JP2013237118A

JP2013237118A - 電動工具

Info

Publication number: JP2013237118A
Application number: JP2012111312A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Sakamaki; 一弥坂巻
Original assignee: Max Co Ltd
Current assignee: Max Co Ltd
Priority date: 2012-05-15
Filing date: 2012-05-15
Publication date: 2013-11-28
Anticipated expiration: 2032-05-15
Also published as: TWI572465B; US20130307355A1; CN103419162A; EP2664419A3; JP5942580B2; EP2664419A2; US9293964B2; CN103419162B; TW201410411A

Abstract

【課題】モータ制御基板を小型化することで、小型化したモータ制御基板をモータとトリガスイッチとの間のデッドスペースに配置可能とし、工具全長短縮とスイッチング素子の冷却性とを両立可能な電動工具を提供する。
【解決手段】ハウジング１１と、前記ハウジング１１に収容されるモータ１５と、前記モータ１５と同軸上に配置された冷却ファン１７と、前記モータ１５を作動させるためのトリガスイッチ２１と、前記モータ１５を駆動するスイッチング素子３０ａを実装したモータ制御基板３０と、を設けた。前記モータ制御基板３０は、前記モータ１５の下面に設けられた結合部材３１を介して前記モータ１５に固定し、前記モータ１５の下面と前記トリガスイッチ２１の上面との間に配置した。
【選択図】図４

Description

この発明は、モータを有する電動工具に関するものである。

従来、ブラシレスＤＣモータなどのモータを備えた電動工具が知られている。こうした電動工具においてモータを精密に回転制御し、例えば、バッテリ出力が下がってきた場合でも回転数を一定に保ち続けるためには、ブラシレスＤＣモータを駆動するＦＥＴなどのスイッチング素子を頻繁にＯＮ／ＯＦＦさせる必要がある。

しかしながら、スイッチング素子を頻繁にＯＮ／ＯＦＦさせると、スイッチング損失により大きな発熱を伴うこととなる。このため、精密な回転制御を行うことでユーザの細かな使い勝手に応えようとすると、スイッチング素子を実装したモータ制御基板を効率的に冷却する必要がある。

モータ制御基板を効率的に冷却する方法としては、冷却ファンが生成する冷却風によって冷却する方法が知られている。冷却ファンは、モータや制御基板を冷却するための冷却風を生成するものであり、ハウジングに設けられた吸気孔から外気を吸い込み、この外気によって冷たい空気でモータや制御基板を冷却したのち、冷却に使用した空気をハウジングに設けられた排気孔より排気する。冷却ファンを設ける場合、冷却ファン及びモータ制御基板をモータと同軸上に配置し、冷却ファンが生成する冷却風によってモータ制御基板及びモータを冷却するようにすることが一般的である。

しかしながら、モータ制御基板をモータと同軸上に配置すると、モータ制御基板を効率的に冷却することはできるが、モータの軸方向の全長短縮を妨げるため、工具の軸方向の寸法が大きくなってしまうという問題があった。

そのため、モータ制御基板を小型化することができ、モータとトリガスイッチとの間のデッドスペースにモータ制御基板を配置することができれば、工具全長短縮とスイッチング素子の冷却性とを両立させることができる。

なお、モータとトリガスイッチとの間のデッドスペースにモータ制御基板を配置した構成としては、例えば特許文献１記載の構成がある。

特許第４４３６０３３号公報

しかし、上記した特許文献１記載の制御基板は、以下の２つの理由により小型化が達成できないため、スイッチング素子を含めたモータ制御基板がＬ字に成らざるを得ず、工具全長の短縮は実現できていない。

小型化が達成できない一つ目の理由は、モータ制御基板をモータに取り付ける際にネジが使用されるため、モータ制御基板にネジ座面を設けなければならない点である。ネジ座面を設けなければならないためにモータ制御基板の小型化に限界があり、モータ制御基板全体をモータとトリガスイッチとの間のデッドスペースに配置することができなかった。

小型化が達成できない二つ目の理由は、モータ制御基板の面積において大きな割合を占めるパワーラインのパターンである。このパワーラインのパターンがモータ制御基板の小型化の障害になっている。

そこで、本発明は、モータ制御基板を小型化することで、小型化したモータ制御基板をモータとトリガスイッチとの間のデッドスペースに配置可能とし、工具全長短縮とスイッチング素子の冷却性とを両立可能な電動工具を提供することを課題とする。

本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、以下を特徴とする。

（請求項１）
請求項１に記載の発明は、以下の点を特徴とする。

すなわち、請求項１に記載の電動工具は、ハウジングと、前記ハウジングに収容されるモータと、前記モータと同軸上に配置された冷却ファンと、前記モータを作動させるためのトリガスイッチと、前記モータを駆動するスイッチング素子を実装したモータ制御基板と、を備え、前記モータ制御基板は、前記モータの下面に設けられた結合部材を介して前記モータに固定され、前記モータの下面と前記トリガスイッチの上面との間に配置されていることを特徴とする。

（請求項２）
請求項２に記載の発明は、上記した請求項１記載の発明の特徴点に加え、以下の点を特徴とする。

すなわち、前記結合部材は導電部を備え、前記モータ制御基板は前記導電部に固定されて前記モータに固定されるとともに、前記導電部が前記モータ制御基板上の回路を繋ぐジャンパー線として使用されることを特徴とする。

（請求項３）
請求項３に記載の発明は、上記した請求項２記載の発明の特徴点に加え、以下の点を特徴とする。

すなわち、前記モータ制御基板は前記導電部に半田付けで固定されるとともに、前記モータ制御基板をコーティングする接着剤によって前記結合部材に固定されることを特徴とする。

請求項１に記載の発明は上記の通りであり、モータ制御基板は、モータの下面に設けられた結合部材を介して前記モータに固定され、前記モータの下面とトリガスイッチの上面との間に配置されている。このため、モータ制御基板にネジ座面を設ける必要がないので、ねじにより固定していた従来技術と比較して、モータ制御基板を小型化することができる。そして、モータ制御基板を小型化することで、小型化したモータ制御基板をモータとトリガスイッチとの間のデッドスペースに配置することができるので、工具全長短縮とスイッチング素子の冷却性とを両立させることができる。また、工具全長短縮により、工具の小型化が達成でき、軽量化を実現することもできる。

また、請求項２に記載の発明は上記の通りであり、前記結合部材は導電部を備え、前記モータ制御基板は前記導電部に固定されることで前記結合部材を介して前記モータに固定されるとともに、前記導電部が前記モータ制御基板上の回路を繋ぐジャンパー線として使用される。このため、モータ制御基板の面積において大きな割合を占めるパワーラインのパターンを省略できるので、更にモータ制御基板を小型化することができる。

また、請求項３に記載の発明は上記の通りであり、前記モータ制御基板は前記導電部に半田付けで固定されるとともに、前記モータ制御基板をコーティングする接着剤によって前記結合部材に固定される。この接着剤によって、モータ制御基板の絶縁等の効果が発揮されるとともに、モータの振動を吸収してモータ制御基板が振動の影響を受けにくくすることができる。

電動工具の側面図である。電動工具の内部構造を示す側面図である。モータ及びモータ制御基板の拡大斜視図である。モータ及びモータ制御基板の分解斜視図である。結合部材の（ａ）斜め上から見た斜視図、（ｂ）斜め下から見た斜視図である。ジャンクションプレートの（ａ）斜め上から見た斜視図、（ｂ）斜め下から見た斜視図である。モータ制御基板の（ａ）平面図、（ｂ）底面図である。

本発明の実施形態について、図を参照しながら説明する。

本実施形態に係る電動工具１０は、モータ１５を搭載したインパクトドライバであり、図２に示すように、ハウジング１１の内部にモータ１５などを内蔵したものとなっている。

ハウジング１１は、図１に示すように、筒状の出力部１２と、この出力部１２の下部に出力部１２と略直交する方向に延びるグリップ部１３と、グリップ部１３の下部に設けられた電池パック取付部１４と、を備えている。

出力部１２には、図２に示すように、モータ１５が内蔵されており、このモータ１５の回転軸と同軸上に、冷却ファン１７、図示しないスピンドル、打撃機構、アンビルが直列に設けられている。また、モータ１５の下部には、モータ１５を制御するためのモータ制御基板３０が配置されている。詳しくは、モータ制御基板３０は、出力部１２とグリップ部１３との接続位置において、表面がモータ１５に臨むようにモータ１５とトリガスイッチ２１との間の空間に配置されている。このモータ制御基板３０は、電線等を介して後述するトリガスイッチ２１や操作基板、バッテリと接続されている。

アンビルの先端部には出力軸１６が形成されており、図示しないドライバビット（先端工具）が装着可能となっている。この出力軸１６にドライバビットを取り付けた状態でモータ１５を回転させると、モータ１５の駆動力によりドライバビットが回転し、ネジ締めができるように形成されている。

冷却ファン１７は、出力部１２の最後部に配置されており、モータ１５が回転したときに同時に回転する。これにより、ハウジング１１の側部に開口する吸気孔１９（図１参照）から外部の空気を吸い込み、吸い込んだ空気をハウジング１１の側部に開口する排気孔２０（図１参照）から外部へと排出する。

なお、吸気孔１９はモータ制御基板３０の側部に設けられており、排気孔２０は冷却ファン１７の側部に設けられている。これにより、冷却ファン１７を作動させたときに、冷却ファン１７によって吸気孔１９から吸い込まれた冷却風は、モータ制御基板３０付近からモータ１５の内部を経由し、排気孔２０を通って外部へと排気され、モータ制御基板３０とモータ１５のコイルとを効率的に冷却するように形成されている。

この出力部１２の下部に設けられたグリップ部１３は、電動工具１０を把持するための部位である。このグリップ部１３の出力部１２との境目付近には、図１に示すように、前方にトリガスイッチ２１が配置されている。

このトリガスイッチ２１は、モータ１５を作動させるためのものであり、図２に示すように、スイッチの接点を収容した箱状のスイッチ本体２２と、このスイッチ本体２２に対して押し込み操作可能なトリガ部２３と、を備えている。このトリガスイッチ２１は、グリップ部１３の内部に収容されているものの、トリガ部２３がハウジング１１の外部に突出しており、操作可能となっている。このトリガ部２３を引き操作することで、モータ１５が回転を始め、電動工具１０が作動を開始するようになっている。このトリガ部２３は、グリップ部１３を握ったときにちょうど人差し指がかかる位置に配設されている。

ところで、上記したモータ１５は、３相交流のブラシレスＤＣモータであり、ＦＥＴなどのスイッチング素子３０ａをＯＮ／ＯＦＦすることで駆動される。このスイッチング素子３０ａは、前記したモータ制御基板３０に実装されている。

本実施形態に係るモータ制御基板３０は、図３に示すように、モータ１５の下面に設けられた結合部材３１を介してモータ１５に固定されている。これにより、図２に示すように、モータ制御基板３０がモータ１５とトリガスイッチ２１との間のデッドスペースに配置されている。

モータ１５とモータ制御基板３０とを固定する結合部材３１は、図５に示すように、導電部として使用される金属製のジャンクションプレート３２と、このジャンクションプレート３２を覆うように設けられる樹脂製のプレートカバー３３と、からなる。

また、ジャンクションプレート３２はプレートカバー３３にインサート成型されており、脚部３２ａのみ表面に現れた構成になっている。

プレートカバー３３の上部には突出部３３ａが突出形成されており、この突出部３３ａには固定孔３３ｂが貫通形成されている。また、プレートカバー３３の裏面側には、ジャンクションプレート３２と略同じ大きさで凹部３３ｄが設けられている。

ジャンクションプレート３２は、図６に示すように、平板状の部材の端部を略直角に曲折して脚部３２ａを形成した金属製部材である。本実施形態に係るジャンクションプレート３２は、前後にそれぞれ２つ、計４つの脚部３２ａを備えている。この脚部３２ａは、図５に示すように、ジャンクションプレート３２がプレートカバー３３に固定されたときに、プレートカバー３３の脚部貫通孔３３ｃから外部に突出する。

モータ１５と結合部材３１とを固定する際には、図４に示すように、プレートカバー３３の固定孔３３ｂにネジ３４を貫通させ、更にモータ１５側のネジ孔１５ａに螺合させて固定する。

また、結合部材３１とモータ制御基板３０とを固定する際には、ジャンクションプレート３２の脚部３２ａをモータ制御基板３０のジャンクションプレート接続部３０ｃ（後述）に差し込んで、半田付けで固定する。

ところで、本実施形態に係るモータ制御基板３０は、図７に示すように、方形の薄板状であり、その表面に、モータ１５のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれへの通電を切り替えるべく、６つのスイッチング素子３０ａが実装されている。また、このモータ制御基板３０には、モータ１５の巻線を接続するための３つのモータ巻線接続部３０ｂを備えている。これらのスイッチング素子３０ａとモータ巻線接続部３０ｂとが接続されることで基板上にパターンが形成されている。

このパターンは、配線の一部（特に距離が長い部分）が省略された形となっており、モータ制御基板３０のみでは繋がっていない。省略された配線の両端には、図７に示すように、ジャンクションプレート接続部３０ｃが貫通形成されている。このため、このジャンクションプレート接続部３０ｃにジャンクションプレート３２の脚部３２ａが差し込まれて半田付けで固定されることで、各ジャンクションプレート接続部３０ｃ間が電気的に接続される。すなわち、ジャンクションプレート３２がモータ制御基板３０上の回路を繋ぐジャンパー線として使用され、回路が完成するように形成されている。

なお、モータ制御基板３０はジャンクションプレート３２に半田付けで固定されるとともに、モータ制御基板３０の表面をコーティングする接着剤によっても固定される。

以上説明したように、本実施形態によれば、モータ制御基板３０は、モータ１５の下面に設けられた結合部材３１を介してモータ１５に固定され、モータ１５の下面とトリガスイッチ２１の上面との間に配置されている。このため、モータ制御基板３０にネジ座面を設ける必要がなく、モータ制御基板３０を小型化することができる。そして、モータ制御基板３０を小型化することで、小型化したモータ制御基板３０をモータ１５とトリガスイッチ２１との間のデッドスペースに配置することができるので、工具全長短縮とスイッチング素子３０ａの冷却性とを両立させることができる。また、工具全長が短縮されることで工具全体が小型化され、軽量化を実現することもできる。

また、結合部材３１は導電部としてのジャンクションプレート３２を備え、モータ制御基板３０はジャンクションプレート３２に半田付けで固定されてモータ１５に固定されるとともに、ジャンクションプレート３２がモータ制御基板３０上の回路を繋ぐジャンパー線として使用される。このため、モータ制御基板３０の面積において大きな割合を占めるパワーラインのパターンを省略できるので、更にモータ制御基板３０を小型化することができる。

また、モータ制御基板３０はジャンクションプレート３２に半田付けで固定されるとともに、モータ制御基板３０をコーティングする接着剤によっても固定される。この接着剤によって、モータ制御基板３０の絶縁等の効果が発揮されるとともに、モータ１５の振動を吸収してモータ制御基板３０が振動の影響を受けにくくすることができる。

なお、上記した実施形態においては、結合部材３１をモータ１５に対して別体で設けたが、これに限らず、結合部材３１をモータ１５に一体的に設けてもよい。

また、上記した実施形態においては、結合部材３１とモータ制御基板３０とを半田付けで固定したが、これに限らず、接着剤等で固定してもよい。同様に、モータ制御基板３０と導電部のジャンクションプレート３２とを半田付けで固定したが、かしめ止めや接着剤等で固定してもよい。

１０電動工具
１１ハウジング
１２出力部
１３グリップ部
１４電池パック取付部
１５モータ
１５ａネジ孔
１６出力軸
１７冷却ファン
１９吸気孔
２０排気孔
２１トリガスイッチ
２２スイッチ本体
２３トリガ部
３０モータ制御基板
３０ａスイッチング素子
３０ｂモータ巻線接続部
３０ｃジャンクションプレート接続部
３１結合部材
３２ジャンクションプレート（導電部）
３２ａ脚部
３３プレートカバー
３３ａ突出部
３３ｂ固定孔
３３ｃ脚部貫通孔
３３ｄ凹部
３４ネジ

Claims

ハウジングと、
前記ハウジングに収容されるモータと、
前記モータと同軸上に配置された冷却ファンと、
前記モータを作動させるためのトリガスイッチと、
前記モータを駆動するスイッチング素子を実装したモータ制御基板と、
を備え、
前記モータ制御基板は、前記モータの下面に設けられた結合部材を介して前記モータに固定され、前記モータの下面と前記トリガスイッチの上面との間に配置されていることを特徴とする、電動工具。
前記結合部材は導電部を備え、前記モータ制御基板は前記導電部に固定されて前記モータに固定されるとともに、前記導電部が前記モータ制御基板上の回路を繋ぐジャンパー線として使用されることを特徴とする、請求項１記載の電動工具。
前記モータ制御基板は前記導電部に半田付けで固定されるとともに、前記モータ制御基板をコーティングする接着剤によって前記結合部材に固定されることを特徴とする、請求項２記載の電動工具。