JP2009022157A - 手工具装置の駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却作用を向上した、手持ち式電動工具のための駆動装置を得る。
【解決手段】駆動装置２を有する手持ち式電動装置において、それぞれ終端素子１２を設けた２個の整流子端部１０間に長手方向長さＬを有して駆動ハウジング６内に配置したステータ８と、少なくとも１個の永久磁石１６を有し、ステータ８および終端素子１２によって画定する収容空間２０内に備え、かつ駆動シャフト１８によって終端素子１２に回転可能に支持したロータ１４と、駆動シャフト１８に動作可能に連結し、駆動ハウジング６のハウジング内面２６ステータ外面２８との間において、冷却空気流Ｋを一方のステータ端部１０から他方のステータ端部１０まで発生させるファン２２と、ステータ外面２８に複数個の跳ね返し面３２とを設ける。これら跳ね返し面３２をステータ８の長手方向軸線Ｌに直交するように延在させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ねじ回し、ドリル、チゼルまたはコンビ装置などの特に手工具装置とした手持ち式電動装置であって、例えばブラシレスモータなど、特許請求の範囲における請求項１記載の前段に記載の特徴を備えた駆動装置を有する手持ち式電動装置に関する。この駆動装置は駆動ハウジング内に配置したステータを有し、このステータは２個の軸線方向のステータ端部間に長手方向長さを有する。２個のステータ端部にそれぞれ終端素子を設け、この終端素子を軸受シールドまたはカバー素子として構成できる。さらに駆動装置はロータを有し、このロータに少なくとも１個の永久磁石を備える。ロータをステータおよび終端素子によって画定する収容空間内に配置し、駆動シャフトによって終端素子に回転可能に支持する。さらに、駆動シャフトに動作可能に連結したファンを設ける。このファンによって駆動ハウジングのハウジング内面とステータ外面との間に冷却空気流を、ステータの長手方向軸線に沿って一方のステータ端部から他方のステータ端部に向かって発生させることができる。

この種の駆動装置では、ステータおよび終端素子によってほぼ完全に収容空間を密封することにより、冷却空気流に搬送される金属粒子が収容空間に到達し、この収容空間内において故障を起こし得る量が永久磁石に堆積することを回避できる。モータの冷却は、この場合ステータの外側に沿って流れる冷却空気流のみによって行う。

特許文献１（独国特許出願公開２，２９３，２８２号）には、この種の駆動装置が記載されている。この駆動装置をブラシレスモータとして構成し、このモータにおいてロータを包囲するステータ、およびこのステータに設けた２個の軸受カバーによって完全に密封する。この際、ステータから離間させた軸受カバーの外面にファンを設け、このファンによってステータの外面上を通過するように流れる冷却空気流を発生させる。ここでは、軸受カバーおよびステータによって共通の外面を構成し、この外面に複数個の長手方向溝を設けることにより、軸受カバーおよびステータによる長さにわたって延在する複数個の冷却フィンを構成する。
独国特許出願公開２，２９３，２８２号明細書

この既知の駆動装置は、発生させる冷却空気流の冷却作用が比較的小さく、そのため駆動装置の出力を比較的低く保つか、または比較的強力なファンを使用しなければならないという欠点を有する。

本発明の課題は、上述の欠点を回避し、冷却作用を向上したこの種の駆動装置を得ることにある。

この課題は、本発明特許請求の範囲における請求項１の後段部分に記載の特徴を有する駆動装置によって解決する。本発明によれば、ステータ外面に複数個の跳ね返し面を構成し、これら跳ね返し面をステータの長手方向軸線に直交するように延在させる。

この方法により、ステータ外面において冷却空気流を転向および渦流化させることによって、空気流路を長くし、かつステータと冷却空気流との間における熱交換を向上できる。

とくに好適な実施例においては、ステータ外面に複数個の長手方向フィンを設け、これらの長手方向フィンをステータの長手方向軸線に平行に延在させ、跳ね返し面を長手方向フィンにおける切欠きによって構成する。これにより、跳ね返し面を特に簡単に長手方向フィンに設け、この長手方向フィンを例えば冷却フィンまたは支持素子として機能させることができる。

好適には、ステータに複数個のコイル溝を設け、このコイル溝内にそれぞれ溝絶縁体を備え、この溝絶縁体の長さを合計で、最大でもステータの長手方向長さの半分とする。この方法により、溝絶縁体によってロータに隣接するステータ領域への熱伝導が阻害されることを最小限に抑えることができる。これによって、単にステータ外面に沿って流れる冷却空気流により、ステータ全体において十分な冷却作用を生ずることを保証できる。

好適には、整流子に複数個のウェブ上に支持したステータコイルを設け、このステータコイルとウェブによって構成する間隙に熱伝導可能な材料を部分的に注入する。これにより、ステータコイルからステータ包囲体に好適に熱伝導することを保証でき、このため、ステータコイルの十分な冷却も保証できる。

次に、図面につき本発明の好適な実施例を説明する。

図１には、単に輪郭のみ示した、例えばバッテリ駆動型ねじ回し装置の形式とした手工具装置４の駆動装置２を示す。この駆動装置２は駆動ハウジング６を有し、この駆動ハウジング６内にステータ８を固定する。ステータ８の軸線方向における２個のステータ端部１０にそれぞれ終端素子１２を備え、これら２個のステータ端部１０間に長手方向部分Ｌのステータ包囲体１３を設ける。

長手方向部分Ｌを駆動軸線Ａに平行に延在させ、この駆動軸線Ａを中心として、複数個の永久磁石１６を備えたロータ１４を回転可能にする。このため、ロータ１４を、駆動シャフト１８によって回転可能に、それぞれ軸受シールドとして構成した終端素子１２に軸受支持する。終端素子１２およびステータ８によって、ロータ１４を収容する収容空間２０を構成し、この収容空間２０を外部に対してほぼ密封する。さらに、終端素子１２を、図示のように軸受シールドとして構成する代わりに、単なるカバーとして構成することもできる。

少なくとも可能な限り密封することにより、磁化可能な粒子が収容空間２０内に侵入することを回避し、これら粒子が永久磁石の吸着力によりロータ１４に付着するのを防止することができる。

さらに、ファン２２を駆動軸線Ａに回転可能に連結し、このファン２２により作動中に矢印群Ｋによって示す冷却空気流を間隙２４に発生させる。この間隙２４は、駆動ハウジング６のハウジング内面２６およびステータ包囲体１３のステータ外面２８によって構成する。この冷却空気流Ｋによって手工具装置４が作動する際にステータ８をステータ外面２８において冷却し、これによって特に半径方向に有効な温度勾配を発生させ、この温度勾配によって、ロータ１４を部分的に、ステータ８隣接するロータ領域で冷却作用をもたらす。

冷却空気流Ｋによる特に高い冷却作用を実現するために、図２に示すように、ステータ外面２８に複数個の、冷却フィンとして機能する長手方向フィン３０を設ける。これらの長手方向フィン３０は、ステータ包囲体１３を直接成形するか、または後から適切な長手方向溝を設けることにより構成できる。いずれにせよ、これらの長手方向フィン３０によってステータ外面２８の表面積を拡大することでステータ８と冷却空気流Ｋとの間の熱交換を高め、これにより、より高い冷却作用が得られる。

さらにステータ外面２８に複数個の跳ね返し面３２を設け、これらの跳ね返し面３２を、軸線方向のステータ端部１０の間で、ステータ包囲体１３の長手方向長さＬに直交するように延在させる。これら跳ね返し面３２を長手方向フィン３０に設けた切欠き３４によって構成し、複数個の互いに隣接する長手方向フィン３０において切欠き３４を互いに軸線方向に変位させて設ける。

これら跳ね返し面３２によって、作動の際に冷却空気流Ｋを転向および渦流化することにより、終端素子１２間における空気流路を長くし、冷却空気流Ｋによる熱吸収を増大できる。この方法により、ステータ外面２８および駆動装置２全体における、冷却空気流Ｋによる冷却作用を著しく向上できる。

図２および図３に示すように、ステータ包囲体１３に複数個のコイル溝３６を設けることによってウェブ３８を構成し、これらのウェブ３８にステータコイル４０を設ける。この場合、ウェブ３８とステータコイル４０との間に溝分離体４２を設ける。

図３に示すように、溝絶縁体４２を２個のカバー状素子によって構成し、これらカバー状素子を両側のステータ端部１０において、ステータ包囲体１３のコイル溝３６に嵌め込む。両側からコイル溝３６内に突出させた溝絶縁体４２の領域はそれぞれ軸線方向長さＬＩを有し、これら両側の軸線方向長さＬＩの合計は、最大でステータ包囲体１３または各コイル溝３６の軸線方向における長手方向長さＬの半分とする。これによって得られる絶縁されない領域によって、溝絶縁体４２があるにも関わらず、ステータコイル４０からステータ包囲体１３に好適に熱伝導することを保証できる。

この場合さらに、溝絶縁体４２によってステータコイル４０とステータ包囲体１３との間に得られる間隙を、少なくとも部分的に熱伝導可能な材料を注入できる（図示しない）。これにより、ステータコイル４０からステータ包囲体１３への熱伝導をさらに向上できる。

手工具装置の前方部分における本発明による駆動装置の縦断面図である。 図１に示す駆動装置のステータの斜視図である 図２に示すステータの、ステータおよび溝絶縁体の分解斜視図である。

符号の説明

２ 駆動装置
４ 手工具装置
６ 駆動ハウジング
８ ステータ
１０ ステータ端部
１２ 終端素子
１３ ステータ包囲体
１４ ロータ
１６ 永久磁石
２０ 収容空間
２２ ファン
２４ 間隙
２６ ハウジング内面
２８ ステータ外面
３０ 長手方向フィン
３２ 跳ね返し面
３４ 切欠き
３６ コイル溝
３８ ウェブ
４０ ステータコイル
４２ 溝絶縁体
Ａ 駆動シャフト
Ｋ 冷却空気流
Ｌ 長手方向長さ
ＬＩ 軸線方向長さ

Claims (5)

1. 駆動装置（２）を設けた手持ち式電動装置であって、
   それぞれ終端素子（１２）を設けた２個のステータ端部（１０）の間における長手方向長さ（Ｌ）を有し、駆動ハウジング（６）内に配置した整流子（８）と、
   少なくとも１個の永久磁石（１６）を有し、前記ステータ（８）および前記終端素子（１２）によって画定する収容空間（２０）内で駆動シャフト（１８）によって前記終端素子（１２）に回転支持したロータ（１４）と、
   駆動シャフト（１８）に動作可能に連結したファン（２２）であって、このファン（２２）によって前記駆動ハウジング（６）のハウジング内面（２６）とステータ（８）のステータ外面（２８）との間に、冷却空気流（Ｋ）を一方のステータ端部（１０）から他方のステータ端部（１０）まで発生させる該ファン（２２）と
   を備えた該電動装置において、
   前記ステータ外面（２８）に多数個の跳ね返し面（３２）を構成し、この跳ね返し面（３２）をステータ（８）の長手方向長さ（Ｌ）に直交するように延在させたことを特徴とする電動装置。
2. 請求項１記載の装置において、ステータ外面（２８）に複数個の長手方向フィン（３０）を設け、これら長手方向フィン（３０）をステータ（８）の長手方向長さ（Ｌ）に平行に延在させ、前記跳ね返し面（３２）を前記長手方向フィン（３０）における切欠き（３４）によって構成した電動装置。
3. 請求項２記載の装置において、複数個の互いに隣接させた長手方向フィン（３０）を設け、これら長手方向フィン（３０）における跳ね返し面（３２）を、ステータ（８）の長手方向長さ（Ｌ）に関して互いに変位させて設けた電動装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置において、ステータに複数個のコイル溝（３６）を設け、このコイル溝（３６）内にそれぞれ溝絶縁体（４２）を設け、この溝絶縁体（４２）を最大でもステータ（８）の長手方向長さ（Ｌ）の半分の長さに渡って延在させた電動装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置において、ステータ（８）に複数個のウェブ（３８）上に支持したステータコイル（４０）を設け、このステータコイル（４０）とウェブ（３８）によって生ずる間隙に熱伝導可能な材料を部分的に注入した電動装置。

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