具有预定大小或更大的负载施加到输出轴21时，冲击机构17进行冲击操作。在进行冲击操作时，冲击机构17通过将马达15的转动动力变换成脉冲转矩来产生冲击力。也就是说，在正在进行冲击操作期间，锤子19在由驱动轴22和锤子19自身之间的凸轮机构调节的同时，通过克服由弹簧24施加的偏置力而后退(即，远离砧座20)。在锤子19后退以与砧座20解除联接的时间点，锤子19在转动的同时开始前进(即，朝向输出轴21移动)，由此在转动方向上向砧座20施加冲击力并使输出轴21转动。也就是说，冲击机构17将围绕轴线(输出轴21)的转动冲击经由砧座20施加到输出轴21。在冲击机构17正在进行冲击
操作期间，锤子19重复地进行在转动方向上向砧座20施加冲击力的操作。每当锤子19前进和后退时，产生冲击力。
41.触发开关29是用于接受控制马达15的转动的操作的操作构件。可以通过拉动触发器开关29的操作来选择性地激活(开启或关闭)马达15。另外，马达15的转动速度可根据拉动触发开关29的操作的操纵变量(即，根据触发开关29被拉动多深)来调整。结果，输出轴21的转动速度可根据拉动触发开关29的操作的操纵变量来调整。操纵变量越大，马达15和输出轴21的转动速度变得越高。控制单元4根据拉动触发开关29的操作的操纵变量，使马达15和输出轴21的转动开始或停止，并且控制马达15和输出轴21的转动速度。在该电动工具系统1中，前端工具28经由插口23联接到输出轴21。另外，通过操作触发开关29来控制马达15和输出轴21的转动速度，由此控制前端工具28的转动速度。
42.马达转动测量单元27测量马达15的转动角度。作为马达转动测量单元27，例如可以采用光电编码器或磁编码器。
43.电动工具系统1包括逆变器电路部51(参见图1)。逆变器电路部51向马达15供给电流。控制单元4连同逆变器电路部51一起使用，以通过反馈控制来控制马达15的操作。
44.(3)控制单元
45.控制单元4包括包含一个或多于一个处理器以及存储器的计算机系统。通过使计算机系统的(一个或多于一个)处理器执行计算机系统的存储器中所存储的程序来进行控制单元4的至少一部分功能。该程序可以存储在存储器中。该程序还可以经由诸如因特网等的电气通信线路下载，或者在已存储在诸如存储卡等的非暂时性存储介质中之后进行分发。
46.如图1所示，控制单元4包括命令值生成单元40、电流控制单元43、第一坐标变换器44、第二坐标变换器45和第二获取单元47。电动工具系统1还包括多个(例如，在图1所示的示例中为两个)电流传感器61、62。
47.多个电流传感器61、62各自例如包括霍尔元件电流传感器或分流电阻器元件。多个电流传感器61、62测量从电源单元32(参见图2)经由逆变器电路部51供给到马达15的电流。在本实施例中，向马达15供给三相电流(即，u相电流、v相电流和w相电流)。多个电流传感器61、62测量至少两相的电流。在图1中，电流传感器61测量u相电流以输出电流测量值iu1，并且电流传感器62测量v相电流以输出电流测量值iv1。
48.第二获取单元47获得由马达转动测量单元27测量到的马达15(的转子13)的转动角θ1的时间导数，由此计算转子13的角速度ω1。另外，第二获取单元47还获得转子13的角速度ω1的时间导数，由此计算转子13的角加速度(加速度获取值α1)。也就是说，第二获取单元47基于与转子13的转数成比例的物理量(角速度ω1)来计算加速度获取值α1。
49.第一获取单元60包括两个电流传感器61、62和第二坐标变换器45。第一获取单元60获取d轴电流(励磁电流)和q轴电流(转矩电流)，这两者都将被供给到马达15。也就是说，通过利用第二坐标变换器45对由两个电流传感器61、62测量到的两相电流进行变换，来计算d轴电流的电流测量值id1和q轴电流的电流测量值iq1。
50.第二坐标变换器45基于由马达转动测量单元27测量到的转子13的转动角θ1来对由多个电流传感器61、62测量到的电流测量值iu1、iv1进行坐标变换，由此计算电流测量值id1、iq1。也就是说，第二坐标变换器45将与三相电流相对应的电流测量值iu1、iv1分别变换
为与磁场分量(d轴电流)相对应的电流测量值id1以及与转矩分量(q轴电流)相对应的电流测量值iq1。
51.命令值生成单元40生成(计算)励磁电流的命令值cid1和转矩电流的命令值ciq1。命令值cid1是指定马达15的励磁电流(d轴电流)的大小的命令值。也就是说，控制单元4控制马达15的操作以使要供给到马达15的线圈141的励磁电流(d轴电流)更接近命令值cid1。命令值ciq1是指定马达15的转矩电流(q轴电流)的大小的命令值。也就是说，控制单元4控制马达15的操作以使要供给到马达15的线圈141的转矩电流(q轴电流)更接近命令值ciq1。
52.命令值生成单元40包括校正单元41和计算单元42。校正单元41基于加速度获取值α1来校正电流测量值iq1(转矩电流获取值)。校正单元41输出作为经校正的转矩电流获取值的校正转矩电流iq2。后面将说明由校正单元41进行以通过校正电流测量值iq1来获得校正转矩电流iq2的处理。
53.计算单元42计算命令值ciq1。计算单元42首先基于例如拉动触发开关29(参见图2)的操作的操纵变量来计算转子13的角速度的命令值。也就是说，操纵变量越大，命令值生成单元40越显著地增加转子13的角速度的命令值。此外，计算单元42计算命令值ciq1，以减小转子13的角速度的命令值与由第二获取单元47计算出的转子13的角速度ω1之间的差。更具体地，计算单元42计算命令值ciq1以将该差减小到预定阈值或更小。
54.另外，计算单元42还基于转子13的角速度ω1、校正转矩电流iq2和由电流控制单元43生成的(后面要说明的)命令值cvq1来计算命令值cid1。
55.在本实施例中，由计算单元42计算出的命令值cid1是将励磁电流的大小设置为零的命令值。计算单元42可以计算将励磁电流的大小恒定地设置为零的命令值cid1，或者可以仅根据需要计算将励磁电流的大小设置为大于或小于零的值的命令值cid1。如果例如校正转矩电流iq2大于预定值，则计算单元42可以增加命令值cid1。此外，如果例如满足与校正转矩电流iq2有关的预定条件，则计算单元42可以降低命令值cid1。在励磁电流的命令值cid1变得小于零的情况下，负的励磁电流(即，弱磁电流)流经马达15。
56.电流控制单元43基于由计算单元42计算出的命令值cid1与由第二坐标变换器45计算出的电流测量值id1之间的差，来生成命令值cvd1。命令值cvd1是指定马达15的d轴电压的大小的命令值。电流控制单元43确定命令值cvd1以减小命令值cid1与电流测量值id1之间的差。更具体地，电流控制单元43计算命令值cvd1，使得该差变得等于或小于预定的第二阈值。
57.另外，电流控制单元43还基于由计算单元42计算出的命令值ciq1与从校正单元41供给的校正转矩电流iq2之间的差，来生成命令值cvq1。命令值cvq1是指定马达15的q轴电压的大小的命令值。电流控制单元43生成命令值cvq1以减小命令值ciq1与校正转矩电流iq2之间的差。更具体地，电流控制单元43计算命令值cvq1，使得该差变得等于或小于预定的第三阈值。
58.第一坐标变换器44基于由马达转动测量单元27测量到的马达15的转动角θ1来对命令值cvd1、cvq1进行坐标变换，以计算命令值cvu1、cvv1、cvw1。具体地，第一坐标变换器44将针对磁场分量(d轴电压)的命令值cvd1和针对转矩分量(q轴电压)的命令值cvq1变换为与三相电压相对应的命令值cvu1、cvv1、cvw1。命令值cvu1与u相电压相对应，命令值cvv1与v相电压相对应，并且命令值cvw1与w相电压相对应。
59.控制单元4通过对逆变器电路部51进行脉宽调制(pwm)控制来控制要供给至马达15的电力。作为响应，逆变器电路部51将分别与命令值cvu1、cvv1、cvw1相对应的三相电压供给至马达15。
60.利用从逆变器电路部51供给的电力(三相电压)来驱动马达15，由此产生转动动力。
61.结果，控制单元4控制流经马达15的线圈141的励磁电流，使得励磁电流具有与由计算单元42计算出的命令值cid1相对应的大小。另外，控制单元4还控制流经马达15的线圈141的转矩电流，使得转矩电流具有与由计算单元42计算出的命令值ciq1相对应的大小。
62.(4)校正处理
63.校正单元41基于加速度获取值α1来校正电流测量值iq1(转矩电流获取值)。接着，将说明由校正单元41进行以校正电流测量值iq1的典型处理。
64.图3所示的多边形线(polygon)p1描绘表示转子13的转数的每单位时间的变化与电流测量值iq1之间的关系的实际测量数据。注意，多边形线p1绘制在校正单元41不进行校正电流测量值iq1的处理的情况下获得的实际测量数据。电动工具系统1的设计者基于图3所示的实际测量数据获得以下的式(1)。式(1)与图3所示的虚线p2相对应。式(1)对转子13的转数的每单位时间的变化与电流测量值iq1之间的关系进行线性近似：
65.式(1)：y＝0.944x 2.4565，
66.其中，y是校正值，并且x是转子13的转数的每单位时间(例如，1秒)的变化。参数x等于通过将加速度获取值α1(其单位为rad/s2)除以2π所获得的值。
67.所制造的电动工具系统1的任何构成元件(例如，用作控制单元4的计算机系统的存储器)存储该式(1)。校正单元41通过式(1)获得校正值(y)。
68.校正单元41通过不仅使用式(1)而且使用以下的式(2)来获得作为电流测量值iq1的经校正值的校正转矩电流iq2：
69.式(2)：iq2＝iq1-y。
70.如果转子13的转数保持恒定，则电流测量值iq1也保持基本恒定。另一方面，如图3所示，随着转子13的转数变化，电流测量值iq1根据转子13的转数的每单位时间的变化而改变。这是因为转矩电流不仅包括与施加到输出轴21的转矩相对应的电流分量，而且还包括改变转子13的转数所需的电流分量。
71.由于电流测量值iq1根据转子13的转数的每单位时间的变化而改变，因此马达15的控制的准确度可能降低。因此，为了减少电流测量值iq1的这种改变，校正单元41通过式(1)和(2)校正电流测量值iq1，并输出作为经校正值的校正转矩电流iq2。然后，在反映出由校正单元41进行的校正的状态下，计算单元42基于校正转矩电流iq2(即，经校正的转矩电流获取值)来计算要供给到马达15的转矩电流的命令值ciq1和要供给到马达15的励磁电流的命令值cid1中的至少一个。这使得能够提高马达15的控制的准确度。
72.(5)离合器控制
73.控制单元4用作用于电控制马达15的转动的电子离合器。控制单元4具有根据条件而使马达15的转动停止的功能作为电子离合器的功能其中之一。在本实施例中，在反映出校正单元41对电流测量值iq1的校正的状态下，控制单元4在发现校正转矩电流iq2(经校正的转矩电流获取值)超过转矩电流阈值th1(参见图4)时，停止使转子13转动。这可以减少将
过大转矩施加到输出轴21的可能性。换句话说，这可以减少针对电动工具系统1的诸如过载等的异常的发生。
74.然而，控制单元4将从马达15启动的时间点(即，转子13开始转动的时间点)起直到经过了预定屏蔽(mask)时间段tm1的时间点为止的间隔内的校正转矩电流iq2(经校正的转矩电流获取值)作为用于马达15的至少一部分控制的无效信息来进行处理。具体地，即使在从马达15启动的时间点起直到经过了预定屏蔽时间段tm1的时间点为止的间隔内，校正转矩电流iq2超过转矩电流阈值th1，控制单元4也不停止使转子13转动。这可以减少在屏蔽时间段tm1中校正转矩电流iq2超过转矩电流阈值th1而阻止马达15启动的可能性。在图4中，屏蔽时间段tm1在时间点t1处结束。
75.图4是示出电动工具系统1的典型正常操作的曲线图。在图4中，cn1表示转子13的转数的命令值。也就是说，命令值cn1是通过将由计算单元42计算出的转子13的角速度命令值转换成转数所获得的值。注意，在图4中，未示出从时间点t21起直到时间点t24为止的时间段中的电流测量值iq1。在该时间段中，马达15的转数的命令值cn1基本恒定，并且转数n1保持基本恒定。因此，在该时间段中，如从式(1)和(2)可以看出，电流测量值iq1的大小近似等于iq2 2.4565。
76.在图4中，根据用户的拉动触发开关29的操作，马达15在时间点t0开始运行。之后，转子13的转数的命令值cn1从不晚于时间点t1起直到约时间点t2为止继续增加。因此，转子13的转数也相应地继续增加。
77.从时间点t1(其是屏蔽时间段tm1的结束点)起，在发现校正转矩电流iq2超过转矩电流阈值th1时，控制单元4停止使转子13转动。在图4中，从时间点t1起，校正转矩电流iq2在未达到转矩电流阈值th1的范围内变化。因此，控制单元4不使转子13停止转动，直到用户在时间点t3停止拉动触发开关29为止。当用户在时间点t3停止拉动触发开关29时，命令值cn1减小到0rpm。因此，转子13的转数也变为0rpm。也就是说，转子13停止转动。
78.在图4中，转矩电流阈值th1为10a。作为示例，假定转矩电流阈值th1为7a。在这种情况下，当在时间点t23校正转矩电流iq2超过转矩电流阈值th1时，如图4中的点划线所示，控制单元4将命令值cn1设置为0rpm，由此使得转子13停止转动。
79.作为另一示例，假定在满足不是校正转矩电流iq2而是电流测量值iq1超过转矩电流阈值th1(10a)的条件时、控制单元4停止使转子13转动的情形。在这种情况下，在图4中，满足该条件，并且控制单元4在从时间点t1起直到时间点t2为止的时间段中停止使转子13转动。也就是说，即使电动工具系统1正在进行正常操作，控制单元4也可能误使转子13停止转动。因此，将转矩电流阈值th1设置为更大的值以防止在电动工具系统1正在正常操作期间满足上述条件，这可以使得在电动工具系统1存在诸如过载等的一些异常时不满足该条件。
80.相比之下，根据本实施例，将校正转矩电流iq2而不是电流测量值iq1与转矩电流阈值th1进行比较。至少可以说，从时间点t1起，随着转子13的转数(命令值cn1)的增加，校正转矩电流iq2不如电流测量值iq1增加得显著。因此，校正转矩电流iq2超过转矩电流阈值th1的可能性很小。结果，这可以减少在电动工具系统1正在正常操作期间控制单元4误使转子13停止转动的可能性。
81.另外，根据本实施例，不需要减少随着转子13的转数的增加而产生的电流测量值
iq1的增加。因此，不需要例如缓慢地增加转子13的转数，作为用于减少电流测量值iq1的增加的措施。这使得能够快速增加转子13的转数，由此有助于缩短作业时间。
82.(第一变形例)
83.接着，将参考图4来说明根据第一变形例的电动工具系统1。在以下的说明中，该第一变形例中的与上述实施例的对应部分具有相同功能的任何构成元件将由与该对应部分相同的附图标记指定，并且这里将省略其说明。
84.在上述实施例中，校正单元41基于加速度获取值α1来校正电流测量值iq1(转矩电流获取值)。另一方面，根据该第一变形例，校正单元41基于加速度获取值α1来校正转矩电流阈值th1。
85.校正单元41通过例如针对实施例所述的式(1)和以下的式(3)来校正转矩电流阈值th1：
86.式(3)：th2＝th1 y
87.其中，th1是尚未校正的转矩电流阈值，th2是经校正的转矩电流阈值，并且y是通过式(1)获得的校正值。
88.在反映出由校正单元41进行的校正的状态下，控制单元4在发现电流测量值iq1超过经校正的转矩电流阈值th2时，停止使转子13转动。在这种情况下，根据该第一变形例，如从式(3)可以看出，通过从电流测量值iq1减去经校正的转矩电流阈值th2所获得的值是iq1-th1-y。在上述实施例中，如从式(2)可以看出，通过从校正转矩电流iq2减去转矩电流阈值th1所获得的值是iq1-th1-y。因此，控制单元4停止使转子13转动的条件在上述实施例和该第一变形例这两者中是相同的。
89.通过适当地改变式(1)、(2)和(3)，可以使得校正单元41能够校正电流测量值iq1(转矩电流获取值)和转矩电流阈值th1这两者。也就是说，校正单元41仅需要基于加速度获取值α1来校正电流测量值iq1(转矩电流获取值)和转矩电流阈值th1中的至少一个。
90.(第二变形例)
91.接着，将参考图4来说明根据第二变形例的电动工具系统1。在以下的说明中，该第二变形例中的与上述实施例的对应部分具有相同功能的任何构成元件将由与该对应部分相同的附图标记指定，并且这里将省略其说明。
92.根据该第二变形例的命令值生成单元40(计算单元42)至少在从转子13开始转动的时间点起直到经过了预定时间段的时间点为止的间隔内，基于电流测量值iq1(转矩电流获取值)和加速度获取值α1来计算要供给到马达15的转矩电流的命令值ciq1和要供给到马达15的励磁电流的命令值cid1中的至少一个。在这种情况下，预定时间段与根据上述实施例的屏蔽时间段tm1一致。因此，在以下说明中，预定时间段在下文将被称为“屏蔽时间段tm1”。另外，即使在屏蔽时间段tm1已在时间点t1结束之后，命令值生成单元40(计算单元42)也将基于电流测量值iq1(转矩电流获取值)和加速度获取值α1来计算要供给到马达15的转矩电流的命令值ciq1和要供给到马达15的励磁电流的命令值cid1中的至少一个。
93.在该变形例中，为了减少在电动工具系统1正在正常操作期间在屏蔽时间段tm1期间转矩电流获取值超过转矩电流阈值th1的可能性，校正单元41例如可以进行以下处理。具体地，在屏蔽时间段tm1中，校正单元41对转矩电流获取值(电流测量值iq1)进行第一校正处理。另外，从屏蔽时间段tm1结束起，校正单元41对转矩电流获取值(电流测量值iq1)进行
第二校正处理。第二校正处理例如与根据上述实施例的将电流测量值iq1校正为校正转矩电流iq2的处理相同。在以下说明中，将说明第一校正处理。
94.第一校正处理例如可以是通过预定式来校正电流测量值iq1的处理。第一校正处理的具体示例可以是将电流测量值iq1除以预定值的处理。该预定值例如是预先基于电流测量值iq1的实际测量数据而确定的。可替代地，第一校正处理也可以是对电流测量值iq1进行第二校正处理、然后将电流测量值iq1除以预定值的处理。
95.在屏蔽时间段tm1期间，当控制单元4发现经校正的转矩电流获取值(电流测量值iq1)超过转矩电流阈值th1时，停止使转子13转动。也就是说，根据该第二变形例，不仅从屏蔽时间段tm1结束时起，而且还在屏蔽时间段tm1期间，都可以根据经校正的转矩电流获取值(电流测量值iq1)来使转子13停止。也就是说，这使得即使在屏蔽时间段tm1期间电动工具系统1发生诸如过载等的任何异常的情况下也能够停止使转子13转动。
96.(实施例的其他变形例)
97.接着，将逐个列举典型上述实施例的其他变形例。可选地，可以适当地组合采用以下要说明的变形例。可替代地，以下要说明的变形例中的任何变形例可以与上述变形例中的任何变形例适当地组合。
98.由电动工具系统1进行的功能例如也可以被实现为电动工具系统1的使用方法、(计算机)程序或存储有该程序的非暂时性存储介质。
99.根据一方面的电动工具系统1的第一使用方法包括第一获取步骤、第二获取步骤和命令值生成步骤。第一获取步骤包括：获取与流经马达15的转矩电流有关的值。第二获取步骤包括：获取与转子13的加速度有关的值。命令值生成步骤包括：基于转矩电流获取值(电流测量值iq1)和加速度获取值α1来计算要供给到马达15的转矩电流的命令值ciq1和要供给到马达15的励磁电流的命令值cid1中的至少一个。转矩电流获取值(电流测量值iq1)是在第一获取步骤中获取到的与转矩电流有关的值。加速度获取值α1是在第二获取步骤中获取到的与加速度有关的值。
100.根据另一方面的电动工具系统1的第二使用方法包括第一获取步骤、第二获取步骤和校正步骤。第一获取步骤包括：获取与流经马达15的转矩电流有关的值。第二获取步骤包括：获取与转子13的加速度有关的值。校正步骤包括：基于加速度获取值α1来对转矩电流获取值(电流测量值iq1)进行校正。转矩电流获取值(电流测量值iq1)是在第一获取步骤中获取到的与转矩电流有关的值。加速度获取值α1是在第二获取步骤中获取到的与加速度有关的值。
101.根据上述实施例的电动工具系统1进行上述的电动工具系统1的第一使用方法和第二使用方法。具体地，如图5所示，第一获取单元60获取电流测量值iq1(第一获取步骤st1)，并且第二获取单元47获取加速度获取值α1(第二获取步骤st2)。接着，校正单元41基于加速度获取值α1来校正电流测量值iq1。也就是说，校正单元41计算校正转矩电流iq2作为经校正的值(校正步骤st3)。接着，计算单元42至少基于校正转矩电流iq2来计算转矩电流的命令值ciq1和励磁电流的命令值cid1(步骤st4)。命令值ciq1、cid1用于控制马达15。在电动工具系统1正在操作期间，重复地进行从第一获取步骤st1到步骤st4的一系列处理步骤，并且更新命令值ciq1、cid1。
102.从校正步骤st3到步骤st4的一系列处理步骤与电动工具系统1的第一使用方法中
的命令值生成步骤相对应。也就是说，在命令值生成步骤中，命令值生成单元40接收电流测量值iq1和加速度获取值α1，并且计算转矩电流的命令值ciq1和励磁电流的命令值cid1。
103.根据又一方面的程序被设计为使得一个或多于一个处理器进行根据上述两个方面中任一方面的电动工具系统1的使用方法。
104.根据本发明的电动工具系统1包括计算机系统。计算机系统可以包括处理器和存储器作为主要硬件组件。可以通过使处理器执行计算机系统的存储器中所存储的程序来进行根据本发明的电动工具系统1的功能的一部分。程序可以预先存储在计算机系统的存储器中。可替代地，程序也可以通过电气通信线路下载，或者可以在已记录在诸如存储卡、光盘或硬盘驱动器(其中的任一者对于计算机系统均是可读的)等的一些非暂时性存储介质中之后进行分发。计算机系统的处理器可以由包括半导体集成电路(ic)或大规模集成电路(lsi)的单个或多于一个电子电路构成。如本文所使用的，诸如ic或lsi等的“集成电路”根据其集成的程度而被称为不同的名称。集成电路的示例包括系统lsi、超大规模集成电路(vlsi)和特大规模集成电路(ulsi)。可选地，还可以采用在制造了lsi之后要编程的现场可编程门阵列(fpga)、或者允许重新配置lsi内部的连接或电路区段的可重新配置逻辑器件作为处理器。这些电子电路可以一起集成在单个芯片上或分布在多个芯片上，无论哪种都是适当的。这些多个芯片可以一起聚合在单个装置中或者分布在多个装置中，而没有限制。如本文所使用的，“计算机系统”包括包含一个或多于一个处理器和一个或多于一个存储器的微控制器。因此，微控制器也可以被实现为包括半导体集成电路或大规模集成电路的单个或多于一个电子电路。
105.此外，在上述实施例中，电动工具系统1的多个功能一起集成在单个壳体中。然而，这不是电动工具系统1的必要配置。可替代地，电动工具系统1的这些构成元件可以分布在多个不同的壳体中。还可替代地，电动工具系统1的至少一些功能(例如，命令值生成单元40的一些功能)也可以被实现为云计算系统。
106.命令值生成单元40可以包括计算单元42，但可以不包括校正单元41。也就是说，命令值生成单元40不必一定校正电流测量值iq1(转矩电流获取值)。命令值生成单元40(计算单元42)可以在无需计算校正转矩电流iq2的情况下，至少基于电流测量值iq1和加速度获取值α1来计算转矩电流命令值ciq1和励磁电流命令值cid1中的至少一个。与校正单元41计算校正转矩电流iq2的情形相比，这可以加速计算转矩电流命令值ciq1和励磁电流命令值cid1中的至少一个的处理。
107.可替代地，命令值生成单元40可以包括校正单元41，但可以不包括计算单元42。命令值生成单元40可以将由校正单元41获得的校正转矩电流iq2输出到电动工具系统1外部的构成元件。
108.基于校正转矩电流iq2的马达15的控制不必一定是在校正转矩电流iq2超过转矩电流阈值th1时停止使转子13转动的控制。可替代地，控制单元4例如可以根据与校正转矩电流iq2有关的预定条件来增加或减少转子13的转数。
109.在上述实施例中，如由式(1)所示，转子13的转数的每单位时间的变化与电流测量值iq1之间的关系呈线性近似。然而，这仅是示例，并且不应被解释为限制性的。可替代地，线性近似例如可以由多项式近似、指数近似、对数近似或幂近似来代替。
110.在上述实施例中，加速度获取值α1是角加速度。然而，这仅是示例，并且不应被解
释为限制性的。加速度获取值α1也可以是加速度或转数的二阶导数。
111.此外，在上述实施例中，加速度获取值α1是与转子13的加速度有关的测量值。然而，这仅是示例，并且不应被解释为限制性的。可替代地，加速度获取值α1也可以是与转子13的加速度有关的命令值。还可替代地，还可以基于转子13的速度的测量值和转子13的速度的命令值来获得加速度获取值α1。
112.校正单元41可以不仅基于加速度获取值α1而且还基于转子13的转数或角速度来校正电流测量值iq1(转矩电流获取值)。例如，式(1)的各个系数可以根据转子13的转数或角速度的大小而不同。
113.在上述实施例中，第二获取单元47被配置为通过自身计算加速度获取值α1来获取加速度获取值α1。然而，该配置仅是示例，并且不应被解释为限制性的。可替代地，第二获取单元47还可以被配置为从其他构成元件获取加速度获取值α1。
114.控制单元4不必一定在发现校正转矩电流iq2超过转矩电流阈值th1时立即停止使转子13转动，而是可以在经过了预定待机时间之后停止使转子13转动。可替代地，控制单元4可以在校正转矩电流iq2大于转矩电流阈值th1的状态持续了预定判定时间时，停止使转子13转动。
115.供在校正单元41的校正中使用的参数可以是可变的。供在校正中使用的参数例如可以是式(1)的各个系数。由式(1)表示的关系(即，转子13的转数的每单位时间的变化与电流测量值iq1之间的关系)例如可以根据马达15的规格和马达15随时间的劣化而变化。因此，式(1)的各个系数可以根据该关系的变化而改变。可以根据通过电动工具系统1中所包括的用户界面输入的用户的操作命令来改变参数。可替代地，校正单元41可以根据例如马达15的使用年数来自动改变参数。
116.命令值生成单元40可以使用命令值ciq1来代替电流测量值iq1作为转矩电流获取值。
117.(概括)
118.上述实施例及其变形例可以是本发明的以下方面的具体实现。
119.根据第一方面的电动工具系统(1)包括马达(15)、控制单元(4)和输出轴(21)。马达(15)包括定子(14)和转子(13)。转子(13)相对于定子(14)转动。控制单元(4)对马达(15)进行矢量控制。输出轴(21)用于联接到前端工具(28)。控制单元(4)包括第一获取单元(60)、第二获取单元(47)和命令值生成单元(40)。第一获取单元(60)获取与流经马达(15)的转矩电流有关的值。第二获取单元(47)获取与转子(13)的加速度有关的值。命令值生成单元(40)基于转矩电流获取值(电流测量值iq1)和加速度获取值(α1)来计算要供给到马达(15)的转矩电流的命令值(ciq1)和要供给到马达(15)的励磁电流的命令值(cid1)中的至少一个。转矩电流获取值(电流测量值iq1)是由第一获取单元(60)获取到的与转矩电流有关的值。加速度获取值(α1)是由第二获取单元(47)获取到的与加速度有关的值。
120.与命令值生成单元(40)在不使用加速度获取值(α1)的情况下计算转矩电流的命令值(ciq1)和励磁电流的命令值(cid1)中的至少一个的情形相比，该配置使得能够更准确地控制马达(15)。
121.在可以结合第一方面来实现的根据第二方面的电动工具系统(1)中，命令值生成单元(40)包括校正单元(41)和计算单元(42)。校正单元(41)基于加速度获取值(α1)来对转
矩电流获取值(电流测量值iq1)进行校正。在反映出由校正单元(41)进行的校正的状态下，计算单元(42)基于转矩电流获取值来计算要供给到马达(15)的转矩电流的命令值(ciq1)和要供给到马达(15)的励磁电流的命令值(cid1)中的至少一个。
122.该配置使得能够通过对转矩电流获取值(电流测量值iq1)进行校正来更准确地控制马达(15)。
123.在可以结合第一方面或第二方面来实现的根据第三方面的电动工具系统(1)中，命令值生成单元(40)包括校正单元(41)。校正单元(41)基于加速度获取值(α1)来对转矩电流获取值(电流测量值iq1)和预定的转矩电流阈值(th1)中的至少一个进行校正。在反映出由校正单元(41)进行的校正的状态下，控制单元(4)在发现转矩电流获取值超过转矩电流阈值时，停止使转子(13)转动。
124.该配置可以减少将过大转矩施加到输出轴(21)的可能性。
125.在可以结合第一方面至第三方面中任一方面来实现的根据第四方面的电动工具系统(1)中，控制单元(4)将从转子(13)开始转动的时间点起直到经过了预定屏蔽时间段(tm1)的时间点为止的间隔内的转矩电流获取值(电流测量值iq1)作为用于马达(15)的至少一部分控制的无效信息来进行处理。
126.该配置可以减少屏蔽时间段(tm1)期间的马达(15)的控制错误。
127.在可以结合第一方面至第三方面中任一方面来实现的根据第五方面的电动工具系统(1)中，命令值生成单元(40)至少在从转子(13)开始转动的时间点起直到经过了预定时间段(屏蔽时间段tm1)的时间点为止的间隔内，基于转矩电流获取值(电流测量值iq1)和加速度获取值(α1)来计算要供给到马达(15)的转矩电流的命令值(ciq1)和要供给到马达(15)的励磁电流的命令值(cid1)中的至少一个。
128.该配置使得能够在预定时间段(屏蔽时间段tm1)期间更准确地控制马达(15)。
129.在可以结合第一方面至第五方面中任一方面来实现的根据第六方面的电动工具系统(1)中，第二获取单元(47)基于与转子(13)的转数成比例的物理量来计算加速度获取值(α1)。
130.该配置使得能够准确地计算加速度获取值(α1)。
131.注意，根据第二方面至第六方面的构成元件不是电动工具系统(1)的必要构成元件，而是可以适当地省略。
132.根据第七方面的电动工具系统(1)包括马达(15)、控制单元(4)和输出轴(21)。马达(15)包括定子(14)和转子(13)。转子(13)相对于定子(14)转动。控制单元(4)对马达(15)进行矢量控制。输出轴(21)用于联接到前端工具(28)。控制单元(4)包括第一获取单元(60)、第二获取单元(47)和校正单元(41)。第一获取单元(60)获取与流经马达(15)的转矩电流有关的值。第二获取单元(47)获取与转子(13)的加速度有关的值。校正单元(41)基于加速度获取值(α1)来对转矩电流获取值(电流测量值iq1)进行校正。转矩电流获取值(电流测量值iq1)是由第一获取单元(60)获取到的与转矩电流有关的值。加速度获取值(α1)是由第二获取单元(47)获取到的与加速度有关的值。
133.与校正单元(41)不对转矩电流获取值(电流测量值iq1)进行校正的情形相比，该配置使得能够更准确地控制马达(15)。
134.根据第七方面的配置可以适当地与根据第一方面至第六方面中任一方面的配置
组合。
135.根据第八方面的电动工具系统(1)的使用方法是包括马达(15)、控制单元(4)和输出轴(21)的电动工具系统(1)的使用方法。马达(15)包括定子(14)和转子(13)。转子(13)相对于定子(14)转动。控制单元(4)对马达(15)进行矢量控制。输出轴(21)用于联接到前端工具(28)。电动工具系统(1)的使用方法包括第一获取步骤、第二获取步骤和命令值生成步骤。第一获取步骤包括：获取与流经马达(15)的转矩电流有关的值。第二获取步骤包括：获取与转子(13)的加速度有关的值。命令值生成步骤包括：基于转矩电流获取值(电流测量值iq1)和加速度获取值(α1)来计算要供给到马达(15)的转矩电流的命令值(ciq1)和要供给到马达(15)的励磁电流的命令值(cid1)中的至少一个。转矩电流获取值(电流测量值iq1)是在第一获取步骤中获取到的与转矩电流有关的值。加速度获取值(α1)是在第二获取步骤中获取到的与加速度有关的值。
136.与命令值生成步骤包括在不使用加速度获取值(α1)的情况下计算转矩电流的命令值(ciq1)和励磁电流的命令值(cid1)中的至少一个的情形相比，该方法使得能够更准确地控制马达(15)。
137.根据第九方面的电动工具系统(1)的使用方法是包括马达(15)、控制单元(4)和输出轴(21)的电动工具系统(1)的使用方法。马达(15)包括定子(14)和转子(13)。转子(13)相对于定子(14)转动。控制单元(4)对马达(15)进行矢量控制。输出轴(21)用于联接到前端工具(28)。电动工具系统(1)的使用方法包括第一获取步骤、第二获取步骤和校正步骤。第一获取步骤包括：获取与流经马达(15)的转矩电流有关的值。第二获取步骤包括：获取与转子(13)的加速度有关的值。校正步骤包括：基于加速度获取值(α1)来对转矩电流获取值(电流测量值iq1)进行校正。转矩电流获取值(电流测量值iq1)是在第一获取步骤中获取到的与转矩电流有关的值。加速度获取值(α1)是在第二获取步骤中获取到的与加速度有关的值。
138.与校正步骤包括不对转矩电流获取值(电流测量值iq1)进行校正的情形相比，该方法使得能够更准确地控制马达(15)。
139.根据第十方面的程序被设计为使得一个或多于一个处理器进行根据第八方面或第九方面的电动工具系统(1)的使用方法。
140.该程序使得能够更准确地控制马达(15)。
141.注意，这些不是本发明的唯一方面。相反，根据上述典型实施例的电动工具系统(1)的各种配置(包括变形例)也可以被实现为方法或程序。
142.附图标记说明
[0143]1ꢀꢀꢀꢀ
电动工具系统
[0144]4ꢀꢀꢀꢀ
控制单元
[0145]
13
ꢀꢀꢀ
转子
[0146]
14
ꢀꢀꢀ
定子
[0147]
15
ꢀꢀꢀ
马达
[0148]
21
ꢀꢀꢀ
输出轴
[0149]
28
ꢀꢀꢀ
前端工具
[0150]
40
ꢀꢀꢀ
命令值生成单元
[0151]
41
ꢀꢀꢀ
校正单元
[0152]
42
ꢀꢀꢀ
计算单元
[0153]
47
ꢀꢀꢀ
第二获取单元
[0154]
60
ꢀꢀꢀ
第一获取单元
[0155]
iq1
ꢀꢀ
电流测量值(转矩电流获取值)
[0156]
ciq1 转矩电流的命令值
[0157]
cid1 励磁电流的命令值
[0158]
th1
ꢀꢀ
转矩电流阈值
[0159]
tm1
ꢀꢀ
屏蔽时间段(预定时间段)
[0160]
α1
ꢀꢀ
加速度获取值