特許 6274414 電動工具

(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】6274414

(24)【登録日】2018年1月19日

(45)【発行日】2018年2月7日

(54)【発明の名称】電動工具

(51)【国際特許分類】

   B25F 5/00 20060101AFI20180129BHJP

   B23D 47/12 20060101ALI20180129BHJP

   B27B 5/29 20060101ALI20180129BHJP

   B24B 23/02 20060101ALI20180129BHJP

【ＦＩ】

   B25F5/00 C

   B23D47/12

   B27B5/29 Z

   B24B23/02

【請求項の数】7

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2014-37259(P2014-37259)

(22)【出願日】2014年2月27日

(65)【公開番号】特開2015-160284(P2015-160284A)

(43)【公開日】2015年9月7日

【審査請求日】2016年10月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005094

【氏名又は名称】日立工機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100079290

【弁理士】

【氏名又は名称】村井 隆

(74)【代理人】

【識別番号】100136375

【弁理士】

【氏名又は名称】村井 弘実

(72)【発明者】

【氏名】河野 祥和

(72)【発明者】

【氏名】小泉 俊彰

(72)【発明者】

【氏名】今村 隆一

(72)【発明者】

【氏名】豊嶋 祐一

【審査官】 稲葉 大紀

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２３４４６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２９６０６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−０８０１８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０６５６７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２０３５８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０１６２１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／１０８４１５（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２５Ｆ ５／００

Ｈ０２Ｐ２１／００−２５／０３

２５／０４

２５／１０−２７／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータと、
前記モータを制御する制御部と、
前記モータによって回転される回転具と、を備え、
前記制御部は、
停止している前記モータを目標回転数まで加速する際、前記モータの通電開始直後の回転数上昇速度を、前記目標回転数に達する直前の前記モータの回転数上昇速度より大きくし、
前記モータへの通電開始から所定の時間が経過する又は前記モータが所定の回転数に達するまでの第１の制御期間は比例制御もしくは比例＋積分制御を行い、
前記第１の制御期間の後に続く第２の制御期間は比例＋微分制御もしくは比例＋微分＋積分制御を行い、
前記第１の制御期間における比例制御の制御ゲインが、前記第２の制御期間における比例制御の制御ゲインよりも小さい、電動工具。

【請求項2】

前記制御部は、前記モータへの通電開始後の所定のタイミングから前記モータが前記目標回転数に達するまでの間、前記モータの回転数上昇速度を徐々に低下させる、請求項１に記載の電動工具。

【請求項3】

前記所定のタイミングは、前記モータへの通電開始から所定の時間が経過したタイミング、又は前記モータが所定の回転数に達したタイミングである、請求項２に記載の電動工具。

【請求項4】

前記制御部は、前記第１の制御期間の開始に先立って、前記モータに印加する電圧の実効値を初期値まで急速に高める、請求項１から３のいずれか一項に記載の電動工具。

【請求項5】

前記モータに直列に接続されたスイッチング素子を備え、前記制御部は、前記スイッチング素子の導通角、又は前記スイッチング素子の制御端子に印加するＰＷＭ信号のデューティを変化させることで、前記モータに印加する電圧の実効値を制御する、請求項１から４のいずれか一項に記載の電動工具。

【請求項6】

前記制御部は、入力電源の周波数に応じて少なくとも１つの制御ゲインを切り替える、請求項１から５のいずれか一項に記載の電動工具。

【請求項7】

前記回転具が、丸鋸刃もしくは砥石である、請求項１から６のいずれか一項に記載の電動工具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、卓上丸鋸やグラインダ等の電動工具に関する。

【背景技術】

【0002】

電動工具におけるモータの回転数制御として、負荷が変動してもモータを設定回転数に保つ定回転数制御が知られている。定回転数制御は、モータの回転数を回転数検出手段によって検出し、その検出結果と設定回転数との差がゼロになるように制御するフィードバック制御である。ＡＣモータを用いる電動工具において、検出回転数と設定回転数との差は、トライアック等のスイッチング素子の導通角の変化に反映される。導通角は、あるゼロクロスポイントから次のゼロクロスポイントまでの角度範囲（０°〜１８０°）のうちトライアックがオンとなる位相角をいう。ＤＣモータを用いる電動工具において、検出回転数と設定回転数との差は、ＦＥＴ等のスイッチング素子に印加されるＰＷＭ信号のデューティの変化に反映される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０−０１２５４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

電動工具において、モータ起動時の反動を抑えるために、モータの回転数を緩やかに上昇させるソフトスタート制御が行われる。ソフトスタート制御では、初期段階ではモータの回転数を徐々に上げていき、時間とともに回転数上昇の傾きを増加させる。そのため、モータが目標回転数に達する前後の回転加速度（回転数上昇の傾き）の変化が大きく、目標回転数に達して定速度領域に入る時に使用者の手にかかる反動が大きいという問題があった。定速度領域に入る時の反動は、モータが目標回転数に達する前に回転加速度を小さくすることで低減することができる。しかし、そうするとモータが目標回転数に達するまでに要する時間（モータの起動時間）が長くなってしまう。電動工具においては、モータのＯＮ／ＯＦＦが頻繁に切り替えられることもあり、反動低減の他に、モータを素早く起動できることも重要である。

【0005】

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、使用者の手にかかる反動を抑えながらモータの起動に要する時間を短くすることの可能な電動工具を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のある態様は、電動工具である。この電動工具は、
モータと、
前記モータを制御する制御部と、
前記モータによって回転される回転具と、を備え、
前記制御部は、
停止している前記モータを目標回転数まで加速する際、前記モータの通電開始直後の回転数上昇速度を、前記目標回転数に達する直前の前記モータの回転数上昇速度より大きくし、
前記モータへの通電開始から所定の時間が経過する又は前記モータが所定の回転数に達するまでの第１の制御期間は比例制御もしくは比例＋積分制御を行い、
前記第１の制御期間の後に続く第２の制御期間は比例＋微分制御もしくは比例＋微分＋積分制御を行い、
前記第１の制御期間における比例制御の制御ゲインが、前記第２の制御期間における比例制御の制御ゲインよりも小さい。

【0007】

前記制御部は、前記モータへの通電開始後の所定のタイミングから前記モータが前記目標回転数に達するまでの間、前記モータの回転数上昇速度を徐々に低下させてもよい。

【0008】

前記所定のタイミングは、前記モータへの通電開始から所定の時間が経過したタイミング、又は前記モータが所定の回転数に達したタイミングであってもよい。

【0012】

前記制御部は、前記第１の制御期間の開始に先立って、前記モータに印加する電圧の実効値を初期値まで急速に高めてもよい。

【0013】

前記モータに直列に接続されたスイッチング素子を備え、前記制御部は、前記スイッチング素子の導通角、又は前記スイッチング素子の制御端子に印加するＰＷＭ信号のデューティを変化させることで、前記モータに印加する電圧の実効値を制御してもよい。

【0014】

前記制御部は、入力電源の周波数に応じて少なくとも１つの制御ゲインを切り替えてもよい。

【0015】

前記回転具が、丸鋸刃もしくは砥石であってもよい。

【0016】

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。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、使用者の手にかかる反動を抑えながらモータの起動に要する時間を短くすることの可能な電動工具を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施の形態１に係る電動工具の回路図。

【図2】図１の電動工具における回転数制御のフローチャート。

【図3】図２に示す制御を行った場合の、モータ３の回転数と電動工具本体にかかる力の時間変化を示す起動特性図。

【図4】本発明の実施の形態２に係る電動工具の回路図。

【図5】実施の形態１において電動工具を丸鋸とした場合の、鋸刃の直径、トライアック２４の初期導通角、モータ３への印加電圧の初期実効値、及びモータ３の起動時間の一例を示す表。

【図6】実施の形態２において電動工具を丸鋸とした場合の、鋸刃の直径、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６（ハイサイド側かローサイド側の少なくともいずれか）に印加するＰＷＭ信号の初期デューティ、モータ３への印加電圧の初期実効値、及びモータ３の起動時間の一例を示す表。

【図7】実施の形態１及び２に関し、モータ３に印加する電圧の初期実効値（横軸）と、初期反動力及び起動時間（縦軸）の関係を示す特性図。

【発明を実施するための形態】

【0019】

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。

【0020】

実施の形態１
図１は、本発明の実施の形態１に係る電動工具の回路図である。交流電源１は、例えば５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの単相１００Ｖであり、スイッチ２によってＯＮ／ＯＦＦされる。回転制御装置４は、モータ３の回転数を検出する回転数センサ６、回転数センサ６から出力される回転数信号を増幅する回転数信号増幅回路５、制御部としてのマイコン（マイクロコンピュータ）２３、マイコン２３及び制御回路内の基準電源を作るための電源回路７、交流電源１からの交流電圧のゼロクロス点を検出するためのゼロクロス検出回路８、モータ３に通電される電圧を位相制御するための半導体素子（スイッチング素子）の例示であるトライアック２４、トライアック２４のゲート信号を入力するための抵抗器２５、並びにモータ３の回転数を設定するための抵抗器２６,２８及び可変抵抗器２７を備える。

【0021】

回転数信号増幅回路５は、コンデンサ９,１５、抵抗器１０,１１,１２,１４、及びトランジスタ１３で構成される交流増幅器であり、回転数センサ６からの回転数信号を０Ｖ〜−ＶＣＣの範囲で増幅しマイコン２３に出力する。マイコン２３はこの出力信号を用いてモータ３の回転数を検出する。

【0022】

電源回路７は、ダイオード１６、抵抗器１７、ツェナーダイオード１８、及び電解コンデンサ１９によって構成される半波整流回路であり、交流電源１からの交流電圧を直流電圧（−ＶＣＣ）に変換し、マイコン２３及び他の回路に供給する。

【0023】

ゼロクロス検出回路８は、抵抗器２０,２１、及びフォトカプラ２２で構成される。交流電源１からの交流電圧は、まず抵抗器２０によって減衰され、フォトカプラ２２の入力部（発光ダイオード）に入力される。このフォトカプラ２２の入力部は、２つの発光ダイオードを順方向が互いに逆向きになるように並列接続したものであり、電流がどちらの方向に流れても発光するが、電圧の低いゼロクロス点近傍でのみ消灯する。フォトカプラ２２の出力部は、フォトトランジスタで構成されており、入力部の発光ダイオードが発光した時にのみＯＮ状態となる。つまりこのフォトトランジスタは、交流電圧のゼロクロス点でのみＯＦＦ状態となりそれ以外はＯＮ状態となるため、マイコン２３には交流電圧のゼロクロス点のみ抵抗器２１を通して０Ｖが入力され、それ以外のときはフォトトランジスタを通して−ＶＣＣが入力される。このゼロクロス検出回路８からの入力信号の変化によって、マイコン２３はトライアック２４の位相制御をするための基準信号を得ることができる。

【0024】

抵抗器２６,２８、可変抵抗器２７は、モータ３の目標回転数設定電圧を生成してマイコン２３に入力するために設けられる。可変抵抗器２７は、使用者が作業用途によって外部からダイアルによって自由に回転数を設定できるものであり、例えば電動工具に取り付けられモータ３の回転数を数段階（例えばダイアルの１〜４の４段階）に設定するための回転数設定手段である。

【0025】

マイコン２３によるモータ３の回転数制御（フィードバック制御）は、比例制御、積分制御、及び微分制御のいずれか１つの制御、又は２つ以上を組み合わせた制御である。各制御の内容を以下に示す。
・比例制御（Ｐ制御）… 目標回転数と検出回転数の偏差に比例制御ゲインＫＰを掛けたものをトライアック２４の導通角変更量とする制御（数式は以下のとおり）。
トライアック導通角変更量
＝比例制御ゲインＫＰ×偏差Ｎ０
・積分制御（Ｉ制御）… 目標回転数と検出回転数の偏差の累積値に積分制御ゲインＫＩを掛けたものをトライアック２４の導通角変更量とする制御（数式は以下のとおり）。
トライアック導通角変更量
＝積分制御ゲインＫＩ×（今回の偏差Ｎ０＋前回の偏差Ｎ１＋前々回の偏差Ｎ２）
・微分制御（Ｄ制御）… 目標回転数と検出回転数の今回の偏差と前回の偏差の差分に微分制御ゲインＫＤを掛けたものをトライアック２４の導通角変更量とする制御（数式は以下のとおり）。
トライアック導通角変更量
＝微分制御ゲインＫＤ×（今回の偏差Ｎ０−前回の偏差Ｎ１）
・比例＋積分制御（ＰＩ制御）… 比例制御と積分制御を組み合わせた制御。比例制御と積分制御の数式でそれぞれ求めたトライアック導通角変更量を足し算し、現在のトライアック導通角に加減算。
・比例＋積分＋微分制御（ＰＩＤ制御）… 比例制御と積分制御と微分制御を組み合わせた制御。比例制御と積分制御と微分制御の数式でそれぞれ求めたトライアック導通角変更量を足し算し、現在のトライアック導通角に加減算。

【0026】

積分制御は、目標回転数に対する誤差を少なくするもので、回転数精度を向上させるために行われる。微分制御は、制御の応答性を向上させるもので、電動工具使用時の急激な負荷変動に対応するために行われる。比例制御ゲインＫＰ、積分制御ゲインＫＩ、及び微分制御ゲインＫＤは、予め実験等によって最適な値を求めておく必要がある。

【0027】

図２は、図１の電動工具における回転数制御のフローチャートである。このフローチャートは、電動工具のＡＣコード（図示せず）が交流電源１に接続された状態で使用者がスイッチ２をＯＮにすることでスタートする。スイッチ２がＯＮになると、交流電源１から交流電圧が電源回路７によって直流の定電圧（−ＶＣＣ）に変換されてマイコン２３に供給される。また交流電源１からの交流電圧はゼロクロス検出回路８に入力される。マイコン２３は、ゼロクロス検出回路８から入力されたゼロクロス信号の時間間隔を測定し、入力された交流電源の周波数を検出する（Ｓ２０１）。

【0028】

次にマイコン２３は、抵抗器２６,２８、可変抵抗器２７によって設定されるモータ３の目標回転数設定電圧を検出し（Ｓ２０２）、目標回転数の設定を行う（Ｓ２０３）。次にマイコン２３は、モータ起動時におけるトライアック２４の初期導通角の設定を行う（Ｓ２０４）。この初期導通角は、使用される電動工具に応じて予め実験等によって最適な値を求めておく必要がある。初期導通角は、例えば４０°以上が望ましい。次にマイコン２３は、ステップＳ２０４で設定した初期導通角でトライアック２４を駆動し、モータ３を起動させる（Ｓ２０５）。

【0029】

次にマイコン２３は、第１次制御のＰＩ（比例＋積分）制御を行う（Ｓ２０６）。マイコン２３は、ＰＩ制御によって所定の時間（例えば０.２５秒間）モータ３の回転数を制御し（Ｓ２０７）、再度、抵抗器２６,２８、可変抵抗器２７によって設定されるモータ３の目標回転数設定電圧を検出し（Ｓ２０８）、目標回転数の設定を行う（Ｓ２０９）。ステップＳ２０８,Ｓ２０９は、使用者により目標回転数が変更されている場合に目標回転数を再設定するものである。

【0030】

次にマイコン２３は、第２次制御のＰＩＤ（比例＋積分＋微分）制御を行う（Ｓ２１０）。ここでのＰＩＤ制御における比例制御ゲインは、ステップＳ２０６でのＰＩ制御における比例制御ゲインより大きくすることが好ましい。これは、ＰＩＤ制御を行う期間（第２の制御期間）では、ＰＩ制御を行う期間（第１の制御期間）と比較してモータ３の回転数と目標回転数との偏差が小さくなっていることに対応するためである。これにより、第２の制御期間においてモータ３の回転数上昇速度が遅くなりすぎることを防止できる。なお、積分制御ゲインについても同様に、ＰＩＤ制御時（第２の制御期間）のほうがＰＩ制御時（第１の制御期間）より大きくてもよい。次にマイコン２３は、ステップＳ２１１に進み、スイッチ２がＯＮであれば引き続きステップＳ２０８に戻りモータ３の回転数制御（ＰＩＤ制御）を行い、スイッチ２がＯＦＦとなればモータ３を停止する（Ｓ２１２）。

【0031】

ステップＳ２０６でのＰＩ制御における各制御ゲイン（制御定数）、及びステップＳ２１０でのＰＩＤ制御における各制御ゲイン（制御定数）は、ステップＳ２０１で検出した交流電源の周波数によって異なってもよい。

【0032】

図３は、図２に示す制御を行った場合の、モータ３の回転数と電動工具本体にかかる力の時間変化を示す起動特性図である。図３において、比較のために従来のソフトスタート制御における起動特性を点線で示している。

【0033】

従来の起動特性では、起動時の反動を抑制するために、モータ３に印加する電圧の実効値をゼロから緩やかに高め、モータ３の回転数をゼロから緩やかに加速していた（起動直後の回転数上昇速度を小さくしていた）。一方、本実施の形態では、マイコン２３は、モータ３に印加する電圧の実効値をある程度の大きさの初期値（初期実効値）まで急速に高め、モータ３の回転数の立ち上がりを早めている（起動直後の回転数上昇速度を大きくしている）。前記初期値は、最大値に対して例えば２４％〜７６％（導通角換算では４０°〜１００°）の範囲であり、好ましくは３３％〜６９％（導通角換算では５０°〜９０°）の範囲とする。なお、前記初期値は、回転具の慣性モーメント等によって異なってもよい。これについては後述する（図５,図６）。

【0034】

従来の起動特性では、時間とともにモータ３の回転数上昇の傾き（回転数上昇速度）を大きくしていた。一方、本実施の形態では、マイコン２３は、モータ３に印加する電圧の実効値を前記初期値まで急速に高めた後、まずＰＩ制御によりモータ３の回転数を略直線的に上昇させ（第１の制御期間）、モータ３への通電開始から所定の時間が経過すると、ＰＩＤ制御によりモータ３の回転数を制御する（第２の制御期間）。前記所定の時間は、例えば０.１秒〜１.０秒の範囲であり、好ましくは０.２秒〜０.６秒の範囲とする。ＰＩＤ制御でモータ３の回転数を前記所定の回転数から目標回転数まで上昇させる際、マイコン２３は、モータ３の回転数上昇速度を徐々に低下させる。マイコン２３は、モータ３の回転数が目標回転数に達した後、引き続きＰＩＤ制御によりモータ３の回転数を制御する。

【0035】

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。

【0036】

(1) 従来のソフトスタート制御では、モータ３に印加する電圧の実効値をゼロから緩やかに高め、時間とともにモータ３の回転数上昇の傾き（回転数上昇速度）を大きくしていたため、モータ３の回転数が目標値に達した時点での加速度（回転数上昇の傾き）の変化が大きく、定速度領域（定常回転数）になった時点での使用者の手にかかる反動が大きかった。これに対し本実施の形態では、初期段階である程度の電圧をモータ３に印加してモータ３の回転数の立ち上がりを早くする一方で、モータ３の回転数が目標回転数に近づくと回転数上昇速度を緩やかにすることで、モータ３の回転数が目標回転数に達するまでの時間（モータ３の起動時間）を従来と同等以下にしつつ、定速度領域移行時の反動を従来と比較して小さすることができる。なお、起動時にある程度の電圧をモータ３に印加する関係で、起動時に電動工具本体にかかる力は多少大きくなるが、起動時はモータ３の回転数が低いために使用者はそれほど反動を感じることはない。また、大きな反動のかかるタイミングが使用者のスイッチ操作のタイミングと一致するため、使用者としては反動のかかるタイミングが分かりやすくて使いやすい。

【0037】

(2) モータ３の回転数が目標回転数に近い所定の回転数に達した段階でＰＩ制御からＰＩＤ制御に切り替えるため、モータ３の回転数を前記所定の回転数まで迅速に上昇させる一方で、前記所定の回転数からは回転数上昇速度を低下させながら緩やかに目標回転数に近づけることができる。すなわち、微分制御はモータ３の回転数を目標回転数に向けて迅速に上昇させるには妨げになるため、モータ３の回転数が目標回転数に近い所定の回転数に達するまでは微分制御は行わず、前記所定の回転数に達した後で微分制御を追加することで、モータ３の起動時間短縮と目標回転数到達時の反動低減を好適に両立させることができる。

【0038】

実施の形態２
図４は、本発明の実施の形態２に係る電動工具の回路図である。実施の形態１では、モータ３は交流ブラシ付きモータであったが、本実施の形態では、モータ３を直流ブラシレスモータとする。

【0039】

交流電源１からの供給電圧は、ダイオードブリッジ等の整流回路４０で例えば全波整流波に変換され、さらに平滑コンデンサＣで平滑され、直流電圧となってインバータ回路４７に供給される。モータ３は、いわゆるインナーロータ型であって、ロータ３ａと、ステータと、３つの位置検出素子４２（ホール素子等の磁気検出素子）とを有する。ロータ３ａは、複数組（本実施の形態では２組）のＮ極とＳ極を含むロータマグネット３ｄを含む。ステータは、スター結線された３相の固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗから成るステータコイル３ｃ及びステータコア３ｂを含む。３つの位置検出素子４２は、ロータ３ａの回転位置を検出するために周方向に所定の間隔毎、例えば角度６０°毎に配置される。これら位置検出素子４２からの信号に基づいて回転子位置検出回路４３が回転位置検出信号を生成し、マイコン２３は回転位置検出信号に基づいて固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗへの通電方向と時間を制御し、モータ３を回転駆動する。マイコン２３は、また、使用者が操作するスピードコントロールダイヤル４５の位置に応じてスピードコントローラ４１を制御し、モータ３の速度調節を行う。

【0040】

インバータ回路４７は、３相ブリッジ形式に接続されたＦＥＴ等の６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を含む。ブリッジ接続された６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ゲートは、スピードコントローラ４１に接続され、６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ドレイン又は各ソースは、スター結線された固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに接続される。６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、スピードコントローラ４１から入力されたスイッチング素子駆動信号Ｈ１〜Ｈ６によってスイッチング動作を行い、インバータ回路４７に印加される直流電圧を３相（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗとして固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに供給する。

【0041】

スイッチング素子駆動信号Ｈ１〜Ｈ６のうちローサイド側のスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６のゲートに印加される信号（Ｈ４〜Ｈ６）あるいはハイサイド側のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３のゲートに印加される信号（Ｈ１〜Ｈ３）の少なくともいずれかは、パルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）であり、このＰＷＭ信号のデューティを変化させることでモータ３への電力供給量（モータ３に印加する電圧の実効値）を調節し、モータ３の起動、停止、及び回転速度を制御することができる。マイコン２３は、図示していないが、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中央処理装置（ＣＰＵ）、処理プログラムや制御データを記憶するためのＲＯＭ、データを一時記憶するためのＲＡＭ、タイマ等を含む。スピードコントローラ４１は、マイコン２３の制御に従い、回転子位置検出回路４３の出力信号に基づいて所定のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を交互にスイッチングするための駆動信号を発生する。これにより固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの所定の巻線に交互に通電され、ロータ３ａが回転される。モータ３に供給される電流値（検出抵抗Ｒsに流れる電流値）は、電流検出回路４８によって測定され、その値がマイコン２３にフィードバックされ、モータ３の負荷が監視される。電圧検出回路５２は、インバータ回路４７に印加される電圧を検出し、マイコン２３にフィードバックする。

【0042】

本実施の形態においても、モータ３の制御の流れ及び起動特性は実施の形態１と同様である（図２及び図３）。但し、図２のフローチャートを本実施の形態に適用する場合は、モータ３が直流駆動のため電源周波数の検出（Ｓ２０１）を省略し、「初期導通角」（Ｓ２０４,Ｓ２０５）は「初期デューティ」と読み替え、「トライアック」は「スイッチング素子」と読み替える。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。

【0043】

実施の形態１及び２のいずれにおいても、モータ３に印加する電圧の初期実効値は、回転具の種類や大きさによって変更してもよい。図５は、実施の形態１において電動工具を丸鋸とした場合の、鋸刃の直径、トライアック２４の初期導通角、モータ３への印加電圧の初期実効値、及びモータ３の起動時間の一例を示す表である。図６は、実施の形態２において電動工具を丸鋸とした場合の、鋸刃の直径、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６（ハイサイド側かローサイド側の少なくともいずれか）に印加するＰＷＭ信号の初期デューティ、モータ３への印加電圧の初期実効値、及びモータ３の起動時間の一例を示す表である。図５及び図６に示すように回転具の慣性モーメントが大きいほどモータ３への印加電圧の初期実効値を高めることで、モータ３の回転数が目標回転数に達するまでの時間の短縮化と定速度領域移行時の反動低減をバランス良く実現できる。

【0044】

図７は、実施の形態１及び２における、モータ３に印加する電圧の初期実効値（横軸）と、初期反動力及び起動時間（縦軸）の関係を示す特性図である。図７において、比較のために従来のソフトスタート制御における起動時間と定速度領域移行時の反動力を併せて示している。本図に示すように、モータ３に印加する電圧の初期実効値が高くなるほど、モータ３の起動時間は早くなるが、初期反動力（起動直後に使用者が感じる反動）は大きくなる。このため、モータ３に印加する電圧の初期実効値は、起動時間が従来と比較して遅くならない範囲で、かつ初期反動力が従来の定速度領域移行時の反動力よりも顕著に小さくなる範囲が好ましい。

【0045】

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。

【0046】

第１の制御期間（ＰＩ制御）から第２の制御期間（ＰＩＤ制御）に移行するタイミングは、モータ３への通電開始から所定の時間が経過したタイミングに替えて、モータ３の回転数が所定の回転数に達したタイミングであってもよい。前記所定の回転数は、目標回転数に対して例えば５０％〜９０％の範囲であり、好ましくは６０％〜８０％の範囲とする。

【0047】

第１の制御期間では、微分制御を行わないことに替えて、第２の制御期間と比較して微分制御ゲインを小さくしてもよい。第２の制御期間では、積分制御を行わなくてもよい。

【0048】

実施の形態で説明した技術は、慣性モーメントの大きい回転具を駆動する電動工具、例えば丸鋸やグラインダ等の円板状の回転具を駆動する電動工具に特に有効であるが、他の電動工具に適用してもよい。電動工具は、外部の交流電源によって駆動されるものに限定されず、電池駆動であってもよい。

【符号の説明】

【0049】

１：商用電源（交流電源）、２：スイッチ、３：モータ、４：回転数制御装置、５：回転数信号増幅回路、６：回転数センサ、７：電源回路、８：ゼロクロス検出回路、２３：マイコン、２４：トライアック、２５,２６,２８：抵抗器、２７：可変抵抗器、４０：整流回路、４１：スピードコントローラ、４２：位置検出素子、４３：回転子位置検出回路、４４：スピードコントロールダイヤル、４７：インバータ回路、４８：電流検出回路、５２：電圧検出回路、Ｑ１〜Ｑ６：スイッチング素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】