JP2006123034A - Portable power tool with earth - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アース付携帯用電動工具に関し、特に、携帯用電動工具のハウジングが金属材料から成り、かつノイズ発生を抑制するノイズ防止回路を有するアース付携帯用電動工具に関する。 The present invention relates to a grounded portable power tool, and more particularly to a grounded portable power tool having a noise prevention circuit in which a housing of the portable power tool is made of a metal material and suppresses noise generation.
一般に、携帯用電動工具では、工具の駆動源として用いられる直巻整流子型などの電動機の整流子や固定子巻線などに起因して発生するノイズ(雑音または電磁妨害波)の伝播を抑制または防止することが要求される。更に、軽量化または作業性の向上などを考慮して工具の小形化が要求される。 In general, portable power tools suppress the propagation of noise (noise or electromagnetic interference) caused by commutators and stator windings of a series commutator type motor used as a tool drive source. Or it is required to prevent. Furthermore, it is required to reduce the size of the tool in consideration of weight reduction or workability improvement.
電動機から発生したノイズは、その電動機に接続された給電線路に伝播し、他の給電線路に接続されるラジオ、テレビなど他の電気機器または電子機器に電磁妨害波として支障を及ぼすことが知られている。従って、このノイズに対し、国際規格であるCISPRpublication14(国際無線障害特別委員会)において図5に示すような規制値が定められている。アース付電動工具において、電動機から発生したノイズの伝播は、一対の給電線路間に伝播するノーマルモードノイズと、給電線路と接地線間との間を伝播するコモンモードノイズとに分けられ、これらノイズの伝播はそれぞれ独立して抑制または防止できることが知られ、そのノイズ除去回路として、図6に示す技術が下記特許文献1に開示されている。 It is known that noise generated from an electric motor propagates to a power supply line connected to the electric motor and interferes with other electric or electronic devices such as radios and televisions connected to other power supply lines as electromagnetic interference. ing. Therefore, a regulation value as shown in FIG. 5 is defined for this noise in CISPR publication 14 (International Committee for Radio Interference), which is an international standard. In a grounded power tool, the propagation of noise generated from the motor is divided into normal mode noise that propagates between a pair of feed lines and common mode noise that propagates between the feed lines and the ground line. Is known to be able to be suppressed or prevented independently, and the technology shown in FIG.
図6に示すノイズ除去回路は、特許文献1の第2図に開示されている。図6において、電動機の固定子巻線SCが形成された固定子鉄心SIはモータハウジング(筐体)と共にアースに電気的接続される。電動機から発生するコモンモードノイズを除去するために、一対の直列接続されたコンデンサC2及びC3を給電線路間に電気的接続し、その一対のコンデンサC2及びC3の中点をアースに電気的接続している。また電動機から発生するノーマルモードノイズを除去するために、コンデンサC1を給電線路間に電気的接続することを開示している。更に、特許文献1の第2図にはコモンモードノイズをより低減させるために、一対のチョークコイルを含むコモンモードチョークコイルLを給電線路に挿入することも開示している。 The noise removal circuit shown in FIG. 6 is disclosed in FIG. In FIG. 6, the stator core SI in which the stator winding SC of the electric motor is formed is electrically connected to the ground together with the motor housing (housing). In order to remove common mode noise generated from the electric motor, a pair of capacitors C2 and C3 connected in series are electrically connected between the power supply lines, and a midpoint of the pair of capacitors C2 and C3 is electrically connected to the ground. ing. Further, it discloses that the capacitor C1 is electrically connected between the feeder lines in order to remove normal mode noise generated from the electric motor. Further, FIG. 2 of Patent Document 1 also discloses that a common mode choke coil L including a pair of choke coils is inserted into the feed line in order to further reduce common mode noise.
しかしながら、図6に示された従来のノイズ除去回路では、給電線路間に、単独のコンデンサC1と、一対の直列接続されたコンデンサC2及びC3とを並列接続し、かつ前記直列接続された一対のコンデンサの中点を電動機のハウジングまたはアース接続線に電気的接続しなければならないことより、電動機のハウジング内の配線が複雑となり、またそれら3つのコンデンサのブロックを配置するために多くのスペースを必要とする。 However, in the conventional noise removal circuit shown in FIG. 6, a single capacitor C1 and a pair of series-connected capacitors C2 and C3 are connected in parallel between the power supply lines, and the pair of series-connected pairs are connected. Because the midpoint of the capacitor must be electrically connected to the motor housing or ground connection, the wiring within the motor housing is complicated, and more space is required to place the three capacitor blocks And
一方、上記従来技術に用いられるコモンモードノイズを除去するためのコモンモードチョークコイルLは、電磁妨害波対策用素子として一般的に使用されているものであるが、ノイズ除去の機能と同時に、商用電源の給電線路の一部を構成するものであるので、フェライトコアに比較的太い線の巻線を形成した構造となる。例えば、コモンモードチョークコイルLは、ノイズ除去のために5mH以上のインダクタンスを必要とし、かつ電動工具の定格電流が5A以上必要とする場合、要求されるインダクタンス値と定格電流値を実現し、かつ、コイルの温度上昇を規格値以下に適合させるために、約20mm×20mm×40mmのサイズの中空フェライトコアに、導体断面積1.25mm2のリード線を巻く必要がある。このため、コモンモードチョークコイルLによる電磁妨害波抑制対策は、電動工具のハウジング内の装着スペースを多く必要とし、電動工具の小形化が不可能となる。更に、そのコストも高くなるという問題がある。 On the other hand, the common mode choke coil L for removing the common mode noise used in the above prior art is generally used as an electromagnetic interference wave countermeasure element. Since it constitutes a part of the power supply line of the power supply, a relatively thick wire winding is formed on the ferrite core. For example, when the common mode choke coil L requires an inductance of 5 mH or more for noise removal and the rated current of the power tool requires 5 A or more, the common mode choke coil L realizes a required inductance value and a rated current value, and In order to adapt the temperature rise of the coil to a standard value or less, it is necessary to wind a lead wire having a conductor cross-sectional area of 1.25 mm 2 around a hollow ferrite core having a size of about 20 mm × 20 mm × 40 mm. For this reason, the electromagnetic interference wave suppression countermeasure by the common mode choke coil L requires a large mounting space in the housing of the power tool, and the power tool cannot be miniaturized. Furthermore, there is a problem that the cost is increased.
従って、本発明の目的は、ハウジング内のノイズ除去用部材の占有スペースを低減させ、かつノイズレベル(電磁妨害波端子電圧レベル)を低減させたアース付携帯用電動工具を提供することにある。また、ハウジングとして金属製の外枠を有するアース付携帯用電動工具を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a grounded portable electric tool that reduces the space occupied by a noise removing member in the housing and reduces the noise level (electromagnetic interference terminal voltage level). Another object of the present invention is to provide a grounded portable power tool having a metal outer frame as a housing.
本発明の上記の目的及び更に他の目的、ならびに新規な特徴は、以下の本明細書の記述及び添付図面より明らかにされる。 The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the following description of the present specification and the accompanying drawings.
本発明の一つの特徴によれば、ハウジングと、前記ハウジングに保持された、固定子巻線を有する固定子と、前記ハウジングに回転可能に支持された回転軸を有する回転子とからなる電動機部と、該電動機部に接続された給電線路とを備えたアース付携帯用電動工具において、前記ハウジングは前記電動機部本体の外周を包囲する金属材料の外枠を有し、該外枠はアース接続線に電気的接続され、前記回転子の回転軸は絶縁層を有し、前記給電線路間には第1のコンデンサが電気的接続され、前記固定子巻線には第2のコンデンサが電気的に並列接続される。 According to one aspect of the present invention, an electric motor unit comprising a housing, a stator having a stator winding held by the housing, and a rotor having a rotating shaft rotatably supported by the housing. And a grounded portable electric tool comprising a power supply line connected to the motor unit, wherein the housing has an outer frame made of a metal material surrounding an outer periphery of the motor unit main body, and the outer frame is connected to the ground Electrically connected to the wire, the rotating shaft of the rotor has an insulating layer, a first capacitor is electrically connected between the feeder lines, and a second capacitor is electrically connected to the stator winding. Connected in parallel.
本発明の他の特徴によれば、前記第2のコンデンサに直列接続した抵抗を含む直列回路が、前記固定子巻線に電気的に並列接続される。 According to another feature of the invention, a series circuit including a resistor connected in series to the second capacitor is electrically connected in parallel to the stator winding.
本発明の更に他の特徴によれば、前記第1のコンデンサを前記ハウジングに配すると共に、前記第2のコンデンサと前記抵抗の直列回路を前記電動機の固定子に装着される。 According to still another aspect of the present invention, the first capacitor is disposed in the housing, and a series circuit of the second capacitor and the resistor is mounted on a stator of the electric motor.
本発明によれば、ノイズ除去用部材としてコンデンサまたは抵抗を使用するので、電動工具のハウジング内おけるノイズ除去用部材の占有スペース及びコストを低減させ、かつノイズレベルを抑制したアース付携帯用電動工具を提供できる。また、ハウジングとして金属材料の外枠を有するアース付携帯用電動工具を提供できる。 According to the present invention, since a capacitor or a resistor is used as a noise removing member, a grounded portable electric tool that reduces the occupied space and cost of the noise removing member in the housing of the electric tool and suppresses the noise level. Can provide. Moreover, the portable electric tool with a ground which has the outer frame of a metal material as a housing can be provided.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof will be omitted.
図1乃至図4は本発明の一実施形態に係るアース付携帯用電動工具を説明するための図面で、図1は本発明をディスクグラインダ(切削工具)に適用した場合のアース付携帯用電動工具の断面図(側面図)、図2は、図1に示した本発明に係るアース付携帯用電動工具における回転子の部分拡大図、図3は、図1に示した本発明に係るアース付携帯用電動工具における固定子の部分拡大図、図4は、図1に示した本発明に係るアース付携帯用電動工具の回路図をそれぞれ示す。 1 to 4 are drawings for explaining a grounded portable power tool according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a grounded portable power tool when the present invention is applied to a disc grinder (cutting tool). 2 is a sectional view (side view) of the tool, FIG. 2 is a partially enlarged view of a rotor in the grounded portable electric tool according to the present invention shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a ground according to the present invention shown in FIG. FIG. 4 shows a circuit diagram of the grounded portable electric tool according to the present invention shown in FIG. 1, respectively.
図1に示すように、本発明に係るディスクグラインダは、アルミニウム等の金属材料のモータハウジング部15と、金属材料またはプラスチック材料などの絶縁材料のスイッチハウジング部(スイッチケース部)24と、金属材料のギアハウジング部(ギアケース部)25と、砥石などの先端工具28などを備える。
As shown in FIG. 1, a disc grinder according to the present invention includes a
スイッチハウジング部24内には、後述する電動機に商用電源の給電を制御するためのスイッチ(図示なし)と、後述する、ノイズすなわち電磁妨害波を除去するためのコンデンサ9、及びコンデンサ11と抵抗10の直列回路を備える。また、スイッチハウジング部24からは電動機に商用電源を給電するための給電線路31及び32を含む電源コード23が引出され、その端部に設けられたプラグ22の差込部22a及び22bを介して商用電源のコンセントに電気的接続される。また、この電源コード23には、モータハウジング部15にネジ止め等により電気的接続されたアース接続線30が給電線路31及び32と並行に組込まれ、クリップ16を介してアース21に電気的接続される(図4参照)。
In the
砥石28は、一部が保護カバー29で覆われている。ギアハウジング部25には、回転変換部を構成する一対の傘歯車26及び27が装着され、モータハウジング部15に装着された電動機のシャフト2に発生する回転力を、先端工具28に伝達する。
A part of the
モータハウジング部15は電動機部の外周を包囲する金属材料の外枠から成る。このモータハウジング部15内には、交直両用電源の電動機(ユニバーサルモータ)が装着されている。この電動機は、図3に示したように、ハウジング15に装着される固定子34を備える。固定子34は、固定子鉄心7と固定子巻線8を含む。更に、電動機は、ハウジング15に回転可能に支持されたシャフト(回転軸)2を有する回転子1を備える。
The
図2に示すように、シャフト2には、回転子鉄心3及び回転子巻線6に加え、整流子5が取付けられている。そして、これら回転子鉄心3、回転子巻線6及び整流子5は、シャフト2を覆う絶縁材料層4によって、金属材料のシャフト2から電気的に絶縁されて、電動機の回転子1を構成する。
As shown in FIG. 2, a commutator 5 is attached to the
図1には図示されていないが、図4の等価回路図に示す本発明に従ったノイズ除去用電気部品のコンデンサ9はスイッチハウジング部24内に配置され、ノイズ除去用電気部品のコンデンサ11及び抵抗10は、回路ブロック(モジュール)33の形態で、図3に示されるように、固定子34のスペース内に設けられる。これによって、スイッチハウジング部24内の占有スペースは従来に比較して著しく低減されている。もちろん、コンデンサ9は、モータハウジング部15のスペースが許容されるならば、モータハウジング部15内に装着してもよい。図4において、アース接続線30の一端(クリップ16と反対側端部)は、上述したように、ネジ止めにより、金属材料のモータハウジング部15に電気的接続されたものである。以下、図4を参照して本発明の特徴を説明する。
Although not shown in FIG. 1, the capacitor 9 of the noise removing electrical component according to the present invention shown in the equivalent circuit diagram of FIG. 4 is disposed in the
まず、図2に示されるように、本発明に従って、回転子1は、上述したようにその回転子巻線6が回転子シャフト2より絶縁材料層4によって電気的に絶縁された構造とする。回転子巻線6が絶縁材料層4によりシャフト2より電気的絶縁される構造により、回転子巻線6はモータハウジング部15、すなわちアース接続線30と電気的絶縁される。その結果、回転子巻線6からハウジング部15へ伝播される0.15MHz〜30MHzの周波数帯のコモンモードノイズを抑制できる。
First, as shown in FIG. 2, according to the present invention, the rotor 1 has a structure in which the rotor winding 6 is electrically insulated from the
更に、本発明に従えば、コンデンサ11単独、または、抵抗10とコンデンサ11の直列回路を、ノイズ発生源となる固定子巻線8に対して、並列に電気的接続する。コンデンサ11を単独で固定子巻線8に並列接続する場合、コンデンサ11によりノイズ周波数の共振周波数を固定子巻線8とその並列分布容量とで形成されるノイズの共振周波数(例えば、1MHzが中心周波数)より低域の周波数に移行させ、結果的に、上記ノイズの共振周波数に対するインピーダンスを低下させる機能を有する。これによって、固定子巻線8と、固定子巻線8の分布容量によって決定される共振周波数付近のコモンモードノイズが、給電線路31及び32に伝播されるのを抑制することができる。
Furthermore, according to the present invention, the
コンデンサ11と抵抗10の直列回路を並列接続する場合は、抵抗10の抵抗値は、界磁巻線8のノイズ周波数(例えば、1MHzが中心周波数)に対するインピーダンスより小さくなるように選択される。例えば、抵抗10の抵抗値は固定子巻線8のインピーダンスの1/10以下になるように500Ωに選ばれる。また、コンデンサ11は高周波成分を導通させる大きさの容量値に選ばれる。例えば、コンデンサ11は0.02μFの容量値に選ばれる。この抵抗10とコンデンサ11の直列回路により、固定子巻線8と、その分布容量によって決定される共振周波数付近の給電線路31及び32に伝播されるコモンモードノイズを抑制することができる。
When the series circuit of the
更に、本発明に従えば、給電線路31及び32間に伝播するノーマルモードノイズを除去するために、給電線路31及び32間にコンデンサ9を電気的接続する。このコンデンサ9の容量値は、例えば、0.02μFに選ばれる。このコンデンサ9の接続により、周波数帯が0.15MHz〜0.3MHzのノイズの発生を抑制することができる。
Further, according to the present invention, the capacitor 9 is electrically connected between the
以上のノイズ対策により、図5に示すように、ノイズ電圧レベル(電磁妨害波端子電圧レベル)は、国際規格で規定されたノイズ周波数帯の許容限度値を示す特性曲線13に対して、より低い電圧レベルを示す特性曲線12に改善することができる。 As a result of the above noise countermeasures, as shown in FIG. 5, the noise voltage level (electromagnetic interference terminal voltage level) is lower than the characteristic curve 13 indicating the allowable limit value of the noise frequency band defined by the international standard. The characteristic curve 12 showing the voltage level can be improved.
以上の本発明によれば、従来技術のコモンモードチョークコイルなどの大型の電気部品を使用することなく、占有スペースの小さい抵抗10またはコンデンサ9及び10によって、効率よくノイズの発生を抑制または防止することができる。更に、上述したように、回転子巻線6が回転子シャフト2より絶縁材料層4によって電気的に絶縁された構造とすることにより、固定子巻線8から発生するノイズの抑制とは別に、回転子1から発生するノイズの伝播も抑制できる。これらによって、スイッチハウジング部24などのハウジングの長さ、または太さの寸法を減少させることができて、アース付携帯用電動工具の小形化ができる。
According to the present invention described above, the generation of noise is efficiently suppressed or prevented by the
また、モータハウジング部15の少なくとも外枠部を金属材料とし、その金属材料の外枠部にアース接続線30を電気的接続する構造とするので、従来のノイズ対策用一対のコンデンサの中点をアース接続線に接続する場合に比べ、アース接続配線30が簡単となる。
Further, since at least the outer frame portion of the
更に、上述の実施形態において、スイッチハウジング部24を金属材料で構成すれば、金属材料のモータハウジング部15と電気的に共通接続されるので、アース接続線をスイッチハウジング部24に接続してもよい。
Furthermore, in the above-described embodiment, if the
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. It is.
1:回転子 2:回転子シャフト(回転軸) 3:回転子鉄心
4:絶縁材料層 5:整流子 6:回転子巻線 7:固定子鉄心
8:固定子巻線 9:給電線路間コンデンサ(第1のコンデンサ) 10:抵抗
11:コンデンサ(第2のコンデンサ)
12:本発明のアース付携帯用電動工具のノイズ電圧レベル(図5)
13:CISPR国際規格によるノイズ電圧レベル(図5)
14:コモンモードチョークコイル 15:モータハウジング部
16:アースクリップ 20:商用交流電源 21:アース電位
22:プラグ 22a、22b:プラグ差込部 23:電源コード
24:スイッチハウジング部 25:ギアハウジング部 26、27:傘歯車
28:先端工具 29:保護カバー 30:アース接続線
31、32:給電線路 33:回路ブロック 34:固定子
1: Rotor 2: Rotor shaft (rotating shaft) 3: Rotor core 4: Insulating material layer 5: Commutator 6: Rotor winding 7: Stator core 8: Stator winding 9: Capacitor between feeder lines (First capacitor) 10: resistor 11: capacitor (second capacitor)
12: Noise voltage level of the grounded portable power tool of the present invention (FIG. 5)
13: Noise voltage level according to CISPR international standard (Figure 5)
14: Common mode choke coil 15: Motor housing portion 16: Earth clip 20: Commercial AC power supply 21: Ground potential 22:
Claims (3)
前記ハウジングは前記固定子の外周を包囲する金属材料の外枠を有し、該外枠はアース接続線に電気的接続され、前記回転子の回転軸は絶縁層を有し、前記給電線路間には第1のコンデンサが電気的接続され、前記固定子巻線には第2のコンデンサが電気的に並列接続されたことを特徴とするアース付携帯用電動工具。 A housing, a stator having a stator winding held by the housing, an electric motor unit having a rotor having a rotating shaft rotatably supported by the housing, and a feed line connected to the electric motor unit In a portable electric tool with a ground provided with
The housing has an outer frame made of a metal material surrounding an outer periphery of the stator, the outer frame is electrically connected to a ground connection line, a rotating shaft of the rotor has an insulating layer, and A portable electric tool with a ground is characterized in that a first capacitor is electrically connected to the stator winding, and a second capacitor is electrically connected in parallel to the stator winding.
The grounded portable electric tool according to claim 2, wherein the first capacitor is disposed in the housing, and a series circuit of the second capacitor and the resistor is attached to the stator.
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