JP5125900B2 - 電動工具 - Google Patents

Description

本発明は、電動工具に関する。特にブラシレスモータを駆動するスイッチング素子を有しており、スイッチング素子を冷却可能な冷却ファンを有する電動工具に関する。

ブラシレスモータを有する電動工具には、ブラシレスモータを駆動するスイッチング素子が必要である。このスイッチング素子は発熱するために、その発熱によりスイッチング素子が破損しないようにするために、冷却をする必要がある。その冷却の為に、冷却フィンが設けられているものが提案されている。ブラシレスモータを有する電動工具については、特許文献１に開示されている。

特開２００７−１９６３６３

冷却フィンは、スイッチング素子を冷却するためにスイッチング素子に隣接する必要がある。また、スイッチング素子は、回路基板に搭載されるが電動工具に対して固定されるように構成したほうが、回路基板に固定されるよりもよりも強度が高くなる。また、回路基板は電動工具に対して固定される必要がある。

そこで、冷却フィンを電動工具に対して第１のネジで固定し、回路基板を電動工具に対して第２のネジで固定する方法などが考えられる。

しかしながら、このような構成によってはネジの取り付けの手間が掛かったり、スイッチング素子の強度が小さいというような問題がある。

本発明の目的は、スイッチング素子の強度を増すことができ、スイッチング素子、回路基板、冷却フィンの取付を容易にした電動工具を提供することにある。

上記の目的は、本発明のように、回転軸を有するロータと、ステータと、を有するブラシレスモータと、前記ブラシレスモータに通電を行う複数のスイッチング素子と、前記スイッチング素子を冷却可能な冷却フィンと、前記スイッチング素子が搭載される回路基板と、前記回転軸に接続される減速機構部と、前記ブラシレスモータ及び前記減速機構を収容するハウジングと、前記減速機構部に接続され、所定の作業を行う先端工具と、を有する電動工具であって、前記スイッチング素子には第１の穴部、前記冷却フィンには第２の穴部、前記回路基板には第３の穴部が設けられており、前記スイッチング素子、前記冷却フィン及び前記回路基板は、前記第１の穴部、前記第２の穴部及び前記第３の穴部を貫通するネジにより前記ハウジングに対して固定されることにより、達成される。

本発明により、スイッチング素子の強度を増すことができ、スイッチング素子、回路基板、冷却フィンの取付を容易にした電動工具を提供することができる。

本発明の一実施形態について、図１から図３を参照しながら説明する。

図１は、本発明の一実施形態をしめす電動工具の一例の電動のドライバドリル１の一部断面図である。図１中に示すように、ドライバドリル１は、ハウジング２を有している。ハウジング２は、ブラシレスモータ５、ブラシレスモータ５に接続さえっる減速機構部６を収納する胴体部２Aを有する。また、ハウジング２は、胴体部２Ａから下方へと延びるグリップ２Bを有する。グリップ２Ｂの下方には、電池接続部２Ｃが設けられている。電池接続部２Ｃには、蓄電池３が電池操作部３Ａにより着脱可能に設けられている。なお、電池収容部２Ｃの前方には、ライト１０が設けられている。

胴体部２Ａとグリップ２Ｂとの接続部付近の前方には、操作可能なトリガ４が設けられている。トリガ４を操作すると、蓄電池３からブラシレスモータ５へと通電される。

ブラシレスモータ５は、減速機構部６に接続されている。減速機構部６は、クラッチ機構部７に接続されている。クラッチ機構部７は、爪８Ａにより図示しない先端工具を保持可能な先端工具保持部８と接続されている。

なお、変速スイッチ９により、減速機構部の図示しない機構によりブラシレスモータ５と先端工具保持部８との減速比を変更することができるようになっている。

ブラスレスモータ５のロータ２０１は、ハウジング２に対して軸受１１Ａにより後方側で回転可能に支持されており、ハウジング２に対して滋雨くけ１１Ｂにより前方側で回転可能に支持されている。

図２は、図１のブラシレスモータ５付近のみを拡大した一部断面図である。ブラシレスモータ５は、ハウジングに図示しない構造により固定されるステータ部１００と、ステータ部１００の内部でその一部が回転可能なロータ部２００と、ステータ部に通電可能な回路基板部とを有する。

ステータ部１００は、その外径が図示しない突起を有しており、その突起によりハウジング２に対して固定される鉄心１０１を有している。鉄心１０１には、鉄心１０１を覆うように設けられ鉄心１０１に対して絶縁するインシュレータ１０２と、インシュレータ１０２に巻回されるコイルとを有する。インシュレータ１０２は、その後方部に、後述するロータ２００の回転軸２０１の軸方向と直交する方向に延びる径方向部１０２Ａと、径方向部１０２Ａから、回転軸２０１の軸方向と平行な方向に延びる軸方向部１０２Ｂとを有する。軸方向部１０２Ｂには、６つのネジ穴１０２Ｂ１、１０２Ｂ２、１０２Ｂ３、１０２Ｂ４、１０２Ｂ５、１０２Ｂ６が設けられている。なお、図２中では、２つのネジ穴１０２Ｂ２、１０２Ｂ４が示される。

ステータ１００の内部にロータ２００の一部が収容されている。ロータ２００は、ロータ２００の回転中心を有する回転軸２０１と、回転軸２０１に固定される回転子鉄心２０２と、回転子鉄心に固定される永久磁石と２０２と、回転軸２０１に固定される冷却ファン２０３とを有する。なお、回転軸２０１の後端にはハウジングにロータ２００を回転可能に支持するための軸受が設けられる。また、回転軸２０１の前端には、減速機構部に接続されるピニオンが、回転軸２０１に固定されている。ピニオンと冷却ファン２０３の間には、前方側でハウジングに対してロータ２００を回転可能に支持する軸受が設けられている。

回路基板部３００は、回路基板３０３と、回路基板３０３に絶縁体３０５を介して接触する冷却フィン３０２と、アルミ製の冷却フィンに接触するスイッチング素子３０１とを有する。スイッチング素子は、３０１Ａ、３０１Ｂ、３０１Ｃ、３０１Ｄ、３０１Ｅ、３０１Ｆと６つ設けられている。図２中には、スイッチング素子３０１Ｂおよび３０１Ｅが示されている。スイッチング素子３０１Ｂは、回路基板３０３と足３０１Ｂ２を介して接続されている。なお、図３中に示すように、スイッチング素子３０１Ｂは、３本の足３０１Ｂ１、３０１Ｂ２、３０１Ｂ３により回路基板３０３に接続されている。

また、回路基板の前方側には、ホール素子３０７が設けられており、永久磁石２０３の回転により信号を出すことによりロータ２００の回転を監視することができるようになっている。

図３中に示すように、スイッチング素子３０１Ａ、３０１Ｂ、３０１Ｃの前方側であって、回路基板３０３の後方側には、伝熱性の良いアルミ製の冷却フィン３０２Ａが設けられている。なお、冷却フィン３０２Ａは、上方に設けられるが、下方にも冷却フィン３０２Ｂが同様に設けられている。

冷却フィン３０２Ａと回路基板３０３との間には、絶縁体３０５が設けられており、基板３０３と冷却フィン３０２Ａとの間で通電が起きないようになっている。スイッチング素子３０１Ｂには、その上方に穴３０１Ｂ４が設けられている。また、冷却フィン３０２には、その上方付近に３つの穴３０２Ａ１、３０２Ａ２、３０２Ａ３が設けられている。図２中には、３０２Ａ２が示されている。また、回路基板３０３には、その上方であって回転軸２０１からほぼ同心円上に穴３０３Ｂ１、３０３Ｂ２、３０３Ｂ３、３０３Ｂ４、３０３Ｂ５、３０３Ｂ６が設けられている。スイッチング素子３０１Ｂ、冷却フィン３０２Ａ、回路基板３０３は、ネジ３０４Ｂにより、ネジ穴１０２Ｂ２へと固定される。

回路基板３０３は、ほぼ円形をしており、その中心付近に回転軸２０１が貫通する貫通穴３０３Ａが、設けられている。また、回路基板３０３の中央の左右位置には、コイル１０３と接続されるコイル接続部３０３Ｃ１、３０３Ｃ２、３０３Ｃ３、３０３Ｃ４、３０３Ｃ５、３０３Ｃ６が設けられている。また、回路基板３０３の下端には、コネクタ３０６が設けられている。

図３は、図２のＢ方向矢視図である。

スイッチング素子３０１の６つのそれぞれは、冷却フィン３０２Ａ、３０２Ｂの穴６つを介し、回路基板３０３の６つの穴を介してネジによりインシュレータ１０２の径方向部１０２のネジ穴へと取り付けられている。また、スイッチング素子３０１の６つのそれぞれは、３本の足により、回路基板３０３へと電気的に接続されている。

このように、ハウジング２に固定される鉄心１０１に固定されるインシュレータ１０２に、スイッチング素子３０１、冷却フィン３０２及び回路基板３０３をネジにより固定したことで、スイッチング素子の強度を増すことができ、スイッチング素子、回路基板、冷却フィンの取付を容易にした電動工具を提供することができる。

また、ネジを取り付けるネジ固定部１０２Ｂを、インシュレータ１０２を軸方向へと延ばした軸方向部１０２Ｂに設けたことにより、インシュレータの他にネジ固定部を設けることなく簡単な構造により、ネジを固定することができる。

本発明の電動工具の動作について説明する。

トリガ４を操作すると、蓄電池３からスイッチング素子３０１へと通電され、６つのコイル１０３へと通電される。これにより、ロータの２００の永久磁石２０２が力を受け、ロータ２００は回転する。ロータ２００の回転により、ハウジングの外部よりハウジングの内部へと図示しない風窓を介して外気を取り込むことができ、その風で冷却フィン３０２を冷却することができる。このため、スイッチング素子３０１で発生した熱を冷却フィンを介して放熱することができ、スイッチング素子３０１がより破損しにくくなる。

本発明の一実施形態においては、ハウジングに固定されるインシュレータにネジでスイッチング素子、冷却フィン及び基板を固定する構成としたが、ハウジングに対してネジでスイッチング素子、冷却フィン及び回路基板を固定する構成であれば本発明の効果を奏し得ることができる。例えば、ハウジングにネジ穴を設ける構成であっても良い。また、例えば、ハウジングに固定されるインナカバーにネジ穴を設ける構成であっても良い。

なお、本発明においては、ネジによってスイッチング素子、冷却フィン及び回路基板を固定をインシュレータに固定する構成としたが、如何なる固定手段によっても良い。固定手段の例としては、挟持するものであっても良いし、嵌め合いであっても良いし、埋め込みでも良い。如何なる固定手段であっても、一つの固定手段によるものであれば本発明の効果を奏し得ることができる。

また、充電池によりブラシレスモータへと給電可能とする構成としたが、商用のＡＣ電源によっても、本発明を構成することが可能である。

また、本発明の電動工具の一例として、電動のドライバドリルを例に説明したが、他の電動工具であっても良い。例えば、電動ドリル、電動インパクトドライバ、電動丸鋸、電動ハンマドリル、電動ハンマ、電動グラインダ、電動ジグソー、電動卓上丸鋸、電動園芸工具その他、如何なる電動工具であっても良い。

本発明の一実施例を示すドライバドリルの一部断面図 本発明の一実施例を構成するブラシレスモータの一部断面図 図２のＢ方向矢視図

符号の説明

１ ドライバドリル、２ ハウジング 、３ 蓄電池、４ トリガ、５ ブラシレスモータ、６ 減速機構部、７ クラッチ機構部、８ 先端工具保持部、９ 変速スイッチ、１０ ライト、１０１ 鉄心、１０２ インシュレータ、１０３ コイル、２０１ 回転軸、２０２ ロータ鉄心、２０３ 永久磁石、２０４ ピニオン、３０１ スイッチング素子、３０２ 冷却フィン、３０３ 回路基板

Claims (8)

1. 鉄心と、該鉄心とコイルとを絶縁するインシュレータと、を有するステータと、
   回転軸を有し、該ステータの内部で回転可能なロータと、
   前記コイルに通電が可能なスイッチング素子と、
   前記スイッチング素子を冷却可能な冷却フィンと、
   前記スイッチング素子が接続される回路基板と、を有する電動工具であって、
   前記回路基板は前記回転軸と直交する方向に延び、前記インシュレータに固定され、
   前記冷却フィンは前記回路基板に対して反ステータ側に位置し、
   前記スイッチング素子は前記冷却フィンに対して反回路基板側に位置することを特徴とする電動工具。
2. 前記スイッチング素子、前記冷却フィン、前記回路基板は、一つの固定手段で前記ステータに固定されることを特徴とする請求項１記載の電動工具。
3. 前記スイッチング素子には第１の穴部、前記冷却フィンには第２の穴部、前記回路基板には第３の穴部が設けられており、
   前記スイッチング素子、前記冷却フィン及び前記回路基板は、前記第１の穴部、前記第２の穴部及び前記第３の穴部を貫通するネジにより前記インシュレータに対して固定されることを特徴とする請求項１記載の電動工具。
4. 回転軸を有するロータと、ステータと、を有するブラシレスモータと、
   前記ブラシレスモータに通電を行うスイッチング素子と、
   前記スイッチング素子を冷却可能な冷却フィンと、
   前記スイッチング素子が搭載される回路基板と、
   前記ブラシレスモータを収容するハウジングと、
   前記ブラシレスモータに接続され、所定の作業を行う先端工具と、を有する電動工具であって、
   前記スイッチング素子には第１の穴部、前記冷却フィンには第２の穴部、前記回路基板には第３の穴部が設けられており、
   前記スイッチング素子、前記冷却フィン及び前記回路基板は、前記第１の穴部、前記第２の穴部及び前記第３の穴部を貫通する１本のネジにより前記ハウジングに対して固定可能とされることを特徴とする電動工具。
5. 前記ステータは、前記ハウジングに対して固定される鉄心と、該鉄心に固定され前記鉄心に対して絶縁するインシュレータと、該インシュレータを介して巻回されるコイルと、を有しており、
   前記固定手段はネジであり、
   該ネジは、前記インシュレータに固定されることを特徴とする請求項４記載の電動工具。
6. 前記ロータは、前記ステータの内部に収容されており、前記回路基板には、前記回転軸が貫通する貫通穴が設けられており、
   前記ロータには永久磁石が設けられており、
   前記回路基板には、前記永久磁石の回転を監視可能なホール素子が設けられており、
   前記インシュレータを前記回転軸方向に延ばすことにより、ネジ固定部を設け、
   該ネジ固定部に前記ネジを固定したことを特徴とする請求項５記載の電動工具。
7. 回転軸を有するロータと、コイルとインシュレータを有するステータと、を有するブラシレスモータと、
   前記ブラシレスモータに通電を行うスイッチング素子と、
   前記スイッチング素子を冷却可能な冷却フィンと、
   前記スイッチング素子が搭載される回路基板と、
   前記ブラシレスモータを収容するハウジングと、
   前記ブラシレスモータに接続され、所定の作業を行う先端工具と、を有する電動工具であって、
   前記スイッチング素子、前記冷却フィン及び前記回路基板は、１つの固定手段により前記ハウジングに対して固定可能にされることを特徴とする電動工具。
8. 回転軸を有するロータと、鉄心と、該鉄心に固定され鉄心に対して絶縁するインシュレータと該インシュレータを介して巻回されるコイルとを有するステータと、を有するブラシレスモータと、
   前記ブラシレスモータに通電を行うスイッチング素子と、
   前記スイッチング素子を冷却可能な冷却フィンと、
   前記スイッチング素子が搭載される回路基板と、
   前記ブラシレスモータを収容するハウジングと、
   前記モータに接続され、所定の作業を行う先端工具と、を有する電動工具であって、
   前記冷却フィンは前記回路基板に沿うように延びており、前記スイッチング素子は前記基板に沿うように延びており、
   前記回路基板、前記冷却フィン、前記スイッチング素子は、この順番で前記ハウジング内部に設けられていることを特徴とする電動工具。

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