(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、
第１電源電圧実効値を有する第１交流電源及び前記第１電源電圧実効値より大きい第２電源電圧実効値を有する第２交流電源のうち何れか一方の交流電源から入力される電源電圧を整流する整流回路部と、
該整流回路部から出力される整流電圧を前記モータに駆動電力として供給する供給手段と、を有し、
入力された前記電源電圧の電源電圧実効値が前記第２電源電圧実効値の場合、前記第１電源電圧実効値の場合よりも前記モータのデューティ比の最大値を小さくすることを特徴とする電動工具。
【請求項２】
前記交流電源が前記第１交流電源の場合と前記第２交流電源の場合とを比較すると、前記整流電圧が最大となるタイミングにおける前記デューティ比は、前記第１交流電源の場合よりも前記第２交流電源の場合の方が小さいことを特徴とする請求項１記載の電動工具。
【請求項３】
前記交流電源の前記電源電圧実効値が大きいほど前記デューティ比を小さくすることを特徴とする請求項１または２記載の電動工具。
【請求項４】
前記交流電源の前記電源電圧実効値が所定電圧までは前記デューティ比を一定とし、前記所定電圧より大きい場合には前記交流電源の前記電源電圧実効値が大きいほど前記デューティ比を小さくすることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の電動工具。
【請求項５】
前記整流電圧が電圧閾値を超えたら前記デューティ比を小さくすることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の電動工具。
【請求項６】
前記整流電圧が前記電圧閾値を超えたら所定時間だけ前記デューティ比を小さくすることを特徴とする請求項５記載の電動工具。
【請求項７】
前記デューティ比を小さくしてから所定時間経過後に前記デューティ比を大きくすることを特徴とする請求項６記載の電動工具。
【請求項８】
前記デューティ比を小さくした後に前記整流電圧が前記電圧閾値より小さくなったら前記デューティ比を大きくすることを特徴とする請求項５記載の電動工具。
【請求項９】
前記デューティ比を小さくする前のデューティ比に戻すことを特徴とする請求項７または８記載の電動工具。
【請求項１０】
前記モータに流れる電流が電流閾値を超えたら前記デューティ比を小さくすることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の電動工具。
【請求項１１】
前記デューティ比を小さくした後に前記電流が前記電流閾値より小さくなったら前記デューティ比を大きくすることを特徴とする請求項１０記載の電動工具。
【請求項１２】
前記デューティ比を小さくする前のデューティ比に戻すことを特徴とする請求項１１記載の電動工具。
【請求項１３】
前記電流閾値は前記交流電源の前記電源電圧実効値が大きいほど小さく設定されることを特徴とする請求項１０乃至１２の何れか１項に記載の電動工具。
【請求項１４】
前記交流電源のゼロクロスを検出し、前記ゼロクロスの検出からの経過時間が第１時間を超えると前記デューティ比を小さくし、前記経過時間が前記第１時間より長い第２時間を超えると前記デューティ比を大きくすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電動工具。
【請求項１５】
前記第１時間は前記交流電源の前記電源電圧実効値が大きいほど短く設定されることを特徴とする請求項１４記載の電動工具。
【請求項１６】
前記整流電圧は平滑されずに前記供給手段に供給されることを特徴とする請求項１乃至１５の何れか１項に記載の電動工具。
【請求項１７】
モータと、
電源から前記モータに駆動電力を供給する供給手段と、
前記駆動電力の実効値を変更する変更手段を有し、前記モータに流れる電流値が所定の電流値を超える過電流の発生を抑制する抑制手段と、
前記供給手段に入力される交流電力のゼロクロスを検出するゼロクロス検出手段と、を有し、
前記変更手段は、前記ゼロクロスの検出からの経過時間が第１時間閾値を超えると、前記実効値を低下させ、前記経過時間が前記第１時間閾値よりも長い第２時間閾値を超えると、前記実効値を上昇させることを特徴とする電動工具。
【請求項１８】
前記供給手段に入力される電流値を検出する電流検出手段を更に有し、
前記変更手段は、検出された前記電流値が電流閾値を超えると、前記実効値を低下させることを特徴とする請求項１７に記載の電動工具。
【請求項１９】
前記電源の電源電圧実効値を検出する電源電圧検出手段を更に有し、
前記変更手段は、検出された前記電源電圧実効値に応じて前記電流閾値を設定することを特徴とする請求項１８に記載の電動工具。
【請求項２０】
前記供給手段に入力される電圧瞬時値を検出する入力電圧検出手段を更に有し、
前記変更手段は、検出された前記電圧瞬時値が電圧閾値を超えると、前記実効値を低下させることを特徴とする請求項１７に記載の電動工具。
【請求項２１】
前記電源の電源電圧実効値を検出する電源電圧検出手段を更に有し、
前記変更手段は、検出された前記電源電圧実効値に応じて前記電圧閾値を設定することを特徴とする請求項２０に記載の電動工具。
【請求項２２】
前記電源の電源電圧実効値を検出する電源電圧検出手段と、前記交流電力の半周期を検出する周期検出手段と、を更に有し、
前記変更手段は、検出された前記電源電圧実効値に応じて、前記第１時間閾値を設定し、検出された前記半周期から前記第２時間閾値を減じた値を第２時間閾値として設定することを特徴とする請求項１７に記載の電動工具。
【請求項２３】
前記供給手段は、インバータ回路であり、前記変更手段は、前記インバータ回路により前記モータに供給される前記駆動電力のデューティ比を変更することを特徴とする請求項１７乃至２２の何れか１項に記載の電動工具。
【請求項２４】
前記電源は交流電源であり、
前記供給手段は前記交流電源の電圧を平滑せずに前記モータに供給することを特徴とする請求項１７乃至２３の何れか１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、商用交流電源により駆動されるモータを有する電動工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
商用交流電源に接続して使用される電動工具では、従来、商用交流電源からの交流電力が整流回路により整流された後、平滑コンデンサにより平滑され、インバータ回路に供給される。そして、インバータ回路からモータに所定の駆動電力が出力され、モータが駆動されることとなる。  【０００３】
また、近年、平滑コンデンサを設けない小型の電動工具が普及しつつある。この種の電動工具では、交流電圧の最大振幅のタイミングで、モータに流れる電流値が跳ね上がることが知られている。  【０００４】
ところで、商用交流電源は国によって電圧の規格が異なる。そのため、例えば１００Ｖ仕様の電動工具を２００Ｖの高電圧の商用交流電源に接続して使用した場合、上記した跳ね上がりの結果、モータに流れる電流値がモータ駆動のためのスイッチング素子の最大定格値を超えてしまい、スイッチング素子が破損する虞があった。  【０００５】
このような問題を解決すべく、下記特許文献１には、電源電圧に応じてモータ制御を変更する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−３１７５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記した従来技術では、電源電圧が高い場合、モータの通電率を低下させると共に、駆動時間を短くするため、通常の１００Ｖの商用交流電源に接続して使用する時よりも、更にモータの駆動電力が下がるという問題があった。  【０００８】
そのため、異なる電源電圧に対しても、モータの駆動電力を維持しつつ、スイッチング素子の破損を防止可能な電動工具が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る電動工具は、モータと、第１電源電圧実効値を有する第１交流電源及び第１電源電圧実効値より大きい第２電源電圧実効値を有する第２交流電源のうち何れか一方の交流電源から入力される電源電圧を整流する整流回路部と、該整流回路部から出力される整流電圧をモータに駆動電力として供給する供給手段と、を有し、入力された電源電圧の電源電圧実効値が第２電源電圧実効値の場合、第１電源電圧実効値の場合よりもモータのデューティ比の最大値を小さくすることを特徴とする。
また、本発明に係る電動工具は、モータと、商用電源からの入力電圧を整流する整流回路部と、整流回路部から出力される整流電圧をモータに駆動電力として供給する供給手段と、を有し、商用電源の電圧に応じてモータのデューティ制御を変更することを特徴とする。
【００１０】
このような構成によれば、最適に設計された入力電圧以外の電源環境においても、モータに流れる電流の跳ね上がりを抑制可能となるので、スイッチング素子の破損を防止することができる。【００１１】
上記した電動工具は、商用電源の電圧に応じてモータに供給されるデューティ比を変更することが好ましい。  【００１２】
このような構成によれば、商用電源の電圧が異なる場合も、モータに供給されるデューティ比を適切に変更可能となるので、スイッチング素子の破損を防止できる。  【００１３】
また、商用電源の電圧が第１電圧値の場合に第１デューティ比とし、第１電圧値より大きい第２電圧値の場合に第１デューティ比より小さい第２デューティ比としても良い。  【００１４】
このような構成によれば、商用電源の電圧値に応じて、モータに供給されるデューティ比を適切に変更できるので、スイッチング素子の破損を確実に防止可能となる。例えば、電圧実効値が１００Ｖの商用電源に対して、デューティ比を１００％とし、電圧実効値が２００Ｖの商用電源に対して、デューティ比を５０％とすることが好ましい。  【００１５】
また、商用電源の電圧が大きいほどデューティ比を小さくしても良い。【００１６】
このような構成によれば、商用電源の電圧に応じてデューティ比が適切に変更されるので、異なる電源環境においても、モータに流れる電流の跳ね上がりを抑制して、スイッチング素子の破損を防止することができる。  【００１７】
商用電源の電圧が所定電圧まではデューティ比を一定とし、所定電圧より大きい場合には商用電源の電圧が大きいほどデューティ比を小さくしても良い。  【００１８】
このような構成によれば、所定電圧まではデューティ比が一定に維持されるので、駆動電力を維持可能となる。また、所定電圧を超えるとデューティ比が変更されるので、スイッチング素子の破損を防止可能となる。  【００１９】
上記した電動工具において、整流電圧が電圧閾値を超えたらデューティ比を小さくすることが好ましい。【００２０】
このような構成によれば、整流電圧が電圧閾値を超えると、モータに流れる電流値を下げるべく制御されるので、電流の跳ね上がりによるスイッチング素子の破損を確実に防止可能となる。【００２１】
また、整流電圧が電圧閾値を超えたら所定時間だけデューティ比を小さくしても良い。  【００２２】
このような構成によれば、駆動電力を維持しつつ、スイッチング素子の破損を防止可能となる。  【００２３】
また、デューティ比を小さくしてから所定時間経過後にデューティ比を大きくしても良い。  【００２４】
このような構成によれば、スイッチング素子の破損を防止しつつ、駆動電力の過度な低下を回避可能となる。  【００２５】
デューティ比を小さくした後に整流電圧が電圧閾値より小さくなったらデューティ比を大きくしても良い。【００２６】
このような構成によれば、スイッチング素子の破損を確実に防止しつつ、駆動電力の低下を最小限に抑えることができる。  【００２７】
また、デューティ比を小さくする前のデューティ比に戻すことが好ましい。【００２８】
このような構成によれば、駆動電力の維持が可能となる。  【００２９】
上記した電動工具において、モータに流れる電流が電流閾値を超えたらデューティ比を小さくすることが好ましい。  【００３０】
このような構成によれば、モータに流れる電流が電流閾値を超えると、電流値を下げるべく制御されるので、スイッチング素子の最大定格値を超える過電流の発生を抑制可能となり、スイッチング素子の破損を防止できる。【００３１】
デューティ比を小さくした後に電流が電流閾値より小さくなったらデューティ比を大きくしても良い。  【００３２】
このような構成によれば、スイッチング素子の破損を確実に防止しつつ、駆動電力の低下を最小限に抑えることができる。  【００３３】
また、デューティ比を小さくする前のデューティ比に戻すことが好ましい。【００３４】
このような構成によれば、駆動電力の維持が可能となる。  【００３５】
電流閾値は商用電源の電圧が大きいほど小さく設定されることが好ましい。【００３６】
このような構成によれば、商用電源の電圧に応じて電流閾値が変更されるので、異なる電源環境においても、モータに流れる電流の跳ね上がりを確実に抑制して、スイッチング素子の破損を防止することができる。  【００３７】
上記した電動工具において、交流電源のゼロクロスを検出し、ゼロクロスの検出からの経過時間が第１時間を超えるとデューティ比を小さくし、経過時間が第１時間より長い第２時間を超えるとデューティ比を大きくすることが好ましい。  【００３８】
このような構成によれば、ゼロクロスからの経過時間に応じて、デューティ比の変更が行われるので、簡易な制御により駆動電力の維持及びスイッチング素子の破損防止が可能となる。  【００３９】
また、第１時間は交流電源の電圧が大きいほど短く設定されることが好ましい。  【００４０】
このような構成によれば、電源環境が異なる場合も、スイッチング素子の破損を防止可能となる。【００４１】
上記した電動工具において、整流電圧は平滑されずに供給手段に供給されることを特徴とする。  【００４２】
このような構成によれば、異なる電源環境に対応可能な小型の電動工具を提供可能となる。  【００４３】
また、本発明に係る電動工具は、モータと、電源からモータに駆動電力を供給する供給手段と、モータに流れる電流値が所定の電流値を超える過電流の発生を抑制する抑制手段とを有することを特徴とする。  【００４４】
このような構成によれば、スイッチング素子の最大定格値を超える過電流の発生を抑制可能となるので、スイッチング素子の破損を防止することができる。  【００４５】
上記した電動工具において、抑制手段は、駆動電力の実効値を変更する変更手段を有しても良い。【００４６】
このような構成によれば、モータに供給される駆動電力を適切に変更できるので、スイッチング素子の破損を防止しつつ、モータの駆動電力を維持することができる。  【００４７】
上記した電動工具は、供給手段に入力される電流値を検出する電流検出手段を更に有することもできる。この場合、変更手段は、検出された電流値が電流閾値を超えると、実効値を低下させることが好ましい。  【００４８】
このような構成によれば、供給手段に流れる電流値が電流閾値を超えると、モータに流れる電流値を下げるべく制御されるので、過電流の発生を抑制して、スイッチング素子の破損を確実に防止可能となる。  【００４９】
また、電源の電源電圧実効値を検出する電源電圧検出手段を更に有しても良い。この場合、変更手段は、検出された電源電圧実効値に応じて電流閾値を設定することが好ましい。  【００５０】
このような構成によれば、電源電圧が異なる場合も、駆動電力を維持しつつ、スイッチング素子の破損を防止可能となる。【００５１】
上記した電動工具は、供給手段に入力される電圧瞬時値を検出する入力電圧検出手段を更に有することもできる。この場合、変更手段は、検出された電圧瞬時値が電圧閾値を超えると、実効値を低下させることが好ましい。  【００５２】
このような構成によれば、供給手段に入力される電圧瞬時値が電圧閾値を超えると、モータに流れる電流値を下げるべく制御されるので、過電流によるスイッチング素子の破損を確実に防止可能となる。  【００５３】
また、電源の電源電圧実効値を検出する電源電圧検出手段を更に有しても良い。この場合、変更手段は、検出された電源電圧実効値に応じて電圧閾値を設定することが好ましい。  【００５４】
このような構成によれば、電源電圧が異なる場合も、駆動電力を維持しつつ、スイッチング素子の破損を防止可能となる。  【００５５】
上記した電動工具は、供給手段に入力される交流電力のゼロクロスを検出するゼロクロス検出手段を更に有することもできる。この場合、変更手段は、ゼロクロスの検出からの経過時間が第１時間閾値を超えると、実効値を低下させ、経過時間が第１時間閾値よりも長い第２時間閾値を超えると、実効値を上昇させることが好ましい。【００５６】
このような構成によれば、ゼロクロスからの経過時間に応じて、駆動電力の変更が行われるので、簡易な制御により駆動電力の維持及びスイッチング素子の破損防止が可能となる。  【００５７】
また、電源の電源電圧実効値を検出する電源電圧検出手段と、交流電力の半周期を検出する周期検出手段とを更に有しても良い。この場合、変更手段は、検出された電源電圧実効値に応じて、第１時間閾値を設定し、検出された半周期から第１時間閾値を減じた値を第２時間閾値として設定することが好ましい。  【００５８】
このような構成によれば、電源電圧が異なる場合も、駆動電力を維持しつつ、スイッチング素子の破損を防止可能となる。  【００５９】
上記した電動工具において、供給手段をインバータ回路とし、変更手段をインバータ回路によりモータに供給される駆動電力のデューティ比を変更すべく構成しても良い。  【００６０】
また、上記した電動工具において、電源は商用電源であり、供給手段は商用電源の電圧を平滑せずにモータに供給することを特徴とする。【００６１】
このような構成によれば、異なる電源環境に対応可能な小型の電動工具を提供可能となる。
【発明の効果】
【００６２】
本発明に係る電動工具によれば、異なる電源電圧に対しても、モータの駆動電力を維持しつつ、スイッチング素子の破損を防止可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】実施の形態に係るインパクトドライバの断面図である。
【図２】実施の形態に係るインパクトドライバにおけるモータの制御ブロック図である。
【図３】モータの仕様に応じた電源電圧及びＰＷＭデューティの関係を示す図である。
【図４】実施の形態に係るインパクトドライバの電源電圧実効値及びＰＷＭデューティの関係を示す図である。
【図５】ソフトスタート制御を説明する図である。
【図６】第１の実施の形態に係るインパクトドライバにおける電源電圧実効値及び電流閾値の関係を示す図である。
【図７】第１の実施の形態に係るインパクトドライバの動作を示すフローチャートである。
【図８】第１の実施の形態におけるモータの駆動制御の一例を示す説明図である。（ａ）はモータに印加される電圧の時間変化を示す図、（ｂ）はモータに流れる電流の時間変化を示す図、（ｃ）はＰＷＭデューティＤの時間変化を示す図である。
【図９】整流後の電源電圧波形及びモータ電流波形を示す図である。（ａ）は電圧検出回路により検出された整流後の電源電圧の電圧瞬時値Ｖを示す図、（ｂ）は電流検出回路により検出されたモータに流れるモータ電流の電流値Ｉを示す図である。
【図１０】第１の実施の形態におけるＰＷＭデューティ及びモータ電流の関係を示す図である。
【図１１】第２の実施の形態に係るインパクトドライバにおける電源電圧実効値及び電圧閾値の関係を示す図である。
【図１２】第２の実施の形態に係るインパクトドライバの動作を示すフローチャートである。
【図１３】第２の実施の形態におけるモータの駆動制御の一例を示す説明図である。（ａ）はモータに印加される電圧の時間変化を示す図、（ｂ）はモータに流れる電流の時間変化を示す図、（ｃ）はＰＷＭデューティＤの時間変化を示す図である。
【図１４】電源電圧１００Ｖ時における整流後電圧、ＰＷＭデューティ及びモータ電流の関係を示す図である。
【図１５】電源電圧２００Ｖ時における整流後電圧、ＰＷＭデューティ及びモータ電流の関係を示す図である。
【図１６】電源電圧２３０Ｖ時における整流後電圧、ＰＷＭデューティ及びモータ電流の関係を示す図である。
【図１７】第３の実施の形態に係るインパクトドライバにおける電源電圧実効値及びデューティ切替タイミングの関係を示す図である。
【図１８】第３の実施の形態に係るインパクトドライバの動作を示すフローチャートである。
【図１９】第３の実施の形態におけるモータの駆動制御の一例を示す説明図である。（ａ）はモータに印加される電圧の時間変化を示す図、（ｂ）はモータに流れる電流の時間変化を示す図、（ｃ）はＰＷＭデューティの時間変化を示す図である。
【図２０】第４の実施の形態に係るインパクトドライバの動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００６４】
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。ここでは、本発明をインパクトドライバに適用した場合を例に、説明を行う。
【００６５】
図１は、実施の形態に係るインパクトドライバの断面図である。インパクトドライバ１は、本発明の電動工具に相当し、図１に示されるように、ハウジング２、モータ３、ギヤ機構４、ハンマ５、アンビル部６、インバータ回路部７及び電源コード８から主に構成される。
【００６６】
ハウジング２は、樹脂製であってインパクトドライバ１の外郭を成しており、略筒状の胴体部２ａと、胴体部２ａから延出されるハンドル部２ｂとから主に構成される。胴体部２ａ内には、図１に示されるように、モータ３が、その軸方向が胴体部２ａの長手方向に一致するように配置されると共に、ギヤ機構４、ハンマ５及びアンビル部６が、モータ３の軸方向一端側に向かって並んで配置されている。  
【００６７】
胴体部２ａ内の前側位置には、ハンマ５及びアンビル部６が内蔵される金属製のハンマケース１８が配置されている。ハンマケース１８は、前方に向かうに従って徐々に径が細くなる略漏斗形状を成しており、前端部分には開口１８ａが形成され、開口１８ａから後述する先端工具保持部１６の先端部分が露出し、その先端に開口部１６ａが形成される。また、胴体部２ａには、後述する冷却ファン１４により胴体部２ａ内に外気を吸入及び排出するための図示せぬ吸気口及び排気口が形成されている。当該外気により、モータ３及びインバータ基板７が冷却される。  
【００６８】
ハンドル部２ｂは、胴体部２ａの前後方向略中央位置から下側に向けて延出し、胴体部２ａと一体に構成されている。ハンドル部２ｂの内部には、スイッチ機構９が内蔵されると共に、その延出方向先端位置に、交流電源に接続可能な電源コード８が延出している。ハンドル部２ｂにおいて、胴体部２ａからの根元部分であって前側位置には、作業者の操作箇所となり電子スイッチであるトリガスイッチ１０が設けられている。このトリガスイッチ１０は、スイッチ機構９と接続しており、モータ３への駆動電力の供給と遮断とを切り替えるために用いられる。また、ハンドル部２ｂと胴体部２ａとの接続部分であって、トリガスイッチ１０の直上には、モータ３の回転方向を切り替える正逆切替スイッチ１１が設けられている。更に、ハンドル部２ｂの下部には、制御回路部１２及び電源回路部１３が収容されている。  
【００６９】
モータ３は、ブラシレスモータであり、図１に示されるように、出力軸３ｅ及び複数の永久磁石３ｄを備えるロータ３ａと、当該ロータ３ａと対向する位置に配置され複数のコイル３ｃを備えるステータ３ｂとから主に構成される。出力軸３ｅは、軸方向が前後方向と一致するように胴体部２ａ内に配置され、ロータ３ａの前後に突出しており、その突出した箇所でベアリングにより胴体部２ａに回転可能に支承されている。出力軸３ｅにおいて、前側に突出している箇所には、出力軸３ｅと同軸一体に回転する冷却ファン１４が設けられている。  
【００７０】
ギヤ機構４は、モータ３の前方に配置されている。ギヤ機構４は、複数の歯車を備える遊星歯車機構で構成される減速機構であり、出力軸３ｅの回転を減速してハンマ５に伝達する。ハンマ５は、前端に一対の衝突部１５を備えている。また、ハンマ５は、バネ５ａにより前方に付勢され、当該付勢力に抗して後方に移動することも可能に構成されている。
【００７１】
アンビル部６は、ハンマ５の前方に配置されており、先端工具保持部１６と、アンビル１７とから主に構成される。アンビル１７は、先端工具保持部１６の後方に、当該先端工具保持部１６と一体に構成され、先端工具保持部１６の回転中心に対して対極に配置された一対の被衝突部１７ａを有する。ハンマ５が回転すると、一方の衝突部１５と一方の被衝突部１７ａとが衝突すると同時に、他方の衝突部１５と他方の被衝突部１７ａとが衝突し、これによりハンマ５の回転力がアンビル１７に伝達され、アンビル１７に打撃が与えられる。また、衝突部１５と被衝突部１７ａとの衝突後、ハンマ５はバネ５ａの付勢力に抗して回転しながら後退する。そして、衝突部５１が被衝突部１７ａを乗り越えると、バネ５ａに蓄えられた弾性エネルギーが解放されてハンマ５は前方に移動し、再び、衝突部１５と被衝突部１７ａとが衝突することとなる。なお、先端工具保持部１６の先端に形成された開口部１６ａには、先端工具が着脱可能に保持される。  
【００７２】
インバータ回路部７には、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のスイッチング素子７ａが設けられる。電源コード８は、商用交流電源と接続することにより、各部に電源を供給する。  
【００７３】
次に、モータ３の駆動制御系の構成について、図２に基づき説明する。図２は、実施の形態に係るインパクドライバにおけるモータの制御ブロック図である。  
【００７４】
本実施の形態では、モータ３は、３相のブラシレスモータから構成される。このブラシレスモータのロータ３ａは、複数組（本実施の形態では２組）のＮ極及びＳ極からなる永久磁石３ｄを含んで構成され、ステータ３ｂは、スター結線された３相の固定子巻線（コイル３ｃ）Ｕ、Ｖ、Ｗからなる。また、ホール素子２１が永久磁石３ｄに対向配置され、これらのホール素子２１からの位置検出信号に基づいて、固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗへの通電方向及び時間が制御される。  
【００７５】
インバータ回路部７（図１）は、インバータ回路２０を含んで構成される。このインバータ回路２０の基板上に搭載される電子素子には、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７ａ（Ｑ１〜Ｑ６）が含まれる。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、制御信号出力回路２２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。これにより、６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、制御信号出力回路２２から入力されたスイッチング素子駆動信号（Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６等の駆動信号）に基づきスイッチング動作を行い、整流回路２３により全波整流された直流電圧を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に電力を供給する。
【００７６】
制御信号出力回路２２は、６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ゲートを駆動するスイッチング素子駆動信号（３相信号）の中、３個の負電源側スイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６を駆動するスイッチング素子駆動信号を、パルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６として供給する。そして、制御回路部１２に備えられた演算部２４が、トリガスイッチ１０の操作量（ストローク）の検出信号等に基づきＰＷＭ信号のパルス幅（デューティ比）を変化させることにより、モータ３への駆動電力の供給量を調整し、モータ３の起動／停止と回転速度とを制御する。また、制御信号出力回路２２は、３個の正電源側スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３を駆動するスイッチング素子駆動信号を、出力切替信号Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３として供給する。  
【００７７】
ここで、ＰＷＭ信号は、インバータ回路２０の正電源側スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３及び負電源側スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６の何れか一方に供給され、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３又はスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６を高速スイッチングさせることにより、整流回路２３の直流電圧から各固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに供給する電力を制御する。本実施の形態では、負電源側スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６にＰＷＭ信号が供給され、ＰＷＭ信号のパルス幅を制御することにより、各固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに供給する電力を調整して、モータ３の回転速度を制御することができる。なお、ＰＷＭ信号Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６を、正電源側スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３に出力し、出力切替信号Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３をスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６に出力する構成であっても良い。また、ＰＷＭ信号Ｈ１〜Ｈ６を対応するスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６にタイミングをずらして出力する構成であっても良い。  
【００７８】
制御回路部１２（図１）には、制御信号出力回路２２、回転子位置検出回路２５、電流検出回路２６、電圧検出回路２７、印加電圧設定回路２８、回転方向設定回路２９及び演算部２４が設けられる。  
【００７９】
回転子位置検出回路２５は、ホール素子２１からの信号に基づきロータ３ａの回転位置を検出し、演算部２４に出力する。  
【００８０】
電流検出回路２６は、モータ３に供給される電流値をシャント抵抗Ｒｓから測定し、演算部２４に出力する。また、電流検出回路２６は、本発明の電流検出手段の一例であり、インバータ回路２０に入力される電流値Ｉを測定し、演算部２４に出力する。
【００８１】
電圧検出回路２７は、モータ３に印加される電圧値を測定し、演算部２４に出力する。また、電圧検出回路２７は、本発明の入力電圧検出手段の一例であり、インバータ回路２０に入力される電圧瞬時値Ｖを測定し、演算部２４に出力する。更に、電圧検出回路２７は、本発明の電源電圧検出手段の一例でもあり、商用交流電源３０の電源電圧実効値Ｖｅを測定し、演算部２４に出力する。  
【００８２】
印加電圧設定回路２８は、トリガスイッチ１０の操作に基づいて、演算部２４に制御信号を出力する。回転方向設定回路２９は、正逆切替スイッチ１１の切り替えを検出すると、モータ３の回転方向を切り替えるための信号を演算部２４に出力する。  
【００８３】
演算部２４は、処理プログラム及びデータに基づき駆動信号を出力するための中央処理装置（ＣＰＵ）２４ａと、処理プログラムや制御データ、各種閾値等を記憶するためのＲＯＭ２４ｂと、データを一時記憶するためのＲＡＭ２４ｃと、タイマ２４ｄとを含んで構成される。制御信号出力回路２２及び演算部２４が、本発明の抑制手段に相当し、演算部２４は、本発明の変更手段に相当する。  
【００８４】
演算部２４は、印加電圧設定回路２８からの出力に基づき、ＰＷＭ信号Ｈ４〜Ｈ６を生成し、制御信号出力回路２２に出力する。また、演算部２４は、回転子位置検出回路２５及び回転方向設定回路２９からの出力に基づき、出力切替信号Ｈ１〜Ｈ３を生成する。これにより、固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの所定の巻線が交互に通電され、ロータ３ａが設定された回転方向に回転する。また、モータ３に供給される電圧値及び電流値は、上述した電流検出回路２６及び電圧検出回路２７により測定され、その値が演算部２４にフィードバックされることにより、設定された駆動電力及び電流値となるように調整される。  
【００８５】
また、演算部２４のＲＯＭ２４ｂには、ＰＷＭ信号のパルス幅を示すデューティ比、すなわちＰＷＭデューティを制御するためのデータが記憶されている。この制御データについて、図３及び図４を参照して説明する。図３は、モータの仕様に応じた電源電圧及びＰＷＭデューティの関係を示す図であり、図４は、実施の形態に係るインパクトドライバにおける電源電圧実効値及びＰＷＭデューティの関係を示す図である。
【００８６】
インパクトドライバ１において、モータ３は、電源電圧が１００Ｖの電源環境に対して最適となるよう設計されており、例えばコイル３ｃの線径が０．５ｍｍ、ターン数が１極当たり５０ターン（以下、５０／極と記す）とされている。このモータ３は、電流が流れやすいため、入力電圧の実効値が１００Ｖよりも大きい、例えば２３０Ｖ以上の電源環境で使用する場合、電流が跳ね上がってしまうこととなる。  
【００８７】
一方、インバータ回路２０を構成するスイッチング素子７ａ（Ｑ１〜Ｑ６）も、電圧実効値１００Ｖに合わせて設計されている。そのため、それ以上の電源環境で使用する場合、電流の跳ね上がりにより、スイッチング素子７ａの最大定格値を超えた電流がスイッチング素子７ａに流れることになり、スイッチング素子７ａを破損してしまう可能性がある。  
【００８８】
そこで、電源電圧が２３０Ｖの電源環境でインパクトドライバ１を使用する場合には、モータ３の仕様を変更し、例えばコイル３ｃの線径を０．３５ｍｍ、ターン数を１００／極とすれば、１００Ｖ仕様のモータ３と同等の性能（トルク）を得ることができるうえ、電流を流れ難くすることができる。しかしながら、モータ３自体も大型化してしまうことに加え、線径を細くする必要があるため、振動等によりコイル３ｃが断線してしまう可能性が高くなるという問題がある。  
【００８９】
そこで、本発明は、電源環境に応じてインバータ回路２０の制御を変更することにより、モータ３の仕様を変更することなく、異なる電源環境に適用可能とする。すなわち、図３に示されるように、電源電圧実効値Ｖｅに応じてインバータ回路２０のスイッチング素子７ａのＰＷＭデューティＤを変更することとする。  
【００９０】
図３において、実線Ａは、線径が０．５ｍｍ、ターン数が５０／極の１００Ｖ仕様のモータ３が使用される場合の電源電圧実効値ＶｅとＰＷＭデューティＤとの関係を示す。図３に示されるように、モータ３への入力電圧の実効値が１００Ｖを超えると、電源電圧実効値Ｖｅに応じてＰＷＭデューティＤが低下するように、インバータ回路２０が制御されることとなる。一方、電源電圧２３０Ｖに最適な設計が行われたモータ３、すなわち線径０．３５ｍｍ、ターン数１１５／極のモータ３が使用される場合、二点鎖線Ｂに示されるように、モータ３への入力電圧の実効値が２３０Ｖを超えると、電源電圧実効値Ｖｅに応じてＰＷＭデューティＤが低下するように、インバータ回路２０が制御される。
【００９１】
上記のようにインバータ回路２０を制御することにより、最適に設計された入力電圧以上の電源環境においても、モータ３に流れる電流の跳ね上がりを抑えることができ、スイッチング素子７ａの破損を抑制可能となる。  
【００９２】
本実施の形態に係るインパクトドライバ１では、演算部２４が、図４に示されるデータを参照し、商用交流電源３０の電源電圧に応じたＰＷＭデューティを設定する。具体的には、商用交流電源３０の電源電圧実効値Ｖｅに応じた２つのＰＷＭデューティ、すなわち第１デューティＤ１及び第２デューティＤ２を設定する。ここで、第１デューティＤ１は、図３に示したＰＷＭデューティＤに対応し、モータ３の仕様及び電源電圧実効値Ｖｅに応じて設定される。また、第２デューティＤ２は、第１デューティＤ１に応じて設定される。本実施の形態では、第１デューティＤ１及び第２デューティＤ２は、Ｄ２＜０．５×Ｄ１の関係式を満たす。また、第１デューティＤ１及び第２デューティＤ２は、それぞれ、電源電圧実効値Ｖｅが高くなるに従い低下する。演算部２４は、これら２つのＰＷＭデューティの切替制御を行う。ＰＷＭデューティの切替制御の詳細については、後述する。  
【００９３】
続いて、第１の実施の形態に係るインパクトドライバ１について、詳細に説明する。インパクトドライバ１は、本実施の形態では、インバータ回路２０に入力される電流値Ｉに基づき、ＰＷＭデューティＤの切り替えを行う。  
【００９４】
また、演算部２４は、モータ３の起動時、ＰＷＭデューティを初期値から目標値まで徐々に増加させるソフトスタート制御を行う。図５は、ソフトスタート制御を説明する図である。演算部２４は、図５に示すように、ＰＷＭデューティＤを所定の初期値Ｄ０から目標値まで一定の増加率α（α＞０）で増加させる。本実施の形態では、ＰＷＭデューティＤの目標値は、第１デューティＤ１である。  
【００９５】
本実施の形態において、演算部２４のＲＯＭ２４ｂには、電源電圧実効値Ｖｅに対応する電流閾値Ｉｔｈが記憶されている。図６は、第１の実施の形態に係るインパクトドライバにおける電源電圧実効値及び電流閾値の関係を示す図である。図６に示されるように、演算部２４に記憶される電流閾値Ｉｔｈは、電源電圧実効値Ｖｅが高くなるに従い低下する。演算部２４は、商用交流電源３０の電源電圧実効値Ｖｅに応じて、電流閾値Ｉｔｈを設定する。そして、設定された電流閾値Ｉｔｈに基づき、演算部２４は、ＰＷＭデューティＤの切り替えを行う。  
【００９６】
次に、第１の実施の形態に係るインパクトドライバ１におけるＰＷＭデューティＤを変更する動作について、図７に示すフローチャートに沿って説明する。図７は、第１の実施の形態に係るインパクトドライバの動作を示すフローチャートである。  
【００９７】
図７に示されるフローチャートは、電源コード８の商用交流電源３０への接続を契機に開始される。電圧検出回路２７は、商用交流電源３０の電源電圧実効値Ｖｅを測定し、演算部２４へ出力する（Ｓ１０１）。  
【００９８】
続いて、演算部２４が、第１デューティＤ１及び第２デューティＤ２を設定する（Ｓ１０２）。演算部２４は、図４に示されるデータに基づき、電源電圧実効値Ｖｅに対応する２つのＰＷＭデューティＤ１及びＤ２を設定する。このとき、電源電圧実効値Ｖｅが高いほど、小さなＰＷＭデューティＤ１及びＤ２が設定される。また、演算部２４は、電流閾値Ｉｔｈを設定する（Ｓ１０２）。演算部２４は、図６に示されるデータに基づき、電源電圧実効値Ｖｅに対応する電流閾値Ｉｔｈを設定する。このとき、電源電圧実効値Ｖｅが高いほど、小さな電流閾値Ｉｔｈが設定される。  
【００９９】
その後、トリガスイッチ１０がオンされると（Ｓ１０３）、ＰＷＭデューティＤが初期値Ｄ０に設定され、モータ３が起動される（Ｓ１０４）。演算部２４は、ソフトスタート制御により、ＰＷＭデューティＤを初期値Ｄ０から目標値Ｄ１に向けて一定の増加率αで徐々に上昇させる（Ｓ１０５）。  
【０１００】
また、演算部２４は、電流検出回路２６から出力される電流値Ｉを監視する。そして、インバータ回路２０に入力される電流値Ｉが電源電圧に対応した電流閾値Ｉｔｈを超えると（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、ＰＷＭデューティＤを第２デューティＤ２とする（Ｓ１０７）。その後、電流値Ｉが電流閾値Ｉｔｈ未満に下がると（Ｓ１０８：ＹＥＳ）、演算部２４は、ＰＷＭデューティＤを第１デューティＤ１に切り替える（Ｓ１０９）。
【０１０１】
また、ソフトスタート制御によるＰＷＭデューティＤの上昇中、電流値Ｉが電流閾値Ｉｔｈに達する前に（Ｓ１０６：ＮＯ）、ＰＷＭデューティＤが第１デューティＤ１に達すると（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、演算部２４は、ＰＷＭデューティＤの上昇を停止し、第１デューティＤ１に維持する。ＰＷＭデューティＤが第１デューティＤ１未満の場合（Ｓ１１０：ＮＯ）、演算部２４は、Ｄ１に達するまで（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、或いは電流値Ｉが電流閾値Ｉｔｈに達するまで（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、ＰＷＭデューティＤの上昇を継続する（Ｓ１０５）。  
【０１０２】
そして、ＰＷＭデューティＤをＤ１に維持した後（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、電流値Ｉが電流閾値Ｉｔｈを超えると（Ｓ１０８：ＮＯ）、演算部２４は、ＰＷＭデューティＤを第２デューティＤ２に切り替える（Ｓ１１１）。その後、電流値Ｉが電流閾値Ｉｔｈ未満となると（Ｓ１０８：ＹＥＳ）、演算部２４は、ＰＷＭデューティＤを第１デューティＤ１に切り替える（Ｓ１０９）。  
【０１０３】
上記のように、インバータ回路２０に入力される電流値Ｉが電流閾値Ｉｔｈを超えると、ＰＷＭデューティＤが第２デューティＤ２に引き下げられる。また、電流値Ｉが電流閾値Ｉｔｈ未満の場合、ＰＷＭデューティＤが第１デューティＤ１に引き上げられる。  
【０１０４】
図８は、第１の実施の形態におけるモータの駆動制御の一例を示す説明図である。図８（ａ）は、モータ３に印加される電圧の時間変化を示し、図８（ｂ）は、モータ３に流れる電流の時間変化を示す。また、図８（ｃ）は、ＰＷＭデューティＤの時間変化を示す。  
【０１０５】
本実施の形態では、インバータ回路２０に入力される電流値Ｉが電流閾値Ｉｔｈを超えると、ＰＷＭデューティが第１デューティＤ１から第２デューティＤ２に引き下げられる（図８（ｃ））。これに伴い、モータ３に流れる電流値は小さくなる（図８（ｂ））。その後、モータ３に印加される電圧の最大振幅を過ぎ、インバータ回路２０に入力される電流値Ｉが電流閾値Ｉｔｈに下がるまで、ＰＷＭデューティは第２デューティＤ２に維持される。したがって、モータ３に印加される電圧の最大振幅時に電流値の跳ね上がりが生じた場合も、モータ３に流れる電流値はスイッチング素子７ａの最大定格値を超えることなく、スイッチング素子７ａの破損が防止される。
【０１０６】
また、インバータ回路２０に入力される電流値Ｉが電流閾値Ｉｔｈまで下がると、ＰＷＭデューティが第２デューティＤ２から第１デューティＤ１に引き上げられる（図８（ｃ））。これに伴い、モータ３に流れる電流値は大きくなり（図８（ｂ））、モータ３に印加される電圧の実効値も高くなる。したがって、モータ３への駆動電力の供給量の下げ過ぎが防止される。  
【０１０７】
図９は、整流後の電源電圧波形及びモータ電流波形を示す図である。図９は、電源電圧実効値が１００Ｖであり、電源周波数が５０Ｈｚである場合に対応する。図９（ａ）は、電圧検出回路２７により検出された整流後の電源電圧の電圧瞬時値Ｖを示し、図９（ｂ）は、電流検出回路２６により検出されたモータ３に流れるモータ電流の電流値Ｉを示す。図９に示されるように、電源電圧のピーク付近でモータ電流が跳ね上がるが、スイッチング素子７ａは、このモータ電流の跳ね上がりを考慮して設計或いは選択されている。しかしながら、電源電圧実効値Ｖｅが１００Ｖ以上、例えば２００Ｖの場合には、このモータ電流Ｉの跳ね上がりが大きくなり、スイッチング素子７ａの最大定格値を超えた電流がスイッチング素子７ａに流れてしまうこととなる。  
【０１０８】
そこで、本実施の形態では、図１０に示されるように、スイッチング素子７ａの最大定格値より小さな電流閾値Ｉｔｈを設け、モータ電流Ｉがこの電流閾値Ｉｔｈを超えた場合に、ＰＷＭデューティＤを低下させることとする。図１０は、第１の実施の形態におけるＰＷＭデューティ及びモータ電流の関係を示す図である。なお、図１０には、半周期分のモータ電流波形が示されている。また、図１０において、Ｔｗ１、Ｔｗ２及びＴｎは、ＰＷＭデューティのオン時間であり、Ｔａ、Ｔｂ及びＴｃは、ＰＷＭ周期である。電流閾値Ｉｔｈは、実験等により予め決定し、ＲＯＭ２４ｂに記憶しておけば良い。  
【０１０９】
モータ電流Ｉが電流閾値Ｉｔｈに達するまでは、ＰＷＭデューティＤ１＝Ｔｗ１／Ｔａは、略１００％に設定される。モータ電流Ｉが電流閾値Ｉｔｈに達すると、ＰＷＭデューティをＤ１からＤ２＝Ｔｎ／Ｔｂに低下させる。その後、モータ電流Ｉが電流閾値Ｉｔｈより低下すると、ＰＷＭデューティをＤ１＝Ｔｗ２／Ｔｃとする。なお、ＰＷＭデューティのオン時間Ｔｗ１、Ｔｗ２及びＴｎは、Ｔｎ＜Ｔｗ１＝Ｔｗ２の関係となり、ＰＷＭ周期Ｔａ、Ｔｂ及びＴｃは、Ｔａ＝Ｔｂ＝Ｔｃである。
【０１１０】
上記のように、モータ電流Ｉが電流閾値Ｉｔｈを超えた場合に、ＰＷＭデューティＤを変更し、デューティ比を下げることにより、図８に示されるように、電流の跳ね上がりが抑制され、スイッチング素子７ａの破損を防止することができる。更に、電源電圧実効値Ｖｅが大きくなるほど、モータ電流Ｉは大きくなり、電流の跳ね上がりも大きくなるため、モータ電流Ｉが電流閾値Ｉｔｈを超えた場合のＰＷＭデューティＤのオン時間Ｔｎを電源電圧に応じて変更し、電源電圧実効値Ｖｅが高いほどオン時間Ｔｎを小さくすることにより、ＰＷＭデューティＤの下げ幅（図８の｜Ｄ１−Ｄ２｜）を大きくする。これにより、いかなる電源電圧であっても、スイッチング素子７ａの破損を防止可能となる。  以上のように、第１の実施の形態に係るインパクトドライバは、インバータ回路に入力される電流値が電流閾値を超えた場合にのみ、ＰＷＭデューティを低下させるので、モータに供給される駆動電力を下げ過ぎることなく、インバータ回路に入力される電流値を抑制可能となる。したがって、モータの駆動電力を維持しつつ、スイッチング素子の最大定格値を超える過電流の発生を抑制して、スイッチング素子の破損を防止することができる。
【０１１１】
次に、第２の実施の形態に係るインパクトドライバ１について、説明する。インパクトドライバ１は、本実施の形態では、インバータ回路２０に入力される電圧瞬時値Ｖに基づき、ＰＷＭデューティＤの切り替えを行う。  
【０１１２】
本実施の形態では、演算部２４のＲＯＭ２４ｂには、電源電圧実効値Ｖｅに対応する電圧閾値Ｖｔｈが記憶されている。図１１は、第２の実施の形態に係るインパクトドライバにおける電源電圧実効値及び電圧閾値の関係を示す図である。本実施の形態では、図１１に示されるように、演算部２４に記憶される電圧閾値Ｖｔｈは、電源電圧実効値Ｖｅが１００Ｖから２００Ｖの範囲では、一定値１４０Ｖとなっている。演算部２４は、商用交流電源３０の電源電圧実効値Ｖｅに応じて、電圧閾値Ｖｔｈを設定する。そして、設定された電圧閾値Ｖｔｈに基づき、演算部２４は、ＰＷＭデューティＤの切り替えを行う。なお、電圧閾値Ｖｔｈは電源電圧が大きくなるに従い小さくなるように設定しても良い。  
【０１１３】
次に、第２の実施の形態に係るインパクトドライバ１におけるＰＷＭデューティを変更する動作について、図１２に示すフローチャートに沿って説明する。図１２は、第２の実施の形態に係るインパクトドライバの動作を示すフローチャートである。  
【０１１４】
図１２に示されるフローチャートは、電源コード８の商用交流電源３０への接続を契機に開始される。電圧検出回路２７は、商用交流電源３０の電源電圧実効値Ｖｅを測定し、演算部２４へ出力する（Ｓ１０１）。  
【０１１５】
続いて、演算部２４が、図４に示されるデータに基づき、電源電圧実効値Ｖｅに対応する第１デューティＤ１及び第２デューティＤ２を設定する（Ｓ２０１）。また、演算部２４は、電圧閾値Ｖｔｈを設定する（Ｓ２０１）。演算部２４は、図１１に示されるデータに基づき、電源電圧実効値Ｖｅに対応する電圧閾値Ｖｔｈを設定する。本実施の形態では、電圧閾値Ｖｔｈとして１４０Ｖが設定される。
【０１１６】
その後、トリガスイッチ１０がオンされると（Ｓ１０３）、ＰＷＭデューティＤが初期値Ｄ０に設定され、モータ３が起動される（Ｓ１０４）。演算部２４は、ソフトスタート制御により、ＰＷＭデューティＤを初期値Ｄ０から目標値Ｄ１に向けて一定の増加率αで徐々に上昇させる（Ｓ１０５）。  
【０１１７】
そして、ＰＷＭデューティＤが第１デューティＤ１に達すると（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、演算部２４は、ＰＷＭデューティＤの上昇を停止し、第１デューティＤ１に維持する（Ｓ２０３）。ＰＷＭデューティＤが第１デューティＤ１未満の場合（Ｓ２０２：ＮＯ）、演算部２４は、ＰＷＭデューティＤの上昇を継続する（Ｓ１０５）。  
【０１１８】
ＰＷＭデューティＤを第１デューティＤ１に維持する（Ｓ２０３）と、演算部２４は、電圧検出回路２７から出力される電圧瞬時値Ｖを監視する。そして、インバータ回路２０に入力される電圧瞬時値Ｖが電圧閾値Ｖｔｈを超えると（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、演算部２４は、ＰＷＭデューティＤを第１デューティＤ１から第２デューティＤ２に切り替える（Ｓ２０５）。その後、電圧瞬時値Ｖが電圧閾値Ｖｔｈまで下がると（Ｓ２０４：ＮＯ）、演算部２４は、ＰＷＭデューティＤを第２デューティＤ２から第１デューティＤ１に切り替える（Ｓ２０６）。  
【０１１９】
上記のように、インバータ回路２０に入力される電圧瞬時値Ｖが電圧閾値Ｖｔｈを超えると、ＰＷＭデューティＤが第２デューティＤ２に引き下げられる。また、電圧瞬時値Ｖが電圧閾値Ｖｔｈ未満の場合、ＰＷＭデューティＤが第１デューティＤ１に引き上げられる。  
【０１２０】
図１３は、第２の実施の形態におけるモータの駆動制御の一例を示す説明図である。図１３（ａ）は、モータ３に印加される電圧の時間変化を示し、図１３（ｂ）は、モータ３に流れる電流の時間変化を示す。また、図１３（ｃ）は、ＰＷＭデューティＤの時間変化を示す。
【０１２１】
本実施の形態では、インバータ回路２０に入力される電圧瞬時値Ｖが電圧閾値Ｖｔｈを超えると、ＰＷＭデューティＤが第１デューティＤ１から第２デューティＤ２に引き下げられる（図１３（ｃ））。これに伴い、モータ３に流れる電流値は小さくなる（図１３（ｂ））。その後、モータ３に印加される電圧の最大振幅を過ぎ、インバータ回路２０に入力される電圧瞬時値Ｖが電圧閾値Ｖｔｈに下がるまで、ＰＷＭデューティは第２デューティＤ２に維持される。したがって、モータ３に印加される電圧の最大振幅時に電流値の跳ね上がりが生じた場合も、モータ３に流れる電流値はスイッチング素子の最大定格値を超えることなく、スイッチング素子の破損が防止される。  
【０１２２】
また、インバータ回路２０に入力される電圧瞬時値Ｖが電圧閾値Ｖｔｈまで下がると、ＰＷＭデューティＤが第２デューティＤ２から第１デューティＤ１に引き上げられる（図１３（ｃ））。これに伴い、モータ３に流れる電流値は大きくなり（図１３（ｂ））、モータ３に印加される電圧の実効値も高くなる。したがって、モータ３への駆動電力の供給量の下げ過ぎが防止される。  
【０１２３】
図１４は、電源電圧１００Ｖ時における整流後電圧、ＰＷＭデューティ及びモータ電流の関係を示す図である。なお、図１４には、全波整流後の電圧瞬時値、ＰＷＭデューティ及びモータ電流波形が、それぞれ半周期分示されている。電源電圧が１００Ｖ（電源電圧実効値１００Ｖ、最大瞬時値約１４０Ｖ）の場合、モータ３は最適仕様となっているため、モータ電流の跳ね上がりが生じても、電流値Ｉがスイッチング素子７ａの最大定格値を超えることはない。この場合、電圧閾値Ｖｔｈは１４０Ｖに設定されるが、図１４に示されるように、電圧瞬時値Ｖが１４０Ｖを超えることは基本的に無い。したがって、ＰＷＭデューティＤを低下させる必要は無く、全期間を通じて略１００％に維持されることとなる。  
【０１２４】
一方、モータ３の仕様より大きい電源電圧が入力された場合は、図１５及び図１６に示されるように、ＰＷＭデューティＤは変更されることとなる。図１５は、電源電圧２００Ｖ時における整流後電圧、ＰＷＭデューティ及びモータ電流の関係を示す図であり、図１６は、電源電圧２３０Ｖ時における整流後電圧、ＰＷＭデューティ及びモータ電流の関係を示す図である。  
【０１２５】
電源電圧実効値が２００Ｖの場合、図１５に示されるように、全波整流後の電圧瞬時値Ｖは、最大で約２８０Ｖとなる。そのため、電圧閾値Ｖｔｈが１４０Ｖに設定されている場合、電源電圧の電圧瞬時値Ｖは電圧閾値Ｖｔｈを超えることとなる。そこで、電圧瞬時値Ｖが電圧閾値Ｖｔｈを超えると、ＰＷＭデューティをＤ１からＤ２（例えばＤ１の５０％）に低下させる。その結果、図１３（ｂ）に示されるように、電流値Ｉが低下し、スイッチング素子７ａの破損を抑制可能となる。
【０１２６】
また、電源電圧実効値が２３０Ｖの場合、図１６に示されるように、全波整流後の電圧瞬時値Ｖは最大で約３２２Ｖとなる。そのため、電圧閾値Ｖｔｈが１４０Ｖに設定されている場合、電源電圧の電圧瞬時値Ｖは電圧閾値Ｖｔｈを超えることとなる。そこで、電圧瞬時値Ｖが電圧閾値Ｖｔｈを超えると、ＰＷＭデューティＤを電源電圧実効値が２００Ｖの場合よりも更に低下させることとする（例えばＤ１の３０％）。その結果、図１３（ｂ）に示されるように、電流値Ｉが低下し、スイッチング素子７ａの破損を抑制可能となる。  
【０１２７】
上記のように、電源電圧が大きいほどＰＷＭデューティＤ２を小さくすることにより、電流値を抑えてスイッチング素子７ａの破損を抑制可能となる。更に、図４に示されるように、通常時のＰＷＭデューティＤ１についても、電源電圧が大きいほど小さくすれば、全体としての電流値を抑えることができ、スイッチング素子７ａの破損をより一層抑制可能となる。  
【０１２８】
以上のように、第２の実施の形態に係るインパクトドライバは、インバータ回路に入力される電圧瞬時値が電圧閾値を超えた場合にのみ、ＰＷＭデューティを低下させるので、モータに供給される駆動電力を下げ過ぎることなく、インバータ回路に入力される電流値を抑制可能となる。したがって、モータの駆動電力を維持しつつ、過電流の発生を抑制して、スイッチング素子の破損を防止することができる。  
【０１２９】
次に、第３の実施の形態に係るインパクトドライバ１について、説明する。インパクトドライバ１は、本実施の形態では、後述するゼロクロスからの経過時間ｔに基づき、ＰＷＭデューティＤの切り替えを行う。  
【０１３０】
本実施の形態では、電圧検出回路２７は、ゼロクロス検出手段の一例でもあり、インバータ回路２０に入力される電圧瞬時値Ｖが０になるゼロクロスを検出する。
【０１３１】
また、本実施の形態では、演算部２４は、周期検出手段の一例でもあり、電圧検出回路２７により検出された２つの連続するゼロクロス間の時間をタイマ２４ｄにより計測して、商用交流電源３０により出力される交流電力の半周期Ｔ０を取得する。また、演算部２４は、ゼロクロスからの経過時間ｔをタイマ２４ｄにより計測する。  
【０１３２】
更に、演算部２４のＲＯＭ２４ｂには、電源電圧実効値Ｖｅに対応するデューティ切替タイミングｔ１が記憶されている。図１７は、第３の実施の形態に係るインパクトドライバにおける電源電圧実効値及びデューティ切替タイミングの関係を示す図である。ここで、デューティ切替タイミングｔ１は、本発明の第１時間閾値に相当する。図１７に示されるように、演算部２４に記憶されるデューティ切替タイミングｔ１は、電源電圧実効値Ｖｅが高くなるに従い早くなる。演算部２４は、商用交流電源３０の電源電圧実効値Ｖｅに応じて、デューティ切替タイミングｔ１を設定する。  
【０１３３】
また、演算部２４は、半周期Ｔ０からデューティ切替タイミングｔ１に対応する値を減じた値を、デューティ切替タイミングｔ２として設定する。ここで、デューティ切替タイミングｔ２は、本発明の第２時間閾値に相当する。以下、演算部２４により設定される２つのデューティ切替タイミングｔ１及びｔ２を、第１切替タイミングｔ１及び第２切替タイミングｔ２とする。ここで、第１切替タイミングｔ１、第２切替タイミングｔ２及び半周期Ｔ０は、ｔ１＜ｔ２＜Ｔ０の関係式を満たす。演算部２４は、設定された第１切替タイミングｔ１及び第２切替タイミングｔ２に基づき、ＰＷＭデューティＤの切り替えを行う。  
【０１３４】
続いて、第３の実施の形態に係るインパクトドライバ１におけるＰＷＭデューティＤを変更する動作について、図１８に示すフローチャートに沿って説明する。図１８は、第３の実施の形態に係るインパクトドライバの動作を示すフローチャートである。  
【０１３５】
図１８に示されるフローチャートは、電源コード８の商用交流電源３０への接続を契機に開始される。電圧検出回路２７は、商用交流電源３０の電源電圧実効値Ｖｅを測定し、演算部２４へ出力する（Ｓ３０１）。また、演算部２４が、タイマ２４ｄにより商用交流電源３０から出力される交流電力の半周期Ｔ０を取得する（Ｓ３０１）。
【０１３６】
続いて、演算部２４は、図４に示されるデータに基づき、電源電圧実効値Ｖｅに対応する第１デューティＤ１及び第２デューティＤ２を設定する（Ｓ３０２）。また、演算部２４は、デューティ切替タイミングｔ１及びｔ２を設定する（Ｓ３０２）。演算部２４は、図１７に示されるデータに基づき、電源電圧実効値Ｖｅに対応する第１切替タイミングｔ１を設定する。このとき、電源電圧実効値Ｖｅが高いほど、早い第１切替タイミングｔ１が設定される。また、演算部２４は、取得された半周期Ｔ０から設定された第１切替タイミングｔ１に対応する値を減じた値を、第２切替タイミングｔ２として設定する。  
【０１３７】
その後、トリガスイッチ１０がオンされると（Ｓ１０３）、演算部２４は、電圧検出回路２７から出力される電圧瞬時値Ｖを監視する。そして、電圧瞬時値Ｖが０になるゼロクロスが検出されると（Ｓ３０３：ＹＥＳ）、演算部２４は、タイマ２４ｄによるゼロクロスからの経過時間ｔの計測を開始するとともに、ＰＷＭデューティＤを第１デューティＤ１とし（Ｓ３０４）、モータ３を起動する。  
【０１３８】
そして、ゼロクロスからの経過時間ｔが切替タイミングｔ１に達すると（Ｓ３０５：ＹＥＳ）、演算部２４は、ＰＷＭデューティＤを第１デューティＤ１から第２デューティＤ２に切り替える（Ｓ３０６）。  
【０１３９】
演算部２４は、タイマ２４ｄによる経過時間ｔの計測を継続する。そして、経過時間ｔが第２切替タイミングｔ２に達すると（Ｓ３０７：ＹＥＳ）、演算部２４は、ＰＷＭデューティＤを第２デューティＤ２から第１デューティＤ１に切り替える（Ｓ３０８）。  
【０１４０】
その後、演算部２４は、電圧瞬時値Ｖを監視し、新たにゼロクロスが検出されると（Ｓ３０３：ＹＥＳ）、検出されたゼロクロスからの経過時間ｔの計測を新たに開始し、Ｓ３０４以降の処理を繰り返す。
【０１４１】
上記のように、ゼロクロスからの経過時間ｔが第１切替タイミングｔ１に達すると、ＰＷＭデューティＤが第２デューティＤ２に引き下げられる。また、経過時間ｔが第２切替タイミングｔ２に達すると、ＰＷＭデューティＤが第１デューティＤに引き上げられる。  
【０１４２】
図１９は、第３の実施の形態におけるモータの駆動制御の一例を示す説明図である。図１９（ａ）は、モータ３に印加される電圧の時間変化を示し、図１９（ｂ）は、モータ３に流れる電流の時間変化を示す。また、図１９（ｃ）は、ＰＷＭデューティの時間変化を示す。  
【０１４３】
本実施の形態では、モータ３に印加される電圧の最大振幅の周囲、すなわち、ゼロクロスからの経過時間ｔがｔ１からｔ２の間において、ＰＷＭデューティＤがＤ２に引き下げされ（図１９（ｃ））、モータ３に流れる電流値は小さくなる（図１９（ｂ））。したがって、モータ３に印加される電圧の最大振幅時に電流値の跳ね上がりが生じた場合も、モータ３に流れる電流値はスイッチング素子の最大定格値を超えることなく、スイッチング素子の破損が防止される。  
【０１４４】
また、ゼロクロスの周囲においては、ＰＷＭデューティＤが第２デューティＤ２から第１デューティＤ１に引き上げられる（図１９（ｃ））ので、モータ３に流れる電流値は大きくなり（図１９（ｂ））、モータ３に印加される電圧の実効値も高くなる。したがって、モータ３への駆動電力の供給量の下げ過ぎが防止される。  
【０１４５】
以上のように、第３の実施の形態に係るインパクトドライバは、インバータ回路に入力される電圧瞬時値のゼロクロスからの経過時間に基づき、ＰＷＭデューティの切替制御を実施するので、簡易な制御により、モータの駆動電力を維持しつつ、過電流の発生を抑制して、スイッチング素子の破損を防止可能となる。また、ゼロクロスからの経過時間に基づいて切替制御を実施することにより、モータ電流が大きくなる以前の早い段階から、ＰＷＭデューティを下げることができるため、スイッチング素子の破損をより一層確実に防ぐことができる。なお、ゼロクロスからの経過時間は、実験等によって予め決定しておけば良い。
【０１４６】
次に、第４の実施の形態に係るインパクトドライバ１について、説明する。インパクトドライバ１は、本実施の形態では、インバータ回路２０に入力される電流値Ｉ及びゼロクロスからの経過時間ｔに基づき、ＰＷＭデューティＤの切り替えを行う。  
【０１４７】
本実施の形態において、演算部２４のＲＯＭ２４ｂには、電源電圧実効値Ｖｅに対応する電流閾値Ｉｔｈ（図６）と、電源電圧実効値Ｖｅに対応する第１切替タイミングｔ１（図１７）とが、それぞれ記憶されている。演算部２４は、商用交流電源３０の電源電圧実効値Ｖｅに応じて、電流閾値Ｉｔｈ及び第１切替タイミングｔ１を設定する。  
【０１４８】
また、演算部２４は、商用交流電源３０により出力される交流電力の半周期Ｔ０を取得する。そして、半周期Ｔ０から第１切替タイミングｔ１に対応する値を減じた値を、第２デューティ切替タイミングｔ２として設定する。演算部２４は、設定された電流閾値Ｉｔｈ、第１切替タイミングｔ１及び第２切替タイミングｔ２に基づき、ＰＷＭデューティＤの切り替えを行う。  
【０１４９】
続いて、第４の実施の形態に係るインパクトドライバ１におけるＰＷＭデューティＤを変更する動作について、図２０に示すフローチャートに沿って説明する。図２０は、第４の実施の形態に係るインパクトドライバの動作を示すフローチャートである。  
【０１５０】
図２０に示されるフローチャートは、電源コード８の商用交流電源３０への接続を契機に開始される。電圧検出回路２７は、商用交流電源３０の電源電圧実効値Ｖｅを測定し、演算部２４へ出力する（Ｓ３０１）。また、演算部２４が、タイマ２４ｄにより商用交流電源３０から出力される交流電力の半周期Ｔ０を取得する（Ｓ３０１）。
【０１５１】
続いて、演算部２４は、図４に示されるデータに基づき、電源電圧実効値Ｖｅに対応する第１デューティＤ１及び第２デューティＤ２を設定する（Ｓ４０１）。また、演算部２４は、電流閾値Ｉｔｈ、第１切替タイミングｔ１及び第２切替タイミングｔ２を設定する（Ｓ４０１）。演算部２４は、図６に示されるデータに基づき、電源電圧実効値Ｖｅに対応する電流閾値Ｉｔｈを設定する。また、演算部２４は、図１７に示されるデータに基づき、電源電圧実効値Ｖｅに対応する第１切替タイミングｔ１を設定する。更に、演算部２４は、半周期Ｔ０から第１切替タイミングｔ１に対応する値を減じた値を、第２切替タイミングｔ２として設定する。  
【０１５２】
その後、トリガスイッチ１０がオンされると（Ｓ１０３）、ＰＷＭデューティＤが初期値Ｄ０に設定され、モータ３が起動される（Ｓ１０４）。演算部２４は、ソフトスタート制御により、ＰＷＭデューティＤを初期値Ｄ０から目標値Ｄ１に向けて一定の増加率αで徐々に上昇させる（Ｓ１０５）。  
【０１５３】
また、演算部２４は、電流検出回路２６から出力される電流値Ｉを監視し、電流値Ｉが電流閾値Ｉｔｈを超えると（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、ＰＷＭデューティＤを第２デューティＤ２とする（Ｓ１０７）。電流値Ｉが電流閾値Ｉｔｈを超える前に（Ｓ１０６：ＮＯ）、ＰＷＭデューティＤが第１デューティＤ１に達すると（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、演算部２４は、ＰＷＭデューティＤの上昇を停止し、第１デューティＤ１に維持する。ＰＷＭデューティＤが第１デューティＤ１未満の場合（Ｓ１１０：ＮＯ）、演算部２４は、Ｄ１に達するまで（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、或いは電流値Ｉが電流閾値Ｉｔｈを超えるまで（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、ＰＷＭデューティＤの上昇を継続する（Ｓ１０５）。  
【０１５４】
ＰＷＭデューティＤの上昇停止後、演算部２４は、電圧検出回路２７から出力される電圧瞬時値Ｖを監視する。そして、ゼロクロスが検出されると（Ｓ４０２：ＹＥＳ）、演算部２４は、タイマ２４ｄによるゼロクロスからの経過時間ｔの計測を開始するとともに、ＰＷＭデューティＤを第１デューティＤ１に切り替える（Ｓ４０３）。  
【０１５５】
そして、電流値Ｉが電流閾値Ｉｔｈ未満の場合（Ｓ４０４：ＹＥＳ）、ゼロクロスからの経過時間ｔが第１切替タイミングｔ１に達するのを待って（Ｓ４０５：ＹＥＳ）、ＰＷＭデューティＤを第２デューティＤ２に切り替える（Ｓ４０６）。また、第１切替タイミングｔ１に達する前に（Ｓ４０５：ＮＯ）、電流値Ｉが電流閾値Ｉｔｈに達すれば（Ｓ４０４：ＮＯ）、演算部２４は、ＰＷＭデューティＤを第２デューティＤ２に切り替える（Ｓ４０６）。
【０１５６】
第２デューティＤ２への切り替え（Ｓ４０６）後、ゼロクロスからの経過時間ｔが第２切替タイミングｔ２に達すると（Ｓ４０７：ＹＥＳ）、演算部２４は、ＰＷＭデューティＤを第１デューティＤ１に切り替える（Ｓ４０８）。  
【０１５７】
その後、演算部２４は、電圧瞬時値Ｖを監視し、新たにゼロクロスが検出されると（Ｓ４０２：ＹＥＳ）、検出されたゼロクロスからの経過時間ｔの計測を新たに開始し、Ｓ４０３以降の処理を繰り返す。  
【０１５８】
上記のように、ゼロクロスからの経過時間ｔが第１切替タイミングｔ１に達する前であっても、インバータ回路２０に入力される電流値Ｉが電流閾値Ｉｔｈを超えると、ＰＷＭデューティＤが第２デューティＤ２に引き下げられる。  
【０１５９】
以上のように、第４の実施の形態に係るインパクトドライバは、インバータ回路に入力される電圧瞬時値のゼロクロスからの経過時間のみならず、電流値にも基づいてＰＷＭデューティの切替制御を実施するので、過電流の発生を確実に抑制可能となる。したがって、モータの駆動電力の維持及びスイッチング素子の破損防止が確実に実現される。  
【０１６０】
なお、上記した実施の形態では、本発明をインパクトドライバに適用した場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されない。特許請求の範囲に記載した範囲で、種々の変形や改良が可能である。第４の実施の形態では電流値及びゼロクロスの両方に基づいてＰＷＭデューティを制御したが、電流値及び電源電圧、電源電圧及びゼロクロス、電流値、電源電圧及びゼロクロスのように、複数の制御を組合せても良い。この場合には、第４の実施の形態と同様、確実に過電流抑制効果を得ることができる。
【符号の説明】
【０１６１】
１     インパクトドライバ
３     モータ
７     インバータ回路部
７ａ   スイッチング素子
１０   トリガスイッチ
２０   インバータ回路
２２   制御信号出力回路
２３   整流回路
２４   演算部
２６   電流検出回路
２７   電圧検出回路
３０   商用交流電源 
【図１】
0006035699.tif 000002
【図２】
0006035699.tif 000003
【図３】
0006035699.tif 000004
【図４】
0006035699.tif 000005
【図５】
0006035699.tif 000006
【図６】
0006035699.tif 000007
【図７】
0006035699.tif 000008
【図８】
0006035699.tif 000009
【図９】
0006035699.tif 000010
【図１０】
0006035699.tif 000011
【図１１】
0006035699.tif 000012
【図１２】
0006035699.tif 000013
【図１３】
0006035699.tif 000014
【図１４】
0006035699.tif 000015
【図１５】
0006035699.tif 000016
【図１６】
0006035699.tif 000017
【図１７】
0006035699.tif 000018
【図１８】
0006035699.tif 000019
【図１９】
0006035699.tif 000020
【図２０】
0006035699.tif 000021