JP2018187699A

JP2018187699A - 電動工具

Info

Publication number: JP2018187699A
Application number: JP2017090265A
Authority: JP
Inventors: 央松下; Hiroshi Matsushita; 西河　智雅; Tomomasa Nishikawa; 智雅西河
Original assignee: Koki Holdings Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2017-04-28
Filing date: 2017-04-28
Publication date: 2018-11-29

Abstract

【課題】電池パックの冷却性能に優れた電動工具を提供する。【解決手段】携帯用切断機１は、モータ４０と、モータ４０を収容する本体ハウジング２０と、モータ４０によって回転するファン４５と、本体ハウジング２０のモータハウジング３０の側方に配置される電池パック５０と、を備える。ファン４５の回転によって、モータハウジング３０の風窓３１ａとファン４５とを結ぶ風路ＣＡ１と、電池パック５０の風窓５１ａとファン４５とを結ぶ風路ＣＡ２とが形成される。【選択図】図１

Description

本発明は、電動工具本体に電池パックを着脱自在に装着可能な構成を有する電動工具に関する。

一般に、電動モータを内蔵した電動工具本体に対して電池パックを着脱自在とし、作業時に電池パックを装着して使用する電動工具が知られている。電池パックに内蔵される電池セルは自身の持つ内部抵抗により発熱するため、高負荷になると電池セルの温度が大きく上昇する。

特開２０１６−１７９５３６号公報

電池セルの温度が所定の閾値を超えると、電池セルを保護するために、電池セルの温度が下がるまで電池パックからの電力供給を停止する必要がある。作業効率化の観点では、こうした保護機能の作動は少ないことが好ましい。

本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、電池パックの冷却性能に優れた電動工具を提供することにある。

本発明のある態様は電動工具である。この電動工具は、
モータと、
前記モータを収容するハウジングと、
前記モータによって回転するファンと、
前記ハウジングのモータ収容部の側方に配置されて、前記モータに電力を供給する電池パックと、
前記ハウジングに設けられる第１の風窓と、
前記電池パックを冷却するための第２の風窓と、を備え、
前記ファンの回転によって、前記第１の風窓と前記ファンとを結ぶ第１の冷却風路と、前記第２の風窓と前記ファンとを結ぶ第２の冷却風路とが形成されることを特徴とする。

前記第２の風窓は前記電池パックに設けられてもよい。

前記第２の風窓は前記ハウジングに設けられる排気口であってもよい。

前記第２の冷却風路においては、前記電池パック内から前記ファンに向けて冷却風が流れてもよい。

前記第２の冷却風路においては、前記ファンから前記電池パックに向けて冷却風が流れてもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明に係る電動工具によれば、電池パックの冷却性能に優れた電動工具を提供することができる。

本発明の実施の形態１に係る電動工具１の平断面図。図１のII−II断面図。電動工具１に着脱可能に装着される電池パック５０の斜視図。本発明の実施の形態２に係る電動工具２の平断面図。図４のＶ−Ｖ断面図。本発明の実施の形態３に係る電動工具３の平断面図。図６のVII−VII断面図。本発明の実施の形態４に係る電動工具４の左側面図。電動工具４の右側面図。図９のモータハウジング３０及び電池パック５０の内部を示す断面図。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

実施の形態１
図１は、本発明の実施の形態１に係る電動工具１の平断面図である。図２は、図１のII−II断面図である。図１及び図２により、電動工具１の前後、上下、左右の各方向を定義する。図３は、電動工具１に着脱可能に装着される電池パック５０の斜視図である。電池パック５０は、本体ハウジング２０に対して前後方向にスライドするようにして着脱される。電動工具１は、コードレスタイプの携帯用切断機（携帯丸鋸）であり、着脱可能に装着した電池パック５０からの供給電力で動作する。電動工具１は、ベース１０と、ベース１０に取り付けられた本体ハウジング２０と、を備える。ベース１０は、例えばアルミ等の金属製の略長方形の板材である。ベース１０の長手方向は、切断方向と一致する。ベース１０の底面は、被削材との摺動面である。本体ハウジング２０は、ベース１０に前後２箇所で連結され、ベース１０に対して上下方向に回動可能かつ左右少なくとも一方に傾動可能である。

本体ハウジング２０は、ハンドルハウジング２５と、ギヤカバー２８と、モータハウジング（モータ収容部）３０と、を含む。モータハウジング３０は、例えば樹脂成形体であり、モータ（ブラシレスモータ）４０及びインバータ回路基板３３を収容する。インバータ回路基板３３は、モータ４０の左方に位置し、ＦＥＴやＩＧＢＴ等のスイッチング素子３４を複数搭載する。ハンドルハウジング２５は、例えば樹脂成形体であり、図２に示すようにグリップ部２５ａを有する。グリップ部２５ａには、使用者がモータ４０の駆動、停止を切り替えるためのトリガスイッチ２５ｂが設けられる。

ハンドルハウジング２５には、モータハウジング３０の側方（後方）となる位置に、電池パック５０が後方から前方に向かって（モータハウジング３０に近づくように）スライド装着される。ここで、モータハウジング３０の側方とは、モータ４０の径方向（出力軸と垂直な方向）においてモータハウジング３０の外側であることを意味する。モータハウジング３０と電池パック５０は、互いに隣り合う（近傍に位置する）。ハンドルハウジング２５は、装着した電池パック５０の右方となる位置に、制御回路基板２３を収容する。制御回路基板２３は、スイッチング素子３４のオンオフ制御（例えばＰＷＭ制御）によりモータ４０の駆動を制御するコントローラを搭載する。トリガスイッチ２５ｂがオンになると、コントローラの制御によりモータ４０が駆動される。モータ４０の回転は、減速機構によって減速されて丸鋸刃２１に伝達される。

以下、電動工具１における冷却構造を説明する。モータ４０の右方には、ファン４５が同軸に設けられる。ファン４５は、遠心ファンである。ファン４５の外周部のモータ４０側は、モータハウジング３０のファンガイド部３２と対面する。モータハウジング３０は、風窓３１ａ、３１ｂを有する。第１の風窓としての風窓３１ａは、吸気口であって、モータ４０の左方に設けられる。風窓３１ｂは、排気口であって、ファンガイド部３２の左側においてモータ４０の右端部と対向する位置であって電池パック５０に臨む位置に設けられる。

モータハウジング３０と電池パック５０との間には、ハンドルハウジング２５の風路ガイド部２７が延在する。風路ガイド部２７は、風窓２７ａ、２７ｂを有する。風窓２７ａは、モータハウジング３０の風窓３１ｂと近接し風窓３１ｂと連通する。風窓２７ｂは、電池パック５０の風窓５１ｂと近接し風窓５１ｂと連通する。風路ガイド部２７は、コスト・組立性の観点からハンドルハウジング２５と一体に形成したが、例えばゴム等の弾性体からなる独立した部品として形成し、電池パック５０と圧接するように構成することで冷却風の外部漏れを抑制するようにしてもよい。

電池パック５０は、電池ハウジング５１の内部に複数の電池セル５２を収容したものであり、電池ハウジング５１には風窓５１ａ、５１ｂが設けられる。具体的には、１０個の電池セル５２が、長手方向を左右方向に沿わせるようにして前後に５個並べたものを上下に重ねるようにして電池パック５０内に設けられる。風窓５１ａ、５１ｂは、電池パック５０を不図示の充電器に接続して充電する際に前記充電器のファンが発生する気流を電池ハウジング５１内に通すために従来から存在していたものである。風窓５１ａは、第２の風窓であって吸気口として機能し、電池ハウジング５１の後部上面に設けられる。風窓５１ｂは、排気口として機能し、電池ハウジング５１の前面に設けられる。電池セル５２が占める空間は前後方向に長く、風窓５１ａと風窓５１ｂを電池パック５０の前後に設けることで、風窓５１ａと風窓５１ｂとを結ぶ冷却風路上に大部分の電池セル５２を含めることができ、少ない風窓数でも効果的に電池セル５２を冷却することができる。

ハンドルハウジング２５は、風窓２５ｃ、２５ｄを有する。風窓２５ｃは、ハンドルハウジング２５の後端部に設けられる。風窓２５ｄは、電池パック５０の風窓５１ａと近接し風窓５１ａと連通する。

ファン４５の回転によって、第１の冷却風路としての風路ＣＡ１と、第２の冷却風路としての風路ＣＡ２と、が形成される。風路ＣＡ１は、風窓３１ａからモータハウジング３０の内部に入り、モータ４０の内部ないし近傍を通ってモータ４０を冷却し、ファンガイド部３２の内側を通過してファン４５に至る。風路ＣＡ２は、風窓２５ｃ、２５ｄ、５１ａを通って電池ハウジング５１の内部に入り、電池セル５２の近傍を通って電池セル５２を冷却し、風窓５１ｂを通って電池ハウジング５１の外部に排出され、風窓２７ｂ、２７ａ、３１ｂを通ってモータハウジング３０の内部に入り、風路ＣＡ１と合流してファンガイド部３２の内側を通ってファン４５に至る。

本実施の形態によれば、主に下記の効果を奏することができる。

(1) モータ冷却用のファン４５を利用して電池パック５０の冷却も行うため、部品点数を抑制しながら電池パック５０を冷却でき、電池パック５０の保護機能が作動することによる作業効率の悪化を抑制できる。

(2) 電池パック５０内に取り込まれる冷却風は、モータ４０等の他の部品を冷却していない新鮮な冷却風であるため、電池パック５０の冷却効率が高い。

(3) 電池パック５０の上向きの風窓５１ａは、本体ハウジング２０を通して（風窓２５ｃ、２５ｄを通して）空気を取り込むため、電池パック５０側の上向き風窓５１ａは外気に露出せず、電池パック５０内に粉塵が流入しにくい。

(4) 電池パック５０の風窓５１ａ、５１ｂは、充電時用に従来から存在するものであるため、ファン４５による電池パック５０の冷却のために電池ハウジング５１の形状を変える必要が無い。また、電池パック５０をモータハウジング２０に隣接させて（前後方向に並ぶように）配置したので、電池パック５０に設けた風窓とモータハウジング２０内に形成される冷却風路とを連通させやすい。

(5) 前後に並んだ電池セル５２を効果的に冷却するために前後に風窓を設けた電池パック５０を本体ハウジング２０に対して前後方向にスライドさせて装着するようにしたので、前部に設けた電池パック５０の風窓５１ｂをモータハウジング３０内に流れる冷却風及びファン４５の近傍に位置させることができ、ファン４５と風窓５１ｂを結ぶ冷却風路を短くすることができるので、風路形成のための空間を少なくすることができ、本体ハウジング２０を小型化できる。

実施の形態２
図４は、本発明の実施の形態２に係る電動工具２の平断面図である。図５は、図４のＶ−Ｖ断面図である。本実施の形態の電動工具２は、実施の形態１のものと比較して、風窓３１ｂが無くなり、風路ＣＡ２が風路ＣＡ３に替わっている。本実施の形態では、電池パック５０の風窓５１ｂは吸気口として機能し、風窓５１ａは排気口として機能する。風路ＣＡ３は、ファン４５から風路ガイド部２７内を通り、風窓２７ｂ、５１ｂを通って電池ハウジング５１の内部に入り、電池セル５２の近傍を通って電池セル５２を冷却し、風窓５１ａを通って電池ハウジング５１の外部に排出され、風窓２５ｄ、２５ｃを通ってハンドルハウジング２５の外部に排出される。本実施の形態のその他の点は、実施の形態１と同様である。本実施の形態によれば、電池パック５０内に取り込まれる冷却風は、モータ４０を冷却した後の冷却風となるため、実施の形態１と比較して電池パック５０の冷却性能は落ちるが、モータ４０を冷却する風量が増すため、モータ４０の冷却性能は高い。

実施の形態３
図６は、本発明の実施の形態３に係る電動工具３の平断面図である。図７は、図６のVII−VII断面図である。本実施の形態は、実施形態２と比較して、電池パック５０が風窓５１ａ,５１ｂを有さず、風路ＣＡ３が風路ＣＡ４に替わっている。風路ＣＡ４は、ファン４５から風窓２７ｃ（第２の風窓）を通り、電池ハウジング５１の前面及び右側面の近傍を通る。本実施の形態のその他の点は、実施の形態２と同様である。本実施の形態によれば、風路ＣＡ４が電池パック５０の内部を通らないため、電池パック５０の冷却性能は落ちるが、本体ハウジング２０と近接するために熱がこもりやすい電池ハウジング５１の前面及び右側面の近傍に冷却風を流すことで、一定の冷却性能は確保できる。

実施の形態４
図８は、本発明の実施の形態４に係る電動工具４の左側面図である。図９は、電動工具４の右側面図である。図１０は、図９のＸ−Ｘ断面図である。電動工具４は、コードレスタイプの卓上切断機（卓上丸鋸）であり、着脱可能に装着した電池パック５０からの供給電力で動作する。電動工具４は、ベース８１と、ターンテーブル８２と、ホルダ８５と、ガイドバー８７と、支持部材８８と、切断部９２と、を備える。ベース８１は、床面等への載置部である。ターンテーブル８２は、ベース８１に回動可能に連結される。ホルダ８５は、ターンテーブル８２の後端部付近に立設され、ターンテーブル８２に対して傾動可能である。ホルダ８５の上端部付近には、２本のガイドバー８７が支持される。ガイドバー８７には、支持部材８８がスライド可能に支持される。支持部材８８には、本体ハウジング９２が上下に揺動自在に支持される。本体ハウジング９２は、電池パック５０が着脱可能であり、図示を省略した丸鋸刃を支持する。

本実施の形態において、図１０に示す風路ＣＡ１は、モータハウジング３０の風窓３１ａ（図９）からモータハウジング３０の内部に入り、後述の風路ＣＡ５と合流し、モータ４０の内部ないし近傍を通ってモータ４０を冷却し、ファンガイド部３２の内側を通過してファン４５に至る。第２の冷却風路としての風路ＣＡ５は、本体ハウジング９２の電池パック装着部の風窓９２ａ、９２ｂを経由し、電池パック５０の風窓５１ａから電池パック５０の内部に入り、電池ハウジング５１の内部に入り、電池セル５２の近傍を通って電池セル５２を冷却し、風窓５１ｂ及びそれと連通するモータハウジング３０の風窓３１ｃを通ってモータハウジング３０の内部に入り、風路ＣＡ１と合流する。ファン４５は、本実施の形態では軸流ファンである。

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。

本発明は、携帯用切断機や卓上切断機に限定されず、モータ収容部の側方に配置される電池パックを備える電動工具全般に適用可能である。

１〜４電動工具、１０ベース、２０本体ハウジング、２５ハンドルハウジング、２５ａグリップ部、２５ｂトリガスイッチ、２７風路ガイド部、２７ａ,２７ｂ風窓、２８ギヤカバー、３０モータハウジング（モータ収容部）、３１ａ風窓（吸気口）、３１ｂ風窓（排気口）、３２ファンガイド部、３３インバータ回路基板、４０モータ（ブラシレスモータ）、５０電池パック、５１電池ハウジング、５１ａ,５１ｂ風窓、５２電池セル、８１ベース、８２ターンテーブル、８５ホルダ、８７ガイドバー、８８支持部材、９２切断部

Claims

モータと、
前記モータを収容するハウジングと、
前記モータによって回転するファンと、
前記ハウジングのモータ収容部の側方に配置されて、前記モータに電力を供給する電池パックと、
前記ハウジングに設けられる第１の風窓と、
前記電池パックを冷却するための第２の風窓と、を備え、
前記ファンの回転によって、前記第１の風窓と前記ファンとを結ぶ第１の冷却風路と、前記第２の風窓と前記ファンとを結ぶ第２の冷却風路とが形成されることを特徴とする電動工具。
前記第２の風窓は前記電池パックに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
前記第２の風窓は前記ハウジングに設けられる排気口であることを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
前記第２の冷却風路においては、前記電池パック内から前記ファンに向けて冷却風が流れることを特徴とする請求項２に記載の電動工具。
前記第２の冷却風路においては、前記ファンから前記電池パックに向けて冷却風が流れることを特徴とする請求項２又は３に記載の電動工具。