(57)【要約】【課題】電動機の負荷や回転速度が急激に変動した場合でも脱調の有無を正確に検出できる電動機駆動装置および電動工具を提供する。【解決手段】制御回路２４は、通電されていない電機子巻線に誘起される逆起電圧から回転子の位置を検出する位置検出回路２２と、回転子の検出位置の検出間隔から回転速度を検出する速度検出回路２４ｃと、検出速度が指令速度に一致するように指令電圧を演算する速度制御回路２４ｄと、回転子の検出位置と指令電圧とに基づいてインバータ回路２０から電動機に印加される駆動電圧を制御する電圧制御回路２４ｅと、負荷電流の平均値を検出する電流検出回路２４ｂと、電流検出回路２４ｂの求めた負荷電流の大きさが、速度検出回路２４ｃの求めた回転速度から予想される負荷の大きさの範囲から外れると、脱調と判定する脱調検出回路２４ｆとを備え、脱調を検出すると電動機を停止させている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石を有した回転子と複数相の電機子巻線を有した固定子を具備する電動機と、電動機の各相の電機子巻線に駆動電圧をそれぞれ印加するインバータ回路と、操作量に応じて前記電動機の回転速度を設定する回転速度設定手段と、前記回転速度設定手段の設定値を指令速度に変換する指令速度設定手段と、前記回転子の回転に応じて、通電されていない前記電機子巻線に誘起される逆起電圧から前記回転子の回転位置を検出する位置検出手段と、当該位置検出手段の検出結果から前記回転子の回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記指令速度と前記回転速度検出手段の検出結果が一致するように指令電圧を演算する速度制御手段と、前記位置検出手段の検出位置と前記指令電圧の電圧値に応じて前記インバータ回路を構成するスイッチング素子を制御して前記電動機に印加する駆動電圧を制御する電圧制御手段と、前記電動機の負荷の大きさを検出する負荷検出手段と、前記回転速度検出手段の検出結果と前記負荷検出手段の検出結果とに基づいて脱調の有無を検出する脱調検出手段と、当該脱調検出手段が脱調を検出すると前記電動機を停止させる停止手段とを備え、前記脱調検出手段は、前記負荷検出手段の求めた負荷の大きさが、前記回転速度検出手段の求めた回転速度から予想される負荷の大きさの範囲から外れると脱調と判定することを特徴とする電動機駆動装置。
【請求項２】
前記脱調検出手段は、前記回転速度検出手段が検出した回転速度が所定の下限値以下であるか、又は、所定の上限値以上である場合に、前記負荷検出手段が検出した負荷の大きさが所定の負荷レベル以上になると、脱調が発生したと判定することを特徴とする請求項１記載の電動機駆動装置。
【請求項３】
前記負荷検出手段は、前記電機子巻線に流れる電流の大きさから負荷の大きさを検出しており、前記脱調検出手段は、前記電圧制御手段の出力電圧によって示される前記電機子巻線への印加電圧をＶ、前記電気子巻線の抵抗値をＲ、前記電気子巻線に流れる平均電流をＩａ、前記回転速度検出手段の検出結果をω、電動機の逆起電力定数をＫｅとしたときに、Ｉａ＝（Ｖ−Ｋｅ×ω）／Ｒなる関係が成立しなければ脱調と判定することを特徴とする請求項１記載の電動機駆動装置。
【請求項４】
前記脱調検出手段は、前記指令速度設定手段により設定された指令速度の変化率が第１の閾値以上であるか、又は、前記負荷検出手段により検出された負荷の大きさの変化率が第２の閾値以上である場合、脱調とは判定しないことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１つに記載の電動機駆動装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１つに記載の電動機駆動装置と、回転工具が取着される出力軸に電動機の回転を伝達する動力伝達手段とを備えて成ることを特徴とする電動工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定子の電機子巻線に誘起される逆起電圧から回転子の位置を検出することにより回転子の位置検出のためのセンサを不要にしたブラシレス電動機のような電動機を駆動する電動機駆動装置およびそれを用いる電動工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の電動工具としては、例えば図８に示すように３相の電機子巻線を持つブラシレス電動機を用いたものが提供されている。この図８に示す電動工具は３相の電機子巻線を巻装した固定子を有するブラシレス電動機（以下電動機という）１と、この電動機１の出力をトルクリミット機能付き減速機（或いは、ハンマーと出力軸６に設けたアンビルとの係合を衝撃的に繰り返し行うことで回転力を生み出すインパクト発生機能付き減速機）５を介して、チャックを備えた出力軸６に伝達する動力伝達部と、トリガボリューム４で電動機１のオン／オフ及びその操作量で出力軸６の単位時間当たりの回転数、つまり電動機１の回転速度を調整する駆動回路２と、２次電池のような電池電源３とから構成されている。
【０００３】
駆動回路２は、図９に示すようにトリガボリューム４の操作量で設定された回転速度となるように電動機１への印加電圧の調整と３相の電機子巻線１ｂへの通電切換をインバータ回路２０を通じて行うもので、インバータ回路２０のドライブ回路２３に指令電圧信号を出力する制御回路２４と、永久磁石を有する回転子１ａの回転位置を検出する位置検出回路２２とを備えている。
【０００４】
ここでインバータ回路２０は６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をブリッジ接続して構成され、上記指令電圧信号に基づいてドライブ回路２３が各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をオン／オフ制御して転流させることで、電動機１の電機子巻線１ｂに所定のタイミングで電流が流れて回転子１ａが回転する。さらにドライブ回路２３はスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のオン幅を制御することで（ＰＷＭ制御）、電機子巻線１ｂへの印加電圧を調整している。また位置検出回路２２は、通電されていない開放相の電機子巻線１ｂに誘起される逆起電圧と基準電圧との高低を比較しており、逆起電圧と基準電圧との高低が反転するタイミングから回転子１ａの磁極位置を検出して位置検出信号を制御回路２４に出力する。
【０００５】
そして制御回路２４は、回転子１ａの位置検出信号に基づいて所定の電機子巻線１ｂに所定の電圧を印加するようにドライブ回路２３に指令電圧信号を与える。すなわちブラシレス運転時には、通電されていない端子電圧（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの何れか）と基準電圧との高低を比較した結果が反転したタイミングで回転子１ａの位置を検出しており、そのタイミングから所定位相だけ遅延させて転流させることで回転子１ａを回転させる機能と、回転子１ａの位置検出間隔から求めた実際の回転速度とトリガボリューム４の操作量で設定される指令速度とが一致するように速度制御演算を行って印加電圧を求める機能とを備えている。
【０００６】
ところで、上述の電動工具のようにトルクリミット機能付き減速機（或いはインパクト発生機能付き減速機）５を用いている場合、電動機１から見た負荷（トルク）は図１０（ａ）に示すように周期毎に変化し、例えば負荷（トルク）が急激に増加した時に速度制御の応答遅れから図１０（ｂ）のａ点で示すように回転速度がゼロ、つまり一瞬停止してしまう場合がある。回転子１ａが停止すると開放相の電機子巻線１ｂに逆起電圧が誘起されないため、位置検出回路２２が回転子１ａの磁極位置を検出できなくなって、そのために脱調が発生していた。尚、図１０（ａ）（ｂ）の横軸は時間経過を、縦軸はそれぞれ負荷および回転速度の大きさを示している。
【０００７】
そこで、例えば特許文献１に示される電動機駆動装置では、電機子巻線１ｂに発生する逆起電圧から回転子１ａの磁極位置を検出するとともに、回転子１ａの位置検出間隔から回転速度を求め、回転速度の検出結果と指令速度との高低を比較することで、脱調の有無を検出しており、脱調を検出するとインバータ回路２０から電機子巻線１ｂへの駆動電圧の印加を停止させて、電動機１の回転を停止させていた。
【特許文献１】特開平５−２３６７８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述の電動工具のようにトルクリミット機能付き減速機（或いはインパクト発生機能付き減速機）５を用いている場合、電動機１から見たトルク（負荷）変化が大きいために、電動機１の回転速度の変化も非常に大きくなっていた。そのため、例えば負荷が大きいために電動機１が指令速度に比べて遙かに低速で回転している場合には、位置検出回路２２により回転子１ａの磁極位置を検出できているにも関わらず、検出速度と指令速度との高低のみを比較するだけで、脱調と誤検出して電動機１を停止させてしまうという問題があった。
【０００９】
本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、電動機の負荷や回転速度が急激に変動する場合でも脱調の有無を正確に検出できる電動機駆動装置および電動工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、永久磁石を有した回転子と複数相の電機子巻線を有した固定子を具備する電動機と、電動機の各相の電機子巻線に駆動電圧をそれぞれ印加するインバータ回路と、操作量に応じて電動機の回転速度を設定する回転速度設定手段と、回転速度設定手段の設定値を指令速度に変換する指令速度設定手段と、回転子の回転に応じて、通電されていない電機子巻線に誘起される逆起電圧から回転子の回転位置を検出する位置検出手段と、当該位置検出手段の検出結果から回転子の回転速度を検出する回転速度検出手段と、指令速度と回転速度検出手段の検出結果が一致するように指令電圧を演算する速度制御手段と、位置検出手段の検出位置と指令電圧の電圧値に応じてインバータ回路を構成するスイッチング素子を制御して電動機に印加する駆動電圧を制御する電圧制御手段と、電動機の負荷の大きさを検出する負荷検出手段と、回転速度検出手段の検出結果と負荷検出手段の検出結果とに基づいて脱調の有無を検出する脱調検出手段と、当該脱調検出手段が脱調を検出すると電動機を停止させる停止手段とを備え、脱調検出手段は、負荷検出手段の求めた負荷の大きさが、回転速度検出手段の求めた回転速度から予想される負荷の大きさの範囲から外れると脱調と判定することを特徴とする。
【００１１】
請求項１の発明によれば、脱調検出手段は、負荷検出手段の求めた負荷の大きさが、回転速度検出手段の求めた回転速度から予想される負荷の大きさの範囲から外れると脱調と判定しているので、回転速度検出手段の求めた回転速度と指令速度との高低のみから脱調を判定する場合のように、負荷が大きいために低速で回転している場合を脱調と誤検出することはなく、負荷の大きさが変動することによって回転速度が大きく変動する場合でも、脱調の有無を正確に検出することができる。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、脱調検出手段は、回転速度検出手段が検出した回転速度が所定の下限値以下であるか、又は、所定の上限値以上である場合に、負荷検出手段が検出した負荷の大きさが所定の負荷レベル以上になると、脱調が発生したと判定することを特徴とする。
【００１３】
請求項２の発明によれば、回転速度検出手段が検出した回転速度が所定の下限値以下であるか、又は、所定の上限値以上である場合に、負荷検出手段が検出した負荷の大きさが所定の負荷レベル以上になると、脱調が発生したと判定しているので、請求項１の発明と同様に、負荷の大きさが変動することによって回転速度が大きく変動する場合でも、脱調の有無を正確に検出することができる。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、負荷検出手段は、電機子巻線に流れる電流の大きさから負荷の大きさを検出しており、脱調検出手段は、電圧制御手段の出力電圧によって示される電機子巻線への印加電圧をＶ、電気子巻線の抵抗値をＲ、電気子巻線に流れる平均電流をＩａ、回転速度検出手段の検出結果をω、電動機の逆起電力定数をＫｅとしたときに、Ｉａ＝（Ｖ−Ｋｅ×ω）／Ｒなる関係が成立しなければ脱調と判定することを特徴とする。
【００１５】
ここに、電動機が正常に回転している場合には上式の関係が成立するので、上式の関係が成立するか否かを判定することで、請求項１の発明と同様に、負荷の大きさが変動することによって回転速度が大きく変動する場合でも、脱調の有無を正確に判定することができる。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れか１つの発明において、脱調検出手段は、指令速度設定手段により設定された指令速度の変化率が第１の閾値以上であるか、又は、負荷検出手段により検出された負荷の大きさの変化率が第２の閾値以上である場合、脱調とは判定しないことを特徴とする。
【００１７】
ところで、指令速度設定手段により設定される指令速度が急激に増加した場合には、それに伴って負荷検出手段が検出した負荷の大きさが過渡的に増加するので、指令速度の変化率が第１の閾値以上であるか、又は、負荷検出手段により検出された負荷の大きさの変化率が第２の閾値以上であれば脱調とは判定しないことで、指令速度の変動によって発生する負荷変動を誤検出するのを防止できる。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項１〜４の何れか１つに記載の電動機駆動装置と、回転工具が取着される出力軸に電動機の回転を伝達する動力伝達手段とを備えて成ることを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、電動機の負荷や回転速度が急激に変動した場合でも脱調の有無を正確に判定できる電動機駆動装置を備えた電動工具を提供でき、且つ、脱調の検出時には電動機を停止させているので、インバータ回路に過大な電流が流れて、回路の構成素子が破壊されるのを防止できる。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、請求項１の発明では、脱調検出手段は、負荷検出手段の求めた負荷の大きさが、回転速度検出手段の求めた回転速度から予想される負荷の大きさの範囲から外れると脱調と判定しているので、回転速度検出手段の求めた回転速度と指令速度との高低のみから脱調を判定する場合のように、負荷が大きいために低速で回転している場合を脱調と誤検出することはなく、負荷の大きさが変動することによって回転速度が大きく変動する場合でも、脱調の有無を正確に検出することができる。
【００２１】
また請求項５の発明では、電動機の負荷や回転速度が急激に変動した場合でも脱調の有無を正確に判定できる電動機駆動装置を備えた電動工具を提供でき、且つ、脱調の検出時には電動機を停止させているので、インバータ回路に過大な電流が流れて、回路の構成素子が破壊されるのを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（実施形態１）
以下に、本発明に係る電動機駆動装置を電動工具に適用した実施形態について図１〜図５に基づいて説明する。図２は本実施形態の全体の回路構成図であり、この電動工具は図９に示す従来例と同様に３相の電機子巻線１ｂを巻装した固定子と永久磁石を有する回転子１ａとを具備したブラシレスＤＣモータのような電動機１と、電動機１の駆動のオン／オフを設定するとともに操作量に応じて回転速度を設定する回転速度設定手段たるトリガボリューム４と、回転子１ａの永久磁石の磁極位置を検出する位置検出手段たる位置検出回路２２と、インバータ回路２０のドライブ回路２３に指令電圧信号を与える制御回路２４を設けた構成に加え、インバータ回路２０の入力電流の大きさから電動機１の負荷電流の大きさ、つまり負荷（トルク）の大きさを検出する負荷検出手段たる電流検出回路２１を設け、位置検出回路２２による磁極位置の検出間隔から求めた回転速度と、電流検出回路２１の求めた負荷の大きさとに基づいて脱調の有無を判定する点に特徴がある。なお電動機１、インバータ回路２０及び位置検出回路２２の構成及び動作は上述した従来例と同じであるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。また電動工具の構成は図８に示す従来例の構成と同じであるので、図８を参照し、ここでは図示しない。
【００２３】
本実施形態の制御回路２４は、図１に示すようにトリガボリューム４の操作量信号Ｓ１を取り込んで操作量に応じた指令速度を設定する指令速度設定信号Ｓ２を出力する指令速度設定手段たる指令速度設定回路２４ａと、電流検出回路２１からの負荷電流の大きさを示す電流検出信号Ｓ３を取り込んで平均化処理を行い、その平均値電流を示す平均電流信号Ｓ４を出力する電流検出回路２４ｂと、位置検出回路２２から出力される回転子１ａの位置検出信号Ｓ５の時間間隔から回転子１ａの単位時間当たりの回転数を検出し、その回転数から求まる回転速度（以下速度と略す）を示す検出速度信号Ｓ６を出力する回転速度検出手段たる速度検出回路２４ｃと、指令速度設定回路２４ａからの指令速度設定信号Ｓ２と速度検出回路２４ｃからの検出速度信号Ｓ６との偏差がゼロ、つまり両者が一致するように電動機１への駆動電圧を変化させる指令電圧信号Ｓ７を演算により求める速度制御手段たる速度制御回路２４ｄと、位置検出回路２２からの位置検出信号Ｓ５と速度制御回路２４ｄからの指令電圧信号Ｓ７の電圧信号とに応じてインバータ回路２０を構成するスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を制御して電動機１に印加する駆動電圧を制御する制御信号Ｓ８を出力することにより、回転子１ａの磁極位置の検出タイミングから所定位相だけ遅延させて転流させることで回転子１ａを回転させる電圧制御手段たる電圧制御回路２４ｅと、速度検出回路２４ｃからの検出速度信号Ｓ６と電流検出回路２４ｂからの平均電流信号Ｓ４とに基づいて脱調の有無を判定し、脱調の有無を示す脱調判定信号Ｓ９を出力する脱調検出手段たる脱調検出回路２４ｆとを備え、脱調検出回路２４ｆが脱調の発生を検出すると、停止手段たる速度制御回路２４ｄが脱調検出回路２４ｆからの脱調判定信号Ｓ９に基づいて指令電圧信号Ｓ７の出力を停止し、電動機１を停止させている。
【００２４】
なお制御回路２４は例えばマイクロコンピュータからなり、制御回路２４を構成する各々の回路２４ａ〜２４ｆはマイクロコンピュータの演算機能により実現される。
【００２５】
ここで脱調検出回路２４ｆは、電流検出回路２４ｂからの平均電流信号Ｓ４で示される平均電流値（すなわち負荷（トルク）の大きさ）が、速度検出回路２４ｃからの検出速度信号Ｓ６で示される検出速度から予想される平均電流値の範囲（負荷の大きさの範囲）から外れると脱調が発生したと判定しており、速度検出回路２４ｃの求めた回転速度と指令速度との高低のみから脱調を判定する従来例のように、負荷が大きいために低速で回転している場合を脱調と誤検出することはなく、負荷の大きさが変動することによって回転子１ａの回転速度が大きく変動する場合でも、脱調の有無を正確に検出することができる。
【００２６】
例えば図３（ａ）（ｂ）に示すようにねじ締め時などにねじを締め込むにつれて負荷トルクが過大となって、電動機１の回転が落ちてきた場合、脱調検出回路２４ｆでは、検出速度信号Ｓ６で示される検出速度ωが所定の下限値ω１以下となり、且つ、平均電流信号Ｓ４で示される平均電流値Ｉａが所定の基準電流Ｉ１以上（つまり電動機１の負荷の大きさが所定の負荷レベル以上）となった時点（時刻ｔａ以降）で、脱調が発生したと判定しており、低速回転時においても回転子１ａの回転速度の割に、平均電流値が大きすぎる場合（負荷が大きすぎる場合）には脱調が発生したことを確実に検出できる。なお図３（ａ）はインバータ回路２０の入力電流の平均電流値Ｉａの時間変化を、図３（ｂ）は回転子１ａの検出速度ωの時間変化をそれぞれ示している。
【００２７】
また例えば図４（ａ）（ｂ）に示すように回転子１ａの位置を誤検出しているために、転流しているにも関わらず回転子１ａが回転できずに同位置でびびっているような場合、回転子１ａはごく小さい角度範囲で正逆転を繰り返すため、回転子１ａの見掛けの回転速度は大きくなり、電動機１の負荷は大きくなる。ここで脱調検出回路２４ｆでは、検出速度信号Ｓ６で示される検出速度ωが所定の上限値ω２以上となり、且つ、平均電流信号Ｓ４で示される平均電流値Ｉａが所定の基準電流Ｉ２以上（つまり電動機１の負荷の大きさが所定の負荷レベル以上）となった時点（時刻ｔｂ以降）で、脱調が発生したと判定しており、回転子１ａの磁極位置を誤検知しているために、転流させているにもかかわらず回転子１ａが回転できずに同位置でびびっているような場合にも脱調が発生したことを確実に検出できる。なお図４（ａ）はインバータ回路２０の入力電流の平均電流値Ｉａの時間変化を、図４（ｂ）は回転子１ａの検出速度ωの時間変化をそれぞれ示している。
【００２８】
すなわち脱調検出回路２４ｆでは、速度検出回路２４ｃの検出した検出速度ωが所定の下限値ω１以下であるか、又は、所定の上限値ω２以上である場合に、電流検出回路２４ｂが検出した平均電流値Ｉａが所定の基準電流Ｉ１又はＩ２以上になると、脱調が発生したと判定しており、検出速度ωと指令速度との高低のみから脱調を判定する場合のように、負荷が大きいために低速で回転している場合を脱調と誤検出することはなく、負荷の大きさが変動することによって回転速度が大きく変動する場合でも、脱調の有無を正確に検出することができる。
【００２９】
ところで、電動機１が正常に回転している状態では、速度検出回路２４ｃからの検出速度信号Ｓ６で示される検出速度をω、電動機１の逆起電力定数（電動機定数）をＫｅ、電圧制御回路２４ｅからの制御信号Ｓ８（出力電圧）によって示される電機子巻線１ｂへの印加電圧をＶ、電機子巻線１ｂの抵抗値をＲ、電機子巻線１ｂに流れる平均電流をＩａとすると、以下の式（１）の関係が成立する。
【００３０】
Ｉａ＝（Ｖ−Ｋｅ×ω）／Ｒ  …（１）
したがって脱調検出回路２４ｆでは、上記の式（１）の関係が成立するか否かを判別することにより、脱調の有無を判定するようにしても良く、上述と同様、負荷の大きさが変動することによって回転速度が大きく変動する場合でも、脱調の有無を正確に判定することができる。
【００３１】
なお図５（ａ）は上記の式（１）で表される検出速度ωと平均電流Ｉａとの関係を示した図であり、同図中のイ、ロは電機子巻線１ｂへの印加電圧ＶがそれぞれＶ１，Ｖ２（Ｖ１＜Ｖ２）の場合を示している。
【００３２】
ここで誤判定を防ぐために脱調の判定条件に或る程度の幅を持たせるよう、以下の式（２）の関係が成立しない場合には、脱調が発生したと判定するようにするのが好ましい。ただしｈ１，ｈ２（０＜ｈ１＜１，ｈ２＞０）はそれぞれ脱調と判定する際の電流の範囲を決定する定数であり、実験的に求めた値である。
【００３３】
Ｉａ×（１−ｈ１）＜（Ｖ−Ｋｅ×ω）／Ｒ＜Ｉａ×（１＋ｈ２）  …（２）
図５（ｂ）中のイは式（１）で求められる平均電流Ｉａを、同図中のロ、ハはそれぞれ以下の式（３）、式（４）で求められる平均電流Ｉａを示しており、図中に斜線で示した範囲が脱調と判定される領域となる。
【００３４】
Ｉａ×（１−ｈ１）＝（Ｖ−Ｋｅ×ω）／Ｒ  …（３）
Ｉａ×（１＋ｈ２）＝（Ｖ−Ｋｅ×ω）／Ｒ  …（４）
（実施形態２）
以下に、本発明に係る電動機駆動装置を電動工具に適用した実施形態について図６及び図７に基づいて説明する。なお制御回路２４以外の構成は実施形態１と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００３５】
本実施形態の制御回路２４は、図６に示すようにトリガボリュームの操作量信号Ｓ１を取り込んで操作量に応じた指令速度を設定する指令速度設定信号Ｓ２を出力する指令速度設定回路２４ａと、電流検出回路２１からの負荷電流の大きさを示す電流検出信号Ｓ３を取り込んで平均化処理を行い、その平均値電流を示す平均電流信号Ｓ４を出力する電流検出回路２４ｂと、位置検出回路２２から出力される回転子１ａの位置検出信号Ｓ５の検出時間間隔から回転子１ａの単位時間当たりの回転数を検出し、その回転数から求まる回転速度（速度）を示す検出速度信号Ｓ６を出力する速度検出回路２４ｃと、指令速度設定回路２４ａからの指令速度設定信号Ｓ２と速度検出回路２４ｃからの検出速度信号Ｓ６との偏差がゼロ、つまり両者が一致するように電動機１への駆動電圧を変化させる指令電圧信号Ｓ７を演算により求める速度制御回路２４ｄと、位置検出回路２２からの位置検出信号Ｓ５と速度制御回路２４ｄからの指令電圧信号Ｓ７の電圧信号とに応じてインバータ回路２０を構成するスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を制御して電動機１に印加する駆動電圧を制御する制御信号Ｓ８を出力することにより、回転子１ａの磁極位置の検出タイミングから所定位相だけ遅延させて転流させることで回転子１ａを回転させる電圧制御回路２４ｅと、検出速度信号Ｓ６、指令速度設定信号Ｓ２の変化率、平均電流信号Ｓ４及びその変化率に基づいて脱調の有無を判定し、脱調の有無を示す脱調判定信号Ｓ９を出力する脱調検出回路２４ｆとを備え、脱調検出回路２４ｆが脱調の発生を検出すると、速度制御回路２４ｄが脱調検出回路２４ｆからの脱調判定信号Ｓ９に基づいて指令電圧信号Ｓ７の出力を停止し、電動機１を停止させている。
【００３６】
なお制御回路２４は例えばマイクロコンピュータからなり、制御回路２４を構成する各々の回路２４ａ〜２４ｅはマイクロコンピュータの演算機能により実現される。
【００３７】
ここで脱調検出回路２４ｆは、電流検出回路２４ｂからの平均電流信号Ｓ４で示される平均電流値（すなわち負荷（トルク）の大きさ）が、速度検出回路２４ｃからの検出速度信号Ｓ６で示される検出速度から予想される平均電流値の範囲（負荷の大きさの範囲）から外れると脱調が発生したと判定するとともに、指令速度が急激に変化した場合はそれに伴って指令電圧が急激に変化し、さらに平均電流信号Ｓ４が過渡的に増大すると考えられるので、このような過渡的な状態は脱調と判定しないようにしている。したがって、速度検出回路２４ｃの求めた回転速度と指令速度との高低のみから脱調を判定する従来例のように、負荷が大きいために低速で回転している場合を脱調と誤検出することはなく、負荷の大きさが変動することによって回転子１ａの回転速度が大きく変動する場合でも、脱調の有無を正確に検出することができ、且つ、指令速度の急変による平均電流信号の増加を脱調と誤判定するのを防止できる。
【００３８】
図７（ａ）〜（ｅ）は脱調検出回路２４ｆの動作を説明するタイミングチャートであり、同図（ａ）は指令速度設定信号Ｓ２で示される指令速度ωｓを、同図（ｂ）は指令速度ωｓの変化率ｄωｓを、同図（ｃ）はインバータ回路２０の入力電流の平均電流値Ｉａを、同図（ｄ）は平均電流値Ｉａの変化率ｄＩａを、同図（ｅ）は回転子１ａの検出速度ωをそれぞれ示している。ここで、時刻ｔｃにおいて検出速度信号Ｓ６で示される検出速度ωが所定の下限値ω１以下となり、且つ、平均電流信号Ｓ４で示される平均電流値Ｉａが所定の基準電流Ｉ１以上（つまり電動機１の負荷の大きさが所定の負荷レベル以上）となる判定条件が成立するが、このとき指令速度ωｓの変化率ｄωｓが第１の閾値ｐ２以上であり、また平均電流値Ｉａの変化率ｄＩａが第２の閾値ｐ１以上であるので、脱調検出回路２４ｆは脱調が発生したと判定せず、指令速度ωｓの変化率ｄωｓが第１の閾値ｐ２よりも小さくなり、且つ、平均電流値Ｉａの変化率ｄＩａが第２の閾値ｐ１よりも小さくなった時点（時刻ｔｄ以降）で脱調が発生したと判定している。
【００３９】
また脱調検出回路２４ｆでは、検出速度信号Ｓ６で示される検出速度ωが所定の上限値ω２以上となり、且つ、平均電流信号Ｓ４で示される平均電流値Ｉａが所定の基準電流Ｉ２以上（つまり電動機１の負荷の大きさが所定の負荷レベル以上）となる条件が成立すると、脱調が発生したと判定しているが、この場合にも指令速度ωｓの変化率ｄωｓが第１の閾値ｐ２以上となるか、又は、平均電流値Ｉａの変化率ｄＩａが第２の閾値ｐ１以上となる間は脱調と判定しないようにしており、指令電圧の急変によって平均電流値が急激に変化するような過渡的な状態を脱調と誤判定するのを防止している。
【００４０】
また実施形態１で説明したように、脱調検出回路２４ｆでは上記の式（１）又は式（２）の関係が成立するか否かを判別することによって、脱調の有無を判定するようにしても良く、この場合にも指令速度ωｓの変化率ｄωｓが第１の閾値ｐ２以上となるか、又は、平均電流値Ｉａの変化率ｄＩａが第２の閾値ｐ１以上となる間は脱調と判定しないようにすれば、指令電圧の急変によって平均電流値が急激に変化するような過渡的な状態を脱調と誤判定するのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施形態１の制御回路の構成図である。
【図２】同上の全体の回路構成図である。
【図３】同上の動作を説明するタイミングチャートであり、（ａ）は電機子巻線に流れる平均電流、（ｂ）は回転子の検出速度である。
【図４】同上の別の動作を説明するタイミングチャートであり、（ａ）は電機子巻線に流れる平均電流、（ｂ）は回転子の検出速度である。
【図５】（ａ）（ｂ）は同上のまた別の動作を説明する説明図である。
【図６】実施形態２の制御回路の構成図である。
【図７】同上の動作を説明するタイミングチャートであり、（ａ）は指令速度、（ｂ）は指令速度の変化率、（ｃ）は電機子巻線に流れる平均電流、（ｄ）は平均電流の変化率、（ｅ）は回転子の検出速度である。
【図８】従来例の電動工具の概略図である。
【図９】同上の全体の回路構成図である。
【図１０】同上の動作を説明するタイミングチャートであり、（ａ）は負荷の大きさ、（ｂ）は回転速度である。
【符号の説明】
【００４２】
４      トリガボリューム
２０    インバータ回路
２１    電流検出回路
２２    位置検出回路
２４    制御回路
２４ａ  指令速度設定回路
２４ｂ  電流検出回路
２４ｃ  速度検出回路
２４ｄ  速度制御回路
２４ｅ  電圧制御回路
２４ｆ  脱調検出回路
【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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【図９】
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【図１０】
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