(57)【要約】【課題】  ２つのパルス幅変調回路を利用するモータ制御装置の不快なノイズ音を抑制する。【解決手段】  モータ制御装置は、オン信号を第１キャリア周波数の頻度で繰り返し出力する第１パルス幅変調回路と、オン信号を第１キャリア周波数よりも低い第２キャリア周波数の頻度で繰り返し出力する第２パルス幅変調回路と、第１パルス幅変調回路のオン信号列と第２パルス幅変調回路のオン信号列を入力し、それらの論理積である第３のオン信号列を出力する論理積回路と、論理積回路が出力する第３のオン信号列に同期してモータに電圧を断続的に印加する電圧印加回路を備えている。そして、第１キャリア周波数と第２キャリア周波数の少なくとも一方は、１キロヘルツ以下又は３キロヘルツ以上であることを特徴とする。【選択図】図２
2008263750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの回転速度を目標回転速度に調節するモータ制御装置であって、
目標回転速度に応じた第１パルス幅のオン信号を、第１キャリア周波数の頻度で繰り返し出力する第１パルス幅変調回路と、
目標回転速度に応じた第１パルス幅と異なる第２パルス幅のオン信号を、第１キャリア周波数よりも低い第２キャリア周波数の頻度で繰り返し出力する第２パルス幅変調回路と、
第１パルス幅変調回路が出力するオン信号列と、第２パルス幅変調回路が出力するオン信号列を入力し、それらの論理積である第３のオン信号列を出力する論理積回路と、
論理積回路が出力する第３のオン信号列に同期して、モータに電圧を断続的に印加する電圧印加回路を備え、
第１キャリア周波数と第２キャリア周波数の少なくとも一方は、１キロヘルツ以下又は３キロヘルツ以上であることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
第１キャリア周波数と第２キャリア周波数の両者は、１キロヘルツ以下又は３キロヘルツ以上であることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記第１キャリア周波数は３キロヘルツ以上であり、前記第２キャリア周波数は１キロヘルツ以下であることを特徴とする請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記第１キャリア周波数は５キロヘルツ以上であり、前記第２キャリア周波数は５００ヘルツ以下であることを特徴とする請求項３に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記第１キャリア周波数は１０キロヘルツであり、前記第２キャリア周波数は１００ヘルツであることを特徴とする請求項４に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
工具を回転させるモータと、
モータの回転速度を調節する請求項１から５のいずれかに記載のモータ制御装置と、
を備える電動工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置に関する。特に、モータの回転速度を目標回転速度に調節するモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、ブラシレスモータの制御装置が開示されている。この制御装置は、第１パルス幅変調回路と第２パルス幅変調回路と論理積回路を備えている。第１パルス幅変調回路は、目標回転速度に応じた第１パルス幅のオン信号を、第１キャリア周波数の頻度で繰り返し出力する。第２パルス幅変調回路は、目標回転速度に応じた第１パルス幅と異なる第２パルス幅のオン信号を、第１キャリア周波数よりも低い第２キャリア周波数の頻度で繰り返し出力する。論理積回路は、第１パルス幅変調回路が出力するオン信号列と、第２パルス幅変調回路が出力するオン信号列を入力し、それらの論理積である第３のオン信号列を出力する。そして、論理積回路が出力するオン信号列に従ってモータに電圧を断続的に印加することにより、モータの回転速度を目標回転速度に調節している。
【０００３】
【特許文献１】実開平３−１１３９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
パルス幅変調回路を利用するモータの制御装置は、パルス幅変調回路のキャリア周波数に同期して各構成要素が繰り返し動作することから、キャリア周波数に対応する音質のノイズ音を発生する。特に、２つのパルス幅変調回路を利用する制御装置では、２つのキャリア周波数が利用されることから、不快なノイズ音の発生が問題となりやすい。
本発明は、上記の問題を解決する。本発明は、２つのパルス幅変調回路を利用するモータ制御装置の不快なノイズ音を有意に抑制することができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、モータの回転速度を目標回転速度に調節するモータ制御装置に具現化される。このモータ制御装置は、目標回転速度に応じた第１パルス幅のオン信号を第１キャリア周波数の頻度で繰り返し出力する第１パルス幅変調回路と、目標回転速度に応じた第１パルス幅と異なる第２パルス幅のオン信号を第１キャリア周波数よりも低い第２キャリア周波数の頻度で繰り返し出力する第２パルス幅変調回路と、第１パルス幅変調回路が出力するオン信号列と第２パルス幅変調回路が出力するオン信号列を入力し、それらの論理積である第３のオン信号列を出力する論理積回路と、論理積回路が出力する第３のオン信号列に同期してモータに電圧を断続的に印加する電圧印加回路を備えている。そして、第１キャリア周波数と第２キャリア周波数の少なくとも一方は、１キロヘルツ以下又は３キロヘルツ以上であることを特徴とする。
【０００６】
パルス幅変調回路のキャリア周波数が１キロヘルツから３キロヘルツの間の値であると、モータ制御装置は非常に不快なノイズ音を発生する。そのことから、第１キャリア周波数と第２キャリア周波数の少なくとも一方を１キロヘルツ以下又は３キロヘルツ以上とすることによって、モータ制御装置が発生する不快なノイズ音を有意に低減することができる。
【０００７】
さらに、第１キャリア周波数と第２キャリア周波数の両者が１キロヘルツ以下又は３キロヘルツ以上であると、モータ制御装置が発生する不快なノイズ音を顕著に低減することができる。
【０００８】
上記の場合、前記第１キャリア周波数を３キロヘルツ以上とし、前記第２キャリア周波数を１キロヘルツ以下とすることが好ましい。
それにより、第１キャリア周波数と第２キャリア周波数の間に必要とされる周波数差を確保しつつ、モータ制御装置が発生する不快なノイズ音を顕著に低減することができる。
【０００９】
さらに、第１キャリア周波数を５キロヘルツ以上とし、前記第２キャリア周波数を５００ヘルツ以下とすることが好ましい。
それにより、第１キャリア周波数と第２キャリア周波数の間に十分な周波数差を確保しつつ、モータ制御装置が不快なノイズ音を発生することがほぼ完全に防止される。
【００１０】
より好ましくは、前記第１キャリア周波数を１０キロヘルツとし、前記第２キャリア周波数を１００ヘルツとすることができる。
この場合、モータ制御装置は、人が聴覚可能なノイズ音をほとんど発生しなくなる。第１キャリア周波数と第２キャリア周波数の間に十分な周波数差を確保しつつ、キャリア周波数に起因する動作音をほとんど生じないモータ制御装置を実現することができる。
【００１１】
本発明によって具現化されるモータ制御装置は、電動工具に好適に使用することができる。工具を回転させるモータと、そのモータの回転速度を調節する上記したモータ制御装置を用いて電動工具を構成することにより、電動工具の利用者がそのノイズ音から受ける不快感を有意に低減することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、２つのパルス幅変調回路を利用するモータ制御装置が発生する不快なノイズ音を有意に抑制し、モータを利用する各種機器の利用者がそのノイズ音から受ける不快感を有意に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
最初に、以下に説明する実施例の主要な特徴を列記する。
（特徴１）  第１パルス幅変調回路の第１パルス幅は、目標回転速度が所定値未満であれば一定に維持され、目標回転速度が所定値以上であれば目標回転速度に応じて増減される。
（特徴２）  第２パルス幅変調回路の第２パルス幅は、目標回転速度が所定値未満であれば目標回転速度に応じて増減され、目標回転速度が所定値以上であれば一定（例えば１００パーセント、即ち、常にオン信号を出力する）に維持される。
（特徴３）  モータ制御装置は、モータの目標回転速度を設定する速度指令手段を備えている。
（特徴４）  モータ制御装置は、速度指令手段が設定した目標回転速度を、その目標回転速度とモータの実際回転速度の差異に基づいて修正する速度処理手段を備えている。そして、第１パルス幅変調回路の第１パルス幅と第２パルス幅変調回路の第２パルス幅は、速度処理手段による修正後の修正目標回転速度に応じて定められる。
【実施例】
【００１４】
本発明を実施した電動ドライバについて図面を参照しながら説明する。電動ドライバは、電動工具の一種であり、ネジ類の締付作業に用いられる。本実施例の電動ドライバは、インパクト方式の電動ドライバ（電動インパクトドライバ）である。
図１は、電動ドライバ１０の構成を示す側方断面図である。図１に示すように、電動ドライバ１０は、本体１２と、本体１２に着脱可能に取付けられている電池パック５０を備えている。本体１２は、概して、略円柱形状の胴体部１４と、胴体部１４の側方に伸びるグリップ部１６を備えている。電池パック５０は、グリップ部１６の先端に取付けられている。
【００１５】
本体１２の胴体部１４には、回転可能に支持されている工具チャック２２と、工具チャック２２に接続されているインパクト機構２４と、インパクト機構２４に接続されている減速機２６と、減速機２６に接続されているモータ３２が内蔵されている。工具チャック２２は、胴体部１４の一端（図１中の右側）から突出しており、ドライバビット（図示省略）を着脱することができる。モータ３２は、減速機２６とインパクト機構２４を介して工具チャック２２に接続されており、ドライバビットが装着された工具チャック２２を回転させる。このとき、モータ３２の回転トルクは減速機２６によって増幅される。モータ３２は、三相モータである。
また、本体１２の胴体部１４には、モータ３２の回転位置（回転角）を検出する位置検出センサ３４が設けられている。位置検出センサ３４は、モータ３２の回転子に固定されているマグネット３４ａと、マグネット３４ａの位置を検出するセンサ基板３４ｂを備えている。
【００１６】
本体１２のグリップ部１６には、利用者が操作するためのトリガスイッチ２８と、トリガスイッチ２８に加えられた操作に応じてモータ３２の動作を制御する制御基板３０が設けられている。トリガスイッチ２８は、モータ３２を起動／停止させるための操作部であるとともに、モータ３２の回転速度を調節するための操作部でもある。利用者がトリガスイッチ２８のトリガ部材２８ａを操作するとモータ３２が回転を開始し、利用者がトリガ部材２８ａを戻すとモータ３２の回転が中止されるようになっている。また、利用者がトリガ部材２８ａを大きく操作するとモータ３２は高速で回転し、利用者がトリガ部材２８ａを小さく操作するとモータ３２は低速で回転するようになっている。
【００１７】
図２は、電動ドライバ１０の電気的な構成を示すブロック図である。図２に示すように、電動ドライバ１０は、速度指令部１０２と、速度処理部１０６と、第１パルス幅変調（ＰＷＭ）回路１１０と、第２パルス幅変調（ＰＷＭ）回路１２０と、論理積回路（ＡＮＤ回路）１３０と、ドライバ回路１３２と、電圧印加回路１３４を備えている。速度処理部１０６と第１パルス幅変調回路１１０と第２パルス幅変調回路１２０と論理積回路１３０は、マイクロコンピュータ１０４を用いて構成されている。また、マイクロコンピュータ１０４とドライバ回路１３２と電圧印加回路１３４は、制御基板３０に設けられている。
【００１８】
速度指令部１０２は、主にトリガスイッチ２８によって構成されている。速度指令部１０２は、トリガ部材２８ａに加えられた操作量に応じて、モータ３２の目標回転速度Ｒａを決定する。そして、速度指令部１０２は、決定した目標回転速度Ｒａを、速度処理部１０６へ教示する。
速度処理部１０６は、速度指令部１０２から目標回転速度Ｒａを入力するとともに、位置検出センサ３４の出力信号に基づいてモータ３２の実際回転速度Ｒｄを検出する。そして、速度処理部１０６は、目標回転速度Ｒａと実際回転速度Ｒｄの差異に基づいて、目標回転速度Ｒａを修正した修正目標回転速度Ｒｂを設定する。具体的には、目標回転速度Ｒａと実際回転速度Ｒｄの差分値（速度偏差）Ｒａ−ＲｄにフィードバックゲインＧを乗じ、その乗算値Ｇ・（Ｒａ−Ｒｄ）を目標回転速度Ｒａに加算することによって、修正目標回転速度Ｒｂを得る。即ち、Ｒｂ＝Ｒａ＋Ｇ・（Ｒａ−Ｒｄ）の関係が成立する。速度処理部１０６が設定した修正目標回転速度Ｒｂは、第１パルス幅変調回路１１０と第２パルス幅変調回路１２０に入力される。
【００１９】
第１パルス幅変調回路１１０は、第１キャリア信号生成部１１２と第１デューティ比設定部１１４と第１オン信号生成部１１６を備えている。第１キャリア信号生成部１１２は、第１キャリア周波数で変動する第１キャリア信号（のこぎり波）ｆａを生成する。ここで、第１キャリア周波数は特定の値に限定されないが、第１キャリア周波数が１キロヘルツから３キロヘルツの間の値であると、ドライブ回路１３２や電圧印加回路１３４が不快な音質のノイズ音を発生する。そのことから、第１キャリア周波数は、１キロヘルツ以下、又は３キロヘルツ以上とすることが好ましい。特に、第１キャリア周波数を５００ヘルツ以下、又は５キロヘルツ以上とすると、不快な音質のノイズ音を顕著に抑制することができる。本実施例では、第１キャリア周波数を１０キロヘルツとしている。第１キャリア周波数を１０キロヘルツ以上とすることによって、人が聴覚可能なノイズ音の発生をほぼ完全に防止することができる。
【００２０】
第１デューティ比設定部１１４は、修正目標回転速度Ｒｂに応じて、第１デューティ比Ｄａを設定する。図３は、第１デューティ比設定部１１４が修正目標回転速度Ｒｂに対して設定する第１デューティ比Ｄａを示している。図３に示すように、修正目標回転速度Ｒｂが閾値速度Ｒ１未満の場合、第１デューティ比設定部１１４は第１デューティ比Ｄａを所定の下限値Ｄ１に設定する。即ち、修正目標回転速度Ｒｂにかかわらず、第１デューティ比Ｄａは下限値Ｄ１に維持される。一方、修正目標回転速度Ｒｂが閾値速度Ｒ１以上の場合、第１デューティ比設定部１１４は修正目標回転速度Ｒｂに比例するように第１デューティ比Ｄａを設定する。即ち、第１デューティ比Ｄａは、下限値Ｄ１以上の範囲で、修正目標回転速度Ｒｂに比例するように変化する。
第１オン信号生成部１１６は、主に、差分増幅回路によって構成されており、第１キャリア信号ｆａと第１デューティ比Ｄａを入力し、両者の大小関係に対応する二値化信号を出力する。それにより、第１オン信号生成部１１６は、パルス状のオン信号Ｐａを第１キャリア周波数の頻度で繰り返し出力することができる。
【００２１】
図５（ａ）と図６（ａ）に、第１パルス幅変調回路１１０が出力するオン信号列Ｐａを例示する。図５（ａ）は修正目標回転速度Ｒｂが閾値速度Ｒ１以上の場合におけるオン信号列Ｐａを示しており、図６（ａ）は修正目標回転速度Ｒｂが閾値速度Ｒ１未満の場合におけるオン信号列Ｐａを示している。
図５（ａ）に示すように、修正目標回転速度Ｒｂが閾値速度Ｒ１以上の場合、第１パルス幅変調回路１１０は、パルス状のオン信号を第１キャリア周期Ｔａ毎に繰り返し出力する。ここで、第１キャリア周期Ｔａは、第１キャリア周波数に対応する周期であり、第１キャリア周波数の逆数である。第１パルス幅変調回路１１０が出力するオン信号Ｐａのパルス幅（以下、単に第１パルス幅と称する）ｔａは、第１キャリア周期Ｔａと第１デューティ比Ｄａとの積であり、第１デューティ比Ｄａに応じて変化する。修正目標回転速度Ｒｂが閾値速度Ｒ１以上の場合、修正目標回転速度Ｒｂが大きいほど、第１パルス幅ｔａも大きくなる。そして、修正目標回転速度Ｒｂが十分に大きい場合、第１デューティ比Ｄａが１に設定されることから、第１パルス幅ｔａは第１キャリア周期Ｔａに等しくなる。この場合、第１パルス幅変調回路１１０は、オン信号を出力し続けることになる。
【００２２】
図６（ａ）に示すように、修正目標回転速度Ｒｂが閾値速度Ｒ１未満の場合、第１パルス幅変調回路１１０は、パルス状のオン信号を第１キャリア周期Ｔａ毎に繰り返し出力する。このとき、第１デューティ比Ｄａは下限値Ｄ１に固定されているので、第１パルス幅ｔａも所定の下限幅に固定される。この下限幅は、第１キャリア周期Ｔａと第１デューティ比Ｄａの積に等しい。修正目標回転速度Ｒｂが非常に小さな値であっても、第１パルス幅ｔａが過剰に小さくなることはない。
【００２３】
図２に示すように、第２パルス幅変調回路１２０は、第２キャリア信号生成部１２２と第２デューティ比設定部１２４と第２オン信号生成部１２６を備えている。第２キャリア信号生成部１２２は、第１キャリア周波数よりも低い第２キャリア周波数で変動する第２キャリア信号（のこぎり波）ｆｂを生成する。先に説明した第１キャリア周波数と同様に、第２キャリア周波数は特定の値に限定されないが、第２キャリア周波数が１キロヘルツから３キロヘルツの間の値であると、ドライブ回路１３２や電圧印加回路１３４が不快な音質のノイズ音を発生する。そのことから、第２キャリア周波数は、１キロヘルツ以下、又は３キロヘルツ以上とすることが好ましい。特に、第２キャリア周波数を５００ヘルツ以下、又は５キロヘルツ以上とすると、不快な音質のノイズ音を顕著に抑制することができる。ここで、第１キャリア周波数を５キロヘルツ以上とし、第２キャリア周波数を５００ヘルツ以下とすることによって、第１キャリア周波数と第２キャリア周波数に十分な周波数差を与えることができる。本実施例では、第２キャリア周波数を１００ヘルツとしている。第２キャリア周波数を１００ヘルツ以下とすることによって、利用者が聴覚可能なノイズ音の発生をほぼ完全に防止することができる。
【００２４】
第２デューティ比設定部１２４は、修正目標回転速度Ｒｂに応じて、第２デューティ比Ｄｂを設定する。図４は、第２デューティ比設定部１２４が修正目標回転速度Ｒｂに対して設定する第２デューティ比Ｄｂを示している。図４に示すように、修正目標回転速度Ｒｂが閾値速度Ｒ１以上の場合、第２デューティ比設定部１２４は、第２デューティ比Ｄｂを１に設定する。一方、修正目標回転速度Ｒｂが閾値速度Ｒ１未満の場合、第２デューティ比設定部１２４は、修正目標回転速度Ｒｂに比例するように、第２デューティ比Ｄｂを設定する。即ち、第２デューティ比Ｄｂは、１未満の範囲で修正目標回転速度Ｒｂに比例するように変化する。
第２オン信号生成部１２６は、主に、差分増幅回路によって構成されており、第２キャリア信号ｆｂと第２デューティ比Ｄｂを入力し、両者の大小関係に対応する二値化信号を出力する。それにより、第２オン信号生成部１２６は、パルス状のオン信号Ｐｂを第２キャリア周波数の頻度で繰り返し出力することができる。
【００２５】
図５（ｂ）と図６（ｂ）に、第２パルス幅変調回路１２０が出力するオン信号列Ｐｂを例示する。図５（ｂ）は修正目標回転速度Ｒｂが閾値速度Ｒ１以上の場合におけるオン信号列Ｐｂを示しており、図６（ｂ）は修正目標回転速度Ｒｂが閾値速度Ｒ１未満の場合におけるオン信号列Ｐｂを示している。
図５（ｂ）に示すように、修正目標回転速度Ｒｂが閾値速度Ｒ１以上の場合、第２デューティ比Ｄｂが１に設定されることから、第２パルス幅変調回路１２０はオン信号Ｐｂを出力し続ける。
【００２６】
一方、図６（ｂ）に示すように、修正目標回転速度Ｒｂが閾値速度Ｒ１未満の場合、第２パルス幅変調回路１２０は、パルス状のオン信号Ｐｂを第２キャリア周期Ｔｂ毎に繰り返し出力する。ここで、第２キャリア周期Ｔｂは、第２キャリア周波数に対応する周期であり、第２キャリア周波数の逆数である。第２パルス幅変調回路１２０が出力するオン信号Ｐｂのパルス幅（以下、単に第２パルス幅と称する）ｔｂは、第２キャリア周期Ｔｂと第２デューティ比Ｄｂとの積であり、第２デューティ比Ｄａに応じて変化する。修正目標回転速度Ｒｂが閾値速度Ｒ１未満の場合、修正目標回転速度Ｒｂが小さいほど、第２パルス幅ｔｂも小さくなる。ただし、第２キャリア周期Ｔｂは第１キャリア周期Ｔａよりも十分に長いことから、通常、第２パルス幅ｔｂは第１パルス幅ｔａよりも十分に広くなる。ただし、修正目標回転速度Ｒｂが非常に小さい場合、第２パルス幅ｔｂも非常に小さくなり、第２パルス幅ｔｂが第１パルス幅ｔａと同じパルス幅となることもある。
【００２７】
図３に示すように、第１パルス幅変調回路１１０が出力するオン信号列Ｐａと、第２パルス幅変調回路１２０が出力するオン信号列Ｐｂは、論理積演算回路１３０に入力される。論理積演算回路１３０は、両方のパルス幅変調回路１１０、１２０からオン信号列Ｐａ、Ｐｂを入力し、それらの論理積である第３のオン信号列Ｐｃを出力する。即ち、論理積演算回路１３０は、両方のパルス幅変調回路１１０、１２０からオン信号列Ｐａ、Ｐｂが同時に入力されている期間だけ、オン信号Ｐｃを出力する。論理積演算回路１３０が出力したオン信号列Ｐｃは、ドライバ回路１３２に入力される。
【００２８】
図５（ｃ）と図６（ｃ）に、論理積演算回路１３０が出力するオン信号列Ｐｃを例示する。図５（ｃ）は修正目標回転速度Ｒｂが閾値速度Ｒ１以上の場合におけるオン信号列Ｐｃを示しており、図６（ｃ）は修正目標回転速度Ｒｂが閾値速度Ｒ１未満の場合におけるオン信号列Ｐｃを示している。
図５（ｃ）に示すように、修正目標回転速度Ｒｂが閾値速度Ｒ１以上の場合、論理積演算回路１３０が出力するオン信号列Ｐｃは、第１パルス幅変調回路１１０が出力するオン信号列Ｐａと等しくなる。即ち、修正目標回転速度Ｒｂが閾値速度Ｒ１以上の場合、論理積演算回路１３０は、修正目標回転速度Ｒｂに比例する第１パルス幅ｔａのオン信号Ｐｃを、第１キャリア周期Ｔａ毎に繰り返し出力する。この場合、論理積演算回路１３０が出力するオン信号列Ｐｃのデューティ比Ｄｃは、第１デューティ比Ｄａ＝ｔａ／Ｔａに等しくなる。
【００２９】
一方、図６（ｃ）に示すように、修正目標回転速度Ｒｂが閾値速度Ｒ１未満の場合、論理積演算回路１３０が出力するオン信号列Ｐｃは、第２パルス幅変調回路１２０がオン信号Ｐｂを出力している期間（第２パルス幅ｔｂ）だけ、第１パルス幅変調回路１１０が出力するオン信号列Ｐａと等しくなる。ここで、第１パルス幅ｔａは修正目標回転速度Ｒｂにかかわらず一定であり、第２パルス幅ｔｂは修正目標回転速度Ｒｂに比例して変化する。論理積演算回路１３０が出力するオン信号列Ｐｃのデューティ比Ｄｃは、第１デューティ比Ｄａと第２デューティ比Ｄｂの積Ｄａ・Ｄｂに等しくなり、第１デューティ比Ｄａの下限値Ｄ１よりも小さくなる。オン信号Ｐｃのパルス幅を所定の下限幅以上に維持しながら、そのデューティ比Ｄｃが非常に小さなオン信号Ｐｃを生成することができる。
【００３０】
論理積演算回路１３０が出力するオン信号列Ｐｃは、ドライバ回路１３２を介して電圧印加回路１３４に入力される。電圧印加回路１３４は、いわゆるインバータ回路であり、モータ３２のＵ、Ｖ、Ｗ相のそれぞれを電池パック５０の正極、負極のそれぞれにスイッチング素子を介して接続している。ドライバ回路１３２は、位置検出センサ３４の出力信号に基づいて導通すべきスイッチング素子を決定し、そのスイッチング素子へ論理積演算回路１３０からのオン信号列Ｐｃを出力する。それにより、モータ３２のＵ、Ｖ、Ｗ相は電池パック５０の正極又は負極に選択的に接続され、電池パック５０の電圧が論理積演算回路１３０からのオン信号列Ｐｃに同期してモータ３２に断続的に印加される。このとき、ドライバ回路１３２や電圧印加回路１３４は、不快なノイズ音を発生することなく動作する。先に説明したように、論理積演算回路１３０が出力するオン信号列Ｐｃのパルス幅は、修正目標回転速度Ｒｂが非常に小さい場合でも、第１デューティ比Ｄａの下限値Ｄ１に対応するパルス幅以上に維持される。従って、電圧印加回路１３４やドライバ回路１３２や論理積演算回路１３０は、論理積演算回路１３０が出力するオン信号列Ｐｃに十分に追従して動作することができる。
モータ３２は、電池パック５０から電力の供給を受けて回転する。モータ３２に供給される電力は、論理積演算回路１３０が出力するオン信号列Ｐｃのデューティ比Ｄｃに応じて変化する。
【００３１】
モータ３２が回転している間、速度処理部１０６は、目標回転速度Ｒａと実際回転速度Ｒｄとの差異に基づいて、修正目標回転速度Ｒｂを刻々と更新していく。それにより、モータ３２の実際回転速度Ｒｄは、目標回転速度Ｒａとなるようにフィードバック制御される。
しかしながら、図７に示すように、修正目標回転速度Ｒｂが閾値速度Ｒ１以下の低速運転時では、論理積演算回路１３０が出力するオン信号列Ｐｃに同期して、モータ３２の実際回転速度Ｒｄは脈動する。詳しくは、論理積演算回路１３０がオン信号列Ｐｃを出力する期間、即ち、第２パルス幅変調回路１２０がオン信号Ｐｂを出力する期間ｔｂでは、電池パック５０からの電力がモータ３２に供給されることによって、モータ３２の実際回転速度Ｒｄは増大する。一方、論理積演算回路１３０がオン信号列Ｐｃを出力しない期間、即ち、第２パルス幅変調回路１２０がオン信号Ｐｂを出力しない期間では、電池パック５０からの電力がモータ３２に供給されないことから、モータ３２の実際回転速度Ｒｄは低下する。このとき、モータ３２に大きな負荷が加えられていると、モータ３２の回転が停止してしまうこともある。
【００３２】
そのことから、速度処理部１０６は、先に算出した修正目標回転速度Ｒｂが閾値速度Ｒ１未満の場合、第２パルス幅変調回路１２０がオン信号Ｐｂを出力しない期間に入力された位置検出センサ３４の出力信号のみを有効値としてモータ３２の実際回転速度Ｒｄを検出し、次の修正目標回転速度Ｒｂを設定する。それにより、モータ３２を低速運転させる場合でも、平均回転速度よりも低い回転速度を検出してフィードバック量を調整することができるため、モータ３２を停止させることなく安定した速度で回転させることができる。
また、図７（ｂ）に示すように、速度処理部１０６は、実際回転速度Ｒｄを検出するタイミングを、第２パルス幅変調回路１２０の第２キャリア周波数と同期させる。即ち、実際回転速度Ｒｄを検出する時間間隔を、第２キャリア周波数Ｔｂに等しくする。それにより、実際回転速度Ｒｄの脈動に起因する検出誤差を排除することができる。モータ３２を低速運転させる場合でも、モータ３２を停止させることなく安定した速度で回転させることができる。
【００３３】
さらに、速度処理部１０６は、先に算出した修正目標回転速度Ｒｂに応じて、修正目標回転速度Ｒｂを算出するためのフィードバックゲインＧを変更する。図８に示すように、先に算出した修正目標回転速度Ｒｂが閾値速度Ｒ１以上の場合、速度処理部１０６はフィードバックゲインＧを所定の第１ゲイン値Ｇ１に設定する。一方、先に算出した修正目標回転速度Ｒｂが閾値速度Ｒ１未満の場合、速度処理部１０６はフィードバックゲインＧを第１ゲイン値Ｇ１よりも小さい第２ゲイン値Ｇ２に設定する。即ち、第２パルス幅変調回路１２０が第２デューティ比Ｄｂを１未満に設定し、電池パック５０からモータ３２への供給電力が大きく制限される場合には、より大きなフィードバックゲインＧを使用する。それにより、モータ３２を低速運転させる場合でも、モータ３２を停止させることなく安定した速度で回転させることができる。なお、バックゲインＧは、修正目標回転速度Ｒｂに応じてさらに多段階に変化させてもよいし、修正目標回転速度Ｒｂに応じて連続的に変化させてもよい。いずれにしても、修正目標回転速度Ｒｂが小さい時ほど、大きなフィードバックゲインＧを使用するとよい。
【００３４】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】電動ドライバの側方断面図。
【図２】電動ドライバの電気的な構成を示すブロック図。
【図３】修正目標回転速度と第１デューティ比の関係を示すグラフ。
【図４】修正目標回転速度と第２デューティ比の関係を示すグラフ。
【図５】修正目標回転速度が閾値以上の場合において、第１パルス幅変調回路が出力するオン信号列Ｐａと、第２パルス幅変調回路が出力するオン信号列Ｐｂと、論理積回路が出力するオン信号列Ｐｃを対応付けて示す図。
【図６】修正目標回転速度が閾値未満の場合において、第１パルス幅変調回路が出力するオン信号列Ｐａと、第２パルス幅変調回路が出力するオン信号列Ｐｂと、論理積回路が出力するオン信号列Ｐｃを対応付けて示す図。
【図７】修正目標回転速度が閾値以上の場合において、論理積回路が出力するオン信号列Ｐｃとモータの実際回転速度Ｒｄを対応付けて示す図。
【図８】修正目標回転速度とフードバックゲインの関係を示す図。
【符号の説明】
【００３６】
１０・・電動ドライバ
１２・・本体
１４・・胴体部
１６・・グリップ部
２２・・工具チャック
３０・・制御基板
３２・・モータ
５０・・電池パック
１０２・・速度指令部
１０４・・マイクロコンピュータ
１０６・・速度処理部
１１０・・第１パルス幅変調回路
１１２・・第１発振部
１１４・・第１デューティ比設定部
１１６・・第１オン信号生成部
１２０・・第２パルス幅変調回路
１２２・・第２発振部
１２４・・第２デューティ比設定部
１２６・・第２オン信号生成部
１３０・・論理積回路
１３２・・ドライバ回路
１３４・・電圧印加回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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