CN101767328A - 电动工具 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电动工具，其目的在于通过将由开关元件动作产生的浪涌电压极力抑制成较低电压，从而能够使开关元件的耐压降低、并且使电容器的电容较小。本发明涉及的电动工具具备：壳体主体部(12)、手柄部(15)、开关部(18)、电池、由开关元件(44)构成的三相桥式电路(45)、电容器(43c)，三相桥式电路(45)在壳体主体部(12)内配置于DC无刷电动机(20)的附近，电容器(43c)配置于开关部(18)的位置，将电容器(43c)和三相桥式电路(45)电连接的导电体构成为以最短距离连接上述双方(43c)、(45)。

Description

电动工具
技术领域
本发明涉及一种电动工具，其具备容纳作为驱动源的DC无刷电动机的壳体主体部；形成为从上述壳体主体部的侧部突出的手柄部；在把持该手柄部的状态下设置于手指所扣动的位置上的开关部；向上述DC无刷电动机供应电力的电池；用于控制上述DC无刷电动机的三相桥式电路；构成上述三相桥式电路的开关元件；以及与上述三相桥式电路并联连接的电容器。
背景技术
在进行螺钉紧固或者打孔等的起子或者电钻等许多电动工具中，为了根据具有触发操作部的开关的牵引量来控制电动机的转速，而使电动机的施加电压可变。
为了使对电动机施加的施加电压可变，一般以脉宽调制(PWM)方式控制开关元件。当通过上述脉宽调制方式来驱动开关元件之时会产生浪涌电压(surge voltage)。另外，当通过脉宽调制方式来控制电动机的施加电压之时，流过开关元件的电流值越大则产生的浪涌电压越大。特别是，为了控制搭载于电动工具这样的高输出电动机的转速，用开关元件对较大电流进行接通/断开控制时产生的浪涌电压增大。为了吸收上述浪涌电压而与由上述开关元件构成的三相桥式电路并联连接有电容器。
这里，就上述开关元件而言，抗浪涌电压的耐压性能高的开关元件比较大型，上述耐压性能低的开关元件比较小型。当使用耐压性能低的小型开关元件时，具有能够紧凑地容纳这些开关元件的优点，但是为了抑制浪涌电压而需要限定最大电流并且需要电容大的电容器。即，如果紧凑地形成开关元件则一般电容器会大型化。
专利文献1记载的电动工具中为了使用大电容的电容器而如图4所示将电容器108配置于手柄部103的下部。另外，将装配了由开关元件构成的三相桥式电路的电路基板106在DC无刷电动机105的附近配置于壳体主体部101和手柄103的交界部分。
专利文献1：日本特开2003-305667号公报
在上述电动工具中，从装配了三相桥式电路的电路基板106到电容器108为止的距离较长，因此连接106、108双方的引线的长度尺寸增大。引线由电阻成分(R)和电感成分(L)等效地表示，如果上述引线增长，则电阻成分(R)和电感成分(L)与其成正比地增大。特别是，如果电感成分(L)增大，则上述开关元件动作之时产生的浪涌电压(e＝Ldi/dt)增大。
因此，如果上述引线长而以脉宽调制进行控制时流过开关元件的电流较大，则对决定开关元件的耐压以及与三相桥式电路并联连接的电容器的电容时带来不利。
另外，当使用比较小型且耐压低的开关元件时不得不控制流过开关元件的电流，因此无法充分发挥搭载于电动工具这样的高输出电动机的性能。另外，对电池电压的高电压化造成不利。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而做成的，本发明要解决的技术问题是通过将由开关元件动作产生的浪涌电压极力抑制成较低电压，从而能够使开关元件的耐压降低、并且使电容器的电容较小。
通过各个技术方案的发明能够解决上述技术问题。
技术方案1的发明是一种电动工具，其具备：容纳作为驱动源的DC无刷电动机的壳体主体部；形成为从上述壳体主体部的侧部突出的手柄部；在把持该手柄部的状态下设置于手指所扣动的位置上的开关部；向上述DC无刷电动机供应电力的电池；用于控制上述DC无刷电动机的三相桥式电路；构成上述三相桥式电路的开关元件；以及与上述三相桥式电路并联连接的电容器，上述三相桥式电路在上述壳体主体部内配置于上述DC无刷电动机的附近，上述电容器配置于开关部的位置或者比上述开关部靠近上述三相桥式电路的位置，将上述电容器和上述三相桥式电路电连接的导电体构成为以最短距离连接上述电容器和上述三相桥式电路。
根据本发明，电容器配置于开关部的位置或者比上述开关部靠近上述三相桥式电路的位置。即，电容器配置于三相桥式电路的附近。另外，引线等导电体构成为以最短距离连接电容器和三相桥式电路。由此，能够极力减小连接电容器和三相桥式电路的引线等导体的长度尺寸。其结果是，能够使上述导电体的电感成分(L)减小，能够减小构成上述三相桥式电路的开关元件动作之时因电感成分(L)而产生的浪涌电压(e＝Ldi/dt)。因此，能够使上述开关元件的耐压降低，并且能够使电容器的电容比较小。
根据技术方案2的发明，上述三相桥式电路配置于上述DC无刷电动机的后方，上述电容器安装于上述开关部的电路基板。
这样，因为三相桥式电路配置于上述DC无刷电动机的后方，所以可以利用电动机冷却用风扇高效地冷却开关元件。
另外，通过将电容器安装于开关部的电路基板或者端子，处于壳体主体部的外部，因此可以紧凑地形成上述壳体主体部。
根据技术方案3的发明，上述三相桥式电路配置于上述DC无刷电动机的后方，上述电容器配置于壳体主体部和手柄部的交界位置。
这样，因为电容器配置于壳体主体部和手柄部的交界位置，所以与电容器安装于开关部的电路基板的情况相比可以缩短引线等。
根据技术方案4的发明，上述三相桥式电路配置于上述DC无刷电动机的后方，上述电容器安装于装配上述三相桥式电路的电路基板。
由此，能够使电容器和三相桥式电路之间的导电体长度最小。
根据本发明，因为能够将由开关元件动作产生的浪涌电压抑制成较低电压，所以能够使开关元件的耐压降低、并且使电容器的电容较小。
附图说明
图1是本发明实施方式1涉及的电动工具的纵剖视图。
图2是表示DC无刷电动机的电动机驱动电路的构成的图。
图3是变形例涉及的电动工具的示意图(A图)(B图)。
图4是表示以往的电动工具的示意图。
附图符号说明：
10...电动工具；12...壳体主体部；15...手柄部；18...开关部；18c...电路基板；20...DC无刷电动机；30...电路基板；42v...电池；42c...电源线(引线R)(导体)；43c...电容器；44...开关元件；45...三相桥式电路部(三相桥式电路)
具体实施方式
(实施方式1)
以下，基于图1至图3说明本发明的实施方式1涉及的电动工具。本实施方式涉及的电动工具，是将DC无刷电动机作为驱动源的转动冲击工具(冲击起子)。这里，图1是实施方式1涉及的电动工具的纵剖视图，图2是表示DC无刷电动机的电动机驱动电路的构成的图。另外，图3是变形例涉及的电动工具的示意图。
(关于电动工具的概要)
如图1所示，本实施方式涉及的电动工具10的壳体11由筒状的壳体主体部12、形成为从该壳体主体部12的侧部(在图1中是下部)突出的手柄部15构成。手柄部15由使用者使用电动工具10之时握持的握持部位15h、位于比该握持部位15h还靠近突出端(下端)侧的下端部位15p构成。另外，握持部位15h的基端部上设置有使用者用手指牵引操作的触发形式的开关部18。
另外，手柄部15的下端部位15p构成为相对于握持部位15h而向前后方向扩展，在其下端部位15p的下侧设置有用于连接电池组(省略图示)的电池组连接部16。
壳体主体部12从后侧顺次且同轴地容纳有DC无刷电动机20、行星齿轮机构24、轴25、冲击力产生机构26以及铁砧(anvil)27。另外，上述DC无刷电动机20的转动通过行星齿轮机构24传递至轴25，该轴25的转动力通过冲击力产生机构26转换为转动冲击力并传递至铁砧27。铁砧27被设置于壳体主体部12的前端的轴承12j支承为绕轴自由转动且轴向不能变位。铁砧27的前端部上设置有用于安装起子钻头或者插口钻头(socket bit)等(省略图示)的卡盘部27t。
(关于DC无刷电动机20)
如图1所示，DC无刷电动机20由具备永久磁铁的转子22、具备驱动绕组23c的定子23构成。在转子22的转轴22j上且在定子23的前侧位置上同轴地设置有电动机冷却用风扇22f。定子23具备筒体部(省略图示)、从该筒体部的内周面向径向内侧突出的六根齿部23p，在隔着绝缘部件的状态下在各个齿部23p上卷绕安装有驱动绕组23c。
另外，通过电路基板30将用于检测转子22的磁极位置的三个磁传感器32、电动机驱动电路40的三相桥式电路部45等安装于定子23的后端部。由此，一边利用磁传感器32检测转子22的磁极位置，一边通过电动机驱动电路40使电流顺次流过各个驱动绕组23c，从而能够使上述转子22转动。
(关于电动机驱动电路40)
如图2所示，DC无刷电动机20的电动机驱动电路40具备：电源部42、由六个开关元件44构成的三相桥式电路部45、控制该三相桥式电路部45的开关元件44的控制电路部46。电源部42是从上述电池组内的电池42v经由电池组连接部16的接线柱42t接受供应到电动工具10的电力的部分。电源部42具备：连接于上述接线柱42t的电源线42c、并联连接在电源线42c的电容器43c。
三相桥式电路部45在与电容器43c并联的状态下被连接于电源线42c，该三相桥式电路部45的三根输出线41(以下叫做动力线41)连接于对应的驱动绕组23c的线圈。这里，作为三相桥式电路部45的开关元件44例如可以使用电场效应型晶体管(FET)。
控制电路部46由基于触发形式的开关部18的动作信号而使上述开关元件44动作的微型计算机或者IC等电子部件构成。控制电路部46接收上述三个磁传感器32的信号，并且基于该信号对构成三相桥式电路部45的各个开关元件44进行导通/截止控制(参照空心箭头)。由此，DC无刷电动机20的各个驱动绕组23c中以规定的切换速度顺次流过电流。
另外，向控制电路部46输入限制速度切换用等的各种开关46a、46b的信号。
如图1所示，触发形式的开关部18由触发杆18r、将该触发杆18r的动作转换为电信号而传送至控制电路部46的电路基板18c构成。另外，电源部42的电容器43c在电绝缘的状态下安装于上述电路基板18c。
电容器43c通过电源线42c(引线R(参照图2的R部))与设置于定子23的后端部的电路基板30的三相桥式电路部45并联连接。另外，连接电容器43c和三相桥式电路部45的引线R在壳体11内以最短距离进行布线。
即，电源线42c(引线R)相当于本发明的导电体。
(关于本实施方式涉及的电动工具10的优点)
根据本实施方式涉及的电动工具10，电容器43c配置在开关部18的位置上。即，电容器43c被配置在比较接近三相桥式电路部45的位置上。另外，引线R等导电体构成为以最短距离连接电容器43c和三相桥式电路部45。由此，能够极力减小连接电容器43c和三相桥式电路部45的引线R(导电体)的长度尺寸。其结果是，引线R(导电体)的电感成分(L)减小，能够减小开关元件44动作之时因电感成分(L)而产生的浪涌电压(e＝Ldi/dt)。因此，能够使开关元件44的耐压降低，并且能够使电容器43c的电容比较小。
另外，三相桥式电路部45被配置于DC无刷电动机20的后方，因此可以利用电动机冷却用风扇22f高效地冷却开关元件44。并且，电容器43c被安装于开关部18的电路基板18c而处于壳体主体部12的外部，因此能够紧凑地形成该壳体主体部12。
(变形例)
这里，本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明宗旨的范围内可以进行变形。例如，本实施方式中表示了将电容器43c安装于开关部18的电路基板18c的例子，如图3(A)所示，也可以在壳体主体部12和手柄部15的交界位置上配置电容器43c。由此，与将电容器43c安装于开关部18的电路基板18c的情况相比可以缩短引线R的长度。
另外，如图3(B)所示，可以将电容器43c安装于装配了三相桥式电路部45的电路基板30。由此，能够使电容器43c和三相桥式电路部45之间的导电体长度最小。
另外，本实施方式中作为电动工具的一个例子表示了将DC无刷电动机20作为驱动源的转动冲击工具(冲击起子)，但是也可以将本发明适用于使用了DC无刷电动机20的螺丝刀或者电钻等。

Claims (4)

1.一种电动工具，具备：容纳作为驱动源的DC无刷电动机的壳体主体部；形成为从所述壳体主体部的侧部突出的手柄部；在把持该手柄部的状态下设置于手指所扣动的位置上的开关部；向所述DC无刷电动机供应电力的电池；用于控制所述DC无刷电动机的三相桥式电路；构成所述三相桥式电路的开关元件；以及与所述三相桥式电路并联连接的电容器，所述电动工具其特征在于，
所述三相桥式电路在所述壳体主体部内配置于所述DC无刷电动机的附近，
所述电容器配置于开关部的位置或者比所述开关部靠近所述三相桥式电路的位置，
将所述电容器和所述三相桥式电路电连接的导电体构成为以最短距离连接所述电容器和所述三相桥式电路。
2.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于，
所述三相桥式电路配置于所述DC无刷电动机的后方，
所述电容器安装于所述开关部的电路基板。
3.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于，
所述三相桥式电路配置于所述DC无刷电动机的后方，
所述电容器配置于壳体主体部和手柄部的交界位置。
4.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于，
所述三相桥式电路配置于所述DC无刷电动机的后方，
所述电容器安装于装配所述三相桥式电路的电路基板。
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