JP2011011313A

JP2011011313A - Power tool

Info

Publication number: JP2011011313A
Application number: JP2009159350A
Authority: JP
Inventors: Kazutaka Iwata; 和隆岩田; Hideyuki Tanimoto; 英之谷本; Toshihiro Shima; 嶋　　敏洋
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2009-07-03
Filing date: 2009-07-03
Publication date: 2011-01-20
Anticipated expiration: 2029-07-03
Also published as: JP5408416B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To properly protect a motor from the instability or the failure of a power tool using a brushless direct-current motor due to the abnormality of a position signal of a rotor.SOLUTION: The power tool includes a brushless direct-current system motor having a rotor equipped with permanent magnet and a stator equipped with an armature winding, a rotor position detecting means (10-12) detecting the rotating position of the rotor, and a control portion controlling to supply a driving current to a predetermined armature winding on the basis of the position signal detected by the rotor position detecting means. The control portion detects whether the position signal changes again within predetermined definite time 104 when detecting that the position signal changes, ignores the position signal at the initial change when the position signal changes again within the definite time (105), and switches the driving current to the armature winding by using the initial position information when the position signal keeps the initial change state without changing within the definite time.

Description

本発明は、電動工具のブラシレス直流モータの制御方法の改良に関するもので、回転位置検出素子からの出力信号の異常によるモータの回転不安定や故障を防止することのできる電動工具に関する。 The present invention relates to an improvement in a brushless DC motor control method for an electric tool, and more particularly to an electric tool capable of preventing motor rotation instability and failure due to an abnormality in an output signal from a rotational position detection element.

電動工具の駆動源として、ブラシレス直流モータ（ブラシレスＤＣモータ）が採用されている。ブラシレス直流モータは整流子モータに比べて高効率であり、充電電池を使用した電動工具においては１充電当りの作業時間を向上させることが可能である。また、モータの回転駆動のための制御回路を搭載するので、電子制御により高度なモータの回転制御が可能となる。 A brushless DC motor (brushless DC motor) is employed as a drive source for the electric tool. The brushless DC motor is more efficient than the commutator motor, and can improve the working time per charge in an electric tool using a rechargeable battery. In addition, since a control circuit for rotationally driving the motor is mounted, it is possible to perform advanced motor rotational control by electronic control.

ブラシレス直流モータは、永久磁石を備えた回転子と、３相巻線等の複数相の電機子巻線（固定子巻線）を備えた固定子と、回転子の永久磁石の磁力を検出して回転子位置を検出する複数のホールＩＣより構成された回転位置検出素子（磁気センサ）と、電池パック等から供給される直流電圧をＦＥＴ（電界トランジスタ）やＩＧＢＴ（絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ）等の半導体スイッチング素子を用いてスイッチングして各相の固定子巻線への通電を切換えて回転子を駆動するインバータ回路とから構成される。複数の回転位置検出素子は複数相の電機子巻線に対応しており、各回転位置検出素子による回転子の位置情報の検出結果に基づいて各相の電機子巻線の通電タイミングを設定する。 A brushless DC motor detects the magnetic force of a rotor with a permanent magnet, a stator with a multi-phase armature winding (stator winding) such as a three-phase winding, and a permanent magnet of the rotor. Rotation position detection element (magnetic sensor) composed of a plurality of Hall ICs that detect the rotor position and DC voltage supplied from a battery pack or the like as FET (field transistor) or IGBT (insulated gate bipolar transistor) And an inverter circuit that drives the rotor by switching using a semiconductor switching element such as switching the energization to the stator windings of each phase. The plurality of rotational position detection elements correspond to the armature windings of the plurality of phases, and the energization timing of the armature windings of each phase is set based on the detection result of the rotor position information by each rotational position detection element. .

回転子位置の位置情報を基に固定子巻線への通電パターンを決定するために、誤った位置情報を検出すると、誤った固定子巻線へ通電することとなり、結果としてモータロックの発生や過大電流が発生し、工具の動作不安定や最悪の場合は工具の故障が発生する可能性が考えられる。そのため下記特許文献１、２に開示されているように、回転子の位置情報に何らかの異常が発生したと判断された場合はモータを直ちに停止させるなどのモータ保護動作を適切に行うことが重要である。 If incorrect position information is detected to determine the energization pattern for the stator winding based on the position information of the rotor position, the incorrect stator winding will be energized, resulting in the occurrence of motor lock and There is a possibility that an excessive current is generated and the tool malfunctions in the worst case or in the worst case. Therefore, as disclosed in Patent Documents 1 and 2 below, when it is determined that some abnormality has occurred in the position information of the rotor, it is important to appropriately perform a motor protection operation such as immediately stopping the motor. is there.

特開２００６−２３８６７０号公報JP 2006-238670 A 特開２００２−１２５３８７号公報JP 2002-125387 A

上記のモータ制御装置においては、回転子の位置情報に何らかの異常が発生したと判断される場合はモータを直ちに停止させてモータの保護動作を行う。しかしながら位置信号の異常検出時に単純に停止させるだけでは電動工具におけるモータ制御装置においては不具合が生じる可能性がある。インバータ回路は大電流をスイッチング制御するために非常に大きいノイズが頻繁に発生する。そのためインバータの近傍に回転位置検出素子を配置するとノイズの影響を大きくうけ、回転位置検出素子は誤動作を起こす可能性がある。そのため通常のモータ制御装置においてはインバータ回路と回転位置検出素子は離して配置されることが多い。 In the motor control device described above, when it is determined that some abnormality has occurred in the rotor position information, the motor is immediately stopped to perform the motor protection operation. However, simply stopping when position signal abnormality is detected may cause problems in the motor control device for the electric tool. Inverter circuits frequently control a large current to generate very large noise. For this reason, if the rotational position detecting element is arranged in the vicinity of the inverter, the influence of noise is greatly affected, and the rotational position detecting element may cause a malfunction. Therefore, in an ordinary motor control device, the inverter circuit and the rotational position detection element are often arranged separately.

しかしながら、手持ち式の電動工具においては小型化が求められるために、基板の実装スペースが小さい。また、発熱体であるモータとインバータ回路は冷却風路上に配置するために、結果として回転位置検出素子とインバータ回路は近くに配置されることが多い。さらに、回転位置検出素子はノイズの影響を受けやすい環境下に置かれるため、回転位置検出素子および制御回路の個体差により誤動作の発生頻度に差が生じる可能性があり、個体差の影響を受けない制御仕様を確定することが重要である。 However, since the hand-held power tool is required to be downsized, the board mounting space is small. Further, since the motor and the inverter circuit, which are heating elements, are arranged on the cooling air passage, as a result, the rotational position detecting element and the inverter circuit are often arranged close to each other. Furthermore, since the rotational position detection element is placed in an environment that is susceptible to noise, there may be a difference in the frequency of malfunction due to individual differences between the rotational position detection element and the control circuit. It is important to establish no control specifications.

電動工具の作業中には、大きな振動が発生し、振動の影響により接続線の接触不良などの極めて微小な時間だけ位置情報に異常が発生する可能性がある。このような位置情報の異常を検出する度にモータを停止させていては電動工具の使い勝手が悪化する。さらに最悪の場合は、異常の発生を正しく検出できない場合である。つまりノイズにより位置情報が変化してしまった場合であって、検出された位置情報の誤変化が、偶発的に正しく起こりうる位置情報の変化と一致してしまうことにより、制御部が異常の発生を検出できない場合である。 During the operation of the electric power tool, a large vibration is generated, and there is a possibility that the position information may be abnormal for a very short time such as a contact failure of the connection line due to the influence of the vibration. If the motor is stopped every time such an abnormality of the position information is detected, the usability of the electric tool is deteriorated. In the worst case, the occurrence of abnormality cannot be detected correctly. In other words, if the position information has changed due to noise, the control unit will generate an abnormality due to the erroneous change in the detected position information being coincident with a change in position information that can occur accidentally and correctly. Is not detected.

本発明は、上述した背景に鑑みてなされたもので、その目的は、回転子の位置信号の異常によるブラシレス直流方式のモータの動作の不安定や故障から適切にモータを保護することができる電動工具を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described background, and an object of the present invention is to provide an electric motor that can appropriately protect the motor from instability and failure of the operation of the brushless DC motor due to the abnormality of the rotor position signal. To provide a tool.

本発明の他の目的は、回転子の位置を検出する回転子位置検出手段からの検出信号を精度よく検出して、安定して回転させることができるブラシレス直流モータを備えた電動工具を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide an electric tool including a brushless DC motor that can accurately detect a detection signal from a rotor position detecting means for detecting the position of the rotor and can rotate the detection signal stably. There is.

本発明のさらに他の目的は、回転子位置検出手段からの検出信号に異常が発生した場合には適切にモータの保護動作を行うと共に、頻繁にモータが停止することを防止した電動工具を提供することにある。 Still another object of the present invention is to provide an electric tool that appropriately performs a protection operation of a motor when an abnormality occurs in a detection signal from a rotor position detection means and prevents frequent stoppage of the motor. There is to do.

本願において開示される発明のうち代表的なものの特徴を説明すれば次の通りである。 The characteristics of representative ones of the inventions disclosed in the present application will be described as follows.

本発明の一つの特徴によれば、永久磁石を備えた回転子及び電機子巻線を備えた固定子を有するブラシレス直流方式のモータと、回転子の回転位置を検出する回転子位置検出手段と、回転子位置検出手段で検出された位置信号をもとに所定の電機子巻線へ駆動電流を供給するように制御する制御部を有する電動工具であって、制御部は、位置信号が変化したことを検出したら、所定の確定時間内に位置信号が再び変化するかを検出し、所定の確定時間内において位置信号の状態を検出し、確定時間内に、位置信号の状態が位置信号の変化を検出したときから維持されている場合には、位置信号を用いて電機子巻線への駆動電流の切り替えを行う。この確定時間をモータの回転数に応じて可変に設定すると好ましい。 According to one aspect of the present invention, a brushless DC motor having a rotor with permanent magnets and a stator with armature windings, and rotor position detection means for detecting the rotational position of the rotor; An electric tool having a control unit that controls to supply a drive current to a predetermined armature winding based on the position signal detected by the rotor position detecting means, the control unit changing the position signal If it is detected that the position signal changes again within a predetermined fixed time, the state of the position signal is detected within the predetermined fixed time. When the change is detected since the change is detected, the drive current is switched to the armature winding using the position signal. This fixed time is preferably set variably according to the number of rotations of the motor.

本発明の他の特徴によれば、確定時間内に、位置信号の状態が位置信号の変化を検出したときから維持されている場合において、制御部は、検出された位置信号の状態と、位置信号の変化を検出する前の位置信号の状態を比較し、検出された位置情報が正常であるか否かを判断し、位置情報が異常である判断した場合は、モータに対して保護動作を行う。位置情報の異常は、位置信号の出現パターンをもとに判定することができる。保護動作の一例は、モータを単純に停止させることである。また、程動作の別の例として、保護動作を開始してから所定の時間だけモータへの通電を停止してモータを空転させ、制御部は、モータの空転時の位置情報が異常状態から正常状態に復帰したかどうか判定し、正常状態に復帰した時はモータへの駆動電流の供給を再開し、正常状態に復帰しない場合は、モータを停止させるように構成しても良い。 According to another feature of the present invention, in the case where the state of the position signal is maintained from the time when the change of the position signal is detected within the fixed time, the control unit detects the state of the detected position signal, the position Compare the status of the position signal before detecting the signal change, determine whether the detected position information is normal, and if it is determined that the position information is abnormal, perform a protective action on the motor. Do. The abnormality of the position information can be determined based on the appearance pattern of the position signal. An example of the protection operation is to simply stop the motor. Also, as another example of the operation, the motor is idled by stopping energization to the motor for a predetermined time after the start of the protective operation, and the control unit detects that the position information when the motor is idling is normal from the abnormal state. A determination may be made as to whether or not the motor has returned to the normal state. When the motor returns to the normal state, the supply of drive current to the motor is resumed. When the motor does not return to the normal state, the motor may be stopped.

本発明のさらに他の特徴によれば、制御部は、モータが停止した後に、トリガ操作部が継続して操作されているか否かを判定し、操作されている場合には、モータの再起動を行うためのリトライ動作を行う。制御部は、リトライ動作を行う回数を所定の回数に制限する。 According to still another feature of the present invention, the control unit determines whether or not the trigger operation unit is continuously operated after the motor is stopped, and if it is operated, restarts the motor. Perform retry operation to perform The control unit limits the number of retry operations to a predetermined number.

請求項１の発明によれば、制御部は、位置信号が変化したことを検出したら、所定の確定時間内において位置信号の状態を検出し、確定時間内に、位置信号の状態が位置信号の変化を検出したときから維持されている場合には、位置信号を用いて電機子巻線への駆動電流の切り替えるので、位置情報が短い時間だけ発生する異常パルスを無視することが可能となり、頻繁にモータが停止することを防ぐことが可能となる。 According to the first aspect of the present invention, when detecting that the position signal has changed, the control unit detects the state of the position signal within a predetermined fixed time, and within the fixed time, the state of the position signal is the position signal. When the change is maintained from the time when the change is detected, the drive current to the armature winding is switched using the position signal, so that it is possible to ignore abnormal pulses that occur only for a short time in the position information. Therefore, it is possible to prevent the motor from being stopped.

請求項２の発明によれば、確定時間をモータの回転数に応じて可変に設定するので、回転速度に応じて制御特性を向上させながら可能な限りノイズ耐性を向上させることが可能となる。 According to the invention of claim 2, since the fixed time is variably set according to the rotation speed of the motor, it is possible to improve noise resistance as much as possible while improving the control characteristics according to the rotation speed.

請求項３の発明によれば、制御部は、検出された位置信号の状態と、位置信号の変化を検出する前の位置信号の状態を比較するので、検出された位置情報が正常であるか否かを即時に判断することが可能となる。また、位置情報が異常である判断した場合は、モータに対して保護動作を行うので、動作が不安定になったり、故障したりすることからモータを保護することが可能となる。 According to the invention of claim 3, since the control unit compares the state of the detected position signal with the state of the position signal before detecting the change of the position signal, is the detected position information normal? It is possible to immediately determine whether or not. In addition, when it is determined that the position information is abnormal, the protection operation is performed on the motor, so that the motor can be protected from the unstable operation or failure.

請求項４の発明によれば、位置情報の異常は、位置信号の出現パターンをもとに判定されるので、制御部において簡単な処理を行うことにより容易に位置情報の異常を発見することができる。 According to the invention of claim 4, since the abnormality of the position information is determined based on the appearance pattern of the position signal, it is possible to easily find the abnormality of the position information by performing a simple process in the control unit. it can.

請求項５の発明によれば、保護動作としてモータを停止させるので、モータを破損から守ることができる。さらに、作業中にモータが停止することになるため、作業者は異常の発生を認識することが出来る。 According to the invention of claim 5, since the motor is stopped as the protective operation, the motor can be protected from damage. Furthermore, since the motor is stopped during the work, the worker can recognize the occurrence of the abnormality.

請求項６の発明によれば、保護動作を開始してから所定の時間だけモータへの通電を停止してモータを空転させ、空転時の位置信号が正常状態に復帰した場合は、モータへの駆動電流の供給を再開するので、作業を中断する必要がなく作業性の低下を防止できる。 According to the sixth aspect of the present invention, when the motor is idled for a predetermined time after the start of the protection operation and the motor is idling, and the position signal at idling returns to the normal state, Since the supply of the drive current is resumed, it is not necessary to interrupt the work, and the deterioration of workability can be prevented.

請求項７の発明によれば、制御部は、モータが停止した後に、トリガ操作部が継続して操作されているか否かを判定し、操作されている場合には、モータの再起動を行うためのリトライ動作を行うので、素早く作業を再開することができる。 According to the invention of claim 7, the control unit determines whether or not the trigger operation unit is continuously operated after the motor is stopped, and restarts the motor if operated. Therefore, the operation can be resumed quickly.

請求項８の発明によれば、制御部はリトライ動作を行う回数を所定の回数に制限するので、制限回数を超えてリトライ動作が行われず、故障発生時にモータに与えるダメージの増加を防止することができる。 According to the invention of claim 8, since the control unit limits the number of times the retry operation is performed to a predetermined number, the retry operation is not performed exceeding the limit number, and an increase in damage to the motor when a failure occurs is prevented. Can do.

本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the following description and drawings.

本発明の実施例に係る電動工具の全体を示す図であり、一部にその断面を示す。It is a figure which shows the whole electric tool which concerns on the Example of this invention, and shows the cross section in part. 図１のＡ−Ａ部の断面位置におけるモータ２の構造を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the motor 2 in the cross-sectional position of the AA part of FIG. 本発明の実施例に係る電動工具の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the electric tool which concerns on the Example of this invention. モータ２が正転時のホールＩＣ１０〜１２の信号レベルと演算部１９で検出する位置情報の対応表である。4 is a correspondence table between signal levels of the Hall ICs 10 to 12 when the motor 2 is rotating forward and position information detected by the calculation unit 19. 位置情報とオンにされるスイッチング素子との対応表である。6 is a correspondence table between position information and switching elements that are turned on. 位置信号に異常が発生した場合の、ホールＩＣ１０〜１２の信号レベルの変化および位置情報の変化の対応表である。It is a correspondence table | surface of the change of the signal level of Hall IC10-12, and the change of position information when abnormality occurs in a position signal. ホールＩＣの異常発生時における出力特性と位置情報の出現例を示す表である。It is a table | surface which shows the example of appearance of the output characteristic and position information at the time of abnormality occurrence of Hall IC. 図７の区間７１におけるホールＩＣ１０〜１２の出力波形例を示す図である。It is a figure which shows the example of an output waveform of Hall IC10-12 in the area 71 of FIG. 正常時のホールＩＣ１０〜１２の出力信号の波形と、不感時間の動作タイミングを示す図である。It is a figure which shows the waveform of the output signal of Hall IC10-12 at the time of normal, and the operation timing of dead time. 異常時のホールＩＣ１０〜１２の出力信号の波形と、不感時間の動作タイミングを示す図である。It is a figure which shows the waveform of the output signal of Hall IC10-12 at the time of abnormality, and the operation timing of dead time. 異常時のホールＩＣ１０〜１２の出力信号の波形と、不感時間の動作タイミングを示す図である。It is a figure which shows the waveform of the output signal of Hall IC10-12 at the time of abnormality, and the operation timing of dead time. 本発明の実施例に係るホールＩＣ１０〜１２の出力信号の波形と、不感時間の動作タイミングを示す図である（その１）。It is a figure which shows the waveform of the output signal of Hall IC10-12 which concerns on the Example of this invention, and the operation timing of dead time (the 1). 本発明の実施例に係るホールＩＣ１０〜１２の出力信号の波形と、不感時間の動作タイミングを示す図である（その２）。It is a figure which shows the waveform of the output signal of Hall IC10-12 which concerns on the Example of this invention, and the operation timing of dead time (the 2). 本発明の実施例に係るホールＩＣ１０〜１２の出力信号の波形と、不感時間の動作タイミングを示す図である（その３）。It is a figure which shows the waveform of the output signal of Hall IC10-12 which concerns on the Example of this invention, and the operation timing of dead time (the 3). 本発明の実施例による電動工具のモータ制御手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the motor control procedure of the electric tool by the Example of this invention. モータ２の回転数に対し、設定される確定時間の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the fixed time set with respect to the rotation speed of the motor.

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施例を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、本明細書の説明において上下及び前後の方向は、図１中に示した方向として説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof is omitted. In the description of the present specification, the up and down and front and rear directions are described as the directions shown in FIG.

図１は本発明の実施例に係る電動工具の全体を示す図であり、一部にその断面を示す。本実施例においては、電動工具の一実施例としてドライバドリル１を用いて説明するが、本発明はこれに限られずにインパクトドライバ、ハンマドリルなどの他の電動工具でも良い。 FIG. 1 is a diagram showing an entire electric power tool according to an embodiment of the present invention, and a part thereof is shown in cross section. In this embodiment, a driver drill 1 will be described as an embodiment of the power tool. However, the present invention is not limited to this, and other power tools such as an impact driver and a hammer drill may be used.

図１において、ドライバドリル１は、胴体ハウジング部６ａ内にモータ２を収納し、モータ２の駆動力を伝達する動力伝達部２５により、スピンドル（出力軸）８に装着されたチャック２８に着脱自在に保持されるドライバまたはドリルの先端工具（図示せず）に回転力を与える。胴体ハウジング部６ａの後方側には、モータ２を駆動するためのインバータ回路部（回路基板）３が収容され、胴体ハウジング部６ａの中間部および前方側には、モータ２の回転出力軸２ｅ方向に回転力を伝達し、モータ２の回転数を減速するための減速機構部２６と、減速機構部２６の出力軸に得られる回転トルクをスピンドル８に伝達するクラッチ機構部２７が収容される。クラッチ機構部２７は、減速機構部２６の回転力をスピンドル（出力軸）１１に伝達するように結合される。また、このクラッチ機構部２７の代わりに、通常のインパクト機構を設けてもよい。 In FIG. 1, a driver drill 1 houses a motor 2 in a body housing portion 6a, and is detachably attached to a chuck 28 attached to a spindle (output shaft) 8 by a power transmission portion 25 that transmits a driving force of the motor 2. A rotational force is applied to a screwdriver or drill tip tool (not shown) held by the tool. An inverter circuit portion (circuit board) 3 for driving the motor 2 is accommodated on the rear side of the body housing portion 6a, and the rotation output shaft 2e direction of the motor 2 is disposed on the middle portion and the front side of the body housing portion 6a. A speed reduction mechanism portion 26 for transmitting the rotational force to the motor 2 to reduce the rotational speed of the motor 2 and a clutch mechanism portion 27 for transmitting the rotational torque obtained at the output shaft of the speed reduction mechanism portion 26 to the spindle 8 are housed. The clutch mechanism 27 is coupled so as to transmit the rotational force of the speed reduction mechanism 26 to the spindle (output shaft) 11. Further, a normal impact mechanism may be provided instead of the clutch mechanism portion 27.

クラッチ機構部２７は、モード切替およびトルク調整のためのダイヤル（クラッチダイヤル）５を有し、ダイヤル５によって作業者がドライバモードまたはドリルモードを設定できるように構成される。ダイヤル５がドライバモードを選択した場合、トルク調整ダイヤル５を複数段階の所定の回転角度に回転させることによって、クラッチ機構部２７は、ダイヤル５の回転角度に従って減速機構部２６の出力軸からスピンドル８に伝達される回転トルクを負荷に対応する所望の締付けトルクに調整することができる。このダイヤル５は、例えば１０段階のトルク設定が可能である。設定した締付けトルク（滑り出しトルク）以上の負荷トルクがスピンドル８に加わると、トルク調整部５のクラッチ機構により減速機構部２６の出力軸はスピンドル８との結合から遮断されて空転することになり、これによってモータ２のロックが防止される The clutch mechanism 27 has a dial (clutch dial) 5 for mode switching and torque adjustment, and the dial 5 is configured so that an operator can set a driver mode or a drill mode. When the dial 5 selects the driver mode, the clutch mechanism 27 rotates from the output shaft of the speed reduction mechanism 26 to the spindle 8 according to the rotation angle of the dial 5 by rotating the torque adjustment dial 5 to a predetermined rotation angle in a plurality of stages. It is possible to adjust the rotational torque transmitted to the desired tightening torque corresponding to the load. The dial 5 can be set, for example, in 10 stages of torque. When a load torque higher than the set tightening torque (sliding torque) is applied to the spindle 8, the output shaft of the speed reduction mechanism unit 26 is disconnected from the coupling with the spindle 8 by the clutch mechanism of the torque adjustment unit 5, and idles. This prevents the motor 2 from being locked.

ダイヤル５をドリルモードに設定する場合は、ダイヤル５を最大限の回転角度に回転させて減速機構部２６で得られる回転力を、クラッチを動作させずにスピンドル８に伝達させる。このドリルモードにおいて負荷がスピンドルの締付けトルクより大きい場合、クラッチ機能が働かないので、スピンドルに保持された先端工具はロックされ、モータ２はロック状態となる。減速機構部２６は、周知の技術によって構成され、モータ２の回転出力軸２ｅの前端に形成されたピニオンギアに噛合う、例えば、２段の遊星歯車減速機構（変速ギアケース）（図示せず）から構成される。 When setting the dial 5 to the drill mode, the dial 5 is rotated to the maximum rotation angle to transmit the rotational force obtained by the speed reduction mechanism unit 26 to the spindle 8 without operating the clutch. When the load is larger than the tightening torque of the spindle in this drill mode, the clutch function does not work, so the tip tool held on the spindle is locked and the motor 2 is locked. The reduction mechanism unit 26 is configured by a well-known technique, and meshes with a pinion gear formed at the front end of the rotation output shaft 2e of the motor 2, for example, a two-stage planetary gear reduction mechanism (transmission gear case) (not shown). ).

モータ２は、本実施例では３相ブラシレス直流モータを用いる。図２は、図１のモータ２の断面構造を模式的に示す図である。この断面は、モータ２の出力回転軸と垂直に切断した面である。図２に示すように、モータ２は回転子（マグネットロータ）２ａと固定子巻線（電機子巻線）２ｄを含んで構成される。回転子２ａは、回転出力軸２ｅ方向に延びるＮ極およびＳ極の永久磁石（マグネット）２ｂを有し、固定子２ｃは円筒状の外形であってティース部２ｈに巻かれる固定子巻線（電機子巻線）２ｄを有する、いわば内部磁石配置形のモータである。 In this embodiment, the motor 2 uses a three-phase brushless DC motor. FIG. 2 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of the motor 2 of FIG. This cross section is a plane cut perpendicular to the output rotation axis of the motor 2. As shown in FIG. 2, the motor 2 includes a rotor (magnet rotor) 2a and a stator winding (armature winding) 2d. The rotor 2a has N-pole and S-pole permanent magnets (magnets) 2b extending in the direction of the rotation output shaft 2e, and the stator 2c has a cylindrical outer shape and is a stator winding (wound around the tooth portion 2h). An internal magnet arrangement type motor having an armature winding 2d.

固定子巻線２ｄは、樹脂材料からなる絶縁層２ｆ（図１参照）を介して固定子２ｃに巻回される。回転子２ａの近傍には、回転子２ａの回転位置を検出するために、回転方向に６０°毎に配置され、回転子２ａの位置を電磁結合的に検出する３つの回転位置検出素子たるホールＩＣ１０〜１２が配置される。スター結線された固定子巻線２ｄ（Ｕ、Ｖ、Ｗ）には、インバータ回路部３よりホールＩＣ１０〜１２の位置検出信号に基づいて電気角１２０°の通電区間に制御された電流が供給される。尚、回転位置を検出するための別の方法として、固定子巻線２ｄの誘起起電圧（逆起電力）を、フィルタを通して論理信号として取出すことによって回転子位置を検出するセンサレス方式を採用することもできる。 The stator winding 2d is wound around the stator 2c via an insulating layer 2f (see FIG. 1) made of a resin material. In the vicinity of the rotor 2a, in order to detect the rotational position of the rotor 2a, holes are arranged at every 60 ° in the rotational direction, and are three rotational position detection elements that detect the position of the rotor 2a in an electromagnetic coupling manner. ICs 10 to 12 are arranged. The star-connected stator winding 2d (U, V, W) is supplied with current controlled by the inverter circuit section 3 in the energization section with an electrical angle of 120 ° based on the position detection signals of the Hall ICs 10-12. The As another method for detecting the rotational position, a sensorless method is adopted in which the rotor position is detected by extracting the induced electromotive force (back electromotive force) of the stator winding 2d as a logic signal through a filter. You can also.

再び図１を参照して、胴体ハウジング部６ａとハンドルハウジング部６ｂは、一体に成型された合成樹脂材料からなる。胴体ハウジング部６ａとハンドルハウジング部６ｂは、モータ２の回転出力軸２ｅを通る鉛直面で左右に２分割可能に構成される。組み立て時には、ハウジング部材（胴体ハウジング部６ａとハンドルハウジング部６ｂの左又は右側部分）の一対を準備し、予め、図１の部分断面図で示すような一方のハウジング部材に、モータ２の固定子２ｃ及び回転子２ａ等の組込みを行い、しかる後、他方のハウジング部材を重ねて、ネジ締め等で双方のハウジング部材を締結させる。固定子２ｃの外周面に対向するハウジング部分の内壁には、胴体ハウジング部６ａと一体成型により形成された複数の固定子保持部（リブ部）（図示せず）が形成され、固定子保持部によってモータ２が把持または挟持される。 Referring to FIG. 1 again, the body housing portion 6a and the handle housing portion 6b are made of a synthetic resin material molded integrally. The body housing portion 6a and the handle housing portion 6b are configured to be divided into two parts on the vertical plane passing through the rotation output shaft 2e of the motor 2. At the time of assembly, a pair of housing members (the left or right side portion of the body housing portion 6a and the handle housing portion 6b) is prepared, and the stator of the motor 2 is previously placed on one housing member as shown in the partial cross-sectional view of FIG. 2c, the rotor 2a, etc. are assembled, and then the other housing member is overlapped, and both housing members are fastened by screwing or the like. A plurality of stator holding portions (rib portions) (not shown) formed by integral molding with the body housing portion 6a are formed on the inner wall of the housing portion facing the outer peripheral surface of the stator 2c. Thus, the motor 2 is gripped or clamped.

モータ２の先端側には冷却用ファン２４が同軸上に設けられ、冷却用ファン２４近傍の胴体ハウジング部６ａには、図示されていないが、排気口（通風口）が形成される。胴体ハウジング部６ａの後端部には吸気口（通風口）２１が形成され、この吸気口２１から冷却用ファン２４の近傍に形成される排気口に至る通路２３は、冷却用空気の流通路を形成し、インバータ回路部３の半導体スイッチング素子３ａの温度上昇、およびモータ２の固定子巻線２ｄの温度上昇を抑制する。ドライバモードまたはドリルモードにおいて、モータ２の負荷状況によっては半導体スイッチング素子３ａに大電流が流れて半導体スイッチング素子３ａの発熱が大きくなるので、冷却用ファン２４によってインバータ回路部３を強制的に空冷することが需要である。 A cooling fan 24 is coaxially provided at the front end side of the motor 2, and an exhaust port (ventilation port) is formed in the body housing portion 6a in the vicinity of the cooling fan 24, although not shown. An intake port (ventilation port) 21 is formed at the rear end of the body housing portion 6a. A passage 23 extending from the intake port 21 to an exhaust port formed in the vicinity of the cooling fan 24 is a cooling air flow passage. To suppress the temperature rise of the semiconductor switching element 3a of the inverter circuit unit 3 and the temperature rise of the stator winding 2d of the motor 2. In the driver mode or the drill mode, depending on the load condition of the motor 2, a large current flows through the semiconductor switching element 3 a and heat generation of the semiconductor switching element 3 a increases. Therefore, the inverter circuit unit 3 is forcibly cooled by the cooling fan 24. That is the demand.

インバータ回路部３は、円板状の回路基板を有し、モータ２の固定子２ｃの一端部側（後方側）を全面的に覆う。一方、固定子２ｃの他端部側（前方側）には、防塵カバー２２が設けられ、インバータ回路部３と同様に、固定子２ｃの他端部側面を覆う。これらインバータ回路部３および防塵カバー２２の両者は、固定子２ｃと共に、回転子２ａを閉塞または密封する防塵構造（密閉構造）を形成する。これにより、モータ２への粉塵の侵入を防止できる。 The inverter circuit unit 3 has a disk-shaped circuit board and covers one end side (rear side) of the stator 2 c of the motor 2 entirely. On the other hand, a dust-proof cover 22 is provided on the other end side (front side) of the stator 2 c and covers the other end side surface of the stator 2 c, similarly to the inverter circuit unit 3. Both the inverter circuit unit 3 and the dustproof cover 22 together with the stator 2c form a dustproof structure (sealed structure) that closes or seals the rotor 2a. Thereby, the penetration | invasion of the dust to the motor 2 can be prevented.

ハンドルハウジング部６ｂの下端部には、モータ２の駆動電源となる電池パック３０が着脱可能に装着される。電池パック３０の上部には、モータ２のインバータ回路部３を制御するための制御回路部４が、前後左右方向に延在するように設けられる。 A battery pack 30 serving as a driving power source for the motor 2 is detachably attached to the lower end portion of the handle housing portion 6b. A control circuit unit 4 for controlling the inverter circuit unit 3 of the motor 2 is provided above the battery pack 30 so as to extend in the front-rear and left-right directions.

ハンドルハウジング部６ｂの上端付近にはスイッチトリガ７が配設され、スイッチトリガ７のトリガ操作部７ａがバネ力によって付勢された状態でハンドルハウジング部６ｂから突出する。作業者がトリガ操作部７ａを後方に押し込むことにより、トリガ押込量（操作量）を調整し、モータ２の回転数を制御することができる。本実施例によれば、スイッチトリガ７によるトリガ押込量は、インバータ回路部３の半導体スイッチング素子３ａを駆動するＰＷＭ駆動信号のＰＷＭデューティーに反映される。 A switch trigger 7 is disposed near the upper end of the handle housing portion 6b, and the trigger operation portion 7a of the switch trigger 7 protrudes from the handle housing portion 6b in a state of being biased by a spring force. When the operator pushes the trigger operation portion 7a backward, the trigger push-in amount (operation amount) can be adjusted and the rotation speed of the motor 2 can be controlled. According to the present embodiment, the trigger pushing amount by the switch trigger 7 is reflected in the PWM duty of the PWM drive signal that drives the semiconductor switching element 3a of the inverter circuit unit 3.

電池パック３０は、スイッチトリガ７および制御回路部４へ駆動電力を供給し、さらにインバータ回路部３へ駆動電力を供給するように電気的に接続される。電池パック３０を構成する二次電池は、リチウムイオン電池が使用されるが、ニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池を用いても良い。リチウムイオン電池は、ニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池に比較して約３倍のエネルギー密度を持ち、小形軽量であるという利点をもっている。この電池パック３０の出力電圧は、例えば、１４．４Ｖである。 The battery pack 30 is electrically connected so as to supply driving power to the switch trigger 7 and the control circuit unit 4 and further to supply driving power to the inverter circuit unit 3. As the secondary battery constituting the battery pack 30, a lithium ion battery is used, but a nickel cadmium battery or a nickel hydrogen battery may be used. Lithium ion batteries have the advantage that they have an energy density about three times that of nickel cadmium batteries and nickel metal hydride batteries, and are small and lightweight. The output voltage of the battery pack 30 is, for example, 14.4V.

次に図３を用いて、本発明の実施例に係る電動工具の機能ブロック図を説明する。インバータ回路３３はインバータ回路部３に搭載され、３相ブリッジ形式に接続された６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６により主に構成される。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６として、本実施例では絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）を用いるが、電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、バイポーラトランジスタでも良い。ブリッジ接続された６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ゲートは、制御部４４の制御信号出力回路１３に接続される。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のコレクタまたはエミッタは、スター結線された固定子巻線２ｄ（巻線：Ｕ、Ｖ、Ｗ）に接続される。これによって、６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、制御信号出力回路１３から入力されたスイッチング素子のＰＷＭ駆動信号Ｈ１〜Ｈ６によってスイッチング動作を行い、インバータ回路３３に印加される電池パック３０の直流電圧を、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに変換して、固定子巻線２ｄ（３相巻線Ｕ、Ｖ、Ｗ）へ３相交流電力を供給する。 Next, a functional block diagram of the electric power tool according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The inverter circuit 33 is mounted on the inverter circuit unit 3 and is mainly configured by six switching elements Q1 to Q6 connected in a three-phase bridge form. As the switching elements Q1 to Q6, insulated gate bipolar transistors (IGBTs) are used in this embodiment, but field effect transistors (MOSFETs) and bipolar transistors may be used. The gates of the six switching elements Q <b> 1 to Q <b> 6 that are bridge-connected are connected to the control signal output circuit 13 of the control unit 44. The collectors or emitters of the switching elements Q1 to Q6 are connected to a star-connected stator winding 2d (windings: U, V, W). As a result, the six switching elements Q1 to Q6 perform switching operations according to the PWM drive signals H1 to H6 of the switching elements input from the control signal output circuit 13, and the DC voltage of the battery pack 30 applied to the inverter circuit 33. Is converted into three-phase (U-phase, V-phase, W-phase) drive voltages Vu, Vv, Vw, and three-phase AC power is supplied to the stator winding 2d (three-phase windings U, V, W) To do.

図３において、制御部４４は、制御回路部４に搭載される各種回路により構成される。演算部１９は、モータ２の回転制御を含むドライバドリル１の全体の制御を行う。演算部１９は、図示していないが、処理プログラムとデータに基づいて駆動信号を出力するためのＣＰＵ、後述するような制御フローを実行する処理プログラムや制御データを記憶するためのＲＯＭ、データを一時記憶するためのＲＡＭ、時間をカウントするためのタイマ等を含むマイコンによって構成され、処理プログラムとデータに基づいて各種処理を実行する。回転子位置検出回路１６は、ホールＩＣ１０〜１２の「Ｈｉｇｈ」又は「Ｌｏｗ」の出力信号の組み合わせによる回転子２ａの位置情報（位置“１”〜位置“６”）を検出し、この位置情報を演算部１９に出力する。回転数検出回路１７は、ホールＩＣ１０〜１２から一定間隔で出力される信号の時間間隔からモータ２の回転数を検出する。 In FIG. 3, the control unit 44 includes various circuits mounted on the control circuit unit 4. The arithmetic unit 19 performs overall control of the driver drill 1 including rotation control of the motor 2. Although not shown in the figure, the calculation unit 19 stores a CPU for outputting a drive signal based on a processing program and data, a ROM for storing a processing program and control data for executing a control flow as will be described later, and data. The microcomputer includes a RAM for temporarily storing, a timer for counting time, and the like, and executes various processes based on the processing program and data. The rotor position detection circuit 16 detects the position information (position “1” to position “6”) of the rotor 2a based on the combination of the “High” or “Low” output signals of the Hall ICs 10 to 12, and this position information. Is output to the arithmetic unit 19. The rotation speed detection circuit 17 detects the rotation speed of the motor 2 from the time interval of signals output from the Hall ICs 10 to 12 at regular intervals.

電流検出回路１８は、モータ２の駆動電流を常に検出して、その情報を演算部１９に出力する。スイッチ操作検出回路２０は、スイッチトリガ７のトリガ操作部７ａによるトリガ操作の有無を判別して起動停止を判断する。印加電圧設定回路１４は、スイッチトリガ７のトリガ操作部７ａによるトリガ押込量に応答してスイッチトリガ７において発生する出力制御信号に対応するＰＷＭ信号のＰＷＭデューティーを設定する。回転方向設定回路１５は、モータ２の正逆切替レバー９（図１参照）による正方向回転または逆方向回転の操作を検出してモータ２（回転子２ａ）の回転方向を設定する。 The current detection circuit 18 always detects the drive current of the motor 2 and outputs the information to the calculation unit 19. The switch operation detection circuit 20 determines whether or not the trigger operation is performed by the trigger operation unit 7a of the switch trigger 7 and determines the start / stop. The applied voltage setting circuit 14 sets the PWM duty of the PWM signal corresponding to the output control signal generated in the switch trigger 7 in response to the trigger pressing amount by the trigger operation unit 7 a of the switch trigger 7. The rotation direction setting circuit 15 detects the forward rotation or reverse rotation operation by the forward / reverse switching lever 9 (see FIG. 1) of the motor 2 and sets the rotational direction of the motor 2 (rotor 2a).

演算部１９は、電流検出回路１８、スイッチ操作検出回路２０、および印加電圧設定回路１４の各出力情報に基づいて、制御信号出力回路１３への出力駆動信号を作成し、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のＰＷＭ駆動信号のＰＷＭデューティー比を制御することによって、モータ部２への印加電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを制御する。また、回転方向設定回路１５と回転子位置検出回路１６の情報を基に、所定のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を所定の順序にスイッチングすることによって固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに印加電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを所定の順序に供給するように制御し、これによって、設定した回転方向にモータ２を回転させるように制御する。 The calculation unit 19 creates an output drive signal to the control signal output circuit 13 based on the output information of the current detection circuit 18, the switch operation detection circuit 20, and the applied voltage setting circuit 14, and the switching elements Q1 to Q6. By controlling the PWM duty ratio of the PWM drive signal, the applied voltages Vu, Vv, Vw to the motor unit 2 are controlled. Further, based on the information of the rotation direction setting circuit 15 and the rotor position detection circuit 16, the switching voltages Q1 to Q6 are switched in a predetermined order to apply the applied voltages Vu to the stator windings U, V, and W. Control is performed so that Vv and Vw are supplied in a predetermined order, thereby controlling the motor 2 to rotate in the set rotation direction.

制御部４４は、６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ゲートを駆動するスイッチング駆動信号（３相信号）のうち、３個の負電源側のスイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６をＰＷＭ駆動信号Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６として供給し、スイッチトリガ７（図１参照）のトリガ操作部７ａのトリガ押込量に応答する印加電圧設定回路１４の出力信号に基づいて、ＰＷＭ駆動信号のパルス幅のデューティー比（以下、「ＰＷＭデューティー」と称する）を変化させることによりモータ２への電力を調整し、モータ２の起動および回転速度を制御する。なお、ＰＷＭ駆動信号は、３個の負電源側のスイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６に供給する代わりに、正電源側のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３の駆動信号Ｈ１〜Ｈ３をＰＷＭ駆動信号として形成しても、結果的に、電池パック３０の直流電圧から各固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗへ供給する印加電圧を制御することができる。 Of the switching drive signals (three-phase signals) that drive the gates of the six switching elements Q1 to Q6, the control unit 44 converts the three negative power supply side switching elements Q4, Q5, and Q6 into PWM drive signals H4, Based on the output signal of the applied voltage setting circuit 14 that is supplied as H5 and H6 and responds to the trigger push-in amount of the trigger operation section 7a of the switch trigger 7 (see FIG. 1), the duty ratio of the pulse width of the PWM drive signal (hereinafter referred to as the pulse drive ratio) , Referred to as “PWM duty”), the power to the motor 2 is adjusted to control the start-up and rotation speed of the motor 2. Instead of supplying the PWM drive signals to the three switching elements Q4, Q5, Q6 on the negative power supply side, the drive signals H1-H3 of the switching elements Q1, Q2, Q3 on the positive power supply side are formed as PWM drive signals. However, as a result, the applied voltage supplied from the DC voltage of the battery pack 30 to the stator windings U, V, W can be controlled.

また、制御部４４は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のうち、３個の負電源側のスイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６をオンし、３個の正電源側のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３をオフし、固定子巻線を短絡することによりブレーキ時の電流が流れる経路を形成し、モータ回転時の運動エネルギーを電気エネルギーに変換して、短絡制動によるブレーキ動作を行う。 In addition, the control unit 44 turns on the three switching elements Q4, Q5, and Q6 on the negative power supply side and turns off the three switching elements Q1, Q2, and Q3 on the positive power supply side among the switching elements Q1 to Q6. By short-circuiting the stator winding, a path through which current during braking flows is formed, and kinetic energy during motor rotation is converted into electrical energy, and braking operation by short-circuit braking is performed.

図４にモータ２が正転時のホールＩＣ１０〜１２の信号レベルと演算部１９で検出する位置情報の対応表を示す。ホールＩＣ１０〜１２の信号レベルは「Ｈｉｇｈ」のと「Ｌｏｗ」の２種類である。この「Ｈｉｇｈ」のと「Ｌｏｗ」の組み合わせにより、モータ２の回転位置が６０度毎の６箇所（位置“１”〜位置“６”）において識別される。まず、ホールＩＣ１０〜１２の信号レベルに対応して演算部１９で位置情報が検出される。このとき正常なホールＩＣ１信号であれば位置情報の変化が「１→２→３→４→５→６→１…」のように回転子の回転に伴い順に変化していることが確認できる。さらに、回転子２ａと永久磁石２ｂとの関係から、図４の４１に示すような位置情報が全て「Ｈｉｇｈ」もしくは全て「Ｌｏｗ」になることはないので、そのような場合が発生したとすると、演算部１９は、それをホールＩＣ１０〜１２に異常が発生したか、ノイズ等の影響で誤動作した場合と即座に判断できる。 FIG. 4 shows a correspondence table between the signal levels of the Hall ICs 10 to 12 and the position information detected by the calculation unit 19 when the motor 2 is rotating forward. The signal levels of the Hall ICs 10 to 12 are of two types, “High” and “Low”. With the combination of “High” and “Low”, the rotational position of the motor 2 is identified at six positions (position “1” to position “6”) every 60 degrees. First, the position information is detected by the calculation unit 19 corresponding to the signal levels of the Hall ICs 10 to 12. At this time, if it is a normal Hall IC1 signal, it can be confirmed that the change of the position information changes in order with the rotation of the rotor as “1 → 2 → 3 → 4 → 5 → 6 → 1. Further, because of the relationship between the rotor 2a and the permanent magnet 2b, the position information as shown in 41 of FIG. 4 is not all “High” or all “Low”. The calculation unit 19 can immediately determine that an abnormality has occurred in the Hall ICs 10 to 12 or malfunctioned due to the influence of noise or the like.

図５に位置情報とオンにされるスイッチング素子との対応表を示す。位置情報と制御するスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をオン又はオフさせる関係は一対一に対応しており、例えば位置情報が１の時は、６つあるスイッチング素子のうちＱ１とＱ２のゲート信号がＯＮになる。このようにスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の駆動は、ホールＩＣ１０〜１２を用いて検出された位置情報に基づいて規則正しく行われるので、ホールＩＣ１０〜１２からの信号が誤りなく正確に出力されることが重要である。 FIG. 5 shows a correspondence table between position information and switching elements that are turned on. The positional information and the switching elements Q1 to Q6 to be controlled are turned on or off in a one-to-one relationship. For example, when the positional information is 1, the gate signals of Q1 and Q2 among the six switching elements are turned on. Become. As described above, since the switching elements Q1 to Q6 are regularly driven based on the position information detected by using the Hall ICs 10 to 12, it is important that the signals from the Hall ICs 10 to 12 are accurately output without error. It is.

電動工具は作業者が手持ちするために小型化であることが求められており、実装スペースが非常に限定されることが多い。さらに電動工具用のモータ２においては大電流を通電するため、ブラシレス直流方式のモータ２とインバータ回路３がかなり発熱する。そのためモータ２とインバータ回路３は冷却風の通路上に配置することが重要であり、実装スペースが限られてくる。また、冷却風の通路上にモータ２とインバータ回路３を配置すると、必然的にインバータ回路３の基板上にホールＩＣ１０〜１２を配置することになる。図１に示す電動工具上においても上記内容はあてはまる。このとき問題となるのはホールＩＣ１０〜１２がインバータ回路３からスイッチングノイズの影響を大きく受ける点である。そのためホールＩＣ１０〜１２が誤動作を起こし得ることも考慮して制御することが重要である。 The power tool is required to be miniaturized in order to be held by an operator, and the mounting space is often very limited. Furthermore, since a large current is applied to the motor 2 for the electric tool, the brushless DC motor 2 and the inverter circuit 3 generate a considerable amount of heat. Therefore, it is important to arrange the motor 2 and the inverter circuit 3 on the passage of the cooling air, and the mounting space is limited. If the motor 2 and the inverter circuit 3 are arranged on the cooling air passage, the Hall ICs 10 to 12 are necessarily arranged on the substrate of the inverter circuit 3. The above description also applies to the electric tool shown in FIG. At this time, the problem is that the Hall ICs 10 to 12 are greatly affected by the switching noise from the inverter circuit 3. For this reason, it is important to control the Hall ICs 10 to 12 in consideration of the possibility of malfunction.

図６には位置信号に異常が発生した場合の、ホールＩＣ１０〜１２の信号レベルの変化および位置情報の変化の対応表を示す。ホールＩＣに異常が発生すると、それに連動して演算部１９においても位置情報が変化したことを検出する。先に述べたとおり位置情報に対応して制御するスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は一体一で対応するために、位置情報の異常に連動して誤ったスイッチング素子を通電することとなる。その結果、誤った通電によるモータロックや過電流が生じてしまいモータ２とインバータ回路３の動作不安定・故障が発生する可能性がある。 FIG. 6 shows a correspondence table of signal level changes and position information changes of the Hall ICs 10 to 12 when an abnormality occurs in the position signal. When an abnormality occurs in the Hall IC, the calculation unit 19 detects that the position information has changed in conjunction with the abnormality. As described above, since the switching elements Q1 to Q6 that are controlled in accordance with the position information correspond to each other, the wrong switching element is energized in conjunction with the abnormality of the position information. As a result, there is a possibility that the motor 2 and the inverter circuit 3 may be unstable or malfunction due to motor lock or overcurrent due to incorrect energization.

そのため位置情報に異常が発生したことを検出し、異常検出時にモータ２に対して保護動作を行う。位置情報に異常が発生したことを検出するためには、演算部１９は回転子位置検出回路１６からの出力信号を判別し、検出された位置情報の現在のデータと過去のデータを比較することにより、位置情報に整合性があるかどうか判断可能となる。例えば図６においてはホールＩＣ１０およびホールＩＣ１１に異常が発生した場合である。異常が発生した箇所とその前後の位置情報の変化は「４→２（異常）→４」であり、位置信号に異常が発生して“４”から“２”に変化し、再び位置信号が正常値である“４”に復帰した。このような場合は、位置情報の変化が想定とは異なるために、過去と現在の位置情報を比較することにより位置情報の異常を検出することが可能となる。 Therefore, it is detected that an abnormality has occurred in the position information, and a protective operation is performed on the motor 2 when the abnormality is detected. In order to detect that an abnormality has occurred in the position information, the calculation unit 19 discriminates an output signal from the rotor position detection circuit 16 and compares the current data of the detected position information with past data. Thus, it is possible to determine whether the position information is consistent. For example, FIG. 6 shows a case where an abnormality has occurred in Hall IC 10 and Hall IC 11. The location where the abnormality occurred and the change in the position information before and after that are “4 → 2 (abnormal) → 4”. The abnormality occurred in the position signal and changed from “4” to “2”. It returned to the normal value of “4”. In such a case, since the change in the position information is different from the assumed one, it is possible to detect an abnormality in the position information by comparing the past and current position information.

しかしながら位置情報の過去データと現在データを単純に比較するだけでは位置情報の異常を検出できない場合がある。ホールＩＣに異常が生じたが位置情報において単純に検出できない場合の例を図７に示す。図７においてはホールＩＣ１０に異常が生じることにより、信号レベルに変化が生じ、区間７１において、ホール素子１０の信号レベルが、Ｈｉｇｈ→Ｌｏｗ→Ｈｉｇｈと変化したとする。この際、ホールＩＣ１１、１２は正常であり、そのため信号レベルの変化に連動して位置情報が変わる。その位置情報の変化は「３→４（異常）→３（正常復帰）」となり、この状態はモータ２が一旦逆転（反転）して、直ぐに正転状態に戻ることを示す。このような状態は、実際あり得る正常な位置情報の変化パターンと同一の変化を示すために、モータ２の逆転が生じていない運転中においては、ホールＩＣ１０〜１２の出力の異常状態であるのにも係わらず演算部１９は位置情報が正常であると誤って認識してしまう。 However, there are cases where an abnormality in the position information cannot be detected by simply comparing the past data of the position information with the current data. FIG. 7 shows an example in which an abnormality has occurred in the Hall IC but cannot be simply detected in the position information. In FIG. 7, it is assumed that the signal level is changed due to the abnormality in the Hall IC 10, and the signal level of the Hall element 10 is changed from High → Low → High in the section 71. At this time, the Hall ICs 11 and 12 are normal, so that the position information changes in conjunction with the change in the signal level. The change in the position information is “3 → 4 (abnormal) → 3 (return to normal)”, and this state indicates that the motor 2 once reverses (reverses) and immediately returns to the normal rotation state. Since this state shows the same change as the normal normal position information change pattern, the output of the Hall ICs 10 to 12 is abnormal during the operation in which the motor 2 does not reverse. Nevertheless, the calculation unit 19 erroneously recognizes that the position information is normal.

この状態を示すホールＩＣ１０〜１２の出力波形を示すのが図８である。図８に示すように、何らかの理由でホールＩＣ１０の出力波形に異常が発生し、地点８１でホールＩＣ１０の出力がゼロに低下し（異常発生）、地点８２で正常状態に復帰したものとする。その後、回転子２ａの回転により地点８３でホールＩＣ１０の出力がＨｉｇｈからＬｏｗに変化する。地点８１から８２におけるＬｏｗ信号の出現が、非常に短時間の異常であれば異常検出後に直ちに正常状態に復帰させることができる。特にインバータ回路のようなスイッチング回路においては高周波のノイズを発生しやすく、異常状態である時間も非常に短時間である。そこで位置信号の変化後に、位置信号の不感時間を設定し、短時間の位置信号変化であればノイズとして無視することにより誤動作を防止することが考えられる。 FIG. 8 shows an output waveform of the Hall ICs 10 to 12 showing this state. As shown in FIG. 8, it is assumed that an abnormality occurs in the output waveform of the Hall IC 10 for some reason, the output of the Hall IC 10 drops to zero at the point 81 (abnormality occurrence), and the normal state is restored at the point 82. Thereafter, the output of the Hall IC 10 changes from High to Low at the point 83 due to the rotation of the rotor 2a. If the appearance of the Low signal at the points 81 to 82 is abnormal for a very short time, the normal state can be restored immediately after the abnormality is detected. In particular, in a switching circuit such as an inverter circuit, high-frequency noise is likely to be generated, and an abnormal state is also very short. Therefore, it is conceivable to prevent a malfunction by setting a dead time of the position signal after the change of the position signal and ignoring it as a noise if the position signal changes for a short time.

しかしながら、不感時間が長ければノイズに対する耐性は大きくなるが、位置信号の検出タイミングに時間ずれが生じてしまい、制御特性の効率悪化等の不具合が生じる可能性がある。位置信号が変化したら不感時間の経過を待ち、不感時間の経過後に演算部１９は駆動電圧の切り替えを行うため、不感時間の間に生ずる位置信号の変化が見落とされるからである。この状態について、図９を用いて説明する。図９は、ホールＩＣ１０〜１２の出力信号の波形と、不感時間の動作タイミングを示す図であり、本図はホールＩＣ１０〜１２の出力信号が正常である場合を示す。 However, if the dead time is long, the tolerance to noise increases, but a time lag occurs in the detection timing of the position signal, and there is a possibility that problems such as deterioration in efficiency of the control characteristics may occur. This is because if the position signal changes, the dead time elapses and the calculation unit 19 switches the drive voltage after the dead time elapses, so that the change in the position signal that occurs during the dead time is overlooked. This state will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a diagram showing the waveforms of the output signals of the Hall ICs 10 to 12 and the operation timing of the dead time, and this figure shows the case where the output signals of the Hall ICs 10 to 12 are normal.

回転位置検出回路１６は、ホールＩＣ１０〜１２のいずれかの信号がＬｏｗからＨｉｇｈに切り替わったエッジを検出し、検出した位置情報を演算部１９に出力する。演算部１９は、出力された位置情報に変化が生じると、タイマ動作を開始し、このエッジを始点に不感時間９１を設定する。不感時間９１はタイマによりカウントダウンされるため、不感時間動作を示す波形は、所定のタイマ値（電流値）からスタートし、時間経過ともにタイマ値が減少して最後にゼロになることにより、タイマによるカウントが終了する。不感時間９１の計測は、演算部１９に含まれる内蔵タイマを使用することが可能であるが、プログラムによるソフト的な制御動作も可能である。図９中の両方向の矢印で示す不感時間９１の間、演算部１９は回転位置検出回路１６の出力を利用しない。このようにホールＩＣ１０〜１２の出力波形のエッジを始点に不感時間を設定することにより、出力波形のエッジの直後に発生するノイズの影響を除去することができる。 The rotational position detection circuit 16 detects an edge where any one of the Hall ICs 10 to 12 is switched from Low to High, and outputs the detected position information to the calculation unit 19. When a change occurs in the output position information, the arithmetic unit 19 starts a timer operation, and sets a dead time 91 starting from this edge. Since the dead time 91 is counted down by the timer, the waveform indicating the dead time operation starts from a predetermined timer value (current value). The count ends. The dead time 91 can be measured by using a built-in timer included in the calculation unit 19, but a software control operation by a program is also possible. The calculation unit 19 does not use the output of the rotational position detection circuit 16 during the dead time 91 indicated by the arrows in both directions in FIG. Thus, by setting the dead time with the edge of the output waveform of the Hall ICs 10 to 12 as the starting point, the influence of noise that occurs immediately after the edge of the output waveform can be eliminated.

しかしながらこの不感時間を設定することが悪影響を及ぼしてしまうこともある。図１０は、ホールＩＣ１０〜１２の出力信号の波形と、不感時間の動作タイミングを示す図であり、不感時間を長く設定してしまったために、正しい出力信号の立ち上がりエッジを検出できなかった例を示す。図１０において、不感時間９２が設定されるため、この間は演算部９１は回転位置検出回路１６の出力を利用しない。何らかの理由で、モータ２の回転が急激に上昇し、矢印９３で示すホールＩＣ１２のエッジの出現時期が早まったりすると、そのエッジは不感時間９２ａの間に出現するために演算部１９で認識されないことになる。この結果、誤った固定子巻線へ通電することとなり、結果としてモータロックの発生や過大電流が流れる恐れがある。 However, setting this dead time may have an adverse effect. FIG. 10 is a diagram illustrating the waveforms of the output signals of the Hall ICs 10 to 12 and the operation timing of the dead time. An example in which the rising edge of the correct output signal cannot be detected because the dead time has been set long. Show. In FIG. 10, since the dead time 92 is set, the calculation unit 91 does not use the output of the rotational position detection circuit 16 during this period. If for some reason, the rotation of the motor 2 suddenly rises and the appearance time of the edge of the Hall IC 12 indicated by the arrow 93 is advanced, the edge appears during the dead time 92a and is not recognized by the calculation unit 19. become. As a result, an incorrect stator winding is energized, resulting in the occurrence of motor lock and excessive current.

一方、別の不具合の発生もあり得る。図１１は、ホールＩＣ１０〜１２の出力信号の波形と、不感時間の動作タイミングを示す図であり、出力信号を誤認識してしまった例を示す。図１１において、不感時間９４、９４ａが設定されるため、この間は演算部９１は回転位置検出回路１６の出力を利用しない。何らかの理由で、ホールＩＣ１１の正規のエッジ９５の直前にパルス状のノイズ信号９６が出現した場合、演算部１９は、ノイズ信号９６の立ち上がりの時点から不感時間９４ａのカウントを開始してしまう。その結果、正規のエッジ９５は不感時間９４ａの期間中に出現するために認識されないことになる。この結果、誤った固定子巻線へ通電することとなり、結果としてモータロックの発生や過大電流が流れる恐れがある。 On the other hand, another problem may occur. FIG. 11 is a diagram illustrating the waveforms of the output signals of the Hall ICs 10 to 12 and the operation timing of the dead time, and shows an example in which the output signal is erroneously recognized. In FIG. 11, since dead times 94 and 94a are set, the calculation unit 91 does not use the output of the rotational position detection circuit 16 during this period. For some reason, when a pulsed noise signal 96 appears immediately before the regular edge 95 of the Hall IC 11, the calculation unit 19 starts counting the dead time 94 a from the time when the noise signal 96 rises. As a result, the regular edge 95 appears during the dead time 94a and is not recognized. As a result, an incorrect stator winding is energized, resulting in the occurrence of motor lock and excessive current.

以上、図１０及び図１１で示した不具合を防ぐために考えたのが本実施例による検出方法である。本実施例においては、「不感時間」としてその時間中のホールＩＣ１０〜１２の出力信号を無視するのではなく、その時間中も位置信号を用い、その時間中に反転した信号の状態がそのまま維持されているのを確認したら、ホールＩＣの信号反転として駆動相の切り替えを行うものである。本明細書においては、その期間を「確定時間」と定義する。 As described above, the detection method according to this embodiment has been considered in order to prevent the problems shown in FIGS. 10 and 11. In this embodiment, the output signal of the Hall ICs 10 to 12 during that time is not ignored as the “dead time”, but the position signal is used during that time, and the state of the signal inverted during that time is maintained as it is. If it is confirmed, the drive phase is switched as the signal inversion of the Hall IC. In this specification, the period is defined as “determined time”.

図１２は、本実施例に係る確定時間の設定を示す図であり、ホールＩＣ１０〜１２の出力信号の波形と、確定時間の動作タイミングを示す。演算部１９は回転位置検出回路１６の出力信号の変化から、ホールＩＣ１０〜１２のいずれかの信号がＬｏｗからＨｉｇｈに切り替わったエッジを検出し、このエッジを始点にタイマを起動して確定時間を設定する。両矢印で示す確定時間１０１の間は、演算部１９は回転位置検出回路１６の出力を監視する。演算部１９は、この監視中にホールＩＣ１０〜１２の出力波形のエッジが存在しない状態であることを確認できれば、検出されたエッジが正規の出力信号のエッジであると確定させる。 FIG. 12 is a diagram illustrating the setting of the fixed time according to the present embodiment, and shows the waveforms of the output signals of the Hall ICs 10 to 12 and the operation timing of the fixed time. The arithmetic unit 19 detects an edge where one of the signals of the Hall ICs 10 to 12 is switched from Low to High based on a change in the output signal of the rotational position detection circuit 16, and starts a timer from this edge as a starting point to set a fixed time. Set. During the fixed time 101 indicated by the double arrows, the calculation unit 19 monitors the output of the rotational position detection circuit 16. If the calculation unit 19 can confirm that the edges of the output waveforms of the Hall ICs 10 to 12 do not exist during this monitoring, the calculation unit 19 determines that the detected edge is the edge of the normal output signal.

図１３は、本実施例による、ホールＩＣ１０〜１２の出力信号の波形と、確定時間の動作タイミングを示す図である。何らかの理由で、モータ２の回転が急激に上昇し、矢印１０３で示すホールＩＣ１２のエッジの出現時期が早まったりしても、そのエッジは確定時間１０２ａには含まれないため正しく検出される。これは、図１０の不感時間９２ａの状況と異なり、確定時間１０２ａが十分短いことから正しく検出されるものである。しかしながら、確定時間１０２ａが長い場合であっても、不感時間と違って確定時間中に演算部１９は回転位置検出回路１６の出力の監視を継続しているため問題が生じない。 FIG. 13 is a diagram illustrating the waveforms of the output signals of the Hall ICs 10 to 12 and the operation timing of the fixed time according to the present embodiment. Even if the rotation of the motor 2 suddenly increases for some reason and the appearance time of the edge of the Hall IC 12 indicated by the arrow 103 is advanced, the edge is not included in the fixed time 102a, and thus is detected correctly. Unlike the situation of the dead time 92a in FIG. 10, this is correctly detected because the fixed time 102a is sufficiently short. However, even if the fixed time 102a is long, there is no problem because the calculation unit 19 continues to monitor the output of the rotational position detection circuit 16 during the fixed time unlike the dead time.

図１４は、本実施例による、ホールＩＣ１０〜１２の出力信号の波形と、確定時間の動作タイミングを示す図であり、パルス状のノイズが混入した場合を示す。何らかの理由で、ホールＩＣ１１の正規のエッジ１０６の直前にパルス状のノイズ信号１０５が出現した場合、回転位置検出回路１６は、ノイズ信号１０５の立ち上がりを検出して確定時間１０４ａの設定を行う。しかしながら、確定時間１０４ａの期間中も演算部１９は回転位置検出回路１６の出力を監視する。図１０の例では、確定時間１０４ａの期間中にホールＩＣ１１の信号の立ち下がりエッジが出現したことから、演算部１９はそのエッジ（ノイズ信号１０５によるエッジ）はノイズによるものであると識別することができる。これによって、ノイズ信号１０５によるエッジの出現を無視し、ホールＩＣ１０〜１２の次の出力信号の変化（エッジ１０６）で再度確定時間１０４ｂを設定することにより正しい出力信号の変化を検出することができる。 FIG. 14 is a diagram showing the waveforms of the output signals of the Hall ICs 10 to 12 and the operation timing of the fixed time according to the present embodiment, and shows a case where pulsed noise is mixed. If for some reason a pulsed noise signal 105 appears just before the regular edge 106 of the Hall IC 11, the rotational position detection circuit 16 detects the rising edge of the noise signal 105 and sets the fixed time 104a. However, the calculation unit 19 monitors the output of the rotational position detection circuit 16 even during the fixed time 104a. In the example of FIG. 10, since the falling edge of the signal of the Hall IC 11 appears during the fixed time 104a, the calculation unit 19 identifies that edge (edge due to the noise signal 105) is due to noise. Can do. Thus, the appearance of an edge due to the noise signal 105 is ignored, and a correct change in the output signal can be detected by setting the fixed time 104b again with the next change in the output signal of the Hall ICs 10 to 12 (edge 106). .

図１５は、本実施例による制御手順を示すフローチャートである。図１５において、ドライバドリル１に電源投入、即ち電池パック３０が接続されることにより、制御部４４に電源が投入されて、演算部１９において処理が開始する（ステップ１５１）。次に演算部１９は、ホールＩＣ１０〜１２を用いて回転子２ａの位置情報を検出する（ステップ１５２）。演算部１９は、検出された回転子２ａの位置情報を基に所定のスイッチング素子をオンさせ（ステップ１５３）、固定子巻線２ｄに通電させることによりモータ２を起動する（ステップ１５４）。 FIG. 15 is a flowchart showing a control procedure according to this embodiment. In FIG. 15, when the power is turned on to the driver drill 1, that is, when the battery pack 30 is connected, the control unit 44 is turned on, and the calculation unit 19 starts processing (step 151). Next, the calculating part 19 detects the positional information on the rotor 2a using Hall IC10-12 (step 152). The calculation unit 19 turns on a predetermined switching element based on the detected position information of the rotor 2a (step 153), and starts the motor 2 by energizing the stator winding 2d (step 154).

モータ２が起動すると、回転子２ａの回転に連動してホール素子１０〜１２の出力信号（位置信号）も変化する。次に、演算部１９は位置信号に変化があったどうか検出する（ステップ１５５）。演算部１９は、位置信号に変化があったことを検出すると、短時間ノイズを無視するための位置信号の確定時間設定用のタイマをリセットし、カウントを起動させる（ステップ１５６）。尚、設定される確定時間は、電動工具たるドライバドリルの特性に合わせてあらかじめ設定しておき、演算部１９に含まれるマイクロコンピュータや記憶手段に格納しておくと良い。 When the motor 2 is started, the output signals (position signals) of the Hall elements 10 to 12 change in conjunction with the rotation of the rotor 2a. Next, the computing unit 19 detects whether or not the position signal has changed (step 155). When the calculation unit 19 detects that the position signal has changed, the calculation unit 19 resets the position signal setting time timer for ignoring the short-time noise, and starts the count (step 156). Note that the set fixed time may be set in advance according to the characteristics of the driver drill as an electric tool and stored in a microcomputer or storage means included in the calculation unit 19.

次に、信号検出のための確定時間のカウントを開始する（ステップ１５７）。確定時間経過前に位置信号に変化があった場合は位置信号確定時間をリセットする（ステップ１５７、１５８、１５９）。位置変化に変化無く確定時間が経過したら（ステップ１５７）、演算部１９は、位置信号は正しく変化したと認識してその位置信号を確定させる（ステップ１６０）。次に、検出された位置信号を基に、回転子２ａの位置情報を検出し、演算部１９は「現在データ」として記憶する（ステップ１６１）。次に、演算部１９は、記憶した「現在データ」と、その前に取得して記憶済みの「過去データ」を比較する（ステップ１６２）。 Next, counting of the fixed time for signal detection is started (step 157). If the position signal has changed before the fixed time has elapsed, the position signal fixed time is reset (steps 157, 158, and 159). When the fixed time has passed without any change in the position change (step 157), the calculation unit 19 recognizes that the position signal has changed correctly and determines the position signal (step 160). Next, based on the detected position signal, position information of the rotor 2a is detected, and the calculation unit 19 stores it as “current data” (step 161). Next, the computing unit 19 compares the stored “current data” with the “past data” acquired and stored before (step 162).

次に、演算部１９は比較結果から位置情報が正常か異常か、位置情報の整合性を確認する（ステップ１６３）。ここで、整合性が確認されて位置情報が正常であると確定すると、検出された位置情報を基に所定のスイッチング素子をオンし、ステップ１５５に戻る（ステップ１６３、１６４）。ステップ１６３において位置情報が異常であると判断すると、ステップ１６５に進みモータ２の保護動作を行う。 Next, the computing unit 19 confirms the consistency of the position information from the comparison result, whether the position information is normal or abnormal (step 163). Here, if the consistency is confirmed and the position information is determined to be normal, the predetermined switching element is turned on based on the detected position information, and the process returns to step 155 (steps 163 and 164). If it is determined in step 163 that the position information is abnormal, the process proceeds to step 165 and the protection operation of the motor 2 is performed.

モータ２の保護動作は、まずスイッチング素子をオフにして、インバータ回路の通電を中止する（ステップ１６５）。通電を中止することにより、モータ２は慣性力により回転し続ける空転状態となる。次に、空転状態となったモータ２の位置情報の検出を継続することにより位置情報が正常状態に復帰したかどうか確認する（ステップ１６６）。正常状態に復帰したかどうかは、図４で示した正常状態の出現パターンの通り（位置情報１→２→３→４→５→６→１→・・・）に位置信号が出現したか否かで判断できる。空転中に位置情報が正常状態に復帰した場合は、モータ２を停止させることなく回転位置に対応したスイッチング素子を再びオンにしてモータ２の駆動制御を再開させ（ステップ１６６、１６７）、ステップ１５７に進む。 In the protection operation of the motor 2, first, the switching element is turned off to stop the energization of the inverter circuit (step 165). By stopping energization, the motor 2 is in an idling state that continues to rotate due to inertial force. Next, it is confirmed whether or not the position information has returned to the normal state by continuing to detect the position information of the motor 2 that has become idle (step 166). Whether or not the position signal has returned to the normal state depends on whether or not the position signal has appeared according to the normal state appearance pattern shown in FIG. 4 (position information 1 → 2 → 3 → 4 → 5 → 6 → 1 →...). Can be judged. When the position information returns to a normal state during idling, the switching element corresponding to the rotation position is turned on again without stopping the motor 2 to restart the drive control of the motor 2 (steps 166 and 167), and step 157 Proceed to

ステップ１６６において、位置情報が正常状態に復帰しない場合は、モータを空転させてからの時間計測を開始する（ステップ１６８）。この後、所定時間が経過していなければステップ１６６に戻り、位置情報が正常状態に復帰することなく所定の時間が経過した場合は（ステップ１６８）、モータを停止させ（ステップ１６９）、処理を終了する（ステップ１７０）。尚、胴体ハウジング部６ｂの下端部のうちトリガ操作部７ａの下方位置に、ＬＥＤで構成される異常表示ランプを設けておき、ステップ１６９でモータを停止させたときにこの異常表示ランプを点灯あるいは点滅させるようにしても良い。 In step 166, if the position information does not return to the normal state, time measurement after the motor is idled is started (step 168). After this, if the predetermined time has not elapsed, the process returns to step 166. If the predetermined time has elapsed without the position information returning to the normal state (step 168), the motor is stopped (step 169), and the process is performed. The process ends (step 170). In addition, an abnormality display lamp composed of LEDs is provided at a position below the trigger operation portion 7a in the lower end portion of the body housing portion 6b. When the motor is stopped in step 169, the abnormality display lamp is turned on or You may make it blink.

図１５には記載していないが、ステップ１６９によりモータ２が停止した後に、モータ２の停止にも拘わらず作業者がトリガ操作部７ａを押し込んだままにしているか否かを判定し、操作されている場合（押し込んだままの場合）には、演算部１９はモータ２の再起動を行うためのリトライ動作を行うようにしても良い。このリトライ動作は、通常のモータ２の始動と同じ制御であるが、リトライ動作を行う回数を例えば１〜２回に制限して、制限回数を超えてリトライ動作を行わないようにすると好ましい。制限回数のリトライ動作を行ってもモータ２が正常に始動しない場合は、モータ２又は電動工具内に何らかの異常が発生した場合であると推測できるので、モータのリトライ動作を停止する。 Although not described in FIG. 15, after the motor 2 is stopped in step 169, it is determined whether or not the operator keeps pushing the trigger operation unit 7 a despite the motor 2 being stopped. In the case where the motor 2 is held down (when the button is kept depressed), the calculation unit 19 may perform a retry operation for restarting the motor 2. This retry operation is the same control as the normal starting of the motor 2, but it is preferable to limit the number of times the retry operation is performed to, for example, 1 to 2 so that the retry operation is not performed beyond the limit number. If the motor 2 does not start normally even after performing the retry operation for the limited number of times, it can be assumed that some abnormality has occurred in the motor 2 or the electric tool, so the motor retry operation is stopped.

リトライ動作は、例えば、ステップ１６８で所定時間内に位置情報が正常に復帰しなかったため（ステップ１６８でＹｅｓ）、モータを停止させた（ステップ１６９）後に、作業者によってトリガ操作７ａが押し込まれている状態が続いているときには、再度図１５のフローチャートを実行する。このリトライ動作においても再びステップ１６８において再びＹＥＳの判定がなされたときには、モータ２又は電動工具内に何らかの異常が発生した場合であると推測（確定）して、トリガ操作部７ａの状態に拘わらずモータを停止する。このように、モータの停止後（ステップ１６９）に、再度図１５のフローチャートを実行するリトライ動作を所定回数行うようにしてもよい。 In the retry operation, for example, the position information does not return to normal within a predetermined time in Step 168 (Yes in Step 168), and therefore the trigger operation 7a is pushed by the operator after the motor is stopped (Step 169). When the state continues, the flowchart of FIG. 15 is executed again. Even in this retry operation, if YES is determined again in step 168, it is assumed (fixed) that some abnormality has occurred in the motor 2 or the electric tool, and regardless of the state of the trigger operation unit 7a. Stop the motor. Thus, after the motor is stopped (step 169), the retry operation for executing the flowchart of FIG. 15 again may be performed a predetermined number of times.

次に、本実施例の変形例について図１６を用いて説明する。図１５のフローチャートによる制御においては、確定時間を一定に固定していたが、この確定時間はモータ回転数に応じて可変に設定することもできる。図１６は、モータ２の回転数に対し、設定される確定時間の関係を示す図である。図１６に示すように、低速回転領域においては、回転数が大きくなるほど確定時間が小さくなるように設定し、回転数がある所定の回転数以上の場合に、確定時間を一定にするようにした。これにより制御特性を向上させながら可能な限りノイズ耐性を向上させることが可能となる。 Next, a modification of the present embodiment will be described with reference to FIG. In the control according to the flowchart of FIG. 15, the fixed time is fixed, but this fixed time can be variably set according to the motor rotation speed. FIG. 16 is a diagram illustrating the relationship between the set fixed time and the rotation speed of the motor 2. As shown in FIG. 16, in the low-speed rotation region, the fixed time is set to decrease as the rotational speed increases, and the fixed time is made constant when the rotational speed is equal to or higher than a predetermined rotational speed. . This makes it possible to improve noise resistance as much as possible while improving control characteristics.

以上、本実施例によれば、位置信号が変化してから所定の時間経過後も位置信号が再び変化しなかった場合に、その位置情報を確定させている。所定の時間（確定時間）を適切に設定することにより位置情報の短い時間の異常を無視することが可能となり、頻繁にモータが停止することを防ぐことが可能となる。さらに位置情報の過去のデータと現在のデータを比較することにより、検出された位置情報に整合性があるかどうかが判断可能となり、位置情報の異常発生を効果的に判断できる。さらに位置信号の異常時には、適切にモータに対する保護動作をおこなうことにより、電動工具の動作不安定や故障を防止できる。 As described above, according to the present embodiment, when the position signal does not change again after a predetermined time has elapsed since the position signal has changed, the position information is determined. By appropriately setting the predetermined time (determined time), it is possible to ignore an abnormality in a short time of position information, and it is possible to prevent the motor from frequently stopping. Further, by comparing the past data of the position information with the current data, it is possible to determine whether the detected position information is consistent, and it is possible to effectively determine the occurrence of an abnormality in the position information. Furthermore, when the position signal is abnormal, the operation of the electric tool can be prevented from being unstable or broken by appropriately performing a protection operation on the motor.

以上、本発明を示す実施例に基づき説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。 As mentioned above, although demonstrated based on the Example which shows this invention, this invention is not limited to the above-mentioned Example, A various change is possible within the range which does not deviate from the meaning.

１ドライバドリル２ブラシレス直流モータ
２ａ回転子（マグネットロータ）２ｂ永久磁石（マグネット）
２ｃ固定子（ステータヨーク）２ｄ固定子巻線（ステータコイル）
２ｅ出力回転軸２ｆ絶縁層
２ｈティース部３インバータ回路部
３ａ半導体スイッチング素子４制御回路部
５ダイヤル６ハウジング
６ａ胴体ハウジング部６ｂハンドルハウジング部
７スイッチトリガ７ａトリガ操作部
８スピンドル９正逆切替レバー
１０、１１、１２回転位置検出素子（ホールＩＣ）
１３制御信号出力回路１４印加電圧設定回路
１５回転方向設定回路１６回転子位置検出回路
１７回転数検出回路１８電流検出回路１９演算部
２０スイッチ操作検出回路２１吸気口２２防塵カバー
２３空気流通路２４冷却用ファン２５動力伝達部
２６減速機構部２７クラッチ機構部
２８チャック（先端工具取付部）３０電池パック（リチウムイオン二次電池）
３３インバータ回路４４制御部
９１、９２、９４不感時間
１０１、１０２、１０４確定時間
Ｈ１〜Ｈ６ＰＷＭ駆動信号
Ｑ１〜Ｑ６スイッチング素子
Ｕ、Ｖ、Ｗ３相ステータ巻線 1 Driver drill 2 Brushless DC motor
2a Rotor (magnet rotor) 2b Permanent magnet (magnet)
2c Stator (stator yoke) 2d Stator winding (stator coil)
2e Output rotating shaft 2f Insulating layer 2h Teeth part 3 Inverter circuit part 3a Semiconductor switching element 4 Control circuit part 5 Dial 6 Housing
6a Body housing part 6b Handle housing part 7 Switch trigger 7a Trigger operation part 8 Spindle 9 Forward / reverse switching lever 10, 11, 12 Rotation position detecting element (Hall IC)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 Control signal output circuit 14 Applied voltage setting circuit 15 Rotation direction setting circuit 16 Rotor position detection circuit 17 Rotation number detection circuit 18 Current detection circuit 19 Calculation part 20 Switch operation detection circuit 21 Inlet 22 Dustproof cover 23 Air flow path 24 Cooling Fan 25 Power transmission unit 26 Deceleration mechanism unit 27 Clutch mechanism unit
28 Chuck (tip tool mounting part) 30 Battery pack (lithium ion secondary battery)
33 Inverter circuit 44 Control unit 91, 92, 94 Dead time 101, 102, 104 Determination time H1-H6 PWM drive signal Q1-Q6 Switching element U, V, W Three-phase stator winding

Claims

A brushless DC motor having a rotor with permanent magnets and a stator with armature windings;
Rotor position detecting means for detecting the rotation position of the rotor;
An electric tool having a control unit that controls to supply a driving current to a predetermined armature winding based on a position signal detected by the rotor position detecting means,
When the control unit detects that the position signal has changed, the control unit detects the state of the position signal within a predetermined fixed time,
If the state of the position signal is maintained from the time when the change of the position signal is detected within the fixed time, the position signal is used to switch the drive current to the armature winding. An electric tool characterized by

The electric tool according to claim 1, wherein the fixed time is variably set according to the number of rotations of the motor.

In the case where the state of the position signal is maintained from when the change of the position signal is detected within the fixed time,
The control unit compares the state of the detected position signal with the state of the position signal before detecting a change in the position signal, determines whether the detected position information is normal,
The power tool according to claim 1, wherein when the position information is determined to be abnormal, a protection operation is performed on the motor.

The power tool according to claim 3, wherein the abnormality of the position information is determined based on an appearance pattern of the position signal.

The electric tool according to claim 4, wherein the motor is stopped as the protection operation.

As the protective operation, the energization to the motor is stopped for a predetermined time after the protective operation is started, and the motor is idled.
The control unit determines whether the position information at the time of idling of the motor has returned from an abnormal state to a normal state,
When the normal state is restored, supply of the drive current to the motor is resumed,
The electric tool according to claim 4, wherein when the motor does not return to a normal state, the motor is stopped.

The control unit determines whether or not the trigger operation unit is continuously operated after the motor stops,
The power tool according to claim 5 or 6, wherein, when operated, a retry operation is performed to restart the motor.

The power tool according to claim 7, wherein the control unit limits the number of times the retry operation is performed to a predetermined number.