JP2023055528A - 電動工具 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの定回転制御において、負荷トルク増大に起因するモータの回転速度の低下を抑制する。【解決手段】電動工具は、モータと、速度検出部と、トルク検出部と、制御回路と、駆動回路とを備える。制御回路は、モータの回転速度が目標回転速度に一致するように駆動指令値を算出する。具体的には、制御回路は、速度検出部により検出されたモータの回転速度と目標回転速度との差に応じて、駆動指令値の初期値を算出する。制御回路はさらに、トルク検出部により検出されたモータの負荷トルクに基づいて、初期値を補正する。駆動回路は、制御回路により算出された駆動指令値に応じた電力をモータへ供給する。【選択図】図４

Description

本開示は、電動工具に関する。

特許文献１は、マイコンによりモータが定回転制御されるように構成された電動工具を開示している。この電動工具では、マイコンは、ホールセンサから取得した信号（以下、「ホール信号」と称する）に基づいてモータの回転速度を検出する。マイコンは、検出された回転速度に基づき、モータの回転速度が一定の目標速度に一致するようにモータを制御する。

特許第５５９１１３１号公報

ホール信号は、モータが一定の回転角度を回転する度に更新される。マイコンは、ホール信号が更新される度に、その更新されたホール信号に基づいて回転速度を検出する。マイコンは、その検出した回転速度を、次に再びホール信号が更新されるまでの間、モータの現在の回転速度として認識する。

そのため、モータの減速中は、モータの実際の回転速度がマイコンの認識回転速度よりも低いという状況が継続的に発生し得る。実際の回転速度よりもマイコンの認識回転速度の方が高いと、モータから発生するトルクが不足する可能性がある。特に低速回転中はホール信号の更新間隔が長くなる。そのため、例えば、低速回転中にモータに大きな負荷がかかってモータが減速すると、実際の回転速度がマイコンの認識回転速度よりも低いという状況が長時間発生し、これにより、モータから発生するトルクが不足してモータの回転速度が急減するまたはモータがロックする可能性がある。

本開示の一局面は、モータの定回転制御において負荷トルク増大に起因するモータの回転速度の低下を抑制することを目的とする。

本開示の一局面における電動工具は、モータを備える。電動工具は、出力軸を備える。出力軸は、先端工具が装着される。出力軸は、モータの回転力を受けて駆動される。電動工具は、速度検出部を備える。速度検出部は、モータの回転速度を検出する。電動工具は、トルク検出部を備える。トルク検出部は、モータの負荷トルクを検出する。

電動工具は、制御回路を備える。制御回路は、回転速度が目標回転速度に一致するように駆動指令値を算出する。駆動指令値は、モータへ供給すべき電力を示す。具体的には、制御回路は、初期値算出処理及び補正処理を実行することにより駆動指令値を算出する。初期値算出処理は、検出回転速度と目標回転速度との差に応じて駆動指令値の初期値を算出することを含む。検出回転速度は、速度検出部により検出された回転速度である。補正処理は、初期値算出処理により算出された初期値を、トルク検出部により検出された負荷トルクに基づいて補正し、その補正した値を駆動指令値として算出することを含む。

電動工具は、駆動回路を備える。駆動回路は、制御回路により算出された駆動指令値に応じた電力をモータへ供給することによりモータを駆動する。
このような電動工具では、検出回転速度と目標回転速度との差に応じて駆動指令値の初期値が算出される。この初期値が駆動指令値として用いられてもよいが、本開示では、この初期値が、負荷トルクに基づいて補正される。そのため、負荷トルクが考慮された駆動指令値、即ちモータの実際の回転状況がより反映（すなわちフィードバック）された駆動指令値が生成される。これにより、モータの定回転制御において、負荷トルク増大に起因するモータの回転速度の低下を抑制することが可能となる。

実施形態の電動工具の正面側斜視図である。 実施形態の電動工具の背面側斜視図である。 第１半割ハウジングが外された電動作業機の側面図である。 実施形態の電動工具の電気的構成を示す説明図である。 トルクフィードバック制御を含む定回転制御の実行例を示す説明図である。 トルクフィードバック制御を含まない定回転制御の実行例を示す説明図である。 モータ制御処理のフローチャートである。 デューティ比演算処理のフローチャートである。

［実施形態の総括］
ある実施形態における電動工具は、モータを備えてもよい。加えて／あるいは、電動工具は、出力軸を備えてもよい。出力軸は、先端工具が装着されてもよい。出力軸は、モータの回転力を受けて駆動される。加えて／あるいは、電動工具は、速度検出部を備えてもよい。速度検出部は、モータの回転速度を検出する。加えて／あるいは、電動工具は、トルク検出部を備えてもよい。トルク検出部は、モータの負荷トルクを検出する。負荷トルクは、モータに直接加わるトルクであってもよいし、モータに間接的に加わるトルクであってもよい。つまり、ここでいう負荷トルクは、モータのロータに直接加わるトルクに限定されない。先端工具によって各種作業が行われると、作業対象物から先端工具に、先端工具の動きを妨げる方向のトルクがかかり得る。このトルクは、出力軸の回転を妨げるように作用し、ひいてはモータの回転を妨げるように作用する。つまりこのトルクは出力軸を介してモータに伝達される。トルク検出部はこのトルクを負荷トルクとして検出する。トルク検出部は、出力軸からモータに至るトルクの伝達経路におけるどの部位のトルクを検出してもよい。加えて／あるいは、電動工具は、制御回路を備えてもよい。制御回路は、回転速度が目標回転速度に一致するように駆動指令値を算出する。駆動指令値は、モータへ供給すべき電力を示す。加えて／あるいは、制御回路は、初期値算出処理を実行してもよい。初期値算出処理は、検出回転速度と目標回転速度との差に応じて駆動指令値の初期値を算出することを含む。検出回転速度は、速度検出部により検出された回転速度である。加えて／あるいは、制御回路は、補正処理を実行してもよい。補正処理は、初期値算出処理により算出された初期値を、トルク検出部により検出された負荷トルクに基づいて補正することを含む。補正処理は、その補正した値を駆動指令値として算出することを含む。加えて／あるいは、電動工具は、駆動回路を備えてもよい。駆動回路は、制御回路により算出された駆動指令値に応じた電力をモータへ供給することによりモータを駆動する。

出力軸は、先端工具が離脱可能に装着されるように構成されていてもよい。初期値は、検出回転速度と目標回転速度との差に基づいて、回転速度が目標回転速度に一致するようにどのように算出されてもよい。例えば、検出回転速度が目標回転速度よりも低いほど大きい値の初期値が算出されてもよい。補正処理は、負荷トルクに基づいて初期値をどのように補正してもよい。補正処理は、例えば、負荷トルクが大きいほど大きい値の駆動指令値が算出されるように初期値を補正してもよい。

ある実施形態における電動工具が、上記のモータ、上記の出力軸、上記の速度検出部、上記のトルク検出部、上記の制御回路及び上記の駆動回路を備え、制御回路が上記の初期値算出処理及び補正処理を実行するのであれば、このような電動工具は、負荷トルク増大に起因するモータの回転速度の低下を抑制することが可能となる。なお、ここでいう「負荷トルク増大に起因するモータの回転速度の低下」とは、より詳しくは、例えば、負荷トルクの増大に起因してモータの回転速度が低下することにより目標回転速度との差が大きくなること、を意味していてもよい。なお、モータの回転（及び回転速度）とは、詳しくは、例えば後述するロータの回転（及び回転速度）を意味する。

加えて／あるいは、補正処理は、初期値に補正値を加算することを含んでいてもよい。補正値は、トルク検出部により検出された負荷トルクの増加に応じて増加してもよい。ある実施形態における電動工具が、上記の補正処理を実行する制御回路を備えているのであれば、このような電動工具は、負荷トルクの増大に起因するモータの回転速度の低下を効率的に抑制することができる。

加えて／あるいは、駆動回路は、電力供給経路に設けられたスイッチング素子を含んでいてもよい。電力供給経路は、電力源とモータとを接続する。加えて／あるいは、駆動指令値はデューティ比であってもよい。加えて／あるいは、制御回路は、駆動処理を実行してもよい。駆動処理は、デューティ比を有するパルス幅変調信号に従ってスイッチング素子を周期的にオンまたはオフすることを含む。ある実施形態における電動工具が、上記の特徴を有する駆動回路及び制御回路を備えているのであれば、このような電動工具では、制御回路は定回転制御を効率的に行うことができる。さらに、制御回路は、補正処理において、デューティ比の初期値を負荷トルクに基づいて補正する。そのため、制御回路は、負荷トルクが考慮された適正な駆動指令値（即ちデューティ比）を容易に算出することができる。

加えて／あるいは、制御回路は、補正処理を実行すべき補正条件が成立していることに応じて補正処理を実行してもよい。加えて／あるいは、制御回路は、補正条件が成立していないことに応じて、補正処理を回避してもよい。制御回路は、補正条件が成立していないことに応じて、さらに、初期値算出処理により算出された初期値に基づく駆動指令値を算出してもよい。即ち、補正条件が成立していない場合は、例えば、初期値を駆動指令値として算出してもよい。ある実施形態における電動工具が、上記の特徴を有する制御回路を備えているのであれば、このような電動工具は、制御回路のリソースの有効利用が可能となる。

加えて／あるいは、補正条件は、目標回転速度が閾値以下であることに応じて成立してもよい。ある実施形態における電動工具が、上記の特徴を有する制御回路を備えているのであれば、このような電動工具は、負荷トルクによって回転速度が低下しやすい低速域において負荷トルクに起因する回転速度の低下を抑制することができる。

加えて／あるいは、速度検出部は、信号出力回路を備えてもよい。信号出力回路は、モータのロータが一定角度回転する毎に変化する信号を出力する。加えて／あるいは、速度検出部は、速度検出回路を備えてもよい。速度検出回路は、信号出力回路から出力された前記信号に基づいて回転速度を検出する。ある実施形態における電動工具が、上記の特徴を有する速度検出部を備えているのであれば、このような電動工具は、検出回転速度が更新されてから次に再び更新されるまでの期間（即ちロータが一定角度回転する期間）に負荷トルクが増大しても、補正処理により、その負荷トルクの増大に起因する回転速度の低下を抑制することができる。

加えて／あるいは、制御回路は、補正処理を所定の補正実行周期で周期的に繰り返し実行してもよい。加えて／あるいは、補正実行周期は、ロータが所定の回転速度以下で回転している場合にロータが一定角度回転するのに要する時間よりも短くてもよい。トルク検出部は、負荷トルクを連続的に（換言すればリアルタイムに）または離散的に検出するように構成されていてもよい。負荷トルクが離散的に検出される場合、負荷トルクが検出される間隔は、補正実行周期よりも短くてもよい。ある実施形態における電動工具が、上記の特徴を有する制御回路を備えているのであれば、このような電動工具では、負荷トルク増大によって回転速度が低下しやすい低速域において、負荷トルクの増大に起因する回転速度の低下を効率よく抑制することができる。

加えて／あるいは、制御回路は、目標回転速度が閾値以下である場合に補正処理を実行してもよい。つまり、補正条件は、目標回転速度が閾値以下であることに応じて成立してもよい。また、制御回路は、補正処理を実行する場合、補正処理を、所定の補正実行周期で周期的に繰り返し実行してもよい。加えて／あるいは、補正実行周期は、ロータが前記閾値以下の回転速度で回転している場合にロータが一定角度回転するのに要する時間よりも短くてもよい。ある実施形態における電動工具が、上記の信号出力回路及び速度検出回路を有する速度検出部を備えると共に上記特徴を有する制御回路を備えているのであれば、このような電動工具では、閾値以下の速度域において、負荷トルクの増大に起因する回転速度の低下を効率よく抑制することができる。

加えて／あるいは、信号出力回路は、ホールセンサを含んでいてもよい。
加えて／あるいは、ある実施形態における電動工具は、さらに、回転力伝達部を備えてもよい。回転力伝達部は、モータの回転力を出力軸に伝達する。加えて／あるいは、トルク検出部は、トルクセンサを備えてもよい。トルクセンサは、回転力伝達部または出力軸に設けられている。トルクセンサは、負荷トルクによって回転力伝達部または出力軸に生じる機械的なねじれ、に応じた信号を出力する。加えて／あるいは、トルク検出部は、トルクセンサから出力された信号に基づいて負荷トルクを検出する。ある実施形態における電動工具が、上記の特徴を有する回転力伝達部及びトルク検出部を備えているのであれば、このような電動工具は、実際の負荷トルクを直接（またはほぼ直接）検出できる。そのため、制御回路は、実際の負荷トルクに応じた、精度の高い補正処理を行うことができる。

加えて／あるいは、トルク検出部は、電流検出回路を備えてもよい。電流検出回路は、モータに流れる電流を検出する。加えて／あるいは、トルク検出部は、トルク検出回路を備えてもよい。トルク検出回路は、電流検出回路により検出された電流の値に基づいて負荷トルクを検出する。ある実施形態における電動工具が、上記の特徴を有するトルク検出部を備えているのであれば、このような電動工具は、トルクセンサを用いることなく負荷トルクを検出することができる。

加えて／あるいは、トルク検出部は、電力供給経路における所定部位の電圧の降下量に基づいて負荷トルクを検出してもよい。前記降下量は、モータに電力が供給されていないときの前記所定部位の電圧とモータに電力が供給されているときの前記所定部位の電圧との差に対応する。ある実施形態における電動工具が、上記の特徴を有するトルク検出部を備えているのであれば、このような電動工具は、トルクセンサ及び／または電流検出回路を用いることなく負荷トルクを検出することができる。

ある実施形態では、上記の特徴はどのように組み合わされてもよい。ある実施形態では、上記の特徴いずれかは除外されてもよい。
［２．特定の例示的な実施形態］
以下、本開示の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。

（２－１）電動工具の構成
図１～図３に示す本実施形態の電動工具１は、例えば、充電式スクリュードライバとして構成されている。充電式スクリュードライバは、例えば、ネジなどの締結部品を回転させるために用いられてもよい。本実施形態の電動工具１は、後述するバッテリ１０１（図４参照）の電力によって駆動される。

図１及び図２に示すように、電動工具１は、本体２を備える。本体２は、ハウジング３を備える。ハウジング３は、左右に分割された第１半割ハウジング３ａ及び第２半割ハウジング３ｂを備える。第１半割ハウジング３ａと第２半割ハウジング３ｂとが組み合わされてハウジング３が形成されている。図３は、第１半割ハウジング３ａが取り外された電動工具１を示している。

本体２は、第１収容部５と、グリップ６と、第２収容部７とを備える。第１収容部５は、モータ１１（図３参照）と、駆動機構１２（図３参照）とを収容している。第１収容部５は、さらに、方向設定スイッチ９と、チャックスリーブ１０とが設けられている。

チャックスリーブ１０は、各種の先端工具（またはツール）が択一的に離脱可能に取り付けられる。各種の先端工具はそれぞれどのような機能を有していてもよい。各種の先端工具は例えば図１に例示されたプラスドライバビット１０ａであってもよい。チャックスリーブ１０に装着された先端工具は、モータ１１の回転力を受けて駆動（例えば回転）される。

モータ１１は、本実施形態では例えばブラシレスモータである。モータ１１が発生する回転駆動力（回転力）は、駆動機構１２に伝達される。図３に示すように、モータ１１は、ロータ１９を備える。本実施形態のロータ１９は、永久磁石型である。モータ１１の回転とは、詳しくはロータ１９の回転を意味する。駆動機構１２は、例えば、減速機構（不図示）を備える。減速機構は、モータ１１の回転駆動力を、モータ１１の回転速度よりも低い回転速度に減速してチャックスリーブ１０へ伝達する。

方向設定スイッチ９は、モータ１１の回転方向（延いてはチャックスリーブ１０の回転方向）を選択するために設けられている。電動工具の使用者は、方向設定スイッチ９を操作することによって、第１回転方向（例えば正転またＣＷ（ＣｌｏｃｋＷｉｓｅ））または第２回転方向（例えば逆転またはＣＣＷ（Ｃｏｕｎｔｅｒ－ＣｌｏｃｋＷｉｓｅ））を選択できる。方向設定スイッチ９は、方向設定信号を出力する。方向設定信号は、方向設定スイッチ９により選択されている回転方向を示す。

方向設定スイッチ９は、例えば、使用者の手動操作により少なくとも第１位置及び第２位置のいずれかに択一的に設定されてもよい。方向設定スイッチ９が第１位置に設定されることに応じてモータ１１の回転方向が第１回転方向に設定されてもよい。方向設定スイッチ９が第２位置に設定されることに応じてモータ１１の回転方向が第２回転方向に設定されてもよい。第１位置及び第２位置それぞれに対応するモータ１１の回転方向は予め固定されていてもよい。逆に、第１位置及び第２位置それぞれに、任意の動作条件が設定され得てもよい。動作条件は、例えば、モータ１１の回転方向を少なくとも含んでいてもよい。動作条件は、さらに、モータ１１の目標回転速度（ひいてはチャックスリーブ１０の目標回転速度）及び／またはモータ１１の停止条件を含んでいてもよい。この場合、方向設定スイッチ９の位置に対応した動作条件に従ってモータ１１が駆動されてもよい。

グリップ６は、第１収容部５から延設されている。グリップ６は、例えば使用者により把持される。グリップ６は、トリガスイッチ８が設けられている。使用者は、グリップ６を把持しながら、トリガスイッチ８を手動操作する（例えば引く）ことができる。トリガスイッチ８を引くことは、本実施形態では、トリガスイッチ８を図３における左方向へ移動させる（または本体２へ押し込む）ことに対応する。

トリガスイッチ８は、手動操作されることによりオンする。トリガスイッチ８は、手動操作されていない場合はオフする。トリガスイッチ８は、トリガ検出信号を出力する。トリガ検出信号は、トリガスイッチ８がオフされているか否かを示す。トリガ検出信号は、さらに、トリガスイッチ８が手動操作されている場合における操作量を示していてもよい。

第２収容部７は、グリップ６から延設されている。第２収容部７の底部は、バッテリパック１００が離脱可能に取り付けられる。図３に示すように、第２収容部７は、コントローラ３０を収容している。

図３に示すように、第１収容部５は、さらに、トルクセンサ１３が設けられている。トルクセンサ１３は、モータ１１に直接または間接的に加わる負荷トルクを検出するために設けられている。チャックスリーブ１０に装着された先端工具によって各種の作業が行われると、モータ１１は、作業対象物から、先端工具、チャックスリーブ１０及び駆動機構１２を介して負荷トルクを受ける。トルクセンサ１３は、この負荷トルクに応じた信号（以下、「トルク検出信号」と称する）を出力する。

トルクセンサ１３は、負荷トルクを検出可能などの位置に設けられてもよい。トルクセンサ１３は、例えばチャックスリーブ１０または駆動機構１２に設けられてもよい。本実施形態では、トルクセンサ１３は例えば駆動機構１２に設けられている。トルクセンサ１３は、トルク検出信号をどのように（例えばどのような原理で）生成してもよい。また、トルク検出信号はどのような形態の信号であってもよい。本実施形態のトルクセンサ１３は、例えば、モータ１１の回転をチャックスリーブ１０に伝達するための不図示のシャフトの機械的なねじれ量に応じたアナログの電圧を生成する。この電圧がトルク検出信号として出力される。

本実施形態のトルクセンサ１３は、実際の負荷トルクに応じた（即ち実際のシャフトのねじれ量に応じた）トルク検出信号をリアルタイムに（つまり連続的に）出力する。よって、ある時点でトルクセンサ１３から出力されたトルク検出信号は、その時点の（またはほぼその時点の）実際の負荷トルクを示している。

（２－２）電動工具の電気的構成
電動工具１の電気的構成について、図４を参照して補足的に説明する。図４は、バッテリパック１００が本体２に装着された状態の電動工具１を示している。

バッテリパック１００は、バッテリ１０１を備える。バッテリ１０１は、例えば２次電池であってもよい。バッテリ１０１は、例えば、リチウムイオン電池であってもよい。バッテリ１０１は、リチウムイオン電池とは異なる２次電池であってもよい。

電動工具１は、前述のモータ１１、トリガスイッチ８、方向設定スイッチ９、トルクセンサ１３、表示部１６及び入力Ｉ／Ｆ１７を備える。「Ｉ／Ｆ」はインタフェースの略称である。

モータ１１は、バッテリ１０１から後述する駆動回路３１を介して供給されるバッテリ電力により駆動される。バッテリ１０１から供給されるバッテリ電力は、駆動回路３１により三相電力に変換されてモータ１１へ供給される。

モータ１１は、第１巻線２１，第２巻線２２及び第３巻線２３を備える。本実施形態では、第１～第３巻線２１～２３が例えばデルタ結線されている。ただし、第１～第３巻線２１～２３はデルタ結線以外の結線方法で結線されていてもよい。モータ１１は、第１端子１１ａ、第２端子１１ｂ及び第３端子１１ｃを備えている。三相電力は、第１～第３端子１１ａ～１１ｃに入力され、第１～第３端子１１ａ～１１ｃを介して第１～第３巻線２１～２３へ供給される。

電動工具１は、さらに、回転位置検出部２５を備える。回転位置検出部２５は、回転位置情報を出力する。回転位置情報は、モータ１１の回転位置、詳しくはロータ１９の回転位置を示す。回転位置情報は、第１位置信号Ｈｕ、第２位置信号Ｈｖ及び第３位置信号Ｈｗを含む。回転位置情報は、後述する第１制御回路３２に入力される。

本実施形態の回転位置検出部２５は、３つのホールセンサ、即ち、第１ホールセンサ２６、第２ホールセンサ２７及び第３ホールセンサ２８を備えている。第１～第３ホールセンサ２６～２８は、ロータ１９の周囲に設けられている。具体的には、第１～第３ホールセンサ２６～２８は、ロータ１９の回転軸を中心にロータ１９の回転方向に沿って互いに電気角１２０度に相当する角度を隔てて配置されている。

第１ホールセンサ２６は、第１ホール素子（不図示）を有し、第１位置信号Ｈｕを出力する。第１位置信号Ｈｕは、第１ホールセンサ２６（詳しくは第１ホール素子）とロータ１９との相対的位置関係に応じて変化する。第２ホールセンサ２７は、第２ホール素子（不図示）を有し、第２位置信号Ｈｖを出力する。第２位置信号Ｈｖは、第２ホールセンサ２７（詳しくは第２ホール素子）とロータ１９との相対的位置関係に応じて変化する。第３ホールセンサ２８は、第３ホール素子（不図示）を有し、第３位置信号Ｈｗを出力する。第３位置信号Ｈｗは、第３ホールセンサ２８（詳しくは第３ホール素子）とロータ１９との相対的位置関係に応じて変化する。

第１～第３位置信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗはそれぞれ、本実施形態では二値のデジタル信号である。即ち、第１～第３位置信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗはそれぞれ、ハイレベルまたはローレベルにされる。第１～第３位置信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗのそれぞれのレベルは、ロータ１９が電気角１８０度に相当する角度回転する毎に変化する。また、第１～第３位置信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗは互いに１２０°の位相差を有する。そのため、本実施形態では、ロータ１９が電気角６０°回転する毎に、第１～第３位置信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗのいずれか１つのレベルが変化する。

電動工具１は、さらに、コントローラ３０を備える。コントローラ３０は、本体２にバッテリパック１００が装着されている場合に、電力供給経路５０によってバッテリ１０１と電気的に接続される。コントローラ３０は、バッテリ１０１から電力供給経路５０を介してバッテリ１０１の電力（以下、「バッテリ電力」と称する）が供給される。電力供給経路５０は、バッテリ１０１の正極から駆動回路３１に至る正極経路５１と、バッテリ１０１の負極から駆動回路３１に至る負極経路５２とを含む。電力供給経路５０は、さらに、後述する第１経路６１、第２経路６２、第３経路６３、第４経路６４、第５経路６５及び第６経路６６を含む。第１～第６経路６１～６６は駆動回路３１に設けられている。

コントローラ３０は、駆動回路３１を備える。駆動回路３１は、モータ１１の第１～第３端子１１ａ～１１ｃに接続されている。駆動回路３１は、入力されたバッテリ電力から、モータ１１を駆動するための三相駆動電力を生成して、モータ１１に供給する。

本実施形態の駆動回路３１は、三相フルブリッジ回路を備える。三相フルブリッジ回路は、第１スイッチＵＨと、第２スイッチＵＬと、第３スイッチＶＨと、第４スイッチＶＬと、第５スイッチＷＨと、第６スイッチＷＬとを備える。第１～第６スイッチＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬの各々はどのようなスイッチであってもよい。本実施形態では、第１～第６スイッチＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬの各々は、例えばｎチャネル金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）である。

駆動回路３１は、前述の第１～第６経路６１～６６を備える。第１経路６１は、第１端子１１ａを正極経路５１に（ひいてはバッテリ１０１の正極に）接続する。なお、第１端子１１ａからバッテリの正極に至る経路を第１経路６１とみなしてもよい。第２経路６２は、第１端子１１ａを負極経路５２に（ひいてはバッテリ１０１の負極に）接続する。なお、第１端子１１ａからバッテリの負極に至る経路を第２経路６２とみなしてもよい。第３経路６３は、第２端子１１ｂを正極経路５１に（ひいてはバッテリ１０１の正極に）接続する。なお、第２端子１１ｂからバッテリの正極に至る経路を第３経路６３とみなしてもよい。第４経路６４は、第２端子１１ｂを負極経路５２に（ひいてはバッテリ１０１の負極に）接続する。なお、第２端子１１ｂからバッテリの負極に至る経路を第４経路６４とみなしてもよい。第５経路６５は、第３端子１１ｃを正極経路５１に（ひいてはバッテリ１０１の正極に）接続する。なお、第３端子１１ｃからバッテリの正極に至る経路を第５経路６５とみなしてもよい。第６経路６６は、第３端子１１ｃを負極経路５２に（ひいてはバッテリ１０１の負極に）接続する。なお、第３端子１１ｃからバッテリの負極に至る経路を第６経路６６とみなしてもよい。

第１スイッチＵＨは、第１経路６１に設けられている。第１スイッチＵＨは、第１制御回路３２から第１駆動信号を受けている場合にオンし、第１駆動信号を受けていない場合はオフする。第１経路６１は、第１スイッチＵＨがオンされている場合は第１スイッチＵＨを介して導通する。第１経路６１は第１スイッチＵＨがオフされている場合は第１スイッチＵＨにより遮断される。第１スイッチＵＨのソースとドレインとの間には、第１ダイオードＤ１が接続されている。

第２スイッチＵＬは、第２経路６２に設けられている。第２スイッチＵＬは、第１制御回路３２から第２駆動信号を受けている場合にオンし、第２駆動信号を受けていない場合はオフする。第２経路６２は、第２スイッチＵＬがオンされている場合は第２スイッチＵＬを介して導通する。第２経路６２は第２スイッチＵＬがオフされている場合は第２スイッチＵＬにより遮断される。第２スイッチＵＬのソースとドレインとの間には、第２ダイオードＤ２が接続されている。

第３スイッチＶＨは、第３経路６３に設けられている。第３スイッチＶＨは、第１制御回路３２から第３駆動信号を受けている場合にオンし、第３駆動信号を受けていない場合はオフする。第３経路６３は、第３スイッチＶＨがオンされている場合は第３スイッチＶＨを介して導通する。第３経路６３は第３スイッチＶＨがオフされている場合は第３スイッチＶＨにより遮断される。第３スイッチＶＨのソースとドレインとの間には、第３ダイオードＤ３が接続されている。

第４スイッチＶＬは、第４経路６４に設けられている。第４スイッチＶＬは、第１制御回路３２から第４駆動信号を受けている場合にオンし、第４駆動信号を受けていない場合はオフする。第４経路６４は、第４スイッチＶＬがオンされている場合は第４スイッチＶＬを介して導通する。第４経路６４は第４スイッチＶＬがオフされている場合は第４スイッチＶＬにより遮断される。第４スイッチＶＬのソースとドレインとの間には、第４ダイオードＤ４が接続されている。

第５スイッチＷＨは、第５経路６５に設けられている。第５スイッチＷＨは、第１制御回路３２から第５駆動信号を受けている場合にオンし、第５駆動信号を受けていない場合はオフする。第５経路６５は、第５スイッチＷＨがオンされている場合は第５スイッチＷＨを介して導通する。第５経路６５は第５スイッチＷＨがオフされている場合は第５スイッチＷＨにより遮断される。第５スイッチＷＨのソースとドレインとの間には、第５ダイオードＤ５が接続されている。

第６スイッチＷＬは、第６経路６６に設けられている。第６スイッチＷＬは、第１制御回路３２から第６駆動信号を受けている場合にオンし、第６駆動信号を受けていない場合はオフする。第６経路６６は、第６スイッチＷＬがオンされている場合は第６スイッチＷＬを介して導通する。第６経路６６は第６スイッチＷＬがオフされている場合は第６スイッチＷＬにより遮断される。第６スイッチＷＬのソースとドレインとの間には、第６ダイオードＤ６が接続されている。

駆動回路３１は、例えば３つの系統に区分できる。３つの系統は、例えばＵ相系統、Ｖ相系統及びＷ相系統を含む。Ｕ相系統は、第１，第２スイッチＵＨ，ＵＬおよび第１，第２経路６１，６２を含む。Ｖ相系統は、第３，第４スイッチＶＨ，ＶＬおよび第３，第４経路６３，６４を含む。Ｗ相系統は、第５，第６スイッチＷＨ，ＷＬおよび第５，第６経路６５，６６を含む。

コントローラ３０は、電流検出部３３を備える。電流検出部３３は、モータ１１に流れる電流の値（以下、「モータ電流値」と称する）を検出するために設けられている。本実施形態の電流検出部３３は、例えば負極経路５２に設けられている。バッテリ１０１からモータ１１へ電力が供給されると、負極経路５２に電流が流れる。電流検出部３３は、負極経路５２に流れる電流に応じた信号（以下、「電流検出信号」と称する）を出力する。電流検出信号は、負極経路５２に流れる電流の値を示す。本実施形態の電流検出信号は、負極経路５２を流れる電流の値に応じた電圧値を有する。電流検出信号は、第１制御回路３２に入力される。

コントローラ３０は、電圧検出部３４を備える。電圧検出部３４は、電力供給経路５０における所定の電圧検出点Ｐｖの電圧値を検出するために設けられている。本実施形態では、電圧検出点Ｐｖは、例えばコントローラ３０内に存在している。電圧検出点Ｐｖは、コントローラ３０内の正極経路５１における、駆動回路３１の近傍に設けられていてもよい。電圧検出部３４は、電圧検出点Ｐｖの電圧に応じた信号（以下、「電圧検出信号」と称する）を出力する。電圧検出信号は、電圧検出点Ｐｖの電圧の値を示す。電圧検出信号は、第１制御回路３２に入力される。

コントローラ３０は、第１制御回路３２を備える。第１制御回路３２は、例えば、ＣＰＵ３２ａ及びメモリ３２ｂを備える。メモリ３２ｂは、例えばＲＯＭ、ＲＡＭ、ＮＶＲＡＭ、フラッシュメモリなどの半導体メモリを有していてもよい。即ち、本実施形態の第１制御回路３２は、マイクロコンピュータを備えている。

第１制御回路３２は、非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより各種機能を実現する。本実施形態では、メモリ３２ｂが、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。本実施形態では、メモリ３２ｂには、後述するモータ制御処理（図７参照）及びデューティ比演算処理（図８参照）のプログラムが格納されている。

第１制御回路３２により実現される各種機能の一部または全部は、プログラムの実行によって（即ち、ソフトウェア処理によって）達成されてもよいし、一つあるいは複数のハードウェアによって達成されてもよい。例えば、第１制御回路３２は、マイクロコンピュータに代えて、またはマイクロコンピュータに加えて、複数の電子部品を含むロジック回路を備えていてもよいし、ＡＳＩＣ及び／またはＡＳＳＰなどの特定用途向け集積回路を備えていてもよいし、任意の論理回路を構築可能な例えばＦＰＧＡなどのプログラマブルロジックデバイスを備えていてもよい。

第１制御回路３２は、回転位置検出部２５から回転位置情報（即ち第１～第３位置信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗ）が入力される。第１制御回路３２は、第１～第３位置信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗのうちのいずれかのレベルが変化する毎に（つまりロータ１９が電気角６０°回転する毎に）、前回レベル変化が生じたタイミング及び／または前回よりもさらに前にレベル変化が生じたタイミングから、今回レベル変化が生じたタイミングまでの時間に基づいて、モータ１１の回転速度を検出する。

より具体的には、本実施形態では、第１～第３位置信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗのうちのいずれかのレベルが変化する毎にＣＰＵ３２ａの処理に割り込み（以下、「ホールセンサ割込」と称する）が入る。ＣＰＵ３２ａは、ホールセンサ割込を受けると、モータ１１の回転速度を算出する。そして、次に再びホールセンサ割込が入るまで、その算出した回転速度を、モータ１１の現在の回転速度であると認識する。以下の説明で「認識回転速度」とは、ホールセンサ割込を受けて算出された回転速度を意味する。つまり、本実施形態では、認識回転速度は、ホールセンサ割込が入る毎に（即ちロータ１９が電気角６０°回転する毎に）更新される。

第１制御回路３２は、トリガスイッチ８からトリガ検出信号が入力される。第１制御回路３２は、トリガ検出信号に基づいて、トリガスイッチ８がオンされているか否かを検出できる。

第１制御回路３２は、方向設定スイッチ９から方向設定信号が入力される。第１制御回路３２は、方向設定信号に基づいて、第１回転方向及び第２回転方向のどちらが選択されているかを検出できる。

第１制御回路３２は、トルクセンサ１３からトルク検出信号が入力される。第１制御回路３２は、トルク検出信号に基づいて負荷トルクを検出できる。前述の通り、トルクセンサ１３からは、実際の負荷トルクがリアルタイムで反映されたトルク検出信号が連続的に出力される。そのため、第１制御回路３２は、実際の負荷トルクをリアルタイムで検出することができる。

コントローラ３０は、電源回路３５を備える。電源回路３５には、バッテリ１０１からバッテリ電力が入力される。電源回路３５は、当該電源回路３５に入力されたバッテリ電力から、制御電圧Ｖｃを有する電源電力を生成して出力する。制御電圧Ｖｃは例えば一定の電圧値を有する。電源回路３５で生成された電源電力は、第１制御回路３２を含むコントローラ３０内の各部へ供給される。第１制御回路３２はその電源電力によって動作する。本実施形態では、電源電力は、回転位置検出部２５にも供給され、前述の第１～第３位置信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの生成に用いられる。

電動工具１は、さらに、第２制御回路４０を備える。第２制御回路４０は、入力Ｉ／Ｆ１７及び表示部１６に接続されている。入力Ｉ／Ｆ１７は、使用者により操作される１以上のスイッチを備える。本実施形態の入力Ｉ／Ｆ１７は例えば４つのスイッチを備える。表示部１６は、各種画像やテキストなどを表示可能である。

第２制御回路４０は、モータ１１の駆動に用いられる駆動設定を決定し、第１制御回路３２に伝える。駆動設定は、各種設定項目を含む。各種設定項目は、例えば、モータ１１の目標回転速度、締結完了条件などを含む。本実施形態では、後述するように、定回転制御が行われる。定回転制御では、モータ１１の回転速度が目標回転速度に一致するようにモータ１１が制御される。

締結完了条件は、回転中のモータ１１を停止させるべき条件である。より具体的には、締結完了条件は、モータのブレーキ処理を開始すべき条件である。ブレーキ処理は、モータ１１の回転を停止させるための制御である。第１制御回路３２によりブレーキ処理が行われると、モータ１１の回転が停止される。

本実施形態では、トリガスイッチ８がオンされるとモータ１１が回転を開始する。そして、モータ１１の回転中に停止条件が成立すると、ブレーキ処理が開始される。停止条件は、本実施形態では例えば、トリガスイッチ８がオフされるか、もしくは前述の締結完了条件が成立することに応じて、成立する。よって、モータ１１の回転中に締結完了条件が成立した場合は、仮にトリガスイッチ８がオンされていても、停止条件が成立してブレーキ処理が開始され、これによりモータ１１が停止される。

締結完了条件はどのように決められてもよい。本実施形態では、締結完了条件は、例えば、目標トルク、駆動時間及び／または締付回転角度を含む。締結完了条件に例えば目標トルクが含まれている場合は、モータ１１の回転開始後、負荷トルクが目標トルクに到達すると締結完了条件が成立する。締結完了条件に例えば駆動時間が含まれている場合は、モータ１１の回転開始から当該駆動時間が経過すると締結完了条件が成立する。締結完了条件に例えば目標トルク及び駆動時間が含まれている場合は、モータ１１の回転開始後、負荷トルクが目標トルクに到達するかまたは回転開始から当該駆動時間が経過すると締結完了条件が成立する。

使用者は、入力Ｉ／Ｆ１７を介して、各種設定項目を個別にまたはまとめて選択することができる。使用者により選択された各種設定項目が駆動設定に決定されると、第２制御回路４０は、決定された駆動設定を第１制御回路３２に通知する。

使用者は、例えば、第１～第Ｎ目標回転速度の中から１つを、目標回転速度として選択できてもよい。「Ｎ」は２以上の自然数である。第１～第Ｎ目標回転速度はそれぞれ、例えば２００００ｒｐｍ～１０００ｒｐｍの範囲内の回転速度であってもよい。第１～第Ｎ目標回転速度のうちの少なくとも１つは、閾値以下であってもよい。閾値は、例えば５０００ｒｐｍであってもよい。

本実施形態の第２制御回路４０は、例えば、表示部１６に、駆動設定のＮ種類のオプションを表示する。Ｎ種類のオプションは上記第１～第Ｎ目標回転速度をそれぞれ含んでいる。使用者は、入力Ｉ／Ｆ１７を介して、いずれか１つのオプションを選択できる。第２制御回路４０は、使用者によりオプションが選択されると、その選択されたオプションを駆動設定に決定して、その駆動設定を第１制御回路３２に通知する。また、本実施形態では、特定の１つのオプションがデフォルトオプションとして設定されている。第２制御回路４０は、起動すると、起動後の初期処理として、デフォルトオプションを駆動設定に決定して第１制御回路３２へ通知する。

（２－３）定回転制御
第１制御回路３２は、トリガスイッチ８がオンされると、定回転制御を実行することにより、モータ１１を、方向設定スイッチ９により設定されている回転方向へ回転する。

具体的には、第１制御回路３２は、第２制御回路４０から前述の駆動設定を取得する。駆動設定には目標回転速度が含まれている。第１制御回路３２は、モータ１１の回転速度が目標回転速度に一致するように、駆動回路３１からモータ１１へ供給する電力を制御する。

本実施形態の定回転制御は、回転速度フィードバック制御とトルクフィードバック制御とを含む。なお、以下の説明では、「フィードバック」のことを「ＦＢ」と略称する。回転速度ＦＢ制御は、本実施形態では例えば比例積分制御により行われる。トルクＦＢ制御は、本実施形態では例えば比例制御により行われる。

回転速度ＦＢ制御では、初期値算出処理が行われる。具体的には、モータ１１の回転速度が目標回転速度に一致するように、駆動指令値の初期値が算出される。駆動指令値は、モータ１１へ供給すべき電力を示す。本実施形態の駆動指令値は、デューティ比を含む。このデューティ比を以下「駆動デューティ比」と称する。つまり、初期値算出処理は、換言すれば、駆動デューティ比の初期値を算出する処理である。初期値算出処理では、回転位置情報に基づいて算出された前述の認識回転速度と目標回転速度との差（以下、「速度差」と称する）に応じて駆動デューティ比の初期値を算出する。例えば、速度差が大きいほど駆動デューティ比が大きくなるように初期値が算出されてもよい。なお、初期値は、後述する速度差比例デューティ比ＳＰＤｕと速度差積分デューティ比ＳＩＤｕとの和に対応する。

トルクＦＢ制御では、補正処理が行われる。具体的には、回転速度ＦＢ制御で算出された初期値が、トルク検出信号に基づいて検出された負荷トルクに基づいて補正される。
補正処理の主な目的の１つは、負荷トルクの増大によってモータ１１の回転速度が目標速度よりも低下するかまたはモータ１１が停止することを抑制することにある。

即ち、本実施形態では、認識回転速度は、モータ１１が一定の回転角度（本実施形態では例えば電気角６０°に相当する回転角）回転する毎に更新される。そのため、仮に、あるタイミングで認識回転速度が更新された後、例えば大きな負荷トルクがかかるなどしてモータ１１の回転速度が認識回転速度から大きく低下しても、第１制御回路３２は、モータ１１の回転速度が認識回転速度であるものと見なす。そのため、実際には駆動デューティ比を上昇させるべき状況であるにもかかわらず、実際の回転速度に見合った十分な駆動デューティ比が算出されない。これにより、モータ１１の出力トルクが不足して、目標回転速度との差が大きくなり、ひいてはモータ１１が停止してしまう可能性がある。

特に低速回転中は、認識回転速度の更新間隔が長くなる。そのため、例えば、低速回転中にモータ１１に大きな負荷トルクがかかってモータ１１が減速すると、実際の回転速度が認識回転速度よりも低いという状況が長時間発生する。さらに、実際の回転速度と認識回転速度との際も増加していく可能性がある。そのため、特に低速回転中は、負荷トルクによってモータ１１の回転速度が急減するかまたはモータ１１がロックする可能性が高い。

そこで、本実施形態では、回転速度ＦＢ制御に加えてトルクＦＢ制御を行うことにより、負荷トルクに見合ったより適切な駆動デューティ比を算出するようにしている。補正処理では、例えば、負荷トルクが大きいほど駆動デューティ比が大きくなるように、初期値が補正される。具体的には、本実施形態では、補正値を算出して、その補正値を初期値に加算する。補正値は、後述するトルク比例デューティ比ＴＰＤｕに対応する。補正値は、負荷トルクの増加に従って増加する。

なお、トルクＦＢ制御は、定回転制御実行中に常に行われてもよいが、本実施形態では、補正条件が成立している場合に行われる。補正条件が成立していない場合は、トルクＦＢ制御は行われない。この場合、回転速度ＦＢ制御により算出された初期値が、駆動デューティ比として算出される。補正条件が成立している場合は、トルクＦＢ制御により補正された初期値が駆動デューティ比として算出される。

補正条件はどのように設定されてもよい。補正条件は、例えば、目標回転速度が前述の閾値以下に設定されている場合に成立してもよい。
第１制御回路３２は、駆動デューティ比の算出を、所定の制御周期で周期的に繰り返し行う。制御周期は、ロータ１９が所定の回転速度以下で回転している場合にロータ１９が一定の回転角度を回転するのに要する時間よりも短い。つまり、制御周期は、ロータ１９が所定の回転速度以下で回転している場合における認識回転速度の更新間隔（換言すればホールセンサ割込の間隔）よりも短い。所定の回転速度は、前述の閾値と同じであってもよいし異なっていてもよい。制御周期は、補正条件が成立する目標回転速度の最大値でモータ１１が回転している場合における認識回転速度の更新間隔よりも短い。より具体的には、制御周期は、当該更新間隔の１／２以下であってもよい。

定回転制御において、第１制御回路３２は、制御周期毎に、駆動デューティ比を算出して、その駆動デューティ比に基づいて駆動回路３１を駆動する。第１制御回路３２は、ローサイドＰＷＭ処理及び／またはハイサイドＰＷＭ処理によって駆動回路３１を駆動する。

ローサイドＰＷＭ処理は、３つのハイサイドスイッチのうちのいずれか１つのハイサイドスイッチをオンに維持した状態で、そのハイサイドスイッチ（以下、「オン維持ハイサイドスイッチ」と称する）が属する系統とは異なる系統のいずれか１つのローサイドスイッチ（以下、「ＰＷＭ駆動ローサイドスイッチ」と称する）をＰＷＭ駆動することを含む。

「ハイサイドスイッチ」とは、第１，第３，第５スイッチＵＨ，ＶＨ，ＷＨのそれぞれを示す。「３つのハイサイドスイッチ」とは、第１，第３，第５スイッチＵＨ，ＶＨ，ＷＨを意味する。また、「ローサイドスイッチ」とは、第２，第４，第６スイッチＵＬ，ＶＬ，ＷＬのそれぞれを示す。「３つのローサイドスイッチ」とは、第２，第４，第６スイッチＵＬ，ＶＬ，ＷＬを意味する。

ＰＷＭ駆動とは、駆動対象のスイッチ（ここではＰＷＭ駆動ローサイドスイッチ）をパルス幅変調信号に従って周期的にオン及びオフすることを意味する。パルス幅変調信号は、前述の駆動デューティ比を有する。つまり、ＰＷＭ駆動とは、算出された駆動デューティ比を有するパルス幅変調信号によって駆動対象のスイッチを駆動することを示す。

ハイサイドＰＷＭ処理は、３つのローサイドスイッチのうちのいずれか１つのローサイドスイッチをオンに維持した状態で、そのローサイドスイッチ（以下、「オン維持ローサイドスイッチ」と称する）が属する系統とは異なる系統のいずれか１つのハイサイドスイッチ（以下、「ＰＷＭ駆動ハイサイドスイッチ」と称する）をＰＷＭ駆動することを含む。

第１制御回路３２は、第１スイッチＵＨをオン維持ハイサイドスイッチとして機能させる場合は、第１スイッチＵＨをオンに維持するための第１駆動信号を第１スイッチＵＨに出力する。第１制御回路３２は、第１スイッチＵＨをＰＷＭ駆動ハイサイドスイッチとして機能させる場合は、第１駆動信号として前述のパルス幅変調信号を第１スイッチＵＨに出力する。第３，第５スイッチＶＨ，ＷＨをそれぞれオン維持ハイサイドスイッチまたはＰＷＭ駆動ハイサイドスイッチとして機能させる場合についても同様である。

第１制御回路３２は、第２スイッチＵＬをオン維持ローサイドスイッチとして機能させる場合は、第２スイッチＵＬをオンに維持するための第２駆動信号を第２スイッチＵＬに出力する。第１制御回路３２は、第２スイッチＵＬをＰＷＭ駆動ローサイドスイッチとして機能させる場合は、第２駆動信号として前述のパルス幅変調信号を第２スイッチＵＬに出力する。第４，第６スイッチＶＬ，ＷＬをそれぞれオン維持ローサイドスイッチまたはＰＷＭ駆動ローサイドスイッチとして機能させる場合についても同様である。

第１制御回路３２は、ローサイドＰＷＭ処理を行うように構成されている場合は、モータ１１の回転位置（即ち回転角）に応じて、オン維持ハイサイドスイッチとＰＷＭ駆動ローサイドスイッチとの組み合わせを適宜切り替えながら、モータ１１を回転させる。

第１制御回路３２は、ハイサイドＰＷＭ処理を行うように構成されている場合は、モータ１１の回転位置（即ち回転角）に応じて、オン維持ローサイドスイッチとＰＷＭ駆動ハイサイドスイッチとの組み合わせを適宜切り替えながら、モータ１１を回転させる。

第１制御回路３２は、ローサイドＰＷＭ処理とハイサイドＰＷＭ処理とを適宜切り替えながらモータ１１を回転させてもよい。
（２－４）トルクＦＢ制御を含む定回転制御の実行例
図５を参照して、トルクＦＢ制御を含む定回転制御が実行されている場合の、モータ１１の回転速度、回転位置情報、負荷トルク及び駆動デューティ比の一例を示す。図５に例示するように、時刻ｔ１で負荷トルクが増加し始める。そのため、時刻ｔ１の直後、モータの実回転速度（即ち実際の回転速度）は目標回転速度から低下していく。これにより、回転位置情報の更新間隔（即ち認識回転速度の更新間隔）も長くなる。例えば、時刻ｔ１で回転位置情報が更新された後、次に更新される時刻ｔ２までの間隔が長くなる。そのため、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間に、認識回転速度と実回転速度との差が広がっていく。

しかし、トルクＦＢ制御によって、制御周期毎に、負荷トルクに応じた駆動デューティ比の補正が行われる。そのため、目標回転速度と認識回転速度との差が変化しなくても、負荷トルクの増加に従って駆動デューティ比が増加（詳しくは補正値が増加）していく。これにより、モータ１１は、負荷トルクの増大に見合ったトルクを出力できる。その結果、時刻ｔ１から一時的に実回転速度と目標回転速度との差が大きくなっていくものの、トルクＦＢ制御の効果によって、例えば時刻ｔ２あたりで実回転速度の低下が収まる。そして、負荷トルクが引き続き増大していっても、実回転速度の低下が抑制されて、実回転速度が目標回転速度に近づいていく。

図６は、図５との比較のために、トルクＦＢ制御が行われない場合の、モータ１１の回転速度、回転位置情報、負荷トルク及び駆動デューティ比の一例を示す。図６に例示するように、時刻ｔ１で負荷トルクが増加し始めると、モータの実回転速度が目標回転速度から低下していく。これにより、回転位置情報の更新間隔も長くなる。しかし、回転位置情報が更新されるまでは、認識回転速度は変わらず、よって駆動デューティ比も変化しない。駆動デューティ比が更新されるのは、時刻ｔ２，ｔ３などの、回転位置情報の更新タイミングである。そのため、実回転速度の低下に駆動デューティ比の増加が追いつかず、モータ１１からは負荷トルクに見合った適正なトルクが出力されない。よって、実回転速度は負荷トルク増大に従って低下していく。

（２－５）モータ制御処理
図７を参照して、第１制御回路３２が実行（詳しくはＣＰＵ３２ａが実行）するモータ制御処理を説明する。前述の定回転制御は、このモータ制御処理の中で行われる。第１制御回路３２は、起動すると、モータ制御処理を実行する。

第１制御回路３２は、モータ制御処理を開始すると、Ｓ１１０で、初期化処理を行う。初期化処理は、例えば、ＣＰＵ３２ａにおける各ポートの設定を含む。初期設定は、例えば、第２制御回路４０から駆動設定（例えば前述のデフォルトオプション）を取得して、第１制御回路３２において、その駆動設定に含まれている目標回転速度及び締結完了条件などを設定することを含む。

Ｓ１２０では、第１制御回路３２は、第２制御回路４０から駆動設定が入力されたか否か判断する。第２制御回路４０は、使用者により駆動設定が変更されると、その変更された駆動設定を通知する。駆動設定が入力されていない場合は、本処理はＳ１４０に移行する。駆動設定が入力された場合は、本処理はＳ１３０に移行する。

Ｓ１３０では、第１制御回路３２は、駆動設定変更処理を実行する。具体的には、Ｓ１２０で入力された駆動設定に基づいて、第１制御回路３２における目標回転速度及び締結完了条件などの設定を更新する。Ｓ１３０の処理の実行後は本処理はＳ１４０に移行する。

Ｓ１４０では、第１制御回路３２は、トリガスイッチ８がオンされているか否か判断する。トリガスイッチ８がオンされていない場合は、本処理はＳ１２０に移行する。トリガスイッチ８がオンされている場合は、本処理はＳ１５０に移行する。Ｓ１５０では、第１制御回路３２は、モータ１１を駆動する。具体的には、前述の定回転制御を開始する。定回転制御の実行中は、図８に示すデューティ比演算処理が並行して行われる。

定回転制御を開始した後（即ち定回転制御の実行中）、第１制御回路３２は、Ｓ１６０で、停止条件が成立したか否か判断する。停止条件が成立していない場合は、本処理はＳ１５０に移行し、定回転制御を継続する。停止条件が成立した場合は、本処理はＳ１７０に移行する。

Ｓ１７０では、第１制御回路３２は、定回転制御を終了して、ブレーキ処理を実行する。具体的には、本実施形態では例えば短絡ブレーキをかける。短絡ブレーキは、モータ１１の第１～第３端子１１ａ～１１ｃのうちいずれか２つまたは全てを、駆動回路３１を介して短絡させることを意味する。具体的には、全てのハイサイドスイッチをオフに固定した状態で、いずれか２つまたは３つのローサイドスイッチをオンに固定する。

ブレーキ処理によりモータ１１が停止すると、本処理はＳ１８０に移行する。Ｓ１８０では、第１制御回路３２は、トリガスイッチ８がオフされているか否か判断する。トリガスイッチ８がオンされている場合は、第１制御回路３２は、Ｓ１７０で、ブレーキ処理を継続する。トリガスイッチ８がオフされている場合は、本処理はＳ１２０に移行する。

（２－６）デューティ比演算処理
図８を参照して、第１制御回路３２が実行（詳しくはＣＰＵ３２ａが実行）するデューティ比演算処理を説明する。第１制御回路３２は、図７のＳ１５０でモータ１１を駆動している間（即ち定回転制御を実行している間）、定回転制御と並行して（例えばマルチタスクで）、デューティ比演算処理を実行する。第１制御回路３２は、デューティ比演算処理を、前述の制御周期で周期的に繰り返し実行する。

第１制御回路３２は、デューティ比演算処理を開始すると、Ｓ２１０で、速度差を算出する。速度差は、目標回転速度から認識回転速度を減算することにより算出される。
Ｓ２２０では、第１制御回路３２は、Ｓ２１０で算出された速度差に基づいて、速度差比例デューティ比ＳＰＤｕ及び速度差積分デューティ比ＳＩＤｕを算出する。速度差比例デューティ比ＳＰＤｕは、速度差に基づく比例制御演算により算出されるデューティ比である。ごく簡単に言えば、例えば、速度差に比例した成分を含むように速度差比例デューティ比ＳＰＤｕが算出される。速度差積分デューティ比ＳＩＤｕは、速度差に基づく積分制御演算により算出されるデューティ比である。ごく簡単に言えば、例えば、速度差の積分値に応じた成分を含むように速度差積分デューティ比ＳＩＤｕが算出される。つまり、Ｓ２２０は、いわゆる比例積分制御に対応する処理に該当する。また、Ｓ２２０は、回転速度ＦＢ制御に対応する処理に該当する。

Ｓ２３０では、第１制御回路３２は、補正条件が成立しているか否か判断する。補正条件が成立していない場合は、本処理はＳ２６０に移行する。補正条件が成立している場合は、本処理はＳ２４０に移行する。

Ｓ２４０では、第１制御回路３２は、現在の負荷トルクを取得する。例えば、第１制御回路３２は、現時点でトルクセンサ１３から入力されたトルク検出信号に基づいて負荷トルクを算出し、その負荷トルクを現在の負荷トルクとして取得する。

Ｓ２５０では、第１制御回路３２は、Ｓ２４０で取得した負荷トルクに基づいて、トルク比例デューティ比ＴＰＤｕを算出する。トルク比例デューティ比ＴＰＤｕは、負荷トルクに基づく比例制御演算により算出されるデューティ比である。ごく簡単に言えば、例えば、負荷トルクに比例した成分を含むようにトルク比例デューティ比ＴＰＤｕが算出される。つまり、Ｓ２５０は、いわゆる比例制御に対応する処理に該当する。また、Ｓ２５０は、トルクＦＢ制御に対応する処理に該当する。

Ｓ２６０では、第１制御回路３２は、駆動デューティ比を算出する。駆動デューティ比は、例えば、Ｓ２２０で算出された速度差比例デューティ比ＳＰＤｕと、Ｓ２２０で算出された速度差積分デューティ比ＳＩＤｕと、Ｓ２５０で算出されたトルク比例デューティ比ＴＰＤｕとを加算することにより得られる。Ｓ２６０の処理において、速度差比例デューティ比ＳＰＤｕと速度差積分デューティ比ＳＩＤｕとを加算する処理は、前述の初期値算出処理に該当する。Ｓ２６０において、さらにトルク比例デューティ比ＴＰＤｕを加算する処理は、前述の補正処理に該当する。

なお、Ｓ２３０で補正条件が成立しなかった場合、即ちトルク比例デューティ比ＴＰＤｕが算出されていない場合は、Ｓ２６０では、速度差比例デューティ比ＳＰＤｕと速度差積分デューティ比ＳＩＤｕとを加算した値（即ち前述の初期値）を駆動デューティ比として算出する。この場合のＳ２６０の処理は、前述の初期値算出処理に該当する。

Ｓ２７０では、定回転制御で用いる駆動デューティ比を、Ｓ２６０で算出した駆動デューティ比に更新する。
（２－７）実施形態と本開示との対応関係
チャックスリーブ１０は本開示における出力軸の一例に相当する。駆動機構１２は本開示における回転力伝達部の一例に相当する。トルクセンサ１３及び第１制御回路３２は本開示におけるトルク検出部の一例に相当する。回転位置検出部２５及び第１制御回路３２は本開示における速度検出部の一例に相当する。第１制御回路３２は本開示における制御回路の一例に相当する。第１～第６スイッチＵＨ～ＷＬの各々は本開示におけるスイッチング素子の一例に相当する。ＰＷＭ駆動は本開示における駆動処理の一例に相当する。回転位置検出部２５、または第１～第３ホールセンサ２６～２８の各々は本開示における信号出力回路の一例に相当する。第１制御回路３２は本開示における速度検出回路及びトルク検出回路の一例に相当する。制御周期は本開示における補正実行周期の一例に相当する。

Ｓ２６０の処理は本開示における初期値算出処理及び補正処理の一例に相当する。なお、Ｓ２６０においてトルク比例デューティ比ＴＰＤｕの加算が行われない場合は、当該Ｓ２６０の処理は本開示における初期値算出処理の一例に相当する。

［３．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。

（３－１）第１制御回路３２は、負荷トルクをどのように取得してもよい。第１制御回路３２は、例えば、電流検出部３３から入力される電流検出信号に基づいて（つまりモータ電流値に基づいて）負荷トルクを検出してもよい。モータ電流値は、概ね、負荷トルクに応じて変化する。即ち、負荷トルクが増加するに従ってモータ電流値も増加する。そのため、モータ電流値に基づいて負荷トルクを算出（または推定）することができる。そこで、第１制御回路３２は、図８のＳ２４０の処理では、電流検出信号に基づいて負荷トルクを算出し、その算出した負荷トルクを取得してもよい。この場合、トルクセンサ１３が電動工具１から省かれてもよい。逆に言えば、トルクセンサ１３を備えている場合は、電流検出部３３は省かれてもよい。

また例えば、第１制御回路３２は、電圧検出部３４から入力される電圧検出信号に基づいて（つまり電圧検出点Ｐｖの電圧値に基づいて）負荷トルクを検出してもよい。電圧検出点Ｐｖの電圧値は、負荷トルクに応じて変化し得る。即ち、電力供給経路５０は、抵抗成分を含む。バッテリ１０１の正極から電圧検出点Ｐｖまでの経路にも抵抗成分が含まれる。そのため、バッテリ１０１からモータ１１へ電流が流れると、電圧検出点Ｐｖの電圧は、厳密には、バッテリ１０１の正極の電圧よりも低くなる。バッテリ１０１の正極と電圧検出点Ｐｖとの電位差（即ち、バッテリ１０１の正極から電圧検出点Ｐｖまでの電圧の降下量）は、モータ１１に供給される電流が増加するに従って大きくなる。そのため、電圧検出点Ｐｖの電圧値に基づいて負荷トルクを算出（または推定）することができる。具体的には、例えば、バッテリ１０１からモータ１１へ電流が流れていない場合の電圧検出点Ｐｖの電圧値を基準にして、その基準の電圧値と電圧検出点Ｐｖの現在の電圧値との差に基づいて、現在の負荷トルクを算出（または推定）することができる。そこで、第１制御回路３２は、図８のＳ２４０の処理では、電圧検出信号に基づいて負荷トルクを算出し、その算出した負荷トルクを取得してもよい。この場合も、トルクセンサ１３が電動工具１から省かれてもよい。逆に言えば、トルクセンサ１３を備えている場合は、電圧検出部３４は省かれてもよい。

（３－２）トルクセンサ１３は、どのような原理でトルク検出信号を生成するように構成されていてもよい。トルク検出信号はどのような形態を有していてもよい。トルク検出信号はアナログ信号であってもよいしデジタル信号であってもよい。トルク検出信号は連続的でなく例えば離散的に（例えば周期的に）出力されてもよい。ただしこの場合、トルク検出信号の出力周期は、回転位置情報の更新周期より短い。

（３－３）定回転制御において、回転速度ＦＢ制御は、比例積分制御とは異なる制御方法により行われてもよい。トルクＦＢ制御についても、比例制御とは異なる制御方法により行われてもよい。

（３－４）回転位置検出部２５は、どのように構成されていてもよいし、どのような形態の回転位置情報を出力してもよい。例えば、回転位置検出部２５は、ホールセンサとは異なる種類のセンサを備えていてもよい。回転位置検出部２５は例えばロータリエンコーダを備えていてもよい。回転位置情報はロータ１９の回転位置に応じてどのように変化してもよい。回転位置情報はどのような信号を含んでいてもよい。回転位置情報は、一以上のデジタル信号を含んでいてもよいし、一以上のアナログ信号を含んでいてもよい。

（３－５）第１制御回路３２は、回転位置検出部２５を用いずにモータ１１の回転速度を検出してもよい。例えば、モータ１１の第１～第３端子１１ａ～１１ｃのそれぞれの電圧（詳しくは誘起電圧）を検出し、それら電圧に基づいてモータ１１の回転位置を検出してもよい。そして、そのようにして検出された回転位置の変化に基づいて回転速度を算出してもよい。

（３－６）本開示は、充電式スクリュードライバとは異なる様々な種類の電動工具に適用可能である。例えば、充電式ドライバドリルに本開示を適用してもよい。また、本開示は、バッテリを電源とする電動工具への適用に限定されない。本開示は、例えば交流電力が供給されるように構成された電動工具にも適用可能である。

（３－７）上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。

１…電動工具、８…トリガスイッチ、１０…チャックスリーブ、１１…モータ、１２…駆動機構、１３…トルクセンサ、１９…ロータ、２５…回転位置検出部、２６…第１ホールセンサ、２７…第２ホールセンサ、２８…第３ホールセンサ、３０…コントローラ、３１…駆動回路、３２…第１制御回路、３３…電流検出部、３４…電圧検出部、５０…電力供給経路、１０１…バッテリ、ＵＨ…第１スイッチ、ＵＬ…第２スイッチ、ＶＨ…第３スイッチ、ＶＬ…第４スイッチ、ＷＨ…第５スイッチ、ＷＬ…第６スイッチ。

Claims (12)

1. モータと、
   先端工具が装着され、前記モータの回転力を受けて駆動されるように構成された出力軸と、
   前記モータの回転速度を検出するように構成された速度検出部と、
   前記モータの負荷トルクを検出するように構成されたトルク検出部と、
   前記回転速度が目標回転速度に一致するように、前記モータへ供給すべき電力を示す駆動指令値を算出するように構成された制御回路であって、
   前記速度検出部により検出された前記回転速度である検出回転速度と前記目標回転速度との差に応じて前記駆動指令値の初期値を算出する初期値算出処理と、
   前記初期値算出処理により算出された前記初期値を、前記トルク検出部により検出された前記負荷トルクに基づいて補正し、その補正した値を前記駆動指令値として算出する補正処理と、
   を実行するように構成された制御回路と、
   前記制御回路により算出された前記駆動指令値に応じた電力を前記モータへ供給することにより前記モータを駆動するように構成された駆動回路と、
   を備える電動工具。
2. 請求項１に記載の電動工具であって、
   前記補正処理は、前記初期値に補正値を加算することを含み、前記補正値は、前記トルク検出部により検出された前記負荷トルクの増加に応じて増加する、電動工具。
3. 請求項１または請求項２に記載の電動工具であって、
   前記駆動回路は、電力源と前記モータとを接続する電力供給経路に設けられたスイッチング素子を含み、
   前記駆動指令値はデューティ比であり、
   前記制御回路は、さらに、前記デューティ比を有するパルス幅変調信号に従って前記スイッチング素子を周期的にオンまたはオフする駆動処理、を実行するように構成されている、
   電動工具。
4. 請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の電動工具であって、
   前記制御回路は、前記補正処理を実行すべき補正条件が成立していることに応じて前記補正処理を実行するように構成されており、
   前記制御回路は、前記補正条件が成立していないことに応じて、前記補正処理を回避して、前記初期値算出処理により算出された前記初期値に基づく前記駆動指令値を算出するように構成されている、
   電動工具。
5. 請求項４に記載の電動工具であって、
   前記補正条件は、前記目標回転速度が閾値以下であることに応じて成立する、電動工具。
6. 請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の電動工具であって、
   前記速度検出部は、
   前記モータのロータが一定角度回転する毎に変化する信号を出力するように構成された信号出力回路と、
   前記信号出力回路から出力された前記信号に基づいて前記回転速度を検出するように構成された速度検出回路と
   を備える電動工具。
7. 請求項６に記載の電動工具であって、
   前記制御回路は、前記補正処理を所定の補正実行周期で周期的に繰り返し実行するように構成されており、
   前記補正実行周期は、前記ロータが所定の回転速度以下で回転している場合に前記ロータが前記一定角度回転するのに要する時間よりも短い、
   電動工具。
8. 請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の電動工具であって、
   前記制御回路は、前記目標回転速度が閾値以下である場合に、前記補正処理を所定の補正実行周期で周期的に繰り返し実行するように構成されており、
   前記速度検出部は、
   前記モータのロータが一定角度回転する毎に変化する信号を出力するように構成された信号出力回路と、
   前記信号出力回路から出力された前記信号に基づいて前記回転速度を検出するように構成された速度検出回路と
   を備え、
   前記補正実行周期は、前記ロータが前記閾値以下の回転速度で回転している場合に前記ロータが前記一定角度回転するのに要する時間よりも短い、
   電動工具。
9. 請求項６～請求項８のいずれか１項に記載の電動工具であって、
   前記信号出力回路は、ホールセンサを含む、電動工具。
10. 請求項１～請求項９のいずれか１項に記載の電動工具であって、
    さらに、前記モータの回転力を前記出力軸に伝達するように構成された回転力伝達部を備え、
    前記トルク検出部は、
    前記回転力伝達部または前記出力軸に設けられたトルクセンサであって、前記負荷トルクによって前記回転力伝達部または前記出力軸に生じる機械的なねじれに応じた信号を出力するように構成されたトルクセンサと、
    前記トルクセンサから出力された前記信号に基づいて前記負荷トルクを検出するように構成されたトルク検出回路と、
    を備える電動工具。
11. 請求項１～請求項９のいずれか１項に記載の電動工具であって、
    前記トルク検出部は、
    前記モータに流れる電流を検出するように構成された電流検出回路と、
    前記電流検出回路により検出された電流の値に基づいて前記負荷トルクを検出するように構成されたトルク検出回路と、
    を備える電動工具。
12. 請求項１～請求項９のいずれか１項に記載の電動工具であって、
    前記トルク検出部は、電力源と前記モータとを接続する電力供給経路における所定部位の電圧の降下量に基づいて前記負荷トルクを検出するように構成されており、前記降下量は、前記モータに前記電力が供給されていないときの前記所定部位の電圧と前記モータに前記電力が供給されているときの前記所定部位の電圧との差に対応する、
    電動工具。

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