特表 2024-521498 動力工具及び動力工具を動作させる方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-05-31

(54)【発明の名称】動力工具及び動力工具を動作させる方法

(51)【国際特許分類】

   H02K 3/28 20060101AFI20240524BHJP

   H02P 27/06 20060101ALI20240524BHJP

【ＦＩ】

H02K3/28 J

H02P27/06

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023577618

(86)(22)【出願日】2022-06-09

(85)【翻訳文提出日】2023-12-15

(86)【国際出願番号】 EP2022065658

(87)【国際公開番号】W WO2022268513

(87)【国際公開日】2022-12-29

(31)【優先権主張番号】21181111.2

(32)【優先日】2021-06-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】591010170

【氏名又は名称】ヒルティ アクチエンゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】Ｈｉｌｔｉ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ

【住所又は居所原語表記】Ｆｅｌｄｋｉｒｃｈｅｒｓｔｒａｓｓｅ １００， ９４９４ Ｓｃｈａａｎ， Ｌｉｅｃｈｔｅｎｓｔｅｉｎ

(74)【代理人】

【識別番号】110002664

【氏名又は名称】弁理士法人相原国際知財事務所

(72)【発明者】

【氏名】フルカ， フロリアン

(72)【発明者】

【氏名】ヴィスマッハ， ヴァルター

【テーマコード（参考）】

5H505

5H603

【Ｆターム（参考）】

5H505AA13

5H505HB01

5H505HB05

5H603BB01

5H603BB11

5H603CA01

5H603CA05

(57)【要約】

本発明は、モータを有する動力工具であって、モータは、ロータとステータとを含み、ステータは、第１の巻線と第２の巻線とを含み、巻線は、巻線が、比較モータと比較して実質的に全速度であるが、実質的に半分の電力での動力工具のモータの動作を可能にするように設計される、動力工具に関する。比較モータでは、ステータコイルは、連続ワイヤ層で実質的に完全に巻かれる。更なる態様では、本発明は、そのような動力工具を動作させる方法及び動力工具内の２つのアキュムレータ間の電荷平衡化を実施する方法に関する。二重巻線ステータは、動力工具内の２つのアキュムレータ間の電荷平衡化を可能にするために、モータインバータとステータコイルとで構成されるブリッジ回路と合わせて使用され得る。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータ（１２）を有する動力工具（１０）であって、前記モータは、ロータ（１４）とステータ（１６）とを含む、動力工具（１０）において、前記ステータ（１６）は、第１の巻線（７０）と第２の巻線（８０）とを含み、前記巻線（７０、８０）は、前記巻線（７０、８０）が、比較モータの範囲内の速度であるが、前記比較モータと比較して実質的に半分の電力での前記動力工具（１０）の前記モータ（１２）の動作を可能にするように設計され、前記比較モータのステータコイルは、連続巻線で実質的に完全に巻かれることを特徴とする動力工具（１０）。

【請求項2】

第１のアキュムレータ（４０）と第２のアキュムレータ（５０）とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の動力工具（１０）。

【請求項3】

前記ステータ（１６）は、いくつかのステータコイル対（１８）を含み、各ステータコイル対（１８）は、第１のステータコイル（２０）と第２のステータコイル（３０）とを含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の動力工具（１０）。

【請求項4】

ステータコイル対（１８）の前記ステータコイル（２０、３０）は、前記ステータ（１６）内で実質的に互いに対向することを特徴とする、請求項３に記載の動力工具（１０）。

【請求項5】

前記ステータ（１６）は、３つのステータコイル対（１８）を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の動力工具（１０）。

【請求項6】

第１のインバータ（２４）と第２のインバータ（３４）とを有し、及び前記インバータ（２４、３４）は、前記ステータコイル（２０、３０）とブリッジ回路（９０）を形成することを特徴とする、請求項３に記載の動力工具（１０）。

【請求項7】

前記第１の巻線（７０）は、第１のワイヤ層（２２）を含み、及び前記第２の巻線（８０）は、第２のワイヤ層（３２）を含み、各ステータコイル（２０、３０）は、第１のワイヤ層（２２）と第２のワイヤ層（３２）とを含むことを特徴とする、請求項３に記載の動力工具（１０）。

【請求項8】

前記モータ（１２）は、ブラシレスモータであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の動力工具（１０）。

【請求項9】

請求項１又は２に記載の動力工具（１０）を動作させる方法において、前記ステータ（１６）の前記第１の巻線（７０）は、第１のインバータ（２４）によって通電される一方、前記ステータ（１６）の前記第２の巻線（８０）は、第２のインバータ（３４）によって通電され、それにより、全体として、前記比較モータの範囲内の電力は、前記動力工具（１０）の前記モータ（１２）に提供されることを特徴とする方法。

【請求項10】

前記動力工具（１０）の第１のアキュムレータ（４０）と第２のアキュムレータ（５０）との間の電荷平衡化は、両方向において行われ得ることを特徴とする、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

各アキュムレータ（４０、５０）は、インバータ（２４、３４）を割り当てられ、より高い電荷状態を有するアキュムレータ（４０）と、より低い電荷状態を有するアキュムレータ（５０）との間の電荷平衡化は、前記より低い電荷状態を有する前記アキュムレータ（５０）が、それに割り当てられた前記インバータ（２４又は３４）によって動作モードから発電機モードに移行されることで行われることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

動力工具（１０）内の２つのアキュムレータ（４０、５０）間の電荷平衡化を実施する方法において、前記動力工具（１０）は、第１のステータコイル（２０）に通電するための第１のインバータ（２４）と、第２のステータコイル（３０）に通電するための第２のインバータ（３４）とを含み、前記インバータ（２４、３４）は、前記動力工具（１０）の前記アキュムレータ（４０、５０）間の電荷平衡化を実施するようにセットアップされる、前記ステータコイル（２０、３０）とのブリッジ回路（９０）を形成することを特徴とする方法。

【請求項13】

前記ステータコイル（２０、３０）は、第１の巻線（７０）と第２の巻線（８０）とを有するステータ（１６）を形成し、前記電荷平衡化は、電気エネルギーが前記ステータ（１６）の前記第１の巻線（７０）から前記第２の巻線（８０）に又はその逆に伝達されることで行われることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータを有する動力工具であって、モータは、ロータとステータとを含み、ステータは、第１の巻線と第２の巻線とを含み、巻線は、巻線が、比較モータと比較して実質的に全速度であるが、実質的に半分の電力での動力工具のモータの動作を可能にするように設計される、動力工具に関する。比較モータでは、ステータコイルは、連続ワイヤ層で実質的に完全に巻かれる。更なる態様では、本発明は、そのような動力工具を動作させる方法及び動力工具内の２つのアキュムレータ間の電荷平衡化を実施する方法に関する。二重巻線ステータは、動力工具内の２つのアキュムレータ間の電荷平衡化を可能にするために、モータインバータとステータコイルとで構成されるブリッジ回路と合わせて使用され得る。

【背景技術】

【0002】

従来技術では、異なるタイプの作業を実施することができる動力工具が知られている。例えば、ハンマードリル、ノミ、カット若しくはアングルグラインダ、スクリュードライバ又はコアドリルなどが知られており、これらの各々において、工具は、モータによって駆動される。電源は、主電源接続を介して又は電池若しくは蓄電池を用いて提供され得る。

【0003】

そのような動力工具の多数の用途が知られており、そこでは、対応する作業を実行するために高電力が要求される。電源がアキュムレータにより形成される動力工具の場合、作業に必要な電力がアキュムレータの可能な最大出力を超えることが起こり得る。この課題に対応するため、そのような動力工具は、多くの場合、直列又は並列に接続され得る２つのアキュムレータで所望の電力を提供することができるように、２つのアキュムレータのためのインターフェイスを装備される。

【0004】

しかしながら、２つのアキュムレータを備えた動力工具を使用するとき、以下の問題が生じる可能性がある：アキュムレータの一方が完全に又は部分的に放電された場合、全作業期間にわたって動力工具に対して全電力を提供することができない。アキュムレータの一方が完全に放電された場合、アキュムレータから更なる電力を引き出すことができない。したがって、２つのアキュムレータの一方に電荷が残っているにもかかわらず、動力工具での作業を停止する必要があり得る。

【0005】

従来技術では、動力工具内の電気構成要素間の電荷平衡化を可能にし得る方法が知られている。例えば、米国特許第５，６３１，５３４Ａ号明細書は、直列に接続された電池間の電荷平衡化を可能にする電子構成要素の配置を開示している。そのような平衡化方法がデバイス又はアキュムレータレベルで実施される場合、そのような配置に対して例えば様々なスイッチ、ドライバ、インダクタンス及び電流測定デバイスなどの多数の構成要素が必要となる。そのような配置は、製造が複雑であり、エラーが発生しやすい。

【0006】

加えて、既知の平衡化方法では、動力工具が停止しているときにのみ電荷平衡化を行うことができるという問題が先行技術から知られている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

したがって、本発明の目的は、従来技術の上述の欠陥及び欠点を克服し、少なくとも２つのアキュムレータを有する改良された動力工具及び動力工具を動作させる方法を提供することであり、これによりアキュムレータ間の電荷平衡化を可能にする。本発明の特別な関心事は、電荷平衡化が両方向において行われることでもある。当業者は、動力工具のアキュムレータ間の電荷平衡化を少なくとも動作中又は動力工具での作業中にも実施することができる技術的解決策が提供され得る場合も理解するであろう。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この目的は、独立請求項の主題によって達成される。本発明による主題の有利な実施形態は、従属請求項に記載される。

【0009】

第１の態様では、この目的は、モータを有する動力工具によって達成され、モータは、ロータとステータとを含む。ステータは、第１の巻線と第２の巻線とを含み、巻線は、巻線が、比較モータの範囲内の速度であるが、比較モータと比較して実質的に半分の電力での動力工具のモータの動作を可能にするように設計され、比較モータのステータコイルは、連続巻線で実質的に完全に巻かれる。そのような二重巻線ステータの可能な一実施形態を図１に示す。別個のステータコイル対を図２に示す。

【0010】

電気モータの提案された構造では、ロータは、モータの内部に配置され、ステータは、ロータの周囲に配置される。ステータは、例えば、３つのステータコイル対を含み得、ステータコイル対の各々は、第１のステータコイルと第２のステータコイルとから構成され得る。ステータコイルは、特に、動力工具のモータのロータの周囲に円形に配置され得る。本発明の意味では、ステータコイル対のステータコイルは、ステータ内で実質的に互いに対向することが好ましい。したがって、ステータコイルの配置は、例えば、第１のコイル対の第１のコイルに続いて第２のコイル対の第１のコイルが配置され、次いで第３のコイル対の第１のコイルが配置され、次いで第１のコイル対の第２のコイルが配置され、次いで第２のコイル対の第２のコイルが配置され、更に第３のコイル対の第２のコイルが配置されるように構成され得る。

【0011】

本発明に関連して、奇数のステータコイルも設けられ得る。提案された動力工具のステータは、例えば、９つのステータコイルを含むか、又は９つのスロットを有するように設計され得る。本発明の意味では、提案された動力工具のモータのトポロジーは、従来のモータのトポロジーに対応し、そのステータコイルは、例えば、標準的なモータの「半分のサイズ」であることが好ましい。好ましくは、「半分のサイズ」という用語は、ステータコイルに関する本発明に関連して、ステータコイルが巻かれたワイヤが、従来の標準的なモータのステータコイルが巻かれたワイヤの実質的に半分の直径を有することを意味する。換言すれば、ここで提案された動力工具のモータのステータコイルが巻かれるワイヤは、従来の比較モータのステータコイルが巻かれるワイヤの半分の太さである。金属又は誘導材料の結果としてのより少ない量を補償するために、本発明の意味では、提案されたモータのステータコイルが二重に巻かれることが好ましい。本発明の目的のために、これは、例えば、ステータの各歯が従来の標準的なモータと比較して２倍巻かれるか又は２倍の巻数で巻かれることを意味する。

【0012】

本発明の意味では、ステータのステータコイルは、それらの巻線が第１のワイヤ層と第２のワイヤ層とを含むという意味で同一に又は実質的に同一に巻かれ、ワイヤ層は、それらが、比較モータの速度の範囲内の速度であるが、比較モータと比較して実質的に半分の電力での動力工具のモータの動作を可能にするように形成されることが好ましい。比較モータと比較して半分の電力でのモータの動作は、特にステータコイル内に存在し、且つ動力工具のモータのステータの第１の巻線及び第２の巻線を形成する２つのワイヤ層が設けられることによって可能になる。

【0013】

本発明の意味では、ステータコイルは、第１のワイヤ層と第２のワイヤ層とを含むことが好ましく、第１のワイヤ層は、好ましくは、内側ワイヤ層であり、第２のワイヤ層は、好ましくは、外側ワイヤ層である。ワイヤは、好ましくは、銅又は銅合金から構成され得る。提案されたモータのステータコイルのバイファイラ巻線は、本発明の基本的な発想を表す。２つの巻線は、好ましくは、互いに電気的又は直流的に絶縁された２つのコイルを表し、これらは、一緒になって、提案された動力工具のモータのステータコイルを形成する。互いに電気的又は直流的に絶縁された２つの巻線は、好ましくは、ステータの歯の周囲に配置される。

【0014】

本発明の意味では、ステータにおいて互いに隣接して配置された２つのステータコイルの第１のワイヤ層が互いに電気的に導電的に接続されることが好ましい。換言すれば、隣接する２つのステータコイルの第１のワイヤ層間に導電接続が存在する。例えば、第２のステータコイル対のステータコイルの第１のワイヤ層は、一方の側面上で第１のステータコイル対のステータコイルの第１のワイヤ層に接続され得、第２のステータコイル対のステータコイルのこの第１のワイヤ層は、他方の側面上で第３のステータコイル対のステータコイルの第１のワイヤ層に接続される。加えて、ステータの第１のワイヤ層のそれぞれの間に電気的接続が存在し得る。

【0015】

本発明の意味では、ステータが実質的に同一の方法で２回巻かれることが好ましい。本発明の意味では、２つの巻線を有するステータを設けることは、好ましくは、「二重巻線ステータ」と呼ばれる。「二重巻線」は、特にステータの第１の巻線と第２の巻線とによって達成され、巻線は、それぞれワイヤ層を含む。第１のワイヤ層を有する巻線は、ステータコイルの第１の巻線を形成し、第２のワイヤ層を有する巻線は、ステータコイルの第２の巻線を形成する。好ましくは、巻線の各々は、巻線が動力工具モータを全速度及び半電力で動作させることができるように設計される。このように、二重巻線ステータは、２つの個別のモータのように作用するが、ステータ上に配置されるか又は巻かれる。本発明の意味では、２つの巻線の部分電力が比較モータの全電力に実質的に加算され、比較モータのステータコイルが連続ワイヤ層で実質的に完全に巻かれることが好ましい。換言すれば、この最後の従属節は、好ましくは、比較モータに関する本発明に関連して、全又は半電力又は速度が指定されることを意味し、想定される比較モータは、連続ワイヤ層で実質的に完全に巻かれることを特徴とする。

【0016】

本発明の意味では、ステータコイルの第１の巻線は、第１のインバータによって通電される一方、ステータコイルの第２の巻線は、第２のインバータによって通電され、それにより、２つの巻線の合計により、比較モータの範囲内の電力が動力工具のモータに提供されることが可能になることが好ましい。換言すれば、ステータの巻線がインバータによってそれぞれ通電される場合、比較モータの実質的に全電力に近づくことができる。好ましくは、各巻線は、比較モータの全出力の実質的に半分に寄与する。換言すれば、２つの巻線層の各々の寄与は、比較モータの電力の約５０％である。

【0017】

提案された動力工具は、好ましくは、３つ以上のインバータを有することもできる。例えば、動力工具は、３、４、．．．又はｎ個のインバータを有することができ、その場合、提案された動力工具のモータ電力への寄与は、３３％、２５％又は１／ｎ・１００％である。

【0018】

本発明の意味では、比較モータは、２つの巻線又は２つのワイヤ層を含まないが、１つの巻線及び巻線を形成する１つのワイヤ層のみを含むことが好ましい。本発明の意味では、ステータは、３つのステータコイル対を含むことが好ましい。動力工具のモータは、好ましくは、少なくとも２つのモータ位相を有する。

【0019】

本発明の意味では、モータは、ブラシレスモータであることが好ましい。本発明に関連して、それは、好ましくは、電子整流モータであり、これは、本発明の意味では、好ましくは「ＥＣモータ」とも呼ばれる。提案された動力工具のモータのロータは、例えば、ブラシを介して電機子界磁を有し得る。例えば、本発明に関連して、１つのアキュムレータのみを有する既知の動力工具のｎ個の個別のアキュムレータ電子機器を、本発明によるｎ重巻線ステータを有するブラシレスモータを介して互いに接続することができる。本発明の例示的な実施形態では、モータの電力を２倍にするために、２つの個別のアキュムレータ電子機器を、二重巻線ステータを有するＥＣモータを介して互いに接続することができる。その結果、そのような個別のアキュムレータ電子機器は、大量であることにより低コストで入手可能であるため、コストを最適化した新たな動力工具電子機器を得ることができる。本発明の意味では、サブモータ、それぞれの１つのアキュムレータ、１つのインバータ及び電子機器から構成されるサブシステムがモータ全体のステータのシートメタル内の磁束を共有することが好ましい。動力工具は、好ましくは、ｎ個のサブシステムを含み得、サブシステムは、アキュムレータ、電子機器及びモータ内の巻線を含む。その結果、ｎ個のサブシステムを有する動力工具は、ｎ個のアキュムレータ、ｎ個の電子機器及びモータ内のｎ個の巻線を含む。換言すれば、サブシステム、アキュムレータ、電子機器及び動力工具のモータ内の巻線の数は、ステータ鉄内の磁束を共有するサブシステム又はそれらの構成要素に対応する。

【0020】

第２の態様では、本発明は、動力工具を動作させる方法であって、ステータコイルの第１の巻線は、第１のインバータによって通電される一方、ステータコイルの第２の巻線は、第２のインバータによって通電され、それにより、比較モータの範囲内の電力は、動力工具のモータに提供される、方法に関する。提案された動力工具について説明した定義、技術的効果、利点は、提案された動作させる方法に対しても同様に適用される。本発明の意味では、２つのインバータを介して巻線に通電することによってモータの全電力を提供できることが特に好ましく、この全電力は、好ましくは、比較モータの全電力に対応する。第１のインバータ及び第２のインバータに加えて、更なるインバータ、例えば３つ又は４つのインバータを設けることができる。

【0021】

本発明の一実施形態では、２つのスタンドアロン又は独立したインバータが動力工具のモータを介して互いに直列に接続される。インバータは、モータと、それぞれの場合に２つの別個のアキュムレータの１つとの間に配置されることが好ましい。換言すれば、本発明のこの好ましい実施形態では、第１のアキュムレータ、第１のインバータ、モータ、第２のインバータ及び第２のアキュムレータは、互いに直列に接続され得る。特にアキュムレータが異なる電圧レベル又は電荷状態を有する場合、本発明に関連して、電荷平衡化がもたらされる。通常、充電レベルがより低いアキュムレータは、より低い電圧レベルも有する。その結果、電荷又は電気的平衡化電流は、より高い電圧レベルを有する満充電のアキュムレータから、例えばより低い電荷状態及びより低い電圧レベルを有する他のアキュムレータの方向に流れ得る。

【0022】

本発明の意味では、動力工具は、第１のアキュムレータと第２のアキュムレータとを含むことが好ましい。３つ以上のアキュムレータを設けることもでき、本明細書では、通常、見やすくするために２つのアキュムレータが想定される。本発明に関連して提案された二重巻線ステータにより、動力工具のアキュムレータ間の電荷平衡化を特に単純な方法で実施することができる。特に、電荷平衡化を両方向において行うことが可能である。本発明の意味では、空のアキュムレータの電荷を満充電のアキュムレータの充電レベルまで増加させることが好ましい。これは、例えば、アキュムレータから電荷を非対称に引き出すことによって行うことができる。好ましくは、本発明の意味では、電荷の非対称的な引き込みは、例えば、満充電のアキュムレータが、提供される全電力の７０％の割り当てを有する一方、空のアキュムレータが全電力の３０％の割り当てを有することを意味する。このプロセス中、両方のアキュムレータは、空になり続けるが、その程度が異なる。その結果、特定の期間後、少なくとも２つのアキュムレータの均一の充電レベルを達成することができる。

【0023】

本発明の意味では、アキュムレータの１つが一方のパートモータ、すなわちステータコイルが２つの巻線の１つによって形成されるモータによって充電され、他方のパートモータに対して作動することも好ましい可能性がある。換言すれば、本発明のこの例示的な実施形態では、一方のインバータ側が他方のインバータ側に対して作動するため、一方のパートモータは、わずかに制動される。これは、好ましくは、第１のパートモータが発電機モードであることを意味し、その結果、そのアキュムレータを充電することができる。

【0024】

本発明の意味では、動力工具の第１のアキュムレータと第２のアキュムレータとの間の電荷平衡化が両方向において行われ得ることが好ましい。この両方向の電荷平衡化は、特に動力工具が停止しているときに行われ得る。

【0025】

電荷交換の両面性又はその双方向性は、特に、ステータの２つの巻線が、それらに割り当てられたインバータと一緒に完全なＨブリッジ又はブリッジ回路を形成することによって達成される。本発明に関連して、このブリッジ回路が双方向直流／直流コンバータ（ＤＣ－ＤＣコンバータ）、特に降圧／昇圧ＤＣ－ＤＣコンバータのように挙動し、そのような直流／直流コンバータが電流又は電気エネルギーを両方向に「ポンピング」、すなわち伝達することができるという事実が利用される。本発明の意味では、電荷平衡化に必要なインダクタンスは、動力工具のモータのステータコイルによって提供されることが好ましい。変圧器と同様に、電気エネルギーは、一方の巻線から他方の巻線に伝達される。このようにして、動力工具のアキュムレータの電荷差又は異なる電荷状態を平衡化することができる。特に動力工具のモータを直流／直流コンバータ（ＤＣ－ＤＣコンバータ）として使用することにより、動力工具が停止しているとき、説明される電荷平衡化が可能になり得る。

【0026】

本発明の意味では、第１のアキュムレータは、第１の電荷状態を有し、第２のアキュムレータは、第２の電荷状態を有し、動力工具が停止しているとき、上述の電荷平衡化手段により、特にブリッジ回路を用いて電荷状態を平衡化できることが好ましい。例えば、第１のアキュムレータの第１の電荷状態が７５％であり、第２のアキュムレータの第２の電荷状態が２５％である場合、本発明により、その終了時に両方のアキュムレータが約５０％の電荷状態を有するように電荷平衡化を実施することができる。特に、このようにして実施される電荷平衡化により、アキュムレータ内で電荷がよりよく分配され、それにより電荷を利用することができるため、動力工具をより長く効果的に使用することが可能になる。特に、アキュムレータの一方が依然として十分に充電されているにもかかわらず、動力工具での作業を終了しなければならない事態が回避される。

【0027】

本発明の意味では、各アキュムレータは、インバータを割り当てられ、より高い電荷状態を有するアキュムレータと、より低い電荷状態を有するアキュムレータとの間の電荷平衡化は、より低い電荷状態を有するアキュムレータが、それに割り当てられたインバータによって動作モードから発電機モードに移行されることで行われることが好ましい。その結果、より高い電荷状態を有するアキュムレータの容量が有利に活用され得、その結果、電荷平衡化が生じる。より低い電荷状態のアキュムレータの動作モードから発電機モードへの移行は、特により低い電荷状態のアキュムレータのインバータに対して小さい制動トルクを付与することで行われ得る。動力工具のアキュムレータ間の電荷平衡化を実施するこの方法は、有利には、動作中、すなわち動力工具での作業時にも実施することができ、これについては、従来技術では技術的に満足のいくいかなる解決策も存在しなかった。

【0028】

図３は、本発明の好ましい実施形態を示し、例えば、第１の巻線は、第１のインバータを介して第１のアキュムレータに接続される一方、第２の巻線は、第２のインバータを介して第２のアキュムレータに接続される。図３に示される回路では、有利には、動作中及び動力工具が停止しているときの両方で電荷平衡化を可能にすることができる。

【0029】

提案された本発明の利点は、２つのインバータを単純なアキュムレータ電圧に対して設計できることである。これは、小さい電圧で作業するときに特に有利である。

【0030】

本発明の別の重要な利点は、動力工具の一方の側が故障した場合又はアキュムレータが空になった場合、少なくとも部分的に充電された２つのアキュムレータを有する無傷の動力工具と比較して半分のトルクで作業を継続できることである。

【0031】

第３の態様では、本発明は、動力工具内の２つのアキュムレータ間の電荷平衡化を実施する方法に関し、動力工具は、第１のステータコイルに通電するための第１のインバータと、第２のステータコイルに通電するための第２のインバータとを含み、インバータは、動力工具のアキュムレータ間の電荷平衡化を実施するようにセットアップされる、ステータコイルとのブリッジ回路を形成する。上述した定義、技術的効果及び利点は、提案された平衡化又は電荷平衡化方法に対しても同様に適用される。本発明の意味では、ステータコイルは、第１の巻線と第２の巻線とを有するステータを形成し、電荷平衡化は、電気エネルギーがステータの第１の巻線から第２の巻線に又はその逆に伝達されることによって達成されることが好ましい。

【0032】

更なる利点は、以下の図の説明から明らかになるであろう。本発明の例示的な実施形態を図に示す。図、説明及び特許請求の範囲は、多数の特徴を組み合わせて含む。当業者はまた、有用な更なる組み合わせを生成するために、適宜、特徴を個別に検討し、それらを組み合わせるであろう。

【0033】

図では、同一及び類似の構成要素は、同じ参照符号で示されている。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】本発明の好ましい実施形態による二重巻線ステータの例示的な実施形態を示す。

【図2】３つのステータコイル対を有するステータの可能な実施形態を示す。

【図3】２つのアキュムレータを有する二重巻線ステータの例示的な回路を示す。

【発明を実施するための形態】

【0035】

図１は、動力工具１０の提案されたモータ１２の例示的な実施形態を示す（動力工具１０は、図示されていない）。図１では、好ましくはブラシレス電気モータである動力工具１０のモータ１２のロータ１４及びステータ１６を見ることができる。ステータ１６は、一連のステータコイル２０、３０を含み、これらは、例えば、対になって配置され得るか、又はステータコイル対１８を形成し得る。それぞれの場合において、ステータコイルの一方のグループは、好ましくは、第１のステータコイル２０と呼ぶことができ、ステータコイルの他方のグループは、好ましくは、第２のステータコイル３０と呼ぶことができる。動力工具１０のモータ１２のステータ１６は、第１の巻線７０と第２の巻線８０とを含み、巻線７０、８０は、それぞれワイヤ層２２、３２を含む。本発明の意味では、第１の巻線７０は、第１のワイヤ層２２を含み、第２の巻線８０は、第２のワイヤ層３２を含むことが好ましい。各ステータコイル２０、３０は、好ましくは、第１のワイヤ層２２と第２のワイヤ層３２とを含み、ステータコイル２０、３０の第１のワイヤ層２２は、ステータ１６の第１の巻線７０を形成する一方、ステータコイル２０、３０の第２のワイヤ層３２は、ステータ１６の第２の巻線８０を形成する。２つの巻線７０、８０の各々により、動力工具１０は、全速度を達成することができるが、比較モータの動作と比較して半分の電力のみであるように動作させることが可能になる。比較モータは、提案されたモータに実質的に対応するが、比較モータのステータは、１つの巻線、すなわち１つのワイヤ層のみを有する。好ましくは、提案された二重巻線ステータ１６の２つの巻線７０、８０の各々は、インバータ２４、３４によって通電され、動力工具１０のモータ１２のステータ１６の第１の巻線７０は、第１のインバータ２４によって通電される一方、動力工具１０のモータ１２のステータ１６の第２の巻線８０は、第２のインバータ３４によって通電される。その結果、有利には、モータ１２の全電力に近づくことができ、各巻線層７０、８０は、モータ１２の電力に対して約５０％寄与する。

【0036】

加えて、図１は、それぞれの場合に隣接するステータコイル２０、３０の第１のワイヤ層２２間に存在し得る電気ライン６０を示す。電気ラインは、ステータ１６の内部上に配置することができ、それぞれの場合にステータコイル２０、３０内の第１のワイヤ層２２を互いに接続する。動力工具１０のモータ１２のロータ１４は、動力工具１０のモータ１２の内部に配置されるため、ステータ１６の内部は、好ましくは、動力工具１０のモータ１２のロータ１４に面する。図１に示される相互接続は、他の多くの可能性のうちの本発明の例示的な一実施形態に過ぎない。巻線７０、８０から到来するラインは、インバータ２４、３４の各々に１つずつ向かう。動力工具１０のモータ１２は、外部ロータモータでもあり得る。

【0037】

図２は、３つのステータコイル対１８を有する動力工具１０のモータ１２のステータ１６の可能な実施形態を示す。各ステータコイル対１８は、好ましくは、第１のステータコイル２２と第２のステータコイル３２とを含み、この第１のステータコイル２２と第２のステータコイル３２とは、一緒になってステータコイル対１８を形成し、好ましくは動力工具１０のモータ１２のステータ１６において互いに対向して位置する。３つのステータコイル対１８は、図２並びに副図２ａ、２ｂ及び２ｃにおいて、ステータコイル対１８ａ、１８ｂ及び１８ｃとして指定される。

【0038】

図３は、２つのインバータ２４、３４を有する、提案された二重巻線ステータ１６の好ましい実施形態の回路図を示す。動力工具１０のモータ１２のステータ１６は、図３の中央に示されている。文字Ａ、Ｂ、Ｃは、３つのステータコイル対１８ａ、１８ｂ、１８ｃを表す一方、数字１、２は、ステータコイル対１８の第１のステータコイル２２又は第２のステータコイル３２のいずれかを示す。換言すれば、ステータコイルＡ１、Ｂ１、Ｃ１は、ステータコイル対１８の第１のステータコイル２２を形成する一方、ステータコイルＡ２、Ｂ２、Ｃ２は、ステータコイル対１８の第２のステータコイル３２を形成する。第１のステータコイルＡ１、Ｂ１、Ｃ１は、好ましくは、第１のインバータ２４に接続される一方、第２のステータコイルＡ２、Ｂ２、Ｃ２は、好ましくは、第２のインバータ３４に接続される。本発明の意味では、インバータ２４、３４及びステータコイル２０、３０がブリッジ回路９０又はＨブリッジを形成し、このブリッジ回路９０を介して動力工具１０のアキュムレータ４０、５０間の電荷平衡化が可能であり得ることが好ましい。アキュムレータ４０、５０は、図示されていない。これは、特に、動力工具１０のモータ１２が直流／直流コンバータとして使用されるために可能である。これにより、電気エネルギーをステータ１６の第１の巻線７０からステータ１６の第２の巻線８０に又はその逆に伝達することが可能になる。電気エネルギーをステータ１６の一方の巻線７０から他方の巻線８０に伝達することができることにより、エネルギーを一方のアキュムレータ４０から他方のアキュムレータ５０に伝達することもでき、その結果、充電差を平衡化することができる。この電荷平衡化方法は、特に動力工具１０が停止しているときに実施することができる。その特別な利点は、電気エネルギーを両方向に伝達できることである。

【0039】

二重巻線ステータ１６の提案された本発明により、電荷平衡化は、動力工具１０の動作中に実施することもできる。この目的のために、充電されるアキュムレータに接続されるインバータ（例えば、２４）をモータ動作から発電機動作に切り替えることができる。その結果、満充電されたアキュムレータ（例えば、５０）の容量を使用して、より低い電荷状態を有するアキュムレータ（例えば、４０）を再充電することができる。この方法は、特に小さい制動トルクを付与することによって可能となり得る。この制動動作を使用して電気エネルギーを生成することができ、この場合、電気エネルギーは、好ましくは、より低い電荷状態を有するアキュムレータを充電するために使用することができる。特に、発電された電気エネルギーを用いてその容量を充電することができる。このダブルフィードは、事実上、２つのモータを互いに独立して制御できることを意味し、一方のパートモータは、他方のパートモータに対して作動して、それを制動することができる。その結果、一方のパートモータは、有利には、発電機モードに移行し、そのアキュムレータを充電することができる。本発明の意味では、図３において、２つのコイルトライアングルの各々がパートモータを表すことが好ましい。換言すれば、コイルトライアングルの１つは、提案された動力工具１０の第１のパートモータ２０、２４、７０を表し、他のコイルトライアングルは、提案された動力工具１０の第２のパートモータ３０、３４、８０を表す。

【符号の説明】

【0040】

１０ 動力工具
１２ 動力工具のモータ
１４ ロータ
１６ ステータ
１８ ステータコイル対
２０ 第１のステータコイル
２２ 第１のワイヤ層
２４ 第１のインバータ
３０ 第２のステータコイル
３２ 第２のワイヤ層
３４ 第２のインバータ
４０ 第１のアキュムレータ
５０ 第２のアキュムレータ
６０ 電気ライン
７０ 第１の巻線
８０ 第２の巻線
９０ Ｈブリッジ又はブリッジ回路

【図1】

【図2a】

【図2b】

【図2c】

【図3】

【国際調査報告】