JP2006067647A

JP2006067647A - ブラシレスｄｃモータの駆動装置

Info

Publication number: JP2006067647A
Application number: JP2004244432A
Authority: JP
Inventors: Tomoyoshi Sawada; 知良澤田
Original assignee: Nidec Shibaura Corp
Current assignee: Nidec Shibaura Corp
Priority date: 2004-08-24
Filing date: 2004-08-24
Publication date: 2006-03-09

Abstract

【課題】ブラシレスＤＣモータの重量を軽くすることができると共に、パワーも向上させることができ、発熱も低く抑えることができるブラシレスＤＣモータの駆動装置を提供する。
【解決手段】バッテリー１８で駆動するブラシレスＤＣモータ１２の駆動装置１０であり、インバータ回路１４と、制御回路１６と、バッテリー１８から供給される直流電圧を昇圧する昇圧回路２２と、昇圧回路２２によって昇圧された直流電圧をインバータ回路１４へ供給するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリーで駆動するブラシレスＤＣモータの駆動装置に関するものである。

コードレス電動工具の駆動装置としては、ブラシレスＤＣモータ（以下、単にモータという）が用いられ、このモータの駆動装置としては、インバータ回路と、このインバータ回路をＰＷＭ制御する制御回路と、インバータ回路に直流電源を供給するバッテリー等から構成されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−３５４８７８公報

上記のようなバッテリー駆動の駆動装置においては、より軽く、かつ、よりパワフルに駆動するという相反する要求がある。すなわち、重量を軽くするためには、バッテリーも含めた軽量化が必要であるが、その場合は駆動電圧の降下を招き、モータのパワーダウンを招くこととなる。逆に、パワーを優先するとバッテリーの本数のアップを招き重量が重くなるという問題点がある。

例えば、従来のコードレス電動工具においては、バッテリーとして１．５Ｖのセル電池が１０本用いられている。１つのセル電池で６０ｇの重量があり、１０本では６００ｇの重量がある。そして、この電圧を駆動回路に供給してモータを回転させるが、電圧が１５Ｖと低いため、大きい電流を流さないと出力が上がらない。一方、電流を多く流すと発熱量が多くなるという問題点があり、損失が大きくなる。

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、ブラシレスＤＣモータの重量を軽くすることができると共に、パワーも向上させることができ、発熱も低く抑えることができるブラシレスＤＣモータの駆動装置を提供する。

請求項１に係る発明は、バッテリーで駆動するブラシレスＤＣモータの駆動装置において、前記ブラシレスＤＣモータの各相の固定子巻線へ駆動電流を供給するインバータ回路と、前記インバータ回路をＰＷＭ制御する制御回路と、前記バッテリーから供給される直流電圧を昇圧する昇圧回路と、を有し、前記昇圧回路によって昇圧された直流電圧を前記インバータ回路へ供給することを特徴とするブラシレスＤＣモータの駆動装置である。

請求項２に係る発明は、前記昇圧回路が、スイッチング素子により構成されていることを特徴とする請求項１記載のブラシレスＤＣモータの駆動装置である。

請求項３に係る発明は、前記ブラシレスＤＣモータが電動工具の駆動源であることを特徴とする請求項１記載のブラシレスＤＣモータの駆動装置である。

本発明のブラシレスＤＣモータの駆動装置においては、バッテリーから供給される直流電圧を昇圧回路で昇圧してインバータ回路へ供給するため、バッテリーによって供給する直流電圧の値を低くすることができる。そのため、例えば、１．５Ｖのセル電池を直列に接続して直流電圧を供給する場合に、そのセル電池の本数を少なくすることができ重量を軽量化することができる。また、昇圧回路で昇圧させることにより、電圧が高い分、電流を減少させることができ、発熱を小さく抑えることができ、損失が小さくなる。

以下、本発明の一実施形態のブラシレスＤＣモータ（以下、単にモータという）１２の駆動装置１０について、図１のブロック図に基づいて説明する。

本実施形態のモータ１２は、コードレス電動工具の駆動源として用いられるものであり、三相のブラシレスＤＣモータである。

（１）駆動装置１０の構成
駆動装置１０はインバータ回路１４、制御回路１６、バッテリー１８、スイッチ２０、昇圧回路２２、速度指令回路２４、トリガースイッチ２６を有している。インバータ回路１４は、６個のＭＯＳ−ＦＥＴより構成され、モータ１２の三相の固定子巻線に駆動電流をそれぞれ供給する。すなわち、ＭＯＳ−ＦＥＴが直列に２個接続された構成が、並列に３個接続されたフルブリッシ回路の構成となっている。また、ＭＯＳ−ＦＥＴには、逆電流が流れないようにするためのダイオードが接続されている。このインバータ回路１４は４０Ｖの直流電圧によって駆動する。

制御回路１６は、モータ１２の回転子の回転位置を検出する３個のホールＩＣ２８からの位置検出信号に基づいて現在の回転数を演算し、この回転数が速度指令回路２４からの速度指令信号の回転速度に一致するようにＰＷＭ制御を行い、インバータ回路１４の６個のＭＯＳ−ＦＥＴのゲート端子に制御信号を出力する。

バッテリー１８は、１．５Ｖのセル電池が直列に６本接続された９Ｖのバッテリーであり、電動工具の本体フレームに対し着脱自在である。この１本のセル電池の重量は６０ｇであり、６本で３６０ｇの重量がある。

バッテリー１８から供給された直流電圧は、電動工具の本体フレームに設けられているメインスイッチ２０を経て昇圧回路２２に供給される。

昇圧回路２２は、スイッチング素子により供給された９Ｖの直流電圧を４０Ｖへ上昇させるものである。なお、この昇圧回路はトランスを用いてもよい。昇圧回路２２で上昇した直流電圧はインバータ回路１４に供給される。

速度指令信号２８には、トリガースイッチ３２が設けられ、このトリガースイッチ３２の押圧状態により速度指令信号が出力される。トリガースイッチ３２は電動工具の本体フレームに設けられ、ユーザによって調整される。

（２）駆動装置１０の動作状態
上記構成の駆動装置１０の動作状態について説明する。

電動工具を使用する場合にはメインスイッチ２０をオン状態にし、バッテリー１８から９Ｖの直流電圧を供給し昇圧回路２２で４０Ｖの直流電圧に昇圧し、インバータ回路１４に供給する。一方、トリガースイッチ２６によって所定の速度指令信号が速度指令回路２４から制御回路１６に供給され、ホールＩＣ２８によって検知された回転数に基づいてインバータ回路１４はモータ１２を速度指令信号に併せた回転速度で回転させる。この場合に、バッテリー１８からは９Ｖの直流電圧は供給されているが、昇圧回路２２で４０Ｖに上昇しているため、電圧が高い分、従来よりも駆動電流が減り回路損失が小さくなる。すなわち、発熱量が少ない分だけ回路損失が小さくなる。また、損失が小さくなることによりモータトルクが大きくなり、同じサイズのモータであっても従来より高い出力を出すことができる。例えば、従来技術においては出力が１５０Ｗであっても、本実施形態では２００Ｗの出力を得ることができる。

以上のように本実施形態のモータ１２の駆動装置１０においては、昇圧することにより損失を減らすことができ、また、バッテリー１８の重量も減らすことができる。

（変更例）
本発明は上記実施形態に限らずその主旨を逸脱しないかぎり種々に変更することができる。

例えば本実施形態ではコードレス電動工具の駆動源として用いたが、これに変えてホビー用の駆動源としても用いてもよい。

本発明は、例えばコードレス電動工具のブラシレスＤＣモータの駆動装置として好適である。

本発明の一実施形態を示すモータの駆動装置のブロック図である。

符号の説明

１０駆動装置
１２モータ
１４インバータ回路
１６制御回路
１８バッテリー
２０メインスイッチ
２２昇圧回路
２４速度指令回路
２６トリガースイッチ
２８ホールＩＣ

Claims

バッテリーで駆動するブラシレスＤＣモータの駆動装置において、
前記ブラシレスＤＣモータの各相の固定子巻線へ駆動電流を供給するインバータ回路と、
前記インバータ回路をＰＷＭ制御する制御回路と、
前記バッテリーから供給される直流電圧を昇圧する昇圧回路と、
を有し、
前記昇圧回路によって昇圧された直流電圧を前記インバータ回路へ供給する
ことを特徴とするブラシレスＤＣモータの駆動装置。
前記昇圧回路が、スイッチング素子により構成されている
ことを特徴とする請求項１記載のブラシレスＤＣモータの駆動装置。
前記ブラシレスＤＣモータが電動工具の駆動源である
ことを特徴とする請求項１記載のブラシレスＤＣモータの駆動装置。