JPH08237993A - 変速電動工具 - Google Patents

変速電動工具

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Publication number
JPH08237993A
JPH08237993A JP7036770A JP3677095A JPH08237993A JP H08237993 A JPH08237993 A JP H08237993A JP 7036770 A JP7036770 A JP 7036770A JP 3677095 A JP3677095 A JP 3677095A JP H08237993 A JPH08237993 A JP H08237993A
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JP
Japan
Prior art keywords
variable resistor
speed
capacitor
bidirectional thyristor
current
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP7036770A
Other languages
English (en)
Inventor
Kumio Takahashi
久美雄 高橋
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Koki Holdings Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Koki Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Koki Co Ltd filed Critical Hitachi Koki Co Ltd
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Publication of JPH08237993A publication Critical patent/JPH08237993A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

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  • Drilling And Boring (AREA)
  • Portable Power Tools In General (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、偶数高調波電流を実用上低
く抑えかつ低速時でも拘束トルクが大きく、低速から高
速及び高速から低速への変化が滑らかに行える安価な変
速電動工具を提供することである。 【構成】 双方向サイリスタ1を介して交流電源両端に
接続された電動機2と、双方向サイリスタ1に並列に接
続された可変抵抗器8及びコンデンサ5の直列回路と、
可変抵抗器8及びコンデンサ5の接続点と双方向サイリ
スタ1のゲート間に接続されたトリガ素子4を有し、可
変抵抗器8の値を変えて電動機2の回転数を変えるよう
にした変速電動工具において、前記可変抵抗器8と並列
に第2の可変抵抗器9を接続し、少なくとも一方の可変
抵抗器8、9とコンデンサ5の間にダイオード6、7を
接続した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、可変速電気ドリルや可
変速電気スクリュードライバ等のように速度を変えるこ
とのできる変速電動工具に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電動工具は大きな拘束トルクを必要とす
るため、従来は駆動用電動機として直巻整流子電動機
(以下単に電動機という)を用いているが、変速電動工
具も同様に大きな拘束トルクを必要とするために電動機
を用いている。特に変速電動工具では低速時でも大きな
拘束トルクが必要なため、低速時の拘束トルクができる
だけ大きくなるように、従来では半波位相制御によって
電動機の速度を変える方法が用いられていた。しかしこ
の方法では、特に点弧角90°近傍で大きな偶数高調波
電流を発生させてしまうといった欠点があった。大きな
偶数高調波電流を発生させないようにするために、双方
向位相制御によって直巻整流電動機の速度を変化させる
といった方法が考えられるが、低速時の拘束トルクが小
さく実用に供さない。
【0003】上記した欠点を解消するために実開昭48
−88912号のようにトリガ素子に直列あるいは並列
にダイオードを接続し、低速時には半波位相制御によっ
て電動機の速度を変え、所定速度以上の時にはダイオー
ドをスイッチで点弧回路から取り外して交流電源電圧の
正負双方の半波で双方向サイリスタを点弧して速度を変
える方法や、フィードバックをかけた双方向位相制御に
よって電動機の速度を変える方法、特公昭56−262
35号のように低速時には半波位相制御によって電動機
の速度を変え、高速時には交流電源電圧の正負双方の半
波で双方向サイリスタを点弧して速度を変え、電動機の
残留起電力によるフィードバックで速度の低下を保証し
ている方法等があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記した、実開
昭48−88912号の方法では半波位相制御から双方
向位相制御に切り替わる時に速度が大きく変化してしま
うといった欠点があり、フィードバックをかけた双方向
位相制御による方法では、大きな偶数高調波電流を発生
させることなく低速時の拘束トルクを大きなものとする
ことができるが高価なものとなってしまうといった欠点
があった。また、特公昭56−26235号の方法で
は、電動機の速度制御方法としては比較的安価で可変速
度領域も広くかつ無段階でスムーズな変速制御が可能で
あるが、負荷状態によっては低速度や中速度で交流電源
電圧の正負半波の点弧角が大きく異なる状態になり、偶
数高調波電流が大きくなってしまうといった欠点があっ
た。
【0005】本発明の目的は、上記欠点を解消し、偶数
高調波電流を実用上低く抑えかつ低速時でも拘束トルク
が大きく、低速から高速及び高速から低速への変化が滑
らかに行える安価な変速電動工具を提供することであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的は、双方向サイ
リスタの点弧回路のコンデンサに交流電源電圧の正負半
波で異なる電流を供給し異なる点弧角で双方向サイリス
タを点弧し、かつ低速時には一方の半波の時にのみ点弧
すると共に正負半波の点弧角の差は少なくとも点弧角が
90°近傍では高々20°を超えないようにすることに
より達成される。
【0007】
【作用】上記したように、双方向サイリスタの点弧回路
のコンデンサに交流電源電圧の正負半波で異なる電流を
供給し異なる点弧角で双方向サイリスタを点弧し、かつ
低速時には一方の半波の時にのみ点弧すると共に正負半
波の点弧角の差は少なくとも点弧角が90°近傍では高
々20°を超えないようにすることによって、低速時に
は半波位相制御となるので双方向位相制御に比べて拘束
トルクを大きなものとすることができる。また電動機の
回転数が速くなった時には正負半波の点弧角の差は少な
くとも点弧角が90°近傍では高々20°を超えないよ
うにすることにより、負荷が加えられて大きな電流が流
れた時でも偶数高調波電流の発生を少なくすることがで
きようになる。
【0008】
【実施例】図1、図3、図4を用いて本発明変速電動工
具を以下説明する。なお説明を容易にするために可変抵
抗器8は可変抵抗器9より抵抗値が小さいものとする
が、この逆の場合も同様の作用を呈する。図1は本発明
変速電動工具の一実施例を示す回路図である。図3は図
1の回路の電源電圧と電流のタイムチャートであり、
(a)は電源電圧波形である。図4は高調波電流の測定
例を示すグラフである。図1に示す回路は交流電源が一
方の半波の時には、可変抵抗器8とダイオード6の第一
の経路を介してコンデンサ5に電流が供給され、他方の
半波の時には可変抵抗器9とダイオード7の第二の経路
を介してコンデンサ5に電流が供給される。電動機2が
最小回転数の時の電流波形は図3(b)に示すようにな
る。この時すなわち電動機2が最小回転数の時には、上
記した第一経路を介して電流が供給される方の交流電源
の半波の時にのみ双方向サイリスタ1は点弧され、その
点弧角θ11は90°より大きく180°に近いもので
ある。そして第二経路を介して電流が供給される方の半
波の時には双方向サイリスタ1は点弧されない。次に電
動機2の回転数を少し速くした時の電流波形は図3
(c)に示すようになる。この時第一経路を介して電流
が供給される方の交流電源の半波の時の双方向サイリス
タ1の点弧角θ12は、上記した点弧角θ11より小さ
くなり、その点弧角θ12は90°に近づく。そして第
二の経路を介して電流が供給される方の半波の時にも双
方向サイリスタ1は点弧され、その点弧角θ22は90
°より大きく180°に近い。更に電動機2の回転数を
速くした時の電流波形は図3(d)に示すようになる。
この時第一経路を介して電流が供給される方の交流電源
の半波の時の双方向サイリスタ1の点弧角θ13は、上
記した点弧角θ12より小さくなり、点弧角θ13は約
90°となった。そして第二経路を介して電流が供給さ
れる方の半波の時の双方向サイリスタ1の点弧角θ23
は70°〜90°になった。これは一方の半波の点弧角
が90度近傍の時には、他方の半波の点弧角が90゜よ
り高々20゜の差の範囲内になるように可変抵抗8、9
及びコンデンサ5の値が選定されているためである。電
動機2の回転数を速くした時の電流波形は図3(e)に
示すようになる。この時第一経路を介して電流が供給さ
れる方の交流電源の半波の時の双方向サイリスタ1の点
弧角θ14は70°〜90°となった。そして第二経路
を介して電流が供給される方の半波の時の双方向サイリ
スタ1の点弧角θ24は約90°となり、可変抵抗器
8、9及びコンデンサ5が一方の半波の点弧角が90゜
近傍の時には、他方の半波の点弧角が90゜より高々2
0゜の差の範囲内になるように選定されているのがわか
る。
【0009】電動機2を位相制御した時は、点弧角が大
きいと小さく、点弧角が小さいと大きい電流の実効値が
入力できる。一方高調波電流は負荷電流に含まれる割合
が点弧角の状態により変化するものの普通負荷電流が多
いほど高調波電流は多い。図3(b)のように点弧角が
大きい状態では負荷電流に含まれる高調波電流の割合は
多いが負荷電流を多くすると拘束状態になるため、小さ
な負荷電流の状態で使用することになり高調波電流は少
ない。図3(b)〜(e)から分かるように電動機2の
回転数が速くなっていくに従い負荷電流の多い状態で使
用できるようになる。図4に一方の半波の点弧角を約9
0°に制御し、他方の半波の点弧角を変えた時の高調波
電流の2次、3次、4次、5次の高調波電流の測定例を
示す。図4に示すように一方の半波の点弧角が約90°
の時に他方の半波の点弧角が70°〜110°である時
は、2次及び4次の偶数高調波電流が低く抑制されてい
る。
【0010】なお、図3に示す(b)から(c)の状態
に変化する時に比べ(c)から(d)及び(e)の状態
に変化する時の方が、トリガの引く量に比べて点弧角の
変化量が小さくなるよう可変抵抗器8及び9の値を選定
することにより、より滑らかに回転数を変化させること
ができる。
【0011】図2に本発明変速電動工具の他の実施例を
示す。また、図2の可変抵抗器8及び9は図1のそれと
は抵抗値が異なる。図2に示す回路は交流電源の一方の
半波の時には、可変抵抗器9の経路及び可変抵抗器8と
ダイオード6の経路の二つの経路を併せた第一経路を介
してコンデンサ5に電流が供給され、他方の半波の時に
は可変抵抗器9の経路のみの第二経路を介してコンデン
サ5に電流が供給される。第一経路及び第二経路の構成
は図1に示す実施例と異なるが、その他の作用及び効果
は図1に示す実施例と同じになるように可変抵抗器9及
び可変抵抗器8の抵抗値を設定できる。図2の実施例に
よれば、図1の実施例に比べダイオードが一つ少なくて
同じ作用及び効果を実現できる。また、電動機2が最小
回転数の時の点弧角が比較的小さく、微妙な制御が不要
なら可変抵抗器8を半固定抵抗器あるいは固定抵抗器に
しても作用及び効果は同じにできる。可変抵抗器8を半
固定抵抗器にすると、この半固定抵抗器の抵抗値を調整
することによりトリガ素子4やコンデンサ5の性能のバ
ラツキを補正して、電動機2が最小回転数の時の点弧角
を一定にすることができる。
【0012】
【発明の効果】本発明によれば、電動機を交流電源電圧
の正負半波において異なる点弧角で双方向サイリスタを
点弧する位相制御で運転し、低速時には半波位相制御と
なる。これによって低速から高速及び高速から低速への
変化が滑らかに行えるようになると共に低速時には点弧
角が90°より大きいので必要以上の負荷が加えられる
と電動機が拘束状態となり大きな電流とならないため偶
数高調波電流が実用上低く抑えられ、半波位相制御なの
で双方向位相制御に比べ拘束トルクを大きなものとする
ことができる。また、電動機の回転数が速くなった時に
は正負半波の点弧角の差は少なくとも点弧角が90°近
傍では高々20°を超えないようにしたことにより、負
荷が加えられて大きな電流が流れた時でも偶数高調波電
流の発生を少なくすることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例を示す回路図。
【図2】 本発明の他の実施例を示す回路図。
【図3】 図1の電源電圧及び各点弧角での電流を示す
タイムチャート。
【図4】 高調波電流の測定例を示すグラフ。
【符号の説明】 1は双方向サイリスタ、2は電動機、3は点弧回路、4
はトリガ素子、5はコンデンサ、6、7はダイオード、
8、9は可変抵抗器である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 双方向サイリスタを介して交流電源両端
    に接続された直巻整流子電動機と、双方向サイリスタに
    並列に接続された可変抵抗器及びコンデンサの直列回路
    と、可変抵抗器及びコンデンサの接続点と双方向サイリ
    スタのゲート間に接続されたトリガ素子を有し、可変抵
    抗器の値を変えて直巻整流子電動機の回転数を変えるよ
    うにした可変速電動工具であって、 前記可変抵抗器と並列に第2の可変抵抗器を接続すると
    共に少なくとも一方の可変抵抗器とコンデンサの間にダ
    イオードを接続し、低速時には半波でのみ点弧し、かつ
    少なくとも点弧角が90°近傍では正負半波の点弧角の
    差が高々20°を超えないように可変抵抗器及び第2の
    可変抵抗器及びコンデンサの値を選定して交流電源電圧
    の正負半波において異なる点弧角で双方向サイリスタを
    点弧することを特徴とする変速電動工具。
JP7036770A 1995-02-24 1995-02-24 変速電動工具 Withdrawn JPH08237993A (ja)

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JP7036770A JPH08237993A (ja) 1995-02-24 1995-02-24 変速電動工具

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ID=12479008

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100775220B1 (ko) * 2001-10-31 2007-11-12 주식회사 포스코 트랜지스터를 이용한 모터 속도 제어장치
CN101559589A (zh) * 2008-04-14 2009-10-21 罗伯特·博世有限公司 用于手持电动工具的具有转向变换器的操纵装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100775220B1 (ko) * 2001-10-31 2007-11-12 주식회사 포스코 트랜지스터를 이용한 모터 속도 제어장치
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Effective date: 20020507