JP2017213614A - Electric tool - Google Patents

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健太郎 畠山
Kentaro Hatakeyama
健太郎 畠山
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Koki Holdings Co Ltd
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Hitachi Koki Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric tool capable of actuating a brake not through an inverter circuit.SOLUTION: A brushless motor 6 comprises: a stator including a stator coil 6d composed of three-phase stator coils U, V and W of star connection and a stator core 6c; and a rotor 6b. An inverter circuit 47 has switching elements Q1 to Q6, and controls the brushless motor 6. A control part 40 controls the inverter circuit 47. A brake switch 5c is connected independently of the inverter circuit 47 with a U-phase stator coil 6d. When the brake switch 5c becomes ON, a closed circuit (a closed circuit not through the inverter circuit 47) passing the U-phase stator coil 6d and the brake switch 5c is formed, and a brake current flows through the closed circuit.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、ブラシレスモータを駆動源とするブレーキ付きの電動工具に関する。   The present invention relates to an electric tool with a brake using a brushless motor as a drive source.

ブラシレスモータを駆動源とする電動工具において、ロータに蓄えられた機械エネルギーを磁気回路を通じて電気エネルギーに変換して生じるコイル電流を、ブレーキ専用の外部スイッチング素子、モータ駆動用のスイッチング回路(インバータ回路)内に設けられたダイオード、及びモータコイルを含む閉回路内で消費させて、モータに強制ブレーキをかける構成が知られている(下記特許文献1)。   In an electric tool that uses a brushless motor as a drive source, coil current generated by converting mechanical energy stored in the rotor into electrical energy through a magnetic circuit is used as an external switching element dedicated to braking, and a motor drive switching circuit (inverter circuit) There is known a configuration in which a motor is forcedly braked by being consumed in a closed circuit including a diode provided in the motor and a motor coil (Patent Document 1 below).

特開2007−124728号公報JP 2007-124728 A

特許文献1の構成では、インバータ回路にブレーキ電流を流すため、ブレーキ電流が大きい場合にはインバータ回路を破損するリスクがある。   In the configuration of Patent Document 1, since a brake current flows through the inverter circuit, there is a risk of damaging the inverter circuit when the brake current is large.

本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、インバータ回路を介さずにブレーキを作動させることの可能な電動工具を提供することにある。   The present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to provide an electric tool capable of operating a brake without using an inverter circuit.

本発明のある態様は、電動工具である。この電動工具は、
少なくとも1つのコイルを有するステータと、前記ステータと対向するロータと、を有するブラシレスモータと、
複数の第1スイッチング素子を有し、前記コイルに接続されて前記ブラシレスモータを制御するインバータ回路と、
前記インバータ回路を制御する制御部と、
前記インバータ回路とは独立して前記コイルに接続されるブレーキ回路と、を備えることを特徴とする。
One embodiment of the present invention is a power tool. This electric tool
A brushless motor having a stator having at least one coil, and a rotor facing the stator;
An inverter circuit having a plurality of first switching elements and connected to the coil to control the brushless motor;
A control unit for controlling the inverter circuit;
And a brake circuit connected to the coil independently of the inverter circuit.

前記ブレーキ回路は、前記コイルを通り且つ前記第1スイッチング素子を通らない閉回路を形成し、前記閉回路にブレーキ電流が流れてもよい。   The brake circuit may form a closed circuit that passes through the coil and does not pass through the first switching element, and a brake current may flow through the closed circuit.

前記ブラシレスモータの駆動及び停止を指示する操作部を備え、
前記ブレーキ回路は、前記操作部の操作と連動して前記閉回路を閉状態又は開状態に切り替えるスイッチを有してもよい。
An operation unit for instructing to drive and stop the brushless motor;
The brake circuit may include a switch that switches the closed circuit to a closed state or an open state in conjunction with an operation of the operation unit.

前記ブレーキ回路は、前記制御部からの信号によりオン又はオフされて前記閉回路を閉状態又は開状態に切り替える第2スイッチング素子を有してもよい。   The brake circuit may include a second switching element that is turned on or off by a signal from the control unit and switches the closed circuit to a closed state or an open state.

前記第2スイッチング素子は、前記第1スイッチング素子よりも許容最大電流が大きくてもよい。   The second switching element may have a maximum allowable current larger than that of the first switching element.

前記ブラシレスモータの駆動及び停止を指示する操作部を備え、
前記ブレーキ回路は、前記操作部の操作と連動して前記閉回路を閉状態又は開状態に切り替えるリレースイッチを有してもよい。
An operation unit for instructing to drive and stop the brushless motor;
The brake circuit may include a relay switch that switches the closed circuit to a closed state or an open state in conjunction with an operation of the operation unit.

前記リレースイッチは、自身の電磁石への電流供給が無くなると前記閉回路を閉状態にしてもよい。   The relay switch may close the closed circuit when there is no current supply to its electromagnet.

前記ブラシレスモータが複数相であって各相に前記コイルを有し、
前記ブレーキ回路は、所定の一相の前記コイルを通り且つ他相の前記コイルを通らない閉回路を形成してもよい。
The brushless motor has a plurality of phases and the coils in each phase;
The brake circuit may form a closed circuit that passes through the predetermined one-phase coil and does not pass through the other-phase coil.

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。   It should be noted that any combination of the above-described constituent elements, and those obtained by converting the expression of the present invention between methods and systems are also effective as aspects of the present invention.

本発明によれば、インバータ回路を介さずにブレーキを作動させることの可能な電動工具を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an electric tool capable of operating a brake without using an inverter circuit.

本発明の実施の形態1に係る電動工具としての、グラインダ1の平断面図。The plane sectional view of the grinder 1 as an electric tool which concerns on Embodiment 1 of this invention. グラインダ1の側断面図。1 is a side sectional view of a grinder 1. FIG. グラインダ1の回路ブロック図。1 is a circuit block diagram of a grinder 1. FIG. 本発明の実施の形態2に係るグラインダの回路ブロック図。The circuit block diagram of the grinder which concerns on Embodiment 2 of this invention. 図4に示す制御部40による制御フローチャート。The control flowchart by the control part 40 shown in FIG. 本発明の実施の形態3に係るグラインダの回路ブロック図。The circuit block diagram of the grinder which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4に係るグラインダの平面図。The top view of the grinder which concerns on Embodiment 4 of this invention. 同側断面図。FIG. 同回路ブロック図。The circuit block diagram.

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same or equivalent component, member, etc. which are shown by each drawing, and the overlapping description is abbreviate | omitted suitably. In addition, the embodiments do not limit the invention but are exemplifications, and all features and combinations thereof described in the embodiments are not necessarily essential to the invention.

実施の形態1
図1〜図3を参照し、本発明の実施の形態1を説明する。なお、図1及び図2により、前後、上下、左右の各方向を定義する。図1及び図2に示すように、グラインダ1は、回転工具としての砥石2を備えており、溶接部の表面を平坦にする研削作業などに用いられる。なお、回転工具として切断用の砥石を用いることで、切断作業も行える。グラインダ1は、ハウジング3(例えば樹脂製)と、ギヤケース4と、を備える。
Embodiment 1
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2, the front-rear, top-bottom, and left-right directions are defined. As shown in FIGS. 1 and 2, the grinder 1 includes a grindstone 2 as a rotary tool and is used for a grinding operation for flattening the surface of a welded portion. In addition, cutting work can also be performed by using a grindstone for cutting as a rotary tool. The grinder 1 includes a housing 3 (for example, made of resin) and a gear case 4.

ハウジング3は、全体として略円筒形状を成しており、ハウジング3の内部には、駆動源としてのブラシレスモータ6が収容される。ブラシレスモータ6は、ハウジング3の後端に着脱可能に装着されるバッテリ7から電力供給を受ける。ブラシレスモータ6の出力軸6aの前端部には、第1のベベルギヤ21が設けられる。出力軸6aには、また、モータ等の冷却用のファン8が設けられる。ファン8は、ブラシレスモータ6の前方に位置する。   The housing 3 has a substantially cylindrical shape as a whole, and a brushless motor 6 as a drive source is accommodated in the housing 3. The brushless motor 6 receives power supply from a battery 7 that is detachably attached to the rear end of the housing 3. A first bevel gear 21 is provided at the front end of the output shaft 6 a of the brushless motor 6. The output shaft 6a is also provided with a cooling fan 8 such as a motor. The fan 8 is located in front of the brushless motor 6.

ハウジング3内には、バッテリ7とブラシレスモータ6との間の電気的な接続のオンオフ、及び後述のブレーキ用の閉回路の開閉を切り替えるスイッチ機構5が設けられる。スイッチ機構5は、バッテリ7とブラシレスモータ6との間の電気的な接続のオンオフを切り替えるためのメインスイッチ5b(図3)、ブレーキ用の閉回路の開閉を切り替えるためのブレーキ用スイッチ5c(同)、並びにメインスイッチ5b及びブレーキ用スイッチ5cのオンオフを切り替えるためのボタン5aを有する。スイッチ機構5は、ボタン5aが押された状態では、メインスイッチ5bがオンかつブレーキ用スイッチ5cがオフ(ブレーキ無効)となる。一方、スイッチ機構5は、ボタン5aが押されていない状態では、メインスイッチ5bがオフかつブレーキ用スイッチ5cがオン(ブレーキ有効)となる。   In the housing 3, there is provided a switch mechanism 5 for switching on / off of an electrical connection between the battery 7 and the brushless motor 6 and opening / closing of a brake closed circuit described later. The switch mechanism 5 includes a main switch 5b (FIG. 3) for switching on / off the electrical connection between the battery 7 and the brushless motor 6, and a brake switch 5c (switching the open / close state of the brake closed circuit). ), And a button 5a for switching on and off the main switch 5b and the brake switch 5c. In the switch mechanism 5, when the button 5a is pressed, the main switch 5b is turned on and the brake switch 5c is turned off (brake is disabled). On the other hand, in the switch mechanism 5, when the button 5a is not pressed, the main switch 5b is turned off and the brake switch 5c is turned on (brake enabled).

ハウジング3の外側には、スイッチ機構5を操作する(ボタン5aを操作する)操作部となる電源レバー3bが設けられる。電源レバー3bは、ハウジング3に設けられた支点3cを中心に回動可能である。電源レバー3bに対する所定の操作によりスイッチ機構5のオンオフ状態(ボタン5aが押されるか否か)が切り替わり、ブラシレスモータ6への通電の有無、及びブレーキの有効、無効が切り替えられる。   On the outside of the housing 3, a power lever 3b is provided as an operation unit for operating the switch mechanism 5 (operating the button 5a). The power lever 3 b can be rotated around a fulcrum 3 c provided in the housing 3. The on / off state of the switch mechanism 5 (whether or not the button 5a is pressed) is switched by a predetermined operation with respect to the power lever 3b, and the presence / absence of energization of the brushless motor 6 and the validity / invalidity of the brake are switched.

ハウジング3内においてブラシレスモータ6の後方には、後述のインバータ回路47(図3)を成す複数のスイッチング素子15を搭載した基板9が設けられる。スイッチング素子15は冷却フィン15aを一体に有する。基板9には、また、図3に示す制御部40を構成する各部材が搭載される。図2に示すように、ハウジング3には速度設定ダイヤル3dが設けられ、使用者は速度設定ダイヤル3dの操作によりブラシレスモータ6の設定回転数を切り替えることができる。   A substrate 9 on which a plurality of switching elements 15 constituting an inverter circuit 47 (FIG. 3) described later is mounted is provided behind the brushless motor 6 in the housing 3. The switching element 15 integrally has a cooling fin 15a. Each member constituting the control unit 40 shown in FIG. 3 is mounted on the substrate 9. As shown in FIG. 2, the housing 3 is provided with a speed setting dial 3d, and the user can switch the set rotational speed of the brushless motor 6 by operating the speed setting dial 3d.

図2に示すように、ギヤケース4は、ケース本体10(例えばアルミ合金等の金属製)と、ケース本体10の開口部を塞ぐ蓋部材としてのパッキングランド11とを有する。ケース本体10は、ハウジング3の前端部に取り付けられる。ギヤケース4の内部には、2つの軸受(ニードルベアリング12及びボールベアリング13)が設けられており、これら軸受によってスピンドル20が回転自在に保持されている。スピンドル20は、ブラシレスモータ6の出力軸6aと直交しており、その一端はパッキングランド11を貫通して外部に突出している。一方、ギヤケース4内に位置するスピンドル20の他端には、ブラシレスモータ6の出力軸6aに取り付けられた第1のベベルギヤ21と噛み合う第2のベベルギヤ22が設けられる(取り付けられる)。ブラシレスモータ6の回転は、第1のベベルギヤ21及び第2のベベルギヤ22によって回転方向が90度変換されるとともに、回転速度が減速されてスピンドル20に伝達される。すなわち、スピンドル20はブラシレスモータ6によって回転駆動される。   As shown in FIG. 2, the gear case 4 includes a case main body 10 (for example, a metal such as an aluminum alloy) and a packing land 11 as a lid member that closes an opening of the case main body 10. The case body 10 is attached to the front end portion of the housing 3. Two bearings (needle bearing 12 and ball bearing 13) are provided inside the gear case 4, and the spindle 20 is rotatably held by these bearings. The spindle 20 is orthogonal to the output shaft 6 a of the brushless motor 6, and one end of the spindle 20 passes through the packing land 11 and protrudes to the outside. On the other hand, a second bevel gear 22 that meshes with a first bevel gear 21 attached to the output shaft 6 a of the brushless motor 6 is provided (attached) to the other end of the spindle 20 located in the gear case 4. The rotation of the brushless motor 6 is converted by the first bevel gear 21 and the second bevel gear 22 into a rotation direction of 90 degrees, and the rotation speed is reduced and transmitted to the spindle 20. That is, the spindle 20 is rotationally driven by the brushless motor 6.

砥石2は、ホイルワッシャ及びロックナットによってスピンドル20に固定され、スピンドル20と一体的に回転する。ホイルガード14は、パッキングランド11に取り付けられて砥石2の約半分を覆い、研削作業時に発生する切削粉や火花等の飛散を防止する。使用者が電源レバー3bを操作すると、バッテリ7からブラシレスモータ6に電力が供給され、ブラシレスモータ6の出力軸6aが回転し、第1のベベルギヤ21及び第2のベベルギヤ22によって出力軸6aに連結されているスピンドル20が回転し、スピンドル20に固定されている砥石2が回転する。   The grindstone 2 is fixed to the spindle 20 by a wheel washer and a lock nut, and rotates integrally with the spindle 20. The foil guard 14 is attached to the packing land 11 and covers about half of the grindstone 2 to prevent scattering of cutting powder, sparks and the like generated during the grinding operation. When the user operates the power supply lever 3b, electric power is supplied from the battery 7 to the brushless motor 6, the output shaft 6a of the brushless motor 6 rotates, and is connected to the output shaft 6a by the first bevel gear 21 and the second bevel gear 22. The spindle 20 being rotated rotates, and the grindstone 2 fixed to the spindle 20 rotates.

図3は、グラインダ1の回路ブロック図である。ブラシレスモータ6は、いわゆるインナーロータ型であって、ステータ及びロータ6bを有する。ステータは、スター結線された3相の固定子巻線U、V、Wから成るステータコイル6d及びステータコア6cを含む。ロータ6bは、複数組(本実施の形態では2組)のN極とS極を含むロータマグネット6eを含んで構成される。ステータ及びロータ6bは、出力軸6aの径方向において相互に対向する。3つの位置検出素子42は、例えばホール素子等の磁気センサであり、ロータ6bの回転位置を検出するために周方向に所定の間隔毎、例えば角度60度毎に配置される。   FIG. 3 is a circuit block diagram of the grinder 1. The brushless motor 6 is a so-called inner rotor type and has a stator and a rotor 6b. The stator includes a stator coil 6d composed of three-phase stator windings U, V, and W connected in a star connection and a stator core 6c. The rotor 6b includes a rotor magnet 6e including a plurality of sets (two sets in the present embodiment) of N poles and S poles. The stator and the rotor 6b face each other in the radial direction of the output shaft 6a. The three position detection elements 42 are magnetic sensors such as Hall elements, for example, and are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction, for example, every 60 degrees, in order to detect the rotational position of the rotor 6b.

メインスイッチ5bは、バッテリ7のプラス端子とインバータ回路47との間に設けられる。ブレーキ回路を構成するブレーキ用スイッチ5cは、U相のステータコイル6dの両端間に設けられる。メインスイッチ5b及びブレーキ用スイッチ5cは、図2に示す電源レバー3bの操作に応じて(ボタン5aが押されているか否かに応じて)、一方がオンのときは他方がオフになるように構成される。メインスイッチ5b及びブレーキ用スイッチ5cは、共に機械式スイッチである。   The main switch 5 b is provided between the plus terminal of the battery 7 and the inverter circuit 47. The brake switch 5c constituting the brake circuit is provided between both ends of the U-phase stator coil 6d. The main switch 5b and the brake switch 5c are set so that when one is turned on, the other is turned off according to the operation of the power lever 3b shown in FIG. 2 (depending on whether the button 5a is pressed). Composed. Both the main switch 5b and the brake switch 5c are mechanical switches.

回転子位置検出回路43は、位置検出素子42からの信号に基づいて回転位置検出信号を生成し、演算部41及び回転数検出回路44に送信する。回転数検出回路44は、回転位置検出信号に基づいてブラシレスモータ6の回転数を検出し、回転数検出信号を演算部41に送信する。回転速度設定回路46は、速度設定ダイヤル3dの位置に応じてブラシレスモータ6の回転速度を設定し、回転速度設定信号を演算部41に送信する。演算部41は、回転位置検出信号に応じて固定子巻線U、V、Wへの通電方向と時間を制御し、ブラシレスモータ6を回転駆動する。演算部41は、また、回転数検出信号及び回転速度設定信号に応じて制御信号出力回路16を制御し、ブラシレスモータ6の速度調節を行う。   The rotor position detection circuit 43 generates a rotation position detection signal based on the signal from the position detection element 42 and transmits the rotation position detection signal to the calculation unit 41 and the rotation speed detection circuit 44. The rotation speed detection circuit 44 detects the rotation speed of the brushless motor 6 based on the rotation position detection signal, and transmits the rotation speed detection signal to the calculation unit 41. The rotation speed setting circuit 46 sets the rotation speed of the brushless motor 6 according to the position of the speed setting dial 3 d and transmits a rotation speed setting signal to the calculation unit 41. The calculation unit 41 controls the energization direction and time of the stator windings U, V, and W according to the rotation position detection signal, and drives the brushless motor 6 to rotate. The calculation unit 41 also controls the control signal output circuit 16 according to the rotation speed detection signal and the rotation speed setting signal to adjust the speed of the brushless motor 6.

インバータ回路47は、3相ブリッジ形式に接続された第1スイッチング素子としてのFETやIGBT等の6個のスイッチング素子Q1〜Q6(図1及び図2のスイッチング素子15にそれぞれ対応)を含む。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、制御信号出力回路16に接続され、6個のスイッチング素子Q1〜Q6の各ドレイン又は各ソースは、スター結線された固定子巻線U、V、Wに接続される。6個のスイッチング素子Q1〜Q6は、制御信号出力回路16から入力されたスイッチング素子駆動信号H1〜H6によってスイッチング動作を行い、インバータ回路47に印加されるバッテリ7の直流電圧を3相(U相、V相及びW相)電圧Vu、Vv、Vwとして固定子巻線U、V、Wに供給する。   The inverter circuit 47 includes six switching elements Q1 to Q6 (corresponding to the switching elements 15 in FIGS. 1 and 2) such as FETs and IGBTs as first switching elements connected in a three-phase bridge form. The gates of the six switching elements Q1 to Q6 that are bridge-connected are connected to the control signal output circuit 16, and the drains or sources of the six switching elements Q1 to Q6 are star-connected stator windings. Connected to U, V, W. The six switching elements Q1 to Q6 perform a switching operation according to the switching element drive signals H1 to H6 input from the control signal output circuit 16, and the DC voltage of the battery 7 applied to the inverter circuit 47 is three-phase (U-phase). , V phase and W phase) are supplied to the stator windings U, V, W as voltages Vu, Vv, Vw.

スイッチング素子駆動信号H1〜H6のうちローサイド側のスイッチング素子Q4〜Q6のゲートに印加される信号(H4〜H6)あるいはハイサイド側のスイッチング素子Q1〜Q3のゲートに印加される信号(H1〜H3)の少なくともいずれかは、パルス幅変調信号(PWM信号)であり、このPWM信号のデューティを変化させることでブラシレスモータ6への電力供給量を調節し、ブラシレスモータ6の起動、停止、及び回転速度を制御することができる。   Of the switching element drive signals H1 to H6, signals (H4 to H6) applied to the gates of the low-side switching elements Q4 to Q6 or signals (H1 to H3) applied to the gates of the high-side switching elements Q1 to Q3. ) Is a pulse width modulation signal (PWM signal), and the amount of power supplied to the brushless motor 6 is adjusted by changing the duty of the PWM signal, and the brushless motor 6 is started, stopped, and rotated. The speed can be controlled.

演算部41は、例えばマイコンであり、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中央処理装置(CPU)、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、タイマ等を含む。制御信号出力回路16は、演算部41の制御に従い、回転子位置検出回路43の出力信号に基づいて所定のスイッチング素子Q1〜Q6を交互にスイッチングするための駆動信号を発生する。これにより固定子巻線U、V、Wの所定の巻線に交互に通電され、ロータ6bが回転される。   The calculation unit 41 is, for example, a microcomputer, not shown, but a central processing unit (CPU) for outputting a drive signal based on the processing program and data, a ROM for storing the processing program and control data, and data RAM, a timer, etc. are temporarily stored. The control signal output circuit 16 generates a drive signal for alternately switching predetermined switching elements Q1 to Q6 based on the output signal of the rotor position detection circuit 43 according to the control of the calculation unit 41. As a result, the predetermined windings of the stator windings U, V, and W are alternately energized to rotate the rotor 6b.

ブラシレスモータ6に供給される電流値(検出抵抗Rsに流れる電流値)は、電流検出回路48によって測定され、その値が演算部41にフィードバックされ、ブラシレスモータ6の負荷が監視される。スイッチ操作検出回路45は、メインスイッチ5bのブラシレスモータ6側(インバータ回路47側)の電圧、及びバッテリ7のマイナス端子の電圧に基づいて、メインスイッチ5bのオンオフ(使用者による電源レバー3bの操作)を検出し、スイッチ操作検出信号を演算部41に送信する。演算部41は、メインスイッチ5bがオフのときは、スイッチング素子Q1〜Q6を全てオフにする。   The current value supplied to the brushless motor 6 (the current value flowing through the detection resistor Rs) is measured by the current detection circuit 48, and the value is fed back to the calculation unit 41 to monitor the load of the brushless motor 6. Based on the voltage on the brushless motor 6 side (inverter circuit 47 side) of the main switch 5b and the voltage on the negative terminal of the battery 7, the switch operation detection circuit 45 turns on / off the main switch 5b (operation of the power lever 3b by the user). ) And a switch operation detection signal is transmitted to the calculation unit 41. The calculation unit 41 turns off all the switching elements Q1 to Q6 when the main switch 5b is off.

ブラシレスモータ6が回転した状態において使用者が図2の電源レバー3bを操作してメインスイッチ5bをオフにすると、インバータ回路47とは独立してU相のステータコイル6dに接続されたブレーキ用スイッチ5cがオンになる。すると、ロータ6bの回転に伴いU相のステータコイル6dの両端に発生した電圧によって、U相のステータコイル6d及びブレーキ用スイッチ5cを通る閉回路(インバータ回路47を通らない閉回路)にブレーキ電流が流れ、ブラシレスモータ6の回転を減速するブレーキ力が発生する。   When the user operates the power supply lever 3b in FIG. 2 to turn off the main switch 5b while the brushless motor 6 is rotated, the brake switch connected to the U-phase stator coil 6d independently of the inverter circuit 47. 5c is turned on. Then, the voltage generated at both ends of the U-phase stator coil 6d due to the rotation of the rotor 6b causes a brake current to flow in a closed circuit (a closed circuit that does not pass through the inverter circuit 47) that passes through the U-phase stator coil 6d and the brake switch 5c. Flows to generate a braking force that decelerates the rotation of the brushless motor 6.

本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。   According to the present embodiment, the following effects can be achieved.

(1) ブレーキ用スイッチ5cがオンになるとU相のステータコイル6d及びブレーキ用スイッチ5cを通る閉回路(インバータ回路47を通らない閉回路)にブレーキ電流が流れてブレーキ力が発生する構成であり、インバータ回路47のスイッチング素子Q1〜Q6にはブレーキ電流が流れないため、過大なブレーキ電流によってスイッチング素子Q1〜Q6が破壊されるリスクを抑制できる。また、過大なブレーキ電流に耐えられるようにスイッチング素子Q1〜Q6を高スペックにする必要がなく、コスト安である。 (1) When the brake switch 5c is turned on, a brake current flows through a closed circuit (a closed circuit that does not pass through the inverter circuit 47) passing through the U-phase stator coil 6d and the brake switch 5c to generate a braking force. Since the brake current does not flow through the switching elements Q1 to Q6 of the inverter circuit 47, the risk that the switching elements Q1 to Q6 are destroyed by an excessive brake current can be suppressed. Further, the switching elements Q1 to Q6 do not need to have high specifications so as to withstand an excessive brake current, and the cost is low.

(2) 例えばスイッチング素子Q4、Q5をオンにしてブレーキをかける場合、スイッチング素子Q4、U相のステータコイル6d、V相のステータコイル6d、スイッチング素子Q5、スイッチング素子Q4という閉回路が形成され、U相及びV相のステータコイル6dに発生する電圧によりブレーキ電流が発生するため、ブレーキ力が大きすぎて反動が大きく使いづらいことがあった。この点、本実施の形態では、ブレーキ用スイッチ5cがオンになるとU相のステータコイル6dの両端は短絡する一方、V相とW相のステータコイル6dの両端は開放のため、二相分を短絡する場合と比較して弱いブレーキ力となり、反動が抑制されて使いやすく、また砥石2の脱落リスクも抑制できる。 (2) For example, when braking is performed with the switching elements Q4 and Q5 turned on, a closed circuit is formed of the switching element Q4, the U-phase stator coil 6d, the V-phase stator coil 6d, the switching element Q5, and the switching element Q4. Since the brake current is generated by the voltage generated in the U-phase and V-phase stator coils 6d, the braking force is too great and the reaction is difficult to use. In this embodiment, when the brake switch 5c is turned on, both ends of the U-phase stator coil 6d are short-circuited, while both ends of the V-phase and W-phase stator coils 6d are open. Compared with the case of short-circuiting, the braking force is weaker, the reaction is suppressed and easy to use, and the risk of the whetstone 2 falling off can be suppressed.

(3) ブレーキ用スイッチ5cのオンオフは、使用者の電源レバー3bの操作によって切り替えられ、制御部40の制御には依存しないため、バッテリ7の脱落等による主電源遮断時にも使用者は電源レバー3bの操作によりブレーキをかけることができる。 (3) On / off of the brake switch 5c is switched by the user's operation of the power lever 3b and does not depend on the control of the control unit 40. Therefore, even when the main power is shut off due to the battery 7 dropping off, the user can The brake can be applied by the operation of 3b.

実施の形態2
図4は、本発明の実施の形態2に係るグラインダの回路ブロック図である。本実施の形態のグラインダの構成は、実施の形態1のものと比較して、図3に示すブレーキ用スイッチ5cが図4に示す第2スイッチング素子としてのFETやIGBT等のスイッチング素子Q7に変わり、スイッチング素子Q7の制御端子としてのゲートと制御信号出力回路16が相互に接続された点で相違し、その他の点で一致する。スイッチング素子Q7は、スイッチング素子Q1〜Q6よりも許容最大電流が大きい。演算部41は、制御信号出力回路16を介してスイッチング素子Q7のゲートに信号を送信し、メインスイッチ5bがオンの間はスイッチング素子Q7をオフにし、メインスイッチ5bがオフになるとスイッチング素子Q7をオンにする。
Embodiment 2
FIG. 4 is a circuit block diagram of a grinder according to the second embodiment of the present invention. Compared with the first embodiment, the configuration of the grinder of this embodiment is such that the brake switch 5c shown in FIG. 3 is changed to a switching element Q7 such as an FET or IGBT as the second switching element shown in FIG. The difference is that the gate as the control terminal of the switching element Q7 and the control signal output circuit 16 are connected to each other, and the other points are the same. Switching element Q7 has a larger allowable maximum current than switching elements Q1-Q6. The calculation unit 41 transmits a signal to the gate of the switching element Q7 via the control signal output circuit 16, and turns off the switching element Q7 while the main switch 5b is on, and turns off the switching element Q7 when the main switch 5b is off. turn on.

図5は、図4に示す制御部40による制御フローチャートである。このフローチャートは、ブラシレスモータ6が停止した状態からスタートする。演算部41は、メインスイッチ5bがオンになると(S1、Yes)、制御信号出力回路16を介してスイッチング素子Q7をオフにし(S2)、制御信号出力回路16を介してインバータ回路47を駆動しブラシレスモータ6を駆動する(S3)。演算部41は、メインスイッチ5bがオフになると(S4、Yes)、インバータ回路47を停止(S5)、すなわちスイッチング素子Q1〜Q6を全てオフにし、スイッチング素子Q7をオンにする(S6)。その後、演算部41は、ブラシレスモータ6が停止すると(S7、Yes)、スイッチング素子Q7をオフにする(S8)。   FIG. 5 is a control flowchart by the control unit 40 shown in FIG. This flowchart starts from a state where the brushless motor 6 is stopped. When the main switch 5b is turned on (S1, Yes), the arithmetic unit 41 turns off the switching element Q7 through the control signal output circuit 16 (S2), and drives the inverter circuit 47 through the control signal output circuit 16. The brushless motor 6 is driven (S3). When the main switch 5b is turned off (S4, Yes), the calculation unit 41 stops the inverter circuit 47 (S5), that is, turns off all the switching elements Q1 to Q6 and turns on the switching element Q7 (S6). Thereafter, when the brushless motor 6 is stopped (S7, Yes), the calculation unit 41 turns off the switching element Q7 (S8).

本実施の形態では、メインスイッチ5bがオフになると、U相のステータコイル6d及びスイッチング素子Q7を通る閉回路にブレーキ電流が流れ、ブレーキ力が発生する。本実施の形態によれば、主電源遮断時にブレーキをかけることはできないものの、その他の点では実施の形態1と同様の効果を奏することができる。また、本実施の形態では、ブレーキをかける際に(図5のステップS6において)、制御信号出力回路16によりスイッチング素子Q7を例えばPWM制御でオンオフする構成とすれば、デューティを変更することでブレーキ力を調節することができる。なお、ブレーキ電流がスイッチング素子Q7に流れるものの、ブレーキ電流が流れるスイッチング素子はスイッチング素子Q7のみであるため、スイッチング素子Q7のみ許容最大電流を大きくすればよく、コストは抑制される。   In the present embodiment, when the main switch 5b is turned off, a brake current flows through a closed circuit passing through the U-phase stator coil 6d and the switching element Q7, and a braking force is generated. According to the present embodiment, although the brake cannot be applied when the main power supply is shut off, the same effects as those of the first embodiment can be obtained in other respects. In the present embodiment, when the brake is applied (in step S6 in FIG. 5), the control signal output circuit 16 turns on and off the switching element Q7 by, for example, PWM control. The power can be adjusted. Note that although the brake current flows through the switching element Q7, the switching element through which the brake current flows is only the switching element Q7. Therefore, it is only necessary to increase the allowable maximum current only in the switching element Q7, and the cost is suppressed.

実施の形態3
図6は、本発明の実施の形態3に係るグラインダの回路ブロック図である。本実施の形態では、リレースイッチ50により、ブレーキの有効、無効を切り替える。すなわち、本実施の形態のグラインダの構成は、実施の形態1のものと比較して、図3に示すブレーキ用スイッチ5cが図6に示すリレースイッチ50のブレーキ用スイッチ51に替わり、リレースイッチ50の電磁石52がメインスイッチ5bのブラシレスモータ6側(インバータ回路47側)とバッテリ7のマイナス端子との間に設けられた点で相違し、その他の点で一致する。リレースイッチ50において電磁石52は、メインスイッチ5bがオンの場合(自身に電流が流れている場合)はブレーキ用スイッチ51をオフにし、メインスイッチ5bがオフの場合(自身に電流が流れていない場合)はブレーキ用スイッチ51をオンにする。よって、メインスイッチ5bがオフになるとU相のステータコイル6d及びブレーキ用スイッチ51を通る閉回路にブレーキ電流が流れ、ブレーキ力が発生する。本実施の形態によれば、主電源遮断時に電源レバー3bの操作によらずブレーキをかけることができ、その他の点においては実施の形態1と同様の効果を奏することができる。
Embodiment 3
FIG. 6 is a circuit block diagram of a grinder according to Embodiment 3 of the present invention. In the present embodiment, the relay switch 50 is used to switch the brake between enabled and disabled. That is, the configuration of the grinder of the present embodiment is different from that of the first embodiment in that the brake switch 5c shown in FIG. 3 is replaced with the brake switch 51 of the relay switch 50 shown in FIG. Is different between the main switch 5b between the brushless motor 6 side (inverter circuit 47 side) of the main switch 5b and the negative terminal of the battery 7, and the other points are the same. In the relay switch 50, the electromagnet 52 turns off the brake switch 51 when the main switch 5b is on (when a current flows through itself), and turns off when the main switch 5b is off (when no current flows through itself). ) Turns on the brake switch 51. Therefore, when the main switch 5b is turned off, a brake current flows through a closed circuit passing through the U-phase stator coil 6d and the brake switch 51, and a braking force is generated. According to the present embodiment, the brake can be applied regardless of the operation of the power supply lever 3b when the main power is cut off, and the same effects as those of the first embodiment can be obtained in other respects.

実施の形態4
図7は、本発明の実施の形態4に係るグラインダの平面図であり、図8は同側断面図、図9は同回路ブロック図である。本実施の形態のグラインダは、AC駆動であり、図7及び図8に示す電源コード62により交流電源60(図9)に接続され、交流電源60からの供給電力で動作する。また、図2に示す電源レバー3bは、図7に示すスライド式の操作部3eに替わっている。図9の回路において、図3に示したバッテリ7は、交流電源60及び全波整流回路としてのダイオードブリッジ61に替わっている。本実施の形態のその他の点は実施の形態1と同様であり、同様の効果を奏することができる。なお、グラインダがAC駆動である場合においても、実施の形態2及び3のようなブレーキ回路の構成にしてもよい。
Embodiment 4
7 is a plan view of a grinder according to Embodiment 4 of the present invention, FIG. 8 is a sectional side view thereof, and FIG. 9 is a block diagram of the same circuit. The grinder of the present embodiment is AC driven, is connected to an AC power source 60 (FIG. 9) by a power cord 62 shown in FIGS. 7 and 8, and operates with power supplied from the AC power source 60. Further, the power lever 3b shown in FIG. 2 is replaced with a slide type operation unit 3e shown in FIG. In the circuit of FIG. 9, the battery 7 shown in FIG. 3 is replaced with an AC power source 60 and a diode bridge 61 as a full-wave rectifier circuit. Other points of the present embodiment are the same as those of the first embodiment, and the same effects can be achieved. Even when the grinder is AC driven, the brake circuit may be configured as in the second and third embodiments.

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。   The present invention has been described above by taking the embodiment as an example. However, it is understood by those skilled in the art that various modifications can be made to each component and each processing process of the embodiment within the scope of the claims. By the way. Hereinafter, modifications will be described.

実施の形態では、ステータコイル6dがスター結線(Y結線)される例を説明したが、ステータコイル6dはΔ結線されてもよい。実施の形態では、U相のステータコイル6dの両端を短絡することでブレーキ力を発生させたが、他相のステータコイル6dの両端を短絡することでブレーキ力を発生させてもよい。また、複数相のステータコイル6dの両端を短絡することでブレーキ力を発生させてもよい。なお、実施の形態2のようにブレーキ用の閉回路をFETやIGBT等のスイッチング素子で開閉する場合、1つのスイッチング素子では片方向の電流しか遮断できないため、ブレーキ時に複数相を短絡する場合には、スイッチング素子を2つ用いて両方向の電流を遮断すればよい。電動工具は、実施の形態で例示したグラインダに限定されず、ブレーキ付きの他の種類のものであってもよい。   In the embodiment, an example in which the stator coil 6d is star-connected (Y-connected) has been described, but the stator coil 6d may be Δ-connected. In the embodiment, the braking force is generated by short-circuiting both ends of the U-phase stator coil 6d. However, the braking force may be generated by short-circuiting both ends of the other-phase stator coil 6d. Further, the braking force may be generated by short-circuiting both ends of the multi-phase stator coil 6d. When the closed circuit for braking is opened and closed with a switching element such as an FET or IGBT as in the second embodiment, only one direction of current can be cut off with one switching element. The two-way current may be cut off using two switching elements. The power tool is not limited to the grinder exemplified in the embodiment, and may be another type with a brake.

1 グラインダ(ディスクグラインダ)、2 砥石(回転工具)、3 ハウジング、3b 電源レバー(操作部)、3c 支点、3d 速度設定ダイヤル、4 ギヤケース、5 スイッチ機構、5a ボタン、5b メインスイッチ、5c ブレーキ用スイッチ(ブレーキ回路)、6 電動モータ(ブラシレスモータ)、6a 出力軸、7 バッテリ(電池パック)、7a ラッチ操作部、8 ファン、9 基板、10 ケース本体、11 パッキングランド、12 ニードルベアリング、13 ボールベアリング、14 ホイルガード、15 スイッチング素子(第1スイッチング素子)、15a 冷却フィン、16 制御信号出力回路、20 スピンドル、21 第1のベベルギヤ、22 第2のベベルギヤ、30 フィルタ部材、40 制御部、41 演算部(マイコン)、50 リレースイッチ(ブレーキ回路)、51 ブレーキ用スイッチ、52 電磁石、60 交流電源、61 ダイオードブリッジ(全波整流回路)、62 電源コード 1 grinder (disc grinder), 2 grinding wheel (rotary tool), 3 housing, 3b power lever (operating part), 3c fulcrum, 3d speed setting dial, 4 gear case, 5 switch mechanism, 5a button, 5b main switch, 5c for brake Switch (brake circuit), 6 Electric motor (brushless motor), 6a Output shaft, 7 Battery (battery pack), 7a Latch operation part, 8 Fan, 9 Board, 10 Case body, 11 Packing land, 12 Needle bearing, 13 ball Bearing, 14 Wheel guard, 15 Switching element (first switching element), 15a Cooling fin, 16 Control signal output circuit, 20 Spindle, 21 First bevel gear, 22 Second bevel gear, 30 Filter member, 40 Control unit, 41 Calculation (Microcomputer) 50 relay switch (brake circuit), 51 a switch for brake, 52 electromagnets, 60 AC power supply, 61 a diode bridge (full-wave rectifying circuit), 62 power cord

Claims (8)

少なくとも1つのコイルを有するステータと、前記ステータと対向するロータと、を有するブラシレスモータと、
複数の第1スイッチング素子を有し、前記コイルに接続されて前記ブラシレスモータを制御するインバータ回路と、
前記インバータ回路を制御する制御部と、
前記インバータ回路とは独立して前記コイルに接続されるブレーキ回路と、を備えることを特徴とする、電動工具。
A brushless motor having a stator having at least one coil, and a rotor facing the stator;
An inverter circuit having a plurality of first switching elements and connected to the coil to control the brushless motor;
A control unit for controlling the inverter circuit;
And a brake circuit connected to the coil independently of the inverter circuit.
前記ブレーキ回路は、前記コイルを通り且つ前記第1スイッチング素子を通らない閉回路を形成し、前記閉回路にブレーキ電流が流れることを特徴とする、請求項1に記載の電動工具。   2. The electric tool according to claim 1, wherein the brake circuit forms a closed circuit that passes through the coil and does not pass through the first switching element, and a brake current flows through the closed circuit. 3. 前記ブラシレスモータの駆動及び停止を指示する操作部を備え、
前記ブレーキ回路は、前記操作部の操作と連動して前記閉回路を閉状態又は開状態に切り替えるスイッチを有することを特徴とする、請求項2に記載の電動工具。
An operation unit for instructing to drive and stop the brushless motor;
The power tool according to claim 2, wherein the brake circuit includes a switch that switches the closed circuit to a closed state or an open state in conjunction with an operation of the operation unit.
前記ブレーキ回路は、前記制御部からの信号によりオン又はオフされて前記閉回路を閉状態又は開状態に切り替える第2スイッチング素子を有することを特徴とする、請求項2に記載の電動工具。   The power tool according to claim 2, wherein the brake circuit includes a second switching element that is turned on or off by a signal from the control unit to switch the closed circuit to a closed state or an open state. 前記第2スイッチング素子は、前記第1スイッチング素子よりも許容最大電流が大きいことを特徴とする、請求項4に記載の電動工具。   The power tool according to claim 4, wherein the second switching element has an allowable maximum current larger than that of the first switching element. 前記ブラシレスモータの駆動及び停止を指示する操作部を備え、
前記ブレーキ回路は、前記操作部の操作と連動して前記閉回路を閉状態又は開状態に切り替えるリレースイッチを有することを特徴とする、請求項2に記載の電動工具。
An operation unit for instructing to drive and stop the brushless motor;
The power tool according to claim 2, wherein the brake circuit includes a relay switch that switches the closed circuit to a closed state or an open state in conjunction with an operation of the operation unit.
前記リレースイッチは、自身の電磁石への電流供給が無くなると前記閉回路を閉状態にすることを特徴とする、請求項6に記載の電動工具。   The power tool according to claim 6, wherein the relay switch closes the closed circuit when current supply to the electromagnet of the relay switch is lost. 前記ブラシレスモータが複数相であって各相に前記コイルを有し、
前記ブレーキ回路は、所定の一相の前記コイルを通り且つ他相の前記コイルを通らない閉回路を形成することを特徴とする、請求項1から7のいずれか一項に記載の電動工具。
The brushless motor has a plurality of phases and the coils in each phase;
The electric power tool according to any one of claims 1 to 7, wherein the brake circuit forms a closed circuit that passes through the coil of a predetermined phase and does not pass through the coil of another phase.
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