JP2014061557A - Electric tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転駆動部としてモータを有するインパクトドライバ等の電動工具に関する。 The present invention relates to an electric power tool such as an impact driver having a motor as a rotation drive unit.
回転駆動部としてモータを有しているインパクトドライバ等の電動工具は、運転時に高温となるモータを冷却するための冷却構造が必要となり、ハウジングのモータ近傍に給排気孔を設けて空気を導入することが一般的である。一方、外部からハウジング内に空気を取り入れることは、空気中の塵埃や水滴もハウジング内に取り入れることになり、塵埃や水滴への対策を講じる必要がある。そこで、モータとしてブラシレスモータを採用し、ブラシレスモータを駆動するための回路基板を覆うように、シリコン等の樹脂でコーティングすることで、塵埃や水滴による短絡を防止する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、外部から取り入れた空気によりモータ等を冷却している。 An electric power tool such as an impact driver having a motor as a rotational drive unit requires a cooling structure for cooling the motor that becomes high temperature during operation, and air is introduced by providing an air supply / exhaust hole near the motor of the housing. It is common. On the other hand, when air is taken into the housing from the outside, dust and water droplets in the air are also taken into the housing, and it is necessary to take measures against dust and water droplets. In view of this, a technique has been proposed in which a brushless motor is employed as a motor and coating with a resin such as silicon so as to cover a circuit board for driving the brushless motor, thereby preventing a short circuit due to dust or water droplets (for example, , See Patent Document 1). Moreover, the motor etc. are cooled with the air taken in from the outside.
しかしながら、モータとしてブラシ付きモータを採用した場合には、ブラシ部の電極を樹脂コーティングすることができず、塵埃や水滴による短絡を防止することができないという問題点があった。 However, when a motor with a brush is used as the motor, there is a problem that the electrode of the brush portion cannot be resin-coated and a short circuit due to dust or water droplets cannot be prevented.
本発明は以上のような状況に鑑みなされたものであって、上記課題を解決し、モータの冷却性を向上(維持)しつつ優れた防水・防塵機能を実現することができる電動工具を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above situation, and provides an electric tool capable of solving the above-described problems and realizing an excellent waterproof / dustproof function while improving (maintaining) the cooling performance of the motor. The purpose is to do.
本発明の電動工具は、モータを備えた電動工具であって、前記モータが収納されるモータ収容空間を形成するハウジングと、前記モータ収容空間内部の熱を外部に放熱させる放熱手段とを具備することを特徴とする。
さらに、本発明の電動工具おいて、前記モータ収容空間内に空気の流れを形成する空気流形成手段を備え、前記放熱手段は、前記空気流形成手段によって形成される空気の流れの流路に配置させるようにしても良い。
さらに、本発明の電動工具おいて、前記空気流形成手段は、前記モータのロータに設けられたファンであり、前記モータのステータの内周側と外周側の少なくとも一方を循環する空気の流れを形成させるようにしても良い。
さらに、本発明の電動工具おいて、前記モータ収容空間を密室構造にしても良い。
さらに、本発明の電動工具おいて、前記放熱手段は、前記モータのステータの外側に配置させるようにしても良い。
さらに、本発明の電動工具おいて、前記モータはブラシ付きモータであり、前記空気流形成手段は、前記ブラシ付きモータのロータに設けられたファンであり、前記ブラシ付きモータのマグネットの内周側と、前記ブラシ付きモータのヨークの外周側との少なくとも一方を循環する空気の流れを形成させるようにしても良い。
さらに、本発明の電動工具おいて、前記放熱手段は、前記ハウジングに形成された開口に嵌合された冷却板であっても良い。
さらに、本発明の電動工具おいて、前記冷却板の一部が前記モータのステータに接触させても良い。
さらに、本発明の電動工具おいて、前記ハウジングは、複数の部材で構成され、前記冷却板は、前記ハウジングを構成する複数の前記部材によって挟み込まれて保持させても良い。
さらに、本発明の電動工具おいて、前記ハウジングは、前記モータ収容空間を形成する胴体部と、当該胴体部に側面視略T字状を成すように連接されたハンドル部とで構成され、前記冷却板は、前記胴体部における前記ハンドル部が連接された箇所の反対側に設けるようにしても良い。
さらに、本発明の電動工具おいて、前記モータはブラシ付きモータであり、前記モータ収容空間を形成する前記ハウジングには、前記モータのブラシ部に印加する電源のリードワイヤを通す開口が形成されており、記リードワイヤが通る開口と前記リードワイヤとの間隙をシールする閉塞材を具備するようにしても良い。
さらに、本発明の電動工具おいて、前記放熱手段は、前記ハウジングよりも熱伝導性の高い部材であっても良い。
The power tool of the present invention is a power tool including a motor, and includes a housing that forms a motor housing space in which the motor is housed, and a heat radiating unit that radiates heat inside the motor housing space to the outside. It is characterized by that.
Furthermore, in the electric power tool of the present invention, the power tool includes air flow forming means for forming an air flow in the motor housing space, and the heat radiating means is provided in an air flow passage formed by the air flow forming means. It may be arranged.
Furthermore, in the electric power tool of the present invention, the air flow forming means is a fan provided in the rotor of the motor, and the air flow that circulates at least one of the inner peripheral side and the outer peripheral side of the stator of the motor. You may make it form.
Furthermore, in the electric tool of the present invention, the motor housing space may be a closed room structure.
Furthermore, in the electric tool of the present invention, the heat radiating means may be arranged outside the stator of the motor.
Further, in the electric tool of the present invention, the motor is a motor with a brush, and the air flow forming means is a fan provided on a rotor of the brushed motor, and the inner peripheral side of the magnet of the brushed motor And an air flow that circulates through at least one of the outer periphery of the yoke of the brush motor.
Furthermore, in the electric tool of the present invention, the heat radiating means may be a cooling plate fitted in an opening formed in the housing.
Furthermore, in the electric tool of the present invention, a part of the cooling plate may be brought into contact with the stator of the motor.
Furthermore, in the electric power tool of the present invention, the housing may be configured by a plurality of members, and the cooling plate may be sandwiched and held by the plurality of members configuring the housing.
Furthermore, in the electric power tool of the present invention, the housing includes a body part that forms the motor housing space, and a handle part that is connected to the body part so as to form a substantially T shape in a side view, The cooling plate may be provided on the opposite side of the body portion where the handle portion is connected.
Furthermore, in the electric tool of the present invention, the motor is a motor with a brush, and the housing that forms the motor housing space is formed with an opening through which a lead wire of a power source applied to the brush portion of the motor is passed. In addition, a closing material for sealing a gap between the opening through which the lead wire passes and the lead wire may be provided.
Furthermore, in the electric tool of the present invention, the heat radiating means may be a member having higher thermal conductivity than the housing.
本発明によれば、モータを収容するモータ収容空間の熱を外部に放熱させる放熱手段を設けたため、モータの冷却性を向上することができる。また、モータ収容空間を密室構造とすれば優れた防水・防塵機能を実現することができるという効果を奏する。また、空気流形成手段を設ければ一層モータの冷却性を向上することができる。 According to the present invention, since the heat radiating means for radiating the heat of the motor housing space for housing the motor to the outside is provided, the cooling performance of the motor can be improved. Further, if the motor housing space is a closed room structure, an excellent waterproof / dustproof function can be realized. Further, if the air flow forming means is provided, the cooling performance of the motor can be further improved.
次に、本発明の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
本実施の形態の電動工具は、インパクトドライバ1であり、図1乃至図4を参照すると、外形を形成する外枠であるハウジング2とハンマケース3とを備えている。ハウジング2は、前後方向に延びる略円筒形の胴体部2aと、胴体部2aに側面視略T字状を成すように連接されたハンドル部2bとで構成されている。また、胴体部2aの内周2箇所には、切欠き状の係合凹部2cが形成されている。そして、係合凹部2cを境にして胴体部2aの後方側は、駆動源であるモータ4を収容するモータ収容空間2dとなる。さらに、係合凹部2cを境にして胴体部2aの前方側は、モータ4の回転を減速させる減速機構部として機能する遊星歯車機構5と、ハンマケース3とを収容する減速ハンマ機構収容空間2eとなる。ハンマケース3の内部には、遊星歯車機構5によって減速させたモータ4の回転を回転打撃力に変換して不図示の先端工具に伝達する打撃機構6が収容されている。
Next, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
The electric power tool according to the present embodiment is an
ハウジング2のハンドル部2bには、上部にトリガ7を有するスイッチ8が、下部にバッテリ受け部9がそれぞれ設けられている。ハンドル部2bの下端には、充電可能な電源であるバッテリBTがバッテリ受け部9に着脱可能に装着される。
The
インパクトドライバ1において、作業者がトリガ7をON操作すると、スイッチ8がONされ、モータ4が起動する。モータ4が起動すると、モータ4の出力軸4aの回転は、遊星歯車機構5によって減速されてスピンドル10に伝達され、スピンドル10が所定の速度で回転駆動される。ここで、スピンドル10は、カム機構によってハンマ11と連結されており、カム機構によって連結されたスピンドル10及びハンマ11が打撃機構6として機能する。スピンドル10とハンマ11とを連結するカム機構は、スピンドル10の外周面に形成されたV字状のスピンドルカム溝10aと、ハンマ11の内周面に形成されたV字状のハンマカム溝11aと、スピンドルカム溝10a及びハンマカム溝11aに係合するボール12と、スプリング13とを備えている。
In the
ハンマ11は、スプリング13によって常に先端方向(前方)に付勢されており、静止時にはボール12とカム溝10a、11aとの係合によって、アンビル14の端面と隙間を隔てた位置にある。そして、ハンマ11とアンビル14の相対向する回転平面上の2箇所には凸部がそれぞれ対称位置に形成されている。なお、アンビル14は、不図示の先端工具が着脱可能に装着される部位である。
The
前述のようにスピンドル10が所定の速度で回転駆動されると、スピンドル10の回転は、カム機構を介してハンマ11に伝達され、ハンマ11が半回転しないうちに、ハンマ11の凸部がアンビル14の凸部に係合して、アンビル14が回転されるが、そのときの係合反力によってハンマ11とスプリング13との間に相対回転が生じると、ハンマ11は、カム機構のスピンドルカム溝10aに沿ってスプリング13を圧縮しながらモータ4側へと後退動を始める。
As described above, when the
ハンマ11の後退動によって、ハンマ11の凸部がアンビル14の凸部を乗り越えて両者の係合が解除させると、ハンマ11は、スピンドル10の回転力に加えて、スリング13に蓄積された弾性エネルギーとカム機構の作用と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13の付勢力によって前方、すなわちアンビル14側へと移動され、ハンマ11の凸部がアンビル14の凸部に再び係合して一体的に回転し始める。このとき、強力な回転打撃力がアンビル14に加えられるため、アンビル14に装着された先端工具を介して不図示のねじに回転打撃力が伝達される。以後、同様の動作が繰り返されて先端工具からねじに回転打撃力が間欠的に繰返し伝達され、ねじが木材等の不図示の被締付材にねじ込まれる。
When the protrusion of the
遊星歯車機構5は、固定歯車であるリングギヤ15と、モータ4の出力軸4aの端部に形成されたピニオン16(入力歯車として機能)と、リングギヤ15とピニオン16に噛合する2つの遊星ギヤ17(出力歯車として機能)と、モータ4の出力軸4a及びスピンドル10を回転可能にそれぞれ支持するインナカバ18とで構成されている。インナカバ18は、ハウジング2の胴体部2a形成されている係合凹部2cと係合することで回り止めされ、ハウジング2の胴体部2a内に固定されている。インナカバ18は、遊星歯車機構5を保持する歯車保持部として機能する。固定歯車であるリングギヤ15は、インナカバ18に保持されている。そして、各遊星ギヤ17は、スピンドル10に連結されている。リングギヤ15の外周の前端には、段部が形成されており、段部を除く外周面には、インナカバ18の内周面が嵌合している。そして、リングギヤ15の段部の外周面とインナカバ18との外周面にはハンマケース3の内周面が嵌合している。また、リングギヤ15の外周にはシール部材としてOリング22が嵌合されている。
The
モータ4は、比較的安価なブラシ付きモータであり、モータ収容空間2dに内装されて収容されている。モータ4は、出力軸4aを備えたロータ4bと、マグネット4cと、ヨーク4d、ブラシブロック4e、ブラシ部4f(図4参照)等で構成されている。ステータを構成するマグネット4c及びヨーク4dは、円筒状であり、マグネット4cの外周側にヨーク4dが配置され、ハウジング2によって保持されている。また、出力軸4aには、モータ収容空間2d内に空気の流れを形成する空気流形成手段として機能するファン19が取り付けられている。
The
モータ収容空間2dを形成するハウジング2の胴体部2aには、開口が形成され、当該開口には、ナイロン樹脂やポリカーボネイト等からなるハウジング2よりも熱伝導率の高いアルミニウム、マグネシウムや銅の材料で構成された冷却フィン(冷却板)30が嵌合されている。また、モータ収容空間2dは、モータ4への塵埃や水滴による影響を防止するために、密室構造になっている。すなわち、モータ収容空間2dを形成するハウジング2には、風窓が形成されておらず、モータ収容空間2dは、ハウジング2と、冷却板30と、インナカバ18(減速ハンマ機構収容空間2eとの壁面)とによって閉ざされた空間となっている。
An opening is formed in the
冷却板30は、ヨーク4dの外周部に対向して配置され、ヨーク4dの外周部と、ハウジング2及び冷却板30との間には、間隙が設けられている。これにより、ファン19によって、マグネット4cの内周側と、ヨーク4dの外周側とを循環する、図2に点線矢印で示すような空気の流れが形成される。従って、冷却板30は、ファン19によって形成される空気の流れの流路に配置され、モータ収容空間2d内部の熱を外部に放熱させる放熱手段として機能する。また、冷却板30には、図3(a)に示すように、モータ収容空間2dに向けて突出するフィン30aが設けられている。フィン30aは、空気の流れ(ハウジング2の前後方向)に沿って設けられている。これにより、冷却板30と空気の流れとの接触面積が大きくなり、モータ収容空間2d内部の熱をより効率的に放熱させることができる。なお、図3(b)に示すように、蛇腹状に折った冷却板31を採用して、冷却板31と空気の流れとの接触面積と、冷却板31の外部空気との接触面とを大きくしても良い。また、本実施の形態では、冷却板30の外部空気との接触面に、溝部を形成して外部空気との接触面積を増やすように構成したが、冷却板30の外部空気との接触面にフィン30aを設けるようにしても良い。
The cooling
なお、ハウジング2は、図4に示すように、左右に分割された2つ割りハウジングであり、右側ハウジング21と左側ハウジング22とで構成されている。右側ハウジング21と左側ハウジング22との上部(ハンドル部2bが形成されている下部の反対側)であって、モータ収容空間2d(胴体部2a)を形成する壁面には、切り欠き2fが対向する位置にそれぞれ形成されている。これにより、右側ハウジング21と左側ハウジング22との接合時、切り欠き2fに冷却板30を挟み込むことで、右側ハウジング21と左側ハウジング22とに挟み込まれて簡単で強固(ハウジング同士はネジで接合されるため)に保持される。なお、冷却板30、31はハウジング2との接続部に凸形状部を有し、ハウジング2は冷却板30、31との接続部に凹形状部を有し、それらを嵌合することで、冷却板30、31をハウジング2により確実に保持することができる。
Note that the
また、モータ収容空間2dを形成するハウジング2には、ブラシ部4fに印加する電源のリードワイヤ20を通す開口を形成する必要がある。従って、リードワイヤ20が通る開口とリードワイヤ20との間隙をシリコン等の閉塞材21でシールすることで、より確実にモータ収容空間2dを密室構造にすることができる。また、閉塞材21によってリードワイヤ20をハウジング2に固定できるためリードワイヤ20の断線を抑制することができる。なお、リードワイヤ20を通す開口は、溝であってもよい。
Moreover, it is necessary to form an opening through which the
さらに、図5及び図6に示すように、一部がヨーク4dに向けて延出された延出部30bを有する冷却板32、33を採用し、冷却板32、33の一部である延出部30bとヨーク4dとを接触させるように構成しても良い。この場合には、冷却板32、33を介してヨーク4dに蓄積された熱を外部に直接放熱させることが可能になる。なお、延出部30bはヨーク4dの軸方向(図5の左右方向)に沿って延出していればより放熱効果を得ることができる。
Further, as shown in FIG. 5 and FIG. 6, cooling
また、以上の説明において、本発明を充電式のバッテリを備えるコードレスのインパクトドライバ1に適用した例について説明したが、コードの有無に関わりなく、回転駆動部としてブラシ付きモータを有している各種の電動工具に対しても、本発明を同様に適用することができる。
Moreover, in the above description, although the example which applied this invention to the
以上説明したように、本実施の形態は、モータ4が収納される密室構造のモータ収容空間2dを形成するハウジング2と、モータ収容空間2d内に空気の流れを形成するファン19と、ファン19によって形成される空気の流れの流路に配置され、モータ収容空間2d内部の熱を外部に放熱させる冷却板30とを具備している。この構成により、モータ収容空間内の熱を効率良く外部に放熱することができるため、ブラシ付きモータを密室構造のモータ収容空間に収容することができる。従って、優れた防水・防塵機能を実現することができる。
As described above, in the present embodiment, the
さらに、本実施の形態において、モータ4は、モータ収容空間2dに内装されており、ロータ4bに設けられたファン19によって、マグネット4cの内周側と、ヨーク4dの外周側とを循環する空気の流れを形成させるように構成されている。この構成により、
モータ収容空間2d内に空気の流れを効率良く形成させることができ、放熱効果を向上させることができる。
Further, in the present embodiment, the
An air flow can be efficiently formed in the
さらに、本実施の形態おいて、冷却板30は、ハウジング2に形成された開口に嵌合されている。この構成により、モータ収容空間内の熱を外部に放熱する放熱手段の構造を簡略化することができる。
Further, in the present embodiment, the cooling
さらに、本実施の形態おいて、冷却板30の一部がヨーク4dに接触している。この構成により、ヨーク4dに蓄積された熱を外部に直接放熱させることができる。
Further, in the present embodiment, a part of the cooling
さらに、本実施の形態おいて、ハウジング2は、右側ハウジング21と左側ハウジング22とで構成され、冷却板30は、右側ハウジング21と左側ハウジング22とによって挟み込まれて保持されている。この構成により、冷却板30を保持する構造を簡略化することができる。
Furthermore, keep the present embodiment, the
さらに、本実施の形態おいて、ハウジング2は、モータ収容空間2dを形成する胴体部2aと、胴体部2aに側面視略T字状を成すように連接されたハンドル部2bとで構成され、冷却板30は、胴体部2aにおけるハンドル部2bが連接された箇所の反対側に設けられている。この構成により、比較的高温になると想定される冷却板30を操作者の手から遠ざけることができる。また、胴体部2aを前後方向に大型化することなく、放熱効果を向上させることができる。また、モータのヨーク外周に放熱手段を設けることにより、モータの熱を効率よく外部に放出することができる。
Further, in the present embodiment, the
さらに、本実施の形態おいて、モータ収容空間2dを形成するハウジング2には、ブラシ部4fに印加する電源のリードワイヤ20を通す開口が形成されており、リードワイヤ20が通る開口とリードワイヤ20との間隙が閉塞材21によってシールされている。この構成により、より確実にモータ収容空間2dを密室構造にすることができる。
Further, in the present embodiment, the
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。本実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせ等にいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。例えば、モータとしてブラシ付きモータを説明したがブラシレスモータでもよい。ブラシレスモータの外側に放熱手段を設ければ同様の効果を得ることができる。更に、ブラシレスモータを密室構造のモータ収容空間に配置すれば、基板コーティングを併せて防塵性や防水性を一層向上することができる。 The present invention has been described based on the embodiments. This embodiment is an exemplification, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to combinations of these components and the like, and such modifications are within the scope of the present invention. For example, although a motor with a brush has been described as a motor, a brushless motor may be used. A similar effect can be obtained if a heat dissipating means is provided outside the brushless motor. Further, if the brushless motor is disposed in the motor housing space having a closed chamber structure, the dustproof property and the waterproof property can be further improved together with the substrate coating.
1 インパクトドライバ
2 ハウジング
2a 胴体部
2b ハンドル部
2c 係合凹部
2d モータ収容空間
2e 減速ハンマ機構収容空間
2f 切り欠き
3 ハンマケース
4 モータ
4a 出力軸
4b ロータ
4c マグネット
4d ヨーク
4e ブラシブロック
4f ブラシ部
5 遊星歯車機構
6 打撃機構
7 トリガ
8 スイッチ
9 バッテリ受け部
10 スピンドル
10a スピンドルカム溝
10b スピンドルの鍔
11 ハンマ
11a ハンマカム溝
12 ボール
13 スプリング
14 アンビル
15 リングギヤ
15a 突起
15aa 稜線
15b リングギヤの段部
15c リングギヤの鍔
16 ピニオン
17 遊星ギヤ
18 インナカバ
19 ファン
20 リードワイヤ
21 閉塞材
22 Oリング
30、31、32、33 冷却板
30a フィン
30b 延出部
BT バッテリ
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記モータが収納されるモータ収容空間を形成するハウジングと、
前記モータ収容空間内部の熱を外部に放熱させる放熱手段とを具備することを特徴とする電動工具。 An electric tool equipped with a motor,
A housing forming a motor housing space in which the motor is housed;
An electric power tool comprising heat radiating means for radiating heat inside the motor housing space to the outside.
前記放熱手段は、前記空気流形成手段によって形成される空気の流れの流路に配置されることを特徴とする請求項1記載の電動工具。 An air flow forming means for forming an air flow in the motor housing space;
The electric power tool according to claim 1, wherein the heat dissipating means is disposed in a flow path of air flow formed by the air flow forming means.
前記モータのステータの内周側と外周側の少なくとも一方を循環する空気の流れを形成させることを特徴とする請求項2記載の電動工具。 The air flow forming means is a fan provided in a rotor of the motor;
The power tool according to claim 2, wherein an air flow that circulates at least one of an inner peripheral side and an outer peripheral side of the stator of the motor is formed.
前記空気流形成手段は、前記ブラシ付きモータのロータに設けられたファンであり、前記ブラシ付きモータのマグネットの内周側と、前記ブラシ付きモータのヨークの外周側との少なくとも一方を循環する空気の流れを形成させることを特徴とする請求項2記載の電動工具。 The motor is a motor with a brush;
The air flow forming means is a fan provided in a rotor of the brushed motor, and circulates at least one of an inner peripheral side of a magnet of the brushed motor and an outer peripheral side of a yoke of the brushed motor. The power tool according to claim 2, wherein a flow of
前記冷却板は、前記ハウジングを構成する複数の前記部材によって挟み込まれて保持されていることを特徴とする請求項7又は8記載の電動工具。 The housing is composed of a plurality of members,
The power tool according to claim 7 or 8, wherein the cooling plate is sandwiched and held by the plurality of members constituting the housing.
前記冷却板は、前記胴体部における前記ハンドル部が連接された箇所の反対側に設けられていることを特徴とする請求項7乃至9のいずれかに記載の電動工具。 The housing includes a body part that forms the motor housing space, and a handle part that is connected to the body part so as to form a substantially T shape in a side view.
The electric power tool according to any one of claims 7 to 9, wherein the cooling plate is provided on the opposite side of the body portion where the handle portion is connected.
前記モータ収容空間を形成する前記ハウジングには、前記モータのブラシ部に印加する電源のリードワイヤを通す開口が形成されており、
前記リードワイヤが通る開口と前記リードワイヤとの間隙をシールする閉塞材を具備することを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載の電動工具。 The motor is a motor with a brush;
The housing that forms the motor housing space has an opening through which a lead wire of a power source applied to the brush portion of the motor is passed,
The power tool according to claim 1, further comprising a closing member that seals a gap between an opening through which the lead wire passes and the lead wire.
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