JP2008295256A - Power tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ブラシレスモータを使用する電動工具に関し、特に、モータハウジング部に収容されるブラシレスモータに対する冷却効果および防塵効果を向上させた電動工具の構造に関する。 The present invention relates to an electric tool using a brushless motor, and more particularly to a structure of an electric tool with improved cooling effect and dustproof effect for a brushless motor housed in a motor housing portion.
一般に、ブラシレスモータ(DCモータ)は、小形化が可能であり、回転軸に取り付けられるロータに対しブラシおよび整流子を用いた電気的接続が不要となるので、高寿命が可能である。このため、コードレス電動工具の駆動源としてブラシレスモータを採用することが考えられる。 In general, a brushless motor (DC motor) can be miniaturized, and electrical connection using a brush and a commutator is not required for a rotor attached to a rotating shaft, so that a long life is possible. For this reason, it is conceivable to employ a brushless motor as a drive source of the cordless electric tool.
しかし、ブラシレスモータを駆動すると、比較的大きな電力損失が熱となって発生し、熱の影響によりモータの高出力化や正常な動作が阻害される場合がある。電力損失の大部分は、ステータコイルに電流が流れることにより生じる銅損と、磁束密度の変化によってステータコア材に生じる鉄損であり、特に、ステータ部の鉄損が大きな発熱源となり、コードレス電動工具への適用が困難となる。 However, when a brushless motor is driven, a relatively large power loss occurs as heat, and the high output of the motor and normal operation may be hindered by the influence of heat. Most of the power loss is the copper loss caused by the current flowing through the stator coil and the iron loss caused in the stator core material due to the change in magnetic flux density. Application to is difficult.
このため、従来のブラシレスモータにおいて、種々のステータに対する冷却構造が提案されている。例えば、従来のステータの冷却構造としては、下記特許文献1に開示されているように、モータハウジング内に外気を吸入する開口部と、ハウジング内の冷却風をハウジングの外へ排気する開口部とを、ステータを挟んで回転軸方向に互いに離間してハウジングに設け、ロータに一体的に取付けたファンによってハウジング内に空気を導入し、特に、ステータコイル間に冷却風を流動させることにより、ステータコイル部を直接冷却する構造が提案されている。 For this reason, cooling structures for various stators have been proposed in conventional brushless motors. For example, as a conventional stator cooling structure, as disclosed in Patent Document 1 below, an opening for sucking outside air into the motor housing, and an opening for discharging cooling air inside the housing to the outside of the housing, Are provided in the housing so as to be spaced apart from each other in the direction of the rotation axis with the stator interposed therebetween, and air is introduced into the housing by a fan integrally attached to the rotor. A structure for directly cooling the coil portion has been proposed.
さらに、ブラシレスモータにおいて、インバータ回路基板(モータ駆動回路基板)のスイッチング素子を構成する出力トランジスタは、ステータコイルに大電流の駆動信号を供給することから発熱量が多くなり、冷却対策が要求される。インバータ回路基板の冷却構造としては、従来、下記特許文献2に開示されているように、モータハウジング内の冷却気体の流路上にモータのステータ部と共にインバータ回路基板を配置した構造が提案されている。 Further, in the brushless motor, the output transistor that constitutes the switching element of the inverter circuit board (motor drive circuit board) supplies a large current drive signal to the stator coil, so the amount of heat generation increases and cooling measures are required. . As a cooling structure for an inverter circuit board, a structure in which an inverter circuit board is arranged together with a stator portion of a motor on a cooling gas flow path in a motor housing has been proposed as disclosed in Patent Document 2 below. .
ブラシレスモータは、モータのロータに対しブラシおよび整流子を用いた電気的接続が不要となるので、高寿命化が可能であると共に、モータ内部への塵埃の侵入を防止することが可能な防塵構造を達成し易い。このため、ブラシレスモータは、直流電源を用いる携帯用電動工具(コードレス電動工具)の駆動源として好適であると考えられる。 The brushless motor eliminates the need for electrical connection using a brush and commutator to the rotor of the motor, so that it can have a long service life and can prevent dust from entering the motor. Easy to achieve. For this reason, it is considered that the brushless motor is suitable as a drive source for a portable electric tool (cordless electric tool) using a DC power source.
本願発明者等は、ブラシレスモータをインパクトドライバ等の携帯用電動工具の駆動源への適用を検討したところ、木粉や金属粉等の粉塵が混在した空気の作業環境下で使用される電動工具にあっては、モータのステータとロータ間のエアギャップ等に鉄粉や木粉が詰まり、モータにロック現象が起きてしまい、その結果、コイルに過大な電流が流れることによるモータの駆動トランジスタやコイル焼損等による電動工具の故障の原因となり、防塵対策が要求された。 The inventors of the present application have examined the application of a brushless motor to a drive source of a portable electric tool such as an impact driver. As a result, the electric tool is used in an air working environment in which dust such as wood powder or metal powder is mixed. In this case, the air gap between the stator and rotor of the motor is clogged with iron powder or wood powder, causing a lock phenomenon in the motor, and as a result, an excessive current flows through the coil. Dust-proof measures were required as it could cause power tool failures due to coil burnout.
モータ内への粉塵の侵入を防止する簡単な防塵構造としては、モータのハウジング全体を密閉構造とすることが考えられる。しかし、単にモータ全体を密閉構造にするだけでは、必然的に冷却風が流れない構造になるので、冷却効果が損なわれてしまい、通常運転時でも巻線の温度が異常に上昇し、コイル焼損等の故障の原因となる問題が生ずる。 As a simple dust-proof structure that prevents dust from entering the motor, it is conceivable that the entire motor housing is sealed. However, if the entire motor is simply sealed, the cooling air will inevitably flow, so the cooling effect will be impaired, and the winding temperature will rise abnormally even during normal operation, resulting in coil burnout. Problems that cause failures such as the above occur.
従って、本発明の目的は、モータ部の冷却効果に優れた冷却構造を有すると共に、粉塵の吸い込みを抑制したモータ部の防塵構造を具備するブラシレスモータを駆動源とする電動工具を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide an electric tool having a brushless motor as a drive source, which has a cooling structure excellent in the cooling effect of the motor part and has a dust-proof structure of the motor part that suppresses the suction of dust. is there.
上記本発明の目的を達成するために、本願において開示される発明のうち、代表的なものの特徴を説明すれば、次のとおりである。 In order to achieve the above object of the present invention, typical features of the invention disclosed in the present application will be described as follows.
本発明の一つの特徴によれば、筒状のハウジング部であって、ブラシレスモータを収容し、前記ブラシレスモータの回転軸の軸方向に延びる内周部を有するモータハウジング部と、前記モータハウジング部の一端部に連続して形成された動力伝達機構部を収容する動力伝達ハウジング部と、を具備する電動工具において、前記ブラシレスモータは、前記回転軸方向に延びる外周部および内周部を有する円筒状のステータと、前記円筒状ステータの内部に同心状に配置されたロータとを具備し、前記モータハウジング部は、その内周部から前記ステータの外周部へ突出する突出部を有し、かつ該突出部が前記回転軸方向に沿って延在し、互いに空間部で隔離された複数のステータ保持部材を有し、前記ステータの外周部を前記ステータ保持部材の前記突出部によって保持し、前記複数のステータ保持部材間に形成された前記複数の空間部を前記ステータの冷却用気体の流通路として形成する。 According to one aspect of the present invention, a motor-housing portion having a cylindrical housing portion, which accommodates a brushless motor and has an inner peripheral portion extending in an axial direction of a rotation shaft of the brushless motor, and the motor housing portion A power transmission housing portion that houses a power transmission mechanism portion that is continuously formed at one end of the power tool, and the brushless motor is a cylinder having an outer peripheral portion and an inner peripheral portion that extend in the rotation axis direction. And a rotor disposed concentrically inside the cylindrical stator, and the motor housing portion has a protruding portion protruding from an inner peripheral portion thereof to an outer peripheral portion of the stator, and The protrusion has a plurality of stator holding members extending along the rotation axis direction and separated from each other by a space portion, and the outer peripheral portion of the stator is the stator holding member. The holding by the projecting portion, formed of the plurality of the plurality of space portions formed between the stator holding member as a flow path of the cooling gas of the stator.
本発明の他の特徴によれば、前記複数のステータ保持部材のうち、互いに隣接する一対のものは、前記ステータの回転軸方向に延びる長さを互いに異ならせるように構成する。 According to another aspect of the present invention, among the plurality of stator holding members, a pair of adjacent ones of the plurality of stator holding members are configured to have different lengths extending in the rotation axis direction of the stator.
本発明のさらに他の特徴によれば、前記複数のステータ保持部材のうち、互いに隣接する一対のものは、前記ステータの回転軸方向に延びる長さを互いに同一に構成する。 According to still another aspect of the present invention, among the plurality of stator holding members, a pair of adjacent ones of the plurality of stator holding members have the same length extending in the rotation axis direction of the stator.
本発明のさらに他の特徴によれば、前記複数のステータ保持部材は、前記突出部の幅が第1の幅を持つものと、前記第1より幅が広い第2の幅を持つものとから構成する。 According to still another aspect of the present invention, the plurality of stator holding members include a member having a first width and a second width that is wider than the first width. Constitute.
本発明のさらに他の特徴によれば、前記ブラシレスモータは、前記ロータの回転軸に装着され、かつ前記モータハウジング部内に収容された冷却ファンを具備する。 According to still another aspect of the present invention, the brushless motor includes a cooling fan mounted on the rotating shaft of the rotor and housed in the motor housing portion.
本発明のさらに他の特徴によれば、前記ステータ保持部材は、前記ステータの回転軸方向に延びる前記突出部の両端部において、面取り形状または流線形状を有する。 According to still another aspect of the present invention, the stator holding member has a chamfered shape or a streamline shape at both ends of the projecting portion extending in the rotation axis direction of the stator.
本発明のさらに他の特徴によれば、前記ステータは、前記ロータへの粉塵の侵入を抑制するための防塵カバーを有し、前記防塵カバーの外周部と前記モータハウジング内周部の間に、冷却用気体の流通路となる空間部を形成し、前記防塵カバーの外周角部を面取り形状または流線形状に構成する。 According to still another feature of the present invention, the stator has a dustproof cover for suppressing intrusion of dust into the rotor, and between the outer periphery of the dustproof cover and the inner periphery of the motor housing, A space portion serving as a cooling gas flow passage is formed, and an outer peripheral corner portion of the dustproof cover is formed into a chamfered shape or a streamline shape.
本発明のさらに他の特徴によれば、前記複数のステータ保持部材は、前記モータハウジング部と一体に形成された部材である。 According to still another aspect of the present invention, the plurality of stator holding members are members formed integrally with the motor housing portion.
上記した本発明によれば、ブラシレスモータのステータ自体をモータ部の防塵構造の一部として作用させ、かつ該ステータを保持する複数のステータ保持部材間に形成された複数の空間部をステータの冷却用気体の流通路として使用するので、モータの防塵機能を実現させつつ、ステータの冷却風量を増加させることでモータの冷却効果を向上させた電動工具を提供することができる。 According to the present invention described above, the stator itself of the brushless motor acts as a part of the dust-proof structure of the motor portion, and the plurality of space portions formed between the plurality of stator holding members that hold the stator are cooled by the stator. Therefore, it is possible to provide an electric tool that improves the cooling effect of the motor by increasing the cooling air volume of the stator while realizing the dust-proof function of the motor.
本発明の上記および他の目的、ならびに本発明の上記および他の新規な特徴は、本明細書の以下の記述および添付図面から更に明らかにされるであろう。 The above and other objects of the present invention as well as the above and other novel features of the present invention will become more apparent from the following description of the present specification and the accompanying drawings.
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全図において、同一の機能を有する部材については同一の符号を付し、その繰り返しの説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that, in all drawings illustrating the embodiment, members having the same function are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof is omitted.
図1は本発明の電動工具をコードレスタイプのインパクトドライバに適用した部分断面図、図2は図1に示した電動工具のモータハウジング部の断面図、図3は図1に示したモータ部のA−A線に沿う断面図である。最初に、これらの図面を参照して工具全体の構成について説明する。 1 is a partial cross-sectional view in which the electric tool of the present invention is applied to a cordless type impact driver, FIG. 2 is a cross-sectional view of a motor housing portion of the electric tool shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the motor portion shown in FIG. It is sectional drawing which follows the AA line. First, the configuration of the entire tool will be described with reference to these drawings.
図1に示すように、インパクトドライバ50は、後述するブラシレスモータ3の回転軸11と同一方向に沿って、一端部(図面の左端部)から他端部(図面の右端部)に延在し、モータ3を収納する合成樹脂材料のモータハウジング部50aと、モータハウジング部50aの他端部に連続して形成された、減速機構部4aおよびインパクト機構部4bを含む動力伝達機構部4を収容する動力伝達ハウジング部50bと、モータハウジング部50aおよび動力伝達ハウジング部50bから垂下するハンドルハウジング部50cとから構成された工具本体を含み、動力伝達ハウジング部50bの先端部はアンビル10の端部が突出し、アンビル角穴部10aには先端工具、例えばドライバビット(図示なし)を着脱自在に差し込んで取付部材10bによって固定できるように構成されている。アンビル角穴部10aには、他の先端工具としてボルト締付用ビットも装着することができる。
As shown in FIG. 1, the
モータハウジング部50aは、図3に示されるような筒状の形状を有し、その内周部内には、駆動源となるブラシレスモータ3が収容もしくは装着される。
The
ブラシレスモータ3の回転軸11は、モータハウジング部50aの端壁部50e(図1参照)に設けられた軸受部材11aと、モータハウジング部50aの減速機構部4a側に設けられた軸受部材11bによって支承されている。
The
ブラシレスモータ3は、3相ブラシレスDCモータから成り、図3に示すように、円筒状の外形をもつステータ12と、ステータ12の内周部12b内に同心軸状に設けられ、回転軸方向に延びるN極およびS極の永久磁石部材13cが埋め込まれたマグネット型ロータ13とを有する。ステータ12の内周部12bとその外周部12cとの間には回転軸方向に延びるスロット12fを有し、そのスロット12f内のステータコアにはステータコイル12aが巻回されている。ステータコイル12aは、例えばスター結線に電気的接続された3相コイルを構成している。
The brushless motor 3 is composed of a three-phase brushless DC motor. As shown in FIG. 3, the brushless motor 3 is concentrically provided in a
インバータ回路22は、ブラシレスモータ3のステータコイル12aに3相の大駆動電流を通電するために、ブリッジ形式に電気的接続された6個の、例えばIGBT(絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ)のような大電流容量の出力トランジスタ(スイッチング素子)21を実装する円形状の回路基板から構成されている。このインバータ回路22の円形状回路基板は、ロータ13に対する粉塵の侵入を防ぐ防塵構造の一部を形成する。
The
すなわち、本発明によれば、インバータ回路の円形状回路基板(22)は、ステータ12の一端部12d側を全面的に覆い、その中央部において回転軸11およびスリーブ24が貫通する穴部が形成されている。一方、ステータ12の他端部12e側には、防塵カバー25が設けられ、インバータ回路基板22と同様に、ステータ12の他端部12e側の側面を覆っている。これらインバータ回路基板22および防塵カバー25の両者は、ステータ12と共に、ロータ13を閉塞または密封する防塵構造(密閉構造)を形成し、モータ部3のロータ13への粉塵の侵入を防止する。
That is, according to the present invention, the circular circuit board (22) of the inverter circuit covers the one
モータ駆動回路装置2は、CPU等を含むマイコンから構成され、ロータ13と磁気的に結合されたホールIC等を有する回転位置検出回路(図示なし)より入力される回転位置検出信号等に基づいて、インバータ回路22を制御し、インバータ回路22の出力トランジスタ21によってステータコイル12aへ3相駆動電流を供給する。
The motor drive circuit device 2 is composed of a microcomputer including a CPU and the like, and is based on a rotational position detection signal input from a rotational position detection circuit (not shown) having a Hall IC or the like magnetically coupled to the
図2および図3に示すように、モータハウジング部50aは、動力伝達ハウジング部50bおよびハンドルハウジング部50cと共に一体に形成された合成樹脂材料からなり、図3に示されるような、モータ3の回転軸中心に沿った垂直面で2分される断面形状が半円状のハウジング部材50aの一対(図3に示す左側部材50aと右側部材50a)を準備し、予め、図2の部分断面図で示すような一方のハウジング部材50aに、モータ3のロータ回転軸11やステータ12等の組込みを行い、しかる後、図1に示すように一対のハウジング部材50aの他方を重ねて、ねじ締め等で一対のハウジング部材50aを締結させる方法が取られる。したがって、一対のモータハウジング部材50aの締結体(完成体)において、ステータ12は、ハウジング部材50aと一体形成された複数のステータ保持部材23によって把持または挟持される。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
減速機構部4aは、ピニオンギア(サンギア)11cと、そのピニオンギア11cおよびリングギア7に噛み合う二つの遊星ギア6を有し、これらは動力伝達ハウジング部50b内のインナカバー(図示なし)内に組み込まれている。スピンドル8には、この減速機構部4aによって、ブラシレスモータ3の回転に対し減速された回転力が与えられる。
The speed
インパクト機構部4bは、減速機構部4aを介して回転力が与えられるスピンドル8と、スピンドル8に取付けられてスピンドル8の回転軸方向に移動可能に係合し、回転打撃力を与えるハンマ9と、ハンマ9による回転打撃力で回転するアンビル10とを備える。ハンマ9およびアンビル10は、回転平面上の2箇所に互いに対称的に配置された2つのハンマ凸部(打撃部)9aおよび2つのアンビル凸部10cをそれぞれ有し、該ハンマ凸部9aおよびアンビル凸部10cは互いに回転方向に噛み合う位置に設置されている。
The
ハンマ凸部9aとアンビル凸部10cの噛み合いにより、回転打撃力が先端工具に伝えられる。このとき、上記ハンマ9は、スピンドル8を囲むリング域で、スピンドル8に対して軸方向に摺動自在にされていると共に、スプリング(弾性体部材)5によって軸方向前方へと付勢されている。ハンマ9の内周面には、逆V字型(略三角形)のカム溝9bが設けられ、一方、スピンドル8の外周面には軸方向にV字型のカム溝8aが設けられている。スピンドル8の回転力は、スピンドルカム溝8aとハンマカム溝9bとの間に挿入されたボール(鋼球)8bを介して、次のようにハンマ9に伝達される。
By the engagement of the
すなわち、インパクト機構部4bにおいて、被加工物へネジ等の締付具を回転させるための負荷トルクよりもハンマ9の回転トルクの方が小さいと、モータ3から与えられるスピンドル8の回転力は、ボール8bを挟持するスピンドルカム溝8aおよびハンマカム溝9bを介してハンマ9に伝達され、スピンドル8およびハンマ9を一緒に回転させ始める。スピンドル8およびハンマ9は相対的にねじられることになり、ハンマ9は、スピンドルカム溝8aに沿って、スプリング5をねじりながら、図面左方向へ、圧縮しつつ後退し、ハンマ凸部9aがアンビル凸部10cとの結合から離れた時点から、ハンマ9はアンビル凸部10cの高さを乗り越えると、アンビル10との噛み合いが解ける。
That is, in the
さらにハンマ9は、スプリング5による付勢とスピンドルカム溝8aによるガイドを受けて、回転しつつ、図面右方向へ前進し、ハンマ凸部(打撃部)9aで回転前方のアンビル10のアンビル凸部10cに衝撃トルクを与える。この衝撃トルクは、アンビル10のアンビル角穴部(先端工具保持部)10aに取付けられた、先端工具(例えば、ドライバビット)へ伝わり、さらにドライバビットから締付具ネジに回転衝撃トルクを伝えて、被加工部材へのネジ込みもしくは締付けを行う。再びハンマ凸部9aおよびアンビル凸部10cが互いに係合することになるので、その後、再びハンマ9の後退が始まり、上記の打撃動作を繰返すことになる。
Further, the
ハンドルハウジング部50cには、モータ3の駆動電源となる電池パックケース1がハンドルハウジング部50cの下端部に着脱可能に装着されている。電池パックケース1は、図示されないリチウムイオン二次電池、ニッケル・カドミウム二次電池等から成る電池パック本体を収容し、該電池パック本体の一部はハンドルハウジング部50c内に挿入され、収容される。電池パックケース1は、ハンドルハウジング部50cの一部に設けられたトリガスイッチ50dを介してモータ駆動回路装置2に電気的接続され、電力を供給する。
A battery pack case 1 serving as a driving power source for the motor 3 is detachably attached to the
以上のように構成されたインパクトドライバ50によれば、作業者がハンドルハウジング部50cを把持しながら、トリガスイッチ50dを引けば、トリガスイッチ50dがオン状態となり、インパクトドライバ50の動作を開始できる。
According to the
モータ3の回転力は、回転軸11のピニオンギア11cを介して遊星ギア6とリングギア7で減速し、その回転力をスピンドル8に伝達すると共に、ネジ締め中にアンビル10(先端工具)に所定以上の負荷トルクがかかるとスプリング5の作用によりハンマ9は回転力を打撃力へと変換する。これによりハンマ9はアンビル10に装着されている先端工具に回転打撃力を与えてネジを締め付けることができる。
The rotational force of the motor 3 is decelerated by the
以上の構成において、本発明に従うブラシレスモータ3のモータハウジング部50aへの装着構造は次の特徴を有する。
In the above configuration, the mounting structure of the brushless motor 3 according to the present invention to the
図2および図3に示すように、モータハウジング部50aは、その内周部からステータ12の外周部へ突出する突出部(リブ)23a、23bを有し、かつ該突出部23a、23bがモータ回転軸方向に沿って延在し、互いに空間部19で隔離された複数のステータ保持部材23を有する。ステータ12を把持または保持するための複数のステータ保持部材23は、突出部23aの突出上面が広い幅W1(図3参照)を持つ面状ステータ保持部材(23a)と、突出部23bの突出上面が狭い幅W2(W2<W1)(図3参照)を持つ棒状ステータ保持部材(23b)とから成る。図2および図4の(a)に示すように、隣接する一対の棒状ステータ保持部材23bは、回転軸方向に沿う長さが、長さL1と長さL2(L2<L1)をもつ、長さが異なる棒状ステータ保持部材(リブ構造)23bによって構成されている。複数のステータ保持部材23を互いに隔離する空間部19は、冷却風(気体)20の流通路(19)として作用する。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
図1に示すように、ロータ13の回転軸11には、スリーブ24と冷却ファン15が設けられているので、ロータ13の回転時には、冷却ファン15も同時に回転する。
As shown in FIG. 1, since the rotating
冷却ファン15の作用によって、冷却風20は、まず、発熱量の多いインバータ回路22の出力トランジスタ21を冷却することができる。特に、インバータ回路22を構成する出力トランジスタ21は、IGBTのような大電流容量のスイッチングトランジスタから成り、ステータコイル12aを大電流で駆動する。このため出力トランジスタ21の電力損失が大きくなり、多くの発熱量が問題となる。したがって、インバータ回路22の出力トランジスタ21の冷却効果を向上させることが重要である。さらに、冷却風20は、ステータ12のステータコアに生ずる鉄損またはステータコイル12aに生ずる銅損等に基づくステータ12部における発熱を冷却することができる。本発明に従う冷却風20の流れの様子は、次のとおりである。
By the action of the cooling
図1に示すように、冷却ファン15により吸引された冷却風20は吸気口17よりモータハウジング50a内部へ流入し、インバータ回路22に設けられた出力トランジスタ21を冷却する。その後、冷却風20はモータハウジング部50aの内壁とステータ12の間隙に設けられた空気通路(空間部)19を通る際にステータ12の外周部を冷却し、冷却ファン15へ導かれる。その後、排気口18より排出される。
As shown in FIG. 1, the cooling
冷却の際、図3に示すように、ステータ12の外周部には、互いに冷却風流通路19によって隔離された複数のステータ保持部材23がフィン状に接触するので、冷却風によるステータ12の冷却面積を広く確保できると共に、ステータ保持部材23によるステータ12の保持力(把持力)を強くすることができる。
When cooling, as shown in FIG. 3, a plurality of
また、上記の好ましい実施形態では、図2および図4の(a)に示すように、隣接する一対の棒状ステータ保持部材23bを、回転軸方向に沿う長さにおいて、特に、長さL1と長さL2を持つように形成する。これによって、冷却風20がステータ12の外周部の空気流通路19へ流入する際の損失を、図4の(b)に示すように、長さを一様にL1にした場合に比較して、より低減するためである。もちろん、本発明において、ステータ12おける電力損失が少なく発熱量が少ない場合は、図4の(b)に示すように、隣接する一対の棒状ステータ保持部材23bの長さを一様にL1に形成してもよい。この場合、全部の棒状ステータ保持部材23bの長さがL1と長くなるので、ステータ12の保持力をより強くすることができる。
Moreover, in said preferable embodiment, as shown to (a) of FIG.2 and FIG.4, in the length along a rotating shaft direction, especially a length L1 and long pair of adjacent rod-shaped
図4の(a)と図4の(b)の装着構造の違いに基づく冷却効果の違いが表れる理由は、次のとおりである。図4の(b)に示すように複数のステータ保持部材23bの長さ(大きさ)L1が同一である場合、冷却風20がステータ12の外周部の空気流通路19へ流入する冷却風の流れが、流れ20aとして示すように、急激に狭い流通路へ入り込むために、ステータ12を保持するステータ保持部材23bの入口部での損失が大きくなる。
The reason for the difference in the cooling effect based on the difference in the mounting structure between FIGS. 4A and 4B is as follows. As shown in FIG. 4B, when the lengths (sizes) L <b> 1 of the plurality of
それに対し、好ましい実施形態では、図4の(a)に示すように、隣接する棒状ステータ保持部材23bの長さ(大きさ)がL1およびL2と異なっているので、冷却風20が空気流通路19へ流入する際、冷却風の流れが流れ20aおよび流れ20bのように除々に狭い箇所へ入り込む形態となるために、入口部での損失が図4の(b)に示す場合と比較して低減することができる。
On the other hand, in the preferred embodiment, as shown in FIG. 4A, the length (size) of the adjacent rod-shaped
一方、上述したように、ステータ12の一端側12dにはインバータ回路を構成する円形状回路基板22が設けられ、またステータ12の他端側12eには防塵カバー25が設けられている。これら円形状回路基板22および防塵カバー25は、ロータ13の両端部を封止するように配置されて、ステータ12と協働してロータ13を取り囲む密閉構造を形成するので、上述したような冷却風20によって、例え、好ましくない粉塵がモータハウジング部50a内に運搬されたとしても、ロータ13内への侵入を抑制することができる。以上の実施形態による装着構造によれば、モータ部の冷却効果を向上させると共に、モータ部の防塵構造を具備する電動工具を提供できる。
On the other hand, as described above, the
以上の実施形態において、全ステータ保持部材23を全て棒状ステータ保持部材23bに構成する必要はないが、図2に示すように、面状ステータ保持部材23aと共に、棒状ステータ保持部材23bを採用することで空気流通路19の損失をより低減し、ステータ12を強固に保持することができる。
In the above embodiment, it is not necessary to configure all the
また、棒状ステータ保持部材23bの大きさを異なるように設定するにあたっては、隣接する一対のものの長さを異ならせる場合について述べたが、図5に示すように、ステータ12を保持する棒状ステータ保持部材23bの幅(回転軸方向と直交する方向の幅)を、部分的に寸法W3と広くすることで、空気流通路19の損失を低減することが可能となる。すなわち、図5に示すように、隣接する棒状ステータ保持部材23b間の間隔を広目に設定して、長さが同じ棒状ステータ保持部材23bについて、その中央部を寸法W3と幅広く形成してもよい。
Further, in the case of setting the size of the bar-shaped
また、空気流通路19へ冷却風20が流入する際の損失をさらに低減するために、図2に示すように、ステータ保持部材23bの回転軸方向の両端部23c、23dを面取り形状(角Rの形状を含む)または流線形状に形成してもよい。
Further, in order to further reduce the loss when the cooling
上記した防塵カバー25は、モータハウジング部50aの内周部との間に空気流通路19を形成している。防塵カバー25の角部25aにて、冷却風20の流れを折り曲げる必要があり、流れの曲がり損失が発生する恐れがある。この損失を低減させるために、防塵カバー角部25aを面取り形状(角Rの形状を含む)または流線形状に加工することが好ましい。これにより冷却風20の風量の低減を防止することが可能となる。
The dust-
以上の実施形態の説明より明らかにされるように、本発明によれば、モータハウジング部の内周部に形成されるフィン状のステータ保持部材によって、ブラシレスモータのステータに優れた冷却効果を与える冷却構造を提供することができる。また、ブラシレスモータの使用により粉塵を吸い込まないモータ部の防塵構造を提供することができる。これによって、冷却効果の優れた冷却構造および防塵構造を具備するブラシレスモータを駆動源とする電動工具を提供することが可能である。 As will be apparent from the above description of the embodiment, according to the present invention, the fin-shaped stator holding member formed on the inner peripheral portion of the motor housing portion provides an excellent cooling effect to the stator of the brushless motor. A cooling structure can be provided. Moreover, the dust-proof structure of the motor part which does not inhale dust by use of a brushless motor can be provided. As a result, it is possible to provide an electric tool that uses a brushless motor having a cooling structure and a dustproof structure having an excellent cooling effect as a drive source.
なお、以上の実施形態では、3相ブラシレス直流モータを使用した電動工具について説明したが、3相以外のブラシレス直流モータを使用した電動工具についても適用することができる。また、本発明は、インパクトドライバに限らず、電動ドリル等の電動回転工具に適用することもできる。本発明は上記実施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。 In addition, although the above embodiment demonstrated the electric tool using a three-phase brushless DC motor, it can be applied also to the electric tool using a brushless DC motor other than three phases. Further, the present invention can be applied not only to an impact driver but also to an electric rotary tool such as an electric drill. The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
1:電池パックケース 2:モータ駆動回路装置 3:ブラシレスモータ
4:動力伝達機構部 4a:減速機構部 4b:インパクト機構部
5:スプリング 6:遊星ギア 7:リングギア
8:スピンドル 8a:スピンドル外周面のカム溝 8b:ボール(鋼球)
9:ハンマ 9a:ハンマ凸部 9b:ハンマ内周面のカム溝
10:アンビル 10a:アンビル角穴部 10b:先端工具取付部材
10c:アンビル凸部 11:回転軸 11a、11b:軸受部材
11c:ピニオンギア 12:ステータ 12a:ステータコイル
12b:ステータの内周部 12c:ステータの外周部
12d:ステータの一端部 12e:ステータの他端部
12f:ステータのスロット 13:ロータ 13c:永久磁石部材
15:冷却ファン 17:吸気口 18:排気口 19:空気通路(空間部)
20:冷却風(冷却気体) 20a、20b:ステータ保持部材間の冷却風
21:出力トランジスタ 22:インバータ回路(回路基板)
23:ステータ保持部材 23a:面状ステータ保持部材
23b:棒状ステータ保持部材 24:スリーブ 25:防塵カバー
25a:防塵カバーの角部 50:電動工具(インパクトドライバ)
50a:モータハウジング部 50b:動力伝達ハウジング部
50c:ハンドルハウジング部 50d:トリガスイッチ
50e:モータハウジングの端壁部
1: Battery pack case 2: Motor drive circuit device 3: Brushless motor 4:
9:
20: Cooling air (cooling gas) 20a, 20b: Cooling air between stator holding members 21: Output transistor 22: Inverter circuit (circuit board)
23:
50a:
Claims (8)
前記モータハウジング部の一端部に連続して形成された動力伝達機構部を収容する動力伝達ハウジング部と、を具備する電動工具において、
前記ブラシレスモータは、前記回転軸方向に延びる外周部および内周部を有する円筒状のステータと、前記円筒状ステータの内部に同心状に配置されたロータとを具備し、
前記モータハウジング部は、その内周部から前記ステータの外周部へ突出する突出部を有し、かつ該突出部が前記回転軸方向に沿って延在し、互いに空間部で隔離された複数のステータ保持部材を有し、
前記ステータの外周部を前記ステータ保持部材の前記突出部によって保持し、前記複数のステータ保持部材間に形成された前記複数の空間部を前記ステータの冷却用気体の流通路として形成したことを特徴とする電動工具。 A cylindrical housing part that houses a brushless motor and has an inner peripheral part extending in the axial direction of the rotating shaft of the brushless motor;
A power transmission housing portion that houses a power transmission mechanism portion formed continuously at one end of the motor housing portion;
The brushless motor includes a cylindrical stator having an outer peripheral portion and an inner peripheral portion extending in the rotation axis direction, and a rotor arranged concentrically inside the cylindrical stator,
The motor housing portion has a plurality of protrusions that protrude from the inner periphery thereof to the outer periphery of the stator, and the protrusions extend along the rotation axis direction and are separated from each other by a space portion. Having a stator holding member,
An outer peripheral portion of the stator is held by the protruding portion of the stator holding member, and the plurality of space portions formed between the plurality of stator holding members are formed as a cooling gas flow passage for the stator. A power tool.
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