电动作业机的制作方法

本公开涉及具备3相无刷电机，在使3相无刷电机的旋转降低或停止时，通过2相短路制动产生制动力的电动作业机。

背景技术：

在将3相无刷电机作为动力源的电动作业机中，在使3相无刷电机的旋转降低或停止时，利用通过使3相无刷电机的各端子间短路来产生制动力的所谓的短路制动。

另外，作为短路制动，一般为在3相无刷电机的所有相流过制动电流的3相短路控制，但在3相短路控制中，制动力过大，因该制动力对电气设备施加的力增大，而有电气设备发生故障的情况。

因此，提出了在电动作业机中，通过实施仅使各端子与直流电源的正极之间、或者各端子与直流电源的负极之间这3个通电路径中的2个通电路径成为导通状态的2相短路控制，从而能够产生所希望的制动力(例如，参照专利文献1、2)。

在2相短路控制中，例如，如图7所示，将设置于3相无刷电机的各相(u，v，w)的端子与直流电源的正极(h侧)之间的通电路径的3个开关元件(高侧开关)设为断开状态。

而且，根据3相无刷电机的旋转来切换设置于3相无刷电机的各相(u，v，w)的端子与直流电源的负极(l侧)之间的通电路径的3个开关元件(低侧开关)的接通/断开状态。

因此，在实施2相短路控制时，使用电机每旋转规定的旋转角度(在图中为每旋转60度的电角度)就产生检测信号(图中所示的霍尔信号)的旋转传感器。

在2相短路控制中，按每与来自旋转传感器的检测信号对应的规定的旋转角度(在图中为每个用箭头表示的时机)，对计时器设置到下一次切换接通/断开状态为止的时间(在图中为与30度的电角度对应的时间)，并使计时器开始计时(时刻t1)。

而且，若经过对计时器设置的时间，计时器的计时结束(时刻t2)，则根据预先设定的切换模式来切换开关元件的接通/断开状态。

专利文献1：日本特开2013－243824号公报

专利文献2：日本特开2017－70102号公报

另外，旋转传感器一般由电机的各相u、v、w间隔120度的电角度来配置的3个霍尔元件构成。

因此，若各相u、v、w的霍尔元件的配置偏移，则来自旋转传感器的检测信号(霍尔信号)的变化时机产生偏差，不会按每一定的旋转角度(例如，每隔60度的电角度)而发生变化。

而且，若像这样从旋转传感器输出的检测信号的间隔产生偏差，则对计时器设置的时间也产生偏差，所以无法适当地实施制动控制。

换句话说，如图8例示的那样，若由于霍尔元件的配置的偏离等，各相的霍尔信号的变化时机(t)发生变动，则检测信号的间隔t1、t2、t3…发生变动，所以基于该间隔t1、t2、t3…设定的时间d1、d2、d3…也发生变动。

在该情况下，如图8的上段所示，在对计时器设置的时间d1、d2、d3…为检测信号的间隔t1、t2、t3…的50％的情况下(计时器50％设定)，因各相的霍尔信号的偏差产生的误差较小，所以不会成为大的问题。

但是，例如，在为了抑制在制动控制中产生的制动力，将时间d1、d2、d3…设定为检测信号的间隔t1、t2、t3…的80％的情况下(计时器80％设定)，与计时器50％设定相比，d1、d2、d3…的误差增大。

其结果为，如图8的中段所示的“对策前”，由于误差时间d1延长，有在从对计时器设置时间d1到计测该时间d1并切换开关元件的接通/断开状态期间对计时器设置下一个时间d2的情况。

而且，在该情况下，如图8中虚线所示，即使从检测信号的输入时机对计时器设置时间d1起经过时间d1，也未实施应当在该时机实施的制动控制(开关元件的接通/断开状态的切换)。

技术实现要素：

本公开的一个方面优选在具备3相无刷电机的电动作业机中，通过2相短路制动产生制动力的情况下，抑制因来自旋转传感器的检测信号的偏差而无法正常实施制动控制这一情况。

为了实现这样的目的而完成的本公开的一个方面的电动作业机中，具备3相无刷电机、电桥电路、旋转检测部以及制动控制部。

在这里，电桥电路具有6个开关元件，该6个开关元件设置于分别连接3相无刷电机的3个端子和直流电源的正极侧以及负极侧的正极侧通电路径以及负极侧通电路径，导通/切断各通电路径。

另外，旋转检测部按照电机的每一旋转规定旋转角度产生表示电机的旋转位置的检测信号，例如，通过上述的由霍尔元件等构成的旋转传感器构成。

另外，制动控制部用于若在3相无刷电机的旋转时制动控制的执行条件成立则通过2相短路制动使3相无刷电机产生制动力。

换句话说，制动控制部在电桥电路中，将设置于正极侧通电路径以及负极侧通电路径中的一方通电路径的3个开关元件设为断开状态。而且，基于来自旋转检测部的检测信号切换设置于正极侧通电路径以及负极侧通电路径中的另一方通电路径的3个开关元件的接通/断开状态，从而使3相无刷电机产生2相短路制动的制动力。

另外，制动控制部基于旋转检测部产生的检测信号，设定下一个切换上述开关元件的接通/断开状态的切换时机。而且，在设定切换时机之后早于切换时机产生了检测信号时，基于该检测信号来切换开关元件的接通/断开状态。

因此，制动控制部即使在设定的切换时机切换开关元件的接通/断开状态之前，产生检测信号，并更新切换时机，也必须实施与更新前的切换时机对应的切换。

因此，根据本公开的电动作业机，能够抑制因旋转检测部产生的检测信号的间隔的偏差而无法实施应与电机的旋转同步实施的制动控制(开关元件的接通/断开状态的切换)这一情况。

在这里，制动控制部也可以具备：计时器设定部，基于检测信号对计时器设置到切换时机为止的时间，并使其开始该设置的时间的计时；和切换控制部，若利用计时器计测时间，则切换开关元件的接通/断开状态。

另外，在该情况下，计时器设定部也可以构成为在前一次对计时器设置的上述时间经过之前基于检测信号对计时器设置上述时间时，代替切换控制部来切换开关元件的接通/断开状态。

换句话说，这样一来，即使在旋转检测部所产生的检测信号的间隔产生偏差，且在计时器设定部对计时器设置时间时，未经过前一次设置的时间的情况下，也能够实施与前一次设置的时间对应的制动控制。

因此，若像上述那样构成制动控制部，则能够抑制由于旋转检测部产生的检测信号的间隔的偏差而无法实施应当与电机的旋转同步地实施的制动控制(开关元件的接通/断开状态的切换)这一情况。

另外，如上述那样，也可以在计时器设定部中，代替切换控制部而实施切换开关元件的接通/断开状态的制动控制时，在本来应当实施的制动控制的时机实施制动控制。

但是，为此需要另外设置用于计测制动控制的实施时机的计时器等对策，结构变得复杂。

因此，计时器设定部也可以构成为在代替切换控制部而实施制动控制时，从电机达到根据检测信号获得的规定的旋转位置起在规定时间内实施制动控制(开关元件的接通/断开状态的切换)。

另外，在该情况下，计时器设定部也可以构成为若电机达到根据检测信号获得的规定的旋转位置，则立刻实施制动控制(开关元件的接通/断开状态的切换)。

附图说明

图1是表示实施方式的研磨机的结构的立体图。

图2是表示设置于研磨机的电机驱动电路的结构的框图。

图3是表示由控制电路执行的控制处理的流程图。

图4是表示电机控制处理的详细内容的流程图。

图5是表示由控制电路执行的信号中断处理的流程图。

图6是表示由控制电路执行的计时器中断处理的流程图。

图7是表示2相短路控制中的霍尔信号、驱动信号、相电流的变化的时序图。

图8是对因检测信号的间隔的变动而产生的2相短路控制的问题及其对策进行说明的时序图。

具体实施方式

以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。

此外，在本实施方式中，作为本公开的电动作业机，以对被加工材料进行研削、研磨、切断等加工的研磨机为例进行说明。

如图1所示，本实施方式的研磨机2具有将电机壳体4、齿轮壳体6以及后盖8组装为一体的主体部。

电机壳体4为具有使用者可利用单手把持的外径的圆筒形状，在其内部收容有图2所示的电机5。其中，电机5为3相无刷电机。

电机5在电机壳体4内配置为电机5的旋转轴与电机壳体4的中心轴平行且大致一致，电机5的旋转轴朝向齿轮壳体6突出。

后盖8与电机壳体4相同为大致圆筒形状，设置于电机壳体4的中心轴的一端侧(详细而言为与齿轮壳体6相反侧)。另外，在后盖8的与电机壳体4相反侧设置有用于自由拆装地安装电池组20a、20b的安装部9。

而且，在安装部9的内部收容有用于从电池组20a、20b接受电力供给并驱动控制电机5的电机驱动电路30(参照图2)。

另外，在后盖8设置有使用者能够在把持后盖8的状态下拉动操作的触发开关16，电机驱动电路30根据触发开关16的操作状态，驱动或停止电机5。

接下来，齿轮壳体6设置于电机壳体4的与后盖8相反侧，收容有将电机5的旋转传递至与其旋转轴正交的输出轴的齿轮机构。另外，输出轴从齿轮壳体6突出，在其突出部分固定砂轮、切割轮等圆板状的前端工具10。

因此，研磨机2由电机5驱动，从而前端工具10旋转，能够进行研削、研磨、切断等作业。

另外，在前端工具10的周围设置有轮罩12，该轮罩12用于防止在研削、研磨、切断等作业时产生的粉尘等向使用者侧飞散，来保护使用者。

该轮罩12形成为大致半圆形状，以从齿轮壳体6侧覆盖前端工具10的一部分(大致一半)，经由圆环形状的固定构件14固定于在齿轮壳体6中输出轴突出的部分的周围。

接下来，如图2所示，电机驱动电路30具备电桥电路32、门电路34、控制电路36以及调节器40。

电桥电路32用于从串联连接的电池组20a、20b接受电力供给，并向电机5的各相卷线流入电流，在本实施方式中，作为由6个开关元件q1～q6构成的3相全桥电路构成。

在电桥电路32中，3个开关元件q1～q3设置在电机5的各端子u、v、w和与电池组20a的正极侧连接的电源线(正极侧电源线)之间，作为所谓的高侧开关。

另外，另外3个开关元件q4～q6设置在电机5的各端子u、v、w和与电池组20b的负极侧连接的接地线之间，作为所谓的低侧开关。

因此，开关元件q1～q3在为导通状态时，形成针对电机5的正极侧通电路径，开关元件q4～q6在为导通状态时，形成针对电机5的负极侧通电路径。

另外，在本实施方式中，开关元件q1～q6由n沟道的mosfet构成。因此，在构成开关元件q1～q6的fet的漏极－源极间，从源极朝向漏极为正向的二极管(所谓的寄生二极管)被并联连接。

因此，这些各二极管在对应的开关元件q1～q6为断开状态时，能够使电流向与从串联连接的电池组20a、20b的正极侧到负极侧的正向相反方向流动。

接下来，门电路34根据从控制电路36输出的控制信号，使电桥电路32内的各开关元件q1～q6导通/截止，从而向电机5的各相卷线流入驱动电流或者制动电流，使电机5旋转或者制动。

另外，控制电路36由以cpu、rom、ram等为中心的mcu(microcontrolunit：微控制单元)构成，经由门电路34控制电机5的驱动以及制动。此外，控制电路36中，设置有成为控制对象的电机5、用于存储电机驱动电路30的状态(异常等)的非易失性的存储器38。

另外，控制电路36与上述的触发开关(以下，将开关记载为sw)16、设置于电机壳体4或者后盖8的显示led18连接。

另外，控制电路36还与电池电压检测部24、电流检测电路26以及旋转检测部28连接，控制电路36基于来自这些各部的检测信号来控制电机5。

此外，电池电压检测部24用于检测从串联连接的电池组20a、20b供给的电池电压。

另外，电流检测电路26设置在从电桥电路32到接地线的向电机5的通电路径(负极侧通电路径)上，用于检测流入电机5的电流。

另外，旋转检测部28按电机5的每一规定旋转角度(在本实施方式中为每隔60度的电角度)产生检测信号，由对电机5的u、v、w各相，间隔120度的电角度配置的3个霍尔元件构成。

因此，如图7所示，从旋转检测部28输出电机5的各u、v、w相在电角度上相位差为120度的霍尔信号，控制电路36能够基于各相的霍尔信号的变化来检测电机5的旋转速度。

换句话说，控制电路36按照各相的霍尔信号反转的每个边沿，判断为输入了检测信号，并基于检测信号的间隔和其间的旋转角度(60度的电角度)，来检测电机5的旋转速度。

另外，控制电路36根据来自旋转检测部28的检测信号把握电机5的旋转位置，并控制开关元件q1～q6的接通/断开状态的切换时机，从而控制在电机5的驱动时以及制动时流过的电流。

接下来，对利用控制电路36，为了控制电机5的驱动以及制动而执行的控制处理进行说明。

如图3所示，控制电路36以规定的控制周期(时基)反复执行s120～s150(s表示步骤)的一系列的处理。

即，控制电路36在s110中判断是否经过了时基，从而等待经过规定的控制周期，若在s110中判断为经过了时基，则移至s120。

在s120中，执行确认触发sw16的接通/断开状态，从而检测由使用者进行的触发sw16的操作的开关操作检测处理，并移至s130。

在s130中，执行对来自电池电压检测部24以及电流检测电路26的检测信号进行a/d转换并获取的a/d转换处理。

然后，在接下来的s140中，执行基于在s120、s130中读入的触发sw16的接通/断开状态、电池电压、电流等来控制电机5的驱动以及制动的电机控制处理。

另外，在接下来的s150中，执行根据电池电压、电流等，来检测电机5的驱动/制动系统的状态，并经由显示led18显示的显示处理，并移至s110。此外，在该显示处理中，例如，控制显示led18的点亮颜色、点亮模式，从而能够识别地显示研磨机2是否正常动作、在异常时显示异常内容。

接下来，在s140的电机控制处理中，如图4所示，在s210中，判断触发sw16是否是导通状态。然后，若触发sw16不是导通状态，则不从外部(使用者)输入电机5的驱动指令，所以移至s240。

另外，若在s210中，判断为触发sw16是导通状态，则移至s220，基于上述的电池电压、电流来判断是否能够驱动电机5。

然后，若能够驱动电机5，则移至用于驱动电机5的s230，若不能驱动电机，则移至s240。

在s230中，执行运算电桥电路32的驱动占空比的电机驱动处理，上述驱动占空比用于使电机5的旋转速度(或者驱动电流)缓缓地增加到目标旋转速度(电流)来将电机5控制到目标旋转状态，并结束该电机控制处理。

另一方面，在s240中，根据上述的霍尔信号的变化等，来判断目前电机5是否在旋转，是否需要产生制动力(换言之，制动控制的执行条件是否成立)。

然后，若需要实施制动控制，则移至s250，设置制动标志，并结束该电机控制处理。另外相反，若无需实施制动控制，则移至s260，清除制动标志，并结束该电机控制处理。

接下来，对在控制电路36中，根据来自旋转检测部28的检测信号(详细而言为各相u、v、w的霍尔信号)，按电机5的每旋转60度的电角度所执行的信号中断处理进行说明。

如图5所示，在该信号中断处理中，在s310中，判断是否设置了制动标志，若设置了制动标志，则移至s320，判断是否设置了在以下的处理中设置的软制动处理请求。

然后，若未设置软制动处理请求，则移至s340，获取从前一次开始该信号中断处理起的经过时间，并移至s350。

在s350中，根据在s340中获取的经过时间和预先设定的延迟角度，来求出从开始该中断处理起到下一次切换开关元件q1～q6的接通/断开状态为止的延迟时间。

此外，延迟角度是如图7所示的“30度的电角度”这样的角度，具体而言，相对于与经过时间对应的旋转角度(60度的电角度)，以上述的50％、80％这样的比率来设定。因此，在s350中，对与在s340中获取的规定旋转角度对应的经过时间乘以规定的比率(50％、80％)，来计算延迟时间。

若像这样，在s350中，计算延迟时间，则在接下来的s360中，对计时用的计时器设置该延迟时间，并使其开始延迟时间的计时。然后，最后在s370中，设置软制动处理请求，并结束该信号中断处理。

另外，在s310中，若判断为未设置制动标志，则移至s380，执行电机驱动等制动以外的处理，并结束该信号中断处理。

接下来，在s360中，若对计时器设置延迟时间，则之后，在延迟时间经过的时机，开始图6所示的计时器中断处理。

在该计时器中断处理中，首先，在s410中，判断是否设置了软制动处理请求。然后，若设置了软制动处理请求，则移至s420，执行通过2相短路制动使电机5产生制动力的制动控制处理。

如图7例示的那样，该制动控制处理是用于将构成电桥电路32的全部的高侧开关(q1～q3)保持在断开状态，以规定模式依次切换低侧开关(q4～q6)的接通/断开状态的处理。

因此，在s420中，根据预先设定的控制模式确定在本次计时器中断处理中应当切换接通/断开状态的开关元件，并切换该开关元件的接通/断开状态(参照时刻t2)，从而实现2相短路制动。

而且，若像这样在计时器中断处理中实施制动控制处理，则移至s430，清除软制动处理请求，并结束该计时器中断处理。

另一方面，若在s410中，判断为未设置软制动处理请求，则移至s440，执行电机驱动等制动以外的处理，并结束该计时器中断处理。

s440的处理是通过在信号中断处理的s380中对计时器设置的时间经过而实施的处理，与s380的处理联动实施。

例如，在电机驱动的情况下，需要利用在上述的s230的电机驱动处理中求出的驱动占空比，使电桥电路32内的开关元件q1～q6以规定的驱动模式导通。

因此，在信号中断处理的s380中，经由计时器设定以规定的驱动模式切换开关元件q1～q6的接通/断开状态的时机。另外，在计时器中断处理的s440中，根据预先设定的驱动模式，确定在本次计时器中断处理中应当切换接通/断开状态的开关元件，并切换该开关元件的接通/断开状态。

如上述那样，在计时器中断处理中，执行s420的制动控制处理，从而实现2相短路制动。但是，若来自旋转检测部28的检测信号(霍尔信号)的间隔产生偏差，则如图8的中段所示，有在通过计时器中断处理切换开关元件的接通/断开状态之前，通过信号中断处理计时器被设定时间而无法正常实施制动控制的情况。

因此，在本实施方式中，在图5所示的信号中断处理中，在s320中判断为设置了软制动处理请求的情况下，由于在计时器中断处理中未实施制动控制处理，所以移至s330。然后，在s330中，代替计时器中断处理而实施在计时器中断处理中应当实施的制动控制处理，并移至s340。

其结果为，如图8的下段所示，在计时器中断处理中未实施制动控制处理的状态下实施了信号中断处理时，在该信号中断处理中，能够实施在计时器中断处理中应当实施的制动控制(开关元件的接通/断开状态的切换)。

因此，根据本实施方式的研磨机2，即使从旋转检测部28输入的检测信号(车轮信号)的间隔产生偏差且在由信号中断处理中对计时器设置的时间经过为止的期间，下一个检测信号被输入，也能够正常地实施制动控制。

此外，在本实施方式中，控制电路36相当于本公开的制动控制部。另外，通过在控制电路36所执行的控制处理中的信号中断处理，来实现作为本公开的计时器设定部的功能，通过计时器中断处理，来实现作为本公开的切换控制部的功能。

以上，对本公开的一个实施方式进行了说明，但本公开并不限定于上述实施方式，能够采取各种方式。

例如，在上述实施方式中，在信号中断处理中，在s320中，设置了软制动处理请求，在判断为在计时器中断处理中未实施制动控制处理的情况下，立刻执行s330的制动控制处理。

但是，由于实际应当实施制动控制处理的时机是由计时器应当计时的剩余时间经过的时机，所以也可以在经过了该剩余时间时，实施s330的制动控制处理。

但是，为了计时剩余时间，除了实施计时器中断处理所使用的计时器以外，需要另外设置计时用的计时器，所以控制电路36的控制处理变得复杂。

因此，在信号中断处理中，也可以若在s320中，判断为设置了软制动处理请求，则移至s325，实施在实施s330的制动控制处理之前延迟规定时间的延迟处理。

接下来，在上述实施方式中，对2相短路制动为将构成电桥电路32的高侧开关(q1～q3)设为断开状态，并根据电机5的旋转来切换低侧开关(q4～q6)的接通/断开状态的处理进行了说明。

但是，2相短路制动也可以通过将构成电桥电路32的低侧开关(q4～q6)设为断开状态，切换高侧开关(q1～q3)的接通/断开状态来实施。

另外，电机5的制动控制也可以组合上述的2相短路制动和全相短路制动来实施。

另外，在上述实施方式中，对构成为从电池组20a、20b接受电力供给来驱动电机5的研磨机2进行了说明，但本公开的电动作业机并不限定于这样的研磨机。

例如，本公开的电动作业机也可以是具备电池组的其他的电动作业机。另外，也可以是从ac适配器等外部的直流电源接受电源供给来动作的电动作业机、或者从工业电源等交流电源接受电源供给来动作的电动作业机。

另外，也可以通过多个构成要素来实现上述实施方式中的一个构成要素所具有的多个功能、或者通过多个构成要素来实现一个构成要素所具有的一个功能。另外，也可以通过一个构成要素来实现多个构成要素所具有的多个功能、或者通过一个构成要素来实现由多个构成要素实现的一个功能。另外，也可以省略上述实施方式的结构的一部分。另外，也可以将上述实施方式的结构的至少一部分附加给其他的上述实施方式的结构或将上述实施方式的结构的至少一部分置换为其他的上述实施方式的结构。此外，仅通过权利要求书所记载的语句确定的技术思想所包含的所有的方式都是本发明的实施方式。

附图标记说明

2…研磨机，5…电机，10…前端工具，16…触发开关，18…显示led，20a、20b…电池组，24…电池电压检测部，26…电流检测电路，28…旋转检测部，30…电机驱动电路，32…电桥电路，q1～q3…开关元件(高侧开关)，q4～q6…开关元件(低侧开关)，34…门电路，36…控制电路，38…存储器，40…调节器。