本说明书公开的技术涉及一种电动作业机以及马达控制装置。
背景技术:
专利文献1公开一种电动作业机。所述电动作业机具备:无刷马达、以及对所述无刷马达进行控制的马达控制装置。所述无刷马达具备:转子,其具备多个磁极;定子,其具备与所述转子相对置的多个齿;以及线圈,其被卷绕于所述多个齿,并根据外加于第1相端子、第2相端子以及第3相端子的电压,而使所述多个齿分别产生磁力。所述马达控制装置具备:第1上侧开关元件,其将所述第1相端子和正极侧电源电位连接起来;第1下侧开关元件,其将所述第1相端子和负极侧电源电位连接起来;第2上侧开关元件,其将所述第2相端子和所述正极侧电源电位连接起来;第2下侧开关元件,其将所述第2相端子和所述负极侧电源电位连接起来;第3上侧开关元件,其将所述第3相端子和所述正极侧电源电位连接起来;第3下侧开关元件,其将所述第3相端子和所述负极侧电源电位连接起来;以及控制单元,其能够使所述第1上侧开关元件、所述第1下侧开关元件、所述第2上侧开关元件、所述第2下侧开关元件、所述第3上侧开关元件以及所述第3下侧开关元件分别在导通和不导通之间进行切换。所述控制单元通过使所述第1上侧开关元件、所述第2上侧开关元件以及所述第3上侧开关元件处于不导通,并且使所述第1下侧开关元件、所述第2下侧开关元件以及所述第3下侧开关元件处于导通,而能够执行:使制动力作用于所述无刷马达的短路制动动作。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平3-74194号公报
技术实现要素:
在上述那样的电动作业机中,在进行短路制动动作时,在无刷马达的第1相端子、第2相端子以及第3相端子各个端子间产生感应电压,从而如图8所示的那样,与感应电压相对应的浪涌电流分别在第1下侧开关元件、第2下侧开关元件、以及第3下侧开关元件中流动。当该浪涌电流存在较大的峰值时,有该浪涌电流流动的下侧开关元件的发热量就会增大,从而有可能导致该下侧开关元件过热。在本说明书中,提供一种:能够降低短路制动动作时的浪涌电流的峰值的技术。
本说明书公开一种电动作业机。所述电动作业机可以具备:无刷马达、以及对所述无刷马达进行控制的马达控制装置。所述无刷马达可以具备:转子,其具备多个磁极;定子,其具备与所述转子相对置的多个齿;以及线圈,其被卷绕于所述多个齿,并根据外加于第1相端子、第2相端子以及第3相端子的电压,而使所述多个齿分别产生磁力。所述马达控制装置可以具备:第1上侧开关元件,其将所述第1相端子和正极侧电源电位连接起来;第1下侧开关元件,其将所述第1相端子和负极侧电源电位连接起来;第2上侧开关元件,其将所述第2相端子和所述正极侧电源电位连接起来;第2下侧开关元件,其将所述第2相端子和所述负极侧电源电位连接起来;第3上侧开关元件,其将所述第3相端子和所述正极侧电源电位连接起来;第3下侧开关元件,其将所述第3相端子和所述负极侧电源电位连接起来;以及控制单元,其能够使所述第1上侧开关元件、所述第1下侧开关元件、所述第2上侧开关元件、所述第2下侧开关元件、所述第3上侧开关元件以及所述第3下侧开关元件分别在导通和不导通之间进行切换。所述控制单元可以通过使所述第1上侧开关元件、所述第2上侧开关元件以及所述第3上侧开关元件处于不导通,并且使所述第1下侧开关元件、所述第2下侧开关元件以及所述第3下侧开关元件处于导通,而能够执行:使制动力作用于所述无刷马达的短路制动动作。所述控制单元可以构成为:在规定的时机开始进行所述短路制动动作。所述规定的时机可以是如下时机,即:当在该时机开始进行所述短路制动动作的情况下,在从开始进行所述短路制动动作之后至所述无刷马达的电角度前进180度为止的期间,所述第1相端子、所述第2相端子以及所述第3相端子的各自的感应电压的极性进行反转的时机。
本说明书还公开了一种马达控制装置。所述马达控制装置可以构成为:对无刷马达进行控制。所述无刷马达可以具备:转子,其具备多个磁极;定子,其具备与所述转子相对置的多个齿;以及线圈,其被卷绕于所述多个齿,并根据外加于第1相端子、第2相端子以及第3相端子的电压,而使所述多个齿分别产生磁力。所述马达控制装置可以具备:第1上侧开关元件,其将所述第1相端子和正极侧电源电位连接起来;第1下侧开关元件,其将所述第1相端子和负极侧电源电位连接起来;第2上侧开关元件,其将所述第2相端子和所述正极侧电源电位连接起来;第2下侧开关元件,其将所述第2相端子和所述负极侧电源电位连接起来;第3上侧开关元件,其将所述第3相端子和所述正极侧电源电位连接起来;第3下侧开关元件,其将所述第3相端子和所述负极侧电源电位连接起来;以及控制单元,其能够使所述第1上侧开关元件、所述第1下侧开关元件、所述第2上侧开关元件、所述第2下侧开关元件、所述第3上侧开关元件以及所述第3下侧开关元件分别在导通和不导通之间进行切换。所述控制单元可以通过使所述第1上侧开关元件、所述第2上侧开关元件以及所述第3上侧开关元件处于不导通,并且使所述第1下侧开关元件、所述第2下侧开关元件以及所述第3下侧开关元件处于导通,而能够执行:使制动力作用于所述无刷马达的短路制动动作。所述控制单元可以构成为:在规定的时机,开始进行所述短路制动动作。所述规定的时机可以是如下时机,即:当在该时机开始进行所述短路制动动作的情况下,在从开始进行所述短路制动动作之后至所述无刷马达的电角度前进180度为止的期间,所述第1相端子、所述第2相端子以及所述第3相端子的各自的感应电压的极性进行反转的时机。
短路制动动作时的朝向下侧开关元件的浪涌电流的峰值是:在从开始进行短路制动动作之后至电角度前进180度为止的期间产生的。如图10所例示的那样,在该期间,第1相端子、第2相端子以及第3相端子之中的任一个端子(图10的例子中为第1相端子)的感应电压的极性不进行反转的情况下,相同方向的浪涌电流就会持续在与该端子相对应的下侧开关元件(例如第1下侧开关元件)中流动,从而在该下侧开关元件中产生出浪涌电流的较大峰值。与此相对,如图11所例示的那样,在从开始进行短路制动动作之后至电角度前进180度为止的期间,第1相端子、第2相端子以及第3相端子的各自的感应电压的极性进行反转的情况下,由于在各个下侧开关元件中流动的浪涌电流的朝向进行反转,所以,能够抑制各个下侧开关元件的浪涌电流的峰值。根据上述的构成,在下述时机开始进行短路制动动作,即:在从开始进行短路制动动作至无刷马达的电角度前进180度为止的期间,第1相端子、第2相端子以及第3相端子的各自的感应电压的极性进行反转的时机,所以,能够降低短路制动动作时的浪涌电流的峰值。
本说明书还公开了另一种电动作业机。所述电动作业机可以具备:无刷马达、以及对所述无刷马达进行控制的马达控制装置。所述无刷马达可以具备:转子,其具备多个磁极;定子,其具备与所述转子相对置的多个齿;以及线圈,其被卷绕于所述多个齿,并根据外加于第1相端子、第2相端子以及第3相端子的电压,而使所述多个齿分别产生磁力。所述马达控制装置可以具备:第1上侧开关元件,其将所述第1相端子和正极侧电源电位连接起来;第1下侧开关元件,其将所述第1相端子和负极侧电源电位连接起来;第2上侧开关元件,其将所述第2相端子和所述正极侧电源电位连接起来;第2下侧开关元件,其将所述第2相端子和所述负极侧电源电位连接起来;第3上侧开关元件,其将所述第3相端子和所述正极侧电源电位连接起来;第3下侧开关元件,其将所述第3相端子和所述负极侧电源电位连接起来;以及控制单元,其能够使所述第1上侧开关元件、所述第1下侧开关元件、所述第2上侧开关元件、所述第2下侧开关元件、所述第3上侧开关元件以及所述第3下侧开关元件分别在导通和不导通之间进行切换。所述控制单元可以通过使所述第1上侧开关元件、所述第2上侧开关元件以及所述第3上侧开关元件处于不导通,并且使所述第1下侧开关元件、所述第2下侧开关元件以及所述第3下侧开关元件处于导通,而能够执行:使制动力作用于所述无刷马达的短路制动动作。所述控制单元可以构成为:在执行所述短路制动动作之前,执行通电切断动作,在该通电切断动作中,使所述第1上侧开关元件、所述第1下侧开关元件、所述第2上侧开关元件、所述第2下侧开关元件、所述第3上侧开关元件以及所述第3下侧开关元件处于不导通。所述控制单元可以构成为:在执行所述通电切断动作之后,在所述第1相端子、所述第2相端子以及所述第3相端子之中的2个端子的感应电压实质上一致的时机,开始进行所述短路制动动作。
在从无刷马达被旋转驱动的状态开始由控制单元进行通电切断动作的情况下,无刷马达因惯性而继续进行旋转,从而在第1相端子、第2相端子以及第3相端子分别产生正弦波状的感应电压。在该情况下,当在第1相端子、第2相端子以及第3相端子之中的2个端子(例如第1相端子和第3相端子)的感应电压一致的时机开始进行短路制动动作时,在从开始进行短路制动动作之后至电角度前进180度为止的期间,在与这2个端子相对应的下侧开关元件(例如第1下侧开关元件和第3下侧开关元件)中流动的浪涌电流变为相同程度的大小,在与剩余的1个端子(例如第2相端子)相对应的下侧开关元件(例如第2下侧开关元件)中流动的浪涌电流变为最小。根据上述的构成,在进行短路制动动作时,能够抑制:浪涌电流在下侧开关元件之中的1个开关元件集中流动,所以,能够大幅度降低浪涌电流的峰值。
附图说明
图1是表示实施例1所涉及的电动作业机2的电路结构的例子的图。
图2是示意性地表示实施例1所涉及的无刷马达6的机械结构的例子的图。
图3是表示实施例1所涉及的马达驱动电路28的电路结构的例子的图。
图4是表示实施例1所涉及的比较器电路30的电路结构的例子的图。
图5是表示:在实施例1所涉及的无刷马达6中,第1线圈20a、第2线圈20b以及第3线圈20c被三角形连接的情况下的电路结构的例子的图。
图6是表示:在实施例1所涉及的无刷马达6中,第1线圈20a、第2线圈20b以及第3线圈20c被星形连接的情况下的电路结构的例子的图。
图7是表示:在实施例1中,无刷马达6因惯性而进行旋转时的、第1相端子6a、第2相端子6b以及第3相端子6c的各自的感应电压、与比较器电路30的输出之间的关系的时序图。
图8是表示:在无刷马达6的短路制动动作中,在第1下侧开关元件34a、第2下侧开关元件34b以及第3下侧开关元件34c中流动的浪涌电流的随时间变化的例子的图表。
图9是表示:开始进行无刷马达6的短路制动动作时的转子12的旋转角度、与在第1下侧开关元件34a、第2下侧开关元件34b以及第3下侧开关元件34c中流动的浪涌电流的峰值之间的关系的图表。
图10是表示:从开始进行无刷马达6的短路制动动作至电角度前进180度为止的期间的、第1相端子6a、第2相端子6b以及第3相端子6c的感应电压的随时间变化的例子的图。
图11是表示:从无刷马达6开始进行短路制动动作至电角度前进180度为止的期间的、第1相端子6a、第2相端子6b以及第3相端子6c的感应电压的随时间变化的另一例子的图。
图12是表示实施例2所涉及的电动作业机102的电路结构的例子的图。
图13是表示实施例2所涉及的比较器电路106的电路结构的例子的图。
图14是表示:在实施例2中,无刷马达6因惯性而进行旋转时的、第1相端子6a、第2相端子6b以及第3相端子6c的各自的感应电压、与比较器电路106的输出之间的关系的时序图。
图15是表示将实施例1、2的电动作业机2、102具体化为灌木切割机的情况下的构成的立体图。
附图标记说明:
2…电动作业机;4…直流电源;4a…蓄电池;6…无刷马达;6a…第1相端子;6b…第2相端子;6c…第3相端子;6d…中性点;8…霍尔传感器;8a…第1霍尔元件;8b…第2霍尔元件;8c…第3霍尔元件;10…马达控制装置;12…转子;14…定子;16…磁极;16a…n极;16b…s极;18…铁芯;18a…齿;20…线圈;20a…第1线圈;20b…第2线圈;20c…第3线圈;22…调节器;24…开关电路;26…微电脑;28…马达驱动电路;30…比较器电路;30a…第1比较器;30b…第2比较器;30c…第3比较器;32…上侧开关元件;32a…第1上侧开关元件;32b…第2上侧开关元件;32c…第3上侧开关元件;33…开关元件;34…下侧开关元件;34a…第1下侧开关元件;34b…第2下侧开关元件;34c…第3下侧开关元件;50…支承杆;50a…前端;50b…后端;52…前端单元;54…后端单元;56…环形手柄;58…把持部;60…线保持器;62…切割线;102…电动作业机;104…马达控制装置;106…比较器电路;106a…第1比较器;106b…第2比较器;106c…第3比较器。
具体实施方式
在1个或1个以上的实施方式中,电动作业机可以具备:无刷马达、以及对所述无刷马达进行控制的马达控制装置。所述无刷马达可以具备:转子,其具备多个磁极;定子,其具备与所述转子相对置的多个齿;以及线圈,其被卷绕于所述多个齿,并根据外加于第1相端子、第2相端子以及第3相端子的电压,而使所述多个齿分别产生磁力。所述马达控制装置可以具备:第1上侧开关元件,其将所述第1相端子和正极侧电源电位连接起来;第1下侧开关元件,其将所述第1相端子和负极侧电源电位连接起来;第2上侧开关元件,其将所述第2相端子和所述正极侧电源电位连接起来;第2下侧开关元件,其将所述第2相端子和所述负极侧电源电位连接起来;第3上侧开关元件,其将所述第3相端子和所述正极侧电源电位连接起来;第3下侧开关元件,其将所述第3相端子和所述负极侧电源电位连接起来;以及控制单元,其能够使所述第1上侧开关元件、所述第1下侧开关元件、所述第2上侧开关元件、所述第2下侧开关元件、所述第3上侧开关元件以及所述第3下侧开关元件分别在导通和不导通之间进行切换。所述控制单元可以通过使所述第1上侧开关元件、所述第2上侧开关元件以及所述第3上侧开关元件处于不导通,并且使所述第1下侧开关元件、所述第2下侧开关元件以及所述第3下侧开关元件处于导通,而能够执行:使制动力作用于所述无刷马达的短路制动动作。所述控制单元可以构成为:在规定的时机开始进行所述短路制动动作。所述规定的时机可以是如下时机,即:当在该时机开始进行所述短路制动动作的情况下,在从开始进行所述短路制动动作之后至所述无刷马达的电角度前进180度为止的期间,所述第1相端子、所述第2相端子以及所述第3相端子的各自的感应电压的极性进行反转的时机。
在1个或1个以上的实施方式中,马达控制装置可以构成为:对无刷马达进行控制。所述无刷马达可以具备:转子,其具备多个磁极;定子,其具备与所述转子相对置的多个齿;以及线圈,其被卷绕于所述多个齿,并根据外加于第1相端子、第2相端子以及第3相端子的电压,而使所述多个齿分别产生磁力。所述马达控制装置可以具备:第1上侧开关元件,其将所述第1相端子和正极侧电源电位连接起来;第1下侧开关元件,其将所述第1相端子和负极侧电源电位连接起来;第2上侧开关元件,其将所述第2相端子和所述正极侧电源电位连接起来;第2下侧开关元件,其将所述第2相端子和所述负极侧电源电位连接起来;第3上侧开关元件,其将所述第3相端子和所述正极侧电源电位连接起来;第3下侧开关元件,其将所述第3相端子和所述负极侧电源电位连接起来;以及控制单元,其能够使所述第1上侧开关元件、所述第1下侧开关元件、所述第2上侧开关元件、所述第2下侧开关元件、所述第3上侧开关元件以及所述第3下侧开关元件分别在导通和不导通之间进行切换。所述控制单元可以通过使所述第1上侧开关元件、所述第2上侧开关元件以及所述第3上侧开关元件处于不导通,并且使所述第1下侧开关元件、所述第2下侧开关元件以及所述第3下侧开关元件处于导通,而能够执行:使制动力作用于所述无刷马达的短路制动动作。所述控制单元可以构成为:在规定的时机,开始进行所述短路制动动作。所述规定的时机可以是如下时机,即:当在该时机开始进行所述短路制动动作的情况下,在从开始进行所述短路制动动作之后至所述无刷马达的电角度前进180度为止的期间,所述第1相端子、所述第2相端子以及所述第3相端子的各自的感应电压的极性进行反转的时机。
在1个或1个以上的实施方式中,所述控制单元可以构成为:在执行所述短路制动动作之前,执行通电切断动作,在该通电切断动作中,使所述第1上侧开关元件、所述第1下侧开关元件、所述第2上侧开关元件、所述第2下侧开关元件、所述第3上侧开关元件以及所述第3下侧开关元件处于不导通。所述控制单元可以构成为:在执行所述通电切断动作之后,在所述第1相端子、所述第2相端子以及所述第3相端子之中的2个端子的感应电压实质上一致的时机,开始进行所述短路制动动作。此外,此处所言的“2个端子的感应电压实质上一致”是指:例如,2个端子的感应电压在±10%的范围内一致。
在1个或1个以上的实施方式中,电动作业机可以具备:无刷马达、以及对所述无刷马达进行控制的马达控制装置。所述无刷马达可以具备:转子,其具备多个磁极;定子,其具备与所述转子相对置的多个齿;以及线圈,其被卷绕于所述多个齿,并根据外加于第1相端子、第2相端子以及第3相端子的电压,而使所述多个齿分别产生磁力。所述马达控制装置可以具备:第1上侧开关元件,其将所述第1相端子和正极侧电源电位连接起来;第1下侧开关元件,其将所述第1相端子和负极侧电源电位连接起来;第2上侧开关元件,其将所述第2相端子和所述正极侧电源电位连接起来;第2下侧开关元件,其将所述第2相端子和所述负极侧电源电位连接起来;第3上侧开关元件,其将所述第3相端子和所述正极侧电源电位连接起来;第3下侧开关元件,其将所述第3相端子和所述负极侧电源电位连接起来;以及控制单元,其能够使所述第1上侧开关元件、所述第1下侧开关元件、所述第2上侧开关元件、所述第2下侧开关元件、所述第3上侧开关元件以及所述第3下侧开关元件分别在导通和不导通之间进行切换。所述控制单元可以通过使所述第1上侧开关元件、所述第2上侧开关元件以及所述第3上侧开关元件处于不导通,并且使所述第1下侧开关元件、所述第2下侧开关元件以及所述第3下侧开关元件处于导通,而能够执行:使制动力作用于所述无刷马达的短路制动动作。所述控制单元可以构成为:在执行所述短路制动动作之前,执行通电切断动作,在该通电切断动作中,使所述第1上侧开关元件、所述第1下侧开关元件、所述第2上侧开关元件、所述第2下侧开关元件、所述第3上侧开关元件以及所述第3下侧开关元件处于不导通。所述控制单元可以构成为:在执行所述通电切断动作之后,在所述第1相端子、所述第2相端子以及所述第3相端子之中的2个端子的感应电压实质上一致的时机,开始进行所述短路制动动作。
在从无刷马达被旋转驱动的状态开始而由控制单元进行通电切断动作的情况下,无刷马达因惯性而继续进行旋转,从而在第1相端子、第2相端子以及第3相端子分别产生正弦波状的感应电压。在该情况下,当在第1相端子、第2相端子以及第3相端子之中的2个端子(例如第1相端子和第3相端子)的感应电压一致的时机来开始进行短路制动动作时,在从开始进行短路制动动作之后至电角度前进180度为止的期间,在与这2个端子相对应的下侧开关元件(例如第1下侧开关元件和第3下侧开关元件)中流动的浪涌电流变为相同程度的大小,在与剩余的1个端子(例如第2相端子)相对应的下侧开关元件(例如第2下侧开关元件)中流动的浪涌电流变为最小。根据上述的构成,在进行短路制动动作时,能够抑制:浪涌电流在下侧开关元件之中的1个开关元件集中流动,所以,能够大幅度降低浪涌电流的峰值。
在1个或1个以上的实施方式中,所述马达控制装置还可以具备比较器,该比较器对所述第1相端子、所述第2相端子以及所述第3相端子之中的所述2个端子的感应电压进行比较。所述控制单元可以构成为:在执行所述通电切断动作之后,在所述比较器的输出进行反转的时机,开始进行所述短路制动动作。
根据上述的构成,能够使开始进行短路制动动作的时机、与第1相端子、第2相端子以及第3相端子之中的2个端子的感应电压一致的时机高精度地相匹配。
在1个或1个以上的实施方式中,所述马达控制装置还可以具备第1比较器,该第1比较器对所述第1相端子、所述第2相端子以及所述第3相端子之中的1个端子的感应电压、与基准电位进行比较。所述控制单元可以构成为:在执行所述通电切断动作之后,在所述第1比较器的输出进行反转后,所述无刷马达的电角度前进了30度的时机,开始进行所述短路制动动作。
在无刷马达因惯性而进行旋转的情况下,从第1相端子、第2相端子以及第3相端子之中的1个端子的感应电压与基准电位一致的时机起,一旦电角度前进30度,第1相端子、第2相端子以及第3相端子之中的2个端子的感应电压就会一致。据此,根据上述的构成,能够使开始进行短路制动动作的时机、与第1相端子、第2相端子以及第3相端子之中的2个端子的感应电压一致的时机高精度地相匹配。
在1个或1个以上的实施方式中,所述马达控制装置还可以具备第2比较器,该第2比较器对所述第1相端子、所述第2相端子以及所述第3相端子之中的另一个端子的感应电压、与所述基准电位进行比较。所述控制单元可以构成为:在执行所述通电切断动作之后,基于所述第1比较器的输出进行反转的时机、与所述第2比较器的输出进行反转的时机之间的时间,来确定所述无刷马达的电角度前进30度而所需的时间。
在无刷马达因惯性而进行旋转的情况下,从第1相端子、第2相端子以及第3相端子之中的1个端子的感应电压与基准电位一致的时机起,一旦电角度前进60度,第1相端子、第2相端子以及第3相端子之中的另1个端子的感应电压、与基准电位就会一致。因此,通过计测:从第1相端子、第2相端子以及第3相端子之中的1个端子的感应电压与基准电位一致的时机起至第1相端子、第2相端子以及第3相端子之中的另1个端子的感应电压与基准电位一致的时机为止的时间,就能够确定电角度前进60度所需的时间,由此能够确定电角度前进30度所需的时间。根据上述的构成,在实际的无刷马达中,能够高精度地确定电角度前进30度为止所需的时间。
在1个或1个以上的实施方式中,所述无刷马达可以还具备霍尔元件,该霍尔元件相对于所述定子的相对位置被固定,并对来自所述转子的磁力的变化进行检测。所述控制单元可以构成为:基于所述霍尔元件的检测信号,来确定所述转子的所述多个磁极之中的一个磁极与所述定子的所述多个齿之中的一个齿相对置的时机,并在该时机开始进行所述短路制动动作。
在无刷马达因惯性而进行旋转时,第1相端子、第2相端子以及第3相端子之中的2个端子的感应电压一致的时机可以是:转子的多个磁极之中的1个磁极、与定子的多个齿之中的1个齿相对置的时机。在上述的构成中,使用霍尔元件,来确定转子的多个磁极之中的1个磁极与定子的多个齿之中的1个齿相对置的时机,并在该时机开始进行短路制动动作。通过形成为这样的构成,在进行短路制动动作时,能够抑制:浪涌电流在下侧开关元件之中的1个开关元件集中流动,从而能够大幅度降低浪涌电流的峰值。
(实施例1)
图1所示的电动作业机2具备:直流电源4、无刷马达6、霍尔传感器8、以及马达控制装置10。在电动作业机2中,从直流电源4供给的电力经由马达控制装置10而被供给至无刷马达6。电动作业机2例如可以是:利用无刷马达6来驱动工具(未图示)从而进行工件的加工的电动工具,也可以是:利用无刷马达6来驱动风扇(未图示)或车轮(未图示)从而进行各种作业的除电动工具以外的电动作业机。
例如,如图15所示,电动作业机2可以是用于切割草木的灌木切割机。在图15所示的例子中,电动作业机2具备:支承杆50、设置在支承杆50的前端50a的前端单元52、设置在支承杆50的后端50b的后端单元54、设置在支承杆50的中间部的环形手柄56、以及设置在支承杆50的环形手柄56和后端单元54之间的把持部58。在后端单元54设置有:直流电源4、以及马达控制装置10(图15中未图示)。在前端单元52设置有:无刷马达6(图15中未图示)、霍尔传感器8(图15中未图示)、以及线保持器60。线保持器60通过无刷马达6而被旋转驱动。线保持器60对带状的切割线62进行保持。从线保持器60拉引出切割线62的前端,并使其与线保持器60一起旋转。在图15所示的例子中,电动作业机2利用高速运行的切割线62来切断草木。
如图1所示,直流电源4例如是蓄电池组,在其内部收容有蓄电池4a,并能够相对于电动作业机2进行拆装。蓄电池4a例如是锂离子电池等二次电池。
如图2所示,无刷马达6是内转子型的无刷马达,其具备:能够绕旋转轴rx进行旋转的转子12、以及以包围转子12的方式配置的定子14。转子12由永久磁铁构成,在转子12的表面沿周向交替配置有n极16a以及s极16b。此外,在以下的说明中,将n极16a以及s极16b进行统称而简单称为磁极16。定子14具备铁芯18以及线圈20。铁芯18具备:朝向转子12突出的多个齿18a。在图2所示的例子中,在转子12的表面配置有8个磁极16,在铁芯18设置有12根齿18a。线圈20具备:第1线圈20a、第2线圈20b、以及第3线圈20c。第1线圈20a、第2线圈20b、以及第3线圈20c分别被卷绕于所对应的齿18a。
第1线圈20a、第2线圈20b、以及第3线圈20c可以如图5所示的那样,通过所谓的三角形连接方式而被连接起来,也可以如图6所示的那样,通过所谓的星形连接方式而被连接起来。在图5所示的三角形连接方式的情况下,第1线圈20a将第1相端子6a和第2相端子6b之间连接起来,第2线圈20b将第2相端子6b和第3相端子6c之间连接起来,第3线圈20c将第3相端子6c和第1相端子6a之间连接起来。在图6所示的星形连接方式的情况下,第1线圈20a将第1相端子6a和中性点6d之间连接起来,第2线圈20b将第2相端子6b和中性点6d之间连接起来,第3线圈20c将第3相端子6c和中性点6d之间连接起来。
此外,如图1所示,在无刷马达6设置有霍尔传感器8。霍尔传感器8例如具备:第1霍尔元件8a、第2霍尔元件8b、以及第3霍尔元件8c。第1霍尔元件8a、第2霍尔元件8b、以及第3霍尔元件8c相对于定子14的相对位置被固定,并能够检检来自转子12的磁极16的磁力的变化。例如,第1霍尔元件8a配置于第1线圈20a的附近,第2霍尔元件8b配置于第2线圈20b的附近,第3霍尔元件8c配置于第3线圈20c的附近。
如图1所示,马达控制装置10具备:调节器22、开关电路24、微电脑26、马达驱动电路28、以及比较器电路30。
调节器22将从直流电源4供给的直流电力降压至具有规定电压(例如5v)的直流电力,并向微电脑26供给。此外,在马达控制装置10中,直流电源4的负极被连接于接地电位gnd,直流电源4的正极被连接于第1电源电位vdd1。另外,调节器22的输出被连接于第2电源电位vdd2。
开关电路24与用户对电动作业机2的触发开关(图1中未图示)所进行的操作联动地,在导通和不导通之间被切换。开关电路24向微电脑26输入触发操作信号。在用户不对触发开关进行操作的情况下,开关电路24变为不导通,并向微电脑26输入断开(例如h电位),来作为触发操作信号。在用户对触发开关进行操作的期间,开关电路24变为导通,并向微电脑26输入接通(例如l电位),来作为触发操作信号。
如果从开关电路24输入的触发操作信号从断开被切换为接通,微电脑26就会借助马达驱动电路28而对无刷马达6进行旋转驱动。另外,如果从开关电路24输入的触发操作信号从接通被切换为断开,微电脑26就会借助马达驱动电路28而使无刷马达6停止。
如图3所示,马达驱动电路28具备多个开关元件33。多个开关元件33分别例如是mosfet。多个开关元件33具备:第1上侧开关元件32a、第1下侧开关元件34a、第2上侧开关元件32b、第2下侧开关元件34b、第3上侧开关元件32c、以及第3下侧开关元件34c。在以下的说明中,也将第1上侧开关元件32a、第2上侧开关元件32b、以及第3上侧开关元件32c进行统称而简单地称为上侧开关元件32,也将第1下侧开关元件34a、第2下侧开关元件34b、以及第3下侧开关元件34c进行统称而称为下侧开关元件34。第1上侧开关元件32a将第1电源电位vdd1和无刷马达6的第1相端子6a连接起来,第1下侧开关元件34a将接地电位gnd和无刷马达6的第1相端子6a连接起来。第2上侧开关元件32b将第1电源电位vdd1和无刷马达6的第2相端子6b连接起来,第2下侧开关元件34b将接地电位gnd和无刷马达6的第2相端子6b连接起来。第3上侧开关元件32c将第1电源电位vdd1和无刷马达6的第3相端子6c连接起来,第3下侧开关元件34c将接地电位gnd和无刷马达6的第3相端子6c连接起来。
微电脑26通过对多个开关元件33的各自的导通以及不导通进行切换,而对外加于无刷马达6的第1线圈20a、第2线圈20b以及第3线圈20c的电压进行控制。由此,在定子14的齿18a中分别产生的磁力发生变化,从而使得转子12相对于定子14进行旋转。微电脑26根据霍尔传感器8的检测信号,来确定转子12相对于定子14的旋转角度,并且与此相应地,控制对多个开关元件33的各自的导通以及不导通进行切换的时机,由此能够使无刷马达6以所希望的转速进行旋转。
如果微电脑26在对无刷马达6进行旋转驱动的过程中使多个开关元件33全部处于不导通,则从直流电源4朝向无刷马达6的电力的供给就会被切断。也将这样的微电脑26的动作称为通电切断动作。如图7所示,即便在微电脑26进行了通电切断动作的情况下,无刷马达6也会因惯性而保持原样继续进行旋转,使得第1相端子6a、第2相端子6b、以及第3相端子6c产生正弦波状的感应电压。此时,为了不使第1相端子6a、第2相端子6b、以及第3相端子6c的振幅中心电位(以下也称为基准电位)变得不稳定,而在马达控制装置10设置有:图1所示的电阻器r1、r2、r3、r4、r5。如图5、图6所示,电阻器r1将第1电源电位vdd1和基准电位vref之间连接起来,电阻器r2将接地电位gnd和基准电位vref之间连接起来,电阻器r3将第1相端子6a和基准电位vref之间连接起来,电阻器r4将第2相端子6b和基准电位vref之间连接起来,电阻器r5将第3相端子6c和基准电位vref之间连接起来。在本实施例中,电阻器r1的电阻值和电阻器r2的电阻值是大致相同的。电阻器r3的电阻值、电阻器r4的电阻值、以及电阻器r5的电阻值是大致相同的。电阻器r1的电阻值与电阻器r3的电阻值相比足够小,例如为电阻器r3的电阻值的1/10以下。
如上所述,即便在微电脑26进行了通电切断动作的情况下,无刷马达6也会因惯性而保持原样继续进行旋转。据此,微电脑26在使无刷马达6停止之际,在进行了通电切断动作之后,使第1上侧开关元件32a、第2上侧开关元件32b、以及第3上侧开关元件32c全部处于不导通,使第1下侧开关元件34a、第2下侧开关元件34b、以及第3下侧开关元件34c全部处于导通。在该情况下,无刷马达6的第1相端子6a、第2相端子6b、以及第3相端子6c全部被维持在接地电位gnd,从而从定子14向转子12作用较大的制动力,由此使得无刷马达6的旋转快速停止。也将这样的微电脑26的动作称为短路制动动作。
如图8所示,在执行上述那样的短路制动动作时,浪涌电流分别流过于第1下侧开关元件34a、第2下侧开关元件34b、以及第3下侧开关元件34c。当该浪涌电流存在较大的峰值时,供该浪涌电流流动的下侧开关元件34处的发热量就会增大,从而有可能导致该下侧开关元件34过热。
如图9所示,第1下侧开关元件34a、第2下侧开关元件34b以及第3下侧开关元件34c中的浪涌电流的峰值大小是根据开始进行了短路制动动作的时刻下的转子12的旋转角度而发生变化。可以考虑这是因为:根据开始进行了短路制动动作的时刻下的转子12的旋转角度,而执行短路制动动作期间的第1相端子6a、第2相端子6b以及第3相端子6c中的感应电压的动作会发生变化,与此相应地,在第1下侧开关元件34a、第2下侧开关元件34b以及第3下侧开关元件34c流动的浪涌电流的动作发生变化。
短路制动动作时的朝向下侧开关元件34的浪涌电流的峰值是:在从开始进行短路制动动作之后至电角度前进180度为止的期间产生的。如图10所例示的那样,在该期间,第1相端子6a、第2相端子6b以及第3相端子6c之中的任一个端子的感应电压的极性不进行反转的情况下,相同方向的浪涌电流就会持续在与该端子相对应的下侧开关元件34中流动,从而在该下侧开关元件34中产生浪涌电流的较大峰值。与此相对,如图11所例示的那样,在从开始进行短路制动动作之后至电角度前进180度为止的期间,第1相端子6a、第2相端子6b以及第3相端子6c的各自的感应电压的极性进行反转的情况下,由于在各个下侧开关元件34中流动的浪涌电流的朝向进行反转,所以,能够抑制各个下侧开关元件34的浪涌电流的峰值。
特别是,如图11所示,当在第1相端子6a、第2相端子6b、以及第3相端子6c之中的2个端子(在图11的例子中,为第1相端子6a和第3相端子6c)的感应电压一致的时机,开始进行短路制动动作时,在从开始进行短路制动动作之后至电角度前进180度为止的期间,在与这2个端子相对应的下侧开关元件34(例如第1下侧开关元件34a和第3下侧开关元件34c)中流动的浪涌电流变为相同程度的大小,在与剩余的1个端子(例如第2相端子6b)相对应的下侧开关元件34(例如第2下侧开关元件34b)中流动的浪涌电流变为最小。如果能够在该时机开始进行短路制动动作,则在开始进行短路制动动作时,就能够抑制:浪涌电流在下侧开关元件34之中的一个开关元件集中流动,所以,能够大幅度降低浪涌电流的峰值。在本实施例的马达控制装置10中,利用比较器电路30来检测上述那样的时机。
如图4所示,比较器电路30具备:第1比较器30a、第2比较器30b、以及第3比较器30c。第1比较器30a、第2比较器30b、以及第3比较器30例如为运算放大器。第1比较器30a、第2比较器30b、以及第3比较器30c均是将正侧电源端子连接于第1电源电位vdd1,将负侧电源端子连接于接地电位gnd。在第1比较器30a中,同相输入端子被连接于无刷马达6的第1相端子6a,反相输入端子被连接于无刷马达6的第2相端子6b,输出端子作为第1比较器输出而被连接于微电脑26。在第2比较器30b中,同相输入端子被连接于无刷马达6的第2相端子6b,反相输入端子被连接于无刷马达6的第3相端子6c,输出端子作为第2比较器输出而被连接于微电脑26。在第3比较器30c中,同相输入端子被连接于无刷马达6的第3相端子6c,反相输入端子被连接于无刷马达6的第1相端子6a,输出端子作为第3比较器输出而被连接于微电脑26。
如图7所示,从第1比较器30a朝向微电脑26输入的第1比较器输出是在第1相端子6a的电压大于第2相端子6b的电压的情况下,成为h电位,而在第1相端子6a的电压小于第2相端子6b的电压的情况下,成为l电位。从第2比较器30b朝向微电脑26输入的第2比较器输出是在第2相端子6b的电压大于第3相端子6c的电压的情况下,成为h电位,而在第2相端子6b的电压小于第3相端子6c的电压的情况下,成为l电位。从第3比较器30c朝向微电脑26输入的第3比较器输出是在第3相端子6c的电压大于第1相端子6a的电压的情况下,成为h电位,而在第3相端子6c的电压小于第1相端子6a的电压的情况下,成为l电位。
在本实施例的马达控制装置10中,微电脑26在第1比较器输出、第2比较器输出、以及第3比较器输出之中的1个比较器输出进行反转的时机t1,亦即,在第1相端子6a、第2相端子6b以及第3相端子6c之中的2个端子成为相同电位的时机t1,开始进行短路制动动作。通过在这样的时机t1开始进行短路制动动作,在从开始进行短路制动动作之后至电角度前进180度的期间,能够抑制:浪涌电流在下侧开关元件34之中的一个开关元件集中流动,由此能够降低浪涌电流的峰值。
如上所述,构成为:利用第1比较器30a、第2比较器30b、以及第3比较器30c,来检测使无刷马达6因惯性而进行旋转时的第1相端子6a、第2相端子6b以及第3相端子6c之中的2个端子的感应电压一致的时机,在该构成中,需要使该时机下的感应电压进入于能够由第1比较器30a、第2比较器30b以及第3比较器30c进行检测的范围。在本实施例中,关于第1比较器30a、第2比较器30b、以及第3比较器30c的每一个,分别将正侧电源端子连接于第1电源电位vdd1,将负侧电源端子连接于接地电位gnd。另外,利用电阻器r1、r2、r3、r4、r5,无刷马达6的基准电位vref被设定成第1电源电位vdd1和接地电位gnd的中间的电位。通过形成为这样的构成,能够利用第1比较器30a、第2比较器30b、以及第3比较器30c,来检测使无刷马达6因惯性而进行旋转时的第1相端子6a、第2相端子6b以及第3相端子6c之中的2个端子的感应电压一致的时机。
此外,微电脑26能够根据来自霍尔传感器8的检测信号,来确定多个齿18a之中的1个齿的中心位置、和具有多个磁极16之中的1个磁极的最大磁通密度的位置相对置的时机,在这种情况下,微电脑26可以在该时机开始进行短路制动动作。通过在该时机开始进行短路制动动作,在从开始进行短路制动动作之后至电角度前进180度的期间,也能够抑制:浪涌电流在下侧开关元件34之中的一个开关元件集中流动,由此能够降低浪涌电流的峰值。在形成为这样的构成的情况下,无需设置比较器电路30,就能够在可以降低浪涌电流的峰值的时机由微电脑26开始进行短路制动动作。此外,上述那样的时机也能够称为如下时机,即:卷绕有第1线圈20a的齿18a、卷绕有第2线圈20b的齿18a、以及卷绕有第3线圈20c的齿18a之中的2个齿的磁通变化量的绝对值变为相同的时机。
(实施例2)
图12所示的电动作业机102具备:与实施例1的电动作业机2大致相同的构成。电动作业机102具备马达控制装置104来以此代替马达控制装置10。马达控制装置104具备比较器电路106来以此代替比较器电路30。另外,电动作业机102不具备霍尔传感器8。取而代之,本实施例的电动作业机102中,马达控制装置104的微电脑26利用比较器电路106来确定转子12的旋转角度。
如图13所示,比较器电路106具备:第1比较器106a、第2比较器106b、以及第3比较器106c。第1比较器106a、第2比较器106b、以及第3比较器106c例如为运算放大器。第1比较器106a、第2比较器106b、以及第3比较器106c均将正侧电源端子连接于第1电源电位vdd1,将负侧电源端子连接于接地电位gnd。在第1比较器106a中,同相输入端子被连接于无刷马达6的第1相端子6a,反相输入端子被连接于无刷马达6的基准电位vref,输出端子作为第1比较器输出而被连接于微电脑26。在第2比较器106b中,同相输入端子被连接于无刷马达6的第2相端子6b,反相输入端子被连接于无刷马达6的基准电位vref,输出端子作为第2比较器输出而被连接于微电脑26。在第3比较器106c中,同相输入端子被连接于无刷马达6的第3相端子6c,反相输入端子被连接于无刷马达6的基准电位vref,输出端子作为第3比较器输出而被连接于微电脑26。
如图14所示,从第1比较器106a朝向微电脑26输入的第1比较器输出是在第1相端子6a的电压大于基准电位vref的情况下,成为h电位,而在第1相端子6a的电压小于基准电位vref的情况下,成为l电位。从第2比较器106b朝向微电脑26输入的第2比较器输出是在第2相端子6b的电压大于基准电位vref的情况下,成为h电位,而在第2相端子6b的电压小于基准电位vref的情况下,成为l电位。从第3比较器106c朝向微电脑26输入的第3比较器输出是在第3相端子6c的电压大于基准电位vref的情况下,成为h电位,而在第3相端子6c的电压小于基准电位vref的情况下,成为l电位。
在本实施例的电动作业机102中,微电脑26能够检测:第1比较器输出、第2比较器输出以及第3比较器输出之中的1个比较器输出进行反转的时机t0,亦即,第1相端子6a、第2相端子6b以及第3相端子6c之中的1个端子的感应电压与基准电位一致的时机t0。在微电脑26执行通电切断动作而无刷马达6因惯性进行旋转的情况下,从第1相端子6a、第2相端子6b以及第3相端子6c之中的1个端子的感应电压与基准电位一致的时机开始,一旦电角度前进30度,第1相端子6a、第2相端子6b以及第3相端子6c之中的2个端子的感应电压就会一致。据此,在本实施例的电动作业机102中,微电脑26在从上述的时机t0起经过了电角度前进30度所需的时间δt的时机t1,开始进行短路制动动作。
首先,微电脑26计测:从第1相端子6a、第2相端子6b以及第3相端子6c之中的1个端子的感应电压与基准电位一致的时机t0ˊ至接下来第1相端子6a、第2相端子6b以及第3相端子6c之中的另1个端子的感应电压与基准电位一致的时机t0〞为止的时间2×δt。在此计测出的时间2×δt是:电角度前进60度所需的时间。接着,微电脑26确定:从电角度前进60度所需的时间2×δt起电角度前进30度所需的时间δt。并且,微电脑26在从第1相端子6a、第2相端子6b以及第3相端子6c之中的1个端子的感应电压与基准电位一致的时机t0起、经过了电角度前进30度所需的时间δt的时机t1,开始进行短路制动动作。通过在这样的时机t1开始进行短路制动动作,在从开始进行短路制动动作之后至电角度前进180度的期间,能够抑制:浪涌电流在下侧开关元件34之中的一个开关元件集中流动,由此能够降低浪涌电流的峰值。
此外,在上述的各实施例中,直流电源4只要是能够供给直流电力的电源就可以为任意电源。例如,直流电源4的蓄电池4a可以为二次电池以外的电池。或者,直流电源4可以是如下蓄电池收容部,即:蓄电池4a被收容于内部,且相对于电动作业机2无法拆装。或者,直流电源4可以是如下电源电路,即:能够将从外部的交流电源(未图示)供给的交流电力转换为直流电力。
无刷马达6可以不是内转子型的无刷马达,而可以是外转子型的无刷马达。转子12的磁极16的个数可以少于8个,也可以多于8个。定子14的齿18a的个数可以少于12根,也可以多于12根。
如上所述,在1个或1个以上的实施方式中,电动作业机2可以具备:无刷马达6;以及马达控制装置10、104,其对无刷马达6进行控制。无刷马达6可以具备:转子12,其具备多个磁极16;定子14,其具备与转子12相对置的多个齿18a;线圈20,其被卷绕于多个齿18a,并根据外加于第1相端子6a、第2相端子6b以及第3相端子6c的电压,而使多个齿18a分别产生磁力。马达控制装置10、104可以具备:第1上侧开关元件32a,其将第1相端子6a和第1电源电位vdd1(正极侧电源电位的例子)连接起来;第1下侧开关元件34a,其将第1相端子6a和接地电位gnd(负极侧电源电位的例子)连接起来;第2上侧开关元件32b,其将第2相端子6b和第1电源电位vdd1连接起来;第2下侧开关元件34b,其将第2相端子6b和接地电位gnd连接起来;第3上侧开关元件32c,其将第3相端子6c和第1电源电位vdd1连接起来;第3下侧开关元件34c,其将第3相端子6c和接地电位gnd连接起来;以及微电脑26(控制单元的例子),其能够使第1上侧开关元件32a、第1下侧开关元件34a、第2上侧开关元件32b、第2下侧开关元件34b、第3上侧开关元件32c以及第3下侧开关元件34c分别在导通和不导通之间进行切换。微电脑26可以构成为:通过使第1上侧开关元件32a、第2上侧开关元件32b以及第3上侧开关元件32c处于不导通,并使第1下侧开关元件34a、第2下侧开关元件34b以及第3下侧开关元件34c处于导通,能够执行用于使制动力作用于无刷马达6的短路制动动作。微电脑26可以构成为:在规定的时机,开始进行短路制动动作。规定的时机可以是如下时机,即:当在该时机开始进行短路制动动作的情况下,在从开始进行短路制动动作之后至无刷马达6的电角度前进180度为止的期间,第1相端子6a、第2相端子6b以及第3相端子6c的各自的感应电压的极性进行反转。
在1个或1个以上的实施方式中,马达控制装置10、104可以构成为:对无刷马达6进行控制。无刷马达6可以具备:转子12,其具备多个磁极16;定子14,其具备与转子12相对置的多个齿18a;线圈20,其被卷绕于多个齿18a,并根据外加于第1相端子6a、第2相端子6b以及第3相端子6c的电压,而使多个齿18a分别产生磁力。马达控制装置10、104可以具备:第1上侧开关元件32a,其将第1相端子6a和第1电源电位vdd1(正极侧电源电位的例子)连接起来;第1下侧开关元件34a,其将第1相端子6a和接地电位gnd(负极侧电源电位的例子)连接起来;第2上侧开关元件32b,其将第2相端子6b和第1电源电位vdd1连接起来;第2下侧开关元件34b,其将第2相端子6b和接地电位gnd连接起来;第3上侧开关元件32c,其将第3相端子6c和第1电源电位vdd1连接起来;第3下侧开关元件34c,其将第3相端子6c和接地电位gnd连接起来;以及微电脑26(控制单元的例子),其能够使第1上侧开关元件32a、第1下侧开关元件34a、第2上侧开关元件32b、第2下侧开关元件34b、第3上侧开关元件32c以及第3下侧开关元件34c分别在导通和不导通之间进行切换。微电脑26可以构成为:通过使第1上侧开关元件32a、第2上侧开关元件32b以及第3上侧开关元件32c处于不导通,并使第1下侧开关元件34a、第2下侧开关元件34b以及第3下侧开关元件34c处于导通,能够执行用于使制动力作用于无刷马达6的短路制动动作。微电脑26可以构成为:在规定的时机,开始进行短路制动动作。规定的时机可以是如下时机,即:当在该时机开始进行短路制动动作的情况下,在从开始进行短路制动动作之后至无刷马达6的电角度前进180度为止的期间,第1相端子6a、第2相端子6b以及第3相端子6c的各自的感应电压的极性进行反转。
根据上述的构成,在从开始进行短路制动动作至无刷马达6的电角度前进180度为止的期间,第1相端子6a、第2相端子6b以及第3相端子6c的各自的感应电压的极性进行反转,在该时机,开始进行短路制动动作,所以,能够降低短路制动动作时的浪涌电流的峰值。
在1个或1个以上的实施方式中,微电脑26可以构成为:在执行短路制动动作之前,执行使第1上侧开关元件32a、第1下侧开关元件34a、第2上侧开关元件32b、第2下侧开关元件34b、第3上侧开关元件32c以及第3下侧开关元件34c处于不导通的通电切断动作。微电脑26可以构成为:在执行通电切断动作之后,在第1相端子6a、第2相端子6b以及第3相端子6c之中的2个端子的感应电压实质上一致的时机,开始进行短路制动动作。
在1个或1个以上的实施方式中,电动作业机2可以具备:无刷马达6;以及马达控制装置10、104,其对无刷马达6进行控制。无刷马达6可以具备:转子12,其具备多个磁极16;定子14,其具备与转子12相对置的多个齿18a;线圈20,其被卷绕于多个齿18a,并根据外加于第1相端子6a、第2相端子6b以及第3相端子6c的电压,而使多个齿18a分别产生磁力。马达控制装置10、104可以具备:第1上侧开关元件32a,其将第1相端子6a和第1电源电位vdd1(正极侧电源电位的例子)连接起来;第1下侧开关元件34a,其将第1相端子6a和接地电位gnd(负极侧电源电位的例子)连接起来;第2上侧开关元件32b,其将第2相端子6b和第1电源电位vdd1连接起来;第2下侧开关元件34b,其将第2相端子6b和接地电位gnd连接起来;第3上侧开关元件32c,其将第3相端子6c和第1电源电位vdd1连接起来;第3下侧开关元件34c,其将第3相端子6c和接地电位gnd连接起来;以及微电脑26(控制单元的例子),其能够使第1上侧开关元件32a、第1下侧开关元件34a、第2上侧开关元件32b、第2下侧开关元件34b、第3上侧开关元件32c以及第3下侧开关元件34c分别在导通和不导通之间进行切换。微电脑26可以构成为:通过使第1上侧开关元件32a、第2上侧开关元件32b以及第3上侧开关元件32c处于不导通,并使第1下侧开关元件34a、第2下侧开关元件34b以及第3下侧开关元件34c处于导通,能够执行用于使制动力作用于无刷马达6的短路制动动作。微电脑26可以构成为:在执行短路制动动作之前,执行使第1上侧开关元件32a、第1下侧开关元件34a、第2上侧开关元件32b、第2下侧开关元件34b、第3上侧开关元件32c以及第3下侧开关元件34c处于不导通的通电切断动作。微电脑26可以构成为:在执行通电切断动作之后,在第1相端子6a、第2相端子6b以及第3相端子6c之中的2个端子的感应电压实质上一致的时机,开始进行短路制动动作。
根据上述的构成,在进行短路制动动作时,能够抑制:浪涌电流在下侧开关元件34之中的一个开关元件集中流动,所以,能够降低浪涌电流的峰值。
在1个或1个以上的实施方式中,马达控制装置10还可以具备:对第1相端子6a、第2相端子6b以及第3相端子6c之中的2个端子的感应电压进行比较的第1比较器30a、第2比较器30b以及第3比较器30c之中的1个比较器(比较器的例子)。微电脑26可以构成为:在执行通电切断动作之后,在第1比较器30a、第2比较器30b或者第3比较器30c之中的1个比较器的输出进行反转的时机,开始进行短路制动动作。
根据上述的构成,能够使开始进行短路制动动作的时机、与第1相端子6a、第2相端子6b以及第3相端子6c之中的2个端子的感应电压一致的时机高精度地相匹配。
在1个或1个以上的实施方式中,马达控制装置104可以还具备:对第1相端子6a、第2相端子6b以及第3相端子6c之中的1个端子的感应电压、与基准电位进行比较的第1比较器106a、第2比较器106b以及第3比较器106c之中的1个比较器(第1比较器的例子)。微电脑26可以构成为:在执行通电切断动作之后,在第1比较器106a、第2比较器106b以及第3比较器106c之中的1个比较器的输出进行反转后无刷马达6的电角度前进了30度的时机,开始进行短路制动动作。
在无刷马达6因惯性而进行旋转的情况下,从第1相端子6a、第2相端子6b以及第3相端子6c之中的1个端子的感应电压与基准电位一致的时机起,一旦电角度前进30度,第1相端子6a、第2相端子6b以及第3相端子6c之中的2个端子的感应电压就会一致。据此,根据上述的构成,能够使开始进行短路制动动作的时机、与第1相端子6a、第2相端子6b以及第3相端子6c之中的2个端子的感应电压一致的时机高精度地相匹配。
在1个或1个以上的实施方式中,马达控制装置104可以还具备:对第1相端子6a、第2相端子6b以及第3相端子6c之中的另1个端子的感应电压、与基准电位进行比较的第1比较器106a、第2比较器106b以及第3比较器106c之中的另1个比较器(第2比较器的例子)。微电脑26可以构成为:在执行通电切断动作之后,基于第1比较器106a、第2比较器106b以及第3比较器106c之中的1个比较器的输出进行反转的时机、与第1比较器106a、第2比较器106b以及第3比较器106c之中的另1个比较器的输出进行反转的时机之间的时间,来确定无刷马达6的电角度前进30度所需的时间。
在无刷马达6因惯性而进行旋转的情况下,从第1相端子6a、第2相端子6b以及第3相端子6c之中的1个端子的感应电压与基准电位一致的时机起,一旦电角度前进60度,第1相端子6a、第2相端子6b以及第3相端子6c之中的另1个端子的感应电压、与基准电位就会一致。因此,通过计测:从第1相端子6a、第2相端子6b以及第3相端子6c之中的1个端子的感应电压与基准电位一致的时机起至第1相端子6a、第2相端子6b以及第3相端子6c之中的另1个端子的感应电压与基准电位一致的时机为止的时间,就能够确定电角度前进60度所需的时间,由此能够确定电角度前进30度所需的时间。根据上述的构成,在实际的无刷马达6中,能够高精度地确定电角度前进30度为止所需的时间。
在1个或1个以上的实施方式中,无刷马达6可以还具备第1霍尔元件8a、第2霍尔元件8b以及第3霍尔元件8c(霍尔元件的例子),它们相对于定子14的相对位置被固定,并对来自转子12的磁力的变化进行检测。微电脑26可以构成为:基于第1霍尔元件8a、第2霍尔元件8b以及第3霍尔元件8c的检测信号,来确定转子12的多个磁极16之中的1个磁极与定子14的多个齿18a之中的1个齿相对置的时机,并在该时机开始进行短路制动动作。
在无刷马达6因惯性而进行旋转时,第1相端子6a、第2相端子6b以及第3相端子6c之中的2个端子的感应电压一致的时机可以是:转子12的多个磁极16之中的1个磁极、与定子14的多个齿18a之中的1个齿相对置的时机。在上述的构成中,使用第1霍尔元件8a、第2霍尔元件8b以及第3霍尔元件8c,来确定转子12的多个磁极16之中的1个磁极与定子14的多个齿18a之中的1个齿相对置的时机,并在该时机开始进行短路制动动作。通过形成为这样的构成,在进行短路制动动作时,能够抑制:浪涌电流在下侧开关元件34之中的1个开关元件集中流动,从而能够大幅度降低浪涌电流的峰值。
以上,详细地说明了本发明的具体例,但是,这些只不过是例示而已,并不限定权利要求的范围。权利要求的范围所记载的技术中包括:对以上例示出的具体例进行各种变形、变更而得到的技术。本说明书或附图中说明的技术要素通过单独或者各种组合而发挥技术实用性,并不限定于申请时权利要求记载的组合。另外,本说明书或附图中例示出的技术能够同时实现多个目的,实现这些目的之一本身就具有技术实用性。
1.一种电动作业机,其特征在于,
所述电动作业机具备:无刷马达、以及对所述无刷马达进行控制的马达控制装置,
所述无刷马达具备:
转子,其具备多个磁极;
定子,其具备与所述转子相对置的多个齿;以及
线圈,其被卷绕于所述多个齿,并根据外加于第1相端子、第2相端子以及第3相端子的电压,而使所述多个齿分别产生磁力,
所述马达控制装置具备:
第1上侧开关元件,其将所述第1相端子和正极侧电源电位连接起来;
第1下侧开关元件,其将所述第1相端子和负极侧电源电位连接起来;
第2上侧开关元件,其将所述第2相端子和所述正极侧电源电位连接起来;
第2下侧开关元件,其将所述第2相端子和所述负极侧电源电位连接起来;
第3上侧开关元件,其将所述第3相端子和所述正极侧电源电位连接起来;
第3下侧开关元件,其将所述第3相端子和所述负极侧电源电位连接起来;以及
控制单元,其能够使所述第1上侧开关元件、所述第1下侧开关元件、所述第2上侧开关元件、所述第2下侧开关元件、所述第3上侧开关元件以及所述第3下侧开关元件分别在导通和不导通之间进行切换,
所述控制单元通过使所述第1上侧开关元件、所述第2上侧开关元件以及所述第3上侧开关元件处于不导通,并且使所述第1下侧开关元件、所述第2下侧开关元件以及所述第3下侧开关元件处于导通,而能够执行:使制动力作用于所述无刷马达的短路制动动作,
所述控制单元构成为:在规定的时机,开始进行所述短路制动动作,
所述规定的时机是如下时机,即:当在该时机开始进行所述短路制动动作的情况下,在从开始进行所述短路制动动作之后至所述无刷马达的电角度前进180度为止的期间,所述第1相端子、所述第2相端子以及所述第3相端子的各自的感应电压的极性进行反转。
2.根据权利要求1所述的电动作业机,其特征在于,
所述控制单元构成为:在执行所述短路制动动作之前,执行使所述第1上侧开关元件、所述第1下侧开关元件、所述第2上侧开关元件、所述第2下侧开关元件、所述第3上侧开关元件以及所述第3下侧开关元件处于不导通的通电切断动作,
所述控制单元构成为:在执行所述通电切断动作之后,在所述第1相端子、所述第2相端子以及所述第3相端子之中的2个端子的感应电压实质上一致的时机,开始进行所述短路制动动作。
3.一种电动作业机,其特征在于,
所述电动作业机具备:无刷马达、以及对所述无刷马达进行控制的马达控制装置,
所述无刷马达具备:
转子,其具备多个磁极;
定子,其具备与所述转子相对置的多个齿;以及
线圈,其被卷绕于所述多个齿,并根据外加于第1相端子、第2相端子以及第3相端子的电压,而使所述多个齿分别产生磁力,
所述马达控制装置具备:
第1上侧开关元件,其将所述第1相端子和正极侧电源电位连接起来;
第1下侧开关元件,其将所述第1相端子和负极侧电源电位连接起来;
第2上侧开关元件,其将所述第2相端子和所述正极侧电源电位连接起来;
第2下侧开关元件,其将所述第2相端子和所述负极侧电源电位连接起来;
第3上侧开关元件,其将所述第3相端子和所述正极侧电源电位连接起来;
第3下侧开关元件,其将所述第3相端子和所述负极侧电源电位连接起来;以及
控制单元,其能够使所述第1上侧开关元件、所述第1下侧开关元件、所述第2上侧开关元件、所述第2下侧开关元件、所述第3上侧开关元件以及所述第3下侧开关元件分别在导通和不导通之间进行切换,
所述控制单元通过使所述第1上侧开关元件、所述第2上侧开关元件以及所述第3上侧开关元件处于不导通,并且使所述第1下侧开关元件、所述第2下侧开关元件以及所述第3下侧开关元件处于导通,而能够执行:使制动力作用于所述无刷马达的短路制动动作,
所述控制单元构成为:在执行所述短路制动动作之前,执行使所述第1上侧开关元件、所述第1下侧开关元件、所述第2上侧开关元件、所述第2下侧开关元件、所述第3上侧开关元件以及所述第3下侧开关元件处于不导通的通电切断动作,
所述控制单元构成为:在执行所述通电切断动作之后,在所述第1相端子、所述第2相端子以及所述第3相端子之中的2个端子的感应电压实质上一致的时机,开始进行所述短路制动动作。
4.根据权利要求2或3所述的电动作业机,其特征在于,
所述马达控制装置还具备:对所述第1相端子、所述第2相端子以及所述第3相端子之中的所述2个端子的感应电压进行比较的比较器,
所述控制单元构成为:在执行所述通电切断动作之后,在所述比较器的输出进行反转的时机,开始进行所述短路制动动作。
5.根据权利要求2或3所述的电动作业机,其特征在于,
所述马达控制装置还具备:对所述第1相端子、所述第2相端子以及所述第3相端子之中的1个端子的感应电压、与基准电位进行比较的第1比较器,
所述控制单元构成为:在执行所述通电切断动作之后,在所述第1比较器的输出进行反转后所述无刷马达的电角度前进了30度的时机,开始进行所述短路制动动作。
6.根据权利要求5所述的电动作业机,其特征在于,
所述马达控制装置还具备:对所述第1相端子、所述第2相端子以及所述第3相端子之中的另一个端子的感应电压、与所述基准电位进行比较的第2比较器,
所述控制单元构成为:在执行所述通电切断动作之后,基于所述第1比较器的输出进行反转的时机、与所述第2比较器的输出进行反转的时机之间的时间,来确定所述无刷马达的电角度前进30度而所需的时间。
7.根据权利要求1所述的电动作业机,其特征在于,
所述无刷马达还具备:相对于所述定子的相对位置被固定、且对来自所述转子的磁力的变化进行检测的霍尔元件,
所述控制单元构成为:基于所述霍尔元件的检测信号,来确定所述转子的所述多个磁极之中的一个磁极与所述定子的所述多个齿之中的一个齿相对置的时机,并在该时机开始进行所述短路制动动作。
8.一种马达控制装置,其对无刷马达进行控制,其特征在于,
所述无刷马达具备:
转子,其具备多个磁极;
定子,其具备与所述转子相对置的多个齿;以及
线圈,其被卷绕于所述多个齿,并根据外加于第1相端子、第2相端子以及第3相端子的电压,而使所述多个齿分别产生磁力,
所述马达控制装置具备:
第1上侧开关元件,其将所述第1相端子和正极侧电源电位连接起来;
第1下侧开关元件,其将所述第1相端子和负极侧电源电位连接起来;
第2上侧开关元件,其将所述第2相端子和所述正极侧电源电位连接起来;
第2下侧开关元件,其将所述第2相端子和所述负极侧电源电位连接起来;
第3上侧开关元件,其将所述第3相端子和所述正极侧电源电位连接起来;
第3下侧开关元件,其将所述第3相端子和所述负极侧电源电位连接起来;以及
控制单元,其能够使所述第1上侧开关元件、所述第1下侧开关元件、所述第2上侧开关元件、所述第2下侧开关元件、所述第3上侧开关元件以及所述第3下侧开关元件分别在导通和不导通之间进行切换,
所述控制单元通过使所述第1上侧开关元件、所述第2上侧开关元件以及所述第3上侧开关元件处于不导通,并且使所述第1下侧开关元件、所述第2下侧开关元件以及所述第3下侧开关元件处于导通,而能够执行:使制动力作用于所述无刷马达的短路制动动作,
所述控制单元构成为:在规定的时机,开始进行所述短路制动动作,
所述规定的时机是如下时机,即:当在该时机开始进行所述短路制动动作的情况下,在从开始进行所述短路制动动作之后至所述无刷马达的电角度前进180度为止的期间,所述第1相端子、所述第2相端子以及所述第3相端子的各自的感应电压的极性进行反转。
技术总结