JP2024512440A - 設定可能なモーター固定子巻線を含む電動工具 - Google Patents

Abstract

電気モーターを含む電動工具。電気モーターは、複数の固定子巻線と、複数の固定子巻線を第１の構成又は第２の構成で選択的に結合するための複数のスイッチと、複数のスイッチに接続されたコントローラとを含む。コントローラは、複数のスイッチを制御して、複数の固定子巻線を第１の構成に設定することと、電動工具の状態を監視することと、電動工具の状態に基づいて、複数のスイッチを制御して、複数の固定子巻線を第２の構成に設定することとを行うように構成される。【選択図】図２２Ａ

Description

関連出願
本出願は、２０２１年３月２６日出願の米国仮特許出願第６３／１６６，４５２号明細書の利益を主張するものであり、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本明細書に記載する実施形態は、設定可能なモーター固定子巻線を含む電動工具を提供する。

本明細書に記載する電動工具は、複数の固定子巻線を含む電気モーターと、複数の固定子巻線を第１の構成又は第２の構成で選択的に結合するための複数のスイッチと、複数のスイッチに接続されたコントローラとを含む。コントローラは、複数のスイッチを制御して、複数の固定子巻線を第１の構成に設定することと、電動工具の状態を監視することと、電動工具の状態に基づいて、複数のスイッチを制御して、複数の固定子巻線を第２の構成に設定することとを行うように構成される。

一部の態様では、コントローラは、複数のスイッチを制御して、複数の固定子巻線を第２の構成に設定する前に、複数のスイッチを制御して、ある時間にわたってモーターを惰性回転させるように更に構成される。

一部の態様では、電動工具は、握力を検出するように構成された力覚センサを更に含み、状態は、握力が握力閾値以上であることである。

一部の態様では、電動工具は、蓄熱器及び温度センサの少なくとも１つを更に含む。コントローラは、蓄熱器及び温度センサの少なくとも１つを使用して、モーターの温度を決定するように更に構成され、状態は、モーターの温度が温度閾値以上であることである。

一部の態様では、電動工具は、バッテリーパックを受けるように構成されたバッテリーパックインターフェースを更に含み、状態は、バッテリーパックインターフェースによって受けられたバッテリーパックの種類である。

一部の態様では、複数の固定子巻線は、複数のスイッチに接続された複数の相を含み、複数の相は、第１の相、第２の相及び第３の相を含む。

一部の態様では、複数の相は、第４の相を更に含み、複数のスイッチは、第１のスイッチ、第２のスイッチ及び第３のスイッチを含み、及び第１のスイッチは、第１の相と第４の相との間に接続され、第２のスイッチは、第３の相と第３のスイッチとの間に接続され、且つ第３のスイッチは、第２の相と第２のスイッチとの間に接続される。

一部の態様では、複数のスイッチは、第１のスイッチ、第２のスイッチ、第３のスイッチ、第４のスイッチ及び第５のスイッチを含み、及び複数の固定子巻線は、第１の固定子巻線対、第２の固定子巻線対及び第３の固定子巻線対を含む。

一部の態様では、第１のスイッチは、第２の固定子巻線対と第１の固定子巻線対との間に接続され、第２のスイッチは、第１の固定子巻線対と第１の相との間に接続され、第３のスイッチは、第２の固定子巻線対と第２の相との間に接続され、第４のスイッチは、第３の相と第３の固定子巻線対との間に接続され、及び第５のスイッチは、第３の固定子巻線対と第１の固定子巻線対との間に接続される。

一部の態様では、第１の構成は、デルタ構成であり、及び第２の構成は、ワイ構成である。

一部の態様では、コントローラは、電動工具の状態に基づいて、複数のスイッチを制御して、複数の固定子巻線を第２の構成に設定した後、電動工具の状態を監視することと、電動工具の状態に基づいて、複数のスイッチを制御して、複数の固定子巻線を第１の構成に設定することとを行うように更に構成される。

一部の態様では、状態は、トルク値であり、及びコントローラは、複数のスイッチを制御して、コントローラが複数のスイッチを制御して複数の固定子巻線を第１の構成に設定する場合のトルク値よりも高いトルク値において、複数の固定子巻線を第２の構成に設定する。

本明細書で説明する電動工具は、複数の固定子巻線を有する電気モーターであって、複数の固定子巻線の各々は、第１の相巻線及び第２の相巻線を含む、電気モーターと、第１の相巻線及び第２の相巻線を第１の構成及び第２の構成で選択的に結合するための複数のスイッチと、複数のスイッチに接続されたコントローラとを含む。コントローラは、複数のスイッチを制御して、第１の相巻線及び第２の相巻線の各々を第１の構成に設定することと、電動工具の状態を監視することと、電動工具の状態に基づいて、複数のスイッチを制御して、第１の相巻線及び第２の相巻線の各々を第２の構成に設定することとを行うように構成される。

一部の態様では、方法は、複数のスイッチを制御して、複数の固定子巻線を第２の構成に設定する前に、複数のスイッチを制御して、ある時間にわたってモーターを惰性回転させることを更に含む。

一部の態様では、複数の固定子巻線は、複数のスイッチに接続された複数の相を含み、及び複数の相は、第１の相、第２の相及び第３の相を含む。

一部の態様では、複数の相は、第４の相を更に含み、複数のスイッチは、第１のスイッチ、第２のスイッチ及び第３のスイッチを含み、及び第１のスイッチは、第１の相と第４の相との間に接続され、第２のスイッチは、第３の相と第３のスイッチとの間に接続され、且つ第３のスイッチは、第２の相と第２のスイッチとの間に接続される。

一部の態様では、電気モーターの状態は、電気モーターの回転子の位置である。

本明細書で説明する方法は、電気モーターを動作させることを提供する。電気モーターは、複数の固定子巻線を含む。方法は、複数のスイッチを制御して、複数の固定子巻線を第１の構成に設定することと、電気モーターの状態を監視することと、電気モーターの状態に基づいて、複数のスイッチを制御して、複数の固定子巻線を第２の構成に設定することとを含む。

一部の態様では、第１の構成は、並列構成であり、及び第２の構成は、直列構成である。

一部の態様では、複数のスイッチは、第１の相巻線及び第２の相巻線の各々を第１の構成又は第２の構成に設定するための少なくとも１８個のスイッチを含む。

いずれかの実施形態について詳細に説明する前に、実施形態は、その適用において、以下の記述に記載するか又は添付の図面に示す要素の構成及び配置の詳細に限定されないことを理解されたい。これらの実施形態は、様々な態様で実施又は実行することができる。本明細書で用いる語法及び用語は、説明目的のためのものであり、本発明を限定するものとみなすべきでないことも理解されたい。「含む」、「包含する」又は「有する」及びこれらの変化形の使用は、以降に列挙する項目及びそれらの均等物並びに追加的な項目を包含するものとする。別段の明示又は限定がない限り、「取り付けられる」、「接続される」、「支持される」及び「結合される」という用語並びにその変化形は、広い意味で使用され、直接的及び間接的の両方での取り付け、接続、支持及び結合を含む。

加えて、実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア及び電子コンポーネント又はモジュールを含み得、これらは、考察の目的のために、コンポーネントの大部分がハードウェアのみで実装されているかのように図示及び説明される場合があることを理解されたい。しかしながら、当業者は、この詳細な説明を読むことに基づいて、少なくとも１つの実施形態において、電子ベースの態様が、マイクロプロセッサ及び／又は特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）等の１つ以上の処理ユニットによって実行可能なソフトウェア（例えば、非一時的コンピュータ可読媒体に格納される）で実装され得ることを認識するであろう。このため、複数のハードウェア及びソフトウェアベースの装置並びに複数の異なる構造的構成部品は、実施形態を実装するために利用され得ることに留意されたい。例えば、本明細書で説明する「サーバ」「コンピューティングデバイス」、「コントローラ」、「プロセッサ」等は、１つ以上の処理ユニット、１つ以上のコンピュータ可読媒体モジュール、１つ以上の入力／出力インターフェース及びコンポーネントを接続する種々の接続手段（例えば、システムバス）を含むことができる。

量又は状態との関連で用いる相対用語、例えば「約」、「ほぼ」、「実質的に」等は、記述された値を含み、文脈で言及された意味を有する（例えば、それらの用語は、少なくとも測定精度に関連付けられた誤差、特定の値に関連付けられた度合いの誤差［例えば、製造公差、組み立て公差、使用公差等］を含む）ことが当業者に理解されるであろう。かかる用語は、２つの端点の絶対値により定義される範囲を示すものとも考えるべきである。例えば、「約２～約４」という表現は、「２～４」の範囲も示す。相対用語は、示された値のある百分率（例えば、１％、５％、１０％又はそれを超える）の増減を指す場合がある。

特定の図面は、特定の装置内にあるハードウェア及びソフトウェアを例示するが、これらの描写は、例示を目的としているにすぎないと理解すべきである。本明細書で１つのコンポーネントにより実行されると記載される機能は、複数のコンポーネントにより分散的に実行され得る。同様に、複数のコンポーネントにより実行される機能は、まとめて１つのコンポーネントにより実行され得る。幾つかの実施形態において、例示されたコンポーネントは、結合されるか、又は別々のソフトウェア、ファームウェア及び／若しくはハードウェアに分割され得る。例えば、ロジック及び処理は、単一の電子プロセッサ内にあり、且つそれにより実行されるのではなく、複数の電子プロセッサに分散され得る。これらがどのように結合又は分割されるにせよ、ハードウェア及びソフトウェアコンポーネントは、同じコンピューティングデバイス上にあるか、又は１つ以上のネットワーク若しくは他の適当な通信リンクにより接続される異なるコンピューティングデバイス間で分散され得る。同様に、特定の機能を実行すると記載される構成要素は、本明細書に記載されない追加の機能も実行し得る。例えば、特定の態様で「構成された」デバイス又は構造は、少なくともその態様で構成されるが、明示的に列挙しない態様でも構成され得る。

実施形態の他の態様は、詳細な説明及び添付図面を考慮することによって明らかになるであろう。

本明細書で説明する実施形態による電動工具を示す。 本明細書で説明する実施形態による図１の電動工具のコントローラのブロック図を示す。 図１の電動工具に組み込まれたブラシレスＤＣモーターの内蔵回転子及び内部軸受を示す。 図１の電動工具に組み込まれたブラシレスＤＣモーターの内蔵回転子及び内部軸受を示す。 図１の電動工具に組み込まれたブラシレスＤＣモーターの内蔵回転子及び内部軸受を示す。 図１の電動工具に組み込まれたブラシレスＤＣモーターの外側固定子を示す。 複数の界磁巻線を含むモーター固定子を示す。 モーター固定子デルタ結線構成を示す。 モーター固定子ワイ結線構成を示す。 ワイ及びデルタ結線構成におけるモーターのトルク－速度曲線を示す。 ワイ及びデルタ結線構成におけるモーターのトルク－電流曲線を示す。 モーターをワイ又はデルタ構成に設定するための回路を示す。 モーターをデルタ構成に設定するための技術を示す。 モーターをワイ構成に設定するための技術を示す。 本明細書で説明する実施形態による、モーター構成を変更するためのプロセスである。 本明細書で説明する実施形態による、モーター構成を変更するためのプロセスである。 本明細書で説明する実施形態による、モーター構成を変更するためのプロセスである。 モーターをワイ又はデルタ構成に設定するための回路を示す。 モーターをデルタ構成に設定するための技術を示す。 モーターをワイ構成に設定するための技術を示す。 本明細書で説明する実施形態による、モーター構成を変更するためのプロセスである。 本明細書で説明する実施形態による、モーター構成を変更するためのプロセスである。 本明細書で説明する実施形態による、モーター構成を変更するためのプロセスである。 デルタ－ワイモーター構成のトルク－速度曲線を示す。 デルタ－ワイモーター構成のトルク－速度曲線を示す。 デルタ－ワイモーター構成のトルク－速度曲線を示す。 デルタ－ワイモーター構成のトルク－速度曲線及びデルタ構成とワイ構成との間の切り替えを示す。 デルタ－ワイモーター構成のトルク－速度曲線及びデルタ構成とワイ構成との間の切り替えを示す。 デルタ－ワイモーター構成のトルク－電力曲線を示す。 並列構成のモーター固定子極を示す。 直列構成のモーター固定子極を示す。 モーター固定子極を直列構成と並列構成との間で切り替えるための回路を示す。 並列及び直列接続構成における固定子巻線のトルク－速度曲線を示す。 並列及び直列接続構成における固定子巻線のトルク－電流曲線を示す。 本明細書で説明する実施形態による、モーター構成を変更するためのプロセスである。 本明細書で説明する実施形態による、モーター構成を変更するためのプロセスである。 本明細書で説明する実施形態による、モーター構成を変更するためのプロセスである。 本明細書で説明する実施形態による、モーターを設定するためのスイッチング回路を示す。 図２３のスイッチング回路を駆動するためのブートストラップチャージポンプ回路及びゲートドライバを示す。 本明細書で説明する実施形態による外側回転子電気モーターを示す。 本明細書で説明する実施形態による図２５の外側回転子電気モーターの断面図を示す。

図１は、幾つかの実施形態による例示的な電動工具１００を示す。電動工具１００は、ハウジング１０５、バッテリーパックインターフェース１１０、ドライバー１１５（例えば、チャック又はビットホルダー）、モーターハウジング１２０、トリガー１２５及びハンドル１３０を含む。モーターハウジング１２０は、モーター２７５（図２を参照されたい）を収容する。長手方向軸１３５は、ドライバー１１５からモーターハウジング１２０の後部を通して延びる。動作中、ドライバー１１５は、長手方向軸１３５を中心に回転する。長手方向軸１３５は、ハンドル１３０と概ね垂直であり得る。図１は、回転出力を有する特定の電動工具１００を示すが、本明細書で説明するモーター構成制御は、複数の種類の電動工具、例えばドリル、ドライバー、電動式スクリュードライバー、電動式ラチェット、グラインダー、直角ドリル、ロータリーハンマー、管ねじ切盤、レシプロソー、チェーンソー、クリンパ、ポールソー、丸鋸、切断鋸、ダイ・グラインダー、テーブルソー、真空掃除機、くり抜き機、オーガー、耕うん機、刈払機、オフロード車両、芝刈機、材料運搬カート、打抜き切断工具、ケーブル引取機／送り機、液圧式ポンプ、ＰＥＸエキスパンダー、電動式ストラップ巻上機、集塵機、二段階液圧式ツール又は別の種類のツールなどと共に使用され得ることが企図される。

電動工具１００のコントローラ２００を図２に示す。コントローラ２００は、電動工具１００の様々なモジュール又は構成要素に電気的及び／又は通信可能に接続される。例えば、図示したコントローラ２００は、インジケータ又はユーザインターフェース２４５、１つ以上のセンサ２５０（例えば、速度センサ、電圧センサ、温度センサ、加速度計、近接センサ、ホール効果センサ、力又はグリップ圧センサ等）、トリガー１２５（トリガースイッチ２５５を介して）、電力スイッチングネットワーク２６０及び電力入力ユニット２６５に接続される。一部の実施形態では、電動工具１００は、加えて又は代わりに、モーター２７５の温度を決定する（例えば、計算する、推定する等）ためにコントローラ２００が使用することができる、蓄熱器を含む。一部の実施形態では、蓄熱器を使用して、電動工具１００の他のコンポーネント、例えば端子、バルクキャップ及び熱に弱い電動工具１００の他のコンポーネントなどの温度を決定する（例えば、計算する、推定する等）ことができる。

コントローラ２００は、コントローラ２００及び／又は電動工具１００内のコンポーネント及びモジュールに電力、動作制御及び保護を提供する複数の電気及び電子コンポーネントを含む。例えば、コントローラ２００は、とりわけ、処理ユニット２０５（例えば、マイクロプロセッサ、電子プロセッサ、電子コントローラ、マイクロコントローラ又は別の適切なプログラマブルデバイス）、メモリ２２５、入力ユニット２３０及び出力ユニット２３５を含む。処理ユニット２０５は、とりわけ、制御ユニット２１０、算術論理ユニット（「ＡＬＵ」）２１５及び複数のレジスタ２２０（図２ではレジスタ群として示す）を含み、公知のコンピュータアーキテクチャ（例えば、修正ハーバードアーキテクチャ、フォンノイマンアーキテクチャ等）を用いて実装される。処理ユニット２０５、メモリ２２５、入力ユニット２３０及び出力ユニット２３５並びにコントローラ２００に接続された様々なモジュールは、１つ以上の制御バス及び／又はデータバス（例えば、共通バス２４０）によって接続される。制御バス及び／又はデータバスは、説明のために、図２では大まかに示されている。様々なモジュール及びコンポーネント間の相互接続及び通信のための１つ以上の制御バス及び／又はデータバスの使用については、本明細書で説明する実施形態を検討することで当業者に分かるであろう。

メモリ２２５は、非一時的コンピュータ可読媒体であり、例えば、プログラム記憶領域及びデータ記憶領域を含む。プログラム記憶領域及びデータ記憶領域は、ＲＯＭ、ＲＡＭ（例えば、ＤＲＡＭ、ＳＤＲＡＭなど）、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、ハードディスク、ＳＤカード又は他の適切な磁気式、光学式、物理的若しくは電子的メモリデバイスなど、異なるタイプのメモリの組み合わせを含み得る。処理ユニット２０５は、メモリ２２５に接続され、メモリ２２５のＲＡＭ（例えば、実行中に）、メモリ２２５のＲＯＭ（例えば、一般的に永続的に）又は別のメモリ若しくはディスクなどの別の非一時的なコンピュータ可読媒体に記憶することができるソフトウェア命令を実行する。電動工具１００の実装に含まれるソフトウェアは、コントローラ２００のメモリ２２５に記憶することができる。ソフトウェアは、例えば、ファームウェア、１つ以上のアプリケーション、プログラムデータ、フィルタ、規則、１つ以上のプログラムモジュール及び他の実行可能命令を含む。コントローラ２００は、メモリ２２５から、とりわけ、本明細書で説明される制御プロセス及び方法に関する命令を取得し、実行するように構成される。他の実施形態では、コントローラ２００は、追加的な、より少ない又は異なるコンポーネントを含む。

コントローラ２００は、ユーザによるトリガー１２５の作動に応答して、モーター２７５を駆動してドライバー１１５を回転させる。ドライバー１１５は、出力シャフトを介してモーター２７５に結合され得る。トリガー１２５を押し下げるとトリガースイッチ２５５が作動され、これにより信号がコントローラ２００に出力されて、モーター２７５、従ってドライバー１１５が駆動される。一部の実施形態では、コントローラ２００は、電力スイッチングネットワーク２６０（例えば、ＦＥＴスイッチングブリッジ）を制御して、モーター２７５を駆動する。例えば、電力スイッチングネットワーク２６０は、複数のハイサイドスイッチング素子（例えば、ＦＥＴ）及び複数のローサイドスイッチング素子を含み得る。コントローラ２００は、複数のハイサイドスイッチング素子及び複数のローサイドスイッチング素子の各ＦＥＴを制御して、モーター２７５の各相を駆動し得る。トリガー１２５が解放されると、コントローラ２００は、モーター２７５にブレーキ力を加え得る。例えば、電力スイッチングネットワーク２６０を制御して、より迅速にモーター２７５を減速させ得る。一部の実施形態では、進相及び弱め界磁技術を実装して、（例えば、モーター速度に基づいて）モーター２７５を駆動するために使用される導通角を制御する。一部の実施形態では、モーター２７５の無負荷速度は、所定の最大値に制限される。一部の実施形態では、電動工具１００は、動力伝達ボックスを含まない。むしろ、電動工具１００の出力は、モーターによって直接的に駆動される（例えば、単一速度電動工具）。

インジケータ２４５もコントローラ２００に接続され、コントローラ２００から制御信号を受信して、電源をオン及びオフにするか、又は他に電動工具１００の異なる状態に基づく情報を伝達する。インジケータ２４５には、例えば、１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）、表示画面等が含まれる。インジケータ２４５は、電動工具１００の状態又は電動工具１００に関連した情報を表示するように構成され得る。例えば、インジケータ２４５は、充電容量又は充電状態などの、バッテリーパック１５０の充電状態に関係した情報を表示し得る。インジケータ２４５は、電動工具１００の故障状態又は他の異常に関係した情報も表示し得る。視覚的なインジケータに加えて又はその代わりに、インジケータ２４５は、スピーカー又は触覚フィードバック機構も含んで、可聴の又は触知できる出力を通して情報をユーザに伝達し得る。一部の実施形態では、インジケータ２４５は、モーター２７５の構成に関係した情報を表示する。例えば、１つ以上のＬＥＤが、モーター２７５のデルタ構成又はワイ構成に基づいて作動される。

バッテリーパックインターフェース１１０は、コントローラ２００に接続され、バッテリーパック１５０と結合するように構成される。バッテリーパックインターフェース１１０は、電動工具１００をバッテリーパック１５０とインターフェースさせる（例えば、機械的に、電気的に、且つ通信可能に接続させる）ように構成されそのように動作可能な、機械的な構成要素（例えば、バッテリーパック受取部）と電気的な構成要素との組み合わせを含む。バッテリーパックインターフェース１１０は、電力入力ユニット２６５に結合される。バッテリーパックインターフェース１１０は、バッテリーパック１５０から受け取った電力を電力入力ユニット２６５に伝送する。電力入力ユニット２６５は、バッテリーパックインターフェース１１０を介して受け取った、コントローラ２００への電力を調整又は制御するための能動コンポーネント及び／又は受動コンポーネント（例えば、電圧降圧コントローラ、電圧変換器、整流器、フィルタなど）を含む。一部の実施形態では、バッテリーパックインターフェース１１０は、電力スイッチングネットワーク２６０にも結合される。コントローラ２００によって制御される、電力スイッチングネットワーク２６０の動作は、電力がどのようにモーター２７５に供給されるかを決定する。

図３Ａ～図３Ｃは、モーター２７５又はモーター２７５の様々な部分を示す。モーター２７５は、ブラシレス直流（「ＢＬＤＣ」）モーターである。図３Ａ～図３Ｃに示すように、モーター２７５は、軸方向の長さを短くできる特徴を含み、これによりツールハウジングをより小型化し、且つ／又はツールハウジング内の他のコンポーネント用のスペースを増やすことが可能になる。モーター２７５は、回転子３００、前部軸受３０５、後部軸受３１０（総称して軸受３０５、３１０と呼ばれる）、モーター２７５の固定子エンベロープ内部の位置センサボードアセンブリ３１５及びシャフト３３０を含む。固定子エンベロープとは、回転子軸３２５の長さに沿った、固定子コイル３２０の端部間のスペースである。回転子３００、軸受３０５、３１０及び位置センサボードアセンブリ３１５を固定子エンベロープ内の凹所に置くと、モーター２７５を軸方向によりコンパクトにすることができる。本明細書では、軸方向とは、モーター２７５のシャフト３３０の長さに沿って（即ち中心軸に沿って）延びる方向を指す一方、半径方向とは、シャフト３３０の長さ（即ち中心軸）から放射状に延びる方向を指す。回転子３００は、完全に固定子エンベロープ内にあるものとして示されている。一部の実施形態では、軸受３０５、３１０及び位置センサボードアセンブリ３１５も完全に固定子エンベロープ内にある。一部の実施形態では、位置センサボードアセンブリ３１５は、完全に固定子エンベロープ内にあるが、軸受３０５、３１０の一方又は両方は、部分的に固定子エンベロープ内にあり、部分的に固定子エンベロープ外にある。一部の実施形態では、軸受３０５、３１０は、完全に固定子エンベロープ内にあるが、位置センサボードアセンブリ３１５は、固定子エンベロープの部分的に内側にあり且つ部分的に外側にある。一部の実施形態では、位置センサボードアセンブリ３１５及び一方の軸受（例えば、前部軸受３０５又は後部軸受３１０のいずれか）は、完全に固定子エンベロープ内にあるが、他方の軸受（例えば、前部軸受３０５又は後部軸受３１０の他方）は、固定子エンベロープの部分的に内側にあり且つ部分的に外側にある。

位置センサボードアセンブリ３１５は、ホール効果センサ（又は他の位置センサ）を含んで、モーター２７５の回転位置、速度及び加速度の１つ以上を検出する。一部の実施形態では、センサのないモーター制御が採用され、ホール効果センサが不要である。位置センサボードアセンブリ３１５は、コントローラ２００を有する電動工具１００内の制御ＰＣＢに電気的に結合される。位置センサボードアセンブリ３１５は、モーターシャフト／スピンドル３３０とモーター軸受の１つ（例えば、前部軸受３０５）の両方を受け入れる貫通穴を含む。固定子エンベロープ内の凹所に位置センサボードアセンブリ３１５を置くことにより、回転子磁石３３５が、ホールセンサのより近くに位置するようになり、これにより、回転子磁石３３５及び／又は回転子３００を軸方向に延ばすことなく、回転子の位置検出が改善される。

モーター２７５は、回転子磁石３３５（例えば、永久磁石）を備えた回転子３００と、回転子３００を駆動するように選択的に通電されるコイル巻線を備えた外側固定子３４０とを含む。図３Ｄを参照すると、外側固定子３４０は、固定子３４０の前側に第１の固定子エンドキャップ３５０を有し、固定子３４０の後ろ側に第２の固定子エンドキャップ３５５を有する固定子フレーム３４５を含む。第１の固定子エンドキャップ３５０及び第２の固定子エンドキャップ３５５は、単一の部品（即ち固定子フレーム３４５）として一体的に形成され得るか、又は代わりに２つの別個の部品であって、一緒になって固定子フレーム３４５を形成する２つの別個の部品であり得る。固定子フレーム３４５は、射出成形プロセスにより、例えば固定子積層スタックを含む型内に樹脂材料を注入することにより形成され得る。従って、固定子フレーム３４５は、硬化された樹脂から形成された一体構造であり得る。固定子３４０は、複数の固定子積層体を含む。固定子積層体及び固定子フレーム３４５は、歯３６０を含み、この歯の周りにコイルが巻かれる。各固定子歯３６０間には、固定子３４０の内側半径方向端部においてギャップ３６５がある。

図４は、複数の固定子極を含むモーター固定子３４０を示す。固定子極は、一般に、Ｕ、Ｖ及びＷ又は代わりにＡ、Ｂ及びＣと指定される固定子相として識別される。固定子３４０の各相は、２つの相巻線を含む。具体的には、Ｕ相は、第１の相巻線４００及び第２の相巻線４０５を含む。Ｖ相は、第１の相巻線４１０及び第２の相巻線４１５を含む。Ｗ相は、第１の相巻線４２０及び第２の相巻線４２５を含む。図４では、固定子３４０は、３つの相を含み、各相は、２つの相巻線を含むものとして示されているが、一部の実施形態では、固定子３４０は、３つより多い相又は３つより少ない相を含む。例えば、固定子３４０は、単層、２相、４相、５相、６～１０相又は１０より多い相（例えば、１０～２０相）を含むことができる。一部の実施形態では、各相は、３つ以上の相巻線も含む。例えば、各相は、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ、９つ、１０又は１０より多い（例えば、１０～２０）の相巻線を含み得る。モーター固定子３４０が２つの固定子極を含む実施形態では、固定子３４０の各相は、１つの相巻線を含み得る。

固定子３４０の相巻線は、様々なモーター構成で接続され得る。図５Ａ及び図５Ｂは、固定子３４０の２つの可能なモーター構成を示す。図５Ａは、固定子３４０のデルタ構成５００を示す。デルタ構成では、相巻線４００、４０５は、相巻線４１０、４１５及び相巻線４２０、４２５の各々に接続される。相巻線４１０、４１５は、相巻線４００、４０５及び相巻線４２０、４２５の各々に接続される。相巻線４２０、４２５は、相巻線４００、４０５及び相巻線４１０、４１５の各々に接続される。図５Ａは、固定子３４０のワイ構成５０５を示す。ワイ接続では、相巻線４００、４０５、相巻線４１０、４１５及び相巻線４２０、４２５は、全て共通点５１０に接続される。デルタ接続及びワイ接続の利点並びに一方の構成から他方の構成に遷移するための技術について以下でより詳細に説明する。モーター２７５は、最初に、電動工具１００の所望の出力特性に応じて、デルタ構成か又はワイ構成のいずれかで動作させることができる。

図６は、デルタ構成のモーター及びワイ構成のモーターのトルク－速度曲線のグラフ６００を示す。デルタ構成のモーターのトルク－速度曲線６０５は、ワイ構成のモーターと比較して、低トルク又はトルクなしの状況では毎分回転数（「ＲＰＭ」）単位でより高い出力速度値を示す。しかしながら、デルタ構成のモーターは、低速度の状況では、ワイ構成のモーターと比較して出力トルクがより小さくなる。逆に、ワイ構成のモーターのトルク－速度曲線６１０は、デルタ構成のモーターと比較して、低トルク又はトルクなしの状況ではＲＰＭ単位でより低い出力速度を示す。しかしながら、ワイ構成のモーターは、低速度の状況では、デルタ構成のモーターと比較してより大きいトルクを生成する。

図７は、デルタ構成のモーター及びワイ構成のモーターのトルク－電流曲線のグラフ７００を示す。デルタ構成のモーターのトルク－電流曲線７０５は、デルタ構成のモーターが、一般に、ワイ構成のモーターのトルク－電流曲線７１０と比較してより大きい電流を引き出すことを示す。モーターが停止したとき、このソース電流におけるこの差は、ワイ構成対デルタ構成において、約３倍（３ｘ）モーター抵抗が増加する結果である。モーター抵抗に３ｘの変化が発生しても、全体的なシステム抵抗は、デルタ構成からワイ構成に切り替わると、約３３％増加するにすぎない。更に、ワイ構成のモーターは、より大きい逆起電力（ＢＥＭＦ）及びＲＰＭを有し、これによりデルタ構成のモーターと比較して電流を低減する。

デルタ構成のモーター及びワイ構成のモーターは、動作特性又は特徴が異なるため、それぞれのモーター構成の長所を利用するために、デルタ構成のモーターとワイ構成のモーターとの間で切り替えることができれば有利である。具体的には、デルタ構成の速度の増加と、ワイ構成のトルクの増加（及び電流の減少）を利用することができれば有利である。

図８は、モーターのデルタ構成とモーターのワイ構成との間を切り替えるための回路８００を示す。図８に示した回路では、相Ａ、相Ｂ及び相Ｃに加えて、第４の相Ｄが回路８００に含まれる。例えば、電力スイッチングネットワーク２６０には、追加の相スイッチの対が追加され得る。その結果、電力スイッチングネットワーク２６０に合計６つのスイッチ（例えば、ＭＯＳＦＥＴ）を有するのではなく、電力スイッチングネットワーク２６０は、８つのスイッチ（例えば、モーター２７５の相毎に２つのスイッチ）を含み得る。しかしながら、モーター２７５は、固定子３４０内に３つの対の相巻線のみを含むため、４つのモーター相の３つのみが所与の時間に実際に使用される。いずれの相がアクティブになるかは、固定子３４０の選択された構成に依存する。

図８に示すように、回路８００は、第１のスイッチング点８０５、第２のスイッチング点８１０及び第３のスイッチング点８１５も含む。第１のスイッチング点８０５は、相Ａと相Ｄとの間にあり、第２のスイッチング点８１０は、相Ｃと第３のスイッチング点８１５との間にあり、第３のスイッチング点８１５は、相Ｂと第２のスイッチング点８１０との間にある。一部の実施形態では、各スイッチング点は、１つのスイッチ（例えば、ＦＥＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ソリッドステートリレー等）を含む。他の実施形態では、各スイッチング点は２つ以上のスイッチ（例えば、四象限スイッチ実装を形成するための背中合わせの２つのスイッチ［共通ソース又は共通ドレイン］）を含む。従って、一部の実施形態では、回路８００は、デルタ構成又はワイ構成のいずれかに恒久的に設定される従来の３相ＤＣモーターと比較して、合計８つの追加のスイッチを含む。スイッチング点８０５、８１０、８１５にあるスイッチは、固定子３４０をデルタ構成か又はワイ構成のいずれかに設定するように、コントローラ２００によって選択的に制御される。

図９Ａは、図８の４相回路のデルタ構成にある固定子３４０の回路９００を示す。デルタ構成では、第１のスイッチング点８０５及び第２のスイッチング点８１０は、閉じられる（即ち導通状態）ように設定され、第３のスイッチング点８１５は、開かれる（即ち非導通状態）ように設定される。やはり図９Ａに示すように、固定子３４０は、従来の相Ａではなく、追加の第４の相Ｄを使用する。その結果、相巻線４１０、４１５は、第１のスイッチング点８０５（及び関連するスイッチ）を含み、相巻線４２０、４２５は、第２のスイッチング点８１０（及び関連するスイッチ）を含む。

図９Ｂは、図８の４相回路のワイ構成にある固定子３４０の回路９０５を示す。ワイ構成では、第１のスイッチング点８０５及び第２のスイッチング点８１０は、開かれる（即ち非導通状態）ように設定され、第３のスイッチング点８１５は、閉じられる（即ち導通状態）ように設定される。やはり図９Ｂに示すように、固定子３４０は、従来の相Ｂではなく、追加の第４の相Ｄを使用する。その結果、相巻線４２０、４２５は、第３のスイッチング点８１５（及び関連するスイッチ）を含む。

図１０Ａは、回路９００のデルタ構成と回路９０５のワイ構成との間及びその逆に図８の回路８００を切り替えるための一般的なプロセス１０００である。ステップ１００５では、電動工具１００は、固定子３４０を有するモーター２７５が第１のモーター構成にある状態でコントローラ２００によって作動されている。電動工具１００の作動とは、一般に、シャフト３３０の回転出力を生成するために、モーター２７５が回転することを指す。次いで、シャフト３３０の回転運動を使用して、所望の出力動作がもたらされ、この出力動作は、電動工具１００の種類によって様々である（例えば、回転出力、往復出力、引っ張り出力等）。ステップ１０１０では、コントローラ２００は、モーター２７５の構成を変更するための信号を受信する。一部の実施形態では、信号は、ユーザインターフェース２４５を介してユーザによって提供される。例えば、ユーザは、特定の用途（例えば、木材、金属、埋め込まれた釘等）に基づいて、シフト点を選択又は調節することができる。他の実施形態では、信号は、電動工具１００及び／又はモーター２７５の状態に基づいて、コントローラ２００によって内部的に生成される。例えば、コントローラ２００は、モーターの速度、モーターのトルク、モーターの電流、モーターの負荷点、モーターの弱め界磁導通角（例えば、現在の速度を維持するために使用される弱め界磁の量）、電動工具に接続されたバッテリーパックの種類（例えば、バッテリーパックの容量に基づく）、バッテリーパックの充電状態（例えば、性能に優先して実行時間を最適化するために）、バッテリーパックのインピーダンス（例えば、バッテリーパックの電圧及び電流に基づいて測定される）、握力閾値を上回る握力、電動工具１００上の片手の存在、電動工具１００（例えば、メインハンドル及び固定の又は着脱可能なサイドハンドル）上の両手の存在、温度閾値を上回る又は下回る温度（例えば、モーター温度）、バッテリーパックの年数（例えば、充電／放電サイクルの数、製造年月日、バッテリーパックの識別情報、バッテリーパックのモデル番号等）又はそれらの任意の組み合わせ（例えば、複数の要素）に基づいて、モーター構成又はシフト点を変更するための信号を生成することができる。一部の実施形態では、コントローラ２００は、ゲートドライブリフレッシュ（「ＧＤＲ」）がアクティブであるか否かに基づいて、モーター構成又はシフト点を変更するための信号を生成することができる。ＧＤＲは、ゲートドライバパワーレール電圧を、シャットダウン電圧よりも高く保つように意図された、強制的パルス幅変調（「ＰＷＭ」）信号である（図２４のゲート駆動回路２４００を参照されたい）。例えば、モーター２７５の構成は、ＧＤＲがアクティブである場合にはデルタ構成からワイ構成に切り替えられ、ＧＤＲがアクティブではない場合にはワイ構成からデルタ構成に切り替えられ得る。ＧＤＲを回避するようにモーター構成をシフトさせると、そうしない場合にはゲートドライバがＰＷＭ信号とモーター２７５の性能とを低下させるであろう高負荷用途において、電動工具１００が、モーター２７５をフルパワーで動作させることが可能になる。コントローラ２００が、モーター構成を変更すべきであると決定した後で、モーターは、スイッチング点８０５、８１０、８１５を制御して、モーターをデルタ構成からワイ構成に又はワイ構成からデルタ構成に切り替える（ステップ１０１５）。一部の実施形態では、モーター２７５は、モーター構成をデルタ構成又はワイ構成に変更する前に、所定の時間（例えば、６００μｓ）にわたって惰性回転する（例えば、スイッチングネットワーク２６０内の全てのスイッチをオンにする）ことができる。次いで、コントローラ２００は、修正されたモーター構成で電動工具１００及びモーター２７５を動作させる（ステップ１０２０）。

図１０Ｂは、回路９００のデルタ構成から回路９０５のワイ構成に図８の回路８００を切り替えるためのプロセス１０２５である。ステップ１０３０では、電動工具１００は、固定子３４０がデルタ構成にある状態でコントローラ２００によって作動されている。デルタ構成では、第１のスイッチング点８０５はオンであり、第２のスイッチング点８１０はオンであり、第３のスイッチング点８１５はオフである（ステップ１０３５）。コントローラ２００がデルタ構成からワイ構成に切り替えると、第１のスイッチング点８０５はオフになり、第２のスイッチング点８１０はオフになり、第３のスイッチング点８１５はオンになる（ステップ１０４０）。この時点で、固定子３４０はワイ構成であり、第１のスイッチング点８０５はオフであり、第２のスイッチング点８１０はオフであり、第３のスイッチング点８１５はオンである（ステップ１０４５）。次いで、コントローラ２００は、ワイ構成で電動工具１００及びモーター２７５を動作させる（ステップ１０５０）。

図１０Ｃは、回路９０５のワイ構成から回路９００のデルタ構成に図８の回路８００を切り替えるためのプロセス１０５５である。ステップ１０６０では、電動工具１００は、固定子３４０がワイ構成にある状態でコントローラ２００によって作動されている。ワイ構成では、第１のスイッチング点８０５はオフであり、第２のスイッチング点８１０はオフであり、第３のスイッチング点８１５はオンである（ステップ１０６５）。コントローラ２００がワイ構成からデルタ構成に切り替えると、第１のスイッチング点８０５はオンになり、第２のスイッチング点８１０はオンになり、第３のスイッチング点８１５はオフになる（ステップ１０７０）。この時点で、固定子３４０はデルタ構成であり、第１のスイッチング点８０５はオンであり、第２のスイッチング点８１０はオンであり、第３のスイッチング点８１５はオフである（ステップ１０７５）。次いで、コントローラ２００は、デルタ構成で電動工具１００及びモーター２７５を動作させる（ステップ１０８０）。

図１１は、モーターのデルタ構成とモーターのワイ構成との間を切り替えるための別の回路１１００を示す。図１１に示す回路では、電動工具１００は、相Ａ、相Ｂ及び相Ｃを含む（しかし、図８の回路８００に含まれる第４の相Ｄを含まない）。図１１に示すように、回路１１００は、第１のスイッチング点１１０５、第２のスイッチング点１１１０、第３のスイッチング点１１１５、第４のスイッチング点１１２０及び第５のスイッチング点１１２５も含む。第１のスイッチング点１１０５は、相巻線４１０、４１５と相巻線４００、４０５との間にある。第２のスイッチング点１１１０は、相巻線４００、４０５と相巻線４１０、４１５との間にある。第３のスイッチング点１１１５は、相巻線４１０、４１５と相Ｂとの間にある。第４のスイッチング点１１２０は、相Ｃと相巻線４２０、４２５との間にある。第５のスイッチング点１１２５は、相巻線４２０、４２５と相巻線４００、４０５との間にある。一部の実施形態では、各スイッチング点は、１つのスイッチ（例えば、ＦＥＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ソリッドステートリレー等）を含む。他の実施形態では、各スイッチング点は２つ以上のスイッチ（例えば、四象限スイッチ実装を形成するための背中合わせの２つのスイッチ）を含む。従って、一部の実施形態では、回路１１００は、デルタ構成又はワイ構成のいずれかに恒久的に設定される従来の３相ＤＣモーターと比較して、合計１０の追加のスイッチ（例えば、ＭＯＳＦＥＴ）を含む。一部の実施形態では、５つの追加のスイッチ（例えば、リレー）が使用される。スイッチング点１１０５、１１１０、１１１５、１１２０、１１２５にあるスイッチは、固定子３４０をデルタ構成か又はワイ構成のいずれかに設定するように、コントローラ２００によって選択的に制御される。回路１１００は、従来のデルタ－ワイスイッチング構成よりも少ないスイッチを使用し、ワイ構成ではない場合、中性線を３つの相の１つに取り付けたままにする。従来であれば、中性線は、ワイ構成ではない場合、フローティングになるであろう。

図１２Ａは、図１１の回路１１００のデルタ構成にある固定子３４０の回路１２００を示す。デルタ構成では、第１のスイッチング点１１０５及び第５のスイッチング点１１２５は、オフになるように設定され（即ち非導通状態）、第２のスイッチング点１１１０、第３のスイッチング点１１１５及び第４のスイッチング点１１２０は、オンになるように設定される（即ち導通状態）。その結果、相巻線４００、４０５は第２のスイッチング点１１１０（及び関連するスイッチ）を含み、相巻線４１０、４１５は第３のスイッチング点１１１５（及び関連するスイッチ）を含み、相巻線４２０、４２５は第４のスイッチング点１１２０（及び関連するスイッチ）を含む。

図１２Ｂは、図１１の回路１１００のワイ構成にある固定子３４０の回路１２０５を示す。ワイ構成では、第１のスイッチング点１１０５及び第５のスイッチング点１１２５は、オンになるように設定され（即ち導通状態）、第２のスイッチング点１１１０、第３のスイッチング点１１１５及び第４のスイッチング点１１２０は、オフになるように設定される（即ち非導通状態）。その結果、相巻線４００、４０５は第１のスイッチング点１１０５（及び関連するスイッチ）を含み、相巻線４２０、４２５は第５のスイッチング点１１２５（及び関連するスイッチ）を含む。

図１３Ａは、回路１２００のデルタ構成と回路１２０５のワイ構成との間及びその逆に図１１の回路１１００を切り替えるための一般的なプロセス１３００である。ステップ１３０５では、電動工具１００は、固定子３４０を有するモーター２７５が第１のモーター構成にある状態でコントローラ２００によって作動されている。電動工具１００の作動とは、一般に、シャフト３３０の回転出力を生成するために、モーター２７５が回転することを指す。次いで、シャフト３３０の回転運動を使用して、所望の出力動作がもたらされ、この出力動作は、電動工具１００の種類によって様々である（例えば、回転出力、往復出力、引っ張り出力等）。ステップ１３１０では、コントローラ２００は、モーター２７５の構成を変更するための信号を受信する。一部の実施形態では、信号は、ユーザインターフェース２４５を介してユーザによって提供される。例えば、ユーザは、特定の用途（例えば、木材、金属、埋め込まれた釘等）に基づいて、シフト点を選択又は調節することができる。他の実施形態では、信号は、電動工具１００及び／又はモーター２７５の状態に基づいて、コントローラ２００によって内部的に生成される。例えば、コントローラ２００は、モーターの速度、モーターのトルク、モーターの電流、モーターの負荷点、モーターの弱め界磁導通角、電動工具に接続されたバッテリーパックの種類（例えば、バッテリーパックの容量に基づく）、バッテリーパックの充電状態（例えば、性能に優先して実行時間を最適化するために）、握力閾値以上の握力、温度閾値以上の又は以下の温度（例えば、モーター温度）等に基づいて、モーター構成を変更するための信号を生成することができる。コントローラ２００がモーター構成を変更すべきであると決定した後、モーターは、スイッチング点１１０５、１１１０、１１１５、１１２０、１１２５を制御して、モーターをデルタ構成からワイ構成に又はワイ構成からデルタ構成に切り替える（ステップ１３１５）。一部の実施形態では、モーター２７５は、モーター構成をデルタ構成又はワイ構成に変更する前に、所定の時間（例えば、６００μｓ）にわたって惰性回転する（例えば、スイッチングネットワーク２６０内の全てのスイッチをオフにする、１つの相をピン止めする等）ことができる。次いで、コントローラ２００は、修正されたモーター構成で電動工具１００及びモーター２７５を動作させる（ステップ１３２０）。

図１３Ｂは、回路１２００のデルタ構成から回路１２０５のワイ構成に図１１の回路１１００を切り替えるためのプロセス１３２５である。ステップ１３３０では、電動工具１００は、固定子３４０がデルタ構成にある状態でコントローラ２００によって作動されている。デルタ構成では、第１のスイッチング点１１０５はオフであり、第２のスイッチング点１１１０はオンであり、第３のスイッチング点１１１５はオンであり、第４のスイッチング点１１２０はオンであり、第５のスイッチング点１１２５はオフである（ステップ１３３５）。コントローラ２００がデルタ構成からワイ構成に切り替えると、第１のスイッチング点１１０５はオンになり、第２のスイッチング点１１１０はオフになり、第３のスイッチング点１１１５はオフになり、第４のスイッチング点１１２０はオフになり、第５のスイッチング点１１２５はオンなる（ステップ１３４０）。この時点で、固定子３４０はワイ構成であり、第１のスイッチング点１１０５はオンであり、第２のスイッチング点１１１０はオフであり、第３のスイッチング点１１１５はオフであり、第４のスイッチング点１１２０はオフであり、第５のスイッチング点１１２５はオンである（ステップ１３４５）。次いで、コントローラ２００は、ワイ構成で電動工具１００及びモーター２７５を動作させる（ステップ１３５０）。

図１３Ｃは、回路１２０５のワイ構成から回路１２００のデルタ構成に図１１の回路１１００を切り替えるためのプロセス１３５５である。ステップ１３６０では、電動工具１００は、固定子３４０がワイ構成にある状態でコントローラ２００によって作動されている。ワイ構成では、第１のスイッチング点１１０５はオンであり、第２のスイッチング点１１１０はオフであり、第３のスイッチング点１１１５はオフであり、第４のスイッチング点１１２０はオフであり、第５のスイッチング点１１２５はオンである（ステップ１３６５）。コントローラ２００がワイ構成からデルタ構成に切り替えると、第１のスイッチング点１１０５はオフになり、第２のスイッチング点１１１０はオンになり、第３のスイッチング点１１１５はオンになり、第４のスイッチング点１１２０はオンになり、第５のスイッチング点１１２５はオフなる（ステップ１３７０）。この時点で、固定子３４０はデルタ構成であり、第１のスイッチング点１１０５はオフであり、第２のスイッチング点１１１０はオンであり、第３のスイッチング点１１１５はオンであり、第４のスイッチング点１１２０はオンであり、第５のスイッチング点１１２５はオフである（ステップ１３７５）。次いで、コントローラ２００は、デルタ構成で電動工具１００及びモーター２７５を動作させる（ステップ１３８０）。

電動工具１００は、モーター２７５及び固定子３４０が、本明細書で説明する様々なモーター構成スイッチング回路を使用して、デルタ構成又はワイ構成のいずれかに設定された状態で工具の動作を制御するように構成される。しかしながら、コントローラ２００がデルタ構成からワイ構成に又はワイ構成からデルタ構成に切り替える時点は、様々な要因に基づいて選択される。例えば、モーター２７５が構成を切り替える時点は、モーター２７５にとって望ましい特定の種類の性能に依存する。図１４Ａ、図１４Ｂ及び図１４Ｃは、モーター２７５の様々なトルク－速度曲線を示す。図１４Ａ、図１４Ｂ及び図１４Ｃに示すトルク－速度曲線は、いずれも様々な出力特性を有し、その各々は、標準モーター出力（即ちデルタ構成とワイ構成との間で切り替わらないモーターの出力）に対して示されている。トルク速度曲線は、例えば、モーター２７５からの出力速度を低減させるために使用される変速比に基づいて、修正することができる。図１４Ａは、トルクの増加に向けて最適化されたトルク－速度曲線１４００を示す。図１４Ｂは、速度の増加に向けて最適化されたトルク－速度曲線１４０５を示す。図１４Ｃは、速度の増加とトルクの増加との間をバランスさせたトルク－速度曲線１４１０を示す。

電動工具１００の所望のトルク－速度曲線の特性又は特徴が選択された後、モーター２７５がデルタ構成とワイ構成との間で切り替わる時点が選択される。一部の実施形態では、デルタ構成とワイ構成との間の遷移のシフト点又は遷移点は、デルタモーター構成のトルク－速度曲線が、ワイモーター構成のトルク－速度曲線と交差するときの点（例えば、Ｎ－Ｍ又はＩｎ－ｌｂｓ単位でのトルク）又はその近傍になるように選択される。しかしながら、デルタ構成とワイ構成との間で遷移するときに電動工具１００の電源（例えば、バッテリーパック１５０）から引き出される電流量は、潜在的に電源を過負荷にする可能性がある。例えば、遷移中の非常に高い出力電流は、電源が耐えることができる時間よりも長い時間にわたって持続する可能性がある。これが生じると、電源は、シャットダウンするか又はさもなければ動作不良を起こし得る。しかしながら、デルタ構成とワイ構成との間の遷移の遷移点が、トルク－速度曲線に沿ってより低いトルク点（即ちデルタトルク－速度曲線とワイトルク－速度曲線が交差する点よりも前）になるように選択されると、電源から引き出される電流量は、より小さくなる。その結果、電源が損傷する又は動作不良になる可能性は低減する。

図１５は、デルタトルク－速度曲線１５０５、ワイトルク－速度曲線１５１０及びシフトモードトルク－速度曲線１５１５を含むトルク－速度曲線のグラフ１５００を示す。シフトモードでは、モーターの構成が、デルタ構成からワイ構成に又はワイ構成からデルタ構成にシフトする。一般的に、デルタ構成からワイ構成へのシフトは、負荷の増加中又はトルクの増加が望ましい状況中に生じる。一部の実施形態では、遷移点は、デルタトルク－速度曲線とワイトルク－速度曲線が交差するトルク値の５０％～１００％になるように選択される。一部の実施形態では、遷移点は、デルタトルク－速度曲線とワイトルク－速度曲線が交差するトルク値の５０％～７５％になるように選択される。一部の実施形態では、遷移点は、デルタトルク－速度曲線とワイトルク－速度曲線が交差するトルク値の７５％～１００％になるように選択される。一部の実施形態では、遷移点は、デルタトルク－速度曲線とワイトルク－速度曲線が交差するトルク値の２５％～７５％になるように選択される。

図１５では、デルタ構成とワイ構成との間のシフトは、約０．７Ｎ－Ｍで生じる。他の実施形態では、異なるシフト点トルクが選択される。図１５の実施形態の場合、モーター２７５がデルタ構成からワイ構成に又はワイ構成からデルタ構成に切り替わるシフト点は、同じである。一部の実施形態では、約１．７３

の速度／トルクトレードオフが達成される（即ち遷移に依存するトルクの増加又は速度の増加は、遷移前の１．７３倍である）。デルタ構成とワイ構成との間のシフトのシフト点について、トルク値に関して説明したが、シフト点は、同様に速度値に関して説明することもできる。一部の実施形態では、弱め界磁を使用して、デルタ構成からワイ構成にシフトする際にシフトステップ１５２０を滑らかにし且つ／又は低減し得る。

モーター２７５がデルタ構成とワイ構成との間で遷移する点は、回転子３００の回転位置（例えば、ホール効果回転子位置センサによって検出される）にも依存し得る。試験では、デルタ構成とワイ構成との間で切り替わるときの過渡的電流スパイクは、回転子３００の回転位置に大きく依存することが示された。その結果、一部の実施形態では、モーター２７５は、回転子３００が特定の回転位置にある場合にのみ、デルタ構成とワイ構成との間で遷移することが許容される。例えば、デルタ構成とワイ構成との間で遷移するための所定のウィンドウが選択される。このウィンドウは、回転子３００の回転位置の特定の範囲（例えば、３０°ウィンドウ、６０°ウィンドウ、９０°ウィンドウ等）に対応し得る。回転子３００が遷移ウィンドウ内にある場合、モーター２７５は、デルタ構成とワイ構成との間で遷移することが許容される。回転子３００が遷移ウィンドウの外側にある場合、モーター２７５は、デルタ構成とワイ構成との間で遷移することを妨げられる。

一部の実施形態では、デルタ構成からワイ構成に切り替えるためのスイッチ制御のタイミングは、遷移中に経験される過渡的電流スパイクを低減するように、コントローラ２００によって制御される。例えば、一部の実施形態では、古い固定子構成のスイッチがオフにされる（即ち開かれる）前に、新しい固定子構成のスイッチがオンにされる（即ち閉じられる）。以前の固定子構成に使用されたスイッチを開く前に、新しい固定子構成を形成するために必要なスイッチを閉じることにより、過渡的な電流スパイクが低減される。一部の実施形態では、モーター２７５のブレーキの向上も、デルタ構成又はワイ構成で固定子３４０を接続するために使用されるスイッチの全てをオンにすることにより、実現される。

図１６は、デルタトルク－速度曲線１５０５、ワイトルク－速度曲線１５１０及びシフトモードトルク－速度曲線１６０５を含むトルク－速度曲線のグラフ１６００を示す。シフトモードでは、モーターの構成が、デルタ構成からワイ構成に又はワイ構成からデルタ構成にシフトする。しかしながら、シフトモードトルク－速度曲線１６０５は、デルタ構成とワイ構成との間の遷移に履歴を導入する。具体的には、シフトモードトルク－速度曲線は、２つの遷移点を含む。第１の遷移点１６１０は、デルタ構成からワイ構成へのシフトに対応する。第２の遷移点１６１５は、ワイ構成からデルタ構成へのシフトに対応する。第１の遷移点１６１０は、第２の遷移点１６１５よりも高いトルク値に対応する。その結果、図示した実施形態では、モーター２７５は、モーター２７５がワイ構成からデルタ構成に遷移するトルク値よりも高いトルク値で、デルタ構成からワイ構成に遷移する。他の実施形態では、モーター２７５は、モーター２７５がワイ構成からデルタ構成に遷移するトルク値よりも低いトルク値で、デルタ構成からワイ構成に遷移する。

図１７は、デルタ構成とワイ構成との間でのシフトの結果の１つを示す。具体的には、図１７は、標準モーターのトルク－電力曲線１７０５及びデルタ－ワイトルク－電力曲線１７１０を含むグラフ１７００を示す。シフト点１７１５は、モーター２７５がデルタ構成とワイ構成との間で切り替わる点に対応する。デルタ構成とワイ構成との間のシフト平滑化の結果として、電動工具１００の出力電力は、シフト点１７１５において約２５％減少する。しかしながら、出力電力は低減されるが、電動工具１００は、広範囲のトルク値にわたってより平坦な電力曲線を経験する。一部の実施形態では、モーター２７５は、ＰＷＭ信号を使用して制御されないことがある。そのような実施形態では、デルタ構成とワイ構成との間で遷移する際、速度と電力の両方に対するステップ関数が実装される。一部の実施形態では、電動工具１００は、シフト点まではフルパワーで動作し、ステップ関数遷移が生じる。突然のシフトは、シフトが発生していること及び過負荷状態が近づいていることをユーザに警告するように構成される（例えば、チェーンソーの場合）。

デルタ構成とワイ構成との間でのシフトに使用されるスイッチング電子機器は、故障する可能性がある。デルタ構成とワイ構成との間でのシフトに問題が生じた場合、モーター２７５は、モーターを単一構成に保つ「リンプモード」に置かれ得る。例えば、モーター２７５がワイ構成からデルタ構成への遷移に失敗した場合、モーター２７５は、ワイ構成のままになる。代わりに、モーター２７５がデルタ構成からワイ構成への遷移に失敗した場合、モーター２７５は、デルタ構成のままになる。一部の実施形態では、失敗は、始動時に試験され得、電動工具１００は、最初から（例えば、遷移を試みることなく）リンプモードで動作し得る。

モーター２７５をデルタ構成とワイ構成との間でシフトさせることに加えて、モーター２７５は、固定子相巻線を並列構成と直列構成との間でシフトさせるように制御することもできる。図１８Ａは、第１の相巻線１８０５及び第２の相巻線１８１０を含む単一固定子モーター相１８００を示す。図１８Ａでは、第１の相巻線１８０５及び第２の相巻線１８１０は、互いに並列に接続される。図１８Ｂは、第１の相巻線１８０５及び第２の相巻線１８１０を含む単一固定子モーター相１８１５を示す。図１８Ｂでは、第１の相巻線１８０５及び第２の相巻線１８１０は、互いに直列に接続される。

図１９は、固定子モーター相を並列相巻線接続と直列相巻線接続との間でシフトさせるための回路１９００を示す。図示した実施形態では、第１の相巻線１８０５及び第２の相巻線１８１０は、Ｖ－Ｕ相のモータータップとＶ－Ｗ相のモータータップとの間に接続される。回路１９００は、第１のスイッチング点１９０５、第２のスイッチング点１９１０及び第３のスイッチング点１９１５を含む。一部の実施形態では、各スイッチング点は、１つのスイッチ（例えば、ＦＥＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ソリッドステートリレー等）を含み、並列相巻線接続と直列相巻線接続との間で固定子モーター相をシフトさせるために合計で９つのスイッチ（即ち相毎に３つ）となる。他の実施形態では、各スイッチング点は、２つ以上のスイッチ（例えば、四象限スイッチ実装を形成するための背中合わせの２つのスイッチ）を含む。従って、一部の実施形態では、回路１９００は、並列構成又は直列構成のいずれかに恒久的に設定される従来のモーター相と比較して、相毎に合計６つの追加のスイッチを含む。スイッチング点１９０５、１９１０、１９１５にあるスイッチは、第１の相巻線１８０５及び第２の相巻線１８１０を並列構成か又は直列構成のいずれかに設定するように、コントローラ２００によって選択的に制御される。従って、一部の実施形態では、３相モーターは、並列構成か又は直列構成のいずれかに恒久的に設定された従来のモーター相よりも、合計で１８個の追加のスイッチを含むことになる。一部の実施形態では、直列固定子相構成と並列固定子相構成との間で切り替えることにより、約２．０の速度／トルクトレードオフが達成される。

図２０は、並列構成の固定子巻線及び直列構成の固定子巻線のトルク－速度曲線のグラフ２０００を示す。並列構成の固定子巻線のトルク－速度曲線２００５は、直列構成のモーターと比較して、低トルク又はトルクなしの状況では毎分回転数（「ＲＰＭ」）単位でより高い出力速度値を示す。しかしながら、並列構成の固定子巻線は、低速度の状況では、直列構成の固定子巻線と比較して出力トルクがより小さくなる。逆に、直列構成の固定子巻線のトルク－速度曲線２０１０は、並列構成の固定子巻線と比較して、低トルク又はトルクなしの状況ではＲＰＭ単位でより低い出力速度を示す。しかしながら、直列構成の固定子巻線は、低速度の状況では、並列構成の固定子巻線と比較してより大きいトルクを生成する。

図２１は、並列構成の固定子巻線及び直列構成の固定子巻線のトルク－電流曲線のグラフ２１００を示す。並列構成のモーターのトルク－電流曲線２１０５は、並列構成の固定子巻線が、一般に、直列構成の固定子巻線のトルク－電流曲線２１１０と比較してより大きい電流を引き出すことを示す。ソース電流におけるこの差は、直列構成対並列構成において、約４倍（４ｘ）モーター抵抗が増加する結果である。モーター抵抗に４ｘの変化が発生しても、全体的なシステム抵抗は、並列構成から直列構成に切り替わると、約５０％の増加のみになる。

並列構成の固定子巻線及び直列構成の固定子巻線は、動作特性又は特徴が異なるため、それぞれのモーター構成の長所を利用するために、並列構成の固定子巻線と直列構成の固定子巻線との間で切り替えることができれば有利である。具体的には、並列構成の速度の増加と、直列構成のトルクの増加を利用することができれば有利である。

図２２Ａは、モーター相の並列構成とモーター相の直列構成との間及びその逆に図１９の回路１９００を切り替えるための一般的なプロセス２２００である。ステップ２２０５では、電動工具１００は、固定子３４０を有するモーター２７５が第１の固定子巻線構成にある状態でコントローラ２００によって作動されている。電動工具１００の作動とは、一般に、シャフト３３０の回転出力を生成するために、モーター２７５が回転することを指す。次いで、シャフト３３０の回転運動を使用して、所望の出力動作がもたらされ、この出力動作は、電動工具１００の種類によって様々である（例えば、回転出力、往復出力、引っ張り出力等）。ステップ２２１０では、コントローラ２００は、モーター２７５の構成を変更するための信号を受信する。一部の実施形態では、信号は、ユーザインターフェース２４５を介してユーザによって提供される。他の実施形態では、信号は、電動工具１００及び／又はモーター２７５の状態に基づいて、コントローラ２００によって内部的に生成される。例えば、コントローラ２００は、モーターの速度、モーターのトルク、モーターの電流、モーターの負荷、モーターの弱め界磁導通角等に基づいてモーター構成を変更するための信号を生成することができる。コントローラ２００がモーター構成を変更すべきであると決定した後、モーターはスイッチング点１９０５、１９１０、１９１５を制御して、固定子巻線を並列構成から直列構成に又は直列構成から並列構成に切り替える（ステップ２２１５）。一部の実施形態では、モーター２７５は、固定子巻線構成を並列構成又は直列構成に変更する前に、所定の時間（例えば、６００μｓ）にわたって惰性回転する（例えば、スイッチングネットワーク２６０内の全てのスイッチをオンにする）ことができる。次いで、コントローラ２００は、修正された固定子巻線構成で電動工具１００及びモーター２７５を動作させる（ステップ２２２０）。

図２２Ｂは、ある固定子相の直列構成からその固定子相の並列構成に図１９の回路１９００を切り替えるためのプロセス２２２５である。ステップ２２３０では、電動工具１００は、固定子３４０の巻線が直列構成にある状態でコントローラ２００によって作動されている。直列構成では、第１のスイッチング点１９０５はオフであり、第２のスイッチング点１９１０はオンであり、第３のスイッチング点１９１５はオフである（ステップ２２３５）。コントローラ２００が直列構成から並列構成に切り替えると、第１のスイッチング点１９０５はオンになり、第２のスイッチング点１９１０はオフになり、第３のスイッチング点１９１５はオンになる（ステップ２２４０）。この時点で、固定子３４０の巻線は並列構成であり、第１のスイッチング点１９０５はオンであり、第２のスイッチング点１９１０はオフであり、第３のスイッチング点１９１５はオンである（ステップ２２４５）。次いで、コントローラ２００は、固定子巻線が並列構成にある状態で電動工具１００及びモーター２７５を動作させる（ステップ２２５０）。プロセス２２２５は、一般的に、モーター２７５の単一の固定子相に関して説明しているが、同じプロセスをモーター２７５の各固定子相（例えば、３相）に対して実行することができる。

図２２Ｃは、ある固定子相の並列構成からその固定子相の直列構成に図１９の回路１９００を切り替えるためのプロセス２２５５である。ステップ２２６０では、電動工具１００は、固定子３４０の巻線が並列構成にある状態でコントローラ２００によって作動されている。並列構成では、第１のスイッチング点１９０５はオンであり、第２のスイッチング点１９１０はオフであり、第３のスイッチング点１９１５はオンである（ステップ２２６５）。コントローラ２００が並列構成から直列構成に切り替えると、第１のスイッチング点１９０５はオフになり、第２のスイッチング点１９１０はオンになり、第３のスイッチング点１９１５はオフになる（ステップ２２７０）。この時点で、固定子３４０の巻線は直列構成であり、第１のスイッチング点１９０５はオフであり、第２のスイッチング点１９１０はオンであり、第３のスイッチング点１９１５はオフである（ステップ２２７５）。次いで、コントローラ２００は、固定子巻線が直列構成にある状態で電動工具１００及びモーター２７５を動作させる（ステップ２２８０）。プロセス２２５５は、一般的に、モーター２７５の単一の固定子相に関して説明しているが、同じプロセスをモーター２７５の各固定子相（例えば、３相）に対して実行することができる。

コントローラ２００は、デルタ構成及びワイ構成並びに直列構成及び並列構成の両方間で構成を制御することができる。従って、４つの可能なトルク－速度トレードオフを実現することができる。４つの可能なモーター構成のトルク－速度トレードオフを以下の表１に示す。

上述のように、固定子３４０のデルタ構成とワイ構成との間又は並列構成の固定子巻線と直列構成の固定子巻線との間でのモーター２７５のシフトを制御するために使用されるスイッチは、共通ソース又は共通ドレインを共有する背中合わせのスイッチとして構成され得る。図２３は、そのようなスイッチ構成のためのスイッチング回路２３００を示す。図２３に図示した実施形態では、２つの背中合わせのＭＯＳＦＥＴ ２３０５、２３１０は、四象限スイッチを形成する。スイッチング回路２３００では、抵抗器Ｒ７、Ｒ８及びコンデンサＣ７、Ｃ８は、ＭＯＳＦＥＴ ２３０５、２３１０の両端間に見られる過渡電圧を低減するスナバ回路を形成する。ツェナーダイオード２３１５及びコンデンサ２３２０は、ＭＯＳＦＥＴ ２３０５、２３１０のゲート駆動信号上のノイズを低減する。

図２４は、図２３のＭＯＳＦＥＴ ２３０５、２３１０を駆動するためのゲート駆動回路２４００を示す。コンデンサ２４０５は、ブートストラップコンデンサを形成する。ツェナーダイオード２４１０は、コンデンサ２４０５の両端間の電圧を、集積回路２４１５によって存続可能な電圧（例えば、２０Ｖ）に維持する。大きい負の過渡電圧が発生した場合、パワーレール上のダイオード（例えば、ショットキーダイオード）２４２０は、ゲートドライバを故障から保護する。具体的には、ピンＶｂ上で負の電圧が発生した場合、集積回路２４１５の内部ダイオードは、グランドからＶｂに順方向に導通するようになる。この内部ダイオードは、大きい電流を運ぶことができず、大きい負の過渡電圧の結果として故障する。内部ダイオードの故障は、ＶｂがＶｓに短絡することとして観察され得る。Ｖｂの代わりにＶｓにダイオード２４２０を配置することにより、集積回路２４１５が故障の危険性にさらされる前にコンデンサ２４０５に過渡電圧を加えることができる。一部の実施形態では、図２３のＭＯＳＦＥＴ ２３０５、２３１０と集積回路２４１５のＶｓピンとの間に抵抗器を接続して、ゲートドライバへの過渡電位を低減し得る。

本明細書で説明するモーターの制御及び構成技術は、様々な異なる用途のいずれにも適用して所望の電動工具出力特性を達成することができる。例えば、これらの技術は、真空掃除機に適用することができ、構成シフト点は、空気圧、モーター速度、モーター電流等に基づくことができる。構成シフト（例えば、デルタからワイ）は、真空フィルタからゴミを取り除くため（例えば、気流又は吸引の高電力パルス）、実行時間を最大にするためなどの手段として大きい吸引力が必要とされる場合に実行され得る。構成シフトは、掃除機又は他の電動工具（例えば、ベルト式研磨機）がアンロードされるか、又は電流の引き出しを低減するためにエコノミーモードにされする場合にも実行され得る。

このモーターの制御及び構成技術は、釘打ち機にも実装することができる。例えば、釘打ち機の開始時は、停止状況である。モーターは、打ち機機構を作動させるために必要な電流を低減するために、ワイ構成に設定され得る。打ち機が解放され、負荷がなくなってリフターが惰性で動作した後、モーターをデルタ構成で実行して、釘打ち機上でのリセットの速度を高める（例えば、作動率を増加させ、作動までの時間を短縮する）ことができる。一部の実施形態では、釘打ち機のモーターの構成は、釘打ち機の温度又は釘打ち機の環境に基づく。一部の実施形態では、釘打ち機のモーターの構成は、釘打ち機に挿入される釘の寸法及び／又は釘打ち機の速度設定に基づく。同様に、リベット工具は、ステンレス鋼若しくはアルミニウムのリベットが使用されているかどうか又はリベットのサイズ（例えば、１／８対１／４リベット）に基づいて、モーターの構成を制御し得る。締め付け動作の場合、モーター構成は、出力サイズ（例えば、ビットサイズ）に基づいて選択され得る。

このモーターの制御及び構成技術は、鋸にも実装することができる。例えば、テーブルソーの場合、モーター構成は、切り込み深さに基づいて選択され得る。所定の値を上回る深さの場合、モーターは、ワイ構成にシフトされる。同様に、モーター構成は、切断される材料に基づき得る。比較的小さい負荷を生成する乾式壁などの材料の場合、デルタ構成を使用し得る。比較的大きい負荷を生成するコンクリート又はタイルなどの材料の場合、ワイ構成を使用し得る。

図２５～図２６は、本明細書で開示するモータースイッチング回路を実装する電動工具１００で使用するための、外側回転子電気モーター２５００を示す。具体的には、図２５は、外側回転子モーター２５００の概観図を示し、図２６は外側回転子電気モーター２５００の断面図を示す。外側回転子電気モーター２５００は、固定子２５０６を取り囲む中空アーマチュア２５０４を備えた回転子２５０２を含み、固定子２５０６は、中空アーマチュア２５０４の中心に配置される。固定子２５０６は、積層スタック２５０８を含み、この積層スタック２５０８は、ピン留め素子によって一緒にロックされ、固定子歯２５１０を形成する。固定子歯２５１０は、固定子巻線２５１２によって巻かれる。回転子２５０２は、回転子２５０２に接続された出力シャフト２５１６を含む。出力シャフト２５１６は、回転子２５０２と共に回転するように構成される。回転子２５０２は、出力シャフト２５１６の回転中心２５２０の周りに配置された永久磁石２５１８を含む。固定子２５０６の回転半径２５２２は、出力シャフト２５１６の回転中心２５２０から導くことができる。内側回転子電気モーター２５００の場合と同様に、外側回転子電気モーター２５００のトルク出力は、外側回転子電気モーター２５００の動作中の、回転子１２５２の永久磁石２４１８に対する固定子２５０６の電磁力によって生成される力ベクトル２５２４と回転半径２５２２との乗算に基づいて、決定することができる。動作中に外側回転子モーター２５００を冷却するのを助けるために、外側回転子モーター２５００の一端にファン２５２６が配置される。一部の実施形態では、モーター２５００の回転子２５０２の外径は、約２５ｍｍである。他の実施形態では、モーター２５００の回転子２５０２の外径は、１５ｍｍ～３６ｍｍの値を有する。一部の実施形態では、固定子２５０６の長さは、約３５ｍｍ～６０ｍｍである。

従って、本明細書で説明する実施形態は、とりわけ、デルタ固定子構成とワイ固定子構成との間及び並列固定子巻線構成と直列固定子巻線構成との間で切り替えるためのモータースイッチング回路を提供する。様々な特徴及び利点が後述の特許請求の範囲に記載される。

Claims (20)

1. 電動工具であって、
   複数の固定子巻線を有する電気モーターと、
   前記複数の固定子巻線を第１の構成又は第２の構成で選択的に結合するための複数のスイッチと、
   前記複数のスイッチに接続されたコントローラであって、
   前記複数のスイッチを制御して、前記複数の固定子巻線を前記第１の構成に設定することと、
   前記電動工具の状態を監視することと、
   前記電動工具の前記状態に基づいて、前記複数のスイッチを制御して、前記複数の固定子巻線を前記第２の構成に設定することと
   を行うように構成されるコントローラと
   を含む電動工具。
2. 前記コントローラは、前記複数のスイッチを制御して、前記複数の固定子巻線を前記第２の構成に設定する前に、前記複数のスイッチを制御して、ある時間にわたって前記モーターを惰性回転させるように更に構成される、請求項１に記載の電動工具。
3. 握力を検出するように構成された力覚センサを更に含み、
   前記状態は、前記握力が握力閾値以上であることである、請求項１に記載の電動工具。
4. 蓄熱器及び温度センサの少なくとも１つを更に含み、前記コントローラは、前記蓄熱器及び前記温度センサの前記少なくとも１つを使用して、前記モーターの温度を決定するように更に構成され、
   前記状態は、前記モーターの前記温度が温度閾値以上であることである、請求項１に記載の電動工具。
5. バッテリーパックを受けるように構成されたバッテリーパックインターフェースを更に含み、
   前記状態は、前記バッテリーパックインターフェースによって受けられた前記バッテリーパックの種類である、請求項１に記載の電動工具。
6. 前記複数の固定子巻線は、前記複数のスイッチに接続された複数の相を含み、前記複数の相は、第１の相、第２の相及び第３の相を含む、請求項１に記載の電動工具。
7. 前記複数の相は、第４の相を更に含み、
   前記複数のスイッチは、第１のスイッチ、第２のスイッチ及び第３のスイッチを含み、及び
   前記第１のスイッチは、前記第１の相と前記第４の相との間に接続され、前記第２のスイッチは、前記第３の相と前記第３のスイッチとの間に接続され、且つ前記第３のスイッチは、前記第２の相と前記第２のスイッチとの間に接続される、請求項６に記載の電動工具。
8. 前記複数のスイッチは、第１のスイッチ、第２のスイッチ、第３のスイッチ、第４のスイッチ及び第５のスイッチを含み、及び
   前記複数の固定子巻線は、第１の固定子巻線対、第２の固定子巻線対及び第３の固定子巻線対を含む、請求項６に記載の電動工具。
9. 前記第１のスイッチは、前記第２の固定子巻線対と前記第１の固定子巻線対との間に接続され、
   前記第２のスイッチは、前記第１の固定子巻線対と前記第１の相との間に接続され、
   前記第３のスイッチは、前記第２の固定子巻線対と前記第２の相との間に接続され、
   前記第４のスイッチは、前記第３の相と前記第３の固定子巻線対との間に接続され、及び
   前記第５のスイッチは、前記第３の固定子巻線対と前記第１の固定子巻線対との間に接続される、請求項８に記載の電動工具。
10. 前記第１の構成は、デルタ構成であり、及び
    前記第２の構成は、ワイ構成である、請求項１に記載の電動工具。
11. 前記コントローラは、
    前記電動工具の前記状態に基づいて、前記複数のスイッチを制御して、前記複数の固定子巻線を前記第２の構成に設定した後、前記電動工具の前記状態を監視することと、
    前記電動工具の前記状態に基づいて、前記複数のスイッチを制御して、前記複数の固定子巻線を前記第１の構成に設定することと
    を行うように更に構成される、請求項１に記載の電動工具。
12. 前記状態は、トルク値であり、及び
    前記コントローラは、前記複数のスイッチを制御して、前記コントローラが前記複数のスイッチを制御して前記複数の固定子巻線を前記第１の構成に設定する場合の前記トルク値よりも高いトルク値において、前記複数の固定子巻線を前記第２の構成に設定する、請求項１１に記載の電動工具。
13. 電気モーターを動作させる方法であって、前記電気モーターは、複数の固定子巻線を含み、前記方法は、
    複数のスイッチを制御して、前記複数の固定子巻線を第１の構成に設定することと、
    前記電気モーターの状態を監視することと、
    前記電気モーターの前記状態に基づいて、前記複数のスイッチを制御して、前記複数の固定子巻線を第２の構成に設定することと
    を含む、方法。
14. 前記複数のスイッチを制御して、前記複数の固定子巻線を前記第２の構成に設定する前に、前記複数のスイッチを制御して、ある時間にわたって前記モーターを惰性回転させることを更に含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記複数の固定子巻線は、前記複数のスイッチに接続された複数の相を含み、及び
    前記複数の相は、第１の相、第２の相及び第３の相を含む、請求項１３に記載の方法。
16. 前記複数の相は、第４の相を更に含み、
    前記複数のスイッチは、第１のスイッチ、第２のスイッチ及び第３のスイッチを含み、及び
    前記第１のスイッチは、前記第１の相と前記第４の相との間に接続され、前記第２のスイッチは、前記第３の相と前記第３のスイッチとの間に接続され、且つ前記第３のスイッチは、前記第２の相と前記第２のスイッチとの間に接続される、請求項１５に記載の方法。
17. 前記電気モーターの前記状態は、前記電気モーターの回転子の位置である、請求項１３に記載の方法。
18. 電動工具であって、
    複数の固定子巻線を有する電気モーターであって、前記複数の固定子巻線の各々は、第１の相巻線及び第２の相巻線を含む、電気モーターと、
    前記第１の相巻線及び前記第２の相巻線を第１の構成又は第２の構成で選択的に結合するための複数のスイッチと、
    前記複数のスイッチに接続されたコントローラであって、
    前記複数のスイッチを制御して、前記第１の相巻線及び前記第２の相巻線の各々を前記第１の構成に設定することと、
    前記電動工具の状態を監視することと、
    前記電動工具の前記状態に基づいて、前記複数のスイッチを制御して、前記第１の相巻線及び前記第２の相巻線の各々を前記第２の構成に設定することと
    を行うように構成されるコントローラと
    を含む電動工具。
19. 前記第１の構成は、並列構成であり、及び前記第２の構成は、直列構成である、請求項１８に記載の電動工具。
20. 前記複数のスイッチは、前記第１の相巻線及び前記第２の相巻線の各々を前記第１の構成又は前記第２の構成に設定するための少なくとも１８個のスイッチを含む、請求項１８に記載の電動工具。

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