CN100340377C

CN100340377C - 电动工具

Info

Publication number: CN100340377C
Application number: CNB2005100560748A
Authority: CN
Inventors: 古居伸康; 吉川修二
Original assignee: Makita Corp
Current assignee: Makita Corp
Priority date: 2004-07-29
Filing date: 2005-03-23
Publication date: 2007-10-03
Anticipated expiration: 2025-03-23
Also published as: EP1621293B1; JP4639061B2; EP1621293A3; JP2006035404A; US20060290213A1; CN1727125A; DE602005025570D1; EP1621293A2; US7323797B2

Abstract

本发明提供一种具有电动马达的电动工具，谋求该电动工具的小型化。在本发明的电动工具中，固定刷握(143)的刷握座(141)具有与冷却风扇(151)相对向并沿着离心方向呈平坦状延伸的前面(141b)，由此能将从冷却风扇(151)放出的冷却用空气向着离心方向引导。

Description

电动工具

技术领域

本发明涉及一种具有电动马达的电动工具的构成技术。

背景技术

以前，例如下述专利文献1中公开有一种这样的结构的电动马达，即，在壳体内容纳有：输出轴；设置在输出轴上并与该输出轴一体旋转的换向器和电枢；与换向器的外周面滑动接触并供给电流的电刷；容纳电刷的刷握；保持刷握的刷握座；为了利用冷却用空气进行电枢冷却而和输出轴一体旋转的冷却风扇等。在这种构成中，通过在冷却电枢的冷却用空气的流通路上设置引导冷却用空气的折流板部件，使冷却风扇的冷却用空气流动圆滑顺畅的技术是公知的。

而在具有这种电动马达的电动工具中，在引导冷却用空气的结构上下工夫，特别是抑制关于电动马达的输出轴的轴向的尺寸，由此实现电动工具小型化的要求不断增高。

专利文献1：日本专利申请实开昭57-111068号公报。

发明内容

本发明是鉴于上述点而研制的，其目的在于提供一种具有电动马达的电动工具，能够实现小型化。

为了实现上述目的，构成下面所述的发明。

(本发明的第1发明)

解决上述问题的本发明的第1发明是一种电动工具。

本发明的该电动工具至少具有前端工具和电动马达。本发明的前端工具用于各种螺钉的螺纹拧紧作业、钻孔作业、切割作业、切削作业、磨削·抛光作业等。本发明的电动马达，作为容纳于电动工具的壳体内并驱动前端工具的驱动源而构成。作为本发明的“电动马达”，典型的是能使用4极直流马达或4极交流换向器马达，也能使用极数超过2极的直流马达或交流换向器马达。使用电源软线从电源将电流供给电动马达的方式、从装载在工具主体上的蓄电池将电流供给电动马达的充电式的任一方式也都包含在本发明中。即，本发明的“电动工具”广泛包含用于钻孔作业和旋紧作业的作业工具、用于切割作业和切削作业或磨削作业和抛光作业的作业工具等将电动马达作为驱动源的所谓电动式作业工具。

本发明的电动马达至少还具有输出轴、换向器、电枢、电刷、刷握、刷握座、冷却风扇。输出轴与前端工具侧连接，具有将电动马达的输出传递到前端工具侧的功能。换向器和电枢被设置在输出轴上并具有与该输出轴一体旋转的构成。换向器具有使从电刷供给的电流流过电枢的线圈的功能。电刷与换向器的外周面滑动接触并具有供给电流的功能。刷握具有容纳电刷的功能。刷握座作为具有固定刷握的功能的底座而构成。冷却风扇在输出轴的轴向上介于刷握座和电枢之间，具有通过与输出轴一体旋转而吸引冷却用空气并向与输出轴的轴向交叉的离心方向放出的功能。

在本发明中，特别是刷握座具有与冷却风扇相对向的冷却风扇相对向面，该冷却风扇相对向面沿离心方向呈平坦状延伸。这里所说的“平坦状”，典型地说，是通过抑制表面的凹凸而能不是尽量限制而向离心方向引导冷却用空气的流动的形状。由此从冷却风扇放出的冷却用空气沿着刷握座的相对向面圆滑顺畅地被引导到离心方向上。这样，本发明中，除了固定刷握的刷握座本来的刷握固定功能之外，还兼备引导由冷却风扇引起的冷却用空气的冷却用空气引导功能(折流板功能)。这样，通过在输出轴的轴向配置的换向器、电枢、电刷、刷握等而从壳体吸气窗向冷却风扇吸引，形成向该冷却风扇的离心方向放出的冷却用空气的圆滑流动，能有效冷却这些换向器、电枢、电刷、刷握等。

因而，根据上述发明，由于使用了兼备刷握固定功能和空气引导功能的构成的刷握座，，与例如和刷握座分开而另外沿输出轴的轴向设置空气引导部件的构成相比，能抑制与输出轴的轴向有关的尺寸，由此能实现电动工具的小型化。由于刷握座兼用作刷握固定功能和空气引导功能，所以能减少电动马达的零件数。

(本发明的第2发明)

解决上述问题的本发明的第2发明是一种电动工具。

本发明的该电动工具，是在如上所述的构成中，壳体至少具有第1空间部、风窗、第2空间部。第1空间部作为构成电动马达的配置空间的所渭电动马达壳体内的空间领域而构成。风窗作为将第1空间部和壳体外部连通的连通孔而构成。第2空间部构成操作者用手抓住电动工具主体的把手部分的内部空间。本发明的刷握座还具有冷却用空气限制部。该冷却用空气限制部是具有限制通过冷却风扇而朝向离心方向的冷却用空气从第1空间部向第2空间部流动的功能的部位。典型地说，以覆盖冷却风扇的径向外周的形式在刷握座设置沿该冷却风扇的风扇外周部分以和该外周部分大致同样的曲率形成的板状延伸片。由此，用该板状延伸片覆盖冷却风扇的外周，遮住冷却风扇引起的离心方向的冷却用空气的流动。由此，允许通过冷却风扇而朝向离心方向的冷却用空气通过风窗从第1空间部向壳体外部流动，另一方面，限制从第1空间部向第2空间部流动。关于这里说的冷却用空气的流动的“限制”，只要能防止朝向离心方向的冷却用空气的流动在第1空间部和第2空间部的边界发生紊乱即可，也可以在第1空间部和第2空间部之间有冷却用空气的一部分的流动，或者也可以用冷却用空气限制部完全阻止冷却用空气的流动。

因此，根据该发明，除了上述的发明效果外，在电动马达中，由于通过刷握座的冷却用空气限制部，阻止通过冷却风扇而朝向离心方向的冷却用空气从第1空间部向第2空间部流动，从而防止冷却用空气的流动紊乱，能引导冷却用空气，形成更圆滑顺畅的流动。

(本发明的第3发明)

解决上述问题的本发明的第3发明是一种电动工具。

本发明的电动工具，成为上述发明中所述的刷握座还具有热传导部的构成。该热传导部作为与刷握接触并从冷却风扇相对向面露出的部位而构成，该热传导部包括第1热传导部以及与该第1热传导部间隔开设置的第2热传导部，第1以及第2热传导部分别与同极刷握彼此电连接。典型地说，用铜、铝等的金属材料或陶瓷材料等的良热传导性材料构成热传导部。由此，允许从刷握侧向冷却风扇相对向面侧进行热传导。刷握由于容纳因与换向器滑动接触而成为高温的电刷，所以刷握及其周边部分高温化。因此，通过在刷握座设置本发明的热传导部，能促进从刷握侧向冷却风扇相对向面侧进行热传导，使所传导的热能通过冷却风扇引起的冷却用空气的流动而更有效放热。

因此，根据该发明，除了上述的发明效果外，还能提高电动马达中刷握及其周边部的放热效果。

根据本发明，在具有电动马达的电动工具中，由于特别设置有兼备刷握固定功能和空气引导功能的结构的刷握座，所以能抑制电动马达的输出轴的轴向上的尺寸，由此能实现电动工具的小型化。

附图说明

图1是概略地表示本发明一实施形式的冲击式改锥100的整体结构的局部剖视侧面图；

图2是表示本实施形式的驱动马达121的截面结构的图；

图3是构成本实施形式的驱动马达121的刷握座141的平面图；

图4是表示本实施形式的刷握座141及其周边结构的立体图；

图5是同样地表示本实施形式的刷握座141及其周边结构的立体图；

图6是表示本实施形式的刷握座141及其周边结构的局部截面图；

图7是模式地表示本实施形式的刷握座141的延伸部146的配置的图。

具体实施方式

下面根据附图来说明本发明的“电动工具”的一实施形式。本实施形式作为电动工具的一个例子，使用电动式(充电式)的冲击式改锥进行说明。

图1是概略地表示本发明一实施形式的冲击式改锥100整体结构的局部剖视侧面图。如图1所示，本实施形式的冲击式改锥100，概括所见，以形成冲击式改锥100的外轮廓的主体部101、装卸自如地安装于该主体部101的前端区域并进行各种螺钉的螺纹拧紧作业的改锥锥头109为主体而构成。该改锥锥头109对应于本发明的“前端工具”。

主体部101由马达壳体103、传动装置壳体105和把手107构成。该主体部101构成着本发明的“壳体”。在马达壳体103内容纳着驱动马达121。该驱动马达121对应于本发明的“电动马达”。在把手107上设置着接通操作驱动马达121的电源开关(图示省略)的板机125。在传动装置壳体105内配置有：由将驱动马达121的输出轴(后述的输出轴122)的旋转适当减速用的行星齿轮装置构成的减速机构111、由减速机构111旋转驱动的轴112、由该轴112将钢球113作为传递部件而被旋转驱动的锤114和由锤114旋转驱动的砧座115。锤114在轴112的长度方向上能相对移动，通过压缩螺旋弹簧116向砧座115侧加载。砧座115的前端从传动装置壳体105的前端突出，在该突出的前端部装卸自如地安装着改锥锥头109。

在如上所述构成的冲击式改锥100中，扳动操作板机125而接通电源开关时，将驱动马达121通电驱动，通过减速机构111、轴112、锤114和砧座115旋转驱动改锥锥头109，完成螺纹拧紧作业。

当为了螺纹拧紧作业而将驱动马达121通电驱动时，改锥锥头109的旋紧扭矩为轻负载状态，轴112和锤114一体旋转。在该轻负载状态下，锤114保持在压缩螺旋弹簧116的加载力下与砧座115结合的状态。因此，砧座115也与锤114成为一体而进行旋转，逐次进行改锥锥头109的螺纹拧紧作业。

另一方面，在旋紧扭矩变大，成为规定的高负载状态时，锤114抵抗压缩螺旋弹簧116而向着从砧座115离开的方向进行后退动作后，因压缩螺旋弹簧116的加载力伴随着冲击性的旋转扭矩而与砧座115结合，经过该砧座115，使改锥锥头109发生大的旋紧扭矩。另外冲击式改锥100的动作原理本身属于公知技术，所以其详细结构作用的说明为了简便起见而省略。

上述驱动马达121是将蓄电池127作为驱动电源的4极直流马达，下面参照图2～图7，说明该驱动马达121及其周边的概略结构。

图2表示本实施形式的驱动马达121的截面结构。如图2所示，驱动马达121是以输出轴122、与输出轴122一体旋转的冷却风扇151、与输出轴122一体旋转的电枢133、固定在马达壳体103上的定子135、在输出轴122一端侧(图1中减速机构111的相反侧)设置的换向器137、与换向器137的外周面滑动接触并供给电流的4个电刷(图3所示的电刷145)、容纳各电刷的4个刷握143、固定刷握143的大致圆盘形状的刷握座141为主体而构成。

输出轴122，其一端(后端)通过轴承123而旋转自如地支撑在马达壳体103上，另一端侧(减速机构侧)通过轴承124旋转自如地支撑在传动装置壳体105上。冷却风扇151是离心风扇，配置在电枢133和换向器137之间。该冷却风扇151的结构是，从电枢133侧和换向器侧137侧吸入(导入)空气，将其呈放射状向离心方向放出(导出)，从而促进换向器137、电刷(图3所示的电刷145)、电枢133和那些周边部的放热而进行冷却。该冷却风扇151对应于本发明的“冷却风扇”。由冷却风扇151冷却后的风，从在马达壳体103上设置的风窗(图7所示的风窗103a)向外部放出。

另外，关于构成上述驱动马达121的本实施形式的刷握座141的结构，该刷握座141的平面图由图3示出。

如图3所示，刷握座141，是在中央部具有换向器137(参照图2)能贯通的圆形的贯通孔142的大致圆盘形状，通过螺栓等固定部件固定在马达壳体(图2中的马达壳体103)的内壁面上。该刷握座141由具有比冷却风扇151大一些的外径的绝缘材料构成。在该刷握座141的后面141a(冷却风扇151的反对面)，包围着贯通孔142而配置固定着4个刷握143，使其相互隔开90度的间隔，在这些的各刷握143中分别滑动自如地容纳着电刷145(参照图3)。即，该刷握座141具有通过其后面141a固定刷握143的刷握固定功能。各电刷145通过扭簧147进行加载，从而从径向方向以大致直角状按压换向器137的外周面。

电刷145对应于本发明的“电刷”，容纳该电刷145的刷握143对应于本发明的“刷握”，固定该刷握143的刷握座141对应于本发明的“刷握座”。

在上述那样构成的驱动马达121接通电源时，电流流过配设于电枢133的线圈，电枢133和输出轴122成为一体而被旋转驱动。这时，换向器137和电刷145适当切换流过电枢133的线圈的电流的方向，从而电枢133和输出轴122向着规定的方向连续旋转。这里所述的输出轴122对应于本发明的“输出轴”，电枢133对应于本发明的“电枢”，换向器137对应于本发明的“换向器”。另外，通过这些输出轴122、电枢133、换向器137构成相对于驱动马达121的固定侧部件旋转动作的所谓“转子”。由于直流马达的动作原理本身属于公知技术，所以为了简便起见，其详细作用的说明省略。

本实施形式中，上述构成的4个电刷145，以隔着贯通孔142而相对向的2个成对的形式，与蓄电池127的正极侧(阳极)和负极(阴极)侧连接。另外，在各刷握143之间设置有隔着规定的间隙而与换向器137的外周面相对向的截面为弧状的空气引导壁149(参照图3)，该空气引导壁149成为沿着输出轴122的轴向延伸的构成。由此，在刷握座141的后面141a侧，通过该空气引导壁149，从马达壳体103的后部的开口(省略图示)取入的冷却用空气沿着换向器137的外周面向冷却风扇151侧引导。

另外，关于构成上述驱动马达121的本实施形式的刷握座141及其周边的结构，表示该刷握座141及其周边的结构的立体图由图4和图5示出，表示该刷握座141及其周边的结构的局部截面图由图6示出。另外，图7模式地表示本实施形式的刷握座141的延伸部146的配置。

如图4～图6所示，刷握座141的前面141b，作为该刷握座141的与冷却风扇151相对向的面而构成。本实施形式中，该前面141b是从贯通孔142的内缘部沿着与输出轴122的轴向垂直的离心方向呈平坦状延伸的面，成为抑制表面的凹凸的构成。该前面141b对应于本发明的“冷却风扇相对向面”。由此，通过冷却风扇151的驱动，从电枢133侧向冷却风扇151吸引(导入)的冷却用空气、和通过空气引导壁149的内方侧而从刷握座141的后面141a侧向前面141b侧吸引(导入)的冷却用空气，沿着刷握座141的前面141b被引导而向离心方向圆滑地放出。即，本实施形式的刷握座141，如上所述，由其后面141a实现刷握固定功能，同时兼具有作为通过其前面141b圆滑地引导冷却用空气的冷却用空气引导面的功能(折流板功能)。

根据本实施形式的刷握座141这样的构成，与例如和刷握座141分开而另外沿着输出轴122的轴向设置空气引导部件相比，能抑制关于输出轴122的轴向大小，由此能实现冲击式改锥100的小型化。通过抑制关于输出轴122的轴向大小，能提高沿冷却风扇151的输出轴122的轴向的风扇肋片高度(风扇叶片高度)，有利于构成冷却效果高的冷却风扇。另外，由于刷握座141兼有刷握固定功能和冷却用空气引导功能(折流板功能)，所以能减少驱动马达121的零件数。

如图4～图6所示，本实施形式的刷握座141在其前面141b的下部外缘(图1中的把手107侧)具有延伸部146。该延伸部146是在刷握座141的下部圆弧，以覆盖冷却风扇151的径向外周的形式沿该冷却风扇151的外周部分以与该外周部分大致同样的曲率局部形成的板状片，同时也是使冷却风扇151的下方(图1中的把手107侧)沿输出轴122的轴向延伸的板状片。另外，关于该延伸部146的延伸高度(输出轴122的轴向长度)，与冷却风扇151的风扇肋片高度一致，或者比风扇肋片高度长一些或短一些。通过这样构成的延伸部146局部覆盖冷却风扇151的外周，遮蔽由冷却风扇151产生的离心方向的冷却用空气的流动。即，如图7所示，刷握座141的延伸部146，作为区分在马达壳体103中构成驱动马达121的配置空间的第1空间部103b、和在构成把手107的内部空间的同时与第1空间部103b邻接的第2空间部103c的部位而构成。该延伸部146对应于本发明的“冷却用空气限制部”。

根据本实施形式的刷握座141的这样的构成，延伸部146能实现下述功能，即限制由于冷却风扇151的驱动而向刷握座141的前面141b侧引导的、朝着冷却风扇151的离心方向的冷却用空气，从第1空间部103b朝着把手107侧的第2空间部103c而向下方流动。由此，通过冷却风扇151而向着离心方向的冷却用空气，如图7所示，被允许通过风窗103a从第1空间部103b向壳体外部流动，另一方面限制从第1空间部103b朝着第2空间部103c流向下方。换句话说，该延伸部146由于难以受到第2空间部103c的影响，所以能实现将通过冷却风扇151而朝着离心方向的冷却用空气引导向风窗103a的冷却用空气引导功能(折流板功能)。该风窗103a对应于本发明的“风窗”，第1空间部103b对应于本发明的“第1空间部”，第2空间部103c对应于本发明的“第2空间部”。这样，由于使用具有延伸部146的刷握座141，能防止冷却用空气流动紊乱(发生紊流)，引导冷却用空气，形成更圆滑顺畅的流动。特别是由于构成沿冷却风扇151的外周部而以与该外周部大致同样的曲率形成的延伸部146，提高了抑制冷却用空气流动的紊乱的效果。如图7所示，本实施形式中，由于冷却风扇151的风扇叶片外径和马达壳体103的内径及延伸部146的内周面之间的间隙均匀(图7表示的间隙a和间隙b均匀)地构成，所以能有效降低冷却用空气的紊流和冷却用空气紊流引起的噪声。

关于作为板状片而构成的上述延伸部146的形状，只要是以覆盖冷却风扇151的径向外周的形式沿着该冷却风扇151的外周部分以与该外周部分大致同样的曲率形成的板状片即可，刷握座141下部圆弧的延伸长度和关于输出轴122的轴向的延伸高度可根据电动马达和电动工具的型式适当设定。

本实施形式的刷握座141如图5及图6所示，其前面141b上具有以图5中斜线表示的热传导部148。该热传导部148与刷握143接触，同时作为在前面141b露出的金属材料制(铜、铝等的金属材料制)的部位而构成。热传导部148沿刷握座141的前面141b呈平坦状构成。该热传导部148对应于本发明的“热传导部”。

本实施形式中，该热传导部148由环状的第1该热传导部148a和直径比该第1热传导部148a大的环状的第2热传导部148b构成。这些第1热传导部148a和第2热传导部148b的各个，是与隔着贯通孔142而相对向的2个成对的同极刷握143电连接(短路)的金属部分。例如第1热传导部148a与正极(阳极)侧的刷握143连接，第2热传导部148b与负极(阴极)侧的刷握143连接。本实施形式中，是相对于2个刷握143而设置1个热传导部，但也可以相对于1个刷握143设置1个热传导部。由于刷握143容纳因与换向器137的滑动接触而变成高温的电刷145，所以刷握143及其周边部分高温化。因此，本实施形式中，在刷握座141设置有由第1热传导部148a和第2热传导部148b构成的热传导部148。

根据本实施形式的刷握座141那样的构成，第1热传导部148a和第2热传导部148b促进刷握143及其周边的热通过这些第1热传导部148a和第2热传导部148b向刷握座141的前面141b进行热传导。并且，通过冷却风扇151造成的冷却用空气的流动，使所传导的热有效地放热，从而能提高刷握143及其周边部分的放热效果。最好用热传导尽可能好的金属材料和陶瓷材料构成热传导部148a，同时尽可能地增加该热传导部148的表面积。由此，能更提高刷握143及其周边部分的放热效果。

(其他实施形式)

本发明不限定于上述实施形式，根据本实施形式能想到各种应用例和变更例。例如，能实施应用了本实施形式的以下的形式。

在上述的本实施形式中，记载了构成驱动马达121的刷握座141具有延伸部146和热传导部148的情况，但在本发明中，刷握座141也可以至少具有沿冷却风扇151的离心方向引导冷却用空气的前面141b(冷却用空气引导面)即可，根据电动马达和电动工具的型式也能省略延伸部146和热传导部148的构成。

在上述的本实施形式中，作为电动工具的一个例子，以用于螺纹拧紧作业的冲击式改锥100为例进行了说明，但本发明不限定于冲击式改锥100，能适用于切割作业、切削作业、磨削·抛光作业或钻孔作业用的各种电动工具。总之，在具有本实施形式的驱动马达121那样的构成的驱动马达的作业工具中能适用本发明。

另外，在上述的本实施形式中，作为驱动马达121的一个例子，说明了4极直流电动马达的情况，但本发明也适用于4极的交流换向器马达或超过2极的极数的直流马达或交流换向器马达等的构成。

Claims

1.一种电动工具，具有前端工具、和容纳在壳体内并驱动上述前端工具的电动马达，上述电动马达进一步具有：与前端工具侧连接的输出轴；设置在上述输出轴上并与该输出轴一体旋转的换向器和电枢；与上述换向器的外周面滑动接触并供给电流的电刷；容纳上述电刷的刷握；固定上述刷握的刷握座；冷却风扇，其在上述输出轴的轴向上介于上述刷握座和上述电枢之间，通过与上述输出轴一体旋转而吸引冷却用空气，并向与上述输出轴的轴向交叉的离心方向放出，其特征在于，

上述刷握座具有与冷却风扇相对向并沿着离心方向呈平坦状延伸的冷却风扇相对向面，由此能将从上述冷却风扇放出的冷却用空气向着离心方向引导。

2.如权利要求1所述的电动工具，其特征在于，

上述壳体具有：构成上述电动马达的配置空间的第1空间部；将上述第1空间部和壳体外部连通的风窗；构成电动工具主体的把手的内部空间并与上述第1空间部邻接的第2空间部，

上述刷握座具有冷却用空气限制部，其限制通过上述冷却风扇而朝向离心方向的冷却用空气从上述第1空间部向上述第2空间部流动。

3.如权利要求1或2所述的电动工具，其特征在于，

上述刷握座具有热传导部，其与上述刷握连接并从上述冷却风扇相对向面露出，该热传导部包括第1热传导部以及与该第1热传导部间隔开设置的第2热传导部，第1以及第2热传导部分别与同极刷握彼此电连接，由此允许从刷握侧向着冷却风扇相对向面侧进行热传导。