JP2005287163A - モータ装置と電動工具 - Google Patents

Abstract

【課題】モータ能力を有効に活用できる技術を提供する。
【解決手段】モータ装置は、電動モータと、電動モータの回転速度を検出する速度検出手段と、電動モータに通電する電流を所定値以下に制限する電流制限手段と、速度検出手段で検出された速度指標に基づいて電流制限手段で用いる所定値を増減する手段を有している。電動モータの回転速度を指示する速度指示手段と、速度指示手段で指示された回転速度に電動モータの回転速度を調節する速度調節手段をさらに有しているときには、速度検出手段が、速度指示手段の指示指標に基づいて回転速度を検出するようにしてもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動モータと駆動装置で構成されるモータ装置と、そのモータ装置を備える電動工具に関する。特に電動モータに通電する電流を制限することによって電動モータの過熱を防止する技術に関する。本明細書では、特に明記しない限り、「モータ」は電動モータを意味する。

モータに過大な電流を通電すると、モータ巻線が過熱し、モータ巻線の絶縁低下や焼損等を引き起こす可能性がある。そのために、モータの駆動装置は、モータに通電する電流を所定値以下に制限する電流制限手段を備えていることが多い。
特許文献１に、電流制限手段の一例が開示されている。この電流制限手段では、短時間なら通電してもモータを過熱させない程度の過大電流と、短時間でもモータを過熱させる過大電流に区分し、前者であれば所定時間以上継続して通電する時に通電を遮断し、後者であれば瞬時に通電を遮断する。
特開２００１−１０３７８８号公報

モータ巻線の発熱量は、通電電流に追従して増大する。従来の技術は、発熱量の面からモータの過熱を防止する技術であるということができる。
本願発明者は、モータが過熱するか否かは発熱量だけでは決まらず、冷却量にも関連することに着目した。例えば、モータに送風してモータを冷却するファンを備えるモータ装置が普及している。このようなモータ装置では、モータの回転速度が速いほどよく冷却される。発熱量が同じであっても、モータが高速回転してよく冷却されていればモータは過熱されないのに対し、モータが低速回転していてあまり冷却されなければモータは過熱してしまう。換言すれば、モータの回転速度が速いときには、より多くの電流をモータに通電しても、モータ巻線が過熱されることはない。
従来技術は、冷却量を加味せずに発熱量のみからモータの過熱を防止する技術であることから、冷却量が小さい場合にも過熱を防止できる電流で制限せざるを得ない。冷却量が大きいためにさらに多くの電流を流して過熱しない状況でも、電流を制限してしまう。このために、モータ能力を活用しきれないという問題を残している。
本発明では、上記の問題を解決し、モータ能力を有効に活用できる技術を提供する。冷却量が大きいために多くの電流を流して過熱しない状況では、冷却量が小さい場合には制限してしまう電流値を超えても制限しないようにして、モータ能力を有効に活用する。
なお、モータの回転速度に依存して冷却能力が変化する現象は、モータで冷却ファンを回転させるモータ装置に限られない。例えば、モータの回転によってモータ自体が移動する場合にも、回転速度に依存して冷却能力が変化する。送風機用のモータも同様である。

本発明が提供するモータ装置は、モータと、モータの回転速度を検出する速度検出手段と、モータに通電する電流を所定値以下に制限する電流制限手段と、速度検出手段で検出された速度指標に基づいて電流制限手段で用いる所定値を増減する手段を備える。

上記のモータ装置では、モータ回転速度に基づいてモータに通電する最大電流値を増減する。通電電流値が同じであっても、回転速度が速いほど冷却量が増大してモータ巻線の到達温度が低くなり、回転速度が遅いほど冷却量が減少してモータ巻線の到達温度が高くなるようなモータに対しては、モータ回転速度が高速であるときには最大電流値を高く設定し、低速であるときには最大電流値を低く設定する。逆に、通電電流値が同じであっても、回転速度が速いほど冷却量が減少してモータ巻線の到達温度が高くなり、回転速度が遅いほど冷却量が増大してモータ巻線の到達温度が低くなるようなモータに対しては、モータ回転速度が高速であるときには最大電流値を低く設定し、低速であるときには最大電流値を高く設定する。前者のモータには、冷却ファンを備えるモータ装置や、自身が移動するモータ装置が例示され、後者のモータには、高速回転するほど摩擦熱を発生する回転体に内蔵されているモータを例示することができる。
本発明のモータ装置によると、モータ巻線の到達しうる温度がほぼ同一レベルになるように、モータに通電する電流が制限される。モータ能力が無用に制限されることがなく、モータの過熱を防止することができる。
本発明のモータ装置は、モータを様々な回転速度で駆動する場合に特に有効であり、高速回転時には高速回転状態で過熱しない能力の限界内でモータを活用することができ、低速回転時には低速回転状態で過熱しない能力の限界内でモータを活用することができる。

モータの回転速度は、例えばパルスセンサ等をモータの近傍に配置し、その出力信号からモータの実際の回転速度を検出することができる。
あるいは、モータの回転速度を指示する速度指示手段と、速度指示手段で指示された回転速度にモータの回転速度を調節する速度調節手段を有しているモータ装置の場合には、速度指示手段の指示指標を速度検出手段で検出した速度指標としてもよい。
速度調節手段で指示速度と実際速度が一致するように調節されることから、指示速度から実際速度を知るようにしてもよい。この場合、モータ装置の構成を簡単化することができる。

本発明は、電動工具に特に適している。本発明を適用した電動工具は、工具を運動させる工具駆動機構と、工具駆動機構にトルクを加えるモータと、モータによって駆動されてモータに送風するファンと、モータの回転速度を検出する速度検出手段と、モータに通電する電流を所定値以下に制限する電流制限手段と、速度検出手段で検出された速度指標が高速時には電流制限手段で用いる所定値を増大させるとともに低速時には減少させる手段を備えている。

電動工具は、その作業内容によって工具の運動速度を様々に変化させて使用する。また工具にかかる負荷も様々に変化する。高負荷状態では大電流を通電し、低負荷では低電流を通電する。様々な通電状態が存在し、同じ電流であって同じレベルの発熱量であっても、低速回転しているために過熱する場合もあれば、高速回転しているために過熱しない場合もある。
本発明の電動工具によると、モータが過熱しない能力の限界内で電動工具を活用することができる。

本発明により、モータの通電電流を制限することによってモータの過熱を防止することができ、同時に過度に制限することによってモータ能力を不必要に減殺することを防止できる。

最初に、以下に説明する実施例の主要な特徴を列記する。
（形態１）モータの駆動回路は、電源とモータの間を導通／遮断する半導体素子を備えている。
（形態２）モータの駆動回路は、半導体素子の動作を制御する集積回路を備えている。
（形態３）モータの駆動回路は、電源とモータの間を導通する時間と遮断する時間の割合を変化させて、モータの回転速度を変化させる。
（形態４）モータの駆動回路は、モータに指示する指示速度と、モータの実際の回転速度を比較して、電源とモータの間を導通する時間と遮断する時間の割合を変化させる。

（実施例１） 以下、本発明を具現化した実施例１のモータの駆動回路について、図面を参照して説明する。図１は、電動工具に搭載されるモータの駆動回路５０の構成を模式的に示している。駆動回路５０は、同じ電動工具に搭載されるモータＭを駆動する。モータＭは単相交流用のモータであり、本実施例の駆動回路５０は、単相交流モータを駆動する回路に本発明の技術を利用したものである。図１に示すように、駆動回路５０は、単相交流電源４０に接続されて用いられる。

図１に示すように、駆動回路５０は、メインスイッチＳ１と、電源４０から供給される交流電力の導通を制御する半導体素子（トライアックＱ２）と、トライアックＱ２の点弧タイミングを制御する集積回路（ＩＣ）６０と、モータＭの通電電流を検出するためのシャント抵抗Ｒ１１と、モータＭの回転速度に対応する周波数の信号を出力するタコジェネレータＴＧと、モータＭの指示速度に対応する電圧を出力する速度指示回路１００と、モータＭに通電する電流の最大値をモータＭの指示速度に基づいて増減するための速度／電流制限回路１１０を主体に構成されている。

ＩＣ６０は、一つの入力端子Ｐ１０からモータＭの指示速度に対応する電圧を入力し、一つの入力端子Ｐ１１からモータＭの回転速度に対応する電圧を入力し、出力端子Ｐ４からトライアックＱ２にオン信号（ゲートオン信号）を出力して、モータＭの回転速度を指示速度にフィードバック制御する集積回路である。ＩＣ６０には、例えばドイツのＡＴＭＥＬ社製のＵ２１１Ｂ２を用いることができる。
モータＭの指示速度に対応する電圧を入力するＩＣ６０の入力端子Ｐ１０には、速度指示回路１００が接続されている。詳しくは後述するが、速度指示回路１００は、モータＭの指示速度に対応する電圧を生成する。その様子を図３に示す。図３のグラフは、横軸に時刻を示しており、縦軸に入力端子Ｐ１０に入力される電圧Ｕ１０を示している。図中の直線１は、モータＭの指示速度が高速である場合を示している。図中の直線２は、モータＭの指示速度が低速である場合を示している。モータＭの指示速度を上記の高速から低速まで変化させると、入力端子Ｐ１０に入力される電圧Ｕ１０も対応して連続的に変化する。図３に示すように、モータＭの指示速度が高速であるほど、入力端子Ｐ１０に入力される電圧Ｕ１０は高くなる。
ＩＣ６０の回転速度に対応する電圧を入力する端子Ｐ１１には、周波数を電圧に変換する周波数／電圧変換器６２を介して、タコジェネレータＴＧが接続されており、モータＭの回転速度に対応する電圧が、ＩＣ６０の入力端子Ｐ１１に入力される。その様子を図４に示す。図４のグラフは、横軸に時刻を示しており、縦軸に入力端子Ｐ１１に入力される電圧Ｕ１１を示している。図中の直線５は、モータＭの回転速度が高速である場合を示している。図中の直線６は、モータＭの回転速度が低速である場合を示している。モータＭの回転速度が上記の高速から低速まで変化すると、入力端子Ｐ１１に入力される電圧Ｕ１１も対応して連続的に変化する。図４に示すように、モータＭの回転速度が高速であるほど、入力端子Ｐ１１に入力される電圧Ｕ１１は高くなる。

図１に示すように、ＩＣ６０には、電源回路６４と、基準電圧発生回路６６と、電圧監視回路６８が内蔵されている。メインスイッチＳ１がオンされると、交流電源４０から供給される交流電流は、ダイオードＤ１により半波整流され、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１で平滑化される。この半波整流されて平滑化された電流が、入力端子Ｐ２、Ｐ３から電源回路６４に供給される。その電力を受けて、基準電圧発生回路６６は端子Ｐ１６に安定した基準電圧を供給出力する。この基準電圧はマイナスの電圧であり、詳しくは略マイナス８．９ボルトである。電圧監視回路６８は、電源回路６４の動作状態を監視すると共に、電源回路６４からＩＣ６０の各部に動作電力を供給する。

ＩＣ６０には、電圧比較回路ＯＰ１と、電圧／電流検出回路７２と、パルス出力回路７４と、位相制御回路７６と、周波数/電圧変換器６２と、ソフトスタート回路７８と、自動再トリガ回路８０と、負荷制限回路８２と、電流制限回路８４と、パルスブロック回路８６等が内蔵されている。
電圧比較回路ＯＰ１は、ＩＣ６０の入力端子Ｐ１０の電圧Ｕ１０と、ＩＣ６０の入力端子Ｐ１１の電圧Ｕ１１を比較し、その比較結果に基づく電圧を位相制御回路７６に出力する回路である。この電圧比較回路ＯＰ１の出力する電圧を電圧Ｕ１２とする。電圧比較回路ＯＰ１の出力には、コンデンサＣ４とコンデンサＣ３を介して入力端子Ｐ１０が接続されており、電圧比較回路ＯＰ１が出力する電圧Ｕ１２は、基本的には入力端子Ｐ１０に入力される電圧Ｕ１０と連動して増減する。その様子を図５に示す。図５は、横軸に時刻を示し、縦軸に電圧比較回路ＯＰ１の出力する電圧Ｕ１２を示す。図５に示すように、モータＭの指示速度が高速のときには高い電圧が出力され（図中の直線１２）、モータＭの指示速度が低速のときには低い電圧が出力される（図中の直線１７）。ただし、入力端子Ｐ１０の電圧Ｕ１０よりもＩＣ６０の入力端子Ｐ１１の電圧Ｕ１１の方が小さいとき、即ち、指示速度に比して回転速度が遅いときには出力電圧を高く修正する（図中の直線１３、１８）。一方、入力端子Ｐ１０の電圧Ｕ１０よりもＩＣ６０の入力端子Ｐ１１の電圧Ｕ１１の方が大きいとき、即ち、指示速度に比して回転速度が速いときには出力電圧を低く修正する（図中の直線１１、１６）。

電圧／電流検出回路７２は、入力端子Ｐ１、Ｐ１７から入力される電圧から、モータＭに印加される正弦波電圧等を検出する回路である。
パルス出力回路７４は、トライアックＱ２へ入力するゲートオン信号を生成し、出力端子Ｐ４から出力する回路である。
位相制御回路７６は、電圧比較回路ＯＰ１の出力信号に基づいて、パルス出力回路９がゲートオン信号を出力するタイミングを制御する回路である。
周波数／電圧変換器６２は、タコジェネレータＴＧの出力信号を入力端子Ｐ８から入力し、タコジェネレータＴＧの出力信号の周波数に対応する電圧を出力端子Ｐ９に出力する回路である。先に図４で示したように、周波数／電圧変換器６２からは、モータＭの回転速度が高速であるほど高い電圧が出力される。入力端子Ｐ８は、抵抗Ｒ８やコンデンサＣ８を介してタコジェネレータＴＧが接続されている。

負荷制限回路８２は、シャント抵抗Ｒ１１の両端に発生する電圧を、抵抗Ｒ１３を介して端子Ｐ１４から入力し、入力した電圧に比例する電流を端子Ｐ１５から出力すると共に、端子Ｐ１５の電圧を監視する回路である。端子Ｐ１５には抵抗Ｒ１２とコンデンサＣ１２からなる並列回路が接続されており、端子Ｐ１５には負荷制限回路８２が出力した電流に比例した電圧が発生する。シャント抵抗１１の両端に発生する電圧はモータＭに通電している電流と対応するので、端子Ｐ１５には、モータＭに通電する電流に対応する電圧が発生する。端子Ｐ１５の電圧を電圧Ｕ１５とし、その様子を図６に示す。図６のグラフは、横軸にモータＭの通電電流をとり、縦軸に端子Ｐ１５の電圧Ｕ１５をとったグラフであり、図中の線２５がモータＭの通電電流と端子Ｐ１５の電圧Ｕ１５の関係を示している。図６に示すように、モータＭの通電電流が大きくなるほど、端子Ｐ１５の電圧Ｕ１５は高くなる。負荷制限回路８２は端子Ｐ１５に発生する電圧を監視し、端子Ｐ１５の電圧が所定値を超えた時に電流制限部８４へ指令を与える。
電流制限回路８４は、負荷制限回路８２の指令を受けて、モータＭの通電電流を制限するように動作する回路である。電流制限回路８４は、負荷制限回路８２から指令を受けると、端子Ｐ１２から電流を引き込んで電圧Ｕ１２を低下させる。それにより、位相制御回路７６に入力される電圧Ｕ１２は、急激に低下する。

ソフトスタート回路７８は、周波数／電圧変換器６２の出力電圧を入力し、端子Ｐ１３に接続されたコンデンサＣ５を充電する回路である。この充電回路によって、メインスイッチＳ１をオン操作した際に、モータＭが急速に回転することが防止される。自動再トリガ回路８０は、ミストリガを補うための回路である。

図１に示すように、速度指示回路１００は、抵抗Ｒ１５と可変抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ１６が直列に接続された直列回路を備えている。抵抗Ｒ１５の上端はＩＣ６０の端子Ｐ２と接続されており、略ゼロボルトの電圧が印加されている。抵抗Ｒ１６の下端はＩＣ６０の端子Ｐ１６と接続されて、基準電圧発生回路６６が出力する基準電圧（略マイナス８．９ボルト）が印加されている。
速度指示回路１００は、可変抵抗Ｒ５の抵抗値と抵抗Ｒ１６の抵抗値を加算した加算抵抗値と、抵抗Ｒ１５の抵抗値の比によって基準電圧を分圧し、その分圧した電圧を抵抗Ｒ１７を介して出力する。その出力電圧はＩＣ６０の入力端子Ｐ１０に入力される。なお、コンデンサＣ２は、入力端子Ｐ１０の電圧Ｕ１０の変化に時定数を与えるものである。
可変抵抗Ｒ５の抵抗値は、電動工具に設けられた指示速度調節部材Ｓ２の調節位置に連動して変化する。指示速度調節部材Ｓ２の調節位置が高速側であるときには抵抗値Ｒ５は高く、指示速度調節部材Ｓ２の調節位置が低速側であるときには抵抗値Ｒ５は低くなる。電動工具の利用者が指示速度調節部材Ｓ２を調節することにより、可変抵抗Ｒ５の抵抗値が変化して、入力端子Ｐ１０に入力される電圧Ｕ１０が変化する。先に図３に示したように、指示速度調節部材Ｓ２を高速側に調節したときには入力端子Ｐ１０に入力される電圧Ｕ１０は高くなり、指示速度調節部材Ｓ２を低速側に調節したときには入力端子Ｐ１０に入力される電圧Ｕ１０は低くなる。

図１に示すように、速度／電流制限回路１１０は、ＩＣ６０の端子Ｐ１５に接続されている。図２に、速度／電流制限回路１１０の構成を示す。図２に示すように、速度／電流制限回路１１０には、オペアンプＯＰ２と、オペアンプの出力端子がベース端子に接続されたトランジスタＴＲ１が内蔵されている。オペアンプＯＰ２の反転端子（図中−）にはＩＣ６０の端子Ｐ１５が接続されており、モータＭの通電電流に対応する電圧Ｕ１５が入力される。オペアンプＯＰ２の非反転端子（図中＋）にはＩＣ６０の入力端子Ｐ１０が接続されており、モータＭの指示速度に対応する電圧Ｕ１０が入力される。モータＭの指示速度に対応する電圧Ｕ１０の方が、モータＭの通電電流に対応する電圧Ｕ１５よりも高いときは、オペアンプＯＰ２はハイレベル（略ゼロボルト）を出力する。モータＭの通電電流に対応する電圧Ｕ１５の方が、モータＭの指示速度に対応する電圧Ｕ１０よりも高いときは、オペアンプＯＰ２はロウレベル（略マイナス８．９ボルト）を出力する。オペアンプＯＰ２の出力がロウレベルとなると、トランジスタＴＲ１はオン状態となり、端子Ｐ１５の電圧Ｕ１５を略ゼロボルトまで上昇させる。即ち、端子Ｐ１５の電圧Ｕ１５は、モータＭに無限大の電流が通電したときに対応する電圧に上昇する。

先に示した図６には、モータＭの通電電流に対応する電圧Ｕ１５（図中の符号２５）と共に、図３に示したモータＭの指示速度に対応する電圧Ｕ１０（図中の符号１、２）が併せて示されている。図６に示すように、モータＭの指示速度が高速であるときは、モータＭに通電する電流が電流値ＣＲ２を超えた時に、モータＭの通電電流に対応する電圧Ｕ１５の方が、モータＭの指示速度に対応する電圧Ｕ１０よりも高くなる。このとき、オペアンプＯＰ２の出力がロウレベルとなり、トランジスタＴＲ１がオン状態となって、端子Ｐ１５の電圧Ｕ１５が略ゼロボルトまで上昇する。一方、モータＭの指示速度が低速であるときは、モータＭに通電する電流が電流値ＣＲ１を超えた時に、モータＭの通電電流に対応する電圧Ｕ１５の方が、モータＭの指示速度に対応する電圧Ｕ１０よりも高くなる。このとき、オペアンプＯＰ２の出力がロウレベルとなり、トランジスタＴＲ１がオン状態となって、端子Ｐ１５の電圧Ｕ１５が略ゼロボルトまで上昇する。図６から明らかなように、電流値ＣＲ１よりも電流値ＣＲ２は大きく、指示速度調節部材Ｓ２で指示されたモータＭの指示速度が高速であるほど、モータＭに通電している電流がより大きなときに、速度／電流制限回路１１０は端子Ｐ１５の電圧Ｕ１５を略ゼロボルトまで上昇させる。
端子Ｐ１５の電圧Ｕ１５が上昇することにより、負荷制限回路８２は電流制限回路８４へ指令を与え、電流制限回路８４はモータＭの通電電流を制限するように動作する。

図１に示すように、ＩＣ６０の端子Ｐ１、Ｐ１７、Ｐ１４には、それぞれ抵抗Ｒ２、Ｒ３、Ｒ１３が接続されており、端子Ｐ９にはコンデンサＣ９が接続されている。端子Ｐ１２には、コンデンサＣ４、抵抗Ｒ７とコンデンサＣ７の直列回路、抵抗Ｒ１４に抵抗Ｒ６とコンデンサＣ６の並列回路が直列に接続された回路等が並列に接続されている。

次に、本実施例の駆動回路５０が駆動するモータＭについて説明する。モータＭは、その駆動軸にファンＦを備えている。モータＭが回転駆動するとファンＦも回転し、ファンＦはモータＭに向けて送風する。モータＭの回転速度が高速であるほど、モータＭに向けて送風される風量は多くなり、モータＭはよりよく冷却される。
図７は、モータＭに通電する電流を一定とし、モータＭの回転速度とモータＭの巻線近傍で測定した温度の関係を示す。図７に示すように、モータＭに通電している電流が一定であっても、モータＭの回転速度が高速であると、モータＭの巻線近傍の温度は低くなる。

上記構成の駆動回路５０の動作について説明する。電動工具の利用者が指示速度調節部材Ｓ２を操作して位置を調節し、次にメインスイッチＳ１をオンすると、交流電源４０から供給される交流電流は、ダイオードＤ１により半波整流され、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１で平滑化され、この半波整流されて平滑化された電流が電源回路６４に供給され、基準電圧発生回路６６が端子Ｐ１６に安定した基準電圧（略マイナス８．９ボルト）を発生する。

位相制御回路７６は電源回路６４から動作電源の供給を受けて、電圧／電流検出回路７２で検出される交流電源４０に同期する鋸波電圧を生成する。その様子を図８に示す。図８（Ａ）は、横軸に時刻をとり、縦軸に電圧（基準電圧のスケール）をとって、位相制御回路７６が生成する鋸波電圧２１を示している。図８（Ｂ）は、横軸に時刻をとり、縦軸に電圧（電源電圧のスケール）をとって、交流電源４０の正弦波電圧２３を示している。図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、鋸波電圧２１と交流電源４０の正弦波電圧２３は、周期Ｔで同期している。また、図８（Ａ）には、電圧比較回路ＯＰ１から出力される電圧Ｕ１２を併せて示している。図中の直線１１、１２、１３、１７は、先に図５を用いて説明した直線１１、１２、１３、１７で示される電圧Ｕ１２に対応する。

位相制御回路７６は、この鋸波電圧２１と電圧比較回路ＯＰ１から出力される電圧Ｕ１２を比較し、後者が前者を上回るタイミングにおいてパルス出力回路７４にタイミング信号を送る。パルス出力回路７４は、そのタイミング信号を受けたときにトライアックＱ２のゲートにゲートオン信号を送ってトライアックＱ２を点弧させる。例えば図８（Ａ）に示すように、電圧比較回路ＯＰ１から出力される電圧Ｕ１２が、直線１２で示される場合（指示速度が高速の場合）、時刻ｔ２においてトライアックＱ２が点弧される。そのとき、図８（Ｂ）に示すように、時刻ｔ２〜時刻ｔ４の間、モータＭに電源電力が供給される。電圧比較回路ＯＰ１から出力される電圧Ｕ１２が、直線１７で示される場合（指示速度が低速の場合）、時刻ｔ３においてトライアックＱ２が点弧される。図８（Ｂ）に示すように、時刻ｔ３〜時刻ｔ４の間、モータＭに電源電力が供給される。図８（Ｂ）に示すように、モータＭの指示速度が高速であるほど、モータＭに通電される時間は長くなり、モータＭはより高速で運転する。
図８（Ａ）に示すように、電圧比較回路ＯＰ１から出力される電圧Ｕ１２は、基本的には、指示速度が高速なときには高く（図中直線１２）、指示速度が低速なときには低い（図中直線１７）。ただし、指示速度に比して回転速度が遅いときは出力電圧Ｕ１２が高く修正される（図中の直線１１）。一方、指示速度に比して回転速度が速いときは出力電圧Ｕ１２が低く修正される（図中の直線１３参照）。それにより、図８（Ｂ）に示すように、モータＭの回転速度が指示速度よりも遅いときは、トライアックＱ２の点弧タイミングが早められ、モータＭの回転速度が増大する。一方、モータＭの回転速度が指示速度よりも速いときは、トライアックＱ２の点弧タイミングを遅らせて、モータＭの回転速度を減少させる。このフィードバック制御によって、モータＭの回転速度は指示速度に調節される。
なお、図１に示すように、トライアックＱ２には、動作安定用コンデンサＣ１０および抵抗Ｒ１０からなる直列回路が並列に接続されている。

上記のように、指示速度調節部材Ｓ２で設定された速度を目標値として、モータＭの回転速度はフィードバック制御される。このフィードバック制御により、モータＭに掛かる負荷が増大すると、モータＭに通電する電流値が増大する。先に説明したように、モータＭに通電している電流値は、端子Ｐ１５の電圧Ｕ１５に変換され、端子Ｐ１５の電圧Ｕ１５は負荷制限回路８２によって監視されている。
また、端子Ｐ１５の電圧Ｕ１５は、速度／電流制限回路１１０によっても監視されている。モータＭの通電電流が増大し、端子Ｐ１５の電圧Ｕ１５がモータＭの指示速度に対応する電圧Ｕ１０を超えると、速度／電流制限回路１１０は端子Ｐ１５の電圧Ｕ１５を急激に上昇させる。端子Ｐ１５の電圧Ｕ１５が所定値を超えると、負荷制限回路８２が電流制限回路８４に指令し、その指令を受けて電流制限回路８４は位相制御回路７６に入力される電圧Ｕ１２を急激に低下させる。図８（Ａ）中の直線２７は、そのときの電圧Ｕ１２を示している。図８（Ａ）に示すように、電圧Ｕ１２が低下することにより、トライアックＱ２の点弧タイミングが遅くなって、モータＭへの通電電流が制限される。
このように、駆動回路５０によると、モータＭの巻線に過大な電流が通電することが禁止され、巻線が過熱して絶縁不良や焼損等が発生することが防止される。

図７に示したように、モータＭの巻線近傍で測定される温度は、通電電流が一定であっても回転速度によって変化する。モータＭの回転速度が高速であるほど、モータＭの巻線近傍で測定される温度は低くなり、モータＭの回転速度が低速であるほど、モータＭの巻線近傍で測定される温度は高くなる。モータＭに通電する電流の制限値を、モータＭの回転速度によらず画一的に規定してしまうと、モータＭの巻線の到達しうる温度がモータＭの回転速度によって差が生じてしまう。モータＭの回転速度が高速であるときには、モータＭの巻線の到達温度は低く、モータＭの巻線が許容する温度に対して過大な余裕が生じ、モータＭの能力を無用に制限してしまうことになる。一方、モータＭの回転速度が低速であるときには、モータＭの巻線の到達温度は高くなり、モータＭの巻線が許容する温度に対して余裕が生じず、モータＭの巻線を損傷する可能性が高くなる。
駆動回路５０では、モータＭの通電電流の制限値が、モータＭの指示速度に基づいて変化する。モータＭの指示速度が高速のときには、大きな電流が流れることを許容し、モータＭの指示速度が低速のときには、通電を許容する電流を小さくする。それにより、モータＭの回転速度が高速のときには、大きな電流が流れることが許容され、モータＭの回転速度が低速のときには、通電が許容される電流は小さくなる。
駆動回路５０によってモータＭを駆動することにより、モータＭの回転速度を変化させても、モータＭの巻線が到達しうる温度の差は小さくなる。駆動回路５０は、モータへ通電する電流を適切に制限することにより、モータＭをより確かに保護すると共に、モータＭの能力を無用に制限することもない。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
本実施例では、単相交流モータを駆動する回路に本発明の技術を適用した例を説明しがが、本発明の技術はモータを駆動する電源の形態には限定されない。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

実施例のモータの駆動回路の構成を示す図。 速度／電流制限回路を示す回路図。 集積回路に入力される指示速度に対応する電圧を示す図。 集積回路に入力される回転速度に対応する電圧を示す図。 電圧比較回路から出力される電圧を示す図。 モータに通電している電流に対応して端子Ｐ１５に発生する電圧を示す図。 モータの回転速度とモータの巻線近傍の温度の関係を示す図。 位相制御回路の動作を説明する図。

符号の説明

Ｆ・・冷却ファン
Ｍ・・モータ
ＯＰ１・・電圧比較回路
Ｑ２・・トライアック
Ｓ１・・メインスイッチ
Ｓ２・・指示速度調節部材
ＴＧ・・タコジェネレータ
４０・・単相交流電源
５０・・駆動回路
６０・・集積回路
６２・・周波数電圧変換回路
６４・・電源回路
６６・・基準電圧回路
６８・・電圧監視回路
７２・・電圧／電流検出回路
７４・・パルス出力回路
７６・・移相制御回路
７８・・ソフトスタート回路
８０・・自動再トリガ回路
８２・・負荷制限回路
８４・・電流制限回路
１００・・速度指示部
１１０・・速度／電流制限回路

Claims (3)

1. 電動モータと、
   電動モータの回転速度を検出する速度検出手段と、
   電動モータに通電する電流を所定値以下に制限する電流制限手段と、
   速度検出手段で検出された速度指標に基づいて電流制限手段で用いる所定値を増減する手段と、
   を有するモータ装置。
2. 電動モータの回転速度を指示する速度指示手段と、
   速度指示手段で指示された回転速度に電動モータの回転速度を調節する速度調節手段をさらに有し、
   速度検出手段は、速度指示手段の指示指標に基づいて回転速度を検出することを特徴とする請求項１に記載のモータ装置。
3. 工具を運動させる工具駆動機構と、
   工具駆動機構にトルクを加える電動モータと、
   電動モータによって駆動されて電動モータに送風するファンと、
   電動モータの回転速度を検出する速度検出手段と、
   電動モータに通電する電流を所定値以下に制限する電流制限手段と、
   速度検出手段で検出された速度指標が高速時には電流制限手段で用いる所定値を増大させ、低速時には減少させる手段と、
   を有する電動工具。

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