JP2015120208A - Electric tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動モータにより先端工具を駆動するようにした電動工具に関する。 The present invention relates to an electric tool in which a tip tool is driven by an electric motor.
電動モータを駆動源として先端工具を駆動するようにした電動工具には、ハンマ、ハンマドリル、グラインダ等がある。ハンマやハンマドリルは、ドリルビットやアンカードリル等を先端工具とし、打撃工具とも言われる。これらの打撃工具は、先端工具により作業対象物に対して衝撃力を加えたり、衝撃力を加えながら先端工具を回転させたりするために使用される。グラインダは研削砥石を先端工具としてこれを回転駆動することにより、作業対象物を研削作業するための電動工具であり、ディスクグラインダやディスクサンダとも言われる。先端工具を駆動して作業対象物に対して作業を行う電動工具としては、さらに、インパクトドライバ、インパクトレンチ、カッター等がある。 Examples of the electric tool configured to drive the tip tool using an electric motor as a driving source include a hammer, a hammer drill, and a grinder. Hammers and hammer drills are also called striking tools, with a drill bit or anchor drill as the tip tool. These striking tools are used for applying an impact force to a work object by the tip tool or rotating the tip tool while applying the impact force. The grinder is a power tool for grinding a work object by rotating a grinding wheel as a tip tool, and is also called a disc grinder or disc sander. Examples of the electric tool that operates the work target by driving the tip tool include an impact driver, an impact wrench, and a cutter.
電動工具は、先端工具を駆動するための電動モータと、モータ出力軸の回転運動を先端工具の回転運動や衝撃運動に変換するための運動変換機構とを有している。例えば、特許文献1には、先端工具により作業対象物に衝撃力を加えるようにした電動工具である打撃工具が記載されている。工具保持具が取り付けられたシリンダ内にはピストンが往復動自在に装着されており、ピストンを駆動するための電動モータがハウジング内に組み込まれている。
The electric tool includes an electric motor for driving the tip tool, and a motion conversion mechanism for converting the rotational motion of the motor output shaft into the rotational motion and impact motion of the tip tool. For example,
電動モータを冷却するため、モータ出力軸にはファンが設けられている。ファンにより生成された冷却風は、電動モータのロータとステータとの間の隙間を流れ、電動モータを冷却するようにしている。 In order to cool the electric motor, a fan is provided on the motor output shaft. The cooling air generated by the fan flows through the gap between the rotor and the stator of the electric motor to cool the electric motor.
本発明の目的は、先端工具を駆動するためのモータの冷却特性を向上させることにある。 An object of the present invention is to improve the cooling characteristics of a motor for driving a tip tool.
本発明の電動工具は、樹脂製のモータケースにより覆われ、先端工具を駆動するモータと、前記モータケースの少なくとも一部を覆い、外部に露出されたアルミニウム合金製のモータハウジングとを有し、前記モータケースと前記モータハウジングとの間に、外気を案内する冷却通路を設けた。 The electric tool of the present invention has a motor that is covered with a resin motor case and drives a tip tool, and an aluminum alloy motor housing that covers at least a part of the motor case and is exposed to the outside. A cooling passage for guiding outside air is provided between the motor case and the motor housing.
本発明によれば、モータケースとモータを収容するモータハウジングとの間に冷却通路が設けられており、モータハウジングはアルミニウム合金により形成されているので、ロータとステータとの間を流れる冷却風に加えて、冷却通路に案内される外気によりモータを効率的に冷却することができる。モータの冷却特性が向上するので、モータを高出力化しても、その耐久性を向上させることができる。 According to the present invention, the cooling passage is provided between the motor case and the motor housing that houses the motor, and the motor housing is formed of the aluminum alloy. In addition, the motor can be efficiently cooled by the outside air guided to the cooling passage. Since the cooling characteristics of the motor are improved, the durability can be improved even if the output of the motor is increased.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。それぞれの図面においては、共通する部材には同一の符号が付されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each drawing, the same code | symbol is attached | subjected to the common member.
図1(A)および図2に示される電動工具は、ハンマドリルとも言われる打撃工具10aであり、先端工具Tとしてのドリルビットが着脱自在に装着される。ドリルビットつまり先端工具Tには、回転運動と衝撃運動とが加えられるようになっており、打撃工具10aはコンクリートや石材等を作業対象物として、これに穴あけ加工等を行うために使用される。打撃工具10aによる作業モードとしては、先端工具Tに衝撃力を加える衝撃モードと、衝撃力に加えて先端工具Tを回転運動させる回転衝撃モードとがある。
The power tool shown in FIGS. 1A and 2 is a
打撃工具10aは、図2に示されるように、シリンダ11を有しており、このシリンダ11の先端部には円筒形状の工具保持具12がピン13により固定されている。工具保持具12はシリンダハウジング14aに軸受15を介して支持され、シリンダ11と工具保持具12は、シリンダハウジング14a内に回転自在に装着されている。工具保持具12に先端工具Tが装着された状態のもとで、シリンダ11を回転させると、先端工具Tは回転駆動される。
As shown in FIG. 2, the
工具保持具12の基端部内にはハンマ部材16の先端部が軸方向に往復動自在に組み込まれており、ハンマ部材16の基端部はシリンダ11内に突出している。シリンダ11内には、ハンマ部材16に対して衝撃力を加えるための打撃子17が軸方向に往復動自在に装着され、シリンダ11の後端部内にはピストン18が軸方向に往復動自在に装着されている。打撃子17とピストン18との間には、空気室19が設けられており、ピストン18を前進駆動すると、空気室19内の空気が圧縮されて打撃子17が前進方向に駆動される。これにより、打撃子17がハンマ部材16に衝突し、ハンマ部材16を介して先端工具Tには打撃子17の衝撃力が加えられる。
A tip end portion of the
シリンダハウジング14aには先端カバー21が取り付けられ、シリンダハウジング14aの一部を構成している。工具保持具12の先端にはゴム製の先端キャップ22が取り付けられている。先端キャップ22の外側には、着脱スリーブ23が軸方向に往復動自在に装着され、着脱スリーブ23には、シリンダハウジング14aから離れる方向つまり前進方向のばね力がコイルばね24により付勢されている。工具保持具12には、先端工具Tに設けられた溝に係合する係合コロつまり係合部材25が径方向に移動自在に装着されている。着脱スリーブ23には締結リング26が設けられており、図2に示されるように、締結リング26が係合部材25を径方向内方に突出すると、先端工具Tは工具保持具12に締結される。一方、着脱スリーブ23をばね力に抗して後退移動させると、締結リング26と係合部材25の係合が解除される。この状態のもとで、先端工具Tを引っ張ると、係合部材25が径方向外方に退避移動して、先端工具Tを取り外すことができる。一方、着脱スリーブ23を後退移動させた状態のもとで、先端工具Tを工具保持具12の先端部内に挿入し、工具保持具12をばね力により前進移動させると、先端工具Tは工具保持具12に装着されて係合部材25により締結される。
A
シリンダハウジング14aの後端部にはギヤハウジング14bが設けられ、このギヤハウジング14bにはモータハウジング14cが設けられている。モータハウジング14cはシリンダハウジング14aに対してほぼ直角方向を向いており、これらのハウジング14a〜14cにより、打撃工具10aのハウジング14が形成されている。ハウジング14の後部には、後方に突出して操作用のハンドル28が設けられている。ハンドル28はシリンダ11に対してほぼ直角方向に延びる本体部28aと、その両端部に相互に離間して設けられる2つの脚部28b,28cとを有し、本体部28aの上端部つまりギヤハウジング側には上側の脚部28bが一体となっており、本体部28aの下端部つまりモータハウジング側には下側の脚部28cが一体となっている。さらに、両方の脚部28b,28cは連結壁28dにより一体に連なっており、連結壁28dはハウジング14を形成している。それぞれの脚部28b,28cはハウジング14の背面に取り付けられており、本体部28aとハウジング14との間には、把持スペース29が設けられている。作業者がハンドル28の本体部28aを把持して打撃工具10aにより作業対象物に対して穴あけ加工等の作業を行うときには、作業者は手を把持スペース29内に入り込ませることになる。連結壁28dはハウジング14の背面壁を形成し、ハンドル28の本体部28aに対向しており、本体部28aの内面はハウジング14の背面側に対向している。
A
作業者が打撃工具10aにより作業を行う際には、通常では、上側の脚部28bが上側となるように、つまりシリンダハウジング14aがモータハウジング14cよりも上側となるようにして、作業者はハンドル28を把持つまり手に持つことになる。ハンドル28の2つの脚部28b,28cの上下関係、シリンダハウジング14aとモータハウジング14cの上下関係は、図2に示されるように、打撃工具10aが通常使用される姿勢を示している。シリンダハウジング14aとモータハウジング14cは、ギヤハウジング14bを介して組み付けられており、ギヤハウジング14bはシリンダハウジング14a側の上側部30aと、モータハウジング14c側の下側部30bとにより形成されている。
When an operator works with the
モータハウジング14c内にはブラシレスモータ31が収容されている。このブラシレスモータ31はコイルが巻き付けられた円筒形状のステータ32とその内部に組み込まれるロータ33とを有している。ロータ33には出力軸34が取り付けられ、出力軸34はシリンダ11の往復動方向と直交する方向を向き、モータ31の回転駆動力を出力する。出力軸34の基端部は軸受35により回転自在に支持され、出力軸34の出力端部は軸受36により回転自在に支持されている。軸受35は、モータハウジング14cの底壁部に一体となってモータハウジング14cの一部を構成するリテーナ38に組み込まれており、リテーナ38はハウジング14に取り付けられる底部カバー37により覆われている。軸受36はギヤハウジング14bの下側部30bに取り付けられている。ハウジング14の後部側の上面には上部カバー39が取り付けられている。上部カバー39と底部カバー37は、それぞれハウジング14の一部を構成している。
A
モータ31の出力軸34の回転運動を、ピストン18の往復動に変換するために、ギヤハウジング14bにはクランク軸41が回転自在に装着されている。クランク軸41は出力軸34と平行となって、工具保持具側に配置されており、クランク軸41に設けられた大径のピニオンギヤ42が出力軸34の先端部に設けられたギヤ部に噛み合っている。クランク軸41の先端部にはクランクウエイトとしての機能を有する偏心部材43が取り付けられ、偏心部材43にはクランク軸41の回転中心から偏心した位置にクランクピン44が取り付けられている。クランクピン44にはコネクティングロッド45の一端部が回転自在に嵌合され、他端部はピストン18に取り付けられたピストンピン46に揺動自在に嵌合されている。これにより、出力軸34により駆動されるクランク軸41の回転運動は、偏心部材43、およびコネクティングロッド45等からなる運動変換機構47により出力軸34と直交する方向のピストン18の往復運動に変換される。偏心部材43やクランクピン44等は上部カバー39により覆われている。
In order to convert the rotational movement of the
出力軸34の回転運動をシリンダ11の回転運動に伝達するために、ギヤハウジング14b内には回転伝達軸51が回転自在に支持されており、この回転伝達軸51には、クランク軸41に設けられた小径のピニオンギヤ52に噛み合う大径のピニオンギヤ53が設けられている。このようなギヤを有する運動変換機構により、出力軸34の回転力が回転伝達軸51に伝達される。シリンダ11の外側には従動スリーブ54が軸方向に移動自在に嵌合されており、この従動スリーブ54の基端部には、回転伝達軸51の先端部に設けられた駆動側のベベルギヤ55が噛み合う従動側のベベルギヤ56が設けられている。従動スリーブ54とシリンダ11との間には、図示しないキー部材が設けられている。従動側のベベルギヤ56が駆動側のベベルギヤ55にかみ合う位置に、従動スリーブ54を後退移動させると、図2に示されるように、従動スリーブ54はキー部材によりシリンダ11に係合する。これにより、出力軸34の回転運動はシリンダ11の回転運動に伝達され、打撃工具10aは回転衝撃モードとなる。一方、従動スリーブ54を前進移動させると、従動スリーブ54とシリンダ11との係合が解除され、シリンダ11には回転力が伝達されず、打撃工具10aは衝撃モードとなる。
In order to transmit the rotational motion of the
従動スリーブ54に対して後退方向のばね力を付勢するために、シリンダハウジング14a内にはコイルばね57が装着されている。従動スリーブ54を駆動側のベベルギヤ55に噛み合わせる位置と、噛み合い状態を解除する位置とに作動するために、図示しないモード切換レバーがハウジング14に設けられている。これにより、作業者がレバー操作すると、先端工具Tに衝撃力を加える衝撃モードと、衝撃力に加えて先端工具Tを回転運動させる回転衝撃モードとに切り換えられる。
A
ブラシレスモータ31は商用電源を動力源としており、ハンドル28には給電ケーブル58が取り付けられている。図2においては、給電ケーブル58の一部のみが示されており、給電ケーブル58の先端には図示しないコンセントが設けられている。モータ31を駆動させる状態と停止させる状態とに切り換えるために、トリガースイッチつまり操作スイッチ59が、図2に示されるように、ハンドル28の本体部28aに設けられている。
The
ハウジング14には、図示しない通電ランプが報知手段として設けられており、この通電ランプは、コンセントが商用電源のプラグに差し込まれた状態のもとでは点灯状態となる。ハウジング14の後部側面には、図1(A)に示されるように、モータ31の回転速度を入力するための速度設定手段としての速度設定ダイヤル62が配置されている。この速度設定ダイヤル62を操作することにより、モータ31の回転速度が入力される。モータ31の回転速度を表示するために、ハウジング14には図示しない速度表示部が報知手段として配置されている。速度設定手段としては、ダイヤル式のみならず、ボタン式があり、ダイヤル式に代えてボタン式としても良い。さらに、報知手段として、先端工具Tに加わる負荷が所定値以上となったときに点灯する異常状態表示ランプをハウジング14に設けるようにしても良い。
The
図6はブラシレスモータ31の回転速度を制御するためのモータ制御回路を示すブロック図である。図6に示されるように、ブラシレスモータ31の固定子つまりステータ32には、U相,V相およびW相の巻線が設けられており、回転子つまりロータ33には円周方向に間隔を置いて4つの永久磁石が設けられている。ロータ33の回転位置を検出するために、モータ制御回路は、回転位置検出センサとして、3相の巻線に対応させて3つのホール素子S1〜S3を有している。それぞれのホール素子は、図2に示されたセンサ基板64に設けられている。それぞれのホール素子S1〜S3は、磁束を検出することにより、ロータ33の磁極部の極性がN極とS極の中性点となったときに検出信号を出力する磁界検出素子であり、ホール素子S1〜S3からの検出信号に基づいてロータ33の位置を検出し、それぞれの巻線に対する転流動作つまり巻線に対する通電切替動作が行われる。回転位置検出センサとしては、ホール素子のみに限られず、コンパレータの機能を有する電子回路とホール素子をワンチップ化したホールICを用いるようにしても良い。
FIG. 6 is a block diagram showing a motor control circuit for controlling the rotation speed of the
モータ制御回路は、U相、V相およびW相の各巻線に対する駆動電流を制御するためのインバータ回路65を有している。インバータ回路65には、商用電源66の交流を直流に整流するための整流回路67と、整流された直流電圧を昇圧してインバータ回路65に供給するための力率改善回路(PFC)68とを介して電力が供給される。力率改善回路68は、MOSFETからなるトランジスタTrにPWM制御信号を出力するIC69を有しており、インバータ回路65のスイッチング素子で発生する高調波電流を制限値以下に抑える。なお、電源66と整流回路67との間には、インバータ回路65等で生じたノイズを電源側に伝えないようにするために、雑音対策回路70が設けられている。
The motor control circuit has an
インバータ回路65は、3相フルブリッジインバータ回路であり、それぞれ直列に接続された2つのスイッチング素子Tr1、Tr2と、2つのスイッチング素子Tr3、Tr4と、2つのスイッチング素子Tr5、Tr6とを有し、それぞれは、力率改善回路68の正極と負極の出力端子に接続される。正極側に接続される3つのスイッチング素子Tr1、Tr3、Tr5は、ハイサイド側となっており、負極側に接続される3つのスイッチング素子Tr2、Tr4、Tr6は、ロウサイド側となっている。2つのスイッチング素子Tr1、Tr2の間には、U相の巻線の一方の接続端子が接続される。2つのスイッチング素子Tr3、Tr4の間には、V相の巻線の一方の接続端子が接続される。2つのスイッチング素子Tr5、Tr6の間には、W相の巻線の一方の接続端子が接続される。U相、V相およびW相のそれぞれの巻線の他方の接続端子は、相互に接続されており、各巻線はスター結線となっている。なお、結線方式としては、デルタ結線としても良い。それぞれのスイッチング素子Tr1〜Tr6としては、MOSFETが使用されている。例えば、ハイサイド側のスイッチング素子Tr1と、ロウサイド側のスイッチング素子Tr4のゲートに制御信号が通電されると、U相とV相の巻線に電流が供給される。それぞれのスイッチング素子に供給される制御信号のタイミングを調整することにより、各巻線に対する転流動作が制御される。
The
インバータ回路65に制御信号を演算して出力するモータ制御ユニット71は、コントローラ72を有している。コントローラ72からは制御信号出力回路73を介してインバータ回路65に制御信号が送られる。回転位置検出センサとしてのホール素子S1〜S3の検出信号は、回転子位置検出回路74に送られる。回転子位置検出回路74からはモータ回転数検出回路75に信号が送られ、モータ回転数検出回路75からはコントローラ72にモータ回転数に応じた信号が出力される。モータ31に流れる電流を検出するためのモータ電流検出回路76からは、コントローラ72にモータ電流に応じた検出信号が送られる。コントローラ72は、制御信号を演算するマイクロプロセッサと、制御プログラム、演算式およびデータなどが格納されるメモリとを有している。
The
図2に示した操作スイッチ59が作業者により入力操作されると、操作スイッチ検出回路77を介してコントローラ72にオンオフの検出信号が送られる。コントローラ72には通電ランプ61が接続されており、給電ケーブル58のコンセントが商用電源のプラグに差し込まれると、通電ランプ61に点灯信号が送られる。コントローラ72には、速度設定ダイヤル62が接続されており、速度設定ダイヤル62の操作により設定された回転速度でモータ31は回転駆動される。モータ回転数つまり回転速度は、各巻線に供給される電圧を調整することにより制御される。巻線に対する電圧制御は、スイッチング素子をPWM制御することによって、インバータ回路65の各スイッチング素子Tr1〜Tr6のゲートに印加されるオン信号のデューティ比を調整することにより行われる。例えば、デューティ比を20%に設定すると、力率改善回路68からの出力電圧の20%の電圧が各巻線に供給され、デューティ比を100%に設定すると、モータ回転数は最大回転数となる。設定された回転速度を表示するために、コントローラ72には速度表示部63が接続されている。インバータ回路65、整流回路67,力率改善回路68およびモータ制御ユニット71等は、図2に示される制御基板78に設けられている。
When the
モータ31の出力軸34の先端部には、冷却風を生成するためのファン79が設けられており、ファン79の外周は円筒形状のファンケース81により覆われている。このファン79は軸流ファンであるが、遠心ファンを用いるようにしても良い。図3〜図5に示されるように、モータ31は樹脂製のモータケース82を有し、円筒形状のステータ32はモータケース82により覆われている。モータ31はアルミニウム合金製のモータハウジング14c内に圧入されて組み込まれており、モータケース82とモータハウジング14cとの間には、図3および図4に示されるように、冷却風が通過可能な冷却通路83が設けられている。冷却通路83は、モータケース82の外周面に軸方向に沿って形成された複数の溝と、モータハウジング14cとの間に形成されている。これに対し、モータケース82の外周面に溝を設けることなく、モータハウジング14cの内面に複数の溝を形成し、冷却通路83をモータハウジング14cの溝により形成するようにしても良い。ファン79の駆動により生成される冷却風は、ステータ32とロータ33との間の隙間を流れるとともに、冷却通路83を流れてブラシレスモータ31を冷却する。また、モータケース82の外周面とモータハウジング14cの内周面との双方に溝を設けることにより、冷却通路83を形成するようにしても良く、モータケース82とモータハウジング14cの少なくとも一方に溝を設けることにより、冷却通路83が形成される。なお、図4においては、モータケース82の内部が図示省略されている。
A
このように、モータハウジング14cをアルミニウム合金とし、これを外部に露出させることにより、ハウジング14の剛性が上がり、電動工具の耐久性が向上する。モータハウジング14cの熱伝導率が樹脂製のモータケース82よりも高いため、モータケース82を介してモータ31を冷却させることができるという効果が得られる。特に、ファン79が回転していない状態のもとでも、モータ31を冷却させることができる。
Thus, the
モータ31は、樹脂製のモータケース82により覆われているので、モータ31に作用している電力や磁力が作業者に伝わることを抑制した絶縁構造となっている。すなわち、この電動工具は、アルミニウム製のモータハウジング14cを外部に露出させることによりモータハウジング14cの剛性を得ながら、モータハウジング14cとモータ31との間に樹脂製のモータケース82を介在させることにより、モータ31に作用している電力が作業者に伝わらない構造となっている。
Since the
上述のように、モータケース82は樹脂により成形されており、モータハウジング14cはアルミニウム合金のように熱伝導率が樹脂よりも高い素材により成形されている。モータハウジング14cの構造としては、モータハウジング14cを全てアルミニウム合金とする形態と、モータハウジング14cのうち外部に露出される部分、つまり工具保持具12側を覆う部分のみをアルミニウム合金として、他の部分を樹脂製とする複合構造とする形態とがある。いずれの形態としても、モータハウジング14cの少なくとも一部がアルミニウム合金製となっているので、冷却通路83を流れてブラシレスモータ31を冷却した冷却風の放熱性を高めることができる。また、モータハウジング14cをアルミニウム合金により成形すると、モータハウジング14cを樹脂製とする場合よりも、モータハウジングの強度を高めることができる。
As described above, the
図3に示されるように底部カバー37には通気口84aが設けられ、リテーナ38が設けられたモータハウジング14cの底壁部には、通気口38aが設けられ、図2に示されるようにハウジング14の上部の上部カバー39の前後両端部には通気口84b,84cが設けられている。さらに、ハウジング14の側面にも図示しない通気口が設けられている。出力軸34が駆動されると、通気口84aから外気が取り入れられて冷却風が生成され、生成された冷却風は通気口84b,84c等の上部側の通気口から排出される。したがって、ハウジング14内には、図3において破線の矢印Cで示すように、通気口84aを冷却風取り入れ口とし、上述した通気口38aを通過した後、通気口84b,84c等を排出口として冷風流路が形成される。
As shown in FIG. 3, the
このように、モータケース82とモータハウジング14cとの間に風路を形成した構成とすることにより、ステータ32とロータ33との間の隙間、モータケース82とモータハウジング14cとの間の冷却通路83,およびモータハウジング14cの外側に冷却風を流すことができるので、モータ31を内側と外側からファン風により冷却することができるとともに、モータハウジング14c自体の発熱を抑えることができ、モータハウジング14cを手で把持し易くなる。また、ファン79が回転していない際にも、モータケース82とモータハウジング14cとの間の冷却通路83により、モータハウジング14cが冷えやすくなる。さらに、モータハウジング14cの一部を構成するリテーナ38もアルミニウム合金であり、軸受35が発生する熱もリテーナ38を介して外部に露出したモータハウジング14cにより冷却することができる。
Thus, by adopting a configuration in which an air passage is formed between the
制御基板78は、図3および図5に示されるように、台座板85に収容されている。制御基板78は、モータハウジング14cに隣り合って、つまり隣接して配置されており、モータハウジング14cの外周面に軸方向に沿って、ハウジング14の内部に固定されている。制御基板78は、ブラシレスモータ31の端面を覆う底部カバー37とブラシレスモータ31との間に配置されており、モータハウジング14cに隣接しているので、ファン79により生成される冷風流路内に配置される。これにより、制御基板78の冷却特性を向上させることができる。
As shown in FIGS. 3 and 5, the
制御基板78には、インバータ回路65を構成する6つのスイッチング素子Tr1〜Tr6が設けられている。それぞれのスイッチング素子としてはFETが使用されており、図5においてはスイッチング素子がFETとして示されている。制御基板78には、図6に示したインバータ回路65と、力率改善回路68と、モータ制御ユニット71等が設けられているが、図5にはスイッチング素子FETのみを示し、他の部材は図示省略されている。
The
スイッチング素子FETには、ねじ部材86とナット86aにより放熱板つまりヒートシンク87が固定されており、ヒートシンク87はモータハウジング14cに制御基板78に向けて突出して設けられた複数の突起部88に突き当てられて接触している。このように、制御基板78は突起部88を介してモータハウジング14cに装着されているので、それぞれの突起部88によりモータハウジング14cの外周面とヒートシンク87との間には、冷却風が通過可能な放熱空間89が区画形成される。ヒートシンク87は、アルミニウム合金や銅合金等のように、樹脂や鉄等よりも熱伝導率が高い部材により形成されており、スイッチング素子にヒートシンク87を取り付けることにより、モータハウジング14cの内側の冷却通路83を流れる冷却風と、モータハウジング14cの外側をヒートシンク87の表面に沿って流れる冷却風と、ヒートシンク87と制御基板78との間を流れる冷却風とにより、制御基板78やこれに設けられたスイッチング素子の冷却特性を高めることができる。
A heat radiating plate, that is, a
ファンケース81の底壁部には、図3に示されるように、冷却風が入り込む開口部81aが設けられている。モータハウジング14cの上端部にはファンケース81の外側を覆う大径部14dが設けられており、大径部14dには、モータハウジング14cの外側を流れる冷却風と、ヒートシンク87と制御基板78との間を流れる冷却風とをファンケース81内に案内するための連通孔81bが設けられている。
As shown in FIG. 3, the bottom wall of the
このように、制御基板78を破線矢印で示す冷風流路C内に配置することにより、モータ冷却風を、ブラシレスモータ31を冷却するための冷却風としても利用して、インバータ回路65のように、発熱する電子機器の冷却をも行うことができる。制御基板78に設けられる電子機器のうち、巻線に対する転流制御や速度制御を行うためのインバータ回路65を構成するスイッチング素子は、発熱量が多いが、冷風流路Cに制御基板78を配置することによって、モータ冷却風によりインバータ回路65が冷却され、スイッチング素子が過加熱されることが防止され、スイッチング素子を含めた制御基板78の耐久性を向上させることができるとともに、制御基板78から発生する熱がハウジング14に伝達されることなく、打撃工具10aの作業性を向上させることができる。
Thus, by arranging the
図7は変形例である打撃工具10bの要部を示す断面図であり、図8は図7におけるC−C線断面図である。この打撃工具10bにおいては、図5に示した突起部88がモータハウジング14cには設けられていない。ヒートシンク87はモータハウジング14cの表面から離れているが、接近して配置されている。ヒートシンク87とモータハウジング14cの外周面との間に放熱空間89が形成されている。ヒートシンク87はスイッチング素子FETにねじ部材86により取り付けられており、制御基板78が設けられた台座板85はねじ部材90によりハウジング14に固定される。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a main part of a
ヒートシンク87の配置形態としては、図5に示されるようにモータハウジング14cに接触させるようにした形態と、図7に示されるようにモータハウジング14cに接近させるようにした形態とがあり、いずれの形態においても、制御基板78がモータハウジング14cに隣接して配置されており、ヒートシンク87を介してスイッチング素子の冷却性能を向上させることができる。
As an arrangement form of the
図9は他の変形例である打撃工具10cの要部を示す断面図であり、図10は図9におけるD−D線断面図である。この打撃工具10cにおいては、モータハウジング14cには、図5に示した形態と同様に、突起部88が設けられており、台座板85は突起部88にねじ部材90により固定されている。つまり、制御基板78は、上述した形態に対して表裏が反転された姿勢となってモータハウジング14cに取り付けられている。ヒートシンク87は、図10に示されるように横断面が四辺形となっており、突き当て壁87aが台座板85に突き当てられており、スイッチング素子FETは突き当て壁87aに対して直角方向の取付壁87bに、ねじ部材86により取り付けられている。ねじ部材86にねじ結合されるナット86aはヒートシンク87により囲まれた空間内に配置されており、その空間内には冷却風が流れるようになっている。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a main part of an
ハウジング14には、図9および図10に示されるように、制御基板78に対向させて通気口84dが形成されている。したがって、図9および図10に示す打撃工具10cにおいては、ファン79を駆動させると、底部カバー37にモータ31の端部に対向して形成された通気口84aに加えて、制御基板78の表面にも通気口84dからも冷却風が吹き付けられる構造となっている。
As shown in FIGS. 9 and 10, the
図11は他の変形例である打撃工具10dの要部を示す断面図であり、打撃工具10dのうち図3に示された部分と同様の部分が示されている。図3に示した速度設定ダイヤル62がハウジング14の側面に露出させて制御基板78に設けられているのに対し、この打撃工具10dにおいては、速度設定ダイヤル62がハンドル28の本体部28aに設けられている。この速度設定ダイヤル62は、図1(B)に示されるように、本体部28aの側面に露出されている。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a main part of an
図12は変形例である打撃工具10eの要部を示す断面図であり、図13は図12におけるE−E線断面図である。この打撃工具10eにおいては、ハウジング14の一部を構成する底部カバー37に制御基板78が配置されている。制御基板78には速度設定ダイヤル62が設けられており、速度設定ダイヤル62は底部カバー37の側面に露出されることになる。ヒートシンク87にはスイッチング素子FETが取り付けられている。ヒートシンク87は、相互に平行となった2つの平行壁部87cと、両方の平行壁部87cの端部を相互に連結する連結壁部87dとを有し、横断面形状はコの字形状となっている。それぞれの平行壁部87cは、軸受35が組み込まれるリテーナ38に接触しており、連結壁部87dはリテーナ38との間に隙間を形成している。リテーナ38は熱伝導率が高いアルミニウム合金により形成されており、ヒートシンク87とリテーナ38にスイッチング素子FETの熱が伝達される。ヒートシンク87は軸方向に延びた面を有しているので、モータ31に案内される冷却風はヒートシンク87に沿って流れることになり、スイッチング素子FETの冷却性が高められている。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a main part of a
図14は他の変形例である打撃工具10fの要部を示す断面図であり、図15は図14におけるF−F線断面図である。この打撃工具10fは、図12および図13に示した打撃工具10eと同様に、制御基板78が底部カバー37の内面に配置され、速度設定ダイヤル62は制御基板78に設けられている。この打撃工具10fにおいては、ロータ33の回転位置を検出するための検出手段としてのホール素子Sが制御基板78に取り付けられており、ホール素子Sは、出力軸34の基端部に設けられたセンサ駆動用の永久磁石Mに感応して出力信号を図6に示した回転子位置検出回路74に出力する。それぞれの永久磁石Mは、ロータ33に設けられた4つの永久磁石に対応させて回転方向に同一位相となって4つ設けられている。なお、図14および図15においては、4つのマグネットと3つのホール素子Sのうち、2つのみが示されている。この打撃工具10fのヒートシンク87は、図12に示される場合と同様の構造となっている。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a main part of an
図12〜図15に記載したように、制御基板78を底部カバー37の内側に配置した形態においても、モータハウジング14cの内側の冷却通路83を流れる冷却風と、モータハウジング14cの外周を流れる冷却風と、制御基板78の表面に沿って流れる冷却風がハウジング14内に形成される。また、図12〜図15に示すように、アルミニウム合金製のリテーナ38にはヒートシンク87の少なくとも一部が接触するようになっており、ヒートシンク87はリテーナ38に接近しているので、リテーナ38を介してモータハウジング14cにより制御基板78を冷却することができる。
As shown in FIGS. 12 to 15, even in the form in which the
図16はさらに他の変形例である打撃工具10gを示す縦断面図であり、図17は図16におけるG−G線拡大断面図である。この打撃工具10gにおいては、冷却風の流れ方向が上述した打撃工具と相違している。上述した打撃工具10a等においては、底部カバー37に設けられた通気口84aを空気取り入れ口とし、ハウジング14の上部に設けられた通気口84b,84c等を排出口としているのに対し、通気口84aを排出口とし、通気口84b,84c等を空気取り入れ口としている。つまり、冷風流路Cは上述した場合とは逆方向に流すようにしている。このように、冷風流路Cの形態としては、モータ31の基端部側から先端部側に流す形態と、モータ31の先端部側から基端部側に向けて流す形態とがある。この打撃工具10gにおいては、制御基板78が設けられた台座板85がモータハウジング14cの外面に突き当てられて接触している。
FIG. 16 is a longitudinal sectional view showing an
通気口84cに加えて、空気取り入れ口としての通気口をハウジング14の背面側に設けると、先端工具Tに対して反対側であって、ハンドル28の把持スペース29側からファン79の冷却風を吸い込む形態となり、粉塵が内部に入り難いという効果が得られる。
In addition to the
さらに、打撃工具10gにおいては、図17に示されるように、ハウジング14の後端部には連結金具91が取り付けられ、ハンドル28の脚部28bの内部には横断面がU字形状の受け金具92がねじ部材93により取り付けられている。受け金具92は底壁部92aと、これの両側部に一体となった側壁部92bとを有している。連結金具91にはシリンダ11の軸方向つまり打撃軸方向が長径となった長孔94が設けられており、長孔94は括れ部94aにより受け金具92に開口している。受け金具92には、長孔94内を移動自在に円柱部95が設けられており、円柱部95は、この外径よりも幅寸法が小さく設定された連結壁96により受け金具92の底壁部92aに一体となっている。連結金具91の両側には凹面97aが複数設けられ、受け金具92の側壁部92bの内面には、それぞれの凹面97aに対向させて凹面97bが設けられている。相互に対向し合う凹面の間には、振動吸収用のゴム製の弾性体98が組み込まれており、脚部28b内には弾性体98を備えた防振機構が組み込まれている。
Further, in the
ハンドル28の脚部28cの内部にも同様の受け金具92が取り付けられており、ハウジング14の後端部には受け金具92内に入り込む連結金具91が取り付けられている。このように、両方の脚部28b,28cはハウジング14に対して図17に示した防振機構を介して連結されている。これにより、ハウジング14からハンドル28に伝達される振動は弾性体98により吸収され、打撃工具10gの作業性を向上させることができる。
A
本発明は前記実施の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で種々変更可能である。例えば、図示する電動工具は、商用電源を電力源とする形態であるが、ハウジング14に二次電池の電池ケースを動力源とする電池式の電動工具にも本発明を適用することができる。また、ハンマドリルやグラインダのみならず、ブラシレスモータにより先端工具を駆動するようにした電動工具であれば、この発明を他の電動工具にも適用することができる。さらに、図示実施の形態においては、モータとしてブラシレスモータ31が使用されているが、コミュテータとブラシとを有するブラシ付きのモータを使用するようにしても良い。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, although the illustrated electric power tool has a form in which a commercial power source is used as a power source, the present invention can also be applied to a battery-type electric power tool that uses a battery case of a secondary battery in the
10a〜10g 打撃工具
10h グラインダ
11 シリンダ
12 工具保持具
14 ハウジング
14a シリンダハウジング
14b ギヤハウジング
14c モータハウジング
14e 基部ハウジング
16 ハンマ部材
28 ハンドル
28a 本体部
28b,28c 脚部
31 ブラシレスモータ
34 出力軸
37 底部カバー
41 クランク軸
47 運動変換機構
51 回転伝達軸
65 インバータ回路
71 モータ制御ユニット
78 制御基板
79 ファン
82 モータケース
83 冷却通路
84a〜84f 通気口
87 ヒートシンク
88 突起部
89 放熱空間
10a-10g Impact tool 10h Grinder 11
Claims (14)
前記モータケースの少なくとも一部を覆い、外部に露出されたアルミニウム合金製のモータハウジングと、を有し、
前記モータケースと前記モータハウジングとの間に、外気を案内する冷却通路を設けた、電動工具。 A motor that is covered by a resin motor case and drives the tip tool;
An aluminum alloy motor housing that covers at least a portion of the motor case and is exposed to the outside;
The electric tool which provided the cooling channel | path which guides external air between the said motor case and the said motor housing.
前記ファンにより生成される冷却風を前記冷却通路に案内させる、請求項1記載の電動工具。 A fan that is rotationally driven by the output shaft of the motor;
The power tool according to claim 1, wherein the cooling air generated by the fan is guided to the cooling passage.
前記モータの出力軸の回転運動を前記出力軸と直交する方向の前記工具保持具の往復運動に変換する運動変換機構と、
前記工具保持具の基端部側に設けられたハンドルと、
前記出力軸の回転力を前記運動変換機構に伝達するクランク軸と、を有する請求項1〜9のいずれか1項に記載の電動工具。 A tool holder for holding the tip tool;
A motion conversion mechanism that converts a rotational motion of the output shaft of the motor into a reciprocating motion of the tool holder in a direction orthogonal to the output shaft;
A handle provided on the base end side of the tool holder;
The power tool according to claim 1, further comprising: a crankshaft that transmits a rotational force of the output shaft to the motion conversion mechanism.
前記モータは出力軸が前記工具保持具の往復動方向と直交するように配置され、
前記ハンドルは、本体部と前記本体部の両端部に相互に離間して前記ハウジングの後端部に取り付けられる2つの脚部を有し、
一方の前記脚部は前記ギヤハウジング側に配置され、他方の前記脚部は前記モータハウジング側に配置された、請求項10記載の電動工具。 A power tool housing comprising a gear housing provided with the motion conversion mechanism and the crankshaft, and the motor housing;
The motor is arranged such that the output shaft is orthogonal to the reciprocating direction of the tool holder,
The handle has two legs attached to the rear end of the housing spaced apart from each other at the main body and both ends of the main body,
The electric tool according to claim 10, wherein one of the leg portions is disposed on the gear housing side, and the other leg portion is disposed on the motor housing side.
前記モータの出力軸の回転運動を前記出力軸と直交する方向の前記回転伝達軸の回転運動に変換する運動変換機構と、
前記モータハウジングの後端部に装着され、前記モータに向かう冷風流路が形成された基部ハウジングとを有し、
前記モータの回転を制御する制御回路が設けられた制御基板を前記基部ハウジング内に配置した、請求項1〜4のいずれか1項に記載の電動工具。 A rotation transmission shaft on which the tip tool is mounted, and a tool head mounted on the tip of the motor housing;
A motion conversion mechanism that converts the rotational motion of the output shaft of the motor into the rotational motion of the rotation transmission shaft in a direction orthogonal to the output shaft;
A base housing which is attached to a rear end portion of the motor housing and has a cold air flow path toward the motor;
The electric tool according to any one of claims 1 to 4, wherein a control board provided with a control circuit for controlling rotation of the motor is disposed in the base housing.
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