(57)【要約】【課題】ブラシ付きの直流モータの回転速度を、モータの端子間電圧を用いて精度良く検出し、モータの定速回転制御を行う。【解決手段】  ブラシ付の直流モータと、モータの起動及び停止を指示するトリガスイッチと、電流経路を遮断可能なスイッチング素子と、スイッチング素子を制御するマイコンを備えた電動工具において、モータの両端の電圧Ｖｐ５４と電圧Ｖｎ５５を電圧検出回路により検出する。マイコンはスイッチング素子のゲート信号５１がオフの時（電流経路遮断）の電圧Ｖｐ−Ｖｎの値５６を用いて、この値５６が一定値Ｖ１に保たれるようにスイッチング素子のＰＷＭデューティ比を増減させる。この制御により回転検出センサを設けること無くモータの回転速度を一定に保つことができる。【選択図】図４
2017184455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシ付の直流モータと、前記モータの電流経路に設けられ前記モータの起動及び停止を指示するトリガスイッチと、前記電流経路と直列に設けられ前記電流経路を接続又は遮断可能なスイッチング素子と、前記スイッチング素子を制御する制御部と、を備えた電動工具において、
前記モータの両端電圧を検出する電圧検出回路を備え、
前記制御部は、前記モータの回転中であって前記スイッチング素子により前記電流経路が遮断された時の前記電圧検出回路の検出電圧を用いて前記スイッチング素子のＰＷＭ制御を行うことを特徴とする電動工具。
【請求項２】
前記制御部は、前記電圧検出回路によって測定されたモータの両端電圧の電位差を算出し、
前記電位差が一定になるようにして前記モータの定速制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
【請求項３】
前記制御部は、前記電流経路が遮断された時の前記電位差が小さくなると前記ＰＷＭ制御のデューティ比を大きくするようにし、前記電流経路が遮断された時の前記電位差が大きくなると前記ＰＷＭ制御のデューティ比を小さくすることを特徴とする請求項２に記載の電動工具。
【請求項４】
前記電圧検出回路は、前記モータの一端側の電圧を検出する第１電圧検出回路と、前記モータの他端側の電圧を検出する第２電圧検出回路と、を有し、
前記制御部はマイクロコンピュータを有し、
前記第１電圧検出回路と前記第２電圧検出回路の出力信号は前記マイクロコンピュータのＡ／Ｄ変換入力端子に入力されることにより前記マイクロコンピュータが前記電位差を算出することを特徴とする請求項３に記載の電動工具。
【請求項５】
前記第１電圧検出回路と前記第２電圧検出回路はそれぞれ、分圧抵抗から構成されることを特徴とする請求項４に記載の電動工具。
【請求項６】
前記マイクロコンピュータは出力端子を有し、前記出力端子を介して前記スイッチング素子の駆動信号を供給することにより、前記スイッチング素子をオン又はオフにすることを特徴とする請求項４又は５に記載の電動工具。
【請求項７】
前記マイクロコンピュータは前記出力端子の出力がオフの区間において前記出力端子から入力される前記第１電圧検出回路と前記第２電圧検出回路の出力を検出することを特徴とする請求項６に記載の電動工具。
【請求項８】
ブラシ付の直流モータと、前記モータの電流経路に設けられ前記電流経路を接続又は遮断可能なスイッチング素子と、前記スイッチング素子を制御する制御部と、を備えた電動工具において、
前記モータの両端電圧を検出する電圧検出回路を備え、
前記制御部は、前記モータの回転中であって前記スイッチング素子により前記電流経路が遮断された時又は前記電流経路に電流が流れていない時の前記電圧検出回路の検出電圧を用いて前記スイッチング素子のＰＷＭ制御を行うことを特徴とする電動工具。
【請求項９】
前記制御部は、前記電圧検出回路によって測定されたモータの両端電圧の電位差を算出し、
前記電位差が一定になるようにして前記モータの定速制御を行うことを特徴とする請求項８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、ブラシ付直流モータを備えた電動工具の回転速度制御の改良に関し、特に速度検出器を設けること無くモータの回転数を正確に検出できるようにした電動工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラシ付の直流モータ（以下、単に「モータ」と称す）を用いる電動工具が広く用いられている。この電動工具は、モータと電源との間にトリガスイッチを設け、トリガスイッチによりモータの起動及び停止を指示する。負荷の増減に応じてモータの回転速度が変動するが、その回転速度を一定に保つために、マイクロコンピュータ等の制御装置を設けて、モータと直列に接続されたスイッチング素子を制御することによってモータの回転速度（回転数）を調整（制御）している。例えば、インパクトドライバの場合トリガスイッチのレバーの操作量に応じたＰＷＭ信号をスイッチング素子に入力することでモータへ供給する電力を調整してモータの回転速度を制御している。
【０００３】
モータの回転数を制御する方法としては、フィードバック制御方式とオープンループ制御方式が考えられる。フィードバック制御方式は特許文献１で示すように、モータの近傍に回転検出センサを設け、回転検出センサによって検出されたモータの回転数が、トリガスイッチのレバーの操作量に応じて決定された目標回転数となるように、その検出値を制御回路で監視し、検出値が目標回転数となるようにＰＷＭ信号を制御する方式である。一方、オープンループ制御方式は回転検出センサを設けず（モータの回転数を監視せず）に、トリガスイッチのレバーの操作量に応じたＰＷＭ信号を出力する方式である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１９４４２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
フィードバック制御方式は回転検出センサを電動工具内に設ける必要があるため、モータの回転速度を高精度に制御することができるという反面、コスト高となる。回転検出センサはモータの取付構造部が複雑になりやすく、振動対策も行わなければならない。これらを考慮すると、回転検出センサを取り付けるには、工具の設計上の制約が大きくなるという欠点がある。一方、オープンループ制御方式は回転検出センサを設ける必要がないためコストアップを抑制でき、工具の大型化を抑えることができる反面、モータの回転速度を高精度に制御することができないという欠点がある。
【０００６】
そこで本発明は、コストアップの抑制と工具の大型化を抑えつつモータの回転速度を高精度に制御できるようにした電動工具を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、ブラシ付きの直流モータの回転速度検出のために、新たなセンサを設けること無く、マイクロコンピュータを有する既存の制御回路を用いて精度良く回転数を検出するようにした電動工具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願において開示される発明のうち代表的なものの特徴を説明すれば次の通りである。
本発明の一つの特徴によれば、ブラシ付直流モータと、モータの電流経路に設けられモータの起動及び停止を指示するトリガスイッチと、電流経路と直列に設けられ電流経路を接続又は遮断可能なスイッチング素子と、スイッチング素子を制御する制御部と、を備えた電動工具において、モータの両端電圧を検出する電圧検出回路を備え、制御部は、モータの回転中であって、且つ、スイッチング素子により電流経路が遮断された時に、電圧検出回路の検出電圧を取得する。このようにモータの回転検出センサを別途設けなくてもモータの両端電圧の検出だけでモータの回転数を正確に検出することができる。この回転中且つ電流経路が遮断された時に検出されるモータの両端電圧の電位差は誘起起電圧によるものであり、この電位差が一定になるように制御すればモータの定速回転制御を行うことができる。制御部は、検出電圧が一定となるようにスイッチング素子のＰＷＭ制御を行う。また、モータの両端電圧の電位差に応じてスイッチング素子のＰＷＭ制御のデューティ比を増減させる。
【０００８】
本発明の他の特徴によれば、モータの回転数が低くなると誘起起電圧が小さくなるため電位差も減少するので、制御部はＰＷＭ制御のデューティ比を大きくすることでモータの回転数を定速状態まで上昇させる。同様にして、モータの回転数が高くなると誘起起電圧が大きくなるため電位差も増大するので、制御部はＰＷＭ制御のデューティ比を小さくすることでモータの回転数を定速状態まで減少させる。
【０００９】
本発明の他の特徴によれば、電圧検出回路は、モータの一端側の電圧を検出する第１電圧検出回路と、モータの他端側の電圧を検出する第２電圧検出回路を有し、制御部はマイクロコンピュータを有し、第１電圧検出回路と第２電圧検出回路の出力信号はマイクロコンピュータのＡ／Ｄ変換入力端子に入力され、マイクロコンピュータが電位差を算出する。また、マイクロコンピュータは出力端子を有し、出力端子を介してスイッチング素子のゲート信号（駆動信号）を供給する。尚、第１電圧検出回路と第２電圧検出回路はそれぞれ、分圧抵抗から構成すると良い。マイクロコンピュータは、出力端子の出力がオフの区間において出力端子から入力される第１電圧検出回路と第２電圧検出回路の出力を検出する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、モータの回転している状態であるがスイッチング素子が遮断された状態、つまり、モータへの電流経路に電流が流れていない状態でモータの端子間電圧が検出されるので、誘起起電圧以外の要素、例えば温度によって変化するモータ内部抵抗（ブラシ抵抗等）の影響を受けにくく、より高精度にモータの回転数を検出できる。また、モータの誘起起電圧からモータの回転数を検出するので、特別な回転数検出装置を設けなくてもモータの回転数の検出が可能となる。さらに、モータの両端電圧を、分圧抵抗を用いた簡単な回路構成とマイクロコンピュータにより検出できるので、信頼性及び耐久性が高い電圧検出回路を実現できる。
本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例の電動工具１の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施例に係る電動工具の回路図である（モータ３０と電池パック１０部分を等価回路にて示す）。
【図３】モータ３０の角速度と誘起起電圧の関係を示す図である。
【図４】本発明の実施例に係る電動工具１のモータ３０の端子間電圧を説明するための図である。
【図５】本発明の実施例に係る電動工具１のモータ３０の回転制御方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１２】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１は本実施例に係るブラシ付き直流モータを使った電動工具１を示す斜視図であり、ここでは電動工具１としてヘッジトリマを示している。電動工具１は図示しないブラシ付き直流モータをハウジング２の内部に収容し、ハウジング２に着脱可能に取り付けられる電池パック１０により駆動される。ハウジング２の下面から前方側には前後方向に往復動するブレード８が設けられる。作業者はハウジング２と一体に製造されたリアハンドル３と、ハウジング２の前方側に設けられたフロントハンドル４を把持し、トリガスイッチ５を引くことによりモータが回転する。ハウジング２の前方側であってブレード８の後端付近には、プロテクタ７が設けられる。モータの回転数は所定の回転数にて一定に保たれるように制御される。特に、ブレード８にて切断する草木等の抵抗の増減によってモータの回転数が変動したら、図示しない制御回路は所定の回転数に戻すようにフィードバック制御する。
【００１３】
図２は本発明の実施例に係る電動工具１の回路図であって、モータ３０と電池パック１０の部分を等価回路で示している。本実施例では電池パック１０を電源としてブラシ付きのモータ（直流モータ）３０を回転させるものである。回路の電流経路には、モータ３０の一端側に設けられモータ３０の起動及び停止を指示するトリガスイッチ５と、電流経路を接続又は遮断可能なスイッチング素子３５が設けられる。電池パック１０は複数の電池（セル）１１を有する。電池パック１０を等価回路で示すと、電池内部抵抗Ｒｂａｔを電流経路中に配置される抵抗１２として示すことができる。ブラシ付きの直流モータ３０は、等価回路で示すと抵抗成分が抵抗３１と３２により示すことができる。抵抗３１はブラシ抵抗Ｒｂであり、抵抗３２がアマチュア抵抗Ｒａであり、モータ３０の誘起起電圧Ｅｍを可変電源３３にて示すことができる。尚、ここではモータ３０の電機子巻線のインダクタンス成分については考慮しないものとする。
【００１４】
図３は誘起起電圧とモータの角速度との関係を示す図である。横軸はモータ３０の角速度（単位ｒａｄ／ｓｅｃ）であり、縦軸は誘起起電圧（単位Ｖ）である。モータの誘起起電圧Ｅｍは、直線４０からわかるようにモータ３０の角速度に比例しており、次の式１
Ｅｍ＝Ｋｅ・ω    ・・  （式１）
によって示すことができる。ここでＫｅは比例係数（誘起起電圧定数）であり、モータの形状と磁束の大きさによって決まる値である。ωはモータ３０の回転角速度（単位ｒａｄ／ｓｅｃ）である。誘起起電圧Ｅｍの極性は、図２にて示したように電池１１の向きと反対になる。この式１からわかることは、誘起起電圧を正確に測定することができれば、式１の関係からモータ３０の回転速度を算出することができることである。しかしながら、モータ３０の回転中に端子間の電圧を測定する場合、電池パック１０から供給される電流により抵抗Ｒｂ、Ｒａによる電圧降下があるので誘起起電圧を正しく測定することは難しい。そこで本実施例の回路においては、電流経路中にスイッチング素子３５が直列に接続されていること、スイッチング素子３５がＰＷＭ制御によりオン又はオフされる点に着目して、このＰＷＭ制御のオフ区間、即ちスイッチング素子３５をオフ状態にしたときにモータ３０の端子間電圧を測定するようにした。この結果、モータ３０の回転中であっても誘起起電圧だけを正確に測定することができるので、モータ３０に回転センサ等を設けなくても、端子間電圧を検出するだけでモータ３０の回転速度を精度良く検出することができる。
【００１５】
図２に戻る。スイッチング素子３５は、例えばＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）であり、制御回路（制御部）２１から入力されるゲート信号（駆動信号）の有無により、電池パック１０からモータ３０への電流経路を接続（オン）または遮断（オフ）する。制御回路２１はマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と称する）を含んで構成され、スイッチング素子３５のオンオフを行うＰＷＭ制御（パルス幅変調制御）を行うことにより、モータ３０へ流れる電流の大きさを調整してモータの回転速度を調整する。モータ３０の入力端子の両端側には、端子電圧Ｖｐ、Ｖｎを測定するための第１電圧検出回路と第２電圧検出回路が設けられる。第１電圧検出回路は、端子電圧Ｖｐを測定するのに用いられ２つの分圧抵抗３６ａ、３６ｂから構成され、これらの分圧抵抗の中間接続点が出力信号として制御回路２１に、即ち制御回路２１に含まれるマイコンのＡ／Ｄ変換入力端子２１ａに接続される。一方、第２電圧検出回路は、端子電圧Ｖｎを測定するのに用いられ２つの分圧抵抗３７ａ、３７ｂから構成され、これらの分圧抵抗の中間接続点が出力信号として制御回路２１に含まれるマイコンのＡ／Ｄ変換入力端子２１ｂに接続される。制御回路２１に含まれるマイコンの出力端子２１ｃはスイッチング素子３５のゲートに接続され、マイコンからスイッチング素子３５をオンさせるための駆動信号（ゲート信号）が送出される。
【００１６】
制御回路２１は、電池パック１０の正極側及び負極側に接続され、電池パック１０から供給される電力を用いて動作する。制御回路２１は、モータ３０の回転中であってスイッチング素子３５により電流経路が遮断された時の第１電圧検出回路と第２電圧検出回路の検出電圧を用いて、スイッチング素子３５のＰＷＭ制御を行う。尚、ここでは図示していないが電池パック１０の電圧がマイコンの動作電圧よりも高い場合は、三端子レギュレータ等を用いた電源回路を制御回路２１に含めるように構成しても良い。
【００１７】
次に、制御回路２１に含まれるマイコンによるモータの回転制御方法について図４を用いて説明する。図４（１）〜（４）の各図において横軸は共に時間（単位、ミリ秒）であり、それぞれの横軸の時間を合わせて図示している。図４（１）はスイッチング素子３５のゲート信号５１のオン又はオフの状態を示す図である。ゲート信号５１は、制御回路２１に含まれるマイコンによってオン又はオフの制御がされ、ここでは時刻ｔ１、ｔ３、ｔ５にてオンとなり、ｔ２、ｔ４にてオフとなる。オンの区間（時刻ｔ１〜ｔ２、ｔ３〜ｔ４）とオフの区間（時刻ｔ２〜ｔ３、ｔ４〜ｔ５）の長さの比率はマイコンにより調整され、いわゆるＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御が行われる。
【００１８】
図４（２）はモータ３０に流れるモータ電流５２を示す図である。縦軸はモータ電流Ｉｍ（単位Ａ）であり、ここではモータ３０のインダクタンス成分の影響を無視して、理想的な電流波形にて図示している。モータ電流５２はスイッチング素子３５のオン又はオフに連動して流れることになり、時刻ｔ１〜ｔ２、ｔ３〜ｔ４、ｔ５〜にて電池パック１０からモータ３０への電流経路が接続されて所定の電流が流れ、時刻ｔ２〜ｔ３、ｔ４〜ｔ５にて電池パック１０からモータ３０への電流経路が遮断されて電流がゼロになる。
【００１９】
図４（３）は、電池パック１０の電池電圧Ｖｂａｔ５３と、モータ３０のプラス側の端子電圧Ｖｐ５４と、モータのマイナス側の端子電圧Ｖｎ５５の関係を示す図である。縦軸は電圧（単位Ａ）である。電池パック１０の電池電圧Ｖｂａｔ５３は、放電が進むにつれて徐々に低下するが、時刻ｔ１〜ｔ５の範囲のごく短い時間内においてはほぼ一定である。端子電圧Ｖｐ５４は、モータ３０の正極側端子と接地部分との間の電圧値であって、電池パック１０の電池の内部抵抗がゼロの場合は電池電圧Ｖｂａｔ５３＝端子電圧Ｖｐ５４となるが、実際には電池の内部抵抗による電圧降下があるため、端子電圧Ｖｐ＝電池電圧Ｖｂａｔ−Ｒｂａｔ・Ｉｂａｔとなる（但し、Ｉｂａｔは電池パック１０に流れる電流値）。ここでは、制御回路２１にて消費される電流はモータ３０に比べて僅かであるので、電池パック１０に流れる電流Ｉｂａｔは、モータ３０に流れるモータ電流Ｉｍとほぼ等しいと見なして良い。よって端子電圧Ｖｐは、下の式１にて表現できる。
端子電圧Ｖｐ＝電池電圧Ｖｂａｔ−Ｒｂａｔ・Ｉｍ  ・・（式１）
端子電圧Ｖｎは、モータ３０の負極側端子と接地部分との間の電圧値であって、スイッチング素子３５のソース・ドレイン端子間の電位差でもある。端子電圧Ｖｐ５４は、時刻ｔ１〜ｔ２、ｔ３〜ｔ４、ｔ５〜のようにモータ電流５２が所定の量（モータ電流Ｉｍ）だけ流れているときは、電池内部の電圧降下分だけ少なくなるため、電池電圧Ｖｂａｔ５３にくらべて矢印５３ｂの部分だけ少なくなる。一方、端子電圧Ｖｎ５５は、スイッチング素子３５の導通状態に応じて、導通時の時刻ｔ１〜ｔ２、ｔ３〜ｔ４、ｔ５〜においてはゼロとなり、遮断時の時刻ｔ２〜ｔ３、ｔ４〜ｔ５においては所定の値となる。尚、ここでは図で識別可能なように、電圧０と矢印５５ａの位置を僅かにずらして図示したが、この部分は横軸と一致している。同様にして、矢印５３ａの部分でも識別可能なように電池電圧Ｖｂａｔ５３と端子電圧Ｖｐ５４を離して図示したがこの部分は一致しているので注意されたい。
【００２０】
図４（４）は（３）の端子電圧Ｖｐから端子電圧Ｖｎの値を引いた電位差５６である（単位Ｖ）。この電位差５６はモータ３０の正極側端子と負極側端子の間の電圧（端子間電圧）でもある。この図からわかるように時刻ｔ１〜ｔ２、ｔ３〜ｔ４、ｔ５〜においては、電位差が高い値（Ｖ２）となり、時刻ｔ２〜ｔ３、ｔ４〜ｔ５においては電位差が低い値（Ｖ１）となる。電位差Ｖ１とＶ２は、下の式２、３にて示すことができる。
Ｖ２  ＝  Ｋｅ・ω  ＋  Ｒａ・Ｉｍ  ＋  Ｒｂ・Ｉｍ    ・・・  （式２）
Ｖ１  ＝  Ｋｅ・ω                                    ・・・  （式３）
ゲート信号がオンになり、スイッチング素子３５がオンになるとモータ３０に電流Ｉｍが流れる。このとき、端子電圧Ｖｐと端子電圧Ｖｎの電位差が誘起起電圧に相当するが、これらはモータ３０に電流Ｉｍが流れているときと流れていないときで差が出る。これはブラシ抵抗Ｒｂとアマチュア抵抗Ｒａの電圧降下分の影響がでてしまうためである。これを一定値で置き換えて引くには、モータ毎に個体差があるので好ましくない。そこで、スイッチング素子３５がオフの時に誘起起電圧の測定をすれば、抵抗分の電圧降下が発生しないので、ダイレクトに誘起起電圧を測定することができることになる。
【００２１】
本実施例はＶ２の値を算出して式３に代入することによって、モータの角速度ωを計算により算出することにした。この算出を行うために、スイッチング素子３５がオフとなっている非導通状態にあるとき、即ち、時刻ｔ２〜ｔ３、ｔ４〜ｔ５の区間で電位差５６だけを求めれば済み、モータ電流Ｉｍを検出する必要は無い。また、式２にはモータ３０のブラシ抵抗Ｒｂ、アマチュア抵抗Ｒａの影響がないので（厳密にはゼロでは無いがほぼ無視できるレベル）、電動工具の作業負荷の変動に伴う電流値の変動による影響を除去した精度の良い回転数検出を行うことができる。式２の計算を行うためには、時刻ｔ２〜ｔ３、ｔ４〜ｔ５の区間内にて、端子電圧Ｖｐ５４と端子電圧Ｖｎ５５をそれぞれ測定する必要がある。しかしながら、本実施例のスイッチング動作、つまり、時刻ｔ２〜ｔ３、ｔ４〜ｔ５におけるゲート信号の切り替えは、制御回路２１に含まれるマイコンが行っており、同様にして第１電圧検出回路（３６ａ、３６ｂ）と、第２電圧検出回路（３７ａ、３７ｂ）を用いた電流値検出はマイコンが行っている。よって、マイコンは、スイッチング素子３５がオフとなっている非導通状態のタイミングを識別できるので、スイッチング素子３５がオフとなる区間において端子電圧Ｖｐ５４と端子電圧Ｖｎ５５を測定するようにするだけで良い。このように本実施例においては、ゲート信号の制御を行う主体（マイコン）と、スイッチング素子３５がオフの区間の電位差５６を測定する主体（マイコン）を同じにしたので、測定タイミングの調整がきわめて容易である。
【００２２】
次に図５を用いて本実施例による電動工具１のモータ３０の定速制御方法のしくみを説明する。図５の（１）〜（５）の各図の横軸は共に時間（単位ミリ秒）であり、それぞれの横軸は同じスケールで合わせている。図５（１）はゲート信号であり、図４（１）に相当する図である。時刻ｔ１、ｔ３、ｔ５、・・ｔ１５にてゲート信号がオン（Ｈｉｇｈレベル）になり、それにより図５（２）に示すようにモータ電流Ｉｍが流れる。この際のモータ電流Ｉｍは負荷の大きさに応じて変動し、ここでは負荷が徐々に増大してモータ電流Ｉｍが時刻ｔ１１〜ｔ１２以降は最大値Ｉ２となっている。そして、マイコンは時刻ｔ２、ｔ４、ｔ６、・・ｔ１４にてゲート信号をオフ（０）にする。また、スイッチング素子３５がオフの区間、例えば時刻ｔ２〜ｔ３の時間たる矢印６１ａに比べて時刻ｔ１２〜ｔ１３の時間たる矢印６１ｂの間隔が狭くなっており、ＰＷＭ制御のデューティ比が増加していることが理解されるであろう。この際のモータ３０の回転数５７は、図５（５）に示すように最初は矢印５７ａのように一定であるが、負荷の増大によってモータの回転数５７が矢印５７ｂ〜５７ｃのように低下する。そこでマイコンは回転数の低下を検出することにより、デューティ比を上昇させるように制御してモータ３０を増速させる。この結果、モータ３０の回転数が矢印５７ｄから５７ｅのように上昇して、矢印５７ｆで示すように目標回転数Ｎ１にて落ち着く。
【００２３】
図５（３）は、モータ３０の端子電圧Ｖｐ５４と端子電圧Ｖｎ５５の関係を示す図である。ここに示す負荷状態での作業例では図５（２）に示すように時間が経過するにつれてモータ電流Ｉｍが大きくなるため、上記（式２）に示した電圧降下によってスイッチング素子３５のオフ区間での端子電圧Ｖｐ５４が低下する。スイッチング素子３５のオン区間での端子電圧Ｖｐ５４は一定である（この間での電池の放電による電圧降下は考慮していない）。一方、端子電圧Ｖｎ５５においては、スイッチング素子３５のオフ区間ではゼロであるが（図では視認できるように横軸とわずかにずらして記載している）、スイッチング素子３５のオン区間においては矢印５５ａに比べて、矢印５５ｂ〜５５ｄ付近で高くなる。これは、負荷の増大に伴い矢印５７ｂ〜５７ｃのようにモータ３０の回転数が低下したために、誘起起電圧が減少するためである。このときの端子電圧Ｖｐ５４と端子電圧Ｖｎ５５の差を示すのが図５（４）である。ここで理解できるように、電位差５６のうちスイッチング素子３５がオフの期間、例えば矢印５６ａにて示す時刻ｔ２〜ｔ３においては、所定の電位差Ｖ１となっている。しかしながら、モータ３０の回転数５７が矢印５７ｂ〜５７ｅのように所定の目標回転数Ｎ１よりも低下すると電位差５６は矢印５６ｂ〜５６ｅのようにＶ１よりも低くなる。マイコンによってモータ３０が加速され、モータ３０が矢印５７ｄの状態から矢印５７ｅ、５７ｆのように加速すると、その速度に連動して、電位差５６も矢印５６ｅから５６ｆのように増加して、矢印５６ｇのように一定値（Ｖ１）にて落ち着く。この電位差５６がＶ１になったときのモータ３０の回転数は、矢印５７ａ、５７ｆで示すように目標回転数Ｎ１である。
【００２４】
図５の例では（５）に示すように定速制御中のモータの回転速度が低下した場合の加速制御について説明したが、定速制御中のモータの回転速度が上昇した場合の減速制御についても同様におこなうことができる。従って、マイコンは、スイッチング素子３５のオフ区間での電位差５６が低下したらデューティ比を上昇させてモータを加速するように制御し、電位差５６が上昇したらデューティ比を低下させてモータを加速するように制御するだけで、モータ３０の定速制御を精度良く行うことができる。尚、比例係数たる誘起起電圧定数Ｋｅはモータ３０の種類ごとに異なるものである。従って定速制御のための目標値（電位差Ｖ１）は、電動工具１の設計開発時に実験や計算等で予め算出しておき、その値を予めマイコン等に記憶させておけば良い。
【００２５】
以上のように、本実施例ではモータ３０を目標回転数（例えばＮ１）にて定速制御を行う。その際に、ゲート信号がオフの時の目標回転数Ｎ１に対応する電位差Ｖ１を維持するようにモータ３０の回転を制御する。この制御を行うことによってモータ３０の回転数を検出する回転センサを別途設けなくても、モータ３０の端子間電圧を検出するだけでモータ３０の定速回転制御を行うことができる。また、電池パック１０の放電の進行により電池電圧Ｖｂａｔが低下した場合であっても、電圧低下に影響されずに目標回転数Ｎ１での定速回転制御をおこなうことができる。本実施例による回転制御方法は、電池電圧の異なる複数のバッテリを使用する電動工具、例えば１４．４Ｖのバッテリと、１８Ｖのバッテリを混在させて使用可能な電動工具においても、マイコンを用いて同様に定速回転制御を行うことができる。
【００２６】
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。上述の実施例ではモータ３０の定速回転制御に用いる例を説明したが、測定された電位差５５と式３を用いてモータの回転数を検出することにより、マイコンによるモータの加速制御や減速制御などを行うように構成しても良い。例えば、モータの回転数が低下したことを検出できるため、モータロックによるキックバック防止制御にも適用できる。また、本発明を適用できる電動工具１の種類は、上述したヘッジトリマに限られずに任意であり、蓄電池又は外部から供給される電源によりモータを駆動し、モータの回転力を用いて作業機器を稼働させるものであれば、任意の電動工具、電動作業機、電動機器であっても良い。
【符号の説明】
【００２７】
１  電動工具      ２  ハウジング      ３  リアハンドル
４  フロントハンドル      ５  トリガスイッチ      ７  プロテクタ
８  ブレード      １０  電池パック      １１  電池      １２  電池内部抵抗
２１  制御回路      ２１ａ、２１ｂ  Ａ／Ｄ変換入力端子      ２１ｃ  出力端子
３０  モータ      ３１  （ブラシ）抵抗      ３２  （アマチュア）抵抗
３３  可変電源      ３５  スイッチング素子      ３６ａ、３６ｂ  分圧抵抗
３７ａ、３７ｂ  分圧抵抗      ５１  ゲート信号      ５２  モータ電流
５４  端子電圧Ｖｐ      ５５  端子電圧Ｖｎ      ５６  電位差
５７  （モータの）回転数      Ｅｍ  誘起起電圧      Ｉｍ  モータ電流
Ｎ１  目標回転数      Ｒｂ  ブラシ抵抗      Ｒａ  アマチュア抵抗
Ｖ１  電位差      Ｖｐ  端子電圧      Ｖｎ  端子電圧      Ｖｂａｔ  電池電圧
Ｒｂａｔ  電池内部抵抗      Ｉｂａｔ  電流
【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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