(57)【要約】【課題】本発明は、リニアモータの電磁力が先端工具の移動に効率的に作用するようにし、消費電力を低減させることを目的とする。【解決手段】本発明に係るリニアモータ付電動工具は、可動子と、コイルが巻装された鉄心とから構成され、電磁力で鉄心に対して可動子を往復運動させるリニアモータ２０と、可動子と連結され、往復運動可能な先端工具１２と、リニアモータ２０の電磁力を往復運動に合わせて制御可能に構成されたコントローラ３０とを備えるリニアモータ付電動工具１０であって、可動子に連結されて、その可動子を往復運動の所定位置方向に付勢するバネ１６を備えており、コントローラ３０は、可動子が移動している状態で、リニアモータ２０の電磁力の方向が可動子の移動方向と一致するように制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動子と、コイルが巻装された鉄心とから構成され、電磁力で前記鉄心に対して前記可動子を往復運動させるリニアモータと、前記可動子と連結され、往復運動可能な先端工具と、前記リニアモータの電磁力を前記往復運動に合わせて制御可能に構成されたコントローラとを備えるリニアモータ付電動工具であって、
前記可動子に連結されて、その可動子を往復運動の所定位置方向に付勢するバネを備えており、
前記コントローラは、前記可動子が移動している状態で、前記リニアモータの電磁力の方向が前記可動子の移動方向と一致するように制御することを特徴とするリニアモータ付電動工具。
【請求項２】
請求項１に記載されたリニアモータ付電動工具であって、
前記コントローラは、電磁力の方向を切替える際に、予め決められた時間だけ前記コイルを短絡させて電流を回生することを特徴とするリニアモータ付電動工具。
【請求項３】
請求項２に記載されたリニアモータ付電動工具であって、
前記コントローラは、前記可動子の移動方向が切替わる前に前記リニアモータに対する電力の供給を停止し、前記可動子の移動方向が切替わった後に前記リニアモータに対する電力の供給を開始することを特徴とするリニアモータ付電動工具。
【請求項４】
請求項２又は請求項３のいずれかに記載されたリニアモータ付電動工具であって、
前記コントローラは、前記バネの力の向きと前記電磁力の向きとが逆向きになっている間に、前記リニアモータに対する電力の供給を停止することを特徴とするリニアモータ付電動工具。
【請求項５】
請求項２から請求項４のいずれかに記載されたリニアモータ付電動工具であって、
前記コントローラは、前記バネの力の向きと前記電磁力の向きとが一致するときに、前記リニアモータに対して電力を供給することを特徴とするリニアモータ付電動工具。
【請求項６】
請求項２から請求項５のいずれかに記載されたリニアモータ付電動工具であって、
前記コントローラは、可動子が往復運動の一方向に移動するときのみ前記リニアモータに対して電力を供給することを特徴とするリニアモータ付電動工具。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載されたリニアモータ付電動工具であって、
前記バネと、前記リニアモータとは、並列に配置されていることを特徴とするリニアモータ付電動工具。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載されたリニアモータ付電動工具であって、
前記リニアモータは、中央の鉄心の両側に溝が形成された側面Ｅ字形の一対の固定子片を備えており、それらの固定子片の鉄心にコイルが巻装される構成で、両固定子片の鉄心間に永久磁石を備える可動部が前記可動子に連結された状態で配置されていることを特徴とするリニアモータ付電動工具。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれかに記載されたリニアモータ付電動工具であって、
前記リニアモータには、放熱手段が設けられていることを特徴とするリニアモータ付電動工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動子と、コイルが巻装された鉄心とから構成され、電磁力で前記鉄心に対して前記可動子を往復運動させるリニアモータと、前記可動子と連結され、往復運動可能な先端工具と、前記リニアモータの電磁力を前記往復運動に合わせて制御可能に構成されたコントローラとを備えるリニアモータ付電動工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
リニアモータ付電動工具に関する技術が特許文献１に記載されている。
特許文献１のリニアモータ付電動工具は、往復運動が可能なように設けられたノコギリ等の先端工具と、電磁力で先端工具を移動させるリニアモータと、リニアモータの電磁力の方向を前記往復運動に合わせて切替えるためのコントローラとを備えている。
リニアモータは、固定子側に設けられたコイルと可動子側に設けられた永久磁石間に働く電磁力により先端工具を移動させる構成であり、前記可動子に前記先端工具が連結されている。さらに、前記可動子には共振現象用のバネが連結されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１４４２５５号公報（特許第３９９６７３３号）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記したリニアモータ付電動工具において、先端工具の往復運動の折り返し位置でリニアモータの電磁力の方向を切替えようとすると、例えば、先端工具が前進位置近傍で完全に停止していない状態で、その先端工具に後退方向の電磁力が加わるようなことがある。このような場合、先端工具の慣性力でリニアモータの電磁力の一部が打ち消されるため、リニアモータの電磁力が先端工具の移動に効率的に寄与しなくなる。この結果、リニアモータ付電動工具の消費電力を低減させることが難しくなる。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、リニアモータの電磁力が先端工具の移動に効率的に作用するようにし、リニアモータ付電動工具の消費電力を低減させられるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した課題は、各請求項の発明によって解決される。
請求項１の発明は、可動子と、コイルが巻装された鉄心とから構成され、電磁力で前記鉄心に対して前記可動子を往復運動させるリニアモータと、前記可動子と連結され、往復運動可能な先端工具と、前記リニアモータの電磁力を前記往復運動に合わせて制御可能に構成されたコントローラとを備えるリニアモータ付電動工具であって、前記可動子に連結されて、その可動子を往復運動の所定位置方向に付勢するバネを備えており、前記コントローラは、前記可動子が移動している状態で、前記リニアモータの電磁力の方向が前記可動子の移動方向と一致するように制御することを特徴とする。
【０００７】
本発明によると、リニアモータの電磁力の方向は、可動子が移動しているときの前記可動子の移動方向と一致するようにコントローラにより制御されている。即ち、可動子の移動方向が往復運動の折り返し位置で逆転する際にも、リニアモータの電磁力の方向と可動子の移動方向とが一致するように制御されている。このため、例えば、前記往復運動の折り返し位置近傍で可動子の移動方向に対して逆向きの電磁力が加わるようなことがなくなる。したがって、リニアモータの電磁力が効率的に可動子の移動に寄与するようになり、リニアモータ付電動工具の消費電力を低減させることができる。
ここで、電動工具には様々な用途の先端工具があり、先端工具の種類、使用用途によって負荷が大きく変動するため、予め負荷を予想することは困難である。しかし、本発明により、負荷に関係なく、さらに電磁力と慣性力とが相殺せず、慣性力をバネに吸収させることで、常に電動工具を高効率で駆動できるようになる。なお、バネ力の向きは可動子の位置から推定できる。
【０００８】
請求項２の発明によると、コントローラは、電磁力の方向を切替える際に、予め決められた時間だけコイルを短絡させて電流を回生することを特徴とする。
即ち、電磁力の方向を切替える際には、電流の向きを切替える必要がある。しかし、電流の向きを急に切替えると前記コイルのインダクタンスＬにより電流が電源側に逆流して回路を損傷する危険がある。このため、一定時間、コイルを短絡して電流を回生させ、電流を消費させた後に電流の向きを切替えることで回路の損傷を回避できるようになる。
【０００９】
請求項３の発明によると、コントローラは、可動子の移動方向が切替わる前にリニアモータに対する電力の供給を停止し、前記可動子の移動方向が切替わった後に前記リニアモータに対する電力の供給を開始することを特徴とする。
ここで、リニアモータに対する電力の供給を停止しても、コイルを短絡して電流を回生させている間に電磁力が発生する。このため、前記電流回生による電磁力で前記可動子の慣性力を妨げないようにする必要がある。この点を考慮し、本発明では、可動子の移動方向が切替わる前に、電力の供給を停止することで、電流回生による電磁力の向きと可動子の慣性力の向きとが一致するように（逆向きにならないように）している。
【００１０】
請求項４の発明によると、コントローラは、バネの力の向きと前記電磁力の向きとが逆向きになっている間に、前記リニアモータに対する電力の供給を停止することを特徴とする。
例えば、バネの力で可動子を往復運動の中心位置方向に付勢するようにすれば、往復運動における一方の折り返し位置と他方の折り返し位置とで可動子は往復運動の中心位置方向にバネ力を受けている。
このため、例えば、一方の折り返し位置に到達する前では、バネの力の向きと電磁力の向きとは逆向きになっている。また、前記一方の折り返し位置を通過後では、バネの力の向きと電磁力の向きとは同方向になっている。
したがって、バネの力の向きとリニアモータの電磁力の向きとが逆向きになっている間にリニアモータに対する電力の供給を停止することで、可動子の移動方向が切替わる前に確実にリニアモータに対する電力の供給を停止できるようになる。
【００１１】
請求項５の発明によると、コントローラは、前記バネの力の向きと前記電磁力の向きとが一致するときに、前記リニアモータに対して電力を供給することを特徴とする。
これにより、可動子の移動方向が切替わった後に確実にリニアモータに対する電力の供給を開始できるようになる。
【００１２】
請求項６の発明によると、コントローラは、可動子が往復運動の一方向に移動するときのみリニアモータに対して電力を供給することを特徴とする。
例えば、可動子がノコギリ等の場合、引くときにのみ力を入れる必要があるため、押し操作はバネ力を使用し、引き操作のときにリニアモータの電磁力を使用することで、リニアモータの消費電力を抑えることができる。
【００１３】
請求項７の発明によると、  前記バネと、前記リニアモータとは、並列に配置されていることを特徴とする。
通常、バネはリニアモータの可動子端部に配置されているが、並列配置することで、リニアモータ付電動工具の長さ寸法を抑えることができる。リニアモータ付電動工具では、リニアモータが占める重量の割合が大きい。このため、リニアモータが長さ方向に大きくなると、電動工具の手持ち部分と先端工具との距離が大きくなり、重心が先端工具側に偏るようになる。したがって、電動工具の操作性が悪化する。本発明によると、リニアモータ付電動工具の長さ寸法を抑えることができるため、電動工具の重心が手持ち部分に近くなり、操作性が向上する。
請求項８の発明によると、リニアモータは、中央の鉄心の両側に溝が形成された側面Ｅ字形の一対の固定子片を備えており、それらの固定子片の鉄心にコイルが巻装される構成で、両固定子片の鉄心間に永久磁石を備える可動部が前記可動子に連結された状態で配置されていることを特徴とする。
請求項９の発明によると、前記リニアモータには、放熱手段が設けられていることを特徴とする。
このため、リニアモータ付電動工具を高負荷、高電流で使用しても、リニアモータの温度上昇を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、リニアモータ付電動工具の消費電力を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態１に係るリニアモータ付電動工具の全体ブロック図である。
【図２】リニアモータ付電動工具のコントローラの模式回路図である。
【図３】リニアモータ付電動工具のバネとリニアモータと可動子との関係を表す模式側面図である。
【図４】リニアモータの動作を表す模式側面図である。
【図５】リニアモータ付電動工具の動作を表す模式側面図である。
【図６】リニアモータ付電動工具の動作を表す模式側面図である。
【図７】リニアモータ付電動工具の動作を表すグラフである。
【図８】図７のVIII部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［実施形態１］
以下、図１から図８に基づいて、本発明の実施形態１に係るリニアモータ付電動工具の説明を行なう。ここで、図中に記載された前後は、リニアモータ付電動工具において先端工具の前進方向と後退方向とを表している。
＜リニアモータ付電動工具１０の概要について＞
本実施形態に係るリニアモータ付電動工具１０は、ノコギリ、ノミ、ハサミ等、前後に往復運動をさせて使用する先端工具１２を駆動させる電動工具であり、図１に示すように、その往復運動の駆動源としてリニアモータ２０が使用されている。リニアモータ付電動工具１０は、前記リニアモータ２０を制御するコントローラ３０と、駆動効率を向上させるためのバネ１６等を備えており、そのコントローラ３０とバネ１６が、図１に示すように、前記リニアモータ２０と共に工具ハウジング１４内に収納されている。また、工具ハウジング１４の表面所定位置には、リニアモータ２０を駆動させるためのスイッチ３１が設けられており、さらに工具ハウジング１４には、リニアモータ２０等の電源となるバッテリ３２が連結されるバッテリ連結部（図示省略）が設けられている。
【００１７】
＜リニアモータ２０について＞
リニアモータ２０は、工具ハウジング１４に固定される固定子２２と、その固定子２２に対して前後方向に往復運動可能に構成された可動子２４とから構成されている。固定子２２は、図３に示すように、積層鋼板からなる上下一対の固定子片２２ｕ，２２ｄから構成されている。固定子片２２ｕ，２２ｄには、前後方向における中央位置に鉄心２２ｉか設けられており、その鉄心２２ｉの前後に角形溝２２ｍが設けられている。これにより、固定子片２２ｕ，２２ｄは、側面略Ｅ字形に形成される。そして、固定子片２２ｕ，２２ｄの鉄心２２ｉの回りにコイル２３が巻装されている。上下一対の固定子片２２ｕ，２２ｄは、各々の鉄心２２ｉ間に可動子２４が配置されるように、所定の隙間を隔てた状態で位置決めされている。
可動子２４は、固定子２２の上下の鉄心２２ｉ間で前後方向に移動できるように構成された平板状部材であり、上面側と下面側とに永久磁石が設けられている。即ち、可動子２４の前半部分は、図３、図４に示すように、上面側がＳ極、下面側がＮ極に着磁されており、可動子２４の後半部分は上面側がＮ極、下面側がＳ極に着磁されている。
【００１８】
上記構成により、図４の上図に示すように、コイル２３に対して正方向（右巻方向）に電流が流れると、固定子２２の上側の鉄心２２ｉがＮ極、下側の鉄心２２ｉがＳ極となるように磁界が発生する。これにより、上側の鉄心２２ｉ（Ｎ極）と可動子２４の上面後半のＮ極との間に反発力が発生し、上側の鉄心２２ｉ（Ｎ極）と可動子２４の上面前半のＳ極との間に吸引力が発生する。また、下側の鉄心２２ｉ（Ｓ極）と可動子２４の下面後半のＳ極との間に反発力が発生し、下側の鉄心２２ｉ（Ｓ極）と可動子２４の下面前半のＮ極との間に吸引力が発生する。これにより、可動子２４は、後方向（白矢印方向）移動するようになる。即ち、可動子２４と固定子２２間には、後向きの電磁力が発生する。
また、図４の下図に示すように、コイル２３に対して逆方向（左巻方向）に電流が流れると、固定子２２の上側の鉄心２２ｉがＳ極、下側の鉄心２２ｉがＮ極となるように磁界が発生する。これにより、上側の鉄心２２ｉ（Ｓ極）と可動子２４の上面後半のＮ極との間に吸引力が発生し、上側の鉄心２２ｉ（Ｓ極）と可動子２４の上面前半のＳ極との間に反発力が発生する。また、下側の鉄心２２ｉ（Ｎ極）と可動子２４の下面後半のＳ極との間に吸引力が発生し、下側の鉄心２２ｉ（Ｎ極）と可動子２４の下面前半のＮ極との間に反発力が発生する。これにより、可動子２４は、前方向（白矢印方向）移動するようになる。即ち、可動子２４と固定子２２間には、前向きの電磁力が発生する。
【００１９】
リニアモータ２０の可動子２４は、図３、図４等に示すように、前端部分が連結部材２７に連結されており、その連結部材２７の前端位置に先端工具１２が取替え可能な状態で連結されている。さらに、前記連結部材２７には、リニアモータ２０の可動子２４と並列にバネ１６の一端が連結されている。そして、前記バネ１６の他端が工具ハウジング１４に連結されている。
前記バネ１６は、先端工具１２（可動子２４）が往復運動の中心位置にあるときに、伸び量、及び縮み量が零になるように調整されている。そして、先端工具１２がリニアモータ２０の電磁力で中心位置から後退すると、バネ１６が縮み、先端工具１２は前進方向のバネ力を受けるようになる。また、先端工具１２がリニアモータ２０の電磁力で中心位置から前進すると、バネ１６が伸び、先端工具１２は後退方向のバネ力を受けるようになる。
なお、上記したように、可動子２４と先端工具１２とは連結部材２７により一体化されているため、以下、先端工具１２、可動子２４等をまとめて先端工具１２と呼ぶことにする。
【００２０】
＜コントローラ３０について＞
コントローラ３０は、先端工具１２の位置に基づいてリニアモータ２０に対する電力の供給を制御する装置である。コントローラ３０は、図２に示すように、四台のスイッチング素子（ＦＥＴ１〜４）と、スイッチ３１のオン操作信号に基づいてＦＥＴ１〜４を制御する制御部３５等から構成されている。
即ち、スイッチ３１がオン操作されて、コントローラ３０の制御部３５がＦＥＴ１、ＦＥＴ４をオンし、ＦＥＴ２、ＦＥＴ３をオフさせると、リニアモータ２０のコイル２３には矢印方向（例えば、正方向）に電流が流れるようになる。これにより、リニアモータ２０に後向きの電磁力が発生し、可動子２４と先端工具とは後退する。また、コントローラ３０の制御部３５がＦＥＴ１、ＦＥＴ４をオフし、ＦＥＴ２、ＦＥＴ３をオンさせると、リニアモータ２０のコイル２３には矢印と逆方向に電流が流れるようになる。これにより、リニアモータ２０に前向きの電磁力が発生し、可動子２４と先端工具とは前進するようになる。
コントローラ３０は、先端工具１２の位置に基づいて、後記するように、リニアモータ２０に対する電力の供給を制御する。
【００２１】
＜リニアモータ付電動工具１０の動作について＞
次に、図５から図８に基づいてリニアモータ付電動工具１０の動作について説明する。ここで、図５は、リニアモータ付電動工具１０の先端工具１２を往復運動の中心位置から後退限位置まで移動させるときのバネ力とリニアモータ２０の電磁力の方向を表す模式図である。図６は、リニアモータ付電動工具１０の先端工具１２を往復運動の中心位置から前進限位置まで移動させるときのバネ力とリニアモータ２０の電磁力の方向を表す模式図である。図７は、先端工具１２の位置、リニアモータ２０のコイル２３に対する印加電圧、電磁力の方向、及びバネ力の方向を表すグラフである。図８は、図７のVIII部拡大図である。
【００２２】
リニアモータ付電動工具１０が停止状態のときは、図５の最上図に示すように、先端工具１２は往復運動の中心位置にある。この状態、即ち、タイミングＴ１では、図７（ｄ）に示すように、バネ１６の伸び量、縮み量が零であり、バネ力は零である。この状態で、スイッチ３１がオン操作されると、コントローラ３０の働きでＦＥＴ１、ＦＥＴ４がオン、ＦＥＴ２、ＦＥＴ３がオフして、リニアモータ２０のコイル２３に正電圧が加わるようになる（図７  タイミングＴ１参照）。これにより、前記コイル２３に対して正方向に電流が流れ、リニアモータ２０には後向きの電磁力が発生する。この結果、先端工具１２が後退してバネ１６が徐々に縮められる。即ち、先端工具１２はバネ力に抗して後退するようになる（図５  タイミングＴ２（上から二番目図）、図７  タイミングＴ２参照）。
このようにして、先端工具１２が後退して後退限位置に近づくと（図７、図８  タイミングＴ２０）、コントローラ３０がＦＥＴ１〜ＦＥＴ３をオフし、ＦＥＴ４をオンしてリニアモータ２０に対する電力の供給を停止する（印加電圧＝０）。これにより、図２において、ＧＮＤ→ＦＥＴ２の寄生ダイオード→コイル２３→ＦＥＴ４→ＧＮＤに電流が一定時間回生するようになる。
【００２３】
この後、リニアモータ２０の電磁力が零になっても、先端工具１２は慣性力（図５の点線矢印）によりバネ力に抗して後退する（図８  タイミングＴ２０〜Ｔ３参照）。そして、先端工具１２は慣性力とバネ力とがバランスする位置、即ち、後退限位置で停止する（図５  タイミングＴ３（上から三番目図）、図７、図８  タイミングＴ３参照）。
先端工具１２は、後退限位置で停止した後、速やかにバネ力で前進する（図８  タイミングＴ３〜Ｔ３０）。そして、後退限位置から所定位置まで前進した状態で、コントローラ３０の働きでＦＥＴ２、ＦＥＴ３がオンし、リニアモータ２０のコイル２３に逆電圧（負電圧）が加わるようになる（図８タイミングＴ３０参照）。これにより、前記コイル２３に対して逆方向に電流が流れ、リニアモータ２０には前向きの電磁力が発生するようになる（図７  タイミング３０参照）。この結果、バネ力で前進している先端工具１２に対して前向きの電磁力が加わり、前記先端工具１２がバネ力と電磁力により前進する（図５  タイミングＴ４（最下図）、図７  タイミングＴ４参照）。そして、先端工具１２が中心位置を通過するタイミング（図６  タイミングＴ５（最上図）、図７、図８  タイミングＴ５）でバネ１６の伸び量、縮み量が零になる。
【００２４】
そして、先端工具１２が中心位置よりも前進すると、先端工具１２の前進に伴ってバネ１６が徐々に伸ばされる。即ち、先端工具１２はバネ力に抗して前進するようになる（図６  タイミングＴ６（上から二番目図）、図７、図８  タイミングＴ６参照）。
このようにして、先端工具１２が前進して前進限位置に近づくと（図７、図８  タイミングＴ６０参照）、コントローラ３０がＦＥＴ１、ＦＥＴ３、ＦＥＴ４をオフし、ＦＥＴ２をオンしてリニアモータ２０に対する電力の供給を停止する（印加電圧＝０）。これにより、図２において、ＧＮＤ→ＦＥＴ４の寄生ダイオード→コイル２３→ＦＥＴ２→ＧＮＤに電流が一定時間回生するようになる。
この後、リニアモータ２０の電磁力が零になっても、先端工具１２は慣性力（図６の点線矢印）によりバネ力に抗して前進する。そして、先端工具１２は慣性力とバネ力とがバランスする位置、即ち、前進限位置で停止する（図６  タイミングＴ７（上から三番目図）、図７、図８  タイミングＴ７参照）。
【００２５】
先端工具１２は、前進限位置で停止した後、速やかにバネ力で後退する。そして、前進限位置から所定位置まで後退した状態で、コントローラ３０の働きによりＦＥＴ１、ＦＥＴ４がオンし、リニアモータ２０のコイル２３に正電圧が加わるようになる（図７、図８タイミングＴ７０参照）。これにより、前記コイル２３に対して正方向に電流が流れ、リニアモータ２０には後向きの電磁力が発生する。この結果、バネ力で後退している先端工具１２に対して後向きの電磁力が加わり、前記先端工具１２がバネ力と電磁力で後退するようになる（図６  タイミングＴ８（最下図）、図７、図８  タイミングＴ８参照）。
このように、コントローラ３０がＦＥＴ１〜ＦＥＴ４を制御することで、リニアモータ２０が前進方向、あるいは後退方向に電磁力を発生させ、先端工具１２が前後に往復運動するようになる。
【００２６】
＜リニアモータ付電動工具１０の長所について＞
本実施形態に係るリニアモータ付電動工具１０によると、リニアモータ２０の電磁力の方向は、先端工具１２（可動子２４）が移動しているときの前記先端工具１２（可動子２４）の移動方向と一致するようにコントローラ３０により制御されている。即ち、先端工具１２（可動子２４）の移動方向が往復運動の折り返し位置（前進限位置、後退限位置）で逆転する際にも、リニアモータ２０の電磁力の方向と先端工具１２（可動子２４）の移動方向とが一致するように制御されている。このため、例えば、前記往復運動の折り返し位置近傍で先端工具１２（可動子２４）の移動方向に対して逆向きの電磁力が加わるようなことがなくなる。したがって、リニアモータ２０の電磁力が効率的に先端工具１２（可動子２４）の移動に寄与するようになり、リニアモータ付電動工具１０の消費電力を低減させることができる。
ここで、リニアモータ付電動工具１０には様々な用途の先端工具があり、先端工具の種類、使用用途によって負荷が大きく変動するため、予め負荷を予想することは困難である。しかし、本発明により、負荷に関係なく、さらに電磁力と慣性力とが相殺せず、慣性力をバネに吸収させることで、常にリニアモータ付電動工具１０を高効率で駆動できるようになる。
また、コントローラ３０は、電磁力の方向を切替える際に、予め決められた時間だけコイル２３を短絡させて電流を回生する。
即ち、電磁力の方向を切替える際には、電流の向きを切替える必要がある。しかし、電流の向きを急に切替えるとコイル２３のインダクタンスＬにより電流が電源側に逆流して回路を損傷する危険がある。このため、一定時間、コイル２３を短絡して電流を回生させ、電流を消費させた後に電流の向きを切替えることで回路の損傷を回避できるようになる。
【００２７】
また、コントローラ３０は、先端工具１２（可動子２４）の移動方向が切替わる前にリニアモータ２０に対する電力の供給を停止し、先端工具１２（可動子２４）の移動方向が切替わった後にリニアモータ２０に対する電力の供給を開始する。
ここで、リニアモータ２０に対する電力の供給を停止しても、コイル２３を短絡して電流を回生させている間に電磁力が発生する。このため、前記電流回生による電磁力で先端工具１２（可動子２４）の慣性力を妨げないようにする必要がある。この点を考慮し、本実施形態では、先端工具１２（可動子２４）の移動方向が切替わる前に、電力の供給を停止することで、電流回生による電磁力の向きと可動子の慣性力の向きとが一致するように（逆向きにならないように）している。
即ち、リニアモータ２０の電磁力の方向と先端工具１２の移動方向とが確実に合わせられるようになる。
また、コントローラ３０は、バネ１６の力の向きと電磁力の向きとが逆向きになっている間に、リニアモータ２０に対する電力の供給を停止する。
前述のように、バネ１６は先端工具１２を往復運動の中心位置方向に付勢するため、往復運動における一方の折り返し位置と他方の折り返し位置とで先端工具は往復運動の中心位置方向にバネ力を受けている。このため、例えば、一方の折り返し位置に到達する前では、バネ１６の力の向きとリニアモータ２０電磁力の向きとは逆向きになっている。また、一方の折り返し位置を通過後では、バネ１６の力の向きとリニアモータ２０電磁力の電磁力の向きとは同方向になっている。
したがって、バネ１６の力の向きとリニアモータ２０の電磁力の向きとが逆向きになっている間に、リニアモータ２０に対する電力の供給を停止することで、リニアモータ２０の電磁力の向きと先端工具の移動方向とが逆向きになることがない。
【００２８】
また、コントローラ３０は、バネ１６の力の向きと電磁力の向きとが一致するときに、リニアモータ２０に対して電力を供給する。これにより、リニアモータ２０の電磁力の向きと先端工具１２の移動方向とが完全に一致するようになる。
さらに、本実施形態に係るリニアモータ付電動工具１０によると、バネ１６と、リニアモータ２０とは並列に配置されているため、リニアモータ付電動工具１０の長さ寸法を抑えることができる。ここで、リニアモータ付電動工具１０では、リニアモータ２０が占める重量の割合が大きい。このため、リニアモータ２０が長さ方向に大きくなると、リニアモータ付電動工具１０の手持ち部分と先端工具１２との距離が大きくなり、重心が先端工具１２側に偏るようになる。したがって、リニアモータ付電動工具１０の操作性が悪化する。本実施形態によると、リニアモータ付電動工具１０の長さ寸法を抑えることができるため、リニアモータ付電動工具１０の重心が手持ち部分に近くなり、操作性が向上する。
【００２９】
＜変更例＞
ここで、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本実施形態では、先端工具を前進させるときと、後退させるときの両方において、リニアモータ２０に電力を供給するようにしていた。しかし、例えば、先端工具１２がノコギリ等のように、引くときにのみ、即ち、先端工具１２を後退させるときにのみ力を入れる必要がある場合には、先端工具１２が後退するときにのみリニアモータ２０に電力を供給することも可能である。これにより、リニアモータ２０の消費電力を抑えることができる。
また、リニアモータ２０に放熱手段として外部冷却装置を設けることが好ましい。例えば、充電式の電動工具では、小型、軽量であること、さらに用途によって数十アンペア（Ａ）の電流を流す高出力が要求される。このため、冷却性能が重要な課題となる。リニアモータは、回転式のモータと比較して小型のファンで大きな冷却効果を得ることは難しい。このため、外部冷却装置をリニアモータ付電動工具１０に搭載することで、製品全体を小型化した状態で、リニアモータを効率的に冷却することが可能になる。外部冷却装置としては、リニアモータ２０に放熱フィンを設け、この放熱フィンを冷却ファンで冷却する空冷方式、あるいは液体を循環させて冷却する水冷、油冷方式等、様々な方式が考えられる。
さらに、本実施形態では、先端工具１２の位置に係わらずリニアモータ２０の電磁力を一定にする例を示した。しかし、例えば、バネ力とリニアモータ２０の電磁力の方向とが一致している場合に前記電磁力を減少させ、バネ力とリニアモータ２０の電磁力の方向とが逆向きの場合に前記電磁力を増加させるようにすることも可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１２・・・・先端工具
１６・・・・バネ
２０・・・・リニアモータ
２２ｕ・・・固定子片
２２ｄ・・・固定子片
２２ｉ・・・鉄心
２３・・・・コイル
２４・・・・可動子
３０・・・・コントローラ
【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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