(57)【要約】【課題】  電動工具及びブラシレスモータを提供する。【解決手段】  電動工具１は、ロータ５と、ロータ５の周りに周状に配置された複数のコイル６０１−６１２と、を有するブラシレスモータ２と、複数のコイル６０１のうち、励磁させるコイルを切り替える制御部３と、を備え、制御部３は、同時に励磁させるコイルの数を変更可能であることを特徴としている。【選択図】図４
2014018870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ対のＮ極及びＳ極を有するロータと、前記ロータの周りに周状に配置されたＹ（Ｙは前記Ｘより大きい整数）個のコイルと、を有するブラシレスモータと、
前記Ｙ個のコイルのうち、励磁させるコイルを切り替える制御部と、
を備えた電動工具であって、
前記制御部は、同時に励磁させるコイルの数を変更可能であることを特徴とする電動工具。
【請求項２】
前記制御部は、同時に励磁させるコイルの数を変更した場合であっても、励磁させるコイルは一定のタイミングで切り替え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Ｙ個のコイルのうち複数の第１コイルにそれぞれ接続された複数の第１スイッチング素子と、
前記複数の第１スイッチング素子に接続された第１切替用スイッチング素子と、
前記Ｙ個のコイルのうち複数の第２コイルにそれぞれ接続された複数の第２スイッチング素子と、
前記複数の第２スイッチング素子に接続された第２切替用スイッチング素子と、
を更に備え、
前記制御部は、前記第１切替用スイッチング素子と前記第２切替用スイッチング素子のいずれか一方をオフさせることにより同時に励磁させるコイルの数を変更することを特徴とする請求項１又は２に記載の電動工具。
【請求項４】
ユーザにより操作可能な切替スイッチを更に備え、
前記制御部は、前記切替スイッチが操作された場合に同時に励磁させるコイルの数を変更することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電動工具。
【請求項５】
前記コイルに流れる電流を検出する電流検出部を更に備え、
前記制御部は、前記電流検出部により検出された電流に基づき、同時に励磁させるコイルの数を変更することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電動工具。
【請求項６】
Ｘ対のＮ極及びＳ極を有するロータと、
前記ロータの周りに周状に配置されたＹ（Ｙは前記Ｘより大きい整数）個のコイルと、
前記Ｙ個のコイルのうち複数の第１コイルにそれぞれ接続された複数の第１スイッチング素子と、
前記複数の第１スイッチング素子に接続された第１切替用スイッチング素子と、
前記Ｙ個のコイルのうち複数の第２コイルにそれぞれ接続された複数の第２スイッチング素子と、
前記複数の第２スイッチング素子に接続された第２切替用スイッチング素子と、
を更に備えたことを特徴とするブラシレスモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動工具及びブラシレスモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複数の極を有するロータと、ロータの周囲に配置された複数のコイルを備え、励磁させるコイルを順次切り替えることによりロータを回転させるブラシレスモータが知られている。
【０００３】
また、コイルの結線方法をＹ結線とデルタ結線との間で切り替えることによりブラシレスモータのトルクの大きさを変化させることのできる電動工具も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３４３８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の電動工具では、コイルの結線方法をＹ結線とデルタ結線との間で切り替えた結果、トルクの大きさのみならず、ロータの回転速度までも変化してしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、ロータの回転速度を変化させることなく、トルクの大きさを変更可能な電動工具及びブラシレスモータ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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、Ｘ対のＮ極及びＳ極を有するロータと、前記ロータの周りに周状に配置されたＹ（Ｙは前記Ｘより大きい整数）個のコイルと、を有するブラシレスモータと、前記Ｙ個のコイルのうち、励磁させるコイルを切り替える制御部と、を備えた電動工具であって、前記制御部は、同時に励磁させるコイルの数を変更可能であることを特徴とする電動工具を提供している。
【０００８】
このような構成によれば、ブラシレスモータのトルクの大きさを変更することが可能となる。
【０００９】
また、前記制御部は、同時に励磁させるコイルの数を変更した場合であっても、励磁させるコイルは一定のタイミングで切り替えることが好ましい。
【００１０】
このような構成によれば、ブラシレスモータのトルクの大きさを減少させた場合であっても、ブラシレスモータの回転速度は一定に保つことが可能となる。
【００１１】
また、本発明の電動工具は、前記Ｙ個のコイルのうち複数の第１コイルにそれぞれ接続された複数の第１スイッチング素子と、前記複数の第１スイッチング素子に接続された第１切替用スイッチング素子と、前記Ｙ個のコイルのうち複数の第２コイルにそれぞれ接続された複数の第２スイッチング素子と、前記複数の第２スイッチング素子に接続された第２切替用スイッチング素子と、を更に備え、前記制御部は、前記第１切替用スイッチング素子と前記第２切替用スイッチング素子のいずれか一方をオフさせることにより同時に励磁させるコイルの数を変更することが好ましい。
【００１２】
このような構成によれば、第１切替用スイッチング素子と第２切替用スイッチング素子のいずれか一方をオフさせるという簡単に制御により、同時に励磁させるコイルの数、すなわち、トルクの大きさを変更することが可能となる。
【００１３】
また、本発明の電動工具は、ユーザにより操作可能な切替スイッチを更に備え、前記制御部は、前記切替スイッチが操作された場合に同時に励磁させるコイルの数を変更することが好ましい。
【００１４】
このような構成によれば、同時に励磁させるコイルの数、すなわち、トルクの大きさをユーザの意思に応じて変更することが可能となる。
【００１５】
また、本発明の電動工具は、前記コイルに流れる電流を検出する電流検出部を更に備え、前記制御部は、前記電流検出部により検出された電流に基づき、同時に励磁させるコイルの数を変更することが好ましい。
【００１６】
このような構成によれば、負荷が大きい場合には大きなトルクで作業を行い、負荷が小さい場合には電力を節約することが可能となる。
【００１７】
また、本発明の別の観点によれば、Ｘ対のＮ極及びＳ極を有するロータと、前記ロータの周りに周状に配置されたＹ（Ｙは前記Ｘより大きい整数）個のコイルと、前記Ｙ個のコイルのうち複数の第１コイルにそれぞれ接続された複数の第１スイッチング素子と、前記複数の第１スイッチング素子に接続された第１切替用スイッチング素子と、前記Ｙ個のコイルのうち複数の第２コイルにそれぞれ接続された複数の第２スイッチング素子と、前記複数の第２スイッチング素子に接続された第２切替用スイッチング素子と、を更に備えたことを特徴とするブラシレスモータを提供している。
【００１８】
このような構成によれば、本発明のブラシレスモータと接続された電動工具は、第１切替用スイッチング素子と第２切替用スイッチング素子のいずれか一方をオフさせるという簡単に制御により、同時に励磁させるコイルの数、すなわち、トルクの大きさを変更することが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の電動工具及びブラシレスモータによれば、トルクの大きさを変更することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態による電動工具のブロック図。
【図２】通常の制御を行った場合のブラシレスモータの動作説明図。
【図３】本発明の実施の形態によるブラシレスモータの回路図。
【図４】本発明の実施の形態によるＦＥＴ制御の説明図。
【図５】本発明の実施の形態による制御を行った場合のブラシレスモータの動作説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００２２】
図１に示すように、電動工具１は、ブラシレスモータ２と、ブラシレスモータ２を制御する制御部３と、切替スイッチ４と、を備えている。
【００２３】
図２及び図３に示すように、ブラシレスモータ２は、４個の極（本実施の形態では、２対のＮ極とＳ極）を有する電磁石であるロータ５と、ロータ５の周囲に配置された１２個のコイル６０１−６１２と、１２個のＦＥＴ７０１−７１２と、２個の切替用ＦＥＴ７１３及び７１４と、プラス端子８Ａと、マイナス端子８Ｂと、を備えている。
【００２４】
本実施の形態では、コイル６０１−６１２と、ＦＥＴ７０１−７１２と、切替用ＦＥＴ８１３及び８１４と、は、第１コイル６０１、６０３、６０５、６０７、６０９、６１１と、第１ＦＥＴ７０１−７０６と、第１切替用ＦＥＴ７１３と、から構成される第１コイルセットと、第２コイル６０２、６０４、６０６、６０８、６１０、６１２と、第２ＦＥＴ７０７−７１２と、第２切替用ＦＥＴ７１４と、から構成される第２コイルセットに分類されている。
【００２５】
第１コイルセットと第２コイルセットとは、同様の構成を有しているため、以下では、第１コイルセットを例に説明する。
【００２６】
図３に示すように、第１コイル６０１、６０３、６０５、及び、第１コイル６０７、６０９、６１１は、それぞれＹ結線されている。
【００２７】
第１ＦＥＴ７０１と第１ＦＥＴ７０４は、直列に接続された状態で、プラス端子８Ａとマイナス端子８Ｂの間に第１切替用ＦＥＴ７１３を介して接続されている。同様に、第１ＦＥＴ７０２と第１ＦＥＴ７０５、及び、第１ＦＥＴ７０３と第１ＦＥＴ７０６も、それぞれ、直列に接続された状態で、プラス端子８Ａとマイナス端子８Ｂの間に第１切替用ＦＥＴ７１３を介して接続されている。なお、プラス端子８Ａとマイナス端子８Ｂとの間には、所定の直流電圧が印加されているものとする。
【００２８】
第１ＦＥＴ７０１と第１ＦＥＴ７０４の接点には、第１コイル６０１及び第１コイル６０７が、第１ＦＥＴ７０２と第１ＦＥＴ７０５の接点には、第１コイル６０３及び第１コイル６０９が、第１ＦＥＴ７０３と第１ＦＥＴ７０６の接点には、第１コイル６０５及び第１コイル６１１が、それぞれ接続されている。
【００２９】
このような構成により、例えば、第１切替用ＦＥＴ７１３がオンされた状態で、第１ＦＥＴ７０１及び７０６もオンされた場合には、第１コイル６０１及び６０５、並びに、第１コイル６０７及び６１１に電流が流れ、図４に示すように、第１コイル６０１、６０５、６０７、６１１が励磁されることとなる。
【００３０】
なお、図２に示すように、第１コイル６０１と第１コイル６０５（第１コイル６０７と第１コイル６１１）とは、互いに逆方向に電流が流れるように配置されている。従って、第１コイル６０１と第１コイル６０５（第１コイル６０７と第１コイル６１１）とは、互いに逆の極性に励磁されることとなる。
【００３１】
一方、第１コイル６０１と第１コイル６０７（第１コイル６０５と第１コイル６１１）とは、同方向に電流が流れるように配置されている。従って、第１コイル６０１と第１コイル６０７（第１コイル６０５と第１コイル６１１）とは、同極性に励磁されることとなる。
【００３２】
第１ＦＥＴ７０１−７０６のオン・オフは、制御部３により制御される。詳細には、図４に示すように、制御部３が、一定のタイミング毎にＦＥＴ７０１−７０６のオン・オフを制御することにより、励磁される第１コイル６０１、６０３、６０５、６０７、６０９、６１１が切り替わり、それに伴い、電磁石であるロータ５が回転する。
【００３３】
また、第２コイルセットの第２コイル６０２、６０４、６０６、６０８、６１０、６１２は、第１コイルセットの第１コイル６０１、６０３、６０５、６０７、６０９、６１１の間にそれぞれ配置されている。そして、制御部３は、例えば、隣接する第１コイルセットの第１コイル６０１と第２コイルセットの第２コイル６０２とが同時に励磁するように制御する。これにより、ロータ５は、一方のコイルセットのみで回転される場合に比べて、２倍のトルクで回転されることとなる。
【００３４】
ここで、本実施の形態による電動工具１は、更に、切替スイッチ４を備えており、切替スイッチ４により、ブラシレスモータ２（ロータ５）のトルクの大きさの切替が可能な構成となっている。
【００３５】
詳細には、ユーザにより切替スイッチ４がオンされた場合には、制御部３は、図４に示すように、第１トルク切替用ＦＥＴ７１３と第２トルク切替用ＦＥＴ７１４とを交互にオンさせる。これにより、図５に示すように、切替スイッチ４がオフされている場合には同時に励磁されていた第１コイルと第２コイル（例えば、第１コイル６０１と第２コイル６０２）のうち、一方のみが励磁されることとなり、ブラシレスモータ２のトルクの大きさが半減することとなる。
【００３６】
以上説明したように、本実施の形態による電動工具１では、同時に励磁させるコイルの数を変更可能である。これにより、ブラシレスモータ２のトルクの大きさを変更することが可能となるため、例えば、ディスクグラインダである電動工具１を用いて、ステンレスのように研削焼けを起こしやすい素材を研削する際には、ブラシレスモータ２（ロータ５）のトルクの大きさを半減させることにより、研削焼け等が生じることを防止することが可能となる。
【００３７】
また、本実施の形態による電動工具１では、同時に励磁させるコイルの数を変更した場合であっても、励磁させるコイルは一定のタイミングで切り替える。これにより、ブラシレスモータ２（ロータ５）のトルクの大きさを半減させた場合であっても、ブラシレスモータ２（ロータ５）の回転速度は変化しないこととなるので、研削能力等を維持することが可能となる。
【００３８】
また、本実施の形態による電動工具１では、ブラシレスモータ２に切替用ＦＥＴ７１３及び７１４を設けているので、電動工具１（制御部３）は、切替用ＦＥＴ７１３及び７１４いずれか一方をオフさせるという簡単な制御により、同時に励磁させるコイルの数、すなわち、トルクの大きさを変更することが可能となる。
【００３９】
また、本実施の形態による電動工具１では、切替スイッチ４を備えているため、同時に励磁させるコイルの数、すなわち、トルクの大きさをユーザの意思に応じて変更することが可能となる。
【００４０】
本発明による電動工具は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の改良や変形が可能である。
【００４１】
例えば、上記実施の形態では、同時に励磁させるコイルの数を切替スイッチ４のオン・オフに応じて変更したが、切替スイッチ４を備えず、ブラシレスモータ２にかかる負荷に応じて変更してもよい。具体的には、ブラシレスモータ２（コイル６０１−６１２）に流れる電流を検出する電流検出部を更に設け、電流検出部により検出された電流に基づき、同時に励磁させるコイルの数を変更すればよい。
【００４２】
このような構成によれば、例えば、負荷が大きい場合には大きなトルクで作業を行い、負荷が小さい場合には電力を節約することが可能となる。
【００４３】
また、上記実施の形態では、４極１２コイルのブラシレスモータ２を用いたが、Ｘ対のＮ極及びＳ極を有するロータと、Ｙ（ＹはＸより大きい整数）個のコイルから構成されていれば、他の構成のブラシレスモータが用いられてもよい。
【００４４】
また、３つ以上のコイルセットを有するブラシレスモータを用いる場合には、切替用ＦＥＴをコイルセットの数に応じて設けることにより、ブラシレスモータ２のトルクの大きさを更に段階的に変化させることが可能となる。
【００４５】
また、上記実施の形態では、本発明の第１及び第２スイッチング素子並びに第１及び第２切替用スイッチング素子としてＦＥＴを用いたが、その他のスイッチング素子が用いられてもよい。
【００４６】
また、上記実施の形態では、切替用ＦＥＴ７１３及び７１４は、ブラシレスモータ２内に設けられていたが、ブラシレスモータ２外に設けられていてもよい。
【００４７】
また、上記実施の形態では、コイルはＹ結線されていたが、例えば、デルタ結線のような他の結線方法により結線されてもよい。
【００４８】
また、本発明の電動工具は、ディスクグラインダ以外にも、トルクの大きさの切替に利便性を有するその他の電動工具に適用可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１     電動工具
２     ブラシレスモータ
３     制御部
４     切替スイッチ
５     ロータ
６０１−６１２  コイル
７０１−７１２  ＦＥＴ
７１３、７１４  切替用ＦＥＴ
【図１】
2014018870.tif 000003
【図２】
2014018870.tif 000004
【図３】
2014018870.tif 000005
【図４】
2014018870.tif 000006
【図５】
2014018870.tif 000007