JPH04178193A - 直流モータ制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えば電気ドライバ、電気ドリル、電気のこ
ぎり、等のように直流モータによって駆動される電動工
具等に好適に実施できるものであって、特に、直流モー
タにトランジスタ等の半導体スイッチング素子を接続す
るとともに、半導体スイッチング素子をスイッチング制
御して直流モータに流れる電流を可変制御する直流モー
タ制御回路に関する。

（従来の技術） 直流モータを用いた電動工具においては、直流モータと
電源との間に半導体スイッチング素子例えばパワートラ
ンジスタを設け、そのパワートランジスタをスイッチン
グ制御することにより直流モータを回転制御するものが
ある。

（発明が解決しようとする課題） このようなパワートランジスタ等の半導体スイッチング
素子を用いた制御回路においては、長時間にわたって直
流モータを回転制御させて電動工具を動かしている間に
半導体スイッチング素子が直流モータからの電流で異常
に高く発熱してくることがあるから、このような異常な
高発熱によって半導体スイッチング素子が動作不良を来
したりあるいは破損を招いたりすることのないように通
常は、その発熱を放熱させる放熱板を設けるとかその放
熱板の他に、過電流制限器といった特別な装置を設け、
この制限器でもって半導体スイッチング素子に過電流が
流れ続けないようにしたものも提案されている。

しかしながら、かかる過電流制限器を電動工具に装備さ
せることは、必然的に電動工具のコストアップを招くと
いう問題と、その過電流制限器を装備するスペースを電
動工具内に確保することが、該電動工具の小型化の要請
には沿わないという問題が生じていた。

そこで、本発明においては、電動工具のコストアップと
か大形化を招くといった欠点のある過電流制限器ではな
く、簡単な回路手段を付加するのみで、半導体スイッチ
ング素子の異常発熱を検知したときは、該スイッチング
素子をオフ側にスイッチング制御して、これによって直
流モータの回転数を落とし込んで半導体スイッチング素
子の異常発熱を抑制できるようにすることを目的とする
。

（課題を解決するための手段） このような目的を達成するために、本発明の直流モータ
制御回路においては、直流モータに半導体スイッチング
素子を接続するとともに、半導体スイッチング素子をス
イッチング制御して直流モータに流れる電流を可変制御
するものであって、半導体スイッチング素子の発熱温度
を検知する検知手段と、前記半導体スイッチング素子の
発熱温度が、上昇して所定の発熱温度になったときの該
検知手段の出力に応答して半導体スイッチング素子をオ
フ側にスイッチングさせる制御手段とを具備したことを
特徴としている。

（作用） 検知手段から制御手段に、半導体スイッチング素子の発
熱温度の検知出力が与えられる。

そして、制御手段は、与えられた検知出力から半導体ス
イッチング素子の発熱温度が、上昇して所定の発熱温度
になったときは、これに応答して半導体スイッチング素
子をオフ側にスイッチングさせる。

したがって、半導体スイッチング素子がオフ側にスイッ
チング制御されて該半導体スイッチング素子には直流モ
ータからの電流が流れなくなって、その発熱温度が低下
し、結果として、異常な発熱状態に起因する動作不良と
か破損状態から保護される。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。

第１図は、電動工具の直流モータ制御回路の回路図であ
る。第１図において、Ｅは電動工具内蔵の電池電源、Ｍ
は一端か電源スィッチｓｗを介して電源Ｅの正極端子に
接続された直流モータ、ＴＲ２は電源Ｅの負極端子と直
流モータＭの他端との間にドレ７ンＤ−ソースＳが接続
された半導体スイッチング素子である ＶＲは、直流モータＭの回転数を設定するための電圧設
定器であって、操作レバーの操作に連動して摺動子ＭＴ
が抵抗基板ＲＢ上を摺動し、その摺動子ＭＴの摺動位置
で直流モータＭの設定回転数に対応した設定電圧値を出
力する。

ＴＯは、三角波電圧を発生出力する三角波発振器、ＡＰ
Ｉは非反転入力部（＋）に三角波電圧を入力し、反転入
力部（−）に設定電圧を人力するとともに、両電圧の大
小を比較し、その比較出力をスイッチング素子ＴＲ２の
ゲートに出力する第１の比較器、ＴＲＩは第１の比較器
ＡＰＩとスイッチング素子ＴＲ２との間に介在するバッ
ファトランジスタである。

上記構成においては、操作レバーの操作ストローク（引
き量）に対応した電圧設定器ＶＲの設定電圧と、三角波
発振器Ｔｏの三角波電圧とを比較器ＡＰＩで比較し、そ
の比較出力か有するデユーティ−でスイッチング素子Ｔ
Ｒ２をオンオフ駆動し・これによって、直流モ；りＭを
回転制御する。

このような構成に加えて、本実施例は、検知手段ＭＳＩ
と、制御手段ＭＳ２とを具備したことに特徴を有してい
る。検知手段ＭＳＩは、半導体スイツチング素子の発熱
温度を検知するものであって、そのため、直列接続され
た抵抗Ｒ３およびＲ４と、直列接続された抵抗Ｒ１およ
び正特性サーミスタＲ２と、抵抗Ｒ３とＲ４との接続部
に反転入力部（−）か、抵抗Ｒ１と正特性サーミスタＲ
２との接続部に非反転入力部（＋）がそれぞれ接続され
た第２の比較器ＡＰ２とから構成されている。そして、
正特性サーミスタＲ２は、スイッチング素子ＴＲ２の発
熱温度を検知できる位置に配備され、その発熱温度に対
応した抵抗値に変化する。第２の比較器ＡＰ２は、各入
力部（−、＋）での電圧を比較し、抵抗Ｒ３とＲ４との
接続部での基準電圧を、抵抗Ｒ１と正特性サーミスタＲ
２との接続部での検知電圧が越えたときに、ハイレベル
の比較出力を出力する。制御手段ＭＳ２は、制御トラン
ジスタＴＲ３で構成されており、スイッチング素子ＴＲ
２の発熱温度が、上昇して所定の発熱温度になったとき
の検知手段ＭＳＩの比較器ＡＰ２からのハイレベルの比
較出力に応答してオンし、これによってスイッチング素
子ＴＲ２を強制的にオフ側にスイッチングさせて直流モ
ータＭの回転動作を停止さける。

第２図は、当該制御回路を搭載した電動工具の操作部分
（トリガースイイチ）の要部の分解斜視図であり、同図
において、ｌはトリガースイイチ本体であって、上面と
底面とが開口のケース２を有し、その底面には移動体３
を該底面上を移動可能に配備し、圧縮バネ４の、一端を
移動体３の側面に固定し、他端をケース２内側面に固定
するとともに、移動体３の開口部に操作レバー５の一端
を臨ませている。操作レバー５は、他端が引き操作され
ることで、その操作ストロークに応じて移動体３がケー
ス２内を移動するようになっている。

移動体３の上面には、電圧設定器ＶＲの摺動子６（ＭＴ
）が配備されている。ケース２の上面開口には回路基板
７が取り付けられている。回路基板７は表面側にトリガ
ースイイチの回路部品が配備され、その裏面側には摺動
子６に対向して抵抗が印刷形成されている。この抵抗は
第１図のＲＢに相当するものであり、摺動子６とこの抵
抗とて第１図の電圧設定器ＶＲを構成している。

回路基板７の表面側には、スイッチング素子ＴＲ２のゲ
ートとドレインとソースの各端子外付は用穴８，９．１
０がそれぞれ並設形成されている。

回路基板７の表面側には防塵ガバー１１がかぶせられる
。この防塵カバー１１は、トリガースイイチを操作して
電動工具を動かしているときに、そのとの切削粉とか金
属粉とか塵などが回路基板７上に付着するのを防止する
ものである。スイッチング素子１２（ＴＲ２）は、ゲー
ト、ドレイン、およびソースの各端子１３，１４．１５
を有しており、それら各端子１３，１４．１５は、それ
ぞれ、回路基板７の前記穴８．９．１０にそれぞれ挿入
されるようになっている。そして、このスイッチング素
子ＴＲ２の上からトリガースイイチのカバー１６が取り
付けられている。このような構造において、スイッチン
グ素子ＴＲ２のドレイン端子１４が挿入される回路基板
７の穴９の周囲には、正特性サーミスタ１７（Ｒ２）が
設けられており、正特性サーミスタ１７は、その穴９の
周囲の配線パターン１８に半田で接続されており、この
接続によって、ドレイン端子１４と正特性サーミスタ１
７とが電気的に接続されている。

このようにして、回路基板７は、スイッチング素子１２
（ＴＲ２）に対して、防塵カバー１１を介して取り付け
られているとともに、そのドレイン端子１４は正特性サ
ーミスタ１７に接続されていることから、該スイッチン
グ素子１２（ＴＲ２）の放熱温度は正特性サーミスタ１
７で容易に確実に検知されることとなる。

（発明の効果） 以上説明したことから明らかなように本発明によれば、
検知手段と制御手段とを備え、この検知手段から半導体
スイッチング素子の発熱温度を検知して制御手段に出力
し、制御手段においては、与えられた検知出力から半導
体スイッチング素子の発熱温度が、上昇して所淀の発熱
温度になったときは、これに応答して半導体スイッチン
グ素子をオフ側にスイッチングさせるように構成したか
ら、該スイッチング素子は、その発熱温度が異常に高く
なってきたような場合では、オフ側にスイッチング制御
されて直流モータからの電流が流れなくされる結果、そ
の発熱温度が低下し、結果として、異常な発熱状態に起
因する動作不良とか破損状態から保護される。その結果
、スイッチング素子の発熱温度の放熱のためとか、該ス
イッチング素子への過電流制限などのために電動工具の
コストアップとか大形化を招いていた従来のような欠点
は解消されるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る直流モータ制御回路の回
路図、第２図は該制御回路を搭載した電動工具のトリガ
ースイッチの分解斜視図である。 Ｅ・・電源、Ｍ・直流モータ、ＴＲ２・・・半導体スイ
ッチング素子、ＭＳＩ・・・検知手段、ＭＳ２・・制御
手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流モータ（Ｍ）に半導体スイッチング素子（Ｔ
   Ｒ２）を接続するとともに、半導体スイッチング素子（
   ｔ）をスイッチング制御して直流モータ（Ｍ）に流れる
   電流を可変制御するものであって、 半導体スイッチング素子（ＴＲ２）の発熱温度を検知す
   る検知手段（ＭＳ１）と、 前記半導体スイッチング素子（ＴＲ２）の発熱温度が、
   上昇して所定の発熱温度になったときの該検知手段（Ｍ
   Ｓ１）の出力に応答して半導体スイッチング素子（ＴＲ
   ２）をオフ側にスイッチングさせる制御手段（ＭＳ２）
   と を具備したことを特徴とする直流モータ制御回路。