電動作業機
【課題】無負荷時の電力の消費を低減して電動作業機のエネルギ効率を向上させる。
【解決手段】電圧変換部１０３は、電圧制御部１０４から入力された信号値が目標値となるように制御することにより、電池４０からの電力を昇圧してモータ５０に作用させる。制御部１０８は、モータ５０に流れる電流に基づいてモータ５０の負荷が小さい状態である無負荷状態であるか否かを判定する。制御部１０８は、モータ５０が無負荷状態であると判断したときには、モータ５０が無負荷状態でないときに比して、電圧制御部１０４から電圧変換部１０３に出力される信号値が大きくなるように制御信号を送信し、電圧変換部１０３からモータ５０側に出力される電圧を小さくする。
【解決手段】電圧変換部１０３は、電圧制御部１０４から入力された信号値が目標値となるように制御することにより、電池４０からの電力を昇圧してモータ５０に作用させる。制御部１０８は、モータ５０に流れる電流に基づいてモータ５０の負荷が小さい状態である無負荷状態であるか否かを判定する。制御部１０８は、モータ５０が無負荷状態であると判断したときには、モータ５０が無負荷状態でないときに比して、電圧制御部１０４から電圧変換部１０３に出力される信号値が大きくなるように制御信号を送信し、電圧変換部１０３からモータ５０側に出力される電圧を小さくする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動作業機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電動作業機としては、モータによって被駆動物（例えば、回転刃）が駆動される電動作業機（例えば電動刈払機）であって、モータの回転数を調整可能な電動刈払機が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この電動刈払機では、ハンドルに備えられたスイッチが操作者によって操作されると、電力源とモータとの間に設けられたコンバータでモータの印加電圧を変化させ、モータの回転数を変更している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２１７８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述の電動刈払機では、操作者によるスイッチ操作に応じてモータの回転数が設定されるため、例えば刈払作業する場所を移動したり刈払作業を行わずに同行者と話しなどをしているときに操作者がモータの回転数を高いままにしていると、無駄な電力が消費されてしまう。特に、モータの電力源として電動刈払機に電池が搭載されているときには、無駄な電力が消費されると電動刈払機で作業できる時間が短くなってしまい、電動刈払機での作業時間を確保するには大きな電池が必要となって電動刈払機全体の重量が大きくなってしまう。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、無負荷時の電力の消費を低減して電動作業機のエネルギ効率を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る電動作業機は、
電力源からの電力を受けて作業具を駆動する電動機と、
前記電力源と前記電動機とに接続され、前記電動機に印加する電圧を調整可能な電源回路部と、
前記電動機の負荷を検出する負荷検出手段と、
前記検出された電動機の負荷に基づいて前記電動機に印加する電圧を変更するように前記電源回路部を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
前記制御手段は、前記検出された電動機の負荷が第１の所定負荷より小さいときに前記電動機に印加する電圧を小さくするよう前記電源回路部を制御してもよい。
【０００８】
また、前記制御手段は、前記検出された電動機の負荷が所定期間に亘って第２の所定負荷より小さいときに前記電動機への電力の供給が停止されるように前記電源回路部を制御してもよい。
【０００９】
前記電源回路部によって調整された電圧に関連する調整関連電圧を検出する調整関連電圧検出手段を更に備え、前記電源回路部は、前記検出された調整関連電圧に基づいて前記電動機に印加する電圧を調整し、前記制御手段は、前記検出された電動機の負荷に基づいて、前記調整関連電圧検出手段により検出される調整関連電圧を変更する、ものであってもよい。
【００１０】
あるいは、前記負荷検出手段は、前記電動機に流れる電流に関連する電流値を検出することにより前記電動機の負荷を検出してもよい。
【００１１】
また、前記負荷検出手段は、前記作業具から発せられる音量を検出することにより前記電動機の負荷を検出してもよい。
【００１２】
さらに、前記電力源として電池が搭載されてもよい。
【００１３】
また、前記電動機は、回転子と、固定子とを有し、前記回転子は出力軸と一体に回転し、前記回転子と前記固定子との何れか一方は、前記出力軸の軸方向視において前記出力軸を中心に円周方向に配列した略環状の複数のコイルが設けられた円板状のコイルディスクを有し、前記回転子と前記固定子との何れか他方は、前記コイルディスクを前記出力軸の軸方向に通過する磁束を発生する磁束発生手段を有する、ものであってもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、無負荷時の電力の消費を低減して電動作業機のエネルギ効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態としての電動作業機（電動刈払機）の外観の一例を示す外観斜視図である。
【図２】図１の電動作業機の駆動部の様子の一例を示す断面図である。
【図３】モータの出力軸と回転子を分解した様子の一例を示す分解図である。
【図４】回転子をコミュテータディスク側から軸方向視した様子の一例を示す説明図である。
【図５】コイルディスクを軸方向視した様子の一例を示す説明図である。
【図６】固定子を出力軸の軸方向から見た様子の一例を示す説明図である。
【図７】電源部の構成の概略を示す構成概略図である。
【図８】電源部の具体的な回路の一例を示す回路図である。
【図９】電源部の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１０】実施形態の電源部の動作の一例を示すタイムチャートである。
【図１１】変形例の電源部の構成の概略を示す構成概略図である。
【図１２】変形例の電源部の具体的な回路の一例を示す回路図である。
【図１３】変形例の電源部の動作の一例を示すタイムチャートである。
【図１４】変形例の電源部の構成の概略を示す構成概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態に係る電動作業機を図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係る電動作業機（電動刈払機）２０の外観の一例を示す外観図である。実施形態の電動作業機２０は、主棹部２２と、主棹部２２に取付けられた操作部２６と、作業具（刈刃３４）を駆動する駆動部３０と、駆動部３０に電力を供給する電源部３６と、を備える。
【００１８】
主棹部２２は、前端に駆動部３０が取付けられると共に後端に電源部３６が取付けられ、駆動部３０と電源部３６とを連結する。主棹部２２は、例えばアルミニウム合金や強化プラスチックなどによって中空の棒状に形成され、駆動部３０が取付けられる後側にカバー２４が設けられている。主棹部２２の内部には、駆動部３０と電源部３６とを電気的に接続する電源線２３が挿通されている。主棹部２２の真ん中よりやや後方には操作部２６が取付けられられ、操作者は、この操作部２６を持つと共に、操作部２６の前側に設けられた補助ハンドル２３を持って、電動作業機２０を操作することができる。操作部２６は、操作者が握るハンドル２７と、ハンドル２７に設けられたトリガレバー２８と、を備える。トリガレバー２８は、ハンドル２７に対して回動可能に形成され、操作者がハンドル２７を持った状態で操作可能に形成されている。トリガレバー２８が操作者によって握られることで、電源部３６から駆動部３０に電力が供給され、電動作業機２０が起動される。なお、実施形態では、図示するように、補助ハンドル２３は、Ｄ字状のものとしたが、主棹部２２から軸対象に延出するＵ字状やＴ字状のものとするなど如何なる形状としてもよい。
【００１９】
次に、図２から図６を参照して、駆動部３０について説明する。図２は、図１の電動作業機２０の駆動部３０の様子の一例を示す断面図である。駆動部３０は、図１および図２に示するように、電源部３６からの電力を受けて動力を出力するモータ５０と、モータ５０を覆うモータケーシング３２と、モータ５０からの動力によって回転する刈刃３４（作業具）と、を備える。モータケーシング３２は、主棹部２２と内部が連通するよう主棹部２２前端に取付けられ、主棹部２２側に吸気口３２ａが設けられると共にモータ５０の側面に相当する位置に排気口３２ｂが設けられている。
【００２０】
モータ５０は、電力を受けて出力軸５２に動力を出力する整流子モータとして構成され、出力軸５２と、この出力軸５２と一体に回転する回転子５３と、モータケーシング３２に固定された固定子５４および摺動子５５と、を備える。
【００２１】
出力軸５２は、モータケーシング３２に設けられた軸受５７，５８により回転可能に軸支され、その一端が、モータケーシング３２から突出し、刈刃３４が取付けられている。図３に、モータ５０の出力軸５２と回転子５３を分解した様子の一例を示す。出力軸５２は、図示するように、回転子５３を支持可能なフランジ部５２ａを有し、フランジ部５２ａの一端側に回転子５３が取り付けられて出力軸５２と回転子５３とが一体に回転するように形成されている。
【００２２】
回転子５３は、フランジ６１と、コミュテータディスク６２と、４つのコイルディスク６４が積層されて形成されたコイル基板６３と、複数の絶縁板６７，６８と、駆動部３０を冷却するファン６５と、から構成されている。フランジ６１は、例えばアルミニウム合金により形成され、中空円筒状の軸部６１ａと、軸部６１ａから延出する円板状のフランジ部６１ｂと、を有する。フランジ６１は、軸部６１ａの内周面が出力軸５２の外周面と嵌合して互いに回り止め固定され、軸部６１ａの外周面には、フランジ部６１ｂの一端側に絶縁板６７を介してコミュテータディスク６２が取り付けられ、フランジ部６１ｂの他端側に絶縁板６８を介してコイル基板６３が取り付けられている。ファン６５は、複数のブレード６５ａを有し、回転子５３が回転することでモータケーシング３２の吸気口３２ａから外気を取り込んで排気口３２ｂから排気し、駆動部３０を冷却する。図６に、ファン６５を軸方向から見た様子の一例を示す。ファン６５は、図示するように、外周方向に突出する複数のブレード６５ａが軸回りに等間隔に形成されている。
【００２３】
コミュテータディスク６２と４つのコイルディスク６４とは、絶縁体基板と導体パターンとから構成されたプリント配線板により形成される。図４に、回転子５３をコミュテータディスク６２側から軸方向視した様子の一例を示し、図５に、コイルディスク６４を軸方向視した様子の一例を示す。コミュテータディスク６２と４つのコイルディスク６４とは、図３〜図５に示すように、中心にフランジ６１の軸部６１ａが挿入される穴が開いた円板状にそれぞれ形成されている。
【００２４】
コミュテータディスク６２の上面には、コミュテータ（整流子）の導体パターンが円環状に形成され、コイルディスク６４の上面及び下面には、コイルの導体パターンがそれぞれ円環状に形成されている。コイルディスク６４には、導体パターンの内周側と外周側との端部に当たる位置に、コイルディスク６４を軸方向に貫通するスルーホール６４ａ，６４ｂが設けられ、このスルーホール６４ａ，６４ｂに半田が充填されてコイルディスク６４の上面に形成された導体パターンと下面に形成された導体パターンとが電気的に接続されている。これにより、コイルディスク６４には、軸方向視において略コ字状の複数のコイル６４ｃが形成される。そして、４つのコイルディスク６４は、軸方向視においてそれぞれに形成された導体パターンが一致するように、または、それぞれ予め定められた角度ずつズレるように積層されてコイル基板６３を構成する。また、コミュテータディスク６２の導体パターンの外周側の端部に当たる位置には、コミュテータディスク６２を軸方向に貫通するスルーホール６２ａが設けられ、このスルーホール６２ａに対応する位置において、２つの絶縁版６７，６８やフランジ６１のフランジ部６１ｂにも軸方向に貫通する孔が内周に絶縁部材を配して設けられ、これらのスルーホール６２ａや孔に半田が充填されてコミュテータディスク６２のコミュテータの導体パターンとコイルディスク６４の複数のコイル６４ｃとが電気的に接続されている。
【００２５】
固定子５４は、図２に示すように、永久磁石であるマグネット７１と、一対の上ヨーク７２および下ヨーク７３と、から構成されている。上ヨーク７２および下ヨーク７３は、鉄等の磁性体によって円環板状に形成されており、モータケーシング３２にそれぞれ固定されている。上ヨーク７２は、回転子５３の上面と対向するように、詳細にはコミュテータディスク６１より外周側でコイルディスク６４のコイル６４ｃと対向するように配置され、下ヨーク７３は、回転子５３の下面と対向するように、詳細にはコイルディスク６４のコイル６４ｃと対抗するように配置されている。マグネット７１は、周方向に配列された複数の磁極を有して円環状に形成されており、下ヨーク７３の上面に固着されている。こうした構成により、上ヨーク７２および下ヨーク７３は、マグネット７１が発生する磁束がコミュテータディスク６２及びコイルディスク６４を出力軸５２の軸方向に通過するように、磁路を形成する。
【００２６】
摺動子５５は、回転子５３の上面に摺接するように、詳細にはコミュテータディスク６２に摺接するように、モータケーシング３２に固定されている。摺動子５５は、電源線２９を介して電源部３６に接続されている。
【００２７】
こうして構成された実施形態のモータ５０では、電源部３６からモータ２０の摺動子５５に電圧が印加されると、コミュテータディスク６２を介して回転子５３のコイル６４ｃに電圧が印加される。回転子５３には、固定子５４が発生する磁束が軸方向に通過しており、回転子５３に流れる電流は、この磁束と垂直方向かつ出力軸５２の中心軸と直交するように流れるため、出力軸５２を中心とする回転力が発生し、回転子５３や出力軸５２，出力軸５２に取付けられた刈刃３４が一体に回転する。
【００２８】
次に、図７及び図８を参照して電源部３６について説明する。図７は、電源部３６の構成の概略を示す構成概略図であり、図８は、電源部３６の具体的な回路の一例を示す回路図である。電源部３６は、電源部３６の外縁を形成する電源ケーシング３８と、この電源ケーシング３８に収容された電池４０と、同じく電源ケーシング３８に収容されて電池４０とモータ５０との間に電気的に介在して接続された電源回路１００と、を備える。ここで、電池４０は、二次電池や燃料電池など如何なるものとしてもく、図示しない電源コードを介して充電可能なものとしたり、電源ケーシング３８から取り外して交換したり外部の充電装置で充電可能なものとしてもよい。なお、以下の電源回路１００の説明では電気的な接続を単に接続という。また、電池４０とモータ５０との接続の関して電池４０側を「前段」といい、モータ５０側を「後段」という。
【００２９】
電池４０は、実施形態では、図８に示すように、リチウムイオン電池からなる複数の素電池４０ａが直列に接続された電池パックとして構成され、電池４０の正極端子（＋）および負極端子（−）と、電池４０の状態を出力する出力端子である制御信号出力端子（ＬＤ）とが電源回路１００に接続される。電池４０には、複数の素電池４０ａのうちの最負極側と電池４０の負極端子（−）との間に過電流検出抵抗４０ｃが設けられ、また、電池４０には、電池４０を保護する保護回路４０ｂが設けられている。過電流検出抵抗４０ｃは、素電池４０ａに流れる電流を検出するためのものである。保護回路４０ｂは、素電池４０ａや過電流検出抵抗４０ｃに接続され、素電池４０ａの電圧を検出すると共に、過電流検出抵抗４０ｃの電圧を検出することで素電池４０ａに流れる電流を検出する。また、保護回路４０ｂは、検出した素電池４０ａの電圧や素電池４０ａに流れる電流などに異常が生じていないか判断し、判断した結果に基づく制御信号を制御信号出力端子（ＬＤ）を介して電源回路１００に出力する。例えば、保護回路４０ｂは、電池４０において過放電又は過電流の少なくともいずれかが生じた場合に電池４０に異常が生じたと判断し、電池過放電・過電流信号として、正常時に比して電圧が低いＬｏｗ信号を制御信号出力端子（ＬＤ）から出力する。このＬｏｗ信号への変更は、例えば、制御信号出力端子（ＬＤ）を負極端子（−）に短絡させることで行われる。
【００３０】
電源回路１００は、図７および図８に示すように、操作者の操作に伴ってモータ５０と電池４０との接続をＯＮ／ＯＦＦするスイッチ１１３と、制御によってモータ５０と電池４０との接続をＯＮ／ＯＦＦする電源スイッチ回路１０１と、定電圧Ｖｃｃを供給する制御用電源部１０６と、モータ５０と電池４０との間に介在して接続されてモータ５０に作用する電圧を調整する電圧変換部１０３と、電圧変換部１０３から出力された電圧に関連した電圧を検出する電圧制御部１０４と、電源回路１００全体を制御する制御部１０８と、スイッチ１１３のＯＮ／ＯＦＦ状態を検出するスイッチ状態検出部１０７と、電圧変換部１０３に異常信号（電圧低下信号）を出力する電圧検出部１０２および電流検出部１０５と、モータ５０に流れる電流を増幅して制御部１０８に出力する電流増幅部１１０と、を備える。電源回路１００は、正極側配線Ｌ１の入力端子Ｉ１が電池４０の正極端子（＋）に接続され、負極側配線Ｌ２の入力端子Ｉ２が電池４０の負極端子（−）に接続され、制御部１０８や電源スイッチ回路１０１に接続された入力端子Ｉ３が電池４０の制御信号出力端子（ＬＤ）に接続される。
【００３１】
スイッチ１１３は、モータ５０と電池４０との間に介在して正極側配線Ｌ１に設けられ、操作者のトリガレバー２８の操作に応じてモータ５０と電池４０との接続をＯＮ／ＯＦＦする。スイッチ１１３がＯＮの状態にされると、モータ５０に電池４０からの電力が供給されると共に、制御用電源部１０６にも電池４０からの電力が供給される。制御用電源部１０６は、定電圧電源回路として、電池４０から供給される電力を所定の定電圧Ｖｃｃ（例えば、５Ｖなど）に変換して制御部１０８や電源スイッチ回路１０１，電流検出部１０５などに供給する。制御用電源部１０６は、スイッチ１１３の後段で正極側配線Ｌ１と負極側配線Ｌ２とに接続され、制御用電源回路１０６ａと、平滑コンデンサ１０６ｂ，１０６ｃとを備える。制御用電源回路１０６ａは、電池４０からの電力を定電圧Ｖｃｃに変換して制御部１０８などに出力する。制御用電源回路１０６ａは、公知の構成を採用すればよい。平滑コンデンサ１０６ｂ，１０６ｃは、それぞれ、制御用電源回路１０６ａの入力側（電池４０側）および出力側（制御部１０８など側）の電圧を平滑化する。
【００３２】
スイッチ状態検出部１０７は、スイッチ１１３のＯＮ／ＯＦＦ状態を検出し、検出したＯＮ／ＯＦＦ状態を制御部１０８に出力する。スイッチ状態検出部１０７は、３つの抵抗１０７ａ〜１０７ｃと、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）１０７ｄとを備える。ここで、ＦＥＴ１０７ｄは、実施形態では、ｎチャネル型のパワーＭＯＳＦＥＴ（パワー絶縁ゲート型電界効果トランジスタ）を用いている。抵抗１０７ａは、一端が正極側配線Ｌ１に接続され、他端が抵抗１０７ｂおよびＦＥＴ１０７ｄのゲート電極に接続される。抵抗１０７ｂは、一端が抵抗１０７ａおよびＦＥＴ１０７ｄのゲート電極に接続され、他端が負極側配線Ｌ２に接続される。ＦＥＴ１０７ｄは、ドレインがノードＮ１および抵抗１０７ｃを介して制御用電源部１０６からの定電圧配線（Ｖｃｃ）に接続され、ソースが負極側配線Ｌ２に接続される。そして、抵抗１０７ｃとＦＥＴ１０７ｄのドレインとの接続点であるノードＮ１が制御部１０８に接続されている。こうして構成されたスイッチ状態検出部１０７では、スイッチ１１３がＯＮ状態になると、直列に接続された抵抗１０７ａ，１０７ｂに電池４０の出力電圧が印加されると共に、直列に接続された抵抗１０７ｃとＦＥＴ１０７ｄに定電圧Ｖｃｃが印加される。また、ＦＥＴ１０７ｄのソース−ゲート間には、抵抗１０７ａ，１０７ｂによって分圧された電池４０の出力電圧が印加され、この印加電圧によってＦＥＴ１０７ｄのソース−ドレイン間に電流が流れる。これによって、直列に接続された抵抗１０７ｃとＦＥＴ１０７ｄとのうちのソース−ドレイン間の電位差が小さくなり、ノードＮ１から制御部１０８（入力ポート１０８ａ）にＬｏｗ信号が出力される。このように、スイッチ状態検出部１０７は、スイッチ１１３がＯＮ状態になると、制御部１０８にスイッチ状態検出信号としてＬｏｗ信号を出力する。
【００３３】
電源スイッチ回路１０１は、スイッチ１１３の後段で正極側配線Ｌ１と負極側配線Ｌ２に接続され、制御部１０８からの制御信号（電源スイッチ制御信号）に応じて正極側配線Ｌ１を接続したり接続を解除したりする。電源スイッチ回路１０１は、２つの抵抗１０１ｂ，１０１ｃと、２つのＦＥＴ１０１ａ，１０１ｄと、を備える。ここで、実施形態では、ＦＥＴ１０１ａ，１０１ｂは、ｎチャネル型のパワーＭＯＳＦＥＴである。ＦＥＴ１０１ａは、前段がソース側で後段がドレイン側となるように正極側配線Ｌ１の途中に介在して接続され、ゲートとソースとが、抵抗１０１ｂを介して接続されている。また、ＦＥＴ１０１ａのゲートは、抵抗１０１ｃを介してＦＥＴ１０１ｄのドレインに接続されている。ＦＥＴ１０１ｄは、ドレインが抵抗１０１ｃを介してＦＥＴ１０１ａのゲートに接続され、ソースが負極側配線Ｌ２に接続され、ゲートが制御部１０８および入力端子Ｉ３に接続されている。そして、電源スイッチ回路１０１には、入力端子Ｉ３を介して電池４０の制御信号出力端子（ＬＤ）と接続され、電池４０から電池過放電・過電流信号が入力される。こうして構成された電源スイッチ回路１０１では、制御部１０８（出力ポート１０８ｂ）から電源スイッチ制御信号（Ｈｉｇｈ信号）がＦＥＴ１０１ｄのゲートに供給されると、ＦＥＴ１０１ｄのソース−ドレイン間に電流が流れる。そして、ＦＥＴ１０１ｄのソース−ドレイン間に電流が流れると、ＦＥＴ１０１ａのゲートにＨｉｇｈ信号が供給され、ＦＥＴ１０１ａがＯＮする。これにより、正極側配線Ｌ１が導通し、電池４０からモータ５０へ電力が供給される。また、電源スイッチ回路１０１では、電池４０から電池過放電・過電流信号（Ｌｏｗ信号）がＦＥＴ１０１ｄのゲートに供給されると、ＦＥＴ１０１ｄがＯＦＦし、ＦＥＴ１０１ｄのソース−ドレイン間には電流が流れなくなる。そして、ＦＥＴ１０１ａのゲートにＬｏｗ信号が供給され、ＦＥＴ１０１ａがＯＦＦとなる。これにより、正極側配線Ｌ１の接続が解除され、電池４０からモータ５０への電力の供給が停止され、電池４０や電源回路１００が保護される。このように、電源スイッチ回路１０１は、電池４０が過放電・過電流となると、正極側配線Ｌ１の接続を解除して電池４０や電源回路１００を保護する。
【００３４】
電圧変換部１０３は、電池４０からの電力を、出力電圧を調整してモータ５０に作用させることを順次連続して行う。電圧変換部１０３は、実施形態では、電池４０の出力電圧を昇圧する昇圧回路である。電圧変換部１０３は、モータ５０と電源スイッチ回路１０１との間（より詳細には、電圧検出部１０２と電圧制御部１０４との間）に位置して正極側配線Ｌ１と負極側配線Ｌ２とに接続される。電圧変換部１０３は、正極側配線Ｌ１および負極側配線Ｌ２に接続されたスイッチングＩＣ１０３ａと、スイッチングＩＣ１０３ａに接続されたＦＥＴ１０３ｂと、スイッチングＩＣ１０３ａと正極側配線Ｌ１との接続点の後段で正極側配線Ｌ１に介在するチョークコイル１０３ｃと、チョークコイル１０３ｃの後段で正極側配線Ｌ１に介在するダイオード１０３ｄと、２つの平滑コンデンサ１０３ｅ，１０３ｆと、を備える。ここで、実施形態では、ＦＥＴ１０３ｂには、ｎチャネル型のパワーＭＯＳＦＥＴを用いている。ＦＥＴ１０３ｂは、ソースが負極側配線Ｌ２に接続され、ドレインが正極側配線Ｌ１に接続され、ゲートがスイッチングＩＣ１０３ａに接続されている。スイッチングＩＣ１０３ａは、電源制御部１０４からの電圧検出信号が入力され、入力した信号に応じてＦＥＴ１０３ｂのゲートにＨｉｇｈ信号又はＬｏｗ信号を出力し、ＦＥＴ１０３ｂのＯＮ／ＯＦＦを切り替える。ダイオード１０３ｄは、チョークコイル１０３ｄによって昇圧された電圧を整流する。平滑コンデンサ１０３ｅ，１０３ｆは、それぞれ、スイッチングＩＣ１０３ａの入力側（電池４０側）および出力側（モータ５０側）で正極側配線Ｌ１と負極側配線Ｌ２とに接続され、電圧変換部１０３の入力側と出力側との電圧を平滑化する。
【００３５】
こうして構成された電圧変換部１０３では、ＦＥＴ１０３ｂのＯＮ／ＯＦＦが切り替わることによりチョークコイル１０３ｃがフライバック効果を起こす。フライバック効果が起こることにより、チョークコイル１０３ｃの端子間電圧が上昇し、電圧変換部１０３への入力電圧が昇圧されてモータ５０側に出力される。具体的な制御としては、電圧変換部１０３は、電圧検出部１０５からの電圧検出信号に応じて、電圧検出信号の信号値が予め定められた目標値（例えば、モータ５０が予め定られた回転数で回転するように定められた値）となるように、スイッチングＩＣ１０３ａがＦＥＴ１０３ｂのゲートにＨｉｇｈ信号とＬｏｗ信号とを切替えて出力する。スイッチングＩＣ１０３ａは、例えば、ＰＷＭ制御を行って出力電圧を調整する。即ち、スイッチングＩＣ１０３ａは、例えば、電圧制御部１０４から入力された電圧検出信号の信号値が目標値よりも小さい場合、ＦＥＴ１０３ｂに出力する信号デューティー比（Ｈｉｇｈの期間／スイッチング周期）を大きくし、電圧制御部１０４から入力された電圧検出信号の信号値が目標値より高い場合、ＦＥＴ１０３ｂに供給する信号デューティー比を小さくして、目標とする電圧がモータ５０に作用するよう調整を行うのである。なお、電圧変換部１０３でのディーティ比の変更は、予め定めた変化度合いの範囲内でレート処理などにより順次変化させるものとすればよい。
【００３６】
また、電圧変換部１０３のスイッチングＩＣ１０３ａには、電圧検出部１０２や電流検出部１０５からの制御信号も入力される。電圧検出部１０２や電圧検出部１０５からの制御信号は、実施形態では、電圧検出部１０２や電流検出部１０５で電圧変換部１０３の出力電圧を小さくすべきと判断されたときに、電圧低下信号として、通常時に比して大きな電圧が電圧変換部１０３に入力される。電圧変換部１０３は、電圧低下信号が入力されると、ＦＥＴ１０３ｂのＯＮ・ＯＦＦの切替えデューティ比を小さくしてモータ５０に印加する電圧を小さくする。
【００３７】
電圧制御部１０４は、電圧変換部１０３の後段で正極側配線Ｌ１と負極側配線Ｌ２に接続され、電圧変換部１０３の出力電圧に応じた信号である電圧検出信号を電圧変換部１０３に出力する。電圧制御部１０４は、３つの抵抗１０４ａ〜１０４ｃと、ＦＥＴ１０４ｄと、を備える。ここで、実施形態では、ＦＥＴ１０４ｄは、ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴを用いている。抵抗１０４ａと抵抗１０４ｂとは、互いに接続され、その接続点であるノードＮ３がスイッチングＩＣ１０３ａに接続される。抵抗１０４ａ〜１０４ｃは、正極側配線Ｌ１及び負極側配線Ｌ２との間で直列に接続される。ＦＥＴ１０４ｄは、ソースが負極側配線Ｌ２に接続され、ドレインが抵抗１０４ｂ，１０４ｃの接続点に接続され、ゲートが制御部１０８（出力ポート１０８ｄ）に接続される。こうして構成された電圧制御部１０４では、電圧検出信号として、ノードＮ３の電位を電圧変換部１０３に出力する。電圧制御部１０４では、通常時には、ＦＥＴ１０４ｄのゲートに制御部１０８（出力ポート１０８ｄ）からＨｉｇｈ信号が供給され、ＦＥＴ１０４ｄのソース−ドレイン間に電流が流れる。このため、通常時には、次式（１）で表されるように、電圧変換部１０３の出力電圧Ｖｏｕｔを抵抗１０４ａ，１０４ｂの抵抗値Ｒａ，Ｒｂで分圧した電圧値Ｖｉｎが、電圧検出信号として電圧変換部１０３に入力される。一方、制御部（出力ポート１０８ｄ）からＬｏｗ信号がＦＥＴ１０４ｄのゲートに出力されると、ＦＥＴ１０４ｄのソース−ドレイン間には電流が流れず、次式（２）で表されるように、電圧変換部１０３の出力電圧Ｖｏｕｔを抵抗１０４ａ〜１０４ｃの抵抗値Ｒａ〜Ｒｃで分圧した電圧値Ｖｉｎが、電圧検出信号として電圧変換部１０３に入力される。したがって、電圧変換部１０３から同じ電圧が出力されたとしても、制御部１０８からＬｏｗ信号が出力されたときには、制御部１０８からＨｉｇｈ信号が出力されたときに比して、大きな電圧値Ｖｉｎが電圧検出信号として電圧変換部１０３に入力される。電圧変換部１０３は、上述したように電圧制御部１０４から入力された電圧検出信号の信号値と目標値とを比べて出力電圧を調整するから、制御部１０８からＬｏｗ信号が出力されたときには、制御部１０８からＨｉｇｈ信号が出力されたときに比して、電圧変換部１０３の出力電圧が小さくなる。
【００３８】
Vin= Vout・Rb/(Ra+Rb) (1)
Vin= Vout・(Rb+Rc)/(Ra+Rb+Rc) (2)
【００３９】
電圧検出部１０２は、電源スイッチ回路１０１の後段で電圧変換部１０３の前段において、正極側配線Ｌ１と負極側配線Ｌ２と電圧変換部１０３（スイッチングＩＣ１０３ａ）に接続される。電圧検出部１０２は、４つの抵抗１０２ａ〜１０２ｄと比較器１０２ｅとダイオード１０２ｆとを備える。抵抗１０２ａと抵抗１０２ｂとは直列に接続されて正極側配線Ｌ１と負極側配線Ｌ２とを接続し、抵抗１０２ａ，１０２ｂの接続点であるノードＮ４が比較器１０２ｅのマイナス端子（−）に接続される。抵抗１０２ｃと抵抗１０２ｄとは直列に接続され、制御用電源部１０６からの定電圧配線（Ｖｃｃ）と負極側配線Ｌ２とを接続し、抵抗１０２ｃ，１０２ｄの接続点であるノードＮ５が比較器１０２ｅのプラス端子（＋）に接続される。比較器１０２ｅの出力端子は、ダイオード１０２ｆを介して電圧変換部１０３（スイッチングＩＣ１０３ａ）に接続される。こうした構成の電圧検出部１０２では、比較機１０２ｅのマイナス端子（−）に、電池４０の出力電圧（電池電圧）を抵抗１０２ａ，１０２ｂで分圧した電圧が入力され、比較機１０２ｅのプラス端子（＋）に、制御用電源部１０６からの定電圧Ｖｃｃを抵抗１０２ｃ，１０２ｄで分圧した電圧が入力される。そして、プラス端子（＋）に入力された電圧値が、マイナス端子（−）に入力された電圧値より大きいときに、比較機１０２ｅは、電圧低下信号（Ｈｉｇｈ信号）を電圧変換部１０３に出力する。即ち、電圧検出部１０２では、電池電圧と定電圧Ｖｃｃとを間接的に比較して、電池電圧が予め定めた基準Ａ（実施形態では、電池電圧が閾値Ａより大きいこと）を満たすか否かを判断するのである。なお、抵抗１０２ａ〜１０２ｄの抵抗値は、電池電圧が閾値Ａ以下になったときに比較機１０２ｅからＨｉｇｈ信号が出力されるように設計すればよい。ここで、閾値Ａは、例えば、モータ５０に目標とする電圧を印加しようとすると、電池４０から流れる電流が電池４０の定格値を超えてしまう値などを用いることができる。このように、電圧検出部１０２は、電池電圧を検出し、検出した電池電圧の大きさが予め定めた基準Ａを満たさなくなると、電圧変換部１０３に電圧低下信号（Ｈｉｇｈ信号）を出力する。
【００４０】
電流検出部１０５は、電圧制御部１０４の後段で負極側配線Ｌ２に介在するように配置され、検出信号を電圧変換部１０３（スイッチングＩＣ１０３ａ）に出力する。電流検出部１０５は、ダイオード１０５ａと比較器１０５ｂと５つの抵抗１０５ｃ〜１０５ｇを備える。抵抗１０５ｇは、負極側配線Ｌ２に介在するよう配置され、その一端がモータ５０に接続される。抵抗１０５ｇは、モータ５０に流れる電流を検出するためのものである。抵抗１０５ｇの一端（モータ５０の負極側配線Ｌ２側）は、抵抗１０５ｃを介して比較器１０５ｂのプラス端子（＋）に接続され、抵抗１０５ｇの他端は、抵抗１０５ｅ，ノードＮ６，抵抗１０５ｄを順に介して比較器１０５ｂのマイナス端子（−）に接続される。また、抵抗１０５ｄ，１０５ｅの接続点であるノードＮ６は、抵抗１０５ｆを介して制御用電源部１０６からの定電圧配線（Ｖｃｃ）に接続される。比較器１０５ｂの出力端子は、ダイオード１０５ａを介して電圧変換部１０３（スイッチングＩＣ１０３ａ）に接続される。こうした構成の電流検出部１０５では、抵抗１０５ｇのモータ５０側の電位が抵抗１０５ｃを介して比較器１０５ｂのプラス端子（＋）に入力され、制御用電源部１０６からの定電圧Ｖｃｃを抵抗１０５ｄ，１０５ｆで分圧した電圧が比較器１０５ｂのマイナス端子（−）に入力される。そして、プラス端子（＋）に入力された信号の電圧値が、マイナス端子（−）に入力された信号の電圧値より大きいときに、比較器１０５ｂは、電圧低下信号（Ｈｉｇｈ信号）を電圧変換部１０３に出力する。ここで、抵抗１０５ｇのモータ５０側の電位は、抵抗１０５ｇを流れる電流、即ち、モータ５０に流れる電流に比例するから、比較器１０５ｂでは、間接的にモータ５０に流れる電流と定電圧Ｖｃｃとが比較されることになる。しがたって、比較器１０５ｄでは、低電圧Ｖｃｃに対するモータ５０に流れる電流の割合が判定され、モータ５０に流れる電流の大きさが基準Ｂ（実施形態では、モータ５０に流れる電流の大きさが閾値Ｂ以下であること）を満たさないときに、電圧低下信号（Ｈｉｇｈ信号）を出力するのである。なお、抵抗１０５ｃ〜１０５ｇの各抵抗値は、それぞれ、モータ電流が閾値Ｂを超えると比較器１０５ｂからＨｉｇｈ信号が出力されるように設計すればよい。ここで、閾値Ｂは、モータ５０の定格値に基づいて予め定めたりすることができる。
【００４１】
電流増幅部１１０は、モータ電流の大きさに応じた信号を、電流検出信号として制御部１０８に出力する。電流増幅部１１０は、電流検出部１０５に接続される。電流増幅部１１０は、増幅器１１０ａと、３つの抵抗１１０ｂ〜抵抗１１０ｄと、を備える。抵抗１１０ｄは、一端が抵抗１０５ｇのモータ５０側に接続され、他端が増幅器１１０ａのプラス端子（＋）に接続される。抵抗１１０ｃは、一端が抵抗１０５ｇの電池負極端子（−）側に接続され、他端が増幅器１１０ａのマイナス端子（−）に接続される。抵抗１１０ｂは、一端が増幅器１１０ａの出力端子に接続され、他端が増幅器１１０ａのマイナス端子（−）に接続される。そして、増幅器１１０ａの出力端子が制御部１０８（Ａ／Ｄ変換器１０８ｃ）に接続される。こうした構成の電流増幅部１１０では、モータ電流の電流値に応じた電圧である抵抗１０５ｇの両端の電位差を増幅し、増幅した電圧を電流検出信号として制御部１０８（Ａ／Ｄ変換器１０８ｃ）に出力する。
【００４２】
制御部１０８は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）を中心とした周知のマイクロコンピュータとして構成され、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等の図示しないメモリや入力ポート１０８ａ，出力ポート１０８ｃ，１０８ｄ，Ａ／Ｄ変換器１０８ｃ，電源部１０８ｅなどを備える。制御部１０８は、予めメモリに記憶されたプログラム、または、通信回線を介して外部から入力されるプログラムに従って処理を行う。電源部１０８ｅには、定電圧Ｖｃｃが入力され、必要な電力が電源部１０８ｅから制御部１０８に供給される。Ａ／Ｄ変換器１０８ｃには、電流増幅部１１０から電流検出信号（電圧値）が入力され、制御部１０８は、入力された電流検出信号をデジタルデータ（電流データ）に変換してメモリ（ＲＡＭ）に格納し、モータ５０に流れる電流に関するデータを取得する。
【００４３】
制御部１０８（ＣＰＵ）は、入力ポート１０８ａにスイッチ状態検出信号が入力されると、出力ポート１０８ｂから電源スイッチ制御信号を電源スイッチ回路１０１（ＦＥＴ１０１ｄ）へ出力する。これにより、電池４０からモータ５０への電力の供給が開始される。また、制御部１０８（ＣＰＵ）では、電流増幅部１１０から取得した電流データを閾値Ｃとを比較し、電流データが所定期間（例えば、数秒など）に亘って閾値Ｃ以下となった場合には、モータ５０の負荷が小さい無負荷状態であると判断し、無負荷検出信号として、Ｌｏｗ信号を出力ポート１０８ｄから電圧制御部１０４（ＦＥＴ１０４ｄのゲート）に出力する。これにより、電圧制御部１０４から出力される電圧検出信号の電圧値が上がり、電圧変換部１０３の出力電圧が下がる。即ち、電流増幅部１１０は、モータ５０に流れる電流を検出することによりモータ５０の負荷を検出しており、制御部１０８は、モータ５０が負荷が小さいときにモータ５０に印加する電圧を小さくするのである。なお、制御部１０８（ＣＰＵ）は、無負荷検出信号（Ｌｏｗ信号）を出力しているときに、電流データが所定期間（例えば、数秒など）に亘って閾値Ｃ以上となった場合、無負荷状態が終了したと判断して、再び出力ポート１０８ｄからＨｉｇｈ信号を出力する。これにより、電圧制御部１０４が出力する電圧検出信号の電圧値が下がり、電圧変換部１０３の出力電圧が上がる。このようにモータ５０が無負荷状態のときにはモータ５０に印加する電圧を小さくして電池４０から持ち出される電力を低減させることにより、電力が浪費されるのを防止して電動作業機２０のエネルギ効率を向上させることができる。なお、閾値Ｃは、例えば、モータ５０を駆動しており電動作業具２０で刈払作業を行っていないときに、電流増幅部１１０で検出される電流データより若干大きい電流データなどとして予め実験などにより定めることができる。
【００４４】
また、制御部１０８（ＣＰＵ）は、電流データと閾値Ｄとを比較し、電流データの電圧値が所定期間（例えば、数十秒など）に亘って閾値Ｄを下回る場合（モータ電流が所定期間、基準Ｄを満たさない場合）には、長い間に亘ってモータ５０が無負荷状態であると判断し、出力ポート１０８ｂからＬｏｗ信号を電源スイッチ回路１０１（ＦＥＴ１０４ｄのゲート）に出力する。これにより、電源スイッチ回路１０１は、電池４０から電池過放電・過電流信号が供給された場合と同様に、正極側配線Ｌ１を非導通にして、電池４０からモータ５０への電力の供給を停止させる。なお、閾値Ｄは、閾値Ｃと同じ閾値であってもよいし、閾値Ｃよりも小さい閾値としてもよい。このようにモータ５０が長い時間に亘って無負荷状態のときには電池４０からモータ５０への電力の供給を停止することにより、電力が浪費されるのを防止して電動作業機２０のエネルギ効率を向上させることができる。なお、制御部１０８は、無負荷状態に応じて電池４０からモータ５０への電力の供給を停止したときに、その旨を作業者に報知してもよい。
【００４５】
次に、こうして構成された電源回路１００の動作を図９に示すフローチャートを用いて説明する。電源回路１００は電池４０が接続されてスイッチ１１３がＯＮされるまでは動作せず（ステップＳ１０１；ＮＯ及びステップＳ１０２；ＮＯ）、電源回路１００に電池４０が接続されると共に操作者によってトリガレバー２２が引かれてスイッチ１１３がＯＮされると（ステップＳ１０１；ＹＥＳ及びステップＳ１０２；ＹＥＳ）、制御用電源部１０６から定電圧Ｖｃｃが出力され、定電圧Ｖｃｃが制御部１０８に作用することで制御部１０８が動作を開始する（ステップＳ１０３）。また、スイッチ状態検出部１０７から制御部１０８にスイッチ状態検出信号が出力されることによって、制御部１０８は、スイッチのＯＮ状態を検出する（ステップＳ１０４）。制御部１０８は、スイッチ１１３のＯＮ状態を検出すると、電源スイッチ制御信号を電源スイッチ回路１０１に出力する。これにより、電源スイッチ回路１０１は、正極側配線Ｌ１を導通し、電池４０からモータ５０側への電力の供給が開始される（ステップＳ１０５）。
【００４６】
電源スイッチ回路１０１が正極側配線Ｌ１を導通すると、電圧変換部１０３が動作を開始する（ステップＳ１０６）。電圧変換部１０３の動作が開始されると、電源回路１００はステップＳ１０７〜Ｓ１１１の処理を逐次並行して行う。電圧変換部１０３は、入力電圧から出力電圧の変換を常時繰り返し連続して行う（ステップＳ１０７）。このとき、電圧変換部１０３は、電圧制御部１０４から供給される電圧検出信号に応じて、入力された信号値が予め定められた目標値となるよう出力電圧を逐次調整する。これは、操作者によってスイッチ１１３がＯＦＦされたり電源スイッチ回路１０１が正極配線Ｌ１の接続を解除して、電池４０からモータ５０への電力の供給が停止されるまで繰り返し行われる。
【００４７】
電流検出部１０５は、モータ５０に流れる電流（モータ電流）が基準Ｂを満たすかを監視し、モータ電流が基準Ｂを満たさなくなると電圧変換部１０３に電圧低下信号を出力する（ステップＳ１０８）。また、電圧検出部１０２は、電池４０の電圧（電池電圧）が基準Ａを満たすかを監視し、電池電圧が基準Ａを満たさなくなると電圧変換部１０３に電圧低下信号を出力する（ステップＳ１０９）。電圧変換部１０３は、電流検出部１０５や電圧検出部１０２から電圧低下信号を入力すると、電圧低下信号が入力されない通常時に比して、出力電圧を小さくする。これにより、モータ電流や電池電圧が基準Ａ，Ｂを満たさない異常時には、電圧変換部１０３からの出力電圧を小さくして、駆動部３０や電源部４０を保護することができる。
【００４８】
また、制御部１０８は、電流増幅部１１０からモータ電流を取得し、取得したモータ電流と閾値Ｃとを比較して無負荷状態を判定し、判定した結果に応じた信号を電圧制御部１０４に出力する（ステップＳ１１０）。具体的には、取得したモータ電流が閾値Ｃより大きいときには、モータ５０は無負荷状態でない即ち負荷のある作業中であると判断してＨｉｇｈ信号を電圧制御部１０４に出力し、取得したモータ電流が閾値Ｃより小さいときには、モータ５０が無負荷状態であると判断してＬｏｗ信号（無負荷検出信号）を電圧制御部１０４に出力する。これにより、モータ５０が無負荷状態のときには、電圧制御部１０４に無負荷検出信号が入力され、電圧制御部１０４から電圧変換部１０３に出力される電圧検出信号の電圧値が大きくなり、電圧変換部１０３から出力される出力電圧が小さくなる。このようにモータ５０が無負荷状態のときにはモータ５０に印加する電圧を小さくして電池４０から持ち出される電力を低減させることにより、電力が浪費されるのを防止して電動作業機２０のエネルギ効率を向上させることができる。
【００４９】
さらに、制御部１０８は、電流増幅部１１０によって増幅されたモータ電流を検出し、検出したモータ電流が基準Ｄ（所定期間に亘って閾値Ｄより小さくなる）を満たすかを監視する（ステップＳ１１１）。具体的には、モータ電流が基準Ｄを満たさない通常時には、電源スイッチ回路１０１にＨｉｇｈ信号を送信して正極側配線Ｌ１を導通させ、モータ電流が所定期間に亘って閾値Ｄ未満となり基準Ｄを満たすときには、長い時間に亘ってモータ５０の無負荷状態が持続されていると判断し、電源スイッチ回路１０１にＬｏｗ信号を送信して正極側配線Ｌ１を非道通として電池４０からモータ５０への電力の供給を停止させる。このようにモータ５０が長い時間に亘って無負荷状態のときには電池４０からモータ５０への電力の供給を停止することにより、電力が浪費されるのを防止して電動作業機２０のエネルギ効率を向上させることができる。
【００５０】
図１０は、実施形態の電源部３６の動作の一例を示すタイムチャートである。制御部１０８は、電流増幅部１１０から取得した電流データを閾値Ｃと比較し、電流データが閾値Ｃを下回って無負荷状態を検出すると（時刻ｔ２，ｔ４）、Ｌｏｗ信号（無負荷検出信号）を電圧制御部１０４に出力して電圧変換部１０３からの出力電圧を小さくし（図中、電圧ＶＬ）、電流データが閾値Ｃより大きくなって無負荷状態が終わったときには（時刻ｔ１，ｔ３）、Ｈｉｇｈ信号を電圧制御部１０４に出力して電圧変換部１０３からの出力電圧を大きくする（図中、電圧ＶＨ）。これにより、無負荷状態のときに電池４０の無駄な電力消費を抑えて電動作業機２０のエネルギ効率を向上させることができる。
【００５１】
以上説明した本実施形態の電動作業機２０では、モータ５０に流れる電流を検出することによりモータ５０の負荷を検出し、モータ５０が無負荷状態のときには、モータ５０が無負荷状態でないときに比してモータ５０に印加する電圧を小さくするから、モータ５０が無負荷状態のときに電池４０から無駄に電力が消費されるのを抑制して電動作業機２０のエネルギ効率を向上させることができる。また、比較的長い時間に亘ってモータ５０が無負荷状態のときには、電池４０からモータ５０への電力の供給を停止するから、モータ５０が無負荷状態のときに電池４０から無駄に電力が消費されるのを抑制して電動作業機２０のエネルギ効率を向上させることができる。これにより、電動作業機２０での作業時間を向上させたり、電池４０を小型化して電動作業機２０の小型化や軽量化を図ることができる。
【００５２】
上述した実施形態の電動作業機２０では、電圧変換部１０３は、電圧制御部１０４から入力された信号値を、予め定められた目標値となるよう制御を行い、制御部１０８が電圧制御部１０４から出力される信号値を操作することで電圧変換部１０３からの出力電圧を小さくしたが、制御部１０８が目標値を設定して電圧変換部１０３に送信されるものとし、無負荷状態では、電圧変換部１０３の目標値を小さくして電圧変換部１０３からの出力電圧を小さくしてもよい。また、電圧変換部１０３の目標値は、適宜変更されるものとしても構わない。例えば、トリガレバー２７とは別に、回転数調整レバーを設け、操作者による回転数調整レバーの操作に応じてモータ５０の回転数や電圧変換部１０３の目標値が順次定められてもよい。この場合、例えば、制御部１０８は、回転数調整レバーに基づいて電圧変換部１０３の目標値を設定して電圧変換部１０３に出力し、無負荷状態では、無負荷状態でないときに比して小さい値を電圧変換部１０３に出力するものとしてもよい。
【００５３】
また、上述した実施形態の電動作業機２０では、モータ５０が所定の回転数で回転するようにモータ５０に印加する目標電圧を予め設定しておき、電圧変換部１０３は、電圧制御部１０４から入力された電圧が、目標電圧に基づく目標値となるように制御するものとしたが、モータ５０の回転数を検出し、検出した回転数に基づいてモータ５０が目標とする回転数で回転するように電圧変換部１０３が電圧を調整してもよい。この場合、制御部１０８は、モータ５０が無負荷状態と判断したときには、無負荷状態でないときに比して、モータ５０の目標回転数を低く設定することにより、モータ５０に作用する電圧が小さくなるよう制御すればよい。
【００５４】
上述した実施形態の電動作業機２０では、無負荷状態では、電圧制御部１０４から電圧変換部１０３に出力される信号値を操作することで電圧変換部１０３からの出力電圧を小さくしたが、図１１および図１２の変形例の電源部３６Ｂに示すように、電圧変換部１０３の後段に出力調整部１２０を設け、無負荷状態では、出力調整部１２０によってモータ５０に印加する電圧を小さくしてもよい。変形例の電源部３６Ｂは、出力調整部１２０を備えた点および電圧制御部１０４Ｂが実施形態の電圧制御部１０４に比して抵抗１０４ｃおよびＦＥＴ１０４ｄが省略されている点を除いて実施形態の電源部４０と同様であり、同一の構成のものには同一の符号を付して重複する説明は省略する。出力調整部１２０は、ＰｃｈＦＥＴ１２０ａと、２つの抵抗１２０ｂ，１２０ｃと、ＮｃｈＦＥＴ１２０ｄと、を備える。ＰｃｈＦＥＴ１２０ａは、電圧制御部１０４の後段で正極側配線Ｌ１に介在し、ソースが前段に、ドレインが後段に接続されている。抵抗１２０ｂは、ＰｃｈＦＥＴ１２０ａのソースとゲートとを接続し、抵抗１２０ｃは、ＰｃｈＦＥＴ１２０ａのゲートと、ＮｃｈＦＥＴ１２０ｄのソースとを接続する。ＮｃｈＨＥＴ１２０ｄは、ソースが抵抗１２０ｃに、ドレインが負極側配線Ｌ２に、ゲートが制御部１０８の出力ポート１０８ｄに接続されている。こうして構成された出力調整部１２０では、制御部１０８の出力ポートから出力調整部１２０にＨｉｇｈ信号が出力されると、ＰｃｈＦＥＴ１２０ａのドレイン−ソース間に電流が流れる。ＰｃｈＦＥＴ１２０ａのドレイン−ソース間に電流が流れると、モータ５０に作用する電圧が小さくなる。
【００５５】
この変形例の電源部３６Ｂでは、制御部１０８は、実施形態と同様の手法によってモータ５０の無負荷状態を検出すると、出力ポート１０８ｄから所定のデューティ（例えば１０％：Ｈｉｇｈ１０％、Ｌｏｗ９０％）と所定の周波数（例えば、５ＫＨｚ）のパルス信号をＮｃｈＦＥＴ１２０ｄに出力する。ＮｃｈＦＥＴ１２０ｄにパルス信号が入力されると、モータ５０に作用する電圧もデューティ比に応じたパルス供給となり、モータ５０で消費される電力を抑えることが可能となる。また、こうした無負荷状態における制御中に、操作者によって刈払作業が行われ、無負荷状態でなくなったときには、制御部１０８は、出力ポート１０８ｄから一定のＨｉｇｈ信号を常時出力し、パルス供給でない電圧がモータ５０に作用する。図１３は、変形例の電源部の動作の一例を示すタイムチャートである。図示するように、モータ５０が無負荷状態のときには（時刻ｔ２〜ｔ３など）、制御部１０８の出力ポート１０８ｄから出力調整部１２０にパルス信号が出力され、モータ５０には、パルス信号に応じたパルス電圧が作用する。なお、図中、制御部１０８からパルス信号が出力されているときのＮｃｈＦＥＴ１２０ｄのＯＮ時のモータ５０に作用する電圧が小さくなっているのは、モータ５０のインダクタンスによるものであり、ある程度高い周波数（例えば、数十ＫＨｚなど）でパルス動作を行うものとすればモータ５０に作用する電圧の上昇が抑えられる。こうした構成においても、実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００５６】
上述した実施形態の電動作業機２０では、モータ５０に流れる電流を検出することによりモータ５０の負荷を検出するものとしたが、モータ５０の負荷は、モータ５０の負荷に関連する他の物理量を検出することにより検出してもよく、例えば、電流増幅部１１０に代えてまたは加えて、電動作業機２０の駆動部３０で生じる音を検出することによりモータ５０の負荷を検出してもよい。図１４に変形例の電源部３６Ｃの構成の概略を示す。変形例の電源部３６Ｃでは、モータ５０や刈刃３４（作業具）の近傍で音声を検出する音声入力部１３０（例えば、マイクロフォンなど）と、検出した音声信号を増幅して制御部１０８に出力する信号増幅部１４０と、を更に備え、駆動部３０で生じる音声を制御部１０８で検出可能としている。この場合、例えば、検出された駆動部３０で生じる音が予め定められた閾値より小さいときには、モータ５０に流れる電流に拘わらず無負荷状態であると判断したり、検出された駆動部３０で生じる音が予め定められた閾値より小さく、且つ、モータ５０に流れる電流が所定量未満のときに無負荷状態であると判断すればよい。なお、こうした閾値は、モータ５０を駆動しており電動作業機２０で刈払作業を行っていないときに検出される音量より若干大きい値などとして予め実験などにより定めることができる
【００５７】
上述した実施形態の電動作業機２０では、モータ電流が閾値Ｃより小さいときに、モータ５０に作用させる電圧を小さくし、モータ電流が所定期間に亘って閾値Ｄより小さくなるときに、電池４０からモータ５０への電力の供給を停止させるものとしたが、いずれか一方だけが行われるものとしてもよい。
【００５８】
上述した実施形態の電動作業機２０では、モータ５０の負荷を、負極側電極Ｌ２に流れる電流を検出することにより検出するものとしたが、モータ５０に流れる電流に関連した電流を検出することによりモータ５０の負荷を検出すればよく、正極側電極Ｌ２の任意の場所に流れる電流を検出することによりモータ５０の負荷を検出してもよいし、電池４０に流れる電流を検出することによりモータ５０の負荷を判定してもよい。
【００５９】
上述した実施形態の電動作業機２０では、電池４０が搭載されるものとしたが、電池４０に代えて又は加えて電源コードを備え、電源コードを介して外部電源からの電力を用いて駆動されてもよい。
【００６０】
上述した実施形態では、モータ５０に刈刃３４が取付けられた電動作業機（電動刈払機）２０に適用して本発明を説明したが、本発明は電動機によって作業具が駆動される任意の電動作業具に適用することができる。例えば、刈刃３４に代えてナイロン刃を作業具として刈払作業を行う電動作業機に適用することもできる。
【００６１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、様々な変更をなし得ることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００６２】
２０ 電動作業機
２２ 主棹部
２３ 補助ハンドル
２４ カバー
２６ 操作部
２７ ハンドル
２８ トリガレバー
２９ 電源線
３０ 駆動部
３２ モータケーシング
３２ａ 吸気口
３２ｂ 排気口
３４ 刈刃
３６，３６Ｂ，３６Ｃ 電源部
３８ 電源ケーシング
４０ 電池
４０ａ 素電池
４０ｂ 過電流検出抵抗
４０ｃ 保護回路
５０ モータ
５２ 出力軸
５３ 回転子
５４ 固定子
５５ 摺動子
５７，５８ 軸受
６１ フランジ
６１ａ 軸部
６１ｂ フランジ部
６２ コミュテータディスク
６３ コイル基板
６４ コイルディスク
６４ａ，６４ｂ スルーホール
６５ ファン
６５ａ ブレード
６７，６８ 絶縁板
７１ マグネット
７２ 上ヨーク
７３ 下ヨーク
１００，１００Ｂ，１００Ｃ 電源回路
１０１ 電源スイッチ回路
１０２ 電圧検出部
１０３ 電圧変換部
１０４ 電圧制御部
１０５ 電流検出部
１０６ 制御用電源部
１０７ スイッチ状態検出回路
１０８ 制御部
１１０ 電流増幅部
１１３ スイッチ
１２０ 出力調整部
１３０ 音声入力部
１４０ 信号増幅部
Ｌ１ 正極側配線
Ｌ２ 負極側配線
Ｎ１〜Ｎ５ ノード
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動作業機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電動作業機としては、モータによって被駆動物（例えば、回転刃）が駆動される電動作業機（例えば電動刈払機）であって、モータの回転数を調整可能な電動刈払機が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この電動刈払機では、ハンドルに備えられたスイッチが操作者によって操作されると、電力源とモータとの間に設けられたコンバータでモータの印加電圧を変化させ、モータの回転数を変更している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２１７８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述の電動刈払機では、操作者によるスイッチ操作に応じてモータの回転数が設定されるため、例えば刈払作業する場所を移動したり刈払作業を行わずに同行者と話しなどをしているときに操作者がモータの回転数を高いままにしていると、無駄な電力が消費されてしまう。特に、モータの電力源として電動刈払機に電池が搭載されているときには、無駄な電力が消費されると電動刈払機で作業できる時間が短くなってしまい、電動刈払機での作業時間を確保するには大きな電池が必要となって電動刈払機全体の重量が大きくなってしまう。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、無負荷時の電力の消費を低減して電動作業機のエネルギ効率を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る電動作業機は、
電力源からの電力を受けて作業具を駆動する電動機と、
前記電力源と前記電動機とに接続され、前記電動機に印加する電圧を調整可能な電源回路部と、
前記電動機の負荷を検出する負荷検出手段と、
前記検出された電動機の負荷に基づいて前記電動機に印加する電圧を変更するように前記電源回路部を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
前記制御手段は、前記検出された電動機の負荷が第１の所定負荷より小さいときに前記電動機に印加する電圧を小さくするよう前記電源回路部を制御してもよい。
【０００８】
また、前記制御手段は、前記検出された電動機の負荷が所定期間に亘って第２の所定負荷より小さいときに前記電動機への電力の供給が停止されるように前記電源回路部を制御してもよい。
【０００９】
前記電源回路部によって調整された電圧に関連する調整関連電圧を検出する調整関連電圧検出手段を更に備え、前記電源回路部は、前記検出された調整関連電圧に基づいて前記電動機に印加する電圧を調整し、前記制御手段は、前記検出された電動機の負荷に基づいて、前記調整関連電圧検出手段により検出される調整関連電圧を変更する、ものであってもよい。
【００１０】
あるいは、前記負荷検出手段は、前記電動機に流れる電流に関連する電流値を検出することにより前記電動機の負荷を検出してもよい。
【００１１】
また、前記負荷検出手段は、前記作業具から発せられる音量を検出することにより前記電動機の負荷を検出してもよい。
【００１２】
さらに、前記電力源として電池が搭載されてもよい。
【００１３】
また、前記電動機は、回転子と、固定子とを有し、前記回転子は出力軸と一体に回転し、前記回転子と前記固定子との何れか一方は、前記出力軸の軸方向視において前記出力軸を中心に円周方向に配列した略環状の複数のコイルが設けられた円板状のコイルディスクを有し、前記回転子と前記固定子との何れか他方は、前記コイルディスクを前記出力軸の軸方向に通過する磁束を発生する磁束発生手段を有する、ものであってもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、無負荷時の電力の消費を低減して電動作業機のエネルギ効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態としての電動作業機（電動刈払機）の外観の一例を示す外観斜視図である。
【図２】図１の電動作業機の駆動部の様子の一例を示す断面図である。
【図３】モータの出力軸と回転子を分解した様子の一例を示す分解図である。
【図４】回転子をコミュテータディスク側から軸方向視した様子の一例を示す説明図である。
【図５】コイルディスクを軸方向視した様子の一例を示す説明図である。
【図６】固定子を出力軸の軸方向から見た様子の一例を示す説明図である。
【図７】電源部の構成の概略を示す構成概略図である。
【図８】電源部の具体的な回路の一例を示す回路図である。
【図９】電源部の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１０】実施形態の電源部の動作の一例を示すタイムチャートである。
【図１１】変形例の電源部の構成の概略を示す構成概略図である。
【図１２】変形例の電源部の具体的な回路の一例を示す回路図である。
【図１３】変形例の電源部の動作の一例を示すタイムチャートである。
【図１４】変形例の電源部の構成の概略を示す構成概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態に係る電動作業機を図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係る電動作業機（電動刈払機）２０の外観の一例を示す外観図である。実施形態の電動作業機２０は、主棹部２２と、主棹部２２に取付けられた操作部２６と、作業具（刈刃３４）を駆動する駆動部３０と、駆動部３０に電力を供給する電源部３６と、を備える。
【００１８】
主棹部２２は、前端に駆動部３０が取付けられると共に後端に電源部３６が取付けられ、駆動部３０と電源部３６とを連結する。主棹部２２は、例えばアルミニウム合金や強化プラスチックなどによって中空の棒状に形成され、駆動部３０が取付けられる後側にカバー２４が設けられている。主棹部２２の内部には、駆動部３０と電源部３６とを電気的に接続する電源線２３が挿通されている。主棹部２２の真ん中よりやや後方には操作部２６が取付けられられ、操作者は、この操作部２６を持つと共に、操作部２６の前側に設けられた補助ハンドル２３を持って、電動作業機２０を操作することができる。操作部２６は、操作者が握るハンドル２７と、ハンドル２７に設けられたトリガレバー２８と、を備える。トリガレバー２８は、ハンドル２７に対して回動可能に形成され、操作者がハンドル２７を持った状態で操作可能に形成されている。トリガレバー２８が操作者によって握られることで、電源部３６から駆動部３０に電力が供給され、電動作業機２０が起動される。なお、実施形態では、図示するように、補助ハンドル２３は、Ｄ字状のものとしたが、主棹部２２から軸対象に延出するＵ字状やＴ字状のものとするなど如何なる形状としてもよい。
【００１９】
次に、図２から図６を参照して、駆動部３０について説明する。図２は、図１の電動作業機２０の駆動部３０の様子の一例を示す断面図である。駆動部３０は、図１および図２に示するように、電源部３６からの電力を受けて動力を出力するモータ５０と、モータ５０を覆うモータケーシング３２と、モータ５０からの動力によって回転する刈刃３４（作業具）と、を備える。モータケーシング３２は、主棹部２２と内部が連通するよう主棹部２２前端に取付けられ、主棹部２２側に吸気口３２ａが設けられると共にモータ５０の側面に相当する位置に排気口３２ｂが設けられている。
【００２０】
モータ５０は、電力を受けて出力軸５２に動力を出力する整流子モータとして構成され、出力軸５２と、この出力軸５２と一体に回転する回転子５３と、モータケーシング３２に固定された固定子５４および摺動子５５と、を備える。
【００２１】
出力軸５２は、モータケーシング３２に設けられた軸受５７，５８により回転可能に軸支され、その一端が、モータケーシング３２から突出し、刈刃３４が取付けられている。図３に、モータ５０の出力軸５２と回転子５３を分解した様子の一例を示す。出力軸５２は、図示するように、回転子５３を支持可能なフランジ部５２ａを有し、フランジ部５２ａの一端側に回転子５３が取り付けられて出力軸５２と回転子５３とが一体に回転するように形成されている。
【００２２】
回転子５３は、フランジ６１と、コミュテータディスク６２と、４つのコイルディスク６４が積層されて形成されたコイル基板６３と、複数の絶縁板６７，６８と、駆動部３０を冷却するファン６５と、から構成されている。フランジ６１は、例えばアルミニウム合金により形成され、中空円筒状の軸部６１ａと、軸部６１ａから延出する円板状のフランジ部６１ｂと、を有する。フランジ６１は、軸部６１ａの内周面が出力軸５２の外周面と嵌合して互いに回り止め固定され、軸部６１ａの外周面には、フランジ部６１ｂの一端側に絶縁板６７を介してコミュテータディスク６２が取り付けられ、フランジ部６１ｂの他端側に絶縁板６８を介してコイル基板６３が取り付けられている。ファン６５は、複数のブレード６５ａを有し、回転子５３が回転することでモータケーシング３２の吸気口３２ａから外気を取り込んで排気口３２ｂから排気し、駆動部３０を冷却する。図６に、ファン６５を軸方向から見た様子の一例を示す。ファン６５は、図示するように、外周方向に突出する複数のブレード６５ａが軸回りに等間隔に形成されている。
【００２３】
コミュテータディスク６２と４つのコイルディスク６４とは、絶縁体基板と導体パターンとから構成されたプリント配線板により形成される。図４に、回転子５３をコミュテータディスク６２側から軸方向視した様子の一例を示し、図５に、コイルディスク６４を軸方向視した様子の一例を示す。コミュテータディスク６２と４つのコイルディスク６４とは、図３〜図５に示すように、中心にフランジ６１の軸部６１ａが挿入される穴が開いた円板状にそれぞれ形成されている。
【００２４】
コミュテータディスク６２の上面には、コミュテータ（整流子）の導体パターンが円環状に形成され、コイルディスク６４の上面及び下面には、コイルの導体パターンがそれぞれ円環状に形成されている。コイルディスク６４には、導体パターンの内周側と外周側との端部に当たる位置に、コイルディスク６４を軸方向に貫通するスルーホール６４ａ，６４ｂが設けられ、このスルーホール６４ａ，６４ｂに半田が充填されてコイルディスク６４の上面に形成された導体パターンと下面に形成された導体パターンとが電気的に接続されている。これにより、コイルディスク６４には、軸方向視において略コ字状の複数のコイル６４ｃが形成される。そして、４つのコイルディスク６４は、軸方向視においてそれぞれに形成された導体パターンが一致するように、または、それぞれ予め定められた角度ずつズレるように積層されてコイル基板６３を構成する。また、コミュテータディスク６２の導体パターンの外周側の端部に当たる位置には、コミュテータディスク６２を軸方向に貫通するスルーホール６２ａが設けられ、このスルーホール６２ａに対応する位置において、２つの絶縁版６７，６８やフランジ６１のフランジ部６１ｂにも軸方向に貫通する孔が内周に絶縁部材を配して設けられ、これらのスルーホール６２ａや孔に半田が充填されてコミュテータディスク６２のコミュテータの導体パターンとコイルディスク６４の複数のコイル６４ｃとが電気的に接続されている。
【００２５】
固定子５４は、図２に示すように、永久磁石であるマグネット７１と、一対の上ヨーク７２および下ヨーク７３と、から構成されている。上ヨーク７２および下ヨーク７３は、鉄等の磁性体によって円環板状に形成されており、モータケーシング３２にそれぞれ固定されている。上ヨーク７２は、回転子５３の上面と対向するように、詳細にはコミュテータディスク６１より外周側でコイルディスク６４のコイル６４ｃと対向するように配置され、下ヨーク７３は、回転子５３の下面と対向するように、詳細にはコイルディスク６４のコイル６４ｃと対抗するように配置されている。マグネット７１は、周方向に配列された複数の磁極を有して円環状に形成されており、下ヨーク７３の上面に固着されている。こうした構成により、上ヨーク７２および下ヨーク７３は、マグネット７１が発生する磁束がコミュテータディスク６２及びコイルディスク６４を出力軸５２の軸方向に通過するように、磁路を形成する。
【００２６】
摺動子５５は、回転子５３の上面に摺接するように、詳細にはコミュテータディスク６２に摺接するように、モータケーシング３２に固定されている。摺動子５５は、電源線２９を介して電源部３６に接続されている。
【００２７】
こうして構成された実施形態のモータ５０では、電源部３６からモータ２０の摺動子５５に電圧が印加されると、コミュテータディスク６２を介して回転子５３のコイル６４ｃに電圧が印加される。回転子５３には、固定子５４が発生する磁束が軸方向に通過しており、回転子５３に流れる電流は、この磁束と垂直方向かつ出力軸５２の中心軸と直交するように流れるため、出力軸５２を中心とする回転力が発生し、回転子５３や出力軸５２，出力軸５２に取付けられた刈刃３４が一体に回転する。
【００２８】
次に、図７及び図８を参照して電源部３６について説明する。図７は、電源部３６の構成の概略を示す構成概略図であり、図８は、電源部３６の具体的な回路の一例を示す回路図である。電源部３６は、電源部３６の外縁を形成する電源ケーシング３８と、この電源ケーシング３８に収容された電池４０と、同じく電源ケーシング３８に収容されて電池４０とモータ５０との間に電気的に介在して接続された電源回路１００と、を備える。ここで、電池４０は、二次電池や燃料電池など如何なるものとしてもく、図示しない電源コードを介して充電可能なものとしたり、電源ケーシング３８から取り外して交換したり外部の充電装置で充電可能なものとしてもよい。なお、以下の電源回路１００の説明では電気的な接続を単に接続という。また、電池４０とモータ５０との接続の関して電池４０側を「前段」といい、モータ５０側を「後段」という。
【００２９】
電池４０は、実施形態では、図８に示すように、リチウムイオン電池からなる複数の素電池４０ａが直列に接続された電池パックとして構成され、電池４０の正極端子（＋）および負極端子（−）と、電池４０の状態を出力する出力端子である制御信号出力端子（ＬＤ）とが電源回路１００に接続される。電池４０には、複数の素電池４０ａのうちの最負極側と電池４０の負極端子（−）との間に過電流検出抵抗４０ｃが設けられ、また、電池４０には、電池４０を保護する保護回路４０ｂが設けられている。過電流検出抵抗４０ｃは、素電池４０ａに流れる電流を検出するためのものである。保護回路４０ｂは、素電池４０ａや過電流検出抵抗４０ｃに接続され、素電池４０ａの電圧を検出すると共に、過電流検出抵抗４０ｃの電圧を検出することで素電池４０ａに流れる電流を検出する。また、保護回路４０ｂは、検出した素電池４０ａの電圧や素電池４０ａに流れる電流などに異常が生じていないか判断し、判断した結果に基づく制御信号を制御信号出力端子（ＬＤ）を介して電源回路１００に出力する。例えば、保護回路４０ｂは、電池４０において過放電又は過電流の少なくともいずれかが生じた場合に電池４０に異常が生じたと判断し、電池過放電・過電流信号として、正常時に比して電圧が低いＬｏｗ信号を制御信号出力端子（ＬＤ）から出力する。このＬｏｗ信号への変更は、例えば、制御信号出力端子（ＬＤ）を負極端子（−）に短絡させることで行われる。
【００３０】
電源回路１００は、図７および図８に示すように、操作者の操作に伴ってモータ５０と電池４０との接続をＯＮ／ＯＦＦするスイッチ１１３と、制御によってモータ５０と電池４０との接続をＯＮ／ＯＦＦする電源スイッチ回路１０１と、定電圧Ｖｃｃを供給する制御用電源部１０６と、モータ５０と電池４０との間に介在して接続されてモータ５０に作用する電圧を調整する電圧変換部１０３と、電圧変換部１０３から出力された電圧に関連した電圧を検出する電圧制御部１０４と、電源回路１００全体を制御する制御部１０８と、スイッチ１１３のＯＮ／ＯＦＦ状態を検出するスイッチ状態検出部１０７と、電圧変換部１０３に異常信号（電圧低下信号）を出力する電圧検出部１０２および電流検出部１０５と、モータ５０に流れる電流を増幅して制御部１０８に出力する電流増幅部１１０と、を備える。電源回路１００は、正極側配線Ｌ１の入力端子Ｉ１が電池４０の正極端子（＋）に接続され、負極側配線Ｌ２の入力端子Ｉ２が電池４０の負極端子（−）に接続され、制御部１０８や電源スイッチ回路１０１に接続された入力端子Ｉ３が電池４０の制御信号出力端子（ＬＤ）に接続される。
【００３１】
スイッチ１１３は、モータ５０と電池４０との間に介在して正極側配線Ｌ１に設けられ、操作者のトリガレバー２８の操作に応じてモータ５０と電池４０との接続をＯＮ／ＯＦＦする。スイッチ１１３がＯＮの状態にされると、モータ５０に電池４０からの電力が供給されると共に、制御用電源部１０６にも電池４０からの電力が供給される。制御用電源部１０６は、定電圧電源回路として、電池４０から供給される電力を所定の定電圧Ｖｃｃ（例えば、５Ｖなど）に変換して制御部１０８や電源スイッチ回路１０１，電流検出部１０５などに供給する。制御用電源部１０６は、スイッチ１１３の後段で正極側配線Ｌ１と負極側配線Ｌ２とに接続され、制御用電源回路１０６ａと、平滑コンデンサ１０６ｂ，１０６ｃとを備える。制御用電源回路１０６ａは、電池４０からの電力を定電圧Ｖｃｃに変換して制御部１０８などに出力する。制御用電源回路１０６ａは、公知の構成を採用すればよい。平滑コンデンサ１０６ｂ，１０６ｃは、それぞれ、制御用電源回路１０６ａの入力側（電池４０側）および出力側（制御部１０８など側）の電圧を平滑化する。
【００３２】
スイッチ状態検出部１０７は、スイッチ１１３のＯＮ／ＯＦＦ状態を検出し、検出したＯＮ／ＯＦＦ状態を制御部１０８に出力する。スイッチ状態検出部１０７は、３つの抵抗１０７ａ〜１０７ｃと、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）１０７ｄとを備える。ここで、ＦＥＴ１０７ｄは、実施形態では、ｎチャネル型のパワーＭＯＳＦＥＴ（パワー絶縁ゲート型電界効果トランジスタ）を用いている。抵抗１０７ａは、一端が正極側配線Ｌ１に接続され、他端が抵抗１０７ｂおよびＦＥＴ１０７ｄのゲート電極に接続される。抵抗１０７ｂは、一端が抵抗１０７ａおよびＦＥＴ１０７ｄのゲート電極に接続され、他端が負極側配線Ｌ２に接続される。ＦＥＴ１０７ｄは、ドレインがノードＮ１および抵抗１０７ｃを介して制御用電源部１０６からの定電圧配線（Ｖｃｃ）に接続され、ソースが負極側配線Ｌ２に接続される。そして、抵抗１０７ｃとＦＥＴ１０７ｄのドレインとの接続点であるノードＮ１が制御部１０８に接続されている。こうして構成されたスイッチ状態検出部１０７では、スイッチ１１３がＯＮ状態になると、直列に接続された抵抗１０７ａ，１０７ｂに電池４０の出力電圧が印加されると共に、直列に接続された抵抗１０７ｃとＦＥＴ１０７ｄに定電圧Ｖｃｃが印加される。また、ＦＥＴ１０７ｄのソース−ゲート間には、抵抗１０７ａ，１０７ｂによって分圧された電池４０の出力電圧が印加され、この印加電圧によってＦＥＴ１０７ｄのソース−ドレイン間に電流が流れる。これによって、直列に接続された抵抗１０７ｃとＦＥＴ１０７ｄとのうちのソース−ドレイン間の電位差が小さくなり、ノードＮ１から制御部１０８（入力ポート１０８ａ）にＬｏｗ信号が出力される。このように、スイッチ状態検出部１０７は、スイッチ１１３がＯＮ状態になると、制御部１０８にスイッチ状態検出信号としてＬｏｗ信号を出力する。
【００３３】
電源スイッチ回路１０１は、スイッチ１１３の後段で正極側配線Ｌ１と負極側配線Ｌ２に接続され、制御部１０８からの制御信号（電源スイッチ制御信号）に応じて正極側配線Ｌ１を接続したり接続を解除したりする。電源スイッチ回路１０１は、２つの抵抗１０１ｂ，１０１ｃと、２つのＦＥＴ１０１ａ，１０１ｄと、を備える。ここで、実施形態では、ＦＥＴ１０１ａ，１０１ｂは、ｎチャネル型のパワーＭＯＳＦＥＴである。ＦＥＴ１０１ａは、前段がソース側で後段がドレイン側となるように正極側配線Ｌ１の途中に介在して接続され、ゲートとソースとが、抵抗１０１ｂを介して接続されている。また、ＦＥＴ１０１ａのゲートは、抵抗１０１ｃを介してＦＥＴ１０１ｄのドレインに接続されている。ＦＥＴ１０１ｄは、ドレインが抵抗１０１ｃを介してＦＥＴ１０１ａのゲートに接続され、ソースが負極側配線Ｌ２に接続され、ゲートが制御部１０８および入力端子Ｉ３に接続されている。そして、電源スイッチ回路１０１には、入力端子Ｉ３を介して電池４０の制御信号出力端子（ＬＤ）と接続され、電池４０から電池過放電・過電流信号が入力される。こうして構成された電源スイッチ回路１０１では、制御部１０８（出力ポート１０８ｂ）から電源スイッチ制御信号（Ｈｉｇｈ信号）がＦＥＴ１０１ｄのゲートに供給されると、ＦＥＴ１０１ｄのソース−ドレイン間に電流が流れる。そして、ＦＥＴ１０１ｄのソース−ドレイン間に電流が流れると、ＦＥＴ１０１ａのゲートにＨｉｇｈ信号が供給され、ＦＥＴ１０１ａがＯＮする。これにより、正極側配線Ｌ１が導通し、電池４０からモータ５０へ電力が供給される。また、電源スイッチ回路１０１では、電池４０から電池過放電・過電流信号（Ｌｏｗ信号）がＦＥＴ１０１ｄのゲートに供給されると、ＦＥＴ１０１ｄがＯＦＦし、ＦＥＴ１０１ｄのソース−ドレイン間には電流が流れなくなる。そして、ＦＥＴ１０１ａのゲートにＬｏｗ信号が供給され、ＦＥＴ１０１ａがＯＦＦとなる。これにより、正極側配線Ｌ１の接続が解除され、電池４０からモータ５０への電力の供給が停止され、電池４０や電源回路１００が保護される。このように、電源スイッチ回路１０１は、電池４０が過放電・過電流となると、正極側配線Ｌ１の接続を解除して電池４０や電源回路１００を保護する。
【００３４】
電圧変換部１０３は、電池４０からの電力を、出力電圧を調整してモータ５０に作用させることを順次連続して行う。電圧変換部１０３は、実施形態では、電池４０の出力電圧を昇圧する昇圧回路である。電圧変換部１０３は、モータ５０と電源スイッチ回路１０１との間（より詳細には、電圧検出部１０２と電圧制御部１０４との間）に位置して正極側配線Ｌ１と負極側配線Ｌ２とに接続される。電圧変換部１０３は、正極側配線Ｌ１および負極側配線Ｌ２に接続されたスイッチングＩＣ１０３ａと、スイッチングＩＣ１０３ａに接続されたＦＥＴ１０３ｂと、スイッチングＩＣ１０３ａと正極側配線Ｌ１との接続点の後段で正極側配線Ｌ１に介在するチョークコイル１０３ｃと、チョークコイル１０３ｃの後段で正極側配線Ｌ１に介在するダイオード１０３ｄと、２つの平滑コンデンサ１０３ｅ，１０３ｆと、を備える。ここで、実施形態では、ＦＥＴ１０３ｂには、ｎチャネル型のパワーＭＯＳＦＥＴを用いている。ＦＥＴ１０３ｂは、ソースが負極側配線Ｌ２に接続され、ドレインが正極側配線Ｌ１に接続され、ゲートがスイッチングＩＣ１０３ａに接続されている。スイッチングＩＣ１０３ａは、電源制御部１０４からの電圧検出信号が入力され、入力した信号に応じてＦＥＴ１０３ｂのゲートにＨｉｇｈ信号又はＬｏｗ信号を出力し、ＦＥＴ１０３ｂのＯＮ／ＯＦＦを切り替える。ダイオード１０３ｄは、チョークコイル１０３ｄによって昇圧された電圧を整流する。平滑コンデンサ１０３ｅ，１０３ｆは、それぞれ、スイッチングＩＣ１０３ａの入力側（電池４０側）および出力側（モータ５０側）で正極側配線Ｌ１と負極側配線Ｌ２とに接続され、電圧変換部１０３の入力側と出力側との電圧を平滑化する。
【００３５】
こうして構成された電圧変換部１０３では、ＦＥＴ１０３ｂのＯＮ／ＯＦＦが切り替わることによりチョークコイル１０３ｃがフライバック効果を起こす。フライバック効果が起こることにより、チョークコイル１０３ｃの端子間電圧が上昇し、電圧変換部１０３への入力電圧が昇圧されてモータ５０側に出力される。具体的な制御としては、電圧変換部１０３は、電圧検出部１０５からの電圧検出信号に応じて、電圧検出信号の信号値が予め定められた目標値（例えば、モータ５０が予め定られた回転数で回転するように定められた値）となるように、スイッチングＩＣ１０３ａがＦＥＴ１０３ｂのゲートにＨｉｇｈ信号とＬｏｗ信号とを切替えて出力する。スイッチングＩＣ１０３ａは、例えば、ＰＷＭ制御を行って出力電圧を調整する。即ち、スイッチングＩＣ１０３ａは、例えば、電圧制御部１０４から入力された電圧検出信号の信号値が目標値よりも小さい場合、ＦＥＴ１０３ｂに出力する信号デューティー比（Ｈｉｇｈの期間／スイッチング周期）を大きくし、電圧制御部１０４から入力された電圧検出信号の信号値が目標値より高い場合、ＦＥＴ１０３ｂに供給する信号デューティー比を小さくして、目標とする電圧がモータ５０に作用するよう調整を行うのである。なお、電圧変換部１０３でのディーティ比の変更は、予め定めた変化度合いの範囲内でレート処理などにより順次変化させるものとすればよい。
【００３６】
また、電圧変換部１０３のスイッチングＩＣ１０３ａには、電圧検出部１０２や電流検出部１０５からの制御信号も入力される。電圧検出部１０２や電圧検出部１０５からの制御信号は、実施形態では、電圧検出部１０２や電流検出部１０５で電圧変換部１０３の出力電圧を小さくすべきと判断されたときに、電圧低下信号として、通常時に比して大きな電圧が電圧変換部１０３に入力される。電圧変換部１０３は、電圧低下信号が入力されると、ＦＥＴ１０３ｂのＯＮ・ＯＦＦの切替えデューティ比を小さくしてモータ５０に印加する電圧を小さくする。
【００３７】
電圧制御部１０４は、電圧変換部１０３の後段で正極側配線Ｌ１と負極側配線Ｌ２に接続され、電圧変換部１０３の出力電圧に応じた信号である電圧検出信号を電圧変換部１０３に出力する。電圧制御部１０４は、３つの抵抗１０４ａ〜１０４ｃと、ＦＥＴ１０４ｄと、を備える。ここで、実施形態では、ＦＥＴ１０４ｄは、ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴを用いている。抵抗１０４ａと抵抗１０４ｂとは、互いに接続され、その接続点であるノードＮ３がスイッチングＩＣ１０３ａに接続される。抵抗１０４ａ〜１０４ｃは、正極側配線Ｌ１及び負極側配線Ｌ２との間で直列に接続される。ＦＥＴ１０４ｄは、ソースが負極側配線Ｌ２に接続され、ドレインが抵抗１０４ｂ，１０４ｃの接続点に接続され、ゲートが制御部１０８（出力ポート１０８ｄ）に接続される。こうして構成された電圧制御部１０４では、電圧検出信号として、ノードＮ３の電位を電圧変換部１０３に出力する。電圧制御部１０４では、通常時には、ＦＥＴ１０４ｄのゲートに制御部１０８（出力ポート１０８ｄ）からＨｉｇｈ信号が供給され、ＦＥＴ１０４ｄのソース−ドレイン間に電流が流れる。このため、通常時には、次式（１）で表されるように、電圧変換部１０３の出力電圧Ｖｏｕｔを抵抗１０４ａ，１０４ｂの抵抗値Ｒａ，Ｒｂで分圧した電圧値Ｖｉｎが、電圧検出信号として電圧変換部１０３に入力される。一方、制御部（出力ポート１０８ｄ）からＬｏｗ信号がＦＥＴ１０４ｄのゲートに出力されると、ＦＥＴ１０４ｄのソース−ドレイン間には電流が流れず、次式（２）で表されるように、電圧変換部１０３の出力電圧Ｖｏｕｔを抵抗１０４ａ〜１０４ｃの抵抗値Ｒａ〜Ｒｃで分圧した電圧値Ｖｉｎが、電圧検出信号として電圧変換部１０３に入力される。したがって、電圧変換部１０３から同じ電圧が出力されたとしても、制御部１０８からＬｏｗ信号が出力されたときには、制御部１０８からＨｉｇｈ信号が出力されたときに比して、大きな電圧値Ｖｉｎが電圧検出信号として電圧変換部１０３に入力される。電圧変換部１０３は、上述したように電圧制御部１０４から入力された電圧検出信号の信号値と目標値とを比べて出力電圧を調整するから、制御部１０８からＬｏｗ信号が出力されたときには、制御部１０８からＨｉｇｈ信号が出力されたときに比して、電圧変換部１０３の出力電圧が小さくなる。
【００３８】
Vin= Vout・Rb/(Ra+Rb) (1)
Vin= Vout・(Rb+Rc)/(Ra+Rb+Rc) (2)
【００３９】
電圧検出部１０２は、電源スイッチ回路１０１の後段で電圧変換部１０３の前段において、正極側配線Ｌ１と負極側配線Ｌ２と電圧変換部１０３（スイッチングＩＣ１０３ａ）に接続される。電圧検出部１０２は、４つの抵抗１０２ａ〜１０２ｄと比較器１０２ｅとダイオード１０２ｆとを備える。抵抗１０２ａと抵抗１０２ｂとは直列に接続されて正極側配線Ｌ１と負極側配線Ｌ２とを接続し、抵抗１０２ａ，１０２ｂの接続点であるノードＮ４が比較器１０２ｅのマイナス端子（−）に接続される。抵抗１０２ｃと抵抗１０２ｄとは直列に接続され、制御用電源部１０６からの定電圧配線（Ｖｃｃ）と負極側配線Ｌ２とを接続し、抵抗１０２ｃ，１０２ｄの接続点であるノードＮ５が比較器１０２ｅのプラス端子（＋）に接続される。比較器１０２ｅの出力端子は、ダイオード１０２ｆを介して電圧変換部１０３（スイッチングＩＣ１０３ａ）に接続される。こうした構成の電圧検出部１０２では、比較機１０２ｅのマイナス端子（−）に、電池４０の出力電圧（電池電圧）を抵抗１０２ａ，１０２ｂで分圧した電圧が入力され、比較機１０２ｅのプラス端子（＋）に、制御用電源部１０６からの定電圧Ｖｃｃを抵抗１０２ｃ，１０２ｄで分圧した電圧が入力される。そして、プラス端子（＋）に入力された電圧値が、マイナス端子（−）に入力された電圧値より大きいときに、比較機１０２ｅは、電圧低下信号（Ｈｉｇｈ信号）を電圧変換部１０３に出力する。即ち、電圧検出部１０２では、電池電圧と定電圧Ｖｃｃとを間接的に比較して、電池電圧が予め定めた基準Ａ（実施形態では、電池電圧が閾値Ａより大きいこと）を満たすか否かを判断するのである。なお、抵抗１０２ａ〜１０２ｄの抵抗値は、電池電圧が閾値Ａ以下になったときに比較機１０２ｅからＨｉｇｈ信号が出力されるように設計すればよい。ここで、閾値Ａは、例えば、モータ５０に目標とする電圧を印加しようとすると、電池４０から流れる電流が電池４０の定格値を超えてしまう値などを用いることができる。このように、電圧検出部１０２は、電池電圧を検出し、検出した電池電圧の大きさが予め定めた基準Ａを満たさなくなると、電圧変換部１０３に電圧低下信号（Ｈｉｇｈ信号）を出力する。
【００４０】
電流検出部１０５は、電圧制御部１０４の後段で負極側配線Ｌ２に介在するように配置され、検出信号を電圧変換部１０３（スイッチングＩＣ１０３ａ）に出力する。電流検出部１０５は、ダイオード１０５ａと比較器１０５ｂと５つの抵抗１０５ｃ〜１０５ｇを備える。抵抗１０５ｇは、負極側配線Ｌ２に介在するよう配置され、その一端がモータ５０に接続される。抵抗１０５ｇは、モータ５０に流れる電流を検出するためのものである。抵抗１０５ｇの一端（モータ５０の負極側配線Ｌ２側）は、抵抗１０５ｃを介して比較器１０５ｂのプラス端子（＋）に接続され、抵抗１０５ｇの他端は、抵抗１０５ｅ，ノードＮ６，抵抗１０５ｄを順に介して比較器１０５ｂのマイナス端子（−）に接続される。また、抵抗１０５ｄ，１０５ｅの接続点であるノードＮ６は、抵抗１０５ｆを介して制御用電源部１０６からの定電圧配線（Ｖｃｃ）に接続される。比較器１０５ｂの出力端子は、ダイオード１０５ａを介して電圧変換部１０３（スイッチングＩＣ１０３ａ）に接続される。こうした構成の電流検出部１０５では、抵抗１０５ｇのモータ５０側の電位が抵抗１０５ｃを介して比較器１０５ｂのプラス端子（＋）に入力され、制御用電源部１０６からの定電圧Ｖｃｃを抵抗１０５ｄ，１０５ｆで分圧した電圧が比較器１０５ｂのマイナス端子（−）に入力される。そして、プラス端子（＋）に入力された信号の電圧値が、マイナス端子（−）に入力された信号の電圧値より大きいときに、比較器１０５ｂは、電圧低下信号（Ｈｉｇｈ信号）を電圧変換部１０３に出力する。ここで、抵抗１０５ｇのモータ５０側の電位は、抵抗１０５ｇを流れる電流、即ち、モータ５０に流れる電流に比例するから、比較器１０５ｂでは、間接的にモータ５０に流れる電流と定電圧Ｖｃｃとが比較されることになる。しがたって、比較器１０５ｄでは、低電圧Ｖｃｃに対するモータ５０に流れる電流の割合が判定され、モータ５０に流れる電流の大きさが基準Ｂ（実施形態では、モータ５０に流れる電流の大きさが閾値Ｂ以下であること）を満たさないときに、電圧低下信号（Ｈｉｇｈ信号）を出力するのである。なお、抵抗１０５ｃ〜１０５ｇの各抵抗値は、それぞれ、モータ電流が閾値Ｂを超えると比較器１０５ｂからＨｉｇｈ信号が出力されるように設計すればよい。ここで、閾値Ｂは、モータ５０の定格値に基づいて予め定めたりすることができる。
【００４１】
電流増幅部１１０は、モータ電流の大きさに応じた信号を、電流検出信号として制御部１０８に出力する。電流増幅部１１０は、電流検出部１０５に接続される。電流増幅部１１０は、増幅器１１０ａと、３つの抵抗１１０ｂ〜抵抗１１０ｄと、を備える。抵抗１１０ｄは、一端が抵抗１０５ｇのモータ５０側に接続され、他端が増幅器１１０ａのプラス端子（＋）に接続される。抵抗１１０ｃは、一端が抵抗１０５ｇの電池負極端子（−）側に接続され、他端が増幅器１１０ａのマイナス端子（−）に接続される。抵抗１１０ｂは、一端が増幅器１１０ａの出力端子に接続され、他端が増幅器１１０ａのマイナス端子（−）に接続される。そして、増幅器１１０ａの出力端子が制御部１０８（Ａ／Ｄ変換器１０８ｃ）に接続される。こうした構成の電流増幅部１１０では、モータ電流の電流値に応じた電圧である抵抗１０５ｇの両端の電位差を増幅し、増幅した電圧を電流検出信号として制御部１０８（Ａ／Ｄ変換器１０８ｃ）に出力する。
【００４２】
制御部１０８は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）を中心とした周知のマイクロコンピュータとして構成され、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等の図示しないメモリや入力ポート１０８ａ，出力ポート１０８ｃ，１０８ｄ，Ａ／Ｄ変換器１０８ｃ，電源部１０８ｅなどを備える。制御部１０８は、予めメモリに記憶されたプログラム、または、通信回線を介して外部から入力されるプログラムに従って処理を行う。電源部１０８ｅには、定電圧Ｖｃｃが入力され、必要な電力が電源部１０８ｅから制御部１０８に供給される。Ａ／Ｄ変換器１０８ｃには、電流増幅部１１０から電流検出信号（電圧値）が入力され、制御部１０８は、入力された電流検出信号をデジタルデータ（電流データ）に変換してメモリ（ＲＡＭ）に格納し、モータ５０に流れる電流に関するデータを取得する。
【００４３】
制御部１０８（ＣＰＵ）は、入力ポート１０８ａにスイッチ状態検出信号が入力されると、出力ポート１０８ｂから電源スイッチ制御信号を電源スイッチ回路１０１（ＦＥＴ１０１ｄ）へ出力する。これにより、電池４０からモータ５０への電力の供給が開始される。また、制御部１０８（ＣＰＵ）では、電流増幅部１１０から取得した電流データを閾値Ｃとを比較し、電流データが所定期間（例えば、数秒など）に亘って閾値Ｃ以下となった場合には、モータ５０の負荷が小さい無負荷状態であると判断し、無負荷検出信号として、Ｌｏｗ信号を出力ポート１０８ｄから電圧制御部１０４（ＦＥＴ１０４ｄのゲート）に出力する。これにより、電圧制御部１０４から出力される電圧検出信号の電圧値が上がり、電圧変換部１０３の出力電圧が下がる。即ち、電流増幅部１１０は、モータ５０に流れる電流を検出することによりモータ５０の負荷を検出しており、制御部１０８は、モータ５０が負荷が小さいときにモータ５０に印加する電圧を小さくするのである。なお、制御部１０８（ＣＰＵ）は、無負荷検出信号（Ｌｏｗ信号）を出力しているときに、電流データが所定期間（例えば、数秒など）に亘って閾値Ｃ以上となった場合、無負荷状態が終了したと判断して、再び出力ポート１０８ｄからＨｉｇｈ信号を出力する。これにより、電圧制御部１０４が出力する電圧検出信号の電圧値が下がり、電圧変換部１０３の出力電圧が上がる。このようにモータ５０が無負荷状態のときにはモータ５０に印加する電圧を小さくして電池４０から持ち出される電力を低減させることにより、電力が浪費されるのを防止して電動作業機２０のエネルギ効率を向上させることができる。なお、閾値Ｃは、例えば、モータ５０を駆動しており電動作業具２０で刈払作業を行っていないときに、電流増幅部１１０で検出される電流データより若干大きい電流データなどとして予め実験などにより定めることができる。
【００４４】
また、制御部１０８（ＣＰＵ）は、電流データと閾値Ｄとを比較し、電流データの電圧値が所定期間（例えば、数十秒など）に亘って閾値Ｄを下回る場合（モータ電流が所定期間、基準Ｄを満たさない場合）には、長い間に亘ってモータ５０が無負荷状態であると判断し、出力ポート１０８ｂからＬｏｗ信号を電源スイッチ回路１０１（ＦＥＴ１０４ｄのゲート）に出力する。これにより、電源スイッチ回路１０１は、電池４０から電池過放電・過電流信号が供給された場合と同様に、正極側配線Ｌ１を非導通にして、電池４０からモータ５０への電力の供給を停止させる。なお、閾値Ｄは、閾値Ｃと同じ閾値であってもよいし、閾値Ｃよりも小さい閾値としてもよい。このようにモータ５０が長い時間に亘って無負荷状態のときには電池４０からモータ５０への電力の供給を停止することにより、電力が浪費されるのを防止して電動作業機２０のエネルギ効率を向上させることができる。なお、制御部１０８は、無負荷状態に応じて電池４０からモータ５０への電力の供給を停止したときに、その旨を作業者に報知してもよい。
【００４５】
次に、こうして構成された電源回路１００の動作を図９に示すフローチャートを用いて説明する。電源回路１００は電池４０が接続されてスイッチ１１３がＯＮされるまでは動作せず（ステップＳ１０１；ＮＯ及びステップＳ１０２；ＮＯ）、電源回路１００に電池４０が接続されると共に操作者によってトリガレバー２２が引かれてスイッチ１１３がＯＮされると（ステップＳ１０１；ＹＥＳ及びステップＳ１０２；ＹＥＳ）、制御用電源部１０６から定電圧Ｖｃｃが出力され、定電圧Ｖｃｃが制御部１０８に作用することで制御部１０８が動作を開始する（ステップＳ１０３）。また、スイッチ状態検出部１０７から制御部１０８にスイッチ状態検出信号が出力されることによって、制御部１０８は、スイッチのＯＮ状態を検出する（ステップＳ１０４）。制御部１０８は、スイッチ１１３のＯＮ状態を検出すると、電源スイッチ制御信号を電源スイッチ回路１０１に出力する。これにより、電源スイッチ回路１０１は、正極側配線Ｌ１を導通し、電池４０からモータ５０側への電力の供給が開始される（ステップＳ１０５）。
【００４６】
電源スイッチ回路１０１が正極側配線Ｌ１を導通すると、電圧変換部１０３が動作を開始する（ステップＳ１０６）。電圧変換部１０３の動作が開始されると、電源回路１００はステップＳ１０７〜Ｓ１１１の処理を逐次並行して行う。電圧変換部１０３は、入力電圧から出力電圧の変換を常時繰り返し連続して行う（ステップＳ１０７）。このとき、電圧変換部１０３は、電圧制御部１０４から供給される電圧検出信号に応じて、入力された信号値が予め定められた目標値となるよう出力電圧を逐次調整する。これは、操作者によってスイッチ１１３がＯＦＦされたり電源スイッチ回路１０１が正極配線Ｌ１の接続を解除して、電池４０からモータ５０への電力の供給が停止されるまで繰り返し行われる。
【００４７】
電流検出部１０５は、モータ５０に流れる電流（モータ電流）が基準Ｂを満たすかを監視し、モータ電流が基準Ｂを満たさなくなると電圧変換部１０３に電圧低下信号を出力する（ステップＳ１０８）。また、電圧検出部１０２は、電池４０の電圧（電池電圧）が基準Ａを満たすかを監視し、電池電圧が基準Ａを満たさなくなると電圧変換部１０３に電圧低下信号を出力する（ステップＳ１０９）。電圧変換部１０３は、電流検出部１０５や電圧検出部１０２から電圧低下信号を入力すると、電圧低下信号が入力されない通常時に比して、出力電圧を小さくする。これにより、モータ電流や電池電圧が基準Ａ，Ｂを満たさない異常時には、電圧変換部１０３からの出力電圧を小さくして、駆動部３０や電源部４０を保護することができる。
【００４８】
また、制御部１０８は、電流増幅部１１０からモータ電流を取得し、取得したモータ電流と閾値Ｃとを比較して無負荷状態を判定し、判定した結果に応じた信号を電圧制御部１０４に出力する（ステップＳ１１０）。具体的には、取得したモータ電流が閾値Ｃより大きいときには、モータ５０は無負荷状態でない即ち負荷のある作業中であると判断してＨｉｇｈ信号を電圧制御部１０４に出力し、取得したモータ電流が閾値Ｃより小さいときには、モータ５０が無負荷状態であると判断してＬｏｗ信号（無負荷検出信号）を電圧制御部１０４に出力する。これにより、モータ５０が無負荷状態のときには、電圧制御部１０４に無負荷検出信号が入力され、電圧制御部１０４から電圧変換部１０３に出力される電圧検出信号の電圧値が大きくなり、電圧変換部１０３から出力される出力電圧が小さくなる。このようにモータ５０が無負荷状態のときにはモータ５０に印加する電圧を小さくして電池４０から持ち出される電力を低減させることにより、電力が浪費されるのを防止して電動作業機２０のエネルギ効率を向上させることができる。
【００４９】
さらに、制御部１０８は、電流増幅部１１０によって増幅されたモータ電流を検出し、検出したモータ電流が基準Ｄ（所定期間に亘って閾値Ｄより小さくなる）を満たすかを監視する（ステップＳ１１１）。具体的には、モータ電流が基準Ｄを満たさない通常時には、電源スイッチ回路１０１にＨｉｇｈ信号を送信して正極側配線Ｌ１を導通させ、モータ電流が所定期間に亘って閾値Ｄ未満となり基準Ｄを満たすときには、長い時間に亘ってモータ５０の無負荷状態が持続されていると判断し、電源スイッチ回路１０１にＬｏｗ信号を送信して正極側配線Ｌ１を非道通として電池４０からモータ５０への電力の供給を停止させる。このようにモータ５０が長い時間に亘って無負荷状態のときには電池４０からモータ５０への電力の供給を停止することにより、電力が浪費されるのを防止して電動作業機２０のエネルギ効率を向上させることができる。
【００５０】
図１０は、実施形態の電源部３６の動作の一例を示すタイムチャートである。制御部１０８は、電流増幅部１１０から取得した電流データを閾値Ｃと比較し、電流データが閾値Ｃを下回って無負荷状態を検出すると（時刻ｔ２，ｔ４）、Ｌｏｗ信号（無負荷検出信号）を電圧制御部１０４に出力して電圧変換部１０３からの出力電圧を小さくし（図中、電圧ＶＬ）、電流データが閾値Ｃより大きくなって無負荷状態が終わったときには（時刻ｔ１，ｔ３）、Ｈｉｇｈ信号を電圧制御部１０４に出力して電圧変換部１０３からの出力電圧を大きくする（図中、電圧ＶＨ）。これにより、無負荷状態のときに電池４０の無駄な電力消費を抑えて電動作業機２０のエネルギ効率を向上させることができる。
【００５１】
以上説明した本実施形態の電動作業機２０では、モータ５０に流れる電流を検出することによりモータ５０の負荷を検出し、モータ５０が無負荷状態のときには、モータ５０が無負荷状態でないときに比してモータ５０に印加する電圧を小さくするから、モータ５０が無負荷状態のときに電池４０から無駄に電力が消費されるのを抑制して電動作業機２０のエネルギ効率を向上させることができる。また、比較的長い時間に亘ってモータ５０が無負荷状態のときには、電池４０からモータ５０への電力の供給を停止するから、モータ５０が無負荷状態のときに電池４０から無駄に電力が消費されるのを抑制して電動作業機２０のエネルギ効率を向上させることができる。これにより、電動作業機２０での作業時間を向上させたり、電池４０を小型化して電動作業機２０の小型化や軽量化を図ることができる。
【００５２】
上述した実施形態の電動作業機２０では、電圧変換部１０３は、電圧制御部１０４から入力された信号値を、予め定められた目標値となるよう制御を行い、制御部１０８が電圧制御部１０４から出力される信号値を操作することで電圧変換部１０３からの出力電圧を小さくしたが、制御部１０８が目標値を設定して電圧変換部１０３に送信されるものとし、無負荷状態では、電圧変換部１０３の目標値を小さくして電圧変換部１０３からの出力電圧を小さくしてもよい。また、電圧変換部１０３の目標値は、適宜変更されるものとしても構わない。例えば、トリガレバー２７とは別に、回転数調整レバーを設け、操作者による回転数調整レバーの操作に応じてモータ５０の回転数や電圧変換部１０３の目標値が順次定められてもよい。この場合、例えば、制御部１０８は、回転数調整レバーに基づいて電圧変換部１０３の目標値を設定して電圧変換部１０３に出力し、無負荷状態では、無負荷状態でないときに比して小さい値を電圧変換部１０３に出力するものとしてもよい。
【００５３】
また、上述した実施形態の電動作業機２０では、モータ５０が所定の回転数で回転するようにモータ５０に印加する目標電圧を予め設定しておき、電圧変換部１０３は、電圧制御部１０４から入力された電圧が、目標電圧に基づく目標値となるように制御するものとしたが、モータ５０の回転数を検出し、検出した回転数に基づいてモータ５０が目標とする回転数で回転するように電圧変換部１０３が電圧を調整してもよい。この場合、制御部１０８は、モータ５０が無負荷状態と判断したときには、無負荷状態でないときに比して、モータ５０の目標回転数を低く設定することにより、モータ５０に作用する電圧が小さくなるよう制御すればよい。
【００５４】
上述した実施形態の電動作業機２０では、無負荷状態では、電圧制御部１０４から電圧変換部１０３に出力される信号値を操作することで電圧変換部１０３からの出力電圧を小さくしたが、図１１および図１２の変形例の電源部３６Ｂに示すように、電圧変換部１０３の後段に出力調整部１２０を設け、無負荷状態では、出力調整部１２０によってモータ５０に印加する電圧を小さくしてもよい。変形例の電源部３６Ｂは、出力調整部１２０を備えた点および電圧制御部１０４Ｂが実施形態の電圧制御部１０４に比して抵抗１０４ｃおよびＦＥＴ１０４ｄが省略されている点を除いて実施形態の電源部４０と同様であり、同一の構成のものには同一の符号を付して重複する説明は省略する。出力調整部１２０は、ＰｃｈＦＥＴ１２０ａと、２つの抵抗１２０ｂ，１２０ｃと、ＮｃｈＦＥＴ１２０ｄと、を備える。ＰｃｈＦＥＴ１２０ａは、電圧制御部１０４の後段で正極側配線Ｌ１に介在し、ソースが前段に、ドレインが後段に接続されている。抵抗１２０ｂは、ＰｃｈＦＥＴ１２０ａのソースとゲートとを接続し、抵抗１２０ｃは、ＰｃｈＦＥＴ１２０ａのゲートと、ＮｃｈＦＥＴ１２０ｄのソースとを接続する。ＮｃｈＨＥＴ１２０ｄは、ソースが抵抗１２０ｃに、ドレインが負極側配線Ｌ２に、ゲートが制御部１０８の出力ポート１０８ｄに接続されている。こうして構成された出力調整部１２０では、制御部１０８の出力ポートから出力調整部１２０にＨｉｇｈ信号が出力されると、ＰｃｈＦＥＴ１２０ａのドレイン−ソース間に電流が流れる。ＰｃｈＦＥＴ１２０ａのドレイン−ソース間に電流が流れると、モータ５０に作用する電圧が小さくなる。
【００５５】
この変形例の電源部３６Ｂでは、制御部１０８は、実施形態と同様の手法によってモータ５０の無負荷状態を検出すると、出力ポート１０８ｄから所定のデューティ（例えば１０％：Ｈｉｇｈ１０％、Ｌｏｗ９０％）と所定の周波数（例えば、５ＫＨｚ）のパルス信号をＮｃｈＦＥＴ１２０ｄに出力する。ＮｃｈＦＥＴ１２０ｄにパルス信号が入力されると、モータ５０に作用する電圧もデューティ比に応じたパルス供給となり、モータ５０で消費される電力を抑えることが可能となる。また、こうした無負荷状態における制御中に、操作者によって刈払作業が行われ、無負荷状態でなくなったときには、制御部１０８は、出力ポート１０８ｄから一定のＨｉｇｈ信号を常時出力し、パルス供給でない電圧がモータ５０に作用する。図１３は、変形例の電源部の動作の一例を示すタイムチャートである。図示するように、モータ５０が無負荷状態のときには（時刻ｔ２〜ｔ３など）、制御部１０８の出力ポート１０８ｄから出力調整部１２０にパルス信号が出力され、モータ５０には、パルス信号に応じたパルス電圧が作用する。なお、図中、制御部１０８からパルス信号が出力されているときのＮｃｈＦＥＴ１２０ｄのＯＮ時のモータ５０に作用する電圧が小さくなっているのは、モータ５０のインダクタンスによるものであり、ある程度高い周波数（例えば、数十ＫＨｚなど）でパルス動作を行うものとすればモータ５０に作用する電圧の上昇が抑えられる。こうした構成においても、実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００５６】
上述した実施形態の電動作業機２０では、モータ５０に流れる電流を検出することによりモータ５０の負荷を検出するものとしたが、モータ５０の負荷は、モータ５０の負荷に関連する他の物理量を検出することにより検出してもよく、例えば、電流増幅部１１０に代えてまたは加えて、電動作業機２０の駆動部３０で生じる音を検出することによりモータ５０の負荷を検出してもよい。図１４に変形例の電源部３６Ｃの構成の概略を示す。変形例の電源部３６Ｃでは、モータ５０や刈刃３４（作業具）の近傍で音声を検出する音声入力部１３０（例えば、マイクロフォンなど）と、検出した音声信号を増幅して制御部１０８に出力する信号増幅部１４０と、を更に備え、駆動部３０で生じる音声を制御部１０８で検出可能としている。この場合、例えば、検出された駆動部３０で生じる音が予め定められた閾値より小さいときには、モータ５０に流れる電流に拘わらず無負荷状態であると判断したり、検出された駆動部３０で生じる音が予め定められた閾値より小さく、且つ、モータ５０に流れる電流が所定量未満のときに無負荷状態であると判断すればよい。なお、こうした閾値は、モータ５０を駆動しており電動作業機２０で刈払作業を行っていないときに検出される音量より若干大きい値などとして予め実験などにより定めることができる
【００５７】
上述した実施形態の電動作業機２０では、モータ電流が閾値Ｃより小さいときに、モータ５０に作用させる電圧を小さくし、モータ電流が所定期間に亘って閾値Ｄより小さくなるときに、電池４０からモータ５０への電力の供給を停止させるものとしたが、いずれか一方だけが行われるものとしてもよい。
【００５８】
上述した実施形態の電動作業機２０では、モータ５０の負荷を、負極側電極Ｌ２に流れる電流を検出することにより検出するものとしたが、モータ５０に流れる電流に関連した電流を検出することによりモータ５０の負荷を検出すればよく、正極側電極Ｌ２の任意の場所に流れる電流を検出することによりモータ５０の負荷を検出してもよいし、電池４０に流れる電流を検出することによりモータ５０の負荷を判定してもよい。
【００５９】
上述した実施形態の電動作業機２０では、電池４０が搭載されるものとしたが、電池４０に代えて又は加えて電源コードを備え、電源コードを介して外部電源からの電力を用いて駆動されてもよい。
【００６０】
上述した実施形態では、モータ５０に刈刃３４が取付けられた電動作業機（電動刈払機）２０に適用して本発明を説明したが、本発明は電動機によって作業具が駆動される任意の電動作業具に適用することができる。例えば、刈刃３４に代えてナイロン刃を作業具として刈払作業を行う電動作業機に適用することもできる。
【００６１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、様々な変更をなし得ることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００６２】
２０ 電動作業機
２２ 主棹部
２３ 補助ハンドル
２４ カバー
２６ 操作部
２７ ハンドル
２８ トリガレバー
２９ 電源線
３０ 駆動部
３２ モータケーシング
３２ａ 吸気口
３２ｂ 排気口
３４ 刈刃
３６，３６Ｂ，３６Ｃ 電源部
３８ 電源ケーシング
４０ 電池
４０ａ 素電池
４０ｂ 過電流検出抵抗
４０ｃ 保護回路
５０ モータ
５２ 出力軸
５３ 回転子
５４ 固定子
５５ 摺動子
５７，５８ 軸受
６１ フランジ
６１ａ 軸部
６１ｂ フランジ部
６２ コミュテータディスク
６３ コイル基板
６４ コイルディスク
６４ａ，６４ｂ スルーホール
６５ ファン
６５ａ ブレード
６７，６８ 絶縁板
７１ マグネット
７２ 上ヨーク
７３ 下ヨーク
１００，１００Ｂ，１００Ｃ 電源回路
１０１ 電源スイッチ回路
１０２ 電圧検出部
１０３ 電圧変換部
１０４ 電圧制御部
１０５ 電流検出部
１０６ 制御用電源部
１０７ スイッチ状態検出回路
１０８ 制御部
１１０ 電流増幅部
１１３ スイッチ
１２０ 出力調整部
１３０ 音声入力部
１４０ 信号増幅部
Ｌ１ 正極側配線
Ｌ２ 負極側配線
Ｎ１〜Ｎ５ ノード
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力源からの電力を受けて作業具を駆動する電動機と、
前記電力源と前記電動機とに接続され、前記電動機に印加する電圧を調整可能な電源回路部と、
前記電動機の負荷を検出する負荷検出手段と、
前記検出された電動機の負荷に基づいて前記電動機に印加する電圧を変更するように前記電源回路部を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする電動作業機。
【請求項２】
前記制御手段は、前記検出された電動機の負荷が第１の所定負荷より小さいときに前記電動機に印加する電圧を小さくするよう前記電源回路部を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電動作業機。
【請求項３】
前記制御手段は、前記検出された電動機の負荷が所定期間に亘って第２の所定負荷より小さいときに前記電動機への電力の供給が停止されるように前記電源回路部を制御する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電動作業機。
【請求項４】
前記電源回路部によって調整された電圧に関連する調整関連電圧を検出する調整関連電圧検出手段を更に備え、
前記電源回路部は、前記検出された調整関連電圧に基づいて前記電動機に印加する電圧を調整し、
前記制御手段は、前記検出された電動機の負荷に基づいて、前記調整関連電圧検出手段により検出される調整関連電圧を変更する、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電動作業機。
【請求項５】
前記負荷検出手段は、前記電動機に流れる電流に関連する電流値を検出することにより前記電動機の負荷を検出する、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電動作業機。
【請求項６】
前記負荷検出手段は、前記作業具から発せられる音量を検出することにより前記電動機の負荷を検出する、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電動作業機。
【請求項７】
前記電力源として電池が搭載された、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電動作業機。
【請求項８】
前記電動機は、回転子と、固定子とを有し、前記回転子は出力軸と一体に回転し、前記回転子と前記固定子との何れか一方は、前記出力軸の軸方向視において前記出力軸を中心に円周方向に配列した略環状の複数のコイルが設けられた円板状のコイルディスクを有し、前記回転子と前記固定子との何れか他方は、前記コイルディスクを前記出力軸の軸方向に通過する磁束を発生する磁束発生手段を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電動作業機。
【請求項１】
電力源からの電力を受けて作業具を駆動する電動機と、
前記電力源と前記電動機とに接続され、前記電動機に印加する電圧を調整可能な電源回路部と、
前記電動機の負荷を検出する負荷検出手段と、
前記検出された電動機の負荷に基づいて前記電動機に印加する電圧を変更するように前記電源回路部を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする電動作業機。
【請求項２】
前記制御手段は、前記検出された電動機の負荷が第１の所定負荷より小さいときに前記電動機に印加する電圧を小さくするよう前記電源回路部を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電動作業機。
【請求項３】
前記制御手段は、前記検出された電動機の負荷が所定期間に亘って第２の所定負荷より小さいときに前記電動機への電力の供給が停止されるように前記電源回路部を制御する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電動作業機。
【請求項４】
前記電源回路部によって調整された電圧に関連する調整関連電圧を検出する調整関連電圧検出手段を更に備え、
前記電源回路部は、前記検出された調整関連電圧に基づいて前記電動機に印加する電圧を調整し、
前記制御手段は、前記検出された電動機の負荷に基づいて、前記調整関連電圧検出手段により検出される調整関連電圧を変更する、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電動作業機。
【請求項５】
前記負荷検出手段は、前記電動機に流れる電流に関連する電流値を検出することにより前記電動機の負荷を検出する、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電動作業機。
【請求項６】
前記負荷検出手段は、前記作業具から発せられる音量を検出することにより前記電動機の負荷を検出する、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電動作業機。
【請求項７】
前記電力源として電池が搭載された、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電動作業機。
【請求項８】
前記電動機は、回転子と、固定子とを有し、前記回転子は出力軸と一体に回転し、前記回転子と前記固定子との何れか一方は、前記出力軸の軸方向視において前記出力軸を中心に円周方向に配列した略環状の複数のコイルが設けられた円板状のコイルディスクを有し、前記回転子と前記固定子との何れか他方は、前記コイルディスクを前記出力軸の軸方向に通過する磁束を発生する磁束発生手段を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電動作業機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−１１５１７０（Ｐ２０１２−１１５１７０Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６５８０２（Ｐ２０１０−２６５８０２）
【出願日】平成２２年１１月２９日（２０１０．１１．２９）
【出願人】（０００００５０９４）日立工機株式会社 (1,861)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２９日（２０１０．１１．２９）
【出願人】（０００００５０９４）日立工機株式会社 (1,861)
【Ｆターム（参考）】
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