WO2016194535A1 - 電動工具 - Google Patents

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WO2016194535A1
WO2016194535A1 PCT/JP2016/063518 JP2016063518W WO2016194535A1 WO 2016194535 A1 WO2016194535 A1 WO 2016194535A1 JP 2016063518 W JP2016063518 W JP 2016063518W WO 2016194535 A1 WO2016194535 A1 WO 2016194535A1
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connection
phase
voltage
motor
windings
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Inventor
谷本　英之
栄二 中山
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日立工機株式会社
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    • H02P6/08—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
    • H02P6/085—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor in a bridge configuration

Definitions

  • the present invention relates to a power tool, and particularly to a power tool including a motor.
  • an AC / DC power tool that can be used for either a commercial power source or a secondary battery has been used as a motor drive source.
  • a motor in such an AC / DC power tool uses either the commercial power supply or the secondary battery as the specified input voltage (rated voltage), and when the specified input voltage is applied It is designed to obtain predetermined motor characteristics. For this reason, when either the commercial power source or the secondary battery having a voltage different from the specified input voltage is used as a drive source, there is a problem that predetermined motor characteristics cannot be obtained. In other words, there is a problem that the motor characteristics change between drive sources having different voltages.
  • a first stator provided with a first stator winding for commercial power supply a second stator provided with a second stator winding for a secondary battery
  • an electric blower provided with a motor unit having Patent Document 1
  • the motor characteristics and the voltage of the secondary battery when the voltage of the commercial power source is applied to the first stator winding (when the commercial power source is driven) are applied to the second stator.
  • the motor characteristics are substantially the same, so that changes in the motor characteristics between drive sources with different voltages are suppressed.
  • the change in motor characteristics is suppressed between when the commercial power source is driven and when the secondary battery is driven, but the first and second stators, that is, two stators are used. For this reason, the size of the motor unit is increased, and as a result, there is a problem that the electric blower itself (the electric tool itself) is increased in size.
  • an object of the present invention is to provide an electric tool that can suppress a change in motor characteristics between drive sources having different voltages and can suppress an increase in size of the electric tool itself.
  • the present invention provides a motor having a stator around which a plurality of windings are wound, a rotor rotatable with respect to the stator, an output unit driven by the rotation of the rotor, and the motor
  • a power source connecting portion connectable to an external power source serving as a driving source of the power source, power source voltage detecting means for detecting the voltage of the external power source connected to the power source connecting portion, and between the windings according to the voltage of the external power source
  • a connection changing means for changing the connection method.
  • the connection method between the plurality of windings wound around the stator can be changed in accordance with the voltage of the external power source (drive source) connected to the power source connecting portion. That is, an appropriate connection method for obtaining predetermined motor characteristics can be selected in accordance with the voltage connected to the power supply connection unit. Thereby, the change of the motor characteristic between the external power supplies (between drive power supplies) from which a voltage differs can be suppressed. Further, according to such a configuration, in order to suppress a change in motor characteristics between a plurality of external power supplies having different voltages, a stator wound with a stator winding corresponding to each of the plurality of external power supplies is provided. It is not necessary to prepare, and the enlargement of the power tool itself can be suppressed.
  • the power supply connection section preferably includes an AC connection terminal section connectable to an AC external power supply and a DC connection terminal section connectable to a DC external power supply.
  • an AC external power source and a DC external power source can be used as the external power source.
  • work can be performed by using the DC external power supply, and the workability of the electric tool can be improved.
  • connection changing means change the connection method between the windings according to the voltage of the AC external power supply connected to the AC connection terminal.
  • connection method between the windings can be changed according to the voltage of the AC external power supply connected to the AC connection terminal portion, the predetermined motor characteristics are determined according to the voltage of the AC external power supply. It is possible to select an appropriate connection method for obtaining the above. Thereby, the change of the motor characteristic between the external power supplies (between drive power supplies) from which a voltage differs can be suppressed.
  • connection changing means preferably changes the connection method between the windings according to the voltage of the DC external power supply connected to the DC connection terminal.
  • connection method between the windings can be changed according to the voltage of the DC external power supply connected to the DC connection terminal portion, the predetermined motor characteristics are determined according to the voltage of the DC external power supply. It is possible to select an appropriate connection method for obtaining the above. Thereby, the change of the motor characteristic between the external power supplies (between drive power supplies) from which a voltage differs can be suppressed.
  • the motor is an n-phase motor, and each of the n-phase includes two or more of the plurality of windings, and the connection changing means is arranged between the windings in the same phase. It is preferable to change the connection method.
  • connection change means changes this connection system between serial connection and parallel connection.
  • this connection change means changes this connection system between serial connection, parallel connection, and series-parallel connection.
  • the motor characteristics can be finely adjusted by changing the voltage applied to the motor after changing the connection method to suppress the change in the motor characteristics between the external power supplies having different voltages. it can. Thereby, the change of the motor characteristic between the external power supplies with different voltages can be further suppressed.
  • the voltage based on the external power supply can be changed with a simple configuration.
  • the electric tool of the present invention it is possible to provide an electric tool capable of suppressing a change in motor characteristics between external power sources having different voltages and suppressing an increase in size of the electric tool itself.
  • FIG. 1 is a circuit diagram including a block diagram showing an electrical configuration of a tabletop circular saw according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a state in which the respective windings are connected in series.
  • FIG. 2 shows a circuit diagram which shows the connection state of four U-phase windings, four V-phase windings, and four W-phase windings of the tabletop circular saw according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a state in which the windings are connected in parallel. It is a figure which shows the peak value of the electric current which flows into the inverter circuit part of the desk circular saw by the 1st Embodiment of this invention, and a motor, When (a) drives a motor with a commercial power source, (b) The case where the motor is driven by the battery pack is shown. It is a figure which shows the peak value of the electric current which flows into the inverter circuit part and motor in the conventional electric tool, (a) is a case where a motor is driven with a commercial power source, (b) is a case where a motor is driven with a battery pack. Show.
  • FIG. 1 shows a flowchart which shows the drive control flow by the calculating part of the desk circular saw by the 1st Embodiment of this invention. It is a right view which shows the motor board
  • Fig. 2 shows a state in which the respective windings are connected in series.
  • Fig. 1 shows a right view which shows the motor board
  • FIG. 2 shows a state in which the windings are connected in parallel. It is a circuit diagram which shows the connection state of four U-phase windings, four V-phase windings, and four W-phase windings of the tabletop circular saw according to the third embodiment of the present invention. Fig. 2 shows a state in which the respective windings are connected in series. It is a circuit diagram which shows the connection state of four U-phase windings, four V-phase windings, and four W-phase windings of the tabletop circular saw according to the third embodiment of the present invention. Fig. 2 shows a state in which the respective windings are in series-parallel connection.
  • a tabletop circular saw 1 which is an example of an electric power tool according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is defined as an upward direction, a downward direction as a downward direction, a front direction as a forward direction, and a rear direction as a backward direction. Further, when the desktop circular saw 1 is viewed from behind, the left is defined as the left direction and the right is defined as the right direction.
  • the base 21 has a structure that can be placed on a floor surface or the like, and has a substantially rectangular shape in plan view.
  • the turntable 22 is embedded in the base 21.
  • the upper surface of the turntable 22 is flush with the upper surface of the base 21.
  • the upper surface of the base portion 2 is formed together with the upper surface of the base 21 so that the workpiece W can be placed thereon.
  • the turntable 22 is configured to be rotatable with respect to the base 21 via a rotation shaft orthogonal to the upper surface thereof. When the turntable 22 is rotated, the cutting unit 3 and the cutting unit support unit 4 are configured to rotate integrally with the turntable 22.
  • the cutting portion support portion 4 includes a tilt shaft 41, a holder 42, two guide bars 43, a slider 44, and a hinge 45.
  • the tilt shaft 41 is an axis extending in the front-rear direction supported substantially parallel to the upper surface of the turntable 22 at the rear end portion of the turntable 22.
  • the holder 42 is a portion extending in the vertical direction, and is provided so as to be tiltable with respect to the turntable 22 via a tilting shaft 41.
  • the holder 42 can be tilted by a predetermined angle in a left direction and a right direction in a front view from a posture perpendicular to the upper surface of the turntable 22 and can be fixed at a desired rotation position in a tiltable range. .
  • the circular saw blade 32C is also fixed at the same inclination angle, and so-called inclination cutting is possible.
  • Each of the two guide bars 43 extends from the upper part of the holder 42 in the forward direction substantially parallel to each other.
  • the slider 44 is inserted through the two guide bars 43 and is slidable in the front-rear direction with respect to the two guide bars 43.
  • the hinge 45 connects the cutting portion 3 to the slider 44 so as to be swingable. By sliding the slider 44 in the front-rear direction with respect to the two guide bars 43, the cutting portion 3 moves in the front-rear direction integrally with the slider 44.
  • the cutting unit 3 rotatably supports the circular saw blade 32 ⁇ / b> C, and includes a cutting unit case 31, a saw blade case 32, and a battery mounting unit 33.
  • the cutting part case 31 is rotatably connected to the slider 44 via a hinge 45, and is attached to the base part 2 so as to be swingable in a direction approaching and moving away from the base part 2.
  • the cutting part case 31 is urged upward by a spring provided around the hinge 45. Accordingly, unless an operating force is applied downward to the operation handle 31A provided at the front upper part of the cutting part case 31, the cutting part 3 is brought to the top dead center (state shown in FIG. 1) by a stopper provided around the hinge 45. It is regulated.
  • the operation handle 31A is provided with a trigger switch 31B for controlling the rotation and stop of the motor 5.
  • the motor 5, the rotation transmission mechanism 6, the motor board part 7, and the control board part 8 are accommodated in the cutting part case 31.
  • the output shaft 32A is a shaft extending in the left-right direction, and is rotatably supported by the saw blade case 32.
  • a circular saw blade 32C is attached to the output shaft 32A, and the circular saw blade 32C is rotated by the rotation of the output shaft 32A.
  • the output shaft 32A is an example of an output unit in the present invention.
  • the protective cover 32B is a member that covers a portion of the circular saw blade 32C that is not covered by the saw blade case 32, and is supported so as to be rotatable along the inner surface of the saw blade case 32.
  • the protective cover 32B is rotated in a direction to expose the circular saw blade 32C by a link mechanism (not shown) and can cut the workpiece W. State.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional front view showing the inside of the cutting part case 31.
  • the motor 5, the rotation transmission mechanism 6, the motor board part 7, and the control board part 8 are accommodated in a portion extending in the left-right direction of the cutting part case 31.
  • the motor 5 includes a rotating shaft 51, a rotor 52, and a stator 53.
  • the rotary shaft 51 is a shaft extending in the front-rear direction that is rotatably supported by the cutting portion case 31 and outputs a rotational driving force.
  • the left end portion of the rotation shaft 51 is connected to the rotation transmission mechanism 6, and the rotational driving force of the rotation shaft 51 is transmitted to the rotation transmission mechanism 6.
  • a fan 51 ⁇ / b> A is coaxially provided on the right side of the connection portion of the rotation shaft 51 with the rotation transmission mechanism 6. *
  • the rotation transmission mechanism 6 is a mechanism that transmits the rotational force of the rotation shaft 51 to the output shaft 32A, and is provided on the left side of the fan 51A.
  • the circular saw blade 32C is rotated by the rotation of the output shaft 32A to which the rotational force of the rotary shaft 51 is transmitted, and the work becomes possible.
  • the three Hall elements 73 are arranged on the left side surface of the circular substrate 71 at intervals of about 60 ° in the circumferential direction, and face the right side surface of the rotor 52.
  • the control board unit 8 includes a control board 81 disposed below the motor 5 and six FETs 81A to 81F.
  • the control board 81 has a substantially rectangular shape when viewed from the front, and six FETs 81A to 81F, a rectifier circuit 82 to be described later, and the like are mounted on the front surface thereof.
  • the AC connection terminal unit 10 is provided at the tip of the power cord 24.
  • the AC positive terminal 10a and the AC negative terminal 10b connected to the commercial power source P are connected. I have.
  • the voltage of the commercial power supply P is 100 V (effective value).
  • the AC plus terminal 10 a and the AC minus terminal 10 b are connected to the inverter circuit unit 83 via the rectifier circuit 82.
  • the commercial power source P is an example of an external power source and an AC external power source in the present invention.
  • the AC connection terminal portion 10 is an example of a power supply connection portion in the present invention.
  • the current detection circuit 84 takes in the voltage drop value of the current detection resistor 84A connected between the rectifier circuit 82 and the inverter circuit unit 83, detects the current flowing through the motor 5, that is, the FETs 81A to 81F, and This is a circuit for outputting a signal indicating a current value (current value signal) to the calculation unit 91.
  • the voltage detection circuit 85 is connected between the rectifier circuit 82 and the inverter circuit unit 83, detects the voltage applied to the motor 5, that is, the voltage of the drive source (commercial power supply P or battery pack S), This is a circuit that outputs a signal (voltage value signal) indicating the voltage value of the applied voltage to the calculation unit 91.
  • the voltage detection circuit 85 is an example of the power supply voltage detection means in the present invention.
  • the relay drive circuit 89 is a circuit that outputs an ON signal or an OFF signal to each of the nine relays 72 in accordance with a switching signal (described later) output from the calculation unit 91.
  • the calculation unit 91 is a diagram for storing a processing program used for driving control of the motor 5, a central processing unit (CPU) (not shown) that performs calculation based on various data, and the processing program, various data, various threshold values, and the like.
  • CPU central processing unit
  • a ROM (not shown) and a RAM (not shown) for temporarily storing data are mainly provided.
  • the arithmetic unit 91 Based on the rotational position signal input from the rotor position detection circuit 87, the arithmetic unit 91 forms a drive signal for alternately switching the predetermined FETs 81A to 81F, and sends the drive signal to the control signal output circuit 90. Output.
  • a predetermined winding portion among the U-phase winding portion 54, the V-phase winding portion 55, and the W-phase winding portion 56 is energized alternately to rotate the rotor 52 in a predetermined rotation direction.
  • the drive signal for controlling the FETs 81A to 81F connected to the negative power supply side is output as a pulse width modulation signal (PWM drive signal).
  • the PWM drive signal is a signal that can change the ratio (duty ratio) of the signal output duration in the switching period (predetermined time) for turning on / off the FET.
  • operation unit 91 outputs a switching signal for switching the connection method of the windings in each phase of motor 5 to relay drive circuit 89.
  • a method for connecting windings in each phase of the motor 5 will be described later.
  • the calculation unit 91 is an example of a connection changing unit and a voltage changing unit in the present invention.
  • the motor 5 is a three-phase brushless DC motor including a rotor 52 and a stator 53.
  • the rotor 52 includes two sets of permanent magnets each having a north pole and a south pole, and three hall elements 73 are arranged at positions facing the permanent magnets.
  • the stator 53 includes a U-phase winding portion 54, a V-phase winding portion 55, and a W-phase winding portion 56 that are star-connected. Specifically, a U-phase neutral point connection point 54 a of the U-phase winding part 54, a V-phase neutral point connection point 55 a of the V-phase winding part 55, and a W-phase neutral point connection of the W-phase winding part 56. Each of the points 56a is connected to the neutral point 5a.
  • the U-phase power supply side connection point 54b of the U-phase winding part 54, the V-phase power supply side connection point 55b of the V-phase winding part 55, and the W-phase power supply side connection point 56b of the W-phase winding part 56 are respectively The inverter circuit unit 83 is connected.
  • the U-phase winding section 54 includes four U-phase windings 54A to 54D.
  • the four U-phase windings 54A to 54D have the same number of turns and are connected via a switching contact 72A of the relay 72.
  • the four U-phase windings 54A to 54D are connected to each other by three relays 72, that is, six switching contacts 72A.
  • the ON signal is input to each switching signal input section of the three relays 72
  • the four U-phase windings 54A to 54D are connected to each other in series, and the OFF signal is input.
  • the four U-phase windings 54A to 54D are configured to be switchable between a series connection state and a parallel connection state.
  • FIG. 6 is a circuit diagram showing the U-phase winding 54, and shows a state in which the U-phase windings 54A to 54D are connected in series.
  • connection configuration of the U-phase windings 54A to 54D of the U-phase winding portion 54 and the six switching contacts 72A (three relays 72) and the switching of the wiring system in the U-phase winding portion 54 are described in detail. explain.
  • one end of the U-phase winding 54A is connected to the U-phase power supply side connection point 54b, and the other end is connected to the common connection point 72c of the switching contact 72A.
  • Both ends of the U-phase winding 54B are connected to common connection points 72c of two switching contacts 72A different from the switching contact 72A connected to the U-phase winding 54A.
  • Both ends of the U-phase winding 54C are two switching contacts 72A different from the switching contact 72A connected to the U-phase winding 54A and the two switching contacts 72A connected to the U-phase winding 54B.
  • Each common connection point 72c is connected.
  • One end of the U-phase winding 54D is connected to the common connection point 72c of the remaining switching contact 72A, and the other end is connected to the U-phase neutral point connection point 54a.
  • the first connection point 72a of the switching contact 72A connected to the other ends of the U-phase windings 54A, 54B and 54C is connected to the U-phase neutral point connection point 54a, and the U-phase windings 54B, 54C.
  • the 1st connection point 72a of 72 A of switching contacts connected to the end of 54D is connected to the U-phase power supply side connection point 54b.
  • the second connection point 72b of the switching contact 72A connected to the other end of the U-phase winding 54A is connected to the second connection point 72b of the switching contact 72A connected to one end of the U-phase winding 54B.
  • the second connection point 72b of the switching contact 72A connected to the other end of the U-phase winding 54B is connected to the second connection point 72b of the switching contact 72A connected to one end of the U-phase winding 54C.
  • the second connection point 72b of the switching contact 72A connected to the other end of the U-phase winding 54C is connected to the second connection point 72b of the switching contact 72A connected to one end of the U-phase winding 54D.
  • the V-phase winding portion 55 and the W-phase winding portion 56 are each provided with four V-phase windings 55A to 55D, 4 as well as the U-phase winding portion 54, respectively.
  • the W-phase windings 56A to 56D are connected, and the V-phase windings 55A to 55D are connected to each other by three relays 72 so as to be switchable in series and in parallel.
  • the three relays 72 are connected to each other so as to be able to switch between serial and parallel connections.
  • the V-phase windings 55A to 55D are wound around the V-phase slot, and the W-phase windings 56A to 56D are wound around the W-phase slot.
  • FIG. 7 and 8 are circuit diagrams showing the connection states of the U-phase windings 54A to 54D, the V-phase windings 55A to 55D, and the W-phase windings 56A to 56D.
  • FIG. FIG. 8 shows a state in which the windings are connected in series
  • FIG. 8 shows a state in which the windings are connected in parallel in each phase. Since the connection configuration in the U-phase winding portion 54, the connection configuration in the V-phase winding portion 55, and the connection configuration in the W-phase winding portion 56 are the same, the connection in the V-phase winding portion 55 is the same. The description of the configuration and the connection configuration in the W-phase winding unit 56 is omitted.
  • the wiring connection method in each phase can be switched. . Specifically, by outputting ON signals to the switching signal input sections of the nine relays 72, as shown in FIG. 7, the U-phase windings 54A to 54D and the V-phase windings 55A to 55A to The 55D and W-phase windings 56A to 56D can be connected in series with each other in each phase. Further, by outputting an OFF signal to each switching signal input section of the nine relays 72, as shown in FIG.
  • the phase windings 56A to 56D can be connected in parallel within each phase. In other words, by switching the signal output to the switching signal input section of each of the nine relays 72 between the ON signal and the OFF signal, the connection system within the same phase is connected in series (FIG. 7) and in parallel. (FIG. 8).
  • the U-phase windings 54A to 54D, the V-phase windings 55A to 55D, and the W-phase windings 56A to 56D are examples of a plurality of windings in the present invention.
  • the calculation unit 91 includes a U-phase winding unit 54, a V-phase Control is performed to switch the connection method in each phase of the winding section 55 and the W-phase winding section 56.
  • the motor characteristics that is, motor current-torque characteristics, motor current-rotational speed characteristics, and motor current-output characteristics are the sum of the magnetic forces generated by the windings wound in one slot (in this embodiment, one The total magnetic force generated by the four windings wound in the slots of the above. Also, the magnetic force generated by one winding depends on the current flowing in one winding. Furthermore, when the number of windings is constant, the current flowing in one winding depends on the voltage applied to both ends of the one winding.
  • the connection method of the windings in the same phase is switched between series connection and parallel connection, so that one winding is used when driving with the commercial power supply P.
  • the voltage applied to both ends of the wire (commercial both-end voltage) and the voltage applied to both ends of one winding (battery end voltage) when driven by the battery pack S are brought close to each other, and the motor between the two drive sources The change of the characteristic is suppressed.
  • duty control is used to finely adjust the both-end voltage at commercial time and the both-end voltage at battery time so that both drive sources can be adjusted. Changes in motor characteristics are further suppressed.
  • the calculation unit 91 when driving the motor 5 with the commercial power supply P, the calculation unit 91 has four windings in each phase of the U-phase winding unit 54, the V-phase winding unit 55, and the W-phase winding unit 56.
  • the wires are connected in series and the motor 5 is driven by the battery pack S, the wires are connected in parallel. Further, after that, when the motor 5 is driven by the commercial power source P, duty control is performed, and the voltage (effective value) of the commercial power source P is changed to finely adjust the commercial both-end voltage close to the both-end battery voltage.
  • both-end voltage for commercial use and the both-end voltage for battery in the present embodiment will be described.
  • a driving state in which the operation amount of the trigger switch 31B is maximum and no current is applied and current is supplied to the U-phase winding unit 54 and the V-phase winding unit 55 will be described as an example.
  • the voltage of the commercial power supply P is applied to the U-phase windings 54A to 54D and the V-phase windings 55A to 55D (eight windings having the same number of turns) connected in series when driven by the commercial power supply P. 100V (effective value) is applied. For this reason, the effective value of the voltage applied to both ends of one winding at the time of driving with the commercial power source P, that is, the voltage at one end of the commercial power supply P is approximately 12.5V.
  • the voltage of the battery pack S is applied to a circuit in which the U-phase windings 54A to 54D connected in parallel and the V-phase windings 55A to 55D connected in parallel are connected in series. A certain 20V is applied. For this reason, the voltage at both ends of the battery, that is, the voltage applied to both ends of one winding during driving with the battery pack S is approximately 10.0V. In this way, by switching the connection method according to the drive source, the both-end voltage at the time of commercial use is approximately 12.5 V, and the both-end voltage at the time of battery is approximately 10.0 V. The voltage applied to both ends can be brought close. Thereby, the change of the motor characteristic of the motor 5 between both drive sources can be suppressed.
  • the duty control is not performed and the operation amount of the trigger switch 31B is maximum.
  • the duty ratio is 100% under the duty control. It is the same as the driving state. For this reason, in the present embodiment, the duty ratio is set to 100% when there is no load driving and the operation amount of the trigger switch 31B is maximum, and the operation amount and the duty ratio are proportional to each other. When the operation amount is half of the maximum, duty control is performed with a duty ratio of 50%.
  • the calculation unit 91 switches the connection method to series connection and sets the commercial both-end voltage to approximately 12.5 V, and then performs duty control to be applied to the motor 5.
  • the effective value of the both-end voltage in the U-phase winding portion 54 and the V-phase winding portion 55 is about 10.0 V (peak voltage is 12.5 V). To do. Thereby, the commercial application voltage and the battery application voltage can be substantially matched, and the change in motor characteristics between the two drive sources can be further suppressed.
  • the duty ratio is lowered, so the operation amount of the trigger switch 31B is reduced.
  • the duty ratio is 80%.
  • the duty ratio is set to 80% when there is no load driving and the operation amount of the trigger switch 31B is maximum, and is proportional to the operation amount and the duty ratio. For example, when the operation amount is half of the maximum, duty control is performed with a duty ratio of 40%.
  • the operation amount of the trigger switch 31B when driven by the commercial power source P is the same as the operation amount of the trigger switch 31B when driven by the battery pack S, the commercial applied voltage And the applied voltage during battery match. Furthermore, in other words, the same torque or rotation speed is output if the operation amount of the trigger switch 31B is the same for any drive power source. Thereby, operability does not differ between both drive power supplies, and workability
  • the peak value of the current flowing through the inverter circuit unit 83 and the motor 5 can be reduced.
  • the inverter circuit part 83 and the motor 5 can be reduced in size.
  • a conventional power tool that reduces the effective value of the commercial power source to the voltage of the battery pack using only duty control in order to suppress changes in motor characteristics between the two drive sources.
  • the peak value is significantly larger than the peak value in the present embodiment, which leads to an increase in the size of the inverter circuit unit and the motor.
  • FIG. 9 is a diagram showing the peak value of the current flowing through the inverter circuit 83 and the motor 5 in the present embodiment when the input power to the motor 5 is 800 W.
  • FIG. 9A shows the commercial power supply P (effective When the motor 5 is driven at a value of 100 V), (b) shows the case where the motor 5 is driven by the battery pack S (20 V).
  • FIG. 10 is a diagram showing the peak value of the current flowing through the inverter circuit portion of the conventional electric tool and the motor when the input power to the motor is 800 W, and (a) is a commercial power supply (effective value 100 V). When the motor is driven, (b) shows the case where the motor is driven by the battery pack (20V).
  • FIG. 9A for convenience of explanation, a state in which the duty control is not performed after switching the connection method (after change) is shown.
  • the peak value of the current flowing through the inverter circuit unit 83 and the motor 5 when the desktop circular saw 1 according to the present embodiment is driven by the battery pack S (20V) is 40A. It has become.
  • the peak value of the current flowing through the inverter circuit unit and the motor when the conventional electric power tool is driven by the battery pack (20V) is 40A. Thus, there is no difference in the peak values of both tools in driving with the battery pack (20V).
  • the effective current flowing in the inverter circuit 83 and the motor 5 when the table-top circular saw 1 according to the present embodiment is driven by the commercial power source P (effective value 100 V). Both the value and the peak value are 8A.
  • the effective value of the current flowing through the motor is 40A, and the peak value is 200A.
  • the peak value in the desk circular saw 1 of the present embodiment is the peak value of the current flowing through the inverter circuit unit and the motor in the power tool using only the conventional duty control. It is about 12.5th. That is, according to the desktop circular saw 1 in the present embodiment, the peak value of the current flowing through the inverter circuit unit 83 and the motor 5 can be greatly reduced as compared with the conventional electric power tool. Even when the desktop circular saw 1 according to the present embodiment is driven by the commercial power supply P (effective value 100 V) and duty control is performed after changing the connection method, it is compared with the conventional electric tool described above. Thus, the peak value of the current flowing through the inverter circuit unit 83 and the motor 5 is greatly reduced.
  • a conventional electric tool configured to boost the voltage of the battery pack to the level of the commercial power supply is known. Since a circuit must be provided, the size of the power tool is increased. In this respect, in the present embodiment, since it is possible to suppress a change in motor characteristics between both drive sources without providing a large booster circuit, it is possible to suppress an increase in the size of the electric tool.
  • FIG. 11 is a flowchart showing a drive control flow of the calculation unit 91.
  • the calculation unit 91 starts drive control in step 101.
  • the drive control it is determined in step 102 whether or not the drive power supply (power supply voltage) is 100V.
  • the drive power supply power supply voltage
  • the commercial power source P is connected to the AC connection terminal unit 10.
  • the determination of the voltage of the drive power supply is made based on the voltage value signal output from the voltage detection circuit 85.
  • step 102 When it is determined in step 102 that the drive power supply is 100 V, that is, when it is determined that the commercial power supply P is connected to the AC connection terminal portion 10 (Yes in step 101), the U-phase winding 54A is determined in step 102. To 54D, V-phase windings 55A to 55D, and W-phase windings 56A to 56D are output to relay drive circuit 89 as switching signals for connecting the connection systems in each phase in series.
  • the relay drive circuit 89 to which the switching signal is input outputs an ON signal to each switching signal input portion of the nine relays 72. As a result, the four windings of each phase are connected in series with each other.
  • the table-top circular saw 1 has a switching circuit (not shown) that can selectively switch the driving power input to the inverter circuit unit 83.
  • the arithmetic unit 91 controls the switching circuit and switches the driving power source input to the inverter circuit unit 83 to the commercial power source P.
  • step 104 determines whether the drive power supply is 20V. In other words, it is determined whether or not the battery pack S is connected to the DC connection terminal portion 11. The determination of the voltage of the drive power supply is performed based on the voltage value signal output from the voltage detection circuit 85 as in step 102.
  • step 104 If it is determined in step 104 that the drive power supply is 20 V, that is, if it is determined that the battery pack S is connected to the DC connection terminal portion 11 (Yes in step 104), the U-phase winding 54A is determined in step 105. To 54D, V-phase windings 55A to 55D, and W-phase windings 56A to 56D are output to relay drive circuit 89 with a switching signal for parallel connection in each phase. The relay drive circuit 89 to which the switching signal is input outputs an OFF signal to each switching signal input portion of the nine relays 72. As a result, the four windings of each phase are connected in parallel to each other. In this case, the arithmetic unit 91 controls the switching circuit to perform switching with the battery pack S as the driving power source input to the inverter circuit unit 83.
  • Step 104 when the drive power supply is not 20 V (No in Step 104), the process returns to Step 102. That is, a standby state is repeated in which steps 102 and 104 are repeated until one of the power supplies is connected.
  • step 106 After the four windings of each phase are connected in series in step 103 or in parallel in step 105, it is determined in step 106 whether the trigger switch 31B is turned on. Whether or not the trigger switch 31B is turned on is determined by whether or not an operation amount signal is output from the operation amount detection circuit 86. If it is determined that the trigger switch 31B is not turned on (No in step 106), the process returns to step 102 and enters a standby state in which the processing from steps 102 to 105 is repeated until the trigger switch 31B is turned on.
  • the duty ratio is determined in accordance with the drive power supply in step 107, and the motor characteristics are finely adjusted.
  • the duty ratio is 100% when the drive power supply is 20V, and the duty ratio is 80% when the drive power supply is 100V.
  • the duty ratio corresponding to the operation amount of the trigger switch 31B is determined in step 108. That is, the duty ratio for constant rotation speed control is determined. Specifically, in this embodiment, since the rotational speed control is performed together with the duty control (fine adjustment) for matching the motor characteristics, in step 107, the constant rotational speed close to the target rotational speed corresponding to the operation amount signal is determined. A duty ratio for rotational speed control is determined.
  • step 109 driving of the motor 5 is started at the duty ratio in step 109.
  • the motor 5 is driven by the control signal output circuit 90 outputting a control signal to the FETs 81A to 81F based on the drive signal from the calculation unit 91.
  • the FETs 81A to 81F are sequentially switched by the control signal, and the winding portions to be energized among the U-phase winding portion 54, the V-phase winding portion 55, and the W-phase winding portion 56 are sequentially switched.
  • the rotor 52 rotates in a predetermined rotation direction, the rotational force is transmitted to the output shaft 32A via the rotation transmission mechanism 6, and the circular saw blade 32C rotates.
  • step 110 After the drive of the motor 5 is started, it is determined in step 110 whether or not the trigger switch 31B is OFF. When the trigger switch 31B is not OFF (No at Step 110), the driving of the motor 5 is continued while repeating Steps 109 and 110 until the trigger switch 31B is OFF.
  • Step 110 when it is determined that the trigger switch 31B is OFF (Yes in Step 110), the driving of the motor 5 is stopped in Step 111. After the drive of the motor 5 is stopped, the drive control of the motor 5 is terminated at step 112.
  • the table-top circular saw 1 includes the U-phase windings 54A to 54D, the V-phase windings 55A to 55D, and the W-phase winding 56A according to the voltage of the drive source.
  • the connection method between the lines 56A to 56D can be changed (switched). That is, an appropriate connection method for obtaining predetermined motor characteristics can be selected according to the voltage of the drive source.
  • the desk circular saw 1 since the desk circular saw 1 has the AC connection terminal part 10 connectable with the commercial power source P and the DC connection terminal part 11 connectable with the battery pack S, the commercial power source P and the drive source are provided.
  • the battery pack S can be used. Thereby, in a work place where there is no commercial power source P, work can be performed by using the battery pack S, and workability of the electric power tool can be improved.
  • the motor 5 is a three-phase motor, and each of the three phases has four windings (U-phase windings 54A to 54D, V-phase windings 55A to 55D, and W-phase windings).
  • the arithmetic unit 91 is configured to change the connection method between the windings in the same phase. In a three-phase motor, it is possible to suppress changes in motor characteristics between drive sources having different voltages.
  • the calculating part 91 of the desk circular saw 1 by this Embodiment is a structure which the calculating part 91 changes the connection system between windings between a serial connection and a parallel connection. Thereby, the change of the motor characteristic between two drive sources with different voltages (between the commercial power supply P and the battery pack S) can be suppressed.
  • the calculating part 91 changes the voltage (voltage output from the inverter circuit part 83) based on a drive source after change (switching) of a connection system, and applies it to the motor 5 by applying it to the motor 5.
  • the characteristics can be finely adjusted. Thereby, the change of the motor characteristic between drive sources with different voltages can be further suppressed.
  • the computing unit 91 of the tabletop circular saw 1 can change the voltage based on the drive source (the voltage output from the inverter circuit unit 83) by changing the duty ratio. According to such a configuration, the voltage based on the drive source can be changed with a simple configuration.
  • a tabletop circular saw 201 which is an example of an electric tool according to a second embodiment of the present invention, will be described with reference to FIGS.
  • symbol is attached
  • the tabletop circular saw 201 includes a motor board portion 207. Further, the DC connection terminal portion 11 of the tabletop circular saw 201 is configured so that the battery pack S (20V) and the battery pack D (40V, nominal voltage 36V battery pack) can be selectively connected (FIG. 1). .
  • the tabletop circular saw 201 does not have the AC connection terminal portion 10.
  • FIG. 12 is a right side view showing the motor board 207.
  • the battery pack D is an example of an external power source and a DC external power source in the present invention.
  • the motor board unit 207 has three relays 72.
  • the three relays 72 are arranged on the right side surface of the circular substrate 71 at intervals of approximately 120 ° in the circumferential direction.
  • the tabletop circular saw 201 includes a U-phase winding portion 254, a V-phase winding portion 255, and a W-phase winding portion 256 that are star-connected.
  • the winding section 254 includes two U-phase windings 254A and 254B
  • the V-phase winding section 255 includes two V-phase windings 255A and 255B
  • the W-phase winding section 256 includes two W-phase windings 256A and 256B.
  • FIGS. 13 and 14 are circuit diagrams showing connection states of the U-phase windings 254A and 254B, the V-phase windings 255A and 255B, and the W-phase windings 256A and 256B, and FIG. FIG. 14 shows a state where the windings are connected in series, and FIG. 14 shows a state where the windings are connected in parallel in each phase.
  • the two U-phase windings 254A and 254B have the same number of turns and are connected via a switching contact 72A of the relay 72. Specifically, the two U-phase windings 254A and 254B are connected to each other by one relay 72, that is, two switching contacts 72A. When the ON signal is input to the switching signal input portion of the one relay 72, the two U-phase windings 254A and 254B are connected in series with each other, and when the OFF signal is input, It is comprised so that it may be in the state connected in parallel. In other words, the two U-phase windings 254A and 254B are configured to be switchable between a series connection state and a parallel connection state. The two U-phase windings 254A and 254B are wound around the U-phase slot of the stator 53.
  • the V-phase winding portion 255 and the W-phase winding portion 256 have two V-phase windings 255 ⁇ / b> A and 255 ⁇ / b> B, similar to the U-phase winding portion 254.
  • Two W-phase windings 256A and 256B are provided, and the V-phase windings 255A and 255B are connected to each other by one relay 72 so that the series connection and the parallel connection can be switched, and the W-phase windings 256A and 256B are connected.
  • V-phase windings 255A and 255B are wound around the V-phase slot
  • W-phase windings 256A and 256B are wound around the W-phase slot. Since the connection configuration in the U-phase winding unit 254, the connection configuration in the V-phase winding unit 255, and the connection configuration in the W-phase winding unit 256 are the same, the connection in the V-phase winding unit 255 is the same. The description of the configuration and the connection configuration in the W-phase winding portion 256 is omitted.
  • connection configuration in the U-phase winding unit 254, the V-phase winding unit 255, and the W-phase winding unit 256 as described above, the wiring connection system in each phase can be switched. .
  • U-phase windings 254A and 254B V-phase windings 255A and 255B and W-phase windings 256A and 256B can be in series with each other in each phase.
  • U-phase windings 254A and 254B V-phase windings 255A and 255B, and W Phase windings 256A and 256B can be in parallel connection with each other within each phase.
  • the wiring system within the same phase is connected in series (FIG. 13) and in parallel. (FIG. 14).
  • the calculation unit 91 of the tabletop circular saw 201 is configured to have a U-phase winding unit 254, a V-phase winding unit 255, and a W-phase winding unit.
  • the windings are connected in parallel.
  • the voltage (approximately 10.0 V) applied to both ends of one winding at the time can be substantially matched. That is, by switching the connection method according to the voltage (20V and 40V) of the battery pack connected to the DC connection terminal unit 11, the voltages applied to both ends of one winding between both drive sources are substantially the same. It is possible to suppress the change in the motor characteristics of the motor 5 between the two drive sources.
  • the members, configurations, and controls other than the members, configurations, and controls described above are the same as those of the tabletop circular saw 1 according to the first embodiment, and the same members, configurations, and controls are the same as the tabletop circular saw 1. The same effects as those of the same member, configuration and control are obtained.
  • a tabletop circular saw 301 which is an example of an electric tool according to a third embodiment of the present invention, will be described with reference to FIGS.
  • symbol is attached
  • the AC connection terminal portion 10 of the tabletop circular saw 301 according to the third embodiment can be connected to a commercial power source P (effective value 100 V), and the DC connection terminal portion 11 includes a battery pack S (20 V) and a battery pack D. (40V) can be selectively connected (FIG. 1).
  • the tabletop circular saw 201 includes a U-phase winding portion 354, a V-phase winding portion 355, and a W-phase winding portion 356 that are star-connected.
  • FIGS. 15 to 17 are circuit diagrams showing connection states of the U-phase windings 354A to 354D, the V-phase windings 355A to 355D, and the W-phase windings 356A to 356D, and FIG. FIG. 16 shows a state where the windings are connected in series, FIG. 16 shows a state where the windings are connected in series and parallel in each phase, and FIG. The state where it is connected in parallel is shown.
  • the U-phase winding portion 354 is obtained by changing the connection configuration of the U-phase windings 54A to 54D of the U-phase winding portion 54 in the first embodiment.
  • the four U-phase windings 354A to 354D in the U-phase winding section 354 of the tabletop circular saw 301 according to the third embodiment are connected to each other by four relays 72 (eight switching contacts 72A).
  • the connection configuration of the U-phase windings 354A to 354D of the U-phase winding unit 354 is switched to one end of the U-phase winding 54B of the U-phase winding unit 54 in the tabletop circular saw 1.
  • a switching contact 72A is newly provided between the first connection point 72a of the contact 72A and the first connection point 72a of the switching contact 72A connected to one end of the U-phase winding 54C, and the other end of the U-phase winding 54B.
  • a switching contact 72A is newly provided between the first connection point 72a of the connected switching contact 72A and the first connection point 72a of the switching contact 72A connected to the other end of the U-phase winding 54C. This is the same as the connection of the first connection points 72a of the two switching contacts 72A.
  • the V-phase winding portion 355 and the W-phase winding portion 356 are provided with four V-phase windings 355A to 355D, like the U-phase winding portion 354. It has four W-phase windings 356A to 356D.
  • the connection configuration in the U-phase winding unit 354, the connection configuration in the V-phase winding unit 355, and the connection configuration in the W-phase winding unit 356 are as follows: Since they are the same, the description of the connection configuration in the V-phase winding unit 355 and the connection configuration in the W-phase winding unit 356 is omitted.
  • connection configuration in the U-phase winding portion 354, the V-phase winding portion 355, and the W-phase winding portion 356 as described above, the connection method of the windings in each phase is connected in series. It is possible to switch between series-parallel connection and parallel connection.
  • connections between the windings in the U-phase winding portion 354, the V-phase winding portion 355, and the W-phase winding portion 356 are connected to the switching signal input portions of the 12 relays 72 by the ON signal. Is output in series (FIG. 15), and an OFF signal is output to each switching signal input section of the twelve relays 72 (FIG. 16).
  • a parallel connection state FIG. 17
  • the connection system within the same phase is connected in series (FIG. 15), and series-parallel. It is possible to switch between connection (FIG. 16) and parallel connection (FIG. 17).
  • the arithmetic unit 91 of the tabletop circular saw 301 uses a series connection of four windings in each phase.
  • the battery pack D 40V
  • it is set in a series-parallel connection state
  • the battery pack S (20V) 20V
  • the voltage applied to both ends of each winding of the lines 356A to 356D will be described.
  • a driving state in which the operation amount of the trigger switch 31B is maximum and no current is applied and current is supplied to the U-phase winding unit 354 and the V-phase winding unit 355 will be described as an example.
  • the U-phase windings 354A to 354D and the V-phase windings 355A to 355D connected in series at the time of driving with the commercial power source P that is, the same An effective value of 100 V that is the voltage of the commercial power supply P is applied to the eight windings. For this reason, the effective value of the voltage applied to both ends of one winding at the time of driving with the commercial power supply P is approximately 12.5V.
  • the voltage (approximately 12.5 V) applied to both ends of one winding during driving with the commercial power supply P (effective value 100 V) and the battery pack D (40 V) A voltage (approximately 10.0 V) applied to both ends of one winding at the time of driving with a voltage and a voltage (approximately 10.5 V) applied to both ends of one winding at the time of driving with the battery pack S (20 V). 0V) can be brought close to each other.
  • the calculating part 91 of the table-top circular saw 301 by the 3rd Embodiment of this invention is a structure which changes the connection system between windings between serial connection, parallel connection, and series-parallel connection. Thereby, the change of the motor characteristic between the three drive sources with different voltages (between the commercial power supply P and the battery packs S and D) can be suppressed.
  • the motor 5 of the desk circular saw 1 has three slots, that is, a U-phase, a V-phase and a W-phase slot, and four windings in each phase slot.
  • the wire was overlapped and wound, but the connection configuration of each of the four windings of each phase was the same as that of the tabletop circular saw 1, and the motor 5 had 12 slots (U-phase slots). (4 V-phase slots and 4 W-phase slots) may be provided, and one winding may be wound around each of the 12 slots. Even in this case, the same effect as the tabletop circular saw 1 can be obtained.
  • the relay 72 is provided on the motor board 7 (circular board 71), it may be provided on the control board 8.

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Abstract

電圧の異なる外部電源間でのモータ特性の変化を抑制するとともに電動工具自体の大型化を抑制可能な電動工具を提供するため、複数の巻線が巻回されたステータとステータに対して回転可能なロータとを有するモータと、ロータの回転によって駆動する出力部と、モータの駆動源となる外部電源と接続可能な電源接続部と、電源接続部に接続された外部電源の電圧を検出する電源電圧検出手段と、外部電源の電圧に応じて巻線間の結線方式を変更する結線変更手段と、を備える。

Description

電動工具
本発明は、電動工具に関し、特にモータを備える電動工具に関する。
従来より、モータの駆動源として商用電源及び二次電池のいずれであっても利用可能な交直両用の電動工具が用いられている。一般的に、このような交直両用の電動工具におけるモータは、商用電源及び二次電池のいずれか一方の電圧を規定の入力電圧（定格電圧）としており、規定の入力電圧が印加された場合に所定のモータ特性が得られるように設計されている。このため、規定の入力電圧とは異なる電圧を有する商用電源及び二次電池のいずれか他方が駆動源として用いられた場合、所定のモータ特性を得ることができないという問題があった。言い換えれば、電圧の異なる駆動源間でモータ特性が変化してしまうという問題があった。
上述の問題を解決するために、商用電源用の第１のステータ巻線が施された第１のステータと、二次電池用の第２のステータ巻線が施された第２のステータと、を有するモータ部を備えた電動送風機が知られている（特許文献１）。特許文献１に記載の電動送風機においては、商用電源の電圧が第１のステータ巻線に印加された場合（商用電源駆動時）のモータ特性と二次電池の電圧が第２のステータに印加された場合（二次電池駆動時）のモータ特性とを略同一とすることで、電圧の異なる駆動源間でのモータ特性の変化を抑制している。
特開２００３－９３２９８号公報
しかしながら、上述した電動送風機においては、商用電源駆動時と二次電池駆動時とでモータ特性の変化は抑制されるが、第１のステータ及び第２のステータ、すなわち、２つのステータを有する構成であるため、モータ部の大型化を招いており、ひいては、電動送風機自体（電動工具自体）が大型化するという問題があった。
そこで本発明は、電圧の異なる駆動源間でのモータ特性の変化を抑制するとともに電動工具自体の大型化を抑制可能な電動工具を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために本発明は、複数の巻線が巻回されたステータと該ステータに対して回転可能なロータとを有するモータと、該ロータの回転によって駆動する出力部と、該モータの駆動源となる外部電源と接続可能な電源接続部と、該電源接続部に接続された該外部電源の電圧を検出する電源電圧検出手段と、該外部電源の電圧に応じて該巻線間の結線方式を変更する結線変更手段と、を備えることを特徴とする電動工具を提供する。
このような構成によると、電源接続部に接続された外部電源（駆動源）の電圧に応じて、ステータに巻回された複数の巻線間の結線方式を変更することができる。すなわち、電源接続部に接続された電圧に応じて、所定のモータ特性を得るための適切な結線方式を選択することができる。これにより、電圧の異なる外部電源間（駆動電源間）でのモータ特性の変化を抑制することができる。また、このような構成によれば、互いに電圧の異なる複数の外部電源間でのモータ特性の変化を抑制するために、当該複数の外部電源のそれぞれに対応したステータ巻線を巻回したステータを備える必要がなく、電動工具自体の大型化を抑制することができる。
上記構成において、該電源接続部は、交流外部電源と接続可能な交流接続端子部と、直流外部電源と接続可能な直流接続端子部と、を有することが好ましい。
このような構成によると、外部電源として交流外部電源及び直流外部電源を利用することができる。これにより、交流外部電源がない作業場所では、直流外部電源を利用することで作業が可能となり、電動工具の作業性を向上させることができる。
また、該結線変更手段は、該交流接続端子部に接続された該交流外部電源の電圧に応じて該巻線間の結線方式を変更することが好ましい。
このような構成によると、交流接続端子部に接続された交流外部電源の電圧に応じて巻線間の結線方式を変更することができるため、交流外部電源の電圧に応じて、所定のモータ特性を得るための適切な結線方式を選択することができる。これにより、電圧の異なる外部電源間（駆動電源間）でのモータ特性の変化を抑制することができる。
該結線変更手段は、該直流接続端子部に接続された該直流外部電源の電圧に応じて該巻線間の結線方式を変更することが好ましい。
このような構成によると、直流接続端子部に接続された直流外部電源の電圧に応じて巻線間の結線方式を変更することができるため、直流外部電源の電圧に応じて、所定のモータ特性を得るための適切な結線方式を選択することができる。これにより、電圧の異なる外部電源間（駆動電源間）でのモータ特性の変化を抑制することができる。
また、該モータは、ｎ相モータであり、該ｎ相のそれぞれは、該複数の巻線のうちの２以上の該巻線を含み、該結線変更手段は、同一相内において該巻線間の結線方式を変更することが好ましい。
このような構成によると、複数相のモータにおいて、同一相内で巻線間の結線方式を変更できるため、複数相のモータにおいて、電圧の異なる外部電源間でのモータ特性の変化を抑制することができる。
また、該結線変更手段は、該結線方式を直列接続と並列接続との間で変更することが好ましい。
このような構成によると、電圧の異なる２つの外部電源間でのモータ特性の変化を抑制することができる。
また、該結線変更手段は、該結線方式を直列接続、並列接続及び直並列接続の間で変更することが好ましい。
このような構成によると、電圧の異なる３つの外部電源間でのモータ特性の変化を抑制することができる。
また、該結線変更手段による該結線方式の変更後に該外部電源に基づく電圧を変更して該モータに印加する電圧変更手段をさらに備えることが好ましい。
このような構成によると、結線方式を変更して電圧の異なる外部電源間でのモータ特性の変化を抑制した後に、さらにモータに印加する電圧を変更することでモータ特性の微調整を行うことができる。これにより、電圧の異なる外部電源間でのモータ特性の変化をより抑制することができる。
また、該電圧変更手段は、デューティ比を変更することで該外部電源に基づく電圧を変更することが好ましい。
このような構成によると、外部電源に基づく電圧を簡易な構成で変更することができる。
本発明の電動工具によれば、電圧の異なる外部電源間でのモータ特性の変化を抑制するとともに電動工具自体の大型化を抑制可能な電動工具を提供することができる。
本発明の第１の実施の形態による卓上丸鋸の外観を示す側面図である。 本発明の第１の実施の形態による卓上丸鋸の外観を示す正面図である。 本発明の第１の実施の形態による卓上丸鋸の切断部ケースの内部を示す部分断面正面図である。 本発明の第１の実施の形態による卓上丸鋸のモータ基板部を示す右面図である。 本発明の第１の実施の形態による卓上丸鋸の電気的構成を示すブロック図を含む回路図である。 本発明の第１の実施の形態による卓上丸鋸のＵ相巻線部を示す回路図であり、４個のＵ相巻線が直列接続された状態を示している。。 本発明の第１の実施の形態による卓上丸鋸の４個のＵ相巻線、４個のＶ相巻線及び４個のＷ相巻線の接続状態を示す回路図であり、各相内において互いの巻線が直列接続となっている状態を示している。 本発明の第１の実施の形態による卓上丸鋸の４個のＵ相巻線、４個のＶ相巻線及び４個のＷ相巻線の接続状態を示す回路図であり、各相内において互いの巻線が並列接続となっている状態を示している。 本発明の第１の実施の形態による卓上丸鋸のインバータ回路部及びモータに流れる電流のピーク値を示す図であり、（ａ）は、商用電源でモータを駆動した場合、（ｂ）は、電池パックでモータを駆動した場合を示している。 従来の電動工具におけるインバータ回路部及びモータに流れる電流のピーク値を示す図であり、（ａ）は、商用電源でモータを駆動した場合、（ｂ）は、電池パックでモータを駆動した場合を示している。 本発明の第１の実施の形態による卓上丸鋸の演算部による駆動制御フローを示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態による卓上丸鋸のモータ基板部を示す右面図である。 本発明の第２の実施の形態による卓上丸鋸の２個のＵ相巻線、２個のＶ相巻線及び２個のＷ相巻線の接続状態を示す回路図であり、各相内において互いの巻線が直列接続となっている状態を示している。 本発明の第２の実施の形態による卓上丸鋸の２個のＵ相巻線、２個のＶ相巻線及び２個のＷ相巻線の接続状態を示す回路図であり、各相内において互いの巻線が並列接続となっている状態を示している。 本発明の第３の実施の形態による卓上丸鋸の４個のＵ相巻線、４個のＶ相巻線及び４個のＷ相巻線の接続状態を示す回路図であり、各相内において互いの巻線が直列接続となっている状態を示している。 本発明の第３の実施の形態による卓上丸鋸の４個のＵ相巻線、４個のＶ相巻線及び４個のＷ相巻線の接続状態を示す回路図であり、各相内において互いの巻線が直並列接続となっている状態を示している。 本発明の第３の実施の形態による卓上丸鋸の４個のＵ相巻線、４個のＶ相巻線及び４個のＷ相巻線の接続状態を示す回路図であり、各相内において互いの巻線が並列接続となっている状態を示している。
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。ここでは、本発明を卓上丸鋸に適用した場合を例に、説明を行う。
以下の説明において、具体的な数値に言及した場合、例えば、回転角度について「１００Ｖ」等のように言及した場合、当該数値と完全に一致する場合だけでなく、当該数値と略同一である場合も含むものとする。また、位置関係等に言及した場合、例えば、平行、直交、反対等のように言及した場合、完全に平行、直交、反対等である場合だけでなく、略平行、略直交、略反対等である場合を含むものとする。
最初に、図１～図１１を参照しながら本発明の第１の実施の形態による電動工具の一例である卓上丸鋸１について説明する。なお、図１において矢印で示されている上を上方向、下を下方向、前を前方向、後を後方向と定義する。さらに、卓上丸鋸１を後方から見た場合の左を左方向、右を右方向と定義する。
図１及び図２は、卓上丸鋸１の外観を示す側面図及び正面図であり、電池パックＳが卓上丸鋸１に装着された状態を示している。図１乃至図２に示されているように、卓上丸鋸１は、被切断材Ｗを載置可能なベース部２と、丸鋸刃３２Ｃを回転可能に支持する切断部３と、切断部３をベース部２に対して上下方向に揺動自在、且つ、丸鋸刃３２Ｃの側面をベース部２の上面に対して傾動自在に支持する切断部支持部４と、切断部３内に収容されたモータ５とを備えている。
ベース部２は、ベース２１、ターンテーブル２２、フェンス２３及び電源コード２４を有している。
ベース２１は、床面等に載置可能な構造であり、平面視において略矩形状をなしている。ターンテーブル２２は、ベース２１に埋設されている。ターンテーブル２２の上面は、ベース２１の上面と面一となっており、ベース２１の上面とともにベース部２の上面を形成し、被切断材Ｗを載置可能としている。また、ターンテーブル２２は、その上面と直交する回動軸を介してベース２１に対して回動自在に構成されている。なお、ターンテーブル２２を回動させると、切断部３及び切断部支持部４は、ターンテーブル２２と一体に回動する構成となっている。
フェンス２３は、ベース２１の上面に設けられており、被切断材Ｗと当接可能な当接面を有している。被切断材Ｗを切断加工する場合、フェンス２３の当接面に被切断材Ｗの一面を当接させた状態で切断作業を行う。これにより、安定した切断作業を行うことができる。また、ターンテーブル２２をベース２１に対して回動させると、ターンテーブル２２と一体となって回動する切断部３のフェンス２３に対する位置が変化し、フェンス２３と丸鋸刃３２Ｃの側面との角度が変化する。これにより、フェンス２３に当接された被切断材Ｗを様々な角度で切断加工を行うことができる。
電源コード２４は、ベース２１の右側面の前後方向略中央から後方に向かって延びており、その先端は、外部交流電源である商用電源Ｐ、例えば、家庭用コンセント等に接続可能に構成されている。
切断部支持部４は、傾動軸４１と、ホルダ４２と、２本のガイドバー４３と、スライダ４４と、ヒンジ４５とを備えている。
傾動軸４１は、ターンテーブル２２の後端部において、ターンテーブル２２の上面と略平行に支持された前後方向に延びる軸である。ホルダ４２は、上下方向に延びる部分であり、傾動軸４１を介してターンテーブル２２に対して傾動自在に設けられている。ホルダ４２は、ターンテーブル２２の上面に対して垂直な姿勢から、正面視において左方向及び右方向に所定角度傾動可能であり、傾動可能範囲における所望の回動位置で固定可能に構成されている。これにより、丸鋸刃３２Ｃも同様な傾斜角度に固定され、いわゆる傾斜切りが可能となる。
２本のガイドバー４３のそれぞれは、ホルダ４２の上部から互いに略平行に前方向に延びている。スライダ４４は、２本のガイドバー４３を挿通しており、２本のガイドバー４３に対して前後方向に摺動可能に設けられている。ヒンジ４５は、スライダ４４に対して切断部３を揺動自在に連結している。スライダ４４を２本のガイドバー４３に対して前後方向に摺動させることで、切断部３は、スライダ４４と一体に前後方向に移動する。
切断部３は、丸鋸刃３２Ｃを回転可能に支持しており、切断部ケース３１と、鋸刃ケース３２と、電池装着部３３とを有している。
図２に示されているように、切断部ケース３１は、スライダ４４にヒンジ４５を介して回転自在に連結され、ベース部２に対し近接及び遠ざかる方向に揺動自在に取り付けられている。切断部ケース３１は、ヒンジ４５の周りに設けられたバネにより、上方に付勢されている。従って、切断部ケース３１の前上部に設けられた操作ハンドル３１Ａに下方に操作力を加えない限り、切断部３はヒンジ４５の周囲に設けられたストッパにより上死点（図１の状態）に規制されている。操作ハンドル３１Ａにはモータ５の回転、停止を制御するためのトリガスイッチ３１Ｂが設けられている。また、切断部ケース３１の内部には、モータ５、回転伝達機構６、モータ基板部７、制御基板部８が収容されている。
鋸刃ケース３２は、切断部ケース３１と一体に形成されており、丸鋸刃３２Ｃの上部を覆うよう形状に構成されている。また、鋸刃ケース３２は、出力軸３２Ａ及び保護カバー３２Ｂを有している。
出力軸３２Ａは、左右方向に延びる軸であって、鋸刃ケース３２に回転可能に支持されている。出力軸３２Ａには、丸鋸刃３２Ｃが取付けられており、出力軸３２Ａの回転によって丸鋸刃３２Ｃが回転する。出力軸３２Ａは、本発明における出力部の一例である。
保護カバー３２Ｂは、丸鋸刃３２Ｃの鋸刃ケース３２で覆われない部分を覆う部材であって、鋸刃ケース３２の内側面に沿って回動可能に支持されている。保護カバー３２Ｂは、切断部３が上死点に位置から下死点に向けて押し下げると、図示しないリンク機構により丸鋸刃３２Ｃを露出させる方向に回動し、被切断材Ｗを切断可能な状態とする。
電池装着部３３は、切断部ケース３１の後端部上部から上方に延びており、モータ５の駆動源となる電池パックＳを着脱可能に構成されている。電池装着部３３への電池パックＳの装着は、電池装着部３３に対して電池パックＳを下方向にスライドさせることで行う。また、電池装着部３３から電池パックＳを離脱させるには、電池装着部３３に対して電池パックＳを上方向にスライドさせることで行う。なお、電池パックＳは、モータ５の駆動源となる複数の二次電池を有する電池組を備えている。電池パックＳは、本発明における外部電源及び直流外部電源の一例である。
次に、切断部ケース３１の内部について説明する。図３は、切断部ケース３１の内部を示す部分断面正面図である。図３に示されているように切断部ケース３１の左右方向に延びる部分には、モータ５、回転伝達機構６、モータ基板部７、制御基板部８が収容されている。
モータ５は、回転軸５１と、ロータ５２と、ステータ５３とを備えている。回転軸５１は、切断部ケース３１に回転可能に支承された前後方向に延びる軸であって、回転駆動力を出力する。回転軸５１の左端部は、回転伝達機構６に接続されており、回転軸５１の回転駆動力は回転伝達機構６に伝達される。また、回転軸５１の回転伝達機構６との接続部分の右方には、ファン５１Ａが同軸的に設けられている。　
ロータ５２は、永久磁石を有しており、回転軸５１に同軸固定されている。ステータ５３は、ロータ５２の半径方向外方に設けられており、ステータ５３に対してロータ５２が相対回転可能に構成されている。また、ステータ５３は、ロータ５２と対向するように構成された３つのスロット、すなわち、Ｕ相スロット、Ｖ相スロット及びＷ相スロットを有している。
回転伝達機構６は、回転軸５１の回転力を出力軸３２Ａに伝達する機構であり、ファン５１Ａの左方に設けられている。回転軸５１の回転力が伝達された出力軸３２Ａの回転によって、丸鋸刃３２Ｃは回転し、作業可能となる。
モータ基板部７は、ステータ５３の右端部に取付けられた円形基板７１と、９個のリレー７２と、３個のホール素子７３とを有している。図４は、モータ基板部７を示す右側面図である。図４に示されているように、円形基板７１は、右面視において略円形状をなしており、その中心には左右方向に貫通する挿通孔７１ａが形成されている。挿通孔７１ａには、モータ５の回転軸５１が挿通されている（図３）。また、円形基板７１の下部からは、９個のリレー７２及び３個のホール素子７３等と制御基板部８とを接続する接続線が下方に延びている。
図４に示されているように、９個のリレー７２は、円形基板７１の右側面において、周方向に略等間隔で配置されている。リレー７２は、２つの切換接点７２ＡいわゆるＣ接点（図６）及び図視せぬ切換信号入力部を有するリレースイッチである。図６に示されているように、切換接点７２Ａは、第１接続点７２ａ、第２接続点７２ｂ及び共通接続点７２ｃを備えており、リレー７２の切換信号入力部にＯＦＦ信号が入力された場合、２つの切換接点７２Ａのそれぞれの第１接続点７２ａと共通接続点７２ｃとが接続され、ＯＮ信号が入力された場合、第２接続点７２ｂと共通接続点７２ｃとが接続される。
図３に示されているように、３個のホール素子７３は、円形基板７１の左側面において、周方向に略６０°間隔で配置されており、ロータ５２の右側面と対向している。
図３に示されているように、制御基板部８は、モータ５の下方に配置された制御基板８１と、６個のＦＥＴ８１Ａ～８１Ｆとを有している。制御基板８１は、正面視において略矩形状をなしており、その前面には、６個のＦＥＴ８１Ａ～８１Ｆ、後述の整流回路８２等が搭載されている。
次に、図５を参照しながら、卓上丸鋸１の電気的構成及びモータ５について詳細に説明する。図５は、卓上丸鋸１の電気的構成を示すブロック図を含む回路図である。
図５に示されているように、卓上丸鋸１は、交流接続端子部１０、整流回路８２、直流接続端子部１１、インバータ回路部８３、電流検出回路８４、電圧検出回路８５、操作量検出回路８６、回転子位置検出回路８７、回転数検出回路８８、リレー駆動回路８９、制御信号出力回路９０及び演算部９１を備えている。なお、インバータ回路部８３、電流検出回路８４、電圧検出回路８５、操作量検出回路８６、回転子位置検出回路８７、回転数検出回路８８、リレー駆動回路８９、制御信号出力回路９０及び演算部９１は、制御基板８１に実装されている。
交流接続端子部１０は、電源コード２４の先端に設けられており、電源コード２４と商用電源Ｐとが接続された場合に、商用電源Ｐと接続される交流プラス端子１０ａ及び交流マイナス端子１０ｂを備えている。なお、本実施の形態において、商用電源Ｐの電圧は、１００Ｖ（実効値）である。また、交流プラス端子１０ａ及び交流マイナス端子１０ｂは、整流回路８２を介してインバータ回路部８３に接続されている。商用電源Ｐは、本発明における外部電源及び交流外部電源の一例である。交流接続端子部１０は、本発明における電源接続部の一例である。
整流回路８２は、ダイオードブリッジ回路を備えており、交流接続端子部１０及びインバータ回路部８３に接続されている。整流回路８２は、商用電源Ｐから入力された交流電圧を全波整流してインバータ回路部８３に出力する。
直流接続端子部１１は、電池装着部３３に設けられており、電池装着部３３と電池パックＳとが接続された場合に、電池パックＳの備える電池組（複数の二次電池）と接続される直流プラス端子１１ａ及び直流マイナス端子１１ｂを備えている。また、直流プラス端子１１ａ及び直流マイナス端子１１ｂは、インバータ回路部８３に接続されている。なお、本実施の形態において、電池パックＳの電池組の電圧は、２０Ｖ（公称電圧１８Ｖの電池パック）である。直流接続端子部１１は、本発明における電源接続部の一例である。
インバータ回路部８３は、モータ５に駆動電力を供給する回路であり、３相ブリッジ形式に接続された６個のＦＥＴ８１Ａ～８１Ｆを備えている。６個のＦＥＴ８１Ａ～８１Ｆの各ゲートは制御信号出力回路９０に接続され、６個のＦＥＴ８１Ａ～８１Ｆの各ドレイン又は各ソースは、モータ５に接続されている。６個のＦＥＴ８１Ａ～８１Ｆは、制御信号出力回路９０から入力された制御信号によってＯＮ／ＯＦＦを繰り返すスイッチング動作を行い、入力された直流電圧をモータ５に供給する。
電流検出回路８４は、整流回路８２とインバータ回路部８３との間に接続された電流検出抵抗８４Ａの電圧降下値を取り込んでモータ５、すなわち、ＦＥＴ８１Ａ～８１Ｆに流れる電流を検出し、当該電流の電流値を示す信号（電流値信号）を演算部９１に出力する回路である。
電圧検出回路８５は、整流回路８２とインバータ回路部８３との間に接続されており、モータ５に印可される電圧、すなわち、駆動源（商用電源Ｐ又は電池パックＳ）の電圧を検出し、当該印可電圧の電圧値を示す信号（電圧値信号）を演算部９１に出力する回路である。電圧検出回路８５は、本発明における電源電圧検出手段の一例である。
操作量検出回路８６は、トリガスイッチ３１Ｂと接続されており、トリガスイッチ３１Ｂの操作量（引き量）を検出し、当該操作量を示す信号（操作量信号）を演算部９１に出力する回路である。
回転子位置検出回路８７は、ホール素子７３から出力された信号に応じてロータ５２の回転位置を検出し、当該回転位置を示す信号（回転位置信号）を回転数検出回路８８及び演算部９１に出力する回路である。
回転数検出回路８８は、回転子位置検出回路８７からの回転位置信号に基づいてロータ５２の回転数を算出し、当該回転数を示す信号（回転数信号）を演算部９１に出力する回路である。
リレー駆動回路８９は、演算部９１から出力された切換信号（後述）に応じて、９個のリレー７２のそれぞれにＯＮ信号又はＯＦＦ信号を出力する回路である。
制御信号出力回路９０は、ＦＥＴ８１Ａ～８１Ｆのそれぞれのゲートと演算部９１とに接続されている。制御信号出力回路９０は、演算部９１から入力される駆動信号（後述）に基づいて６個のＦＥＴ８１Ａ～８１Ｆの各ゲートにＦＥＴ８１Ａ～８１Ｆの導通／非導通を制御するための制御信号を出力する回路である。ＦＥＴ８１Ａ～８１Ｆのうち、ＯＮ信号が入力されたＦＥＴはＯＮ状態となりモータ５への通電を許容し、ＯＦＦ信号が入力されたＦＥＴはＯＦＦ状態となりモータ５への通電を遮断する。
演算部９１は、モータ５の駆動制御に用いる処理プログラム、各種データに基づいて演算を行う図示せぬ中央処理装置（ＣＰＵ）と、当該処理プログラム、各種データ、各種閾値等を記憶するための図示せぬＲＯＭ及びデータを一時記憶するための図示せぬＲＡＭを主に備えている。
演算部９１は、回転子位置検出回路８７から入力された回転位置信号に基づいて、所定のＦＥＴ８１Ａ～８１Ｆを交互にスイッチングするための駆動信号を形成し、当該駆動信号を制御信号出力回路９０に出力する。これによってＵ相巻線部５４、Ｖ相巻線部５５、Ｗ相巻線部５６のうちの所定の巻線部に交互に通電し、ロータ５２を所定の回転方向に回転させる。この場合、負電源側に接続されているＦＥＴ８１Ａ～８１Ｆを制御する駆動信号は、パルス幅変調信号（ＰＷＭ駆動信号）として出力される。なお、ＰＷＭ駆動信号は、ＦＥＴをＯＮ／ＯＦＦさせるスイッチング周期（所定時間）における信号出力継続時間の割合（デューティ比）を変更することができる信号である。
また、演算部９１は、操作量検出回路８６から出力される操作量信号に基づいてモータ５の始動／停止、デューティ比を制御する。詳細には、演算部９１は、操作量信号に基づいてロータ５２の目標回転数を設定し、回転数信号から算出されるロータ５２の回転数と目標回転数とを比較して、当該比較結果に基づいたフィードバック制御、すなわち、負荷が変動してもロータ５２の回転数が目標回転数を維持するようにデューティ比を変更する定回転数制御を行う。
さらに、演算部９１は、電圧検出回路８５から出力される電圧値信号に基づいて、モータ５の各相内の巻線の結線方式を切換える切換信号をリレー駆動回路８９に出力する。モータ５の各相内の巻線の結線方式については後述する。演算部９１は、本発明における結線変更手段及び電圧変更手段の一例である。
モータ５は、ロータ５２及びステータ５３を備える３相ブラシレスＤＣモータである。ロータ５２はＮ極、Ｓ極を１組とした永久磁石を２組含んで構成され、永久磁石に対向する位置には３つのホール素子７３が配置されている。
ステータ５３はスター結線されたＵ相巻線部５４、Ｖ相巻線部５５及びＷ相巻線部５６を備えている。具体的には、Ｕ相巻線部５４のＵ相中性点接続点５４ａ、Ｖ相巻線部５５のＶ相中性点接続点５５ａ及びＷ相巻線部５６のＷ相中性点接続点５６ａのそれぞれは、中性点５ａに接続されている。また、Ｕ相巻線部５４のＵ相電源側接続点５４ｂ、Ｖ相巻線部５５のＶ相電源側接続点５５ｂ及びＷ相巻線部５６のＷ相電源側接続点５６ｂのそれぞれは、インバータ回路部８３に接続されている。
図６に示されているように、Ｕ相巻線部５４は、４個のＵ相巻線５４Ａ～５４Ｄを備えている。４個のＵ相巻線５４Ａ～５４Ｄは、互いに巻数が同一であり、リレー７２の切換接点７２Ａを介して接続されている。具体的には、４個のＵ相巻線５４Ａ～５４Ｄには、３個のリレー７２、すなわち、６個の切換接点７２Ａによって互いに接続されている。当該３個のリレー７２のそれぞれの切換信号入力部にＯＮ信号が入力されることで、４個のＵ相巻線５４Ａ～５４Ｄは、互いに直列接続された状態となり、ＯＦＦ信号が入力されることで互いに並列接続された状態となる。言い換えれば、４個のＵ相巻線５４Ａ～５４Ｄは、直列接続の状態と並列接続の状態とを切換可能に構成されている。また、４個のＵ相巻線５４Ａ～５４Ｄは、ステータ５３のＵ相スロットに重ねて巻回されている。図６は、Ｕ相巻線部５４を示す回路図であり、Ｕ相巻線５４Ａ～５４Ｄが直列接続された状態を示している。
ここで、Ｕ相巻線部５４のＵ相巻線５４Ａ～５４Ｄ及び６個の切換接点７２Ａ（３個のリレー７２）の接続構成及びＵ相巻線部５４内における結線方式の切換について詳細に説明する。
図６に示されているように、Ｕ相巻線５４Ａの一端は、Ｕ相電源側接続点５４ｂに接続され、他端は、切換接点７２Ａの共通接続点７２ｃに接続されている。Ｕ相巻線５４Ｂの両端は、Ｕ相巻線５４Ａと接続されている切換接点７２Ａとは別の２個の切換接点７２Ａのそれぞれの共通接続点７２ｃに接続されている。Ｕ相巻線５４Ｃの両端は、Ｕ相巻線５４Ａに接続されている切換接点７２Ａ及びＵ相巻線５４Ｂに接続されている２個の切換接点７２Ａとは別の２個の切換接点７２Ａのそれぞれの共通接続点７２ｃに接続されている。Ｕ相巻線５４Ｄの一端は、残りの切換接点７２Ａの共通接続点７２ｃに接続され、他端は、Ｕ相中性点接続点５４ａに接続されている。
Ｕ相巻線５４Ａ、５４Ｂ及び５４Ｃの他端に接続されている切換接点７２Ａのそれぞれの第１接続点７２ａは、Ｕ相中性点接続点５４ａに接続されおり、Ｕ相巻線５４Ｂ、５４Ｃ及び５４Ｄの一端に接続されている切換接点７２Ａのそれぞれの第１接続点７２ａは、Ｕ相電源側接続点５４ｂに接続されている。
また、Ｕ相巻線５４Ａの他端に接続されている切換接点７２Ａの第２接続点７２ｂは、Ｕ相巻線５４Ｂの一端に接続されている切換接点７２Ａの第２接続点７２ｂと接続され、Ｕ相巻線５４Ｂの他端に接続されている切換接点７２Ａの第２接続点７２ｂは、Ｕ相巻線５４Ｃの一端に接続されている切換接点７２Ａの第２接続点７２ｂと接続され、Ｕ相巻線５４Ｃの他端に接続されている切換接点７２Ａの第２接続点７２ｂは、Ｕ相巻線５４Ｄの一端に接続されている切換接点７２Ａの第２接続点７２ｂと接続されている。
図７及び図８に示さているように、Ｖ相巻線部５５及びＷ相巻線部５６もＵ相巻線部５４と同様に、それぞれ、４個のＶ相巻線５５Ａ～５５Ｄ、４個のＷ相巻線５６Ａ～５６Ｄを有しており、Ｖ相巻線５５Ａ～５５Ｄは、３個のリレー７２によって互いに直列及び並列接続を切換可能に接続され、Ｗ相巻線５６Ａ～５６Ｄは、３個のリレー７２によって互いに直列及び並列接続を切換え可能に接続されている。また、Ｖ相巻線５５Ａ～５５ＤはＶ相スロットに重ねて巻回され、Ｗ相巻線５６Ａ～５６ＤはＷ相スロットに重ねて巻回されている。図７及び図８は、Ｕ相巻線５４Ａ～５４Ｄ、Ｖ相巻線５５Ａ～５５Ｄ及びＷ相巻線５６Ａ～５６Ｄの接続状態を示す回路図であり、図７は、各相内において互いの巻線が直列接続となっている状態を示し、図８は、各相内において互いの巻線が並列接続となっている状態を示している。なお、Ｕ相巻線部５４内の接続構成、Ｖ相巻線部５５内の接続構成及びＷ相巻線部５６内の接続構成は、同一であるため、Ｖ相巻線部５５内の接続構成及びＷ相巻線部５６内の接続構成の説明は、省略する。
Ｕ相巻線部５４内、Ｖ相巻線部５５内及びＷ相巻線部５６内の接続構成を上述のように構成することで、各相内における巻線の結線方式を切換えることができる。具体的には、９個のリレー７２のそれぞれの切換信号入力部にＯＮ信号を出力することで、図７に示されているように、Ｕ相巻線５４Ａ～５４Ｄ、Ｖ相巻線５５Ａ～５５Ｄ及びＷ相巻線５６Ａ～５６Ｄを各相内で互いに直列接続の状態とすることができる。また、９個のリレー７２のそれぞれの切換信号入力部にＯＦＦ信号を出力することで、図８に示されているように、Ｕ相巻線５４Ａ～５４Ｄ、Ｖ相巻線５５Ａ～５５Ｄ及びＷ相巻線５６Ａ～５６Ｄを各相内で互いに並列接続の状態とすることができる。言い換えれば、９個のリレー７２のそれぞれの切換信号入力部に出力する信号をＯＮ信号とＯＦＦ信号との間で切換えることで、同一相内での結線方式を直列接続（図７）と並列接続（図８）との間で切換えることができる。Ｕ相巻線５４Ａ～５４Ｄ、Ｖ相巻線５５Ａ～５５Ｄ及びＷ相巻線５６Ａ～５６Ｄは、本発明における複数の巻線の一例である。
次に、演算部９１による卓上丸鋸１の駆動制御について説明する。演算部９１は、モータ５の駆動源が商用電源Ｐである場合と電池パックＳである場合とにおいてモータ５のモータ特性が変化することを抑制するために、Ｕ相巻線部５４、Ｖ相巻線部５５及びＷ相巻線部５６の各相内での結線方式を切換える制御を行う。
モータ特性、すなわち、モータ電流－トルク特性、モータ電流－回転数特性及びモータ電流－出力特性は、一のスロットに巻回された巻線が発生させる磁力の総和（本実施の形態においては、一のスロットに重ねて巻回された４個の巻線が発生させる磁力の合計）に依存している。また、一の巻線が発生させる磁力は、一の巻線に流れる電流に依存している。さらに、巻線数を一定とした場合には、一の巻線に流れる電流は一の巻線の両端に印加される電圧に依存する。
このため、本実施の形態では、駆動源の電圧に応じて、同一相内での巻線の結線方式を直列接続と並列接続との間で切換えて、商用電源Ｐでの駆動時に一の巻線の両端に印可される電圧（商用時両端電圧）と電池パックＳでの駆動時に一の巻線の両端に印可される電圧（電池時両端電圧）とを近づけ、両駆動源間でのモータ特性の変化を抑制している。さらに、本実施の形態では、当該結線方式の切換後（変更後）にデューティ制御を用いて、商用時両端電圧と電池時両端電圧とをさらに近づける微調整を行って、両駆動源間でのモータ特性の変化をより抑制している。
具体的には、演算部９１は、商用電源Ｐでモータ５を駆動する場合、Ｕ相巻線部５４、Ｖ相巻線部５５及びＷ相巻線部５６の各相内における４個の巻線を直列接続の状態とし、電池パックＳでモータ５を駆動する場合、並列接続の状態とする。さらに、その後、商用電源Ｐでモータ５を駆動する場合は、デューティ制御を行い、商用電源Ｐの電圧（実効値）を変化させて商用時両端電圧を電池時両端電圧に近づける微調整を行う。
ここで、本実施の形態における商用時両端電圧及び電池時両端電圧について説明する。以下の説明では、無負荷において、トリガスイッチ３１Ｂの操作量が最大、且つ、Ｕ相巻線部５４及びＶ相巻線部５５に電流を通電させている駆動状態を例にとって説明する。
本実施の形態では、商用電源Ｐでの駆動時において、直列接続されたＵ相巻線５４Ａ～５４Ｄ及びＶ相巻線５５Ａ～５５Ｄ（同一巻数の８個の巻線）に商用電源Ｐの電圧１００Ｖ（実効値）が印加される。このため、商用時両端電圧、すなわち、商用電源Ｐでの駆動時における一の巻線の両端に印加される電圧の実効値は、略１２．５Ｖとなる。
一方、電池パックＳでの駆動時においては、並列接続されたＵ相巻線５４Ａ～５４Ｄと並列接続されたＶ相巻線５５Ａ～５５Ｄとが直列に接続された回路に電池パックＳの電圧である２０Ｖが印加される。このため、電池時両端電圧、すなわち、電池パックＳでの駆動時における一の巻線の両端に印加される電圧は、略１０．０Ｖとなる。このように、駆動源に応じて結線方式を切換えることで、商用時両端電圧は、略１２．５Ｖ、電池時両端電圧は、略１０．０Ｖとなり、両駆動源間での一の巻線の両端に印可される電圧を近づけることができる。これにより、両駆動源間でのモータ５のモータ特性の変化を抑制することができる。
なお、上述のように電池パックＳでの駆動時において、デューティ制御を行っておらず、且つ、トリガスイッチ３１Ｂの操作量が最大の状態は、デューティ制御のもとデューティ比１００％でモータ５を駆動している状態と同一である。このため、本実施の形態においては、無負荷駆動時、且つ、トリガスイッチ３１Ｂの操作量が最大の場合にデューティ比１００％とし、且つ、操作量とデューティ比に比例関係を持たせ、例えば、操作量が最大の半分の場合には、デューティ比５０％とするデューティ制御を行う。
さらに、演算部９１は、商用電源Ｐでモータ５を駆動する場合、結線方式を直列接続に切換えて商用時両端電圧を略１２．５Ｖとした後、デューティ制御を行って、モータ５に印可される電圧を実効値１００Ｖから８０Ｖ程度に降圧し、Ｕ相巻線部５４及びＶ相巻線部５５内の商用時両端電圧の実効値を略１０．０Ｖ（ピーク電圧は、１２．５Ｖ）とする。これにより、商用時印可電圧と電池時印可電圧とを略一致させることができ、両駆動源間でのモータ特性の変化をより抑制することができる。
なお、上述のように商用電源Ｐでの駆動時においては、両駆動源間でモータ特性の変化をより抑制するため微調整、すなわちデューティ比を降下させているため、トリガスイッチ３１Ｂの操作量が最大の場合でデューティ比８０％である。このため、本実施の形態においては商用電源Ｐでの駆動時には、無負荷駆動時、且つ、トリガスイッチ３１Ｂの操作量が最大の場合にデューティ比８０％とし、且つ、操作量とデューティ比に比例関係を持たせ、例えば、操作量が最大の半分の場合には、デューティ比４０％とするデューティ制御を行う。
このように、本実施の形態においては、商用電源Ｐでの駆動時におけるトリガスイッチ３１Ｂの操作量と電池パックＳでの駆動時におけるトリガスイッチ３１Ｂの操作量が同一であれば、商用時印加電圧と電池時印加電圧とが一致する。さらに、言い換えれば、いずれの駆動電源であってもトリガスイッチ３１Ｂの操作量が同一であれば、同一のトルク又は回転数が出力される。これにより、両駆動電源間で操作性が異なることがなく、作業性が良好となる。
また、上述のように結線方式を切換えることで両駆動源間でのモータ特性の変化を抑制する構成においては、インバータ回路部８３及びモータ５に流れる電流のピーク値を低減することができる。これにより、インバータ回路部８３及びモータ５を小型化することができる。例えば、交直両用の電動工具において、両駆動源間でのモータ特性の変化を抑制するために、デューティ制御のみを用いて商用電源の実効値を電池パックの電圧程度に降圧する従来の電動工具が知られているが、このような従来の電動工具の場合、ピーク値は本実施の形態におけるピーク値よりも大幅に大きいものとなり、インバータ回路部及びモータの大型化を招いてしまう。
図９は、モータ５への入力電力を８００Ｗとした場合における本実施の形態のインバータ回路部８３及びモータ５に流れる電流のピーク値を示す図であり、（ａ）は、商用電源Ｐ（実効値１００Ｖ）でモータ５を駆動した場合、（ｂ）は、電池パックＳ（２０Ｖ）でモータ５を駆動した場合を示している。図１０は、モータへの入力電力を８００Ｗとした場合における従来の電動工具のインバータ回路部及びモータに流れる電流のピーク値を示す図であり、（ａ）は、商用電源（実効値１００Ｖ）でモータを駆動した場合、（ｂ）は、電池パック（２０Ｖ）でモータを駆動した場合を示している。なお、図９（ａ）においては、説明の便宜のため、結線方式の切換後（変更後）のデューティ制御は行っていない状態を示している。
図９（ｂ）に示されているように、本実施の形態による卓上丸鋸１を電池パックＳ（２０Ｖ）で駆動した場合のインバータ回路部８３及びモータ５に流れる電流のピーク値は、４０Ａとなっている。図１０（ｂ）に示されているように、従来の電動工具を電池パック（２０Ｖ）で駆動した場合のインバータ回路部及びモータに流れる電流のピーク値も４０Ａとなっている。このように、電池パック（２０Ｖ）での駆動において両工具におけるピーク値に相違はない。
また、図９（ａ）に示されているように、本実施の形態による卓上丸鋸１を商用電源Ｐ（実効値１００Ｖ）で駆動した場合のインバータ回路部８３及びモータ５に流れる電流の実効値及びピーク値はともに８Ａとなっている。一方、従来の電動工具において、モータ特性を電池パックでの駆動時に近づけるためにデューティ比を２０％程度として商用電源を実効値１００Ｖから２０Ｖ程度まで降圧した状態でモータを駆動した場合のインバータ回路部及びモータに流れる電流の実効値は４０Ａ、ピーク値は２００Ａとなっている。このように、同一の入力電力で比較した場合、本実施の形態の卓上丸鋸１におけるピーク値は、従来のデューティ制御のみを用いた電動工具におけるインバータ回路部及びモータに流れる電流のピーク値の１２．５分の１程度となる。すなわち、本実施の形態における卓上丸鋸１によれば、従来の電動工具と比較して、インバータ回路部８３及びモータ５に流れる電流のピーク値を大幅に低減することができる。なお、本実施の形態による卓上丸鋸１を商用電源Ｐ（実効値１００Ｖ）で駆動し、且つ、結線方式の変更後にデューティ制御を行った場合であっても、上記の従来の電動工具と比較して、インバータ回路部８３及びモータ５に流れる電流のピーク値は、大幅に低減される。
さらに、両駆動源間でのモータ特性の変化を抑制するために電池パックの電圧を商用電源の電圧程度まで昇圧する構成の従来の電動工具が知られているが、一般的には大型の昇圧回路を設けなくてはならないため、電動工具の大型化を招いてしまう。この点、本実施の形態においては、大型の昇圧回路を設けずとも、両駆動源間でのモータ特性の変化を抑制することができるため、電動工具の大型化を抑制することができる。
次に、演算部９１による駆動制御フローについて図１１を参照しながら説明する。図１１は、演算部９１の駆動制御フローを示すフローチャートである。
図１１に示されているように、演算部９１は、ステップ１０１において、駆動制御を開始する。駆動制御を開始すると、ステップ１０２において、駆動電源（電源電圧）が１００Ｖであるか否かを判断する。言い換えれば、商用電源Ｐが交流接続端子部１０に接続されているか否かを判断する。なお、駆動電源の電圧の判断は、電圧検出回路８５から出力される電圧値信号に基づいて行われる。
ステップ１０２で、駆動電源が１００Ｖであると判断した場合、すなわち、商用電源Ｐが交流接続端子部１０に接続されていると判断した場合（ステップ１０１のＹｅｓ）、ステップ１０２でＵ相巻線５４Ａ～５４Ｄ、Ｖ相巻線５５Ａ～５５Ｄ及びＷ相巻線５６Ａ～５６Ｄのそれぞれの各相内における結線方式を直列接続とするための切換信号をリレー駆動回路８９に出力する。当該切換信号が入力されたリレー駆動回路８９は、９個のリレー７２のそれぞれの切換信号入力部にＯＮ信号を出力する。これにより、各相の４個の巻線は、互いに直列接続となる。なお、卓上丸鋸１は、インバータ回路部８３に入力される駆動電源を選択的に切換えることができる図示せぬ切換回路を有しており、駆動電源が１００Ｖであると判断した場合、演算部９１は、当該切換回路を制御し、インバータ回路部８３に入力される駆動電源を商用電源Ｐとする切換を行う。
一方、駆動電源が１００Ｖでない場合（ステップ１０２のＮｏ）、ステップ１０４において、駆動電源が２０Ｖであるか否かを判断する。言い換えれば、電池パックＳが直流接続端子部１１に接続されているか否かを判断する。駆動電源の電圧の判断はステップ１０２と同様、電圧検出回路８５から出力される電圧値信号に基づいて行われる。
ステップ１０４で、駆動電源が２０Ｖであると判断した場合、すなわち、電池パックＳが直流接続端子部１１に接続されていると判断した場合（ステップ１０４のＹｅｓ）、ステップ１０５でＵ相巻線５４Ａ～５４Ｄ、Ｖ相巻線５５Ａ～５５Ｄ及びＷ相巻線５６Ａ～５６Ｄのそれぞれの各相内における結線方式を並列接続とするための切換信号をリレー駆動回路８９に出力する。当該切換信号が入力されたリレー駆動回路８９は、９個のリレー７２のそれぞれの切換信号入力部にＯＦＦ信号を出力する。これにより、各相の４個の巻線は、互いに並列接続となる。この場合、演算部９１は、切換回路を制御し、インバータ回路部８３に入力される駆動電源を電池パックＳとする切換を行う。
一方、駆動電源が２０Ｖでない場合（ステップ１０４のＮｏ）、ステップ１０２に戻る。すなわち、いずれかの電源が接続されるまで、ステップ１０２及び１０４を繰り返す待機状態となる。
ステップ１０３で各相の４個の巻線を直列接続にした、又は、ステップ１０５で並列接続にした後は、ステップ１０６でトリガスイッチ３１ＢがＯＮされたか否かを判断する。トリガスイッチ３１ＢがＯＮされたか否かの判断は、操作量検出回路８６から操作量信号が出力されているか否かで判断する。トリガスイッチ３１ＢがＯＮされていないと判断した場合（ステップ１０６のＮｏ）、ステップ１０２に戻り、トリガスイッチ３１ＢがＯＮされるまで、ステップ１０２～１０５までの処理を繰り返す待機状態となる。
トリガスイッチ３１ＢがＯＮされたと判断した場合（ステップ１０６のＹｅｓ）、ステップ１０７で駆動電源に応じてデューティ比を決定し、モータ特性の微調整を行う。本実施の形態においては、無負荷時であれば、駆動電源が２０Ｖである場合、デューティ比を１００％、駆動電源が１００Ｖである場合、デューティ比を８０％とする。これにより、両駆動源間におけるモータ特性を略一致させることができる。
ステップ１０７で駆動電源に応じたデューティ比を決定した後は、ステップ１０８でトリガスイッチ３１Ｂの操作量に応じたデューティ比を決定する。すなわち、定回転数制御のためのデューティ比を決定する。詳細には、本実施の形態では、モータ特性を一致させるデューティ制御（微調整）と併せて回転数制御を行っているため、ステップ１０７では、当該操作量信号に対応する目標回転数に近づける定回転数制御のためのデューティ比が決定される。
ステップ１０７及び１０８でデューティ比が決定された後は、ステップ１０９で当該デューティ比でモータ５の駆動を開始する。モータ５の駆動は、演算部９１からの駆動信号に基づいて制御信号出力回路９０がＦＥＴ８１Ａ～８１Ｆに制御信号を出力することで行う。当該制御信号によってＦＥＴ８１Ａ～８１Ｆが順次スイッチングされ、Ｕ相巻線部５４、Ｖ相巻線部５５及びＷ相巻線部５６のうちの通電される巻線部が順次切換る。これにより、ロータ５２が所定の回転方向に回転し、当該回転力が回転伝達機構６を介して出力軸３２Ａに伝達され、丸鋸刃３２Ｃが回転する。
モータ５の駆動が開始された後は、ステップ１１０でトリガスイッチ３１ＢがＯＦＦとなっているか否かを判断する。トリガスイッチ３１ＢがＯＦＦとなっていない場合（ステップ１１０のＮｏ）、トリガスイッチ３１ＢがＯＦＦとなるまで、ステップ１０９及び１１０を繰り返しながらモータ５の駆動を継続する。
一方、トリガスイッチ３１ＢがＯＦＦとなっていると判断した場合（ステップ１１０のＹｅｓ）、ステップ１１１でモータ５の駆動を停止する。モータ５の駆動を停止した後は、ステップ１１２でモータ５の駆動制御を終了する。
このように、本発明の第１の実施の形態による卓上丸鋸１は、駆動源の電圧に応じてＵ相巻線５４Ａ～５４Ｄ間、Ｖ相巻線５５Ａ～５５Ｄ間及びＷ相巻線５６Ａ～５６Ｄ間の結線方式を変更する制御を行う演算部９１を備えているため、駆動源の電圧に応じて、Ｕ相巻線５４Ａ～５４Ｄ間、Ｖ相巻線５５Ａ～５５Ｄ間及びＷ相巻線５６Ａ～５６Ｄ間の結線方式を変更（切換）することができる。すなわち、駆動源の電圧に応じて、所定のモータ特性を得るための適切な結線方式を選択することができる。これにより、電圧の異なる駆動源間（（本実施の形態では交流１００Ｖと直流２０Ｖとの間）でのモータ特性の変化を抑制することができる。また、このような構成によれば、互いに電圧の異なる複数の駆動源間でのモータ特性の変化を抑制するために、当該複数の駆動源のそれぞれに対応したステータ巻線を巻回したステータを別途備える必要がなく、卓上丸鋸１自体の大型化を抑制することができる。
また、卓上丸鋸１は、商用電源Ｐと接続可能な交流接続端子部１０と、電池パックＳと接続可能な直流接続端子部１１と、を有しているため、駆動源として商用電源Ｐ及び電池パックＳを利用することができる。これにより、商用電源Ｐがない作業場所では、電池パックＳを利用することで作業が可能となり、電動工具の作業性を向上させることができる。
また、卓上丸鋸１において、モータ５は、３相モータであり、当該３相のそれぞれは、４個の巻線（Ｕ相巻線５４Ａ～５４Ｄ、Ｖ相巻線５５Ａ～５５Ｄ及びＷ相巻線５６Ａ～５６Ｄ）を含み、演算部９１は、同一相内において巻線間の結線方式を変更する構成である。３相のモータにおいて、電圧の異なる駆動源間でのモータ特性の変化を抑制することができる。
また、本実施の形態による卓上丸鋸１の演算部９１は、演算部９１は、巻線間の結線方式を直列接続と並列接続との間で変更する構成である。これにより、電圧の異なる２つの駆動源間（商用電源Ｐと電池パックＳとの間）でのモータ特性の変化を抑制することができる。
また、本実施の形態においては、演算部９１は、結線方式の変更（切換）後に駆動源に基づく電圧（インバータ回路部８３から出力される電圧）を変更してモータ５に印加することでモータ特性の微調整を行うことができる。これにより、電圧の異なる駆動源間でのモータ特性の変化をより抑制することができる。
また、卓上丸鋸１の演算部９１は、デューティ比を変更することで駆動源に基づく電圧（インバータ回路部８３から出力される電圧）を変更することができる。このような構成によると、駆動源に基づく電圧を簡易な構成で変更することができる。
次に、本発明の第２の実施の形態による電動工具の一例である卓上丸鋸２０１について図１２乃至図１４を参照しながら説明する。なお、卓上丸鋸１と同一の部材や構成には同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成についてのみ説明する。
図１２に示されているように、第２の実施の形態による卓上丸鋸２０１は、モータ基板部２０７を備えている。また、卓上丸鋸２０１の直流接続端子部１１は、電池パックＳ（２０Ｖ）と電池パックＤ（４０Ｖ、公称電圧３６Ｖの電池パック）とが選択的に接続可能に構成されている（図１）。なお、卓上丸鋸２０１は、交流接続端子部１０を有していない。図１２は、モータ基板部２０７を示す右側面図である。電池パックＤは、本発明における外部電源及び直流外部電源の一例である。
モータ基板部２０７は、３個のリレー７２を有している。３個のリレー７２は、円形基板７１の右側面において、周方向に略１２０°間隔で配置されている。
図１３及び図１４に示されているように、卓上丸鋸２０１は、スター結線されたＵ相巻線部２５４、Ｖ相巻線部２５５及びＷ相巻線部２５６を備えており、Ｕ相巻線部２５４は２個のＵ相巻線２５４Ａ及び２５４Ｂ、Ｖ相巻線部２５５は２個のＶ相巻線２５５Ａ及び２５５Ｂ、Ｗ相巻線部２５６は２個のＷ相巻線２５６Ａ及び２５６Ｂを有している。図１３及び図１４は、Ｕ相巻線２５４Ａ及び２５４Ｂ、Ｖ相巻線２５５Ａ及び２５５Ｂ及びＷ相巻線２５６Ａ及び２５６Ｂの接続状態を示す回路図であり、図１３は、各相内において互いの巻線が直列接続となっている状態を示し、図１４は、各相内において互いの巻線が並列接続となっている状態を示している。
２個のＵ相巻線２５４Ａ及び２５４Ｂは、互いに巻数が同一であり、リレー７２の切換接点７２Ａを介して接続されている。具体的には、２個のＵ相巻線２５４Ａ及び２５４Ｂは、１個のリレー７２、すなわち、２個の切換接点７２Ａによって互いに接続されている。当該１個のリレー７２の切換信号入力部にＯＮ信号が入力されることで、２個のＵ相巻線２５４Ａ及び２５４Ｂは、互いに直列接続された状態となり、ＯＦＦ信号が入力されることで互いに並列接続された状態となるように構成されている。言い換えれば、２個のＵ相巻線２５４Ａ及び２５４Ｂは、直列接続の状態と並列接続の状態とを切換可能に構成されている。また、２個のＵ相巻線２５４Ａ及び２５４Ｂは、ステータ５３のＵ相スロットに重ねて巻回されている。
なお、図１２及び図１３に示されているように、Ｖ相巻線部２５５及びＷ相巻線部２５６もＵ相巻線部２５４と同様に、２個のＶ相巻線２５５Ａ及び２５５Ｂ、２個のＷ相巻線２５６Ａ及び２５６Ｂを有しており、Ｖ相巻線２５５Ａ及び２５５Ｂは、１個のリレー７２によって互いに直列及び並列接続を切換可能に接続され、Ｗ相巻線２５６Ａ及び２５６Ｂは、１個のリレー７２によって互いに直列及び並列接続を切換え可能に接続されている。
また、Ｖ相巻線２５５Ａ及び２５５ＢはＶ相スロットに重ねて巻回され、Ｗ相巻線２５６Ａ及び２５６ＢはＷ相スロットに重ねて巻回されている。なお、Ｕ相巻線部２５４内の接続構成、Ｖ相巻線部２５５内の接続構成及びＷ相巻線部２５６内の接続構成は、同一であるため、Ｖ相巻線部２５５内の接続構成及びＷ相巻線部２５６内の接続構成の説明は、省略する。
Ｕ相巻線部２５４内、Ｖ相巻線部２５５内及びＷ相巻線部２５６内の接続構成を上述のように構成することで、各相内における巻線の結線方式を切換えることができる。
具体的には、３個のリレー７２のそれぞれの切換信号入力部にＯＮ信号を出力することで、図１３に示されているように、Ｕ相巻線２５４Ａ及び２５４Ｂ、Ｖ相巻線２５５Ａ及び２５５Ｂ及びＷ相巻線２５６Ａ及び２５６Ｂを各相内で互いに直列接続の状態とすることができる。また、３個のリレー７２のそれぞれの切換信号入力部にＯＦＦ信号を出力することで、図１４に示されているように、Ｕ相巻線２５４Ａ及び２５４Ｂ、Ｖ相巻線２５５Ａ及び２５５Ｂ及びＷ相巻線２５６Ａ及び２５６Ｂを各相内で互いに並列接続の状態とすることができる。言い換えれば、３個のリレー７２のそれぞれの切換信号入力部に出力する信号をＯＮ信号とＯＦＦ信号との間で切換えることで、同一相内での結線方式を直列接続（図１３）と並列接続（図１４）との間で切換えることができる。
第２の実施の形態による卓上丸鋸２０１の演算部９１は、電池パックＤ（４０Ｖ）でモータ５を駆動する場合、Ｕ相巻線部２５４、Ｖ相巻線部２５５及びＷ相巻線部２５６の各相内における２個の巻線を直列接続の状態とし、電池パックＳでモータ５を駆動する場合、並列接続の状態とする。
ここで、第２の実施の形態におけるＵ相巻線２５４Ａ及び２５４Ｂ、Ｖ相巻線２５５Ａ及び２５５Ｂ及びＷ相巻線２５６Ａ及び２５６Ｂのそれぞれの巻線の両端に印加される電圧について説明する。以下の説明では、無負荷において、トリガスイッチ３１Ｂの操作量が最大、且つ、Ｕ相巻線部２５４及びＶ相巻線部２５５に電流を通電させている駆動状態を例にとって説明する。
第２の実施の形態では、図１３に示されているように、電池パックＤでの駆動時において、直列接続されたＵ相巻線２５４Ａ及び２５４Ｂ、Ｖ相巻線２５５Ａ及び２５５Ｂ（同一巻数の４個の巻線）に電池パックＤの電圧である４０Ｖが印加される。このため、電池パックＤでの駆動時における一の巻線の両端に印加される電圧は、略１０．０Ｖとなる。
一方、図１４に示されているように、電池パックＳでの駆動時においては、並列接続されたＵ相巻線２５４Ａ及び２５４Ｂと並列接続されたＶ相巻線２５５Ａ及び２５５Ｂとが直列に接続された回路に電池パックＳの電圧である２０Ｖが印加される。このため、電池パックＳでの駆動時における一の巻線の両端に印加される電圧は、略１０．０Ｖとなる。
このように、第２の実施の形態では電池パックＤ（４０Ｖ）での駆動時における一の巻線の両端に印加される電圧（略１０．０Ｖ）と、電池パックＳ（２０Ｖ）での駆動時における一の巻線の両端に印加される電圧（略１０．０Ｖ）と、を略一致させることができる。すなわち、直流接続端子部１１に接続される電池パックの電圧（２０Ｖ及び４０Ｖ）に応じて結線方式を切換えることで、両駆動源間での一の巻線の両端に印可される電圧を略一致させることができ、両駆動源間でのモータ５のモータ特性の変化を抑制することができる。なお、上記で説明した部材、構成及び制御以外の部材、構成及び制御は、第１の実施の形態による卓上丸鋸１と同一であり、当該同一の部材、構成及び制御は、卓上丸鋸１における同一の部材、構成及び制御と同一の作用効果を奏する。
次に、本発明の第３の実施の形態による電動工具の一例である卓上丸鋸３０１について図１５乃至図１７を参照しながら説明する。なお、卓上丸鋸１と同一の部材や構成には同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成についてのみ説明する。
第３の実施の形態による卓上丸鋸３０１の交流接続端子部１０は、商用電源Ｐ（実効値１００Ｖ）と接続可能であり、直流接続端子部１１は、電池パックＳ（２０Ｖ）と電池パックＤ（４０Ｖ）とが選択的に接続可能に構成されている（図１）。
図１５乃至図１７に示されているように、卓上丸鋸２０１は、スター結線されたＵ相巻線部３５４、Ｖ相巻線部３５５及びＷ相巻線部３５６を備えている。図１５乃至図１７は、Ｕ相巻線３５４Ａ～３５４Ｄ、Ｖ相巻線３５５Ａ～３５５Ｄ及びＷ相巻線３５６Ａ～３５６Ｄの接続状態を示す回路図であり、図１５は、各相内において互いの巻線が直列接続となっている状態を示し、図１６は、各相内において互いの巻線が直並列接続となっている状態を示し、図１７は、各相内において互いの巻線が並列接続となっている状態を示している。
図１５に示されているように、Ｕ相巻線部３５４は、第１の実施の形態におけるＵ相巻線部５４のＵ相巻線５４Ａ～５４Ｄの接続構成を変更したものであり、第３の実施の形態による卓上丸鋸３０１のＵ相巻線部３５４における４個のＵ相巻線３５４Ａ～３５４Ｄは、４個のリレー７２（８個の切換接点７２Ａ）によって互いに接続されている。具体的には、Ｕ相巻線部３５４のＵ相巻線３５４Ａ～３５４Ｄの互いの接続構成は、卓上丸鋸１におけるＵ相巻線部５４のＵ相巻線５４Ｂの一端に接続された切換接点７２Ａの第１接続点７２ａとＵ相巻線５４Ｃの一端に接続された切換接点７２Ａの第１接続点７２ａとの間に新たに切換接点７２Ａを設け、Ｕ相巻線５４Ｂの他端に接続された切換接点７２Ａの第１接続点７２ａとＵ相巻線５４Ｃの他端に接続された切換接点７２Ａの第１接続点７２ａとの間にも新たに切換接点７２Ａを設け、さらに、新たに設けられた２個の切換接点７２Ａのそれぞれの第１接続点７２ａ同士を接続したものと同一である。
なお、図１５及び図１７に示されているように、Ｖ相巻線部３５５及びＷ相巻線部３５６もＵ相巻線部３５４と同様に、４個のＶ相巻線３５５Ａ～３５５Ｄ、４個のＷ相巻線３５６Ａ～３５６Ｄを有しており、Ｕ相巻線部３５４内の接続構成、Ｖ相巻線部３５５内の接続構成及びＷ相巻線部３５６内の接続構成は、同一であるため、Ｖ相巻線部３５５内の接続構成及びＷ相巻線部３５６内の接続構成の説明は、省略する。
Ｕ相巻線部３５４内、Ｖ相巻線部３５５内及びＷ相巻線部３５６内の接続構成を上述のように構成することで、各相内における巻線の結線方式を、直列接続、直並列接続及び並列接続の間で切換えることが可能となっている。
詳細には、Ｕ相巻線部３５４内、Ｖ相巻線部３５５内及びＷ相巻線部３５６内の巻線間の接続は、１２個のリレー７２のそれぞれの切換信号入力部にＯＮ信号を出力することで、直列接続の状態（図１５）、１２個のリレー７２のそれぞれの切換信号入力部にＯＦＦ信号を出力することで直並列接続の状態（図１６）、新たに設けられた２個の切換接点７２Ａを有する３個のリレー７２にＯＮ信号、残りの９個のリレー７２にＯＦＦ信号を出力することでで並列接続の状態（図１７）とすることができる。言い換えれば、１２個のリレー７２のそれぞれの切換信号入力部に出力する信号をＯＮ信号とＯＦＦ信号との間で切換えることで、同一相内での結線方式を直列接続（図１５）、直並列接続（図１６）及び並列接続（図１７）との間で切換えることができる。
第３の実施の形態による卓上丸鋸３０１の演算部９１は、モータ５の駆動源が商用電源Ｐ（実効値１００Ｖ）の場合、各相内における４個の巻線の結線方式を直列接続の状態とし、電池パックＤ（４０Ｖ）の場合、直並列接続の状態とし、電池パックＳ（２０Ｖ）の場合、並列接続の状態とする。
ここで、第３の実施の形態におけるＵ相巻線部３５４のＵ相巻線３５４Ａ～３５４Ｄ、Ｖ相巻線部３５５のＶ相巻線３５５Ａ～３５５Ｄ及びＷ相巻線部３５６のＷ相巻線３５６Ａ～３５６Ｄのそれぞれの巻線の両端に印加される電圧について説明する。以下の説明では、無負荷において、トリガスイッチ３１Ｂの操作量が最大、且つ、Ｕ相巻線部３５４及びＶ相巻線部３５５に電流を通電させている駆動状態を例にとって説明する。
第３の実施の形態では、図１５に示されているように、商用電源Ｐでの駆動時において、直列接続されたＵ相巻線３５４Ａ～３５４Ｄ及びＶ相巻線３５５Ａ～３５５Ｄ、すなわち、同一巻数の８個の巻線に商用電源Ｐの電圧である実効値１００Ｖが印加される。このため、商用電源Ｐでの駆動時における一の巻線の両端に印加される電圧の実効値は、略１２．５Ｖとなる。
また、図１６に示されているように、電池パックＤでの駆動時においては、並列接続されたＵ相巻線３５４Ａ及び３５４Ｂと並列接続されたＵ相巻線３５４Ｃ及び３５４Ｄと並列接続されたＶ相巻線３５５Ａ及び３５５Ｂと並列接続されたＶ相巻線３５５Ｃ及び３５５Ｄとが直列接続された回路に電池パックＤの電圧である４０Ｖが印加される。このため、電池パックＤでの駆動時における一の巻線の両端に印加される電圧は、略１０．０Ｖとなる。
さらに、図１７に示されているように電池パックＳでの駆動時においては、並列接続されたＵ相巻線３５４Ａ～３５４Ｄと並列接続されたＶ相巻線３５５Ａ～３５５Ｄとが直列に接続された回路に電池パックＳの電圧である２０Ｖが印加される。このため、電池パックＳでの駆動時における一の巻線の両端に印加される電圧は、略１０．０Ｖとなる。
このように、第３の実施の形態では、商用電源Ｐ（実効値１００Ｖ）での駆動時における一の巻線の両端に印加される電圧（略１２．５Ｖ）と、電池パックＤ（４０Ｖ）での駆動時における一の巻線の両端に印加される電圧（略１０．０Ｖ）と、電池パックＳ（２０Ｖ）での駆動時における一の巻線の両端に印加される電圧（略１０．０Ｖ）とを互いに近づけることができる。すなわち、交流接続端子部１０に接続される商用電源Ｐ、直流接続端子部１１に接続される電池パックＳ及びＤの３つの駆動源に応じて結線方式を切換えることで、３つの駆動源間での一の巻線の両端に印可される電圧を互いに近づけることができ、３つの駆動源間におけるモータ５のモータ特性の変化を抑制することができる。なお、上記で説明した部材、構成及び制御以外の部材、構成及び制御は、第１の実施の形態による卓上丸鋸１と同一であり、当該同一の部材、構成及び制御は、卓上丸鋸１における同一の部材、構成及び制御と同一の作用効果を奏する。
このように、本発明の第３の実施の形態による卓上丸鋸３０１の演算部９１は、巻線間の結線方式を直列接続、並列接続及び直並列接続の間で変更する構成である。これにより、電圧の異なる３つの駆動源間（商用電源Ｐ、電池パックＳ及びＤの間）でのモータ特性の変化を抑制することができる。
なお、上記した実施の形態では、本発明を卓上丸鋸に適用した場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されない。特許請求の範囲に記載した範囲で、種々の変形や改良が可能である。例えば、本発明の第１の実施の形態による卓上丸鋸１のモータ５は、３つのスロット、すなわち、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相スロットを有し、各相スロットのそれぞれに４個の巻線が重ねて巻回されている構成であったが、各相のそれぞれの４個の巻線同士の接続構成は卓上丸鋸１としたまま、モータ５に１２個のスロット（Ｕ相スロットを４個、Ｖ相スロットを４個及びＷ相スロットを４個）を設け、１２個のスロットのそれぞれに１個の巻線を巻回する構成であってもよい。この場合であっても卓上丸鋸１と同一の効果を得ることができる。また、リレー７２をモータ基板部７（円形基板７１）に設けたが、制御基板部８に設けてもよい。
１，２０１，３０１…卓上丸鋸、２…ベース部、３…切断部、４…切断部支持部、５…モータ、６…回転伝達機構、７…モータ基板部、８…制御基板部、１０…交流接続端子部、１１…直流接続端子部、２１…ベース、２２…ターンテーブル、２４…電源コード、３１Ｂ…トリガスイッチ、３２Ａ…出力軸　、３２Ｃ…丸鋸刃、３３…電池装着部、５１Ａ…ファン、５２…ロータ、５３…ステータ、５４，２５４，３５４…Ｕ相巻線部、５４Ａ～５４Ｄ，２５４Ａ，２５４Ｂ…Ｕ相巻線、５５，２５５，３５５…Ｖ相巻線部、５５Ａ～５５Ｄ，２５５Ａ，２５５Ｂ…Ｖ相巻線、５６，２５６，３５６…Ｗ相巻線部、５６Ａ～５６Ｄ，２５６Ａ，２５６Ｂ…Ｗ相巻線、７２…リレー、７３…ホール素子、８５…電圧検出回路、８９…リレー駆動回路、９１…演算部、Ｓ，Ｄ…電池パック、Ｗ…被切断材

Claims (9)

  1. 複数の巻線が巻回されたステータと該ステータに対して回転可能なロータとを有するモータと、
    該ロータの回転によって駆動する出力部と、
    該モータの駆動源となる外部電源と接続可能な電源接続部と、
    該電源接続部に接続された該外部電源の電圧を検出する電源電圧検出手段と、
    該外部電源の電圧に応じて該巻線間の結線方式を変更する結線変更手段と、
    を備えることを特徴とする電動工具。
  2. 該電源接続部は、交流外部電源と接続可能な交流接続端子部と、直流外部電源と接続可能な直流接続端子部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
  3. 該結線変更手段は、該交流接続端子部に接続された該交流外部電源の電圧に応じて該巻線間の結線方式を変更することを特徴とする請求項２に記載の電動工具。
  4. 該結線変更手段は、該直流接続端子部に接続された該直流外部電源の電圧に応じて該巻線間の結線方式を変更することを特徴とする請求項２に記載の電動工具。
  5. 該モータは、ｎ相モータであり、
    該ｎ相のそれぞれは、該複数の巻線のうちの２以上の該巻線を含み、
    該結線変更手段は、同一相内において該巻線間の結線方式を変更することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電動工具。
  6. 該結線変更手段は、該結線方式を直列接続と並列接続との間で変更することを特徴とする請求項５に記載の電動工具。
  7. 該結線変更手段は、該結線方式を直列接続、並列接続及び直並列接続の間で変更することを特徴とする請求項５に記載の電動工具。
  8. 該結線変更手段による該結線方式の変更後に該外部電源に基づく電圧を変更して該モータに印加する電圧変更手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電動工具。
  9. 該電圧変更手段は、デューティ比を変更することで該外部電源に基づく電圧を変更することを特徴とする請求項８に記載の電動工具。
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