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JP2019162009A - Dcブラシモータのクローズド制御装置、制御システム、及び制御方法 - Google Patents

Dcブラシモータのクローズド制御装置、制御システム、及び制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】一つの実施形態は、DCブラシモータの回転速度を適正に制御できる制御装置、制御システム、及び制御方法を提供することを目的とする。【解決手段】一つの実施形態によれば、検出回路と制御回路と駆動回路とを有する制御装置が提供される。検出回路は、ノード及び前記平滑回路の間に流れる電流の変化を検出する。ノードは、DCブラシモータ、電源回路、及び平滑回路が互いに異なるラインを介して電気的に接続可能である。制御回路は、検出された電流の変化に応じて、DCブラシモータの回転速度を制御する制御信号を生成する。駆動回路は、制御信号に応じて、DCブラシモータを駆動する。【選択図】図4

Description

本実施形態は、制御装置、制御システム、及び制御方法に関する。
DCブラシモータの制御装置は、DCブラシモータを駆動させる際に、DCブラシモータの回転速度を制御することがある。このとき、回転速度を適正に制御することが望まれる。
特許第4434000号公報 特開2005−261134号公報
一つの実施形態は、DCブラシモータの回転速度を適正に制御できる制御装置、制御システム、及び制御方法を提供することを目的とする。
一つの実施形態によれば、検出回路と制御回路と駆動回路とを有する制御装置が提供される。検出回路は、ノード及び前記平滑回路の間に流れる電流の変化を検出する。ノードは、DCブラシモータ、電源回路、及び平滑回路が互いに異なるラインを介して電気的に接続可能である。制御回路は、検出された電流の変化に応じて、DCブラシモータの回転速度を制御する制御信号を生成する。駆動回路は、制御信号に応じて、DCブラシモータを駆動する。
図1は、実施形態に係る制御システムの構成を示す図である。 図2は、実施形態におけるDCブラシモータの構成を示す図である。 図3は、実施形態におけるロータ及びブラシの構成を示す図である。 図4は、実施形態における制御システムの具体的な構成例を示す図である。 図5は、実施形態に係る制御システムの動作を示す回路図である。 図6は、実施形態に係る制御システムの動作を示す波形図である。 図7は、実施形態の変形例におけるロータ及びブラシの構成を示す図である。 図8は、実施形態の変形例に係る制御システムの動作を示す回路図である。 図9は、実施形態の変形例に係る制御システムの動作を示す波形図である。
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる制御システムを詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。
(実施形態)
図1は、本実施形態に係る制御システム1の構成を示す図である。制御システム1は、DCブラシモータMの駆動制御を行い、例えば、制御装置2、電源回路3、及び平滑回路4を含む。制御装置2は、電源回路3、平滑回路4及びDCブラシモータMに接続され、DCブラシモータMの駆動を制御する。制御装置2は、ドライバ5及び制御回路6を有する。ドライバ5は、MCD(モータコイルドライバ)として実装される。制御回路6は、MCU(マイクロコントローラーユニット)として実装され得る。
図2は、実施形態におけるDCブラシモータの構成を示す図である。DCブラシモータMは、ロータRT及びステータSTを有するとともに、ロータRTに対する電源供給機構としてブラシBR(+),BR(−)を有する。DCブラシモータMは、モータ自体の製作コストが比較的安く、構造も比較的簡易であることもあり、非常に多くの分野で使用され得る。
DCブラシモータMは、ステッピングモータ・DCブラシレスモータ・誘導電動機に対して、ブラシBR(+),BR(−)が存在する点で異なる。このブラシBR(+),BR(−)は、電源を実回転するロータRTに供給し、電磁石としての駆動力を発生させ、同時に、ロータRTの回転に従って、電磁石の磁界方向を切り替えることによって継続的な回転トルクを発生させる。
例えば、図2において、固定子STは、略円筒状の筐体HSの左側内壁にS極の永久磁石MSが固定され、右側内壁にN極の永久磁石MSが固定される。図3は、RTの構成を示す図である。図3のロータRTは、その外周面がブラシBR(+),BR(−)に接触するコアCRから放射状に複数のヨークYK1〜YK3が延びている。各ヨークYK1〜YK3には、コイルL1〜L3が巻き回されている。コアCRは、導電部と絶縁部とが周方向に交互に配置されている。図3のコアCRは、周方向に沿って、導電部CP1、絶縁部IP1、導電部CP2、絶縁部IP2、導電部CP3、絶縁部IP3が順に配置されている。周方向において、ブラシBR(+),BR(−)の幅WBRが絶縁部IP1〜IP3の幅WIPより広い場合について例示している。
ブラシBR(+),BR(−)を介して電気的に接続されたコイルで構成され得るモータコイルMCは、ブラシBR(+),BR(−)を介して供給される電力に応じて磁界を発生し、永久磁石MS,MNとの間で磁気的相互作用を発生させる。これにより、図2に白抜き矢印で示す回転力(回転トルク)が発生される。
この機械的な整流機構があるため、DCブラシモータMは、特殊な制御を行わない場合でも、電源を供給することによりロータRTの回転動作を行わせることができる。DCブラシモータMへ電源を供給するため、制御システム1は、制御装置2に電源回路3を接続している。
ブラシBR(+),BR(−)は、コアCRとの接触によって電源供給を実現している。このため、DCブラシモータMでは、機械的な整流の切り替えによるノイズ(スナップノイズ)が発生しやすく、モータコイルMCのリアクタンス分による逆起電圧によるノイズ(ブラシノイズ)が発生しやすい。これらのノイズはラジオノイズなどに代表されるEMIに影響を与える。このノイズを抑制するため、制御システム1は、制御装置2に平滑回路4を接続している。
DCブラシモータMでは、印加する駆動電力とその結果得られるロータRTの回転速度とが比例関係にない。ロータRTの回転速度を制御するために、DCブラシモータMの付近にエンコーダなどの大型の検出装置を設けて回転速度を検知すると、その分、制御システムの筐体が大型化しやすい。これにより、制御システムのコストが増大する可能性がある。
また、センサレスでロータRTの回転速度を検知するために、DCブラシモータMの両端に電圧検出器を接続してモータ電圧を検出する方法1が考えられる。ロータあるいは、ブラシBR(+)の直前又はブラシBR(−)の直後の電流経路上に電流検出器を電気的に挿入してモータ電流を検出する方法2が考えられる。しかし、DCブラシモータMを駆動制御する際には、PWM(パルス幅変調)制御を行いブラシBR(+)へ供給する駆動電圧のパルス幅を可変にしてロータRTの回転速度を制御する。このため、ブラシBR(+),BR(−)の接触相手がコアCRの導電部及び絶縁部に代わることにより電流波形のエッジタイミングがPWM制御による駆動電流のエッジタイミングに重なりやすく、ロータRTの回転速度の検知精度が低下しやすい。
本実施形態では、制御装置2において、DCブラシモータM内のインピーダンス変化をモータ電流ではなく平滑回路4との間に流れる電流の変化(極性の変化)で検出し、検出された電流の変化を示す検出パルスをトリガーとしてPWM制御を行うようにすることで、センサレスでのロータRTの回転速度の検知精度向上を図る。
図4は、制御システム1の具体的な構成例を示す図である。電源回路3は、電圧源3aを有する。平滑回路4は、平滑コンデンサ4aを有する。ドライバ5は、検出回路51及び駆動回路52を有する。また、制御回路6は、制御ロジック回路61及びPWM制御回路62を有する。
DCブラシモータM、電源回路3、及び平滑回路4がノードN2に対して互いに異なるラインWR3,WR2,WR1を介して電気的に接続している。この構成において、検出回路51は、ノードN2及び平滑回路4の間に流れる電流の極性(向き)の変化を検出できる。
検出回路51は、抵抗素子R1、抵抗素子R2、コンパレータCP1、及びコンパレータCP2を有する。抵抗素子R1は、一端がノードN2に接続され、他端がノードN3に接続されている。コンパレータCP1は、非反転入力端子(+)がノードN4及びラインWR3を介してノードN2に接続され、反転入力端子(−)がノードN3に接続され、出力端子が制御ロジック回路61に接続されている。コンパレータCP1は、ノードN2とノードN3との電位とを比較して、比較結果を検出パルスとして制御ロジック回路61へ出力する。
例えば、電流がノードN2からノードN3へ流れた場合、ノードN2の電位に対して抵抗素子R1の電圧降下に応じてノードN3の電位が低くなる。これにより、コンパレータCP1は、Hレベルの検出パルスを出力する。電流がノードN3からノードN2へ流れた場合、ノードN3の電位に対して抵抗素子R1の電圧降下に応じてノードN2の電位が低くなる。これにより、コンパレータCP1は、Lレベルの検出パルスを出力する。
抵抗素子R2は、一端がノードN1に接続され、他端がノードN2に接続されている。コンパレータCP2は、非反転入力端子(+)がノードN1に接続され、反転入力端子(−)がノードN4及びラインWR3を介してノードN2に接続され、出力端子が制御ロジック回路61に接続されている。コンパレータCP1は、ノードN2とノードN3との電位を比較して、比較結果を検出パルスとして制御ロジック回路61へ出力する。
例えば、電流がノードN1からノードN2へ流れた場合、ノードN1の電位に対して抵抗素子R2の電圧降下に応じてノードN2の電位が低くなる。これにより、コンパレータCP2は、Hレベルの検出パルスを出力する。電流がノードN2からノードN1へ流れた場合、ノードN2の電位に対して抵抗素子R2の電圧降下に応じてノードN1の電位が低くなる。これにより、コンパレータCP2は、Lレベルの検出パルスを出力する。
制御ロジック回路61は、コンパレータCP1、CP2から出力された検出パルスをトリガーとして、ロータRTの回転速度を示す速度信号を生成する。例えば、制御ロジック回路61は、検出パルスのエッジタイミングから次のエッジタイミングまでのクロック数をカウンタ等でカウントし、そのカウント値に応じて速度信号を生成してPWM制御回路62へ出力する。
PWM制御回路62は、速度信号で示される速度と目標速度との偏差に応じて、偏差をゼロに近づけるためにロータRTの回転速度の補正量(加減速すべき速度)を求め、補正量に応じてロータRTの回転側を制御するためのPWM制御信号を生成する。PWM制御回路62は、PWM制御信号を駆動回路52へ供給する。
駆動回路52は、Hブリッジ回路として構成可能であり、トランジスタ521〜524を有する。各トランジスタ521〜524は、ゲートがPWM制御回路62に接続され、NMOSトランジスタで構成され得る。トランジスタ521は、ドレインがノードN4、ラインWR3を介してノードN2に接続され、ソースがブラシBR(+)に接続されている。トランジスタ522は、ドレインがブラシBR(+)に接続され、ソースがグランド電位に接続されている。トランジスタ523は、ドレインがノードN4、ラインWR3を介してノードN2に接続され、ソースがブラシBR(−)に接続されている。トランジスタ524は、ドレインがブラシBR(−)に接続され、ソースがグランド電位に接続されている。
図5は、制御システム1の動作を示す回路図である。例えば、ロータRTを回転させる場合、トランジスタ521,524をオンさせ、トランジスタ522,523をオフさせる。図5(a)、図5(b)は、抵抗素子R1,R2を流れる電流の極性(向き)を示し、図5(c)、図5(d)は、ロータRTの回転位置を示し、図5(e)、図5(f)は、ブラシBR(+),BR(−)間の等価回路図を示す。
ロータRTの回転位置が図5(c)に示す位置(ブラシBR(+),BR(−)のいずれもコアCRの導電部に接触する位置)である場合、ブラシBR(+),BR(−)間の等価回路が図5(e)に示すようになる。すなわち、モータコイルMC内がコイルL1とコイルL3及びコイルL2の直列接続との並列接続になり、モータコイルMCのインピーダンスが比較的高いZ1になる。これにより、図5(a)に示すように、抵抗素子R2にはノードN1からノードN2へ向かう電流IR2が流れ、抵抗素子R1にはノードN2からノードN3へ向かう電流IR1が流れる。
ロータRTの回転位置が図5(d)に示す位置(ブラシBR(+),BR(−)のいずれかがコアCRの絶縁部に接触する位置)である場合、ブラシBR(+),BR(−)間の等価回路が図5(f)に示すようになる。すなわち、モータコイルMC内がコイルL1とコイルL2との並列接続になり、モータコイルMCのインピーダンスが比較的低いZ2になる。これにより、図5(b)に示すように、抵抗素子R2にはノードN1からノードN2へ向かう電流IR2が流れ、抵抗素子R1にはノードN3からノードN2へ向かう電流IR1が流れる。
この動作を時系列で示すと図6のようになる。図6は、制御システム1の動作を示す波形図である。図6(a)は、モータコイルMCのインピーダンス、モータ電流I、電流IR2、電流IR1の波形図を示し、図6(b)は、ロータRTの回転位置を示し、図6(c)は、ブラシBR(+),BR(−)間の等価回路図を示す。図6(a)では、電流IR2について、ノードN1→ノードN2の向き(コンパレータCP2の出力がHレベルになる向き)を「+」で示し、ノードN2→ノードN1の向き(コンパレータCP2の出力がLレベルになる向き)を「−」で示している。電流IR1について、ノードN2→ノードN3の向き(コンパレータCP1の出力がHレベルになる向き)を「+」で示し、ノードN3→ノードN2の向き(コンパレータCP2の出力がLレベルになる向き)を「−」で示している。
図6(a)に示すタイミングt1、t3において、電流IR1が「+」→「−」になると、制御ロジック回路61は、コンパレータCP1からの検出パルスがHレベル→Lレベルになることを認識する。タイミングt2、t4において、電流IR1が「−」→「+」になると、制御ロジック回路61は、コンパレータCP1からの検出パルスがLレベル→Hレベルになることを認識する。
このとき、制御ロジック回路61は、タイミングt1〜t3までの期間TP1をロータRTの回転の1/3周期として速度信号を生成できる。例えば、制御ロジック回路61は、検出パルスの立ち下がりから次の立ち下がりのエッジタイミングまでのクロック数をカウンタ等でカウントし、そのカウント値の3倍の値を速度信号(1周期当たりの時間を示す信号)として生成する。
あるいは、制御ロジック回路61は、タイミングt2〜t4までの期間TP2をロータRTの回転の1/3周期として速度信号を生成できる。例えば、制御ロジック回路61は、検出パルスの立ち上がりから次の立ち上がりのエッジタイミングまでのクロック数をカウンタ等でカウントし、そのカウント値の3倍の値を速度信号(1周期当たりの時間を示す信号)として生成する。
あるいは、制御ロジック回路61は、タイミングt5〜t6までの期間TP3をロータRTの回転の1/3周期として速度信号を生成できる。タイミングt5は、タイミングt1とタイミングt2との中間タイミングである。タイミングt6は、タイミングt3とタイミングt4との中間タイミングである。例えば、制御ロジック回路61は、検出パルスの立ち下がり及び立ち上がりのエッジの中間タイミングから次の立ち下がり及び立ち上がりのエッジの中間タイミングまでのクロック数をカウンタ等でカウントし、そのカウント値の3倍の値を速度信号(1周期当たりの時間を示す信号)として生成する。
以上のように、実施形態では、制御装置2において、DCブラシモータM内のインピーダンス変化を平滑回路4との間に流れる電流IR1の変化(極性の変化)で検出し、検出された電流の変化を示す検出パルスをトリガーとしてPWM制御を行うようにする。すなわち、PWM制御によるDCブラシモータMの駆動動作と並行して、PWM制御の影響を受けにくい電流IR1についての変化(極性の変化)でDCブラシモータM内のロータRTの回転速度を検出できる。これにより、センサレスでのロータRTの回転速度の検知精度を容易に向上でき、ロータRTの回転速度を適正にPWM制御することができる。すなわち、DCブラシモータMの回転速度を適正に制御できる。
なお、実施形態では、周方向において、ブラシBR(+),BR(−)の幅WBRが絶縁部IP1〜IP3の幅WIPより広いDCブラシモータMの構成について例示しているが、本実施形態の考え方は、周方向において、ブラシBRj(+),BRj(−)の幅WBRjが絶縁部IP1〜IP3の幅WIPより狭いDCブラシモータMの構成についても適用可能である。図7は、実施形態の変形例におけるロータRT及びブラシBRj(+),BRj(−)の構成を示す図である。
図8は、実施形態の変形例に係る制御システム1の動作を示す回路図である。例えば、ロータRTを回転させる場合、トランジスタ521,524をオンさせ、トランジスタ522,523をオフさせる。図8(a)、図8(b)は、抵抗素子R1,R2を流れる電流の極性(向き)を示し、図8(c)、図8(d)は、ロータRTの回転位置を示し、図8(e)、図8(f)は、ブラシBRj(+),BRj(−)間の等価回路図を示す。
ロータRTの回転位置が図8(c)に示す位置(ブラシBRj(+),BRj(−)のいずれもコアCRの導電部に接触する位置)である場合、ブラシBRj(+),BRj(−)間の等価回路が図8(e)に示すようになる。すなわち、モータコイルMC内がコイルL1とコイルL3及びコイルL2の直列接続との並列接続になり、モータコイルMCのインピーダンスがZ1になる。これにより、図8(a)に示すように、抵抗素子R2にはノードN1からノードN2へ向かう電流IR2が流れ、抵抗素子R1にはノードN3からノードN2へ向かう電流IR1が流れる。
ロータRTの回転位置が図8(d)に示す位置(ブラシBRj(+),BRj(−)のいずれかがコアCRの絶縁部に接触する位置)である場合、ブラシBR(+),BR(−)間の等価回路が図8(f)に示すようになる。すなわち、モータコイルMC内が開放状態(絶縁状態)になり、モータコイルMCのインピーダンスが∞(無限大)になる。これにより、図8(b)に示すように、抵抗素子R2にはノードN1からノードN2へ向かう電流IR2が流れ、抵抗素子R1にはノードN2からノードN3へ向かう電流IR1が流れる。
この動作を時系列で示すと図9のようになる。図9は、制御システム1の動作を示す波形図である。図9(a)は、モータコイルMCのインピーダンス、モータ電流I、抵抗素子R2を流れる電流IR2、抵抗素子R1を流れる電流IR1の波形図を示し、図9(b)は、ロータRTの回転位置を示し、図9(c)は、ブラシBRj(+),BRj(−)間の等価回路図を示す。図9(a)では、電流IR2について、ノードN1→ノードN2の向き(コンパレータCP2の出力がHレベルになる向き)を「+」で示し、ノードN2→ノードN1の向き(コンパレータCP2の出力がLレベルになる向き)を「−」で示している。電流IR1について、ノードN2→ノードN3の向き(コンパレータCP1の出力がHレベルになる向き)を「+」で示し、ノードN3→ノードN2の向き(コンパレータCP2の出力がLレベルになる向き)を「−」で示している。
図9(a)に示すタイミングt11、t13において、電流IR1が「−」→「+」になると、制御ロジック回路61は、コンパレータCP1からの検出パルスがLレベル→Hレベルになることを認識する。タイミングt12、t14において、電流IR1が「+」→「−」になると、制御ロジック回路61は、コンパレータCP1からの検出パルスがHレベル→Lレベルになることを認識する。
このとき、制御ロジック回路61は、期間TP11(タイミングt11〜t13)、あるいは、期間TP12(タイミングt12〜t14)、あるいは、期間TP13(タイミングt15〜t16)をロータRTの回転の1/3周期として速度信号を生成できる。タイミングt15は、タイミングt11とタイミングt12との中間タイミングである。タイミングt16は、タイミングt13とタイミングt14との中間タイミングである。例えば、制御ロジック回路61は、期間中のクロック数をカウンタ等でカウントし、そのカウント値の3倍の値を速度信号として生成する。
このような構成及び動作によっても、PWM制御によるDCブラシモータMの駆動動作と並行して、PWM制御の影響を受けにくい電流IR1についての変化(極性の変化)でDCブラシモータM内のロータRTの回転速度を検出できる。これにより、センサレスでのロータRTの回転速度の検知精度を容易に向上でき、ロータRTの回転速度を適正にPWM制御することができる。すなわち、DCブラシモータMの回転速度を適正に制御できる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
1 制御システム、2 制御装置、3 電源回路、4 平滑回路、6 制御回路、51 検出回路、52 駆動回路。

Claims (6)

  1. DCブラシモータ、電源回路、及び平滑回路が互いに異なるラインを介して電気的に接続可能であるノード及び前記平滑回路の間に流れる電流の変化を検出する検出回路と、
    前記検出された電流の変化に応じて、前記DCブラシモータの回転速度を制御する制御信号を生成する制御回路と、
    前記制御信号に応じて、前記DCブラシモータを駆動する駆動回路と、
    を備えた制御装置。
  2. 前記検出回路は、前記電流の極性の変化を検出し、
    前記制御回路は、前記検出された電流の極性の変化に応じて、前記DCブラシモータの回転速度を制御する制御信号を生成する
    請求項1に記載の制御装置。
  3. 前記検出回路は、前記駆動回路が前記DCブラシモータを駆動する動作と並行して、前記電流の極性の変化を検出する
    請求項1又は2に記載の制御装置。
  4. 前記検出回路は、
    一端が前記ノードに接続され、他端が前記平滑回路に接続された抵抗素子と、
    前記抵抗素子の一端に接続された第1の入力端子と前記抵抗素子の他端に接続された第2の入力端子とを有するコンパレータと、
    を有する
    請求項1から3のいずれか1項に記載の制御装置。
  5. 電源回路と、
    平滑回路と、
    前記電源回路とDCブラシモータとの間、及び、前記平滑回路と前記DCブラシモータとの間に配された請求項1から4のいずれか1項に記載の制御装置と、
    を備えた制御システム。
  6. DCブラシモータ、電源回路、及び平滑回路が互いに異なるラインを介して電気的に接続可能であるノード及び前記平滑回路の間に流れる電流の変化を検出することと、
    前記検出された電流の変化に応じて、前記DCブラシモータの回転速度を制御する制御信号を生成することと、
    前記制御信号に応じて、前記DCブラシモータを駆動することと、
    を備えた制御方法。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61259177A (ja) * 1985-05-14 1986-11-17 Asia Electron Kk 負荷電流測定装置
JP2003111465A (ja) * 2001-09-27 2003-04-11 Asmo Co Ltd 回転パルス検出装置および該回転パルス検出装置を用いた直流電動機
JP2011172381A (ja) * 2010-02-18 2011-09-01 Denso Corp 直流モータ制御装置
JP2013215014A (ja) * 2012-03-30 2013-10-17 Mabuchi Motor Co Ltd モータの使用方法およびモータ

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7486489B2 (en) * 2003-05-13 2009-02-03 Siemens Canada Limited System and method for speed control and stall protection combination for electric motors such as in engine cooling applications
JP2005261134A (ja) 2004-03-12 2005-09-22 Denso Corp モータ回転情報検出装置
JP4434000B2 (ja) 2004-04-06 2010-03-17 株式会社デンソー モータ回転情報検出方法及びモータ回転情報検出装置
JP4127251B2 (ja) * 2004-07-23 2008-07-30 株式会社デンソー 直流モータの回転情報検出装置
US7352145B2 (en) * 2005-10-04 2008-04-01 Delphi Technologies, Inc. Voltage-sensitive oscillator frequency for rotor position detection scheme
JP2008312416A (ja) 2007-06-18 2008-12-25 Mitsuba Corp ブラシ付きdcモータの制御装置
JP5543190B2 (ja) * 2009-12-17 2014-07-09 株式会社日本自動車部品総合研究所 回転検出装置
JP2012034513A (ja) 2010-07-30 2012-02-16 Canon Finetech Inc 画像形成装置およびモータ制御方法
DE202014102422U1 (de) * 2013-05-31 2014-08-08 Hitachi Koki Co., Ltd. Elektroleistungswerkzeug
JP2017184455A (ja) 2016-03-30 2017-10-05 日立工機株式会社 電動工具

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61259177A (ja) * 1985-05-14 1986-11-17 Asia Electron Kk 負荷電流測定装置
JP2003111465A (ja) * 2001-09-27 2003-04-11 Asmo Co Ltd 回転パルス検出装置および該回転パルス検出装置を用いた直流電動機
JP2011172381A (ja) * 2010-02-18 2011-09-01 Denso Corp 直流モータ制御装置
JP2013215014A (ja) * 2012-03-30 2013-10-17 Mabuchi Motor Co Ltd モータの使用方法およびモータ

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