JP6460354B2

JP6460354B2 - 電動工具

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Publication number: JP6460354B2
Application number: JP2016564763A
Authority: JP
Inventors: 弘識益子; 和隆岩田; 裕太野口
Original assignee: Koki Holdings Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2014-12-18
Filing date: 2015-11-27
Publication date: 2019-01-30
Anticipated expiration: 2035-11-27
Also published as: JPWO2016098563A1; CN107000189A; US10525579B2; EP3235600B1; EP3235600A4; US20170341213A1; EP3235600A1; WO2016098563A1

Description

本発明は、グラインダやインパクト工具等の電動工具に関する。

グラインダやインパクト工具等の電動工具において、トリガ等の操作スイッチがオフされると自動的に制動を行うものが知られている。ブラシレスモータを駆動源とする電動工具の場合、ブラシレスモータに電流を供給するインバータ回路の下アーム側のスイッチング素子のみをオンしてブラシレスモータを含む閉回路を形成することで、回転エネルギーを電気エネルギーとして消費し、制動を行う（ブレーキをかける）ことが可能である。

特開２００７−２７５９９９号公報

電動工具では、制動を行うことで、操作スイッチがオフされた際に回転具を迅速に停止することができる。しかし、使用者の間では、操作スイッチをオフしてからの慣性を利用して作業を行いたいというニーズも存在する。そこで、操作スイッチがオフされたときに積極的に制動を行わず、インバータ回路をオフにする（ブラシレスモータへの通電を制御するためのスイッチング素子をオフにする）ことが考えられる。しかし、インバータ回路をオフにすると、操作スイッチがオフされた後の慣性によるロータの回転によってステータコイルに発生する高い逆起電圧がスイッチング素子に加わり、スイッチング素子の長寿命化や破損防止の点で好ましくない。

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、ブラシレスモータへの通電を制御するためのスイッチング素子の長寿命化ないし破損抑制が可能で操作性の良好な電動工具を提供することにある。

本発明のある態様は電動工具である。この電動工具は、操作スイッチと、ブラシレスモータと、前記ブラシレスモータによって駆動される回転具と、前記ブラシレスモータへの通電を制御するためのスイッチング素子と、前記スイッチング素子のオンオフを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記操作スイッチが第１の状態になると、前記スイッチング素子の駆動信号のデューティを、前記第１の状態になったときのデューティより小さく且つ０より大きい所定値まで低下させた後、前記デューティを０に低下させ、
前記ブラシレスモータは、前記デューティが０になると自然減速によって停止する。

前記制御部は、前記デューティを前記所定値に維持して前記ブラシレスモータを駆動した後、前記デューティを０に低下させてもよい。

前記制御部は、前記ブラシレスモータの回転数が所定回転数以下になると、前記デューティを０に低下させてもよい。

本発明のある態様は電動工具である。この電動工具は、操作スイッチと、ブラシレスモータと、前記ブラシレスモータによって駆動される回転具と、前記ブラシレスモータへの通電を制御するためのスイッチング素子と、前記スイッチング素子のオンオフを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記操作スイッチが第１の状態になると、前記スイッチング素子の駆動信号のデューティを０より大きい所定値まで低下させ、前記デューティを前記所定値に維持して前記ブラシレスモータを駆動し、その後、前記デューティを０に低下させ、
前記ブラシレスモータは、前記デューティが０になると自然減速によって停止する。

前記制御部は、前記操作スイッチが前記第１の状態になって前記デューティを前記所定値まで低下させた後、前記ブラシレスモータの回転数が所定回転数以下になると、前記デューティを前記所定値から０に低下させてもよい。

前記制御部は、前記操作スイッチが前記第１の状態になって前記デューティを前記所定値まで低下させるとき、前記デューティを段階的に低下させてもよい。

本発明のある態様は電動工具である。この電動工具は、操作スイッチと、ブラシレスモータと、前記ブラシレスモータによって駆動される回転具と、前記ブラシレスモータへの通電を制御するためのスイッチング素子と、前記スイッチング素子のオンオフを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記操作スイッチが第１の状態になると、前記スイッチング素子の駆動信号のデューティを０より大きい所定値まで低下させ、
前記制御部は、前記回転具の慣性モーメントに応じて、前記操作スイッチが第１の状態になって前記デューティを前記所定値まで低下させるときの前記デューティの低下速度を設定する。

前記制御部は、前記操作スイッチが前記第１の状態になって、前記デューティを前記所定値まで低下させている途中、又は前記デューティを前記所定値に維持しているときに、前記操作スイッチが第２の状態になると、前記デューティを目標値まで上昇させてもよい。

本発明のもう一つの態様は電動工具である。この電動工具は、操作スイッチと、ブラシレスモータと、前記ブラシレスモータによって駆動される回転具と、前記ブラシレスモータへの通電を制御するためのスイッチング素子と、前記スイッチング素子のオンオフを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記操作スイッチがオンからオフの状態になると、前記スイッチング素子の駆動信号のデューティを０より大きい所定値まで低下させ、前記ブラシレスモータの回転数が所定回転数以下になると、前記デューティを前記所定値から０に低下させ、
前記ブラシレスモータは、前記デューティが０になると自然減速によって停止する。

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。

本発明によれば、ブラシレスモータへの通電を制御するためのスイッチング素子の長寿命化ないし破損抑制が可能で操作性の良好な電動工具を提供することができる。

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、操作スイッチ５がオフの状態の側断面図。グラインダ１の、操作スイッチ５がオンの状態の側断面図。図３（Ａ）は、図３（Ｂ）のＡ−Ａ断面図。図３（Ｂ）は、図１のコントローラボックス４０をＢ方向から見た矢視図。グラインダ１の制御ブロック図。グラインダ１の制御フローチャート。グラインダ１の動作を示す第１のタイムチャート。グラインダ１の動作を示す第２のタイムチャート。グラインダ１の動作を示す第３のタイムチャート。グラインダ１の動作を示す第４のタイムチャート。本発明の実施の形態２に係る電動工具としてのグラインダ１Ａの側断面図。グラインダ１Ａの制御ブロック図。本発明の実施の形態３に係る電動工具としてのインパクトドライバ１Ｂの側断面図。

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、処理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。

実施の形態１図１は、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、操作スイッチ５がオフの状態の側断面図である。図２は、グラインダ１の、操作スイッチ５がオンの状態の側断面図である。図３（Ａ）は、図３（Ｂ）のＡ−Ａ断面図である。図３（Ｂ）は、図１のコントローラボックス４０をＢ方向から見た矢視図である。

図１に示すように、グラインダ１は、回転具としての砥石１０を備えており、コンクリートや石材などの表面を平坦にする研削作業などに用いられる。なお、回転具としては、円板状の研磨用砥石や切断用砥石の他に、円板状のブラシやカッター等も取付け可能である。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。

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、原動機としてのブラシレスモータ６が収容されている。ブラシレスモータ６は、ハウジング３の後端から引き出された電源コード７を介して商用電源等の外部交流電源に接続される。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。ハウジング３には、ブラシレスモータ６への通電有無を切り替える操作スイッチ（トリガスイッチ）５が設けられる。操作スイッチ５は、スプリング５ｃによって後方（オフになる方向）に付勢されているが、操作スイッチ５を前方にスライドさせて図２に示すように係止凸部５ａをハウジング３の係止凹部３ａに引っ掛けることで、操作スイッチ５をオン状態に係止できる。

ギヤケース４は、例えばアルミ合金等の金属製であり、ハウジング３の前端部に取り付けられる。ギヤケース４の開口部は、蓋部材としてのパッキングランド１１によって塞がれる。パッキングランド１１は、ギヤケース４に対して例えばネジ止め等により固定される。パッキングランド１１は、後述のホイルガード３０を保持する保持部材となる。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。

砥石１０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。ハウジング３に設けられた操作スイッチ５が操作されると、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が回転する。すると、第１のベベルギヤ２１及び第２のベベルギヤ２２を介して出力軸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１０が回転する。パッキングランド１１には、砥石１０の外周の少なくとも１／２以上を覆うホイルガード３０が取り付けられている。ホイルガード３０は、作業中にその回動位置が変化しないように回り止めされているとともに、回り止めを解除すれば作業内容に合わせて回動位置を変更できるようになっている。

ブラシレスモータ６は、本実施の形態ではブラシレスモータであり、出力軸６ａの周囲に出力軸６ａと一体に回転する磁性体からなるロータコア６ｂが設けられる。ロータコア６ｂには、複数の（例えば４つの）ロータマグネット６ｃが挿入保持される。ロータコア６ｂの周囲には、ステータコア６ｄが設けられる（ハウジング３に固定される）。ステータコア６ｄには、インシュレータ６ｆを介してステータコイル６ｅが設けられる。なお、ブラシレスモータ６はロータに永久磁石を持たない誘導モータでもよい。

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、コントローラボックス４０が設けられる。コントローラボックス４０には、メイン基板４１、センサ基板４４、及びスイッチ基板４６が収容され、図３（Ａ）,（Ｂ）に示すようにウレタン４８が充填される。メイン基板４１には、ダイオードブリッジ４２やインバータ回路４３、図４に示すコントローラ５４等が設けられる。センサ基板４４は、ブラシレスモータ６の出力軸６ａの後端部に設けられたセンサマグネット８と対向する。センサ基板４４の、センサマグネット８との対向面には、３つのホールＩＣ（磁気センサ）４５が例えば６０°間隔で設けられる。センサマグネット８の発生する磁界をホールＩＣ４５で検出することで、ブラシレスモータ６の回転位置（回転子位置）を検出することができる。スイッチ基板４６は、操作スイッチ５の操作に連動してスライドするスライドバー５ｂの先端部に設けられたスイッチマグネット５ｄと対向する。スイッチ基板４６の、スイッチマグネット５ｄとの対向面には、２つのホールＩＣ（磁気センサ）４７が設けられる。スイッチマグネット５ｄは、操作スイッチ５のオンオフに応じていずれかのホールＩＣ４７と正対する。

図４は、グラインダ１の制御ブロック図である。交流電源５１には、ノイズ対策用のフィルタ回路５２を介してダイオードブリッジ４２が接続される。ダイオードブリッジ４２の出力端子には、力率改善回路５３を介してインバータ回路４３が設けられる。力率改善回路５３は、例えばＭＯＳＦＥＴからなるトランジスタＴｒと、トランジスタＴｒのゲートにＰＷＭ制御信号を出力するゲートドライバＩＣ５３ａとを含み、インバータ回路４３の各スイッチング素子で発生する高調波電流を制限値以下に抑える働きを持つ。インバータ回路４３は、例えばＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６を三相ブリッジ接続したものであり、ブラシレスモータ６に駆動電流を供給する。なお、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６はＩＧＢＴであってもよく、スイッチング動作に適したパワーデバイスであればよい。また、力率改善回路５３を設けなくてもよく、部品点数を削減し電動工具を小型化することができる。検出抵抗Ｒｓは、ブラシレスモータ６（インバータ回路４３）に流れる電流を電圧に変換する。

図４において、操作スイッチ検出回路５５は、図１のスイッチ基板４６に搭載された２つのホールＩＣ４７であり、操作スイッチ５の位置（オンオフ）に応じたスイッチ操作検出信号をコントローラ５４に送信する。コントローラ５４は、スイッチ操作検出信号により操作スイッチ５がオンになったことを検出すると、通電ランプ６１を点灯する。モータ電流検出回路５６は、検出抵抗Ｒｓの端子電圧に基づいてブラシレスモータ６に流れる電流を特定し、モータ電流検出信号をコントローラ５４に送信する。制御信号出力回路（ゲートドライバＩＣ）５７は、コントローラ５４の制御に従い、インバータ回路４３を構成する各スイッチング素子のゲートにＰＷＭ信号等の駆動信号を印加する。

回転子位置検出回路５８は、ホールＩＣ４５の出力信号に基づいてブラシレスモータ６の回転子の回転位置を検出し、回転子位置検出信号をコントローラ５４及びモータ回転数検出回路５９に送信する。モータ回転数検出回路５９は、回転子位置検出回路５８からの回転子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、モータ回転数検出信号をコントローラ５４に送信する。コントローラ５４は、スイッチ操作検出信号、モータ電流検出信号、回転子位置検出信号、及びモータ回転数検出信号、並びに速度設定ダイヤル６２の位置に応じて制御信号出力回路５７を制御し、インバータ回路４３を構成する各スイッチング素子を駆動し、ブラシレスモータ６を回転駆動する。コントローラ５４は、速度表示部６３により、ブラシレスモータ６の回転速度を使用者に報知する。

グラインダ１において制動を行う場合、電気制動（電気ブレーキ）を利用することができる。具体的には、図４において、制御部５０は、インバータ回路４３を構成する複数のスイッチング素子のうちハイサイド側のスイッチング素子Ｔｒ１,Ｔｒ３,Ｔｒ５をオフ、ローサイド側のスイッチング素子Ｔｒ２,Ｔｒ４,Ｔｒ６の少なくとも１つをオンにすることで、電気制動を行うことができる。例えばローサイド側のスイッチング素子Ｔｒ２をオンにすると、スイッチング素子Ｔｒ２、ステータコイル６ｅのＵ相巻線、Ｖ相巻線、スイッチング素子Ｔｒ４の寄生ダイオードという閉回路が形成され、ロータコア６ｂの回転によって発生する電力を当該閉回路で消費してロータコア６ｂの回転を減速させることができる。このときの電気制動力は、スイッチング素子Ｔｒ２をＰＷＭ信号でオンオフし、そのオン期間のデューティ比によって変化させることができる。オン期間のデューティ比が大きいほど制動力も大きくなる。また、電気制動力は、ローサイド側のスイッチング素子Ｔｒ２,Ｔｒ４,Ｔｒ６のうち制動時にオンされるものの数によって変化させることができ、オンさせるスイッチング素子を増やすほど制動力も大きくなる。制御部５０は、ローサイド側のスイッチング素子Ｔｒ２,Ｔｒ４,Ｔｒ６のうち制動時にオンされるものの数と、オン期間のデューティ比との組合せにより、任意の制動力を発生させることができる。デューティ比をゼロより大きい所定値（例えば１０％）に低下させた後、その状態を所定時間維持した後、或いは、ブラシレスモータ６の回転数が所定回転数以下になった後に電気ブレーキを掛けてもよい。これにより、操作スイッチがオフされた後の慣性によるロータの回転によってステータコイルに発生する高い逆起電圧がスイッチング素子に加わることを抑制でき、スイッチング素子の長寿命化や破損を抑制することができる。

図５は、グラインダ１の制御フローチャートである。このフローチャートは、使用者が操作スイッチ５をオンすることによってスタートする。なお、操作スイッチ５は、オフが第１の状態に対応し、オンが第２の状態に対応する。制御部５０は、まず、ブラシレスモータ６の起動処理を行う（Ｓ１）。起動処理は、インバータ回路４３を構成するスイッチング素子のゲートに印加するＰＷＭ信号のデューティを目標デューティに向けて緩やかに高めていくソフトスタート制御であってもよい。その後、制御部５０は、ＰＷＭ信号のデューティを目標デューティに維持してブラシレスモータ６を通常駆動する（Ｓ２）。

制御部５０は、操作スイッチ５がオフになったことを検出しない間は（Ｓ３,Ｎｏ）、ブラシレスモータ６の通常駆動を継続する（Ｓ２）。制御部５０は、操作スイッチ５がオフになったことを検出すると（Ｓ３,Ｙｅｓ）、ＰＷＭ信号のデューティを所定値、ここでは一例としての１０％に向けて低下させる（Ｓ４）。このとき、制御部５０は、ＰＷＭ信号のデューティを一気に低下させてもよいし、緩やかに低下させてもよい。また、装着した回転具の慣性モーメントに応じてデューティの低下速度を設定してもよい。例えば、慣性モーメントの大きい回転具の場合はデューティの低下速度（及び後述のステップＳ９におけるデューティの上昇速度）を大きくし、慣性モーメントの小さい回転具の場合はデューティの低下速度（及び後述のステップＳ９におけるデューティの上昇速度）を小さくしてもよい。慣性モーメントは、例えばブラシレスモータ６の起動処理（Ｓ１）の際、あるいは操作スイッチ５がオフされた後にＰＷＭ信号のデューティを低下させた際のブラシレスモータ６の回転数の時間変化率に基づいて判定することができる。操作スイッチ５のオフ後に慣性モーメントを判定する場合は、慣性モーメントの判定が終わるまでは慣性モーメントによらずデューティの低下制御を行う期間（慣性モーメント判定期間）を設け、慣性モーメントが判定された後は慣性モーメントに応じた低下速度でデューティを低下させればよい。なお、ＰＷＭ信号のデューティの前記所定値（低下後の目標値）は、特に限定されないが、例えば５〜１０％が適当である。

制御部５０は、ＰＷＭ信号のデューティを１０％に向けて低下させている途中、操作スイッチ５のオンを検出せず（Ｓ５,Ｎｏ）、かつブラシレスモータ６の回転数が所定回転数まで低下していなければ（Ｓ６,Ｎｏ）、ＰＷＭ信号のデューティの低下を継続する（Ｓ７，Ｎｏ）。一方、制御部５０は、ＰＷＭ信号のデューティを１０％まで低下させて１０％に維持している間、操作スイッチ５のオンを検出せず（Ｓ５,Ｎｏ）、かつブラシレスモータ６の回転数が所定回転数まで低下していなければ（Ｓ６,Ｎｏ）、引き続きＰＷＭ信号のデューティを１０％に維持する（Ｓ７,Ｙｅｓ）。

制御部５０は、ＰＷＭ信号のデューティを低下させてから、操作スイッチ５のオンを検出せず（Ｓ５,Ｎｏ）、かつブラシレスモータ６の回転数が所定回転数以下に低下したことを検出すると（Ｓ６,Ｙｅｓ）、ブラシレスモータ６の停止動作を行う（Ｓ８）。停止動作は、ＰＷＭ信号のデューティを０にして（インバータ回路４３をオフにして）ブラシレスモータ６を自然減速によって停止させることであってもよいし、ＰＷＭ信号のデューティを０にしてから前述の電気制動を行うことであってもよい。

一方、制御部５０は、ＰＷＭ信号のデューティを１０％に向けて低下させている途中、又はＰＷＭ信号のデューティを１０％まで低下させて１０％に維持している間に、操作スイッチ５がオンになったことを検出すると（Ｓ５,Ｙｅｓ）、ＰＷＭ信号のデューティを目標デューティに向けて上昇させ（Ｓ９）、再度ブラシレスモータ６を通常駆動する（Ｓ２）。

図６は、グラインダ１の動作を示す第１のタイムチャートである。このタイムチャートは、制御部５０がブラシレスモータ６を通常駆動している状態から示している。制御部５０は、時刻ｔ１において操作スイッチ５がオフされると、インバータ回路４３を構成するスイッチング素子のゲートに印加するＰＷＭ信号のデューティを１００％（通常駆動時の目標デューティ）から毎秒１０％の速度で低下させ始める。制御部５０は、時刻ｔ２においてＰＷＭ信号のデューティが１０％になると、以降はデューティを１０％に維持する。制御部５０は、時刻ｔ３においてブラシレスモータ６が所定回転数以下になると、インバータ回路４３を停止する（ＰＷＭ信号のデューティを０にする）。この後、前述の電気制動を行ってもよい。インバータ回路４３の停止後、ブラシレスモータ６は更に減速して最終的に停止する。

図７は、グラインダ１の動作を示す第２のタイムチャートである。制御部５０は、時刻ｔ１において操作スイッチ５がオフされると、インバータ回路４３を構成するスイッチング素子のゲートに印加するＰＷＭ信号のデューティを１００％から一気に１０％まで低下させ、以降はデューティを１０％に維持する。制御部５０は、時刻ｔ４においてブラシレスモータ６が所定回転数以下になると、インバータ回路４３を停止する。この後、前述の電気制動を行ってもよい。インバータ回路４３の停止後、ブラシレスモータ６は更に減速して最終的に停止する。

図８は、グラインダ１の動作を示す第３のタイムチャートである。制御部５０は、時刻ｔ１において操作スイッチ５がオフされると、インバータ回路４３を構成するスイッチング素子のゲートに印加するＰＷＭ信号のデューティを１００％から毎秒１０％の速度で低下させ始める。制御部５０は、デューティ低下途中かつブラシレスモータ６の回転数が所定回転数以下になる前の時刻ｔ５において操作スイッチ５がオンされると、ＰＷＭ信号のデューティを１００％に向けて毎秒１０％の速度で上昇させ始める。制御部５０は、時刻ｔ６においてＰＷＭ信号のデューティが１００％になると、以降はデューティを１００％に維持する（ブラシレスモータ６を通常駆動する）。

図９は、グラインダ１の動作を示す第４のタイムチャートである。制御部５０は、時刻ｔ１において操作スイッチ５がオフされると、インバータ回路４３を構成するスイッチング素子のゲートに印加するＰＷＭ信号のデューティを１００％から一気に１０％まで低下させ、以降はデューティを１０％に維持する。制御部５０は、ブラシレスモータ６の回転数が所定回転数以下になる前の時刻ｔ７において操作スイッチ５がオンされると、ＰＷＭ信号のデューティを１０％から一気に１００％まで上昇させ、以降はデューティを１００％に維持する（ブラシレスモータ６を通常駆動する）。

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。

(1) 制御部５０は、操作スイッチ５がオフにされた後、すぐにはインバータ回路４３をオフにせず（ＰＷＭ信号のデューティを０にせず）、低デューティのＰＷＭ信号でインバータ回路４３を通常動作させてブラシレスモータ６の回転数が所定回転数以下になるまで待ってからインバータ回路４３をオフにする（ＰＷＭ信号のデューティを０にする）ため、操作スイッチ５がオフされた後の慣性によるロータ（ロータコア６ｂ及びロータマグネット６ｃ）の回転によってステータコイル６ｅに発生する高い逆起電圧がスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６に加わることを抑制でき、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６の長寿命化ないし破損抑制が可能となる。同時に、操作スイッチ５をオフしてからの慣性を利用して作業を行いたいという使用者のニーズに応えることができる。

(2) 制御部５０は、操作スイッチ５がオフされた後、ブラシレスモータ６の回転数が所定回転数以下になる前までの間に操作スイッチ５がオンされると、ブラシレスモータ６の再始動処理（図５のＳ９）を行うため、ブラシレスモータ６の完全停止を待ってからブラシレスモータ６を起動し直す場合と比較して、通常駆動（図５のＳ２）に戻るまでの時間が短縮され操作性が良い。

(3) 制御部５０は、ブラシレスモータ６の回転数が所定回転数以下になるまでは制動を行わないため、制動により使用者に大きな反動が加わることを抑制することができ、操作性が良好になる。また、回転具をスピンドル２０に固定するホイルナットの制動時における緩みを抑制でき、ホイルナットの緩み止めに別途ボルト等を設けたりする必要が無く、部品点数の削減に有利である。

実施の形態２図１０は、本発明の実施の形態２に係る電動工具としてのグラインダ１Ａの側断面図である。実施の形態１のグラインダ１がコード付き（ＡＣ駆動）であったのに対し、本実施の形態のグラインダ１Ａはコードレス（ＤＣ駆動）であり、着脱可能に装着した電池パック７０からの供給電力で動作する。不図示の操作スイッチの操作は、スイッチ機構９によって機械的に検出される。なお、操作スイッチの操作の検出は、実施の形態１と同様に電磁的に行ってもよい。メイン基板４１に搭載されたスイッチング素子６７は、図４のインバータ回路４３を構成するスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６に対応する。

図１１は、グラインダ１Ａの制御ブロック図である。この制御ブロック図は、図４に示した実施の形態１ものと比較して、交流電源５１が電池パック７０に替わり、フィルタ回路５２、ダイオードブリッジ４２、及び力率改善回路５３が無くなった点で相違し、その他の点で一致する。制御部５０による制御の流れは、図５に示した実施の形態１のものと同様である。本実施の形態も、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。

実施の形態３図１２は、本発明の実施の形態３に係る電動工具としてのインパクトドライバ１Ｂの側断面図である。図１２において前後及び上下方向を定義する。インパクトドライバ１Ｂにおいて、ハウジング３は、ブラシレスモータ６、打撃機構部８０、及び出力部９０の一部を収納する胴体部３ｂと、一端が胴体部３ｂに接続しているハンドル部３ｃと、ハンドル部３ｃの他端に形成された収納部３ｄと、を有する。ブラシレスモータ６の出力軸６ａの回転は、遊星歯車機構７９を介して減速されて打撃機構部８０のハンマ８１に与えられる。

打撃機構部８０は、ハンマケース８５内に配されたハンマ８１と、ハンマ８１を前方に付勢するバネ８３と、を有する。ハンマ８１は、前端に衝突部８２を有し、遊星歯車機構７９の出力軸で回転駆動される。出力部９０を構成するアンビル９１は、後端に被衝突部９２を有する。バネ８３は、ハンマ８１が回転した際に衝突部８２が被衝突部９２と回転方向において衝突するように、ハンマ８１を前方に付勢する。このような構成により、ハンマ８１が回転した際に、出力部９０のアンビル９１に回転打撃力が与えられる。また、ハンマ８１は、バネ８３の付勢力に反して後方に移動することも可能に構成されており、衝突部８２と被衝突部９２との衝突後、ハンマ８１はバネ８３の付勢力に抗して回転しながら後退する。そして、衝突部８２が被衝突部９２を乗り越えると、バネ８３に蓄えられた弾性エネルギーが解放されてハンマ８１は前方に移動し、再び、衝突部８２と被衝突部９２とが衝突する。出力部９０を構成するアンビル９１は、胴体部３ｂの先端部、つまりハンマケース８５の前端側で回転自在に軸支されており、アンビル９１には、先端工具（回転具）を着脱自在に装着できる。

ハンドル部３ｃには操作スイッチ（トリガスイッチ）５が設けられ、操作スイッチ５はハンドル部３ｃ内に収容されたスイッチ機構９と接続される。使用者は操作スイッチ５によって、ブラシレスモータ６への電力の供給と遮断を切替え可能である。収納部３ｄの下部の引出口７１からは、商用電源等の外部交流電源に接続するための電源コード７が引き出される。収納部３ｄ内に収納された電源ボックス６５が、電源コード７の基端側に接続される。電源ボックス６５内には、電源コード７から入力された交流電力を直流電力に変換する整流回路を搭載した整流回路基板が設けられる。収納部３ｄ内には更に、ブラシレスモータ６の回転等を制御する制御部を搭載した制御回路基板６０が収納される。

前記制御部で制御されるインバータ回路は、胴体部３ｂに固定されブラシレスモータ６の背後に位置するインバータ回路基板（スイッチング素子基板）６６に搭載される。インバータ回路は、ブラシレスモータ６への通電をオン、オフする例えば６個のスイッチング素子としてのＦＥＴ６７を有する。制御回路基板６０とインバータ回路基板６６との電気接続はケーブル７２で行われる。前記制御部のブロック構成は、図４に示した実施の形態１ものと同様である。前記制御部による制御の流れは、図５に示した実施の形態１のものと同様である。なお、インパクトドライバの場合、グラインダと異なりブラシレスモータ６の回転方向の切替に関する構成及び制御が加わるが、周知なのでここでは説明を省略する。本実施の形態も、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。

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。

電動工具は、グラインダやインパクトドライバに限定されず、インパクトレンチ等の他のインパクト工具や、丸鋸、コンクリートカッタ、刈払機、芝刈機等の他の種類の電動工具であってもよい。実施の形態で示したパラメータ、例えば通常駆動時のＰＷＭ信号のデューティや、操作スイッチ５がオフされた後のデューティの低下速度、低下目標値等は一例に過ぎず、各パラメータは実験的に又は要求される性能に合わせて任意に設定すればよい。

１,１Ａ…グラインダ、１Ｂ…インパクトドライバ、３…ハウジング、３ａ…係止凹部、３ｂ…胴体部、３ｃ…ハンドル部、３ｄ…収納部、４…ギヤケース、５…操作スイッチ（トリガスイッチ）、５ａ…係止凸部、５ｂ…スライドバー、５ｃ…スプリング、５ｄ…スイッチマグネット、６…ブラシレスモータ、６ａ…出力軸、６ｂ…ロータコア、６ｃ…ロータマグネット、６ｄ…ステータコア、６ｅ…ステータコイル、６ｆ…インシュレータ、６ｇ,６ｈ…ステータコイル、７…電源コード、８…センサマグネット、９…スイッチ機構、１０…砥石、１１…パッキングランド（保持部材）、１２…ニードルベアリング、１３…ボールベアリング、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…ホイルガード、４０…コントローラボックス、４１…メイン基板、４２…ダイオードブリッジ、４３…インバータ回路、４４…センサ基板、４５…ホールＩＣ（磁気センサ）、４６…スイッチ基板、４７…ホールＩＣ（磁気センサ）、４８…ウレタン、５０…制御部、５１…交流電源、５２…フィルタ回路、５３…力率改善回路、５３ａ…ゲートドライバＩＣ、５４…コントローラ、５５…操作スイッチ検出回路、５６…モータ電流検出回路、５７…制御信号出力回路（ゲートドライバＩＣ）、５８…回転子位置検出回路、５９…モータ回転数検出回路、６０…制御回路基板、６１…通電ランプ、６２…速度設定ダイヤル、６３…速度表示部、６５…電源ボックス、６６…インバータ回路基板（スイッチング素子基板）、６７…ＦＥＴ、７０…電池パック、７１…引出口、７２…ケーブル、７９…遊星歯車機構、８０…打撃機構部、８１…ハンマ、８２…衝突部、８３…バネ、８５…ハンマケース、９０…出力部、９１…アンビル、９２…被衝突部、Ｒｓ…検出抵抗

Claims

操作スイッチと、ブラシレスモータと、前記ブラシレスモータによって駆動される回転具と、前記ブラシレスモータへの通電を制御するためのスイッチング素子と、前記スイッチング素子のオンオフを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記操作スイッチが第１の状態になると、前記スイッチング素子の駆動信号のデューティを、前記第１の状態になったときのデューティより小さく且つ０より大きい所定値まで低下させた後、前記デューティを０に低下させ、
前記ブラシレスモータは、前記デューティが０になると自然減速によって停止する、電動工具。
前記制御部は、前記デューティを前記所定値に維持して前記ブラシレスモータを駆動した後、前記デューティを０に低下させる、請求項１に記載の電動工具。
前記制御部は、前記ブラシレスモータの回転数が所定回転数以下になると、前記デューティを０に低下させる、請求項１に記載の電動工具。
操作スイッチと、ブラシレスモータと、前記ブラシレスモータによって駆動される回転具と、前記ブラシレスモータへの通電を制御するためのスイッチング素子と、前記スイッチング素子のオンオフを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記操作スイッチが第１の状態になると、前記スイッチング素子の駆動信号のデューティを０より大きい所定値まで低下させ、前記デューティを前記所定値に維持して前記ブラシレスモータを駆動し、その後、前記デューティを０に低下させ、
前記ブラシレスモータは、前記デューティが０になると自然減速によって停止する、電動工具。
前記制御部は、前記操作スイッチが前記第１の状態になって前記デューティを前記所定値まで低下させた後、前記ブラシレスモータの回転数が所定回転数以下になると、前記デューティを前記所定値から０に低下させる、請求項４に記載の電動工具。
前記制御部は、前記操作スイッチが前記第１の状態になって前記デューティを前記所定値まで低下させるとき、前記デューティを段階的に低下させる、請求項４又は５に記載の電動工具。
操作スイッチと、ブラシレスモータと、前記ブラシレスモータによって駆動される回転具と、前記ブラシレスモータへの通電を制御するためのスイッチング素子と、前記スイッチング素子のオンオフを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記操作スイッチが第１の状態になると、前記スイッチング素子の駆動信号のデューティを０より大きい所定値まで低下させ、
前記制御部は、前記回転具の慣性モーメントに応じて、前記操作スイッチが第１の状態になって前記デューティを前記所定値まで低下させるときの前記デューティの低下速度を設定する、電動工具。
前記制御部は、前記操作スイッチが前記第１の状態になって、前記デューティを前記所定値まで低下させている途中、又は前記デューティを前記所定値に維持しているときに、前記操作スイッチが第２の状態になると、前記デューティを目標値まで上昇させる、請求項４から７のいずれか一項に記載の電動工具。
操作スイッチと、ブラシレスモータと、前記ブラシレスモータによって駆動される回転具と、前記ブラシレスモータへの通電を制御するためのスイッチング素子と、前記スイッチング素子のオンオフを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記操作スイッチがオンからオフの状態になると、前記スイッチング素子の駆動信号のデューティを０より大きい所定値まで低下させ、前記ブラシレスモータの回転数が所定回転数以下になると、前記デューティを前記所定値から０に低下させ、
前記ブラシレスモータは、前記デューティが０になると自然減速によって停止する、電動工具。