JP2016158394A - Electric tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は電動工具に関する。 The present invention relates to a power tool.
従来、(例えば、特許文献1参照)、電池パックからの電圧を昇圧回路によって昇圧し、モータに印加する電動工具が知られている。 Conventionally (see, for example, Patent Document 1), an electric tool that boosts a voltage from a battery pack by a booster circuit and applies the boosted voltage to a motor is known.
昇圧回路には、昇圧を行うための専用の昇圧コイルを設ける必要がある。一般に昇圧コイルは大型であるため、電動工具が大型化するという問題があった。一方、装置の小型化のために昇圧回路を設けない構成を仮定すると、モータに印加可能な電圧の上限が低くなり、モータの回転数の上限値や出力トルクの上限値も低くなってしまう。 The booster circuit needs to be provided with a dedicated booster coil for boosting. In general, since the booster coil is large, there is a problem that the power tool becomes large. On the other hand, assuming a configuration in which a booster circuit is not provided in order to reduce the size of the device, the upper limit of the voltage that can be applied to the motor is lowered, and the upper limit value of the motor rotation speed and the upper limit value of the output torque are also lowered.
本発明は、斯かる実情に鑑み、専用の昇圧コイルを設ける必要がなく、モータに印加可能な電圧の上限を高くすることが可能な電動工具を提供しようとするものである。また、装置の小型化が可能な電動工具を提供しようとするものである。 In view of such circumstances, the present invention is intended to provide an electric tool that can increase the upper limit of the voltage that can be applied to a motor without the need for providing a dedicated booster coil. It is another object of the present invention to provide an electric tool that can be downsized.
上記目的を達成するために、本発明は、ロータと、ロータを回転させるコイルとを有するモータと、前記モータに供給する電力をオンオフするスイッチング手段と、操作量を変更可能な操作手段と、前記スイッチング手段を制御する制御手段と、を有し、前記制御手段は、電力を前記スイッチング手段を介して前記モータに供給することによって前記モータを回転させる第1の制御を実行可能であり、前記制御手段は、前記スイッチング手段と前記コイルとを用いて昇圧動作を実行し、昇圧した電力を前記スイッチング手段を介して前記モータに供給することによって前記モータを回転させる第2の制御を実行可能であり、前記制御手段は、前記第1の制御と、前記第2の制御とを、前記操作量に応じて選択的に実行可能であることを特徴とする電動工具を提供している。 To achieve the above object, the present invention provides a motor having a rotor and a coil for rotating the rotor, switching means for turning on and off the power supplied to the motor, operation means capable of changing an operation amount, Control means for controlling the switching means, wherein the control means is capable of executing a first control for rotating the motor by supplying electric power to the motor via the switching means. The means can execute a second control for rotating the motor by performing a boosting operation using the switching means and the coil and supplying the boosted power to the motor via the switching means. The control means is capable of selectively executing the first control and the second control according to the operation amount. It provides an electric tool that.
このような電動工具によれば、専用の昇圧回路を設けることなく、操作量に応じた適切な電圧をモータに印加することが可能になる。 According to such a power tool, it is possible to apply an appropriate voltage according to the operation amount to the motor without providing a dedicated booster circuit.
コンデンサをさらに有し、前記第2の制御において、前記制御手段は、前記昇圧した電力によって前記コンデンサに電荷を蓄積し、前記コンデンサからの電力を前記スイッチング手段を介して前記モータに供給することによって、前記モータを回転させることが好ましい。このような構成によって、コンデンサに昇圧した電力を蓄えることができる。 And further comprising a capacitor, wherein in the second control, the control means accumulates electric charge in the capacitor by the boosted power, and supplies the electric power from the capacitor to the motor via the switching means. The motor is preferably rotated. With such a configuration, the boosted power can be stored in the capacitor.
前記制御手段は、前記操作量が所定値未満の場合には前記第1の制御を実行し、前記操作量が前記所定値以上の場合には、前記第2の制御を実行することが好ましい。このような構成によって、操作量に応じた適切な制御を行うことができる。 Preferably, the control means executes the first control when the operation amount is less than a predetermined value, and executes the second control when the operation amount is equal to or greater than the predetermined value. With such a configuration, appropriate control according to the operation amount can be performed.
前記第2の制御において、前記制御手段は、目標電圧値を設定し、前記コンデンサの電圧が前記目標電圧値になるように電力を昇圧することが好ましい。このような構成によって、コンデンサの電圧を操作量に適した電圧にすることができる。 In the second control, it is preferable that the control means sets a target voltage value and boosts the power so that the voltage of the capacitor becomes the target voltage value. With such a configuration, the voltage of the capacitor can be set to a voltage suitable for the operation amount.
前記目標電圧値は、前記操作量に応じて増加することが好ましい。 The target voltage value is preferably increased according to the operation amount.
前記制御手段は、スイッチング信号を前記スイッチング手段に供給することによって前記スイッチング手段を制御し、前記第2の制御において、前記制御手段は、前記スイッチング信号のデューティ比を変更することによって、前記モータの回転数を制御することが好ましい。このような構成によって、モータの回転数をきめ細かく制御することができる。 The control means controls the switching means by supplying a switching signal to the switching means, and in the second control, the control means changes the duty ratio of the switching signal, thereby It is preferable to control the rotation speed. With such a configuration, the rotational speed of the motor can be finely controlled.
使用者が把持可能な把持部をさらに有し、前記コンデンサは、前記把持部に収容されていることが好ましい。このような構成によって、電動工具が大型化することを抑制することができる。
また、上記目的を達成するために、本発明は、ロータと、ロータを回転させるコイルとを有するモータと、前記コイルの一端が接続され、電池から前記モータに供給する電力をオンオフする複数のスイッチング素子を有するインバータ回路と、前記スイッチング素子を制御する制御手段と、を有し、前記インバータ回路の入力側に並列にコンデンサを接続し、前記電池の正極側をスイッチ及び第1ダイオードを介して前記コイルの他端に接続すると共に、前記電池の負極側を前記インバータ回路のグランドに接続し、前記電池の電圧を前記スイッチ、前記第1ダイオード、前記コイル及び前記インバータ回路を介して昇圧して前記コンデンサを充電するように構成したことを特徴とする電動工具を提供している。
このような電動工具によれば、専用の昇圧回路を設ける必要がないため、電動工具の小型化が可能となる。また、前記電池の正極と前記コンデンサの正極の間に接続された第2ダイオードを有し、前記インバータ回路へ供給する電力を、前記電池から前記第2ダイオードを介して供給する第1経路と、前記電池から前記スイッチ、前記第1ダイオード、前記コイル、前記コンデンサを介して供給する第2経路と、で任意に切り替え可能に構成することが好ましい。また、操作量を変更可能な操作手段を有し、前記操作手段の操作量が所定値未満の場合には、前記第1経路を介して前記インバータ回路へ電力を供給し、前記操作量が所定値以上の場合には、前記第2経路を介して前記インバータ回路へ電力を供給するように構成することが好ましい。
It is preferable that a grip portion that can be gripped by a user is further included, and the capacitor is accommodated in the grip portion. With such a configuration, an increase in size of the electric tool can be suppressed.
In order to achieve the above object, the present invention provides a motor having a rotor and a coil that rotates the rotor, and a plurality of switching devices that are connected to one end of the coil and that turn on and off the power supplied from the battery to the motor. An inverter circuit having an element, and a control means for controlling the switching element, wherein a capacitor is connected in parallel to the input side of the inverter circuit, and the positive side of the battery is connected to the positive electrode via a switch and a first diode. The battery is connected to the other end of the coil, the negative electrode side of the battery is connected to the ground of the inverter circuit, and the voltage of the battery is boosted via the switch, the first diode, the coil, and the inverter circuit to An electric tool characterized by being configured to charge a capacitor is provided.
According to such a power tool, since it is not necessary to provide a dedicated booster circuit, the power tool can be downsized. A first path having a second diode connected between a positive electrode of the battery and a positive electrode of the capacitor, and supplying power supplied to the inverter circuit from the battery via the second diode; It is preferable that the battery can be arbitrarily switched between the battery, the switch, the first diode, the coil, and the second path supplied via the capacitor. In addition, when the operation amount of the operation means is less than a predetermined value, electric power is supplied to the inverter circuit via the first path, and the operation amount is predetermined. In the case where the value is greater than or equal to the value, it is preferable that power is supplied to the inverter circuit via the second path.
本発明の電動工具によれば、専用の昇圧コイルを用いることなく、モータに印加可能な電圧の上限を高くすることが可能になる。また、装置の小型化が可能な電動工具を提供することが可能になる。 According to the electric tool of the present invention, it is possible to increase the upper limit of the voltage that can be applied to the motor without using a dedicated booster coil. In addition, it is possible to provide an electric tool that can be downsized.
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は本実施の形態のコードレス電動工具1の概略図である。電動工具1は、バッテリーパック70から供給される電力で駆動する。例えば、電動工具1はインパクトドライバである。電動工具1はケース50を有する。ケース50はモータ格納部51と、把持部52と、バッテリー取付部53とを有している。把持部52はモータ格納部51とバッテリー取付部53との間に設けられている。
FIG. 1 is a schematic view of a
モータ格納部51の内部には、スイッチング基板20と、モータ3と、駆動力伝達機構40とが設けられている。モータ格納部51にはビット取付部60が設けられている。ビット取付部60はビット80を着脱可能である。スイッチング基板20は本発明のスイッチング手段に対応する。
Inside the
モータ3は、三相ブラシレスDCモータである。モータ3は、ステータ30と、ロータ35と、センサ37とを有している。センサ37は、ロータ35の回転位置(回転角)を検出する。
The
駆動力伝達機構40は、モータ3の回転をビット取付部60に伝達可能である。
The driving
把持部52は使用者が把持可能なように構成されている。把持部52には、トリガ5が設けられている。把持部52の内部には、トリガスイッチ15と、コンデンサ27とが収容されている。トリガスイッチ15は、トリガ5と電気的に接続されており、トリガ5の操作量(以下、トリガ操作量)を検出可能である。トリガ操作量は、トリガ5の引き代を示す量、即ち、使用者がトリガ5をどれだけ把持部52に向けて引いたかを示す量である。トリガ5、トリガスイッチ15は本発明の操作手段に対応する。
The
バッテリー取付部53は、バッテリーパック70を着脱可能である。バッテリー取付部53の内部には制御基板7が設けられている。バッテリーパック70がバッテリー取付部53に装着されると、バッテリーパック70内部の二次電池71(図2)の電力がモータ3へと供給可能になる。使用者は把持部52を把持し、トリガ5を引くことにより、モータ3を回転させる。モータ3の回転が駆動力伝達機構40によってビット取付部60に伝達される。これによりビット80と共にビット取付部60が回転する。
The
図2は、電動工具1の電気的な接続を示した回路図である。図2は、バッテリーパック70が電動工具1に取付けられたときの回路を示している。図2に示すように、制御基板7と、スイッチング基板20(インバータ回路)と、トリガスイッチ15と、コンデンサ27と、モータ3のステータ30と、二次電池71とが電気的に接続されている。以下詳細に説明する。
FIG. 2 is a circuit diagram showing the electrical connection of the
制御基板7は、マイコン11と、ダイオード17、19と、スイッチ18とを有している。スイッチング基板20は6個のFET21〜26と、ドライバ回路13とを有している。尚、ドライバ回路13は、スイッチング基板20ではなく制御基板7に設けられていてもよい。
The
バッテリーパック70は二次電池71を備えている。本実施の形態では、バッテリーパック70は、定格電圧が14.4Vである。尚、定格電圧は、14.4Vに限定されず、例えば、14.4V〜36Vの間の電圧などでもよい。二次電池71の電圧を以下では電池電圧と呼ぶ。マイコン11は、本発明の制御手段に対応する。
The
二次電池71は、ダイオード17を介してコンデンサ27と接続されている。詳細には、ダイオード17のアノードが二次電池71のプラス端子に接続され、ダイオード17のカソードがコンデンサ27のプラス端子と接続されている。また、二次電池71はスイッチ18、ダイオード19を介してモータ3と接続されている。ダイオード19は、ダイオード17と並列に接続されている。即ち、ダイオード19のアノードがスイッチ18を介して二次電池71のプラス端子に接続され、ダイオード19のカソードがモータ3の中性点Nと接続されている。二次電池71の電力はダイオード17を介してコンデンサ27に供給される。また、スイッチ18がオンのときには、二次電池71の電力はダイオード19を介してもコンデンサ27に供給可能である(後述)。
The
二次電池71のマイナス端子とコンデンサ27のマイナス端子とはグランドに接続されている。
The negative terminal of the
本実施の形態では、ステータ30は三相のコイル31、32、33を有している。コイル31、32、33はスター結線によって中性点Nで接続されている。ロータ35は、コンデンサ27に蓄えられた電力(充電された電力)、または、二次電池71から供給される電力によって回転可能である。
In the present embodiment, the
FET21〜26は3相ブリッジ形式で接続されている。即ち、FET21のソースはFET24のドレインと接続点P1で接続され、FET22のソースはFET25のドレインと接続点P2で接続され、FET23のソースはFET26のドレインと接続点P3で接続されている。接続点P1、P2、P3は、それぞれコイル31、32、33と接続されている。FET21、22、23のドレインは、コンデンサ27のプラス側に接続され、FET24、25、26のソースはグランドに接続されている。FET21〜26のゲートはドライバ回路13に接続される。
The
マイコン11は、トリガスイッチ15を介してトリガ操作量を検出する。マイコン11は、ドライバ回路13を介してFET21〜26のスイッチング動作を制御する。即ち、マイコン11は、ロータ35(図1)の回転位置をセンサ37(図1)を介して検出し、その回転位置に応じてFET21〜26のスイッチング制御を行い、コイル31〜33のうち所定のコイルに交互に通電を行う。具体的には、マイコン11からの制御信号に基づき、ドライバ回路13はFET21〜26のオンオフを切替えるスイッチング信号を出力する。これにより、コイル31、32、33は交互に通電し、ロータ35(図1)を回転させる。
The microcomputer 11 detects the trigger operation amount via the
マイコン11は、トリガ操作量を検出し、その操作量に応じて、スイッチング信号のデューティ比を変更する。ここで、デューティ比は、スイッチング信号の周期に対するオン期間の比である。デューティ比を変更することにより、所望のトルク、回転数でモータ3のロータ35を回転させることができる。
The microcomputer 11 detects the trigger operation amount, and changes the duty ratio of the switching signal according to the operation amount. Here, the duty ratio is the ratio of the ON period to the period of the switching signal. By changing the duty ratio, the
マイコン11はスイッチ18のオンオフを制御可能である。スイッチ18は例えばFETである。
The microcomputer 11 can control on / off of the
スイッチ18のオンオフに関わらず、二次電池71はダイオード17を介してコンデンサ27に接続されている。このため、二次電池71の電力はコンデンサ27に常に供給可能である。
Regardless of whether the
モータ3を駆動する際には、スイッチング動作によってFET21〜26を駆動することにより、コンデンサ27の電力がモータ3に供給されてモータ3が駆動する。後述する零相制御(または昇圧制御)を行っていないときには、コンデンサ27は二次電池71と等電位であるため、モータ3は二次電池71からの電力によって駆動しているともいえる。
When driving the
本実施の形態では、スイッチ18をオンすることにより、二次電池71の電力をダイオード19、モータ3(コイル31〜33)、FET21〜26を介して供給する零相制御を行っている。即ち、零相制御はコイル31〜33に印加される電圧を昇圧し、モータ3を高回転で駆動するための高い電圧を発生させる制御である。本実施の形態では零相制御によって発生した電力はコンデンサ27に蓄えられる。
In the present embodiment, by turning on the
具体的には、零相制御では、スイッチ18をオンにする。次に、上アーム側のFET21〜23をオフし、下アーム側のFET24〜26をオンする。これにより、電流が、コイル31、32、33を介して、それぞれFET24、25、26に流れる。
Specifically, in the zero phase control, the
次に、FET21〜23をオフしたまま、FET24〜26をオフにする。これにより、コイル31〜33に起電力が発生する。かかる起電力により、電流が、FET21〜23の内部のダイオード(ソース側にアノード、ドレイン側にカソードを有するダイオード)を通って、コンデンサ27に流れる。尚、このタイミングではFET21〜23をオフに維持せずFET21〜23をオンにしてもよい。コイル31〜33から発生する起電力によりコンデンサ27が電池電圧より高い電圧で印加される。これにより、コンデンサ27に電荷が蓄積され、コンデンサ27の電圧は二次電池71の電圧(本実施の形態では14.4V)よりも高くなる。
Next, the
以上の動作が零相制御である。本実施の形態では、マイコン11は、零相制御によって、コンデンサ27の電圧が目標電圧に到達するような制御を行っている。目標電圧は、モータ3の最大回転数を実現可能な電圧として設定されるものである。本実施の形態では、零相制御における目標電圧は、二次電池71の初期電圧の2倍より大きい値である。ここで初期電圧は、トリガ操作が開始されたときの電池電圧(モータ3に負荷がかかっていない状態の無負荷電圧)でもよいし、二次電池71の定格電圧でもよい。零相制御は本発明の昇圧動作に対応する。
1回の零相制御によって、コンデンサ27に十分な電荷を供給することができない場合、即ち、コンデンサ27の電圧Vdcが目標電圧に到達しない場合には、短期間に複数回連続して零相制御を行い、コンデンサ27の電圧Vdcが目標電圧に到達するようにしてもよい。
The above operation is the zero phase control. In the present embodiment, the microcomputer 11 performs control such that the voltage of the
When a sufficient charge cannot be supplied to the
零相制御によってコンデンサ27の電圧が目標電圧に到達した状態で、スイッチ18をオフにする。この状態で、ドライバ回路13はFET21〜26のスイッチング動作を開始し、モータ3を回転させる。これにより、コンデンサ27に蓄えられた電力によって、モータ3を高回転、高トルクで駆動することができる。尚、零相制御では、コイル31〜33に同時に電流を流すため、コイル31〜33から発生する磁力は相殺されるため、減速力はロータ35に作用しない。
The
図3(a)〜3(c)を参照して、本実施の形態のモータ3の回転制御についてより詳細に説明する。図3(a)〜3(c)では横軸はトリガ操作量を示している。図3(a)は、トリガ操作量に対するモータ3の回転数を示したグラフと、トリガ操作量に対する電圧(電池電圧およびコンデンサ電圧のうちモータ3に印加可能な最大電圧)のグラフとを記載している。図3(b)は、トリガ操作量に対するモータ3の回転数を示したグラフと、トリガ操作量に対するFET21〜26のデューティ比のグラフとを記載している。尚、トリガ操作量とデューティ比との関係は予め対応関係を登録したテーブルや、トリガ操作量とデューティ比との関係を規定する関係式を記憶しておき、当該テーブルや当該関係式に基づいて、現在のトリガ操作量に基づいて決定される。図3(c)は、トリガ操作量とスイッチ18の状態(オンかオフか)を示している。
With reference to FIGS. 3A to 3C, the rotation control of the
図3(c)に示すように、回転制御では、トリガ操作量が所定量になるまでは、マイコン11はスイッチ18をオフにしている。即ち、この状態では零相制御が行われない。トリガ操作量が所定量になったときに、マイコン11はスイッチ18をオンして、零相制御を行う。
As shown in FIG. 3C, in the rotation control, the microcomputer 11 turns off the
詳細には、図3(a)〜3(c)において、トリガ操作量が所定量未満であるときには、マイコン11は通常制御を行っており、トリガ操作量が所定値以上になると昇圧制御を行っている。通常制御では、マイコン11は、零相制御を行わず、FET21〜26のスイッチング動作を行うことにより、二次電池71の電力をモータ3に供給している。すなわち、二次電池71からダイオード17を経由する第1経路を介して電力をスイッチング基板20に供給する。昇圧制御において、マイコン11は零相制御とスイッチング動作とを選択的に実行することにより、コンデンサ27に蓄えられた電力をモータ3に供給可能にしている。すなわち、二次電池71からスイッチ18、ダイオード19、コイル31〜33、インバータ基板20及びコンデンサ27を経由する第2経路を介して昇圧された電力をスイッチング基板20に供給する。通常制御は本発明の第1の制御に対応し、昇圧制御は本発明の第2の制御に対応する。
Specifically, in FIGS. 3A to 3C, when the trigger operation amount is less than the predetermined amount, the microcomputer 11 performs normal control, and when the trigger operation amount becomes equal to or greater than the predetermined value, performs the boost control. ing. In normal control, the microcomputer 11 supplies the electric power of the
通常制御について説明する。トリガ操作量がゼロの状態から、トリガ5が操作されると、マイコン11は、スイッチ18をオフの状態にしてFET21〜26のスイッチング動作を行う。これにより、モータ3が回転する。図3(b)に示すように、トリガ操作量が所定量に至るまでは、マイコン11は、トリガ操作量に比例してデューティ比を増加させる。尚、モータ3を回転させることにより電池電圧は若干変動する。図3(a)に示すように、電池電圧は、トリガ操作量が増大するに従ってわずかに減少している。これは、かかる電池電圧の変動を模式的に示したものである。尚、トリガ操作量が所定量に到達したときに、デューティ比が100パーセントになるように、デューティ制御を行っている。言い換えれば、所定量は、通常制御においてデューティ比が100パーセントになるときのトリガの操作量である。つまり、所定量になったときには、モータ3の回転数は通常制御において達成可能な最大の回転数になっており、通常制御を維持しても当該最大の回転数以上の回転数を実現することができない。そのため、当該最大の回転数以上の回転数を実現するために昇圧制御を行う。
The normal control will be described. When the
昇圧制御について具体的に説明する。トリガの操作量が所定量に至ると、マイコン11は、デューティ比をモータ3の回転開始時と同程度まで低下させると共に零相制御を行う。零相制御によりコンデンサ27の電圧が目標電圧(あるいは目標電圧以上)に到達する。尚、零相制御を1回行ってもコンデンサ27の電圧が目標電圧に到達しない場合には、零相制御を複数回連続して行い、コンデンサ27の電圧を目標電圧に到達させる。その後、コンデンサ27に蓄えられた電力をモータ3に供給するために、スイッチング動作、及び、デューティ制御を行う。具体的には、マイコン11は、トリガ操作量に比例してデューティ比を増加させるデューティ制御を行いながら、スイッチング動作を行う。図3(a)に示すように、モータ3が回転することによりコンデンサ27の電圧も減少する。
The boost control will be specifically described. When the operation amount of the trigger reaches a predetermined amount, the microcomputer 11 reduces the duty ratio to the same level as when the
昇圧制御では、マイコン11は、零相制御と、スイッチング動作とを交互に行っている。即ち、モータ3の回転に伴って、コンデンサ27の電圧が電池電圧の2倍(あるいは、下限電圧値)を下回った場合には、マイコン11は、再び、零相制御を少なくとも1回行う。ここで、下限電圧値は、目標電圧値よりも所定の許容幅だけ小さい値である。これにより、コンデンサ27の電圧が増加し、コンデンサ27の電圧を目標電圧に到達させることができる。その後に、マイコン11は、通常制御と同様にFET21〜26のスイッチング動作を行い、コンデンサ27に蓄えられた電力によってモータ3を回転させる。コンデンサ27の電圧が電池電圧の2倍(あるいは上記下限電圧値)より下回った場合には、スイッチング動作を停止し、再び零相制御を行う。以降、同様にスイッチング動作と零相制御とを繰り返す。本実施の形態では、モータ3の回転数が最大になったときの電圧は、マイコン11は初期電圧の2倍となるように、昇圧動作を行っている。ここで初期電圧は、トリガ操作が開始されたときの電池電圧でもよいし、二次電池71の定格電圧でもよい。また、昇圧制御において、モータ3の回転数が最大のとき、デューティ比は100パーセントとなるようにデューティ制御を行っている。
In step-up control, the microcomputer 11 alternately performs zero-phase control and switching operation. That is, when the voltage of the
図4は、上記の回転制御のフローチャートである。図4のS1において、マイコン11はトリガスイッチ15からの信号を受信しトリガ操作量を検出する。マイコン11は、トリガ操作量に応じた目標電圧を設定する。詳細には、トリガ操作量が所定値より小さい場合には目標電圧を現在の電池電圧に設定し、トリガ操作量が所定値以上の場合に目標電圧を初期電池電圧の2倍以上に設定する。上述のように、初期電池電圧は、トリガ操作が開始されたときの電池電圧でもよいし、二次電池71の定格電圧でもよい。S3において昇圧制御を行い、S5においてモータ制御を行う。S5の後に、S1に戻る。
FIG. 4 is a flowchart of the above rotation control. In S <b> 1 of FIG. 4, the microcomputer 11 receives a signal from the
図5はS3の昇圧制御の詳細を示したフローチャートである。S31において、コンデンサ27の電圧Vdcが目標電圧より小さいかを判定する。コンデンサ27の電圧Vdcが目標電圧より小さい場合には(S31:YES)、零相制御を行う。上述のように、トリガ操作量が所定量以上であれば、目標電圧値は初期電圧の2倍以上であるため、S31は肯定判定される。1回の零相制御によって、電圧Vdcが目標電圧に到達しなかった場合には、電圧Vdcが目標電圧に到達するまで、複数回連続して零相制御を行う。電圧Vdcが目標電圧以上の場合(S31:NO)または、S33が終了したら昇圧制御を終了する。上述のように、トリガ操作量が所定量未満のときには、現在の電圧値が目標電圧値であるため、S31は否定判定される。
FIG. 5 is a flowchart showing details of the boost control in S3. In S31, it is determined whether or not the voltage Vdc of the
図6はS5のモータ制御の詳細を示したフローチャートである。S51では、マイコン11は、現在のトリガ操作量を検出する。尚、S51を省略し、以降の制御をS1で検出したトリガ操作量に基づいて行ってもよい。S53において、マイコン11はセンサ37を介してモータ3のロータ35の回転位置を検出する。S55において、検出位置に基づいて、マイコン11はスイッチング動作を行う。スイッチング動作によって、FET21〜26のオンオフを制御して、3相のコイル31〜33の何れかを導通し、モータ3を回転させる。この際にスイッチング信号に対してトリガ操作量に応じたデューティ制御を行う。
FIG. 6 is a flowchart showing details of the motor control in S5. In S51, the microcomputer 11 detects the current trigger operation amount. Note that S51 may be omitted, and the subsequent control may be performed based on the trigger operation amount detected in S1. In S <b> 53, the microcomputer 11 detects the rotational position of the
上記の実施の形態によれば、電動工具1は、専用の昇圧回路を設けることなく、コイル31〜33を用いて昇圧をすることで、トリガ操作量に応じて、電池電圧より高い電圧をモータ3に印加することができる。これにより、使用者の要求に沿った高い回転数、及び、高いトルクでモータ3を回転させることができる。また、専用の昇圧回路は、一般に平滑コンデンサやチョークコイルが必要となる。特に、コイルは大型のものが設けられる。これに対し、本願では、専用の昇圧回路を設けていない。このため、昇圧回路のコンデンサや大型のチョークコイルを配置するスペースを用意する必要が無く、電動工具1を小型化できる。
According to the above-described embodiment, the
また、コンデンサ27の電圧を電池電圧より高い電圧にした際にも、デューティ制御を行うことにより、モータ3の回転数をきめ細かく制御することができる。
Also, when the voltage of the
コンデンサ27は把持部52に設けられている。コンデンサ27は、比較的大型の電子部品であるが、把持部52にコンデンサ27を設けることにより電動工具1が大型化することを抑制することができる。
The
本発明による電動工具1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した範囲で種々の変形や改良が可能である。
The
上記の実施の形態では、図3(a)、3(b)に示すように、トリガ操作量が所定量以上の場合には、コンデンサ電圧を目標電圧まで昇圧したのちに、トリガ操作量に応じてデューティ比を上昇させることにより、モータ3の回転数を上昇させていた。しかしながら、図7(a)〜7(c)に示すように、トリガ操作量が所定値以上の場合には、デューティ比を100パーセントに固定したまま、トリガ操作量に比例してコンデンサ27の目標電圧を変更するような零相制御を行うようにしてもよい。即ち、目標電圧は、モータ3の目標回転数に対応した値が設定される。例えば、零相制御を連続して行う回数を変更することにより、トリガ操作量に応じた目標電圧まで昇圧を行うようにする。
In the above embodiment, as shown in FIGS. 3A and 3B, when the trigger operation amount is equal to or larger than the predetermined amount, the capacitor voltage is boosted to the target voltage and then the trigger operation amount is set. Thus, the rotational speed of the
本実施の形態では、電動工具1は三相のブラシレスモータ3を有していたが、電動工具1は三相以外の複数の相を有するブラシレスモータ3を有していても良い。
In the present embodiment, the
1 電動工具
3 モータ
5 トリガ
7 制御基板
11 マイコン
13 ドライバ回路
15 トリガスイッチ
20 スイッチング基板
18 スイッチ
27 コンデンサ
30 ステータ
31-33 コイル
70 バッテリーパック
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記モータに供給する電力をオンオフするスイッチング手段と、
操作量を変更可能な操作手段と、
前記スイッチング手段を制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、電力を前記スイッチング手段を介して前記モータに供給することによって前記モータを回転させる第1の制御を実行可能であり、
前記制御手段は、前記スイッチング手段と前記コイルとを用いて昇圧動作を実行し、昇圧した電力を前記スイッチング手段を介して前記モータに供給することによって前記モータを回転させる第2の制御を実行可能であり、
前記制御手段は、前記第1の制御と、前記第2の制御とを、前記操作量に応じて選択的に実行可能であることを特徴とする電動工具。 A motor having a rotor and a coil for rotating the rotor;
Switching means for turning on and off the power supplied to the motor;
An operation means capable of changing the operation amount;
Control means for controlling the switching means,
The control means is capable of executing a first control for rotating the motor by supplying electric power to the motor via the switching means,
The control means can execute a boosting operation using the switching means and the coil, and execute a second control for rotating the motor by supplying the boosted power to the motor via the switching means. And
The electric power tool characterized in that the control means can selectively execute the first control and the second control according to the operation amount.
前記第2の制御において、前記制御手段は、前記昇圧した電力によって前記コンデンサに電荷を蓄積し、前記コンデンサからの電力を前記スイッチング手段を介して前記モータに供給することによって、前記モータを回転させることを特徴とする請求項1に記載の電動工具。 Further having a capacitor;
In the second control, the control means accumulates electric charge in the capacitor by the boosted electric power, and supplies the electric power from the capacitor to the motor via the switching means, thereby rotating the motor. The power tool according to claim 1.
前記第2の制御において、前記制御手段は、前記スイッチング信号のデューティ比を変更することによって、前記モータの回転数を制御することを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の電動工具。 The control means controls the switching means by supplying a switching signal to the switching means;
5. The control according to claim 1, wherein, in the second control, the control unit controls the number of revolutions of the motor by changing a duty ratio of the switching signal. 6. Electric tool.
前記コンデンサは、前記把持部に収容されていることを特徴とする請求項2に記載の電動工具。 It further has a grip part that can be gripped by the user,
The power tool according to claim 2, wherein the capacitor is accommodated in the grip portion.
前記コイルの一端が接続され、電池から前記モータに供給する電力をオンオフする複数のスイッチング素子を有するインバータ回路と、
前記スイッチング素子を制御する制御手段と、を有し、
前記インバータ回路の入力側に並列にコンデンサを接続し、
前記電池の正極側をスイッチ及び第1ダイオードを介して前記コイルの他端に接続すると共に、前記電池の負極側を前記インバータ回路のグランドに接続し、
前記電池の電圧を前記スイッチ、前記第1ダイオード、前記コイル及び前記インバータ回路を介して昇圧して前記コンデンサを充電するように構成したことを特徴とする電動工具。 A motor having a rotor and a coil for rotating the rotor;
One end of the coil is connected, an inverter circuit having a plurality of switching elements for turning on and off the power supplied from the battery to the motor;
Control means for controlling the switching element,
Connect a capacitor in parallel to the input side of the inverter circuit,
The positive side of the battery is connected to the other end of the coil via a switch and a first diode, and the negative side of the battery is connected to the ground of the inverter circuit,
A power tool configured to charge the capacitor by boosting the voltage of the battery via the switch, the first diode, the coil, and the inverter circuit.
前記インバータ回路へ供給する電力を、前記電池から前記第2ダイオードを介して供給する第1経路と、前記電池から前記スイッチ、前記第1ダイオード、前記コイル、前記コンデンサを介して供給する第2経路と、で任意に切り替え可能に構成したことを特徴とする請求項8に記載の電動工具。 A second diode connected between the positive electrode of the battery and the positive electrode of the capacitor;
A first path for supplying power supplied to the inverter circuit from the battery via the second diode, and a second path for supplying power from the battery via the switch, the first diode, the coil, and the capacitor The power tool according to claim 8, wherein the power tool can be arbitrarily switched.
前記操作手段の操作量が所定値未満の場合には、前記第1経路を介して前記インバータ回路へ電力を供給し、前記操作量が所定値以上の場合には、前記第2経路を介して前記インバータ回路へ電力を供給するように構成したことを特徴とする請求項9に記載の電動工具。
It has an operation means that can change the operation amount,
When the operation amount of the operation means is less than a predetermined value, power is supplied to the inverter circuit via the first path, and when the operation amount is greater than or equal to a predetermined value, the power is supplied via the second path. The power tool according to claim 9, wherein power is supplied to the inverter circuit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2015034493A JP2016158394A (en) | 2015-02-24 | 2015-02-24 | Electric tool |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2018057615A (en) * | 2016-10-06 | 2018-04-12 | 日立アプライアンス株式会社 | Autonomous travel-type vacuum cleaner |
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2015
- 2015-02-24 JP JP2015034493A patent/JP2016158394A/en active Pending
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