JP2022543448A - 電動工具の電動機の回転子の位置を算出するための方法及び電動工具 - Google Patents

Abstract

本発明は、電動工具１０、特に電動ドライバの電動機２の回転子の位置を算出するための方法に関する。当該方法は、第１電動機電流Ｉ１が閾値ＳＷの下にあるか否かを確認するステップＳ４と、前記第１電動機電流Ｉ１が前記閾値ＳＷの下にあることを確認したことに対する応答として、前記電動機２の回転子の位置を前記第１電動機電流Ｉ１及び／又は第２電動機電流に基づいて算出するステップＳ５とを有する。

Description

本発明は、電動工具、特に電動ドライバの電動機の回転子の位置を算出するための方法に関する。

欧州特許第０５７９６９４号明細書、欧州特許第１０５１８０１号明細書、欧州特許第１７４６７１８号明細書及び欧州特許出願公開第１０２０１６２２２７５号明細書はそれぞれ、回転子の位置を電動機電流に基づいて算出ための方法を記載している。当該方法は、電動機の巻線インダクタンスが回転子の位置に依存することに基づく。当該回転子の位置が変化すると、当該巻線インダクタンスが変化する。そして、当該巻線インダクタンスが変化すると、当該電動機電流が変化する。

電動機電流に基づく当該回転子の位置の捕捉は、回転子の位置のセンサレス検出とも呼ばれる。

欧州特許第０５７９６９４号明細書 欧州特許第１０５１８０１号明細書 欧州特許第１７４６７１８号明細書 欧州特許出願公開第１０２０１６２２２７５号明細書

本発明の課題は、回転子の位置の確実な算出を効率的に可能にする方法を提供することにある。

この課題は、請求項１に記載の方法によって解決される。当該方法は、第１電動機電流が閾値の下にあるか否かを確認するステップと、当該第１電動機電流が当該閾値の下にあることを確認したことに対する応答として、当該電動機の回転子の位置を当該第１電動機電流及び／又は第２電動機電流に基づいて算出するステップとを有する。

回転子の位置の算出が、電動機電流に基づいて－すなわち、特にセンサレスに－実行されることによって、当該回転子の位置を算出するためのセンサ、例えば信号発生器が省略され得る。好ましくは、当該電動工具は、回転子の位置を検出ためのセンサ、特に直接に検出するためのセンサを有しない。特に、当該方法の範囲内では、回転子の位置を検出するためのセンサ、特に直接に検出するためのセンサを使用しない。

さらに、電動機電流が閾値の下にあるか否かを確認することによって、回転子の位置の算出が確実であることが保証される。好ましくは、当該電動機電流は、電動機の磁気飽和に対する指標として使用される。一般に、電動機が磁気飽和すると、巻線インダクタンスが、当該回転子の位置にほとんど依存しないか又はもはや依存しない。それ故に、電動機が磁気飽和すると、通常は、回転子の位置は、（巻線インダクタンスに依存する）電動機電流からもはや確実に推測され得ない。

従来では、この問題を回避するため、所定の駆動中に、磁気飽和が発生しないように、電動機が大きく設計される。その結果、電動機電流に基づく回転子の位置の算出が、磁気飽和によって悪影響を受けることが回避される。

これに対して本発明の方法の場合、好ましくは、磁気飽和が、所定の駆動中に許容される。したがって、当該所定の駆動中に磁気飽和が発生しないように、電動工具の電動機を大きく設計する必要はない。

それにもかかわらず、回転子の位置が、当該電動工具によって確実に算出され得る。回転子の位置を算出する前に、電動機電流が閾値の上にあるか否かが確認され、当該電動機電流が当該閾値の下にあることに対する応答として、当該回転子の位置の算出が実行されることによって、電動機が磁気飽和していなく、且つ当該回転子の位置の算出が悪影響を有益に受けていない状態で、当該回転子の位置の算出が実行されることが有益に保証され得る。したがって、回転子の位置の算出が効率的に達成され得る。

好ましくは、電動機は、時間的に連続し、重畳しない複数の駆動フェーズで駆動される。これらの駆動フェーズは、特に回転子の位置が算出される位置算出フェーズを有する。この位置算出フェーズでは、第１電動機電流は、閾値よりも小さい。好ましくは、これらの駆動フェーズは、回転子の位置が算出されない回転トルクフェーズをさらに有する。この回転トルクフェーズでは、第１電動機電流は、当該閾値よりも大きい。当該電動機を制御するため、好ましくは、電動工具は、この回転トルクフェーズで位置算出フェーズ中に算出された回転子の位置を使用する。

好適なその他の構成は、従属請求項に記載されている。

さらに、本発明は、電動機を有する電動工具、特に電動ドライバに関する。当該電動工具は、当該電動機の回転子の位置を電動機電流に基づいて算出するように構成されている。第１電動機電流が、閾値の下にあるか否かを確認し、当該第１電動機電流が当該閾値の下にあることを確認したことに対する応答として、当該電動機の回転子の位置を当該第１電動機電流及び／又は第２電動機電流に基づいて算出するように、当該電動工具は構成されている。

さらに、本発明は、電動機を有する電動工具用の制御装置に関する。第１電動機電流が、閾値の下にあるか否かを確認し、当該第１電動機電流が当該閾値の下にあることを確認したことに対する応答として、当該電動機の回転子の位置を当該第１電動機電流及び／又は第２電動機電流に基づいて算出するように、当該制御装置は構成されている。

以下に、さらなる代表的な詳細及び例示的な実施の形態を図面を参照して説明する。

電動工具の概略図である。 電動機の断面図である。 制御回路の回路図である。 制御手順のフローチャートである。 電動機の電流の時間推移を示す。

図１は、代表的な構成による電動工具１０を示す。ここでは、電動工具１０は、電動ドライバとして、特にスクリュードライバとして構成されている。この代わりに、電動工具１０は、別の電動工具として、特に回転する先端工具を有する電動工具として構成されてもよい。当該電動工具は、例えば鋸、ディスクグラインダ、ドリル及び／又はフライス盤として構成され得る。電動工具１０は、特に手動式の電動工具でもよい。代わりに、電動工具１０は、固定式又は半固定式の電動工具でもよい。

電動工具１０は、電動機２を含む。第１電動機電流Ｉ１が、閾値ＳＷ未満にあるか否かを確認するように、電動工具１０は構成されている。電動機電流Ｉ１の代表的な時間推移が、閾値ＳＷと一緒に図５に示されている。第１電動機電流Ｉ１が、閾値ＳＷ未満にあるか否かを確認してから、電動機２の回転子の位置を、第１電動機電流Ｉ１及び／又は第２電動機電流に基づいて算出するように、電動工具１０は構成されている。例えば、当該第２電動機電流は、図３に示された複数の分岐電流ＩＺ１，ＩＺ２，ＩＺ３のうちの１つ又は複数の分岐電流を含み、及び／又は図３に示された合計電流を含む。

特に、電動機電流Ｉ１が、閾値ＳＷ未満にあることを確認してから、上記の第１電動機電流及び／又は第２電動機電流に基づく回転子の位置の算出を実行するように、電動工具１０は構成されている。特に、電動機電流Ｉ１が、閾値ＳＷよりも高いことを確認してから、上記の第１電動機電流及び／又は第２電動機電流に基づく回転子の位置の算出を実行しないように、電動工具１０は構成されている。特に、電動機電流Ｉ１が、閾値ＳＷ未満にあることを確認したときにだけ、上記の第１電動機電流及び／又は第２電動機電流に基づく回転子の位置の算出を実行するように、電動工具１０は構成されている。

冒頭で既に説明したように、第１電動機電流Ｉ１は、電動機２の磁気飽和に関する指標として使用される。電動機電流Ｉ１が、閾値ＳＷ未満にあるときに、－すなわち、特に（重大な）磁気飽和がないことを根拠として－上記の回転子の位置の算出が実行されることによって、当該回転子の位置の算出が、電動機２の磁気飽和によって悪影響を受けないことが保証され得る。

以下に、代表的な実施の形態を詳しく説明する。

最初に、電動工具に関して：
電動工具１０は、電気駆動部１を含む。電気駆動部１は、電動機２を含む。オプションとして、電気駆動部１は、（図示されていない）歯車機構をさらに含む。電動工具１０は、特にブラシレス直流電動機として構成されている。電動機２は、特に永久磁石によって励磁される三相交流同期電動機である。好ましくは、電動機２は、ＥＣモータ（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ ｃｏｍｍｕｔａｔｅｄ Ｍｏｔｏｒ）である。

電動工具１０は、先端工具３、例えば電動機２によって駆動され得る電動ドライバをさらに含む。特に、先端工具３は、電動機２によって回転され得る。一般に、先端工具３は、軸１５（及び／又はオプションとして存在する歯車機構）を介して電動機２に連結されている。

好ましくは、電動工具１０は、制御装置４及び操作装置５をさらに含む。オプションとして、電動工具１０は、エネルギー貯蔵部６、例えばバッテリをさらに含む。

好ましくは、制御装置４は、処理装置、例えばマイクロコンピュータを含む。特に、制御装置４は、上記の第１電動機電流Ｉ１が閾値ＳＷ未満にあるか否かを確認するために、及び／又は回転子の位置の算出を、第１電動機電流Ｉ１及び／又は第２電動機電流に基づいて実行するために使用される。好ましくは、制御装置４は、電動機２用の制御電圧を提供するために制御回路８を含む。制御回路８の代表的な構成が、図３に示されている。

一般に、操作装置５は、スイッチ、特にトリガースイッチを含む。好ましくは、使用者が、操作装置を介して電動機２による先端工具３の駆動を制御でき、特に、先端工具３は、その回転数で及び／又はその回転トルクで駆動され得る。好ましくは、制御装置４は、操作装置５の操作を捕捉し、当該操作にしたがって電動機２の制御を実行するように構成されている。

好ましくは、電動工具１０、特に制御装置４及び／又は電動機２を駆動するためのエネルギーが、エネルギー貯蔵部６から供給される。

一般に、電動工具１０は、グリップ７を含む。電動工具１０のこのグリップ７が、使用者によって掴まれ、特に片手で使用される。

一般に、電動工具１０は、電気駆動部１、制御装置４及び／又はエネルギー貯蔵部６が配置されているハウジングを含む。特に、操作装置５が、当該ハウジングの外側に配置されている。好ましくは、グリップ７が、当該ハウジングの一部を形成する。

以下に、図２を参照して、電動機２の代表的な構成を説明する。

電動機２は、固定子９及び回転子１１を有する。固定子９は、回転子１１の回転軸の周りに分散して配置されている複数の巻線１２を含む。回転子１１は、回転子１１の当該回転軸の周りに分散して配置されている複数の永久磁石１４を含む。

特に、回転子１１は、特にこの回転子１１の磁気特性に対して半径方向に対称に形成されていない。回転子１１の回転子の位置に応じて、複数の巻線１２のインダクタンスに対する当該回転子の影響が変化する。好ましくは、これらの巻線１２のインダクタンスがそれぞれ、回転子１１の回転位置に依存する。特に、用語の回転子の位置は、回転子１１の回転軸に対する回転子１１の回転位置を意味する。別の構成によれば、回転子１１は、半径方向に対称に形成されている。

好ましくは、回転子１１の回転軸を中心にして回転する回転磁場が提供されるように、複数の巻線１２が、制御回路７によって通電される。当該回転磁場は、複数の永久磁石１４との相互作用によって回転子１１をこの回転子１１の回転軸を中心にして回転運動させる。

好ましくは、固定子９及び／又は回転子１１は、磁化可能な材料、特に強磁性の材料、例えば鉄を含む。当該磁化可能な材料が、複数の巻線１２に通電する電流の所定の電流の強さ以降に磁気飽和する。これらの巻線１２のインダクタンス－すなわち、これらの巻線１２に通電する電流－と、回転子の位置との依存関係が、磁気飽和時に低下及び／又は排除される。

電動機２、特に上記の回転子９及び／又は固定子１１の磁化可能な材料の磁気飽和は、閾値ＳＷによって示される。好ましくは、閾値ＳＷは、電動機２、特に上記の回転子９及び／又は固定子１１の磁化可能な材料が磁気飽和する第１電動機電流Ｉ１の電流の強さに対応する。好ましくは、閾値ＳＷは、予め算出され、電動工具１０、特に制御装置４に記憶されている。

好ましくは、第１電動機電流Ｉ１は、複数の巻線１２に通電する１つ電流、複数の電流又は全ての電流を含む。例えば、第１電動機電流Ｉ１は、これらの巻線１２に通電する電流の総和である。特に、第１電動機電流Ｉ１は、これらの巻線１２に流入又は流出する電流の総和である。

以下に、図３を参照して電動機２の制御を詳しく説明する。

図３は、制御回路８の代表的な構成を示す。好ましくは、制御回路８は、インバータとして構成されている。特に、制御回路８は、電動機２、特に複数の巻線１２を制御する複数の制御信号を提供するために使用される。一般に、制御回路８は、３つの制御信号を提供する。一般に、制御回路８は、第１制御信号を提供する第１出力部Ｕと、第２制御信号を提供する第２出力部Ｖと、第３制御信号を提供する第３出力部Ｗと有する。

好ましくは、制御回路８は、これらの制御信号を、２つの接続点ＡＰ１，ＡＰ２間に印加している供給電圧Ｕｄに基づいて提供する。好ましくは、供給電圧Ｕｄは、直流電圧である。

当該３つの制御信号は、フェーズ（Ｐｈａｓｅｎ）とも呼ばれ得る。これらの制御信号は、特に電圧信号である。

一般に、制御回路８は、それぞれの出力部Ｕ，Ｖ，Ｗごとに１つの回路分岐部ＳＺ１，ＳＺ２，ＳＺ３を含む。これらの回路分岐部ＳＺ１，ＳＺ２，ＳＺ３はそれぞれ、両接続点ＡＰ１，ＡＰ２間に接続されている。一般に、これらの回路分岐部ＳＺ１，ＳＺ２，ＳＺ３はそれぞれ、ハーフブリッジとして構成されている。好ましくは、それぞれの回路分岐部ＳＺ１，ＳＺ２，ＳＺ３はそれぞれ、２つのスイッチ－第１スイッチＳ１１，Ｓ２１，Ｓ３１と第２スイッチＳ１２，Ｓ２２，Ｓ３２とを含む。それぞれの出力部Ｕ，Ｖ，Ｗは、それぞれの第１スイッチＳ１１，Ｓ２１，Ｓ３１を介して第１接続点ＡＰ１に接続され得て、それぞれの第２スイッチＳ１２，Ｓ２２，Ｓ３３を介して第２接続点ＡＰ２に接続され得る。

回転子１１を駆動するため、好ましくは、複数の交流信号、特に互いに移相されている複数の交流信号が、第１スイッチＳ１１，Ｓ２１，Ｓ３１及び第２スイッチＳ１２，Ｓ２２，Ｓ３２を制御することによって提供され得る。

電動工具１０は、第１電動機電流Ｉ１及び／又は第２電動機電流を捕捉するように構成されている。第１電動機電流Ｉ１及び／又は第２電動機電流は、電動機２の１つの巻線１２、複数の巻線１２又は全ての巻線１２に通電する電流である。第１電動機電流Ｉ１及び第２電動機電流は、同じ電流でもよく、又は異なる電流でもよい。

一般に、第１電動機電流Ｉ１は、複数の巻線１２に通電する全電流である。一般に、この電流は、第２接続点ＡＰ２に通電する合計電流として捕捉される。代わりに又はこれに加えて、当該全電流は、第１接続点ＡＰ１に流入するか又は第１接続点ＡＰ１から流出する合計電流ＩＳとして捕捉されてもよい。

一般に、電動工具１０、特に制御回路８は、合計電流ＩＳを捕捉する合計電流測定装置ＳＭを含む。一般に、合計電流測定装置ＳＭは、第２接続点ＡＰ２と第２スイッチＳ１２，Ｓ２２，Ｓ３２との間に接続されている。

第１電動機電流Ｉ１は、回路分岐部ＳＺ１，ＳＺ２，ＳＺ３に通電する複数の分岐電流ＩＺ１，ＩＺ２，ＩＺ３のうちの１つの分岐電流、複数の分岐電流又は全ての分岐電流をさらに含み得る。好ましくは、１つ、複数又は全ての分岐電流ＩＺ１，ＩＺ２，ＩＺ３をそれぞれ閾値ＳＷと比較し、比較されたそれぞれの分岐電流ＩＺ１，ＩＺ２，ＩＺ３が、閾値ＳＷよりも小さいことに対する応答として回転子の位置の算出を実行するように、電動工具１０は構成されている。

一般に、電動工具１０、特に制御回路８は、それぞれの分岐電流ＩＺ１，ＩＺ２，ＩＺ３を捕捉するために複数の分岐電流測定装置ＺＭ１，ＺＭ２，ＺＭ３を含む。分岐電流測定装置ＺＭ１，ＺＭ２，ＺＭ３はそれぞれ、それぞれの回路分岐部ＳＺ１，ＳＺ２，ＳＺ３に接続されている。

ただ１つの分岐電流測定装置ＺＭ１，ＺＭ２，ＺＭ３がそれぞれの回路分岐部ＳＺ１，ＳＺ２，ＳＺ３ごとに存在する図示された構成の代わりに、これらの回路分岐部よりも少ない数の分岐電流測定装置が存在してもよい。例えば、分岐電流測定装置が、１つの回路分岐部に対して存在しなくてもよい。このとき、好ましくは、この回路分岐部の分岐電流は、特にその他の分岐電流と合計電流とに基づいて電動工具１０によって計算される。

以下に、第１電動機電流及び／又は第２電動機電流に基づく回転子の位置の算出を説明する。

好ましくは、テスト信号を電動機２入力し、当該テスト信号に対する第１電動機電流及び／又は第２電動機電流の応答に基づいて回転子の位置を算出するように、電動工具１０は構成されている。好ましくは、回転子１１が、当該テスト信号の入力によっては駆動されない。好ましくは、当該テスト信号は、第１スイッチＳ１１，Ｓ２１，Ｓ３１及び／又は第２スイッチＳ１２，Ｓ２２，Ｓ３２を制御することによって得られる出力部Ｕ，Ｖ，Ｗに対する複数の接続状態及び／又は複数の電圧値から成るシーケンスを含む。

回転子の位置の算出を目的として電動機２を制御するための具体的なテスト信号が、上記の従来の技術に記載されている。特に、いわゆる「ＩＮＦＯＲＭ（Ｉｎｄｉｒｅｃｔ Ｆｌｕｘ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｂｙ Ｏｎｌｉｎｅ Ｒｅａｃｔａｎｃｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ）方式」によるテスト信号が知られている。好ましくは、電動工具１０は、電動機２を当該ＩＮＦＯＲＭ方式にしたがうテスト信号によって制御するように構成されている。

第１電動機電流及び／又は第２電動機電流が、当該テスト信号に対する応答として変化し得る。電動工具１０は、この第１電動機電流及び／又は第２電動機電流を捕捉し、当該捕捉された電動機電流に基づいて回転子の位置を算出するように構成されている。好ましくは、好ましくは、電動工具１０は、分岐電流ＩＺ１，ＩＺ２，ＩＺ３を第２電動機電流として捕捉し、当該分岐電流ＩＺ１，ＩＺ２，ＩＺ３に基づいて、特に当該分岐電流ＩＺ１，ＩＺ２，ＩＺ３の時間推移及び／又は算出された信号特性に基づいて回転子の位置を算出する。

代わりに又はさらに、電動工具１０は、分岐電流ＩＺ１，ＩＺ２，ＩＺ３のうちの２つの分岐電流を第２電動機電流として捕捉し、当該捕捉された両分岐電流に基づいて、特に当該捕捉された両分岐電流の時間推移及び／又は算出された信号特性に基づいて回転子の位置を算出する。

代わりに又はさらに、電動工具１０は、合計電流ＩＳを第２電動機電流として捕捉し、当該合計電流ＩＳに基づいて、特に当該合計電流ＩＳの時間推移及び／又は算出された信号特性に基づいて回転子の位置を算出する。

複数の分岐電流に基づいて回転子の位置を算出するための具体的な数学的方法は、上記の従来の技術に記載されている。特に、この数学的方法は、ＩＮＦＯＲＭ方式から公知である。好ましくは、電動工具１０は、回転子の位置をＩＮＦＯＲＭ方式にしたがって数学的に算出するように構成されている。

特に、電動工具１０は、当該算出された回転子の位置に基づいて電動機２の制御、特に転流を実行するように構成されている。特に、電動工具１０は、当該算出された回転子の位置を使用して電動機２のセンサレス転流を実行するように構成されている。特に、電動工具１０は、当該算出された回転子の位置に基づいて出力部Ｕ，Ｖ，Ｗに提供された制御信号を提供するように構成されている。好ましくは、電動工具１０は、当該算出された回転子の位置に基づいて出力部Ｕ，Ｖ，Ｗに提供された制御信号を提供し、操作装置５によって入力されるユーザ入力に基づいて、例えば要求された回転数及び／又は要求された回転トルクを提供する。

好ましくは、回転子の位置が新たに算出されるまで、最後に算出された回転子の位置に基づいて電動機２の制御、特に転流を継続するように、電動工具１０は構成されている。例えば、第１電動機電流Ｉ１が、閾値ＳＷの上に存在し、この理由から、電動工具１０が、この時点に対して回転子の位置の算出を実行しないときに、電動工具１０は、電動機２を制御するためにこの時点に対して引き続き当該最後に算出された回転子の位置を使用する。好ましくは、電動工具１０は、算出された最初の回転子の位置に基づいて電動機２を制御することによって回転子１１を９０°だけ電気的に回転させ、回転子１１の新しい回転子の位置が算出されなかったときに、当該最初の回転子の位置に基づいて当該制御を継続する。その結果、電動工具１０は、新しい回転子の位置を算出し、当該新しい回転子の位置に基づいて当該制御を実行するまで、回転子１１は、当該９０°の回転後に電気的に停止したままである。例えば、９０°の回転は、機械的な２極対の場合の４５°の回転に電気的に相当し、機械的な３極対の場合の３０°の回転に電気的に相当する。

以下に、電動機２を制御するための代表的な制御手続きＡＰを、図４及び５を参照して詳しく説明する。当該制御手続きは、電動工具１０の電動機２の回転子の位置を算出するための方式の実施の形態である。

好ましくは、制御手続きＡＰは、電動工具１０によって、特に制御装置４によって実行される。

制御手続きＡＰは、オプションのステップＳ１によって開始する。ステップＳ１では、好ましくは、回転子１１がまだ駆動されず、好ましくは稼働しない状態で、回転子の位置が、第１電動機電流及び／又は第２電動機電流に基づいて算出される。当該回転子の位置の算出後に、オプションのステップＳ２が実行される。ステップＳ２では、電動機２が始動される。すなわち、回転子１１が、駆動され、好ましくは稼働される程度に、特に第１電動機電流が増大される。

制御手続きＡＰが既に稼働している状態で開始される場合は、ステップＳ１及びＳ２は不要であり、好ましくは存在しない。

制御手続きＡＰは、ステップＳ３を続行する。ステップＳ３では、先端工具３を回転させる回転トルクを生成するため、電動機２が制御され、特に巻線１２が通電される。ステップＳ３の場合、第１電動機電流Ｉ１が、閾値ＳＷを超えて増大するように、又は、第１電動機電流Ｉ１が、閾値ＳＷに下に留まるように、巻線１２は急峻に変化するように通電される。

特に、ステップＳ３では、電動機２の制御が、その前のステップ（例えば、Ｓ２，Ｓ５又はＳ８）で算出された回転子の位置に基づいて実行される。

第４ステップでは、第１電動機電流Ｉ１が、閾値ＳＷよりも小さいか否かが検査される。当該検査の結果、第１電動機電流Ｉ１が、閾値ＳＷよりも小さい場合は、制御手続きが、ステップＳ５を続行させる。ステップＳ５では、回転子の位置が、第１電動機電流及び／又は第２電動機電流に基づいて算出される。好ましくは、ステップＳ５では、電動機２、特に巻線１２が、テスト信号によって制御される。さらに、ステップＳ５の場合、好ましくは、当該テスト信号に対する応答として発生する分岐電流ＩＺ１，ＩＺ２，ＩＺ３が捕捉され、回転子の位置が、これらの分岐電流ＩＺ１，ＩＺ２，ＩＺ３に基づいて算出される。次いで、好ましくは、制御手続きＡＰは、ステップＳ３に戻る。

当該検査の結果、第１電動機電流Ｉ１が、閾値ＳＷよりも大きい場合、制御手続きは、ステップＳ６及びＳ７を続行する。

好ましくは、電動機電流Ｉ１が閾値ＳＷの上にあることが検査の結果として判明したことに対する応答として、回転子の位置の算出を第１電動機電流及び／又は第２電動機電流に基づいて実行しないように、電動工具１０は構成されている。特に、電動機電流Ｉ１が閾値ＳＷよりも上にあることが、検査により判明したときに、電動機２の制御をテスト信号によって実行しないように、及び／又は当該テスト信号に対する応答として発生した分岐電流ＩＺ１，ＩＺ２，ＩＺ３の捕捉を実行しないように、及び／又は回転子の位置の算出をこれらの分岐電流ＩＺ１，ＩＺ２，ＩＺ３に基づいて実行しないように、電動工具１０は構成されている。したがって、ステップＳ６及びＳ７では、回転子の位置の算出が、第１電動機電流及び／又は第２電動機電流に基づいて実行されない。

好ましくは、電動機電流Ｉ１が閾値ＳＷの上にあることが検査の結果として判明したことに対する応答として、電動機電流Ｉ１が、閾値ＳＷよりも下になるまで、電動機電流Ｉ１を減少させるように、電動工具１０は構成されている。制御手続きＡＰでは、一般に、電動機２の制御が、ステップＳ６で停止されることによって、当該電動機電流Ｉ１の減少は実行される。例えば、電動機２の電動機フェーズ（Ｍｏｔｏｒｐｈａｓｅｎ）、特に制御信号が遮断される。一般に、巻線１２に通電する電流が減少するように、制御回路８が制御される。例えば、全ての第１スイッチＳ１１，Ｓ２１，Ｓ３１が開かれ（すなわち、「非道通」に設定され）、全ての第２スイッチＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３が閉じられる（すなわち、「導通」に設定される）。この代わりに、全ての第１スイッチＳ１１，Ｓ２１，Ｓ３１が閉じられ、全ての第２スイッチＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３が開かれる。

ステップＳ７では、第１電動機電流Ｉ１が、閾値ＳＷよりも下に低下するまで、例えば、電動機２の依然として停止されている制御が保持される。

好ましくは、第１電動機電流Ｉ１が、閾値ＳＷよりも下に減少した後に、回転子の位置の算出を第１電動機電流及び／又は第２電動機電流に基づいて実行するように、電動工具１０は構成されている。一般に、当該回転子の位置の算出は、ステップＳ８で実行される。

制御手続きは、ステップＳ３を続行する。好ましくは、回転子の位置の算出後に、一般にステップＳ３中に、第１電動機電流Ｉ１を閾値ＳＷの上に増大させるように、電動工具は構成されている。

以下に、電動機の制御時に、特に制御手続きＡＰの実行時に進行する様々なフェーズを、図５を参照して説明する。

図５は、第１電動機電流Ｉ１の時間推移を電動工具１０の連続する複数の駆動フェーズと一緒に示す。一般に、これらの駆動フェーズは、位置算出フェーズＰＰ１，ＰＰ２，ＰＰ３、回転トルクフェーズＤＰ１，ＤＰ２及び減少フェーズＲＰ１，ＲＰ２を含む。

一般に、駆動フェーズは、位置算出フェーズ、回転トルクフェーズ、減少フェーズの順番で連続して実行される。好ましくは、これらの駆動フェーズは、上記の順序で複数回、特に連続して繰り返される。図示された例では、これらの駆動フェーズは、第１位置算出フェーズＰＰ１、第１回転トルクフェーズＤＰ１、第１減少フェーズＲＰ１、第２位置算出フェーズＰＰ２、第２回転トルクフェーズＤＰ２、第２減少フェーズＲＰ２、第３位置算出フェーズＰＰ３の順序で連続して実行される。

好ましくは、電動工具１０は、第１位置算出フェーズＰＰ１で開始するように構成されている。第１位置算出フェーズＰＰ１では、第１電動機電流Ｉ１が、閾値ＳＷの下にある。電動工具１０は、第１位置算出フェーズＰＰ１中に回転子の位置を第１電動機電流及び／又は第２電動機電流に基づいて算出するように構成されている。

第１位置算出フェーズＰＰ１では、特にステップＳ２が実行され、ステップＳ１が、ステップＳ２の前のオプションとして実行される。

好ましくは、電動工具１０は、位置算出フェーズ後に回転トルクフェーズＤＰ１を実行し、第１位置算出フェーズＰＰ１中に第１電動機電流Ｉ１を閾値ＳＷの上に増大させるように構成されている。好ましくは、電動工具１０は、第１回転トルクフェーズＤＰ１中に回転子の位置の算出を第１電動機電流及び／又は第２電動機電流に基づいて実行しないように構成されている。

第１回転トルクフェーズＤＰ１では、特にステップＳ３及びＳ４が実行される。

好ましくは、電動工具１０は、第１回転トルクフェーズＤＰ１中に電動機２を制御するために第１位置算出フェーズＰＰ１中に算出された回転子の位置を使用する。

好ましくは、電動工具１０は、第１回転トルクフェーズＤＰ１後に第１減少フェーズＲＰ１を実行し、第１減少フェーズＲＰ１中に第１電動機電流Ｉ１を閾値ＳＷの下に減少させるように構成されている。

第１減少フェーズでは、特にステップＳ６及びＳ７が実行される。

特に、第１電動機電流Ｉ１が、閾値ＳＷよりも小さいことを、電動工具１０が検査中に確認したときに、好ましくは、電動工具１０は、第２位置算出フェーズＰＰ２を続行する。電動工具１０は、第１位置算出フェーズＰＰ１と同様に第２位置算出フェーズＰＰ２を実行し、後続する複数の駆動フェーズを上記のように続行する。

１ 電気駆動部
２ 電動機
３ 先端工具
４ 制御装置
５ 操作装置
６ エネルギー貯蔵部
７ グリップ
８ 制御回路
９ 固定子
１０ 電動工具
１１ 回転子
１２ 巻線部
１４ 永久磁石
１５ 軸
ＳＷ 閾値
Ｉ１ 第１電動機電流
ＩＺ１ 分岐電流
ＩＺ２ 分岐電流
ＩＺ３ 分岐電流
ＩＳ 合計電流
Ｕ 第１出力部
Ｖ 第２出力部
Ｗ 第３出力部
ＡＰ１ 第１接続点
ＡＰ２ 第２接続点
Ｕｄ 供給電圧
ＳＺ１ 回路分岐部
ＳＺ２ 回路分岐部
ＳＺ３ 回路分岐部
Ｓ１１ 第１スイッチ
Ｓ２１ 第１スイッチ
Ｓ３１ 第１スイッチ
Ｓ１２ 第２スイッチ
Ｓ２２ 第２スイッチ
Ｓ３２ 第２スイッチ
ＺＭ１ 分岐電流測定装置
ＺＭ２ 分岐電流測定装置
ＺＭ３ 分岐電流測定装置
ＳＭ 合計電流測定装置
ＩＳ 合計電流
ＡＰ 制御手続き
ＰＰ１，ＰＰ２，ＰＰ３ 位置算出フェーズ
ＤＰ１，ＤＰ２ 回転トルクフェーズ
ＲＰ１，ＲＰ２ 減少フェーズ

Claims (17)

1. 電動工具（１０）、特に電動ドライバの電動機（２）の回転子の位置を算出するための方法であって、
   第１電動機電流（Ｉ１）が閾値（ＳＷ）の下にあるか否かを確認するステップ（Ｓ４）と、前記第１電動機電流（Ｉ１）が前記閾値（ＳＷ）の下にあることを確認したことに対する応答として、前記電動機（２）の回転子の位置を前記第１電動機電流（Ｉ１）及び／又は第２電動機電流に基づいて算出するステップ（Ｓ５）とを有する当該方法。
2. 前記第１電動機電流（Ｉ１）が前記閾値（ＳＷ）を超えていることは、前記電動機（２）の磁気飽和を示す請求項１に記載の方法。
3. 前記第１電動機電流（Ｉ１）が前記閾値（ＳＷ）の下にあるか否かを確認し（Ｓ４）、前記第１電動機電流（Ｉ１）が前記閾値（ＳＷ）の上にあることを確認したことに対する応答として、前記回転子の位置を前記第１電動機電流（Ｉ１）及び／又は前記第２電動機電流に基づいて算出しないことをさらに有する請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記第１電動機電流（Ｉ１）が前記閾値（ＳＷ）の上にあることを確認したことに対する応答として、前記第１電動機電流（Ｉ１）が、前記閾値（ＳＷ）の下になるまで、前記電動機電流（Ｉ１）を減少させること（Ｓ６，Ｓ７）をさらに有する請求項１～３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記第１電動機電流（Ｉ１）を前記閾値（ＳＷ）の下に減少させた後に、前記回転子の位置を前記第１電動機電流及び／又は第２電動機電流に基づいて算出することをさらに有する請求項４に記載の方法。
6. 前記回転子の位置を算出した後に、前記第１電動機電流（Ｉ１）を前記閾値（ＳＷ）の上に増大させることをさらに有する請求項５に記載の方法。
7. 前記電動機（１０）の制御時に、位置算出フェーズ（ＰＰ１，ＰＰ２，ＰＰ３）と回転トルクフェーズ（ＤＰ１，ＤＰ２）と減少フェーズ（ＲＰ１，ＲＰ２）とが連続して実行される請求項１～６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記第１電動機電流（Ｉ１）が前記閾値（ＳＷ）の下にあることに対する応答として、前記位置算出フェーズ（ＰＰ１，ＰＰ２，ＰＰ３）が実行され、前記位置算出フェーズ（ＰＰ１，ＰＰ２，ＰＰ３）中に、前記回転子の位置が、前記第１電動機電流及び／又は第２電動機電流に基づいて算出される請求項７に記載の方法。
9. 前記回転トルクフェーズ（ＤＰ１，ＤＰ２）が、前記位置算出フェーズ（ＰＰ１，ＰＰ２，ＰＰ３）後に実行され、前記回転トルクフェーズ（ＤＰ１，ＤＰ２）中に、前記第１電動機電流（Ｉ１）が、前記閾値（ＳＷ）の上に増大され、前記位置算出フェーズ（ＰＰ１，ＰＰ２，ＰＰ３）中に、前記回転子の位置の算出が、前記第１電動機電流及び／又は第２電動機電流に基づいて実行されない請求項７又は８に記載の方法。
10. 前記回転トルクフェーズ（ＤＰ１，ＤＰ２）の後に、前記減少フェーズ（ＲＰ１，ＲＰ２）が実行され、前記減少フェーズ（ＲＰ１，ＲＰ２）中に、前記第１電動機電流（Ｉ１）が、前記閾値（ＳＷ）の下に減少される請求項７～９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記位置算出フェーズ（ＰＰ１，ＰＰ２，ＰＰ３）と前記回転トルクフェーズ（ＤＰ１，ＤＰ２）と前記減少フェーズ（ＲＰ１，ＲＰ２）とが、上記の順序で連続して複数回繰り返される請求項７～１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 前記電動機（２）の制御、特に転流が、当該算出された回転子の位置に基づいて実行される請求項１～１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 前記電動機（２）は、ブラシレス直流電動機である請求項１～１２のいずれか１項に記載の方法。
14. テスト信号を前記電動機（２）に入力し、前記テスト信号に対する前記第１電動機電流及び／又は第２電動機電流の応答に基づいて前記回転子の位置を算出することをさらに有する請求項１～１３のいずれか１項に記載の方法。
15. 電動機（２）を有する電動工具（１０）、特に電動ドライバであって、
    第１電動機電流（Ｉ１）が、閾値（ＳＷ）の下にあるか否かを確認し、前記第１電動機電流（Ｉ１）が前記閾値（ＳＷ）の下にあることを確認したことに対する応答として、前記電動機（２）の回転子の位置を前記第１電動機電流（Ｉ１）及び／又は第２電動機電流に基づいて算出するように構成されている当該電動工具（１０）。
16. 請求項１～１４のいずれか１項に記載の方法を実行するように構成されている請求項１５に記載の電動工具（１０）。
17. 電動機（２）を有する電動工具（１０）用の制御装置（４）であって、
    第１電動機電流（Ｉ１）が、閾値（ＳＷ）の下にあるか否かを確認し、前記第１電動機電流（Ｉ１）が前記閾値（ＳＷ）の下にあることを確認したことに対する応答として、前記電動機（２）の回転子の位置を前記第１電動機電流（Ｉ１）及び／又は第２電動機電流に基づいて算出するように構成されている当該制御装置（４）。

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