特許 6155175 電動工具の制動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6155175

(24)【登録日】2017年6月9日

(45)【発行日】2017年6月28日

(54)【発明の名称】電動工具の制動装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 6/24 20060101AFI20170619BHJP

   H02P 27/06 20060101ALI20170619BHJP

   B25F 5/00 20060101ALI20170619BHJP

【ＦＩ】

   H02P6/24

   H02P27/06

   B25F5/00 C

【請求項の数】18

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2013-237852(P2013-237852)

(22)【出願日】2013年11月18日

(65)【公開番号】特開2015-100156(P2015-100156A)

(43)【公開日】2015年5月28日

【審査請求日】2016年5月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000137292

【氏名又は名称】株式会社マキタ

(74)【代理人】

【識別番号】110000578

【氏名又は名称】名古屋国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】石川 剛史

(72)【発明者】

【氏名】加藤 慈

【審査官】 池田 貴俊

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０７−１８４３９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−００５５８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１７８３８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２１１７９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１８４３９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１８４３９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／００７４８８１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平０９−０４７０５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１４１１１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ ６／２４

Ｂ２５Ｆ ５／００

Ｈ０２Ｐ ２７／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

駆動源として３相ブラシレスモータを備えた電動工具において、当該電動工具の停止時又は減速時に前記３相ブラシレスモータに制動力を発生させる制動装置であって、
前記３相ブラシレスモータの３つの端子と直流電源の正極側及び負極側とをそれぞれ接続する正極側通電経路及び負極側通電経路に設けられて、各通電経路を導通・遮断する６つのスイッチング素子からなるスイッチング回路と、
前記３相ブラシレスモータの回転時に、当該電動工具の停止指令若しくは減速指令が入力されると、前記スイッチング回路において前記正極側通電経路若しくは前記負極側通電経路に設けられた３つのスイッチング素子のオン・オフ状態を制御することで、前記３相ブラシレスモータにブレーキ電流を流して制動力を発生させる制動制御手段と、
を備え、
前記制動制御手段は、当該スイッチング素子がオフ状態に切り換えられても、当該スイッチング素子に並列に設けられたダイオードを介して前記ブレーキ電流を流すことができ、しかも、前記スイッチング素子に流れるブレーキ電流が減少方向にあるタイミングで、前記スイッチング素子をオン状態からオフ状態へ切り換えることを特徴とする電動工具の制動装置。

【請求項2】

前記制動制御手段にてオン・オフ状態が制御される前記スイッチング素子が、前記負極側通電経路に設けられたローサイドスイッチであるとき、
前記制動制御手段は、前記ローサイドスイッチから前記３相ブラシレスモータに向かってブレーキ電流が流れているときに、前記ローサイドスイッチをオン状態からオフ状態に切り換えることを特徴とする請求項１に記載の電動工具の制動装置。

【請求項3】

前記制動制御手段にてオン・オフ状態が制御されるスイッチング素子が、前記正極側通電経路に設けられたハイサイドスイッチであるとき、
前記制動制御手段は、前記３相ブラシレスモータから前記ハイサイドスイッチに向かってブレーキ電流が流れているときに、前記ハイサイドスイッチをオン状態からオフ状態に切り換えることを特徴とする請求項１に記載の電動工具の制動装置。

【請求項4】

前記制動制御手段は、前記３つのスイッチング素子のオン・オフ状態を制御する際、少なくとも一定期間は、前記３つのスイッチング素子を同時にオフ状態にすることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の電動工具の制動装置。

【請求項5】

前記制動制御手段は、前記３つのスイッチング素子のオン・オフ状態を制御する際、少なくとも一定期間は、前記３つのスイッチング素子を同時にオン状態にすることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の電動工具の制動装置。

【請求項6】

駆動源として３相ブラシレスモータを備えた電動工具において、当該電動工具の停止時又は減速時に前記３相ブラシレスモータに制動力を発生させる制動装置であって、
前記３相ブラシレスモータの３つの端子と直流電源の正極側及び負極側とをそれぞれ接続する正極側通電経路及び負極側通電経路に設けられて、各通電経路を導通・遮断する６つのスイッチング素子からなるスイッチング回路と、
前記３相ブラシレスモータの回転時に、当該電動工具の停止指令若しくは減速指令が入力されると、前記スイッチング回路において前記正極側通電経路若しくは前記負極側通電経路に設けられた３つのスイッチング素子のオン・オフ状態を制御することで、前記３相ブラシレスモータにブレーキ電流を流して制動力を発生させる制動制御手段と、
を備え、
前記制動制御手段は、
当該スイッチング素子がオフ状態に切り換えられても、当該スイッチング素子に並列に設けられたダイオードを介して前記ブレーキ電流を流すことのできるタイミングで、前記スイッチング素子をオン状態からオフ状態へ切り換え、
前記３つのスイッチング素子のオン・オフ状態を制御する際、少なくとも一定期間は、前記３つのスイッチング素子を同時にオフ状態にすることを特徴とする電動工具の制動装置。

【請求項7】

駆動源として３相ブラシレスモータを備えた電動工具において、当該電動工具の停止時又は減速時に前記３相ブラシレスモータに制動力を発生させる制動装置であって、
前記３相ブラシレスモータの３つの端子と直流電源の正極側及び負極側とをそれぞれ接続する正極側通電経路及び負極側通電経路に設けられて、各通電経路を導通・遮断する６つのスイッチング素子からなるスイッチング回路と、
前記３相ブラシレスモータの回転時に、当該電動工具の停止指令若しくは減速指令が入力されると、前記スイッチング回路において前記正極側通電経路若しくは前記負極側通電経路に設けられた３つのスイッチング素子のオン・オフ状態を制御することで、前記３相ブラシレスモータにブレーキ電流を流して制動力を発生させる制動制御手段と、
を備え、
前記制動制御手段は、
当該スイッチング素子がオフ状態に切り換えられても、当該スイッチング素子に並列に設けられたダイオードを介して前記ブレーキ電流を流すことのできるタイミングで、前記スイッチング素子をオン状態からオフ状態へ切り換え、
前記３つのスイッチング素子のオン・オフ状態を制御する際、少なくとも一定期間は、前記３つのスイッチング素子を同時にオン状態にすることを特徴とする電動工具の制動装置。

【請求項8】

前記制動制御手段は、前記３つのスイッチング素子のオン・オフ状態を制御する際、前記３つのスイッチング素子を選択的にオン状態にして前記３相ブラシレスモータにブレーキ電流を流す導通制御と、前記３つのスイッチング素子を同時にオフ状態にする非導通制御とを交互に行うことを特徴とする請求項４又は請求項６に記載の電動工具の制動装置。

【請求項9】

前記３相ブラシレスモータの所定の回転角度毎に回転位置を検出する回転位置検出手段を備え、
前記制動制御手段は、前記回転位置検出手段にて検出された回転位置に基づき、前記スイッチング素子のオン状態からオフ状態への切換タイミングを設定することを特徴とする請求項１〜請求項８の何れか１項に記載の電動工具の制動装置。

【請求項10】

前記制動制御手段は、前記回転位置検出手段にて所定の回転位置が検出されてから、所定時間経過後に、前記スイッチング素子をオン状態からオフ状態へ切り換えることを特徴とする請求項９に記載の電動工具の制動装置。

【請求項11】

前記制動制御手段は、前記３相ブラシレスモータの駆動状態に基づき、前記スイッチング素子のオン状態からオフ状態への切換タイミングを設定することを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の電動工具の制動装置。

【請求項12】

前記制動制御手段は、前記３相ブラシレスモータの駆動状態として、前記３相ブラシレスモータの回転数、温度、前記直流電源の電圧、及び、電動工具の駆動を指令する操作部の操作量、の少なくとも一つを検出し、その検出した駆動状態に基づき、前記スイッチング素子をオン状態からオフ状態へ切り換える切換タイミングを設定することを特徴とする請求項１１に記載の電動工具の制動装置。

【請求項13】

前記制動制御手段は、前記回転位置検出手段にて検出された回転位置に基づき、前記スイッチング素子のオフ状態からオン状態への切換タイミングを設定することを特徴とする請求項９〜請求項１２の何れか１項に記載の電動工具の制動装置。

【請求項14】

前記制動制御手段は、前記回転位置検出手段にて所定の回転位置が検出されてから、所定時間経過後に、前記スイッチング素子をオフ状態からオン状態へ切り換えることを特徴とする請求項１３に記載の電動工具の制動装置。

【請求項15】

前記制動制御手段は、前記３相ブラシレスモータの駆動状態に基づき、前記スイッチング素子のオフ状態からオン状態への切換タイミングを設定することを特徴とする請求項９〜請求項１３の何れか１項に記載の電動工具の制動装置。

【請求項16】

前記制動制御手段は、前記３相ブラシレスモータの駆動状態として、前記３相ブラシレスモータの回転数、温度、前記直流電源の電圧、及び、電動工具の駆動を指令する操作部の操作量、の少なくとも一つを検出し、その検出した駆動状態に基づき、前記スイッチング素子をオフ状態からオン状態へ切り換える切換タイミングを設定することを特徴とする請求項１５に記載の電動工具の制動装置。

【請求項17】

前記制動制御手段は、前記３つのスイッチング素子のオン・オフ状態を制御する際、制御の対象となるスイッチング素子を、前記正極側通電経路に設けられた３つのスイッチング素子と、前記負極側通電経路に設けられた３つのスイッチング素子との何れかに、交互に切り換えることを特徴とする請求項１〜請求項１６の何れか１項に記載の電動工具の制動装置。

【請求項18】

前記制動制御手段が前記スイッチング素子をオン状態からオフ状態へ切り換えてから、当該スイッチング素子を次にオフ状態からオン状態へ切り替えるタイミングは、当該スイッチング素子に並列に設けられた前記ダイオードに前記ブレーキ電流が流れていないときに設定される、ことを特徴とする請求項１〜請求項１７の何れか１項に記載の電動工具の制動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、３相ブラシレスモータを備えた電動工具において、そのモータの端子間を短絡することで制動力を発生させる電動工具の制動装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、３相ブラシレスモータを駆動源とする電動工具において、３相ブラシレスモータの回転を低下若しくは停止させる際には、３相ブラシレスモータの各端子間を短絡することで制動力を発生させる、所謂短絡ブレーキが利用されている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

この短絡ブレーキでは、例えば、３相ブラシレスモータの各端子と直流電源の負極との間の通電経路に設けられる３つのスイッチング素子（所謂ローサイドスイッチ）をオン状態、３相ブラシレスモータの各端子と直流電源の正極との間の通電経路に設けられる３つのスイッチング素子（所謂ハイサイドスイッチ）をオフ状態とすることで、３相ブラシレスモータに制動力を発生させる。

【0004】

このため、短絡ブレーキによれば、３相ブラシレスモータへの通電制御に用いられるスイッチング素子のオン・オフ状態を切り換えるだけで、３相ブラシレスモータを制動（減速若しくは停止）することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平３−７４１９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、上記従来の短絡ブレーキでは、３相ブラシレスモータの全相にブレーキ電流を流し、制動力を発生させるため、制動力が大きくなりすぎ、その制動力により電気機器に加わる力が大きくなって、電気機器に不具合が生じることがあった。

【0007】

例えば、駆動源として３相ブラシレスモータを備えた電動工具において、従来の短絡ブレーキにて、３相ブラシレスモータの回転を停止させると、制動力が強すぎるため、反動が大きく、使用者による使用感を損なうとか、工具ビットを取り付けているネジやナットが緩んでしまう、という問題がある。

【0008】

本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、短絡ブレーキにより３相ブラシレスモータに制動力を発生させる電動工具の制動装置において、短絡ブレーキにより発生する制動力を適正に設定して、制動力の過不足により電動工具に不具合が発生するのを防止することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

かかる目的を達成するためになされた本発明の電動工具の制動装置においては、駆動源である３相ブラシレスモータの回転時に、当該電動工具の停止指令若しくは減速指令が入力されると、制動制御手段が動作する。

【0010】

そして、制動制御手段は、スイッチング回路において３相ブラシレスモータへの正極側通電経路若しくは負極側通電経路に設けられた３つのスイッチング素子のオン・オフ状態を制御することで、３相ブラシレスモータにブレーキ電流を流して制動力を発生させる。

【0011】

つまり、本発明の制動装置においては、従来のように、３相ブラシレスモータへの正極側通電経路若しくは負極側通電経路に設けられた３つのスイッチング素子を全て導通させる３相短絡制御を行うのではなく、３つのスイッチング素子のオン・オフ状態を切り換えることで、３相ブラシレスモータに流れるブレーキ電流を制御する。

【0012】

このため、本発明の制動装置によれば、従来装置に比べ、３相ブラシレスモータに流れるブレーキ電流を抑制して、３相ブラシレスモータに発生する制動力を低減することができる。

【0013】

また、この制動力は、３相ブラシレスモータに流すブレーキ電流によって制御できることから、本発明によれば、各スイッチング素子のオン・オフ状態の切換タイミングを調整することで、電動工具を停止若しくは減速させる際の減速特性を所望特性に設定することができる。

【0014】

また、制動制御手段は、３相ブラシレスモータの回転時に、スイッチング素子がオフ状態に切り換えられても、当該スイッチング素子に並列に設けられたダイオード（例えば、ＦＥＴの寄生ダイオード）を介してブレーキ電流を流すことのできるタイミングで、スイッチング素子をオン状態からオフ状態へ切り換える。

【0015】

この結果、本発明の制動装置によれば、スイッチング素子をオフした際に、スイッチング素子を介して３相ブラシレスモータの巻線（コイル）に流れていた電流が遮断されて、コイルに高電圧が発生し、その高電圧により直流電源側に回生電流が流れるのを防止できる。

【0016】

つまり、本発明では、スイッチング素子のオン・オフ状態を切り換えることで、３相ブラシレスモータに流れるブレーキ電流を制御するが、スイッチング素子をオフするタイミングを、そのスイッチング素子に並列に設けられたダイオードに流れないタイミングに設定すると、３相ブラシレスモータの巻線（コイル）に流れていた電流が遮断されて、そのコイルに接続された端子に高電圧が発生する。

【0017】

すると、この高電圧により、同一端子に接続された他のスイッチング素子を介して直流電源側に回生電流が流れ、他のスイッチング素子を劣化させてしまうことがある。
しかし、本発明では、電動工具（延いては３相ブラシレスモータ）の制動時にスイッチング素子をオフするタイミングを、上記のように設定しているので、スイッチング素子のオフ時に高電圧が発生して、直流電源側に回生電流が流れるのを防止し、延いては、その回生電流が流れることによる他のスイッチング素子が劣化するのを防止できる。

【0018】

なお、このように回生電流が流れるのを防止するには、スイッチング素子をオフするタイミングを、スイッチング素子に流れる電流が零になるタイミングに設定するようにしてもよい。

【0019】

しかし、このようにするには、３相ブラシレスモータの回転位置（角度）から、スイッチング素子に流れる電流が零になるタイミングを検出する必要があり、そのためには、高精度の回転位置センサを用い、スイッチング素子をオフするタイミングを高精度に制御する必要があり、制動装置のコストアップを招く。

【0020】

これに対し、本発明によれば、スイッチング素子を介して３相ブラシレスモータに流れる電流方向を検出して、スイッチング素子をオフするタイミングを設定すればよいので、高精度の回転位置センサを用いる必要がなく、回生電流が流れるのを防止し得る制動装置を低コストで実現できる。

【0021】

また、本発明によれば、スイッチング素子をオフした際に、スイッチング素子に並列に設けられたダイオードを介して、ブレーキ電流を流すことから、ダイオードが発熱することが考えられる。しかし、ダイオードの発熱量は、ダイオードに電流が流れる時間によって変化し、その時間は、スイッチング素子をオフするタイミングによって決まる。

【0022】

このため、本発明によれば、スイッチング素子をオフするタイミングを調整することで、回生電流が流れるのを防止しつつ、ダイオード（延いてはスイッチング素子）が高温になるのを防止できる。

【0023】

なお、本発明において、対象となる電動工具は、ドリルドライバ、インパクトドライバ、グラインダ等の一般的な電動工具は勿論のこと、草や小径木を刈払うための刈払機、道具本体を前後に引くことなく対象物を切断できるチェーンソー、といった園芸用の電動工具も含まれる。つまり、駆動源として３相ブラシレスモータを備え、その回転により所定の作業を行うことのできる電動工具であれば、本発明を適用することができる。

【0024】

また、本発明は、直流電源としてバッテリを備えた電動工具は勿論のこと、ＡＣアダプタ等の外部の直流電源から電源供給を受けて動作する電動工具であっても、或いは、商用電源等の交流電源から電源供給を受けて動作する電動工具であっても、適用することができる。

【0025】

次に、本発明の電動工具の制動装置において、制動制御手段がオン・オフ状態を制御するスイッチング素子が、負極側通電経路に設けられたローサイドスイッチである場合には、制動制御手段は、請求項２に記載のように構成すればよい。

【0026】

また、制動制御手段がオン・オフ状態を制御するスイッチング素子が、正極側通電経路に設けられたハイサイドスイッチである場合には、制動制御手段は、請求項３に記載のように構成すればよい。

【0027】

つまり、請求項２に記載の制動装置において、制動制御手段は、ローサイドスイッチから３相ブラシレスモータに向かってブレーキ電流が流れているときに、ローサイドスイッチをオン状態からオフ状態に切り換える。

【0028】

このため、制動制御手段がローサイドスイッチをオフした際には、ローサイドスイッチに並列に設けられたダイオードを介してブレーキ電流が流れ、ローサイドスイッチのオフ時に高電圧が発生して、他のスイッチング素子（ハイサイドスイッチ）を介して直流電源に回生電流が流れるのを防止できる。

【0029】

また、請求項３に記載の制動装置において、制動制御手段は、３相ブラシレスモータからハイサイドスイッチに向かってブレーキ電流が流れているときに、ハイサイドスイッチをオン状態からオフ状態に切り換える。

【0030】

このため、制動制御手段がハイサイドスイッチをオフした際には、ハイサイドスイッチに並列に設けられたダイオードを介してブレーキ電流が流れ、ハイサイドスイッチのオフ時に高電圧が発生して、他のスイッチング素子（ハイサイドスイッチ）を介して直流電源に回生電流が流れるのを防止できる。

【0031】

次に、本発明において、制動制御手段が制御対象となるスイッチング素子をオン状態からオフ状態に切り換えるタイミングは、スイッチング素子を介して流れるブレーキ電流が減少方向にあるときに設定される。

【0032】

つまり、スイッチング素子がオン状態にあるときに流れるブレーキ電流は、３相ブラシレスモータの回転に応じて増・減する。
そして、そのブレーキ電流が上昇しているときにスイッチング素子をオン状態からオフ状態に切り換えるようにすると、ブレーキ電流が上昇して最大電流になり、その後減少して零になるまでの間、ダイオードに電流が流れ続けることになり、ダイオードの発熱量が増加する。

【0033】

これに対し、スイッチング素子をオン状態からオフ状態に切り換えるタイミングを、スイッチング素子に流れるブレーキ電流が減少方向にあるときに設定すれば、ダイオードに電流が流れる期間を短くして、ダイオードの発熱量を低減できる。

【0034】

次に、３つのスイッチング素子がオン状態であるときに各スイッチング素子に流れるブレーキ電流は、３相ブラシレスモータの回転状態に応じて変化する。また、３相ブラシレスモータの回転状態は、３相ブラシレスモータに通常設けられている回転位置検出手段（ホール素子やエンコーダ等）を用いて検出することができる。なお、回転位置検出手段は、３相ブラシレスモータの所定の回転角度毎に回転位置を検出するものである。

【0035】

このため、制動制御手段は、回転位置検出手段にて検出された回転位置に基づき、スイッチング素子のオン状態からオフ状態への切換タイミングを設定するようにするとよい。

【0036】

つまり、このようにすれば、スイッチング素子の切換タイミングを設定するために、スイッチング素子のオン時に流れる電流方向を検出するための検出素子を別途設ける必要がなく、本発明の制動装置を低コストで実現できる。

【0037】

また、この場合、制動制御手段は、回転位置検出手段にて所定の回転位置が検出されてから、所定時間経過後に、スイッチング素子をオン状態からオフ状態へ切り換えるように構成するとよい。

【0038】

このようにすれば、制動制御手段がスイッチング素子をオフするタイミングを、回転位置検出手段からの検出信号を基準として、簡単に設定することができ、制動装置の設計がし易くなる。

【0039】

また、この場合、制動制御手段は、３相ブラシレスモータの駆動状態に基づき、スイッチング素子のオン状態からオフ状態への切換タイミングを設定するように構成してもよい。

【0040】

このようにすれば、制動制御手段がスイッチング素子をオフするタイミングを、３相ブラシレスモータの駆動状態に応じて変更できることになり、スイッチング素子のオフ後にダイオードに流れる電流（延いてはダイオードの発熱量）を最適に制御することができる。

【0041】

例えば、モータの回転数（速度）が高いときには、スイッチング素子をオフしたときにダイオードに流れる電流量が大きくなるので、スイッチング素子をオフするタイミングを遅らせ、ダイオードに流れる電流量を少なくして、ダイオードの発熱を抑える、といったことができる。

【0042】

なお、制動制御手段がスイッチング素子をオフするタイミングを制御するのに用いる３相ブラシレスモータの駆動状態としては、３相ブラシレスモータの回転数、温度、直流電源の電圧、及び、電動工具の駆動を指令する操作部の操作量、を挙げることができる。

【0043】

次に、制動制御手段は、回転位置検出手段にて検出された回転位置に基づき、スイッチング素子のオフ状態からオン状態への切換タイミングを設定するように構成してもよい。

【0044】

つまり、制動制御手段が、スイッチング素子をオフするタイミングだけでなく、スイッチング素子をオンするタイミングについても、回転位置検出手段にて検出された回転位置に基づき設定するように構成するのである。

【0045】

このようにすれば、制動制御手段がスイッチング素子をオン状態にして、３相ブラシレスモータにブレーキ電流を流す期間（換言すれば、その期間に流れる電流量に応じて発生する制動力）を、回転位置検出手段にて検出された回転位置に基づき設定することができる。

【0046】

また、この場合、制動制御手段は、回転位置検出手段にて所定の回転位置が検出されてから、所定時間経過後に、スイッチング素子をオフ状態からオン状態へ切り換えるようにしてもよい。

【0047】

このようにすれば、制動制御手段がスイッチング素子をオンするタイミングを、回転位置検出手段からの検出信号を基準として、簡単に設定することができ、制動装置の設計がし易くなる。

【0048】

また、制動制御手段は、３相ブラシレスモータの駆動状態に基づき、スイッチング素子のオフ状態からオン状態への切換タイミングを設定するようにしてもよい。

【0049】

このようにすれば、制動制御手段がスイッチング素子をオンするタイミングを、３相ブラシレスモータの駆動状態に応じて変更できることになり、３相ブラシレスモータに流れるブレーキ電流（延いては制動力）を最適に制御することができる。

【0050】

例えば、モータの回転数（速度）が高いときには、低速時よりも大きなブレーキ電流(延いては制動力)が発生するため、スイッチング素子をオンするタイミングを遅くして、その間のブレーキ電流(延いては制動力)を小さくし、制動力による反動を低減する、といったことができる。

【0051】

なお、制動制御手段がスイッチング素子をオンするタイミングを制御するのに用いる３相ブラシレスモータの駆動状態としては、３相ブラシレスモータの回転数、温度、直流電源の電圧、及び、電動工具の駆動を指令する操作部の操作量、を挙げることができる。

【0052】

次に、本発明の制動装置において、制動制御手段は、３つのスイッチング素子のオン・オフ状態を制御して、３相ブラシレスモータに制動力を発生させる際、少なくとも一定期間は、３つのスイッチング素子を同時にオフ状態にするよう構成してもよい。

【0053】

このようにすれば、制動制御手段が、３つのスイッチング素子を同時にオフすることによって、３相ブラシレスモータにブレーキ電流が流れない期間が設定され、これによって、３相ブラシレスモータに発生する制動力をより小さくすることができる。

【0054】

また、この場合、制動制御手段は、３つのスイッチング素子のオン・オフ状態を制御する際、３つのスイッチング素子を選択的にオン状態にして３相ブラシレスモータにブレーキ電流を流す導通制御と、３つのスイッチング素子を同時にオフ状態にする非導通制御とを交互に行うようにしてもよい。

【0055】

このようにすれば、３相ブラシレスモータにはブレーキ電流が間欠的に流れることになり、この間欠制御における導通制御と非導通制御との実施割合を調整することで、３相ブラシレスモータに発生する制動力の調整可能範囲を拡大することができる。

【0056】

一方、本発明の制動装置において、制動制御手段は、３つのスイッチング素子のオン・オフ状態を制御する際、少なくとも一定期間は、３つのスイッチング素子を同時にオン状態にするよう構成してもよい。

【0057】

このようにすれば、制動制御手段が、３つのスイッチング素子を同時にオンすることによって、３相ブラシレスモータに最大の制動力を発生させる期間を設定することができ、この期間を調整することで、３相ブラシレスモータに発生する制動力を調整することができる。

【0058】

また次に、制動制御手段は、３つのスイッチング素子のオン・オフ状態を制御する際、制御の対象となるスイッチング素子を、正極側通電経路に設けられた３つのスイッチング素子と、負極側通電経路に設けられた３つのスイッチング素子との何れかに、交互に切り換えるようにしてもよい。

【0059】

このようにすれば、３相ブラシレスモータの制動時にブレーキ電流が流れるダイオードを、正極側通電経路と負極側通電経路との間で交互に切り換えることができ、一つのダイオードに流れる電流量を少なくして、ダイオードの発熱をより低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0060】

【図1】実施形態の電動工具全体の構成を表す説明図である。

【図2】電動工具に設けられたモータ駆動装置の構成を表す回路ブロック図である。

【図3】３相−２相交互ブレーキ制御でのホール信号、駆動信号、相電流の変化を表す説明図である。

【図4】制御回路でブレーキ制御部としての機能を実現するために実行される制御処理を表すフローチャートである。

【図5】３相−２相間欠ブレーキ制御でのホール信号、駆動信号、相電流の変化を表す説明図である。

【図6】図５に示した３相−２相間欠ブレーキ制御の変形例を表す説明図である。

【図7】図６に示した３相−２相間欠ブレーキ制御を実現するために実行される制御処理を表すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0061】

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１に示すように、本実施形態の電動工具２は、所謂ドリルドライバであり、モータハウジング４と、モータハウジング４の前方に位置するギアハウジング６と、ギアハウジング６の前方に位置するドリルチャック８と、モータハウジング４の下方に位置するハンドグリップ１０とを備える。

【0062】

モータハウジング４は、ドリルチャック８を回転駆動させる駆動力を発生するモータ２０（図２参照）を収容している。なお、モータ２０は、３相ブラシレスモータである。
ギアハウジング６は、モータ２０の駆動力をドリルチャック８に伝達するギア機構（図示せず）を収容している。

【0063】

ドリルチャック８は、当該ドリルチャック８の前端部に工具ビット（図示せず）を着脱自在に装着する装着機構（図示せず）を備えている。
ハンドグリップ１０は、電動工具２の使用者が当該ハンドグリップ１０を片手で把持できるように成形されている。そして、ハンドグリップ１０の上部前方には、電動工具の使用者がモータ２０を駆動／停止するためのトリガスイッチ１２が設けられている。

【0064】

また、ハンドグリップ１０の下端部には、電池パック１６を装着するための電池パック装着部１４が設けられている。
電池パック装着部１４は、使用者が電池パック１６を電動工具２の前方に摺動させることで、電池パック１６を電池パック装着部１４から離脱できるように構成されている。

【0065】

電池パック１６は、電動工具２に直流電源を供給するためのものであり、リチウムイオン電池等からなる二次電池を内蔵している。
そして、電池パック１６は、電池パック装着部１４に装着されることで、電動工具２内のモータ駆動装置３０（図２参照）と電気的に接続され、電動工具２に直流電源を供給できるようになる。

【0066】

次に、モータ駆動装置３０は、電動工具２に内蔵されて、トリガスイッチ１２からの駆動・停止指令に従いモータ２０を駆動・制動するためのものであり、図２に示すように構成されている。

【0067】

図２に示すように、本実施形態のモータ駆動装置３０には、電池パック１６の正極側に接続される電源ラインと、電池パック１６の負極側に接続されるグランドラインとが備えられている。

【0068】

そして、その正極側の電源ラインと負極側のグランドラインとの間には、モータ２０の各相Ｕ，Ｖ，Ｗに流れる電流を制御するためのスイッチング回路３２が設けられている。
スイッチング回路３２は、モータ２０の各相Ｕ，Ｖ，Ｗの端子と電源ラインとの間の正極側通電経路に設けられた３つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３（詳しくは、Ｕ相ハイサイドスイッチＱ１，Ｖ相ハイサイドスイッチＱ２，Ｗ相ハイサイドスイッチＱ３）と、モータ２０の各相Ｕ，Ｖ，Ｗの端子とグランドラインとの間の負極側通電経路に設けられた３つのスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６（詳しくは、Ｕ相ローサイドスイッチＱ４，Ｖ相ローサイドスイッチＱ５，Ｗ相ローサイドスイッチＱ６）とから構成されている。

【0069】

また、スイッチング回路３２とグランドラインとの間（つまり、負極側のスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６とグランドラインとの間）の負極側通電経路には、通電遮断用のスイッチング素子（通電遮断スイッチ）Ｑ７及び抵抗Ｒ１が設けられている。

【0070】

この抵抗Ｒ１の両端には、抵抗Ｒ１の両端電圧からモータ２０に流れた電流を検出する電流検出回路３４が接続されており、通電遮断スイッチＱ７の近傍には、通電遮断スイッチＱ７の温度に応じて特性が変化する温度センサ３７が設けられている。

【0071】

また、温度センサ３７には、温度センサ３７を介して通電遮断スイッチＱ７の温度を検出する温度検出回路３８が接続されており、この温度検出回路３８からの検出信号は、電流検出回路３４からの検出信号と共に、制御回路５０に入力される。

【0072】

なお、上記各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ７は、本実施形態では、ｎチャネルのＭＯＳＦＥＴにて構成されている。このため、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ７を構成するＦＥＴ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。

【0073】

また、電池パック１６の正極側からスイッチング回路３２に至る電源ライン（正極側通電経路）とグランドラインとの間には、平滑用のコンデンサＣ１が設けられると共に、そのライン間の電圧（つまりバッテリ電圧）を検出する電圧検出回路３６が設けられている。

【0074】

また、モータ駆動装置３０には、モータ２０の回転位置を検出するロータ位置検出回路４０も設けられている。そして、電圧検出回路３６、及び、ロータ位置検出回路４０からの検出信号も、制御回路５０に入力される。

【0075】

なお、ロータ位置検出回路４０は、モータ２０に設けられた回転位置検出用の３つのホールセンサ２１，２２，２３からの検出信号（ホール信号）に基づき、モータ２０の回転位置（換言すれば回転角度）を検出するものである。

【0076】

すなわち、ホールセンサ２１，２２，２３は、それぞれ、モータ２０のロータの周囲に１２０度の間隔で配置されており、ロータが１８０度回転する度に増減方向が反転する、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相のホール信号を出力する。

【0077】

そして、ロータ位置検出回路４０は、各ホールセンサ２１，２２，２３からの各相Ｕ，Ｖ，Ｗのホール信号を波形整形することで、ロータの１８０度毎に正負が反転するパルス状のホール信号（図３参照）を生成し、各ホール信号のエッジから６０度間隔でモータ２０（詳しくはロータ）の回転位置を検出する。

【0078】

次に、制御回路５０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）にて構成されており、使用者により操作されるトリガスイッチ１２の操作量に従い、モータ２０の駆動制御及び制動制御を実行する。

【0079】

つまり、制御回路５０は、トリガスイッチ１２が使用者により操作されると、駆動指令が入力されたと判断して、トリガスイッチ１２の操作量に応じてモータ２０を駆動し、使用者によるトリガスイッチ１２の操作が終了すると、減速指令若しくは停止指令が入力されたと判断して、モータ２０にブレーキをかける。

【0080】

そして、こうしたモータ２０の駆動制御及び制動制御を実行するために、制御回路５０は、ＲＯＭに記憶された各種制御プログラムを実行し、時刻を計時するタイマ５２、ロータ回転速度演算部５４、進角・通電角生成部５６、ブレーキ制御部５８、ＰＷＭ生成部６０、及び、ゲート駆動信号生成部６２としての機能を実現する。

【0081】

ここで、ロータ回転速度演算部５４は、ロータ位置検出回路４０からモータ２０の所定の回転角度毎（本実施形態では６０度回転毎）に出力される検出信号とタイマ５２による計時時刻とに基づいてモータ２０の回転速度を演算する。

【0082】

また、進角・通電角生成部５６は、電流検出回路３４により検出されるモータ２０への通電電流やロータ位置検出回路４０により検出されるモータ２０の回転位置に基づき、予めＲＯＭ内に記憶された進角・通電角マップを参照して、モータ２０の駆動時の進角・通電角を表す通電指令を生成し、ゲート駆動信号生成部６２へ出力する。

【0083】

また、ＰＷＭ生成部６０は、モータ２０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指令を生成してゲート駆動信号生成部６２へ出力する。

【0084】

そして、ゲート駆動信号生成部６２は、トリガスイッチ１２が操作されて、モータ２０の駆動制御を行う際に、通電遮断スイッチＱ７をオンさせ、更に、進角・通電角生成部５６からの通電指令に従って、スイッチング回路３２を構成する正極側のスイッチング素子（ハイサイドスイッチ）Ｑ１〜Ｑ３のいずれか１つ及び負極側のスイッチング素子（ローサイドスイッチ）Ｑ４〜Ｑ６のいずれか１つをオンさせる駆動信号を生成し、スイッチング回路３２へ出力する。

【0085】

また、ゲート駆動信号生成部６２は、ハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチの何れか一方に対する駆動信号を、ＰＷＭ生成部６０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。

【0086】

この結果、モータ２０の各相Ｕ，Ｖ，Ｗに、駆動デューティ比に対応した電流が流れ、モータ２０は、トリガスイッチ１２の操作量に対応した回転速度で回転することになる。
また、制御回路５０は、電圧検出回路３６及び温度検出回路３８からの検出信号に基づき、バッテリ電圧及び温度を監視し、バッテリ電圧の低下時や、温度上昇時には、モータ２０の駆動制御を停止する。

【0087】

次に、ブレーキ制御部５８は、本発明の制御装置（詳しくは制動制御手段）としての機能を実現する制御ブロックであり、モータ２０の駆動制御実行時に、使用者によるトリガスイッチ１２の操作が終了すると、減速指令若しくは停止指令が入力されたものとして、モータ２０に制動力を発生させる。

【0088】

具体的には、ブレーキ制御部５８は、ゲート駆動信号生成部６２を介して、通電遮断スイッチＱ７をオフ状態にし、更に、スイッチング回路３２内のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の一部を選択的にオン状態にすることでモータ２０の端子間を接続し、モータ２０に制動力を発生させる。

【0089】

このように、モータ２０の各相Ｕ，Ｖ，Ｗの端子間を接続して制動力を発生させる短絡ブレーキとしては、モータ２０の各相Ｕ，Ｖ，Ｗの正極側（Ｈ側）のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３をオフ状態に制御し、負極側（Ｌ側）のスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６をオン状態とする全相短絡ブレーキが知られている。

【0090】

しかし、この全相短絡ブレーキでは、モータ２０の回転に応じて、モータ２０の各相Ｕ，Ｖ，Ｗに電流（所謂ブレーキ電流）が流れ、そのブレーキ電流に応じた制動力が発生するため、モータ２０の回転状態（回転速度等）によっては、制動力が大きくなりすぎ、電気機器に不具合が生じることがある。

【0091】

そこで、本実施形態では、ブレーキ制御部５８は、図３に示した３相−２相交互ブレーキ制御を実行することで、モータ２０を所望の制動力で制動するようにされている。
すなわち、図３に示す３相−２相交互ブレーキ制御では、通電遮断スイッチＱ７、及び、スイッチング回路３２内で正極側（Ｈ側）通電経路に設けられたスイッチング素子（つまりハイサイドスイッチ）Ｑ１〜Ｑ３をオフ状態にする。

【0092】

そして、ロータ位置検出回路４０にて検出されるモータ２０の回転位置の変化に同期して、負極側（Ｌ側）通電経路に設けられたスイッチング素子（ローサイドスイッチ）Ｑ４〜Ｑ６のオン・オフ状態を切り換えることで、モータ２０に所望のモータ電流を流し、モータ２０に所望の制動力を発生させる。

【0093】

つまり、本実施形態では、スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６を周期的にオフして、ブレーキ電流の流れる阻止する電流遮断期間を設けることで、従来の全相短絡ブレーキに比べて、モータ２０に発生する制動力を抑制するようにしている。

【0094】

また、スイッチング素子（ローサイドスイッチ）Ｑ４〜Ｑ６のオン・オフ状態の切り換えは、ロータ位置検出回路４０にて検出されるモータ２０の回転位置の変化に同期して、相毎に所定パターンで行う。

【0095】

そして、各相のスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６をオン状態からオフ状態へ切り換えるタイミングｔｕ、ｔｖ、ｔｗは、図３に示すように、各スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６からモータ２０側へとブレーキ電流が＋方向に流れる期間内で、且つ、モータ電流が減少する期間内に設定される。

【0096】

これは、各相のスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６をオン状態からオフ状態へとターンオフさせた際に、ブレーキ電流が、各スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６の寄生ダイオードを介して継続して流れるようにし、しかも、寄生ダイオードにブレーキ電流が流れる期間が長くなるのを防止するためである。

【0097】

つまり、本実施形態では、スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６をオフするタイミングを、スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６をオフしても寄生ダイオードを介してモータ電流を継続して流すことのできるタイミングに設定することにより、各スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６のオフ時に、各スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６が接続されたモータ２０の端子に高電圧が発生して、ハイサイドスイッチであるスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の寄生ダイオードを介して回生電流が流れ、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６が損傷するのを防止している。

【0098】

また、スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６をオフするタイミングを、ブレーキ電流がスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６からモータ２０に向けて流れ（図３に示す＋方向に流れ）、しかも、その＋方向のブレーキ電流が減少する期間に設定することで、スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６がオフ状態になってからブレーキ電流が零になるまでの期間を短くして、ブレーキ電流が流れることによって生じる寄生ダイオードの発熱を抑え、スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６の温度が上昇するのを防止している。

【0099】

次に、こうした３相−２相交互ブレーキ制御を行うブレーキ制御部５８の機能を実現するために、制御回路５０を構成するマイコンにて実行される制御処理について説明する。
図４に示すように、この制御処理は、ホール信号のエッジタイミングに同期して、モータ２０の６０度回転毎に実行されるホール信号割り込み処理と、このホール信号割り込み処理に対し必要に応じて実行されるタイマ割り込み処理とにより実現される。

【0100】

ホール信号割り込み処理では、まずＳ１１０（Ｓはステップを表す）にて、前回のホール信号割り込みからの経過時間を取得し、続くＳ１２０にて、その取得した経過時間から、モータ２０の回転数（換言すれば回転速度）を算出する、といった手順で、ロータ回転速度演算部５４としての処理を実行する。

【0101】

次に、Ｓ１３０では、各相Ｕ，Ｖ，Ｗのホール信号の信号レベルから、モータ２０の回転位置（角度：０度、６０度、１２０度、…）を検出する。
そして、Ｓ１４０では、予めメモリ（ＲＯＭ等）に記憶されている３相−２相交互ブレーキの制御マップから、Ｓ１３０で検出したモータ２０の回転位置で、次にオン・オフ状態を切り換えるべきスイッチング素子の切り換え時間を求め、Ｓ１２０にて算出したモータ２０の回転数に基づき切り換え時間を補正することで、次にオン・オフ状態を切り換えるべきスイッチング素子の切り換え時間を決定する。

【0102】

なお、このようにモータ２０の回転数に基づき、基準となる切り換え時間を補正するのは、モータ２０の回転数によって、モータ２０を制動するのに必要な制動力やブレーキ電流が変化するためである。

【0103】

つまり、本実施形態では、スイッチング素子をオン・オフさせるタイミングを、モータ２０の回転数に応じて補正することで、モータ２０に流れるブレーキ電流（延いては制動力）を最適に制御できるようにしている。

【0104】

次に、Ｓ１５０では、Ｓ１４０にて決定された切り換え時間が零であるか否か、つまり、現時点で直ぐにスイッチング素子のオン・オフ状態を切り換える必要があるか否かを判断する。

【0105】

そして、切り換え時間が零であれば、Ｓ１９０に移行し、３相−２相交互ブレーキの制御マップから、現在のモータ２０の回転位置に対応した各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の駆動信号パターンを読み込み、その読み込んだ駆動信号パターンに従い、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のゲートに駆動信号を出力し、当該ホール信号割り込み処理を一旦終了する。

【0106】

一方、Ｓ１５０にて、切り換え時間は零ではないと判断されると、Ｓ１６０に移行して、Ｓ１４０にて切り換え時間が決定されたスイッチング素子のオフ・オン状態切換後の、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の駆動信号パターンを、上記制御マップから取得し、その取得した駆動信号パターンをバッファに格納する。

【0107】

そして、続くＳ１７０では、Ｓ１４０にて決定した切り換え時間をタイマレジスタにセットし、Ｓ１８０にて、タイマを起動することで、切り換え時間の計時を開始させ、当該ホール信号割り込み処理を一旦終了する。

【0108】

次に、Ｓ１８０にてタイマによる計時をスタートさせると、その後、切り換え時間が経過した時点で、タイマ割り込みが発生する。
このため、制御回路５０では、このタイマ割り込みにより、Ｓ３１０の処理を実行し、Ｓ１６０にてバッファにセットした各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の駆動信号を、対応するスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のゲートに出力させる。

【0109】

従って、スイッチング回路３２内のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の内、ローサイドスイッチを構成するスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６には、モータ２０の回転に同期して、図３に示した駆動信号が入力され、オン・オフ状態が切り換えられることになる。

【0110】

以上、本発明の一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ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内にて種々の態様をとることができる。
例えば、上記実施形態では、従来の全相短絡ブレーキに対し、モータ２０の回転に同期して各相のスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６をオフする期間を設定することで、スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６を介して流れるブレーキ電流を低減し、制動力を抑制している。

【0111】

しかし、スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６をオン・オフする期間は、相毎に一致させる必要はなく、例えば、図５に示すように、スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６をオン・オフさせる制御パターンを、相毎に異なる制御パターンに設定してもよい。

【0112】

なお、図５に示すブレーキ制御は、３つのスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６の内、Ｕ相とＷ相の２つのスイッチング素子Ｑ４、Ｑ６を異なる制御パターンにて周期的にオン・オフさせ、Ｖ相のスイッチング素子Ｑ５をオフ状態に保持することで、２つのスイッチング素子Ｑ４、Ｑ６を介してモータ２０に間欠的にブレーキ電流を流し、そのブレーキ電流に対応した制動力を発生させる３相−２相間欠ブレーキ制御を表している。

【0113】

そして、この３相−２相間欠ブレーキ制御でも、スイッチング素子Ｑ４、Ｑ６をオン状態からオフ状態に切り換えた際に電池パック１６側に回生電流が流れることのないように、各スイッチング素子Ｑ４、Ｑ６をオフするタイミングが設定される。

【0114】

つまり、このブレーキ制御では、スイッチング素子Ｑ６からモータ２０、スイッチング素子Ｑ４の順にブレーキ電流が流れるようにスイッチング素子Ｑ４、Ｑ６を同時にオンし、その後、電流方向が反転する前にスイッチング素子Ｑ６をオフする。また、スイッチング素子Ｑ６のオフタイミングは、スイッチング素子Ｑ６に流れる＋方向のブレーキ電流が一旦最大となってから減少している期間に設定される。

【0115】

このため、スイッチング素子Ｑ６がオフされても、モータ電流は寄生ダイオードを介して流れ続け、電池パック１６側に回生電流が流れるのを防止できると共に、寄生ダイオードを介してモータ電流が流れる期間を短くして、スイッチング素子Ｑ６の発熱を抑えることができる。

【0116】

なお、スイッチング素子Ｑ４のオフタイミングは、スイッチング素子Ｑ６がオフされてからスイッチング素子Ｑ６の寄生ダイオードを介して＋方向のブレーキ電流が流れなくなった後に設定される。これは、スイッチング素子Ｑ６によりブレーキ電流が遮断されているときにスイッチング素子Ｑ４をオフすれば、電池パック１６側に回生電流が流れることがないためである。

【0117】

一方、上記実施形態のブレーキ制御，及び、図５に示したブレーキ制御では、スイッチング回路３２を構成するスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の内、負極側（Ｌ側）通電経路に設けられたスイッチング素子（ローサイドスイッチ）Ｑ４〜Ｑ６のオン・オフ状態を制御することで、モータ２０にブレーキ電流を流し、制動力を発生させる。

【0118】

しかし、ブレーキ制御は、ローサイドスイッチ（スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６）をオフ状態に保持し、ハイサイドスイッチ（スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３）のオン・オフ状態を制御することによっても、実現できる。

【0119】

なお、この場合にも、ハイサイドスイッチ（スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３）のオフ後に回生電流が流れるのを防止するには、寄生ダイオードを介してモータ電流を継続して流すことのできるタイミングに設定する必要がある。

【0120】

従って、ブレーキ制御にハイサイドスイッチ（スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３）を利用する際には、モータ２０からハイサイドスイッチに向けてモータ電流が流れているとき（つまり、モータ電流が−方向であるとき）に、ハイサイドスイッチをオフするように、ハイサイドスイッチのオフタイミングを設定すればよい。

【0121】

また、ブレーキ制御に、ローサイドスイッチとハイサイドスイッチの何れか一方だけを利用すると、寄生ダイオードにブレーキ電流が流れることによって、ブレーキ制御に用いられるスイッチだけが発熱し、劣化し易くなる。

【0122】

このため、図６に示すように、ブレーキ制御には、ハイサイドスイッチ（スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３）と、ローサイドスイッチ（スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６）とを、交互に利用するようにしてもよい。

【0123】

なお、図６に示すブレーキ制御は、ローサイドスイッチ（スイッチング素子Ｑ４，Ｑ６）と、ハイサイドスイッチ（スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２）とを、モータ２０の１回転毎に交互に利用することで、図５に示した３相−２相間欠ブレーキ制御を実施する場合の動作波形を表している。

【0124】

そして、このブレーキ制御では、ハイサイドスイッチ（Ｑ１、Ｑ２）を利用してブレーキ電流を流す際には、スイッチング素子Ｑ１に−方向の電流が流れ、スイッチング素子Ｑ２に＋方向の電流が流れるように、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を同タイミングでオンする。

【0125】

また、スイッチング素子Ｑ１のオフタイミングは、スイッチング素子Ｑ１に−方向のブレーキ電流が流れていて、その電流が減少方向にあるときに設定され、スイッチング素子Ｑ２のオフタイミングは、スイッチング素子Ｑ１によりブレーキ電流が完全に遮断された後に設定されている。

【0126】

このため、図６に示すブレーキ制御においても、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２がオン状態からオフ状態に切り換えられた際に、回生電流が流れるのを防止できる。
そして、このようにハイサイドスイッチとローサイドスイッチとを交互に利用してブレーキ制御を実行する場合、図６に示したように、モータ２０の１回転毎に、利用するスイッチを変更するようにしてもよく、モータ２０が所定回転する毎に、利用するスイッチを変更するようにしてもよい。

【0127】

また、図６に示したように、モータ２０の１回転毎に利用するスイッチを変更する場合、制御回路５０では、図７に示すホール信号割り込み処理を実行するようにすればよい。
すなわち、図７に示すホール信号割り込み処理では、図４に示したホール信号割り込み処理と同様に、Ｓ１１０〜Ｓ１３０の処理を実行した後、Ｓ２１０にて、ホール信号の組み合わせは、予め設定された設定値（具体的には、Ｕ相、Ｗ相のホール信号がローレベル、Ｖ相のホール信号がハイレベル）であるか否かを判断する。

【0128】

なお、Ｓ２１０の処理は、ホール信号の組み合わせから、モータ２０の回転位置が基準位置（図６における回転角：０度の位置）であるかを判断するための処理である。
Ｓ２１０にて、ホール信号の組み合わせは設定値であり、モータ２０は基準位置にあると判断されると、Ｓ２５０に移行して、前回のブレーキ制御では正極側のスイッチング素子に駆動信号を出力していたか否か（つまり、ブレーキ制御にハイサイドスイッチを利用したか否か）を判断する。

【0129】

そして、Ｓ２５０にて、前回のブレーキ制御ではハイサイドスイッチを利用していたと判断されると、Ｓ２６０に移行して、今後、ブレーキ制御には、ローサイドスイッチを利用するよう、駆動信号の出力を負極側のスイッチング素子（つまりローサイドスイッチ）に設定し、Ｓ２２０に移行する。

【0130】

また、Ｓ２５０にて、前回のブレーキ制御ではローサイドスイッチを利用していたと判断されると、Ｓ２７０に移行して、今後、ブレーキ制御には、ハイサイドスイッチを利用するよう、駆動信号の出力を正極側のスイッチング素子（つまりハイサイドスイッチ）に設定し、Ｓ２２０に移行する。

【0131】

Ｓ２２０では、今回のブレーキ制御では、駆動信号を正極側のスイッチング素子に出力するよう設定されているか否かを判断し、駆動信号を正極側のスイッチング素子に出力するように設定されていれば、Ｓ２３０に移行し、そうでなければ、Ｓ２４０に移行する。

【0132】

Ｓ２３０では、ハイサイドスイッチを利用してブレーキ制御を行うための制御マップを利用して、Ｓ１３０で検出したモータ２０の回転位置で、次にオン・オフ状態を切り換えるべきスイッチング素子の切り換えパターンを求める。

【0133】

また、Ｓ２４０では、ハイサイドスイッチを利用してブレーキ制御を行うための制御マップを利用して、Ｓ１３０で検出したモータ２０の回転位置で、次にオン・オフ状態を切り換えるべきスイッチング素子の切り換えパターンを求める。

【0134】

そして、続くＳ１４５では、Ｓ１２０にて算出したモータ回転数に基づき補正することで、次にオン・オフ状態を切り換えるべきスイッチング素子の切り換え時間を決定する。
次に、Ｓ１５０では、Ｓ１４５にて決定された切り換え時間が零であるか否か、つまり、現時点で直ぐにスイッチング素子のオン・オフ状態を切り換える必要があるか否かを判断する。

【0135】

そして、切り換え時間が零であれば、Ｓ１９０に移行し、Ｓ２３０またはＳ２４０で決定した駆動信号パターンに従い、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のゲートに駆動信号を出力し、当該ホール信号割り込み処理を一旦終了する。

【0136】

一方、Ｓ１５０にて、切り換え時間は零ではないと判断されると、Ｓ１６０に移行して、Ｓ１４５にて切り換え時間が決定されたスイッチング素子のオフ・オン状態切換後の、Ｓ２３０またはＳ２４０で決定した駆動信号パターンをバッファに格納する。

【0137】

そして、続くＳ１７０では、Ｓ１４５にて決定した切り換え時間をタイマレジスタにセットし、Ｓ１８０にて、タイマを起動することで、切り換え時間の計時を開始させ、当該ホール信号割り込み処理を一旦終了する。

【0138】

次に、Ｓ１８０にてタイマによる計時をスタートさせると、その後、切り換え時間が経過した時点で、タイマ割り込みが発生する。
このため、制御回路５０では、このタイマ割り込みにより、Ｓ３１０の処理を実行し、Ｓ１６０にてバッファにセットした各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の駆動信号を、対応するスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のゲートに出力させる。

【0139】

次に、図４、図７に示したホール信号割り込み処理において、駆動信号を切り換える時間、つまり、スイッチング素子のオン・オフ状態の切換タイミングは、制御マップから基準となるタイミングを求め、これを、モータ回転数に基づき補正することで、決定するものとして説明した。

【0140】

しかし、この切換タイミングの補正は、必ずしも実施する必要はなく、制御マップから求めた切換タイミングをそのまま利用してもよい。また、切換タイミングを補正することで、モータ２０に発生する制動力をより高精度に制御する場合には、モータ回転数に加えて、温度、直流電源の電圧等、制動力の発生に影響を与えるパラメータを利用するようにしてもよい。

【0141】

また、使用者からの制動要求は、操作部であるトリガスイッチ１２の操作量によって変化するので、この操作量を用いて、切換タイミングを補正するようにしてもよい。また、切換タイミングの補正は、これら各パラメータの組み合わせ、若しくは、これら各パラメータの一つ、を用いて行うようにしてもよい。

【0142】

また次に、上記実施形態では、スイッチング素子のオン・オフ状態の切換タイミングは、モータ２０の回転位置を検出するホールセンサ２１〜２３からの検出信号（ホール信号）に基づき設定するが、この切換タイミングは、エンコーダ等、回転位置検出用の他の回転センサからの検出信号を用いて設定するようにしてもよい。

【0143】

また更に、上記実施形態では、制御回路５０は、３相−２相交互ブレーキ制御を実行するものとして説明したが、３相−２相間欠ブレーキ制御等の他の制御マップもメモリ（ＲＯＭ）に記憶しておき、モータ２０の状態に応じて（換言すれば、発生すべき制動力に応じて）、ブレーキ制御を切り換えるようにしてもよい。

【0144】

そして、このようにすれば、モータ２０の回転停止時や減速時に発生させる制動力を、より最適に制御することが可能となる。
また、上記実施形態では、スイッチング回路３２を構成するスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を、寄生ダイオードを有するｎチャネルのＭＯＳＦＥＴにて構成しているが、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６に寄生ダイオードがない場合には、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６にダイオードを並列接続すればよい。

【符号の説明】

【0145】

２…電動工具、４…モータハウジング、６…ギアハウジング、８…ドリルチャック、１０…ハンドグリップ、１２…トリガスイッチ、１４…電池パック装着部、１６…電池パック、２０…モータ、２１〜２３…ホールセンサ、２２…回転速度演算回路、３０…モータ駆動装置、３２…スイッチング回路、Ｑ１〜Ｑ３…スイッチング素子（ハイサイドスイッチ）、Ｑ４〜Ｑ６…スイッチング素子（ローサイドスイッチ）、３４…電流検出回路、３６…電圧検出回路、３７…温度センサ、３８…温度検出回路、４０…ロータ位置検出回路、５０…制御回路、５２…タイマ、５４…ロータ回転速度演算部、５６…進角・通電角生成部、５８…ブレーキ制御部、６０…ＰＷＭ生成部、６２…ゲート駆動信号生成部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】