JP6329066B2 - 電動機械器具 - Google Patents

Description

本発明は、駆動源としてブラシレスモータを備え、交流電源から電源供給を受けて動作するよう構成された電動機械器具に関する。

特許文献１には、交流電源から電源供給を受けて動作する、ブラシレスモータを備えた電動工具が開示されている。この電動工具は、交流電源からの交流電圧を全波整流、平滑化し、その平滑化した電圧（脈動電圧）をインバータ回路に供給して、インバータ回路がスイッチング動作を行うことにより脈動電圧をブラシレスモータに供給してブラシレスモータを回転させるように構成されている。

特開２０１２−１９６７２５号公報

特許文献１に記載の電動工具では、全波整流された交流電圧が、ブラシレスモータから発生する誘起電圧よりも小さな最小値を有する脈動電圧に平滑化される。そのため、ブラシレスモータの駆動中、脈動電圧の大きさが誘起電圧未満の期間が周期的に発生する。この期間は、脈動電圧よりも誘起電圧の方が大きいため、インバータ回路がスイッチング動作を行っても脈動電圧はブラシレスモータに印加されない。

しかし、特許文献１に記載の電動工具では、脈動電圧の大きさが誘起電圧未満の期間でも、インバータ回路によるスイッチング動作が継続して行われる。この期間のスイッチング動作はブラシレスモータの駆動に寄与しないため、この期間もスイッチング動作を継続させることは、無駄に電力を消費することになる。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、消費電力を抑えつつ、ブラシレスモータを効率よく駆動させることが可能な電動機械器具を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明の１つの局面における電動機械器具は、ブラシレスモータと、第１の全波整流回路と、駆動回路と、制御部と、第１取得部と、第２取得部と、強制停止部と、を備える。

ブラシレスモータは、複数の通電相毎のコイルを有する。第１の全波整流回路は、外部の交流電源から供給される交流の電源電圧を全波整流する。駆動回路は、第１の全波整流回路により全波整流された電源電圧である第１の全波整流電圧が入力され、その入力された第１の全波整流電圧を複数のスイッチング素子のスイッチング動作によって各コイルに印加することによりブラシレスモータを駆動する。制御部は、駆動指示が入力されている場合に、駆動回路が有する複数のスイッチング素子をスイッチング動作させるためのスイッチング制御を実行することによりブラシレスモータを駆動させる。

第１取得部は、駆動回路の前段側における、ブラシレスモータから発生する誘起電圧の影響が及ばない特定部位の電圧を取得して、少なくともその取得した電圧に基づいて、第１の全波整流電圧を示す全波整流電圧情報を取得する。

第２取得部は、全波整流回路から駆動回路への第１の全波整流電圧の供給経路に印加される誘起電圧を示す誘起電圧情報を取得する。
そして、強制停止部は、制御部がスイッチング制御を実行中、第１取得部が取得した全波整流電圧情報及び第２取得部が取得した誘起電圧情報に基づき、第１の全波整流電圧が誘起電圧よりも低い期間に駆動回路のスイッチング動作を一時的に強制停止させる。

このように構成された電動機械器具では、駆動指示が入力されている場合（即ちスイッチング制御を実行すべき場合）であっても、第１の全波整流電圧が、ブラシレスモータから供給経路に印加される誘起電圧よりも低い場合は、駆動回路のスイッチング動作が強制停止される。

そして、第１の全波整流電圧が誘起電圧よりも低いかどうかを判断するために必要な、第１の全波整流電圧を示す全波整流電圧情報は、第１取得部により、駆動回路の前段側における特定部位であってブラシレスモータから発生する誘起電圧の影響が及ばない特定部位の電圧を少なくとも用いて取得される。

これにより、スイッチング動作を行ってもブラシレスモータへ電力供給が行われない期間、即ち第１の全波整流電圧が誘起電圧よりも低い期間（以下「停止期間」ともいう）を、適切に検出して、その停止期間中にスイッチング動作を停止させることができる。そのため、消費電力を抑えつつ、ブラシレスモータを効率よく駆動させることが可能となる。

第１取得部は、電源電圧を全波整流すると共にその全波整流後の第２の全波整流電圧が供給経路に印加されないように構成された第２の全波整流回路を備えていてもよい。その場合、強制停止部は、全波整流電圧情報としての第２の全波整流回路からの第２の全波整流電圧、及び第２取得部が取得した誘起電圧情報に基づいて、強制停止制御を実行するようにしてもよい。

上記構成の電動機械器具によれば、第２の全波整流回路によって、ブラシレスモータの誘起電圧の影響を受けない高精度の全波整流電圧情報を取得することができる。つまり、実質的に、第１の全波整流回路から出力される第１の全波整流電圧を直接取得することができる。そのため、停止期間を高精度に検出することができる。

第１取得部は、ゼロクロス検出部と、最大値検出部とを備えていてもよい。ゼロクロス検出部は、全波整流電圧情報の１つとしての、電源電圧のゼロクロス点を検出する。最大値検出部は、全波整流電圧情報の１つとしての、前記ブラシレスモータが回転していないときの供給経路の電圧の最大値である供給電圧最大値を検出する。さらに、強制停止部は、ゼロクロス検出部が検出したゼロクロス点に基づいて電源電圧の周期を演算する周期演算部を有していてもよい。そして、強制停止部は、周期演算部により演算された周期、最大値検出部により検出された供給電圧最大値、及び第２取得部が取得した誘起電圧情報に基づいて、強制停止制御を実行するようにしてもよい。

電源電圧の周期と供給電圧最大値は、いずれも、第１の全波整流電圧に依存する物理量であるため、これらを検出できれば、第１の全波整流電圧を推測することもできる。そのため、電源電圧の周期と供給電圧最大値に基づいて、或いはこれら両者から推測される第１の全波整流電圧の推測値に基づいて、停止期間を高精度に検出することができる。

第２取得部は、ブラシレスモータの回転速度を検出する回転速度検出部と、この回転速度検出部により検出された回転速度に基づいて誘起電圧を算出する誘起電圧算出部とを備えていてもよい。その場合、強制停止部は、第１取得部が取得した全波整流電圧情報及び誘起電圧算出部が算出した誘起電圧に基づいて強制停止制御を実行するようにしてもよい。

上記構成の電動機械器具によれば、低コストで誘起電圧を算出することできる。そのため、コストを抑えつつ、停止期間を精度良く検出することができる。

第２取得部は、駆動回路からブラシレスモータへの各相の通電経路の電圧を並列合成してその並列合成された電圧である相電圧合成値を出力する相電圧合成部を備えていてもよい。その場合、強制停止部は、第１の全波整流電圧が誘起電圧以上になるタイミング及び誘起電圧未満になるタイミングをそれぞれ次のように判断するようにしてもよい。即ち、強制停止部は、制御部がスイッチング制御を実行中、当該強制停止部による強制停止制御によってスイッチング動作が一時的に強制停止される度に、その強制停止されている間は、相電圧合成部から出力される相電圧合成値を誘起電圧情報として取得してその取得した誘起電圧情報に基づいて第１の全波整流電圧が誘起電圧以上になるタイミングを判断し、第１の全波整流電圧が誘起電圧以上になった場合は、スイッチング動作の強制停止を解除して、その解除後は、その解除前に取得した誘起電圧情報を用いて、第１の全波整流電圧が誘起電圧よりも低くなるタイミングを判断するようにしてもよい。

上記構成の電動機械器具によれば、相電圧合成部によって、ブラシレスモータから発生する誘起電圧を直接検出することが可能となる。つまり、誘起電圧を高い精度で検出することができる。そのため、その高精度の誘起電圧に基づいて、停止期間を高精度に検出することができる。

第１取得部及び第２取得部は、それぞれ次のように構成されていてもよい。即ち、第１取得部は、全波整流電圧情報が示す第１の全波整流電圧の電圧値に応じたアナログ信号である全波整流信号を出力するよう構成されていてもよい。第２取得部は、誘起電圧情報が示す誘起電圧の電圧値に応じたアナログ信号である誘起電圧信号を出力するよう構成されていてもよい。この場合、更に、全波整流信号と誘起電圧信号の大小関係を比較してその比較結果を示す信号を出力する比較回路を備え、強制停止部は、比較回路から出力される信号に基づいて強制停止制御を実行するようにしてもよい。

上記構成の電動機械器具によれば、ハードウェア処理、即ち比較回路を用いたアナログ信号の比較処理によって、停止期間を検出することができる。そのため、停止期間を容易且つ精度良く検出することができる。

第１取得部及び第２取得部は、それぞれ次のように構成されていてもよい。即ち、第１取得部は、全波整流電圧情報が示す第１の全波整流電圧の電圧値に応じたデジタル信号である全波整流データを生成するよう構成されていてもよい。第２取得部は、誘起電圧情報が示す誘起電圧の電圧値に応じたデジタル信号である誘起電圧データを生成するよう構成されていてもよい。そして、強制停止部は、全波整流データと誘起電圧データの大小関係を比較するデータ比較部を有し、データ比較部による比較結果に基づいて強制停止制御を実行するようにしてもよい。

上記構成の電動機械器具によれば、データ比較部の機能をソフトウェアの処理によって実現することができ、その場合、電動機械器具の小型化、低コスト化が可能となる。

電源電圧の１周期における、スイッチング動作を強制停止させる期間を示す停止期間情報を決定するための、テーブルを有していてもよい。このテーブルは、全波整流電圧情報及び誘起電圧情報に基づいて停止期間情報を決定するためのテーブルであって、全波整流電圧情報及び誘起電圧情報と停止期間情報とが対応付けられて記憶されたものである。このようなテーブルを有している場合、強制停止部は、そのテーブルに基づき、全波整流電圧情報及び誘起電圧情報に対応付けられている停止期間情報を取得して、その停止期間情報に従って強制停止制御を実行するようにしてもよい。

また、上記のようなテーブルを有している場合、電動機械器具を次のような構成にしてもよい。即ち、第１取得部は、全波整流電圧情報の１つとしての、電源電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出部を有する。また、テーブルには、停止期間情報として少なくとも、電源電圧のゼロクロス点からスイッチング動作の強制停止を解除させるべきタイミングまでの時間である解除時間と、電源電圧のゼロクロス点から解除時間の経過後更に再びスイッチング動作を強制停止させるべきタイミングが到来するまでの時間である停止時間と、を有していてもよい。そして、強制停止部は、ゼロクロス検出部によりゼロクロス点が検出される度に、テーブルにおいて全波整流電圧情報及び誘起電圧情報に対応付けられている解除時間及び停止時間を取得し、検出されたゼロクロス点を起点として、取得した解除時間及び停止時間に基づいて強制停止制御を実行するようにしてもよい。

このように、テーブルを用いて停止期間情報（解除時間及び停止時間）を取得することで、停止期間情報を容易に取得することができる。そのため、少ない処理負荷で容易に停止期間を検出することができる。

第１実施形態の電動機械器具の電気的構成を示す説明図である。 第１実施形態のスイッチング判定処理のフローチャートである。 第２実施形態の電動機械器具の電気的構成を示す説明図である。 第２実施形態におけるスイッチング出力の許可／禁止タイミングの判定方法を説明するための説明図である。 第２実施形態のスイッチング判定処理のフローチャートである。 第３実施形態の電動機械器具の電気的構成を示す説明図である。 変換テーブルの一例を示す説明図である。 第３実施形態におけるスイッチング出力の許可／禁止タイミングの判定方法を説明するための説明図である。 第３実施形態のスイッチング判定処理のフローチャートである。

以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
［第１実施形態］
図１に示すように、本実施形態の電動機械器具１は、モータ１０と、モータ駆動装置３と、トリガスイッチ５とを備えている。

なお、本実施形態では、電動機械器具１が例えば電動工具の１つであるドライバドリルとして構成されているものとして説明する。即ち、本実施形態の電動機械器具１は、図１では図示を省略したが、ドリルチャックと、ギア機構とを備えている。ギア機構は、モータ１０の回転駆動力をドリルチャックに伝達する。ドリルチャックは、前端部に工具ビットを着脱可能に構成されている。モータ１０が回転すると、その回転駆動力がギア機構を介してドリルチャックに伝達され、これによりドリルチャック及び工具ビットが回転する。なお、モータ１０について「回転」とは、より詳しくは、モータ１０のロータの回転を意味する。

本実施形態の電動機械器具１は、商用電源１００から電源ケーブルを介して交流の電源電圧（例えば交流１００Ｖ）の電源供給を受け、その電源電圧によって動作するように構成されている。

モータ１０は、Ｕ，Ｖ，Ｗの３相のコイル（巻線）を備えたブラシレスモータである。本実施形態のモータ１０は、図１に示すように３相の各コイルがスター結線されているが、これはあくまでも一例であり、他の結線方式（例えばデルタ結線）であってもよい。

モータ１０には、モータ１０の回転位置を検出するための３つのロータ位置センサ１１，１２，１３が設けられている。各ロータ位置センサ１１，１２，１３は、本実施形態では、いずれもホールセンサである。各ロータ位置センサ１１，１２，１３は、それぞれ、モータ１０のロータの周囲に電気角１２０度の間隔で配置されており、ロータが電気角１８０度回転する度に増減方向が反転する、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相のホール信号を出力する。

トリガスイッチ５は、電動機械器具１の使用者がモータ１０を駆動／停止させるために使用者により操作される、引き操作型のスイッチである。トリガスイッチ５からは、トリガスイッチ５が操作されている（即ちオンされている）かそれとも操作されていない（即ちオフされている）かを示す操作状態信号と、トリガスイッチ５の操作量（引き量）を示す操作量信号とが出力され、モータ駆動装置３内の制御回路２０に入力される。以下、操作状態信号及び操作量信号を、まとめて「操作信号」ともいう。

モータ駆動装置３は、トリガスイッチ５からの操作信号に従ってモータ１０を駆動／停止させる。本実施形態のモータ駆動装置３は、図１に示すように、第１の全波整流回路１６と、第２の全波整流回路１７と、インバータ回路１８と、コンパレータ１９と、制御回路２０とを備えている。

第１の全波整流回路１６は、整流用の４つのダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４を有する、ブリッジ型の全波整流回路である。商用電源１００から入力された交流の電源電圧は、第１の全波整流回路１６により全波整流され、その全波整流された電圧である第１の全波整流電圧が給電ライン１５を介してインバータ回路１８に入力される。

第２の全波整流回路１７は、整流用の４つのダイオードＤ５，Ｄ６，Ｄ３，Ｄ４を有する、ブリッジ型の全波整流回路である。つまり、第１の全波整流回路１６を構成する４つのダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４のうち、アノードがグランドライン（接地電位）に接続された２つのダイオードＤ３，Ｄ４は、第２の全波整流回路１７としても共用される。

商用電源１００から入力された交流の電源電圧は、第１の全波整流回路１６によって全波整流されるのに加え、第２の全波整流回路１７によっても同様に全波整流される。そして、第２の全波整流回路１７によって全波整流された電圧である第２の全波整流電圧は、コンパレータ１９の非反転入力端子に入力される。各全波整流回路１６，１７は、設計上、当該各全波整流回路１６，１７から出力される各全波整流電圧が同じ値となるように構成されている。

インバータ回路１８は、モータ１０の各相のコイルへの通電状態を切り換えたり各相コイルそれぞれの通電電流を制御したりすることによってモータ１０を回転駆動させるための回路である。インバータ回路１８は、ハイサイドスイッチとして設けられた３つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３と、ローサイドスイッチとして設けられた３つのスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６とを有する。

ハイサイドスイッチとしての３つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３は、給電ライン１５とモータ１０の各相コイルとの間にそれぞれ設けられている。ローサイドスイッチとしての３つのスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６は、モータ１０の各相コイルとグランドラインとの間にそれぞれ設けられている。

インバータ回路１８を構成する６つのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、本実施形態では、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。そのため、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を構成する各ＭＯＳＦＥＴのドレイン−ソース間には、ソースからドレインに向けて順方向となる寄生ダイオードが並列に接続されることになる。なお、６つのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６としてＭＯＳＦＥＴを用いることはあくまでも一例であり、他の種類のスイッチング素子を用いてもよい。

給電ライン１５とグランドラインとの間には、コンデンサＣ１が接続されている。このコンデンサＣ１は、給電ライン１５の電圧（以下「バス電圧」という）を一定電圧に平滑化する平滑コンデンサではなく、バス電圧から高周波ノイズを除去するためのいわゆるスナバコンデンサである。従って、このコンデンサＣ１は、平滑コンデンサに比べて極めて容量が小さく、小型である。

コンパレータ１９は、入力される２つのアナログ信号を大小比較してその比較結果を示す二値の比較信号を制御回路２０へ出力する。コンパレータ１９の非反転入力端子には、第２の全波整流回路１７から出力される第２の全波整流電圧が入力される。コンパレータ１９の反転入力端子には、制御回路２０から出力される誘起電圧ＤＡ値（詳細は後述）が入力される。

コンパレータ１９は、第２の全波整流電圧と誘起電圧ＤＡ値とを比較し、第２の全波整流電圧が誘起電圧ＤＡ値より小さい場合はＬ（Ｌｏｗ）レベル（例えばグランドラインの電位と略同一）の比較信号を出力する。一方、コンパレータ１９は、第２の全波整流電圧が誘起電圧ＤＡ値以上の場合は、Ｌレベル信号よりも電圧値が高いＨ（Ｈｉｇｈ）レベルの比較信号を出力する。

制御回路２０は、インバータ回路１８を構成する６つのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のオン・オフ（即ちスイッチング動作）を制御することでモータ１０を駆動制御する。制御回路２０は、ロータ位置検出部２１と、時刻を計時するタイマ２２と、ロータ回転速度演算部２３と、誘起電圧算出部２４と、スイッチング許可／禁止部２５と、ＰＷＭ生成部２６と、スイッチング制御部２７とを備えている。

本実施形態の制御回路２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを中心に構成されるマイクロコンピュータ（マイコン）を有し、主としてこのマイコンが、トリガスイッチ５からの操作信号に従ってモータ１０を駆動制御する。即ち、制御回路２０は、使用者によりトリガスイッチ５が操作されたことを操作状態信号によって認識すると、トリガスイッチ５の操作量に応じて（直接的には操作量信号に応じて）モータ１０を駆動する。そして、使用者によるトリガスイッチ５の操作が終了すると、モータ１０を制動、停止させる。

こうしたモータ１０の駆動制御を実行するための各種制御プログラムはＲＯＭに記憶されている。このＲＯＭに記憶されている各種制御プログラムをＣＰＵが実行することで、制御回路２０が有する、ロータ位置検出部２１、タイマ２２、ロータ回転速度演算部２３、誘起電圧算出部２４、スイッチング許可／禁止部２５、ＰＷＭ生成部２６、及びスイッチング制御部２７としての機能が実現される。

即ち、図１に示した制御回路２０内の各構成要素２１〜２７は、本実施形態では、制御回路２０を構成するＣＰＵがＲＯＭの各種制御プログラムを実行することによって実現される機能を示す機能ブロックとして図示されている。ただし後述するように、制御回路２０内の各構成要素２１〜２７がいずれもソフトウェア処理として実現されることはあくまでも一例である。

ロータ位置検出部２１は、モータ１０に設けられた３つのロータ位置センサ１１，１２，１３からの各ホール信号に基づいて、モータ１０の回転位置（詳しくはロータの回転位置）を検出する。より具体的には、ロータ位置検出部２１は、各ロータ位置センサ１１，１２，１３からのＵ，Ｖ，Ｗ各相のホール信号を波形整形することで、ロータの所定回転角度毎に正負が反転するパルス状のロータ位置信号を生成し、出力する。生成された各相のロータ位置信号は、ロータ回転速度演算部２３及びスイッチング制御部２７に入力される。

ロータ回転速度演算部２３は、ロータ位置検出部２１から入力されるロータ位置信号とタイマ２２による計時時刻とに基づいて、モータ１０のロータの回転速度（以下「モータ回転数」ともいう）を演算する。

誘起電圧算出部２４は、ロータ回転速度演算部２３により演算されたモータ回転数に基づいて、モータ１０に生じる誘起電圧を算出する。なお、モータ１０においては、回転に伴って各相コイルにそれぞれ誘起電圧が生じるが、本明細書において誘起電圧とは、特にことわりのない限り、各相コイルに生じる誘起電圧の合成値、即ち、モータ１０からインバータ回路１８を介して給電ライン１５に印加される誘起電圧を意味するものとする。

誘起電圧算出部２４における、モータ回転数に基づく誘起電圧の算出方法は、種々考えられる。誘起電圧は、モータ回転数にほぼ比例する。つまり、モータ回転数の変化は誘起電圧の変化として捉えることができる。そのため、例えば、モータ１０の各種パラメータに基づいて予め比例定数を設定しておき、その比例定数とモータ回転数の乗算を行うことで誘起電圧を算出するようにしてもよい。

誘起電圧算出部２４により算出された誘起電圧は、不図示のＤＡ変換器にてアナログ信号に変換され、そのアナログ変換された誘起電圧が既述の誘起電圧ＤＡ値としてコンパレータ１９の反転入力端子に入力される。なお、ＤＡ変換器は、制御回路２０の内部に設けられていてもよいし、制御回路２０の外部に設けられていてもよい。

ＰＷＭ生成部２６は、トリガスイッチ５からの操作信号に基づいて、モータ１０への通電をＰＷＭ制御するための駆動デューティ比を演算し、その駆動デューティ比を表すＰＷＭ指令を生成してスイッチング制御部２７へ出力する。ＰＷＭ生成部２６は、トリガスイッチ５の操作量が大きいほど駆動デューティ比が大きくなるように（つまりトリガスイッチ５の操作量が大きいほどモータ回転数が大きくなるように）ＰＷＭ指令を生成する。

スイッチング制御部２７は、トリガスイッチ５が操作された場合に、インバータ回路１８をスイッチング動作させるためのスイッチング制御を実行する。具体的には、ロータ位置検出部２１からのロータ位置信号に基づいてモータ１０の回転位置を取得する。そして、その回転位置に応じて、インバータ回路１８を構成するハイサイドスイッチとしての３つのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３のいずれか１つ、及びローサイドスイッチとしての３つのスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６のいずれか１つをオンさせる駆動信号を生成し、インバータ回路１８へ出力する。さらに、オンさせるハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチのうち何れか一方に対する駆動信号を、ＰＷＭ生成部２６からのＰＷＭ指令に対応した駆動デューティ比のＰＷＭ信号とすることで、そのスイッチをデューティ駆動する。

このスイッチング制御により、モータ１０のＵ，Ｖ，Ｗ各相のコイルに、駆動デューティ比に対応した電流が流れ、モータ１０は、トリガスイッチ５の操作量に対応した回転速度で回転することになる。

スイッチング許可／禁止部２５は、コンパレータ１９から入力される比較信号に基づいて、スイッチング制御部２７によるスイッチング制御を許可又は禁止させる。換言すれば、スイッチング制御部２７からインバータ回路１８への駆動信号の出力（以下「スイッチング出力」ともいう）を許可又は禁止させる。

具体的に、コンパレータ１９からＨレベルの比較信号が入力されている場合、即ち第２の全波整流電圧が誘起電圧ＤＡ値以上の場合は、スイッチング制御部２７に対してスイッチング出力を許可する。一方、コンパレータ１９からＬレベルの比較信号が入力されている場合、即ち第２の全波整流電圧が誘起電圧ＤＡ値よりも低い場合は、スイッチング制御部２７に対してスイッチング出力を禁止させる。

スイッチング制御部２７は、トリガスイッチ５が操作されても、スイッチング許可／禁止部２５によってスイッチング出力が禁止されている場合は、スイッチング制御を停止してインバータ回路１８へ駆動信号を出力しない。そのため、スイッチング出力が禁止されている場合は、インバータ回路１８のスイッチング動作が停止し（つまり６つのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６が全てオフし）、モータ１０は回転駆動されない。スイッチング制御部２７は、トリガスイッチ５が操作された場合、スイッチング許可／禁止部２５によってスイッチング出力が許可されている場合に、スイッチング制御を実行してインバータ回路１８へ駆動信号を出力し、モータ１０を回転させる。

本実施形態の電動機械器具１が有する最も特徴的な構成の１つは、スイッチング許可／禁止部２５を備えていること、即ち、トリガスイッチ５が操作されていても第２の全波整流電圧が誘起電圧ＤＡ値よりも低い場合はスイッチング出力を禁止させる機能を有していることである。

本実施形態の電動機械器具１では、第１の全波整流回路１６によって全波整流された第１の全波整流電圧が給電ライン１５を介してインバータ回路１８に入力される。給電ライン１５にはコンデンサＣ１の一端が接続されているが、このコンデンサＣ１は、既述の通り、第１の全波整流電圧を平滑化する目的で設けられているものではない。そのため、第１の全波整流回路１６から出力された第１の全波整流電圧は、コンデンサＣ１により若干は脈動分が抑えられるものの、脈動する電圧（脈流）としてインバータ回路１８に入力される。

一方、モータ１０の回転中は、モータ１０に生じる誘起電圧が、インバータ回路１８を介して給電ライン１５に印加される。そのため、制御回路２０によるスイッチング制御が実行されてモータ１０が回転駆動されている間、第１の全波整流電圧が誘起電圧よりも低くなる期間が発生することがある。この期間は、第１の全波整流電圧よりも誘起電圧の方が大きいため、インバータ回路１８がスイッチング動作を行っても第１の全波整流電圧はモータ１０に印加されない。つまり、この期間は第１の全波整流電圧によってモータ１０が回転しているわけではないため、スイッチング動作を行ってもモータ１０の制御上はあまり意味がない。

そこで、本実施形態の電動機械器具１では、第１の全波整流電圧が誘起電圧よりも低くなる期間では、制御回路２０からのスイッチング出力を禁止させ、これによりインバータ回路１８のスイッチング動作を強制的に停止させるようにしている。

第１の全波整流電圧が誘起電圧よりも低くなる期間、即ちスイッチング出力を禁止させるべき期間（以下「スイッチング禁止期間」ともいう）を決めるためには、第１の全波整流回路１６から給電ライン１５上へ出力（印加）される第１の全波整流電圧と、モータ１０から給電ライン１５に印加される誘起電圧とを取得する必要がある。なお、第１の全波整流電圧そのものを直接取得する必要は必ずしもなく、第１の全波整流電圧を直接又は間接的に示す情報である全波整流電圧情報を少なくとも１つ取得できればよい。誘起電圧についても、給電ライン１５に印加される誘起電圧を直接取得する必要は必ずしもなく、誘起電圧を直接又は間接的に示す情報である誘起電圧情報を少なくとも１つ取得できればよい。

そして、全波整流電圧情報及び誘起電圧情報を取得できれば、これら各情報に基づいて、スイッチング禁止期間（即ち第１の全波整流電圧が誘起電圧よりも低くなる期間）を決定することができる。

全波整流電圧情報を取得する具体的方法として、本明細書では、次のＡ１，Ａ２の２つの方法を提案する。
Ａ１．モータ駆動用の第１の全波整流電圧を生成する第１の全波整流回路１６とは別に設けられた第２の全波整流回路１７を用い、この第２の全波整流回路１７で全波整流された第２の全波整流電圧を、全波整流電圧情報として取得する方法。

Ａ２．商用電源１００から供給される交流の電源電圧のゼロクロス点及び最大値（ピーク値）を、全波整流電圧情報として取得する方法。
上記Ａ１の方法で取得される第２の全波整流電圧は、第１の全波整流電圧と同値である。そのため、上記Ａ１の方法は、第１の全波整流電圧を直接取得する方法であると言える。

上記Ａ２の方法で取得される電源電圧のゼロクロス点及び最大値は、第１の全波整流電圧を間接的に示す情報である。なお、上記Ａ２の方法においては、電源電圧のゼロクロス点及び最大値を取得してさらにそれらに基づいて第１の全波整流電圧を推定演算し、その推定値を全波整流電圧情報として取得するようにしてもよい。

また、誘起電圧情報を取得する具体的方法として、本明細書では、次のＢ１，Ｂ２の２つの方法を提案する。
Ｂ１．モータ１０の回転数を演算し、その回転数をそのまま誘起電圧情報として取得するか、或いはその回転数に基づいて誘起電圧を推定演算することによりその誘起電圧（推定値）を誘起電圧情報として取得する方法。

Ｂ２．スイッチング制御が実行されている間、一時的にスイッチング出力が禁止された場合に、モータ１０の各相コイルの電圧（相毎の誘起電圧）を並列合成した相電圧合成値を誘起電圧情報として取得する方法。

モータ１０の誘起電圧は、モータ１０の回転数にほぼ比例する。そのため、上記Ｂ１の方法において、モータ１０の回転数を取得するということは、誘起電圧を間接的に取得することを意味する。一方、モータ１０の回転数から誘起電圧を推定演算する方法は種々考えられる。例えば、予め、モータ１０の各種パラメータに応じた定数を設定しておき、その定数と回転数を乗算することで誘起電圧を推定演算するようにしてもよい。

スイッチング制御の実行中にスイッチング出力が禁止されると、インバータ１８からモータ１０への電力供給が一時的に途絶え、インバータ１８からモータ１０の各相コイルに電圧が供給されない。そのため、上記Ｂ２の方法におけるスイッチング禁止期間中の相電圧合成値は、モータ１０から発生する誘起電圧を直接的に示す値となる。

また、スイッチング禁止期間（第１の全波整流電圧が誘起電圧よりも低くなる期間）を決定する具体的方法として、本明細書では、次のＣ１，Ｃ２，Ｃ３の３つの方法を提案する。

Ｃ１．上記Ａ１又はＡ２の方法で取得した全波整流電圧情報が示す第１の全波整流電圧のアナログ値と、上記Ｂ１又はＢ２の方法で取得した誘起電圧情報が示す誘起電圧のアナログ値とを、アナログ信号比較用の比較回路を用いて大小比較する方法。

Ｃ２．上記Ａ１又はＡ２の方法で取得した全波整流電圧情報が示す第１の全波整流電圧のデジタル値と、上記Ｂ１又はＢ２の方法で取得した誘起電圧情報が示す誘起電圧のデジタル値とを、マイコンのソフトウェア処理によって大小比較する方法。

Ｃ３．上記Ａ１又はＡ２の方法で取得した全波整流電圧情報と上記Ｂ１又はＢ２の方法で取得した誘起電圧情報をまとめて取得電圧情報として、その取得電圧情報と、スイッチング禁止期間とが対応付けられた変換テーブルを予め用意しておき、その変換テーブルを用いて、スイッチング禁止期間を取得する方法。

全波整流電圧情報を取得する具体的方法として上記Ａ１，Ａ２のうちどちらを採用するか、また、誘起電圧情報を取得する具体的方法として上記Ｂ１，Ｂ２のうちどちらを採用するか、また、スイッチング禁止期間を決定する具体的方法として上記Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３のうちどれを採用するかについては、任意に決めることができ、あらゆる組み合わせが可能である。

本明細書では、組み合わせの例のうち次の３パターンについて、具体的に説明する。第１のパターンは、Ａ１，Ｂ１，Ｃ１の組み合わせである。この第１のパターンは、他のパターンと比べて、マイコンの処理負荷を抑えつつスイッチング禁止期間を精度良く決定できるというメリットがある。この第１のパターンについては、本第１実施形態において説明する。

第２のパターンは、Ａ１，Ｂ２，Ｃ２の組み合わせである。この第２のパターンは、他のパターンと比べて、誘起電圧を高精度に検出でき、その分、スイッチング禁止期間を精度良く決定できるというメリットがある。この第２のパターンについては、後述する第２実施形態において説明する。

第３のパターンは、Ａ２，Ｂ１，Ｃ３の組み合わせである。この第３のパターンは、第２のパターンに比べてマイコンの処理負荷が低いというメリットがある。この第３のパターンについては、後述する第３実施形態において説明する。

本第１実施形態の電動機械器具１は、上記第１のパターンによってスイッチング禁止期間を決定することができるように構成されている。
即ち、全波整流電圧情報については、上記Ａ１の方法を用いて取得される。具体的には、第２の全波整流回路１７を設け、その第２の全波整流回路１７から出力される第２の全波整流電圧が、全波整流電圧情報として用いられる。

第１の全波整流電圧は、給電ライン１５に出力されて給電ライン１５を介してインバータ回路１８に入力されるため、給電ライン１５の電圧をモニタすることで第１の全波整流電圧を直接検出することも不可能ではない。しかし、給電ライン１５の電圧は、モータ１０の誘起電圧が印加され、且つ、コンデンサＣ１の充電容量の影響も受ける。そのため、給電ライン１５の電圧から第１の全波整流電圧を精度良く検出することは容易ではない。

これに対し、第２の全波整流電圧は、モータ１０の誘起電圧やコンデンサＣ１の充電容量の影響を受けず、しかも第１の全波整流電圧と同じ値である。そのため、第２の全波整流電圧を、第１の全波整流電圧を直接示す値として扱うことができる。本実施形態では、第２の全波整流電圧が、コンパレータ１９の非反転入力端子に入力される。

また、本第１実施形態では、誘起電圧情報については、上記Ｂ１の方法を用いて取得される。即ち、制御回路２０によるソフトウェア処理によって（具体的には誘起電圧算出部２４によって）、モータ回転数から誘起電圧が算出され、その誘起電圧の値がＤＡ変換されてコンパレータ１９の反転入力端子に入力される。

そして、制御回路２０内のスイッチング許可／禁止部２５が、コンパレータ１９からの比較信号に基づき、比較信号がＬレベルの間をスイッチング禁止期間として、スイッチング出力を禁止させる。

本第１実施形態の電動機械器具１において、スイッチング出力を許可又は禁止するために制御回路２０が実行するスイッチング判定処理について、図２を用いて説明する。電動機械器具１に外部の商用電源１００から電源電圧が供給されると、制御回路２０に動作用の電源が供給されて、制御回路２０内の各部（ＣＰＵを含む）が起動する。制御回路２０のＣＰＵは、起動すると、ＲＯＭから図２のスイッチング判定処理のプログラムを読み込んで、所定の制御周期で繰り返し実行する。

制御回路２０のＣＰＵは、図２のスイッチング判定処理を開始すると、Ｓ１１０で、ロータ位置センサ１１，１２，１３からのホール信号に基づいてロータ位置信号を生成し、そのロータ位置信号に基づいてモータ回転数を算出する。このＳ１１０の処理により、ロータ回転速度演算部２３としての機能が実現される。

Ｓ１２０では、Ｓ１１０で算出したモータ回転数に基づいて、例えば既述の比例演算などによって、誘起電圧を算出する。このＳ１２０の処理により、誘起電圧算出部２４としての機能が実現される。

Ｓ１３０では、Ｓ１２０で算出した誘起電圧を、不図示のＤＡ変換器にてアナログ信号（誘起電圧ＤＡ値）に変換して出力する。この誘起電圧ＤＡ値がコンパレータ１９に入力される。

Ｓ１４０では、コンパレータ１９から出力された比較信号に基づいて、コンパレータ１９による比較結果、即ち全波整流電圧と誘起電圧ＤＡ値との大小比較結果を取得する。Ｓ１５０では、Ｓ１４０で取得した大小比較結果に基づき、全波整流電圧が誘起電圧ＤＡ値以上か否か判断する。

全波整流電圧が誘起電圧ＤＡ値以上である場合は、Ｓ１６０で、スイッチング制御部２７によるスイッチング出力を許可する。これにより、スイッチング制御部２７はスイッチング制御を実行する。全波整流電圧が誘起電圧ＤＡ値より低い場合は、Ｓ１７０で、スイッチング禁止期間であると判断し、スイッチング制御部２７によるスイッチング出力を禁止する。これにより、スイッチング制御部２７は、スイッチング制御を一時的に停止する。なお、Ｓ１４０〜Ｓ１７０の処理により、スイッチング許可／禁止部２５としての機能が実現される。

以上説明した本第１実施形態の電動機械器具１によれば、トリガスイッチ５が操作されていても、第１の全波整流電圧が誘起電圧よりも低い場合は、インバータ回路１８のスイッチング動作が強制停止される。

また、第１の全波整流電圧が誘起電圧よりも低いかどうかを判断するために必要な、第１の全波整流電圧を示す全波整流電圧情報は、第２の全波整流回路１７から取得される。即ち、第２の全波整流回路１７から出力される第２の全波整流電圧が、誘起電圧と比較される。第２の全波整流電圧は、第１の全波整流電圧と同じ値であって、しかも、モータ１０から発生する誘起電圧の影響を受けない電圧である。

これにより、スイッチング動作を行ってもモータ１０へ電力供給が行われない期間、即ち第１の全波整流電圧が誘起電圧よりも低い期間（スイッチング出力禁止期間）を、適切に検出して、そのスイッチング出力禁止期間中にスイッチング動作を停止させることができる。そのため、無駄な電力消費を抑えつつ、モータ１０を効率よく駆動させることができる。

また、誘起電圧を、モータ回転数に基づいてソフトウェア処理によって算出している。モータ回転数は、モータ１０に設けられている３つのロータ位置センサ１１，１２，１３からのホール信号に基づいて演算されるが、この３つのロータ位置センサ１１，１２，１３は、誘起電圧を演算するために設けたものではなく、ブラシレスモータを駆動制御するために通常用いられるものである。つまり、ブラシレスモータの制御に通常用いられる３つのロータ位置センサ１１，１２，１３を利用して、ソフトウェア処理によって誘起電圧が演算される。そのため、誘起電圧を低コストで取得することができる。

また、全波整流電圧と誘起電圧の比較は、コンパレータ１９によるハードウェア処理、即ちアナログ信号の比較によって行われる。そのため、スイッチング出力停止期間を高速且つ高精度に検出することができる。なお、コンパレータ１９の各入力端子の前に分圧回路を設けてもよい。即ち、第２の全波整流回路１７からの第２の全波整流電圧を分圧回路で分圧してコンパレータ１９の非反転入力端子に入力させ、制御回路２０からの誘起電圧ＤＡ値も同様に分圧回路で分圧してコンパレータ１９の反転入力端子に入力させるようにしてもよい。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態の電動機械器具４０について、図３を用いて説明する。図３に示す本第２実施形態の電動機械器具４０において、図１に示した第１実施形態の電動機械器具１と同じ構成要素については図１と同じ符号を付し、その説明を省略する。そして、以下、本第２実施形態の電動機械器具４０について、第１実施形態の電動機械器具１と異なる構成に絞って説明する。

図２に示すように、本第２実施形態の電動機械器具４０は、モータ制御装置４１内において、インバータ回路１８からモータ１０への各相の通電経路の電圧を並列合成してその並列合成された電圧である相電圧合成値を出力する相電圧合成回路４２を備えている。

相電圧合成回路４２は、Ｕ相用ダイオード５６、Ｖ相用ダイオード５７、及びＷ相用ダイオード５８の、３つのダイオードを有している。具体的に、Ｕ相用ダイオード５６のアノードはＵ相用通電経路に接続され、Ｖ相用ダイオード５７のアノードはＶ相用通電経路に接続され、Ｗ相用ダイオード５８のアノードはＷ相用通電経路に接続されている。これら３つのダイオード５６，５７，５８のカソードは互いに接続されており、これらカソードの電圧が、相電圧合成値として出力され、制御回路４３に入力される。

制御回路４３は、第１実施形態の制御回路２０と比較して、タイマ２２、ロータ回転速度演算部２３、及び誘起電圧算出部２４を備えていない点、及び電圧比較部５１を備えている点で異なる。

制御回路４３には、相電圧合成回路４２から相電圧合成値が入力されるが、この入力された相電圧合成値は、不図示のＡＤ変換器によってデジタルデータに変換され、そのデジタルデータが電圧比較部５１に入力される。
また、第２の全波整流回路１７から出力された第２の全波整流電圧は、第１実施形態ではコンパレータ１９に入力されていたが、本第２実施形態では制御回路４３に入力される。そして、その入力された第２の全波整流電圧は、不図示のＡＤ変換器によってデジタルデータに変換され、そのデジタルデータ（全波整流電圧ＡＤ値）が電圧比較部５１に入力される。

電圧比較部５１は、全波整流電圧ＡＤ値と相電圧合成値のデジタルデータとを大小比較し、その比較結果をスイッチング許可／禁止部２５へ出力する。ただし、本第２実施形態では、後述するように、相電圧合成値のＤＡ変換及びそのＤＡ変換後のデジタルデータと全波整流電圧ＡＤ値との大小比較は、スイッチング許可／禁止部２５によりスイッチング出力が禁止されている期間に行われる。スイッチング出力が禁止されている期間に相電圧合成回路４２から出力される相電圧合成値は、既述の通り、モータ１０から発生する誘起電圧を直接的に示す値である。そのため、スイッチング出力が禁止されている期間にＡＤ変換される相電圧合成値のＡＤ変換後の値を、以下「誘起電圧ＡＤ値」ともいう。なお、電圧比較部５１の上記機能は、本第２実施形態では、マイコンによるソフトウェア処理によって実現される。

スイッチング許可／禁止部２５は、電圧比較部５１による比較結果に基づいて、スイッチング制御部２７からのスイッチング出力を許可又は禁止する。
つまり、本第２実施形態の電動機械器具４０は、上記第２のパターン（Ａ１，Ｂ２，Ｃ２の組み合わせ）によってスイッチング禁止期間を決定することができるように構成されている。

即ち、全波整流電圧情報については、第１実施形態と同様、上記Ａ１の方法を用いて取得される。具体的には、第２の全波整流回路１７から出力される第２の全波整流電圧が、全波整流電圧情報として制御回路４３に入力され、全波整流電圧ＡＤ値にＡＤ変換されて電圧比較部５１に入力される。

また、誘起電圧情報については、上記Ｂ２の方法を用いて取得される。即ち、スイッチング出力が禁止されている期間に相電圧合成回路４２から入力される相電圧合成値がＡＤ変換され、そのＡＤ変換されたデジタルデータである誘起電圧ＡＤ値が電圧比較部５１に入力される。

そして、既述の通り、電圧比較部５１が、全波整流電圧ＡＤ値と相電圧合成値のデジタルデータとを大小比較し、その比較結果をスイッチング許可／禁止部２５へ出力する。
従って、本第２実施形態では、誘起電圧の取得（具体的には誘起電圧ＡＤ値の取得）及びその誘起電圧ＡＤ値に基づくスイッチング出力の許可／禁止は、次のように行われる。即ち、図４に例示するように、トリガスイッチ５が操作されてスイッチング制御部２７がスイッチング制御を実行中、全波整流電圧ＡＤ値が誘起電圧ＡＤ値未満となると（時刻ｔ１）、スイッチング出力が禁止される。なお、時刻ｔ１以前の、スイッチング出力が許可されている間に用いられる誘起電圧の値は、その直前のスイッチング出力が禁止されている期間において取得された値（誘起電圧推定値）である。

時刻ｔ１でスイッチング出力が停止されると、誘起電圧ＡＤ値及び全波整流電圧ＡＤ値を取得して両者を大小比較する処理を周期的に実行する。そして、全波整流電圧ＡＤ値が誘起電圧ＡＤ値以上になると（時刻ｔ２）、スイッチング出力が許可され、スイッチング動作が再開される。時刻ｔ２でスイッチング出力が許可されると、その後は、誘起電圧ＡＤ値の取得は行われず、電圧比較部５１は、直前のスイッチング出力禁止期間に取得した最新の誘起電圧ＡＤ値（即ち時刻ｔ２で取得した誘起電圧ＡＤ値）を、スイッチング出力許可期間中の誘起電圧推定値として、その誘起電圧推定値と全波整流電圧ＡＤ値との大小比較を行う。

そして、時刻ｔ３で全波整流電圧ＡＤ値が誘起電圧推定値未満になると、再びスイッチング出力が禁止される。時刻ｔ３でスイッチング出力が停止されると、時刻ｔ１以降と同様、誘起電圧ＡＤ値及び全波整流電圧ＡＤ値を取得して両者を大小比較する処理を周期的に実行する。そして、全波整流電圧ＡＤ値が誘起電圧ＡＤ値以上になると（時刻ｔ４）、再びスイッチング出力が許可され、スイッチング動作が再開される。時刻ｔ４でスイッチング出力が許可されると、その後は、誘起電圧ＡＤ値の取得は行われず、電圧比較部５１は、直前のスイッチング出力禁止期間に取得した最新の誘起電圧ＡＤ値（即ち時刻ｔ４で取得した誘起電圧ＡＤ値）を、スイッチング出力許可期間中の誘起電圧推定値として、その誘起電圧推定値と全波整流電圧ＡＤ値との大小比較を行う。以後も、トリガスイッチ５の操作が解除されるまでは同様の処理が行われる。

本第２実施形態の電動機械器具４０において、スイッチング出力を許可又は禁止するために制御回路４３のＣＰＵが実行するスイッチング判定処理について、図５を用いて説明する。

制御回路４３のＣＰＵは、図５のスイッチング判定処理を開始すると、Ｓ２１０で、モータ１０が駆動中か否か、即ち、トリガスイッチ５が操作されている（スイッチング制御を行うべき状態にある）か否かを判断する。

モータ１０が駆動中である場合、即ちトリガスイッチ５が操作されている場合は、Ｓ２３０に進む。モータ１０が駆動中でない場合、即ちトリガスイッチ５がオフされている場合は、Ｓ２２０に進む。

Ｓ２２０では、誘起電圧ＡＤ値として、予め定められた初期誘起電圧ＡＤ値に更新設定する。トリガスイッチ５がオフされていてモータ１０が停止している間は、モータ１０からは誘起電圧が発生しない。そのため、その間は、便宜的に、誘起電圧ＡＤ値として、所定の初期誘起電圧ＡＤ値に更新設定する。

初期誘起電圧ＡＤ値を具体的にどのような値にするかについては適宜決めることができ、例えば、トリガスイッチ５の操作量に応じて設定される目標回転数のうち最も低い最低回転数に相当する誘起電圧ＡＤ値（つまり最低回転数で回転中に発生する誘起電圧のＡＤ値）としてもよい。

Ｓ２３０では、全波整流電圧ＡＤ値を取得する。Ｓ２４０では、Ｓ２３０で取得した全波整流電圧ＡＤ値が、現在設定されている誘起電圧ＡＤ値以上であるか否か判断する。全波整流電圧ＡＤ値が誘起電圧ＡＤ値以上である場合は、Ｓ２５０で、スイッチング制御部２７によるスイッチング出力を許可する。これにより、スイッチング制御部２７はスイッチング制御を実行する。

全波整流電圧ＡＤ値が誘起電圧ＡＤ値より低い場合は、Ｓ２６０で、スイッチング禁止期間であると判断し、スイッチング制御部２７によるスイッチング出力を禁止する。これにより、スイッチング制御部２７は、スイッチング制御を一時的に停止する。

さらにＳ２７０で、現在の誘起電圧ＡＤ値を取得する。即ち、相電圧合成値をＡＤ変換させてそのＡＤ変換後の最新の誘起電圧ＡＤ値を取得する。Ｓ２７０の処理が行われる毎に、誘起電圧ＡＤ値がその取得した値に更新設定される。そのため、Ｓ２７０の処理後に再びＳ２４０の判断処理が行われる際には、直近に行われたＳ２７０で取得した誘起電圧ＡＤ値が用いられることになる。なお、Ｓ２２０，Ｓ２３０，Ｓ２４０，Ｓ２７０の処理により、電圧比較部５１としての機能が実現される。

以上説明した本第２実施形態の電動機械器具４０によれば、相電圧合成回路４２によって、モータ１０から発生する誘起電圧を直接検出することができる。つまり、誘起電圧を高い精度で検出することができる。そのため、その高精度の誘起電圧に基づいて、スイッチング出力禁止期間を高精度に検出することができる。

また、第２の全波整流回路１７から出力される第２の全波整流電圧と、相電圧合成回路４２から出力される相電圧合成値とをそれぞれＡＤ変換し、ＡＤ変換後の各値をソフトウェア処理によって大小比較するようにしている。そのため、上記第１実施形態のようにコンパレータ１９を用いた大小比較方法に比べて、ハードウェアを少なくすることができ、その分、器具の小型化や低コスト化が可能となる。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態の電動機械器具７０について、図６を用いて説明する。図６に示す本第３実施形態の電動機械器具７０において、図１に示した第１実施形態の電動機械器具１と同じ構成要素については図１と同じ符号を付し、その説明を省略する。そして、以下、本第３実施形態の電動機械器具７０について、第１実施形態の電動機械器具１と異なる構成に絞って説明する。

図６に示すように、本第３実施形態の電動機械器具７０には、全波整流電圧情報を取得するための第２の全波整流回路１７（図１参照）は設けられていない。本第３実施形態では、全波整流電圧情報を取得するための手段として、ゼロクロス検出回路７３と、バス電圧検出回路７４とが設けられている。

ゼロクロス検出回路７３は、商用電源１００から供給される交流の電源電圧のゼロクロス点（電源電圧の値が０になるタイミング）を検出し、その検出結果を制御回路７２へ出力する。バス電圧検出回路７４は、給電ライン１５の電圧（バス電圧）を検出してその検出結果を制御回路７２へ出力する。

制御回路７２は、第１実施形態の制御回路２０と比較して、周期検出部８１、最大値検出部８２、変換テーブル８３、及び切替タイマ８４を備えている点で異なる。周期検出部８１、最大値検出部８２、及び切替タイマ８４は、本実施形態では、マイコンによるソフトウェア処理によって実現される。変換テーブル８３は、ＲＯＭ又は他の記憶媒体に記憶されている。

周期検出部８１は、ゼロクロス検出回路７３から入力される検出結果に基づき、ゼロクロス点の間隔、即ち電源電圧の周期を検出する。最大値検出部８２は、バス電圧検出回路７４から入力される検出結果に基づき、バス電圧の最大値を検出する。

ただし、本実施形態では、最大値検出部８２によるバス電圧最大値の検出は、トリガスイッチ５がオフされているときに行われる。トリガスイッチ５がオフされているときのバス電圧は、モータ１０の誘起電圧が発生しておらず、かつコンデンサＣ１によって電源電圧の最大値に維持されるため、第１の全波整流回路１６からの第１の全波整流電圧の最大値を直接示す電圧であると言える。よって、そのバス電圧は、電源電圧の最大値を直接示していると言える。つまり、トリガスイッチ５がオフされているときのバス電圧を検出することは、電源電圧の最大値を検出することと等価である。

変換テーブル８３は、図７に例示するように、モータ回転数と、許可切替時間Ｔ１及び禁止切替時間Ｔ２とが対応付けられたテーブルが、想定される電源周期と電源電圧最大値の組み合わせ（複数の組み合わせ）毎に個別に用意されてなるものである。

本第３実施形態の電動機械器具７０は、電源電圧として、例えば、少なくともＡＣ１００Ｖ及びＡＣ２２０Ｖに対応している。また、電源周期として、例えば、少なくとも５０Ｈｚと６０Ｈｚに対応している。そのため、例えば、電源周期５０Ｈｚで実効値１００Ｖの電源電圧が供給されている場合に用いるテーブル、電源周期６０Ｈｚで実効値１００Ｖの電源電圧が供給されている場合に用いるテーブル、電源周期５０Ｈｚで実効値２２０Ｖの電源電圧が供給されている場合に用いるテーブルなど、想定される電源電圧毎の複数種類のテーブルが予め用意されている。

変換テーブル８３を構成する各テーブルにおいて、許可切替時間Ｔ１及び禁止切替時間Ｔ２は、いずれも、ゼロクロス点からの経過時間を示す。より具体的に、許可切替時間Ｔ１は、ゼロクロス点を起点として、スイッチング出力を許可するタイミングを決めるための時間である。即ち、ゼロクロス点から許可切替時間Ｔ１が経過した場合に、スイッチング出力が許可される。許可切替時間Ｔ１は、ゼロクロス点を起点として、全波整流電圧が徐々に上昇していって誘起電圧レベルに到達するまでに予想される時間が設定されている。

禁止切替時間Ｔ２は、ゼロクロス点を起点として、スイッチング出力を禁止するタイミングを決めるための時間であり、許可切替時間Ｔ１よりも長い。即ち、ゼロクロス点から許可切替時間Ｔ１が経過してスイッチング出力が許可された後、さらに時間が経過して、ゼロクロス点からの経過時間が禁止切替時間Ｔ２に達した時は、スイッチング出力を禁止する。禁止切替時間Ｔ２は、ゼロクロス点を起点として、全波整流電圧が一旦ピークに到達した後再び減少していって誘起電圧レベルに到達するまでに予想される時間が設定されている。

電源周期及び電源電圧最大値がわかれば、全波整流電圧が推測できる。また、モータ回転数がわかれば誘起電圧が推測できる。そして、全波整流電圧及び誘起電圧が推測できれば、ゼロクロス点を起点とした、全波整流電圧が誘起電圧より低い状態から誘起電圧レベルに到達するまでの時間（許可切替時間Ｔ１）、及び全波整流電圧がピークに到達して再び誘起電圧レベルまで低下する時間（禁止切替時間Ｔ２）を推測できる。

そこで、本実施形態では、電源周期、電源電圧最大値、及びモータ回転数の組み合わせ毎に、上記各時間Ｔ１，Ｔ２が予め演算により推測され、その推測値が、変換テーブル８３として記憶されている。そして、変換テーブル８３中の該当するテーブルに基づき、ゼロクロス点が検出される毎に、そのゼロクロス点を起点とした、許可切替時間Ｔ１経過時のスイッチング出力の許可、及び禁止切替時間Ｔ２経過時のスイッチング出力の禁止が行われる。ゼロクロス点を起点とした計時は、切替タイマ８４により行われ、その計時情報がスイッチング許可／禁止部２５に入力される。切替タイマ８４の計時時間は、ゼロクロス点が検出される毎にリセットされ、ゼロクロス点が検出される毎にそのリセットされた状態から計時が開始される。

具体的に、図８に例示するように、電源電圧のゼロクロス点（全波整流電圧が最小値をとる点）が検出される毎に、切替タイマ８４の計時値がリセットされて計時が開始される。そして、ゼロクロス点から許可切替時間Ｔ１が経過するまではスイッチング出力の禁止状態が維持され、許可切替時間Ｔ１が経過するとスイッチング出力が許可される。その後も計時が継続され、禁止切替時間Ｔ２が経過するとスイッチング出力が禁止される。このような動作が、ゼロクロス点が検出される毎に行われる。

図７に示したように、許可切替時間Ｔ１は、上昇中の全波整流電圧が誘起電圧レベルに到達するまでの時間であるため、モータ回転数Ｎが高くなるほど（つまり誘起電圧が高くなるほど）長くなるように設定されている。逆に、禁止切替時間Ｔ２は、減少中の全波整流電圧が誘起電圧レベルに到達するまでの時間であるため、モータ回転数Ｎが低くなるほど（つまり誘起電圧が低くなるほど）長くなるように設定されている。

つまり、本第３実施形態の電動機械器具７０は、上記第３のパターン（Ａ２，Ｂ１，Ｃ３の組み合わせ）によってスイッチング禁止期間を決定することができるように構成されている。

本第３実施形態の電動機械器具７０において、スイッチング出力を許可又は禁止するために制御回路７２のＣＰＵが実行するスイッチング判定処理について、図９を用いて説明する。

制御回路７２のＣＰＵは、図９のスイッチング判定処理を開始すると、Ｓ３１０で、モータ１０が駆動中か否か、即ち、トリガスイッチ５が操作されている（スイッチング制御を行うべき状態にある）か否かを判断する。

モータ１０が駆動中でない場合、即ちトリガスイッチ５がオフされている場合は、Ｓ３２０に進む。Ｓ３２０では、ゼロクロス検出回路７３から入力されるゼロクロス検出信号に基づいて、電源周期を取得する。このＳ３２０の処理により、周期検出部８１の機能が実現される。Ｓ３３０では、バス電圧検出回路７４から入力されるバス電圧検出信号に基づいて、電源電圧最大値を取得する。このＳ３３０の処理により、最大値検出部８２の機能が実現される。Ｓ３３０の処理後は、図９のスイッチング判定処理を終了する。

Ｓ３１０で、モータ１０が駆動中である場合、即ちトリガスイッチ５が操作されている場合は、Ｓ３４０に進む。Ｓ３４０では、図２のＳ１１０と同様、ロータ位置センサ１１，１２，１３からのホール信号に基づいてロータ位置信号を生成し、そのロータ位置信号に基づいてモータ回転数を算出する。

Ｓ３５０では、ゼロクロス検出回路７３から入力されるゼロクロス検出信号に基づいて、ゼロクロス点を検出したか否か判断する。ゼロクロス点を検出していない場合は、Ｓ３８０に進む。ゼロクロス点を検出した場合は、Ｓ３６０に進む。

Ｓ３６０では、トリガスイッチ５のオフ中にＳ３２０及びＳ３３０で取得しておいた電源周期と電源電圧最大値、及び、Ｓ３４０で算出したモータ回転数に基づいて、変換テーブル８３から、許可切替時間Ｔ１及び禁止切替時間Ｔ２を取得する。具体的に、変換テーブル８３として用意されている複数のテーブルの中から、Ｓ３２０及びＳ３３０で取得しておいた電源周期と電源電圧最大値に対応したテーブルを抽出する。そして、その抽出したテーブルから、Ｓ３４０で算出したモータ回転数に対して設定されている許可切替時間Ｔ１及び禁止切替時間Ｔ２を取得する。Ｓ３７０では、切替タイマ８４をリセットして計時を再開する。

Ｓ３８０では、切替タイマ８４の計時値である切替タイマ値を取得する。Ｓ３９０では、Ｓ３８０で取得した切替タイマ値が許可切替時間Ｔ１以上か否か判断する。切替タイマ値が許可切替時間Ｔ１未満の場合は、Ｓ４３０で、スイッチング出力を禁止する。切替タイマ値が許可切替時間Ｔ１以上である場合は、Ｓ４００で、切替タイマ値が禁止切替時間Ｔ２以上であるか否か判断する。切替タイマ値が禁止切替時間Ｔ２未満の場合は、Ｓ４２０で、スイッチング出力を許可する。切替タイマ値が禁止切替時間Ｔ２以上の場合は、Ｓ４１０で、スイッチング出力を禁止する。

以上説明した本第３実施形態の電動機械器具７０では、全波整流電圧と誘起電圧との大小比較は行わない。本第３実施形態では、モータ回転数に対応した上記各時間Ｔ１，Ｔ２を変換テーブル８３を用いて取得し、その各時間Ｔ１，Ｔ２に従って、スイッチング出力の許可、禁止を判断する。つまり、スイッチング出力を許可すべきタイミング及び禁止すべきタイミングを、少ない処理負荷で容易に取得することができる。

［他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得る。

（１）上記第１実施形態では、第２の全波整流電圧を検出するための第２の全波整流回路１７を、第１の全波整流回路１６を構成する４つのダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４のうち一部（ダイオードＤ３，Ｄ４）を共用する構成としたが、このような構成はあくまでも一例である。例えば、第１の全波整流回路１６とは物理的に全く独立した全波整流回路を別途設けてもよい。給電ライン１５に印加される誘起電圧やコンデンサＣ１の充電容量などの外乱の影響が抑制された全波整流電圧を精度良く取得することができる限り、第２の全波整流回路１７の具体的構成は適宜決めることができる。

（２）上記第１実施形態では、誘起電圧算出部２４により算出された誘起電圧は、ＤＡ変換器にてアナログ信号に変換されたが、このような構成はあくまでも一例である。たとえば、算出された誘起電圧に基づいたＰＷＭ信号を出力し、その後ローパスフィルタを通して平滑化することで、誘起電圧に相当するアナログ信号を生成するようにしてもよい。

（３）上記第３実施形態において、ピークホールド回路を設けることで、トリガスイッチ５がオンされているとき（即ちモータ駆動中）でも電源電圧の最大値を検出するようにしてもよい。モータ駆動中、モータ１０の誘起電圧は発生するが、誘起電圧の値は電源電圧の最大値より低いため、ピークホールド回路があれば、電源電圧の最大値を検出することができる。

（４）上記各実施形態では、全波整流電圧が誘起電圧未満となる期間にインバータ回路１８のスイッチング動作を強制停止させる具体的方法として、スイッチング出力を禁止させること、即ちスイッチング制御部２７によるスイッチング制御を強制停止させてインバータ回路１８への駆動信号の出力を停止させる方法を示したが、このような方法はあくまでも一例である。例えば、制御回路からインバータ回路１８への駆動信号の伝送経路上にスイッチを設け、そのスイッチをオフすることによってインバータ回路１８への駆動信号の伝送を遮断するようにしてもよい。

（５）上記各実施形態では、外部の商用電源１００から電源電圧が供給されると制御回路が起動する構成であったが、電源電圧が供給されていて且つ特定の操作がなされた場合に制御回路が起動する構成であってもよい。例えば、トリガスイッチ５が操作されている場合に制御回路が動作するように構成されていてもよい。

（６）給電ライン１５における、コンデンサＣ１の接続部位よりも上流側に、何らかの素子或いは回路等が設けられていてもよい。具体例として、例えば、インバータ回路１８の故障時に給電ライン１５を遮断して電源を保護するための半導体スイッチが設けられていてもよい。

その場合、その半導体スイッチによって給電ライン１５を遮断させた状態にさせ、そのときの、給電ライン１５のうち半導体スイッチよりも上流側における特定部位の電圧を全波整流電圧として取得するようにしてもよい。そして、その取得した給電ライン１５上の電圧（全波整流電圧）に基づいて、スイッチング出力の許可／禁止のタイミングを判定するようにしてもよい。

つまり、スイッチング出力の許可／禁止のタイミングを判定するために必要な情報である全波整流電圧は、必ずしも、給電ライン１５以外の部位から取得しなければならないわけではない。上述した半導体スイッチの設置例のように、誘起電圧やコンデンサＣ１の充電電圧の影響を受けずに全波整流電圧を精度良く取得することができる限り、給電ライン１５における特定部位の電圧を全波整流電圧として取得するようにしてもよい。

（７）上記各実施形態では、モータ１０にロータ位置センサ１１，１２，１３が設けられている例を示したが、ロータ位置センサをもたないいわゆるセンサレスタイプのブラシレスモータに対しても本発明を適用できる。

（８）上記各実施形態では、本発明をドライバドリルとして構成された電動機械器具に適用した例を示したが、ドライバドリル以外の電動工具、または、例えば電動刈払機などの電動作業機械として構成された、各種の電動機械器具に適用されてもよい。本発明は、交流の電源電圧を全波整流し、その全波整流電圧をスイッチング動作によってブラシレスモータに供給するように構成されたあらゆる種類の電動機械器具に対して広く適用することが可能である。

（９）その他、上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。

１，４０，７０…電動機械器具、３，４１，７１…モータ駆動装置、５…トリガスイッチ、１０…モータ、１１，１２，１３…ロータ位置センサ、１５…給電ライン、１６…第１の全波整流回路、１７…第２の全波整流回路、１８…インバータ回路、１９…コンパレータ、２０，４３，７２…制御回路、２１…ロータ位置検出部、２２…タイマ、２３…ロータ回転速度演算部、２４…誘起電圧算出部、２５…スイッチング許可／禁止部、２６…ＰＷＭ生成部、２７…スイッチング制御部、４２…相電圧合成回路、５１…電圧比較部、５６…Ｕ相用ダイオード、５７…Ｖ相用ダイオード、５８…Ｗ相用ダイオード、７３…ゼロクロス検出回路、７４…バス電圧検出回路、８１…周期検出部、８２…最大値検出部、８３…変換テーブル、８４…切替タイマ、１００…商用電源、Ｃ１…コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ６…ダイオード、Ｑ１〜Ｑ６…スイッチング素子。

Claims (9)

1. 複数の通電相毎のコイルを有するブラシレスモータと、
   外部の交流電源から供給される交流の電源電圧を全波整流する第１の全波整流回路と、
   前記第１の全波整流回路により全波整流された前記電源電圧である第１の全波整流電圧が入力され、その入力された第１の全波整流電圧を複数のスイッチング素子のスイッチング動作によって各前記コイルに印加することにより前記ブラシレスモータを駆動する駆動回路と、
   駆動指示が入力されている場合に、前記駆動回路が有する前記複数のスイッチング素子を前記スイッチング動作させるためのスイッチング制御を実行することにより前記ブラシレスモータを駆動させる制御部と、
   前記駆動回路の前段側における、前記ブラシレスモータから発生する誘起電圧の影響が及ばない特定部位の電圧を取得して、少なくともその取得した電圧に基づいて、前記第１の全波整流電圧を示す全波整流電圧情報を取得する第１取得部と、
   前記全波整流回路から前記駆動回路への前記第１の全波整流電圧の供給経路に印加される前記誘起電圧を示す誘起電圧情報を取得する第２取得部と、
   前記制御部が前記スイッチング制御を実行中、前記第１取得部が取得した前記全波整流電圧情報及び前記第２取得部が取得した前記誘起電圧情報に基づき、前記第１の全波整流電圧が前記誘起電圧よりも低い期間に前記駆動回路の前記スイッチング動作を一時的に強制停止させる強制停止制御を実行する強制停止部と、
   を備える、電動機械器具。
2. 請求項１に記載の電動機械器具であって、
   前記第１取得部は、前記電源電圧を全波整流すると共にその全波整流後の第２の全波整流電圧が前記供給経路に印加されないように構成された第２の全波整流回路を備え、
   前記強制停止部は、前記全波整流電圧情報としての前記第２の全波整流回路からの前記第２の全波整流電圧、及び前記第２取得部が取得した前記誘起電圧情報に基づいて、前記強制停止制御を実行する、電動機械器具。
3. 請求項１に記載の電動機械器具であって、
   前記第１取得部は、
   前記全波整流電圧情報の１つとしての、前記電源電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出部と、
   前記全波整流電圧情報の１つとしての、前記ブラシレスモータが回転していないときの前記供給経路の電圧の最大値である供給電圧最大値を検出する最大値検出部と、
   を備え、
   前記強制停止部は、前記ゼロクロス検出部が検出した前記ゼロクロス点に基づいて前記電源電圧の周期を演算する周期演算部を有し、その周期演算部により演算された前記周期、前記最大値検出部により検出された前記供給電圧最大値、及び前記第２取得部が取得した前記誘起電圧情報に基づいて、前記強制停止制御を実行する、電動機械器具。
4. 請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の電動機械器具であって、
   前記第２取得部は、
   前記ブラシレスモータの回転速度を検出する回転速度検出部と、
   前記回転速度検出部により検出された前記回転速度に基づいて前記誘起電圧を算出する誘起電圧算出部と、
   を備え、前記強制停止部は、前記第１取得部が取得した前記全波整流電圧情報及び前記誘起電圧算出部が算出した前記誘起電圧に基づいて前記強制停止制御を実行する、電動機械器具。
5. 請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の電動機械器具であって、
   前記第２取得部は、前記駆動回路から前記ブラシレスモータへの各相の通電経路の電圧を並列合成してその並列合成された電圧である相電圧合成値を出力する相電圧合成部を備え、
   前記強制停止部は、前記制御部が前記スイッチング制御を実行中、当該強制停止部による前記強制停止制御によって前記スイッチング動作が一時的に強制停止される度に、その強制停止されている間は、前記相電圧合成部から出力される前記相電圧合成値を前記誘起電圧情報として取得してその取得した誘起電圧情報に基づいて前記第１の全波整流電圧が前記誘起電圧以上になるタイミングを判断し、前記第１の全波整流電圧が前記誘起電圧以上になった場合は、前記スイッチング動作の前記強制停止を解除して、その解除後は、その解除前に取得した前記誘起電圧情報を用いて、前記第１の全波整流電圧が前記誘起電圧よりも低くなるタイミングを判断する、電動機械器具。
6. 請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の電動機械器具であって、
   前記第１取得部は、前記全波整流電圧情報が示す前記第１の全波整流電圧の電圧値に応じたアナログ信号である全波整流信号を出力するよう構成されており、
   前記第２取得部は、前記誘起電圧情報が示す前記誘起電圧の電圧値に応じたアナログ信号である誘起電圧信号を出力するよう構成されており、
   更に、前記全波整流信号と前記誘起電圧信号の大小関係を比較してその比較結果を示す信号を出力する比較回路を備え、
   前記強制停止部は、前記比較回路から出力される信号に基づいて前記強制停止制御を実行する、電動機械器具。
7. 請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の電動機械器具であって、
   前記第１取得部は、前記全波整流電圧情報が示す前記第１の全波整流電圧の電圧値に応じたデジタル信号である全波整流データを生成するよう構成されており、
   前記第２取得部は、前記誘起電圧情報が示す前記誘起電圧の電圧値に応じたデジタル信号である誘起電圧データを生成するよう構成されており、
   前記強制停止部は、前記全波整流データと前記誘起電圧データの大小関係を比較するデータ比較部を有し、前記データ比較部による比較結果に基づいて前記強制停止制御を実行する、電動機械器具。
8. 請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の電動機械器具であって、
   前記全波整流電圧情報及び前記誘起電圧情報に基づいて、前記電源電圧の１周期における前記スイッチング動作を強制停止させる期間を示す停止期間情報を決定するための、前記全波整流電圧情報及び前記誘起電圧情報と前記停止期間情報とが対応付けられて記憶されたテーブルを有し、
   前記強制停止部は、前記テーブルに基づき、前記全波整流電圧情報及び前記誘起電圧情報に対応付けられている前記停止期間情報を取得して、その停止期間情報に従って前記強制停止制御を実行する、電動機械器具。
9. 請求項８に記載の電動機械器具であって、
   前記第１取得部は、前記全波整流電圧情報の１つとしての、前記電源電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出部を有し、
   前記テーブルには、前記停止期間情報として少なくとも、前記電源電圧のゼロクロス点から前記スイッチング動作の強制停止を解除させるべきタイミングまでの時間である解除時間と、前記電源電圧のゼロクロス点から前記解除時間の経過後更に再び前記スイッチング動作を強制停止させるべきタイミングが到来するまでの時間である停止時間と、を有し、
   前記強制停止部は、前記ゼロクロス検出部により前記ゼロクロス点が検出される度に、前記テーブルにおいて前記全波整流電圧情報及び前記誘起電圧情報に対応付けられている前記解除時間及び前記停止時間を取得し、前記検出されたゼロクロス点を起点として、前記取得した前記解除時間及び前記停止時間に基づいて、前記強制停止制御を実行する、電動機械器具。