特開 2023-124687 電動工具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023124687

(43)【公開日】2023-09-06

(54)【発明の名称】電動工具

(51)【国際特許分類】

   H02P 25/024 20160101AFI20230830BHJP

   B25B 23/14 20060101ALI20230830BHJP

【ＦＩ】

H02P25/024

B25B23/14 630B

B25B23/14 610A

B25B23/14 610L

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022028610

(22)【出願日】2022-02-25

(71)【出願人】

【識別番号】000005821

【氏名又は名称】パナソニックホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002527

【氏名又は名称】弁理士法人北斗特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】辻本 直生

【テーマコード（参考）】

3C038

5H505

【Ｆターム（参考）】

3C038CA01

3C038CA06

3C038CA07

3C038CB02

3C038CB06

3C038CC02

3C038EA02

5H505AA13

5H505CC04

5H505DD03

5H505DD08

5H505EE41

5H505FF05

5H505HB01

5H505JJ03

5H505JJ17

5H505LL09

5H505LL20

5H505LL22

5H505LL38

5H505LL40

5H505LL41

(57)【要約】

【課題】先端工具に生じる締付トルク値を正確に算出できる電動工具を提供すること。
【解決手段】電動工具１は、モータ２と、先端工具３１を保持する保持部３にモータ２の回転を伝達する伝達機構４と、モータ２の回転を停止させるモータ制御部５と、を備える。モータ２は、回転可能に構成され磁石を具備するロータ２１と、ロータ２１の回転角度を検出する複数の磁気センサ２４と、を有する。複数の磁気センサ２４の数は、コイル２３の相数よりも多い。モータ制御部５は、モータ２から保持部３に伝達されるモータトルク値を検出するトルク検出部５１と、モータトルク値に基づいてモータ２の回転が停止するようにモータ２を制御する停止制御部５２と、を有する。電動工具１は、停止制御部５２が停止制御を開始した後に、複数の磁気センサ２４の検出結果に基づき、ロータ２１及び伝達機構４の少なくとも一方の慣性力を演算する演算部６を更に備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転動作を行うモータと、
先端工具を保持する保持部と、
前記モータの回転を前記保持部に伝達する伝達機構と、
前記モータの前記回転を停止させるモータ制御部と、を備え、
前記モータは、
回転可能に構成され、磁石を具備するロータと、
前記ロータの周囲に配置されるステータと、
前記ステータに巻かれるコイルと、
前記ロータの回転角度を検出する複数の磁気センサと、を有し、
前記複数の磁気センサの数は、前記コイルの相数よりも多く、
前記モータ制御部は、
前記モータから前記保持部に伝達されるトルクの値であるモータトルク値を検出するトルク検出部と、
前記モータトルク値に基づいて、前記モータの前記回転が停止するように前記モータを制御する停止制御を行う停止制御部と、を有し、
前記停止制御部が前記停止制御を開始した後に、前記複数の磁気センサの検出結果に基づき、前記ロータ及び前記伝達機構の少なくとも一方の慣性力を演算する演算部を更に備える、
ことを特徴とする電動工具。

【請求項2】

前記演算部は、
前記複数の磁気センサの検出結果に基づき、前記ロータの角速度を算出する角速度算出部と、
前記慣性力として、前記ロータの前記角速度を用いて、前記慣性力によって作用するトルクの値である慣性トルク値を算出する慣性トルク算出部と、を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電動工具。

【請求項3】

前記モータトルク値と前記慣性トルク値との合計値を締付トルク値として記憶する記憶部を更に備える、
ことを特徴とする請求項２に記載の電動工具。

【請求項4】

前記複数の磁気センサは、
前記コイルの相数と同じ数の第１磁気センサと、
前記第１磁気センサとは異なる第２磁気センサと、を含む、
ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の電動工具。

【請求項5】

前記第２磁気センサの検出結果は、前記演算部によって前記慣性力を算出することのみに使用される、
ことを特徴とする請求項４に記載の電動工具。

【請求項6】

前記第２磁気センサの個数は、少なくとも前記コイルの相数と同じ数である、
ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の電動工具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、一般に、電動工具に関する。より詳細には、本開示は、モータを備える電動工具に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、所定の目標の締付トルクに基づいて、永久磁石同期モータのトルク発生に寄与する電流を、所定の最大電流値で制限する制限手段を備えた電動工具が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１８／２３０１４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述のような電動工具は、永久磁石同期モータ（モータ）のトルク発生に寄与する電流を用いて検出したトルク値が所定の目標の締付トルク値となったときに、永久磁石同期モータを停止させて、締付トルク値を制御する。しかし、永久磁石同期モータを瞬時に停止させることは困難であるため、実際に先端工具に生じる締付トルク値は目標の締付トルク値を超えてしまうという問題があった。すなわち、実際に先端工具に生じる締付トルク値を正確に算出できないという問題があった。

【0005】

本開示の目的とするところは、実際に先端工具に生じる締付トルク値を正確に算出できる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】

本開示の一態様に係る電動工具は、モータと、保持部と、伝達機構と、モータ制御部と、を備える。前記モータは、回転動作を行う。前記保持部は、先端工具を保持する。前記伝達機構は、前記モータの回転を前記保持部に伝達する。前記モータ制御部は、前記モータの前記回転を停止させる。前記モータは、ロータと、ステータと、コイルと、複数の磁気センサと、を有する。前記ロータは、回転可能に構成され、磁石を具備する。前記ステータは、前記ロータの周囲に配置される。前記コイルは、前記ステータに巻かれる。前記複数の磁気センサは、前記ロータの回転角度を検出する。前記複数の磁気センサの数は、前記コイルの相数よりも多い。前記モータ制御部は、トルク検出部と、停止制御部と、を有する。前記トルク検出部は、前記モータから前記保持部に伝達されるトルクの値であるモータトルク値を検出する。前記停止制御部は、前記モータトルク値に基づいて、前記モータの前記回転が停止するように前記モータを制御する停止制御を行う。前記電動工具は、前記停止制御部が前記停止制御を開始した後に、前記複数の磁気センサの検出結果に基づき、前記ロータ及び前記伝達機構の少なくとも一方の慣性力を演算する演算部を更に備える。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、実際に先端工具に生じる締付トルク値を正確に算出できるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本実施形態に係る電動工具システムの概略構成を示すブロック図である。

【図2】図２は、同上の電動工具が備えるモータの機械的な構造を示す概略図である。

【図3】図３は、同上の電動工具において複数の磁気センサが出力する検出信号について説明する説明図である。

【図4】図４は、同上の電動工具において複数の磁気センサが実装される位置について説明する説明図である。

【図5】図５は、同上の電動工具において角速度算出部がロータの角速度を算出する方法を説明する説明図である。

【図6】図６は、同上の電動工具において停止制御部が停止制御を開始した後のロータの回転数の時間変化を示す図である。

【図7】図７は、同上の電動工具において慣性トルク算出部が算出する慣性トルク値の算出限界を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

（実施形態）
（１）概要
以下、本実施形態に係る電動工具１の概要について、図１を参照して説明する。

【0010】

本実施形態に係る電動工具１は、図１に示すように、モータ２と、保持部３と、伝達機構４と、モータ制御部５と、演算部６と、を備える。本実施形態では、一例として、電動工具１は、電源部Ｂ１等の動力原からの動力（電力等）によって動作するインパクトドライバである。なお、本実施形態では、作業者が締付対象（電化製品、家具等）に締付部品（ネジ、ボルト、ナット等）を締め付ける締付作業に電動工具１を用いる場合を想定する。また、電動工具１は、作業者が締付対象から締付部品を緩める取り外し作業に用いられてもよい。

【0011】

モータ２は、回転動作を行う。保持部３は、先端工具３１を保持する。伝達機構４は、モータ２の回転を保持部３に伝達する。モータ制御部５は、モータ２の回転を停止させる。

【0012】

モータ２は、ロータ２１と、ステータ２２と、コイル２３と、複数の磁気センサ２４と、を有する。ロータ２１は、回転可能に構成され、磁石を具備する。ステータ２２は、ロータ２１の周囲に配置される。コイル２３は、ステータ２２に巻かれる。複数の磁気センサ２４は、ロータ２１の回転角度を検出する。複数の磁気センサ２４の数は、コイル２３の相数よりも多い。

【0013】

モータ制御部５は、トルク検出部５１と、停止制御部５２と、を有する。トルク検出部５１は、モータ２から保持部３に伝達されるトルク値であるモータトルク値を検出する。停止制御部５２は、モータトルク値に基づいて、モータ２の回転が停止するようにモータ２を制御する停止制御を行う。

【0014】

演算部６は、停止制御部５２が停止制御を開始した後に、複数の磁気センサ２４の検出結果に基づき、ロータ２１及び伝達機構４の少なくとも一方の慣性力を演算する。

【0015】

以上から、実施形態の電動工具１は、停止制御部５２が停止制御を開始した後からモータ２が停止するまでに、ロータ２１及び伝達機構４の少なくとも一方の慣性力によって締付部品に生じるトルクの値である慣性トルク値Ｔｉ（式４参照）を正確に算出することが可能である。すなわち、本実施形態の電動工具１は、実際に先端工具３１に生じる締付トルク値を正確に算出できるという利点がある。本開示でいう「締付トルク値」は、モータトルク値と慣性トルク値Ｔｉとの合計値である。

【0016】

（２）詳細な構成
（２－１）全体の構成
以下に、本実施形態の電動工具１の詳細な構成について、図１～図７を参照して説明する。

【0017】

電動工具１は、図１に示すように、モータ２と、保持部３と、伝達機構４と、モータ制御部５と、演算部６と、記憶部７と、出力軸９１と、回転角算出部９２と、回転制御部９３と、備える。

【0018】

以下の本実施形態では、電動工具１の締付作業の内容は、ハードジョイントであることを想定して説明する。ハードジョイントとは、例えば、金属製の締付部品を締付対象に締め付ける締付作業である。

【0019】

電動工具１は、コンピュータシステムを備えることが好ましい。コンピュータシステムは、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、本開示におけるモータ制御部５、演算部６、回転角算出部９２、及び回転制御部９３の機能の少なくとも一部が実現される。コンピュータシステムは、プログラムに従って動作するプロセッサを主なハードウェア構成として備える。プロセッサは、プログラムを実行することによって機能を実現することができれば、その種類は問わない。プロセッサは、半導体集積回路（ＩＣ）、又はＬＳＩ（Large Scale Integration）を含む一つ又は複数の電子回路で構成される。ここでは、ＩＣやＬＳＩと呼んでいるが、集積の度合いによって呼び方が変わり、システムＬＳＩ、ＶＬＳＩ(Very Large Scale Integration)、若しくはＵＬＳＩ(Ultra Large Scale Integration)と呼ばれるものであってもよい。ＬＳＩの製造後にプログラムされる、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA)、又はＬＳＩ内部の接合関係の再構成又はＬＳＩ内部の回路区画のセットアップができる再構成可能な論理デバイスも同じ目的で使うことができる。複数の電子回路は、一つのチップに集積されてもよいし、複数のチップに設けられてもよい。複数のチップは一つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に備えられていてもよい。

【0020】

（２－２）モータ
モータ２は、回転動作を行う。より詳細には、モータ２は、電源部Ｂ１から供給される電力によって駆動し、回転動作を行う。一例として、電源部Ｂ１は、電動工具１に着脱可能に取り付けられる充電式の電池パックである。電源部Ｂ１は、電動工具１の構成要素ではない。ただし、電源部Ｂ１は、電池パックを構成要素として備えていてもよい。

【0021】

本実施形態のモータ２は、ブラシレスモータである。より詳細には、本実施形態のモータ２は、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のブラシレスモータである。モータ２は、図１及び図２に示すように、ロータ２１と、ステータ２２と、コイル２３と、磁気センサ２４と、回転軸２７と、を有する。

【0022】

ロータ２１は、回転可能に構成され、磁石を具備する。ロータ２１が具備する磁石は、永久磁石である。ステータ２２は、図２に示すように、ロータ２１の周囲に配置される。ロータ２１は、ステータ２２に対して、回転軸２７の中心線２７１回りに回転可能に構成される。回転軸２７は、ロータ２１と機械的に接続されており、ロータ２１の回転に伴い回転する。

【0023】

コイル２３は、ステータ２２に巻かれる。本実施形態のコイル２３は、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）である。すなわち、本実施形態のモータ２では、図２に示すように、３相のコイル２３のそれぞれが、ステータ２２に巻かれる。コイル２３を構成する電線は、例えば、エナメル線である。

【0024】

３相のコイル２３に電源部Ｂ１から供給される電力が流れることによって、磁束が発生する。モータ２では、ステータ２２に巻かれた３相のコイル２３から発生する磁束により、ロータ２１を回転させる電磁気力が発生する。モータ２は、ロータ２１の回転力を回転軸２７から伝達機構４へ伝達する。

【0025】

複数の磁気センサ２４は、ロータ２１の回転角度を検出する。より詳細には、複数の磁気センサ２４は、ロータ２１の磁石が発する磁界を検出し、ロータ２１の回転角度に応じた検出結果を出力する。一例として、複数の磁気センサ２４は、ホール効果を利用してロータ２１の磁石が発する磁界を検出するホール素子である。

【0026】

複数の磁気センサ２４の数は、コイル２３の相数よりも多い。本実施形態では、複数の磁気センサ２４の数は、６個である。複数の磁気センサ２４は、コイル２３の相数と同じ数の第１磁気センサ２５と、第１磁気センサ２５とは異なる第２磁気センサ２６と、を含む。すなわち、本実施形態の第２磁気センサ２６の個数は、コイル２３の相数と同じである。言い換えれば、本実施形態の第２磁気センサ２６の個数は、３個である。要するに、本実施形態の電動工具１は、３個の第１磁気センサ２５ａ、２５ｂ、２５ｃと、３個の第２磁気センサ２６ａ、２６ｂ、２６ｃと、を備える。本実施形態では、第２磁気センサ２６の個数は、コイル２３の相数と同じであるため、第２磁気センサ２６をコイル２３の各相に対応させて配置することができるという利点がある。

【0027】

第１磁気センサ２５は、図３に示すように、検出結果として、検出信号Ｓ１を出力する。同様に、第２磁気センサ２６は、検出結果として、検出信号Ｓ２を出力する。検出信号Ｓ１及び検出信号Ｓ２は、ロータ２１が回転することより第１磁気センサ２５及び第２磁気センサ２６が検出する磁界の極性が切り替わるタイミングにおいて、ｌｏｗとｈｉｇｈとが切り替わる信号である。本実施形態では、第１磁気センサ２５ａ、２５ｂ、２５ｃのそれぞれは、検出信号Ｓ１である検出信号Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ１ｃを出力する。同様に、第２磁気センサ２６ａ、２６ｂ、２６ｃのそれぞれは、検出信号Ｓ２である検出信号Ｓ２ａ、Ｓ２ｂ、Ｓ２ｃを出力する。

【0028】

第１磁気センサ２５ａ、２５ｂ、２５ｃ及び第２磁気センサ２６ａ、２６ｂ、２６ｃは、検出信号Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ１ｃ及び検出信号Ｓ２ａ、Ｓ２ｂ、Ｓ２ｃの間の電気角が３０°となるように配置される。本開示でいう「電気角」は、検出信号Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ１ｃ及び検出信号Ｓ２ａ、Ｓ２ｂ、Ｓ２ｃの位相の差である。より詳細には、本開示でいう「電気角」は、検出信号Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ１ｃ及び検出信号Ｓ２ａ、Ｓ２ｂ、Ｓ２ｃのｌｏｗとｈｉｇｈとが切り替わるタイミングの差である。

【0029】

一例として、第１磁気センサ２５ａ、２５ｂ、２５ｃ及び第２磁気センサ２６ａ、２６ｂ、２６ｃは、図４に示すように、センサ基板２４０に実装される。センサ基板２４０は、ロータ２１が貫通する貫通孔２４２を有する。第１磁気センサ２５ａ、２５ｂ、２５ｃのそれぞれは、所定の間隔で円弧状に並んで実装される。言い換えれば、第１磁気センサ２５ａ、２５ｂ、２５ｃのそれぞれは、センサ基板２４０の中心点２４１を中心として、所定の角度ずつ離れて円弧状に並んで実装される。より詳細には、第１磁気センサ２５ａの中央及びセンサ基板２４０の中心点２４１を通る直線Ｌ１ａと第１磁気センサ２５ｂの中央及びセンサ基板２４０の中心点２４１を通る直線Ｌ１ｂとがなす角θ１ａと、直線Ｌ１ｂと第１磁気センサ２５ｃの中央及びセンサ基板２４０の中心点２４１を通る直線Ｌ１ｃとがなす角θ１ｂと、は等しい。

【0030】

同様に、第２磁気センサ２６ａ、２６ｂ、２６ｃのそれぞれは、所定の間隔で円弧状に並んで実装される。言い換えれば、第２磁気センサ２６ａ、２６ｂ、２６ｃのそれぞれは、センサ基板２４０の中心点２４１を中心として、所定の角度ずつ離れて円弧状に並んで実装される。より詳細には、第２磁気センサ２６ａの中央及びセンサ基板２４０の中心点２４１を通る直線Ｌ２ａと第２磁気センサ２６ｂの中央及びセンサ基板２４０の中心点２４１を通る直線Ｌ２ｂとがなすθ２ａと、直線Ｌ２ｂと第２磁気センサ２６ｃの中央及びセンサ基板２４０の中心点２４１を通る直線Ｌ２ｃとがなす角θ２ｂと、は等しい。

【0031】

また、第１磁気センサ２５ａ、２５ｂ、２５ｃと、第２磁気センサ２６ａ、２６ｂ、２６ｃと、は、円弧状に並んで交互に実装される。

【0032】

本実施形態では、第２磁気センサ２６ａは、第１磁気センサ２５ａと第１磁気センサ２５ｂとの間に配置される。より詳細には、第２磁気センサ２６ａは、第１磁気センサ２５ａと第１磁気センサ２５ｂとの間において、第１磁気センサ２５ｂに近い位置に配置される。

【0033】

同様に、第２磁気センサ２６ｂは、第１磁気センサ２５ｂと第１磁気センサ２５ｃとの間に配置される。より詳細には、第２磁気センサ２６ｂは、第１磁気センサ２５ｂと第１磁気センサ２５ｃとの間において、第１磁気センサ２５ｃに近い位置に配置される。

【0034】

第１磁気センサ２５の検出結果は、回転制御部９３によってモータ２の回転を制御することと、演算部６によって慣性力を算出することと、に使用される。

【0035】

本実施形態の第２磁気センサ２６の検出結果は、演算部６によって慣性力を算出することのみに使用される。言い換えれば、本実施形態の第２磁気センサ２６の検出結果は、回転制御部９３によってモータ２の回転を制御することには使用されない。

【0036】

（２－３）伝達機構
伝達機構４は、モータ２の回転軸２７が機械的に接続されている。伝達機構４は、ロータ２１の回転力を所定の減速比で減速して、出力軸９１に伝達する。出力軸９１には、保持部３が機械的に接続されている。言い換えれば、伝達機構４は、モータ２の回転を保持部３に伝達する。

【0037】

（２－４）保持部
保持部３は、先端工具３１を保持する。より具体的には、保持部３は、先端工具３１が着脱可能に設けられている。また、保持部３に先端工具３１が一体に形成されていてもよい。先端工具３１は、例えば、ドライバビットである。

【0038】

保持部３は、伝達機構４から伝達される回転力を先端工具３１に伝達する。これにより、モータ２の回転軸２７が回転すると、先端工具３１が回転する。先端工具３１が締結部材に当てられた状態で先端工具３１が回転することにより、締付部品を締め付ける又は緩めるといった作業が可能となる。本実施形態では、先端工具３１は、電動工具１の構成に含まれていない。ただし、先端工具３１は、電動工具１の構成に含まれていてもよい。

【0039】

（２－５）回転制御部
回転制御部９３は、モータ２に電源部Ｂ１から供給される電力の切替を行い、モータ２の回転を制御する。より具体的には、回転制御部９３は、回転角算出部９２が第１磁気センサ２５の検出結果から算出したロータ２１の回転角度に基づいて、３相のコイル２３の電線のそれぞれに供給される電力の切替を行う。

【0040】

本実施形態では、回転制御部９３は、第１磁気センサ２５の検出結果のみに基づき、モータ２の回転を制御するため、回転制御部９３によるモータ２の回転に関する制御内容を簡略化することができるという利点がある。

【0041】

（２－６）モータ制御部
モータ制御部５は、モータ２の回転を停止させる。本実施形態では、モータ制御部５は、モータ２の回転を停止させるように、モータ２を制御する。具体的には、本実施形態のモータ制御部５は、電子クラッチである。

【0042】

モータ制御部５は、トルク検出部５１と、停止制御部５２と、を有する。トルク検出部５１は、モータ２から保持部３に伝達されるトルク値であるモータトルク値を検出する。本実施形態のトルク検出部５１は、モータ２に電源部Ｂ１から供給される電力によってモータ２に流れるモータ電流に基づいて、モータトルク値を算出する。本開示でいう「モータ電流」は、モータ２に流れる電流がトルクを発生させる電流成分であるトルク電流と磁束を発生させる電流成分である励磁電流とに分解され、それぞれの電流成分が独立に制御される場合（モータ２がベクトル制御される場合）、トルク電流に相当する。

【0043】

停止制御部５２は、トルク検出部５１が検出するモータトルク値に基づいて、モータ２の回転が停止するようにモータ２を制御する停止制御を行う。より詳細には、停止制御部５２は、トルク検出部５１が検出するモータトルク値が予め設定された設定トルク値に達したときに、停止制御を開始する。本実施形態の停止制御部５２は、停止制御として、電源部Ｂ１からモータ２への電力の供給を停止させる。

【0044】

（２－７）演算部
演算部６は、停止制御部５２が停止制御を開始した後に、第１磁気センサ２５及び第２磁気センサ２６の検出結果に基づき、ロータ２１及び伝達機構４の少なくとも一方の慣性力を演算する。演算部６は、図１に示すように、角速度算出部６１と、慣性トルク算出部６２と、を有する。

【0045】

角速度算出部６１は、複数の磁気センサ２４の検出結果に基づき、ロータ２１の角速度を算出する。より詳細には、角速度算出部６１は、停止制御部５２が停止制御を開始した後に、第１磁気センサ２５及び第２磁気センサ２６の検出結果である検出信号Ｓ１及び検出信号Ｓ２に基づき、ロータ２１の角速度を算出する。

【0046】

以下、角速度算出部６１がロータ２１の角速度を算出する方法について、図５を用いて説明する。

【0047】

角速度算出部６１は、検出信号Ｓ１及び検出信号Ｓ２のいずれかのｌｏｗとｈｉｇｈとが切り替わるタイミングから、次に検出信号Ｓ１及び検出信号Ｓ２のいずれかのｌｏｗとｈｉｇｈとが切り替わるタイミングまでの間において、所定のカウント間隔Ｔｃでカウントを行う。

【0048】

一例として、図５を使用して具体的に説明する。図５に示す検出信号Ｓ（ｋ－１）、検出信号Ｓ（ｋ）、及び検出信号Ｓ（ｋ＋１）は、第１磁気センサ２５の検出信号Ｓ１又は第２磁気センサ２６の検出信号Ｓ２である。以下の説明では、説明の簡略化のために、検出信号Ｓ（ｋ－１）、検出信号Ｓ（ｋ）、及び検出信号Ｓ（ｋ＋１）のそれぞれは、第２磁気センサ２６ａの検出信号Ｓ２ａ、第１磁気センサ２５ｂの検出信号Ｓ１ｂ、第２磁気センサ２６ｃの検出信号Ｓ２ｃ（図３参照）であることを想定する。

【0049】

角速度算出部６１が、検出信号Ｓ（ｋ－１）がｌｏｗからｈｉｇｈに変化したタイミングｔ（ｋ－１）から、検出信号Ｓ（ｋ）がｌｏｗからｈｉｇｈに変化したタイミングｔ（ｋ）までの間において、所定のカウント間隔Ｔｃ［ｍｓ］でカウントを行ったときのカウント数をｎ１とする。その結果、タイミングｔ（ｋ－１）からタイミングｔ（ｋ）まで要する時間Ｔ１［ｍｓ］は、Ｔｃ×ｎ１で算出される。この場合、タイミングｔ（ｋ）におけるロータ２１の回転数ω（ｋ）［ｒａｄ／ｍｓ］は、（式１）で算出される。（式１）における「θ（ｋ－１）」は、タイミングｔ（ｋ－１）におけるロータ２１の回転角度であり、「θ（ｋ）」は、タイミングｔ（ｋ）におけるロータ２１の回転角度である。また、（式１）における「Ｐｎ」は、ロータ２１が具備する磁石の磁極の対の数であり、すなわち、ロータ２１の極対数である。

【0050】

【数1】

【0051】

そして、角速度算出部６１は、（式１）で算出されるロータ２１の回転数ω（ｋ）を用いて、タイミングｔ（ｋ）から検出信号Ｓ（ｋ＋１）がｌｏｗからｈｉｇｈに変化したタイミングｔ（ｋ＋１）までの時間Ｔ２［ｍｓ］における、ロータ２１の角速度ｄω／ｄｔを（式２）を用いて算出する。なお、停止制御部５２が停止制御を行い、ロータ２１の回転数が減少している場合を想定しているため、ロータ２１の角速度ｄω／ｄｔは、負の値になることを前提としている。

【0052】

【数2】

【0053】

（式２）における「ｎ２」は、タイミングｔ（ｋ）からタイミングｔ（ｋ＋１）までの時間Ｔ２［ｍｓ］において、所定のカウント間隔Ｔｃ［ｍｓ］でカウントを行ったときのカウント数である。そのため、時間Ｔ２は、Ｔｃ×ｎ２で算出される。また、（式２）における「θｈｏｌｅ」は、第１磁気センサ２５及び第２磁気センサ２６が出力する検出信号Ｓ１及び検出信号Ｓ２の電気角である。本実施形態では、「θｈｏｌｅ」は３０°になるように、第１磁気センサ２５及び第２磁気センサ２６が配置される。なお、（式２）における「α」は、下記の（式３）で表される。

【0054】

【数3】

【0055】

本実施形態の角速度算出部６１は、第１磁気センサ２５及び第２磁気センサ２６の検出結果に基づきロータ２１の角速度を算出するため、第１磁気センサ２５のみの検出結果に基づきロータ２１の角速度を算出する比較例と比較して、タイミングｔ（ｋ－１）からタイミングｔ（ｋ）まで要する時間Ｔ１が短くなり、カウント数ｎ１が少なくなる。同様に、本実施形態の角速度算出部６１は、比較例と比較して、タイミングｔ（ｋ）からタイミングｔ（ｋ＋１）まで要する時間Ｔ２が短くなり、カウント数ｎ２が少なくなる。その結果、本実施形態の角速度算出部６１は、比較例と比較して、カウント数ｎ１とカウント数ｎ２との差が小さくなり、（式１）における１／ｎ１と１／ｎ２との差も小さくなる。すなわち、本実施形態の角速度算出部６１は、比較例と比較して、より小さい値のロータ２１の角速度ｄω／ｄｔを求めることができ、ロータ２１の角速度ｄω／ｄｔの分解能が高くなるという効果を奏する。

【0056】

慣性トルク算出部６２は、ロータ２１及び伝達機構４の少なくとも一方の慣性力として、角速度算出部６１が算出したロータ２１の角速度に基づき、慣性トルク値Ｔｉを算出する。慣性トルク値Ｔｉは、ロータ２１及び伝達機構４の少なくとも一方の慣性力によって作用するトルクの値である。より詳細には、慣性トルク値Ｔｉは、停止制御部５２が停止制御を開始した後に、ロータ２１及び伝達機構４の少なくとも一方の慣性力によって、先端工具３１に生じるトルクの値である。

【0057】

本実施形態では、慣性トルク算出部６２は、伝達機構４の慣性力として、角速度算出部６１が算出したロータ２１の角速度に基づき、慣性トルク値Ｔｉを算出する。

【0058】

以下、慣性トルク算出部６２が算出する慣性トルク値Ｔｉの算出限界について、説明する。本開示でいう「慣性トルク値Ｔｉの算出限界」は、慣性トルク算出部６２が慣性トルク値Ｔｉを算出することができる最小単位のことである。

【0059】

慣性トルク算出部６２は、下記の（式４）を用いて、角速度算出部６１が算出したロータ２１の角速度ｄω／ｄｔに基づき、慣性トルク値Ｔｉを算出する。（式１）における「ａ」は、伝達機構４がロータ２１の回転力を減速して出力軸９１に伝達するときの減速比である。また、（式４）における「Ｊｍ」は、ロータ２１の慣性モーメントの値である。

【0060】

【数4】

【0061】

（式４）より、ロータ２１の角速度ｄω／ｄｔの分解能が高くなると、慣性トルク値Ｔｉの算出限界は小さくなる。すなわち、慣性トルク値Ｔｉの算出限界は、角速度算出部６１が第１磁気センサ２５及び第２磁気センサ２６の検出結果に基づきロータ２１の角速度を算出することで、小さくなる。言い換えれば、慣性トルク算出部６２は、角速度算出部６１が第１磁気センサ２５及び第２磁気センサ２６の検出結果に基づきロータ２１の角速度を算出することで、第１磁気センサ２５のみの検出結果に基づきロータ２１の角速度を算出する比較例と比較して、より小さい値の慣性トルク値Ｔｉを算出することができる。

【0062】

より具体的に、慣性トルク値Ｔｉの算出限界について、図６及び図７を用いて説明する。図６に示すグラフＧ１は、電動工具１の締付作業の内容がハードジョイントである場合における、停止制御部５２が停止制御を開始した後のロータ２１の回転数の時間変化である。図６に示すタイミングｔａは、停止制御部５２が停止制御を開始したタイミングであり、タイミングｔｂは、ロータ２１の回転数が０になったタイミングである。言い換えれば、タイミングｔｂは、ロータ２１が完全に停止したタイミングである。

【0063】

また、図７のグラフＧ２は、第１磁気センサ２５及び第２磁気センサ２６の検出結果に基づき算出する慣性トルク値Ｔｉの算出限界と、停止制御部５２が停止制御を開始したタイミングｔａからロータ２１の回転数が０になったタイミングｔｂまでの所要時間ΔＸ（図６参照）と、の関係を示す。すなわち、図７のグラフＧ２は、本実施形態の慣性トルク算出部６２が算出した慣性トルク値Ｔｉの算出限界と、所要時間ΔＸ（図６参照）と、の関係を示す。一方、図７のグラフＧ３は、比較例として、第１磁気センサ２５のみの検出結果に基づき算出する慣性トルク値Ｔｉの算出限界と、所要時間ΔＸと、の関係を示す。

【0064】

一般的に、締付作業がハードジョイントである場合の所要時間ΔＸは、おおよそ数ｍｓ～数十ｍｓのオーダであることが多い。なお、以下の説明では、所要時間ΔＸが１ｍｓの場合を例にして、所要時間ΔＸの間の任意のタイミングにおける慣性トルク値Ｔｉの算出限界を説明する。比較例では、所要時間ΔＸが１ｍｓのときの任意のタイミングにおける慣性トルク値Ｔｉの算出限界Ｔｉ２は、図７に示すように、おおよそ０．３～０．４Ｎｍの範囲に収まる。一方、本実施形態では、所要時間ΔＸが１ｍｓのときの任意のタイミングにおける慣性トルク値Ｔｉの算出限界Ｔｉ１は、おおよそ０．１～０．２Ｎｍの範囲に収まる。言い換えれば、所要時間ΔＸが１ｍｓのとき、本実施形態の慣性トルク算出部６２が任意のタイミングで算出することができる慣性トルク値Ｔｉの最小単位は、おおよそ０．１～０．２Ｎｍである。所要時間ΔＸが１ｍｓのとき、本実施形態の慣性トルク値Ｔｉの算出限界Ｔｉ１は、比較例の慣性トルク値Ｔｉの算出限界Ｔｉ２の略半分になる。

【0065】

締付作業がハードジョイントである場合、所要時間ΔＸが１ｍｓのときに、所要時間ΔＸの間の任意のタイミングにおける慣性トルク値Ｔｉの算出限界は最大になると想定される。そのため、本実施形態では、所要時間ΔＸの間の任意のタイミングにおける慣性トルク値Ｔｉの算出限界は、おおよそ０．１Ｎｍオーダになる。言い換えれば、本実施形態の慣性トルク算出部６２が所要時間ΔＸの間の任意のタイミングで算出することができる慣性トルク値Ｔｉの分解能は、おおよそ０．１Ｎｍオーダになる。

【0066】

以上より、本実施形態の慣性トルク算出部６２は、第１磁気センサ２５のみの検出結果に基づき慣性トルク値Ｔｉを算出する場合と比較して、慣性トルク値Ｔｉの算出限界が小さくなり、慣性トルク値Ｔｉを正確に算出することが可能である。その結果、本実施形態の電動工具１は、締付トルク値を正確に算出できる。

【0067】

（２－８）記憶部
記憶部７は、履歴情報として、モータトルク値と慣性トルク値Ｔｉとの合計値を締付トルク値として記憶する。より詳細には、記憶部７は、履歴情報として、トルク検出部５１が算出したモータトルク値と、慣性トルク算出部６２が算出した慣性トルク値Ｔｉと、の合計値を締付トルク値として記憶する。

【0068】

記憶部７は、例えば、磁気コアメモリや半導体メモリ等の記憶装置である。また、記憶部７は、ＳＳＤ（Solid State Drive）やＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の補助記憶装置であってもよい。
電動工具１の使用者又は管理者は、記憶部７が締付トルク値を記憶しているため、締付作業後に締付トルク値を確認することが可能になるという利点がある。言い換えれば、電動工具１は、正確に算出された締付トルク値のトレーサビリティ機能を有するという利点がある。

【0069】

（３）変形例
以下、本実施形態の変形例を列挙する。以下の変形例は、適宜組み合わせて実現されてもよい。

【0070】

本実施形態の第２磁気センサ２６の個数は、コイル２３の相数と同じである。しかし、第２磁気センサ２６の個数は、コイル２３の相数より多くてもよい。すなわち、第２磁気センサ２６の個数は、少なくともコイル２３の相数と同じ数であればよい。一例として、第２磁気センサ２６の個数は、コイル２３の相数の自然数倍である、６個又は９個であってもよい。

【0071】

電動工具１は、演算部６が演算したロータ２１及び伝達機構４の少なくとも一方の慣性力に基づき、次の締付作業時にモータ２に供給される電力を制御するフィードバック制御部を更に備えていてもよい。より詳細には、フィードバック制御部は、慣性トルク算出部６２が算出した前回の慣性トルク値Ｔｉに基づき、次の締付作業時のモータトルク値が前回の慣性トルク値Ｔｉだけ減少するように、モータ２に供給される電力を制御する。

【0072】

本実施形態の第２磁気センサ２６の検出結果は、演算部６によって慣性力を算出することのみに使用され、回転制御部９３によってモータ２が回転し続けるように制御することには使用されない。しかし、第２磁気センサ２６の検出結果は、回転制御部９３によってモータ２が回転し続けるように制御することには使用されていてもよい。

【0073】

電動工具１は、インパクトドライバに限らず、例えば、インパクトレンチ、ドリルドライバー、ハンマドリル、又はジグソー等でもよい。

【0074】

電動工具１の締付作業の内容は、ソフトジョイントであってもよい。ソフトジョイントとは、例えば、締付対象にゴム等の緩衝部材を挟んで締付部品を締め付ける作業である。

【0075】

ロータ２１が具備する磁石は、永久磁石ではなく電磁石であってもよい。

【0076】

（まとめ）
実施形態に係る第１の態様の電動工具（１）は、モータ（２）と、保持部（３）と、伝達機構（４）と、モータ制御部（５）と、を備える。モータ（２）は、回転動作を行う。保持部（３）は、先端工具（３１）を保持する。伝達機構（４）は、モータ（２）の回転を保持部（３）に伝達する。モータ制御部（５）は、モータ（２）の回転を停止させる。モータ（２）は、ロータ（２１）と、ステータ（２２）と、コイル（２３）と、複数の磁気センサ（２４）と、を有する。ロータ（２１）は、回転可能に構成され、磁石を具備する。ステータ（２２）は、ロータ（２１）の周囲に配置される。コイル（２３）は、ステータ（２２）に巻かれる。複数の磁気センサ（２４）は、ロータ（２１）の回転角度を検出する。複数の磁気センサ（２４）の数は、コイル（２３）の相数よりも多い。モータ制御部（５）は、トルク検出部（５１）と、停止制御部（５２）と、を有する。トルク検出部（５１）は、モータ（２）から保持部（３）に伝達されるトルクの値であるモータトルク値を検出する。停止制御部（５２）は、モータトルク値に基づいて、モータ（２）の回転が停止するようにモータ（２）を制御する停止制御を行う。第１の態様の電動工具（１）は、停止制御部（５２）が停止制御を開始した後に、複数の磁気センサ（２４）の検出結果に基づき、ロータ（２１）及び伝達機構（４）の少なくとも一方の慣性力を演算する演算部（６）を更に備える。

【0077】

この態様によれば、実際に先端工具（３１）に生じる締付トルク値を正確に算出できる、という利点がある。

【0078】

実施形態に係る第２の態様の電動工具（１）では、第１の態様において、演算部（６）は、角速度算出部（６１）と、慣性トルク算出部（６２）と、を有する。角速度算出部（６１）は、複数の磁気センサ（２４）の検出結果に基づき、ロータ（２１）の角速度を算出する。慣性トルク算出部（６２）は、慣性力として、ロータ（２１）の角速度を用いて、慣性力によって作用するトルクの値である慣性トルク値（Ｔｉ）を算出する。

【0079】

この態様によれば、実際に先端工具（３１）に生じる締付トルク値をより正確に算出できる、という利点がある。

【0080】

実施形態に係る第３の態様の電動工具（１）は、第２の態様において、モータトルク値と慣性トルク値（Ｔｉ）との合計値を締付トルク値として記憶する記憶部（７）を更に備える。

【0081】

この態様によれば、電動工具（１）の使用者又は管理者は、正確に算出した締付トルク値を締付作業後に確認することが可能になる、という利点がある。

【0082】

実施形態に係る第４の態様の電動工具（１）では、第１～第３のいずれかの態様において、複数の磁気センサ（２４）は、コイル（２３）の相数と同じ数の第１磁気センサ（２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ）と、第１磁気センサ（２５：２５ａ、２５ｂ、２５ｃ）とは異なる第２磁気センサ（２６：２６ａ、２６ｂ、２６ｃ）と、を含む。

【0083】

この態様によれば、実際に先端工具（３１）に生じる締付トルク値を正確に算出できる、という利点がある。

【0084】

実施形態に係る第５の態様の電動工具（１）では、第４の態様において、第２磁気センサ（２６：２６ａ、２６ｂ、２６ｃ）の検出結果は、演算部（６）によって慣性力を算出することのみに使用される。

【0085】

この態様によれば、モータ（２）に対する制御内容を簡略化することができる、という利点がある。

【0086】

実施形態に係る第６の態様の電動工具（１）では、第４又は第５の態様において、第２磁気センサ（２６：２６ａ、２６ｂ、２６ｃ）の個数は、少なくともコイル（２３）の相数と同じ数である。

【0087】

この態様によれば、第２磁気センサ（２６：２６ａ、２６ｂ、２６ｃ）をコイル（２３）の各相に対応させて配置することができる、という利点がある。

【符号の説明】

【0088】

１ 電動工具
２ モータ
２１ ロータ
２２ ステータ
２３ コイル
２４ 磁気センサ
２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ 第１磁気センサ
２６、２６ａ、２６ｂ、２６ｃ 第２磁気センサ
３ 保持部
３１ 先端工具
４ 伝達機構
５ モータ制御部
５１ トルク検出部
５２ 停止制御部
６ 演算部
６１ 角速度算出部
６２ 慣性トルク算出部
７ 記憶部
Ｔｉ 慣性トルク値

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】