JP6764255B2 - 電動作業機 - Google Patents

Description

本開示は、バッテリから電力供給を受けてモータを駆動するよう構成された電動作業機に関する。

この種の電動作業機は、通常、モータの回転を、減速歯車等にて構成される伝達部を介して、出力軸に伝達するよう構成されている（例えば、特許文献１参照）。
また、伝達部には、通常、モータへの通電により発生し得る最大トルクが加わっても破損することのない強度のものが使用される。

特開２００２−１５４０６２号公報

ところで、バッテリから電力供給を受けて動作する電動作業機においては、バッテリからの出力電圧に応じて、モータやその駆動回路等の電気系の仕様が決定される。
このため、例えば、電動作業機において、使用するバッテリが変更されてバッテリ電圧が高くなると、これに伴い電気系が設計変更されることになる。

この場合、電気系を設計変更しただけでは、モータへの通電により発生し得る最大トルクが上昇して、その最大トルク発生時に伝達部が破損することが考えられる。このような場合には、伝達部を設計変更し直し、その強度を高めることが行われる。

しかしながら、伝達部の強度を高めるには、伝達部を構成する歯車等を大きくする必要があり、伝達部、延いては、電動作業機の大型化を招くという問題がある。
このため、電動作業機の内、特に小型軽量化が要求される携帯型の電動作業機においては、バッテリ電圧を高めて、出力軸の駆動能力を高めることは難しいという問題があった。

本開示の一局面は、バッテリから電力供給を受けて動作する電動作業機において、電動作業機の大型化を招くことなく、バッテリ電圧を高くして、出力軸の駆動能力を高めることができるようにすることが望ましい。

本開示の一局面の電動作業機は、モータと、モータの回転を出力軸に伝達する伝達部と、バッテリから電力供給を受けてモータへ通電するための駆動部と、外部からの指令に従い駆動部を介してモータを駆動制御する制御部と、を備える。

また、電動作業機には、駆動部を介してモータに流れるモータ電流を検出する検出部が備えられており、制御部は、検出部にて検出されたモータ電流が、伝達部を保護するために予め設定された上限電流値以下となるように、モータを駆動制御する。

このため、バッテリ電圧やモータ及び駆動部の構成によってモータへの通電により発生可能な最大トルクが、伝達部にて伝達可能な許容トルクよりも大きい場合であっても、モータ電流の上限電流値を制限することで、伝達部が破損するのを抑制できる。

つまり、モータの回転により伝達部に許容トルクよりも大きいトルクが加わると伝達部が破損することがあるが、本開示の技術では、モータ電流を上限電流値以下に制限して、伝達部に加わるトルクを抑制できることから、伝達部を保護することが可能となる。

ここで、電動作業機は、バッテリから駆動部を介してモータに至るモータへの通電経路が、モータの回転に伴い伝達部に発生するトルクを伝達部にて伝達可能な許容トルク以下に制限するのに要する許容電流値よりも大きい電流値にてモータを通電可能に構成されていてもよい。

そして、電動作業機がこのように構成されていても、上限電流値を許容電流値よりも小さい電流値に設定すれば、伝達部に許容トルクよりも大きいトルクが加わるのを抑制し、伝達部を保護することができる。

なお、「許容電流値よりも大きい電流値にてモータを通電可能」とは、伝達部に発生するトルクを伝達部にて伝達可能な許容トルク以下に制限するのに要する機械的な許容電流値よりも大きい電流値にて、少なくとも短時間瞬間的にモータを通電できるということである。

つまり、モータに通電可能な電流値としては、モータに短時間瞬間的に通電可能な第１電流閾値と、モータに一定時間連続的に通電可能な第２電流閾値とが知られている。
ここで、第１電流閾値とは、モータに短時間瞬間的に電流が流れたときにモータの磁石が減磁を起こしてモータの能力が低下してしまう電流値のことであり、第２電流閾値とは、第１電流閾値よりも小さく、モータに一定時間以上電流を流し続けたときにモータに不具合を生じる電流値のことである。

そして、上記の記載は、少なくとも第１電流閾値が、機械的な許容電流値よりも大きいということを表している。
従って、本開示の技術は、第２電流閾値が機械的な許容電流値よりも小さい場合であっても、大きい場合であっても、伝達部を保護することができる。

また、制御部は、検出部にて検出されたモータ電流が上限電流値に達すると、モータの駆動を停止するように構成されていてもよい。この場合、モータの駆動を停止することで、モータ電流を上限電流値以下に制限しつつ回転するようにした場合に比べて、モータの回転により伝達部に許容トルクよりも大きいトルクが加わるのをより確実に抑制することができる。

一方、伝達部が、モータの回転を出力軸に伝達する際の減速比を外部操作によって切り換え可能に構成されている場合、制御部は、伝達部の減速比に応じて、減速比が大きいときに上限電流値が低くなるよう、上限電流値を切り換えるように構成されていてもよい。

つまり、伝達部の減速比が大きいときには、減速比が小さいときに比べて、出力軸の回転数が低下し、伝達部に加わるトルクが大きくなる。従って、上記のように伝達部の減速比に応じて上限電流値を切り換えるようにすれば、伝達部に加わるトルクが許容トルクよりも大きくなるのをより良好に抑制することができる。

また、伝達部が、減速比を外部操作によって切り換え可能に構成されている場合、制御部は、伝達部の減速比が大きい側に切り換えられているときに、モータ電流が上限電流値以下となるようモータを駆動制御するように構成されていてもよい。

このようにしても、伝達部の減速比が大きく、減速比が小さい場合に比べて伝達部に加わるトルクが大きくなる条件下で、モータ電流が上限電流値以下となるようにモータを駆動制御することができるため、伝達部に許容トルクよりも大きいトルクが加わるのを抑制できる。

実施形態のドライバドリルの外観を表す斜視図である。 ドライバドリルの内部構成を表す断面図である。 ドライバドリルに搭載されたモータ駆動装置の構成を表すブロック図である。 モータから伝達部を介して出力軸に伝達されるトルクとモータ回転数及びモータ電流との関係を表す特性図である。 制御回路にて伝達部を保護するために実行される電流制限処理を表すフローチャートである。 電流制限処理の変形例を表すフローチャートである。

以下に、本開示の電動作業機の実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、本実施形態では、電動作業機として、ドライバドリルを例にとり説明する。
図１、図２に示すように、本実施形態のドライバドリル１は、工具本体１０と、工具本体１０に電力を供給するバッテリパック６０とにより構成されている。

工具本体１０は、使用者が手で握るためのグリップ部１２が下方に突出するように形成されたハウジング１１を備え、そのハウジング１１内に各種構成部品を収納することにより構成されている。

ハウジング１１の後方（図の左側）は、当該ドライバドリル１の動力源となるモータ４を収納するモータ収納部１４となっており、モータ収納部１４よりも前方には、伝達部としての減速機構３０が収納されている。

そして、ハウジング１１の先端（図の右側）には、減速機構３０の出力軸７に工具ビット（図示略）を装着するためのチャック部１６が突設されている。
グリップ部１２には、使用者がグリップ部１２を把持しつつ指で操作するためのトリガスイッチ２１が設けられている。

トリガスイッチ２１は、作業者により引き操作される操作部２１ａと、この操作部２１ａの引き操作によりオン・オフされるとともにこの操作部２１ａの操作量（引き量）に応じて抵抗値が変化するように構成されたスイッチ本体部２１ｂとを備えている。

そして、トリガスイッチ２１の上側（ハウジング１１の下端側）には、モータ４の回転方向を正転又は逆転方向に切り換えるための正逆切換スイッチ２２が設けられている。
また、ハウジング１１の下部前方には、操作部２１ａが引き操作されたときに当該ドライバドリル１の前方を光で照射するための照明ＬＥＤ２３が設けられている。

また、グリップ部１２における前方下部には、バッテリパック６０内のバッテリ６２の残容量を表示する残容量表示部２４が設けられている。
次に、グリップ部１２の下端には、バッテリ６２を収容したバッテリパック６０が、着脱自在に装着されている。

バッテリパック６０は、例えば、出力電圧（バッテリ電圧）が１８Ｖのバッテリ６２を内蔵しており、ドライバドリル１のグリップ部１２の下端は、バッテリパック６０を前方側から後方側へとスライドさせることにより装着できるように構成されている。

なお、バッテリパック６０に収容されたバッテリ６２は、例えばリチウムイオン２次電池など、繰り返し充電可能な２次電池である。
モータ４は、ロータ５のロータコアに対し、モータ４の回転中心軸周りに複数の貫通孔を形成し、各貫通孔に永久磁石５Ａを埋め込むことにより構成された、ＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）型の３相のブラシレスモータである。

そして、モータ４には、モータ４の回転位置を検出するホールＩＣ５０（図３参照）が設けられている。なお、ホールＩＣ５０は、モータ４の各相に対応して配置される３つのホール素子を備え、モータ４の所定回転角度毎に回転検出信号を発生する周知のものである。

また、グリップ部１２には、バッテリパック６０から電力供給を受けて、モータ４を駆動制御するモータ駆動装置４０（図３参照）が設けられている。
次に、モータ４のステータ６には、巻線６Ａが巻回されるが、この巻線６Ａは、モータ４の大きさを、低電圧出力のバッテリパックから電力供給を受けて駆動されるモータと同等にできるように、このモータの巻線に比べて線径が細く、巻き数が多くなっている。

つまり、例えば、出力電圧（バッテリ電圧）が１０．８Ｖのバッテリパックから電力供給を受けて動作するドライバドリルにおいて使用されるモータを、本実施形態のバッテリパック６０を利用して駆動するようにすると、モータの回転数が高くなりすぎる。

この場合、ステータに巻回する巻線の巻き数を増やすことでモータの回転数を抑制できるが、低電圧駆動用の小型のモータでは、巻線を更に巻回するためのスペースが無いことから、巻き数を増やすことができない。

そこで、本実施形態では、こうした低電圧駆動用の小型のモータに対し、モータサイズを変更することなく、高電圧出力のバッテリパック６０を使ってモータ４を適正に駆動できるように、モータ４のステータ６に巻回する巻線６Ａの線径を細くして、巻き数を増やしているのである。

例えば、図４において、実線は、本実施形態の高電圧バッテリ用のモータ４のモータ回転数及びモータ電流とトルクとの関係を表す特性図であり、点線は低電圧バッテリ用のモータの特性図である。

図４に示すように、本実施形態のモータ４は、巻線６Ａの線径を細くすることで、無負荷運転時（トルク：０）の最大回転数が、低電圧バッテリ用のモータの最大回転数（例えば１４００ｒｐｍ）よりも若干高い回転数（例えば１６００ｒｐｍ）に設定される。

また、モータ４に加わる負荷によってトルクが増加すると、モータ電流が増加し、モータ回転数が低下するが、低電圧バッテリで駆動されるモータは、本実施形態のモータ４に比べて、トルクに対するモータ電流は大きくなり、モータ回転数は小さくなる。この結果、低電圧バッテリで駆動されるモータは、通電により、トルクが減速機構３０に加えることのできる許容トルクを越えることはない。

これに対し、高電圧バッテリで駆動される本実施形態のモータ４においては、低電圧バッテリで駆動されるモータに比べて、同じモータ電流を供給した場合、モータ４０をより高トルクで駆動できる。

しかし、トルクが上昇しすぎると、減速機構３０が伝達可能な許容トルクを越えてしまい、減速機構３０が破損することが考えられる。そこで、本実施形態では、モータ４への通電により発生するトルクが、減速機構３０の許容トルクを越えることのないように、モータ電流の上限電流値を設定し、モータ駆動装置４０が、モータ電流をこの上限電流値以下に制限するようにされている。

次に、減速機構３０は、筒状のギヤケース３１内に収納され、ギヤケース３１の内周面に固定されたインターナルギヤ３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ内でそれぞれ公転する複数の遊星歯車３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃを備える。

インターナルギヤ３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ及び遊星歯車３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃは、モータ４からハウジング１１の先端（図の右側）側へと、モータ４の回転中心軸方向に順に配置されている。また、遊星歯車３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃは、それぞれ、モータ４の回転中心軸周りに所定角度間隔で複数配置されている。

そして、各遊星歯車３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃは、それぞれ、遊星歯車３３Ａ−３３Ｂ間、遊星歯車３３Ｂ−３３Ｃ間、及び、遊星歯車３３Ｃの遊星歯車３３Ｂとは反対側に配置されたキャリア３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃに、回転可能に支持されている。

また、キャリア３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃは、モータ４の回転中心軸周りに回転可能であり、キャリア３４Ａ、３４Ｂは、支持する遊星歯車３３Ａ、３３Ｂよりも先端側に位置する遊星歯車３３Ｂ、３３Ｃと噛合されている。

また、遊星歯車３３Ａは、モータ４の回転軸に固定されたピニオンギヤ４Ａと噛合され、キャリア３４Ｃには、ドライバドリル１の出力軸７が固定されている。
このため、本実施形態の減速機構３０によれば、モータ４の回転を、遊星歯車３３Ａ〜３３Ｃとキャリア３４Ａ〜３４Ｃとにより、３段階で減速して、出力軸７に伝達することができる。

次に、２段目の遊星歯車３３Ｂに噛合されるインターナルギヤ３２Ｂは、ギヤケース３１内でモータ４の回転中心軸方向に移動可能なスライドリング３５に固定されている。
スライドリング３５は、ハウジング１１の外に突出された減速操作部２５を介して、使用者が手動で移動させることができる。

そして、使用者が、減速操作部２５を操作して、スライドリング３５を、図２に示す先端位置からインターナルギヤ３２Ａ側の後端位置に移動させると、２段目の遊星歯車３３Ｂと１段目のキャリア３４Ａとがインターナルギヤ３２Ｂにより連結される。

この状態では、１段目のキャリア３４Ａと２段目のキャリア３４Ｂとが一緒に回転することになるので、減速機構３０は、モータ４の回転を、遊星歯車３３Ａ、３３Ｃとキャリア３４Ａ、３４Ｃとにより２段階で減速して、出力軸７に伝達することになる。

従って、本実施形態のドライバドリル１によれば、減速操作部２５を前方に移動させておけば、モータ４の回転が３段階で減速されて出力軸７が低速回転し、減速操作部２５を後方に移動させておけば、モータ４の回転が２段階で減速されて出力軸７が高速回転する。

こうした速度切り換えは、減速操作部２５の操作によって使用者が適宜行うことになるが、モータ４の回転が３段階で減速されて減速比が大きくなる低速回転時には、モータ電流に対応するトルクが、高速回転時に比べて大きくなる。

そこで、本実施形態では、減速操作部２５に、切り換え位置を検出する位置検出部２６を設け、モータ駆動装置４０が、その検出結果に応じて、上述した上限電流値を切り換えるようにされている。

つまり、モータ駆動装置４０は、減速操作部２５の切り換え位置から、減速機構３０の減速比を検知し、減速比が大きいほどモータ電流の上限電流値が小さくなるように、上限電流値を切り換える。

なお、上述した減速機構３０の構成については、特許文献１等に詳細に説明されており、公知であることから、ここでは、より詳細な説明は省略する。
次に、モータ駆動装置４０の構成について説明する。

図３に示すように、モータ駆動装置４０には、駆動回路４２、ゲート回路４４、制御回路４６、及び、レギュレータ４８が備えられている。
駆動回路４２は、バッテリ６２から電力供給を受けて、モータ４各相の巻線に電流を流すためのものであり、本実施形態では、６つのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６からなる３相フルブリッジ回路として構成されている。なお、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、本実施形態ではＭＯＳＦＥＴである。

駆動回路４２において、３つのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３は、モータ４の各端子Ｕ，Ｖ，Ｗと、バッテリ６２の正極側に接続された電源ラインとの間に、いわゆるハイサイドスイッチとして設けられている。

また、他の３つのスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６は、モータ４の各端子Ｕ，Ｖ，Ｗと、バッテリ６２の負極側に接続されたグランドラインとの間に、いわゆるローサイドスイッチとして設けられている。

ゲート回路４４は、制御回路４６から出力された制御信号に従い、駆動回路４２内の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をオン／オフさせることで、モータ４の各相巻線に電流を流し、モータ４を回転させるものである。そして、本実施形態においては、駆動回路４２及びゲート回路４４が、本開示の駆動部に相当する。

次に、制御回路４６は、本開示の制御部に相当するものであり、本実施形態では、ＣＰＵ４６ａ、ＲＯＭ４６ｂ、ＲＡＭ４６ｃを含むマイクロコントローラ（マイコン）にて構成されている。

制御回路４６には、上述したトリガスイッチ２１（詳しくはスイッチ本体部２１ｂ）、正逆切換スイッチ２２、照明ＬＥＤ２３、残容量表示部２４、位置検出部２６が接続されている。

また、モータ駆動装置４０において、駆動回路４２からバッテリ６２の負極側に至る通電経路には、モータ４に流れた電流を検出する電流検出回路５４が設けられており、電流検出回路５４から制御回路４６には、電流検出信号が入力される。なお、電流検出回路５４は、本開示の検出部に相当する。

また、モータ駆動装置４０には、バッテリ６２からの供給電圧（バッテリ電圧）を検出するバッテリ電圧検出部５２、及び、当該モータ駆動装置４０の温度を検出するコントローラ温度検出部５６が設けられている。

そして、制御回路４６には、これら各検出部５２、５６からの検出信号、及び、モータ４に設けられたホールＩＣ５０からの検出信号も入力される。
また、モータ駆動装置４０には、バッテリパック６０に設けられた異常検出部６４からＡＳ信号を取り込むためのＡＳ信号入力部５８が設けられており、制御回路４６には、ＡＳ信号入力部５８を介してＡＳ信号も入力される。

ＡＳ信号は、バッテリ６２の放電を停止させるための信号（オートストップ信号）であり、バッテリパック６０に設けられた異常検出部６４にて、過電流、過放電、過負荷、等の異常が検出されたときに、バッテリパック６０から出力されるものである。

なお、異常検出部６４は、バッテリパック６０内で、バッテリ６２に流れる電流、電圧、温度を監視することで、過電流（電流）、過放電（電圧）、過負荷（電流、温度）等の異常を検出する。そして、制御回路４６は、ＡＳ信号入力部５８からＡＳ信号が入力されると、モータ４の駆動を停止して、モータ４の駆動に伴うバッテリ６２の放電を停止させる。

次に、制御回路４６は、トリガスイッチ２１が操作されると、ホールＩＣ５０からの回転検出信号に基づきモータ４の回転位置及び回転速度を求め、正逆切換スイッチ２２からの回転方向設定信号に従い、モータ４を所定の回転方向に駆動する。

また、制御回路４６は、モータ４の駆動時には、トリガスイッチ２１の操作量（引き量）に応じてモータ４の制御量を設定する。
なお、モータ４の制御量は、駆動回路４２を構成するスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をオン／オフさせるためにゲート回路４４に出力する制御信号の駆動デューティ比である。

そして、制御回路４６は、その設定した制御量（駆動デューティ比）に応じた制御信号をゲート回路４４に出力することで、モータ４を回転駆動する。
また、制御回路４６は、こうしたモータ４駆動のための駆動制御とは別に、モータ駆動時に照明ＬＥＤ２３を点灯させる制御や、残容量表示部２４にバッテリ６２の残容量を表示する表示処理も実行する。

なお、レギュレータ４８は、バッテリ６２から電源供給を受けて、制御回路４６を動作させるのに必要な一定の電源電圧Ｖｃｃ（例えば、直流５Ｖ）を生成するものであり、制御回路４６は、レギュレータ４８から電源電圧Ｖｃｃが供給されることにより動作する。

次に、制御回路４６にて実行される各種制御処理の内、本開示の主要な処理である、電流制限処理について説明する。この電流制限処理は、モータ４の駆動時にモータ４に流れるモータ電流を監視し、モータ電流が図４に示した上限電流値を越えると、モータ４の駆動を停止させることで、減速機構３０を過大なトルクから保護するための処理である。

図５に示すように、電流制限処理では、まず、Ｓ１１０（Ｓはステップを表す）にて、減速操作部２５の位置を、位置検出部２６を介して検出し、その検出結果、つまり、減速機構３０の減速比に応じて、上限電流値を設定する。

具体的には、減速機構３０の減速比が大きく、出力軸７の回転が低速側に設定されているときには、減速機構３０に加わるトルクを許容トルク以下に制限するために、出力軸７の回転が高速側に設定されている場合に比べて、上限電流値が小さくなるように設定する。また、逆に、減速機構３０の減速比が小さく、出力軸７の回転が高速側に設定されているときには、出力軸７の回転が低速側に設定されている場合に比べて、上限電流値が大きくなるように設定する。

次に、Ｓ１２０では、検出部としての電流検出回路５４からの検出信号に基づき、モータ４に実際に流れているモータ電流を検出する。
そして、続くＳ１３０では、Ｓ１２０にて検出したモータ電流が、Ｓ１１０にて設定した上限電流値を越えたか否かを判断し、モータ電流が上限電流値を越えていなければ、Ｓ１４０に移行する。

Ｓ１４０では、位置検出部２６からの検出信号に基づき、減速操作部２５の位置が切り換えられたか否かを判断し、減速操作部２５の位置が切り換えられていれば、Ｓ１１０に移行して、再度上限電流値を設定し、Ｓ１２０以降の処理を実行する。また、Ｓ１４０にて、減速操作部２５の位置は切り換えられていないと判断されると、Ｓ１２０に移行し、Ｓ１２０以降の処理を実行する。

一方、Ｓ１３０にて、モータ電流が上限電流値を越えたと判断されると、減速機構３０に加わるトルクが許容トルクを越えて、減速機構３０が破損する可能性があるので、Ｓ１５０に移行して、モータ４の駆動を停止し、当該電流制限処理を終了する。

以上説明したように、本実施形態のドライバドリル１においては、図４に示したように、モータ４への通電により発生可能な最大トルクが、伝達部である減速機構３０にて伝達可能な許容トルクを越えることのないように、モータ電流が上限電流値以下に制限される。そして、モータ電流が上限電流値を越えると、モータ４の駆動を停止させる。

このため、バッテリパック６０から供給されるバッテリ電圧や、モータ４及び駆動回路４２の構成によって、モータ４への通電により発生可能な最大トルクが、減速機構３０にて伝達可能な許容トルクよりも大きくなるような場合であっても、モータ電流を制限して、減速機構３０が破損するのを抑制できる。

また、本実施形態では、バッテリパック６０に高電圧出力のものを使用するが、モータ４のサイズは、低電圧出力のバッテリパックから電力供給を受けて駆動されるモータと同じになるように、そのモータに比べ、巻線６Ａの線径を細くして巻き数を増加させている。

このため、本実施形態のドライバドリル１によれば、バッテリパック６０に高電圧出力のものを使用しているにも関わらず、低電圧出力のバッテリパックを使用するドライバドリルに比べて、モータ４や減速機構３０のサイズを大きく必要が無い。

従って、高電圧出力のバッテリパック６０を使用するドライバドリル１を、低電圧用のドライバドリルと同等の大きさにして、ドライバドリル１の小型化を図ることができる。
以上、本開示の電動作業機の一実施形態について説明したが、本開示の電動作業機は、上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。

例えば、上記実施形態では、伝達部は、減速操作部２５を介して減速比を２段階に切換可能な減速機構３０にて構成されており、制御部としての制御回路４６は、減速比毎に上限電流値を設定して、モータ電流を制限するものとして説明した。

これに対し、電流制限処理を図６に示す手順で実行することで、減速機構３０の減速比が大きいときにだけ、上限電流値を設定して、モータ電流を上限電流値以下に制限するようにしてもよい。

つまり、図６に示す電流制限処理では、Ｓ１０２で、減速操作部２５の切換位置を検出し、Ｓ１０４にて、減速操作部２５が減速比「大」の切換位置にあるか否かを判断して、減速操作部２５が減速比「大」の切換位置になければ、Ｓ１０２に移行する。

また、Ｓ１０４にて、減速操作部２５が減速比「大」の切換位置にあると判断されると、Ｓ１１０に移行し、減速機構３０の減速比が大きいときの上限電流値を設定する。また、続くＳ１２０では、モータ電流を検出し、Ｓ１３０では、そのモータ電流が上限電流値を越えたか否かを判断する。

Ｓ１３０にてモータ電流は上限電流値を越えていないと判断されると、Ｓ１０２に移行し、Ｓ１３０にてモータ電流は上限電流値を越えていると判断されると、Ｓ１５０にて、モータ４の駆動を停止した後、電流制限処理を終了する。

このように電流制限処理を実行するようにしても、減速機構３０の減速比を大きくして、出力軸７を低速駆動する際に、減速機構３０に加わるトルクを許容トルク以下に制限することができることから、減速機構３０を保護することができる。

また、上記実施形態では、制御部としての制御回路４６は、制御回路４６を構成するマイコンが電流制限処理を実行することにより、モータ駆動時に流れるモータ電流を上限電流値以下に制限するものとして説明した。

しかし、この機能は、制御回路４６に設けられるコンパレータ等でモータ電流が上限電流値に達したか否かを判断して、モータ電流が上限電流値に達したときに、モータへの通電経路を遮断するように構成された電気回路にて実現されてもよい。

また、上記実施形態では、モータ電流が上限電流値に達すると、モータ４の駆動を停止するものとして説明した。しかし、減速機構３０を保護するためには、モータ電流が上限電流値以下となるように制限することができればよく、必ずしもモータ４の駆動を停止させる必要はない。

次に、上記実施形態では、図４に示すように、バッテリパック６０内のバッテリは、モータ駆動装置４０内の駆動回路４２に直接接続されているが、バッテリパック６０とモータ駆動装置４０とを接続するリード線に対し直列にヒューズを設けるようにしてもよい。

このようにすれば、レギュレータ４８、ゲート回路４４、駆動回路４２の短絡により、バッテリパック６０から短絡電流が流れるのを防止できる。なお、この場合、モータ駆動装置４０内のモータ４への通電経路上にヒューズを設けるようにしても、同様の効果を得ることができる。

また、上記実施形態では、モータ４は、ロータ５に永久磁石を埋め込んだＩＰＭ型のブラシレスモータであるものとして説明したが、ロータの表面に磁石を設けたＳＰＭ（Surface Permanent Magnet）型のブラシレスモータであってもよい。また、モータ４はブラシ付きのモータであってもよい。

また、上記実施形態では、作業者によるトリガスイッチ２１の操作量（引き量）に応じて、モータ４の制御量を設定する電動工具について説明したが、本発明は、トリガスイッチ２１を所定量引くと、それ以上引いても制御量が一定となるように構成された電動工具、若しくは、駆動用のスイッチがオン／オフのスイッチで構成された電動工具、であっても適用できる。

また、上記実施形態では、電動作業機の一例としてドライバドリル１を挙げて説明したが、本開示の電動作業機は、バッテリから電力供給を受けてモータを駆動するものであればよく、例えば、石工用の電動工具、金工用の電動工具、木工用の電動工具、園芸用の電動工具、等を挙げることができる。

具体的には、本開示は、電動ハンマ、電動ハンマドリル、電動ドリル、電動ドライバ、電動レンチ、電動グラインダ、電動レシプロソー、電動ジグソー、電動ハンマ、電動カッター、電動チェンソー、電動カンナ、電動マルノコ、電動釘打ち機（鋲打ち機を含む）、電動ヘッジトリマ、電動芝刈り機、電動芝生バリカン、電動刈払機、電動クリーナ、電動ブロア、等の電動作業機に適用することができる。

また、上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。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。

また、本開示の技術は、電動作業機の他、電動作業機を構成要素とするシステム、電動作業機としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、電動作業機の制御方法など、種々の形態で実現することもできる。

１…ドライバドリル、４…モータ、４Ａ…ピニオンギヤ、５…ロータ、５Ａ…永久磁石、６…ステータ、６Ａ…巻線、７…出力軸、１０…工具本体、１１…ハウジング、１２…グリップ部、１４…モータ収納部、１６…チャック部、２１…トリガスイッチ、２２…正逆切換スイッチ、２３…照明ＬＥＤ、２４…残容量表示部、２５…減速操作部、２６…位置検出部、３０…減速機構、３１…ギヤケース、３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ…インターナルギヤ、３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ…遊星歯車、３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ…キャリア、３５…スライドリング、４０…モータ駆動装置、４２…駆動回路、４４…ゲート回路、４６…制御回路、４８…レギュレータ、５０…ホールＩＣ、５２…バッテリ電圧検出部、５４…電流検出回路、５６…コントローラ温度検出部、５８…信号入力部、６０…バッテリパック、６２…バッテリ、６４…異常検出部。

Claims (3)

1. モータと、
   前記モータの回転を出力軸に伝達する伝達部と、
   バッテリから電力供給を受けて前記モータへ通電するための駆動部と、
   外部からの指令に従い前記駆動部を介して前記モータを駆動制御する制御部と、
   前記駆動部を介して前記モータに流れるモータ電流を検出する検出部と、
   を備え、
   前記伝達部は、前記モータの回転を前記出力軸に伝達する際の減速比を、外部操作によって切り換え可能に構成されており、
   前記制御部は、
   前記検出部にて検出されたモータ電流が、前記モータの回転に伴い前記伝達部に発生するトルクを前記伝達部にて伝達可能な許容トルク以下に制限するために予め設定された上限電流値以下となるよう、前記モータを駆動制御し、
   しかも、前記伝達部の減速比に応じて、前記減速比が大きいときに前記上限電流値が低くなるよう前記上限電流値を切り換える、
   ように構成されている、電動作業機。
2. モータと、
   前記モータの回転を出力軸に伝達する伝達部と、
   バッテリから電力供給を受けて前記モータへ通電するための駆動部と、
   外部からの指令に従い前記駆動部を介して前記モータを駆動制御する制御部と、
   前記駆動部を介して前記モータに流れるモータ電流を検出する検出部と、
   を備え、
   前記伝達部は、前記モータの回転を前記出力軸に伝達する際の減速比を、外部操作によって切り換え可能に構成されており、
   前記制御部は、
   前記伝達部の減速比が大きい側に切り換えられているときに、前記検出部にて検出されたモータ電流が、前記モータの回転に伴い前記伝達部に発生するトルクを前記伝達部にて伝達可能な許容トルク以下に制限するために予め設定された上限電流値以下となるよう、前記モータを駆動制御する、
   ように構成されている、電動作業機。
3. 前記制御部は、前記検出部にて検出されたモータ電流が前記上限電流値に達すると前記モータの駆動を停止するように構成されている、請求項１又は請求項２に記載の電動作業機。