JP2013188850A - 電動工具 - Google Patents
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Abstract
高負荷作業を連続して行っている際の電動工具において、バッテリを交換した直後にモータ温度が急に上昇することを防止し、熱的損傷からモータや制御回路を保護する。
【解決手段】
着脱可能なバッテリと、ブラシレスモータと、インバータ回路によりブラシレスモータの回転を制御する制御手段を有する電動工具において、ブラシレスモータまたはインバータ回路の温度を検出する温度検出手段と、バッテリの電圧を検出する電圧検出手段を設け、検出温度と検出電圧の関係からPWM駆動信号のデューティ比を決定してブラシレスモータを駆動する。制御手段は、バッテリ交換直後等のバッテリ電圧53が高いときにはPWM駆動信号のデューティ比54を低くし(矢印54a、54b)、バッテリ電圧53が下がるにつれてデューティ比54を高くなるように制御する。
【選択図】図4
Description
請求項2の発明によれば、温度検出手段はブラシレスモータの後端側に設けられた回路基板上に搭載されるので、温度検出手段によって半導体スイッチング素子又はモータの温度を直接的に又は間接的に測定することができる。
請求項3の発明によれば、制御手段は、検出電圧が高いときにはPWM駆動信号のデューティ比を低くし、バッテリ電圧が下がるにつれてPWM駆動信号のデューティ比が高くなるように制御するので、バッテリ電圧低下時のモータの回転速度低下を最小限に抑えることができ、効率の良い締め付け作業を実現できる。
請求項4の発明によれば、制御手段は、満充電されたバッテリが装着された直後のデューティ比の上限を100%未満の所定の値に制限するので、バッテリパック交換直後に高電圧で駆動することによるモータやスイッチング素子の過度の温度上昇を防ぐことができる。
請求項6の発明によれば、デューティ比は、検出温度と検出電圧から演算式を用いて算出されるのでデューティ比の変化が緩やかとなる。これにより、複数本のボルト締め作業をするような場合でも途中で急にモータ出力の切り替えが行われるような不自然な状態の発生を防止でき、スムーズなモータ制御を行うことができる。
請求項7の発明によれば、デューティをあらかじめ区分化してテーブルに格納しておくので、回転スイッチがオンにされた時にテーブルを参照してデューティ比を素早く決定することができる。
請求項8の発明によれば、モータの制御モードとして、低負荷動作モードと高負荷動作モードを有し、制御手段は高負荷動作モードの時のみ検出温度と検出電圧からデューティ比の調整を行うので、制御モードの意応じたきめ細かい制御によってデューティ比を低減させることができる。また、デューティ比の調整が不要な低負荷作業の時はデューティ比を固定して素早いモータの起動を行うことができる。
請求項10の発明によれば、バッテリの電圧が高くなった場合でも、モータの温度が下がるとしばらくはモータが過熱しないことを見越してモータに供給するPWM駆動信号のデューティ比を高くすることでモータの出力の過度の低下を防ぐことができる。よってバッテリを交換又は充電して高負荷の作業を継続することができる。
請求項11の発明によれば、バッテリが交換又は充電されたことを検知し、モータへの供給電力が増加することを見越してモータに供給するPWM駆動信号のデューティ比をあえて下げることでモータの過熱を防ぐことができる。よってバッテリを交換又は充電して高負荷の作業を継続することができる。
請求項12の発明によれば、電圧検出手段によってバッテリが交換または充電されたことを検知することができる。
このように数1を用いることにより、モータの温度やバッテリ電圧を考慮してデューティ比を算出することができる。この演算式ではモータ温度Tf(℃)が100℃から120℃の間は線形近似値となる。演算部40は数1を用いて演算を行い、算出されたデューティ比(%)を上限値に設定して、通常のボルト締め制御を行う(ステップ71)
2a (ハウジングの)胴体部 2b (ハウジングの)ハンドル部
3 モータ 3a ロータ
3b ステータ 4 インバータ回路基板
4a 穴 4b ねじ穴
4c、4d 貫通穴 5 スイッチング素子
6 トリガスイッチ 7 スイッチ基板
8 制御回路基板 9 バッテリ
10 正逆切替レバー 11a 電源線
11b 信号線 12 回転軸
13 ロータファン 14 スリーブ
15 マグネット 16 LED
17a、17b 空気取入孔 18 制御パネル
19a、19b、20 軸受 21 回転打撃機構
22 遊星歯車減速機構 23 スプリング
24 ハンマ 25 スピンドルカム溝
26 ボール 27 スピンドル
28 ハンマカム溝 29 メタル
30 アンビル 30a(先端工具用の)取付穴
31 スリーブ 33 位置検出素子
34 サーミスタ 35 スペーサ
36 抵抗 37 インバータ回路
38 温度センサ 40 演算部
41 電流検出回路 42 電圧検出回路
43 印加電圧設定回路 44 回転方向設定回路
45 回転子位置検出回路 46 回転数検出回路
47 温度検出回路 48 制御信号出力回路
51 モータ温度 53 バッテリ電圧
54 デューティ比
Claims (12)
- 着脱可能なバッテリと、ブラシレスモータと、複数の半導体スイッチング素子を用いて前記ブラシレスモータへ駆動電力を供給するインバータ回路と、前記インバータ回路を制御することにより前記ブラシレスモータの回転を制御する制御手段を有し、前記ブラシレスモータの駆動力によって先端工具を駆動する電動工具であって、
前記ブラシレスモータまたは前記半導体スイッチング素子の温度を検出する温度検出手段と、前記バッテリの電圧を検出する電圧検出手段を設け、
前記温度検出手段によって検出された検出温度と前記電圧検出手段にて検出された検出電圧の関係から前記半導体スイッチング素子を駆動するPWM駆動信号のデューティ比を決定して前記ブラシレスモータを駆動することを特徴とする電動工具。 - 前記ブラシレスモータの後端側に前記半導体スイッチング素子が搭載された回路基板が固定され、
前記温度検出手段は前記回路基板上に搭載されることを特徴とする請求項1に記載の電動工具。 - 前記制御手段は、前記検出電圧が高いときにはPWM駆動信号のデューティ比を低くし、前記検出電圧が下がるにつれてPWM駆動信号のデューティ比が高くなるように制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の電動工具。
- 前記制御手段は、満充電された前記バッテリが装着された直後の前記デューティ比の上限を、100%未満の所定の値に制限し、満充電状態から前記検出電圧が低減するに応じて前記デューティ比を高くすることを特徴とする請求項3に記載の電動工具。
- 前記デューティ比は、前記モータの回転スイッチをオンにして起動する毎に設定され、設定された前記デューティ比は前記回転スイッチが解除されるまで維持されることを特徴とする請求項4に記載の電動工具。
- 前記デューティ比は、前記検出温度と前記検出電圧から演算式を用いて算出されることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の電動工具。
- 前記検出温度と前記検出電圧の関係と前記デューティ比をあらかじめ複数に区分したテーブルとして前記制御手段に格納しておき、
制御装置は、前記回転スイッチがオンにされる際に前記テーブルを参照して前記デューティ比を決定することを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の電動工具。 - 前記電動工具は、低負荷動作モードと高負荷動作モードを有し、前記制御手段は、
前記低負荷動作モードの際には前記検出電圧に関わらずに固定のデューティ比にて前記ブラシレスモータを駆動し、
前記高負荷動作モードの際に前記検出温度と前記検出電圧から前記デューティ比の調整を行うことを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の電動工具。 - モータと、前記モータに駆動電力を供給するバッテリとを備えた電動工具において、
前記バッテリの電圧を検出する電圧検出手段と、前記バッテリの電圧が高くなると前記モータに供給するPWM制御信号のデューティ比を低くするよう制御する演算部を設けたことを特徴とする電動工具。 - 前記モータの温度を検出する温度検出手段を設け、前記演算部は前記モータの温度が下がると前記モータに供給するPWM制御信号のデューティ比を高くするよう制御することを特徴とする請求項9に記載の電動工具。
- モータと、前記モータに駆動電力を供給する着脱可能なバッテリとを備えた電動工具において、
前記バッテリを前記電動工具に装着した直後は前記モータに供給するPWM制御信号のデューティ比を100%よりも低くするよう制御する演算部を設けたことを特徴とする電動工具。 - 前記バッテリの電圧を検出する電圧検出手段を設け、前記演算部は前記電圧検出手段が検出した電圧が上がると前記モータに供給するPWM制御信号のデューティ比を低くするよう制御することを特徴とする請求項11に記載の電動工具。
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