特許 7531171 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】

(24)【登録日】2024-08-01

(45)【発行日】2024-08-09

(54)【発明の名称】電動工具

(51)【国際特許分類】

   B25F 5/00 20060101AFI20240802BHJP

   H02P 6/20 20160101ALI20240802BHJP

【ＦＩ】

B25F5/00 C

B25F5/00 G

H02P6/20

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019074387

(22)【出願日】2019-04-09

(65)【公開番号】P2020171980

(43)【公開日】2020-10-22

【審査請求日】2021-12-13

【審判番号】

【審判請求日】2023-03-06

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(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】宮崎 博

【合議体】

【審判長】刈間 宏信

【審判官】大山 健

【審判官】田々井 正吾

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－７７８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－７２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－５０９３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

B25F 5/00

H02P 6/20

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

先端工具を駆動するブラシレス方式のモータと、
前記モータの回転速度を制御するための操作が入力される操作部と、
前記モータの起動開始時は、一定の駆動電圧である起動用電圧パターンの電圧を前記モータに印加し、印加した前記起動用電圧パターンを、前記モータの前記起動開始時から回転開始時までの間、前記モータに印加し続け、前記モータの回転開始後は、前記モータの回転速度を前記モータの目標回転速度に一致するように制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記モータの前記起動開始時に前記操作部に入力された操作量が大きいほど、前記モータの前記起動開始時に前記モータに印加される前記起動用電圧パターンを、より高い駆動電圧の電圧パターンに変化させる、
電動工具。

【請求項2】

前記制御部は、前記操作量に応じて前記目標回転速度を設定し、前記モータの前記起動開始時に設定された前記目標回転速度に応じて、前記モータの前記起動開始時に前記モータに印加される前記起動用電圧パターンを変化させる、
請求項１に記載の電動工具。

【請求項3】

前記制御部は、異なる前記操作量に対応した複数の起動用電圧パターンを有し、
前記制御部は、前記複数の起動用電圧パターンの中から、前記モータの前記起動開始時の前記操作量に対応した起動用電圧パターンを選択し、選択した前記起動用電圧パターンの電圧を前記モータの前記起動開始時に印加する、
請求項１又は２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、電動工具に関し、より詳細には、操作部の操作量でモータの回転速度を変化させる電動工具に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載のモータ駆動制御装置（電動工具）は、モータと、トリガ（操作部）と、トリガの操作量に応じてモータを制御する制御手段（制御部）とを備えている。このモータ駆動制御装置は、モータ起動開始時は、モータを確実に起動させるためにソフトスタート制御を行い、モータ起動後は、トリガの操作量に応じた回転速度となるようにモータを制御する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－１２２８２３

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載のモータ駆動制御装置では、モータ起動開始時にモータに印加される駆動電圧は、ソフトスタート制御用の低い電圧に固定されている。このため、上記のモータ駆動制御装置では、使用者がトリガを一気に引き込んでモータを素早く高速回転させようとしたとき、モータの回転速度を使用者の望む高回転速度に素早く到達させることができない。

【0005】

本開示は、使用者がモータを低速回転させるときは、モータを滑らかな低速回転で制御でき、使用者がモータを高速回転させるときは、モータの回転速度を素早く高回転速度に制御できる電動工具を提供することを目的とする。

【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、操作部と、制御部とを備える。前記モータは、先端工具を駆動するブラシレス方式のモータである。前記操作部には、前記モータの回転速度を制御するための操作が入力される。前記制御部は、前記モータの起動開始時は、一定の駆動電圧である起動用電圧パターンの電圧を前記モータに印加し、印加した前記起動用電圧パターンを、前記モータの前記起動開始時から回転開始時までの間、前記モータに印加し続ける。前記制御部は、前記モータの回転開始後は、前記モータの回転速度を前記モータの目標回転速度に一致するように制御する。前記制御部は、前記モータの前記起動開始時に前記操作部に入力された操作量が大きいほど、前記モータの前記起動開始時に前記モータに印加される前記起動用電圧パターンを、より高い駆動電圧の電圧パターンに変化させる。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、使用者がモータを低速回転させるときは、モータを滑らかな低速回転で制御でき、使用者がモータを高速回転させるときは、モータの回転速度を素早く高回転速度に制御できる、という効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態に係る電動工具の模式的な構成を示す構成図である。

【図2】図２は、同上の電動工具の回路構成図である。

【図3】図３は、同上の電動工具の転流制御を説明するタイミングチャートである。

【図4】図４は、同上の電動工具のトリガスイッチをゆっくりと引き込んだときの動作を説明するタイミングチャートである。

【図5】図５は、同上の電動工具のトリガスイッチを一気に引き込んだときの動作を説明するタイミングチャートである。

【図6】図６は、変形例２の電動工具のデューティ比の時間変化を示すタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本開示の実施形態について説明する。下記の実施形態は、本開示の様々な実施形態の例に過ぎない。また、下記の実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

【0010】

（実施形態）
図１～図５を参照して、本実施形態に係る電動工具１０について説明する。

【0011】

図１を参照して、電動工具１０の概要を説明する。図１に示すように、電動工具１０は、先端工具７をモータ１の駆動力で駆動することで、電動で先端工具７を駆動する工具である。電動工具１０は、モータ１と、電源３と、駆動伝達部４と、出力軸部５と、チャック６と、先端工具７と、トリガスイッチ８（操作部）と、制御部９とを備えている。

【0012】

モータ１は、先端工具７を駆動する駆動源である。モータ１は、例えば複数相（例えば３相）の固定子巻線を有するブラシレスモータである。電源３は、モータ１を駆動する電流を供給する直流電源であり、例えば２次電池等で構成されている。駆動伝達部４は、モータ１の出力（駆動力）を減速して出力軸部５に出力する。出力軸部５は、駆動伝達部４から出力された駆動力で駆動（例えば回転）される部分である。チャック６は、出力軸部５に固定されており、先端工具７が着脱自在に取り付けられる部分である。先端工具７は、ドライバ、ソケット又はドリル等、用途に応じた形に形成されている。各種の先端工具７のうち用途に応じた先端工具７が、チャック６に取り付けられて用いられる。

【0013】

なお、この実施形態の電動工具１０はチャック６を備えることで、先端工具７が、用途に応じて交換可能であるが、先端工具７が交換可能である必要はない。例えば、電動工具１０は、特定の先端工具７のみ用いることができる電動工具であってもよい。

【0014】

トリガスイッチ８は、モータ１の回転速度を制御するための操作が入力される操作部である。トリガスイッチ８でモータ１のオン又はオフが切替可能である。また、トリガスイッチ８の操作量（トリガ操作量）によって、出力軸部５の単位時間当たりの回転速度、つまりモータ１の回転速度が調整可能である。トリガスイッチ８が基準位置から操作力を受けて変位する際の変位量が操作量に該当する。このトリガスイッチ８では、操作量をポテンショメータなどで電圧に変換して取り込み、その電圧を、トリガスイッチ８に入力された操作量として制御部９に出力する。

【0015】

制御部９は、トリガスイッチ８の操作に応じて、電源３からモータ１に印加される電圧を制御することで、モータ１の回転速度を制御する。制御部９は、トリガスイッチ８への操作の入力の有無に応じて、モータ１を回転又は停止させる。制御部９は、トリガスイッチ８の操作量に応じて、モータ１の回転速度を制御する。トリガスイッチ８の操作によってモータ１の回転速度が制御されることで、先端工具７の回転速度が制御される。

【0016】

より詳細には、制御部９は、モータ１を回転駆動するとき、モータ１への電圧印加開始時からモータ１の回転開始時までの間（初期起動期間）、予め決められた起動用電圧パターンの駆動電圧をモータ１に印加する。そして、制御部９は、モータ１が回転開始すると、モータ１が回転駆動されている間（速度制御期間）は、モータ１の回転速度がトリガ操作量に応じて設定された目標回転速度に一致するように、モータ１に印加される駆動電圧を制御する速度制御を行う。

【0017】

ここで、「初期起動期間」とは、モータ１は回転するが、間欠的な回転であり連続的に滑らかに回転しない期間である。「モータ１が回転開始する」とは、モータ１が連続的に滑らかに回転し始めることである。起動用電圧パターンは、モータ１を起動させるためにモータ１に印加する電圧パターンである。

【0018】

更に詳細には、制御部９は、モータ１の起動開始時にモータ１に印加される駆動電圧の電圧パターン（起動用電圧パターン）を、モータ１の起動開始時（すなわちモータ１への電圧印加開始時）のトリガ操作量に応じて、変化させる。そして、制御部９は、モータ１の起動開始時にモータ１に印加した起動用電圧パターンを、初期起動期間の間、モータ１に印加し続ける。すなわち、制御部９は、複数の起動用電圧パターンを択一的に選択可能に構成されている。複数の起動用電圧パターンは、互いに異なる駆動電圧に対応し、かつ、互いに異なるトリガ操作量に対応している。制御部９は、複数の起動用電圧パターンの中から、モータ１の起動開始時のトリガ操作量に対応した起動用電圧パターンを選択し、選択した起動用電圧パターンの駆動電圧を、モータ１の起動開始時にモータ１に印加する。そして、制御部９は、その選択した起動用電圧パターンの駆動電圧を、初期起動期間の間、モータ１に印加し続ける。

【0019】

本実施形態では、複数の起動用電圧パターンは、第１の電圧パターンと第２の電圧パターンとで構成されている。第１の電圧パターンは、モータ１の起動開始時のトリガ操作量が閾値操作量未満の場合の電圧パターンであり、比較的小さい駆動電圧の電圧パターンである。第２の電圧パターンは、モータ１の起動開始時のトリガ操作量が閾値操作量以上の場合の電圧パターンであり、第１の電圧パターンの駆動電圧よりも高い駆動電圧の電圧パターンである。

【0020】

そして、制御部９は、モータ１の起動開始時のトリガ操作量が閾値操作量未満であるときは、使用者がトリガスイッチ８をゆっくりと引き込んだと判断する。この場合は、制御部９は、モータ１をゆっくりと滑らかに回転させるために、モータ１の起動開始時に第１の電圧パターンの駆動電圧をモータ１に印加する。これにより、使用者は、トリガスイッチ８の操作の入力時から、モータ１を滑らかに（すなわちコッキングや高回転速度側へのオーバーシュートを発生させることなく）低回転速度で回転駆動させることができる。また、制御部９は、モータ１の起動開始時のトリガ操作量が上記の閾値操作量以上であるときは、使用者がトリガスイッチ８を素早く引き込んだと判断する。この場合は、制御部９は、モータ１の回転速度を素早く（すなわち比較的短い時間で）上昇させるために、モータ１の起動開始時に第２の電圧パターンの駆動電圧をモータ１に印加する。これにより、使用者は、トリガスイッチ８の操作によって、モータ１を素早く使用者の望む高回転速度に到達させることができる。

【0021】

なお、本実施形態では、トリガスイッチ８への操作入力時からモータ１の起動開始時までの間には、一定時間間隔が設定されている。これにより、使用者がトリガスイッチ８をゆっくりと引き込んだときは、モータ１の起動開始時のトリガ操作量は、比較的小さい操作量となる。また、使用者がトリガスイッチ８を素早く引き込むと、モータ１の起動時のトリガ操作量は、比較的大きい操作量となる。これにより、制御部９は、モータ１の起動開始時のトリガ操作量によって、使用者がトリガスイッチ８をゆっくりと引き込んだか、素早く引き込んだかを判断することができる。

【0022】

図２を参照して、電動工具１０の回路構成を説明する。図２に示すように、電動工具１０は、回路的には、モータ１と、電源３と、トリガスイッチ８と、制御部９とを備えている。

【0023】

モータ１は、回転子１ａと固定子１ｂとを有する。固定子１ｂは、複数相（例えば３相、より詳細にはＵ相、Ｖ相及びＷ相）の固定子巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１と、固定子コア１ｃとを有する。３相の固定子巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１は、互いに結線（図２の例示では星形結線）されている。固定子コア１ｃは、３相の固定子巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１が巻かれる鉄心である。回転子１ａは、複数組（例えば２組）のＮ極及びＳ極を含む永久磁石を有する。２組のＮ極及びＳ極は、回転子１ａの回転方向に９０度毎に交互に配置されている。回転子１ａ及び固定子１ｂは、回転子１ａの回転軸の径方向において相互に対向している。

【0024】

制御部９は、インバータ回路１５と、ドライブ回路１８と、位置検出回路１９と、制御回路２０とを備えている。

【0025】

インバータ回路１５は、ドライブ回路１８からの制御電圧Ｈ１～Ｈ６に応じて、電源３から供給された電圧から３相（Ｕ１相、Ｖ１相、Ｗ１相）電圧を生成し、生成した３相電圧をモータ１の固定子巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に供給する。これにより、モータ１が回転駆動される。

【0026】

インバータ回路１５は、６個のスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６を備えている。スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６は、例えばＮ型のＭＯＳＦＥＴである。スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６は、互いに３相ブリッジ形式に接続されている。スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の各ゲートは、ドライブ回路１８に接続されている。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の間の接続点は、固定子巻線Ｕ１に接続されている。スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の間の接続点は、固定子巻線Ｖ１に接続されている。スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の間の接続点は、固定子巻線Ｗ１に接続されている。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５の各ソースは、往路２２を介して電源３の正極に接続されている。スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６の各ドレインは、復路２３を介して電源３の負極に接続されている。

【0027】

以下の説明では、電源３の正極に接続されたスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５を上段のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５とも記載し、電源３の負極に接続されたスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６を下段のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５とも記載する。固定子巻線Ｕ１に接続されたスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をＵ１相のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２とも記載する。固定子巻線Ｖ１に接続されたスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４をＶ１相のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４とも記載する。固定子巻線Ｗ１に接続されたスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６をＷ１相のスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６とも記載する。

【0028】

ドライブ回路１８は、制御回路２０の制御（転流制御）に応じて、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６のゲートに制御電圧Ｈ１～Ｈ６を印加する。この電圧印加によって、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６が所定の順番でオンオフ制御される。このオンオフ制御によって、電源３から供給された電圧から３相電圧（駆動電圧）が生成され、生成された３相電圧がモータ１に印加されることで、３相電圧に基づく電流がモータ１の固定子巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に流れて、回転子１ａが回転する。すなわちモータ１が回転駆動する。

【0029】

ドライブ回路１８は、制御回路２０の制御（速度制御）に応じて、上段のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５のゲートに、制御電圧Ｈ１，Ｈ３，Ｈ５として、パルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）された制御電圧を印加する。ドライブ回路１８は、制御回路２０の制御に応じて、下段のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６のゲートに、制御電圧Ｈ２，Ｈ４，Ｈ６として、パルス幅変調されていない矩形波の制御電圧を印加する。ドライブ回路１８は、上段のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５に印加されたパルス幅変調された制御電圧のデューティ比を変化させることで、モータ１への電力供給量を制御し、モータ１の回転速度を制御する。デューティ比とは、制御電圧におけるパルス周期とパルス幅との比である。

【0030】

なお、上段のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５のゲートに、制御電圧Ｈ１，Ｈ３，Ｈ５として、パルス幅変調されていない矩形波の制御電圧が印加されてもよい。また、下段のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６のゲートに、制御電圧Ｈ１，Ｈ３，Ｈ５として、パルス幅変調された制御電圧が印加されてもよい。

【0031】

位置検出回路１９は、モータ１の回転子１ａの回転位置を検出する。位置検出回路１９は、複数（例えば３つ）のホール素子１９ａ，１９ｂ，１９ｃを有する。ホール素子１９ａ，１９ｂ，１９ｃは、例えばホールＩＣ（Integrated Circuit）である。ホール素子１９ａ，１９ｂ，１９ｃは、回転子１ａの近傍に配置されている。ホール素子１９ａ，１９ｂ，１９ｃは、永久磁石に対向して回転方向に６０度毎に配置されている。ホール素子１９ａ，１９ｂ，１９ｃは、電磁結合方式により永久磁石からの磁力を検出し、回転子１ａの回転位置を検出する。

【0032】

制御回路２０は、例えばマイクロコンピュータであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read OnlyMemory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を含む。ＲＯＭは、処理プログラム及び制御データを記憶するための記憶部である。ＲＡＭは、データを一時記憶するための記憶部である。

【0033】

制御回路２０は、位置検出回路１９の検出結果及びトリガスイッチ８の操作量（トリガ操作量）に基づいて、ドライブ回路１８を制御する。制御回路２０は、モータ１を回転駆動させる転流制御と、モータ１の回転速度を制御する速度制御とを行う。転流制御では、制御回路２０は、位置検出回路１９の検出結果に基づいて、上述のように３相電圧に基づく電流が固定子巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に流れて回転子１ａが回転するように、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６のゲートに印加される制御電圧Ｈ１～Ｈ６を制御する。これにより、モータ１が回転駆動する。また、速度制御では、制御回路２０は、上述のように上段のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５のゲートに印加される制御電圧Ｈ１，Ｈ３，Ｈ５のデューティ比を、トリガ操作量に応じて変化させる。これにより、トリガ操作量に応じてモータ１の回転速度が制御される。

【0034】

制御回路２０による速度制御は、初期起動期間と速度制御期間とで構成されている。初期起動期間は、上述の通り、モータ１の起動開始時からモータ１の回転開始時までの期間である。速度制御期間は、上述の通り、初期起動期間以降の期間（すなわちモータ１の回転開始時以降の期間）であって、モータ１が滑らかに連続的に回転する期間である。

【0035】

初期起動期間では、制御回路２０は、モータ１の起動開始時に上段のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５のゲートに印加される制御電圧のデューティ比（起動用デューティ比）を、モータ１の起動開始時のトリガ操作量に応じて変化させる。これにより、モータ１の起動開始時にモータ１に印加される駆動電圧の電圧パターン（起動用電圧パターン）が、モータ１の起動開始時のトリガ操作量に応じて変わる。そして、制御回路２０は、初期起動期間の間、電圧印加される上段のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５のゲートに、上記の変更後の起動用デューティ比の制御電圧を印加する。

【0036】

すなわち、制御回路２０は、複数の起動用デューティ比を保有している。複数の起動用デューティ比は、制御回路２０に設けられた所定の記憶部に記憶されている。複数の起動デューティ比は、互いに異なるトリガ操作量に対応し、かつ上記の複数の起動用電圧パターンと一対一に対応している。制御回路２０は、複数の起動用デューティ比のうち、モータ１の起動開始時のトリガ操作量に対応したデューティ比を選択する。そして、制御回路２０は、選択したデューティ比の制御電圧を、モータ１の起動開始時に電圧印加される上段のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５のゲートに印加する。そして、制御回路２０は、初期起動期間の間、電圧印加される上段のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５に、上記の選択した起動用デューティ比を印加する。

【0037】

なお、起動用電圧パターンは、起動用デューティ比でＰＷＭ制御されるスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５がモータ１に印加する駆動電圧である。このため、起動用電圧パターンは、起動用デューティ比と同じＰＷＭ変調された波形である。また、起動用電圧パターンは起動用デューティ比に基づいて形成されるため、制御回路２０が複数の起動用デューティ比を保有するということは、制御回路２０が複数の起動用電圧パターンを保有することと同じである。

【0038】

速度制御期間では、制御回路２０は、トリガ操作量に応じてモータ１の目標回転速度を設定し、モータ１の回転速度が目標回転速度に一致するように、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６に印加される制御電圧のデューティ比を制御する。

【0039】

図３は、制御部９の動作を説明するタイミングチャートである。

【0040】

図３の上段の３つのグラフは、ホール素子１９ａ，１９ｂ，１９ｃから出力される位置検出信号Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃの波形と、固定子巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に発生する誘起電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃとを示す。図３の下段の６つのグラフは、ドライブ回路１８からスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６に印加される制御電圧Ｈ１～Ｈ６の波形を示す。

【0041】

各ホール素子１９ａ，１９ｂ，１９ｃは、回転する回転子１ａの永久磁石からの磁力を検出し、「１」又は「０」の信号値の位置検出信号Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃを出力する。本実施形態では、回転子１ａは２組４極の永久磁石を有するため、各ホール素子１９ａ，１９ｂ，１９ｃから出力される位置検出信号の信号値は、回転子１ａが９０度回転する毎に「１」又は「０」に切り替わる。各ホール素子１９ａ，１９ｂ，１９ｃから出力される位置検出信号の信号値の切り替わる切替タイミングは、互いに３０度ずつずれている。各ホール素子１９ａ，１９ｂ，１９ｃの位置検出信号Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃの信号値は、誘起電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃのゼロクロス点で切り替わる。ゼロクロス点とは、誘起電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃがゼロを通過する時点である。

【0042】

位置検出回路１９は、位置検出信号Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃの信号値の切替タイミングに基づいて、回転子１ａの回転位置を回転角３０度毎に検出する。図３には、回転角３０度毎に位置検出信号Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃの信号値の切り替わる様子が図示されている。

【0043】

制御回路２０は、位置検出回路１９の位置検出信号Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃに基づいて、回転子１ａの回転角が３０度回転する毎に、ドライブ回路１８を介してスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６に印加する制御電圧Ｈ１～Ｈ６を変化させる。

【0044】

図３の例では、時点Ｔ０でモータ１が起動開始され、時点Ｔ２でモータ１が回転開始する場合を想定する。この場合、時点Ｔ０がモータ１の起動開始時となり、時点Ｔ２がモータ１の回転開始時となる。すなわち、時点Ｔ０～Ｔ２の期間が初期起動期間となり、時点Ｔ２以降が速度制御期間となる。制御回路２０は、時点Ｔ０から、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６を転流制御する。その際、制御回路２０は、時点Ｔ０～Ｔ２の期間（初期起動期間）では、ドライブ回路１８を介して、ＰＷＭ制御すべき上段のスイッチング素子（例えばＱ５）に、複数の起動用デューティ比のうち、モータ１の起動開始時（Ｔ０）のトリガ操作量に対応した起動用デューティ比の制御電圧（図３の例ではＨ５）を印加する。

【0045】

そして、時点Ｔ２以降の期間（速度制御期間）では、モータ１が滑らかに連続的に回転し始めるため、制御回路２０は、位置検出回路１９の位置検出信号Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃからモータ１の回転速度を適切に検出可能になる。このため、制御回路２０は、ドライブ回路１８を介して、モータ１の回転速度が目標回転速度に一致するようにスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６に対して速度制御を行う。すなわち、制御回路２０は、トリガ操作量に応じてモータ１の目標回転速度を設定する。そして、制御回路２０は、ドライブ回路１８を介して、ＰＷＭ制御すべき上段のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５に印加される制御電圧Ｈ１，Ｈ３，Ｈ５のデューティ比を、モータ１の回転速度が目標回転速度に一致するように制御する。図３の例では、時点Ｔ２～Ｔ４の期間は、制御回路２０は、ドライブ回路１８を介してスイッチング素子Ｑ３に印加される制御電圧Ｈ３のデューティ比を、モータ１の回転速度が目標回転速度に一致するように制御する。また、時点Ｔ４～Ｔ６の期間は、制御回路２０は、ドライブ回路１８を介してスイッチング素子Ｑ１に印加される制御電圧Ｈ１のデューティ比を、モータ１の回転速度が目標回転速度に一致するように制御する。

【0046】

図４及び図５を参照して、制御部９の動作を更に詳しく説明する。

【0047】

図４及び図５の上段のグラフは、トリガ操作量の時間変化を示す。図４及び図５の中段のグラフは、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５に印加される制御電圧Ｈ１，Ｈ３，Ｈ５のデューティ比の時間変化を示す。図４及び図５の下段のグラフは、モータ１の回転速度の時間変化を示す。

【0048】

以下の説明では、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の制御については、ＰＷＭ制御されるスイッチング素子Ｑ２１，Ｑ３，Ｑ５の制御のみ説明する。

【0049】

まず図４を参照して、使用者がトリガスイッチ８をゆっくり引き込む場合の動作を説明する。使用者がトリガスイッチ８をゆっくりと引き込む場合のトリガ操作量は、一例として、トリガスイッチ８の操作開始時（時点ｔ０）から時点ｔ２までゆっくりと単調増加し、時点ｔ２以降は一定のトリガ操作量Ｌ２になる。

【0050】

制御回路２０は、トリガ操作量に応じて、モータ１の目標回転速度を設定する。モータ１の目標回転速度は、例えば、トリガ操作量に比例する。

【0051】

この動作説明では、トリガスイッチ８の操作が入力開始された時点ｔ０から一定時間経過した時点ｔ１で、制御回路２０が、モータ１を起動開始し、時点ｔ３でモータ１が回転開始する場合を想定する。この場合、時点ｔ１がモータ１の起動開時となり、時点ｔ２がモータ１の回転開始時となる。従って、時点ｔ１～ｔ３までの期間が初期起動期間となり、時点ｔ３以降が速度制御期間となる。

【0052】

時点ｔ１では、制御回路２０は、複数の起動用デューティ比の中から、モータ１の起動開始時ｔ１のトリガ操作量Ｌ１に対応するデューティ比ＥＴ１を選択する。このデューティ比ＤＴ１は、モータ１の起動開始時（時点ｔ１）のトリガ操作量Ｌ１が比較的小さいため、比較的小さいデューティ比である。そして、制御回路２０は、モータ１の起動開始時（時点ｔ１）に、選択した起動用デューティ比ＤＴ１の制御電圧を、ＰＷＭ制御すべきスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５に印加開始する。そして、制御回路２０は、モータ１が回転開始するまで、ＰＷＭ制御すべきスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５のゲートに起動用デューティ比ＤＴ１を印加する。

【0053】

そして、時点ｔ３でモータ１が回転開始すると、制御回路２０は、モータ１の回転速度が目標回転速度ω２に近づくように、ＰＷＭ制御すべきスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５に印加される制御電圧Ｈ１，Ｈ３，Ｈ５のデューティ比をデューティ比ＤＴ２まで一定の割合で上昇させる。なお、目標回転速度ω２は、操作量Ｌ２に対応する目標回転速度である。そして、時点ｔ４でモータ１の回転速度が目標回転速度ω２に到達すると、制御回路２０は、デューティ比をデューティ比ＤＴ２に維持する。これにより、モータ１の回転速度は、回転速度ω２に維持される。

【0054】

この場合の動作では、初期起動期間で用いられる起動用デューティ比ＤＴ１が比較的小さいデューティ比である。このため、モータ１が起動開始したとき、モータ１がコックングや高回転速度側へのオーバーシュートを生じることなく滑らかに低回転速度で回転駆動可能である。

【0055】

次に図５を参照して、使用者がトリガスイッチ８を一気に引き込む場合の動作を説明する。図５の上段、中段及び下段において実線で示すグラフは、本実施形態の電動工具１０に対応するグラフであり、図５の中段及び下段において点線で示すグラフＧ１，Ｇ２は、比較例の電動工具に対応するグラフである。

【0056】

本実施形態の電動工具１０では、使用者がトリガスイッチ８を一気に引き込む場合のトリガ操作量は、一例として、トリガスイッチ８の操作開始時（時点ｔ０）から時点ｔ２ａまで急増して単調増加し、時点ｔ２ａ以降は一定のトリガ操作量Ｌ４になる。

【0057】

制御回路２０は、トリガ操作量に応じて、モータ１の目標回転速度を設定する。モータ１の目標回転速度は、例えば、トリガ操作量に比例する。

【0058】

この動作説明では、トリガスイッチ８の操作が入力開始された時点ｔ０から一定時間経過した時点ｔ１で、制御回路２０が、モータ１を起動開始し、時点ｔ３ａでモータ１が回転開始する場合を想定する。この場合、時点ｔ１がモータ１の起動開時となり、時点ｔ２がモータ１の回転開始時となる。従って、時点ｔ１～ｔ３ａまでの期間が初期起動期間となり、時点ｔ３ａ以降が速度制御期間となる。

【0059】

時点ｔ１では、制御回路２０は、複数の起動用デューティ比の中から、モータ１の起動開始時ｔ１のトリガ操作量Ｌ３に対応するデューティ比ＥＴ３を選択する。このデューティ比ＤＴ３は、モータ起動開始時（時点ｔ１）のトリガ操作量Ｌ３が図４の場合のトリガ操作量Ｌ２よりも大きいため、図４の場合の起動用デューティ比ＤＴ１よりも大きいデューティ比である。そして、制御回路２０は、モータ１の起動開始時（時点ｔ１）に、選択した起動用デューティ比ＤＴ３の制御電圧を、ＰＷＭ制御すべきスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５に印加開始する。そして、制御回路２０は、モータ１が回転開始するまで、ＰＷＭ制御すべきスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５のゲートに起動用デューティ比ＤＴ３を印加する。

【0060】

そして、時点ｔ３ａでモータ１が回転開始すると、制御回路２０は、モータ１の回転速度が目標回転速度ω４に近づくように、ＰＷＭ制御すべきスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５に印加される制御電圧Ｈ１，Ｈ３，Ｈ５のデューティ比を、デューティ比ＤＴ４まで一定の割合で上昇させる。なお、目標回転速度ω４は、トリガ操作量Ｌ４に対応する目標回転速度である。そして、時点ｔ４ａでモータ１の回転速度が目標回転速度ω４に到達すると、制御回路２０は、デューティ比をデューティ比ＤＴ４に維持する。これにより、モータ１の回転速度は、回転速度ω４に維持される。

【0061】

この場合の動作では、初期起動期間で用いられる起動用デューティ比ＤＴ３は、ある程度高いデューティ比（起動用デューティ比ＤＴ１よりも大きいデューティ比）である。このため、初期起動期間でのモータ１の回転速度ω３は、或る程度高い回転速度（回転速度ω１よりも速い回転速度）である。このため、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５に印加する制御電圧Ｈ１，Ｈ３，Ｈ５のデューティ比を、起動用デューティ比ＤＴ３からデューティ比ＤＴ４に素早く（比較的短い時間）に上昇させることができる。これにより、モータ１の回転速度を、回転速度ω３から回転速度ω４に素早く上昇させることができる。この結果、使用者がトリガスイッチ８を一気に引き込んだとき、それに合わせて、モータ１の回転速度を素早く使用者が望む高速回転速度ω４に上昇させることができる。

【0062】

これに対し、図５の点線のグラフＧ１，Ｇ２に示すように、比較例の電動工具（すなわち従来の電動工具）では、初期起動期間で用いられる起動用デューティ比（図５の中段のグラフＧ１）は、トリガ操作量に関係なく一定のデューティ比（例えばＤＴ１）である。このため、使用者がトリガスイッチ８を一気に引き込んでも、初期起動期間で用いられる起動用デューティ比は、デューティ比ＤＴ１である。従って、速度制御期間で用いられるデューティ比を、モータの回転開始時（ｔ３ａ）からデューティ比ＤＴ４へと一定の割合で上昇させると、デューティ比は時点ｔ５にデューティ比ＤＴ４に到達する。すなわち、比較例の電動工具での到達時点ｔ５は、本実施形態の電動工具１０の場合の到達時点ｔ４ａよりも遅い。この結果、比較例の電動工具では、使用者がトリガスイッチ８を一気に引き込んでも、モータの回転速度（図５の下段のグラフＧ２）が使用者の望む回転速度ω４に到達する時点ｔ５が本実施形態の電動工具１０の場合の到達時点ｔ４ａよりも遅い。

【0063】

（変形例）
以下、上記の実施形態の変形例を説明する。上記の実施形態は、本発明の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。また、以下に説明する変形例では、上記の実施形態と同じ点については同符号を付して説明を省略し、上記の実施形態と異なる点を中心に説明する。

【0064】

（変形例１）
上記の実施形態では、制御部９は、モータ１の起動開始時にモータ１に印加する起動用電圧パターンを、モータ１の起動開始時のトリガ操作量に応じて変化させるが、モータ１の起動開始時のモータ１の目標回転速度に応じて変えてもよい。なお、モータ１の目標回転速度は、制御部９によって、トリガ操作量に応じて設定される。例えば、モータ１の目標回転速度は、トリガ操作量が大きいほど速い回転速度に設定され、トリガ操作量が小さいほど低い回転速度に設定される。このため、モータ１の起動開始時にモータ１に印加する起動用電圧パターンを、モータ１の起動開始時の目標回転速度に応じて変えても、実施形態１と同様の効果を得ることができる。

【0065】

（変形例２）
上記の実施形態では、初期起動期間にモータ１に印加される起動用電圧パターンは、一定である。すなわち、初期起動期間にＰＷＭ制御されるスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５のゲートに印加される起動用デューティ比は、一定である。ただし、初期起動期間の途中で、起動用電圧パターンを変化させもよい。すなわち、初期起動期間の途中で、起動用デューティ比を変化させてもよい。

【0066】

例えば、モータ１の起動開始時に印加された起動用デューティ比によって、モータ１が全く回転しない場合を想定する。この場合は、図６に示すように、モータ１の起動開始時（ｔ１）から一定時間経過毎に、起動用デューティ比を徐々に（すなわち一定量ずつ）大きくなるように変化させてもよい。図６の例では、初期起動期間の起動用デューティ比は、モータ１の起動開始時（ｔ１）ではデューティ比ＤＴ３であり、一定時間経過後の時点ｔ６ではデューティ比ＤＴ３ａ（＞ＤＴ３）に変化される。なお、図６の例では、起動用デューティ比を徐々に大きくなるように変化させるが、起動用デューティ比を徐々に小さくなるように変化させてもよい。

【0067】

この変形例によれば、初期起動期間の途中で起動用電圧パターンを変化させることで、モータ１の起動開始後にモータ１に印加される駆動電圧を、モータ１が回転し始めるのに適した電圧に調整できる。

【0068】

（変形例３）
変形例２において、初期起動期間の途中で起動用電圧パターンを変化させるとき、その起動用電圧パターンをトリガ操作量に応じて変えてもよい。すなわち、初期起動期間の途中で起動用デューティ比を変化させるとき、その起動用デューティ比をトリガ操作量に応じて変えてもよい。例えば、トリガ操作量が一気に引き込まれたときは、初期起動期間において、起動用デューティ比を、より速くより大きなデューティ比になるように変えてもよい。また、トリガ操作量がゆっくりと引き込まれたときは、初期起動期間において、起動用デューティ比を、よりゆっくりとより大きなデューティ比になるように変えてもよい。この変形例によれば、モータ１の起動開始後に、起動用電圧パターンをトリガ操作量に応じて変化させることができる。

【0069】

（まとめ）
第１の態様の電動工具（１０）は、モータ（１）と、操作部（８）と、制御部（９）とを備える。モータ（１）は、先端工具（７）を駆動するブラシレス方式のモータである。操作部（８）には、モータ（１）の回転速度を制御するための操作が入力される。制御部（９）は、モータ（１）の起動開始時（ｔ１）は、起動用電圧パターンの電圧をモータ（１）に印加する。制御部（９）は、モータ（１）の回転開始後（ｔ３以降）は、モータ（１）の回線速度をモータ（１）の目標回転速度（ω２，ω４）に一致するように制御する。制御部（９）は、モータ（１）の起動開始時（ｔ１）に操作部（８）に入力された操作量（Ｌ１，Ｌ３）に応じて、モータ（１）の起動開始時（ｔ１）にモータ（１）に印加される起動用電圧パターンを変化させる。

【0070】

この構成によれば、モータ（１）の起動開始時（ｔ１）にモータ（１）に印加される起動用電圧パターンを、モータ（１）の起動開始時（ｔ１）の操作量（Ｌ１，Ｌ３）に応じて変化させることができる。これにより、使用者が操作部（８）をゆっくり引き込んでモータ（１）を低速回転させるときは、モータ（１）の回転速度を、モータ（１）の回転開始時（ｔ３）からコッキングや高速回転側へのオーバーシュートを発生させることなく滑らかな低速回転に制御できる。また、使用者が操作部（８）を一気に引き込んでモータ（１）を高速回転させるときは、モータ（１）の回転速度を使用者の望む高回転速度（ω４）に素早く到達させることができる。

【0071】

第２の態様の電動工具（１０）では、第１の態様において、制御部（９）は、操作部（８）の操作量（Ｌ１～Ｌ４）に応じて目標回転速度（ω１～ω４）を設定し、モータ（１）の起動開始時（ｔ１）に設定された目標回転速度（ω１，ω３）に応じて、モータ（１）の起動開始時（ｔ１）にモータ（１）に印加される起動用電圧パターンを変化させる。

【0072】

この構成によれば、モータ（１）の目標回転速度（ω１，ω３）に応じて、起動用電圧パターンを変化させることができる。

【0073】

第３の態様の電動工具（１０）では、第１又は第２の態様において、制御部（９）は、モータ（１）の起動開始時（ｔ１）から回転開始時（ｔ３，ｔ３ａ）までの初期起動期間の途中で起動用電圧パターンを変化させる。

【0074】

この構成によれば、初期起動期間の途中で起動用電圧パターンを変化させることで、モータ（１）の起動開始後（ｔ１以降）にモータ（１）に印加される駆動電圧を、モータ（１）が回転し始めるのに適した電圧に調整できる。

【0075】

第４の態様の電動工具（１０）では、第３の態様において、制御部（９）は、初期起動期間の途中で、操作部（８）に入力された操作量に応じて、起動用電圧パターンを変化させる。

【0076】

この構成によれば、モータ（１）の起動開始後（ｔ１以降）に、起動用電圧パターンを、操作部（８）の操作量に応じて変化させることができる。これにより、使用者が操作部（８）を一気に引き込んでモータ（１）を高速回転させるときは、起動用電圧パターンの電圧を操作部（８）の操作量に応じて大きくできる。この結果、モータ（１）の回転開始時（ｔ３ａ）を早めて、モータ（１）の回転速度を使用者の望む高回転速度（ω４）により素早く到達させることができる。

【0077】

第５の態様の電動工具（１０）では、第１～第４の態様の何れか１つの態様において、制御部（９）は、異なる操作量に対応した複数の起動用電圧パターンを有する。制御部（９）は、複数の起動用電圧パターンの中から、モータ（１）の起動開始時（ｔ１）の操作量（Ｌ１，Ｌ３）に対応した起動用電圧パターンを選択し、選択した起動用電圧パターンをモータ（１）の起動開始時（ｔ１）にモータ（１）に印加する。

【0078】

この構成によれば、簡単な処理で、操作量に応じて起動用電圧パターンを変化させることができる。

【符号の説明】

【0079】

１ モータ
７ 先端工具
８ 操作部
９ 制御部
１０ 電動工具
Ｌ１～Ｌ４ 操作量
ｔ１ モータの起動開始時
ｔ３，ｔ３ａ モータの回転開始時
ω１～ω４ 目標回転速度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】