CN102092032B - 电动工具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动工具。所述电动工具具备电动机部(1a)、动力传递部(1b)、多个开关元件(27)、及冷却风扇(30)。电动机部(1a)具有经由轴承(20、21)旋转自如地配置于电动机壳体(13)的旋转轴(6)、固定于旋转轴(6)上的由磁铁(14)构成的转子铁芯(15)、位于转子铁芯(15)的周围的定子铁芯(17)、及在旋转轴(6)的轴方向上位于定子铁芯(17)的一侧的基板(18)。开关元件(27)配置于电动机部(1a)和动力传递部(1b)之间。冷却风扇(30)在所述轴方向上配置于定子铁芯(17)的另一侧。由多个开关元件(27)将直流电流分配给所述定子铁芯(17)的多个绕阻而依次形成磁场，由此转子铁芯(15)旋转。

Description

电动工具

技术领域

本发明涉及搭载有改善了冷却开关元件及线圈的冷却机构的DC无刷电动机的电动工具。

背景技术

最近，在冲击式扳手等充电工具中，取代现有的有刷电动机而使用DC无刷电动机。在DC无刷电动机中，利用多个开关元件(FET)对与各开关元件对应的绕阻依次分配进行通电，由此，连续形成磁场，从而转子铁芯旋转。

但是，DC无刷电动机的缺点在于开关元件及绕阻线圈会发热。因此，在搭载有DC无刷电动机的较多的充电工具上设置有冷却开关元件及绕阻线圈的冷却风扇。

例如，已知有在电动机壳体的前侧(输出侧)设置冷却风扇，在后侧(相反侧)设置开关元件的电动工具(日本特开2008-279564号公报)。其为如下构造，通过使冷却风扇旋转，使从电动机壳体的后方取入的冷却空气与向开关元件和铁芯的后部突出的绕阻的一部分接触后，通过铁芯和电动机壳体之间与向铁芯的前部突出的绕阻接触而进行冷却，进而向电动机壳体的外侧排出。

但是，上述构造存在如下的问题点。

首先，由于冷却风扇配置于电动机壳体的前侧，因此电动机的轴方向的尺寸增大，工具的总长变长。接着，由于开关元件位于工具的后部，因此在工具后部向下落下时等，可能由于落下时的冲击而使开关元件破损或受到损伤。考虑这点，也有时将开关元件设置在工具的把手等其它的部位，但存在不能充分抑制开关元件的温度上升，不能进行精密的开关控制等有损电动机的转速控制的性能的问题。

发明内容

本发明提供能够将总长变长抑制在最小限度、有效地冷却开关元件、且能够进行保护以不受落下时等的冲击的电动工具。

根据本发明的实施例，提供一种电动工具，具备：电动机部1a，所述电动机部具有经由前部轴承20和后部轴承21旋转自如地配置于电动机壳体13的旋转轴6、固定于所述旋转轴6上的包括磁铁14的转子铁芯15、位于所述转子铁芯15的周围的定子铁芯17、及在所述旋转轴6的轴方向上位于所述定子铁芯17的一侧的基板18；动力传递部1b，以所述电动机部1a的旋转力为驱动源；多个开关元件27，配置于所述电动机部1a和所述动力传递部1b之间；及冷却风扇30，在所述轴方向上配置于所述定子铁芯17的另一侧。所述电动机部1a构成为，利用所述多个开关元件27将直流电流分配给所述定子铁芯17的多个绕阻而依次形成磁场，由此所述转子铁芯15旋转。

附图说明

图1是用截面表示的本发明的典型的实施例的冲击式扳手的一部分的立体图；

图2是将电动机部的一部分放大表示的横截面图；

图3是电动机部的立体图；

图4是仅有DC无刷电动机的纵截面图。

标号说明

1a  电动机部

1b  动力传递部

13  电动机壳体

14  磁铁

15  转子铁芯

16  绕阻

17  定子铁芯

18  基板

20  前部轴承

27  开关元件

28  开口部

30  冷却风扇

31、32  空气孔

具体实施方式

图1是搭载有本发明的典型的实施例的DC无刷电动机的冲击式扳手的一部分的剖面图。在图1中，标号1表示扳手主体。在扳手主体1的下部形成有把手2，在把手2上配置有触发开关3。在把手2的下部拆装自如地设置有电池盒4。

扳手主体1形成为筒状，由后部的电动机部1a和前部的动力传递部1b构成。

在电动机部1a上设置有作为动力传递部1b的动力源供给旋转力的DC无刷电动机5。对于DC无刷电动机5在后面进行详细叙述。

在动力传递部1b的内部，与DC无刷电动机5的旋转轴6在同轴上，从后侧依次设置有行星齿轮机构7、主轴8、击打机构9及砧座10。在砧座10的前端部可安装有驱动刀头(未图示)。由此，将DC无刷电动机5的旋转通过行星齿轮机构7减速旋转并传递至主轴8，进而将主轴8的旋转通过由锤11及压缩弹簧12等构成并产生击打力的击打机构9变换成旋转击打力，将该旋转击打力向旋转自如地支承于壳体上的砧座10传递。

接着，如图2及图3所示，设置于电动机部1a上的DC无刷电动机5具备：经由前部轴承20和后部轴承21旋转自如地设于成为扳手主体1的一部分的电动机壳体13的旋转轴6；固定于该旋转轴6上的具有磁铁14的转子铁芯15；在该转子铁芯15的周围具有多根绕阻16的定子铁芯17；及配置于该定子铁芯17的输出侧的端面的基板18。

前部轴承20和后部轴承21在旋转轴6的前后各配置一个，分别压入旋转轴6而固定。在壳体22的内部配置有形成了用于嵌合固定于动力传递部1b的行星齿轮机构7的轴承23的第一筒状固定部24的部件，在第一筒状固定部24的后方延长形成有第二筒状固定部25。前部轴承20嵌合固定于第二筒状固定部25。而且，后部轴承21嵌合固定于电动机壳体13的后壁13a的中央部的凹部26。

转子铁芯15固定于旋转轴6上，所述转子铁芯的外周形成为截面圆形，在内周形成有截面长方形的空间，且在该空间内配置有正方体形状的磁铁14。

定子铁芯17形成为截面为四角形的环状，并固定在电动机壳体13的内侧。在定子铁芯17的内侧朝向定子铁芯17的中心呈放射状设置有多个铁芯，在各铁芯的周围经由绝缘材料卷装有绕阻16。

接着，将基板18配置于电动机部1a的前侧(动力传递部1b侧)。如图3所示，在基板18上，绕旋转轴6贯通形成有比前部轴承20大的圆形的开口部28。另外，也可以在基板18的后侧(磁铁14侧)安装磁传感器(未图示)。磁传感器检测转子铁芯15的磁极的位置，利用电动机驱动电路(未图示)向各绕阻16依次流通电流而形成磁场，由此使转子铁芯15旋转，因此上述基板18构成DC无刷电动机5的电路基板。

但是，向上述各绕阻16依次分配电流是利用六个开关元件(FET：Field Effect Transistor：场效应晶体管)27进行的。开关元件27在基板18的前部，在开口部28的周围即远离旋转轴6的位置彼此隔开间隔配置。

另外，开关元件27在与旋转轴6正交的方向上以与旋转轴6的前部轴承20重合的方式配置。即，以如下方式配置：在将前部轴承20向外周侧延长时，开关元件27仅干涉宽度W量。但是，开关元件27和前部轴承20不是完全重合，而以稍微偏离地重合的方式配置。因此，在基板18的开口部28和固定了前部轴承20的第二筒状固定部25之间形成对通过冷却风而言足够的空间。当然，也可以以增大开口部28且使开关元件27和前部轴承20完全重合的方式构成。

接着，在定子铁芯17的与上述基板18相反侧的后部设置有冷却风扇30。冷却风扇30固定于旋转轴6的转子铁芯15和后部轴承21之间。由于后部轴承21固定在电动机壳体13的后壁13a上，因此，冷却风扇30配置于最后部。

另外，在电动机壳体13上，在与基板18和冷却风扇30相对应的位置分别形成有空气孔31、32。由此，如图2中箭头所示，形成从电动机壳体13的空气孔31沿基板18的表面背面两面流通，进而从开口部28通过定子铁芯17的内侧并从电动机壳体13的空气孔32向外侧吹出的冷却风的通路。

因此，当冷却风扇30和旋转轴6一起旋转时，冷却风从电动机壳体13的空气孔31被取入到内部。而且，冷却风碰到基板18的端面而分开为表面背面，分别沿表面背面两面流通而对开关元件27和绕阻16进行冷却。之后，两方的流通在基板18的开口部28汇合，进而通过转子铁芯15和定子铁芯17之间流向电动机壳体13的空气孔32，在中途冷却绕阻16，最后从空气孔32向外侧排出。这样，刚刚从外部取入的新鲜的空气与开关元件27接触，其冷却效果高。此时，定子铁芯17的绕阻16中在基板18侧露出的部分也同样被冷却。进而，在基板18的相反侧露出的绕阻16部分也与穿过定子铁芯17的内侧并再次使流速增大的冷却风接触，因此，高效地对绕阻16进行冷却。

另外，根据上述构成，由于配置有冷却风扇30，因此，DC无刷电动机5的轴方向的尺寸增大，从而冲击式扳手的总长不得不增长。但是，开关元件27以在和旋转轴6正交的方向上与旋转轴6的前部轴承20重合的方式配置。因此，DC无刷电动机5的轴方向的尺寸比将开关元件27和前部轴承20串联配置的尺寸短，因此能够将冲击式扳手的总长变长抑制在最小限度。

另外，由于开关元件27配置在冲击式扳手的前部、即配置在电动机部1a和动力传递部1b之间，因此即使冲击式扳手后部向下掉落时，开关元件27也不会受到直接的冲击，所以因落下时的冲击而破损或受到损伤的可能性较小，在这种情况下，也能够确保电动机的转速控制的性能，且能够维持精密的开关控制。

进而，另外，从设计上来看，如图1所示，由于为在后部设置有外径较小的冷却风扇30的构造，因此能够缩小电动机壳体13的后部，可使整体变得紧凑，可以构成为在视觉上看较小的结构。

根据本发明的实施例，电动工具具备：电动机部1a，所述电动机部具有经由前部轴承20和后部轴承21旋转自如地配置在电动机壳体13的旋转轴6、由固定于上述旋转轴6上的磁铁14构成的转子铁芯15、位于上述转子铁芯15的周围的定子铁芯17、及在上述旋转轴6的轴方向上位于上述定子铁芯17的一侧的基板18；动力传递部1b，以上述电动机部1a的旋转力为驱动源；多个开关元件27，配置于上述电动机部1a和上述动力传递部1b之间；及冷却风扇30，在上述轴方向上配置于上述定子铁芯17的另一侧。上述电动机部1a的构成为，由上述多个开关元件27将直流电流向上述定子铁芯17的多个绕阻分配而依次形成磁场，由此，上述转子铁芯15旋转。

根据该构造，由于将开关元件配置于上述电动机部和动力传递部之间，且将上述冷却风扇配置于最后部，因此即使工具后部向下落下时，开关元件也不会受到直接的冲击，因此因落下时的冲击而破损或受到损伤的可能较小，在这种情况下，也能够确保电动机的转速控制的性能，且能够维持精密的开关控制。

另外，从设计上来看，由于为在后部设置有外径较小的冷却风扇的构造，因此能够缩小电动机壳体的后部，可使工具整体变得紧凑，可以为在视觉上看较小的结构。

在上述的构造中，上述开关元件27也可以安装于上述基板18上，上述开关元件27和上述前部轴承20也可以配置为在与所述轴方向正交的方向上重合。

根据该构造，由于DC无刷电动机的轴方向的尺寸比将开关元件和前部轴承串联配置的尺寸短，因此能够将冲击式扳手的总长变长抑制在最小限度。

另外，在上述的构造中，也可以以如下方式构成冷却风的通路：利用上述冷却风扇30从上述电动机壳体13的外侧取入的冷却风沿上述基板18的表面背面两面流通，进而从设置在上述基板18上的开口部28通过上述定子铁芯17的内侧而向上述电动机壳体13的外侧吹出。

根据该构造，刚刚从外部取入的新鲜的空气与开关元件接触，其冷却效果高。此时，铁芯的绕阻中在基板侧露出的部分也同样被冷却。进而，在基板的相反侧露出的绕阻部分也与穿过铁芯的内侧并再次使流速增大的冷却风接触，因此高效地对绕阻进行冷却。

另外，在上述的构造中，上述多个开关元件27也可以隔开间隔地配置于上述基板18的开口部28的周围。

根据该构造，由于冷却风沿基板的表面流通时与各开关元件的整个表面接触，因此冷却效果较高。

Claims (5)

1.一种电动工具，具备：

电动机部(1a)，所述电动机部具有经由前部轴承(20)和后部轴承(21)旋转自如地配置于电动机壳体(13)的旋转轴(6)、固定于所述旋转轴(6)上的包括磁铁(14)的转子铁芯(15)、位于所述转子铁芯(15)的周围的定子铁芯(17)、及在所述旋转轴(6)的轴方向上位于所述定子铁芯(17)的一侧的基板(18)；

动力传递部(1b)，以所述电动机部(1a)的旋转力为驱动源；

多个开关元件(27)，配置于所述电动机部(1a)和所述动力传递部(1b)之间；及

冷却风扇(30)，在所述轴方向上配置于所述定子铁芯(17)的另一侧，

所述电动机部(1a)构成为，利用所述多个开关元件(27)将直流电流分配给所述定子铁芯(17)的多个绕阻而依次形成磁场，由此所述转子铁芯(15)旋转，

以如下方式构成冷却风的通路：利用所述冷却风扇(30)从所述电动机壳体(13)的外侧取入的冷却风沿所述基板(18)的表面背面两面流通，进而从设于所述基板(18)上的开口部(28)通过所述定子铁芯(17)的内侧向所述电动机壳体(13)的外侧吹出。

2.如权利要求1所述的电动工具，其中，

所述开关元件(27)安装于所述基板(18)上，

所述开关元件(27)和所述前部轴承(20)以在与所述轴方向正交的方向上重合的方式配置。

3.如权利要求1或2所述的电动工具，其中，

所述多个开关元件(27)隔开间隔地配置于所述基板(18)的开口部(28)的周围。

4.如权利要求1或2所述的电动工具，其中，

还具备电池(4)，

所述直流电流从所述电池(4)供给。

5.如权利要求3所述的电动工具，其中，

还具备电池(4)，

所述直流电流从所述电池(4)供给。