JP2014018870A - Electric tool and brushless motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動工具及びブラシレスモータに関する。 The present invention relates to an electric tool and a brushless motor.
従来より、複数の極を有するロータと、ロータの周囲に配置された複数のコイルを備え、励磁させるコイルを順次切り替えることによりロータを回転させるブラシレスモータが知られている。 Conventionally, a brushless motor that includes a rotor having a plurality of poles and a plurality of coils arranged around the rotor, and rotates the rotor by sequentially switching coils to be excited is known.
また、コイルの結線方法をY結線とデルタ結線との間で切り替えることによりブラシレスモータのトルクの大きさを変化させることのできる電動工具も提案されている(例えば、特許文献1参照)。 There has also been proposed an electric tool capable of changing the magnitude of torque of a brushless motor by switching a coil connection method between Y connection and delta connection (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に記載の電動工具では、コイルの結線方法をY結線とデルタ結線との間で切り替えた結果、トルクの大きさのみならず、ロータの回転速度までも変化してしまう。 However, in the electric power tool described in Patent Document 1, as a result of switching the coil connection method between Y connection and delta connection, not only the magnitude of torque but also the rotational speed of the rotor changes.
そこで、本発明は、ロータの回転速度を変化させることなく、トルクの大きさを変更可能な電動工具及びブラシレスモータを提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the electric tool and brushless motor which can change the magnitude | size of a torque, without changing the rotational speed of a rotor.
上記課題を解決するために、本発明は、X対のN極及びS極を有するロータと、前記ロータの周りに周状に配置されたY(Yは前記Xより大きい整数)個のコイルと、を有するブラシレスモータと、前記Y個のコイルのうち、励磁させるコイルを切り替える制御部と、を備えた電動工具であって、前記制御部は、同時に励磁させるコイルの数を変更可能であることを特徴とする電動工具を提供している。 In order to solve the above problems, the present invention includes a rotor having X pairs of N poles and S poles, and Y (Y is an integer greater than X) coils arranged circumferentially around the rotor, , And a control unit that switches a coil to be excited among the Y coils, the control unit being capable of changing the number of coils to be excited simultaneously. The electric tool characterized by this is provided.
このような構成によれば、ブラシレスモータのトルクの大きさを変更することが可能となる。 According to such a configuration, the magnitude of the torque of the brushless motor can be changed.
また、前記制御部は、同時に励磁させるコイルの数を変更した場合であっても、励磁させるコイルは一定のタイミングで切り替えることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the control unit switches the coils to be excited at a constant timing even when the number of coils to be simultaneously excited is changed.
このような構成によれば、ブラシレスモータのトルクの大きさを減少させた場合であっても、ブラシレスモータの回転速度は一定に保つことが可能となる。 According to such a configuration, even when the magnitude of the torque of the brushless motor is reduced, the rotation speed of the brushless motor can be kept constant.
また、本発明の電動工具は、前記Y個のコイルのうち複数の第1コイルにそれぞれ接続された複数の第1スイッチング素子と、前記複数の第1スイッチング素子に接続された第1切替用スイッチング素子と、前記Y個のコイルのうち複数の第2コイルにそれぞれ接続された複数の第2スイッチング素子と、前記複数の第2スイッチング素子に接続された第2切替用スイッチング素子と、を更に備え、前記制御部は、前記第1切替用スイッチング素子と前記第2切替用スイッチング素子のいずれか一方をオフさせることにより同時に励磁させるコイルの数を変更することが好ましい。 Moreover, the electric tool of the present invention includes a plurality of first switching elements respectively connected to a plurality of first coils among the Y coils, and a first switching for switching connected to the plurality of first switching elements. An element, a plurality of second switching elements respectively connected to a plurality of second coils among the Y coils, and a second switching element connected to the plurality of second switching elements. The control unit preferably changes the number of coils to be excited simultaneously by turning off one of the first switching element and the second switching element.
このような構成によれば、第1切替用スイッチング素子と第2切替用スイッチング素子のいずれか一方をオフさせるという簡単に制御により、同時に励磁させるコイルの数、すなわち、トルクの大きさを変更することが可能となる。 According to such a configuration, the number of coils to be simultaneously excited, that is, the magnitude of torque is changed by simple control of turning off one of the first switching element and the second switching element. It becomes possible.
また、本発明の電動工具は、ユーザにより操作可能な切替スイッチを更に備え、前記制御部は、前記切替スイッチが操作された場合に同時に励磁させるコイルの数を変更することが好ましい。 Moreover, it is preferable that the electric tool of the present invention further includes a change-over switch that can be operated by a user, and the control unit changes the number of coils that are simultaneously excited when the change-over switch is operated.
このような構成によれば、同時に励磁させるコイルの数、すなわち、トルクの大きさをユーザの意思に応じて変更することが可能となる。 According to such a configuration, it is possible to change the number of coils that are excited simultaneously, that is, the magnitude of torque according to the user's intention.
また、本発明の電動工具は、前記コイルに流れる電流を検出する電流検出部を更に備え、前記制御部は、前記電流検出部により検出された電流に基づき、同時に励磁させるコイルの数を変更することが好ましい。 The power tool of the present invention further includes a current detection unit that detects a current flowing through the coil, and the control unit changes the number of coils that are excited simultaneously based on the current detected by the current detection unit. It is preferable.
このような構成によれば、負荷が大きい場合には大きなトルクで作業を行い、負荷が小さい場合には電力を節約することが可能となる。 According to such a configuration, it is possible to work with a large torque when the load is large, and to save power when the load is small.
また、本発明の別の観点によれば、X対のN極及びS極を有するロータと、前記ロータの周りに周状に配置されたY(Yは前記Xより大きい整数)個のコイルと、前記Y個のコイルのうち複数の第1コイルにそれぞれ接続された複数の第1スイッチング素子と、前記複数の第1スイッチング素子に接続された第1切替用スイッチング素子と、前記Y個のコイルのうち複数の第2コイルにそれぞれ接続された複数の第2スイッチング素子と、前記複数の第2スイッチング素子に接続された第2切替用スイッチング素子と、を更に備えたことを特徴とするブラシレスモータを提供している。 According to another aspect of the present invention, a rotor having X pairs of N poles and S poles, and Y (Y is an integer greater than X) coils arranged circumferentially around the rotor, , A plurality of first switching elements respectively connected to a plurality of first coils among the Y coils, a first switching element connected to the plurality of first switching elements, and the Y coils A brushless motor, further comprising: a plurality of second switching elements respectively connected to the plurality of second coils; and a second switching element connected to the plurality of second switching elements. Is provided.
このような構成によれば、本発明のブラシレスモータと接続された電動工具は、第1切替用スイッチング素子と第2切替用スイッチング素子のいずれか一方をオフさせるという簡単に制御により、同時に励磁させるコイルの数、すなわち、トルクの大きさを変更することが可能となる。 According to such a configuration, the electric tool connected to the brushless motor of the present invention is excited simultaneously by simple control of turning off one of the first switching element and the second switching element. It becomes possible to change the number of coils, that is, the magnitude of the torque.
本発明の電動工具及びブラシレスモータによれば、トルクの大きさを変更することが可能となる。 According to the electric tool and the brushless motor of the present invention, the magnitude of torque can be changed.
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1に示すように、電動工具1は、ブラシレスモータ2と、ブラシレスモータ2を制御する制御部3と、切替スイッチ4と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the electric tool 1 includes a
図2及び図3に示すように、ブラシレスモータ2は、4個の極(本実施の形態では、2対のN極とS極)を有する電磁石であるロータ5と、ロータ5の周囲に配置された12個のコイル601−612と、12個のFET701−712と、2個の切替用FET713及び714と、プラス端子8Aと、マイナス端子8Bと、を備えている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
本実施の形態では、コイル601−612と、FET701−712と、切替用FET813及び814と、は、第1コイル601、603、605、607、609、611と、第1FET701−706と、第1切替用FET713と、から構成される第1コイルセットと、第2コイル602、604、606、608、610、612と、第2FET707−712と、第2切替用FET714と、から構成される第2コイルセットに分類されている。
In this embodiment, the coils 601-612, the FETs 701-712, the switching FETs 813 and 814, the
第1コイルセットと第2コイルセットとは、同様の構成を有しているため、以下では、第1コイルセットを例に説明する。 Since the first coil set and the second coil set have the same configuration, the first coil set will be described below as an example.
図3に示すように、第1コイル601、603、605、及び、第1コイル607、609、611は、それぞれY結線されている。
As shown in FIG. 3, the
第1FET701と第1FET704は、直列に接続された状態で、プラス端子8Aとマイナス端子8Bの間に第1切替用FET713を介して接続されている。同様に、第1FET702と第1FET705、及び、第1FET703と第1FET706も、それぞれ、直列に接続された状態で、プラス端子8Aとマイナス端子8Bの間に第1切替用FET713を介して接続されている。なお、プラス端子8Aとマイナス端子8Bとの間には、所定の直流電圧が印加されているものとする。
The first FET 701 and the first FET 704 are connected in series, and are connected between the plus
第1FET701と第1FET704の接点には、第1コイル601及び第1コイル607が、第1FET702と第1FET705の接点には、第1コイル603及び第1コイル609が、第1FET703と第1FET706の接点には、第1コイル605及び第1コイル611が、それぞれ接続されている。
The
このような構成により、例えば、第1切替用FET713がオンされた状態で、第1FET701及び706もオンされた場合には、第1コイル601及び605、並びに、第1コイル607及び611に電流が流れ、図4に示すように、第1コイル601、605、607、611が励磁されることとなる。
With such a configuration, for example, when the
なお、図2に示すように、第1コイル601と第1コイル605(第1コイル607と第1コイル611)とは、互いに逆方向に電流が流れるように配置されている。従って、第1コイル601と第1コイル605(第1コイル607と第1コイル611)とは、互いに逆の極性に励磁されることとなる。
As shown in FIG. 2, the
一方、第1コイル601と第1コイル607(第1コイル605と第1コイル611)とは、同方向に電流が流れるように配置されている。従って、第1コイル601と第1コイル607(第1コイル605と第1コイル611)とは、同極性に励磁されることとなる。
On the other hand, the
第1FET701−706のオン・オフは、制御部3により制御される。詳細には、図4に示すように、制御部3が、一定のタイミング毎にFET701−706のオン・オフを制御することにより、励磁される第1コイル601、603、605、607、609、611が切り替わり、それに伴い、電磁石であるロータ5が回転する。
On / off of the first FET 701-706 is controlled by the control unit 3. Specifically, as shown in FIG. 4, the control unit 3 controls the on / off of the FETs 701-706 at regular timings, thereby exciting the
また、第2コイルセットの第2コイル602、604、606、608、610、612は、第1コイルセットの第1コイル601、603、605、607、609、611の間にそれぞれ配置されている。そして、制御部3は、例えば、隣接する第1コイルセットの第1コイル601と第2コイルセットの第2コイル602とが同時に励磁するように制御する。これにより、ロータ5は、一方のコイルセットのみで回転される場合に比べて、2倍のトルクで回転されることとなる。
Further, the
ここで、本実施の形態による電動工具1は、更に、切替スイッチ4を備えており、切替スイッチ4により、ブラシレスモータ2(ロータ5)のトルクの大きさの切替が可能な構成となっている。 Here, the electric power tool 1 according to the present embodiment further includes a changeover switch 4, and the changeover switch 4 can switch the magnitude of the torque of the brushless motor 2 (rotor 5). .
詳細には、ユーザにより切替スイッチ4がオンされた場合には、制御部3は、図4に示すように、第1トルク切替用FET713と第2トルク切替用FET714とを交互にオンさせる。これにより、図5に示すように、切替スイッチ4がオフされている場合には同時に励磁されていた第1コイルと第2コイル(例えば、第1コイル601と第2コイル602)のうち、一方のみが励磁されることとなり、ブラシレスモータ2のトルクの大きさが半減することとなる。
Specifically, when the change-over switch 4 is turned on by the user, the control unit 3 turns on the first
以上説明したように、本実施の形態による電動工具1では、同時に励磁させるコイルの数を変更可能である。これにより、ブラシレスモータ2のトルクの大きさを変更することが可能となるため、例えば、ディスクグラインダである電動工具1を用いて、ステンレスのように研削焼けを起こしやすい素材を研削する際には、ブラシレスモータ2(ロータ5)のトルクの大きさを半減させることにより、研削焼け等が生じることを防止することが可能となる。
As described above, in the electric power tool 1 according to the present embodiment, the number of coils that are simultaneously excited can be changed. As a result, the magnitude of the torque of the
また、本実施の形態による電動工具1では、同時に励磁させるコイルの数を変更した場合であっても、励磁させるコイルは一定のタイミングで切り替える。これにより、ブラシレスモータ2(ロータ5)のトルクの大きさを半減させた場合であっても、ブラシレスモータ2(ロータ5)の回転速度は変化しないこととなるので、研削能力等を維持することが可能となる。 Moreover, in the electric power tool 1 according to the present embodiment, the coils to be excited are switched at a constant timing even when the number of coils to be simultaneously excited is changed. As a result, even when the magnitude of the torque of the brushless motor 2 (rotor 5) is halved, the rotational speed of the brushless motor 2 (rotor 5) does not change. Is possible.
また、本実施の形態による電動工具1では、ブラシレスモータ2に切替用FET713及び714を設けているので、電動工具1(制御部3)は、切替用FET713及び714いずれか一方をオフさせるという簡単な制御により、同時に励磁させるコイルの数、すなわち、トルクの大きさを変更することが可能となる。
Moreover, in the electric tool 1 according to the present embodiment, since the switching
また、本実施の形態による電動工具1では、切替スイッチ4を備えているため、同時に励磁させるコイルの数、すなわち、トルクの大きさをユーザの意思に応じて変更することが可能となる。 In addition, since the electric power tool 1 according to the present embodiment includes the changeover switch 4, the number of coils that are simultaneously excited, that is, the magnitude of the torque can be changed according to the user's intention.
本発明による電動工具は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の改良や変形が可能である。 The power tool according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and modifications can be made within the scope described in the claims.
例えば、上記実施の形態では、同時に励磁させるコイルの数を切替スイッチ4のオン・オフに応じて変更したが、切替スイッチ4を備えず、ブラシレスモータ2にかかる負荷に応じて変更してもよい。具体的には、ブラシレスモータ2(コイル601−612)に流れる電流を検出する電流検出部を更に設け、電流検出部により検出された電流に基づき、同時に励磁させるコイルの数を変更すればよい。
For example, in the above embodiment, the number of coils that are excited simultaneously is changed according to whether the change-over switch 4 is turned on or off. However, the change-over switch 4 may not be provided and may be changed according to the load applied to the
このような構成によれば、例えば、負荷が大きい場合には大きなトルクで作業を行い、負荷が小さい場合には電力を節約することが可能となる。 According to such a configuration, for example, work can be performed with a large torque when the load is large, and power can be saved when the load is small.
また、上記実施の形態では、4極12コイルのブラシレスモータ2を用いたが、X対のN極及びS極を有するロータと、Y(YはXより大きい整数)個のコイルから構成されていれば、他の構成のブラシレスモータが用いられてもよい。
In the above-described embodiment, the
また、3つ以上のコイルセットを有するブラシレスモータを用いる場合には、切替用FETをコイルセットの数に応じて設けることにより、ブラシレスモータ2のトルクの大きさを更に段階的に変化させることが可能となる。
In addition, when using a brushless motor having three or more coil sets, the magnitude of the torque of the
また、上記実施の形態では、本発明の第1及び第2スイッチング素子並びに第1及び第2切替用スイッチング素子としてFETを用いたが、その他のスイッチング素子が用いられてもよい。 In the above embodiment, FETs are used as the first and second switching elements and the first and second switching elements of the present invention. However, other switching elements may be used.
また、上記実施の形態では、切替用FET713及び714は、ブラシレスモータ2内に設けられていたが、ブラシレスモータ2外に設けられていてもよい。
In the above embodiment, the switching
また、上記実施の形態では、コイルはY結線されていたが、例えば、デルタ結線のような他の結線方法により結線されてもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the coil was Y-connected, for example, you may connect by other connection methods like a delta connection.
また、本発明の電動工具は、ディスクグラインダ以外にも、トルクの大きさの切替に利便性を有するその他の電動工具に適用可能である。 In addition to the disc grinder, the power tool of the present invention can be applied to other power tools having convenience in switching the magnitude of torque.
1 電動工具
2 ブラシレスモータ
3 制御部
4 切替スイッチ
5 ロータ
601−612 コイル
701−712 FET
713、714 切替用FET
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
713, 714 switching FET
Claims (6)
前記Y個のコイルのうち、励磁させるコイルを切り替える制御部と、
を備えた電動工具であって、
前記制御部は、同時に励磁させるコイルの数を変更可能であることを特徴とする電動工具。 A brushless motor having a rotor having X pairs of N poles and S poles, and Y (Y is an integer larger than X) coils arranged circumferentially around the rotor;
A control unit that switches a coil to be excited among the Y coils;
An electric tool comprising
The said control part can change the number of the coils excited simultaneously, The electric tool characterized by the above-mentioned.
前記複数の第1スイッチング素子に接続された第1切替用スイッチング素子と、
前記Y個のコイルのうち複数の第2コイルにそれぞれ接続された複数の第2スイッチング素子と、
前記複数の第2スイッチング素子に接続された第2切替用スイッチング素子と、
を更に備え、
前記制御部は、前記第1切替用スイッチング素子と前記第2切替用スイッチング素子のいずれか一方をオフさせることにより同時に励磁させるコイルの数を変更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。 A plurality of first switching elements respectively connected to a plurality of first coils among the Y coils;
A first switching element connected to the plurality of first switching elements;
A plurality of second switching elements respectively connected to a plurality of second coils among the Y coils;
A second switching element connected to the plurality of second switching elements;
Further comprising
The said control part changes the number of the coils excited simultaneously by turning off either one of the said 1st switching element and the said 2nd switching element. Power tools.
前記制御部は、前記切替スイッチが操作された場合に同時に励磁させるコイルの数を変更することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の電動工具。 Further provided with a changeover switch operable by the user,
The electric power tool according to any one of claims 1 to 3, wherein the control unit changes the number of coils to be excited simultaneously when the changeover switch is operated.
前記制御部は、前記電流検出部により検出された電流に基づき、同時に励磁させるコイルの数を変更することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の電動工具。 A current detection unit for detecting a current flowing in the coil;
The electric power tool according to any one of claims 1 to 4, wherein the control unit changes the number of coils to be simultaneously excited based on the current detected by the current detection unit.
前記ロータの周りに周状に配置されたY(Yは前記Xより大きい整数)個のコイルと、
前記Y個のコイルのうち複数の第1コイルにそれぞれ接続された複数の第1スイッチング素子と、
前記複数の第1スイッチング素子に接続された第1切替用スイッチング素子と、
前記Y個のコイルのうち複数の第2コイルにそれぞれ接続された複数の第2スイッチング素子と、
前記複数の第2スイッチング素子に接続された第2切替用スイッチング素子と、
を更に備えたことを特徴とするブラシレスモータ。 A rotor having X pairs of N and S poles;
Y (Y is an integer larger than X) coils arranged circumferentially around the rotor;
A plurality of first switching elements respectively connected to a plurality of first coils among the Y coils;
A first switching element connected to the plurality of first switching elements;
A plurality of second switching elements respectively connected to a plurality of second coils among the Y coils;
A second switching element connected to the plurality of second switching elements;
A brushless motor, further comprising:
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