WO2017022362A1 - 電動工具 - Google Patents

Abstract

電力消費を抑制し、且つ、ロータの永久磁石を減磁させずに、トルク脈動を抑制することができる電動工具を提供するため、複数の巻線を有するステータと、該ステータに対して回転可能なロータと、を有するブラシレスモータと、交流電源から供給される交流電圧を直流の変動電圧に変換する変換手段と、該変動電圧を検出する電圧検出手段と、該複数の巻線に該変動電圧を印加する出力ラインを有し、該複数の巻線のうちの該変動電圧が印加される通電巻線を切替えて該ロータを回転させる通電切替手段と、を備え、該通電切替手段は、該変動電圧に基づいて、該通電巻線の数を変更する。

Description

電動工具

本発明は、ブラシレスモータを有する電動工具に関する。

従来から、交流電源から供給される交流電圧を整流する整流回路と、整流回路から出力される電圧を略一定とみなせる直流電圧に平滑する大容量の平滑コンデンサとを備えた電動工具が広く用いられている。このような電動工具は、平滑コンデンサの容量が大きいため、交流電圧の変動サイクルにおいて、平滑コンデンサの端子間電圧よりも交流電源の絶対値が高い期間が短く、交流電源から電動工具に電流が流れ込む期間が短い。このため、交流電源から電動工具に流れ込む電流の波形は、高調波を多く含む歪んだ波形となり、力率が低下してしまう。

上記問題を解決するために、平滑コンデンサとして小容量のコンデンサを用い、交流電源から電動工具に電流が流れる期間を長くすることで、力率改善を図ったモータ駆動用インバータの制御装置が知られている（特許文献１）。当該制御装置においては、平滑コンデンサを小容量とした構成であるため、整流回路で全波整流された電圧は僅かにしか平滑されず、略全波整流波形の電圧（以下、略全波整流電圧）がブラシレスモータに印可される。

上記のような略全波整流波形の電圧をブラシレスモータに印可する構成では、略全波整流電圧の変動サイクルにおいて、略全波整流電圧がブラシレスモータのコイルに発生する誘起電圧よりも低くなり、コイルに電流が流れない期間が生じるため、トルク脈動が発生してしまう。このため、当該制御装置においては、誘起電圧を低下させる弱め界磁制御を行って、略全波整流電圧が誘起電圧よりも低くなる期間を短くすることで、コイルに電流が流なくなる期間を短くし、トルク脈動を抑制している。

特開２００２－０５１５８９号公報

しかしながら、上記弱め界磁制御においては、誘起電圧を低下させるために、所定の回路に電流を流して、ロータの回転による磁界とは反対方向の磁界を発生させるため、ブラシレスモータの駆動とは直接関係のない無駄な電力を消費してしまうという問題があった。また、上記弱め界磁制御においては、ロータの回転による磁界とは反対方向の磁界を発生させるため、ロータに設けられた永久磁石が減磁してしまうという問題もあった。

そこで本発明は、電力消費を抑制し、且つ、ロータの永久磁石を減磁させずに、トルク脈動を抑制可能な電動工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本発明は、複数の巻線を有するステータと、該ステータに対して回転可能なロータと、を有するブラシレスモータと、交流電源から供給される交流電圧を直流の変動電圧に変換する変換手段と、該変動電圧を検出する電圧検出手段と、該複数の巻線に該変動電圧を印加する出力ラインを有し、該複数の巻線のうちの該変動電圧が印加される通電巻線を切替えて該ロータを回転させる通電切替手段と、を備え、該通電切替手段は、該変動電圧に基づいて、該通電巻線の数を変更することを特徴とする電動工具を提供する。

このような構成によると、通電巻線の数を変更できるため、出力ラインに印加される通電巻線に発生する誘起電圧の合成を変更することができる。このため、変動電圧が当該誘起電圧の合成よりも高くなりブラシレスモータに電流が流れる期間、すなわち、トルク発生期間を長くすることができ、トルク脈動を抑制することができる。また、上記構成においては、通電巻線の数を変更することで当該誘起電圧の合成を変更するため、弱め界磁制御等を行って界磁を弱める電流を流すことで誘起電圧を変更する構成と比較して、電力消費が少なく且つロータの永久磁石の減磁を抑制することができる。

上記構成において、該変動電圧は下降と上昇を繰り返すように変動し、該通電切替手段は、該変動電圧が下降する区間で該通電巻線の数を減らし、該変動電圧が上昇する区間で該通電巻線の数を増やすことが好ましい。

このような構成によると、ブラシレスモータに電流を流す期間を長くすることができ、トルク脈動を抑制することができる。

上記構成において、該通電切替手段は、該変動電圧が電圧閾値以上の場合、該通電巻線の数を第１通電数とし、該変動電圧が該電圧閾値未満の場合、該通電巻線の数を第１通電数よりも小さい第２通電数とし、該電圧閾値は、該第１通電数個の該通電巻線のそれぞれに発生する誘起電圧の合成よりも高く、該変動電圧の最大値よりも小さいことが好ましい。

このような構成によると、変動電圧が電圧閾値未満の場合、通電巻線を第２通電数個とするため、通電巻線が第１通電数個の場合よりも通電巻線に発生する誘起電圧の合成を低くすることができる。このため、第１通電数個の通電巻線の誘起電圧の合成よりも変動電圧が低い場合であっても、ブラシレスモータに電流を流すことができ、ブラシレスモータに電流を流す期間を長くすることができる。これにより、トルク脈動を抑制することができる。また、電圧閾値が第１通電数個の通電巻線の誘起電圧の合成よりも高いため、脈動電圧が第１通電数個の通電巻線の誘起電圧の合成よりも低くなる前に確実に通電巻線を第１通電数から第２通電数に変更できる。これにより、確実にトルク脈動を抑制できる。

また、該複数の巻線は、スター結線された３相巻線であり、該通電切替手段は、該出力ラインと該３相巻線の中性点とを接続するブリッジ回路をさらに有し、該ブリッジ回路を介して該３相巻線に電圧を印加することで該通電巻線の数を該第２通電数にすることが好ましい。

このような構成によると、ブリッジ回路を介して３相巻線に電圧を印加するという簡易な構成で、通電巻線の数を第１通電数と第２通電数との間で変更できる。

また、該複数の巻線は、デルタ結線された３相巻線であり、該通電切替手段は、１８０°通電方式を用いて該通電巻線の数を該第１通電数とし、１２０°通電方式を用いて該通電巻線の数を該第２通電数とすることが好ましい。

このような構成によると、通電の方式を変更するのみで通電巻線の数を第１通電数と第２通電数との間で変更できる。このため、当該変更のための回路等が不要であり、回路構成を簡略化することができ、生産コストを削減することができる。

上記課題を解決するために本発明はさらに、複数の巻線を有するステータと、該ステータに対して回転可能なロータと、を有するブラシレスモータと、交流電源から供給される交流電圧を直流の変動電圧に変換する変換手段と、該変動電圧を検出する電圧検出手段と、該複数の巻線に該変動電圧を印加するプラスライン及びマイナスラインを有し、該複数の巻線のうちの該プラスラインと該マイナスラインとの間に接続され該変動電圧が印加される通電巻線を切替えて該ロータを回転させる通電切替手段と、を備え、該通電切替手段は、該変動電圧に基づいて、該プラスラインと該マイナスラインとの間に接続される該通電巻線の最大直列数を変更することを特徴とする電動工具を提供する。

このような構成によると、プラスラインとマイナスラインとの間に接続される通電巻線の最大直列数を変更できるため、プラスラインとマイナスラインとの間に印加される通電巻線に発生する誘起電圧の合成を変更することができる。このため、変動電圧が当該誘起電圧の合成よりも高くなりブラシレスモータに電流が流れる期間、すなわち、トルク発生期間を長くすることができ、トルク脈動を抑制することができる。また、上記構成においては、当該最大直列数を変更することで当該誘起電圧の合成を変更するため、弱め界磁制御等を行って界磁を弱める電流を流すことで誘起電圧を変更する構成と比較して、電力消費が少なく且つロータの永久磁石の減磁を抑制することができる。

上記構成において、該変動電圧は下降と上昇を繰り返すように変動し、該通電切替手段は、該変動電圧が下降する区間で該通電巻線の該最大直列数を減らし、該変動電圧が上昇する区間で該通電巻線の該最大直列数を増やすことが好ましい。

このような構成によると、ブラシレスモータに電流を流す期間を長くすることができ、トルク脈動を抑制することができる。

上記構成において、該通電切替手段は、該変動電圧が電圧閾値以上の場合、該最大直列数を第１直列数とし、該変動電圧が該電圧閾値未満の場合、該最大直列数を該第１直列数よりも小さい第２直列数とし、該電圧閾値は、直列に接続された該第１直列数個の該通電巻線のそれぞれに発生する誘起電圧の合成よりも高く、該変動電圧の最大値よりも小さいことが好ましい。

このような構成によると、変動電圧が電圧閾値未満の場合、最大直列数を第２直列数とするため、最大直列数が第１直列数の場合よりも通電巻線に発生する誘起電圧の合成を低くすることができる。このため、最大直列数が第１直列数のときの通電巻線の誘起電圧の合成よりも変動電圧が低い場合であっても、ブラシレスモータに電流を流すことができ、ブラシレスモータに電流を流す期間を長くすることができる。これにより、トルク脈動を抑制することができる。また、電圧閾値が第１直列数の場合の通電巻線の誘起電圧の合成よりも高いため、脈動電圧が第１直列数の場合の通電巻線の誘起電圧の合成よりも低くなる前に確実に最大直列数を第１直列数から第２直列数に変更できる。これにより、確実にトルク脈動を抑制できる。

また、該複数の巻線は、スター結線された３相巻線であり、該通電切替手段は、該プラスライン及び該マイナスラインと該３相巻線の中性点とを接続するブリッジ回路をさらに有し、該ブリッジ回路を介して該３相巻線に電圧を印加することで該最大直列数を該第２直列数とすることが好ましい。

このような構成によると、ブリッジ回路を介して３相巻線に電圧を印加するという簡易な構成で、最大直列数を第１直列数と第２直列数との間で変更できる。

また、該複数の巻線は、デルタ結線された３相巻線であり、該通電切替手段は、１８０°通電方式を用いて該最大直列数を該第１直列数とし、１２０°通電方式を用いて該最大直列数を該第２直列数とすることが好ましい。

このような構成によると、通電の方式を変更するのみで最大直列数を第１直列数と第２直列数との間で変更できる。このため、当該変更のための回路等が不要であり、回路構成を簡略化することができ、生産コストを削減することができる。

また、該ロータの回転数を検出する回転数検出手段と、該ロータの回転によって該巻線に発生する誘起電圧を算出する誘起電圧算出手段と、をさらに備え、該誘起電圧算出手段は、該回転数に基づいて該誘起電圧を算出することが好ましい。

このような構成によると、誘起電圧を直接検出する回路を備えていない場合であっても誘起電圧を算出することができる。

上記課題を解決するために本発明はさらに、複数の巻線を有するステータと、該ステータに対して回転可能なロータと、を有するブラシレスモータと、交流電源から供給される交流電圧を直流の変動電圧に変換する変換手段と、該変動電圧を検出する電圧検出手段と、を備え、該変動電圧に同期して、該複数の巻線の内の通電する巻線数を変更することを特徴とする電動工具を提供する。

また、該変動電圧は下降と上昇を繰り返すように変動し、該変動電圧が下降する区間で通電する該巻線数を減らし、該変動電圧が上昇する区間で通電する該巻線数を増やすことが好ましい。

また、該変動電圧が電圧閾値よりも小さくなったら通電する該巻線数を少なくすることが好ましい。

このような構成によると、通電巻線の数を変更できるため、変動電圧が当該誘起電圧の合成よりも高くなりブラシレスモータに電流が流れる期間、すなわち、トルク発生期間を長くすることができ、トルク脈動を抑制することができる。また、弱め界磁制御等を行って界磁を弱める電流を流すことで誘起電圧を変更する構成と比較して、電力消費が少なく且つロータの永久磁石の減磁を抑制することができる。

上記課題を解決するために本発明はさらに、複数の巻線を有するステータと、該ステータに対して回転可能なロータと、を有するブラシレスモータと、交流電源から供給される交流電圧を直流の変動電圧に変換する変換手段と、該変動電圧を検出する電圧検出手段と、を備え、該変動電圧に基づいて、通電する巻線のインダクタンスを変更することを特徴とする電動工具を提供する。

また、該変動電圧は下降と上昇を繰り返すように変動し、該変動電圧が下降する区間で該インダクタンスを小さくし、該変動電圧が上昇する区間で該インダクタンスを大きくするように構成することが好ましい。

また、該変動電圧が下降する区間で該インダクタンスが小さくなるよう通電する該巻線の数を減らし、該変動電圧が上昇する区間で該インダクタンスが大きくなるよう通電する該巻線の数を増やすことが好ましい。

また、該変動電圧が電圧閾値よりも小さくなったら該インダクタンスが小さくなるよう通電する該巻線の数を変更することが好ましい。

このような構成によると、通電する巻線のインダクタンスを変更できるため、変動電圧が当該誘起電圧の合成よりも高くなりブラシレスモータに電流が流れる期間、すなわち、トルク発生期間を長くすることができ、トルク脈動を抑制することができる。また、弱め界磁制御等を行って界磁を弱める電流を流すことで誘起電圧を変更する構成と比較して、電力消費が少なく且つロータの永久磁石の減磁を抑制することができる。

本発明の電動工具によれば、電力消費を抑制し、且つ、ロータの永久磁石を減磁させずに、トルク脈動を抑制することができる。

本発明の第１の実施の形態による電動丸鋸の外観を示す右側面図である。 本発明の第１の実施の形態による電動丸鋸の外観を示す左側面図である。 本発明の第１の実施の形態による電動丸鋸の外観を示す平面図である。 本発明の第１の実施の形態による電動丸鋸のハウジング内部を示す一部断面平面図である。 本発明の第１の実施の形態による電動丸鋸のモータ内部を示すＶ－Ｖ断面図である。 本発明の第１の実施の形態による電動丸鋸のモータ及び制御回路部の電気的構成を示すブロック図を含む回路図である。 本発明の第１の実施の形態による電動丸鋸の第１プラスラインに現れる誘起電圧を説明する図であり、（ａ）は、三相巻線のそれぞれに発生する誘起電圧を電源とみなした場合のモータ及びインバータ回路の電気的構成を示す回路図、（ｂ）は、３相巻線のそれぞれに発生する誘起電圧及び第１プラスラインに現れる誘起電圧を示す図である。 本発明の第１の実施の形態による電動丸鋸のロータの回転位置、３つのホールＩＣから出力されるデジタル信号及び回転位置検出回路が出力する回転位置情報の互いの対応関係を示す図であり、（ａ）は、ロータの回転位置が０°、（ｂ）は、３０°、（ｃ）は、６０°、（ｄ）は、９０°、（ｅ）は、１２０°、（ｆ）は、１５０°の場合を示している。 本発明の第１の実施の形態による電動丸鋸の第１通電制御における回転位置情報と通電巻線との関係を示す図であり、（ａ）は、ロータ４２が回転位置０°、（ｂ）は、３０°、（ｃ）は、６０°、（ｄ）は、９０°、（ｅ）は、１２０°、（ｆ）は、１５０°の場合を示している。 本発明の第１の実施の形態による電動丸鋸の第１通電制御における通電巻線の通電方向を示す図である。 本発明の第１の実施の形態による電動丸鋸の第２通電制御における回転位置情報、通電巻線及びオン状態とするスイッチング素子の互いの関係を示す図であり、（ａ）は、ロータが回転位置０°、（ｂ）は、３０°、（ｃ）は、６０°、（ｄ）は、９０°、（ｅ）は、１２０°、（ｆ）は、１５０°の場合を示している。 本発明の第１の実施の形態による電動丸鋸の第２通電制御における通電巻線の通電方向を示す図であり、（ａ）は、回転位置０°～３０°の場合、（ｂ）は、回転位置９０°～１２０°の場合を示している。 本発明の第１の実施の形態による電動丸鋸の制御部によるモータの駆動制御を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態による電動丸鋸の制御部による駆動制御における第１プラスラインの電圧及びモータに流れる電流の時間変化を示す図である。 従来の電動工具の駆動制御によるインバータ回路の母線電圧及びモータに流れる電流の時間変化を示す図である。 本発明の第２の実施の形態による電動丸鋸のモータ及び制御回路部の電気的構成を示すブロック図を含む回路図である。 本発明の第２の実施の形態による電動丸鋸の第３通電制御における回転位置情報、通電巻線及びオン状態とするスイッチング素子の互いの関係を示す図であり、（ａ）は、ロータが回転位置０°、（ｂ）は、３０°、（ｃ）は、６０°、（ｄ）は、９０°、（ｅ）は、１２０°、（ｆ）は、１５０°の場合を示している。 本発明の第２の実施の形態による電動丸鋸の第３通電制御における通電巻線の通電方向を示す図であり、（ａ）は、回転位置１５°～４５°の場合、（ｂ）は、回転位置１０５°～１３５°の場合を示している。 本発明の第２の実施の形態による電動丸鋸の通電巻線を電源とみなしたときのモータの等価回路を示しており、（ａ）は、第３通電制御を行っている場合、（ｂ）は、第４通電制御を行っている場合を示している。 本発明の第２の実施の形態による電動丸鋸の第４通電制御における回転位置情報、通電巻線及びオン状態とするスイッチング素子の互いの関係を示す図であり、（ａ）は、ロータが回転位置０°、（ｂ）は、３０°、（ｃ）は、６０°、（ｄ）は、９０°、（ｅ）は、１２０°、（ｆ）は、１５０°の場合を示している。 本発明の第２の実施の形態による電動丸鋸の第４通電制御における通電巻線の通電方向を示す図であり、（ａ）は、回転位置０°～３０°の場合、（ｂ）は、回転位置９０°～１２０°の場合を示している。 本発明の第２の実施の形態による電動丸鋸の制御部による駆動制御における第１プラスラインの電圧及びモータに流れる電流の時間変化を示す図である。

本発明の第１の実施の形態による電動工具について図１～図１５に基づき説明する。図１に示されているように本発明の第１の実施の形態による電動工具の一例である電動丸鋸１は、鋸刃８を回転可能に支持するハウジング２と、ベース３とを備えており、ベース３を被加工材に摺動させながら鋸刃８の回転により被加工材を切断する工具である。説明の便宜のため、図１において、図中の矢印で示されている前を前方向、後を後方向、上を上方向、下を下方向と定義し、後方向から見て右を右方向と定義し、左を左方向と定義する（図１の紙面手前が右方向、紙面奥が左方向）。

図１～図４に示すように、ハウジング２は、本体ハウジング２１と、ハンドル部２２と、ソーカバー２３とを備えており、ベース３に対して左右に傾動可能に設けられている。またベース３は、例えばアルミ等の金属製の板形状の部材であり、ベース３には前後方向に延びるとともに上下方向に貫通する図示せぬ孔が形成されており、図示せぬ孔は鋸刃８の進入を許容している。図１は、電動丸鋸１の外観を示す右側面図、図２は、電動丸鋸１の外観を示す左側面図、図３は、電動丸鋸１の外観を示す平面図、図４は、電動丸鋸１のハウジング２内部を示す一部断面平面図である。

本体ハウジング２１は、例えば樹脂製であり、鋸刃８を回転可能に支承している。また、図３に示されているように本体ハウジング２１は、電源コード２１Ａと、回転数設定スイッチ２１Ｂとを備えており、内部にはモータ４及び制御基板部５を収容している。モータ４及び制御基板部５の詳細については後述する。

図３に示されている電源コード２１Ａは、本体ハウジング２１の後部左側から左方に延出しており、その先端は商用交流電源Ｐに接続可能な形状をなしている。また、電源コード２１Ａは、本体ハウジング２１内部において制御基板部５に接続されており、商用交流電源Ｐの電力は電源コード２１Ａ及び制御基板部５を介してモータ４に供給される。

回転数設定スイッチ２１Ｂは、モータ４の目標回転数を選択するためのスイッチであり、本体ハウジング２１の上面に設けられている。ユーザは、回転数設定スイッチ２１Ｂを操作することによりモータ４の回転数を「高速」、「中速」、「低速」の３種類の中から選択することが可能である。回転数設定スイッチ２１Ｂは、ユーザに押される毎に「高速」、「中速」、「低速」の順に目標回転数の選択状態が切替わり、ユーザは回転数設定スイッチ２１Ｂを複数回押すことで所望の目標回転数を選択することができる。回転数設定スイッチ２１Ｂは、本体ハウジング２１内部において制御基板部５に接続されており、「高速」、「中速」、「低速」のうちの選択された速度に応じた目標回転数を示す信号を選択的に制御基板部５に出力する。

図１及び図２に示されているように鋸刃８は、円板形状をなし、本体ハウジング２１の右側において回転可能に設けられており、モータ４の回転により回転駆動される。

図２に示されているようにハンドル部２２は、ユーザが電動丸鋸１を使用する場合に把持される部分であり、本体ハウジング２１の上方において前後方向に延びている。またハンドル部２２には、モータ４の駆動を制御するためのトリガスイッチ２２Ａが設けられている。トリガスイッチ２２Ａは、本体ハウジング２１内部において制御基板部５に接続されている。ユーザによってトリガスイッチ２２Ａが上方に押し込まれると、モータ４を始動させるための始動信号が制御基板部５に出力される。

図１及び図３に示すようにソーカバー２３は、例えば金属製であり、本体ハウジング２１の右側に設けられている。ソーカバー２３は、側面視において円弧形状に形成され、鋸刃８の上側の略半分を覆っている。また、ソーカバー２３は、保護カバー２３Ａを備えている。保護カバー２３Ａは、例えば樹脂製であり、ソーカバー２３の後方側に鋸刃８の外縁に沿って回動可能に設けられている。保護カバー２３Ａは、図示せぬ付勢部材によってソーカバー２３の円周方向において鋸刃８の下側半分を覆う方向に付勢されており、切断作業を行っていない状態において、鋸刃８の前方の一部を除く下側半分を覆っている。

次に、モータ４について説明する。図４～図６に示されているようにモータ４は、３相巻線を有するステータ４１、ロータ４２、位置検出部４３及び回転軸４４を備える３相ブラシレスモータである。図５は、モータ４の内部を示す図４のＶ－Ｖ断面図である。図６は、モータ４及び後述の制御回路部５４の電気的構成を示すブロック図を含む回路図である。

ステータ４１は、円筒部４１Ａと、６個のティース４１Ｂ～４１Ｇと、３相巻線すなわちＵ相巻線４１Ｕ、Ｖ相巻線４１Ｖ及びＷ相巻線４１Ｗとを備えている。円筒部４１Ａは、左右方向に延びる円管形状をなしている。図５に示されているように６個のティース４１Ｂ～４１Ｇのそれぞれは、円筒部４１Ａの内周面から円筒部４１Ａの半径方向内方に向かって突出している。また、６個のティース４１Ｂ～４１Ｇは、円筒部４１Ａの円周方向に沿って互いに略等間隔に配置されている。

図５に示されているように、Ｕ相巻線４１Ｕ、Ｖ相巻線４１Ｖ及びＷ相巻線４１Ｗは、スター結線された３相巻線である。また、図６に示されているように、それぞれの巻線は６個のティース４１Ｂ～４１Ｇに巻回されている。詳細には、図５に示されているように、Ｕ相巻線４１Ｕは、ティース４１Ｂ及び円筒部４１Ａの軸心に関してティース４１Ｂの反対側に位置するティース４１Ｅに巻回されており、Ｕ相巻線４１Ｕのティース４１Ｂに巻回された部分とティース４１Ｅに巻回された部分との巻数比は、同一に構成されている。また、Ｖ相巻線４１Ｖは、ティース４１Ｃ及び円筒部４１Ａの中心に関してティース４１Ｃの反対側に位置するティース４１Ｆに、Ｗ相巻線４１Ｗは、ティース４１Ｄ及び円筒部４１Ａの中心に関してティース４１Ｄの反対側に位置するティース４１Ｇに巻回されている。Ｕ相巻線４１Ｕ、Ｖ相巻線４１Ｖ及びＷ相巻線４１Ｗは、本発明における「複数の巻線」の一例である。

図４及び図５に示されているようにロータ４２は、左右方向に延びる円筒形状をなしており、ステータ４１に対して回転可能に設けられている。また、ロータ４２は、永久磁石４２Ａ及び４２Ｂを備えている。永久磁石４２Ａ及び４２Ｂは、ロータ４２の縁周部に設けられており、ティース４１Ｂ～４１Ｇと対向している。また、永久磁石４２Ａ及び４２Ｂは、それらの磁極が、ロータ４２の円周方向において反時計回りに永久磁石４２ＡのＮ極、Ｓ極、４２ＢのＮ極、Ｓ極の順となるように等間隔に配置されている。

図５及び図６に示されているように位置検出部４３は、ロータ４２のステータ４１に対する回転位置を検出するためのホールＩＣ４３Ａ～４３Ｃを備えている。ホールＩＣ４３Ａ～４３Ｃは、永久磁石４２Ａ及び４２Ｂに対向するようにステータ４１の円周方向において略６０°間隔で設けられている。より詳細には、ホールＩＣ４３Ａは、ティース４１Ｂとティース４１Ｃとの間に設けられ、ホールＩＣ４３Ｂは、ティース４１Ｆとティース４１Ｇとの間に設けられ、ホールＩＣ４３Ｃは、ティース４１Ｇとティース４１Ｂとの間に設けられている。また、ホールＩＣ４３Ａ～４３Ｃは、それぞれ、近接している永久磁石４２Ａ及び４２Ｂの磁極に対応したデジタル信号（ハイ信号及びロー信号）を制御基板部５に出力する。具体的には、ホールＩＣ４３Ａ～４３Ｃは、それぞれ、Ｎ極に近接対向している場合、ロー信号を出力し、Ｓ極に近接対向している場合、ハイ信号を出力する。制御基板部５は、ホールＩＣ４３Ａ～４３Ｃのそれぞれが出力するデジタル信号に基づいて、ステータ４１に対するロータ４２の回転位置を算出する。ホールＩＣ４３Ａ～４３Ｃのそれぞれが出力するデジタル信号及び回転位置の算出については、後述する。

回転軸４４は、ロータ４２と一体回転可能に設けられた左右方向に延びる軸であって、ロータ４２が回転することによって回転駆動される。また、回転軸４４には同軸回転可能にファン４４Ａが設けられており、回転軸４４が回転駆動されることで、ファン４４Ａが回転し、モータ４及び制御基板部５は冷却される。また、回転軸４４は図示せぬ減速機構を介して鋸刃８に接続されており、回転軸４４の回転駆動によって鋸刃８は回転する。

次に、制御基板部５について説明する。図４及び図６に示されているように、制御基板部５は、基板５Ａと、基板５Ａに実装された電圧変換回路５１、インバータ回路５２、ブリッジ回路５３及び制御回路部５４とを備えている。

図６に示されているように、電圧変換回路５１は、商用交流電源Ｐから供給される交流電圧を周期的に変動する直流脈動電圧に変換する回路であり、接続端子部５１Ａと、ダイオードブリッジ回路５１Ｂと、第１プラスライン５１Ｃ及び第１マイナスライン５１Ｄと、第１コンデンサ５１Ｅと、逆流防止ダイオード５１Ｇと、第２コンデンサ５１ＦＧとを備えている。電圧変換回路５１は、本発明における「変換手段」の一例、直流脈動電圧は、本発明における「変動電圧」の一例である。

接続端子部５１Ａは、プラス接続端子５１ａ及びマイナス接続端子５１ｂを有している。プラス接続端子５１ａ及びマイナス接続端子５１ｂは、商用交流電源Ｐに電源コード２１Ａが接続されることで、商用交流電源Ｐに接続される。ダイオードブリッジ回路５１Ｂは、接続端子部５１Ａに接続されており、商用交流電源Ｐから接続端子部５１Ａを介して入力される交流電圧を全波整流し、全波整流波形の電圧に変換して出力する回路である。

第１プラスライン５１Ｃ及び第１マイナスライン５１Ｄは、電圧変換回路５１から出力される直流脈動電圧をインバータ回路５２に出力する電路である。なお、第１マイナスライン５１Ｄは、図示せぬＧＮＤに接続されている。第１コンデンサ５１Ｅは、高周波数域のノイズ吸収のために設けられた小容量（４．７～１０μＦ程度、好ましくは４．７μＦ）のコンデンサ（フィルムコンデンサ）であり、第１プラスライン５１Ｃと第１マイナスライン５１Ｄとの間に接続されている。逆流防止ダイオード５１Ｇは、第１プラスライン５１Ｃと第１マイナスライン５１Ｄとの間に第２コンデンサ５１Ｆと直列に接続されており、第２コンデンサ５１Ｆに蓄積された電荷が第１プラスライン５１Ｃに逆流することを防止する。第２コンデンサ５１Ｆは、第１コンデンサ５１Ｅによって吸収されるノイズとは周波数域の異なるノイズを吸収するために設けられた容量２７～６８μＦ程度（好ましくは２７μＦ）の電解コンデンサであり、逆流防止ダイオード５１Ｇのカソードと第２マイナスライン５２Ｂとの間に接続されている。

上記のように、本実施の形態においては、高周波数域のノイズ吸収のために設けられた小容量の第１コンデンサ５１Ｅと逆流防止ダイオード５１Ｇを介して設けられた第２コンデンサ５１Ｆとを用いているため、ダイオードブリッジ回路５１Ｂで全波整流された全波整流波形の電圧は、僅かにしか平滑されない。このため、電圧変換回路５１の第１プラスライン５１Ｃから出力される直流脈動電圧の波形は、全波整流波形に極めて近い波形（以下、略全波整流波形）となり、ロータ４２の回転によってモータ４に発生する誘起電圧よりも低い期間が生じ、当該期間はモータ４に電流が流れない。すなわち、本実施の形態における第１コンデンサ５１Ｅの容量は、ダイオードブリッジ回路５１Ｂが出力した全波整流波形の電圧を、モータ４に電流が流れない期間が生じる程度にしか平滑することができない容量である。

インバータ回路５２は、第２プラスライン５２Ａ及び第２マイナスライン５２Ｂと、３相ブリッジ形式に接続された６個のスイッチング素子５２Ｃ～５２Ｈとを備えている。第２プラスライン５２Ａは、インバータ回路５２の母線であり、電圧変換回路５１の第１プラスライン５１Ｃに接続されている。第２マイナスライン５２Ｂは、第１マイナスライン５１Ｄに電流検出抵抗５Ｂを介して接続されている。第２プラスライン５２Ａ及び第２マイナスライン５２Ｂは、電圧変換回路５１から出力された直流脈動電圧をスイッチング素子５２Ｃ～５２Ｈ及びブリッジ回路５３を介してＵ相巻線４１Ｕ、Ｖ相巻線４１Ｖ及びＷ相巻線４１Ｗに出力する。第２プラスライン５２Ａ及び第２マイナスライン５２Ｂは、本発明における「出力ライン」の一例である。

スイッチング素子５２Ｃ～５２Ｈは、例えば、ＭＯＳＦＥＴ等であり、第２プラスライン５２Ａ及び第２マイナスライン５２Ｂと３相巻線すなわちＵ相巻線４１Ｕ、Ｖ相巻線４１Ｖ及びＷ相巻線４１Ｗとの間に接続されている。より具体的には、スイッチング素子５２Ｃ～５２Ｈのそれぞれのゲートは制御回路部５４に接続され、それぞれのドレイン又はソースはスター結線されたＵ相巻線４１Ｕ、Ｖ相巻線４１Ｖ及びＷ相巻線４１Ｗに接続されており、制御回路部５４と、から出力される駆動信号に従ってオン／オフが切替わる。

スイッチング素子５２Ｃ、５２Ｄ、５２Ｅは、オン状態において、それぞれ、Ｕ相巻線４１Ｕ、Ｖ相巻線４１Ｖ、Ｗ相巻線４１Ｗを第２プラスライン５２Ａに接続する。スイッチング素子５２Ｆ、５２Ｇ、５２Ｈは、オン状態において、それぞれ、Ｕ相巻線４１Ｕ、Ｖ相巻線４１Ｖ、Ｗ相巻線４１Ｗを第２マイナスライン５２Ｂに接続する。

ブリッジ回路５３は、スター結線されたＵ相巻線４１Ｕ、Ｖ相巻線４１Ｖ及びＷ相巻線４１Ｗの中性点４Ａを第２プラスライン５２Ａ又は第２マイナスライン５２Ｂに選択的に接続する回路であり、スイッチング素子５３Ａ及び５３Ｂを備えている。

スイッチング素子５３Ａは、例えば、ＭＯＳＦＥＴ等であり、ドレインは第２プラスライン５２Ａに接続され、ソースは中性点４Ａ及びスイッチング素子５３Ｂのドレインに接続され、ゲートは制御回路部５４に接続されている。スイッチング素子５３Ａは、制御回路部５４からの駆動信号に従ってオン／オフが切替わり、オン状態で第２プラスライン５２ＡをＵ相巻線４１Ｕ、Ｖ相巻線４１Ｖ及びＷ相巻線４１Ｗのいずれも介さずに中性点４Ａにバイパス接続し、オフ状態で第２プラスライン５２Ａと中性点４Ａとのバイパス接続を遮断する。

スイッチング素子５３Ｂは、例えば、ＭＯＳＦＥＴ等であり、ドレインはスイッチング素子５３Ａのソース及び中性点４Ａに接続され、ソースは第２マイナスライン５２Ｂに接続され、ゲートは制御回路部５４に接続されている。スイッチング素子５３Ｂは、スイッチング素子５３Ａと同様に制御回路部５４からの駆動信号に従ってオン／オフが切替わり、オン状態で第２マイナスライン５２ＢをＵ相巻線４１Ｕ、Ｖ相巻線４１Ｖ及びＷ相巻線４１Ｗのいずれも介さずに中性点４Ａにバイパス接続し、オフ状態で第２マイナスライン５２Ｂと中性点４Ａとのバイパス接続を遮断する。

本実施の形態においては、上述したインバータ回路５２及びブリッジ回路５３のスイッチング素子５２Ｃ～５２Ｈ、５３Ａ及び５３Ｂのオン／オフを切替えることで、Ｕ相巻線４１Ｕ、Ｖ相巻線４１Ｖ及びＷ相巻線４１Ｗのうちから第２プラスライン５２Ａと第２マイナスライン５２Ｂとの間に接続される巻線（相）を選択し、選択した巻線に電圧変換回路５１から出力される直流脈動電圧を供給することが可能となっている。

制御回路部５４は、電流検出回路５４Ａと、母線電圧検出回路５４Ｂと、ゲートドライブ回路５４Ｃと、回転位置検出回路５４Ｄと、制御信号出力回路５４Ｅと、制御部５４Ｆとを備えており、モータ４の駆動を制御する。

電流検出回路５４Ａは、電流検出抵抗５Ｂの電圧降下を読取ることで、モータ４に流れる電流すなわち第１マイナスライン５１Ｄ及び第２マイナスライン５２Ｂに流れる電流を検出し、当該検出結果である電流値を示す信号を制御部５４Ｆに出力する回路である。

母線電圧検出回路５４Ｂは、第１プラスライン５１Ｃに接続されており、第１プラスライン５１Ｃに現れる電圧（第１プラスライン５１Ｃと第１マイナスライン５１Ｄとの間の電圧）を検出し、当該検出された電圧に応じた母線電圧信号を制御部５４Ｆに出力する。ロータ４２が回転している場合、第１プラスライン５１Ｃには、ロータ４２の回転によってＵ相巻線４１Ｕ、Ｖ相巻線４１Ｖ及びＷ相巻線４１Ｗに発生する誘起電圧も印可されるため、第１プラスライン５１Ｃに現れる電圧は、電圧変換回路５１が出力する直流脈動電圧と誘起電圧との合成となる。このため、母線電圧信号は、直流脈動電圧が当該誘起電圧よりも高い期間では、直流脈動電圧を示し、直流脈動電圧が当該誘起電圧以下の期間では、当該誘起電圧を示す。なお、本実施の形態においては、第１プラスライン５１Ｃに現れる電圧と第２プラスライン５２Ａに現れる電圧とは同一である。母線電圧検出回路５４Ｂは、本発明における「電圧検出手段」の一例である。

ここで、図７の（ａ）及び（ｂ）を参照しながら、インバータ回路５２を介して第２プラスライン５２Ａに現れる誘起電圧について説明する。図７は、第２プラスライン５２Ａに現れる誘起電圧を説明する図であり、（ａ）は、三相巻線のそれぞれに発生する誘起電圧を電源とみなした場合のモータ４及びインバータ回路５２の電気的構成を示す回路図、（ｂ）は、３相巻線のそれぞれに発生する誘起電圧及び第２プラスライン５２Ａに現れる誘起電圧を示す図である。

図７の（ａ）に示されているように、Ｕ相巻線４１Ｕ、Ｖ相巻線４１Ｖ及びＷ相巻線４１Ｗのそれぞれに発生する誘起電圧を電源とみなした場合、モータ４は三相電源であるとみなすことができる。従って、図７の（ｂ）に示されているように、ロータ４２の回転によってＵ相巻線４１Ｕ、Ｖ相巻線４１Ｖ及びＷ相巻線４１Ｗのそれぞれに発生する誘起電圧は、互いの位相が１２０°ずれた三相交流電圧となる。また、図７の（ａ）に示されているように、インバータ回路５２のスイッチング素子５２Ｃ～５２Ｈには、図６においては図示を省略したが、それぞれ、並列に還流ダイオード５２Ｉ～５２Ｎが設けられている。このため、モータ４で発生した三相交流電圧は、還流ダイオード５２Ｉ～５２Ｎによって整流されるとともに第２プラスライン５２Ａ上で合成され、図７の（ｂ）に示されている僅かに脈動する電圧となる。なお、当該僅かに脈動する電圧は、巨視的に見れば略一定であるとみなせるため、他の図においては直線で示している。

図６に戻り、ゲートドライブ回路５４Ｃは、スイッチング素子５３Ａ及び５３Ｂの各ゲートに接続され、制御部５４Ｆから入力される駆動信号に基づいて両ゲートのうちの一に選択的に電圧を印可する回路である。スイッチング素子５３Ａ及び５３Ｂのうち、ゲートに電圧が印加されたスイッチング素子はオン状態となり、電圧が印加されていないスイッチング素子はオフ状態となる。

回転位置検出回路５４Ｄは、モータ４の３つのホールＩＣ４３Ａ～４３Ｃのそれぞれから出力されるデジタル信号を受信し、受信した３つのデジタル信号のパターンに応じた回転位置情報を制御部５４Ｆに出力する。

ここで、図８を参照しながら、ステータ４１に対するロータ４２の回転位置に応じてホールＩＣ４３Ａ～４３Ｃのそれぞれから出力されるデジタル信号及び回転位置検出回路５４Ｄが出力する回転位置情報について説明する。図８は、ロータ４２の回転位置、ホールＩＣ４３Ａ～４３Ｃから出力されるデジタル信号及び回転位置検出回路５４Ｄが出力する回転位置情報の互いの対応関係を示す図であり、（ａ）は、ロータ４２が回転位置０°、（ｂ）は、３０°、（ｃ）は、６０°、（ｄ）は、９０°、（ｅ）は、１２０°、（ｆ）は、１５０°の場合を示している。

まず、図８の（ａ）に示されているように、ロータ４２の永久磁石４２ＡのＮ極と永久磁石４２ＢのＳ極との間の箇所（以下、極間箇所という）がホールＩＣ４３Ａに対向している状態（ロータ４２の回転方向において略一致している状態）を、ロータ４２のステータ４１に対する回転位置０°（機械的な角度）と定義する。

ロータ４２が回転位置０°から時計回りに３０°回転すると、回転位置３０°となり、極間箇所がホールＩＣ４３ＡとホールＩＣ４３Ｃとの間に位置する。回転位置０°～３０°の間、ホールＩＣ４３ＡはＮ極に対向しているためロー信号を回転位置検出回路５４Ｄに出力し、ホールＩＣ４３Ｂも同様にＮ極に対向しているためロー信号を出力し、ホールＩＣ４３ＣはＳ極に対向しているためハイ信号を出力する。また、この間、回転位置検出回路５４Ｄは、ホールＩＣ４３Ａ、４３Ｂ及び４３Ｃから出力されるデジタル信号のパターンがホールＩＣ４３Ａ、４３Ｂ、４３Ｃの順でロー、ロー、ハイであるため制御部５４Ｆに回転位置情報として「０」を出力する。

ロータ４２が回転位置３０°から時計回りに６０°回転すると、回転位置６０°となり、極間箇所がホールＩＣ４３Ｃと対向する位置となる。回転位置３０°～６０°の間、ホールＩＣ４３ＡはＮ極に対向しているためロー信号を回転位置検出回路５４Ｄに出力し、ホールＩＣ４３ＢはＳ極に対向しているためハイ信号を出力し、ホールＩＣ４３Ｃも同様にＳ極に対向しているためハイ信号を出力する。また、この間、回転位置検出回路５４Ｄは、デジタル信号のパターンがホールＩＣ４３Ａ、４３Ｂ、４３Ｃの順でロー、ハイ、ハイであるため制御部５４Ｆに回転位置情報として「１」を出力する。

ロータ４２が回転位置６０°から回転し、回転位置６０°～９０°の間は、ホールＩＣ４３Ａ、４３Ｂ、４３Ｃは、それぞれ、ロー信号、ハイ信号、ロー信号を出力し、回転位置検出回路５４Ｄは、デジタル信号のパターンがロー、ハイ、ローであるため制御部５４Ｆに回転位置情報として「２」を出力する。ロータ４２が回転位置９０°から回転し、回転位置９０°～１２０°の間は、ホールＩＣ４３Ａ、４３Ｂ、４３Ｃは、それぞれ、ハイ信号、ハイ信号、ロー信号を出力し、回転位置検出回路５４Ｄは、デジタル信号のパターンがハイ、ハイ、ローであるため制御部５４Ｆに回転位置情報として「３」を出力する。

さらにロータ４２が回転位置１２０°から回転し、回転位置１２０°～１５０°の間は、ホールＩＣ４３Ａ、４３Ｂ、４３Ｃは、それぞれ、ハイ信号、ロー信号、ロー信号を出力し、回転位置検出回路５４Ｄは、デジタル信号のパターンがハイ、ロー、ローであるため制御部５４Ｆに回転位置情報として「４」を出力する。ロータ４２が回転位置１５０°から回転し、回転位置１５０°～１８０°の間は、ホールＩＣ４３Ａ、４３Ｂ、４３Ｃは、それぞれ、ハイ信号、ロー信号、ハイ信号を出力し、回転位置検出回路５４Ｄは、デジタル信号のパターンがハイ、ロー、ハイであるため制御部５４Ｆに回転位置情報として「５」を出力する。

さらにロータ４２が回転位置１８０°から回転位置３６０°まで回転した場合、ホールＩＣ４３Ａ～４３Ｃのそれぞれが出力するデジタル信号及び回転位置検出回路５４Ｄが出力する回転位置情報は、回転位置０°～１８０°の場合と同一である。デジタル信号のパターン及び回転位置情報は、ロータ４２のステータ４１に対する１８０°回転を一周期として上記のように繰り返される。このように、回転位置情報の繰り返しの周期すなわち電気的角度０°～３６０°は、ロータ４２の機械的角度１８０°に相当する。

図６に戻り、制御信号出力回路５４Ｅは、スイッチング素子５２Ｃ～５２Ｈの各ゲートに接続され、制御部５４Ｆから入力される駆動信号に基づいて各ゲートに電圧を印可する回路である。スイッチング素子５２Ｃ～５２Ｈのうち、ゲートに電圧が印加されたスイッチング素子はオン状態となり、ゲートに電圧が印加されていないスイッチング素子はオフ状態となる。

制御部５４Ｆは、処理プログラムとデータに基づいて駆動信号を出力するための図示せぬ中央処理装置（ＣＰＵ）と、処理プログラム、制御データ、各種閾値等を記憶するための図示せぬＲＯＭと、データを一時記憶するための図示せぬＲＡＭと、を含んで構成されている。

制御部５４Ｆは、インバータ回路５２及びブリッジ回路５３を用いて、ロータ４２を所定の回転方向に回転させる通電制御を行い、モータ４の駆動を制御する。当該通電制御においては、回転位置検出回路５４Ｄから出力された回転位置情報に基づいて、インバータ回路５２及びブリッジ回路５３のスイッチング素子５２Ｃ～５２Ｈ、５３Ａ及び５３Ｂのうちの所定のスイッチング素子をオン状態とする駆動信号を制御信号出力回路５４Ｅに出力し、３相巻線のうちの第２プラスライン５２Ａと第２マイナスライン５２Ｂとの間に接続される巻線（通電巻線）を切替える。この場合、負電源側に接続されているスイッチング素子５２Ｆ～５２Ｈ及び５３Ｂをオン／オフするための駆動信号は、ＰＷＭ信号として出力される。制御部５４Ｆは、回転数設定スイッチ２１Ｂから出力される目標回転数を示す信号に基づいてＰＷＭ信号のデューティ比を変更することで、モータ４への電力供給量を調整し、モータ４の回転数を選択された目標回転数となるように制御する。制御部５４Ｆ、インバータ回路５２及びブリッジ回路５３は、本発明における「通電切替手段」の一例である。

また、制御部５４Ｆは、回転位置検出回路５４Ｄから入力された回転位置情報からロータ４２の回転数を算出する。また、制御部５４Ｆは、算出した回転数から３相巻線に発生する誘起電圧を算出する。制御部５４Ｆ及び回転位置検出回路５４Ｄは、本発明の「誘起電圧算出手段」及び「回転数検出手段」の一例である。

さらに、制御部５４Ｆは、通電制御として第１通電制御及び第２通電制御を使用し、算出した誘起電圧及び母線電圧検出回路５４Ｂから出力される母線電圧信号が示す第１プラスライン５１Ｃの電圧に基づいて、通電制御を第１通電制御と第２通電制御との間で切替える。

ここで、図９及び図１０を参照しながら、第１通電制御について説明する。図９は、第１通電制御における回転位置情報、通電巻線及びオン状態とするスイッチング素子の互いの関係を示す図であり、（ａ）は、ロータ４２が回転位置０°、（ｂ）は、３０°、（ｃ）は、６０°、（ｄ）は、９０°、（ｅ）は、１２０°、（ｆ）は、１５０°の場合を示している。図１０は、第１通電制御における通電巻線の通電方向を示す図である。

第１通電制御は、ブリッジ回路５３のスイッチング素子５３Ａ及び５３Ｂを常にオフ状態として、インバータ回路５２の６個のスイッチング素子５２Ｃ～５２Ｈをオン／オフしてロータ４２を所定回転方向（図９における時計回り）に回転させる通電制御である。また、第１通電制御においては、常に３相巻線のうち２相の巻線を第２プラスライン５２Ａと第２マイナスライン５２Ｂとの間に直列に接続して通電巻線とし、且つ、回転位置情報に基づいて当該通電巻線を切替えることでロータ４２を所定回転方向に回転させる。すなわち、第１通電制御における通電巻線の数（通電相の数）は常に２であり、且つ、第２プラスライン５２Ａと第２マイナスライン５２Ｂとの間に直列に接続されている巻線の最大数（最大直列数）は２である。このように、第１通電制御においては、第２プラスライン５２Ａと第２マイナスライン５２Ｂとの間に常に３相巻線のうちの２相が直列に接続されて通電巻線となっているため、当該直列に接続された２相に発生する誘起電圧の合成よりも直流脈動電圧が高い期間のみモータ４に電流が流れる。第１通電制御における通電巻数の数である２は、本発明における「第１通電数」の一例であり、第１通電制御における最大直列数である２は、本発明における「第１直列数」の一例である。

図９の（ａ）及び（ｂ）に示されているように、回転位置０°～３０°の間、回転位置検出回路５４Ｄは制御部５４Ｆに回転位置情報として「０」を出力する。回転位置情報「０」が出力されている期間、制御部５４Ｆは、ロータ４２を図９における時計回り（図９の回転方向）に回転させるため、インバータ回路５２のスイッチング素子５２Ｃ及び５２Ｈをオン状態とする駆動信号を制御信号出力回路５４Ｅに出力する。

スイッチング素子５２Ｃ及び５２Ｈがオン状態となると、図１０に示されているように、第２プラスライン５２Ａと第２マイナスライン５２Ｂとの間にＵ相巻線４１Ｕ及びＷ相巻線４１Ｗ（３相のうち２相）が直列に接続される。当該接続状態となると、Ｕ相巻線４１Ｕには、第２プラスライン５２Ａから中性点４Ａに流れる方向の図１０の矢印Ａで示されている電流が流れ、Ｗ相巻線４１Ｗには、中性点４Ａから第２マイナスライン５２Ｂに流れる方向の図１０の矢印Ｂに示されている電流が流れる。以下、説明の便宜のため、矢印Ａのように第２プラスライン５２Ａから中性点４Ａに流れる方向の電流を正電流といい、矢印Ｂのように中性点４Ａから第２マイナスライン５２Ｂに流れる方向の電流を負電流という。なお、図１０においては、図面を煩雑を避けるため、ブリッジ回路５３の図示は省略している。

Ｕ相巻線４１Ｕに正電流が流れ、Ｗ相巻線４１Ｗに負電流が流れると、Ｕ相巻線４１Ｕが巻回されたティース４１Ｂ及び４１ＥはＳ極となり、Ｗ相巻線４１Ｗが巻回されたティース４１Ｄ及び４１ＧはＮ極となる。図９の（ａ）に示されているように、回転位置０°～３０°の間、Ｓ極となっているティース４１Ｂ及び４１Ｅは、ロータ４２のＳ極の回転方向下流側に対向しており、ティース４１Ｂ及び４１Ｅとロータ４２のＳ極との間には斥力が働き、当該斥力によってロータ４２を図９の時計回りに回転させる回転トルクが発生する。また、この期間、Ｗ相巻線４１Ｗが巻回されたティース４１Ｄ及び４１Ｇは、ロータ４２のＳ極の回転方向上流側に対向しており、ティース４１Ｄ及び４１Ｇとロータ４２のＳ極との間には引力が働き、当該引力によってロータ４２を時計回りに回転させる回転トルクが発生する。

図９の（ｂ）及び（ｃ）に示されているように、回転位置３０°～６０°の間、回転位置検出回路５４Ｄは回転位置情報として「１」を出力する。回転位置情報「１」が出力されている期間、制御部５４Ｆは、インバータ回路５２のスイッチング素子５２Ｃ及び５２Ｇをオン状態とする駆動信号を制御信号出力回路５４Ｅに出力する。

スイッチング素子５２Ｃ及び５２Ｇがオン状態となると、第２プラスライン５２Ａと第２マイナスライン５２Ｂとの間にＵ相巻線４１Ｕ及びＶ相巻線４１Ｖ（３相のうち２相）が直列に接続され、Ｕ相巻線４１Ｕには正電流が流れ、Ｖ相巻線４１Ｖには負電流が流れる。この期間、Ｕ相巻線４１Ｕが巻回されたティース４１Ｂ及び４１ＥはＳ極となり、Ｖ相巻線４１Ｖが巻回されたティース４１Ｃ及び４１ＦはＮ極となり、回転トルクを発生させる。

図９の（ｃ）及び（ｄ）に示されているように、回転位置６０°～９０°の間、回転位置検出回路５４Ｄは、回転位置情報「２」を出力し、制御部５４Ｆはスイッチング素子５２Ｅ及び５２Ｇをオン状態とする。当該期間、第２プラスライン５２Ａと第２マイナスライン５２Ｂとの間にＷ相巻線４１Ｗ及びＶ相巻線４１Ｖ（３相のうち２相）が直列に接続され、Ｗ相巻線４１Ｗには正電流が流れ、Ｖ相巻線４１Ｖには負電流が流れる。また、当該期間、Ｗ相巻線４１Ｗが巻回されたティース４１Ｄ及び４１ＧはＳ極となり、Ｖ相巻線４１Ｖが巻回されたティース４１Ｃ及び４１ＦはＮ極となり、回転トルクを発生させる。

図９の（ｄ）及び（ｅ）に示されているように、回転位置９０°～１２０°の間、回転位置検出回路５４Ｄは、回転位置情報「３」を出力し、制御部５４Ｆはスイッチング素子５２Ｅ及び５２Ｆをオン状態とする。当該期間、第２プラスライン５２Ａと第２マイナスライン５２Ｂとの間にＷ相巻線４１Ｗ及びＵ相巻線４１Ｕ（３相のうち２相）が直列に接続され、Ｗ相巻線４１Ｗには正電流が流れ、Ｕ相巻線４１Ｕには負電流が流れる。また、当該期間、Ｗ相巻線４１Ｗが巻回されたティース４１Ｄ及び４１ＧはＳ極となり、Ｕ相巻線４１Ｕが巻回されたティース４１Ｂ及び４１ＥはＮ極となり、回転トルクを発生させる。

図９の（ｅ）及び（ｆ）に示されているように、回転位置１２０°～１５０°の間、回転位置検出回路５４Ｄは、回転位置情報「４」を出力し、制御部５４Ｆはスイッチング素子５２Ｄ及び５２Ｆをオン状態とする。当該期間、第２プラスライン５２Ａと第２マイナスライン５２Ｂとの間にＶ相巻線４１Ｖ及びＵ相巻線４１Ｕ（３相のうち２相）が直列に接続され、Ｖ相巻線４１Ｖには正電流が流れ、Ｕ相巻線４１Ｕには負電流が流れる。また、当該期間、Ｖ相巻線４１Ｖが巻回されたティース４１Ｃ及び４１ＦはＳ極となり、Ｕ相巻線４１Ｕが巻回されたティース４１Ｂ及び４１ＥはＮ極となり、回転トルクを発生させる。

図９の（ｆ）及び（ａ）に示されているように、回転位置１５０°～１８０°の間、回転位置検出回路５４Ｄは、回転位置情報「５」を出力し、制御部５４Ｆはスイッチング素子５２Ｄ及び５２Ｈをオン状態とする。当該期間、第２プラスライン５２Ａと第２マイナスライン５２Ｂとの間にＶ相巻線４１Ｖ及びＷ相巻線４１Ｗ（３相のうち２相）が直列に接続され、Ｖ相巻線４１Ｖには正電流が流れ、Ｗ相巻線４１Ｗには負電流が流れる。また、当該期間、Ｖ相巻線４１Ｖが巻回されたティース４１Ｃ及び４１ＦはＳ極となり、Ｗ相巻線４１Ｗが巻回されたティース４１Ｄ及び４１ＧはＮ極となり、回転トルクを発生させる。

次に、図１１及び図１２を参照しながら、第２通電制御について説明する。図１１は、第２通電制御における回転位置情報、通電巻線及びオン状態とするスイッチング素子の互いの関係を示す図であり、（ａ）は、ロータ４２が回転位置０°、（ｂ）は、３０°、（ｃ）は、６０°、（ｄ）は、９０°、（ｅ）は、１２０°、（ｆ）は、１５０°の場合を示している。図１２は、第２通電制御における通電巻線の通電方向を示す図であり、（ａ）は、回転位置０°～３０°の場合、（ｂ）は、回転位置９０°～１２０°の場合を示している。

第２通電制御は、インバータ回路５２の６個のスイッチング素子５２Ｃ～５２Ｈ及びブリッジ回路５３のスイッチング素子５３Ａ及び５３Ｂをオン／オフしてロータ４２を所定の回転方向に回転させる通電制御である。また、第２通電制御においては、常に３相巻線のうち１相のみを第２プラスライン５２Ａと第２マイナスライン５２Ｂとの間に接続して通電巻線とし、且つ、回転位置情報に基づいて当該通電巻線を切替えることでロータ４２を所定回転方向に回転させる。すなわち、第２通電制御における通電巻線の数（通電相の数）は常に１であり、且つ、第２プラスライン５２Ａと第２マイナスライン５２Ｂとの間に直列に接続されている巻線の最大数（最大直列数）は１である。このように、第２通電制御においては、第２プラスライン５２Ａと第２マイナスライン５２Ｂとの間に常に３相巻線のうちの１相のみが接続されて通電巻線となっているため、当該１相に発生する誘起電圧よりも直流脈動電圧が高い期間のみモータ４に電流が流れる。なお、当該１相に発生する誘起電圧は、直列に接続された２相それぞれに発生する誘起電圧の合成の略半分となる。第２通電制御における通電巻数の数である１は、本発明における「第２通電数」の一例であり、第２通電制御における最大直列数である１は、本発明における「第２直列数」の一例である。

第２通電制御においては、図１１の（ａ）～（ｆ）に示されているように、回転位置に応じて回転位置検出回路５４Ｄが出力する回転位置情報は、第１通電制御の場合と同一であるが、回転位置情報に応じて制御部５４Ｆが出力する駆動信号、オン状態とされるスイッチング素子及び通電巻線は異なる。

図１１の（ａ）及び（ｂ）に示されているように、回転位置０°～３０°の間、制御部５４Ｆは、ロータ４２を所定回転方向（図１１における時計回り方向）に回転させるため、インバータ回路５２のスイッチング素子５２Ｃ及びブリッジ回路５３のスイッチング素子５３Ｂをオン状態とする駆動信号を制御信号出力回路５４Ｅに出力する。

スイッチング素子５２Ｃ及び５３Ｂがオン状態となると、図１２の（ａ）に示されているように、第２プラスライン５２Ａと第２マイナスライン５２Ｂとの間にはＵ相巻線４１Ｕのみ（３相のうち１相）が接続される。当該接続状態となると、Ｕ相巻線４１Ｕには正電流が流れ（矢印Ａ）、中性点４Ａからは第２マイナスライン５２Ｂにスイッチング素子５３Ｂを介して、すなわち、Ｖ相巻線４１Ｖ及びＷ相巻線４１Ｗを介さずに電流が流れる（矢印Ｃ）。以下、説明の便宜上、矢印Ｃのように中性点４Ａから巻線を介さずにスイッチング素子５３Ｂを介して第２マイナスライン５２Ｂに直接流れる方向の電流をバイパス負電流といい、第２プラスライン５２Ａから巻線を介さずにスイッチング素子５３Ａを介して中性点４Ａに直接流れる電流をバイパス正電流という。

Ｕ相巻線４１Ｕに正電流が流れ、スイッチング素子５３Ｂにバイパス負電流が流れると、Ｕ相巻線４１Ｕが巻回されたティース４１Ｂ及び４１ＥはＳ極となる。図１１の（ａ）に示されているように、回転位置０°～３０°の間、Ｓ極となっているティース４１Ｂ及び４１Ｅは、ロータ４２のＳ極の回転方向下流側に対向しており、ティース４１Ｂ及び４１Ｅとロータ４２のＳ極との間には斥力が働き、当該斥力によってロータ４２を図１１において時計回りに回転させる回転トルクが発生する。なお、この期間、Ｖ相巻線４１Ｖ及びＷ相巻線４１Ｗは、通電に起因する磁界を発生させておらず、Ｕ相巻線４１Ｕのみがロータ４２の回転トルクを発生させている。

図１１の（ｂ）に示されているように、回転位置３０°～６０°の間、制御部５４Ｆは、回転位置情報「１」に基づいてインバータ回路５２のスイッチング素子５２Ｄ及びブリッジ回路５３のスイッチング素子５３Ａをオン状態とする駆動信号を制御信号出力回路５４Ｅに出力する。

スイッチング素子５２Ｇ及び５３Ａがオン状態となると、第２プラスライン５２Ａと第２マイナスライン５２Ｂとの間にはＶ相巻線４１Ｖのみ（３相のうち１相）が接続され、スイッチング素子５３Ａにはバイパス正電流が流れ、Ｖ相巻線４１Ｖには負電流が流れる。この期間、Ｖ相巻線４１Ｖが巻回されたティース４１Ｃ及び４１ＦはＮ極となり、回転トルクを発生させる。

図１１の（ｃ）に示されているように、回転位置６０°～９０°の間、制御部５４Ｆは、回転位置情報「２」に基づいてインバータ回路５２のスイッチング素子５２Ｅ及びブリッジ回路５３のスイッチング素子５３Ｂをオン状態とする。当該期間、第２プラスライン５２Ａと第２マイナスライン５２Ｂとの間にはＷ相巻線４１Ｗのみ（３相のうち２相）が接続され、Ｗ相巻線４１Ｗには正電流が流れ、スイッチング素子５３Ｂにはバイパス負電流が流れる。また、当該期間、Ｗ相巻線４１Ｗが巻回されたティース４１Ｄ及び４１ＧはＳ極となり、回転トルクを発生させる。

図１１の（ｄ）に示されているように、回転位置９０°～１２０°の間、制御部５４Ｆは、回転位置情報「３」に基づいてインバータ回路５２のスイッチング素子５２Ｆ及びブリッジ回路５３のスイッチング素子５３Ａをオン状態とする。図１２の（ｂ）に示されているように、当該期間、第２プラスライン５２Ａと第２マイナスライン５２Ｂとの間にはＵ相巻線４１Ｕのみ（３相のうち２相）が接続され、スイッチング素子５３Ｂには矢印Ｄで示されているバイパス正電流が流れ、Ｕ相巻線４１Ｕには矢印Ｂで示されている負電流が流れる。また、当該期間、Ｕ相巻線４１Ｕが巻回されたティース４１Ｂ及び４１ＥはＮ極となり、回転トルクを発生させる。

図１１の（ｅ）に示されているように、回転位置１２０°～１５０°の間、制御部５４Ｆは、回転位置情報「４」に基づいてインバータ回路５２のスイッチング素子５２Ｄ及びブリッジ回路５３のスイッチング素子５３Ｂをオン状態とする。当該期間、第２プラスライン５２Ａと第２マイナスライン５２Ｂとの間にＶ相巻線４１Ｖのみ（３相のうち２相）が接続され、Ｖ相巻線４１Ｖには正電流が流れ、スイッチング素子５３Ｂにはバイパス負電流が流れる。また、当該期間、Ｖ相巻線４１Ｖが巻回されたティース４１Ｃ及び４１ＦはＳ極となり、回転トルクを発生させる。

図１１の（ｆ）に示されているように、回転位置１５０°～１８０°の間、制御部５４Ｆは、回転位置情報「５」に基づいてインバータ回路５２のスイッチング素子５２Ｈ及びブリッジ回路５３のスイッチング素子５３Ａをオン状態とする。当該期間、第２プラスライン５２Ａと第２マイナスライン５２Ｂとの間にＷ相巻線４１Ｗのみ（３相のうち２相）が接続され、スイッチング素子５３Ａにはバイパス正電流が流れ、Ｗ相巻線４１Ｗには負電流が流れる。また、当該期間、Ｗ相巻線４１Ｗが巻回されたティース４１Ｄ及び４１ＧはＮ極となり、回転トルクを発生させる。

次に、制御部５４Ｆによるモータ４の駆動制御について説明する。制御部５４Ｆによる駆動制御においては、上記した第１通電制御と第２通電制御との間で通電制御を切替えて通電巻線の数（すなわち巻線のインダクタンス）を変更することで、モータ４の３相巻線に電流が流れる期間、すなわち、回転トルクが発生している期間を長くし、トルク脈動を抑制する。

通電制御においては、通電巻線から発生する誘起電圧の合成よりも電圧変換回路５１から出力される直流脈動電圧（略全波整流波形の電圧）が高い期間のみ、巻線に電流が流れて回転トルクが発生する。このため、第１通電制御においては、直列に接続された２相の通電巻線から発生する誘起電圧の合成よりも直流脈動電圧が高くなければ、回転トルクが発生しない。一方、第２通電制御においては、１相分の誘起電圧よりも直流脈動電圧が高ければ、回転トルクが発生する。すなわち、仮に第１通電制御のみを行った場合の回転トルクの発生期間は、仮に第２通電制御のみを行った場合の回転トルクの発生期間よりも短くなる。また、第１通電制御においては、２相の巻線が回転トルクを発生させるが、第２通電制御においては、１相の巻線のみが回転トルクを発生させる。このため、第１通電制御における回転トルクは、第２通電制御における回転トルクよりも大きくなる。

上記に鑑み、制御部５４Ｆによる駆動制御においては、直流脈動電圧の最大値（ピーク値）よりも低く且つ通電巻線２相分の誘起電圧よりも高い値を有する通電切替閾値を設定し、直流脈動電圧が通電切替閾値以上の場合、回転トルクを優先させて第１通電制御を行い、直流脈動電圧が低下して通電切替閾値未満となった場合、第２通電制御に切替え、回転トルクの発生期間を長くし、モータ４で発生するトルク脈動を抑制する。また、通電切替閾値を通電巻線２相分の誘起電圧と一致させず、通電巻線２相分の誘起電圧よりも高い値とすることで、直流脈動電圧が通電巻線２相分の誘起電圧よりも低くなって回転トルクが発生しなくなる前に確実に第２通電制御に移行できるようにしている。すなわち、制御部５４Ｆは直流脈動電圧に同期して第１通電制御と第２通電制御を切り替えている。通電切替閾値は、本発明における「電圧閾値」の一例である。

ここで、図１３を参照しながら、制御部５４Ｆによる駆動制御の具体的処理について説明する。図１３は、制御部５４Ｆによる駆動制御を示すフローチャートである。

図１３に示されているようにＳ１０１において、トリガスイッチ２２Ａがユーザによって押込まれると、トリガスイッチ２２Ａから始動信号が出力され、回転数設定スイッチ２１Ｂから出力される目標回転数を示す信号に基づいたデューティ比でモータ４のロータ４２を回転させる。ロータ４２が回転すると、回転軸４４がロータ４２と一体に回転する。回転軸４４の回転力は、図示せぬ減速機構を介して鋸刃８に伝達され、鋸刃８が回転する。鋸刃８が回転することで切断作業が可能となる。

Ｓ１０１で、ロータ４２が回転駆動すると、Ｓ１０２において、第１プラスライン５１Ｃの電圧（Ｖｉｎｖ）を検出する。当該検出は、母線電圧検出回路５４Ｂによって行われる。Ｓ１０２で、第１プラスライン５１Ｃの電圧（Ｖｉｎｖ）を検出した後、Ｓ１０３でロータ４２の回転数（ω）を算出する。当該算出は、回転位置検出回路５４Ｄから入力された回転位置情報に基づいて行われる。

次に、Ｓ１０４において、モータ４の３相巻線で発生する誘起電圧の２相分の誘起電圧（Ｅｓ）を算出する。３相巻線で発生する１相分の誘起電圧は、モータ４の特性によって決まる誘起電圧定数（Ｋｅ）に回転数（ω）を乗じることで得ることができ、当該算出結果から２相分の誘起電圧（Ｅｓ）を算出する。Ｓ１０４で、誘起電圧を算出した後、Ｓ１０５において、閾値係数（Ｄ）を算出する。閾値係数（Ｄ）は、通電切替閾値を決定するための係数である。閾値係数（Ｄ）は、１よりも大きく、且つ、電圧変換回路５１から出力される直流脈動電圧の最大値を２相分の誘起電圧（Ｅｓ）で割った数よりも小さく設定される。閾値係数（Ｄ）は、誘起電圧の大きさ、第１通電制御と第２通電制御との間での切替に要する時間等に基づいて算出される。

次に、Ｓ１０６で、通電切替閾値（Ｖｔｈ）を算出する。通電切替閾値（Ｖｔｈ）は、２相分の誘起電圧（Ｅｓ）に閾値係数（Ｄ）を乗じて算出される。Ｓ１０６で、通電切替閾値（Ｖｔｈ）を算出した後は、Ｓ１０７において、第１プラスライン５１Ｃの電圧（Ｖｉｎｖ）が通電切替閾値未満であるか否かを判断する。

第１プラスライン５１Ｃの電圧（Ｖｉｎｖ）が通電切替閾値未満であると判断した場合（Ｓ１０７：Ｙｅｓ）、Ｓ１０８において、第２通電制御を実行する。すなわち、Ｓ１０８の処理の時点で、第２通電制御を行っている場合は、第２通電制御を継続し、第１通電制御を行っている場合は、第２通電制御に切替える。一方、第１プラスライン５１Ｃの電圧（Ｖｉｎｖ）が通電切替閾値未満でないと判断した場合（Ｓ１０７：Ｎｏ）、Ｓ１０９において、第１通電制御を実行する。すなわち、Ｓ１０９の処理の時点で、第１通電制御を行っている場合は、第１通電制御を継続し、第２通電制御を行っている場合は、第１通電制御に切替える。

Ｓ１０８及び１０９でいずれかの通電制御が実行された後は、Ｓ１０２に戻り、トリガスイッチ２２Ａからの始動信号の出力が停止するまで、上記の処理が繰り返される。

次に、図１４及び図１５に基づいて、制御部５４Ｆによる駆動制御を行った場合の第１プラスライン５１Ｃの電圧及びモータ４に流れる電流の時間変化について説明し、併せて従来の電動工具における駆動制御との比較を行う。図１４は、制御部５４Ｆによる駆動制御における第１プラスライン５１Ｃの電圧及びモータ４に流れる電流の時間変化を示す図である。図１５は、従来の電動工具の駆動制御によるインバータ回路の母線電圧及びモータに流れる電流の時間変化を示す図である。

最初に図１４を参照しながら、制御部５４Ｆによる駆動制御を行った場合を説明する。図１４において破線で示されているＶｐは、電圧変換回路５１から出力される略全波整流波形の直流脈動電圧であり、Ｅａは、通電巻線１相分の誘起電圧であり、Ｅｓは、通電巻線２相分の誘起電圧であり、Ｖｔｈは、通電切替閾値である。また、図１４において実線で示されているＶｉｎｖは、母線電圧検出回路５４Ｂが検出する第１プラスライン５１Ｃの電圧であり、Ｉａはモータ４に流れるモータ電流である。なお、図１４に示されているＥａ及びＥｓは一例である。

図１４に示されているように、制御部５４Ｆによる駆動制御を行った場合、時刻ｔ０～ｔ３の期間は、第１プラスライン５１Ｃの電圧Ｖｉｎｖが通電切替閾値Ｖｔｈ未満であるため（Ｓ１０７のＹｅｓに相当）、第２通電制御が行われている。このため、当該期間においては、直流脈動電圧Ｖｐが通電巻線１相分の誘起電圧Ｅａ以下の時刻ｔ０～ｔ１ではモータ電流Ｉａは流れず、直流脈動電圧Ｖｐが通電巻線１相分の誘起電圧Ｅａよりも高くなる時刻ｔ１～ｔ３ではモータ電流Ｉａが流れている。なお、時刻ｔ２は、直流脈動電圧Ｖｐが通電巻線２相分の誘起電圧Ｅｓよりも高くなる時刻である。

時刻ｔ３～ｔ４の期間は、第１プラスライン５１Ｃの電圧Ｖｉｎｖが通電切替閾値Ｖｔｈ以上であるため（Ｓ１０７のＮｏに相当）、第１通電制御が行われている。当該期間においては、直流脈動電圧Ｖｐが通電巻線２相分の誘起電圧Ｅｓよりも高いため、モータ電流Ｉａが流れ続ける。

時刻ｔ４～ｔ７の期間は、第１プラスライン５１Ｃの電圧Ｖｉｎｖが、再び、通電切替閾値Ｖｔｈ未満となるため、（Ｓ１０７のＹｅｓに相当）、第２通電制御が行われている。このため、当該期間においては、通電する巻線の数を減らすことで巻線のインダクタンスが小さくなり、直流脈動電圧Ｖｐが通電巻線１相分の誘起電圧Ｅａよりも高い時刻ｔ４～ｔ６ではモータ電流Ｉａは流れ、直流脈動電圧Ｖｐが通電巻線１相分の誘起電圧Ｅａ以下となる時刻ｔ６～ｔ７ではモータ電流は流れなくなる。時刻ｔ７以降は、上記の時刻ｔ０～ｔ７を繰り返している。なお、時刻ｔ５は、直流脈動電圧Ｖｐが通電巻線２相分の誘起電圧Ｅｓ以下となる時刻である。

このように、本実施の形態における電動丸鋸１の制御部５４Ｆによる駆動制御においては、時刻ｔ１～ｔ６の期間はモータ４に電流が流れ、時刻ｔ０～ｔ１の期間及び時刻ｔ６～ｔ７の期間はモータ４に電流が流れていない。すなわち、モータ４に回転トルクが発生している期間は、時刻ｔ１～ｔ６の期間である。言い換えると、変動電圧が下降している区間（例えば時刻ｔ３とｔ４の中間の電圧ピークの時刻から時刻ｔ７までの区間）において第１通電制御から第２通電制御に切り替える（通電する巻線の数を少なくする）ことで、通電する巻線のインダクタンスを小さくしている。一方、電圧変動が上昇している区間（例えば時刻ｔ７から次の変動電圧の電圧ピークまでの区間）において第２通電制御から第１通電制御に切り替える（通電する巻線の数を多くする）ことで、通電する巻線のインダクタンスを大きくしている。

続いて、図１５を参照しながら、従来の電動工具における駆動制御を行った場合について説明する。図１５に破線で示されているＥｃは、通電巻線２相分の誘起電圧であり本実施の形態のＥｓと同一の値である。図１５に破線で示されているＶｃは、従来の電動工具における直流脈動電圧であり、本実施の形態のＶｐと同一の波形である。また、図１５に実線で示されているＶｄは、従来の電動工具におけるインバータ回路の母線電圧であり、Ｉｃは、モータに流れる電流である。なお、図１５に示されている時刻ｔ０～ｔ７は、図１４に示されている時刻ｔ０～ｔ７と同一の時刻である。

図１５に示されているように、従来の電動工具においては、本実施の第１通電制御に相当する通電制御のみが行われており、通電巻線の数を変更する通電制御の切替えは行われていない。すなわち、従来の電動工具における通電制御の全期間に亘って、直流脈動電圧Ｖｃが通電巻線２相分の誘起電圧Ｅｃよりも高い場合のみ、モータ電流Ｉｃが流れる。このため、従来の電動工具における直流脈動電圧Ｖｃが通電巻線２相分の誘起電圧Ｅｃよりも高い時刻ｔ２～ｔ５の期間のみモータ電流Ｉｃが流れ、回転トルクが発生する。

このように、従来の電動工具による駆動制御においては、時刻ｔ２～ｔ５の期間のみ回転トルクが発生しているのに対し、本実施の形態による駆動制御においては、時刻ｔ２～ｔ５の期間を含み且つ当該期間よりも長い時刻ｔ１～ｔ６の期間、回転トルクが発生している。すなわち、本発明の第１の実施の形態による電動丸鋸１による駆動制御を行った場合、従来の電動工具と比較して、回転トルクが発生している期間を長くすることができ、モータ４に発生するトルク脈動を効果的に抑制することができる。

上述したように、本発明の第１の実施の形態による電動工具の一例である電動丸鋸１は、スター結線された３相巻線（Ｕ相巻線４１Ｕ、Ｖ相巻線４１Ｖ及びＷ相巻線４１Ｗ）を有するステータ４１とステータ４１に対して回転可能なロータ４２とを有するモータ４と、商用交流電源Ｐから供給される交流電圧を直流脈動電圧に変換する電圧変換回路５１と、直流脈動電圧を検出する母線電圧検出回路５４Ｂと、スター結線された３相巻線に直流脈動電圧を印加する第２プラスライン５２Ａ及び第２マイナスライン５２Ｂとを有し３相巻線のうちの直流脈動電圧が印加される通電巻線を切替えてロータ４２を回転させるインバータ回路５２、ブリッジ回路５３及び制御部５４Ｆと、ロータ４２の回転によって３巻線に発生する誘起電圧を算出する回転位置検出回路５４Ｄ及び制御部５４Ｆと、を備えており、直流脈動電圧及び当該誘起電圧に基づいて、通電巻線の数を２から１に変更している。

上記構成によると、通電巻線の数を変更できるため、第２プラスライン５２Ａと第２マイナスライン５２Ｂとの間に印加される通電巻線に発生する誘起電圧の合成を変更することができる。このため、直流脈動電圧が当該誘起電圧の合成よりも高くなりモータ４に電流が流れる期間、すなわち、トルク発生期間を長くすることができ、トルク脈動を抑制することができる。また、上記構成においては、通電巻線の数を変更することで当該誘起電圧の合成を変更するため、弱め界磁制御等を行って界磁を弱める電流を流すことで誘起電圧を変更する構成と比較して、電力消費が少なく且つロータの永久磁石の減磁を抑制することができる。

また、電動丸鋸１においては、直流脈動電圧が通電切替閾値未満の場合、通電巻線を１個とするため、通電巻線が２個の場合よりも通電巻線に発生する誘起電圧の合成を低くすることができる。このため、通電巻線２個の誘起電圧の合成よりも直流脈動電圧が低い場合であっても、モータ４に電流を流すことができ、モータ４に電流を流す期間を長くすることができる。これにより、トルク脈動を抑制することができる。また、電動丸鋸１においては、通電切替閾値が通電巻線２個の誘起電圧の合成よりも高いため、直流脈動電圧が通電巻線２個の誘起電圧の合成よりも低くなる前に確実に通電巻線を２から１に変更できる。これにより、確実にトルク脈動を抑制できる。

また、別の観点から見ると、電動丸鋸１は、直流脈動電圧及び誘起電圧に基づいて、第２プラスライン５２Ａと第２マイナスライン５２Ｂとの間に接続される通電巻線の最大直列数を変更しているため、第２プラスライン５２Ａと第２マイナスライン５２Ｂとの間に印加される通電巻線の誘起電圧の合成を変更することができる。このため、直流脈動電圧が当該誘起電圧の合成よりも高くなりモータ４に電流が流れる期間、すなわち、トルク発生期間を長くすることができ、トルク脈動を抑制することができる。

また、電動丸鋸１においては、直流脈動電圧が通電切替閾値未満の場合、最大直列数を１（直列接続なし）とするため、最大直列数が２の場合よりも通電巻線に発生する誘起電圧の合成を低くすることができる。このため、最大直列数が２のときの通電巻線の誘起電圧の合成よりも直流脈動電圧が低い場合であっても、モータ４に電流を流すことができ、モータ４に電流を流す期間を長くすることができる。これにより、トルク脈動を抑制することができる。

また、電動丸鋸１は、スター結線された３相巻線を有しており、第２プラスライン５２Ａ及び第２マイナスライン５２Ｂと中性点４Ａを接続するブリッジ回路５３をさらに有しており、ブリッジ回路５３を介して３相巻線に電圧を印加することで通電巻線の数を１、最大直列数を１としている。このように、電動丸鋸１においては、ブリッジ回路５３を介して３相巻線に電圧を印加するという簡易な構成で、通電巻線の数及び最大力列数を２と１との間で変更できる。

次に本発明の第２の実施の形態による電動工具の一例である電動丸鋸２００について図１６～図２２に基づいて説明する。本発明の第１の実施の形態にかかる電動丸鋸１と同様の構成及び要素については同一の符号を付して説明を省略し、電動丸鋸１と相違する構成、要素及び制御について主に説明する。図１６は、電動丸鋸２００のモータ２０４及び制御回路部５４の電気的構成を示すブロック図を含む回路図である。 

図１６に示されているように電動丸鋸２００は、モータ２０４と制御部２５４Ｆとを備えており、電動丸鋸１が備えていたブリッジ回路５３及びゲートドライブ回路５４Ｃを備えていない。電動丸鋸２００は、モータ２０４と制御部２５４Ｆとを備えている点及びブリッジ回路５３を備えていない点において電動丸鋸１と異なり、その他の点においては同一の構成、要素を備えている。

モータ２０４は、デルタ結線された３相巻線、すなわち、ＵＶ相巻線２４１Ａ、ＶＷ相巻線２４１Ｂ及びＷＵ相巻線２４１Ｃを有している。ＵＶ相巻線２４１Ａ、ＶＷ相巻線２４１Ｂ、ＷＵ相巻線２４１Ｃは、それぞれ、ティース４１Ｃ及び４１Ｆ、ティース４１Ｄ及び４１Ｇ、ティース４１Ｂ及び４１Ｅに巻回されている。モータ２０４は、上記のデルタ結線された３相巻線を有する点で電動丸鋸１のモータ４と異なり、その他の構成及び要素は同一である。ＵＶ相巻線２４１Ａ、ＶＷ相巻線２４１Ｂ及びＷＵ相巻線２４１Ｃは、本発明の「複数の巻線」の一例である。

制御部２５４Ｆは、第３通電制御と第４通電制御との間で通電制御を切替えてモータ２０４の駆動制御を行う。制御部２５４Ｆは、第３通電制御と第４通電制御との間で通電制御を切替える点で電動丸鋸１の制御部５４Ｆと異なり、その他の構成、要素及び制御は同一である。詳細には、駆動制御の具体的処理において制御部２５４Ｆは、図１３のフローチャートに示されているＳ１０８の処理「第２通電制御を実行」に替えて処理「第４通電制御を実行」を、Ｓ１０９の処理「第１通電制御を実行」に替えて「第３通電制御を実行」を行い、その他の処理は電動丸鋸１と同一である。このため、第２の実施の形態による電動丸鋸２００においては、制御部２５４Ｆによる駆動制御の具体的処理の説明は省略する。

制御部２５４Ｆは、通電制御として第３通電制御及び第４通電制御を使用し、算出した誘起電圧及び母線電圧検出回路５４Ｂから出力される母線電圧信号が示す第１プラスライン５１Ｃの電圧に基づいて、通電制御を第３通電制御と第４通電制御との間で切替える。

ここで、図１７～図１９を参照しながら、第３通電制御について説明する。図１７は、第３通電制御における回転位置情報、通電巻線及びオン状態とするスイッチング素子の互いの関係を示す図であり、（ａ）は、ロータ４２が回転位置０°、（ｂ）は、３０°、（ｃ）は、６０°、（ｄ）は、９０°、（ｅ）は、１２０°、（ｆ）は、１５０°の場合を示している。図１８は、第３通電制御における通電巻線の通電方向を示す図であり、（ａ）は、回転位置１５°～４５°の場合、（ｂ）は、回転位置１０５°～１３５°の場合を示している。図１９は、通電巻線を電源とみなしたときのモータ２０４の等価回路を示しており、（ａ）は、第３通電制御を行っている場合、（ｂ）は、第４通電制御を行っている場合を示している。

第３通電制御は、インバータ回路５２の６個のスイッチング素子５２Ｃ～５２Ｈをオン／オフしてロータ４２を所定回転方向（図１７における時計回り）に回転させる通電制御である。また、第３通電制御においては、常に３相巻線のすべての相を第２プラスライン５２Ａと第２マイナスライン５２Ｂとの間に接続して通電巻線とし、且つ、回転位置情報に基づいて当該通電巻線を切替えることでロータ４２を所定回転方向に回転させる。第３通電制御では、常に、３相のうちの２相は第２プラスライン５２Ａと第２マイナスライン５２Ｂとの間に直列に接続され、残りの１相は当該直列接続された２相と並列に接続される。すなわち、第３通電制御における通電巻線の数（通電相の数）は常に３であり、且つ、第２プラスライン５２Ａと第２マイナスライン５２Ｂとの間に直列に接続されている巻線の最大数（最大直列数）は２である。従って、誘起電圧を発生せる通電巻線を電源とみなしたときの第３通電制御におけるモータ２０４の等価回路は、図１９の（ａ）に示されているように、直列に接続された２個の電源と当該２個の電源と並列にが当該直列に接続された１個の電源となる。このため、第３通電制御においては、２相に発生する誘起電圧の合成（２相分の誘起電圧）よりも直流脈動電圧が高い期間のみモータ２０４に電流が流れる。第３通電制御における通電巻数の数である３は、本発明における「第１通電数」の一例であり、第３通電制御における最大直列数である２は、本発明における「第１直列数」の一例である。

図１７の（ａ）～（ｆ）に示されているように、第３通電制御においては、回転位置検出回路５４Ｄが回転位置に応じて出力する回転位置情報は、電動丸鋸１における第１通電制御及び第２通電制御の場合と同一であるが、回転位置情報に応じて制御部２５４Ｆが出力する駆動信号、オン状態とされるスイッチング素子及び通電巻線は制御部５４Ｆとは異なる。具体的には、電動丸鋸１の第１通電制御においては、回転位置が３０°変化する毎に切替わる回転位置情報に同期して駆動信号を切替えていたが、電動丸鋸２００における第３通電制御では、駆動信号の切替えは回転位置情報に同期しておらず、回転位置で１５°ずれたタイミングで駆動信号、オン状態とされるスイッチング素子及び通電巻線を切替える。すなわち、回転位置情報が回転位置０°、３０°、６０°、９０°、１２０°、１５０°で切替わるのに対し、制御部２５４Ｆは出力する駆動信号を、回転位置１５°、４５°、７５°、１０５°、１３５°、１６５°で切替える。

第３通電制御では、図１７の（ｂ）に示されているように、回転位置１５°～４５°の間、すなわち、回転位置検出回路５４Ｄから回転位置情報「０」が出力されている回転位置１５°～３０°及び回転位置情報「１」が出力されている回転位置３０°～４５°の間、制御部２５４Ｆは、ロータ４２を所定回転方向に回転させるため、インバータ回路５２のスイッチング素子５２Ｃ及び５２Ｈをオン状態とする駆動信号を制御信号出力回路５４Ｅに出力する。

スイッチング素子５２Ｃ及び５２Ｈがオン状態となると、図１８の（ａ）に示されているように、第２プラスライン５２Ａと第２マイナスライン５２Ｂとの間に、ＵＶ相巻線２４１ＡとＶＷ相巻線２４１Ｂとが直列に接続され、ＷＵ相巻線２４１Ｃは直列接続されたＵＶ相巻線２４１Ａ及びＶＷ相巻線２４１Ｂと並列に接続される。当該接続状態となると、ＵＶ相巻線２４１Ａ及びＶＷ相巻線２４１Ｂには、図１８の（ａ）において矢印Ｌで示されている反時計回り方向の電流が流れ、ＷＵ相巻線２４１Ｃには、図１８（ａ）において矢印Ｍで示されている時計回り方向の電流が流れる。以下、説明の便宜のため、矢印Ｌのように図１８において反時計回り方向に流れる電流をプラス電流といい、矢印Ｍのように時計回り方向に流れる電流をマイナス電流という。

ＵＶ相巻線２４１Ａ及びＶＷ相巻線２４１Ｂにプラス電流が流れ、ＷＵ相巻線２４１Ｃにマイナス電流が流れると、ＵＶ相巻線２４１Ａが巻回されたティース４１Ｃ及び４１ＦとＶＷ相巻線２４１Ｂが巻回されたティース４１Ｄ及び４１Ｇは、Ｎ極になり、ＷＵ相巻線２４１Ｃが巻回されたティース４１Ｂ及び４１ＥはＳ極となる。図１７の（ｂ）に示されているように、回転位置１５°～４５°の間、Ｎ極となっているティース４１Ｃ及び４１Ｆは、ロータ４２のＮ極の回転方向下流側に対向し、Ｎ極となっているティース４１Ｄ及び４１Ｇは、ロータ４２のＳ極の回転方向上流側に対向し、Ｓ極となっているティース４１Ｂ及び４１Ｅは、ロータ４２のＳ極の回転方向下流側及びＮ極の回転方向上流側に対向している。このため、ティース４１Ｃ及び４１Ｆとロータ４２のＮ極との間には斥力、ティース４１Ｄ及び４１Ｇとロータ４２のＳ極との間には引力、ティース４１Ｂ及び４１Ｅとロータ４２のＳ極及びＮ極との間には斥力及び引力が働き、当該斥力及び引力によって、ロータ４２を所定回転方向に回転させる回転トルクが発生する。

図１７の（ｃ）に示されているように、回転位置４５°～７５°の間、制御部２５４Ｆは、インバータ回路５２のスイッチング素子５２Ｃ及び５２Ｇをオン状態とする駆動信号を制御信号出力回路５４Ｅに出力する。

スイッチング素子５２Ｃ及び５２Ｇがオン状態となると、第２プラスライン５２Ａと第２マイナスライン５２Ｂとの間には、ＶＷ相巻線２４１Ｂ及びＷＵ相巻線２４１Ｃが直列に接続され、ＵＶ相巻線２４１Ａが並列に接続され、ＵＶ相巻線２４１Ａにはプラス電流が流れ、ＶＷ相巻線２４１Ｂ及びＷＵ相巻線２４１Ｃにはマイナス電流が流れる。この期間、ＵＶ相巻線２４１Ａが巻回されたティース４１Ｃ及び４１ＦはＮ極、ＶＷ相巻線２４１Ｂが巻回されたティース４１Ｄ及び４１ＧはＳ極、ＷＵ相巻線２４１Ｃが巻回されたティース４１Ｂ及び４１ＥはＳ極となり、回転トルクを発生させる。

図１７の（ｄ）に示されているように、回転位置７５°～１０５°の間、制御部２５４Ｆはスイッチング素子５２Ｅ及び５２Ｇをオン状態とする。当該期間、第２プラスライン５２Ａと第２マイナスライン５２Ｂとの間には、ＵＶ相巻線２４１Ａ及びＷＵ相巻線２４１Ｃが直列に接続され、ＶＷ相巻線２４１Ｂは並列に接続され、ＵＶ相巻線２４１Ａ及びＷＵ相巻線２４１Ｃにはプラス電流が流れ、ＶＷ相巻線２４１Ｂにはマイナス電流が流れる。また、当該期間、ＵＶ相巻線２４１Ａが巻回されたティース４１Ｃ及び４１ＦはＮ極、ＶＷ相巻線２４１Ｂが巻回されたティース４１Ｄ及び４１ＧはＳ極、ＷＵ相巻線２４１Ｃが巻回されたティース４１Ｂ及び４１ＥはＮ極となり、回転トルクを発生させる。

図１７の（ｅ）に示されているように、回転位置１０５°～１３５°の間、制御部２５４Ｆはスイッチング素子５２Ｅ及び５２Ｆをオン状態とする。図１８の（ｂ）に示されているように、当該期間、第２プラスライン５２Ａと第２マイナスライン５２Ｂとの間には、ＵＶ相巻線２４１Ａ及びＶＷ相巻線２４１Ｂが直列に接続され、ＷＵ相巻線２４１Ｃは並列に接続され、ＵＶ相巻線２４１Ａ及びＶＷ相巻線２４１Ｂにはマイナス電流（矢印Ｍ）が流れ、ＶＷ相巻線２４１Ｂにはプラス電流（矢印Ｌ）が流れる。また、当該期間、ＵＶ相巻線２４１Ａが巻回されたティース４１Ｃ及び４１ＦはＳ極、ＶＷ相巻線２４１Ｂが巻回されたティース４１Ｄ及び４１ＧはＳ極、ＷＵ相巻線２４１Ｃが巻回されたティース４１Ｂ及び４１ＥはＮ極となり、回転トルクを発生させる。

図１７の（ｆ）に示されているように、回転位置１３５°～１６５°の間、制御部２５４Ｆはスイッチング素子５２Ｄ及び５２Ｆをオン状態とする。当該期間、第２プラスライン５２Ａと第２マイナスライン５２Ｂとの間には、ＶＷ相巻線２４１Ｂ及びＷＵ相巻線２４１Ｃが直列に接続され、ＵＶ相巻線２４１Ａは並列に接続され、ＶＷ相巻線２４１Ｂ及びＷＵ相巻線２４１Ｃにはプラス電流が流れ、ＵＶ相巻線２４１Ａにはマイナス電流が流れる。また、当該期間、ＵＶ相巻線２４１Ａが巻回されたティース４１Ｃ及び４１ＦはＳ極、ＶＷ相巻線２４１Ｂが巻回されたティース４１Ｄ及び４１ＧはＮ極、ＷＵ相巻線２４１Ｃが巻回されたティース４１Ｂ及び４１ＥはＮ極となり、回転トルクを発生させる。

電動丸鋸１における第１通電制御及び第２通電制御の場合と同様に、第３通電制御においても回転位置情報及び駆動信号の切替えは、回転位置が１８０°変化する毎に繰り返される。このため、回転位置１６５°～１８０°の間と回転位置０°～１５°の間とを併せて、回転位置１６５°～１９５°の間として説明する。

図１７の（ａ）に示されているように、回転位置１６５°～１９５°の間、制御部２５４Ｆはスイッチング素子５２Ｄ及び５２Ｈをオン状態とする。当該期間、第２プラスライン５２Ａと第２マイナスライン５２Ｂとの間には、ＵＶ相巻線２４１Ａ及びＷＵ相巻線２４１Ｃが直列に接続され、ＶＷ相巻線２４１Ｂは並列に接続され、ＵＶ相巻線２４１Ａ及びＷＵ相巻線２４１Ｃにはマイナス電流が流れ、ＶＷ相巻線２４１Ｂにはプラス電流が流れる。また、当該期間、ＵＶ相巻線２４１Ａが巻回されたティース４１Ｃ及び４１ＦはＳ極、ＶＷ相巻線２４１Ｂが巻回されたティース４１Ｄ及び４１ＧはＮ極、ＷＵ相巻線２４１Ｃが巻回されたティース４１Ｂ及び４１ＥはＳ極となり、回転トルクを発生させる。

ここで、上記の第３通電制御における一のスイッチング素子、例えば、スイッチング素子５２Ｃのオン及びオフ状態の継続期間に注目すると、回転位置１５°～７５°の間（ロータ４２が６０°回転する間）、オン状態を継続している。一方、他のスイッチング素子、例えば、スイッチング素子５２Ｆに注目すると、回転位置４５°～１０５°の間（ロータ４２が６０°回転する間）、オン状態を継続している。このように、第３通電制御においては、６個全てのスイッチング素子が互いにタイミングを異にしてロータ４２が６０°回転する間、オン状態を継続している。すなわち、第３通電制御においては、６個全てのスイッチング素子を電気的角度で１２０°の間、オン状態を継続させる１２０°通電方式で通電を制御している。

次に、図１９～図２１を参照しながら、第４通電制御について説明する。図２０は、第４通電制御における回転位置情報、通電巻線及びオン状態とするスイッチング素子の互いの関係を示す図であり、（ａ）は、ロータ４２が回転位置０°、（ｂ）は、３０°、（ｃ）は、６０°、（ｄ）は、９０°、（ｅ）は、１２０°、（ｆ）は、１５０°の場合を示している。図２１は、第４通電制御における通電巻線の通電方向を示す図であり、（ａ）は、回転位置０°～３０°の場合、（ｂ）は、回転位置９０°～１２０°の場合を示している。

第４通電制御は、インバータ回路５２の６個のスイッチング素子５２Ｃ～５２Ｈをオン／オフしてロータ４２を所定回転方向（図２０における時計回り）に回転させる通電制御である。第４通電制御においては、常に３相巻線のうちの２相を第２プラスライン５２Ａと第２マイナスライン５２Ｂとの間に並列に接続して通電巻線とし、且つ、回転位置情報に基づいて当該通電巻線を切替えることでロータ４２を所定回転方向に回転させる。第４通電制御では、常に、３相のうちの２相のみが第２プラスライン５２Ａと第２マイナスライン５２Ｂとの間に並列に接続される。すなわち、第４通電制御における通電巻線の数（通電相の数）は常に２であり、且つ、第２プラスライン５２Ａと第２マイナスライン５２Ｂとの間に直列に接続されている巻線の最大数（最大直列数）は１である。従って、誘起電圧を発生せる通電巻線を電源とみなしたときの第４通電制御におけるモータ２０４の等価回路は、図１９の（ｂ）に示されているように、並列に接続された２個の電源のみとなる。このため、第４通電制御においては、１相分の誘起電圧よりも直流脈動電圧が高い期間のみモータ２０４に電流が流れる。当該１相分の誘起電圧は、第３通電制御における直列に接続された２相分の誘起電圧の略半分となる。第４通電制御における通電巻数の数である２は、本発明における「第２通電数」の一例であり、第４通電制御における最大直列数である１は、本発明における「第２直列数」の一例である。

第４通電制御においては、図２０の（ａ）～（ｆ）に示されているように、回転位置に応じて回転位置検出回路５４Ｄが出力する回転位置情報は、第１通電制御の場合と同一であるが、回転位置情報に応じて制御部２５４Ｆが出力する駆動信号、オン状態とされるスイッチング素子及び通電巻線は異なる。

図２０の（ａ）に示されているように、回転位置０°～３０°の間、制御部２５４Ｆは、ロータ４２を所定回転方向（図２０における時計回り方向）に回転させるため、インバータ回路５２のスイッチング素子５２Ｃ、５２Ｄ及び５２Ｈをオン状態とする駆動信号を制御信号出力回路５４Ｅに出力する。

スイッチング素子５２Ｃ、５２Ｄ及び５２Ｈがオン状態となると、図２１の（ａ）に示されているように、第２プラスライン５２Ａと第２マイナスライン５２Ｂとの間には、ＶＷ相巻線２４１ＢとＷＵ相巻線２４１Ｃとが並列に接続される。当該接続状態となると、ＶＷ相巻線２４１Ｂにはプラス電流（矢印Ｌ）が流れ、ＷＵ相巻線２４１Ｃにはマイナス電流（矢印Ｍ）が流れる。

ＶＷ相巻線２４１Ｂにはプラス電流が流れ、ＷＵ相巻線２４１Ｃにはマイナス電流が流れると、ＶＷ相巻線２４１Ｂが巻回された巻回されたティース４１Ｄ及び４１ＧはＮ極、ＷＵ相巻線２４１Ｃが巻回されたティース４１Ｂ及び４１ＥはＳ極となる。図２０（ａ）に示されているように、回転位置０°～３０°の間、Ｎ極となっているティース４１Ｄ及び４１Ｇは、ロータ４２のＳ極の回転方向上流側に対向し、Ｓ極となっているティース４１Ｂ及び４１Ｅは、ロータ４２のＳ極の回転方向下流側に対向している。このため、ティース４１Ｄ及び４１Ｇとロータ４２のＳ極との間には引力、ティース４１Ｂ及び４１Ｅとロータ４２のＳ極との間には斥力が働き、引力及び引力によって、ロータ４２を所定回転方向に回転させる回転トルクが発生する。

図２０の（ｂ）に示されているように、回転位置３０°～６０°の間、制御部２５４Ｆは、インバータ回路５２のスイッチング素子５２Ｃ、５２Ｇ及び５２Ｈをオン状態とする駆動信号を制御信号出力回路５４Ｅに出力する。

スイッチング素子５２Ｃ、５２Ｇ及び５２Ｈがオン状態となると、第２プラスライン５２Ａと第２マイナスライン５２Ｂとの間には、ＵＶ相巻線２４１Ａ及びＷＵ相巻線２４１Ｃが並列にされ、ＵＶ相巻線２４１Ａにはプラス電流が流れ、ＷＵ相巻線２４１Ｃにはマイナス電流が流れる。この期間、ＵＶ相巻線２４１Ａが巻回されたティース４１Ｃ及び４１ＦはＮ極、ＷＵ相巻線２４１Ｃが巻回されたティース４１Ｂ及び４１ＥはＳ極となり、回転トルクを発生させる。

図２０の（ｃ）に示されているように、回転位置６０°～９０°の間、制御部２５４Ｆはスイッチング素子５２Ｃ、５２Ｅ及び５２Ｇをオン状態とする。当該期間、第２プラスライン５２Ａと第２マイナスライン５２Ｂとの間には、ＵＶ相巻線２４１ＡとＶＷ相巻線２４１Ｂとが並列に接続され、ＵＶ相巻線２４１Ａにはプラス電流が流れ、ＶＷ相巻線２４１Ｂにはマイナス電流が流れる。また、当該期間、ＵＶ相巻線２４１Ａが巻回されたティース４１Ｃ及び４１ＦはＮ極、ＶＷ相巻線２４１Ｂが巻回されたティース４１Ｄ及び４１ＧはＳ極となり、回転トルクを発生させる。

図２０の（ｄ）に示されているように、回転位置９０°～１２０°の間、制御部２５４Ｆはスイッチング素子５２Ｅ、５２Ｆ及び５２Ｇをオン状態とする。図２１の（ｂ）に示されているように、当該期間、第２プラスライン５２Ａと第２マイナスライン５２Ｂとの間には、ＶＷ相巻線２４１ＢとＷＵ相巻線２４１Ｃとが並列に接続され、ＶＷ相巻線２４１Ｂにはマイナス電流（矢印Ｍ）が流れ、ＷＵ相巻線２４１Ｃにはプラス電流（矢印Ｌ）が流れる。また、当該期間、ＶＷ相巻線２４１Ｂが巻回されたティース４１Ｄ及び４１ＧはＳ極、ＷＵ相巻線２４１Ｃが巻回されたティース４１Ｂ及び４１ＥはＮとなり、回転トルクを発生させる。

図２０の（ｅ）に示されているように、回転位置１２０°～１５０°の間、制御部２５４Ｆはスイッチング素子５２Ｄ、５２Ｅ及び５２Ｆをオン状態とする。当該期間、第２プラスライン５２Ａと第２マイナスライン５２Ｂとの間には、ＵＶ相巻線２４１ＡとＷＵ相巻線２４１Ｃとが並列に接続され、ＵＶ相巻線２４１Ａにはマイナス電流が流れ、ＷＵ相巻線２４１Ｃにはプラス電流が流れる。また、当該期間、ＵＶ相巻線２４１Ａが巻回されたティース４１Ｃ及び４１ＦはＳ極、ＷＵ相巻線２４１Ｃが巻回されたティース４１Ｂ及び４１ＥはＮ極となり、回転トルクを発生させる。

図２０の（ｆ）に示されているように、回転位置１５０°～１８０°の間、制御部２５４Ｆはスイッチング素子５２Ｄ、５２Ｆ及び５２Ｈをオン状態とする。当該期間、第２プラスライン５２Ａと第２マイナスライン５２Ｂとの間には、ＵＶ相巻線２４１ＡとＶＷ相巻線２４１Ｂとが並列に接続され、ＵＶ相巻線２４１Ａにはマイナス電流が流れ、ＶＷ相巻線２４１Ｂにはプラス電流が流れる。また、当該期間、ＵＶ相巻線２４１Ａが巻回されたティース４１Ｃ及び４１ＦはＳ極、ＶＷ相巻線２４１Ｂが巻回されたティース４１Ｄ及び４１ＧはＮ極となり、回転トルクを発生させる。

ここで、上記の第４通電制御における一のスイッチング素子、例えば、スイッチング素子５２Ｃのオン及びオフ状態の継続期間に注目すると、回転位置０°～９０°の間（ロータ４２が９０°回転する間）、オン状態を継続している。一方、他のスイッチング素子、例えば、スイッチング素子５２Ｇに注目すると、回転位置３０°～１２０°の間（ロータ４２が９０°回転する間）、オン状態を継続している。このように、第４通電制御においては、６個全てのスイッチング素子が互いにタイミングを異にしてロータ４２が９０°回転する間、オン状態を継続している。すなわち、第４通電制御においては、６個全てのスイッチング素子を電気的角度で１８０°の間、オン状態を継続させる１８０°通電方式で通電を制御している。

次に、図２２に基づいて、制御部２５４Ｆによる駆動制御を行った場合の第１プラスライン５１Ｃの電圧及びモータ２０４に流れる電流の時間変化について説明する。図２２は、制御部２５４Ｆによる駆動制御における第１プラスライン５１Ｃの電圧及びモータ２０４に流れる電流の時間変化を示す図である。

図２２において破線で示されているＶｐは、電圧変換回路５１から出力される略全波整流波形の直流脈動電圧であり、Ｅａは、通電巻線１相分の誘起電圧であり、Ｅｓは、通電巻線２相分の誘起電圧であり、Ｖｔｈは、通電切替閾値である。また、図２２において実線で示されているＶｉｎｖは、母線電圧検出回路５４Ｂが検出する第１プラスライン５１Ｃの電圧であり、Ｉａはモータ２０４に流れるモータ電流である。なお、図２２に示されているＥａ及びＥｓは一例である。

図２２に示されているように、制御部２５４Ｆによる駆動制御を行った場合、時刻ｔ０～ｔ３の期間は、第１プラスライン５１Ｃの電圧Ｖｉｎｖが通電切替閾値Ｖｔｈ未満であるため（Ｓ１０７のＹｅｓに相当）、第４通電制御が行われている。このため、当該期間においては、直流脈動電圧Ｖｐが通電巻線１相分の誘起電圧Ｅａ以下の時刻ｔ０～ｔ１ではモータ電流Ｉａは流れず、直流脈動電圧Ｖｐが通電巻線１相分の誘起電圧Ｅａよりも高くなる時刻ｔ１～ｔ３ではモータ電流Ｉａが流れている。なお、時刻ｔ２は、直流脈動電圧Ｖｐが通電巻線２相分の誘起電圧Ｅｓよりも高くなる時刻である。

時刻ｔ３～ｔ４の期間は、第１プラスライン５１Ｃの電圧Ｖｉｎｖが通電切替閾値Ｖｔｈ以上であるため（Ｓ１０７のＮｏに相当）、第３通電制御が行われている。当該期間においては、直流脈動電圧Ｖｐが通電巻線２相分の誘起電圧Ｅｓよりも高いため、モータ電流Ｉａが流れ続ける。

時刻ｔ４～ｔ７の期間は、第１プラスライン５１Ｃの電圧Ｖｉｎｖが、再び、通電切替閾値Ｖｔｈ未満となるため、（Ｓ１０７のＹｅｓに相当）、第４通電制御が行われている。このため、当該期間においては、直流脈動電圧Ｖｐが通電巻線１相分の誘起電圧Ｅａよりも高い時刻ｔ４～ｔ６ではモータ電流Ｉａは流れ、直流脈動電圧Ｖｐが通電巻線１相分の誘起電圧Ｅａ以下となる時刻ｔ６～ｔ７ではモータ電流は流れなくなる。時刻ｔ７以降は、上記の時刻ｔ０～ｔ７を繰り返している。なお、時刻ｔ５は、直流脈動電圧Ｖｐが通電巻線２相分の誘起電圧Ｅｓ以下となる時刻である。

このように、本実施の形態における電動丸鋸１の制御部５４Ｆによる駆動制御においては、時刻ｔ１～ｔ６の期間はモータ４に電流が流れ、時刻ｔ０～ｔ１の期間及び時刻ｔ６～ｔ７の期間はモータ４に電流が流れていない。すなわち、モータ４に回転トルクが発生している期間は、時刻ｔ１～ｔ６の期間である。　

従来の電動工具では、第３通電制御に相当する通電制御のみが行われており、通電巻線の数を変更する通電制御の切替えは行われていない。すなわち、従来の電動工具における通電制御の全期間に亘って、直流脈動電圧が通電巻線２相分の誘起電圧Ｅｃよりも高い場合のみ、モータ電流が流れる。このため、従来の電動工具における直流脈動電圧が通電巻線２相分の誘起電圧よりも高い時刻ｔ２～ｔ５の期間のみモータ電流が流れ、回転トルクが発生する。

このように、従来の電動工具による駆動制御においては、時刻ｔ２～ｔ５の期間のみ回転トルクが発生しているのに対し、本実施の形態による駆動制御においては、時刻ｔ２～ｔ５の期間を含み且つ当該期間よりも長い時刻ｔ１～ｔ６の期間、回転トルクが発生している。すなわち、本発明の第２の実施の形態による電動丸鋸２００による駆動制御を行った場合、従来の電動工具と比較して、回転トルクが発生している期間を長くし、回転トルクの発生期間を長くすることができ、モータ４に発生するトルク脈動を効果的に抑制することができる。

上述したように、本発明の第２の実施の形態による電動工具の一例である電動丸鋸２００においては、直流脈動電圧及び３相巻線に発生する誘起電圧に基づいて、通電巻線の数を３から２に変更している。これにより、第２プラスライン５２Ａと第２マイナスライン５２Ｂとの間に印加される通電巻線に発生する誘起電圧の合成を変更することができる。従って、電動丸鋸２００においては、直流脈動電圧が当該誘起電圧の合成よりも高くなりモータ４に電流が流れる期間、すなわち、トルク発生期間を長くすることができ、トルク脈動を抑制することができる。また、上記構成においては、通電巻線の数を変更することで当該誘起電圧の合成を変更するため、弱め界磁制御等を行って界磁を弱める電流を流すことで誘起電圧を変更する構成と比較して、電力消費が少なく且つロータの永久磁石の減磁を抑制することができる。

また、電動丸鋸２００においては、直流脈動電圧が通電切替閾値未満の場合、通電巻線を２個とするため、通電巻線が３個の場合よりも通電巻線に発生する誘起電圧の合成を低くすることができる。このため、通電巻線３個の誘起電圧の合成よりも直流脈動電圧が低い場合であっても、モータ２０４に電流を流すことができ、モータ２０４に電流を流す期間を長くすることができる。これにより、トルク脈動を抑制することができる。また、電動丸鋸２００においては、通電切替閾値が通電巻線３個の場合に対抗誘起電圧の合成よりも高いため、直流脈動電圧が通電巻線２個の誘起電圧の合成よりも低くなる前に確実に通電巻線を３から２に変更できる。これにより、確実にトルク脈動を抑制できる。

また、別の観点から見ると、電動丸鋸２００は、直流脈動電圧及び誘起電圧に基づいて、第２プラスライン５２Ａと第２マイナスライン５２Ｂとの間に接続される通電巻線の最大直列数を変更しているため、第２プラスライン５２Ａと第２マイナスライン５２Ｂとの間に印加される通電巻線に発生する誘起電圧の合成を変更することができる。このため、直流脈動電圧が当該誘起電圧の合成よりも高くなりモータ２０４に電流が流れる期間、すなわち、トルク発生期間を長くすることができ、トルク脈動を抑制することができる。

また、電動丸鋸２００においては、直流脈動電圧が通電切替閾値未満の場合、最大直列数を１（直列接続なし）とするため、最大直列数が２の場合よりも通電巻線に発生する誘起電圧の合成を低くすることができる。このため、最大直列数が２のときの通電巻線の誘起電圧の合成よりも直流脈動電圧が低い場合であっても、モータ２０４に電流を流すことができ、モータ２０４に電流を流す期間を長くすることができる。これにより、トルク脈動を抑制することができる。

また、電動丸鋸２００においては、１８０°通電方式を用いて、通電巻線の数を３、最大直列数を２とし、１２０°通電方式を用いて通電巻線の数を２、最大直列数を１としている。このように、電動丸鋸２００においては、通電の方式を変更するのみで通電巻線の数及び最大直列数を変更しているため、当該変更のための回路等が不要であり、回路構成を簡略化することができ、生産コストを削減することができる。

なお、上記した実施の形態では、本発明を電動丸鋸に適用した場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されない。特許請求の範囲に記載した範囲で、種々の変形や改良が可能である。例えば、本発明は電動丸鋸以外にもブラシレスモータを備えた電動工具に適用可能である。さらに、本発明は、ブラシレスモータが長期間駆動させて作業を行う電動工具、例えば、ディスクグラインダ等に好適である。

また、本実施の形態においては、制御部５４Ｆ及び２５４Ｆが誘起電圧をロータ４２の回転数から算出する構成であったが、誘起電圧自体を検出する誘起電圧検出手段を備える構成であってもよい。

また、第１及び第２の実施形態においては、３つの巻線（Ｕ相巻線４１Ｕ、Ｖ相巻線４１Ｖ、Ｗ相巻線、又は、ＵＶ相巻線２４１Ａ、ＶＷ相巻線２４１Ｂ、ＷＵ相巻線２４１Ｃ）を用いたが、各巻線に、直列又は並列に別の巻線を接続し、直流脈動電圧に基いて、直列接続、並列接続を切り替えるようにしても良い。この場合でも、通電する巻線のインダクタンスが変更されるため、上記第１及び第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、第１の実施の形態においては、第１通電制御と第２通電制御との間の切替タイミングは、直流脈動電圧の大きさに基づいていたが（通電切替閾値）、直流脈動電圧が第１通電制御における通電巻線の誘起電圧の合成よりも低くなる前に通電巻線の数又は最大直列数を変更できる構成であればよく、例えば、当該切替タイミングは、商用交流電源Ｐの交流電圧の電気角に基づいていてもよく、また、当該交流電圧のゼロクロスポイントからの時間に基づいていても良い。

１，２００…電動丸鋸、２…ハウジング、３…ベース、４，２０４…モータ、４Ａ…中性点、５…制御基板部、８…鋸刃、４１…ステータ、４１Ｕ…Ｕ相巻線、４１Ｖ…Ｖ相巻線、４１Ｗ…Ｗ相巻線、４２…ロータ、４２Ａ…永久磁石、４２Ｂ…永久磁石、５１…電圧変換回路、５１Ｅ…第１コンデンサ、５１Ｆ…第２コンデンサ、５１Ｇ…逆流防止ダイオード、５２…インバータ回路、５２Ａ…第２プラスライン、５２Ｂ…第２マイナスライン、５３…ブリッジ回路、５４…制御回路部、５４Ａ…電流検出回路、５４Ｂ…母線電圧検出回路、５４Ｃ…ゲートドライブ回路、５４Ｄ…回転位置検出回路、５４Ｅ…制御信号出力回路、５４Ｆ，２５４Ｆ…制御部、２４１Ａ…ＵＶ相巻線、２４１Ｂ…ＶＷ相巻線、２４１Ｃ…ＷＵ相巻線、Ｐ…商用交流電源

Claims (18)

1. 複数の巻線を有するステータと、該ステータに対して回転可能なロータと、を有するブラシレスモータと、
   交流電源から供給される交流電圧を直流の変動電圧に変換する変換手段と、
   該変動電圧を検出する電圧検出手段と、
   該複数の巻線に該変動電圧を印加する出力ラインを有し、該複数の巻線のうちの該変動電圧が印加される通電巻線を切替えて該ロータを回転させる通電切替手段と、を備え、
   該通電切替手段は、該変動電圧に基づいて、該通電巻線の数を変更することを特徴とする電動工具。
2. 該変動電圧は、下降と上昇を繰り返すように変動し、
   該通電切替手段は、該変動電圧が下降する区間で該通電巻線の数を減らし、該変動電圧が上昇する区間で該通電巻線の数を増やすことを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
3. 該通電切替手段は、該変動電圧が電圧閾値以上の場合、該通電巻線の数を第１通電数とし、該変動電圧が該電圧閾値未満の場合、該通電巻線の数を第１通電数よりも小さい第２通電数とし、
   該電圧閾値は、該第１通電数個の該通電巻線のそれぞれに発生する誘起電圧の合成よりも高く、該変動電圧の最大値よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
4. 該複数の巻線は、スター結線された３相巻線であり、
   該通電切替手段は、該出力ラインと該３相巻線の中性点とを接続するブリッジ回路をさらに有し、該ブリッジ回路を介して該３相巻線に電圧を印加することで該通電巻線の数を該第２通電数にすることを特徴とする請求項３に記載の電動工具。
5. 該複数の巻線は、デルタ結線された３相巻線であり、
   該通電切替手段は、１８０°通電方式を用いて該通電巻線の数を該第１通電数とし、１２０°通電方式を用いて該通電巻線の数を該第２通電数とすることを特徴とする請求項３に記載の電動工具。
6. 複数の巻線を有するステータと、該ステータに対して回転可能なロータと、を有するブラシレスモータと、
   交流電源から供給される交流電圧を直流の変動電圧に変換する変換手段と、
   該変動電圧を検出する電圧検出手段と、
   該複数の巻線に該変動電圧を印加するプラスライン及びマイナスラインを有し、該複数の巻線のうちの該プラスラインと該マイナスラインとの間に接続され該変動電圧が印加される通電巻線を切替えて該ロータを回転させる通電切替手段と、を備え、
   該通電切替手段は、該変動電圧に基づいて、該プラスラインと該マイナスラインとの間に接続される該通電巻線の最大直列数を変更することを特徴とする電動工具。
7. 該変動電圧は下降と上昇を繰り返すように変動し、
   該通電切替手段は、該変動電圧が下降する区間で該通電巻線の該最大直列数を減らし、該変動電圧が上昇する区間で該通電巻線の該最大直列数を増やすことを特徴とする請求項６に記載の電動工具。
8. 該通電切替手段は、該変動電圧が電圧閾値以上の場合、該最大直列数を第１直列数とし、該変動電圧が該電圧閾値未満の場合、該最大直列数を該第１直列数よりも小さい第２直列数とし、
   該電圧閾値は、直列に接続された該第１直列数個の該通電巻線のそれぞれに発生する誘起電圧の合成よりも高く、該変動電圧の最大値よりも小さいことを特徴とする請求項６に記載の電動工具。
9. 該複数の巻線は、スター結線された３相巻線であり、
   該通電切替手段は、該プラスライン及び該マイナスラインと該３相巻線の中性点とを接続するブリッジ回路をさらに有し、該ブリッジ回路を介して該３相巻線に電圧を印加することで該最大直列数を該第２直列数とすることを特徴とする請求項８に記載の電動工具。
10. 該複数の巻線は、デルタ結線された３相巻線であり、
    該通電切替手段は、１８０°通電方式を用いて該最大直列数を該第１直列数とし、１２０°通電方式を用いて該最大直列数を該第２直列数とすることを特徴とする請求項８に記載の電動工具。
11. 該ロータの回転数を検出する回転数検出手段と、
    該ロータの回転によって該巻線に発生する誘起電圧を算出する誘起電圧算出手段と、をさらに備え、
    該誘起電圧算出手段は、該回転数に基づいて該誘起電圧を算出することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の電動工具。
12. 複数の巻線を有するステータと、該ステータに対して回転可能なロータと、を有するブラシレスモータと、
    交流電源から供給される交流電圧を直流の変動電圧に変換する変換手段と、
    該変動電圧を検出する電圧検出手段と、を備え、
    該変動電圧に同期して、該複数の巻線の内の通電する巻線数を変更することを特徴とする電動工具。
13. 該変動電圧は下降と上昇を繰り返すように変動し、
    該変動電圧が下降する区間で通電する該巻線数を減らし、該変動電圧が上昇する区間で通電する該巻線数を増やすことを特徴とする請求項１２に記載の電動工具。
14. 該変動電圧が電圧閾値よりも小さくなったら通電する該巻線数を少なくすることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の電動工具。
15. 複数の巻線を有するステータと、該ステータに対して回転可能なロータと、を有するブラシレスモータと、
    交流電源から供給される交流電圧を直流の変動電圧に変換する変換手段と、
    該変動電圧を検出する電圧検出手段と、を備え、
    該変動電圧に基づいて、通電する巻線のインダクタンスを変更することを特徴とする電動工具。
16. 該変動電圧は下降と上昇を繰り返すように変動し、
    該変動電圧が下降する区間で該インダクタンスを小さくし、該変動電圧が上昇する区間で該インダクタンスを大きくするように構成したことを特徴とする請求項１５に記載の電動工具。
17. 該変動電圧が下降する区間で該インダクタンスが小さくなるよう通電する該巻線の数を減らし、該変動電圧が上昇する区間で該インダクタンスが大きくなるよう通電する該巻線の数を増やすことを特徴とする請求項１６に記載の電動工具。
18. 該変動電圧が電圧閾値よりも小さくなったら該インダクタンスが小さくなるよう通電する該巻線の数を変更することを特徴とする請求項１５乃至１７のいずれか１項に記載の電動工具。

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