JP2009072882A - Charging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動工具に搭載されるブラシレスDCモータに関するものである。 The present invention relates to a brushless DC motor mounted on an electric tool.
ブラシレスDCモータを搭載したインパクトドライバ等には、一般的に作業者のトリガスイッチの操作を認識し、その操作量に応じてモータの動作を制御する制御回路が搭載されている。例えば、作業者が小さいネジのネジ締め等あまり大きな力を必要としない軽作業を行う場合は、トリガスイッチを軽く押す。前記制御回路はトリガの操作量が少ないことを認識して、その操作量に応じてモータの制御を行なうので適正な負荷で作業を行なうことができる。逆に、硬い材質に比較的長いネジをネジ締めする場合等大きな力を要する重作業を行なう場合はトリガスイッチを強く押す。この場合も前記制御回路はトリガの操作量が大きいことを認識し、その操作量に応じてモータの制御を行い、適正な作業を可能とする。 In general, an impact driver or the like equipped with a brushless DC motor is equipped with a control circuit for recognizing an operator's operation of a trigger switch and controlling the operation of the motor in accordance with the operation amount. For example, when the worker performs a light work that does not require a large force, such as tightening a small screw, the trigger switch is lightly pressed. The control circuit recognizes that the amount of operation of the trigger is small, and controls the motor according to the amount of operation, so that the operation can be performed with an appropriate load. Conversely, when a heavy work requiring a large force is performed, such as when a relatively long screw is tightened on a hard material, the trigger switch is strongly pressed. Also in this case, the control circuit recognizes that the operation amount of the trigger is large, and controls the motor in accordance with the operation amount, thereby enabling proper work.
かかる電動工具においては、トリガスイッチの微妙な操作に対応してモータの制御を行なうので、トリガスイッチが敏感に反応するような仕様で設計されている。すなわと、トリガスイッチが少しでも押されるとモータが回転してしまう。例えば電動工具は一般的に専用のケースの中に収納して保管するが、何らかの原因でケース内の収納が完全ではなく、トリガスイッチの部分に何かが接触することによってスイッチが押されモータが回り続けてしまうというケースが考えられる。例えばモータの駆動源がリチウムイオン電池である場合、モータが回り続ければ電池は過放電状態に陥る。リチウムイオン電池は過放電状態が継続されると、銅が析出し電極間をショートさせてしまい、最悪の場合発煙・発火に至るケースも考えられる。 In such an electric tool, since the motor is controlled in response to a delicate operation of the trigger switch, it is designed so that the trigger switch reacts sensitively. In other words, if the trigger switch is pushed even a little, the motor will rotate. For example, power tools are generally stored in a dedicated case and stored, but for some reason the case is not completely stored, and the switch is pushed when something touches the trigger switch, causing the motor to The case where it keeps turning is considered. For example, when the motor drive source is a lithium ion battery, the battery falls into an overdischarged state if the motor continues to rotate. When the lithium ion battery continues to be in an overdischarged state, copper is deposited and the electrodes are short-circuited. In the worst case, smoke and fire may occur.
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、ある所定時間スイッチトリガが押され、モータが回転し続けた場合モータの回転を停止する電動工具を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an electric tool that stops rotation of a motor when a switch trigger is pressed for a predetermined time and the motor continues to rotate. Is to provide.
請求項1の発明は、上記目的を達成するため、永久磁石を備えた回転子と電機子巻線を備えた固定子とからなるブラシレスDCモータと、外部電源から供給される直流電圧をスイッチングして各相の固定子巻線への通電を切り換えて前記ブラシレスDCモータを駆動するインバータ回路と、作業者のトリガ操作により前記ブラシレスDCモータを動作させるトリガスイッチと、前記トリガスイッチの操作を認識し、その操作量に応じて前記インバータ回路を構成するスイッチング素子を制御して前記ブラシレスDCモータの印加電圧を制御する制御信号出力部とを備えた電動工具であって、前記トリガスイッチが押されている状態が所定時間以上継続した場合は前記インバータ回路を構成するスイッチング素子をオフしてモータの動作を停止するようにしたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention of claim 1 switches a brushless DC motor including a rotor having a permanent magnet and a stator having an armature winding, and a DC voltage supplied from an external power source. An inverter circuit that drives the brushless DC motor by switching energization to the stator windings of each phase, a trigger switch that operates the brushless DC motor by an operator's trigger operation, and an operation of the trigger switch is recognized. An electric tool comprising a control signal output unit for controlling a switching element constituting the inverter circuit according to the operation amount to control an applied voltage of the brushless DC motor, wherein the trigger switch is pressed If the operation state continues for a predetermined time or longer, the switching elements constituting the inverter circuit are turned off to stop the motor operation. Characterized in that the so that.
請求項2の発明は、上記目的を達成するため、請求項1記載のように該トリガスイッチが押されている状態が所定時間以上継続してモータを停止させた後、前記トリガスイッチが押されていない状態を認識し、その後再びトリガスイッチが押された場合にはモータを動作させるようにしたことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in order to achieve the above-described object, the trigger switch is pressed after the state in which the trigger switch is pressed continues for a predetermined time or longer to stop the motor. When the trigger switch is pressed again after recognizing a state that has not been detected, the motor is operated.
ある所定時間スイッチトリガが押され、モータが回転し続けた場合モータの回転を停止する電動工具を提供することである。 An object of the present invention is to provide an electric tool that stops rotation of a motor when a switch trigger is pressed for a predetermined time and the motor continues to rotate.
まず、本発明の実施形態における電動工具の一例として図1に示す電池駆動のインパクトドライバについて説明する。 First, a battery-driven impact driver shown in FIG. 1 will be described as an example of an electric tool in an embodiment of the present invention.
図1において、電動工具のハウジング101には、ブラシレスDCモータ2と、ブラシレスDCモータ2を駆動や、制御を行なうための制御部6と、モータ102の回転動力を伝達するための伝達機構部104が収容されている。モータ駆動のための電圧源として充電電池1を用いている。尚、モータ駆動のための電圧源としては、充電電池に限らない。伝達機構部104は、遊星ギア106とリングギア107で構成される減速機構部、スピンドル108とスピンドル108上に前後動可能に配されたバネ111により付勢されたハンマ109から構成されるインパクト機構部、先端工具を保持可能なアンビル110とアンビル110上に設けられたハンマ9の打撃衝撃が加わりアンビル110を回転させるための突起部112が設けられている。実際の作業中に伝達機構部104の動作について説明する。負荷が小さい間はスピンドル108からハンマ109を介してアンビル110にそのまま回転が伝達される。負荷が大きくなってくると、ハンマ109はバネ111の弾性力に抗した後退と、バネ111の弾性力の付勢を受けた状態で回転しながらの前進を交互に行なうものである。前進時にハンマ109はその打撃力をアンビル110に回転力として与えて、ネジ締め作業を行なう。また、ハウジング中央部にはブラシレスDCモータ2を動作させるためのスイッチトリガ9が配置されている。作業者はスイッチトリガ9の操作により電動工具の操作を行なう。
In FIG. 1, a
図2は、本実施形態におけるブラシレスDCモータ2の制御回路3の構成を示したものである。
FIG. 2 shows the configuration of the
1はDCブラシレスモータ2の駆動源である充電電池である。2はブラシレスDCモータであり、複数の永久磁石2aを埋め込んで構成させる回転子2bと、複数の突極にそれぞれ固定子巻線2dが巻回されている固定子2cとを備えて構成されている。なお、永久磁石の配置および永久磁石の数や、固定子の突極の数など、回転子や固定子の構造は上記述のものに限られるものではない。また、回転子2bの永久磁石2aに対応するようにホールIC3、4、5が設けてあり、回転子2bの回転位置を検出する。この構成におけるモータの制御部6は、ホールIC3、4、5で検出される回転子の回転位置検出信号を出力ポート6bに入力し、その情報に基づいて適正な固定子巻線への通電を行い、回転子を回転させている。また、前記回転位置検出信号に基づいて制御部6は、モータの回転数の検出も行っている。
A rechargeable battery 1 is a driving source of the DC
6は制御部であり、本実施形態においてはマイクロコンピュータを用いている。制御部であるマイクロコンピュータは、A/Dポート6a、入力ポート6b、タイマ6cを有している。
7は、ブラシレスDCモータ2に通電する電流を制御する3相インバータブリッジであり、スイッチング素子7a、7b、7c、7d、7e、7fから構成されている。
作業者がスイッチトリガ8が押した場合、制御部6のA/Dポート6aにおいてスイッチトリガが押されたことを認識する。その後、制御部6はスイッチトリガ8の操作量、すなわち制御部6のA/Dポート6aの入力に応じてゲートドライバ9を介して、3相インバータブリッジ7のスイッチング素子7a、7b、7c、7d、7e、7fをタイマモジュール6dによりデューティー制御する。
Reference numeral 7 denotes a three-phase inverter bridge that controls a current to be supplied to the
When the operator presses the
次に、本実施形態における動作の一例を図3のフローチャートを用いて説明する。まず、制御部6はスイッチトリガが押されたか否かを検出する(ステップ301)。スッチトリガが押されたか否かは制御部6のA/Dポート6aにおいて入力が認識できたか否かによって判別する。ステップ301において、スイッチトリガが押されたと認識した場合は、制御部6は、ステップ301において認識されたスイッチトリガの操作量、すなわち制御部6のA/Dポート6aの入力に応じて、ゲートドライバ10を介して、3相インバータブリッジ7のスイッチング素子7a、7b、7c、7d、7e、7fをタイマモジュール6cによりデューティー制御し、モータを回転させる(ステップ302)。
Next, an example of the operation in the present embodiment will be described using the flowchart of FIG. First, the
次に、制御部6はスイッチトリガが押されたか状態であるか否かを検出する(ステップ303)。スッチトリガが押されたか否かは制御部6のA/Dポート6aにおいて入力が認識できたか否かによって判別する。ステップ303においてトリガスイッチが押された状態でない、すなわちトリガスイッチが押されていないと判別した場合は制御部6はゲートドライバ10を介して、3相インバータブリッジ7のスイッチング素子7a、7b、7c、7d、7e、7fをオフすることによりモータを停止する(ステップ304)。モータ停止後は再び、トリガスイッチが押されたか否かを検出するためにステップ301に戻る。ステップ303においてトリガが押された状態を継続していると判別した場合は、トリガがオンされたと認識してから所定時間が経過しているか否かを判別する(ステップ305)。ステップ305において所定時間経過していないと判別した場合は、引き続きステップ302に戻り、スイッチトリガの操作量に基づき引き続きモータを回転させる。ステップ305において所定時間経過していると判別した場合は、制御部6はゲートドライバ10を介して、3相インバータブリッジ7のスイッチング素子7a、7b、7c、7d、7e、7fをオフすることによってモータを停止させる(ステップ306)。この所定時間は例えば5分程度を設定すればよいがこれに限るものではない。
次に、制御部6はスイッチトリガが押されたか否かを検出する(ステップ307)。スッチトリガが押されたか否かは制御部6のA/Dポート6aにおいて入力が認識できたか否かによって判別する。スタップ307においてスイッチトリガが押されていると判別した場合、すなわちトリガスイッチを押して所定時間モータが回転し続けたためステップ306においてモータが停止した後もスイッチトリガを押し続けた状態においてはモータを回転しないようにする。ステップ307においてスイッチトリガが押されていないと判別した場合は、ステップ301に戻りスイッチトリガの入力待ち状態になる。
Next, the
Next, the
1は充電電池、2はモータ、6は制御部、7は3相インバータブリッジ、8はスイッチトリガである。 Reference numeral 1 is a rechargeable battery, 2 is a motor, 6 is a control unit, 7 is a three-phase inverter bridge, and 8 is a switch trigger.
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