JP2009125056A - 電動草刈り機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 電動草刈り機1の制御装置20は、モータ駆動部30と、制御動作部31と、制御電源部32と、電源接続検知部33とによって構成されている。
制御電源部32は、制御動作部31を機能させるための信号電圧(5V)を作る回路であり、3端子レギュレータ37の入力側に電解コンデンサ40とダイオード41が設けられている。電源部7の蓄電池21が脱落すると、電解コンデンサ40に溜められた電荷が放出され、所定以上の信号電圧が維持されて制御動作部31は機能しうる状態を維持する。この時間帯の間に、強制停止スイッチ18を操作すれば、モータ2が短絡制動されて回転刃11が強制停止される。
【選択図】 図3
Description
電動草刈り機には、商用電源から給電してモータを回転させるもの(特許文献1)と、蓄電池を搭載し、蓄電池からモータに給電する構造(特許文献2)のものがある。
また蓄電池からモータに給電する構造(特許文献2)の電動草刈り機では、草刈り作業中に蓄電池が脱落したり、蓄電池とモータとを結ぶ給電線が外れる場合があり、この様な場合にはモータに供給される電力が遮断される。
モータに供給される電力が遮断されると、モータの駆動が停止されるが、回転刃は相当の慣性を持つため、回転刃は、慣性力によって相当の時間に渡って回転を続ける。
そのため例えば作業者が草刈り作業中に転倒し、蓄電池が外れた様な状況の時に、回転刃等の回転にブレーキを掛けることができないという問題があった。
また従来技術の電動草刈り機は、通常の草刈り作業中には回転刃にブレーキを掛けられるにも係わらず、蓄電池が外れた様な状況の場合にブレーキが掛からないので、作業者が動揺することが予想され、思わぬ事故を招くおそれがあった。
図1は、本発明の実施形態にかかる電動草刈り機を示す斜視図である。
本実施形態の電動草刈り機1は、モータ2を動力源として作動するものである。電動草刈り機1は、後記する制御装置20をはじめとするモータシステムが組み込まれている。電動草刈り機1は、図1に示すように、前方側操作杆3や、後方側操作杆5を接続してなる長尺状の外観を有する部分が主要部をなしている。電動草刈り機1は、前方側操作杆3の先端側に回転部6を有すると共に、後方側操作杆5の末端側に電源部7や、制御部8を有する。電動草刈り機1は、その全長の略中央部にモータ部10が設けられている。
モータ2は、公知のブラシレスモータであり、回転子25や固定子26、ホール素子(図示せず)等を備えたものである。回転子25は、磁石を備えている。本実施形態では、回転子25として、N・S一対(2極)の磁極を備えた磁石が採用されている。また、回転子25には、図示しない回転軸が一体的に回転可能なように取り付けられている。固定子26は、多相(n相)の駆動コイル27を備えている。図2に示すように、本実施形態では、固定子26は、U,V,Wの3相の駆動コイル27(以下、それぞれを駆動コイル27U,27V,27Wとも称す)を備えている。
電動草刈り機1の制御装置20は、大きく分けてモータ駆動部30と、制御動作部31と、制御電源部32と、電源接続検知部33とによって構成されている。
モータ駆動部30は、6個のFET35を備え、FET35を切り換えることによって固定子26の駆動コイル27U,27V,27Wへの通電状況を切り換えるものである。
すなわち草刈り作業を実施する場合には、各ホール素子から発信される各モータパルス信号に基づいてFET35に対する信号を切り換え、駆動コイル27に順次切替通電することにより、モータ2を回転させる。
一方、強制停止スイッチ18が操作された場合は、駆動コイル27が短絡する様にFET35に信号を送る。
また電源接続検知部33から停止信号を受信した場合も同様であり、駆動コイル27が短絡する様にFET35に信号を送る。
また本実施形態に特有の構成として3端子レギュレータ37の入力側に電解コンデンサ40とダイオード41が設けられている。
ダイオード41は、電源部7から3端子レギュレータ37側への通電を許し、その逆を阻止する方向に接続されている。また電解コンデンサ40は、ダイオード41と3端子レギュレータ37の間にあり、3端子レギュレータ37に対して並列に接続されている。
電源接続検知部33は、比較器50を持ち、比較器50に、電源部7の電圧を抵抗R1,R4で分圧した電圧と、制御電源部32で発生させた信号電圧(5V)を抵抗R2,R3で分圧した電圧が入力されている。抵抗R1,R4で分圧した電圧が抵抗R2,R3で分圧した電圧よりも高い場合は、比較器50から信号が出力される。
電源部7から正常の電圧が印加されている場合は、比較器50から信号が出力され、電源部7の電圧が下がると出力が停止する。
また比較器50から信号が出力されていることを条件としてモータ駆動部30に電力が供給され、比較器50から信号が停止するとモータ駆動部30に電力を供給する回路が遮断されると共に、制御動作部31に停止信号を送る。具体的には「パワーイン」信号が停止される。
なお、前記した様にまた電源接続検知部33から制御動作部31に停止信号(「パワーイン」信号の停止)が発信されると、制御動作部31は駆動コイル27が短絡する様にFET35に信号を送り、モータ2を強制的に停止させる。
また電源接続検知部33内の電源供給回路45がモータ駆動部30に接続されている。さらにモータ駆動部30のFET35がモータ2の各コイルに接続されている。
より具体的には、電源部7の蓄電池21が脱落すると、図4に示すように制御装置20の制御電源部32に印加される電圧が無くなるが、制御装置20の電解コンデンサ(予備電源)40に溜められた電荷が放出され、3端子レギュレータ37の入力側に当該電荷が供給される。すなわち電解コンデンサ40には常時蓄電池21の電圧が印加されているので、電解コンデンサ40には常時所定量の電荷が蓄積されている。そのため蓄電池21が脱落すると、電解コンデンサ40に蓄積された電荷が放出される。
一方、電解コンデンサ40は共通配線60を通じて電源接続検知部33及びモータ駆動部30へも接続されているが、電解コンデンサ40と共通配線60との間にはダイオード41が設けられているので、電解コンデンサ40の電荷がモータ駆動部30へ流出することは阻止される。
すなわち3端子レギュレータ37に入力される電圧は、図4の様に時間と共に低下するが、一定の時間は、所定以上の信号電圧が維持される。
従って制御動作部31には電圧が印加され続け、制御動作部31は機能しうる状態を維持する。
すなわち蓄電池21が脱落すると電源接続検知部33の抵抗R1,R4に印加される電圧が低下する。これに対して制御電源部32で発生させた信号電圧(5V)は低下しないので、抵抗R2,R3で分圧した電圧が抵抗R1,R4で分圧した電圧を上回り、比較器50からの信号(パワーイン信号)が停止する。その結果モータ駆動部30に電力を供給する回路が遮断されると共に制御動作部31に停止信号が発信される。
その結果、モータ2が停止し、安全である。
すなわち電源部7の蓄電池21が脱落しても、制御装置20の電解コンデンサ(予備電源)40に溜められた電荷が放出され、3端子レギュレータ37からは所定の信号電圧が出力され続け、制御動作部31が機能しうる状態を維持する。
したがって蓄電池21が脱落しても、強制停止スイッチ18は機能する。そのため蓄電池21が脱落しても、強制停止スイッチ18が操作された場合は、駆動コイル27が短絡され、モータ2を強制的に停止させることができる。
また蓄電池21が離脱したことが判明した場合に、コンデンサー等の予備電源を利用して警告音を発生させてもよい。
蓄電池21が離脱したことを判定する方策としては、他に蓄電池21側の回路と制御装置側の回路の断続によって判断することも考えられる。
例えば図5の様に蓄電池がサーミスタ55を内蔵している場合があり、この様な蓄電池21を採用する場合には、接続コネクター(接続手段)56でサーミスタ55と制御装置20とを接続する。そして制御装置20からサーミスタ55に通電し、サーミスタ55の導通を監視する。蓄電池21が脱落するとサーミスタ55の導通が遮断されるので、サーミスタ55の導通が無くなった場合に蓄電池21が脱落したと判断する。
制御動作部31が動作することができる電圧を維持する時間は、5〜10秒程度であることが望ましい。本実施形態では、蓄電池21が脱落する等の事態が発生すると、自動的にモータ2が短絡されて制動されるが、モータ2の駆動コイル27を短絡して回転刃11の回転が停止するまでの時間は、5秒程度である。すなわち正常に電源が接続された状態で電気的にブレーキを動作させると5秒程度でモータ2が停止し、回転刃11の回転が止まる。したがって制御動作部31が動作することができる電圧を維持する時間は、モータ2が停止するまでに要する時間以上であることが望ましく、5秒以上であることが望ましい。ただし電圧を維持する時間を長くするためには電解コンデンサー40の容量を増大させなければならないので、過剰品質をさけるべく電圧を維持する時間が10秒以下となる様に設計することが推奨される。
以上説明した実施形態では、蓄電池を使用した電動草刈り機を例に本発明を説明したが、商用電源を使用する電動草刈り機にも本発明を適用することができる。
2 モータ
6 回転部
7 電源部
8 制御部
10 モータ部
11 回転刃
18 強制停止スイッチ
20 制御装置
21 蓄電池
30 モータ駆動部
31 制御動作部
32 制御電源部
33 電源接続検知部
37 3端子レギュレータ
40 電解コンデンサ(予備電源)
41 ダイオード
Claims (7)
- 電池又は商用電源からなる電源部と、回転部と、回転部を回転させるモータと、モータを電気的に制動する機能を備えた制御装置とを備えた電動草刈り機において、電源部からの通電が途絶えたときに放電して制御装置を動作可能な状態とする予備電源を備えたことを特徴とする電動草刈り機。
- 電池又は商用電源からなる電源部と、回転部と、回転部を回転させるモータと、モータを電気的に制動する機能を備えた制御装置とを備えた電動草刈り機において、電源部からの通電によって充電され、電源部からの通電が途絶えたときに放電して制御装置を動作可能な状態とする蓄電池又はコンデンサからなる予備電源を備えたことを特徴とする電動草刈り機。
- 電源部は電池であって着脱可能であり、電池の脱落または電池からの通電が途絶えたことを検知する電源監視手段を備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載の電動草刈り機。
- 電源監視手段が電池の脱落または電池からの通電が途絶えたことを検知したときにはモータの回転を強制的に停止させることを特徴とする請求項3に記載の電動草刈り機。
- 電源監視手段は、電源部から供給される電圧が一定以上であることを検知するものであることを特徴とする請求項3又は4に記載の電動草刈り機。
- 電源監視手段は、電源部に設けられた回路と、当該回路と制御装置とを接続する接続手段と、回路及び接続手段の断続を電気的に検知する断続検知手段によって構成されることを特徴とする請求項3乃至5のいずれかに記載の電動草刈り機。
- モータに対して電力を供給するモータ駆動部を備え、予備電源とモータ駆動部の間にダイオードが設けられ、当該ダイオードによって予備電源側からモータ駆動部側に電流が流れることが阻止されることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の電動草刈り機。
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