(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源に接続された回転速度制御用回路（２）を用いて、電気モータ（１）の回転速度を比較的高い回転速度（Ｎ１）から比較的低い回転速度（Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４）に制御する方法であって、第１ステップにおいて、既定の回転速度（Ｎ１、Ｎ２）に応じて、回転速度制御をより低い実効モータ電圧（Ｕｅｆｆ）以上に制限し、第２ステップにおいて、この一定回転速度（Ｎ１、Ｎ２）の制御に必要なトルク（Ｍ）に応じて、実効モータ電圧（Ｕｅｆｆ）を制限領域内に制御し、電気モータ（１）のトルクが限界トルク（Ｍｋ）よりも低く設定した切換トルク（Ｍｕ）に到達すると、第３ステップにおいて、より低い回転数（Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４）を予め設定し、処理を第１ステップから継続することを特徴とする回転速度制御方法。
【請求項２】
異なる段階において、前記切換トルク（Ｍｕ）に到達する毎に、より小さな、定常的に制御された回転速度（Ｎ２＞Ｎ３＞Ｎ４）で電気モータ（１）を駆動することを特徴とする、請求項１に記載の回転速度制御方法。
【請求項３】
回路（２）の実効モータ電圧（Ｕｅｆｆ）を、通常の位相制御による電源の実効動作電圧（Ｕ０）から発生させることを特徴とする、請求項１または２のいずれか一項記載の回転速度制御方法。
【請求項４】
電気モータ（１）の回転速度（Ｎ）が零である静止状態において、回路（２）により低い実効モータ電圧（Ｕｅｆｆ）を発生することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項記載の回転速度制御方法。
【請求項５】
電気モータ（１）の回転速度（Ｎ）が零である静止状態において、回路（２）により実効電流を遮断することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項記載の回転速度制御方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項記載の速度制御方法を用いて電気モータの回転速度を制御するポータブル電動手工具装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電気モータ、好適にはユニバーサルモータの回転速度を制御する回路および方法に関し、特には少なくとも非常に回転速度の低い携帯型工具装置に用いるユニバーサルモータの回転速度制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
手工具装置を非常に低速度で回転させるには、通常、位相制御された電圧制御器を用いて、直巻で駆動される電気モータの実効モータ電圧を下げることにより実現される。パラメータとしての実効モータ電圧に従属する、回転速度−トルク−モータ特性を変動させることにより、トルクに対する回転速度が低下する。この単純な制御方法の問題点は、低回転速度が高負荷に従属するという点にある。
【０００３】
特許文献１には、ツェナーダイオードおよび電力遮断器からなるスイッチング回路上の界磁巻線の電圧により誘導された、界磁巻線の２次インピーダンスを用いて最低回転速度を制御することにより、高回転速度と低回転速度とでモータ特性を変える電気モータが記載されている。しかしながら、この電気モータでは、依然として回転速度は負荷に従属したままである。
【０００４】
特許文献２には、トルクに対して位相制御した電圧制御器を用い、パラメータとしての実効モータ電圧に従属するモータ特性を介して、そのつど一定の回転速度を制御することにより、回転速度を非常に低くした電気モータが記載されている。しかしながら、低い回転速度でできるだけ高いトルクを得ようとすると、熱的、構造的に高速回転用に設計された電気モータでは、熱的な限界トルク以上となる場合がある。
【０００５】
特許文献３には、速度制御器を具えた手工具装置用電気モータが記載されている。この発明によれば、トルクが限界トルクよりも低く設定した切換トルクを超過すると実効モータ電圧の制御を中断させ、実際のモータ特性にしたがって、使用者が明確に認知できるほどに回転速度が低下する。
【０００６】
特許文献４には、限界トルクを超過した場合に使用者が作動を中止することにより、停止するまで手工具装置用電気モータへの給電を一時的に中断する方法が記載されている。しかし、この方法では、手工具装置は限定された用途にのみ適用可能である。
【０００７】
【特許文献１】
ヨーロッパ特許出願公開第５９４９０７号
【特許文献２】
ドイツ国特許出願公開第１９９４０４０９号
【特許文献３】
ドイツ国特許出願公開第３６１２１９３号（特開昭６２−２９０３９２号公報）
【特許文献４】
ドイツ国特許第１９６０９９８６号
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、電気モータが限界トルクに達するまで、その回転速度を低く保たせることのできる回転速度制御方法を実現することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、独立請求項の特徴により基本的に解決される。有利な実施態様は従属請求項に述べる通りである。
【００１０】
本発明によれば、回転速度制御回路を介して電源に接続されて作動する電気モータ（好適には直巻モータ）は、本質的に少なくとも非常に低い回転速度領域に制御される。この際、第１優先ステップにおいて、既定の回転速度に応じて、回転速度制御をより低い実効モータ電圧に制限し、第２ステップにおいて、この一定回転速度の制御に必要なトルクに応じて、実効モータ電圧を制限領域内に制御する。
【００１１】
実効モータ電圧を、電源の実効動作電圧よりも低い値に制限することにより、実効モータ電圧をパラメータとした、電気モータの制御用モータ特性を使用することはもはやできない。したがって、低回転速度領域で限界トルクの超過を引き起こす臨界モータ特性を、低回転速度での回転速度制御に使用することはできない。
【００１２】
位相制御による電源の動作電圧から実効モータ電圧を発生することが好ましく、これを実現することは技術的に容易である。
【００１３】
最小位相角のためのさらなる制御入力に対する位相制御の間、実効モータ電圧の上昇は制限されていることが好ましい。これにより、この制限を単純に通常の位相制御に統合することができる。
【００１４】
回路の第３ステップにおいて、限界トルクより低く設定した切換トルクに到達すると、より低い回転速度が予め選択され、処理を第１ステップから続けることが好ましい。これにより、異なる段階において、切換トルクに繰り返し到達する毎に、より小さな、常時制御された回転速度で電気モータが駆動される。したがって、この電気モータを用いて、手工具装置をより完全かつ適当に用いることができる。
【００１５】
回路の回転速度が零の静止状態の場合に、低い実効モータ電圧を発生することが好ましい。この低い実効モータ電圧は、停止している電気モータにとって耐久的に許容可能な残留トルクの発生、および再起動に有利である。あるいは、実効電流を遮断し、確実に回路を切断する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の好適な実施態様をより詳細に説明する。
【００１７】
図１を参照して、パラメータとしての実効モータ電圧Ｕｅｆｆに従属する回転速度−トルク−特性Ｉ、ＩＩを有する電気モータ１を、可変トルクＭに関連する回転速度Ｎの制御上で、比較的高い回転速度Ｎ１から、さらに低い回転速度Ｎ２に制御する。実効モータ電圧Ｕｅｆｆは、駆動電圧Ｕ０を有する電源に接続された回路２の位相制御における位相角ψの関数であり、回転速度ＮおよびトルクＭに応じて直接的または間接的に決まる。高い実効モータ電圧Ｕｅｆｆを割り当てられた、より高い回転速度−トルク−モータ特性Ｉに関して、回転速度Ｎ１の際のトルクＭ１は熱的許容臨界トルクＭｋより低いが、回転速度Ｎ２の際のトルクＭ２´は熱的許容臨界トルクＭｋより高い。したがって、太線で表した、回転速度Ｎ１の制御領域が速度制御に許容される。本発明に従い、第１ステップにおいて、より低い回転速度−トルク−モータ特性ＩＩを有する、制限された、より低い実効モータ電圧Ｕｅｆｆを、より低い回転速度Ｎ２に割り当てる。このより低い回転速度Ｎ２の際のトルクＭ２は熱的許容臨界トルクＭｋより低い。したがって、第２ステップにおいても、太線で表した、回転速度Ｎ２の制御領域が速度制御に許容される。
【００１８】
図２を参照して、電気モータ１に対し、臨界トルクＭｋより低く設定した切換トルクＭｕに到達すると、現在の回転数Ｎを、第３ステップにおいて回路２により段階的に低い回転数に予め設定する、すなわち、回転速度Ｎ１よりも低い回転速度Ｎ２、回転速度Ｎ２よりも低い回転速度Ｎ３、および回転速度Ｎ３よりも低い回転速度Ｎ４に予め設定し、利用可能な回転速度−トルク−特性Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶを制限する。回転速度Ｎ＝０である静止状態の場合には、回転速度−トルク−モータ特性ＩＶに沿って、限界トルクＭｋに従って残留トルクを発生する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実効モータ電圧Ｕｅｆｆにもとづく回転速度制御の説明図である。
【図２】  本発明による段階的な回転速度制御の説明図である。
【符号の説明】
１    電気モータ
２    回路
Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ    回転速度−トルク−モータ特性
Ｍ    トルク
Ｎ    回転速度
【図１】
0004202073.tif 000002
【図２】
0004202073.tif 000003