JP2007110849A - Motor drive device for power tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動工具のモータ駆動装置に関する。 The present invention relates to a motor drive device for an electric tool.
出願人は、特許文献1を開示する。
図10に示すように、このモータ駆動装置は、交流電源14からの交流を整流して直流モータ8に給電する電源回路15と、電源回路15のメイン接点16の開操作によりブレーキ接点17を閉じて直流モータ8に対しブレーキ電流を流すブレーキ回路18とを備える。
As shown in FIG. 10, the motor driving device closes the
このモータ駆動装置におけるブレーキ回路18は、電界効果トランジスタ(FET)25と、メイン接点16の開操作時に電界効果トランジスタ25をブレーキ接点17を介してONにするようなゲート電圧を供給する電界効果トランジスタ駆動手段とを有する。
The
電界効果トランジスタ駆動手段は、次のような回路構成とされる。すなわち、ブリッジダイオード19の出力側の+端子19aと−端子19bとに、抵抗26とダイオード27とツェナーダイオード28とが直列状に連結され、ダイオード27とツェナーダイオード28との間と電界効果トランジスタ25のゲートGとに、抵抗29とブレーキ接点17とが直列状に連結され、抵抗29とブレーキ接点17との間とブリッジダイオード19の出力側の−端子19bとに、抵抗30とコンデンサ31とが直列状に連結され、ブレーキ接点17と電界効果トランジスタ25のゲートGとの間とブリッジダイオード19の出力側の−端子19bとに、抵抗32が連結される。メイン接点16が閉じられ、直流モータ8が回転している時、このツェナーダイオード28におけるEF間には、ツェナー電圧Vが発生し、コンデンサ31に電圧Vの電荷が蓄積され、メイン接点16が開かれブレーキ接点17が閉じると、電界効果トランジスタ25のゲートGに電圧Vが印加され、電界効果トランジスタ25のドレインD、ソースS間が導通し、電界効果トランジスタ25を通し、ブレーキ電流が流れる。
The field effect transistor driving means has the following circuit configuration. That is, the
また、このブレーキ電流は、電界効果トランジスタ25のドレインD、ソースS間が導通した瞬間から流れつづける直流電流となるため、初期値は非常に大きな値となり、時間の経過とともに次第に減少していく。
Further, since this brake current is a direct current that continues to flow from the moment when the drain D and source S of the
特開2003−52195号公報における電動工具のモータ駆動装置におけるモータのブレーキ回路によれば、商用電源を整流して駆動される直流モータの両方の端子を短絡させると、モータに制動をかけることができる。しかし、この瞬間には、駆動時と逆方向に非常に大きなブレーキ電流が流れることになる。従って、制動がかかった瞬間、大きな反動が発生するために、取り扱いにくい工具となる。 According to the motor brake circuit in the motor drive device of the electric tool in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-52195, when both terminals of a DC motor driven by rectifying the commercial power supply are short-circuited, the motor is braked. it can. However, at this moment, a very large brake current flows in the opposite direction to that during driving. Therefore, since a large reaction occurs at the moment when braking is applied, the tool becomes difficult to handle.
本発明は上記問題点を解決することを目的とし、ブレーキ電流の流れる回路を無接点化することにより、半永久的な長寿命ブレーキを実現するとともに、ブレーキの制動力を任意に、かつ簡単に調整できるようにし、モータの寿命と作業性を大きく改善することを目的とする。 The present invention aims to solve the above-mentioned problems and realizes a semi-permanent long-life brake by making the circuit through which the brake current flows non-contact, and arbitrarily and easily adjusts the braking force of the brake. The purpose is to greatly improve the life and workability of the motor.
上記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、交流電源(14)からの交流を整流して直流モータ(8)に給電する電源回路(15)と、電源回路(15)のメイン接点(16)の開操作により直流モータ(8)に対しブレーキ電流を流すブレーキ回路(18)とを備えた電動工具のモータ駆動装置において、ブレーキ回路(18)は、電界効果トランジスタ(25)と、メイン接点(16)の開操作時に、ホトカプラ(35)を介して交流電源(14)の半周期に同期して、電界効果トランジスタ(25)をONにするようなゲート電圧を供給する電子スイッチ制御回路(39)とを有し、この電界効果トランジスタ(25)のドレイン(D)とソース(S)が直流モータ(8)の二つの端子(8a,8b)に夫々接続された電動工具のモータ駆動装置を採用する。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
また、請求項2に係る発明は、請求項1に記載の電動工具のモータ駆動装置において、電子スイッチ制御回路(45)は、メイン接点(16)の開操作時にホトカプラ(35)を介して交流電源(14)の周期に同期して、電界効果トランジスタ(25)をONにするようなゲート電圧を供給する電動工具のモータ駆動装置を採用する。 According to a second aspect of the present invention, in the motor drive device for the electric tool according to the first aspect, the electronic switch control circuit (45) is connected to the AC via the photocoupler (35) when the main contact (16) is opened. A motor drive device for an electric tool that supplies a gate voltage to turn on the field effect transistor (25) in synchronization with the cycle of the power supply (14) is employed.
さらに、請求項3に係る発明は、請求項1に記載の電動工具のモータ駆動装置において、前記電子スイッチ制御回路(45)は、メイン接点(16)の開操作時にホトカプラ(35)を介して任意のタイミングで電界効果トランジスタ(25)をONにするようなゲート電圧を供給する発信器(47)を有する電動工具のモータ駆動装置を採用する。
Furthermore, the invention according to
また、請求項4に係る発明は、請求項1乃至3の何れか一項に記載の電動工具のモータ駆動装置において、電界効果トランジスタ(25)が直流モータ(8)のヨーク(34)又は直流モータ(8)の減速機のケース(11)に取り付けられた電動工具のモータ駆動装置を採用する。 According to a fourth aspect of the present invention, in the motor drive device for an electric tool according to any one of the first to third aspects, the field effect transistor (25) is a yoke (34) of the direct current motor (8) or a direct current. The motor drive device of the electric tool attached to the case (11) of the reducer of the motor (8) is employed.
請求項1に係る発明によれば、交流電源からの交流を整流して直流モータに給電する電源回路と、電源回路のメイン接点の開操作により直流モータに対しブレーキ電流Imbを流すブレーキ回路とを備えた電動工具のモータ駆動装置において、ブレーキ回路は、電界効果トランジスタと、メイン接点の開操作時に、ホトカプラを介して交流電源の半周期に同期して、電界効果トランジスタをONにするようなゲート電圧を供給する電子スイッチ制御回路とを有し、この電界効果トランジスタのドレインとソースが直流モータの二つの端子に夫々接続された電動工具のモータ駆動装置であるから、ブレーキ接点に微少電流を流すだけで電界効果トランジスタを駆動し、電界効果トランジスタのドレイン−ソース間にブレーキ電流Imbを流すことができる。従って、ブレーキ時におけるブレーキ接点でのアークの発生を防止してブレーキ接点の寿命を延ばし、ブレーキ性能を長期に亘り高度に維持することができる。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a power supply circuit that rectifies alternating current from an alternating current power supply and supplies power to the direct current motor, and a brake circuit that causes the brake current Imb to flow to the direct current motor by opening the main contact of the power supply circuit. In the motor drive device of the electric tool provided, the brake circuit includes a field effect transistor and a gate that turns on the field effect transistor in synchronization with a half cycle of the AC power supply via a photocoupler when the main contact is opened. An electric switch control circuit for supplying a voltage, and a drain and a source of the field effect transistor are motor drive devices of an electric tool connected to two terminals of the DC motor, respectively, so that a minute current flows through the brake contact The field effect transistor can be driven only by passing a brake current Imb between the drain and source of the field effect transistor. Can. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of an arc at the brake contact during braking, extend the life of the brake contact, and maintain the brake performance at a high level over a long period of time.
また、このブレーキ電流Imbは、パルス状に間欠して発生するので、直流モータ8に対するブレーキが小刻みにかかり、直流モータ8に対する制動性がよくなり、電動工具の反動が小さくなる。従って、電動工具は、モータによる大きな反動を発生することなく速やかに停止するので、作業性が向上する。特に、電動工具が軽量、小型な場合には、作業性が格段に向上する。
Further, since the brake current Imb is intermittently generated in a pulse shape, the brake for the
また、請求項2に係る発明によれば、交流電源からの交流を整流して直流モータに給電する電源回路と、電源回路のメイン接点の開操作により直流モータに対しブレーキ電流Imbを流すブレーキ回路とを備えた電動工具のモータ駆動装置において、ブレーキ回路が、電界効果トランジスタと、メイン接点の開操作時に、ホトカプラを介して交流電源の周期に同期して、電界効果トランジスタをONにするようなゲート電圧を供給する電子スイッチ制御回路とを有し、この電界効果トランジスタのドレインとソースが直流モータの二つの端子に夫々接続された電動工具のモータ駆動装置であるから、ブレーキ接点に微少電流を流すだけで電界効果トランジスタを駆動し、電界効果トランジスタのドレイン−ソース間にブレーキ電流Imbを流すことができる。従って、ブレーキ時におけるブレーキ接点でのアークの発生を防止してブレーキ接点の寿命を延ばし、ブレーキ性能を長期に亘り高度に維持することができる。 According to the second aspect of the present invention, the power supply circuit that rectifies the alternating current from the alternating current power supply and supplies power to the direct current motor, and the brake circuit that causes the brake current Imb to flow to the direct current motor by opening the main contact of the power supply circuit. In the motor drive device for an electric tool comprising: the brake circuit turns on the field effect transistor in synchronization with the period of the AC power supply via the photocoupler when the main contact is opened with the field effect transistor. An electronic switch control circuit for supplying a gate voltage, and the drain and source of this field effect transistor are motor drive devices for an electric tool connected to the two terminals of the DC motor, respectively. The field effect transistor is driven simply by flowing it, and the brake current Imb flows between the drain and source of the field effect transistor. It is possible. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of an arc at the brake contact during braking, extend the life of the brake contact, and maintain the brake performance at a high level over a long period of time.
また、このブレーキ電流Imbは、請求項1に記載のブレーキ電流Imbの2倍の頻度でパルス状に間欠して発生するので、直流モータ8に対するブレーキがより小刻みにかかり、直流モータ8に対する制動性がさらによくなり、電動工具の反動が小さくなる。従って、電動工具は、モータによる大きな反動を発生することなくさらに速やかに停止するので、作業性が向上する。特に、電動工具が軽量、小型な場合には、作業性が格段に向上する。
Further, since this brake current Imb is intermittently generated in a pulse shape at a frequency twice as high as the brake current Imb described in
さらに、請求項3に係る発明によれば、交流電源からの交流を整流して直流モータに給電する電源回路と、電源回路のメイン接点の開操作により直流モータに対しブレーキ電流Imbを流すブレーキ回路とを備えた電動工具のモータ駆動装置において、ブレーキ回路が、電界効果トランジスタと、メイン接点の開操作時に、ホトカプラを介して任意のタイミングで電界効果トランジスタをONにするようなゲート電圧を供給する発信器を有する電子スイッチ制御回路とを有し、この電界効果トランジスタのドレインとソースが直流モータの二つの端子に夫々接続された電動工具のモータ駆動装置であるから、ブレーキ接点に微少電流を流すだけで電界効果トランジスタを駆動し、電界効果トランジスタのドレイン−ソース間にブレーキ電流Imbを流すことができる。従って、ブレーキ時におけるブレーキ接点でのアークの発生を防止してブレーキ接点の寿命を延ばし、ブレーキ性能を長期に亘り高度に維持することができる。
Further, according to the invention of
また、このブレーキ電流Imbは、発信器により任意の頻度で発生するので、直流モータ8に対するブレーキを、電動工具の形状や重さに対して最適になるように調整することができる。したがって、直流モータ8に対するブレーキがより最適にかかり、直流モータ8に対する制動性がさらによくなり、電動工具の反動が小さくなる。従って、電動工具は、モータによる大きな反動を発生することなくさらに速やかに停止するので、作業性が格段に向上する。
Further, since the brake current Imb is generated at an arbitrary frequency by the transmitter, the brake for the
さらに、請求項4に係る発明によれば、請求項1乃至3の何れか一項に記載の電動工具のモータ駆動装置において、電界効果トランジスタが直流モータのヨーク又は直流モータの減速機のケースに取り付けられた電動工具のモータ駆動装置であるから、ブレーキ電流Imbを流すことにより発熱する電界効果トランジスタを電動工具のハウジング内の狭いスペース内において適正に冷却することができる。 According to a fourth aspect of the present invention, in the motor driving device for the electric tool according to any one of the first to third aspects, the field effect transistor is provided in the yoke of the DC motor or the case of the reduction gear of the DC motor. Since it is the motor drive device of the attached electric tool, the field effect transistor which generates heat by flowing the brake current Imb can be appropriately cooled in a narrow space in the electric tool housing.
(I)本願の第1実施形態
次に、本発明の第1実施形態について図1乃至図5を参照して説明する。
(I) First Embodiment of the Present Application Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
このモータ駆動装置は、図1及び図2に示すような電動工具に装着される。この電動工具は具体的にはインパクトドライバであり、そのハウジング7内には直流モータ8が設けられている。直流モータ8の出力軸9からの出力は図示しない減速機を介してスピンドル10に伝達される。減速機は例えば遊星歯車装置であり、その全体はハウジング7により覆われており、ハウジング7の先端側には金属製ケース11が取り付けられている。また、ハウジング7と一体のハンドル12には直流モータ8をON・OFFするためのトリガースイッチ13が取り付けられている。
This motor drive device is attached to an electric tool as shown in FIGS. This electric tool is specifically an impact driver, and a
図1及び図2の電動工具はインパクトドライバであるが、本発明に係るモータ駆動装置はインパクトドライバに限らず、携帯用電気ドリル、ジグソー、刈込み機等、直流モータを使用した他の電動工具にも利用可能である。 1 and 2 is an impact driver, the motor driving device according to the present invention is not limited to an impact driver, and other electric tools using a DC motor, such as a portable electric drill, jigsaw, and mower. Is also available.
また、図3に示すように、このモータ駆動装置は、交流電源14からの交流をブリッジダイオード19において整流して直流モータ8に給電する電源回路15と、電源回路15のメイン接点16の開操作により電子スイッチであるホトカプラ35を動作させて直流モータ8に対しブレーキ電流Imbを流すブレーキ回路18とを備える。
As shown in FIG. 3, the motor driving device includes a
電源回路15は、交流(AC)電源14と、メイン接点16と、整流回路であるブリッジダイオード19とを具備する。交流(AC)電源14は、この実施の形態ではAC100V電源である。メイン接点16は、トリガースイッチ13を操作しない場合に開状態(端子aと端子cとがON状態)にある接点20を有する。接点20は図1に例示される電動工具のトリガースイッチ13に連動し、トリガースイッチ13を引くと接点20が閉じる(端子aと端子bとがON状態)ようになっている。ブリッジダイオード19は、交流電源14を整流して全波の直流に変え、直流モータ8に供給するようになっている。
The
直流モータ8はマグネットモータであり、その二つの端子8a,8bがブリッジダイオード19の出力側の+端子19aと−端子19bに夫々連結される。ブリッジダイオード19と直流モータ8との間には、直流モータ8の回転方向を切り換える正逆切替え用接点24a,24bを有する正逆切替え部24が必要に応じて設けられる。これにより、直流モータ8はブリッジダイオード19から直流電源を供給され正転し又は逆転する。図1に示すように、直流モータ8の出力軸9の回転は減速機により減速され、スピンドル10に伝達される。スピンドル10には刃物、ビット等が取り付けられ、その回転によりこの電動工具は穿孔、ネジ回し等の作業を行う。
The
ブレーキ回路18は、電界効果トランジスタ(FET)25と、メイン接点16の開操作時(端子aと端子cとがON状態)に電界効果トランジスタ25をONにするようなゲート電圧を供給する、電子スイッチ制御回路39とを有する。
The
電界効果トランジスタ25は、そのドレインDとソースSが直流モータ8の二つの端子8a,8bに夫々接続されることにより、ブレーキ回路18内に配置される。
The
電子スイッチ制御回路39は、ダイオード37、38と、抵抗36と、ホトカプラ35内に設けられている発光ダイオード35aおよび複数のホトダイオードから構成されるホトダイオード35bとを有する。
The electronic
メイン接点16の端子cとダイオード37のアノードとが連結され、ダイオード37のカソードと抵抗36とが連結され、抵抗36とダイオード38のカソードおよび発光ダイオード35aのアノードとが連結され、ダイオード38のアノードと発光ダイオード35aのカソードとが連結される。
The terminal c of the
ホトカプラ35内に配置されるホトダイオード35bは、電界効果トランジスタ25のゲートGとソースS間に連結される。
A
発光ダイオード35aのアノードとカソード間に発光開始に必要な電圧値v1以上の電圧が加えられると、発光ダイオード35aは発光を開始する。発光ダイオード35aから発光された光は、ホトカプラ内を伝達してホトダイオード35bに照射される。
When a voltage equal to or higher than the voltage value v1 necessary for starting light emission is applied between the anode and the cathode of the
発光ダイオード35aから発光された光を受光したホトダイオード35bはON状態となり、ホトダイオード35bの両端には電圧Vが発生する。すると、電界効果トランジスタ25のドレインD−ソースS間が導通し、ON状態となる。
The
すなわち、メイン接点16が開かれる(端子aと端子cとがON状態)と、電界効果トランジスタ25のゲートGとソースS間には、ホトダイオード35bの電圧Vが発生し、電界効果トランジスタ25のゲートGに電圧Vが印加され、電界効果トランジスタ25のドレインD、ソースS間が導通し、電界効果トランジスタ25を通し、ブレーキ電流Imbが流れる。
That is, when the
すなわち、電界効果トランジスタ25のドレインD−ソースS間がON状態となる結果、直流モータ8で発電される電流が、ブレーキ電流Imbとして電界効果トランジスタ25を経由して直流モータ8を回転させる方向とは逆方向にIa,Ib,Icの順路で流れる。
That is, as a result of the ON state between the drain D and the source S of the
この電界効果トランジスタ25はブレーキ電流Imbが流れることにより発熱するので冷却する必要がある。そこで、この実施の形態では、図1及び図2に示すように、電界効果トランジスタ25を直流モータ8のヨーク34に取り付け、ブレーキ時に発生する熱をヨーク34で放熱させるようにしている。これにより、電動工具のハウジング7の内部のような狭いスペースにおいて専用の放熱板を設けることなく電界効果トランジスタ25を効率的に冷却することが可能になる。
The
なお、電界効果トランジスタ25を取り付ける箇所はヨーク34に限らず、減速機のケース11等であってもよい。また、電界効果トランジスタ25は固定ネジ33によりヨーク34に固定されているが、固定ネジ33のほか接着剤等他の手段により取り付けることが可能である。
The place where the
次に、上記構成のモータ駆動装置の全体の作用を図3乃至図5を用いて説明する。 Next, the overall operation of the motor drive apparatus having the above configuration will be described with reference to FIGS.
作業者が電動工具のトリガースイッチ13を引くと、図4に示すように、メイン接点16の接点20が閉じ(端子aと端子bとがON状態)、モータ駆動装置の回路には交流電源14から供給される電流がi1,i2,i3,i4,i5,i6の順路で流れる。すなわち、電流がブリッジダイオード19、直流モータ8、ブリッジダイオード19、接点20と経由して流れ直流モータ8が正転又は逆転する。すなわち、電動工具のスピンドル10が回転する。また、同時に交流電源14から供給される逆相電流がI1,I2,I3,I4,I5,I6,I7の順路で流れる。
When the operator pulls the
この場合には、接点20の端子aと端子cとはオープン状態となっているため、発光ダイオード35aに電圧v1はかからず発光ダイオード35aは発光しない。従って、ホトダイオード35bには電圧Vが発生しないので、電界効果トランジスタ25のゲートG−ソースS間の電圧は、0Vとなり、電界効果トランジスタ25のドレインD−ソースS間はOFF状態となる。従って、電界効果トランジスタ25のドレインDからソースSにブレーキ電流Imbは流れない。
In this case, since the terminals a and c of the
作業者がトリガースイッチ13から指を離すと、図3に示すように、メイン接点16の接点20の端子aと端子bとの間が開き、同時に端子aと端子cとの間が閉じる。この瞬間、直流モータ8には電流が流れていないが、直流モータ8は惰性で回転を継続している。この直流モータ8はマグネットモータであるため、その回転により発電し、AC100V用の電動工具においては、直流モータ8の両端子8a,8b間にDC130V程度の電圧が発生する。
When the operator removes his / her finger from the
この場合、メイン接点16の接点20の端子aと端子cとの間が閉じた状態なので、ダイオード37と、抵抗36と、発光ダイオード35aには、交流電源14から電源が供給される。抵抗36は、発光ダイオード35aに過電流が流れることを防ぐ働きをする。
In this case, since the terminals a and c of the
発光ダイオード35aには、図5(b)の点線で示す交流電圧Vacが供給される。発光ダイオード35aは、タイミングt1において発光ダイオード35aに供給される交流電圧Vacが発光開始に必要な電圧値であるv1になるので、発光を開始する。発光ダイオード35aから発光された光は、ホトカプラ35内で伝達され、ホトダイオード35bによって受光される。発光ダイオード35aから発光された光を受光したホトダイオード35bは、ON状態となり、電圧Vが発生する。この電圧Vが電界効果トランジスタ25のゲートGに加えられ、電界効果トランジスタ25のドレインD−ソースS間がON状態となり、電界効果トランジスタ25を通して、図5(a)に示す波形のブレーキ電流Imbが流れる。
The
その後、タイミングt2において発光ダイオード35aに供給される交流電圧Vacが電圧値v1以下になるので、発光ダイオード35aは発光を停止する。この場合には、ホトダイオード35bは、発光ダイオード35aから発光された光を受光することができなくなるので、OFF状態となり、電圧Vが発生しなくなる。従って、電界効果トランジスタ25のゲートGとソースS間が同じ電位となり、電界効果トランジスタ25のドレインD−ソースS間がOFF状態になり、ブレーキ電流Imbが流れなくなる。
After that, the AC voltage Vac supplied to the
タイミングt2からt3の間は、発光ダイオード35aに供給される交流電圧Vacが電圧値v1以下になっているので、発光ダイオード35aは発光を停止した状態を維持する。したがって、電界効果トランジスタ25のドレインD、ソースS間がOFF状態を維持し、ブレーキ電流Imbは流れない。
Between the timings t2 and t3, the AC voltage Vac supplied to the
タイミングt3からt4の間と、タイミングt5からt6の間とは、発光ダイオード35aに供給される交流電圧Vacは、電圧値v1以上になっているので、発光ダイオード35aは発光した状態を維持する。したがって、電界効果トランジスタ25のドレインD、ソースS間がON状態となり、ブレーキ電流Imbが流れる。
Between the timing t3 and t4 and between the timing t5 and t6, the AC voltage Vac supplied to the
また、タイミングt4からt5の間は、発光ダイオード35aに供給される交流電圧Vacは、電圧値v1以下になっているので、発光ダイオード35aは発光しない。したがって、電界効果トランジスタ25のドレインD−ソースS間がOFF状態となり、ブレーキ電流Imbが流れない。
Further, since the AC voltage Vac supplied to the
このように電界効果トランジスタ25のドレインD−ソースS間がON状態となる結果、直流モータ8で発電される電流がブレーキ電流Imbとして電界効果トランジスタ25を経由して直流モータ8を回転させる方向とは逆方向にIa,Ib,Icの順路で流れる。
As a result of the ON state between the drain D and the source S of the
このブレーキ電流Imbは、図5(a)にあらわされるように、交流電源の半周期に同期してパルス状に間欠して発生するので、直流モータ8に対するブレーキが小刻みにかかり、反動が小さくなる。
As shown in FIG. 5A, the brake current Imb is intermittently generated in pulses in synchronization with the half cycle of the AC power supply. Therefore, the brake for the
すなわち、直流モータ8にパルス状のブレーキ電流Imbによるブレーキ(回生制動)がかけられ、大きな反動が発生することなく直流モータ8、すなわち電動工具が速やかに停止する。
That is, the
(II)本願の第2実施形態
次に、本発明の第2実施形態について図6および図7を参照して説明する。
(II) Second Embodiment of the Present Application Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図6および図7において、第1の実施形態における部材と同一の部材には同じ番号を付し、説明を省略する。 6 and 7, the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
なお、第2実施形態に係わるモータ駆動装置も、図1及び図2に示すような電動工具に装着される。 The motor drive device according to the second embodiment is also mounted on an electric tool as shown in FIGS.
図6は、第2実施形態に係わるモータ駆動装置をあらわしたものであり、このモータ駆動装置は、交流電源14からの交流を整流して直流モータ8に給電する電源回路15と、電源回路15のメイン接点16の開操作により電子スイッチであるホトカプラ35を動作させて直流モータ8に対しブレーキ電流Imbを流すブレーキ回路18とを備える。
FIG. 6 shows a motor drive device according to the second embodiment. This motor drive device rectifies the alternating current from the
ブレーキ回路18は、電界効果トランジスタ(FET)25と、メイン接点16の開操作時(端子aと端子cとがON状態)に電界効果トランジスタ25をONにするようなゲート電圧を供給する、電子スイッチ制御回路45とを有する。
The
電界効果トランジスタ25は、そのドレインDとソースSが直流モータ8の二つの端子8a,8bに夫々接続されることにより、ブレーキ回路18内に配置される。
The
電子スイッチ制御回路45は、ダイオード40、41、42、43と、抵抗44と、ホトカプラ35内に設けられている発光ダイオード35aおよび複数のホトダイオードから構成されるホトダイオード35bとを有する。
The electronic
メイン接点16の接点20の端子cとダイオード40のアノードとダイオード41のカソードが連結され、ダイオード40のカソードとダイオード43のカソ−ドと抵抗44とが連結され、ダイオード43のアノードとダイオード42のカソードが連結され、ダイオード42のアノードとダイオード41のアノードと発光ダイオード35aのカソードとが連結され、抵抗44と発光ダイオード35aのアノードとが連結される。
The terminal c of the
ダイオード40、41、42および43は、全波整流回路を構成しており、メイン接点16の開操作時(端子aと端子cとがON状態)に、交流電源14を全波整流し、発光ダイオード35aのアノードとカソード間に図7(b)にあらわされるVacを供給する。抵抗44は、発光ダイオード35aに過電流が流れることを防ぐ働きをする。
The
発光ダイオード35aは、図7(b)におけるタイミングt7において、発光ダイオード35aに供給される交流電圧Vacが発光開始に必要な電圧値であるv1になるので、発光を開始する。発光ダイオード35aから発光された光は、ホトカプラ35内で伝達され、ホトダイオード35bによって受光される。発光ダイオード35aから発光された光を受光したホトダイオード35bは、ON状態となり、電圧Vが発生する。この電圧Vが電界効果トランジスタ25のゲートGに加えられると、電界効果トランジスタ25のドレインD−ソースS間がON状態となり、電界効果トランジスタ25を通して、図7(a)に示す波形のブレーキ電流Imbが流れる。
The
その後、タイミングt8において発光ダイオード35aに供給される交流電圧Vacが電圧値v1以下になるので、発光ダイオード35aは発光を停止する。この場合には、ホトダイオード35bは、発光ダイオード35aから発光された光を受光することができなくなるので、OFF状態となり、電圧Vが発生しなくなる。従って、電界効果トランジスタ25のゲートGとソースS間が同じ電位となり、電界効果トランジスタ25のドレインD−ソースS間がOFF状態になり、ブレーキ電流Imbが流れなくなる。
Thereafter, the AC voltage Vac supplied to the
タイミングt7からt8の間に発生するパルスブレーキ電流BP21の波形を図7(a)に示す。 FIG. 7A shows the waveform of the pulse brake current BP21 generated between timings t7 and t8.
図7(b)のタイミングtaからtbの間においては、交流電源14の交流波形は、マイナスの電圧値を示す。しかし、発光ダイオード35aに加えられる電圧は、ダイオード40、41、42および43によって構成される全波整流回路によって、整流されるため、プラスの電圧になる。
Between the timing ta and tb in FIG. 7B, the AC waveform of the
しかし、タイミングt8からt9の間と、タイミングt10からt11の間とは、発光ダイオード35aに供給される交流電圧Vacが電圧値v1以下になっているので、発光ダイオード35aは発光を停止した状態を維持する。したがって、電界効果トランジスタ25のドレインD、ソースS間がOFF状態を維持し、ブレーキ電流Imbは流れない。
However, between timing t8 and t9 and between timing t10 and t11, since the AC voltage Vac supplied to the
そして、タイミングt9からt10の間と、タイミングt11からt12の間とは、発光ダイオード35aに供給される交流電圧Vacは、電圧値v1以上になっているので、発光ダイオード35aは発光した状態を維持する。したがって、電界効果トランジスタ25のドレインD、ソースS間がON状態となり、ブレーキ電流Imbが流れる。
The AC voltage Vac supplied to the
タイミングt9からt10の間に発生するパルスブレーキ電流BP22、タイミングt11からt12の間に発生するパルスブレーキ電流BP23の波形を図7(a)に示す。タイミングt9からt10の間に発生するパルスブレーキ電流BP22の電流値はh22である。また、パルスブレーキ電流BP22の電流値は、電源14の交流周期における半周期前に発生したパルスブレーキ電流BP21の電流値h21よりも小さい、h22となる。
FIG. 7A shows waveforms of a pulse brake current BP22 generated between timings t9 and t10 and a pulse brake current BP23 generated between timings t11 and t12. The current value of the pulse brake current BP22 generated between timings t9 and t10 is h22. Further, the current value of the pulse brake current BP22 is h22, which is smaller than the current value h21 of the pulse brake current BP21 generated half a cycle before the AC cycle of the
タイミングt11からt12の間に発生するパルスブレーキ電流BP23の電流値はh23である。また、パルスブレーキ電流BP22の電流値は、電源14の交流周期における半周期前に発生したパルスブレーキ電流BP22の電流値h22よりも小さい、h23となる。
The current value of the pulse brake current BP23 generated between timings t11 and t12 is h23. Further, the current value of the pulse brake current BP22 is h23, which is smaller than the current value h22 of the pulse brake current BP22 generated half a cycle before the AC cycle of the
このように、メイン接点16の開操作時(端子aと端子cとがON状態)から時間が経つにつれて、電源14の交流周期における半周期毎に発生するパルス状のブレーキ電流Imbの電流値は小さくなる。
As described above, the current value of the pulsed brake current Imb generated every half cycle in the AC cycle of the
このように電界効果トランジスタ25のドレインD−ソースS間がON状態となる結果、直流モータ8で発電される電流が電界効果トランジスタ25を経由して直流モータ8を回転させる方向とは逆方向のIa,Ib,Icの順路で流れる。
As a result of the ON state between the drain D and the source S of the
これにより、直流モータ8にパルス状のブレーキ電流Imbによるブレーキ(回生制動)がかけられるので、大きな反動が発生することなく直流モータ8、すなわち電動工具が速やかに停止する。
As a result, the
また、第1実施形態に比べて、パルス状のブレーキ電流Imbが2倍の頻度で発生するので、より安定して、しかも、より速やかに直流モータ8、すなわち電動工具が停止する。
Further, since the pulse-like brake current Imb is generated twice as compared with the first embodiment, the
また、このブレーキ電流Imbは、第1実施形態のブレーキ電流Imbの2倍の頻度でパルス状に間欠して発生するので、直流モータ8に対するブレーキがより小刻みにかかり、直流モータ8に対する制動性がさらによくなり、電動工具の反動が小さくなる。従って、電動工具は、モータによる大きな反動を発生することなくさらに速やかに停止するので、作業性が向上する。特に、電動工具が軽量、小型な場合には、作業性が格段に向上する。
Further, since this brake current Imb is intermittently generated in a pulse shape at a frequency twice as high as the brake current Imb of the first embodiment, the brake for the
(III)本願の第3実施形態
次に、本発明の第3実施形態について図8および図9を参照して説明する。
(III) Third Embodiment of the Present Application Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図8および図9において、第1実施形態における部材と同一の部材には同じ番号を付し、説明を省略する。 8 and 9, the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
なお、第3実施形態に係わるモータ駆動装置も、図1及び図2に示すような電動工具に装着される。 Note that the motor driving apparatus according to the third embodiment is also mounted on an electric tool as shown in FIGS.
図8は、第3実施形態に係わるモータ駆動装置をあらわしたものであり、このモータ駆動装置は、交流電源14からの交流を整流して直流モータ8に給電する電源回路15と、電源回路15のメイン接点16の開操作により電子スイッチであるホトカプラ35を動作させて直流モータ8に対しブレーキ電流Imbを流すブレーキ回路18とを備える。
FIG. 8 shows a motor drive device according to the third embodiment. This motor drive device rectifies the alternating current from the
ブレーキ回路18は、電界効果トランジスタ(FET)25と、メイン接点16の開操作時(端子aと端子cとがON状態)に電界効果トランジスタ25をONにするようなゲート電圧を供給する、電子スイッチ制御回路45とを有する。
The
電界効果トランジスタ25は、そのドレインDとソースSが直流モータ8の二つの端子8a,8bに夫々接続されることにより、ブレーキ回路18内に配置される。
The
電子スイッチ制御回路45は、ダイオード40、41、42、43と、抵抗44と、トランジスタ46と、発信器(OSC)47と、ホトカプラ35内に設けられている発光ダイオード35aおよび複数のホトダイオードから構成されるホトダイオード35bとを有する。
The electronic
メイン接点16の接点20の端子cとダイオード40のアノードとダイオード41のカソードが連結され、ダイオード40のカソードとダイオード43のカソ−ドと抵抗44とが連結され、ダイオード43のアノードとダイオード42のカソードと発信器47とが連結され、ダイオード42のアノードとダイオード41のアノードとトランジスタ46のエミッタ(E)とが連結され、抵抗44と発光ダイオード35aのアノードとが連結され、発光ダイオード35aのカソードとトランジスタ40のコレクタ(C)が連結され、トランジスタ40のベース(B)と発信器47とが連結される。
The terminal c of the
ダイオード41、42、43および44は、全波整流回路を構成しており、メイン接点16の開操作時(端子aと端子cとがON状態)に、交流電源14を全波整流し、発光ダイオード35aのアノードとカソード間に図7(b)にあらわされるVacを供給する。抵抗44は、発光ダイオード35aに過電流が流れることを防ぐ働きをする。
The
図9に、ブレーキ電流Imbと、FETゲート信号Vgsと、OSC(発信器)出力信号Vosとの波形をあらわす。 FIG. 9 shows waveforms of the brake current Imb, the FET gate signal Vgs, and the OSC (transmitter) output signal Vos.
図9(c)であらわされるOSC出力信号Vosが、発信器(OSC)47からトランジスタ46のベース(B)に出力される。
The OSC output signal Vos shown in FIG. 9C is output from the oscillator (OSC) 47 to the base (B) of the
OSC出力信号Vosは、電源14の交流周期に同期しているが、信号幅が時間の経過とともに、段々狭くなっていく波形である。
The OSC output signal Vos is a waveform that is synchronized with the AC cycle of the
すなわち、タイミングt15とt16との間隔は、タイミングt13とt14との間隔よりも狭くなっている。また、タイミングt17とt18との間隔は、タイミングt15とt16との間隔よりも狭くなっている。さらに、タイミングt19とt20との間隔は、タイミングt17とt18との間隔よりも狭くなっている。 That is, the interval between timings t15 and t16 is narrower than the interval between timings t13 and t14. Further, the interval between timings t17 and t18 is narrower than the interval between timings t15 and t16. Further, the interval between timings t19 and t20 is narrower than the interval between timings t17 and t18.
トランジスタ46のベース(B)に加えられるOSC出力信号VosがHigh状態にある場合には、トランジスタ46のコレクタ(C)とエミッタ(E)間が導通するために、トランジスタのコレクタ(C)とエミッタ(E)との間には、電源14の全波整流された交流信号が流れる。従って、発光ダイオード35aは、OSC出力信号Vosがトランジスタ46のベース(B)に加えられた瞬間に発光することになる。すなわち、発光ダイオード35aは、OSC出力信号Vosに同期して発光を繰り返す。その結果、FETゲート信号Vgs(図7(b))もOSC出力信号Vosと同期した波形となる。
When the OSC output signal Vos applied to the base (B) of the
従って、ブレーキ電流Imbは、FETゲート信号Vgsに同期して流れることになる。すなわち、タイミングt13、t15、t17、t19において、電界効果トランジスタ25は、そのドレインDとソースS間が導通し、ブレーキ電流Imbが流れはじめる。そして、タイミングt14、t16、t18、t20において、電界効果トランジスタ25は、そのドレインDとソースS間が非導通となり、ブレーキ電流Imbが流れなくなる。
Therefore, the brake current Imb flows in synchronization with the FET gate signal Vgs. That is, at the timings t13, t15, t17, and t19, the
これにより、直流モータ8にパルス状のブレーキ電流Imbによるブレーキ(回生制動)がかけられるので、大きな反動が発生することなく直流モータ8、すなわち電動工具が速やかに停止する。
As a result, the
また、本実施形態の場合には第2実施形態に比べて、パルス状のブレーキ電流Imbのパルス幅が始めは広く、その後に段々狭くなるので、ブレーキのかかり始めにおいて、ブレーキがしっかりかかるので、より安定して、しかも、より速やかに直流モータ8、すなわち電動工具が停止する。
Further, in the case of the present embodiment, the pulse width of the pulsed brake current Imb is initially wide and then gradually narrowed compared to the second embodiment, so that the brake is firmly applied at the start of braking, The
本実施形態においては、OSC出力信号Vgsは、電源14の交流周期に同期しつつ時間の経過とともにパルス幅が狭くなっていく形態において説明したが、本実施形態に限定されず、発信器47は任意の波形を出力することができる。例えば、OSC出力信号Vgsの周期および信号幅を任意に設定することも可能である。
In the present embodiment, the OSC output signal Vgs has been described in a form in which the pulse width becomes narrower as time passes while synchronizing with the AC cycle of the
従って、ブレーキのかかり具合は、電動工具の形状、モータの回転数および慣性力等および重さ等によって異なるため、電動工具の種類に合わせて、発信器47から出力されるOSC出力信号の形状および周期を設定することができる。
Therefore, the degree of braking depends on the shape of the electric tool, the rotational speed of the motor, the inertial force, the weight, and the like. Therefore, the shape of the OSC output signal output from the
8…直流モータ
8a,8b…直流モータの二つの端子
11…金属製ケース
14…交流電源
15…電源回路
16…メイン接点
17…ブレーキ接点
18…ブレーキ回路
25…電界効果トランジスタ
34…ヨーク
35…ホトカプラ
36、44…抵抗
47…発信器(OSC)
G…ゲート
D…ドレイン
S…ソース
B…ベース
C…コレクタ
E…エミッタ
DESCRIPTION OF
G ... Gate D ... Drain S ... Source B ... Base C ... Collector E ... Emitter
Claims (4)
前記ブレーキ回路は、電界効果トランジスタと、メイン接点の開操作時にホトカプラを介して交流電源の半周期に同期して、電界効果トランジスタをONにするようなゲート電圧を供給する電子スイッチ制御回路とを有し、
この前記電界効果トランジスタのドレインとソースが直流モータの二つの端子に夫々接続されたことを特徴とする電動工具のモータ駆動装置。 In a motor drive device for an electric tool comprising: a power supply circuit that rectifies alternating current from an alternating current power supply and supplies power to the direct current motor; and a brake circuit that applies a brake current to the direct current motor by opening the main contact of the power supply circuit.
The brake circuit includes a field effect transistor and an electronic switch control circuit that supplies a gate voltage that turns on the field effect transistor in synchronization with a half cycle of the AC power source via a photocoupler when the main contact is opened. Have
A motor drive device for an electric tool, wherein the drain and source of the field effect transistor are connected to two terminals of a DC motor, respectively.
前記電子スイッチ制御回路は、メイン接点の開操作時にホトカプラを介して交流電源の周期に同期して、電界効果トランジスタをONにするようなゲート電圧を供給することを特徴とする電動工具のモータ駆動装置。 In the motor drive device of the electric tool according to claim 1,
The electronic switch control circuit supplies a gate voltage to turn on the field effect transistor in synchronization with the cycle of the AC power supply via a photocoupler when the main contact is opened. apparatus.
前記電子スイッチ制御回路は、メイン接点の開操作時にホトカプラを介して任意のタイミングで電界効果トランジスタをONにするようなゲート電圧を供給する発信器を有することを特徴とする電動工具のモータ駆動装置。 In the motor drive device of the electric tool according to claim 1,
The electronic switch control circuit includes a transmitter for supplying a gate voltage for turning on a field effect transistor at an arbitrary timing via a photocoupler when the main contact is opened. .
前記電界効果トランジスタは、直流モータのヨーク又は直流モータの減速機のケースに取り付けられたことを特徴とする電動工具のモータ駆動装置。 In the motor drive device of the electric tool according to any one of claims 1 to 3,
The electric field effect transistor is attached to a yoke of a DC motor or a case of a reduction gear of the DC motor, and the motor driving device for an electric tool.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005300329A JP2007110849A (en) | 2005-10-14 | 2005-10-14 | Motor drive device for power tool |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010214520A (en) * | 2009-03-16 | 2010-09-30 | Hitachi Koki Co Ltd | Power tool |
CN103296937A (en) * | 2012-02-22 | 2013-09-11 | 珠海格力电器股份有限公司 | Control circuit and control method of direct-current motor |
JP2014093909A (en) * | 2012-11-06 | 2014-05-19 | Asmo Co Ltd | Motor control device |
JPWO2016084553A1 (en) * | 2014-11-28 | 2017-09-07 | 日立工機株式会社 | Electric tool |
-
2005
- 2005-10-14 JP JP2005300329A patent/JP2007110849A/en active Pending
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Legal Events
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