WO2013161444A1 - 電動工具 - Google Patents
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- B23Q11/126—Arrangements for cooling or lubricating parts of the machine for cooling only
- B23Q11/127—Arrangements for cooling or lubricating parts of the machine for cooling only for cooling motors or spindles
Definitions
- the present invention relates to a power tool, and more particularly to a power tool that is used with a hand.
- a well-known electric tool such as a disc grinder has a housing.
- the housing has a grip on the outer peripheral surface that is used by being gripped with a hand.
- a drive motor and a cooling fan are housed in the housing.
- the drive motor generates heat to rotationally drive the spindle.
- the cooling fan is attached to a spindle that is driven to rotate, and rotates together with the spindle. The cooling fan rotates to suck air from the outside to the inside of the electric tool, and blows air to the motor to cool the motor.
- the drive motor has a magnetic force generating component that generates magnetic force.
- dust such as iron powder
- the dust can cause a decrease in the magnetic force of the magnetic force generating component.
- Techniques for removing dust from motor cooling air are conventionally known.
- the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-302467 has an intake place for sucking air from the outside to the inside of the electric power tool and a complicated air passage (labyrinth structure) provided at the intake place.
- the technology disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 2-85555 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-283255 has a dust removal filter provided at an intake location, and the dust removal filter removes dust from the air.
- the structure for removing dust makes the power tool larger or heavier. Therefore, it becomes difficult to handle the electric tool when the electric tool is used while being held by hand.
- the power tool has a device housing, a brushless motor, a cooling fan, and a dust removal structure.
- the device housing is formed with a grip and an air inlet that are gripped by the user.
- the brushless motor is built in the apparatus housing.
- the cooling fan is rotated by a brushless motor to generate motor cooling air, and air is sucked into the apparatus housing from the air inlet using the motor cooling air.
- the dust removing structure is provided between the air inlet and the brushless motor and configured to remove dust from the air in the apparatus housing.
- the cooling fan in the device housing rotates, and air is sucked into the device housing through the intake port.
- Air (motor cooling air) flows toward the brushless motor.
- a dust removal structure provided between the air inlet and the brushless motor removes dust from the air. Clean air from which dust has been removed flows toward the brushless motor.
- the brushless motor that generates heat by the rotational drive can be cooled by clean air.
- the dust removal structure is provided on the path of the wind by the cooling fan. Therefore, the dust removal structure can be provided without making the power tool relatively large or relatively heavy.
- the dust may include not only chips generated when polishing iron, stones, etc., but also wood chips, water droplets, and the like.
- the dust removal structure may have an airflow generation mechanism configured to swirl the air sucked from the air inlet in the apparatus housing and remove dust from the air by centrifugation. Therefore, the dust removal structure can remove dust from the air without a filter or the like.
- the air suction generated by the cooling fan can be reduced by the filter.
- the dust removal structure does not require a filter. Therefore, the air suction input is increased by removing the filter. Thereby, the effect
- the airflow generation mechanism may have a structure for guiding the swirling air to flow in the longitudinal direction of the device housing.
- the air can flow while swirling at a relatively long distance.
- the action of centrifugation is increased, and dust can be removed well from the air.
- the airflow generation mechanism may have a guide opening that guides and swirls the air so as to flow in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the device housing in the device housing. Thereby, the dust contained in the air can be separated from the air by centrifugation.
- the airflow generating mechanism may have a centrifuge housing provided separately from the device housing in the device housing.
- a centrifuge chamber for swirling air in the centrifuge housing may be formed. Therefore, the shape of the centrifuge housing can be changed without changing the shape of the device housing.
- the shape and internal capacity of the centrifuge chamber can be set in accordance with the amount of motor cooling air. Accordingly, a centrifuge chamber that can satisfactorily remove dust from the air can be easily formed.
- the dust removal structure may have a magnet that attracts iron. Therefore, iron powder, which is a factor for reducing the rotational driving force of the brushless motor, can be advantageously removed by the magnet. This prolongs the life of the brushless motor and the power tool.
- the power tool may have a structure that can be used for metalwork operations. Therefore, the iron powder generated in the metalwork can be effectively removed by the above features. Thus, the life of the brushless motor and the power tool is extended.
- FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG. 4.
- FIG. 1 The electric power tool shown in FIG. 1 is a disc grinder 10.
- the vertical, front-rear, left-right directions in the normal posture (use state) of the disc grinder 10 are shown.
- the lower part coincides with the direction of gravity.
- the disc grinder 10 shown in FIG. 1 can be used for metalwork work by rotating a disc-shaped grindstone B.
- the disc grinder 10 is a hand-held type and has a grip 23 that can be grasped by a hand.
- a rechargeable battery 91 serving as a power source is attached to the tool body 15 of the disc grinder 10.
- a battery mounting portion 90 is provided at the rearmost part of the tool body 15, and a rechargeable battery 91 is mounted on the battery mounting portion 90.
- the rechargeable battery 91 supplies power to the brushless motor 31.
- the disc grinder 10 incorporates an electric brushless motor 31 (drive motor) as shown in FIG.
- the brushless motor 31 outputs a rotational driving force to the gear mechanism 42 by the motor shaft 34.
- the spindle 45 is rotated by the rotational drive through the gear mechanism 42, and the grindstone B attached to the tip of the spindle 45 is rotated.
- the grindstone B is applied to the material to be polished, and the grindstone B polishes the material to be polished.
- the tool body 15 includes a device unit 20 and a gear unit 40 as shown in FIG.
- the device unit 20 forms a rear range from an intermediate range of the tool body 15.
- the gear unit 40 constitutes a front range of the tool body 15.
- the apparatus unit 20 has a substantially cylindrical shape that is long in the front-rear direction as shown in FIGS.
- the device unit 20 has a battery mounting portion 90 at the rearmost portion.
- a gear unit 40 is disposed in front of the device unit 20.
- a gear unit 40 may be disposed in front of the device unit 20.
- the battery mounting portion 90 has a connection structure that can be electrically and mechanically connected to the rechargeable battery 91.
- the connection structure has an appropriate shape that can be mounted by sliding the rechargeable battery 91.
- the rechargeable battery 91 can be charged with a dedicated charger.
- the device unit 20 includes a device housing 21 that forms the exterior of the tool body 15 as shown in FIG.
- the device housing 21 houses various devices.
- the device housing 21 has a substantially cylindrical shape and includes two resin-made halved parts.
- a grip 23 is formed on the outer periphery of the device housing 21 as shown in FIG.
- the grip 23 has a substantially cylindrical grip shape that is easy for a user to hold. The grip 23 is gripped by the user when using or carrying the disc grinder 10.
- the rear portion of the device housing 21 has a shape that gradually expands according to the shape of the battery mounting portion 90 as shown in FIG.
- the front portion of the device housing 21 has a shape that gradually expands so that the gear unit 40 can be disposed.
- a slide switch 29 for operating the disc grinder 10 is provided at the front of the device housing 21.
- the slide switch 29 is exposed to the outside so that the user can operate it while holding the grip 23.
- the slide switch 29 switches the driving of the brushless motor 31 between on and off by sliding in the front-rear direction.
- the slide switch 29 is provided with a lock mechanism that locks the switch-on state.
- a controller 50, a motor unit 30, and a dust removal structure 60 are disposed inside the apparatus housing 21.
- An intake port 25 is provided at the rear of the device housing 21.
- the intake port 25 has a large number of arranged opening shapes. The opening shape allows the outside and the inside of the device unit 20 to communicate and allows air to be sucked from the outside to the inside of the device unit 20.
- a controller 50 is disposed in the apparatus housing 21.
- the controller 50 is supported by housing ribs 27 that protrude inward from the inner peripheral surface of the device housing 21.
- the controller 50 can communicate with the rechargeable battery 91 attached to the battery attachment unit 90.
- the controller 50 controls the amount of power from the rechargeable battery 91 to the brushless motor 31.
- the controller 50 can appropriately control the amount of power in view of the storage state of the rechargeable battery 91 and the rotation of the brushless motor 31.
- a motor unit 30 is housed in the front portion of the device housing 21 as shown in FIG.
- the motor unit 30 includes a brushless motor 31 and a cooling fan 37.
- the brushless motor 31 is a motor that does not have a commutator, and has a stator (stator) 32 disposed on the outside and a rotor (rotor) 33 disposed on the center side.
- the stator 32 is fixed to the device housing 21.
- the stator 32 is excited by electric power supplied from the controller 50.
- the rotor 33 has a permanent magnet.
- a motor shaft 34 that extends in the front-rear direction along the central axis of the stator 32 is attached to the rotor 33. The motor shaft 34 rotates together with the rotor 33.
- the motor shaft 34 is rotatably supported by bearings 35 and 36 at the front and rear positions of the stator 32.
- the bearing 35 is fixed to the device housing 21, and the bearing 36 is fixed to the gear housing 41.
- the stator 32 changes the magnetic flux direction by three-phase excitation control. Excitation of the stator 32 is controlled by the controller 50. Thereby, the rotor 33 of the permanent magnet disposed at the center of the stator 32 rotates.
- a cooling fan 37 is provided at the front of the motor shaft 34 as shown in FIG.
- the cooling fan 37 is a sirocco fan or a centrifugal fan.
- the cooling fan 37 includes a fan housing 38 fixed to the apparatus housing 21 and a fan body 39 that rotates integrally with the motor shaft 34.
- the fan body 39 rotates to send air from the rear side to the front side, and sucks outside air from the outside to the inside of the device housing 21 through the air inlet 25.
- the fan body 39 generates motor cooling air that cools the brushless motor 31 (stator 32), and exhausts the motor shaft 34 in the centrifugal direction.
- the motor cooling air is exhausted from the inside of the gear housing 41 to the outside through an exhaust port 49 provided in the gear housing 41.
- the gear unit 40 is disposed in the front part of the device unit 20.
- the gear unit 40 includes a gear housing 41, a gear mechanism 42, and a spindle 45.
- the gear housing 41 is made of metal and includes a gear mechanism 42 and the like.
- the gear housing 41 supports a bearing 36 and bearings 46 and 47 that rotatably support the spindle 45.
- the gear mechanism 42 has a drive gear 43 and a driven gear 44 that mesh with each other.
- the drive gear 43 is a bevel gear and is attached to the tip of the motor shaft 34.
- the driven gear 44 is a bevel gear and is attached to the proximal end of the spindle 45.
- the gear mechanism 42 converts the rotation of the spindle 45 into the rotation of the motor shaft 34 orthogonal to the rotation.
- the gear mechanism 42 decelerates the number of rotations and transmits it from the spindle 45 to the motor shaft 34.
- a cover body 48 that covers the rear half of the grindstone B is provided at the lower portion of the gear housing 41.
- the gear housing 41 is provided with an exhaust port 49.
- a rechargeable battery 91 and a slide switch 29 are electrically connected to the controller 50.
- a brushless motor 31 is also electrically connected to the controller 50.
- the brushless motor 31 has a stator 32 having a three-phase excitation coil.
- the controller 50 includes an electronic switch circuit 51 and a microcomputer 56.
- the microcomputer 56 is electrically connected to the slide switch 29 as shown in FIG.
- the microcomputer 56 issues a signal to the electronic switch circuit 51 when the slide switch 29 is on.
- the electronic switch circuit 51 has six FETs (Field-effect-transistors) Q1 to Q6 corresponding to the exciting coils.
- the FETs Q1 to Q6 are turned ON / OFF based on a command from the microcomputer 56.
- each excitation coil and the rechargeable battery 91 are sequentially switched between electrical connection and disconnection, and power is sequentially supplied to the excitation coil.
- the exciting coil is sequentially excited and the rotor 33 rotates. Therefore, the controller 50 controls the excitation of the stator 32 by changing the magnetic flux direction of the stator 32.
- the FET Q7 is controlled by the microcomputer 56, and the electronic switch circuit 51 is grounded.
- the controller 50 has detection circuits 52-55 as shown in FIG.
- the first voltage detection circuit 52 is provided between the rechargeable battery 91 and the electronic switch circuit 51.
- the first voltage detection circuit 52 detects the voltage of power supplied from the rechargeable battery 91 and sends a detection signal to the microcomputer 56.
- the microcomputer 56 checks whether or not the voltage of power supplied from the rechargeable battery 91 is a desired voltage.
- the current detection circuit 53 is provided between the FET Q7 and the ground as shown in FIG.
- the current detection circuit 53 detects the current after exciting the stator 32 and sends a detection signal to the microcomputer 56.
- the microcomputer 56 checks whether or not the current is a desired current.
- the second voltage detection circuit 54 is connected to the electronic switch circuit 51.
- the second voltage detection circuit 54 detects the voltage after exciting the stator 32 and sends a detection signal to the microcomputer 56.
- the microcomputer 56 checks whether the voltage is a desired voltage.
- a rotor position detection circuit 55 is connected to the brushless motor 31.
- the rotor position detection circuit 55 detects the rotational position of the rotor 33 and sends a detection signal to the microcomputer 56. Thereby, the microcomputer 56 knows the rotation state of the brushless motor 31.
- the microcomputer 56 includes a gate drive signal generation circuit 57, an overcurrent detection circuit 58, and a Q7 failure determination circuit 59 as shown in FIG.
- the gate drive signal generation circuit 57 transmits a control signal to the FETs Q1 to Q7, and switches the FETs Q1 to Q7 on and off.
- the overcurrent detection circuit 58 detects whether the current after excitation of the stator 32 is an overcurrent based on a signal from the current detection circuit 53. If the current is an overcurrent, a signal is sent to the gate drive signal generation circuit 57.
- the Q7 failure determination circuit 59 determines whether or not the FET Q7 has failed based on the signal from the second voltage detection circuit 54.
- the Q7 failure determination circuit 59 collates the signal sent from the second voltage detection circuit 54 with another signal, and determines whether or not the condition that the FET Q7 is short-circuited is satisfied. When the condition that the FET Q7 is short-circuited is satisfied, the Q7 failure determination circuit 59 determines that the FET Q7 is defective and transmits a signal to the electronic switch circuit 51.
- the electronic switch circuit 51 and the FET Q7 are connected in series as shown in FIG.
- the electronic switch circuit 51 fails, the electronic switch circuit 51 is de-energized by operating the FET Q7. Accordingly, when the slide switch 29 is locked on by the on-state lock mechanism, the electronic switch circuit 51 can be turned off particularly advantageously.
- the dust removal structure 60 is provided inside the device housing 21.
- the dust removal structure 60 is located between the air inlet 25 and the brushless motor 31 and is located upstream of the brushless motor 31.
- the dust removal structure 60 removes dust from the air sucked from the intake port 25.
- the dust removal structure 60 includes a first airflow generation mechanism 61 as shown in FIG.
- the first airflow generation mechanism 61 has a cyclone structure that swirls air within the device housing 21.
- the first airflow generation mechanism 61 includes a turning guide structure 62 and a partition wall structure 66 that guide the air sucked from the air inlet 25. In FIG. 2, only half of the partition structure 66 is shown in order to make the shape of the turning guide structure 62 easier to see.
- the turning guide structure 62 has a shape like an axial fan, for example, and is fixed to the device housing 21.
- the turning guide structure 62 includes an outer peripheral support wall 63, a plurality of (for example, four) fixed blades 64, and a connecting shaft body 65.
- the outer peripheral support wall 63 has a substantially cylindrical shape.
- the outer peripheral support wall 63 is fixed to the device housing 21 located outside.
- the fixed wing 64 is located on the center side of the outer peripheral support wall 63.
- the outer edge portion of the fixed wing 64 is fixed to the outer peripheral support wall 63.
- the other end of the fixed wing 64 is fixed to the connecting shaft 65.
- the fixed wing 64 extends in the radial direction and is inclined with respect to the front-rear direction.
- the connecting shaft body 65 extends in the axial direction at the center of the turning guide structure 62.
- the partition wall structure 66 is positioned on the front side of the turning guide structure 62, and a space is formed between the partition wall structure 66 and the turning guide structure 62.
- the partition wall structure 66 has a cylindrical partition wall 67.
- the partition wall 67 is supported by the device housing 21 by a connecting rib 68 protruding inward from the device housing 21.
- the connecting rib 68 forms a space between the partition wall 67 and the device housing 21.
- the connecting rib 68 defines the motor unit 30 in the device housing 21.
- the disc grinder 10 can be used by gripping the grip 23 of the device housing 21 by hand as shown in FIG.
- the cooling fan 37 in the device housing 21 rotates, and air is sucked into the device housing 21 through the intake port 25.
- Air (motor cooling air) flows toward the brushless motor 31.
- a dust removal structure 60 provided between the air inlet 25 and the brushless motor 31 removes dust from the air. Clean air from which dust has been removed flows toward the brushless motor 31.
- the brushless motor 31 that has generated heat by the rotational drive can be cooled by clean air.
- the dust removal structure 60 is provided on the wind path by the cooling fan 37. Therefore, the dust removal structure 60 can be provided without making the disc grinder 10 relatively large or relatively heavy. Thus, the disc grinder 10 is easy to use by grasping with a hand.
- the dust removal structure 60 can remove dust from the air that cools the brushless motor 31.
- the dust removal structure 60 includes a first airflow generation mechanism 61 as shown in FIG.
- the first airflow generation mechanism 61 can swirl the air sucked from the air inlet 25 and remove dust from the air by centrifugation. Therefore, the dust removal structure 60 can remove dust from the air without a filter or the like.
- the suction force of air generated by the cooling fan 37 can be reduced by the filter.
- the dust removal structure 60 does not require a filter. Therefore, the air suction input is increased by removing the filter. Thereby, the effect
- the first airflow generation mechanism 61 includes a turning guide structure 62 and a partition wall structure 66 as shown in FIG.
- the turning guide structure 62 turns air.
- the partition structure 66 guides the air swirled in the device housing 21 in the longitudinal direction of the grip 23. Therefore, the air can flow while swirling at a relatively long distance. Thus, the action of centrifugation is increased, and dust can be removed well from the air. Dust can be mixed into the air sucked from the air inlet 25 when the disc grinder 10 is used for metalwork work. The dust can be a factor that reduces the rotational driving force of the brushless motor 31. Therefore, the life of the brushless motor 31 can be extended by removing the dust.
- the electric tool may be a disc grinder 10A shown in FIGS. 4 and 5 instead of the disc grinder 10 shown in FIGS. 1-3.
- the disc grinder 10A has a dust removal structure 70 shown in FIGS. 4 and 5 instead of the dust removal structure 60 shown in FIGS. 1-3.
- the dust removal structure 70 is disposed between the air inlet 25 and the brushless motor 31 and has a second airflow generation mechanism 71.
- the second air flow generation mechanism 71 has a cyclone structure 72 and a dust collection box 79 as shown in FIGS.
- the cyclone structure 72 and the dust collection box 79 are integrated and fixed to the device housing 21.
- the cyclone structure 72 swirls the air sucked from the intake port 25 within the device housing 21.
- the cyclone structure 72 can be configured in substantially the same manner as a widely used cyclone structure.
- the cyclone structure 72 includes a cyclone cylinder 73 (centrifugal housing) and a cooling air introduction cylinder 77 as shown in FIGS.
- the cyclone cylinder 73 is substantially conical or cylindrical.
- the cyclone cylinder 73 forms a centrifugal separation chamber 74 that generates a swirling airflow in the apparatus housing 21.
- the cyclone cylinder 73 constitutes a housing structure within the device housing 21.
- a guide opening 75 is provided on the circumferential surface of the cyclone cylinder 73.
- the guide opening 75 introduces air sucked from the intake port 25 into the cyclone cylinder 73.
- the guide opening 75 extends air in a direction intersecting the longitudinal direction of the grip.
- the air flows outside the cyclone cylinder 73 from the air inlet 25 to the guide opening 75 in the longitudinal direction of the grip.
- the guide opening 75 takes in air from outside the cyclone cylinder 73 and blows it into the cyclone cylinder 73.
- Air swirls in the centrifuge chamber 74, and dust is removed from the air by centrifugation.
- Air is sent from the centrifugal separation chamber 74 through the cooling air introduction cylinder 77 to the brushless motor 31 as motor cooling air.
- the cooling air introduction cylinder 77 has an inner diameter that expands toward the brushless motor 31.
- a dust collection box 79 is provided at the rear of the cyclone cylinder 73.
- the dust collection box 79 collects the dust separated in the centrifuge chamber 74.
- the dust includes, for example, chips, wood chips, water droplets and the like generated when polishing iron or stone.
- the guide opening 75 guides air so as to flow in a direction crossing the longitudinal direction of the grip as shown in FIGS.
- the guide opening 75 guides air so as to flow in a direction in contact with the inner peripheral surface of the centrifuge chamber 74. Thereby, air swirls along the inner peripheral surface of the centrifuge chamber, and dust contained in the air can be separated from the air by centrifugation.
- the cyclone cylinder 73 is a separate member from the device housing 21 as shown in FIGS. Therefore, the shape of the cyclone cylinder 73 can be changed without changing the shape of the device housing 21.
- the shape and internal capacity of the centrifuge chamber 74 can be set in accordance with the amount of motor cooling air. Therefore, the centrifuge chamber 74 for obtaining a good centrifuge can be easily formed, and dust can be well removed from the air. Therefore, the centrifuge chamber 74 that can satisfactorily remove dust from the air can be easily formed.
- the electric tool may be a disc grinder 10, 10A shown in FIGS. 1 and 4, or a shear, a cutter, a multi tool, or the like. These electric tools preferably have a grip that is gripped by a hand during use and an electric brushless motor as a drive source.
- the electric tool may have airflow generation mechanisms 61 and 71 as a dust removal structure, or may have another airflow generation mechanism that performs a centrifugal separation function.
- the dust removal structure may include a magnet that attracts iron and attracts iron powder.
- the magnet can be provided in a place where iron powder is likely to gather, preferably by centrifugation. When the magnet attracts the iron powder, the iron powder, which is a factor for reducing the rotational driving force of the brushless motor 31, can be advantageously removed. Thereby, the lifetime of the brushless motor 31 and the electric tool is extended.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Portable Power Tools In General (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Abstract
電動工具(10)は、装置ハウジング(21)とブラシレスモータ(31)と冷却ファン(37)と除塵構造(60)を有する。装置ハウジング(21)は、使用者に把持されかつ吸気口(25)が形成される。ブラシレスモータ(31)は、装置ハウジング(21)に内装される。冷却ファン(37)は、ブラシレスモータ(31)によって回転してモータ冷却風を生じかつモータ冷却風を利用して吸気口(25)から空気を装置ハウジング(21)内に吸入する。除塵構造(60)は、吸気口(25)とブラシレスモータ(31)の間に設けられて装置ハウジング(21)内にて空気から粉塵を除去するように構成される。
Description
本発明は、電動工具に関し、詳しくは手で握って使用される電動工具に関する。
広く知られた電動工具、例えばディスクグラインダは、ハウジングを有する。ハウジングは、手で握って使用されるグリップを外周面に有する。ハウジングに駆動モータと冷却ファンが内装される。駆動モータは、スピンドルを回転駆動するために発熱する。冷却ファンは、回転駆動するスピンドルに取付けられてスピンドルと一体に回転する。冷却ファンは、回転して電動工具の外部から内部に空気を吸引し、モータに風を当ててモータを冷却する。
駆動モータは、磁力を発生する磁力発生部品を有する。駆動モータに当てられる風に鉄粉等の粉塵が混入している場合、粉塵が磁力発生部品の磁力を低下させる原因になり得る。モータ冷却風から粉塵を除去する技術が従来知られている。特開2008-302467号公報に開示の技術は、電動工具の外部から内部に空気を吸引する吸気場所と、吸気場所に設けられた複雑化された通気路(ラビリンス構造)を有する。実開平2-85555号公報および特開2002-283255号公報に開示された技術は、吸気場所に設けられた除塵フィルタを有し、除塵フィルタが空気から粉塵を除去する。しかし粉塵を除去する構造は、電動工具を大きくあるいは重くする。そのため電動工具を手で握って使用する場合に電動工具が扱い難くなる。
したがって従来、駆動モータを冷却する空気(風)から粉塵を除去しかつ手で握って使用しやすい電動工具が必要とされている。
本発明の1つの特徴によると、電動工具は、装置ハウジングとブラシレスモータと冷却ファンと除塵構造を有する。装置ハウジングは、使用者に把持されるグリップと吸気口が形成される。ブラシレスモータは、装置ハウジングに内装される。冷却ファンは、ブラシレスモータによって回転してモータ冷却風を生じかつモータ冷却風を利用して吸気口から空気を装置ハウジング内に吸入する。除塵構造は、吸気口とブラシレスモータの間に設けられて装置ハウジング内にて空気から粉塵を除去するように構成される。
したがって電動工具は、使用者に把持されて使用され得る。装置ハウジング内の冷却ファンが回転し、吸気口を通って装置ハウジング内に空気が吸入される。空気(モータ冷却風)がブラシレスモータに向けて流れる。吸気口とブラシレスモータの間に設けられた除塵構造が空気から粉塵を除去する。粉塵が除去された綺麗な空気がブラシレスモータに向けて流れる。回転駆動によって発熱したブラシレスモータが綺麗な空気によって冷却され得る。除塵構造は、冷却ファンによる風の通り道に設けられる。そのため除塵構造は、電動工具を比較的大きくすることなく、あるいは比較的重くすることなく設けられ得る。かくして電動工具は、手で握って使用しやすい構造を得やすい。なお粉塵には、鉄、石等を研磨する際に生じる切り粉のみならず、木屑、水滴等も含まれ得る。
他の特徴によると除塵構造は、吸気口から吸引された空気を装置ハウジング内において旋回させて遠心分離によって空気から粉塵を除去するように構成された気流発生機構を有し得る。したがって除塵構造は、フィルタ等なしで空気から粉塵を除去し得る。冷却ファンが生じる空気の吸引力は、フィルタによって低下され得る。しかし除塵構造は、フィルタを必要としない。したがってフィルタを除くことで空気の吸入力が大きくなる。これにより遠心分離の作用が大きくなり、空気から粉塵を効果的に除去できる。また風量が十分に大きくなり、ブラシレスモータを十分に冷却もできる。
他の特徴によると気流発生機構は、旋回する空気を装置ハウジングの長手方向に流れるようにガイドする構造を有し得る。これにより空気は、比較的長い距離において旋回しつつ流れ得る。かくして遠心分離の作用が大きくなり、空気から粉塵が良好に除去され得る。
他の特徴によると気流発生機構は、装置ハウジング内において装置ハウジングの長手方向に対して直交する方向に流れるように空気をガイドして旋回させるガイド開口部を有し得る。これにより空気に含まれる粉塵が遠心分離によって空気から分離され得る。
他の特徴によると気流発生機構は、装置ハウジング内において装置ハウジングと別に設けられる遠心分離用ハウジングを有し得る。遠心分離用ハウジング内に空気を旋回させる遠心分離室が形成され得る。そのため装置ハウジングの形状を変えることなく、遠心分離用ハウジングの形状を変更できる。遠心分離用ハウジングの形状を変更することで、モータ冷却風の風量等に応じた遠心分離室の形状および内部容量を設定できる。したがって空気から粉塵を良好に除去し得る遠心分離室を容易に形成できる。
他の特徴によると除塵構造は、鉄を吸引する磁石を有し得る。したがってブラシレスモータの回転駆動力を下げる要因である鉄粉が磁石によって有利に除去され得る。これによりブラシレスモータおよび電動工具の寿命が長くなる。
他の特徴によると電動工具は金工作業に利用可能な構造を有し得る。したがって金工作業において生じる鉄粉が上記特徴によって効果的に除去され得る。かくしてブラシレスモータおよび電動工具の寿命が長くなる。
本発明の電動工具の1つの実施形態を図1~3を参照して説明する。図1に示す電動工具は、ディスクグラインダ10である。図中には、ディスクグラインダ10の常用姿勢(使用状態)における上下前後左右の各方向が示される。下方は、重力方向と一致する。
図1に示すディスクグラインダ10は、円盤型の砥石Bを回転させ、金工作業に利用され得る。ディスクグラインダ10は、手持ち式であって手で握られるグリップ23を有する。ディスクグラインダ10の工具本体15には、電源となる充電式バッテリ91が装着される。工具本体15の最後部にバッテリ装着部90が設けられ、バッテリ装着部90に充電式バッテリ91が装着される。充電式バッテリ91は、ブラシレスモータ31に電力供給する。
ディスクグラインダ10は、図1に示すように電動式のブラシレスモータ31(駆動モータ)を内蔵する。ブラシレスモータ31は、モータ軸34によってギヤ機構42に回転駆動力を出力する。ギヤ機構42を経てスピンドル45が回転駆動によって回転し、スピンドル45の先端に取付けられた砥石Bが回転する。砥石Bが被研磨材に当てられて砥石Bが被研磨材を研磨する。
工具本体15は、図1に示すように装置ユニット20とギヤユニット40を備える。装置ユニット20は、工具本体15の中間範囲から後部範囲を構成する。ギヤユニット40は、工具本体15の前部範囲を構成する。
装置ユニット20は、図1,2に示すように前後方向に長い略円柱形状である。装置ユニット20は、最後部にバッテリ装着部90を有する。装置ユニット20の前部にギヤユニット40が配設される。装置ユニット20の前部にギヤユニット40が配設され得る。バッテリ装着部90は、充電式バッテリ91と電気的および機械的に接続できる接続構造を有する。接続構造は、充電式バッテリ91をスライドすることで装着できる適宜形状を有する。充電式バッテリ91は、専用の充電器にて充電され得る。
装置ユニット20は、図1に示すように工具本体15の外装をなす装置ハウジング21を備える。装置ハウジング21は、各種の装置を内装する。装置ハウジング21は、略円筒形状であり、2つの樹脂製の半割り部品を有する。装置ハウジング21の外周には、図2に示すようにグリップ23が形成される。グリップ23は、ユーザが手握りし易い略円柱形状のグリップ形状を有する。グリップ23は、ディスクグラインダ10を使用する際あるいは持ち運ぶ際に使用者によって手で握られる。
装置ハウジング21の後部は、図1に示すようにバッテリ装着部90の形状に応じて次第に拡がる形状を有する。装置ハウジング21の前部は、ギヤユニット40が配設可能となるように次第に拡がる形状を有する。装置ハウジング21の前部にディスクグラインダ10を操作するためのスライドスイッチ29が設けられる。スライドスイッチ29は、ユーザがグリップ23を握った状態で操作できるように外部に露出される。スライドスイッチ29は、前後方向にスライドすることでブラシレスモータ31の駆動をオンとオフに切替える。スライドスイッチ29には、スイッチオン状態をロックするロック機構が設けられる。
図1に示すように装置ハウジング21の内部にコントローラ50とモータユニット30と除塵構造60が配設される。装置ハウジング21の後部に吸気口25が設けられる。吸気口25は、多数の並べられた開口形状を有する。開口形状は、装置ユニット20の外部と内部を連通し、装置ユニット20の外部から内部へ空気が吸入されることを許容する。
図1に示すように装置ハウジング21内にコントローラ50が配置される。コントローラ50は、装置ハウジング21の内周面から内側に突出するハウジングリブ27にて支持される。コントローラ50は、バッテリ装着部90に装着された充電式バッテリ91と通信可能である。コントローラ50は、充電式バッテリ91からブラシレスモータ31への電力量を制御する。好ましくは、コントローラ50は、充電式バッテリ91の蓄電状態とブラシレスモータ31の回転を鑑みて電力量を適宜制御し得る。
装置ハウジング21の前部には、図1に示すようにモータユニット30が内装される。モータユニット30は、ブラシレスモータ31と冷却ファン37を備える。ブラシレスモータ31は、整流子を有しないモータであり、外側に配されるステータ(固定子)32と中心側に配されるロータ(回転子)33を有する。ステータ32は、装置ハウジング21に固定される。ステータ32は、コントローラ50から供給された電力によって励磁される。ロータ33は、永久磁石を有する。ロータ33には、ステータ32の中心軸線で前後方向に延びるモータ軸34が取付けられる。モータ軸34は、ロータ33とともに一体に回転する。モータ軸34は、ステータ32の前後位置においてベアリング35,36によって回転可能に支持される。ベアリング35は、装置ハウジング21に固定され、ベアリング36はギヤハウジング41に固定される。ステータ32は、三相式の励磁制御により磁束方向を変化させる。ステータ32の励磁は、コントローラ50によって制御される。これによりステータ32の中心に配置される永久磁石のロータ33が回転する。
モータ軸34の前部には、図1に示すように冷却ファン37が設けられる。冷却ファン37は、シロッコファンあるいは遠心式ファンである。冷却ファン37は、装置ハウジング21に固定されるファンハウジング38と、モータ軸34と一体回転するファン本体39を備える。ファン本体39は、回転することで後側から前側へ空気を送り、吸気口25を通じて装置ハウジング21の外部から内部に外気を吸引する。ファン本体39は、ブラシレスモータ31(ステータ32)を冷却するモータ冷却風を発生し、モータ軸34の遠心方向に排気する。モータ冷却風は、ギヤハウジング41に設けられた排気口49を通じてギヤハウジング41の内部から外部に排気される。
モータ軸34の回転駆動力は、図1に示すようにギヤユニット40のギヤ機構42に伝達される。ギヤユニット40は、装置ユニット20の前部に配設される。ギヤユニット40は、ギヤハウジング41とギヤ機構42とスピンドル45を備える。ギヤハウジング41は、金属製であってギヤ機構42等を内装する。ギヤハウジング41は、ベアリング36と、スピンドル45を回転可能に支持するベアリング46,47を支持する。
ギヤ機構42は、相互に噛合う駆動ギヤ43と従動ギヤ44を有する。駆動ギヤ43は、ベベルギヤであって、モータ軸34の先端に取付けられる。従動ギヤ44は、ベベルギヤであって、スピンドル45の基端に取付けられる。ギヤ機構42は、スピンドル45の回転を該回転に直交するモータ軸34の回転に変換する。ギヤ機構42は、回転数を減速してスピンドル45からモータ軸34へ伝える。ギヤハウジング41の下部には、砥石Bの後ろ半分を覆うカバー体48が設けられる。ギヤハウジング41には排気口49が設けられる。
図3に示すようにコントローラ50には充電式バッテリ91とスライドスイッチ29が電気的に接続される。コントローラ50にはブラシレスモータ31も電気的に接続される。ブラシレスモータ31は、三相式の励磁コイルを備えるステータ32を有する。コントローラ50は、電子スイッチ回路51とマイコン56を有する。
マイコン56は、図3に示すようにスライドスイッチ29と電気的に接続される。スライドスイッチ29がオンに位置する際にマイコン56が電子スイッチ回路51に信号を発する。電子スイッチ回路51は、励磁コイルに対応する6つのFET(Field effect transistor)Q1~Q6を有する。FETQ1~Q6は、マイコン56の指令に基づいてON・OFFされる。これにより各励磁コイルと充電式バッテリ91が順次電気的に接続・非接続に切り替えられ、励磁コイルに順次電力が供給される。励磁コイルが順次励磁されてロータ33が回転する。したがってコントローラ50は、ステータ32の磁束方向を変化させることでステータ32の励磁を制御する。ステータ32を励磁した後、FETQ7がマイコン56によって制御されて電子スイッチ回路51がアースされる。
コントローラ50は、図3に示すように検出回路52-55を有する。第1電圧検出回路52は、充電式バッテリ91と電子スイッチ回路51の間に設けられる。第1電圧検出回路52は、充電式バッテリ91から供給される電力の電圧を検出し、検出信号をマイコン56に送る。マイコン56が充電式バッテリ91から供給される電力の電圧が所望の電圧であるか否かを検査する。
電流検出回路53は、図3に示すようにFETQ7と、アースの間に設けられる。電流検出回路53は、ステータ32を励磁した後の電流を検出し、検出信号をマイコン56に送る。マイコン56は、電流が所望の電流であるか否かを検査する。第2電圧検出回路54は、電子スイッチ回路51に接続される。第2電圧検出回路54は、ステータ32を励磁した後の電圧を検出し、検出信号をマイコン56に送る。マイコン56は、電圧が所望の電圧であるか否かを検査する。ロータ位置検出回路55がブラシレスモータ31に接続される。ロータ位置検出回路55は、ロータ33の回転位置を検出し、検出信号をマイコン56に送る。これによりマイコン56がブラシレスモータ31の回転状態を知る。
マイコン56は、図3に示すようにゲート駆動信号生成回路57と過電流検出回路58とQ7故障判定回路59を有する。ゲート駆動信号生成回路57は、FETQ1~Q7に制御信号を送信し、FETQ1~Q7をオンオフに切り替える。過電流検出回路58は、電流検出回路53からの信号に基づきステータ32の励磁した後の電流が過電流か否か検出する。電流が過電流となっている場合、信号をゲート駆動信号生成回路57に送る。Q7故障判定回路59は、第2電圧検出回路54からの信号に基づきFETQ7が故障していないかを判定する。具体的には、Q7故障判定回路59は、第2電圧検出回路54から送られる信号と他の信号を照合し、FETQ7がショートしている条件を満たしていないかを判定する。FETQ7がショートしている条件を満たしている場合、Q7故障判定回路59は、FETQ7が故障であると判定し、信号を電子スイッチ回路51に送信する。
電子スイッチ回路51とFETQ7は、図3に示すように直列に接続される。電子スイッチ回路51が故障した場合、FETQ7を操作することにより電子スイッチ回路51の通電が切断される。したがってオン状態ロック機構によってスライドスイッチ29がオンにロックされた場合において特に有利に電子スイッチ回路51の通電を切断し得る。
図1に示すように除塵構造60は、装置ハウジング21の内部に設けられる。除塵構造60は、吸気口25とブラシレスモータ31の間に位置し、ブラシレスモータ31の上流側に位置する。除塵構造60は、吸気口25から吸引された空気から粉塵を除去する。
除塵構造60は、図2に示すように第1気流発生機構61を備える。第1気流発生機構61は、装置ハウジング21内で空気を旋回させるサイクロン構造を有する。第1気流発生機構61は、吸気口25から吸引された空気をガイドする旋回ガイド構造62と隔壁構造66を備える。図2において隔壁構造66は、旋回ガイド構造62の形状を見え易くするためその半分のみが示される。
旋回ガイド構造62は、図2に示すように例えば軸流ファンのような形状を有し、装置ハウジング21に固定される。旋回ガイド構造62は、外周支持壁63と複数(例えば4つ)の固定羽体64と連結軸体65を備える。外周支持壁63は、略円筒形状である。外周支持壁63は、外側に位置する装置ハウジング21に固定される。固定羽体64は、外周支持壁63の中心側に位置する。固定羽体64の外縁部が外周支持壁63に固定される。固定羽体64の他端が連結軸体65に固定される。固定羽体64は、径方向に延出しかつ前後方向に対して傾斜する。連結軸体65は、旋回ガイド構造62の中心において軸方向に延出する。
隔壁構造66は、図2に示すように旋回ガイド構造62の前側に位置し、隔壁構造66と旋回ガイド構造62の間に空間が形成される。隔壁構造66は、円筒形状の隔壁67を有する。隔壁67は、装置ハウジング21から内側に突出する連結リブ68によって装置ハウジング21に支持される。連結リブ68は、隔壁67と装置ハウジング21の間に空間を形成する。連結リブ68は、装置ハウジング21内にてモータユニット30を区画する。
図1,2に示すように冷却ファン37が回転すると、空気が吸気口25を通って装置ハウジング21の外部から内部に吸引される。空気は、旋回ガイド構造62を通過する際に固定羽体64によってガイドされる。これにより空気が旋回しつつ後から前へ流れる。旋回した空気は、隔壁構造66によってより効果的に旋回する。これにより旋回気流(サイクロン風)が生じ、空気に含まれた粉塵が遠心分離によって除去される。旋回気流は、装置ハウジング21内にて長手方向に流れ、ブラシレスモータ31に向けて流れる。
上述するようにディスクグラインダ10は、図1に示すように装置ハウジング21のグリップ23が手で握られることで使用され得る。装置ハウジング21内の冷却ファン37が回転し、吸気口25を通って装置ハウジング21内に空気が吸入される。空気(モータ冷却風)がブラシレスモータ31に向けて流れる。吸気口25とブラシレスモータ31の間に設けられた除塵構造60が空気から粉塵を除去する。粉塵が除去された綺麗な空気がブラシレスモータ31に向けて流れる。回転駆動によって発熱したブラシレスモータ31が綺麗な空気によって冷却され得る。
したがって除塵構造60は、冷却ファン37による風の通り道に設けられる。そのため除塵構造60は、ディスクグラインダ10を比較的大きくすることなく、あるいは比較的重くすることなく設けられ得る。かくしてディスクグラインダ10は、手で握って使用されやすい。除塵構造60は、ブラシレスモータ31を冷却する空気から粉塵を除去し得る。
除塵構造60は、図2に示すように第1気流発生機構61を備える。第1気流発生機構61は、吸気口25から吸引された空気を旋回させ、遠心分離によって空気から粉塵を除去し得る。したがって除塵構造60は、フィルタ等なしで空気から粉塵を除去できる。冷却ファン37が生じる空気の吸引力は、フィルタによって低下され得る。しかし除塵構造60は、フィルタを必要としない。したがってフィルタを除くことで空気の吸入力が大きくなる。これにより遠心分離の作用が大きくなり、空気から粉塵を効果的に除去できる。また風量が十分に大きくなり、ブラシレスモータ31を十分に冷却もできる。
第1気流発生機構61は、図1に示すように旋回ガイド構造62と隔壁構造66を備える。旋回ガイド構造62は、空気を旋回させる。隔壁構造66は、装置ハウジング21内で旋回した空気をグリップ23の長手方向にガイドする。そのため空気は、比較的長い距離において旋回しつつ流れ得る。かくして遠心分離の作用が大きくなり、空気から粉塵が良好に除去され得る。粉塵は、ディスクグラインダ10が金工作業に利用された際に吸気口25から吸引された空気に混入し得る。該粉塵は、ブラシレスモータ31の回転駆動力を下げる要因になり得る。そのため粉塵を除去することによってブラシレスモータ31の寿命を長くすることができる。
本発明の形態を上記構造を参照して説明したが、本発明の目的を逸脱せずに多くの交代、改良、変更が可能であることは当業者であれば明らかである。したがって本発明の形態は、添付された請求項の精神と目的を逸脱しない全ての交代、改良、変更を含み得る。例えば本発明の形態は、前記特別な構造に限定されず、下記のように変更が可能である。
電動工具は、図1-3に示すディスクグラインダ10に代えて図4,5に示すディスクグラインダ10Aであっても良い。ディスクグラインダ10Aは、図1-3に示す除塵構造60に代えて図4,5に示す除塵構造70を有する。除塵構造70は、吸気口25とブラシレスモータ31の間に配設され、第2気流発生機構71を有する。
第2気流発生機構71は、図4,5に示すようにサイクロン構造72と集塵ボックス79を有する。サイクロン構造72と集塵ボックス79は、一体化されて装置ハウジング21に固定される。サイクロン構造72は、吸気口25から吸引された空気を装置ハウジング21内で旋回させる。例えばサイクロン構造72は、広く利用されるサイクロン構造と略同様に構成され得る。
サイクロン構造72は、図4,5に示すようにサイクロン筒体73(遠心分離用ハウジング)と冷却風導入筒体77を備える。サイクロン筒体73は、略円錐形状あるいは筒形状である。サイクロン筒体73は、装置ハウジング21内で旋回気流を発生させる遠心分離室74を形成する。サイクロン筒体73は、装置ハウジング21内にてハウジング構造を構成する。サイクロン筒体73の周面にガイド開口部75が設けられる。ガイド開口部75は、吸気口25から吸引された空気をサイクロン筒体73に導入する。ガイド開口部75は、空気をグリップの長手軸方向と交差する方向に延出する。
空気は、図4,5に示すように吸気口25からガイド開口部75までグリップの長手方向に向けてサイクロン筒体73の外側において流れる。ガイド開口部75がサイクロン筒体73の外から空気を取込み、サイクロン筒体73内に吹出す。遠心分離室74において空気が旋回し、遠心分離によって空気から粉塵が除去される。遠心分離室74から冷却風導入筒体77を通って空気がモータ冷却風としてブラシレスモータ31に送られる。冷却風導入筒体77は、ブラシレスモータ31に向けて拡がる内周径を有する。サイクロン筒体73の後部には集塵ボックス79が設けられる。集塵ボックス79は、遠心分離室74において分離された粉塵が集められる。粉塵は、例えば鉄または石等を研磨する際に生じる切り粉、木屑、水滴等を含む。
ガイド開口部75は、図4,5に示すようにグリップの長手軸方向に交差する方向に流れるように空気をガイドする。あるいはガイド開口部75は、遠心分離室74の内周面に接する方向に流れるように空気をガイドする。これにより空気が遠心分離室の内周面に沿って旋回し、空気に含まれる粉塵が遠心分離によって空気から分離され得る。
サイクロン筒体73は、図4,5に示すように装置ハウジング21と別部材である。そのため装置ハウジング21の形状を変えることなく、サイクロン筒体73の形状を変更できる。サイクロン筒体73の形状を変更することで、モータ冷却風の風量等に応じた遠心分離室74の形状および内部容量を設定できる。したがって良好な遠心分離を得る遠心分離室74を容易に形成でき、粉塵を空気から良好に除去し得る。したがって空気から粉塵を良好に除去し得る遠心分離室74を容易に形成できる。
電動工具は、図1,4に示すディスクグラインダ10,10Aでも良いし、シャー、カッター、マルチツール等でも良い。これら電動工具は、好ましくは使用時に手で握られるグリップと、駆動源となる電動式のブラシレスモータを有する。
電動工具は、除塵構造として気流発生機構61,71を有していても良いし、遠心分離作用を奏する他の気流発生機構を有していても良い。除塵構造は、鉄を吸引する磁石を有し、鉄粉を吸引する構成でも良い。磁石は、好ましくは遠心分離によって鉄粉が集まり易い場所に設けられ得る。磁石が鉄粉を吸引することで、ブラシレスモータ31の回転駆動力を下げる要因である鉄粉が有利に除去され得る。これによりブラシレスモータ31および電動工具の寿命が長くなる。
Claims (7)
- 電動工具であって、
使用者に把持されるグリップと吸気口が形成された装置ハウジングと、
前記装置ハウジングに内装されるブラシレスモータと、
前記ブラシレスモータによって回転してモータ冷却風を生じかつ前記モータ冷却風を利用して前記吸気口から空気を前記装置ハウジング内に吸入する冷却ファンと、
前記吸気口と前記ブラシレスモータの間に設けられて前記装置ハウジング内にて前記空気から粉塵を除去するように構成された除塵構造を有する電動工具。 - 請求項1に記載の電動工具であって、
前記除塵構造は、前記吸気口から吸引された前記空気を前記装置ハウジング内において旋回させて遠心分離によって前記空気から前記粉塵を除去するように構成された気流発生機構を有する電動工具。 - 請求項2に記載の電動工具であって、
前記気流発生機構は、旋回する前記空気を前記装置ハウジングの長手方向に流れるようにガイドする構造を有する電動工具。 - 請求項2に記載の電動工具であって、
前記気流発生機構は、前記装置ハウジング内において前記装置ハウジングの長手方向に対して直交する方向に流れるように前記空気をガイドして旋回させるガイド開口部を有する電動工具。 - 請求項2に記載の電動工具であって、
前記気流発生機構は、前記装置ハウジング内において前記装置ハウジングと別に設けられる遠心分離用ハウジングを有し、前記遠心分離用ハウジング内に前記空気を旋回させる遠心分離室が形成される電動工具。 - 請求項1~5のいずれか1つに記載の電動工具であって、
前記除塵構造は、鉄を吸引する磁石を有する電動工具。 - 請求項1~6のいずれか1つに記載の電動工具であって、
前記電動工具が金工作業に利用可能な構造を有する電動工具。
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122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
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