JP2003200363A

JP2003200363A - バッテリ式電動工具

Info

Publication number: JP2003200363A
Application number: JP2001403124A
Authority: JP
Inventors: Hirokatsu Yamamoto; 浩克山本
Original assignee: Makita Corp
Current assignee: Makita Corp
Priority date: 2001-12-26
Filing date: 2001-12-26
Publication date: 2003-07-15
Also published as: DE10261509A1; US20030121685A1; US20060113096A1; US7007762B2

Abstract

(57)【要約】【課題】直流ブラシレスモータによって駆動される
バッテリ式電動工具において、直流ブラシレスモータの
出力を高効率化するための合理的な技術を提供する。【解決手段】被加工材への所定の加工作業を行う工具
と、ロータの回転によって工具を駆動する直流ブラシレ
スモータと、直流ブラシレスモータを駆動するためのバ
ッテリ１４１と、バッテリ１４１による直流ブラシレス
モータの駆動制御を行う制御手段１５１とを有するバッ
テリ式電動工具であって、制御手段１５１は、直流ブラ
シレスモータ駆動時のバッテリ１４１の電圧値および電
流値に関する各指標に基づいて、直流ブラシレスモータ
の進角を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直流ブラシレスモ
ータによって駆動されるバッテリ式電動工具において、
直流ブラシレスモータ出力を高効率化するための技術に
関する。

【０００２】

【従来の技術】電動工具においては、その高効率性・高
出力性ゆえに、バッテリによってモータを駆動する形式
のものが多用されている。一方、バッテリによって駆動
されるモータとしては、一般的に、ブラシおよび整流子
を用いた直流モータ、あるいはブラシと整流子を用いな
い直流ブラシレスモータが知られている。直流ブラシレ
スモータは、典型的には回転子に永久磁石を用い、固定
子にコイルを設ける構造のため、ブラシと整流子を設け
る必要がなく、モータの構造を小型かつ簡素化すること
が可能である。このような利点を有する直流ブラシレス
モータをバッテリ式電動工具における工具駆動用モータ
として採用するという構成が考えられる。

【０００３】ところで、例えばスクリュードライバ等の
電動工具を用いてネジの締込み作業を行う場合、被加工
材との関係で、ネジ締込みに要するトルクと工具の回転
角との関係には様々な態様がある。例えば、図８に示す
ように、ネジが被加工材に着座してから電動工具の設定
トルクに達しネジ締込み作業が完了するまでの工具の回
転角が比較的小さな作業形態（ハードジョイントとも称
呼される）、図９に示すように、ネジの着座から設定ト
ルクに達するまでの工具の回転角が比較的大きな作業形
態（着座から設定トルク到達までに工具が二回転以上要
するものはソフトジョイントとも称呼される）が知られ
ている。

【０００４】この場合、電動工具の設定トルクが同じで
あっても工具の回転角に差があるため、換言すれば作業
完了までに締込みトルクを持続的に発生しなければなら
ない時間に差があるため、両者間の実測トルク値には相
当程度の変動幅が生じ易い。とりわけ上記ハードジョイ
ント形式でネジ締込みを行う場合、締込みに要する時間
が比較的短いので、モータの出力トルクのみならずロー
タの慣性力等も締込みトルクに付加して作業できるのに
対し、上記ソフトジョイント形式でネジの締込み作業を
行う場合、比較的長い時間をかけて締込み作業が遂行さ
れるので、ロータの慣性力等を利用することなく、モー
タの出力トルクのみで安定的かつ高効率で作業を行える
ようにする要請が高い。さらには電動工具の高効率性を
確保するべく、ハードジョイント形式における実測トル
ク値と、ソフトジョイント形式における実測トルク値と
の差（ＩＳＯ５３９３においてミーン・シフトとも称呼
される）をできるだけ小さくするという要請もある。

【０００５】一方、直流ブラシレスモータでは、各相の
コイルへの通電を駆動回路を用いて逐次切り替えること
によってロータの回転を制御するため、コイルのインダ
クタンス等により転流後の相電流の立ち上がりが電圧に
対して遅れ、その結果ロータの位置（誘起電圧）に対す
る電流位相の遅れが生じ易い。特にバッテリ式の電動工
具では、所要とするトルク値に関する時間的・出力的な
変動要求の幅が大きいため、工具駆動用に直流ブラシレ
スモータを採用する場合には、こうした直流ブラシレス
モータの電流位相の遅れに効果的に対処し出力効率を向
上させる必要性がとりわけ高い。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる点に
鑑みてなされたものであり、直流ブラシレスモータによ
って駆動されるバッテリ式電動工具において、直流ブラ
シレスモータの出力を高効率化するための合理的な技術
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、各請求項記載の発明が構成される。請求項１に記載
の発明では、工具と直流ブラシレスモータとバッテリと
制御手段とを有するバッテリ式電動工具が構成される。
被加工材へ所定の加工作業を行う工具は、直流ブラシレ
スモータのロータの回転によって駆動される。例えば、
遊星歯車を利用した変速装置を介してロータの回転をス
ピンドルに伝達し、スピンドルの回転によって工具を作
動させるといった構成が可能である。「所定の加工作業
を行う工具」としては、直流ブラシレスモータ駆動のバ
ッテリ式電動工具が広範に適用可能である。例えば、バ
ッテリ式のドリル・ノコ・グラインダ・インパクトドラ
イバ・インパクトレンチ・カッタ・トリマ・丸鋸・レシ
プロソー等に用いられる各種工具が広く包含される。も
っとも、負荷要求の変動幅が大きいとともに高出力が要
求される電動工具として、典型的にはスクリュードライ
バのように所定のトルクをもって締付け作業を行う回転
工具への適用が好適である。

【０００８】直流ブラシレスモータは、上記バッテリか
らの通電を介して駆動され、典型的には、ロータに永久
磁石を用い、固定子側にコイルを設ける構成が好まし
い。バッテリは、典型的には電動工具本体に着脱可能に
一体化された充電式の蓄電池が該当する。上記制御手段
は、バッテリによる直流ブラシレスモータの駆動を制御
する。具体例としては、直流ブラシレスモータのロータ
位置を検出しつつ、トランジスタないしＦＥＴを適宜組
み合わせた駆動回路を介して、直流ブラシレスモータの
各相コイルへの通電を逐次コントロールしてロータを回
転駆動するといった駆動制御が行われる。

【０００９】制御手段は、更に直流ブラシレスモータ駆
動時のバッテリ電源電圧値および電流値に関する各指標
に基づいて直流ブラシレスモータの進角を制御する。な
お、この明細書において用いられる「進角」とは、特に
ブラシレスモータにおいて多用される「進み角」と同義
であるものとし、モータ巻き線の電気的時定数等の影響
により、誘起電圧に対して相電流（巻線電流）の位相が
遅れる場合に、誘起電圧と相電流（巻線電流）との位相
を合致ないし接近させるための位相角の修正量をいうも
のとする。さて直流ブラシレスモータをバッテリ式電動
工具に採用した場合、作業に要する出力トルク要求の変
動幅が大きいため、結果的に出力の大きな仕様のものが
要求され易い。そのため抵抗成分やコイル成分の影響に
よる電気的時定数が大きくなり、とりわけ高出力時の位
相の遅れが顕著に生じ易いため、家電等における一般的
な用途に比較して、直流ブラシレスモータの進角制御を
行う必要性が高い。

【００１０】また、例えばスクリュードライバ等の回転
工具では、上記したハードジョイント形式およびソフト
ジョイント形式（それぞれ図８および図９参照）で作業
を行った場合の実測トルク値の差、すなわちミーンシフ
トをできるだけ小さくする要請がある。さらに、バッテ
リで駆動される形態の電動工具においては、工具による
加工作業時に必要とされる負荷要求の変動のみならず、
バッテリの内部抵抗ないし使用履歴や使用温度・容量に
起因するバッテリの電圧降下を進角制御に反映させる必
要がある。そこで作業時の負荷要求およびバッテリ電圧
降下の度合いを進角制御に反映させるべく、本発明で
は、直流ブラシレスモータ駆動時のバッテリの電圧値お
よび電流値に関する各指標に基づいて、直流ブラシレス
モータの進角を制御する進角制御がおこなわれる。「電
圧値および電流値に関する各指標」とは、バッテリの電
圧値および電流値を各パラメータとして直接用いる場合
は勿論、さらにバッテリの電圧値および電流値と相関す
るパラメータとして、例えば工具の回転数、バッテリの
使用温度あるいは使用回数等を広く包含する趣旨であ
る。本発明では、進角制御の一例として、直流ブラシレ
スモータ駆動時のバッテリの電圧値が大きくなるのに対
応して進角が小さくなるように制御し、バッテリの電流
値が大きくなるのに対応して進角が大きくなるように制
御している。

【００１１】請求項１に記載の発明によれば、直流ブラ
シレスモータ駆動時のバッテリの電圧値および電流値に
関する各指標に基づいて、直流ブラシレスモータの進角
を制御することにより、出力トルクに関する負荷変動が
大きいバッテリ式電動工具において的確な進角制御を遂
行し、負荷が変動した際の直流ブラシレスモータの出力
効率低下を最小限に抑えることが可能となった。

【００１２】（請求項２に記載の発明）さらに上記した
請求項１に記載の発明における進角の制御につき、直流
ブラシレスモータが正転する場合および逆転する場合の
それぞれにつき、直流ブラシレスモータ駆動時のバッテ
リの電圧値および電流値に関する各指標に基づいて直流
ブラシレスモータの進角を制御する構成とするのが好ま
しい。例えば本発明をスクリュードライバに適用した場
合、ネジの締込み作業を行う正転時のみならず、締込ん
だネジの緩め作業を行う逆転時においても、直流ブラシ
レスモータの進角を的確に制御し出力の高効率化を図る
ことができる。とりわけ直流ブラシレスモータを逆転状
態で使用する際には、不正に締込んだネジを緩めるのに
大きな出力トルクを要する場合が多く、かかる大出力要
求ゆえに誘起電圧に対する巻き線電流の位相の遅れが特
に顕著になり易いので、的確な進角制御を行って直流ブ
ラシレスモータの出力効率を向上する意義が大きい。

【００１３】（請求項３に記載の発明）また、進角の制
御に際し、バッテリの電圧値および電流値に関する各指
標の組み合わせに基づいて設定された複数の進角制御値
を格納した記憶手段を設定することが好ましい。典型的
には、バッテリの電圧値および電流値との組み合わせに
基づいて算出された複数の進角制御値を格納したマッピ
ングデータを設定し、直流ブラシレスモータ駆動時のバ
ッテリの電圧値および電流値（あるいはこれらに関する
指標）を検出し、検出された電圧値および電流値等に対
応した進角制御値をマッピングデータから抽出して進角
制御を行うものであり、適切な進角値をその都度算出す
る必要が無く、簡便な構成で進角制御を遂行することが
可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、図面を参照しつつ、詳細に説明する。図１に、本発
明の実施の形態の一例として、スクリュードライバ１０
１が示される。スクリュードライバ１０１は、モータハ
ウジング１０１ａとグリップ部１０１ｂとを有し、モー
タハウジング１０１ａ内には、直流ブラシレスモータ１
２１、モータ駆動軸１２３、遊星歯車１０３を主体とす
る変速機構部１０５、スピンドル１０７が収納され、さ
らにスピンドル１０７の先端部にはビット取付用チャッ
ク１０９およびドライバビット１１１が配される。ドラ
イバビット１１１は、本発明における「被加工材への所
定の加工作業を行う工具」に対応する。一方、グリップ
部１０１ｂの上端側にはトリガースイッチ１１３が設け
られ、下端側にはバッテリ１４１が着脱自在に取り付け
られる。

【００１５】本実施の形態で用いられる直流ブラシレス
モータ１２１には三相式のバイポーラ駆動回路が採用さ
れている。具体的には、Ｙ結線されたロータ駆動用の三
つのコイルを用いて１２０°通電矩形波による駆動制御
が行われる。図２に、バッテリ１４１を用いて直流ブラ
シレスモータ１２１を駆動するための駆動回路１５１の
回路構成例が示される。なお、駆動回路１５１は本発明
における「制御手段」の典型的構成例である。

【００１６】直流ブラシレスモータ駆動回路１５１は接
続端子１４２を介してバッテリ１４１に接続されるとと
もに、概括的に見て、モータ駆動用ＩＣ１５３、位置検
出回路１５５、ゲートドライブ回路１５７、矩形波駆動
のための６つのＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）１５
９ａ〜１５９ｆによって構成される。そして直流ブラシ
レスモータ１２１の３つのコイル（電機子巻線）１２５
Ｕ・１２５Ｖ・１２５Ｗは、上記矩形波駆動用ＦＥＴ１
５９ａ〜１５９ｆに接続されている。モータ駆動用ＩＣ
１５３はバッテリ１４１に接続され、図２中の符号１５
３ａにて進角決定用ＩＣ１７３駆動用の電圧Ｖｃｃを出
力する。

【００１７】なお各ＦＥＴ１５９ａ〜１５９ｆをオフに
したときに発生する逆起電力による機器損傷を防止する
べく、還流用のダイオード１６０が各ＦＥＴ１５９ａ〜
ｆに逆並列となるように配置されている。

【００１８】位置検出回路１５５はホール素子を主体と
して構成され、直流ブラシレスモータ１２１のロータ１
２７（図３参照）の回転位置を検出し、各コイル１２５
Ｕ・１２５Ｖ・１２５Ｗへの通電に際しての相順を切り
換えるために用いられる。またゲートドライブ回路１５
７は、矩形波駆動用ＦＥＴ１５９ａ〜１５９ｆそれぞれ
のゲートに対し選択的に電圧を印加することにより３つ
のコイル１２５Ｕ〜Ｗの通電制御を行う。

【００１９】具体的には、矩形波駆動用ＦＥＴ１５９ａ
〜１５９ｆそれぞれのゲートに対する選択的な電圧印加
により、以下の（１）から（６）まで駆動制御が順次行
われ、これによって直流ブラシレスモータ１２１のロー
タ１２７が一回転する。（１）第１のＦＥＴ１５９ａおよび第６のＦＥＴ１５９
ｆのゲート電圧を印加することにより、第１のコイル１
２５Ｕから第３のコイル１２５Ｗへと通電され、（２）
第３のＦＥＴ１５９ｃおよび第６のＦＥＴ１５９ｆのゲ
ート電圧を印加することにより、第２のコイル１２５Ｖ
から第３のコイル１２５Ｗへと通電され、（３）第３の
ＦＥＴ１５９ｃおよび第２のＦＥＴ１５９ｂのゲート電
圧を印加することにより、第２のコイル１２５Ｖから第
１のコイル１２５Ｕへと通電され、（４）第２のＦＥＴ
１５９ｂおよび第５のＦＥＴ１５９ｅのゲート電圧を印
加することにより、第３のコイル１２５Ｗから第１のコ
イル１２５Ｕへと通電され、（５）第４のＦＥＴ１５９
ｄおよび第５のＦＥＴ１５９ｅのゲート電圧を印加する
ことにより、第３のコイル１２５Ｗから第２のコイル１
２５Ｖへと通電され、（６）第１のＦＥＴ１５９ａおよ
び第４のＦＥＴ１５９ｄのゲート電圧を印加することに
より、第１のコイル１２５Ｖから第２のコイル１２５Ｖ
へと通電される。

【００２０】一例として、第１のＦＥＴ１５９ａおよび
第６のＦＥＴ１５９ｆのゲート電圧を印加し、第１のコ
イル１２５Ｕから第３のコイル１２５Ｗへと通電した場
合の直流ブラシレスモータ１２１の状態が図３に示され
る。

【００２１】次に進角決定部１７１の構成について説明
する。図２に示すように、進角決定部１７１は、進角決
定用ＩＣ１７３，バッテリ電圧検出部１７５およびバッ
テリ電流検出部１７９を主体として構成される。バッテ
リ電圧検出部１７５は、直流ブラシレスモータ駆動回路
１５１に接続された分圧器１７７を主体として構成され
る。またバッテリ電流検出部１７９は、直流ブラシレス
モータ駆動回路１５１上に配置されたシャント抵抗１５
３ｃ，ローパスフィルタ１８１，増幅器１８３を主体と
して構成される。

【００２２】図４に進角決定部１７１のシステムブロッ
ク図が示される。進角決定用ＩＣ１７３は、ＣＰＵ１７
３ｂ，Ｉ／Ｏポート１７３ｃ，ＲＯＭ１７３ｄ，ＲＡＭ
１７３ｅがチップ化されて構成されるとともに、Ｉ／Ｏ
ポート１７３ｃにバッテリ電圧検出部１７５およびバッ
テリ電流検出部１７９が接続されている。また進角決定
部１７１において決定された進角値は、Ｉ／Ｏポート１
７３Ｃにおいて適宜Ｄ／Ａ変換を受けて直流ブラシレス
モータ駆動回路１５１へ送られる。

【００２３】本実施の形態における直流ブラシレスモー
タ１５１の進角値は、進角決定用ＩＣ１７３のＲＯＭ１
７３ｄに格納された進角制御値マップ１９１を用いて決
定される。進角制御値マップ１９１の具体例が図５に示
される。なお進角制御値マップ１９１（ないしＲＯＭ１
７３ｂ）は、本発明の「複数の進角制御値を格納した記
憶手段」に対応する。

【００２４】進角制御値マップ１９１内には、バッテリ
電圧値および電流値の変化に応じて決定された進角値が
マッピングデータとして格納されている。バッテリ電圧
値および電流値は、それぞれ一定の範囲毎に区分化され
ている。例えばバッテリ電圧値については、９Ｖ〜１７
Ｖの範囲につき０．５Ｖ刻みで１６進数上の「０」から
「Ｆ」までに区分され、電流値については、１Ａ〜５１
Ａの範囲につき３Ａ刻みで１６進数上の「０」から
「Ｆ」として区分される。そして両者は、区分化された
電圧値を上位４ビット、区分化された電流値を下位４ビ
ットとする８ビットのデータとして取り扱われるととも
に、区分化された電圧値および電流値毎に対応する進角
値が格納されている。例えば電圧値が１０．２Ｖ，電流
値が２Ａの場合には、進角値として２．１°が与えられ
る。図５からも理解されるように、進角制御値マップ１
９１においては、バッテリ電圧値が大きくなる程に進角
値は小さくなるように設定され、バッテリ電流値が大き
くなる程に進角値は大きくなるように設定されている。

【００２５】進角値の決定については、バッテリ電圧値
をＶ、バッテリ電流値をＩ、コイルのインダクタンスを
Ｌとした場合に、まず、誘起電圧に対するコイルの巻線
電流の立ち下がり時間ｔを、ｔ＝Ｌ×Ｉ／Ｖの関係式に
基づいて算出する。なお本実施の形態では、コイルのイ
ンダクタンスＬを３６μＨ（マイクロヘンリー）として
算出している。さらに、直流ブラシレスモータ１２１の
駆動周波数ｆより、スイッチング（転流）周期Ｔを、ｆ
＝１／Ｔの関係式に基づいて算出する。本実施の形態で
は駆動周波数ｆを６６０Ｈｚとして周期Ｔを１５００μ
秒と概算している。そして算出された電流の立下り時間
ｔおよび周期Ｔを用い、進角値θ＝２π×ｔ／Ｔの関係
式に基づいて算出する。以上の計算手順により、各バッ
テリ電圧値および電流値に対応して算出された進角値が
図５に示す進角制御値マップ１９１にマッピングデータ
として格納される。

【００２６】次に本実施の形態の作用について説明す
る。作業者が図１に示すトリガスイッチ１１３を操作す
ると、直流ブラシレスモータ１２１はバッテリ１４１を
駆動源として回転駆動される。直流ブラシレスモータ１
２１の回転運動は、変速機構部１０５において減速され
つつ、モータ駆動軸１２３を介してスピンドル１０７へ
伝達される。直流ブラシレスモータ１２１によってスピ
ンドル１０７が回転駆動されることにより、スピンドル
１０７先端のビット取付用チャック１０９に取り付けら
れたドライバビット１１１が回転駆動され、これによっ
て被加工材に対するネジ締付作業が遂行される。

【００２７】このとき、直流ブラシレスモータ１２１に
おいては、図６に示すように誘起電圧に対する巻線電流
の位相遅れが生じる場合がある（図中では「電流の遅
れ」として示される）。特に電動工具の場合、直流ブラ
シレスモータに対する負荷（トルク）要求が大きいこと
に起因して巻線電流の位相遅れが生じ易い。とりわけ、
ロータの慣性力等をネジ締付トルクに利用するのが困難
なソフトジョイント形式にてネジ締付作業を行う場合
（図９参照）、あるいは不正に締付けられたネジ（さら
には、締付後に塗布された塗料等が乾燥・固着したネ
ジ）を緩めるべく直流ブラシレスモータを高負荷状態で
逆転駆動するような場合、直流ブラシレスモータに大き
な負荷が要求され、あるいは負荷に対し比較的長時間の
出力持続を要求されるため、とりわけ誘起電圧に対する
巻線電流の位相遅れが生じやすい。

【００２８】この場合、進角決定部１７１は、バッテリ
電圧検出部１７５およびバッテリ電流検出部１７９によ
ってバッテリ１４１の電源電圧値および電流値を検出
し、検出されたバッテリ電源電圧値および電流値に基づ
き、図５に示す進角制御値マップ１９１より最適な進角
値を特定する。

【００２９】最適な進角値が決定されると、進角決定部
１７１は、直流ブラシレスモータ駆動回路１５１の進角
入力部１５３ｂに決定された進角値を入力する。これに
より直流ブラシレスモータ駆動回路１５１は、入力され
た進角値に基づいて直流ブラシレスモータ１２１の進角
制御を行う。進角制御が行われた結果、誘起電圧に対し
巻線電流の位相遅れが解消された状態が図７に示される
（図７では「同位相」として示される）。

【００３０】本実施例では、バッテリ電圧・電流値に基
づいて進角値を的確に決定して直流ブラシレスモータの
駆動制御を行うため、作業時の負荷要求の変動、あるい
はバッテリの内部抵抗・使用状況などといった電動工具
のモータ出力特性に影響を与える因子にきめ細かく対応
した制御が可能となり、図８に示すハードジョイント形
式によるネジ締付作業はもちろん、図９に示すソフトジ
ョイント形式によるネジ締付作業時、さらには比較的高
い負荷が要求され易い逆転時においても、直流ブラシレ
スモータ１２１を高効率で駆動することが可能となっ
た。また、ソフトジョイント形式でネジ締付作業を行う
際の駆動効率が向上された結果、ハードジョイント形式
およびソフトジョイント形式それぞれにおける実測トル
ク値の差であるミーンシフトを小さくすることが可能と
なった。

【００３１】上記した本実施の形態については以下に述
べるように様々な変更が可能である。上記実施の形態で
は、直流ブラシレスモータ１２１の各コイル１２５Ｕ〜
Ｗを通電するために、応答速度の速さ・節電効果などを
考慮してＦＥＴを用いていたが、これをトランジスタで
構成してもよい。

【００３２】また、本実施の形態ではバッテリ電圧値お
よび電流値に応じた進角値を進角制御値マップ１９１に
格納する構成としていたが、このようなマップを準備せ
ず、電動工具運転中に、最適な進角値をその都度算出す
る構成にしてもよい。この場合には、進角値を逐次的に
算出してもよいし、あるいは所定のサンプリング時間毎
にバッテリ電圧値および電流値（あるいはこれらを反映
する指標）を測定するとともに、当該測定値に基づいて
そのサンプリング時間における最適進角値を算出しても
よい。

【００３３】また本実施の形態では、直流ブラシレスモ
ータ駆動用回路１５１と進角決定部１７１とに用いられ
るＩＣを別構成としていたが、これらを一つのＩＣ内に
設定してもよい。

【００３４】また本実施の形態では、進角値を算出する
ためのパラメータとしてバッテリ電圧値およびバッテリ
電流値を用いていたが、電動工具の作動状況に応じて直
流ブラシレスモータの進角を適宜制御することによりモ
ータ出力の高効率化を図るという本発明の特徴に鑑み、
下記の構成が可能である。「被加工材への所定の加工作
業を行う工具と、ロータの回転によって前記工具を駆動
する直流ブラシレスモータと、前記直流ブラシレスモー
タを駆動するためのバッテリと、前記バッテリから前記
直流ブラシレスモータへの通電を制御する制御手段とを
有するバッテリ式電動工具であって、前記制御手段は、
前記直流ブラシレスモータ駆動時の工具作動状況を示す
指標に基づいて、前記直流ブラシレスモータの進角を制
御する進角制御部を有することを特徴とするバッテリ式
電動工具。」

【００３５】上記のように、直流ブラシレスモータ駆動
時の「工具作動状況を示す指標」に基づいて進角を制御
する構成により、例えばモータの回転数・工具に対する
被加工材料側から受ける反動トルク・バッテリの電圧値
および電流値・電動工具（バッテリ）が置かれた作業環
境温度・使用頻度に基づくバッテリの消耗の度合い等と
いったように、電動工具による作業遂行の際に直流ブラ
シレスモータの電流位相のずれに影響を与え得る様々な
要素をパラメータとして進角を制御し、直流ブラシレス
モータの出力効率の向上を図ることが可能である。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、直流ブラシレスモータ
によって駆動されるバッテリ式電動工具において、直流
ブラシレスモータの出力を高効率化するための合理的な
技術が提供されることとなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態であるスクリュードライバ
の全体構造を示す一部破断図である。

【図２】本実施の形態における直流ブラシレスモータの
駆動回路構成を示す図である。

【図３】本実施の形態で用いられる直流ブラシレスモー
タにおける転流の一状態を示す図である。

【図４】進角決定部の構造を示すシステムブロック図で
ある。

【図５】進角制御値マップの一例を示す図である。

【図６】直流ブラシレスモータにおける誘起電圧に対す
る電流位相の遅れの状態を示す図である。

【図７】直流ブラシレスモータにおいて進角を制御した
結果を示す図である。

【図８】ネジの締め込みをハードジョイント形式で行っ
た場合の実測トルクとネジの回転角の関係を示す図であ
る。

【図９】ネジの締め込みをソフトジョイント形式で行っ
た場合の実測トルクとネジの回転角の関係を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０１スクリュードライバ１０５変速機構部１０７スピンドル１１１ドライバビット１２１直流ブラシレスモータ１２５Ｕ，Ｖ，Ｗコイル１２７ロータ１４１バッテリ１５１ＤＣブラシレスモータ駆動回路１５３ｂ進角入力部１５３ｃシャント抵抗１５５位置検出回路１５７ゲートドライブ回路１５９ａ〜ｆＦＥＴ１７１進角決定部１７５バッテリ電圧検出部１７７分圧器１７９バッテリ電流検出部１８１ローパスフィルタ１８３増幅器１９１進角制御値マップ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被加工材に所定の加工作業を行う工具と、
ロータの回転によって前記工具を駆動する直流ブラシレ
スモータと、前記直流ブラシレスモータを駆動するため
のバッテリと、前記バッテリによる前記直流ブラシレス
モータの駆動制御を行う制御手段とを有するバッテリ式
電動工具であって、前記制御手段は、前記直流ブラシレスモータ駆動時の前
記バッテリの電圧値および電流値に関する各指標に基づ
いて、前記直流ブラシレスモータの進角を制御すること
を特徴とするバッテリ式電動工具。
【請求項２】請求項１に記載のバッテリ式電動工具であ
って、前記制御手段は、前記直流ブラシレスモータのロ
ータが所定の方向へ正転する場合、および正回転と反対
の方向へ逆転する場合のそれぞれにつき、前記直流ブラ
シレスモータ駆動時の前記バッテリの電圧値および電流
値に関する各指標に基づいて前記直流ブラシレスモータ
の進角を制御することを特徴とするバッテリ式電動工
具。
【請求項３】請求項１または２に記載のバッテリ式電動
工具であって、前記バッテリの電圧値および電流値に関
する各指標の組合せに基づいて設定された複数の進角制
御値を格納した記憶手段をさらに有し、前記制御手段
は、前記記憶手段に格納された進角制御値に基づいて進
角制御を行うことを特徴とするバッテリ式電動工具。