JP2007090502A

JP2007090502A - Power tool with control circuit

Info

Publication number: JP2007090502A
Application number: JP2005285527A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Koizumi; 俊彰小泉
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2005-09-29
Filing date: 2005-09-29
Publication date: 2007-04-12

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power tool with a control circuit, including low-cost and effective electromagnetic interference suppression device. <P>SOLUTION: In this power tool with a control circuit including a driving rectifier motor and an electronic circuit for controlling the motor, one cylindrical core 7a for electromagnetic interference suppression is passed through two power lines between the control circuit 1 and the motor 2. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明はモータを制御するための制御回路を有する電動工具に関する。 The present invention relates to an electric tool having a control circuit for controlling a motor.

電動工具は、各国の電磁妨害波規格、例えばＣＩＳＰＲｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ１４へ適合させるため、電磁妨害波抑制素子を装着している。図７には、制御回路付電動工具で、最も単純な電磁妨害波抑制仕様として、コンデンサ６ａのみ装着した場合の、３０ＭＨｚから３００ＭＨｚの電磁妨害波つまり妨害電力１１を示す。制御回路付電動工具の場合、８０ＭＨｚから１００ＭＨｚ付近で電磁妨害波が高くなることがあり、電磁妨害波規格に対して不適合となることがある。 The electric power tool is equipped with an electromagnetic interference wave suppression element in order to conform to the electromagnetic interference standard of each country, for example, CISPR publication14. FIG. 7 shows an electromagnetic interference wave, that is, an interference power 11 of 30 MHz to 300 MHz when only the capacitor 6a is attached as the simplest electromagnetic interference wave suppression specification in the electric tool with a control circuit. In the case of a power tool with a control circuit, the electromagnetic interference wave may increase in the vicinity of 80 MHz to 100 MHz, which may be incompatible with the electromagnetic interference standard.

上記問題を解決し、電磁妨害波規格に適合させるため、モータを制御するための制御回路１を備えている電動工具の回路構成の従来例は図２および図１１に示すように、電機子２と界磁コイル３ａ間にチョークコイル８を装着し、３０ＭＨｚから３００ＭＨｚの電磁妨害波を抑制している。図１２にはチョークコイルの構成を示す。チョークコイル８は、８０ＭＨｚから１００ＭＨｚ付近の電磁妨害波を低減するのに十分な性能を有する。しかし、フェライト棒８ａに１０から２０回程度マグネットワイヤー８ｂを巻回し、さらにチョークコイル８は絶縁を確保するために通常絶縁物で覆われているためコストの高い妨害波抑制素子である。しかも、図１１に示すように通常チョークコイル８は２個装着しないと電磁妨害波低減の効果が得られない。さらに、チョークコイル８をモータに装着する際には例えば界磁コイル３ａからのリード線とチョークコイル８を圧着やはんだ付けなどで接続しなければならず、手間を要しコスト高となる。 In order to solve the above problems and to conform to the electromagnetic interference standard, a conventional example of a circuit configuration of an electric power tool provided with a control circuit 1 for controlling a motor is shown in FIG. 2 and FIG. A choke coil 8 is mounted between the magnetic field coil 3a and the electromagnetic interference wave of 30 MHz to 300 MHz is suppressed. FIG. 12 shows the configuration of the choke coil. The choke coil 8 has sufficient performance to reduce electromagnetic interference waves in the vicinity of 80 MHz to 100 MHz. However, the magnet wire 8b is wound about 10 to 20 times around the ferrite rod 8a, and the choke coil 8 is usually covered with an insulator to ensure insulation, and thus is an expensive interference wave suppressing element. In addition, as shown in FIG. 11, unless two normal choke coils 8 are mounted, the effect of reducing electromagnetic interference cannot be obtained. Furthermore, when the choke coil 8 is mounted on the motor, for example, the lead wire from the field coil 3a and the choke coil 8 must be connected by crimping or soldering, which requires time and cost.

特開平０６−２０９５４２号公報Japanese Patent Laid-Open No. 06-209542

このような従来の制御回路付電動工具では、電磁妨害波低減のためにはコストの高いチョークコイル８を２個装着する必要があり、また取り付けに手間を要するため、コスト高となる。コスト高を避けるため、チョークコイル８などの電磁妨害波対策部品を装着しないと、ＣＩＳＰＲｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ１４の電磁妨害波規格の許容値に対し、多くの量産品は不適合となる。 In such a conventional power tool with a control circuit, it is necessary to mount two choke coils 8 that are expensive in order to reduce electromagnetic interference waves, and it takes time and effort to install them, resulting in high costs. In order to avoid high costs, if mass components for electromagnetic interference such as the choke coil 8 are not mounted, many mass-produced products are incompatible with the allowable value of the electromagnetic interference standard of CISPR publication 14.

本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解消し、低コストで効果的に電磁妨害波を抑制する制御回路付電動工具を提供することである。 An object of the present invention is to provide an electric tool with a control circuit that eliminates the above-described problems of the prior art and effectively suppresses electromagnetic interference waves at low cost.

上記目的は、制御回路からモータへの２本の電源を束ねて、１個の電磁妨害波抑制用の円筒形コアに通すことにより達成される。 The above object is achieved by bundling two power sources from the control circuit to the motor and passing them through one cylindrical core for suppressing electromagnetic interference.

本発明によれば、制御回路付電動工具から発生する電磁妨害波を効果的に抑制することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to suppress effectively the electromagnetic interference wave which generate | occur | produces from the electric tool with a control circuit.

図１には、本発明の一実施形態を示す制御回路付電動工具の一部断面図を示し、図３、図４には図１の等価回路図を示す。モータを制御する制御回路１を備えている場合、効率よく電磁妨害波を抑制するために、電源線間に２線式のコンデンサ６ａを装着し、制御回路１とモータの界磁コイル３ａ間にコモンモードチョークコイル７を装着する。なお、ここでいうコモンモードチョークコイル７は、図５に示す電磁妨害波抑制用の円筒形コア７ａに、図６に示すように巻回しない２本電源線７ｂを通した構成となっている。このコモンモードチョークコイル７は、円筒形コア７ａに電源線を巻回していないが、等価回路では、図４に示すように、インダクタンスを有するコイル７‘として表される。 FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a power tool with a control circuit showing an embodiment of the present invention, and FIGS. 3 and 4 are equivalent circuit diagrams of FIG. When the control circuit 1 for controlling the motor is provided, in order to efficiently suppress the electromagnetic interference wave, a two-wire capacitor 6a is mounted between the power supply lines, and between the control circuit 1 and the field coil 3a of the motor. A common mode choke coil 7 is attached. In addition, the common mode choke coil 7 here has a configuration in which two power lines 7b that are not wound are passed through a cylindrical core 7a for suppressing electromagnetic interference shown in FIG. 5 as shown in FIG. . The common mode choke coil 7 does not have a power line wound around the cylindrical core 7a, but is represented as an inductor 7 'having an inductance in the equivalent circuit as shown in FIG.

図７には本発明の構成（図１、図３、図４）とした場合の３０ＭＨｚから３００ＭＨｚの電磁妨害波すなわち妨害波電力１０を示す。９０ＭＨｚで４０ｄＢｐＷである。図８にはコモンモードチョークコイル７未装着の場合の妨害電力測定時の等価回路、図９には図１、図３、図４の構成とした場合の等価回路を示す。９０ＭＨｚにおける妨害電力および電流換算値は、チョークコイル未装着、本発明の構成について、以下のようになる。 FIG. 7 shows an electromagnetic interference wave, that is, an interference wave power 10 of 30 MHz to 300 MHz in the case of the configuration of the present invention (FIGS. 1, 3, and 4). 40 dBpW at 90 MHz. FIG. 8 shows an equivalent circuit when measuring the interference power when the common mode choke coil 7 is not attached, and FIG. 9 shows an equivalent circuit when the configuration shown in FIGS. 1, 3, and 4 is used. The disturbance power and the current converted value at 90 MHz are as follows for the configuration of the present invention without the choke coil mounted.

仕様妨害波電力妨害波電流（換算値）
チョークコイル未装着妨害波電力：４６ｄＢｐＷ妨害波電流（換算値）：０．８ｎＡ（図７中のｉ０）
本発明の構成妨害波電力：４０ｄＢｐＷ妨害波電流（換算値）０．２ｎＡ（図８中のｉ１）
よって、本発明の構成により、チョークコイル未装着時に比較して９０ＭＨｚにおける妨害電力を６ｄＢ低減している。 Specifications Interference wave power Interference wave current (converted value)
No choke coil installed Interference wave power: 46 dBpW Interference wave current (converted value): 0.8 nA (i0 in FIG. 7)
Configuration of the Invention Interference wave power: 40 dBpW Interference wave current (converted value) 0.2 nA (i1 in FIG. 8)
Therefore, the configuration of the present invention reduces the interference power at 90 MHz by 6 dB compared to when the choke coil is not attached.

この低減効果は、以下に述べるようにインピーダンスの観点から説明できる。 This reduction effect can be explained from the viewpoint of impedance as described below.

チョークコイル未装着時の電動工具を含めた測定系のインピーダンスＺｍ（図８、９中１３）は、約５０Ωである。また、図６に示すコモンモードチョークコイルの９０ＭＨｚにおけるインピーダンスは約１００Ωである。したがって、図６に示すコモンモードチョークコイルを図１示すように装着したばあい、等価回路は図９のようになり、Ｚｃｏｒｅ（図９中１６）が挿入される形となる。なお、ｒ（図８、９中１５）は、電磁妨害葉測定器のインピーダンスで、５０Ωである。コモンモードチョークコイル装着、チョークコイル未装着のそれぞれの場合の全体のインピーダンスは以下のようになる。 The impedance Zm (13 in FIGS. 8 and 9) of the measurement system including the electric tool when the choke coil is not mounted is about 50Ω. Further, the impedance of the common mode choke coil shown in FIG. 6 at 90 MHz is about 100Ω. Therefore, when the common mode choke coil shown in FIG. 6 is mounted as shown in FIG. 1, the equivalent circuit is as shown in FIG. 9, and Zcore (16 in FIG. 9) is inserted. Note that r (15 in FIGS. 8 and 9) is the impedance of the electromagnetic disturbance leaf measuring instrument, which is 50Ω. The overall impedance when the common mode choke coil is mounted and the choke coil is not mounted is as follows.

チョークコイル未装着の場合：１００｛５０（ｒ）＋５０（Ｚｍ）｝
本発明の構成の場合：２００｛５０（ｒ）＋５０（Ｚｍ）＋１００（Ｚｃｏｒｅ）｝
電磁妨害波発生源ｖｍ（図８、９中１２）が等しい場合、妨害波電流は、それぞれ
ｉ０（チョークコイル未装着の場合）＝ｖｍ／１００
ｉ１（本発明の構成）＝ｖｍ／２００
となる。さらに、妨害波電力は、
未装着の場合Ｐ０＝ｉ０^２×５０＝（ｖｍ／１００）^２×５０
本発明の構成Ｐ１＝ｉ１^２×５０＝（ｖｍ／２００）^２×５０
となる。さらに、両者の比の常用対数を１０倍することにより、ｄＢ単位で減衰効果を以下のように求まる。 When the choke coil is not mounted: 100 {50 (r) +50 (Zm)}
In the case of the configuration of the present invention: 200 {50 (r) +50 (Zm) +100 (Zcore)}
When the electromagnetic interference generation source vm (12 in FIGS. 8 and 9) is equal, the interference current is i0 (when the choke coil is not attached) = vm / 100
i1 (configuration of the present invention) = vm / 200
It becomes. In addition, the jamming power is
When not installed P0 = i0 ² × 50 = (vm / 100) ² × 50
Configuration of the Invention P1 = i1 ² × 50 = (vm / 200) ² × 50
It becomes. Further, by multiplying the common logarithm of the ratio of the two by 10, the attenuation effect in dB unit can be obtained as follows.

１０Ｌｏｇ（Ｐ０／Ｐ１）＝−６ｄＢ
すなわち、チョークコイル未装着時と図１、図３、図４に示す本発明の構成によるインピーダンスの比からも、本発明の構成での低減効果は６ｄＢとなる。 10 Log (P0 / P1) =-6 dB
That is, the reduction effect in the configuration of the present invention is 6 dB also from the impedance ratio of the configuration of the present invention shown in FIG. 1, FIG. 3, and FIG.

なお、更なる減衰効果が必要な場合には、図１０に示すように２本の電源線束ねて一回巻回する構成７ｃとすることにより達成できる。この構成のコモンモードチョークコイルは、従来のチョークコイル８のように、１０から２０回もマグネットワイヤーを巻回する必要がないので低コストの部品であり、装着作業も容易である。 If a further damping effect is required, it can be achieved by using a configuration 7c in which two power supply lines are bundled and wound once as shown in FIG. The common mode choke coil having this configuration is a low-cost component because it is not necessary to wind the magnet wire 10 to 20 times unlike the conventional choke coil 8, and the mounting operation is easy.

以上のように、本発明の制御回路付電動工具では、１個の円筒形コア７に制御回路１からモータへの２本の電源線を通すだけの安価な構成であり、また、従来のように２個の高価なチョークコイル８をそれぞれ界磁コイル３ａから出るリード線などに圧着やはんだ付けする必要のない安価な構成により、問題となる８０ＭＨｚから１００ＭＨｚの妨害波を効果的に抑制できる。 As described above, the power tool with a control circuit according to the present invention has a low-cost configuration in which two power lines from the control circuit 1 to the motor are passed through one cylindrical core 7, and as in the related art. In addition, the problem of 80 MHz to 100 MHz interference waves can be effectively suppressed by an inexpensive configuration that does not require crimping or soldering the two expensive choke coils 8 to the lead wires coming out of the field coil 3a.

本発明の一実施形態を示す制御回路付電動工具の一部断面図。The partial cross section figure of the electric tool with a control circuit which shows one Embodiment of this invention. 従来の制御回路付電動工具の一実施形態を示す図。The figure which shows one Embodiment of the conventional electric tool with a control circuit. 本発明の制御回路付電動工具の一実施形態を示す図。The figure which shows one Embodiment of the electric tool with a control circuit of this invention. 本発明の制御回路付電動工具の一実施形態を示す回路図。The circuit diagram which shows one Embodiment of the electric tool with a control circuit of this invention. 本発明制御回路付電動工具で使用する円筒形コアの正面及び断面図。The front and sectional view of a cylindrical core used with the electric tool with a control circuit of the present invention. 本発明で使用するチョークコイルの構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the choke coil used by this invention. 妨害波電力測定結果（本発明の構成、チョークコイル未装着）Interference wave power measurement results (configuration of the present invention, choke coil not installed) チョークコイル未装着時の妨害波測定等価回路Equivalent circuit for measuring interference when no choke coil is installed 本発明の構成の場合の妨害波測定等価回路Interference wave measurement equivalent circuit in the case of the configuration of the present invention 本発明で使用するチョークコイルの構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the choke coil used by this invention. 従来の制御回路付電動工具の構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the structure of the conventional electric tool with a control circuit. 従来の制御回路付電動工具で使用したチョークコイルの構造図。The structural diagram of the choke coil used with the conventional electric tool with a control circuit.

符号の説明Explanation of symbols

１…モータ制御回路、１’…制御回路収納ケース、２…回転子、３ａ…界磁コイル、３ｂ…界磁コア、４…カーボンブラシ、５…電源、６ａ…２線式コンデンサ、７…電磁妨害波抑制用の円筒形コア、７ａ…電磁妨害波抑制用円筒コアの構造、７ｂ…巻回しない２本の電源線、７ｃ…１回巻回した２本の電源線、７‘…７の等価回路、８…従来のチョークコイル、８ａ…フェライトコア、８ｂ…マグネットワイヤー、９…緩衝材、１０…本発明の構成での電動工具の妨害電力、１１…チョークコイル未装着の妨害電力、１２…妨害波発生電圧源、１３…電動工具を含めた測定系のインピーダンス、１４…チョークコイル未装着時の妨害波電流、１５…測定器のインピーダンス、１６…チョークコイルのインピーダンス、１７…本発明の構成の場合の妨害波電流
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Motor control circuit, 1 '... Control circuit storage case, 2 ... Rotor, 3a ... Field coil, 3b ... Field core, 4 ... Carbon brush, 5 ... Power supply, 6a ... Two-wire capacitor, 7 ... Electromagnetic Cylindrical core for suppressing interference wave, 7a ... Structure of cylindrical core for suppressing electromagnetic interference wave, 7b ... Two power wires not wound, 7c ... Two power wires wound once, 7 '... 7 Equivalent circuit, 8 ... conventional choke coil, 8a ... ferrite core, 8b ... magnet wire, 9 ... buffer material, 10 ... jamming power of electric tool in the configuration of the present invention, 11 ... jamming power without choke coil, 12 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Interference wave generation voltage source, 13 ... Impedance of measurement system including electric tool, 14 ... Interference wave current when choke coil is not attached, 15 ... Impedance of measuring instrument, 16 ... Impedance of choke coil, 17 ... Place of composition Of disturbance current

Claims

駆動用整流子モータと前記モータを制御する電子回路を備えた制御回路付電動工具において、
制御回路からの前記モータへの２本の電源線を束ねて、１個の電磁妨害波抑制用円筒コアに通したことを特徴とする制御回路付き電動工具。 In an electric tool with a control circuit including a driving commutator motor and an electronic circuit for controlling the motor,
An electric tool with a control circuit, wherein two power lines from a control circuit to the motor are bundled and passed through one electromagnetic interference wave suppressing cylindrical core.

前記制御回路から前記モータへの２本の電源線を束ねて、前記円筒形コアに１回巻回したことを特徴とする制御回路付電動工具。
An electric tool with a control circuit, wherein two power lines from the control circuit to the motor are bundled and wound once around the cylindrical core.