JP5454777B2

JP5454777B2 - 電動工具

Info

Publication number: JP5454777B2
Application number: JP2009259351A
Authority: JP
Inventors: 英之谷本; 均都築; 晋一掛札; 良紀青木
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2009-11-12
Filing date: 2009-11-12
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2029-11-12
Also published as: JP2011104671A

Description

本発明は電動工具に関し、特に、ハウジングのモータ収容部分を細くしてハウジングを握り易くした電動工具に関する。

モータによってスピンドルに装着された先端工具を回転させる電動工具として、ディスクグラインダ（アングルグラインダ）が用いられている。図１１は従来のディスクグラインダの上面図であり、例えば特許文献１にて開示される。ディスクグラインダ１０１は、駆動源であるモータを収容するモータハウジング１０２を有し、モータハウジング１０２の後方には、複数の空気取入口１１９を有するテールカバー１０４が設けられる。テールカバー１０４には外部に接続される電源コード１１４と、ディスクグラインダ１０１の電源をＯＮ／ＯＦＦする電源スイッチ１１８が設けられる。モータハウジング１０２の前方にはモータの回転軸による動力伝達方向を約９０度変換する一対の傘歯車を収容するギヤカバー１０３が設けられる。ギヤカバー１０３は、モータの回転軸と同軸方向に延びる４本のネジ１３２で固定され、ギヤカバー１０３内の図示しないスピンドル（出力軸）には、砥石１０５が取り付けられる。ロックピン１１１は、砥石１０５を着脱する際にスピンドルが回転しないように、その回転を制限するものである。

砥石１０５は、例えば直径が１００〜１２５ｍｍ程度である。このような砥石１０５を用いるディスクグラインダ１０１に使用されるモータは種々あるが、作業に必要な出力を考慮すると、従来では５０ｍｍ以上の直径を有するＡＣモータが使用されていた。従って、モータを収容するモータハウジング１０２の直径ｄ_０は、最小でも直径が５６ｍｍ程度になっている。このようなディスクグラインダ１０１の場合、片手でモータハウジング１０２の部分を握って作業をするには適さない。

モータハウジング１０２を握って作業するのが難しいため、ギヤカバー１０３の側方にはハンドル１０８が着脱可能に取り付けられる。図１１ではハンドル１０８をギヤカバー１０３の右側に取り付けた例を示しているが、右側でなく左側に取り付けることも可能である。ハンドル１０８を取り付けることにより、作業者は右手でハンドル１０８を握り、左手でモータハウジング１０２又はテールカバー１０４を押さえることにより研削作業を行うことができる。このようにディスクグラインダ１０１に着脱可能なハンドル１０８を設けることにより、良好な作業性を実現できる。しかし、ハンドル１０８は、ディスクグラインダ１０１の本体から大きく飛び出すため、狭い場所での作業に支障が出るという欠点がある。

特開平７−２９９６０６号公報

狭い場所で作業をする際に、ハンドル１０８を取り付けないで、図１２に示すように片手でモータハウジング１０２を握りながら作業をしたい場合がある。そのためモータハウジング１０２の直径をできるだけ細く形成して、作業者が掴みやすいようにすることが望まれていた。しかしながら、モータハウジング１０２の直径を小さくしてしまうと、モータハウジング１０２の内部に収容されている冷却ファンの大きさが小さくなり十分な風量が確保できない恐れがある。

本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、ハウジングのモータ収容部付近の外形を細く形成した電動工具において、モータの冷却に用いる冷却ファンの風量を十分に確保できるようにすることである。

本発明の他の目的は、ハウジングのモータ収容部付近の外形を細く形成した電動工具において、モータの制御素子の冷却に用いる冷却ファンの風量を十分に確保できるようにすることである。

本発明のさらに他の目的は、本体の中央付近を把持する電動工具において、冷却風の吸入口及び排出口の位置、空気通路を改善した効果的にモータ及び制御素子を冷却するようにすることにある。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの特徴を説明すれば、次の通りである。

本発明の一つの特徴によれば、回転軸を有するモータと、モータを収容するハウジングと、回転軸からの動力を先端工具を回転させるスピンドルに伝達する動力伝達機構を有する電動工具において、ハウジングの内部であって、モータの先端工具側とは反対側の回転軸に冷却ファンを取り付けるように構成した。このハウジングは、モータを収容するモータハウジングと、モータハウジングの後方に接続され軸方向の太さがモータハウジングよりも太く形成されたテールカバーを含んで構成され、冷却ファンをテールカバー内に収容するようにし、冷却ファンの径は、モータの外径よりも大きく構成した。

本発明の他の特徴によれば、モータはブラシレス直流モータであり、モータを駆動するスイッチング素子を搭載する回路基板がテールカバー内に設けられる。回路基板は、冷却ファンの後方にモータの軸方向と垂直になるように配置すると良い。回転軸とスピンドルは、ほぼ直交する方向に配置され、動力伝達機構は、回転軸とスピンドルにそれぞれ固定される傘歯車を含み、２つの傘歯車はギヤケースの内部に配置される。

本発明のさらに他の特徴によれば、モータハウジングの後端付近には空気取入口が形成され、テールカバーの冷却ファンの外周部には排出口が設けられ、空気取入口から取り入れられた空気は、モータの外壁とモータハウジングの間の空間を通ってモータの前端付近まで流れて方向を変え、モータのステータとロータの間を流れて冷却ファンに流入し、排出口により外部に排出される。さらに、テールカバーの排出口の後方にさらに空気取入口が形成され、冷却ファンによってモータハウジングの空気取入口とテールカバーの空気取入口から空気を吸引させ、吸引された空気にてスイッチング素子を冷却したのち排出口により外部に排出されるように構成した。尚、モータハウジングの後端付近に空気取入口を設ける代わりに、モータハウジングの前端付近（例えばギヤケース）に空気取入口を形成して、空気を導入するように構成しても良い。

本発明のさらに他の特徴によれば、回転軸を有するモータと、モータを収容するハウジングと、回転軸の一端により駆動され、先端工具を保持可能な先端工具保持部と、回転軸の他端に固定される永久磁石と、永久磁石と対向する位置に設けられる回転位置検出素子とを有するように電動工具を構成した。この電動工具には回転軸を保持する軸受を有し、永久磁石は、軸受に対して反モータ側に設けられる。

本発明のさらに他の特徴によれば、回転軸を有するモータと、モータを収容するハウジングと、回転軸により駆動され、先端工具を保持可能な先端工具保持部と、回転軸の後部を保持する軸受と、を有する電動工具において、回転軸に軸受よりも後方へと延びる延伸部を設け、延伸部に永久磁石を固定し、永久磁石と対向する位置に回転位置検出素子を設けた。また、延伸部に、モータを冷却可能な冷却ファンを固定した。

請求項１の発明によれば、ハウジングの内部であって、モータの先端工具側とは反対側の回転軸に冷却ファンを取り付けたので、モータを収容するハウジング部分の大きさの制限を受けることなく大きな外径の冷却ファンを取り付けることが可能になるので、効果的にハウジング内部を冷却することができる。また、回転軸とスピンドルは、ほぼ直交する方向に配置され、動力伝達機構は、回転軸とスピンドルにそれぞれ固定される傘歯車を含むので、作業のしやすい電動工具を実現することができる。さらに、傘歯車の組み合わせにより減速機構を実現できるので、小型のモータを動力源として高いトルクを発生させることができるため、電動工具の軽量化を図ることができる。

請求項２の発明によれば、冷却ファンは、モータハウジングの後方に接続されモータハウジングよりも太く形成されたテールカバー内に収容されるので、冷却ファンの大きさに制約されることなくモータハウジングを細く形成することができる。この構成により作業者が片手で把持し易い電動工具を実現できる。

請求項３の発明によれば、冷却ファンは、モータの外径よりも大きい径のファンであるので十分な風量を確保でき、効果的にハウジング内部を冷却することができる。

請求項４の発明によれば、モータはブラシレス直流モータであり、ブラシレス直流モータを駆動するスイッチング素子を搭載する回路基板がテールカバー内に設けられるので、制御基板の搭載スペースを考慮することなくモータハウジングの径を細く形成することができる。

請求項５の発明によれば、回路基板は、冷却ファンの後方にモータの軸方向と垂直になるように配置されるので、組立及び固定がし易い配置構造を実現できる。

請求項６の発明によれば、モータハウジングの後端付近に設けられた空気取入口から取り入れられた空気は、モータの外壁とモータハウジングの間の空間を通ってモータの前端付近まで流れて方向を変え、モータのステータとロータの間を流れて冷却ファンに流入し、排出口により外部に排出されるので、モータの前端から後端部まで全体を効率よく冷却することができる。また、排出口がモータよりも後方側にあるので、排出された空気により作業により発生した粉塵を巻き上げることが少なくなる。

請求項７の発明によれば、テールカバーの空気取入口から吸引された空気でスイッチング素子を冷却したのち排出口により外部に排出するので、取り込んだ外気で直接スイッチング素子を冷却することができ、高い冷却効果を実現することができる。

請求項８の発明によれば、モータハウジングの前端付近の空気取入口から取り入れられた空気を、モータの外壁とモータハウジングの間の空間、及び、モータのステータとロータの間の空間に流すようにしたので、モータハウジングの内部での空気の流れ方向の反転がないので、スムーズに空気を流すことができる。
請求項９の発明によれば、ハウジングの内部であって、モータの先端工具側とは反対側の回転軸に冷却ファンを取り付けたので、モータを収容するハウジング部分の大きさの制限を受けることなく大きな外径の冷却ファンを取り付けることが可能になるので、効果的にハウジング内部を冷却することができる。また、冷却ファンは、モータハウジングの後方に接続されモータハウジングよりも太く形成されたテールカバー内に収容されるので、冷却ファンの大きさに制約されることなくモータハウジングを細く形成することができる。この構成により作業者が片手で把持し易い電動工具を実現できる。

請求項１０の発明によれば、モータの回転軸の他端に永久磁石を固定し、この永久磁石と対向する位置に設けられる回転位置検出素子を設けてモータの位置を検出するようにしたので、回転位置検出素子を搭載する制御基板の配置位置の自由度が高まり、モータからやや離れた位置に制御基板を配置することができる。この結果、制御基板に半導体スイッチング素子を搭載する場合でも冷却効果を高めることが可能となる。

請求項１１の発明によれば、回転軸を保持する軸受を有し、永久磁石は軸受に対して反モータ側に設けられるので、制御基板をモータから離して配置するようにしても回転位置検出素子を制御基板上に配置することができる。

請求項１２の発明によれば、モータの回転軸に軸受よりも後方へと延びる延伸部を設け、延伸部に永久磁石を固定し、永久磁石と対向する位置に回転位置検出素子を設けたので、回転位置検出素子を搭載する制御基板の配置位置の自由度が高まり、モータからやや離れた位置に制御基板を配置することができる。

請求項１３の発明によれば、延伸部に冷却ファンを固定したので、モータを収容するハウジングの大きさに制限されることなくモータの直径よりも大きい冷却ファンを設けることができ、高い冷却効果を実現できる。

本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。

本発明の実施例に係るディスクグラインダ１の全体を示す断面図である。本発明の実施例に係るディスクグラインダ１の上面図である。本発明の実施例に係るディスクグラインダ１の冷却風の流れを説明するための部分断面図である。図１のＡ−Ａ部の断面図である。図１のＢ−Ｂ部の断面図である。図１のＣ−Ｃ部の断面図である。図１の冷却ファン４の形状を示す斜視図であり、斜め前方から見た図である。図１のステータ押さえ３１の形状を示す図であり、（１）は正面図であり、（２）は側面図である。本発明の第２の実施例に係るディスクグラインダ５１の全体を示す断面図である。本発明の第２の実施例に係るディスクグラインダ５１の上面図である。従来のディスクグラインダ１０１の上面図である。従来のディスクグラインダ１０１を把持した状態を示す側面図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。本実施例では電動工具の例としてディスクグラインダを用いて説明し、同一の機能を有する部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。また、本明細書においては、前後、左右、上下の方向は図１及び図２に示す方向であるとして説明する。

図１は本発明の実施例に係るディスクグラインダ１の断面図である。ディスクグラインダ１は、モータ６を内部に収納するモータハウジング２と、モータハウジング２の後方に取り付けられるテールカバー３２、モータハウジング２の前方に取り付けられ、一組の傘歯車３８、３９を収容するギヤカバー３と、ギヤカバー３から下方に延びるスピンドル１１に取り付けられ、スピンドル１１に装着される円形の砥石５を含んで構成される。本実施例ではディスクグラインダ１に取り付けられる先端工具（加工部品）として、砥石５を用いているが、砥石だけに限られずにその他の研削部品、切削部品又は研磨部品であっても良い。

モータハウジング２には、ブラシレス直流形式のモータ６が収容される。モータ６は、回転軸１０に永久磁石を有するロータ７が取り付けられ、モータハウジング２側にステータコア８にコイル９を巻いたステータを有する、いわゆるインナーロータ型である。モータ６の直径をできるだけ小さく構成するために、ロータ７には例えば円管形ネオジウム焼結磁石等の円筒形の薄いマグネット（永久磁石）を用いるのが好ましい。また、モータ６の直径の小型化のために、ステータコア８を例えば円周方向に等間隔でティース毎に６分割された分割コアから構成すると好ましい。本実施例のモータハウジング２の外径（直径）は、作業者が片手で容易に把持できるように３５ｍｍから４５ｍｍ程度とするのが好ましく、このため、ステータコア８の直径は２８から３８ｍｍとすると良い。

モータ６の回転軸１０は２つのベアリング１３ａ、１３ｂにより回転可能に保持される。ベアリング１３ａはギヤカバー３にて保持され、ベアリング１３ｂはモータハウジング２に保持される。モータハウジング２の前端部とギヤカバー３の接合部には、円環状のベアリングストッパ３０が挟み込まれ、ベアリングストッパ３０によってベアリング１３ａの後方を保持する。ベアリングストッパ３０の後方には、モータ６のステータコア８を押さえるためのステータ押さえ３１が配置される。ギヤカバー３は、円周方向にほぼ等間隔に配置され、軸方向に延びる４本のネジ３７（図２参照、但し図２では上側の２本のみ図示）にてモータハウジング２に固定される。

モータハウジング２は、ある程度の強度が必要とされることから略円筒形状とし、アルミニウム合金等の金属又はプラスチック等の合成樹脂の一体成型により製造すると好ましい。モータハウジング２の後ろ側には、テールカバー３２が取り付けられる。テールカバー３２は、モータ６の回転軸１０の延長線を通る鉛直面で左右に分割可能に構成される。右側のテールカバーにはネジボス３５ａ、３５ｂが形成され、ネジ４２（図２参照）にて左側のテールカバー３２と固定される。このようにテールカバー３２の部分を左右分割式に構成したので、一方のテールカバーに後述する回路部品や基板等を配置した後、他方のテールカバーをかぶせてねじ止めすることにより、容易に組み立てることができるので組立性が向上する。また、部品や基板配置に関する組立上の制約が少ないことから、テールカバー３２を小型化することが可能になる。その結果、モータハウジング２を一体構成として強度を高く構成しつつ、ディスクグラインダ１の外形、特に直径を細くでき、コンパクトな電動工具を実現することが可能となる。

ギヤカバー３には回転軸１０の前方側を回転可能に保持するベアリング１３ａと、ベアリング１３ａの前端に取り付けられる傘歯車３８（第１の傘歯車）が収容される。ベアリングの１３ａの外輪はギヤカバー３によって保持される。傘歯車３８は、回転軸１０の先端にボルト４１によって固定され、スピンドル１１に取り付けられる傘歯車３９（第２の傘歯車）と噛合する。これらの傘歯車３８、３９によってモータ６の回転が減速されると共に、その回転方向が９０度変換される。スピンドル１１はギヤカバー３のベアリング４０とスピンドルケース１５内に保持された図示しないベアリングによって回転可能に保持され、その先端（下端）には砥石５が取り付けられる。砥石５は、例えば直径が１００〜１２５ｍｍであり、モータ６の回転数に対して傘歯車３８、３９の歯車比により減速された回転数で回転する。回転する砥石５の略半分は、ホイルガード１２によって覆われる。ホイルガード１２は、研削された部材や破損した砥粒等の飛散から作業者を保護するためのものである。ホイルガード１２はその固定位置を円周方向に移動させることにより、砥石５の後方側を覆うか、右側略半分又は左側略半分を覆うか変更できる。尚、砥石５をスピンドル１１に着脱するために、砥石５の回転を制限するロックピン３６（図２参照）が設けられるが、図１では断面位置の関係から図示されていない。

テールカバー３２には、商用電源を供給するための電源コード１９が接続され、外部から例えば５０Ｈｚ、１００Ｖの交流が供給される。また、テールカバー３２の後端部には電源スイッチ１８が設けられる。テールカバー３２の内部には、電源基板２７に搭載される電源回路１７と、平滑用のコンデンサ２０が設けられ、供給された交流電力を、所定の直流電力に変換する。整流された直流電力は、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）２４等により構成されるインバータ回路から配線２９を介してコイル９の各相に所定の間隔で順次供給される。インバータ回路や、その他の回路の構成は、公知のブラシレス直流モータを制御する回路を用いることができるので、ここではその説明を省略する。

テールカバー３２の上下及び左右面には、テールカバー３２の内部と外部を連通させる複数の排出口３４と空気取入口３３が形成される。排出口３４は空気取入口３３よりも大きめの開口を有し、冷却ファン４の外周側に配置される。空気取入口３３を設ける位置は比較的任意であるが、空気取入口３３から取り込まれる冷却風でＦＥＴ２４を冷却するために、冷却ファン４に対して空気取入口３３が風上側になる位置に形成することが重要である。また、空気取入口３３に加えてさらに、空気取入口２１がモータハウジング２の後端付近に設けられ、モータハウジング２の後端付近には半径方向外側に斜めに延びる延在部２ｂが円周方向に連続して形成される。延在部２ｂを設けることによって、作業者がモータハウジング２の延在部２ｂよりも前方側を把持する傾向が顕著になり、空気取入口２１の部分を把持して覆ってしまうことを有効に阻止することができる。また、仮に延在部２ｂ付近を把持したとしても空気取入口２１への空気の流れを妨げることを防止できる。

本実施例では、モータ６の回転軸１０はベアリング１３ｂを超えて後方に延伸し、この延伸した部分に冷却ファン４が取り付けられる。冷却ファン４の後方には、ロータ７の回転位置を検出するための位置検出用マグネット２３がボルト２８によって回転軸１０に固定される。位置検出用マグネット２３は外形が円形の磁石であり、制御基板２６に対向する位置に位置検出用マグネット２３を設けることにより、ホールＩＣ等の回転位置検出素子４３（図３参照）を、モータ６から離れた位置に配置される制御基板２６上に設けることができるようなる。

回転軸１０の冷却ファン４を保持する部分には、円周方向に１箇所に軸方向に延びる溝が形成され、その溝内に金属製のキー２２が設けられる。一方冷却ファン４の内周面にもキー２２を嵌め込むための軸方向に延びる溝が形成される。キー２２を挿入することによって冷却ファン４が回転軸１０に対して空転しないようにすることができ、キー２２はいわゆる回り止めとしての機能を果たす。冷却ファン４は位置検出用マグネット２３と共にボルト２８によって固定される。

図２は本発明の実施例に係るディスクグラインダ１の上面図である。モータハウジング２は作業者が握るために円筒形の形状であり、この部分が把持部となる。モータハウジング２の後端付近には鍔のように外側に張り出した延在部２ｂが形成される。延在部２ｂはテールカバー３２の前端部よりも所定の距離だけ前方にあり、その結果、モータハウジング２には細径部２ｃが形成される。そして、空気取入口２１は上から見て延在部２ｂに隠れるように奥まった部分に配置される。このように細径部２ｃを形成したことにより、仮に作業者が延在部２ｂ付近を握ったとしても空気取入口２１を密閉してしまう恐れがほとんど無く、安定した空気の取り込みができる。さらに、延在部２ｂは後方側に斜めに突出するので、砥石５によって発生された切削粉等の粉塵が空気取入口２１から吸引されることを効果的に阻止できる。

テールカバー３２は、右側テールカバー３２ａと左側テールカバー３２ｂにより左右分割して構成され、ネジ４２にて固定される。テールカバー３２の軸方向（前後方向）と垂直面の断面は略四角形であり、制御基板２６、電源基板２７はテールカバー３２に内側に形成されたリブによって固定される。テールカバー３２には複数の排出口３４と、複数の空気取入口３３が設けられる。排出口３４は冷却ファン４の外周側に並ぶように配置され、空気取入口３３は制御基板２６及び電源基板２７の外周付近に並ぶように配置される。本実施例では、排出口３４の数がテールカバー３２の上側及び下側にそれぞれ４個ずつ形成され、空気取入口３３の数がテールカバー３２の上側及び下側にそれぞれ８個ずつ形成されるが、この数に限られずに、排出口３４の数を増やしても良い。また、空気取入口３３を、テールカバー３２の側方や後方に空気取入口を設けるようにしても良い。尚、モータハウジング２及びテールカバー３２からなるハウジングの構造は、本実施例だけに限られず、モータハウジング２とテールカバー３２ａを一体構成で製造し、テールカバー３２ｂだけを分離できるように構成しても良いし、その他の構成で実現しても良い。

図３は、本発明の実施例に係るディスクグラインダ１の冷却風の流れを説明するための図である。ハウジング（２、３２）内に流入する空気の流れは主に２つある。１つはモータの冷却用に空気取入口２１から矢印ａの方向に吸引され、ステータコア８の外周部及びモータハウジング２の内壁の間を流れ、ステータ押さえ３１付近で流れる方向が反転され、モータ６の内部（ステータコア８のコイル間、又は、ステータコア８とロータ７の間）を通過した後に冷却ファン４に流れ、排出口３４から矢印ｃのように排出する流れである。もう一つは、空気取入口３３から矢印ｂの方向に吸引され、電源回路１７や後方側のＦＥＴ２４の周囲を流れた後に冷却ファン４に流れ、排出口３４から矢印ｃのように排出する流れである。これらの空気の流れを図３の矢印で示しているが、この図から冷却ファン４は、軸方向前方及び後方側から空気を吸引して、径方向外側に空気を流出させる形式、即ち遠心ファンであることが理解できるであろう。

空気取入口２１から取り込まれた空気は、ステータコア８とモータハウジング２の内壁に存在するわずかな隙間を前方側に流れ、ステータ押さえ３１付近まで到達する。ステータ押さえ３１の上側及び下側には切り欠き部があるため、この切り欠き部を通って、空気の流れ方向が反転させられる。そして、ステータコア８の上部とモータハウジング２の内壁の下部を通ってきた空気は下側に方向を変え、ステータコア８の下部とモータハウジング２の内壁の上部を通ってきた空気は下側に方向を変える。その後、空気はロータ７とステータコア８の間の空隙間を通ってモータ６の後方に流れる。モータハウジング２の後方側には、ベアリング１３ｂを保持するための後壁が形成されるが、この後壁には配線２９を通すと共に空気を後方に流すための複数の穴２ａが形成され、空気はこの穴２ａを通過して冷却ファン４に流入する。

空気取入口３３から取り込まれた空気流は、電源基板２７と制御基板２６の間を通り、制御基板２６の中央付近に設けられた貫通穴を通過して位置検出用マグネット２３の後面に沿って外周側に流れ、ＦＥＴ２４に沿って流れて冷却ファン４に流入する。この流入した空気は、モータ６部を通過した空気と共に冷却ファン４によって排出口３４から矢印ｃの方向に排出される。尚、冷却ファン４によって排出口３４から排出される空気流に吸引されて一部の空気が空気取入口３３からテールカバー３２の内壁を沿って直接排出口３４に排出される。この空気流によってＦＥＴ２４の外周側の面を冷やすことができるので、冷却効果の向上を一層図ることができる。

本実施例では、発熱の大きいＦＥＴ２４は制御基板２６上に搭載されるが、６つのＦＥＴのうち４つ（又は２つ）を冷却ファン４に対向するように配置し、２つ（又は４つ）を冷却ファン４とは反対側に配置する。このように配置することにより、空気取入口３３から吸入された風がＦＥＴ２４の周囲を流れた後に冷却ファン４に流入するので、ＦＥＴ２４を効果的に冷却することができる。

次に図４〜図６を用いてモータハウジング２の各部分の断面構造を説明する。図４は、図１のＡ−Ａ部の断面図である。本実施例では、径の小さいモータ６を実現するために、ステータコア８を６つの分割コア８ａ〜８ｆで構成した。分割コア８ａ〜８ｆはティース毎に円周方向に６分割される。分割コア８ａ〜８ｆの各ティース部分には銅線が巻かれ、コイル９が形成される。本実施例では、コイル９をＵ、Ｖ、Ｗ相の３相を有するスター結線とすることが好ましい。コイル９（Ｕ、Ｖ、Ｗ）には、回転位置検出素子４３の位置検出信号に基づいて電気角１２０°の通電区間に制御された電流が、ＦＥＴ２４を介して供給される。

分割コア８ａ〜８ｆの外周側には回転軸と平行な方向に連続する凹部８１が形成され、分割コア８ａ〜８ｆを６つ組み合わせてステータコア８を組み立てた後に、モータハウジング２に形成された軸方向に延びるリブ２ｄに凹部８１を案内させながら、モータハウジング２の前方側の開口からステータコア８を挿入し、モータハウジング２に形成された突き当て部（空気取入口２１付近の内壁側であって内径が小さくなった部分）に当接する位置まで押し込む。リブ２ｄは、コイル９が巻かれたステータコア８を保持するためにモータハウジング２の内壁に設けられた軸方向に連続する４本の突起である。図４の状態では、分割コア８ｂ、８ｃ、８ｅ、８ｆの凹部８１がリブ２ｄに当接している状態を示しているが、分割コア８ａ、８ｄの凹部８１はリブには当接していない。

図５は、図１のＢ−Ｂ部の断面図である。本図からステータコア８とモータハウジング２の内壁間の隙間１４の部分に、空気を流すことができることが理解できるであろう。また、ステータコア８の内周側には、ロータコア７ｂと円筒形のマグネット７ａからなるロータ７が回転可能に保持される。図示からはわかりにくいが、各コイル９の間、及び、マグネット７ａとステータコア８との間には軸方向に連続する空間があり、この空間に空気を流すことができる。

図６は、図１のＣ−Ｃ部の断面である。Ｃ−Ｃ部においては、モータハウジング２の径が大きくなっていると共に、上下に５つずつの空気取入口２１が形成されることが理解できるであろう。空気取入口２１は、図５で示した隙間１４に連通する。尚、モータハウジング２の左右側の内壁とステータコア８の間であって、２つのリブ２ｄ間にも空間があるが、本実施例ではこの空間に連通する空気取入口２１は設けられていない。しかしながら、この空間に連通するように空気取入口２１をモータハウジング２の側部にも設けるようにしても良い。

ステータコア８のモータハウジング２への組み込みは、モータハウジング２の前方側の開口から後方に挿入するように行う。ステータコア８がモータハウジング２の内壁後端に突き当たった後に、ステータ押さえ３１を前方側の開口から挿入し、ベアリングストッパ３０を挟み込むようにして、ギヤカバー３をモータハウジング２にネジ止めする。尚、この組立ての際には、モータ６のロータ部分の組み立てや、コイル９からの配線２９のテールカバー３２内への引き出しなどの作業も伴うが、その組み立て手順は従来とほぼ同じであるのでここでの説明は省略する。

以上のように構成することにより、ステータコア８のモータハウジング２への組み込み及び固定が容易にできる。また、この構成によりステータコア８の外周とモータハウジング２の内周（内壁）の間に微少の隙間が形成されるので、この空間に冷却風を流すことができ、ステータコア８やコイル９を良好に冷却することができる。

図７は冷却ファン４の形状を示す斜視図であり、斜め前方から見た図である。冷却ファン４は、例えばプラスチックや軽金属等の一体構成によって構成された遠心ファンであり、円筒形の胴体部４ａから円周方向に延びる８本のフィン４ｂを有する。胴体部４ａの内側には回転軸１０の延伸部分を貫通させるための貫通孔４ｃが形成される。尚、貫通孔４ｃには、回り止め部材であるキー２２（図１参照）を収容するための軸方向に延びる切り欠き部４ｄが形成される。

図８はステータ押さえ３１の形状を示す図であり、（１）は正面図であり、（２）は側面図である。ステータ押さえ３１は、モータハウジング２に挿入されたステータコア８を固定するための保持部材である。また、モータ６の外周及び内部を流れる空気流を導くための案内部材としての役割を果たす。ステータ押さえ３１の基本形状は円筒形であり、後方側の上部及び下部の約８０°の範囲に渡って切り欠かれた切り欠き部３１ａが形成される。切り欠き部３１ａを形成した残りの部分、即ち側部は、後方に突出する押さえ部３１ｂとなる。この押さえ部３１ｂによってステータコア８が前後方向に移動しないように保持することができる。

以上、本実施例によればモータの回転軸であって、先端工具側とは反対側の延伸部に冷却ファンを取り付けたので、モータを収容するハウジング部分の大きさの制限を受けることなく大きな外径の冷却ファンを取り付けることが可能となり、効果的にハウジング内部を冷却することができる。また、モータハウジングの後端付近に設けられた空気取入口から取り入れられた空気は、モータの外壁とモータハウジングの間の空間を通ってモータの前端付近まで流れて方向を変え、モータのステータとロータの間を流れて冷却ファンに流入し、排出口により外部に排出されるので、モータの前端から後端部まで全体を効率よく冷却することができる。さらに、テールカバーの空気取入口から吸引された空気でスイッチング素子を冷却したのち排出口により外部に排出するので、取り込んだ外気で直接スイッチング素子を冷却することができ、高い冷却効果を実現することができる。

次に本発明の第２の実施例について図９及び図１０を用いて説明する。図９は第２の実施例に係るディスクグラインダ５１の全体を示す断面図である。図１に示した第１の実施例と同じ構成の部分には同じ番号の符号を付してあり繰り返しの説明は省略する。第２の実施例において第１の実施例と異なる部分は、モータ６冷却用の空気の流れである。ディスクグラインダ５１においては、ギヤカバー５３の上方に空気取入口５９を設け、矢印ｄに示す方向から空気を取り込むようにした。空気取入口５９から取り込まれた空気は、ベアリングストッパ６０に形成された穴を通過してモータハウジング６２の内部に流れ込む。そして、モータ６のステータコア８内側の空間を流れてテールカバー３２の内部に流入し、冷却ファン４に到達する。一方、空気取入口３３から矢印ｂの方向に流れる空気流は第１の実施例と同様であり、冷却ファン４によって矢印ｃの方向に排出される。

以上、第２の実施例によれば、モータハウジング６２の前端付近の空気取入口から取り入れられた空気を、モータの外壁とモータハウジングの間の空間、及び、モータのステータとロータの間の空間に流すようにしたので、モータハウジング２の内部での空気の流れ方向の反転がないので、スムーズに空気を流すことができる。また、モータハウジング６２がシンプルな形状なので、第１の実施例に比べて製造コストの上昇を抑えることができる。尚、実施例２ではステータコア８の外側とモータハウジング６２の内壁の間に空気を流していないが、この空間に空気を流すように構成すれば冷却効果を一層高めることができ、またモータ６の熱が作業者の手に伝わることを効果的に防止することができる。また、空気取入口に粉塵が侵入することを防止する粉塵防止手段を配置しても良い。例えば、空気取入口に通気性のあるフィルタや金網を設けたり、空気取入口を複数の小さな穴を複数設ける構成とすることができる。

以上、本発明について実施例に基づき説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上述の実施例では、アングル角が９０度のディスクグラインダを元に説明したが、この構成だけでなく９０度以外の任意の角度のアングルグラインダや、その他の電動工具においても同様に適用できる。

１ディスクグラインダ２モータハウジング
２ａ（モータハウジングの）穴２ｂ（モータハウジングの）延在部
２ｃ（モータハウジングの）細径部２ｄ（モータハウジングの）リブ
３ギヤカバー３ａ、３ｂ（ギヤカバーの）開口部
３ｃ（ギヤカバーの）排出口３ｄ（ギヤカバーの）雄ネジ
３ｅ（ギヤカバーの）雌ネジ３ｆ（ギヤカバーの）円筒部
３ｇ（ギヤカバーの）リブ
４冷却ファン４ａ（冷却ファンの）胴体部
４ｂ（冷却ファンの）フィン４ｃ（冷却ファンの）貫通孔
４ｄ（冷却ファンの）切り欠き部５砥石６モータ
７（モータの）ロータ７ａマグネット７ｂロータコア
８（モータの）ステータコア８ａ〜８ｆ分割コア
９（モータの）コイル１０（モータの）回転軸
１１スピンドル１２ホイルガード
１３ａ、１３ｂベアリング１４隙間
１５スピンドルケース１５ａ（スピンドルケースの）フランジ部
１５ｂ（スピンドルケースの）雄ネジ１５ｃネジ穴
１６制御回路１７電源回路
１８電源スイッチ１９電源コード２０コンデンサ
２１空気取入口２２キー２３位置検出用マグネット
２４ＦＥＴ２５カバー２６制御基板２７電源基板
２８ボルト２９配線３０ベアリングストッパ
３１ステータ押さえ３１ａ（ステータ押さえの）切り欠き部
３１ｂ（ステータ押さえの）押さえ部３２テールカバー
３３空気取入口３４排出口３５ａ、３５ｂネジボス
３６ロックピン３７ネジ３８傘歯車（第１の傘歯車）
３９傘歯車（第２の傘歯車）４０ベアリング４１ボルト
４２ネジ４３回転位置検出素子
５１ディスクグラインダ５３ギヤカバー５９空気取入口
６０ベアリングストッパ６１ステータ押さえ
６２モータハウジング８１（分割コアの）凹部
１０１ディスクグラインダ１０２モータハウジング
１０３ギヤカバー１０４テールカバー１０５砥石
１０８ハンドル１１１ロックピン１１４電源コード
１１８電源スイッチ１１９空気取入口１３２ネジ

Claims

回転軸を有するモータと、
前記モータを収容するハウジングと、
前記回転軸からの動力を先端工具を回転させるスピンドルに伝達する動力伝達機構を有する電動工具において、
前記ハウジングの内部であって、前記モータの前記先端工具側とは反対側の回転軸に冷却ファンを取り付け、
前記回転軸と前記スピンドルは、ほぼ直交する方向に配置され、
前記動力伝達機構は、前記回転軸と前記スピンドルにそれぞれ固定される傘歯車を含むことを特徴とする電動工具。
前記ハウジングは、前記モータを収容するモータハウジングと、モータハウジングの後方に接続され前記モータハウジングよりも太く形成されたテールカバーを含んで構成され、
前記冷却ファンは前記テールカバー内に収容されることを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
前記冷却ファンは、前記モータの外径よりも大きい径のファンであることを特徴とする請求項２に記載の電動工具。
前記モータはブラシレス直流モータであり、
前記ブラシレス直流モータを駆動するスイッチング素子を搭載する回路基板が前記テールカバー内に設けられることを特徴とする請求項３に記載の電動工具。
前記回路基板は、前記冷却ファンの後方に前記モータの軸方向と垂直になるように配置されることを特徴とする請求項４に記載の電動工具。
前記モータハウジングの後端付近には空気取入口が形成され、
前記テールカバーには排出口が設けられ、
前記空気取入口から取り入れられた空気は、前記モータの外壁と前記モータハウジングの間の空間を通って前記モータの前端付近まで流れて方向を変え、前記モータのステータとロータの間を流れて前記冷却ファンに流入し、
前記排出口により外部に排出されることを特徴とする請求項５に記載の電動工具。
前記テールカバーの前記排出口の後方にさらに空気取入口が形成され、
前記冷却ファンによって前記モータハウジングの前記空気取入口と前記テールカバーの前記空気取入口から空気を吸引させ、
吸引された空気にて前記モータ及び前記スイッチング素子を冷却したのち前記排出口により外部に排出されることを特徴とする請求項６に記載の電動工具。
前記モータハウジングの前端付近に空気取入口が形成され、
前記テールカバーには排出口が設けられ、
前記空気取入口から取り入れられた空気は、前記モータの外壁と前記モータハウジングの間の空間、及び、前記モータのステータとロータの間を流れて前記冷却ファンに流入し、
前記排出口により外部に排出されることを特徴とする請求項５に記載の電動工具。
回転軸を有するモータと、
前記モータを収容するハウジングと、
前記回転軸からの動力を先端工具を回転させるスピンドルに伝達する動力伝達機構を有する電動工具において、
前記ハウジングは、前記モータを収容するモータハウジングと、モータハウジングの後方に接続され前記モータハウジングよりも太く形成されたテールカバーを含んで構成され、
前記ハウジングの内部であって、前記モータの前記先端工具側とは反対側の回転軸に冷却ファンを取り付け、
前記冷却ファンは前記テールカバー内に収容されることを特徴とする電動工具。
回転軸を有するモータと、
前記モータを収容するハウジングと、
前記回転軸の一端により駆動され、先端工具を保持可能な先端工具保持部と、
前記回転軸の他端に固定される永久磁石と、
前記永久磁石と対向する位置に設けられる回転位置検出素子とを有することを特徴とする電動工具。
前記先端工具保持部はスピンドルであり、前記回転軸と前記スピンドルは、ほぼ直交する方向に配置され、
前記回転軸からの動力を前記回転軸と前記スピンドルにそれぞれ固定される傘歯車を介して前記スピンドルに伝達し、
前記回転軸を保持する軸受を有し、
前記永久磁石は、前記軸受に対して反モータ側に設けられことを特徴とする請求項１０に記載の電動工具。
回転軸を有するモータと、
前記モータを収容するハウジングと、
前記回転軸により駆動され、先端工具を保持可能な先端工具保持部と、
前記回転軸の後部を保持する軸受と、を有し、
前記回転軸に前記軸受よりも後方へと延びる延伸部を設け、
前記延伸部に永久磁石を固定し、
前記永久磁石と対向する位置に回転位置検出素子を設けたことを特徴とする電動工具。
前記先端工具保持部はスピンドルであり、前記回転軸と前記スピンドルは、ほぼ直交する方向に配置され、
前記回転軸からの動力を前記回転軸と前記スピンドルにそれぞれ固定される傘歯車を介して前記スピンドルに伝達し、
前記延伸部に、前記モータを冷却可能な冷却ファンを固定したことを特徴とする請求項１２に記載の電動工具。