(57)【要約】【課題】　本発明は、モーター停止制御に関し、特に、電動工具の直流モーター停止制御に関する方法及び装置を提供する。【解決手段】　モーターを停止させる方法及び装置は、モーター巻線の両端を接続する停止電力スイッチング素子を有する。モーターを停止させるために、停止電力スイッチング素子は、オン・オフを繰り返す。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
　モーターを停止させるために繰り返し開閉する、モーター巻線の両端に接続される停止電力スイッチング素子で構成されること、を特徴とするモーター停止回路。
【請求項２】
　前記停止電力スイッチング素子は、ＦＥＴであること、を特徴とする請求項１記載のモーター停止回路。
【請求項３】
　前記ＦＥＴは、ＭＯＳＦＥＴであること、を特徴とする請求項２記載のモーター停止回路。
【請求項４】
　さらに、前記ＦＥＴに接続され、切断されつつある前記モーターの電力に関して、前記ＦＥＴをオン・オフさせるパルス列を生成する制御装置を含むこと、を特徴とする請求項２記載のモーター停止回路。
【請求項５】
　前記制御装置は、前記パルス列を生成するためのタイマーを含むこと、を特徴とする請求項４記載のモーター停止回路。
【請求項６】
　前記制御回路は、前記タイマーの出力する前記パルス列のデューティ比と周波数の少なくとも一方を調節するために前記タイマーに接続される調節回路を含むこと、を特徴とする請求項５記載のモーター停止回路。
【請求項７】
　前記パルス列は、パルス幅変調信号を含むこと、を特徴とする請求項６記載のモーター停止回路。
【請求項８】
　さらに、電力が前記モーターに接続されるときに充電され、前記モーターに対する電力が切断されたときに前記モーター停止回路に電力を供給する、蓄電キャパシタを含むこと、を特徴とする請求項５記載のモーター停止回路。
【請求項９】
　前記ＦＥＴの内部ダイオードは、前記モーター巻線の両端を接続する個別のダイオードの代わりに用いられること、を特徴とする請求項２記載のモーター停止回路。
【請求項１０】
　さらに、閉じた状態で前記モーターを動かすスイッチが開かれるとき、前記停止電力スイッチング素子を繰り返し開閉させるための制御装置を含むこと、を特徴とする請求項１記載のモーター停止回路。
【請求項１１】
　さらに、電力が前記モーターに接続されるときに充電され、前記モーターに対する電力が切断されたときに前記モーター停止回路に電力を供給する、蓄電キャパシタを含むこと、を特徴とする請求項１０記載のモーター停止回路。
【請求項１２】
　前記スイッチは、押下の程度に基づき前記制御装置に信号を供給し、前記制御装置は、前記スイッチの供給する前記信号に応じて前記モーター速度を制御すること、を特徴とする請求項１０記載のモーター停止回路。
【請求項１３】
　前記モーターは、直流モーターであること、を特徴とする請求項１記載のモーター停止回路。
【請求項１４】
　前記直流モーターは、永久磁石直流モーターであること、を特徴とする請求項１３記載のモーター停止回路。
【請求項１５】
　前記モーターは、コードから電力を供給されるモーターであること、を特徴とする請求項１記載のモーター停止回路。
【請求項１６】
　モーター停止回路であって、
　モーター巻線の両端を接続するＦＥＴと、
　前記モーターを停止させるために前記ＦＥＴをオン・オフさせるパルス列を、スイッチ・オフしつつある前記モーターに対して生成する、前記ＦＥＴに接続される制御回路と、
　前記モーターへの電力がスイッチ・オンされているときに充電され、前記モーターへの電力がスイッチ・オフされているときに前記モーター停止回路に対して電力を供給する、蓄電キャパシタと、
で構成されること、を特徴とするモーター停止回路。
【請求項１７】
　前記ＦＥＴは、フリー・ホイール・ダイオードとして動作し、個別のフリー・ホイール・ダイオードの代わりに用いられる、前記モーター巻線の両端に接続される内部ダイオードを含むこと、を特徴とする請求項１６記載のモーター停止回路。
【請求項１８】
　前記制御装置は、前記停止電力スイッチング素子に自励パルス信号を出力すること、を特徴とする請求項１６記載のモーター停止回路。
【請求項１９】
　前記自励パルス信号は、パルス幅変調信号であること、を特徴とする請求項１８記載のモーター停止回路。
【請求項２０】
　前記自励パルス信号は、方形波であること、を特徴とする請求項１８記載の制御回路。
【請求項２１】
　前記制御装置は、前記停止電力スイッチング素子に出力するパルス幅変調信号のデューティ比と周波数の少なくとも一方を変化させることにより、前記モーターの停止を制御すること、を特徴とする請求項１６記載の制御回路。
【請求項２２】
　オンであるときに前記モーターを動かすためのスイッチ、制御装置、前記モーター巻線の両端に接続され前記制御装置に接続される停止電力スイッチング素子で構成され、前記制御装置は、前記スイッチがオフであるときに前記モーターを停止させるために前記停止スイッチング素子を開閉させること、を特徴とするモーターの制御回路。
【請求項２３】
　前記モーターは直流モーターであり、前記スイッチがオンであるときに前記モーターを動かすために前記モーターを直流電源に接続し、前記スイッチがオフであるときに前記モーターを停止させるために前記モーターを前記直流電源から切断し、さらに、前記スイッチがオンであるときに充電され、前記スイッチがオフであるときに前記制御装置及び前記停止電力スイッチング素子に対して電力を供給する、蓄電キャパシタを含むこと、を特徴とする請求項２２記載の制御回路。
【請求項２４】
　前記停止電力スイッチング素子は、半導体スイッチを含むこと、を特徴とする請求項２３記載の制御回路。
【請求項２５】
　前記半導体スイッチは、前記モーター巻線の両端に接続される内部ダイオードを有するＦＥＴを含み、前記ＦＥＴの前記内部ダイオードは、フリー・ホイール・ダイオードとして動作し、個別のフリー・ホイール・ダイオードの代わりに用いられること、を特徴とする請求項２４記載の制御回路。
【請求項２６】
　前記ＦＥＴは、ＭＯＳＦＥＴであること、を特徴とする請求項２５記載の制御回路。
【請求項２７】
　前記半導体スイッチは、トライアック、ＳＣＲ、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、ダーリントン対の少なくとも一つを含むこと、を特徴とする請求項２５記載の制御回路。
【請求項２８】
　前記モーターは、コードから電力を供給されるモーターであること、を特徴とする請求項２２記載の制御回路。
【請求項２９】
　前記モーターは、電池に接続される直流モーターであり、前記モーターは、前記スイッチがオフであるとき、前記電池への接続を維持し、前記モーターを停止させる間に発電される電力が、少なくとも一部は前記電池を再充電するように前記モーターを停止させること、を特徴とする請求項２２記載の制御回路。
【請求項３０】
　前記スイッチは、前記停止電力スイッチング素子も収容するモジュール内に収容されたトリガー・スイッチであること、を特徴とする請求項２２記載の制御回路。
【請求項３１】
　前記制御装置は、前記停止電力スイッチング素子に出力するパルス幅変調信号のデューティ比と周波数の少なくとも一方を変化させることにより前記モーターの停止を制御すること、を特徴とする請求項２２記載の制御回路。
【請求項３２】
　前記制御装置は、前記モーターのモーター速度及び逆起電力の少なくとも一方を測定し、前記モーターのモーター速度及び逆起電力の少なくとも一方に基づき前記モーターの停止を制御すること、を特徴とする請求項３１記載の制御回路。
【請求項３３】
　前記制御装置は、前記停止電力スイッチング素子に自励パルス信号を出力すること、を特徴とする請求項２２記載の制御回路。
【請求項３４】
　前記自励パルス信号は、パルス幅変調信号であること、を特徴とする請求項３３記載の制御回路。
【請求項３５】
　前記自励パルス信号は、方形波であること、を特徴とする請求項３３記載の制御回路。
【請求項３６】
　前記スイッチは、押下の程度に基づき前記制御装置に信号を供給するトリガー・スイッチであり、前記制御装置は、前記トリガー・スイッチの供給する前記信号に応じて前記モーター速度を制御すること、を特徴とする請求項２２記載のモーター停止回路。
【請求項３７】
　前記トリガー・スイッチは、前記スイッチの押下の程度に基づき前記制御装置に前記信号を供給するポテンショメーターを含むこと、を特徴とする請求項３６記載のモーター停止回路。
【請求項３８】
　電動工具であって、
　モーターを包み込む筺体と、
　前記スイッチがオンであるとき前記モーターを動かすためのスイッチと、
　制御装置と、
　前記モーター巻線の両端に接続され前記制御装置に接続される停止スイッチング素子とで構成され、
前記制御装置は、前記スイッチがオフであるとき前記モーターを停止させるために前記制御可能なスイッチング素子を開閉させる、
こと、を特徴とする電動工具。
【請求項３９】
　前記停止スイッチング素子は、半導体スイッチを含むこと、を特徴とする請求項３８記載の電動工具。
【請求項４０】
　前記半導体スイッチは、前記モーター巻線の両端に接続される内部ダイオードを有するＦＥＴであり、前記ＦＥＴの前記内部ダイオードは、フリー・ホイール・ダイオードとして動作し、個別のフリー・ホイール・ダイオードの代わりに用いられること、を特徴とする請求項３９記載の電動工具。
【請求項４１】
　前記半導体スイッチは、トライアック、ＳＣＲ、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、ダーリントン対の少なくとも一つを含むこと、を特徴とする請求項３９記載の電動工具。
【請求項４２】
　前記スイッチは、モジュール内に収容されるトリガー・スイッチであり、前記停止スイッチング素子も、前記モジュールに収容されること、を特徴とする請求項３９記載の電動工具。
【請求項４３】
　前記スイッチは、押下の程度に基づき前記制御装置に信号を供給するポテンショメーターを有するトリガー・スイッチであり、前記制御装置は、前記ポテンショメーターの供給する前記信号に応じて前記モーター速度を制御すること、を特徴とする請求項４２記載の電動工具。
【請求項４４】
　前記モーターは直流モーターであり、前記スイッチがオンであるときに前記モーターを動かすために前記モーターを直流電源に接続し、前記スイッチがオフであるときに前記モーターを停止させるために前記モーターを前記直流電源から切断すること、を特徴とする請求項４２記載の電動工具。
【請求項４５】
　前記モーターは、コードから電力を供給されるモーターであること、を特徴とする請求項４２記載の電動工具。
【請求項４６】
　さらに、電池及び蓄電キャパシタを含み、前記モーターは、前記スイッチがオンのとき前記電池に接続され前記スイッチがオフのとき前記電池から切断される直流モーターを含み、前記蓄電キャパシタは、前記スイッチがオンのとき前記電池から充電され前記スイッチがオフのとき前記制御装置及び半導体スイッチに電力を供給すること、を特徴とする請求項３９記載の電動工具。
【請求項４７】
　前記モーターを停止させるために、前記モーター巻線の両端に接続される停止スイッチング素子を開閉させることで構成されること、を特徴とするモーターを停止させる方法。
【請求項４８】
　前記停止スイッチング素子を開閉させることは、前記モーター巻線の両端に接続される半導体スイッチをオン・オフさせることを含むこと、を特徴とする請求項４７記載の方法。
【請求項４９】
　前記半導体スイッチをオン・オフさせることは、それをパルス信号で脈動させることを含むこと、を特徴とする請求項４８記載の方法。
【請求項５０】
　前記半導体スイッチを脈動させることは、それをパルス幅変調信号で脈動させること、及び、停止速度と停止電流の少なくとも一方を変化させるために前記パルス幅変調信号のデューティ比と周波数の少なくとも一方を変化させること、を含むこと、を特徴とする請求項４９記載の方法。
【請求項５１】
　永久磁石直流モーター、スイッチ・オンのとき前記モーターを動かしスイッチ・オフのとき前記モーターを停止させるスイッチ、を有するコードレス電動工具における、前記モーターを停止させる方法であって、前記モーターを停止させるために前記モーター巻線の両端に接続される半導体スイッチをオン・オフさせることで構成されること、を特徴とする方法。
【請求項５２】
　さらに、前記スイッチがオンのとき蓄電キャパシタを充電すること、及び、前記スイッチがオフのとき前記蓄電キャパシタから前記半導体スイッチに電力を供給すること、を含むこと、を特徴とする請求項５１記載の方法。
【請求項５３】
　前記電子的スイッチは、前記モーター巻線の両端に接続される内部ダイオードを有するＭＯＳＦＥＴであり、さらに、個別のフリー・ホイール・ダイオードの代わりに前記ＭＯＳＦＥＴの前記内部ダイオードをフリー・ホイール・ダイオードとして用いることを含むこと、を特徴とする請求項５２記載の方法。
【請求項５４】
　コードから電力を供給されるモーター、スイッチ・オンのとき前記モーターを動かしスイッチ・オフのとき前記モーターを停止させるスイッチ、を有する電動工具における、前記モーターを停止させる方法であって、前記モーターを停止させるために前記モーター巻線の両端に接続される半導体スイッチをオン・オフさせることで構成されること、を特徴とする方法。
【請求項５５】
　さらに、前記スイッチがオンのとき蓄電キャパシタを充電すること、及び、前記スイッチがオフのとき前記蓄電キャパシタから前記半導体スイッチに電力を供給すること、を含むこと、を特徴とする請求項５４記載の方法。
【請求項５６】
　前記電子的スイッチは、前記モーター巻線の両端に接続される内部ダイオードを有するＭＯＳＦＥＴであり、さらに、個別のフリー・ホイール・ダイオードの代わりに前記ＭＯＳＦＥＴの前記内部ダイオードをフリー・ホイール・ダイオードとして用いることを含むこと、を特徴とする請求項５５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、モーターを停止させること、特に、電動工具の直流モーターを停止させることに関する。なお、本出願は、２００２年１０月１８日付け米国仮出願第６０／４１９，３５２号の利益を主張する。
【背景技術】
【０００２】
　図１は、コードレス電動工具の電気システム１４（点線の箱１４で代表的に示した）において、モーター１２に対する電力を制御するための従来技術のモーター制御回路を示している。コードレス電動工具の電気システム１４は、実施例では、可変速ドリルにおいて用いられているような可変速度システムである。モーター１２は、実施例では、永久磁界と電機子巻線を有する。モーター制御回路１０は、スイッチ１６、実施例ではトリガー・スイッチを含み、主電源接点１８、停止接点２０及びバイパス接点２２を有する。主電源接点１８と停止接点２０は、連動する。主電源接点１８は通常開いており、停止接点２０は通常閉じていて、両者はブレーク・ビフォー・メイク（break-before-make）接点である。主電源接点１８の通常開いている側は電池２４の負極に接続され、主電源接点１８の共通側はモーター制御回路１０の制御装置２６に接続される。モーター制御回路１０は、作動電力スイッチング素子２８とフリー・ホイール・ダイオード３０も含む。
【０００３】
　作動電力スイッチング素子２８は、実施例では、ゲートが制御装置２６の出力に接続されたＮチャンネル電力ＭＯＳＦＥＴであり、そのソースは主電源接点１８の共通側に接続され、そのドレインはトリガー・スイッチ１６の停止接点２０の共通側、モーター１２の巻線の一端及びダイオード３０のアノードに接続される。公知であるが、ＭＯＳＦＥＴは、そのソースとドレインをつなぐダイオードを有し、それは、図１のダイオード３２で示される。停止接点２０の他端は、電池２４の正極に接続され、モーター１２の巻線の他端及びダイオード３０のカソードも同様である。モーター１２は、実施例では、電機子巻線／永久磁界モーターなので、作動電力スイッチング素子２８のドレイン及び電池２４の正極が接続されるモーター巻線は、電機子巻線である。
【０００４】
　制御装置２６は、実施例では、設定周波数及び可変抵抗により制御される可変デューティ比を持つパルス幅変調（PWM）信号を作動電力スイッチング素子２８のゲートに供給するパルス幅変調器である。可変抵抗は、実施例では、トリガー・スイッチ１６と機械的に結合するポテンショメーター１９である。これついて、制御装置２６は、ＬＭ５５５及びポテンショメーターとすることができ、ＬＭ５５５は、設定周波数及びトリガー・スイッチ１６と機械的に結合するポテンショメーターにより制御される可変デューティ比を持つパルス幅変調器として構成される。
【０００５】
　作動中、トリガー・スイッチ１６は、少し押下されると、停止接点２０を開き、わずかに遅れて主電源接点１８を閉じる。これにより、電池２４からの電力は、制御装置２６、作動電力スイッチング素子２８のソース及びバイパス接点２２（この時点では、まだ開いているが）に接続される。制御装置２６は、作動電力スイッチング素子２８のゲートに向かいパルス幅変調信号を生成し、この素子のオン・オフを繰り返す。作動電力スイッチング素子２８は、そのオン・オフの繰り返しで、モーター１２の巻線に対する電力をオン・オフさせる。作動電力スイッチング素子２８のゲートに供給されるパルス幅変調信号のデューティ比、すなわち信号が低電圧である時間に対する信号が高電圧である時間の比、は、トリガー・スイッチ１６の押下の程度によって決定される。（トリガー・スイッチ１６の押下の程度は、そのスイッチに機械的に結合されるポテンショメーター１９の可変抵抗値を決定し、それが制御装置２６のデューティ比の設定に用いる可変抵抗値を与える。）パルス幅変調信号のデューティ比は、モーター１２の速度を決める。トリガー・スイッチ１６がさらに、典型的には約８０パーセントのレベルまで、押下されると、バイパス接点２２が閉じる。バイパス接点２２が閉じると、電力は、電池２４からモーター巻線に直接接続され、制御装置２６の与える可変速度制御と作動電力スイッチング素子２８は、バイパスされる。このとき、モーター１２は、最大速度で動作する。
【０００６】
　作動電力スイッチング素子２８がオンからオフになったとき、フリー・ホイール・ダイオードとして知られているダイオード３０は、モーター１２の巻線内の電流に対する経路を与える。このとき、電流は、モーター１２の下側（図１における方向である）のモーター巻線から出て、ダイオード３０を通り、モーター１２の上側（図１における方向である）のモーター巻線へと流れ戻る。
【０００７】
　モーター１２を止めるためにトリガー・スイッチ１６を開放すると、トリガー・スイッチ１６の主電源接点１８は開き、わずかに遅れて停止接点２０が閉じる。（トリガー・スイッチ１６が開放されたとき、バイパス接点２２が閉じていた場合には、それを開く。）停止接点２０を閉じるとモーター１２のモーター巻線が短絡し、モーター１２を停止させる。
【０００８】
　鋸のように、コードレス電動工具が可変速の工具でない場合には、制御装置２６、作動電力スイッチング素子２８、バイパス接点２２及びダイオード３０は、削除される。停止接点２０は、上述と同様にモーター１２を停止させるために動作する。
【０００９】
　電力抵抗法が用いられる場合には、電力抵抗が、停止接点２０と直列に接続される。
【００１０】
　制御装置２６及び作動電力スイッチング素子２８は、実施例では、トリガー・スイッチ１６と同じパッケージに収められる。ダイオード３０も同様にすることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
　電動工具における直流モーターの停止は、モーター巻線に対する電力のスイッチを入れるスイッチとなるトリガーを開放した後、モーター巻線の両端を接続する停止接点を閉じることによって、典型的には達成される。この技術は、多くの問題を呈している。その技術は、停止させる間に非常に高い電流を生じさせる。また、それは、ブラシ磨損の加速と同様、界磁の消磁にもつながる。また、それは、急激な停止につながり、工具のトランスミッションの寿命にとって有害である。さらに、停止時間を制御することができない。
【００１２】
　代わりの方法は、停止させる間にモーター巻線の両端に電力抵抗を接続することである。この方法も、また、問題を呈している。電力抵抗は、かさばり、熱を発生する。モーター巻線に対する電力のスイッチを入れるスイッチと同じパッケージで、通常の工具操作の際にモーター巻線に対する電力のスイッチをオン・オフするための部品を収納するパッケージに電力抵抗を入れることは通常できない。停止電流を低くできても、この方法では、停止時間を制御することができない。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の要約
　本発明の一面に従うと、制御可能なスイッチ（停止電力スイッチング素子）は、モーター巻線の両端を接続する。停止電力スイッチング素子は、通常開いている。モーターを停止させるために、停止電力スイッチング素子は、繰り返し動作し、モーター巻線の両端で繰り返し開閉する。本発明の一面において、スイッチは半導体スイッチである。本発明の一面において、スイッチは電界効果トランジスター（ＦＥＴ）である。本発明の一面において、スイッチはＰチャンネルＭＯＳＦＥＴである。本発明の一面において、スイッチはＮチャンネルＭＯＳＦＥＴである。
【００１４】
　停止電力スイッチング素子がＦＥＴである本発明の一面において、ＦＥＴの内部ダイオードはモーター巻線の両端を接続するフリー・ホイール・ダイオードとして用いられ、モーター巻線の両端を接続する個別のダイオードが不要となる。
【００１５】
　本発明の一面において、停止電力スイッチング素子は、モーター速度、逆起電力の少なくとも一方に基づいて、そして開ループ形式で動作する。
【００１６】
　本発明の一面において、モーターは、電池を有するコードレス電動工具の一部である。本発明の一面において、電池は、停止させる間、モーター巻線に接続される。本発明の一面において、電池は、停止させる間、モーター巻線に接続されない。
【００１７】
　本発明の一面において、モーターは、コードから電力を供給されるモーター、すなわちコードから与えられる交流を整流して電力を供給される直流モーターである。本発明の一面において、コードから電力を供給されるモーターは、電動工具の一部である。
【００１８】
　本発明の一面において、蓄電キャパシタは、工具の動作中に十分なエネルギーを蓄える。すなわち、電力がモーター巻線に接続されるとき、停止させる間に制御可能なスイッチ及び制御可能なスイッチを含む停止制御回路を動かすのに十分なエネルギーを蓄える。
【００１９】
　本発明の一面において、停止電力スイッチング素子は、トリガー・スイッチと主要な電力スイッチング素子を収容するトリガー・スイッチ・パッケージの一部として収容される。本発明の一面において、主要な電力スイッチング素子を制御する制御装置は、停止電力スイッチング素子も制御する。本発明の一面において、制御装置は、トリガー・スイッチ・パッケージに収容される。
【発明の効果】
【００２０】
　本発明によれば、モーターを停止させる間の電流が減少する。それにより、ブラシ磨損や界磁の消磁を防ぎ得る。また、モーターが急激に止まらないため、工具のトランスミッションの寿命にとって有益である。さらに、停止時間を制御することができる。加えて、停止電力スイッチング素子は、電力抵抗に比べてかさばらないため、モーター巻線に対する電力のスイッチを入れるスイッチと同じパッケージで、通常の工具操作の際にモーター巻線に対する電力のスイッチをオン・オフするための部品を収納するパッケージに入れることが可能となる。また、停止電力スイッチング素子がＦＥＴである場合には、ＦＥＴの内部ダイオードはモーター巻線の両端を接続するフリー・ホイール・ダイオードとして用いられ、モーター巻線の両端を接続する個別のダイオードが不要となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
　本発明の更なる適用範囲は、以下で与える詳細な説明から明らかとなる。詳細な説明及び特定の例は、本発明の望ましい具体例を示しているが、それらは、説明のみを目的としており、本発明の範囲を限定する意図はないということを理解すべきである。
【００２２】
　以下の望ましい具体例の詳細な説明は、単に代表例に過ぎず、本発明、その応用又はその使用を限定するものではない。
【実施例】
【００２３】
　図２は、モーター１２への電力を制御するためのモーター制御回路１００を示しており、この回路は、本発明に従ってモーター１２を停止させる。図１と共通の素子は、同様の素子とみなし、モーター制御回路１００の議論は、モーター制御回路１００とモーター制御回路１０の違いに焦点を合わせる。
【００２４】
　モーター制御回路１００は、トリガー・スイッチ１６による停止接点２０の代わりに、モーター１２のモーター巻線を接続する停止電力スイッチング素子１０２を有する。モーター制御回路１００はさらに、制御装置２６に接続される蓄電キャパシタ１０６を有する。ダイオード３０は、削除される。
【００２５】
　停止電力スイッチング素子１０２は、実施例において、ソースとドレインをつなぐ内部ダイオードを有するPチャンネルＭＯＳＦＥＴであり、そのダイオードは、ダイオード１０４で示される。停止電力スイッチング素子１０２のゲート１０７は、制御装置２６の出力１１２に接続される。停止電力スイッチング素子１０２のソース１０８は、電池２４の正極及びモーター１２の巻線の一端に接続される。停止電力スイッチング素子１０２のドレイン１１０は、モーター１２の巻線の他端、作動電力スイッチング素子２８のドレイン及びトリガー・スイッチ１６によるバイパス接点２２の通常開かれている一端に接続される。停止電力スイッチング素子として実施例で使用されるＭＯＳＦＥＴの内部ダイオード１０４は、ダイオード３０を置き換える（図１）。
【００２６】
　ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴ以外のスイッチング素子が必要なスイッチング速度を持つならば、そのような素子を停止電力スイッチング素子１０２として使うことができるということを理解すべきである。停止電力スイッチング素子１０２のために使うことができる他の種類のスイッチング素子は、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ、トライアック、ＳＣＲ、ダーリントン・トランジスター対、ＩＧＢＴ、他の種類の電力半導体スイッチング素子及び十分なスイッチング速度を持つあるリレーである。停止電力スイッチング素子１０２として他の種類のスイッチング素子が使われる場合には、その素子の性質やその素子が内部ダイオードを有するか否かに応じて、ダイオード３０を再び加える必要もあり得る。
【００２７】
　運転中、モーター１２が、作動電力スイッチング素子２８の制御の下に最大速度以下で動いているときには、停止電力スイッチング素子１０２の内部ダイオード１０４は、図１のダイオード３０と同様にモーター１２の巻線の両端を接続するフリー・ホイール・ダイオードとして動作する。トリガー・スイッチ１６が開放されると、トリガー・スイッチ１６の主電源接点１８は開き、電池２４から制御装置２６及びモーター１２への電力は切断される。蓄電キャパシタ１０６は、モーター１２が停止するまで、制御装置２６及び停止電力スイッチング素子１０２を動かすのに十分な電力を供給する。バイパス接点２２は開かれて、制御装置２６は作動電力スイッチング素子２８をオフにする。
【００２８】
　制御装置２６は、停止電力スイッチング素子１０２を制御する制御信号を出力１１２に生成する。この制御信号は、モーター１２の巻線を断続的に短絡させるために、停止電力スイッチング素子１０２をオン・オフさせ、モーター１２を停止させるパルス信号である。しかしながら、ＭＯＳＦＥＴのような半導体スイッチング素子は、オンになっているときわずかな内部抵抗を持つので、モーター１２の巻線の両端を接続する短絡は真の短絡とはならず、わずかな抵抗を持つことになる。この抵抗はデューティ比とともに、停止過程でモーター巻線が短絡されるときに流れるピーク電流を減少させる。さらに電流の流れを制御し、それによって停止操作を制御するために、停止電力スイッチング素子１０２と直列に外部抵抗、それは実施例としては低い抵抗値を持つのだが、を接続することもある。
【００２９】
　制御装置２６は、停止速度と停止電流を制御するために、出力１１２にパルス出力信号を供給するように構成される。例えば、設定周波数とデューティ比を持つパルス幅変調信号のような自励パルス信号を供給することができる。制御装置２６は、モーター速度及び／又は逆起電力を測定し、それに応じて出力１１２に出力されるパルス幅変調出力信号の周波数、デューティ比またはその両者を変化させる。本発明のこの一面において、制御装置２６は、モーター速度とモーター１２の逆起電力の少なくとも一方を測定するセンサー１１６に接続される入力１１４を含む。このとき、制御装置２６は、出力１１２に制御装置２６から出力されるパルス幅変調信号の周波数とデューティ比の少なくとも一方を変化させてモーター１２の停止を制御するために、測定された入力を利用する。制御装置２６は、方形波出力信号（例えば、５０−５０のデューティ比を持つパルス幅変調信号）や正弦波を供給するように構成することもできる。
【００３０】
　本発明の別の面において、トリガー・スイッチ１６による主電源接点１８は、モーター１２を停止させる期間中開かれておらず、電池２４は少なくともモーター１２の巻線に対して接続を維持する。トリガー・スイッチ１６が開放されたら、制御装置２６は作動電力スイッチング素子２８をオフにし、停止電力スイッチング素子１０２を上述のように制御して、次にモーター１２が停止したら主電源接点１８を開く。バイパス接点２２も、上述したように開かれる。これにより、作動電力スイッチング素子２８の内部ダイオード３２が、電池２４の負極からモーター１２の一端への電流経路を与え、モーター１２の他端が、電池２４の正極に接続されるので、モーター１２を停止させる間、ある程度は電池２４を再充電する回生停止が可能となる。
【００３１】
　本発明の一面において、停止電力スイッチング素子は、トリガー・スイッチ１６、制御装置２６及び作動電力スイッチング素子２６を収容するのと同じスイッチ・パッケージに収容される。
【００３２】
　電動工具が、可変速度の道具でない場合には、上述したように停止電力スイッチング素子１０２のみを制御し、作動電力スイッチング素子２８、バイパス接点２２及びダイオード３０（存在する場合であるが）は、削除される。
【００３３】
　図３は、モーター１２への電力を制御するための図２のモーター制御回路１００のより詳細な図であり、この制御回路が、本発明に従ってモーター１２を停止させる。図３に示すように、電池２４の正極は、９ボルト・レギュレーター２００の入力２０２に接続される。９ボルト・レギュレーター２００の出力２０４、これは正のレール（rail）を与えるが、は、ダイオード２０６のアノードに接続される。ダイオード２０６のカソードは、タイマー２０８、これは実施例ではＬＭ５５５タイマーであるが、の電力端子ピン８に接続される。タイマー２０８の共通端子ピン１は、スイッチの入った共通レール２１３に接続される。ダイオード２０６のカソードは、キャパシタ１０６、これは実施例では４７０μＦのキャパシタであるが、の一端に接続され、さらに、抵抗２１０を介してＦＥＴ２１２のドレインに接続される。キャパシタ１０６の他端は、スイッチの入った共通レール２１３に接続される。ダイオード２０６のカソードはまた、ダイオード２２２を介して抵抗２２４の一端とトランジスター２２６のエミッターにも接続される。ダイオード２０６のカソードはまた、抵抗２２８を介してタイマー２０８のピン７、ダイオード２３０のアノード及びダイオード２３２のカソードにも接続される。ダイオード２３０のカソードは、ポテンショメーター２３４の一端に接続され、ダイオード２３２のアノードは、ポテンショメーター２３４の他端に接続される。ポテンショメーター２３４のワイパー端子は、タイマー２０８のピン２とピン６に接続され、さらに、キャパシタ２３６を介してスイッチの入った共通レール２１３に接続される。
【００３４】
　キャパシタ２１８は、ＦＥＴ２１２のドレインとスイッチの入った共通レール２１３の間に接続される。ＦＥＴ２１２のドレインは、タイマー２０８のピン４に接続される。ＦＥＴ２１２のソースはスイッチの入った共通レール２１３に接続され、ＦＥＴ２１２のゲートは、抵抗２１４、２１６の接合部に接続される。抵抗２１４の他端は電圧レギュレーター２００の出力２０４に接続され、抵抗２１６の他端は、スイッチの入った共通レール２１３に接続される。スイッチの入った共通レール２１３は、トリガー・スイッチ１６による主電源接点１８を介して電池２４の負極に接続される。キャパシタ２２０は、９ボルト・レギュレーター２００の出力２０４とスイッチの入った共通レール２１３の間に接続される。
【００３５】
　タイマー２０８の出力ピン、ピン３は、抵抗２３８を介してトランジスター２４０のベースに接続される。トランジスター２４０のコレクターは抵抗２２４の他端に接続され、さらに抵抗２４２を介してトランジスター２２６のベースに接続される。トランジスター２４０のエミッターは、スイッチの入った共通レール２１３に接続される。トランジスター２２６のコレクターはダイオード２４４のアノードに接続され、さらに抵抗２４６を介して、実施例では停止電力スイッチング素子１０２となるＦＥＴのゲートに接続される。ダイオード２４４のカソードは、トランジスター２４０のコレクターに接続される。
【００３６】
　作動中、トリガー・スイッチによる主電源接点１８が閉じられると、抵抗２１４、２１６で形成する分圧器はＦＥＴ２１２をオンにし、それによりタイマー２０８の端子４が下がってタイマーはオフとなる。キャパシタ１０６は、充電される。
【００３７】
　主電源接点１８が開くとＦＥＴ２１２はオフになり、それによりタイマー２０８のピン４が上がってタイマーはオンとなる。タイマー２０８は、出力ピン３にパルス列を出力し、それは、トランジスター２４０、２２６を介して停止電力スイッチング素子１０２であるＦＥＴのゲートに供給され、モーター１２を停止させるためにＦＥＴをオン・オフさせる。ポテンショメーター２３４は、タイマー２０８のデューティ比と周波数を調節する。それとは別に、タイマー２０８のデューティ比と周波数は、ポテンショメーター２３４を抵抗又は抵抗ネットワークで置き換えることによって設定することもできる。
【００３８】
　図３の具体例において、制御装置２６は、図１に示したようにモーター１２に対する制御回路を含む。図２に関して議論したように、制御装置２６は、モーター停止回路を含むこともでき、その場合には、モーター停止回路を含む図３の素子は、制御装置２６の中に含まれよう。
【００３９】
　図３のモーター停止回路１００を用いる電動工具について、図４Ａは、様々なデューティ比と周波数に対する停止時間を示すグラフであり、図４Ｂは、様々なデューティ比と周波数に対するピーク・モーター電流を示すグラフである。モーター停止回路１００では、停止電力スイッチング素子１０２であるＦＥＴが、様々なデューティ比と周波数を持つパルス幅変調信号でオン・オフされる。図１の従来技術の停止回路を用いる同じ電動工具は、約１００ミリ秒の停止時間を持ち、停止させる間のピーク・モーター電流は、約７５Ａである。
【００４０】
　上述のモーター停止は、電池から電力を供給される直流モーターを有するコードレス電動工具の状況で述べたものであるということを理解すべきであるが、このモーター停止は、コードから与えられる交流を整流して電力を供給される直流モーターを有するコード付き電動工具にも利用可能であるということを理解すべきである。
【００４１】
　図５には、本発明に依る電動工具が、引用符号３００に基づき図示されている。電動工具３００は、ドリルとして描かれている。しかしながら、あらゆる種類の電動工具を、本発明のモーターと共に使うことができる。電動工具３００は、モーター１２のようなモーターを収容する筺体３０２を含む。スイッチ１６のような始動部品は、電源３０４と同様にモーター１２に接続される。電動工具３００が、コードレスの電動工具である場合、電源３０４は、実施例において電池である。電動工具３００は、コードから電力が供給される電動工具である場合、電源は、実施例において交流を与えるコードに接続される整流器（示されてはいないが）を含む。整流器は、交流を整流し、モーターに電力を供給する直流を与える。モーター１２は、ドリル内の部品（示されてはいないが）を保持するためのトランスミッション３０８及びチャック３１０を伴う出力３０６に連結される。
【００４２】
　上述したように実施例においてトリガー・スイッチであるスイッチ１６は、本例では制御装置２６を含むモジュール３１２に収容されていてもよく、制御装置２６は実施例では、上述のモーター制御回路１００を含んでいてもよい。このように、モーター１２への電力を制御して、モーター１２を停止させるモーター制御回路１００は、スイッチ１６を伴うモジュールの部品として収容される。
【００４３】
　本発明の説明は、単に代表例であるに過ぎず、よって、本発明の要旨から逸脱しない変形は、本発明の範囲内にあるということを意図するものである。そのような変形を、本発明の精神と範囲から逸脱したものとみなしてはならない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】コードレス電動工具における従来技術のモーター制御回路。
【図２】本発明に従ってモーターを停止させるモーター制御回路。
【図３】図２のモーターを停止させるモーター制御回路のより詳細な図。
【図４Ａ】図３のモーター制御回路に関して、様々なデューティ比と周波数に対する停止時間を示すグラフ。
【図４Ｂ】図３のモーター制御回路に関して、様々なデューティ比と周波数に対する停止までのピーク・モーター電流を示すグラフ。
【図５】図３のモーター制御回路を有する電動工具の透視図。
【符号の説明】
【００４５】
１０…従来技術のモーター制御回路
１２…モーター
１４…コードレス電動工具の電気システム
１６…トリガー・スイッチ
１８…主電源接点
２２…バイパス接点
２４…電池
１００…本発明に依るモーター制御回路
１０２…停止電力スイッチング素子
１１６…モーター速度とモーターの逆起電力の少なくとも一方を測定するセンサー
２００…９ボルト・レギュレーター
２０８…タイマー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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