JP2010207992A - 電動工具 - Google Patents

Abstract

【課題】
モータ用のスイッチング素子の取付位置を変更すると共に、その冷却方法を改良した電動工具を提供する。
【解決手段】
モータ３と、先端工具へモータの回転力を伝達する回転伝達手段（４）と、これらを収容するハウジング（６ａ、６ｂ、６ｃ）を有する電動工具であって、モータの回転を駆動するスイッチング素子２１と、スイッチング素子２１を冷却するための放熱部材２２とを有し、放熱部材２２の一部（２２ｄ）がハウジングの外部に露出するように構成した。モータ３の回転を駆動するスイッチング素子２１は、ハウジング６のバッテリ保持部６ｃ内に設けられる基板上に配置され、放熱部材２２の一部が、グリップ部６ｂ又はバッテリ保持部６ｃから外部に露出する。このように放熱部材２２の一部がハウジングの外部に露出するので、スイッチング素子２１を効果的に冷却することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、電動モータを用いた電動工具に関し、特に電動モータの駆動等に用いられる半導体素子の放熱性を向上させた電動工具に関する。

近年、ドリルやドライバ等の先端工具をモータによって回転駆動して所要の作業を行う電動工具において、ブラシレスモータが使われるようになってきた。ブラシレスモータは、例えばブラシ（整流用刷子）の無いＤＣ（直流）モータであり、コイル（巻線）を固定子側に、永久磁石を回転子側に用い、インバータで駆動された電力を所定のコイルへ順次通電することによりロータを回転させる。インバータ回路を構成する半導体素子はＦＥＴ（電界効果トランジスタ）や、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）のような大容量の出力トランジスタを使用し大電流で駆動するため、放熱性を良くしなければならない。そのため、特許文献１では、ステータに巻装されたコイルへの通電をオン・オフさせるためのスイッチング素子を、モータの後方の回路基板上に配置し、モータ用の冷却風を利用して放熱する方法が用いられる。

特開２００６−２９７５３２号公報

スイッチング素子をモータ後方の回路基板に搭載する方法では、冷却と搭載スペースの関係から、スイッチング素子の高さ方向がモータの回転軸と平行になるように配置していた。しかし、そのような配置をすると冷却の面では良好な性能を実現できるが、モータの軸方向後側に、回路基板とスイッチング素子の高さ分のスペースが必要となる。そのため、ブラシレスモータを電動工具に適用するとハウジングの胴体部（又はモータ収容部）の前後方向の長さが長くなってしまう。

ハウジングの前後方向の長さの増大を防ぐため、回路基板をモータの後ろ側でなく別の位置に設けるということも考えられる。しかしながら、モータのコイルとスイッチング素子をつなぐ配線が長くなってしまうばかりか、熱を発しやすいスイッチング素子の放熱上の制約から、モータ後方以外の他の場所に基板を配置することが難しかった。

本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的はモータ用のスイッチング素子の取付位置を変更すると共に、その冷却方法を改良した電動工具を提供することにある。

本発明の別の目的は、ブラシレスモータを用いた電動工具において、ハウジングのモータを収容する部分の前後長を短くしてコンパクトに構成した電動工具を提供することにある。

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、次の通りである。

本発明の一つ特徴によれば、モータと、モータを収容するハウジングと、モータの回転を駆動するスイッチング素子と、スイッチング素子を冷却するための放熱部材とを有する電動工具であって、放熱部材の一部をハウジングの外部に露出するようにした。ハウジングはモータと回転伝達手段を収容する胴体部と、胴体部から延びるグリップ部と、グリップ部の先端のバッテリ保持部を含んで構成し、モータの回転を駆動するスイッチング素子が、グリップ部又はバッテリ保持部内に設けられる基板上に配置され、放熱部材の一部が、グリップ部又はバッテリ保持部の外部に露出するように構成した。

本発明の他の特徴によれば、放熱部材は、スイッチング素子の放熱部と接触するように取り付けられ、金属部材により構成される。複数のスイッチング素子は基板に取り付けられ、放熱部材はこれらスイッチング素子全体を覆うように構成すると好ましい。また、放熱部材と基板によって、スイッチング素子を収容する密閉空間を形成するように構成すると好ましい。

本発明のさらに他の特徴によれば、放熱部材は、ハウジングの左右２箇所において外部に露出するように構成した。ハウジングには、内部から外部に貫通する貫通穴が設けられ、貫通穴の形状に対応する放熱部材の突出部が、貫通穴内に位置するように取り付けられる。この貫通穴は、ハウジングの左右２箇所においてそれぞれ複数個ずつ設けても良い。

請求項１の発明によれば、モータの回転を駆動するスイッチング素子を冷却するための放熱部材を設け、この放熱部材の一部がハウジングの外部に露出するので、放熱部材が外気に当たりやすくなり、スイッチング素子を効果的に冷却できる。また、スイッチング素子の搭載位置の自由度が向上し、ハウジング内の任意の箇所にスイッチング素子を搭載する回路基板を設けることができる。

請求項２の発明によれば、スイッチング素子がグリップ部又はバッテリ保持部内に設けられる基板上に配置されるので、ハウジングの胴体部の前後長を延ばすことなく、スイッチング素子をハウジング内に設けることができる。また、搭載した基板上のスイッチング素子を効果的に冷却することができる。

請求項３の発明によれば、放熱部材はスイッチング素子の放熱部と接触するように取り付けられ、金属部材により構成されるので良好な放熱効果を達成できると共に、放熱部材を安価に製造することができる。

請求項４の発明によれば、スイッチング素子は基板に取り付けられ、放熱部材はこれらスイッチング素子全体を覆うので、ゴミ、埃による基板上の搭載素子への影響を防止することができる。

請求項５の発明によれば、放熱部材と基板によって、スイッチング素子を収容する密閉空間を形成するので、ゴミ、埃だけでなく水分による基板上の搭載素子への影響も防止できる。

請求項６の発明によれば、放熱部材は、ハウジングの左右２箇所において外部に露出するので、効果的な放熱効果を達成することができる。

請求項７の発明によれば、ハウジングには、内部から外部に貫通する貫通穴が設けられ、貫通穴の形状に対応する放熱部材の突出部が、貫通穴内に位置するように取り付けられるので、使用者が熱くなった放熱部材を触ってしまうことによる不快感を防止することができる。

請求項８の発明によれば、貫通穴は、ハウジングの左右２箇所においてそれぞれ複数設けられるので、個々の貫通穴の大きさを小さくすることができ、貫通穴に指を入れることによって放熱部材を直接触ってしまうことを回避することができる。

請求項９の発明によれば、ハウジングに貫通穴を設け、放熱部材を貫通穴まで延ばしたので放熱部材の一部が外気に曝されるので、効果的にスイッチング素子を冷却できる。

本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。

本発明の実施例に係るインパクトドライバの内部構造を示す断面図である。 本発明の実施例に係るインパクトドライバの外観を示す側面図である。 図２のＡ−Ａ部の断面図である。 図２のＢ−Ｂ部の断面図である。 図３のＣ−Ｃ部の断面図である。 モータ３の駆動制御系の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施例に係るインパクトドライバの外観を示す側面図である。 図７のＤ−Ｄ部の断面図である。 図７のＥ−Ｅ部の断面図である。 図８のＦ−Ｆ部の断面図である。

以下、本発明の実施例を図１〜３に基づいて説明する。尚、以下の説明において、上下、前後の方向は、図１に示した方向として説明する。図１は本発明に係る電動工具の一実施例としてのインパクトドライバ１の内部構造を示す図である。インパクトドライバ１は、充電可能なバッテリ２を電源とし、モータ３を駆動源として回転打撃機構４を駆動し、出力軸であるアンビル５に回転と打撃を与えることによってドライバビット等の図示しない先端工具に回転打撃力を間欠的に伝達してネジ締めやボルト締め等の作業を行う。

モータ３は、ブラシレスＤＣモータであって、側面から見て略Ｔ字状の形状を成すハウジング６の筒状の胴体部６ａ内に収容される。ハウジング６は、ほぼ対称な形状の左右２つの部材に分割可能に構成され、それら部材が複数のネジにより固定される。そのため、分割されるハウジング６の一方（本実施例では左側ハウジング）に複数のネジボス２０が形成される。モータ３の回転軸１９は、胴体部６ａの後端側のベアリング１７ａと中央部付近に設けられるベアリング１７ｂによって回転可能に保持される。モータ３の後方には回転子３ｂの位置を検出するための回転位置検出素子４２を搭載する基板７が設けられ、この基板７にモータ３のステータコイルが接続される。

ハウジング６の胴体部６ａから略直角に一体に延びるグリップ部６ｂ内の上部にはトリガスイッチ８及び正逆切替レバー４４が設けられ、トリガスイッチ８には図示しないバネによって付勢されてグリップ部６ｂから突出するトリガ操作部８ａが設けられる。グリップ部６ｂ内の下方には、トリガ操作部８ａによってモータ３の速度を制御する機能等を備えた制御回路基板９が収容される。この制御回路基板９には、さらに６つのスイッチング素子２１が搭載され、これらスイッチング素子２１によってインバータ制御を行うことによりモータ３を回転させる。グリップ部６ｂの下方に形成されたバッテリ保持部６ｃには、ニッケル水素やリチウムイオン等のバッテリ２が着脱可能に装着される。

モータ３の前方には、回転軸１９に取り付けられてモータ３と同期して回転するファン１８が設けられる。ファン１８により、胴体部６ａの後方の空気取入口２５から空気が後方から前方に吸引される。吸引された空気は、ハウジング６の胴体部６ａであってファン１８の半径方向外周側付近に形成される複数のスリット２３（図２）からハウジング６の外部に排出される。また、図１において、空気取入口２５はハウジング６の胴体部６ａ後方に形成されているが、これに加えて、ハウジング６の基板７の周囲の領域に形成しても良い。

回転打撃機構４は、遊星歯車減速機構１０とスピンドル１１とハンマ１２を備え、トリガスイッチ８のトリガ操作部８ａが引かれてモータ３が起動されると、モータ３の回転は遊星歯車減速機構１０によって減速されてスピンドル１１に伝達され、スピンドル１１が所定の速度で回転駆動される。ここで、スピンドル１１とハンマ１２とはカム機構によって連結され、このカム機構は、スピンドル１１の外周面に形成されたＶ字状のスピンドルカム溝１１ａと、ハンマ１２の内周面に形成されたハンマカム溝１２ａと、これらのカム溝１１ａ、１２ａに係合するボール１３によって構成される。

ハンマ１２は、スプリング１４によって常に前方に付勢されており、静止時にはボール１３とカム溝１１ａ、１２ａとの係合によってアンビル５の端面とは隙間を隔てた位置にある。そして、ハンマ１２とアンビル５には図示しない凸部がそれぞれ対称的に形成される。アンビル５は、メタルベアリング１６ｂにより回転可能に保持される。

スピンドル１１が回転駆動されると、その回転はカム機構を介してハンマ１２に伝達され、ハンマ１２の凸部がアンビル５の凸部に係合してアンビル５を回転させる。そのときの反力によってスピンドル１１とハンマ１２との間に相対回転が生ずると、ハンマ１２はカム機構のスピンドルカム溝１１ａに沿ってスプリング１４を圧縮しながらモータ３側へと後退を始める。

そして、ハンマ１２の後退動によってハンマ１２の凸部がアンビル５の凸部を乗り越えて両者の係合が解除されると、ハンマ１２は、スピンドル１１の回転力に加え、スプリング１４に蓄積された弾性エネルギーとカム機構の作用によって回転方向及び前方に急速に加速されつつ、スプリング１４の付勢力によって前方へ移動し、その凸部がアンビル５の凸部に再び係合して一体に回転し始める。このとき、強力な回転打撃力がアンビル５に加えられるため、アンビル５に装着された図示しない先端工具を介してネジに回転打撃力が伝達される。図示しない先端工具は、スリーブ１５を軸方向前方に移動させることによりワンタッチで装着及び脱着が可能である。以後、同様の動作が繰り返されて先端工具からネジに回転打撃力が間欠的に繰り返し伝達され、例えば、ネジが木材等の図示しない被締結材にねじ込まれる。

図２は、図１のインパクトドライバ１の外観を示す側面図である。ハウジング６は３つの部分（６ａ、６ｂ、６ｃ）から構成され、胴体部６ａの、ファン１８の半径方向外周側付近には冷却風の排出用の複数のスリット２３が形成される。また、バッテリ保持部６ｃの側面には、後述する放熱部材２２の一部を露出させるための貫通穴２４が複数形成される。尚、図２の側面図から、ハウジング６の胴体部６ａの後端部と、バッテリ２の後端部は、前後方向でみてほぼ同じ位置にあり、胴体部６ａの前後長がコンパクトに形成されていることが理解できるであろう。

図３は、図２のＡ−Ａ部の断面図であり、制御回路基板９の取付部付近を上から見た上面図である。図３において図示した左右方向は、使用者が右手でグリップ部６ｂを把持して作業姿勢で持ったときの、使用者から見た方向を右、左と定義している。制御回路基板９（図４参照）はハウジング６のグリップ部６ｂとバッテリ保持部６ｃの間に配置され、放熱部材２２により全体が覆われているので、図３において制御回路基板９は見えない。制御回路基板９には、ＦＥＴ等の６つのスイッチング素子２１が制御回路基板９に対して垂直方向に、即ち、スイッチング素子２１の高さ方向が上下に配置されるように搭載され、このスイッチング素子２１は、放熱部材２２の下側に設けられる。尚、スイッチング素子２１は、図３では直視できないため、その位置を点線で示している。

放熱部材２２は金属製の成型されたヒートシンク又は放熱フィン等であり、例えばアルミニウム、鉄等の金属の一体成型によって製造される。アルミニウムを用いることで軽量に構成でき、鉄を用いることによって安価に製造することができるが、いずれにしても成型性が良いので、グリップ部６ｂ又はバッテリ保持部６ｃ内の比較的小さな空間でも問題なく設置することができる。放熱部材２２の左右側２箇所には、外側に延在する略長方形の延在部２２ａが形成され、この略長方形の一辺の一部が外部に露出し、外気と触れるように構成される。また、外部に露出する部分には、上からみて櫛状に凹凸部２２ｄが形成される。ハウジング６には複数の四角い貫通穴（又はスリット）２４が形成され、凹凸部２２ｄがこの貫通穴２４を塞ぐように配置されることにより、放熱部材２２の一部が外部に露出することになる。

放熱部材２２の凹凸部２２ｄは、ハウジング６ｃ−１及び６ｃ−２の側面に設けられた貫通穴２４にはめ込まれる。これにより、放熱部材２２左右方向に延びる面と、電動工具の外枠を形成するハウジング６ｃの面はお互いが交差する関係となる。尚、凹凸部２２ｄの最外位置は、ハウジング６ｃの内縁部（内壁面）よりも外側に突出することが重要である。さらに凹凸部２２ｄの最外位置がハウジング６ｃの外縁部（外壁面）より突出するように構成しても良いが、外縁部（外壁面）から突出しないで僅かながら内側になるように構成すれば、使用者が放熱部材２２に触れてしまって不快な思いをする恐れが無くなる。

制御回路基板９の上面前方側には、バッテリ保持部６ｃの上側に露出する制御パネル２７が取り付けられる。制御パネル２７には、各種の操作ボタンや表示ランプが搭載される。ライトボタン３６は、インパクトドライバ１に取り付けられる白色ＬＥＤライト（図示せず）をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチである。電池残量ボタン３７は電池の残量を確認するためのボタンであり、これを押すと、電池のマークを示す電池残量表示ランプ３８において電池残量が「満充電（ＬＥＤが２つ点灯）」「約半分（ＬＥＤが１つ点灯）」「残量少（２つのＬＥＤがいずれも点灯しない）」の３段階のいずれであるかを確認できる。

強弱表示ランプ３９は、図示しない強弱切替スイッチにより設定された締め付けトルクの強さを示すランプであり、モータ３の回転数が４段階（例えば、２６００、２０００、１２００、５００回／分）のどれに設定されているかをＬＥＤの点灯数により表示する。単発／連発表示ランプ４０は、図示しない単発／連発切替スイッチを押すごとに切り替わる単発モードと連発モードのいずれかであるかを表示する。単発モードは、トリガ操作部８ａを引いて打撃開始後、数回の打撃（１〜４回）で自動停止するモードであり、連発モードはトリガ操作部８ａを引いて打撃を開始すると、連続打撃（自動停止せず）するモードである。

放熱板２２の後方側には、制御回路基板９に取り付けられたコネクタを貫通させるための長方形の穴２２ｃが形成される。このように本実施例では、スイッチング素子２１をグリップ部６ｂの下方、又は、バッテリ保持部６ｃ内に配置することにより、基板上の実装効率が向上する。また、スイッチング素子２１に対して、ファン等によって強制的に発生される風が当たらなくても十分な冷却効果を達成することができる。

図４は、図２のＢ−Ｂ部の断面図であり、制御回路基板９の取付部付近を前方から見た断面図である。放熱部材２２は、６つのスイッチング素子２１を効果的に覆って、それらスイッチング素子２１の放熱部（金属製の放熱板）と当接するように、上下方向に延びるリブ２２ｅが形成される。放熱部材２２の左右方向の端部には、凹凸部２２ｄが位置し、この結果放熱部材２２の一部がハウジング外部の外気に露出することになる。尚、ハウジング６ｃ−１、６ｃ−２の放熱部材２２の凹凸部２２ｄが露出する部分は、段差状に形成され、凹凸部２２ｄは図４の鎖線２８で示すハウジング６ｃ−２の外縁よりも内側になるように配置される。この鎖線２８で示す部分の上下方向の長さ（幅）は短いため、使用者が放熱部材２２の凹凸部２２ｄに直接触れてしまうことを効果的に防止できる。尚、放熱部材２２の凹凸部２２ｄの温度が、指で触れても問題のない程度にしか上昇しない場合は、凹凸部２２ｄをハウジング６の外縁と同一面となるように構成するか、あるいは外部に突出するように構成しても良い。

また、ハウジング６ｃ−１、６ｃ−２を構成する２つの部材に設けられた貫通穴２４と放熱部材２２の凹凸部２２ｄとが係合することにより、放熱部材２２のハウジング６ｃ内での位置決めを行うことができる。さらに、このようにハウジング６ｃ−１、６ｃ−２を構成する２つの部材により、放熱部材２２を挟み込むように構成したので、ハウジング６の一方側（例えば６ｃ−１）に放熱部材２２を配置した状態で、他方側のハウジング（例えば６ｃ−２）を合わせてネジ止めすることにより、電動工具を組み立てることができる。

図５は、図３のＣ−Ｃ部の断面図である。この図ではハウジング６の部分の図示は省略してある。放熱部材２２のリブ２２ｅは、６つのスイッチング素子２１の放熱部に当接するように形成され、リブ２２ｅの下端部は制御回路基板９に当接する。また、放熱部材２２の前方側は制御パネル２７に接続され、後方側は、ハウジング６ｃに形成されたネジボス２６を覆うようにして下方向に折り返される折り返し部２２ｈが形成される。このように放熱部材２２で制御回路基板９全体を覆うことで防塵性や防水性に優れた構造とすることができる。ＦＥＴ等のスイッチング素子２１は、ほぼ直方体の形状をしている。放熱部材２２は、図５から明らかなように、その上方、前後、左右方向において、その直方体の５面で各スイッチング素子２１を取り囲むように設けられる。このように、スイッチング素子２１を取り囲むように放熱部材２２を設けたので、スイッチング素子２１の放熱効率を向上させることができる。

次に、モータ３の駆動制御系の構成と作用を図６に基づいて説明する。図６はモータの駆動制御系の構成を示すブロック図であり、本実施例では、モータ３は３相のブラシレスＤＣモータで構成される。このブラシレスＤＣモータは、いわゆるインナーロータ型であって、複数組（本実施例では２組）のＮ極とＳ極を含む永久磁石（マグネット）を含んで構成される回転子（ロータ）３ｂと、スター結線された３相の固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗから成る固定子３ａと、回転子３ｂの回転位置を検出するために周方向に所定の間隔毎、例えば角度６０°毎に配置された３つの回転位置検出素子（ホール素子）４２を有する。これら回転位置検出素子４２からの位置検出信号に基づいて固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗへの通電方向と時間が制御され、モータ３が回転する。回転位置検出素子４２は、基板７上の回転子３ｂのマグネットに対向する位置に設けられる。

制御回路基板９上に搭載される電子素子には、３相ブリッジ形式に接続されたＦＥＴなどの６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を含む。ブリッジ接続された６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ゲートは、制御回路基板９に搭載される制御信号出力回路４６に接続され、６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ドレインまたは各ソースは、スター結線された固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに接続される。これによって、６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、制御信号出力回路４６から入力されたスイッチング素子駆動信号（Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６等の駆動信号）によってスイッチング動作を行い、インバータ回路４７に印加されるバッテリ２の直流電圧を３相（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗとして固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに電力を供給する。

６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ゲートを駆動するスイッチング素子駆動信号（３相信号）のうち、３個の負電源側スイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６をパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６として供給し、制御回路基板９上に搭載された演算部４１によって、トリガスイッチ８のトリガ操作部８ａの操作量（ストローク）の検出信号に基づいてＰＷＭ信号のパルス幅（デューティ比）を変化させることによってモータ３への電力供給量を調整し、モータ３の起動／停止と回転速度を制御する。

ここで、ＰＷＭ信号は、インバータ回路４７の正電源側スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３または負電源側スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６の何れか一方に供給され、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３またはスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６を高速スイッチングさせることによって結果的にバッテリ２の直流電圧から各固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに供給する電力を制御する。尚、本実施例では、負電源側スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６にＰＷＭ信号が供給されるため、ＰＷＭ信号のパルス幅を制御することによって各固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに供給する電力を調整してモータ３の回転速度を制御することができる。

インパクトドライバ１には、モータ３の回転方向を切り替えるための正逆切替レバー４４が設けられ、回転方向設定回路５０は正逆切替レバー４４の変化を検出するごとに、モータの回転方向を切り替えて、その制御信号を演算部４１に送信する。演算部４１は、図示していないが、処理プログラムとデータに基づいて駆動信号を出力するための中央処理装置（ＣＰＵ）、処理プログラムや制御データを記憶するためのＲＯＭ、データを一時記憶するためのＲＡＭ、タイマ等を含んで構成される。

制御信号出力回路４６は、回転方向設定回路５０と回転子位置検出回路４３の出力信号に基づいて所定のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を交互にスイッチングするための駆動信号を形成し、その駆動信号を制御信号出力回路４６に出力する。これによって固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの所定の巻線に交互に通電し、回転子３ｂを設定された回転方向に回転させる。この場合、負電源側スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６に印加する駆動信号は、印加電圧設定回路４９の出力制御信号に基づいてＰＷＭ変調信号として出力される。モータ３に供給される電流値は、電流検出回路４８によって測定され、その値が演算部４１にフィードバックされることにより、設定された駆動電力となるように調整される。尚、ＰＷＭ信号は正電源側スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３に印加しても良い。

以上、説明したように第１の実施例によれば、スイッチング素子２１をモータの後端側に配置せずにハウジングのグリップ部或いはバッテリ保持部に配置したので、ハウジングの胴体部の前後長を短くして、全体をコンパクトに構成した電動工具を実現できる。また、スイッチング素子に放熱部材を設けて効果的に放熱することにより、ハウジングのグリップ部内に発熱の大きな半導体素子を搭載できるので、電動工具の小型化や設計の自由度を高めることができる。

さらに、放熱部材２２の一部を直接外気に触れる構造にすることで、電動ファン等によって冷却風を放熱部材２２に当てるように構成しなくても十分な放熱を行うことが可能となり、安価な構成にて効果的な冷却機構を実現できる。

次に、図７〜図１０を用いて本発明の第２の実施例を説明する。図７は、第２の実施例にかかるインパクトドライバ５１の外観を示す側面図である。ハウジング５６は３つの部分（５６ａ、５６ｂ、５６ｃ）から構成され、胴体部５６ａの、ファンの半径方向外周側付近には冷却風の排出用の複数のスリット７３が形成される点では、第１の実施例と同様である。制御回路基板５９（図９参照）はハウジング５６のグリップ部５６ｂとバッテリ保持部５６ｃの間に配置され、放熱部材７２により全体が覆われる。バッテリ保持部５６ｃの側面には、放熱部材７２の一部を露出させるための後述する貫通穴７４が複数形成される。

図８は、図７のＤ−Ｄ部の断面図であり、制御回路基板５９の取付部付近を上から見た上面図である。制御回路基板５９（図９参照）はハウジング５６のグリップ部５６ｂとバッテリ保持部５６ｃの間に配置され、放熱部材７２により全体が覆われる。制御回路基板５９には、ＦＥＴ等の６つのスイッチング素子７１が制御回路基板５９に対して垂直方向に、即ち、スイッチング素子７１の高さ方向が上下に配置されるように搭載され、このスイッチング素子７１は、放熱部材７２の下側に設けられる。尚、スイッチング素子７１は、図８では直視できないため、その位置を点線で示している。

放熱部材７２は金属製の成型品であって、材質等は第１の実施例と同じであるが、その形状が異なる。即ち、放熱部材７２の左右側２箇所には、外側に延在する略長方形の延在部７２ａが形成され、さらに、後方側に略長方形の延在部７２ｈが形成される。延在部７２ａの左右側の一辺には、上面視で櫛状に凹凸が形成され、ハウジング側には複数の四角い貫通穴７４が形成され、凹凸部７２ｄがこの貫通穴７４を塞ぐように位置することにより、放熱部材７２の一部が外部に露出する。同様に、延在部７２ｈの後方の辺には、上面視で櫛状に凹凸部７２ｇが形成される。ハウジング５６には複数の四角い貫通穴（又はスリット）７４が形成され、凹凸部７２ｇがこの貫通穴７８を塞ぐように位置することにより、放熱部材７２の一部が外部に露出する。

制御回路基板５９の上面前方側には、バッテリ保持部５６ｃの上側に露出する制御パネル７７が取り付けられる。制御パネル７７には、各種の操作ボタンや表示ランプが搭載されるが、それらは図３で示した第１の実施例と同じであるので繰り返しの説明は省略する。

図９は、図７のＥ−Ｅ部の断面図であり、制御回路基板５９の取付部付近を前方から見た断面図である。この図から理解できるように、放熱部材７２は、スイッチング素子７１の上方、前後、左右方向において、その直方体の５面で各スイッチング素子７１を取り囲むように設けられるだけでなく、さらに延在して、延在部７２ｇが制御回路基板５９の上面と接触するように構成される。このように構成すれば、冷却性能をさらに向上させることができる。また、制御回路基板５９の上面を放熱部材７２により覆うようにしたので制御回路基板５９の上面に水滴や粉塵が接触することが少なくなる。本実施例では、放熱部材７２はプレス等の加工により一体成型で製造されるが、制御回路基板５９の上面及び側面を覆う延在部７２ｇと、その他の部分を別体部品として製造しても良い。また、その他の方法により放熱部材７２を数個の別体部品から製造するように構成しても良い。

図１０は、図８のＦ−Ｆ部の断面図である。この図ではハウジング５６の部分の図示は省略してある。放熱部材７２のリブ７２ｅは、６つのスイッチング素子７１の放熱部に当接するように形成され、リブ７２ｅの下端部は制御回路基板５９に当接する。また、放熱部材７２の放熱部材７２の前方側は制御パネル７７に接続され、後方側は、ネジボス７６を覆うようにして下方向に折り返される折り返し部７２ｉが形成される。さらにこの部分の上端から後方側に延在する延在部７２ｈが形成され、延在部７２ｈの後端側に、ハウジング５６の外部に露出する凹凸部７２ｇが形成される。このように放熱部材７２でスイッチング素子７１及び制御回路基板５９全体を覆うことで、放熱効率をより向上させることができると共に、防塵性や防水性に優れた構造とすることができる。

以上、本発明を示す実施例に基づき説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、放熱部材の端部を凹凸形状とするだけでなく、ハウジングの外部に配置される放熱部材、金属製のネジなどを放熱部材に接続させることで外気に触れる表面積を大きくし、放熱部材の放熱効率を向上させることができる。

尚、本実施例では電動工具の例としてインパクトドライバに対して適用した実施例を用いて説明したが、インパクトドライバに限られず、放熱の必要な半導体素子やスイッチング素子を用いた任意の電動工具に対しても同様に適用可能である。さらに、本実施例ではモータとしてブラシレスＤＣモータを用いた例を説明したが、これに限定されず、他の種類のモータであっても良い。

１ インパクトドライバ ２ バッテリ ３ モータ
３ａ （モータの）固定子 ３ｂ （モータの）回転子 ４ 回転打撃機構
５ アンビル ６ ハウジング ６ａ （ハウジングの）胴体部
６ｂ （ハウジングの）グリップ部 ６ｃ （ハウジングの）バッテリ保持部
６ｄ （ハウジングの）隔壁 ６ｅ 貫通孔
７ 基板 ８ トリガスイッチ ８ａ トリガ操作部
９ 制御回路基板 １０ 遊星歯車減速機構 １１ スピンドル
１１ａ スピンドルカム溝 １２ ハンマ １２ａ ハンマカム溝
１３ ボール １４ スプリング １５ スリーブ
１６ａ ボールベアリング １６ｂ メタルベアリング
１７ａ、１７ｂ ベアリング １８ ファン １９ （モータの）回転軸
２０ ネジボス ２１ スイッチング素子 ２２ 放熱部材
２２ａ （放熱部材の）延在部 ２２ｃ （放熱部材の）穴
２２ｄ （放熱部材の）凹凸部 ２２ｅ（放熱部材の）リブ
２２ｈ （放熱部材の）折り返し部
２３ スリット ２４ 貫通穴 ２５ 空気取入口
２６ ネジボス ２７ 制御パネル
３６ ライトボタン ３７ 電池残量ボタン
３８ 電池残量表示ランプ ３９ 強弱表示ランプ
４０ 単発／連発表示ランプ ４１ 演算部 ４２ 回転位置検出素子
４３ 回転子位置検出回路 ４４ 正逆切替レバー
４６ 制御信号出力回路 ４７ インバータ回路 ４８ 電流検出回路
４９ 印加電圧設定回路 ５０ 回転方向設定回路
５１ インパクトドライバ ５２ バッテリ ５６ ハウジング
５６ａ （ハウジングの）胴体部 ５６ｂ （ハウジングの）グリップ部
５６ｃ （ハウジングの）バッテリ保持部
５９ 制御回路基板 ７１ スイッチング素子 ７２ 放熱部材
７２ａ （放熱部材の）延在部 ７２ｃ （放熱部材の）穴
７２ｄ （放熱部材の）凹凸部 ７２ｅ（放熱部材の）リブ
７２ｆ （放熱部材の）延在部 ７２ｇ （放熱部材の）凹凸部
７２ｈ （放熱部材の）延在部 ７２ｉ （放熱部材の）折り返し部
７３ スリット ７４ 貫通穴 ７５ 空気取入口 ７６ ネジボス
７７ 制御パネル ７８ 貫通穴

Claims (9)

1. モータと、前記モータを収容するハウジングと、前記モータの回転を駆動するスイッチング素子と、前記スイッチング素子を冷却するための放熱部材とを有する電動工具であって、
   前記放熱部材の一部を前記ハウジングの外部に露出するようにしたことを特徴とする電動工具。
2. 先端工具へ前記モータの回転力を伝達する回転伝達手段を有し、
   前記ハウジングは前記モータと前記回転伝達手段を収容する胴体部と、前記胴体部から延びるグリップ部と、グリップ部の先端のバッテリ保持部を含んで構成され、
   前記スイッチング素子が、前記グリップ部又は前記バッテリ保持部内に設けられる基板上に配置され、
   前記放熱部材の一部が、前記グリップ部又は前記バッテリ保持部の外部に露出することを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
3. 前記放熱部材は、前記スイッチング素子の放熱部と接触するように取り付けられ、金属部材により構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動工具。
4. 複数の前記スイッチング素子は前記基板に取り付けられ、前記放熱部材はこれらスイッチング素子全体を覆うように設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動工具。
5. 前記放熱部材と前記基板によって、前記スイッチング素子を収容する密閉空間を形成することを特徴とする請求項４に記載の電動工具。
6. 前記放熱部材は、前記ハウジングの左右２箇所において外部に露出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電動工具。
7. 前記ハウジングには、内部から外部に貫通する貫通穴が設けられ、前記貫通穴の形状に対応する前記放熱部材の突出部が、前記貫通穴内に位置するように取り付けられることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電動工具。
8. 前記貫通穴は、ハウジングの左右２箇所においてそれぞれ複数設けられることを特徴とする請求項７に記載の電動工具。
9. モータと、前記モータを収容するハウジングと、前記ハウジングの内部に設けられ、前記モータを駆動可能なスイッチング素子と、前記スイッチング素子の熱を放熱可能な放熱部材と、を有する電動工具であって、
   前記ハウジングに貫通穴を設け、前記放熱部材を前記貫通穴まで延ばしたことを特徴とする電動工具。

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