JP2023163391A - 電動作業機 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明はモータの発熱を抑制可能な電動作業機を提供する。【解決手段】電動作業機１は、モータ６、操作部３１、作業部８及び制御部１０を備える。作業部はモータにより駆動されて作業対象に作用する。操作部は作業者によって操作される。制御部は操作部への操作量を示す操作信号を受信した場合、モータへの入力可能な最大電力を第１電力に制御する。作業部への負荷でモータの回転速度が第１閾値未満になった場合、最大電力を第１電力より小さい第２電力に切り替える第１切替制御を行う。第１切替制御から第１期間が経過した場合、最大電力を第２電力より大きい第３電力に切り替える第２切替制御を行う。第２切替制御を実施したあとにモータの回転速度が第２閾値以上になった場合、最大電力を第１電力に切り替える第３切替制御を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、電動作業機に関する。
特許文献１には、管理装置からモータ禁止信号が電動作業機に対して送信された場合に、電動作業機の制御部が、バッテリパックからモータへの電力供給を停止する技術が開示されている。
特開２０１７－８７３５９号公報
電動作業機での作業中に負荷が大きくなると、モータの発熱が大きくなり、その状態で作業を続けていると、熱による部品の故障の原因になる。
本発明では上記事情を鑑み、モータの発熱を抑制することとした。
本発明の一態様によれば、電動作業機が提供される。この電動作業機は、モータ、操作部、作業部及び制御部を備える。作業部は、モータにより駆動されて作業対象に作用する。操作部は、作業者によって操作される。制御部は、操作部への操作量を示す操作信号を受信した場合、モータへの入力可能な最大電力を第１電力に制御する。作業部への負荷でモータの回転速度が第１閾値未満になった場合、最大電力を第１電力より小さい第２電力に切り替える第１切替制御を行う。第１切替制御から第１期間が経過した場合、最大電力を第２電力より大きい第３電力に切り替える第２切替制御を行う。第２切替制御を実施したあとにモータの回転速度が第２閾値以上になった場合、最大電力を第１電力に切り替える第３切替制御を行う。
このような態様によれば、モータの発熱を抑制することができる。
チェンソー１のハードウェア構成を示すブロック図である。 チェンソー１の外観を示す図である。 制御処理の一例を示すフローチャートである。 電動モータ６の回転速度と入力電力の関係の一例を示すグラフである。 電動モータ６の回転速度と入力電力の関係の別の一例を示すグラフである。 第１テーブルの一例を示す図である。 第２テーブルの一例を示す図である。 第３テーブルの一例を示す図である。 第４テーブルの一例を示す図である。 電動モータ６の入力電力の変化の一例を示すグラフである。
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。本実施形態では、本発明に係る電動作業機の一例として、樹木や板などを切断するためのチェンソーを説明する。
ところで、本実施形態に登場するソフトウェアを実現するためのプログラムは、コンピュータが読み取り可能な非一時的な記録媒体（Ｎｏｎ－Ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ－Ｒｅａｄａｂｌｅ Ｍｅｄｉｕｍ）として提供されてもよいし、外部のサーバからダウンロード可能に提供されてもよいし、外部のコンピュータで当該プログラムを起動させてクライアント端末でその機能を実現（いわゆるクラウドコンピューティング）するように提供されてもよい。
また、本実施形態において「部」とは、例えば、広義の回路によって実施されるハードウェア資源と、これらのハードウェア資源によって具体的に実現されうるソフトウェアの情報処理とを合わせたものも含みうる。また、本実施形態においては様々な情報を取り扱うが、これら情報は、例えば電圧・電流を表す信号値の物理的な値、０または１で構成される２進数のビット集合体としての信号値の高低、または量子的な重ね合わせ（いわゆる量子ビット）によって表され、広義の回路上で通信・演算が実行されうる。
また、広義の回路とは、回路（Ｃｉｒｃｕｉｔ）、回路類（Ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）、プロセッサ（Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、およびメモリ（Ｍｅｍｏｒｙ）等を少なくとも適当に組み合わせることによって実現される回路である。すなわち、特定用途向け集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Ｓｉｍｐｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＣＰＬＤ）、およびフィールドプログラマブルゲートアレイ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ：ＦＰＧＡ））等を含むものである。
１．ハードウェア構成
本節では、本実施形態に係るチェンソー１のハードウェア構成について説明する。
図１は、チェンソー１のハードウェア構成を示すブロック図である。チェンソー１は、本体部２と、トリガ３と、バッテリ４と、電動モータ６と、出力シャフト７と、切断ツール８と、送風ファン９と、制御ユニット１０とを備える。本体部２は、樹脂などで形成されたハウジング等を有し、他の各部を保持する部分である。本体部２は、トリガ３と切断ツール８とを外部に露出させて保持し、バッテリ４を着脱可能に保持する。本体部２は、その他の各部を、ハウジングの内部に保持する。
トリガ３は、作業者がチェンソー１で作業を行う際に操作される部分である。トリガ３は、レバー３１と、信号生成部３２とを有する。レバー３１は、チェンソー１を動作させる際に作業者によって操作される操作部の一例である。信号生成部３２は、作業者によるレバー３１の操作量を示す操作信号を生成する。バッテリ４は、他の各部に直流電力を供給する。インバータ５は、バッテリ４が供給する直流電力を所定の交流電力に変換する。電動モータ６は、インバータ５により変換された交流電力により動作するモータである。
出力シャフト７は、電動モータ６が生じさせた駆動力を切断ツール８に伝達する。切断ツール８は、出力シャフト７により伝達された駆動力により回転し、作業対象を切断する。本実施形態では、作業対象は、樹木及び板等である。このように、切断ツール８は、モータ（本実施形態では電動モータ６）により駆動されて作業対象に作用する作業部の一例である。送風ファン９は、電動モータ６が生じさせた駆動力により回転し、ハウジング内に冷却風を送風する。
制御ユニット１０は、電動モータ６の動作を制御する制御部の一例である。制御ユニット１０は、インバータ５を備え、作業者がレバー３１を握る操作を行うことによって信号生成部３２から送信される操作信号に基づいて、電動モータ６の動作を制御する。制御ユニット１０は、制御基板を有し、この基板上にメモリ１１、回転速度検出部１２、モータ制御部１３等のＩＣ回路（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ回路）が設けられ、これらのＩＣ回路などによって制御信号の生成及び送信等を行う。制御ユニット１０は、メモリ１１と、回転速度検出部１２と、モータ制御部１３とを有する。
メモリ１１は、様々な情報を記憶する。メモリ１１は、例えば、制御ユニット１０によって実行されるチェンソー１に係る種々のプログラム等を記憶するフラッシュメモリ又はソリッドステートドライブ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ：ＳＳＤ）等のストレージデバイスとして、あるいは、プログラムの演算に係る一時的に必要な情報（引数、配列等）を記憶するランダムアクセスメモリ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ：ＲＡＭ）等のメモリとして実施されうる。メモリ１１は、制御ユニット１０によって実行されるチェンソー１に係る種々のプログラムや変数等を記憶している。
回転速度検出部１２は、電磁式又は光電式等の回転速度センサを有し、電動モータ６の単位時間あたりの回転速度を検出する。モータ制御部１３は、スイッチングの動作を行わせるための制御信号をインバータ５に送信することで、電動モータ６に入力する電力（以下「入力電力」と言う）の電力を制御する。モータ制御部１３は、メモリ１１に記憶されているパラメータと、回転速度検出部１２により検出された回転速度とに基づいて、電動モータ６への入力電力を制御する。また、回転速度検出部１２は、電動モータ６から出力される波形から電動モータ６の単位時間あたりの回転速度を算出してもよい。
図２は、チェンソー１の外観を示す図である。図２では、左から見たチェンソー１が示されている。チェンソー１においては、図１に示すように、上下方向、前後方向及び左右方向が定められている。チェンソー１は、本実施形態では、チェンソー１を平らで水平な設置面に置いたときの鉛直方向が上下方向として定められている。また、上下方向に直交する方向として前後方向が定められ、上下方向及び前後方向に直交する方向として左右方向が定められている。
図２では、本体部２と、バッテリ４と、切断ツール８と、レバー３１とが示されている。本体部２は、フロントハンドル２１と、リヤハンドル２２と、吸気部２３と、排気部２４とを有する。フロントハンドル２１は、本体部２の前側に設けられ、作業者が電動作業を行う際に把持する部分である。リヤハンドル２２は、本体部２の後側に設けられ、作業者が電動作業を行う際に握る部分である。吸気部２３は、吸気口を有し、吸気口から取り込んだ冷却風を本体部２の内部に送り込むための通路を形成する。排気部２４は、排気口を有し、吸気部２３から取り込まれ、本体部２の内部に配置されたモータ等の発熱部品を冷却した冷却風を外部空間に排出する。
３．情報処理
本節では、本実施形態の情報処理について説明する。チェンソー１においては、制御ユニット１０のモータ制御部１３が、インバータ５から電動モータ６に入力される電流の電力（以下「入力電力」と言う）を制御する制御処理を実行する。
図３は、制御処理の一例を示すフローチャートである。作業者が図示されない電源ボタンを押すなどの安全動作を行った後に、図１に示すレバー３１を握る操作を行うことにより、信号生成部３２が操作信号を制御ユニット１０に送信する。制御ユニット１０は、操作信号を受信した場合に制御処理を開始する。また、制御ユニット１０は、レバー３１を握る操作からレバー３１を解放するなどのチェンソー１の動作を終了させる操作を作業者が行った場合に、制御処理を終了させる。この制御処理には、ループする処理が含まれるが、それらのループ処理は、所定の時間間隔（０．１秒毎など）で繰り返し実行される。
モータ制御部１３は、電動モータ６を始動する操作を受け付けた場合に、Ａ１１において、まず、メモリ１１に記憶されている最大入力可能電力を第１電力Ａ１に設定する。最大入力可能電力とは、電動モータ６に対して入力可能な最大電力を意味する。モータ制御部１３は、電動モータ６への入力電力を、レバー３１の操作量に基づき、設定された最大入力可能電力である第１電力Ａ１以下となるように制御する。
また、モータ制御部１３は、所定のタイミングで回転速度検出部１２が検出する回転速度を単位時間（本実施形態では１分間）あたりの回転速度に変換した値を電動モータ６の回転速度として検出する。第１電力Ａ１について、図４を参照して説明する。
図４は、電動モータ６の回転速度と入力電力の関係の一例を示すグラフである。図４では、横軸が時間軸であり、縦軸が回転速度（単位は１分あたりの回転数：ｒ／ｍｉｎ）と入力電力（単位はワット：Ｗ）とを示す折れ線グラフが示されている。
図４に示すグラフでは、レバー３１が操作され電動モータ６が回転を開始した時刻ｔ０からの回転速度及び入力電力の変化が示されている。図４の例では、操作開始時において作業者がレバー３１を握る操作量が最大で且つ、切断ツール８が作業対象に接触しておらず、切断ツール８に作業対象からの負荷がかかっていないものとする。電動モータ６は、入力電力が第１電力Ａ１で、さらに切断ツール８への負荷がない状態において、回転速度Ｂ１（図４の例では１００００ｒ／ｍｉｎ）で回転している。
切断ツール８が作業対象に接触して作用（本実施形態では作業対象の切断）が開始されると、切断ツール８に負荷が加わり、切断ツール８の回転速度が低下し、切断ツール８と出力シャフト７を介して繋がる電動モータ６の回転速度も低下する。図４の例の場合、時刻ｔ１に切断が開始され、作業者が切断ツール８を作業対象に押し付ける力が強くなるにつれて、切断ツール８への負荷が次第に大きくなり、それとともに電動モータ６の回転速度も次第に低下している。
モータ制御部１３は、Ａ１２において、電動モータ６の回転速度が高回転から第１閾値Ｔｈ１未満の回転速度になった（ＹＥＳ）と判断した場合、Ａ１３において、最大入力可能電力を第１電力Ａ１から第２電力Ａ２に切り替える第１切替制御を行う。第２電力Ａ２は、第１電力Ａ１より小さい電力である。つまり、モータ制御部１３は、切断ツール８への負荷によって、電動モータ６の回転速度が高回転から第１閾値Ｔｈ１未満の回転速度になった場合に第１切替制御を行う。また、モータ制御部１３は、Ａ１２において、電動モータ６の回転速度が第１閾値Ｔｈ１以上の回転速度である（ＮＯ）と判断した場合は、電動モータ６への最大入力可能電力を第１電力Ａ１のまま、電動モータ６を制御する。
図４の例の場合、時刻ｔ３において、第１切替制御により電動モータ６への最大入力可能電力が第２電力Ａ２になった結果、電動モータ６の回転速度は０ｒ／ｍｉｎまで低下している。つまり、時刻ｔ３には、作業者がトリガ３の操作量を最大で握っていたとしても、切断ツール８を作業対象に押し付けている場合に、切断ツール８の回転も停止することによって、作業者は電動モータ６が停止間際であることを認識することができる。
続いて、モータ制御部１３は、Ａ１４において、第１期間Ｔ１の間は、最大入力可能電力を第２電力Ａ２に維持する制御を行う。そして、モータ制御部１３は、Ａ１５において、最大入力可能電力を第２電力Ａ２から第３電力Ａ３に切り替える第２切替制御を行う。つまり、モータ制御部１３は、第１切替制御を行ってから第１期間Ｔ１が経過した場合に第２切替制御を行う。第３電力Ａ３は、第２電力Ａ２より大きい電力である。また、第３電力Ａ３は、本実施形態では、第１電力Ａ１よりも小さい電力である。
制御ユニット１０は、図４の例では、時刻ｔ２から第１期間Ｔ１が経過した時刻ｔ４に、電動モータ６への最大入力可能電力を第３電力Ａ３に設定する第２切替制御を行っている。ここで第１期間Ｔ１としては、作業者に駆動状況を気付かせるための時間が設定されている。例えば、作業者が切断ツール８を切断対象に押し付けている場合、第１切替制御が行われることで切断ツール８の回転力が極端に低下するので、作業者がその回転力の低下に気付くまでに要する時間又はそれよりも長い時間が、第１期間Ｔ１として設定されている。
続いて、モータ制御部１３は、Ａ１６において、第２切替制御を行った後に第２期間Ｔ２が経過したか否かを判断する。モータ制御部１３は、第２期間Ｔ２が経過した（ＹＥＳ）と判断した場合、Ａ１７において、電動モータ６の回転速度が低回転から第２閾値Ｔｈ２以上になったか否かを判断する。モータ制御部１３は、Ａ１７において電動モータ６の回転速度が低回転から第２閾値Ｔｈ２以上になった（ＹＥＳ）と判断した場合、Ａ１１に戻り、最大入力可能電力を第３電力Ａ３から第１電力Ａ１に切り替える第３切替制御を行う。つまり、モータ制御部１３は、第２切替制御のあとに電動モータ６の回転速度が低回転から第２閾値Ｔｈ２以上になった場合に第３切替制御を行う。
また、モータ制御部１３は、Ａ１７において、電動モータ６の回転速度が低回転から第２閾値Ｔｈ２以上になっていない（ＮＯ）と判断した場合、Ａ１８において、電動モータ６への電力供給を停止する（電力の入力を停止する）ことによって、電動モータ６を停止させる。
なお、Ａ１６において、モータ制御部１３は、第２期間Ｔ２が経過していない（ＮＯ）と判断した場合は、電動モータ６への最大入力可能電力を第３電力Ａ３としたまま、電動モータ６を制御する。ここで第２期間Ｔ２としては、作業者が切断ツール８を作業対象に押し付ける力を弱めてから、電動モータ６の回転速度が第２閾値Ｔｈ２以上になるまでに要すると考えられる時間又はそれよりも長い時間が設定されている。
モータ制御部１３は、図４の例の場合、第２閾値Ｔｈ２を第１閾値Ｔｈ１と同じ閾値に設定して第３切替制御を行っている。第３切替制御により入力電力が第１電力Ａ１になった結果、時刻ｔ６に、電動モータ６の回転速度は始動時の回転速度Ｂ１（１００００ｒ／ｍｉｎ）まで上昇している。
図５は、電動モータ６の回転速度と入力電力の関係の別の一例を示すグラフである。図５の例では、時刻ｔ４までは図４の例と同様に電動モータ６の回転速度が変化しているが、第２切替制御から第２期間Ｔ２が経過した時刻ｔ５において、回転速度が第２閾値Ｔｈ２未満となっている。その場合、モータ制御部１３は、時刻ｔ６から電動モータ６への電力の入力を停止して（入力電力を０Ｗにして）、電動モータ６の回転速度を０ｒ／ｍｉｎに制御する。
このように、モータ制御部１３は、本実施形態では、第２切替制御が行われてから電動モータ６の回転速度が第２閾値Ｔｈ２以上になる前に第２期間Ｔ２が経過した場合は、電動モータ６への電力の入力を停止させる。
切断ツール８への負荷が高まると、切断ツール８の回転速度が遅くなり、それに伴い電動モータ６の回転速度も遅くなる。一方、入力電力がそのままだと、回転力に変わるはずのエネルギーが熱に変換され、過剰な発熱の原因となり、過剰な発熱を抑制するために電動モータ６の動作が停止する。そこで、チェンソー１においては、切断ツール８への負荷が高まると、電動モータ６の動作が停止するよりも前に、あえて電動モータ６への最大入力可能電力を下げる第２切替制御及び第３切替制御を行い、電動モータ６の回転速度を落としている。
これにより、電動モータ６の動作が過剰な発熱により本当に停止する前に、電動モータ６が停止間際であることを作業者が気付きやすいようにしている。そして、電動モータ６が停止間際であることに気付いた作業者が切断ツール８を作業対象に押し付ける力を抜くことで、電動モータ６を停止させることなく、作業に復帰させることができる。
さらに、上記のとおり第２切替制御のあとに回転速度が上がらない場合に電動モータ６を停止させることで、切断ツール８への負荷が高くなって電動モータ６の熱が高まってきたときに、切断ツール８への負荷が解消しなくとも、過剰な発熱を防ぐことができる。
また、第１期間Ｔ１には、電動モータ６の回転が低下するとともに送風ファン９の回転も低下する。本実施形態では、電動モータ６の回転力低下による温度上昇の抑制よりも、送風ファン９の回転力低下による冷却風の停滞の方が影響が大きく、第１期間Ｔ１には、ハウジング内の温度が高まるものとする。そして、第１期間Ｔ１が終わり第２切替制御が行われると、今後は電動モータ６の回転が増加するとともに送風ファン９の回転が増加し、冷却風が再び吹き始める。
第１切替制御が行われた後、電動モータ６が停止間際であることに作業者が気がついて切断ツール８を作業対象に押し付ける力を弱めるタイミングが早いほど、電動モータ６の回転数が早く上がって冷却風も早く強くなり、ハウジング内の温度上昇が抑制される。このように、第１切替制御が行われることで、第１切替制御が行われない場合に比べて、過剰な発熱により電動モータ６の動作が本当に停止するよりも早く電動モータ６が停止間際であることを作業者に気付かせることができる。
また、第２切替制御が行われることで、第２切替制御が行われない場合に比べて、電動モータ６の発熱を抑制しつつ、送風ファン９の復帰を行うので、電動モータ６の過剰な発熱による停止を防ぐことができる。また、作業者がレバー３１を操作し続ける状態で上記のとおり電動モータ６の動作が制御されるので、作業者はレバー３１を握り直す必要がなく、切断ツール８を作業対象に押し付ける力加減に集中することができる。
また、第２切替制御により、入力電力を第３電力Ａ３まで上昇させることで、切断ツール８に駆動力を与え、作業者にチェンソー１からの手応えを与えるようにして、まだ電動モータ６が停止していないことを認識させることができる。その際、第３電力Ａ３を第１電力Ａ１よりも小さくすることで、第３電力Ａ３を第１電力Ａ１よりも大きくする場合に比べて、第１期間Ｔ１に停止していた切断ツール８の回転が再開したときに、急に強い力で回転してキックバックのような現象が起こることを抑制し、安全に作業を継続することができる。
<その他の実施形態>
（１）電動作業機
実施形態では、電動作業機の一例として、チェンソーを説明したが、これに限らない。例えば、ヘッジトリマー及びエンジンカッター等であってもよい。要するに、本体部に着脱可能なバッテリから供給される電力で作動する作業部を備えるものであれば、どのような電動作業機であってもよい。また、モータ制御部１３は、第２閾値Ｔｈ２を第１閾値Ｔｈ１と同じ閾値に設定して制御を行っていたが、第２閾値Ｔｈ２を第１閾値Ｔｈ１と異なる閾値に設定して制御を行ってもよい。
（２）温度の状態
電動モータ６は、上記のとおり、切断ツール８への負荷が高まると過剰な発熱をすることになるが、電動モータ６自身又は周囲の温度が高い状態であるほど、過剰な発熱による温度も高くなりやすい。そこで、モータ制御部１３は、電動モータ６の温度の状態を示す温度情報を取得し、取得した温度情報に基づいて、電動モータ６の回転速度の制御に用いる第１パラメータを変化させてもよい。第１パラメータには、例えば、第１閾値Ｔｈ１、第２閾値Ｔｈ２、第１期間Ｔ１、第２期間Ｔ２、第２電力Ａ２又は第３電力Ａ３が含まれる。
温度情報は、例えば、電動モータ６の温度そのものを示す情報である。この場合、チェンソー１は、例えば、電動モータ６の温度を検出する温度センサを備える。温度センサは、接触型でも非接触型でもよく、測定した電動モータ６の温度を示す温度情報をモータ制御部１３に供給する。なお、温度情報は、電動モータ６の温度を直接示す情報に限らない。例えば、制御ユニット１０の制御基板の温度や本体部２のハウジングの内面の温度を示す情報が温度情報として用いられてもよい。制御基板やハウジングの内面は、電動モータ６と近接する空間にあるので、電動モータ６と同じように温度が上下するからである。
モータ制御部１３は、電動モータ６の温度情報と、各第１パラメータとを対応付けた第１テーブルを用いて第１パラメータを変化させる。
図６は、第１テーブルの一例を示す図である。図６の例では、「Ｃ１未満」、「Ｃ１以上Ｃ２未満」、「Ｃ２以上」という温度情報Ｃが示されている。温度情報Ｃが高い温度の状態を示すほど、切断ツール８の負荷が高まったときの電動モータ６の温度も高くなりやすい。
温度情報Ｃには、「Ｔｈ１－１」、「Ｔｈ１－２」、「Ｔｈ１－３」という第１閾値Ｔｈ１が対応付けられ、「Ｔｈ２－１」、「Ｔｈ２－２」、「Ｔｈ２－３」という第２閾値Ｔｈ２が対応付けられている。また、温度情報Ｃには、「Ｔ２－１」、「Ｔ２－２」、「Ｔ２－３」という第２期間Ｔ２が対応付けられている。また、温度情報Ｃには、「Ａ２－１」、「Ａ２－２」、「Ａ２－３」という第２電力Ａ２が対応付けられ、「Ａ３－１」、「Ａ３－２」、「Ａ３－３」という第３電力Ａ３が対応付けられている。
例えば、第１閾値Ｔｈ１は、Ｔｈ１－１<Ｔｈ１－２<Ｔｈ１－３となるように定められている。これにより、電動モータ６の温度が高くなりやすい状況であるほど第１閾値Ｔｈ１が大きくなるので、第１切替制御が行われるタイミングが早まり、電動モータ６が過剰に発熱する前に回転速度を低下させ、又は、電動モータ６が過剰に発熱する状態を早く終了させることができる。また、第２閾値Ｔｈ２は、Ｔｈ２－１<Ｔｈ２－２<Ｔｈ２－３となるように定められている。これにより、電動モータ６の温度が高くなりやすい状況であるほど第２閾値Ｔｈ２が大きくなり、第３切替制御が行われて第３電力Ａ３に復帰するタイミングが遅れて、電動モータ６を冷ます時間を長くすることができる。
また、第２電力Ａ２は、Ａ２－１>Ａ２－２>Ａ２－３となるように定められている。これにより、電動モータ６の温度が高くなりやすい状況であるほど第１期間Ｔ１における入力電力（第２電力Ａ２）が小さくなるので、第１期間Ｔ１において電動モータ６がより冷めやすいようにすることができる。また、第３電力Ａ３は、Ａ３－１>Ａ３－２>Ａ３－３となるように定められている。これにより、電動モータ６の温度の過剰な上昇の抑制と、チェンソー１の動作継続の認識のしやすさとのバランスをとることができる。
第２期間Ｔ２は、Ｔ２－１>Ｔ２－２>Ｔ２－３となるように定められている。これにより、電動モータ６の温度が高くなりやすい状況であるほど第２期間Ｔ２が短くなるため、電動モータ６への入力電力が停止されやすくなり、電動作業機の作業ペースが低下するため、電動モータ６の過剰な発熱による故障が起こりにくいようにすることができる。
作業をする上では電動モータ６による駆動力は大きいほどよいが、切断ツール８への負荷により回転速度が低下したときは過剰な発熱の原因になる。そこで、上記のとおり、温度情報に基づき第１パラメータを変化させることで、なるべく駆動力を大きくしつつ、温度が高くなりすぎそうな状況では、駆動力を抑えて発熱を抑制することができる。言い換えると、電動モータ６の発熱の抑制と、電動モータ６が生じさせる駆動力のバランスをとることができる。
（３）バッテリの残量
電動モータ６は、バッテリ４から供給される電力で作動する。モータ制御部１３は、バッテリ４の残量（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）に応じて、電動モータ６の回転速度の制御に用いる第２パラメータを変化させてもよい。バッテリの残量は、例えば、バッテリの残容量又は充電率によって表される。第２パラメータには、例えば、第１閾値Ｔｈ１、第２閾値Ｔｈ２、第１期間Ｔ１、第２期間Ｔ２、第２電力Ａ２又は第３電力Ａ３が含まれる。
モータ制御部１３は、バッテリ４から、バッテリ４の残量を示す残量情報を取得する。残量情報は、例えば、０％から１００％までの数値でバッテリ４の残量を示す情報である。モータ制御部１３は、バッテリ４の残量情報と、各第２パラメータとを対応付けた第２テーブルを用いて第２パラメータを変化させる。
図７は、第２テーブルの一例を示す図である。図７の例では、「Ｄ１未満」、「Ｄ１以上Ｄ２未満」、「Ｄ２以上」という残量情報Ｄが示されている。残量情報Ｄには、図６に示す第１閾値Ｔｈ１、第２閾値Ｔｈ２、第２期間Ｔ２、第２電力Ａ２又は第３電力Ａ３と同様の値がそれぞれ対応付けられている。
例えば、第１閾値Ｔｈ１は、Ｔｈ１－１>Ｔｈ１－２>Ｔｈ１－３となるように定められている。これにより、バッテリ４の残量が少ない状況であるほど第１閾値Ｔｈ１が大きくなるので、第１切替制御が行われるタイミングが早まり、電力の消費量が減って電動モータ６の作動時間を伸ばすことができる。また、第２閾値Ｔｈ２は、Ｔｈ２－１>Ｔｈ２－２>Ｔｈ２－３となるように定められている。これにより、バッテリ４の残量が少ない状況であるほど第２閾値Ｔｈ２が大きくなり、第３切替制御が行われて第３電力Ａ３に復帰するタイミングが遅れて、バッテリ４の残量を温存することができる。
また、第２期間Ｔ２は、Ｔ２－１<Ｔ２－２<Ｔ２－３となるように定められている。これにより、バッテリ４の残量が少ない状況であるほど入力電力が停止されやすくなり、使用中に電力切れで電動モータ６が急に停止することを起こりにくくすることができる。
また、第２電力Ａ２は、Ａ２－１<Ａ２－２<Ａ２－３となるように定められている。これにより、バッテリ４の残量が少ない状況であるほど第１期間Ｔ１における入力電力（第２電力Ａ２）が小さくなるので、第１期間Ｔ１における電力の消費を抑えることができる。また、第３電力Ａ３は、Ａ３－１<Ａ３－２<Ａ３－３となるように定められている。これにより、電動モータ６の電力消費の抑制と、チェンソー１の動作継続の認識のしやすさとのバランスをとることができる。
作業をする上では電動モータ６による駆動力は大きいほどよいが、バッテリ４の残量が少ない状況では作動時間をより短くする原因になる。そこで、上記のとおり、残量情報Ｄに基づき第２パラメータを変化させることで、なるべく駆動力を大きくしつつ、バッテリ４の残量が少ない状況では、駆動力を抑えて消費電力を減らすことができる。言い換えると、電動モータ６の駆動力と作動時間とのバランスをとることができる。
（４）作業対象の硬さ
作業対象が硬いほど、切断ツール８への負荷が大きくなりやすい。そして、切断ツール８への負荷が大きいほど、切断ツール８及び電動モータ６の回転速度が低下して、電動モータ６が発熱しやすくなる。そこで、モータ制御部１３は、作業対象の硬さを判定し、判定した硬さに基づいて、モータの回転速度の制御に用いる第３パラメータを変化させてもよい。
モータ制御部１３は、例えば、第２切替制御が行われてから第３切替制御が行われるまでの時間（以下「制御間時間」と言う）の履歴に基づいて作業対象の硬さを判定する。制御間時間は、一度低下させた回転速度が再び第２閾値Ｔｈ２以上になるまで増加するのに要する時間であり、切断ツール８への負荷が小さいほど短くなる。作業対象が硬いほど切断ツール８への負荷が大きくなるから、制御間時間が長いほど作業対象が硬いことを示し、制御間時間が短いほど作業対象が柔らかいことを示す。モータ制御部１３は、この関係を用いて、作業対象の硬さを判定する。
第３パラメータには、第１閾値Ｔｈ１、第２閾値Ｔｈ２、第２電力Ａ２又は第３電力Ａ３が含まれる。モータ制御部１３は、制御間時間と、作業対象の硬さと、各第３パラメータとを対応付けた第３テーブルを用いて第３パラメータを変化させる。
図８は、第３テーブルの一例を示す図である。図８の例では、「Ｅ１未満」、「Ｅ１以上Ｅ２未満」、「Ｅ２以上」という制御間時間Ｅに、「柔らかい」、「中間」、「硬い」という作業対象の硬さが対応付けて示されている。作業対象の硬さには、図６に示す第１閾値Ｔｈ１、第２閾値Ｔｈ２、第２期間Ｔ２、第２電力Ａ２又は第３電力Ａ３と同様の値がそれぞれ対応付けられている。
前述したように、作業対象が硬いほど、切断ツール８の負荷が高まったときに、電動モータ６の温度が高くなりやすい。従って、第３テーブルでは、図６に示す第１テーブルと同様の大小関係を示すように各第３パラメータが定められていればよい。例えば、第１閾値Ｔｈ１であれば、Ｔｈ１－１<Ｔｈ１－２<Ｔｈ１－３となるように定められていればよい。これにより、図６の例と同様に、電動モータ６の温度の過剰な上昇の抑制と、チェンソー１の動作継続の認識のしやすさとのバランスをとることができる。
（５）停止回数
例えば作業者が切断ツール８を作業対象に強く押し付ける傾向にあると、第２期間Ｔ２において回転速度が第２閾値Ｔｈ２以上に至らず、図３に示すＡ１８の動作（電動モータ６への電力の入力停止）が行われて切断ツール８が停止しやすくなる。そこで、モータ制御部１３は、切断ツール８が停止した回数に基づいて、電動モータ６の回転速度の制御に用いる第４パラメータを変化させてもよい。第４パラメータには、第１閾値Ｔｈ１、第２閾値Ｔｈ２、第２電力Ａ２又は第３電力Ａ３が含まれる。
モータ制御部１３は、切断ツール８の停止回数を記憶しておき、Ａ１８の動作を行う度に、記憶している停止回数に１を加算する処理を行う。モータ制御部１３は、そうして記憶する切断ツール８の停止回数と、各第４パラメータとを対応付けた第４テーブルを用いて第４パラメータを変化させる。
図９は、第４テーブルの一例を示す図である。図９の例では、「Ｆ１未満」、「Ｆ１以上Ｆ２未満」、「Ｆ２以上」という停止回数Ｆが示されている。停止回数Ｆには、図６に示す第１閾値Ｔｈ１、第２閾値Ｔｈ２、第２期間Ｔ２、第２電力Ａ２又は第３電力Ａ３と同様の値がそれぞれ対応付けられている。
切断ツール８の停止回数Ｆが多いほど、作業中に切断ツール８の負荷が高い状態が多い傾向にあるので、電動モータ６の温度も高い状態が多い傾向になる。従って、第５テーブルでは、図６に示す第１テーブルと同様の大小関係を示すように各第５パラメータが定められていればよい。例えば、第１閾値Ｔｈ１であれば、Ｔｈ１－１<Ｔｈ１－２<Ｔｈ１－３となるように定められていればよい。これにより、図６の例と同様に、電動モータ６の温度の過剰な上昇の抑制と、チェンソー１の動作継続の認識のしやすさとのバランスをとることができる。
（６）省電力モード
チェンソー１は、省電力モードを備えている場合がある。その場合、モータ制御部１３は、切断ツール８を通常の消費電力で駆動させる第１モードと、第１モードよりも少ない消費電力で切断ツール８を駆動させる第２モードとにより、電動モータ６を制御する。そして、モータ制御部１３は、第２モードの場合、第１モードの場合よりも第３電力Ａ３を少なくする。
図１０は、電動モータ６の入力電力の変化の一例を示すグラフである。図１０の例では、図４に示す入力電力の変化が黒丸を結んだ折れ線Ａ１０１で示されている。この折れ線Ａ１０１は、第１モードでの入力電力の変化を示すものとする。そして、図１０では、第２モードでの入力電力の変化を折れ線Ａ１０２が示している。
第１モードにおいては、実施形態で述べたように、第２期間Ｔ２の入力電力を第３電力Ａ３とすることで、切断ツール８に駆動力を与え、作業者にまだ電動モータ６が停止していないことを認識させることができるようにしていた。
ここで、第２モードにおいて、第２切替制御により第１モードと同じ第３電力Ａ３に切り替えた場合、作業者は、第１モードでの作業時と同じ手応えになるため、このあと第１モードと第２モードのどちらに戻るのかを迷うことが起こりうる。図１０の例では、第２モードの場合、第１モードの場合よりも第３電力Ａ３を少なくしているので、第２切替制御のあとの手応えが第１モードと第２モードとで異なる。その結果、作業者は、作業時に現在のモードがどちらなのかを迷いにくいようにすることができる。
<付記>
さらに、次に記載の各態様で提供されてもよい。
（１）電動作業機であって、モータ、操作部、作業部及び制御部を備え、前記作業部は、前記モータにより駆動されて作業対象に作用し、前記操作部は、作業者によって操作され、前記制御部は、前記操作部への操作量を示す操作信号を受信した場合、前記モータへの入力可能な最大電力を第１電力に制御し、前記作業部への負荷で前記モータの回転速度が第１閾値未満になった場合、前記最大電力を前記第１電力より小さい第２電力に切り替える第１切替制御を行い、前記第１切替制御から第１期間が経過した場合、前記最大電力を前記第２電力より大きい第３電力に切り替える第２切替制御を行い、前記第２切替制御を実施したあとに前記モータの回転速度が第２閾値以上になった場合、前記最大電力を前記第１電力に切り替える第３切替制御を行う、もの。
このような態様によれば、モータの発熱を抑制することができる。
（２）上記（１）に記載の電動作業機において、前記第３電力は、前記第１電力よりも小さい、もの。
このような態様によれば、安全に作業を継続することができる。
（３）上記（１）又は（２）に記載の電動作業機において、前記制御部は、前記第２切替制御から前記モータの回転速度が第２閾値以上になる前に第２期間が経過した場合は、前記モータへの電力の入力を停止させる、もの。
このような態様によれば、作業部の負荷が解消しなくとも過剰な発熱を防ぐことができる。
（４）上記（１）～（３）のいずれか１つに記載の電動作業機において、前記制御部は、前記モータの温度の状態を示す温度情報を取得し、取得した前記温度情報に基づいて、前記モータの回転速度の制御に用いる第１パラメータを変化させ、前記第１パラメータには、前記第１閾値、前記第２閾値、前記第２電力又は前記第３電力が含まれる、もの。
このような態様によれば、モータの発熱の抑制と駆動力のバランスをとることができる。
（５）上記（１）～（４）のいずれか１つに記載の電動作業機において、前記モータは、バッテリから供給される電力で作動し、前記制御部は、前記バッテリの残量に基づいて、前記モータの回転速度の制御に用いる第２パラメータを変化させ、前記第２パラメータには、前記第１閾値、前記第２閾値、前記第２電力又は前記第３電力が含まれる、もの。
このような態様によれば、モータの駆動力と作動時間のバランスをとることができる。
（６）上記（１）～（５）のいずれか１つに記載の電動作業機において、前記制御部は、前記第２切替制御が行われてから前記第３切替制御が行われるまでの時間の履歴に基づいて前記作業対象の硬さを判定し、判定した前記硬さに基づいて、前記モータの回転速度の制御に用いる第３パラメータを変化させ、前記第３パラメータには、前記第１閾値、前記第２閾値、前記第２電力又は前記第３電力が含まれる、もの。
このような態様によれば、モータの発熱の抑制と駆動力のバランスをとることができる。
（７）上記（１）～（６）のいずれか１つに記載の電動作業機において、前記制御部は、前記作業部が停止した回数に基づいて、前記モータの回転速度の制御に用いる第４パラメータを変化させ、前記第４パラメータには、前記第１閾値、前記第２閾値、前記第２電力又は前記第３電力が含まれる、もの。
このような態様によれば、モータの発熱の抑制と駆動力のバランスをとることができる。
（８）上記（１）～（７）のいずれか１つに記載の電動作業機において、前記制御部は、前記作業部を通常の消費電力で駆動させる第１モードと、前記第１モードよりも少ない消費電力で前記作業部を駆動させる第２モードとにより前記モータを制御し、前記第２モードの場合、前記第１モードの場合よりも前記第３電力を少なくする、もの。
このような態様によれば、作業時に現在のモードを迷いにくいようにすることができる。
もちろん、この限りではない。
また、上述した実施形態及び変形例を任意に組み合わせて実施するようにしてもよい。
最後に、本発明に係る種々の実施形態を説明したが、これらは、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
１ ：チェンソー
２ ：本体部
３ ：トリガ
４ ：バッテリ
５ ：インバータ
６ ：電動モータ
７ ：出力シャフト
８ ：切断ツール
９ ：送風ファン
１０ ：制御ユニット
１１ ：メモリ
１２ ：回転速度検出部
１３ ：モータ制御部
２１ ：フロントハンドル
２２ ：リヤハンドル
２３ ：吸気部
２４ ：排気部
３１ ：レバー
３２ ：信号生成部

Claims (8)

  1. 電動作業機であって、
    モータ、操作部、作業部及び制御部を備え、
    前記作業部は、前記モータにより駆動されて作業対象に作用し、
    前記操作部は、作業者によって操作され、
    前記制御部は、
    前記操作部への操作量を示す操作信号を受信した場合、前記モータへの入力可能な最大電力を第１電力に制御し、
    前記作業部への負荷で前記モータの回転速度が第１閾値未満になった場合、前記最大電力を前記第１電力より小さい第２電力に切り替える第１切替制御を行い、
    前記第１切替制御から第１期間が経過した場合、前記最大電力を前記第２電力より大きい第３電力に切り替える第２切替制御を行い、
    前記第２切替制御を実施したあとに前記モータの回転速度が第２閾値以上になった場合、前記最大電力を前記第１電力に切り替える第３切替制御を行う、もの。
  2. 請求項１に記載の電動作業機において、
    前記第３電力は、前記第１電力よりも小さい、もの。
  3. 請求項１に記載の電動作業機において、
    前記制御部は、前記第２切替制御から前記モータの回転速度が第２閾値以上になる前に第２期間が経過した場合は、前記モータへの電力の入力を停止させる、もの。
  4. 請求項１に記載の電動作業機において、
    前記制御部は、前記モータの温度の状態を示す温度情報を取得し、取得した前記温度情報に基づいて、前記モータの回転速度の制御に用いる第１パラメータを変化させ、前記第１パラメータには、前記第１閾値、前記第２閾値、前記第２電力又は前記第３電力が含まれる、もの。
  5. 請求項１に記載の電動作業機において、
    前記モータは、バッテリから供給される電力で作動し、
    前記制御部は、前記バッテリの残量に基づいて、前記モータの回転速度の制御に用いる第２パラメータを変化させ、前記第２パラメータには、前記第１閾値、前記第２閾値、前記第２電力又は前記第３電力が含まれる、もの。
  6. 請求項１に記載の電動作業機において、
    前記制御部は、前記第２切替制御が行われてから前記第３切替制御が行われるまでの時間の履歴に基づいて前記作業対象の硬さを判定し、判定した前記硬さに基づいて、前記モータの回転速度の制御に用いる第３パラメータを変化させ、前記第３パラメータには、前記第１閾値、前記第２閾値、前記第２電力又は前記第３電力が含まれる、もの。
  7. 請求項１に記載の電動作業機において、
    前記制御部は、前記作業部が停止した回数に基づいて、前記モータの回転速度の制御に用いる第４パラメータを変化させ、前記第４パラメータには、前記第１閾値、前記第２閾値、前記第２電力又は前記第３電力が含まれる、もの。
  8. 請求項１に記載の電動作業機において、
    前記制御部は、前記作業部を通常の消費電力で駆動させる第１モードと、前記第１モードよりも少ない消費電力で前記作業部を駆動させる第２モードとにより前記モータを制御し、前記第２モードの場合、前記第１モードの場合よりも前記第３電力を少なくする、もの。
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