JP2017064859A - 電動工具 - Google Patents

Abstract

【課題】 ファン及び工具本体を大型化せずとも、充分な冷却効果を得ることが可能な電動工具を提供する。【解決手段】 モータ軸３１を有し正転及び反転可能なモータ３と、軸心を中心に正転方向Ａ及び反転方向Ｂにモータ軸３１と一体に回転可能であり、モータ軸３１から放射状に延び放射方向における内側部分から外側部分まで一体的に形成される複数の羽根４２を有するファン４と、を備えるインパクトドライバ１において、複数の羽根４２は、それぞれ、正転方向Ａにおける下流側に向かうように内側部分から外側部分に向かい徐々に傾斜又は湾曲する。【選択図】図８

Description

本発明は、モータを冷却するためのファンを備える電動工具に関する。

従来、インパクトドライバ等の電動工具では、モータ軸に冷却用のファンが取り付けられ、モータとファンとが同軸一体回転する。ファンの回転により生じた冷却風は、工具本体内に設けられた風路を経由して、モータやインバータ基板等の発熱部品を冷却する（下記特許文献１参照）。

特開２０１４−１１７７９２号公報

この種の電動工具は、近年、小型化及び高出力化の要望が高まっている。しかしながら、高出力化が進むに伴い、モータやインバータ基板等の発熱量が増える一方、ファンの小型化により風量が低下するとともに、工具本体の小型化により風路が狭くなるため、充分な冷却効果が得られないという問題があった。

かかる課題に鑑み、本発明は、ファン及び工具本体を大型化せずとも、充分な冷却効果を得ることが可能な電動工具を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る電動工具は、モータ軸を有し正転及び反転可能なモータと、軸心を中心に正転方向及び反転方向にモータ軸と一体に回転可能であり、モータ軸から放射状に延び放射方向における内側部分から外側部分まで一体的に形成される複数の羽根を有するファンと、を備え、複数の羽根は、それぞれ、正転方向における下流側に向かうように内側部分から外側部分に向かい徐々に傾斜又は湾曲していることを特徴とする。

かかる構成によれば、ファンが正転方向に回転する際に生じる風量を増大させることが可能となるので、ファンや工具本体を大型化せずとも、モータ等の発熱部品の冷却効率を高めることが可能となる。したがって、小型で高出力な電動工具において、発熱による部品の劣化を抑制し、工具の長寿命化が可能となる。また、ファンを反転方向に回転させた場合、風量が少なくなるため、ファンによる騒音を低減可能となり、作業に応じた使い分けが可能となる。したがって、利便性が向上される。更に、各羽根が徐々に傾斜又は湾曲していることにより、羽根の特定の部分に応力が集中することを抑制できる。また、傾斜の無い場合に比べて羽根の体積が増加するため、ファンの慣性モーメントが増えることとなる。したがって、モータの回転変動を抑制可能となる。

上記した電動工具において、羽根の軸心方向の少なくとも一方には、複数の羽根に亘って、羽根と一体に円環部が設けられていることが好ましい。

かかる構成によれば、羽根の強度を確保（増大）することができ、モータ及びファンを高速回転させた場合でも、羽根が破損してしまうことを抑制することができる。

上記した電動工具において、複数の羽根は、それぞれ、軸心方向において内側部分の厚みより外側部分の厚みが薄くなっていることが好ましい。

かかる構成によれば、羽根の外側部分が電動工具のハウジング内側に設けられたリブと干渉することを防止できるため、電動工具の全長をコンパクトにすることができる。

また、円環部は、厚みが薄くなっている部分に設けられることが好ましい。

かかる構成によれば、厚みが薄い部分の強度を増大することができる。

また、円環部は、内側部分から外側部分に亘って設けられていることが好ましい。

かかる構成によれば、羽根の強度を増大することができる。

また、複数の羽根は、それぞれ、内側部分から外側部分まで軸心を中心とする周方向における幅が略均一であることが好ましい。

かかる構成によれば、羽根の強度を確保することができる。

また、羽根の外側部分は、羽根における放射方向外側に設けられる外側傾斜部を有することが好ましい。

かかる構成によれば、ファンの風量を効率的に増大させることが可能となるため、ファンを大型化せずとも、冷却効率を高めることが可能となる。

また、羽根の内側部分は、更に、羽根における放射方向内側に設けられる内側傾斜部を有することが好ましい。

かかる構成によれば、ファンの風量を更に増大させることが可能となるため、更なる冷却効率の向上が可能となる。

上記した電動工具において、内側傾斜部の内側端部の周方向中心及び軸心を通り放射方向に延びる仮想直線に対する内側傾斜部の傾斜角度である入口角度と、外側傾斜部の外側端部の周方向中心及び軸心を通り放射方向に延びる仮想直線に対する外側傾斜部の傾斜角度である出口角度と、は異なることが好ましい。

かかる構成によれば、入口角度と出口角度とを調整することにより、より風量の多いファンを実現することが可能となる。

上記した電動工具において、入口角度は、出口角度よりも小さいことが好ましい。

かかる構成によれば、ファンの風量を増大させて、冷却効率を高めることが可能となる。

また、内側傾斜部及び外側傾斜部は、一体形成されることが好ましい。

かかる構成によれば、ファンの回転中に羽根の入口角度及び出口角度が変動することを抑制可能となるため、ファンの風量を適切に保持することが可能となる。

また、内側傾斜部及び外側傾斜部の一方は他方に対して変形しないことが好ましい。

かかる構成によれば、ファンの回転によって羽根が変形しないため、ファンの回転に応じて風量を適切に保持することが可能となる。特に、高速回転した場合であっても、羽根が変形することがない。

また、羽根は、放射方向に延びモータ軸に接続される基部を更に有しても良い。この場合、基部及び外側傾斜部は一体形成されることが好ましい。

かかる構成によれば、傾斜の無い基部により羽根の強度を高めることが可能となるとともに、外側傾斜部により冷却効率の向上及び騒音の低減が可能となる。また、基部及び外側傾斜部が一体形成されることにより、羽根の更なる強化及び適切な風量の保持が可能となる。

更に、ファンは、遠心ファンであることが好ましい。

本発明に係る電動工具によれば、ファン及び工具本体を大型化せずとも、充分な冷却効果を得ることが可能となる。

実施の形態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。 第１の実施の形態に係るインパクトドライバにおけるファンの形状を示す正面図である。 第１の実施の形態に係るインパクトドライバにおけるファンの形状を示す背面図である。 第１の実施の形態に係るインパクトドライバにおけるファンの形状を示す正面斜視図である。 第１の実施の形態に係るインパクトドライバにおけるファンの形状を示す背面斜視図である。 第１の実施の形態に係るインパクトドライバにおけるファン及びモータの一部分の形状を示す正面斜視図である。 第１の実施の形態に係るインパクトドライバにおけるファン及びモータの一部分の形状を示す背面斜視図である。 第１の実施の形態におけるファンの詳細な形状を示す図である。 羽根の入口角度を説明する図である。 羽根の出口角度を説明する図である。 入口角度α＝０°の場合の出口角度β及び風量の関係を示す図である。 出口角度β＝１０°の場合の入口角度α及び風量の関係を示す図である。 第２の実施の形態におけるファンの形状を示す背面図である。 第２の実施の形態におけるファンの形状を示す背面斜視図である。 第３の実施の形態におけるファンの形状を示す背面図である。 第３の実施の形態におけるファンの形状を示す背面斜視図である。 第４の実施の形態におけるファンの形状を示す背面図である。 第４の実施の形態におけるファンの形状を示す背面斜視図である。 第５の実施の形態におけるファンの形状を示す背面図である。 第５の実施の形態におけるファンの形状を示す背面斜視図である。 第１の変形例に係るハンマドリルの内部構造を示す断面図である。 第２の変形例に係るドライバドリルの内部構造を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。ここでは、本発明をコードレス式のインパクトドライバに適用した場合を例に、説明を行う。

まず、本発明の実施の形態に係るインパクトドライバについて、図１に基づき説明する。図１は、実施の形態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。インパクトドライバ１は、図１に示されるように、ハウジング２、モータ３、ファン４、ギヤ機構５、ハンマ６、アンビル部７及びインバータ基板８を含んで構成される。以下、モータ３に対してギヤ機構５が設けられている方向を前方向と定義し、逆を後方向と定義する。また、後述する胴体部２ａからハンドル部２ｂが取り付けられる方向を下方向と定義し、逆を上方向と定義する。更に、前後方向及び上下方向と直交する方向を左右方向と定義する。

ハウジング２は、樹脂製であってインパクトドライバ１の外郭をなしており、略筒状の胴体部２ａと、胴体部２ａから延出されるハンドル部２ｂと、基板収容部２ｃとから構成される。胴体部２ａ内には、図１に示されるように、モータ３が、その軸方向が胴体部２ａの長手方向に一致するように配置されると共に、ファン４、ギヤ機構５、ハンマ６及びアンビル部７が、モータ３の軸方向一端側に向かって並んで配置されている。

胴体部２ａ内の前側位置には、ハンマ６及びアンビル部７が内蔵される金属製のハンマケース９が配置されている。ハンマケース９は、前方に向かうに従って徐々に径が細くなる略漏斗形状をなしており、前端部分には開口９ａが形成され、開口９ａから後述する先端工具保持部７２の先端部分が露出し、その先端に開口部７２ａが形成される。

また、胴体部２ａには、後述するファン４により胴体部２ａ内に空気を吸入及び排出するための吸気口２１及び排気口２２が形成されている。インバータ基板８の近傍に形成された吸気口２１から吸いこまれた空気がファン４の外側に形成された排気口２２へと通過することにより、モータ３及びインバータ基板８が冷却される。

ハンドル部２ｂは、胴体部２ａの前後方向略中央位置から下側に向けて延出し、下端が基板収容部２ｃに接続されている。ハンドル部２ｂの内部には、スイッチ機構１０が内蔵される。ハンドル部２ｂにおいて、胴体部２ａからの根元部分であって前側位置には、作業者の操作箇所となり電子スイッチであるトリガスイッチ１１が設けられている。このトリガスイッチ１１は、スイッチ機構１０と接続しており、モータ３への駆動電力の供給と遮断とを切り替えるために用いられる。また、ハンドル部２ｂと胴体部２ａとの接続部分であって、トリガスイッチ１１の直上には、モータ３の回転方向を正転方向及び反転方向間で切り替える切替スイッチ１２が設けられている。

基板収容部２ｃは、上部に制御回路部１３を収容し、下部には電池パック装着面が形成されている。基板収容部２ｃは、前方に突出する形状をなしている。この突出する部分の前端部は、先端工具保持部７２よりも前方へ突出しないように、即ち、先端工具保持部７２よりもモータ３側に位置している。また、基板収容部２ｃの左右方向の幅は、胴体部２ａの左右方向の幅と略等しくなるように形成されている。電池パック装着面には、リチウムイオン電池等の複数の電池セルが収容された電池パック１４が着脱可能に装着される。

モータ３は、本実施の形態ではブラシレスモータであり、モータ軸３１、ロータ３２及びステータ３３を含んで構成される。

モータ軸３１は、円柱形状をなし、軸心方向が前後方向と一致するように胴体部２ａ内に配置される。ロータ３２は、モータ軸３１よりも大径の円柱形状をなし、２組の永久磁石３２ａを備えている。ロータ３２は、モータ軸３１を中心軸としてその外周に配置される。モータ軸３１は、ロータ３２の前後に突出しており、その突出した箇所でベアリングにより胴体部２ａに正転方向及び反転方向に回転可能に支承されている。モータ軸３１は、その軸心を回転軸心として、ロータ３２と同軸一体回転を行う。尚、正転方向とは、矢印Ａで示される前面視反時計回りの回転方向を指し、反転方向とは、矢印Ｂで示される前面視時計回りの回転方向を指す。

ステータ３３は、ロータ３２の外周に対向する位置に配置され、複数のコイル３３ａを備えている。

ファン４は、遠心ファンであり、モータ軸３１の前側に突出している箇所の外周に配置され、モータ軸３１と同軸一体回転を行うことにより、ハウジング２の胴体部２ａ後方及び側面に形成された吸気口２１から空気を取り込み、当該空気によりインバータ基板８及びモータ３を冷却し、胴体部２ａの上面及び側面に形成された排気口２２から空気を排出する。ファン４の詳細な構成については、後述する。

ギヤ機構５は、モータ３の前方に配置されている。ギヤ機構５は、複数の歯車を備える遊星歯車機構で構成される減速機構であり、モータ軸３１の回転を減速して、ハンマ６に伝達する。

ハンマ６は、前端に一対の衝突部６ａを備えている。また、ハンマ６は、バネ６１により前方に付勢され、当該付勢力に抗して後方に移動可能に構成されている。

アンビル部７は、ハンマ６の前方に配置されており、アンビル７１と先端工具保持部７２とから主に構成される。

アンビル７１は、先端工具保持部７２の後方に、当該先端工具保持部７２と一体に構成され、先端工具保持部７２の回転中心に対して対極に配置された一対の被衝突部７１ａを有する。また、先端工具保持部７２の先端には、上述した開口部７２ａが形成され、当該開口部７２ａに先端工具が着脱可能に保持される。

ハンマ６が回転すると、一方の衝突部６ａと一方の被衝突部７１ａとが衝突し、これによりハンマ６の回転力がアンビル７１に伝達され、アンビル７１に打撃が与えられる。また、衝突部６ａと被衝突部７１ａとの衝突後、ハンマ６はバネ６１の付勢力に抗して回転しながら後退する。そして、衝突部６ａが被衝突部７１ａを乗り越えると、バネ６１に蓄えられた弾性エネルギーが解放されてハンマ６は前方に移動し、再び、衝突部６ａと被衝突部７１ａとが衝突することとなる。このように、モータ３のモータ軸３１の回転がギヤ機構５及びハンマ６を介してアンビル部７に伝達され、先端工具保持部７２に保持された先端工具が回転することとなる。このとき、ロータ３２が正転方向Ａに回転する場合、先端工具は止具等の締め付け作業を行い、ロータ３２が反転方向Ｂに回転する場合、先端工具は止具等の緩め作業を行う。

モータ３の後方には、モータ軸３１に直交する方向に延びるインバータ基板８が設けられる。インバータ基板８は、円板状の回路基板上に、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のスイッチング素子（不図示）が設けられて構成される。

次に、第１の実施の形態に係るインパクトドライバ１におけるファン４の構成について、詳細に説明する。尚、以下の説明において、径方向とは、モータ軸３１の軸心方向に直交する円形断面の径方向を指すものとする。また、周方向とは、軸心を中心とする円周方向を指すものとする。

まず、ファン４の全体形状について、説明する。図２乃至図５は、第１の実施の形態に係るインパクトドライバ１におけるファン４の形状を示す図である。図２は、ファン４の正面図であり、図３は、ファン４を後方から見た背面図である。また、図４は、ファン４の正面斜視図であり、図５は、ファン４の背面斜視図である。更に、図６及び図７は、第１の実施の形態に係るインパクトドライバ１におけるファン４及びモータ３の一部分の形状を示す斜視図である。図６は、正面斜視図であり、図７は、背面斜視図である。

ファン４は、前側胴体部４１ａ及び後側胴体部４１ｂが前後に接続された胴体部４１を有する。前側胴体部４１ａ及び後側胴体部４１ｂは、それぞれ、径の異なる円柱形状をなし、前側胴体部４１ａの径が後側胴体部４１ｂの径よりも大きくなっている。また、胴体部４１は、前側胴体部４１ａ及び後側胴体部４１ｂの中心軸が前後方向に一致するように配置されている。胴体部４１の中心には、胴体部４１を前後方向に貫通する貫通穴４１ｃが形成される。貫通穴４１ｃの径は、モータ軸３１の径に略一致する。貫通穴４１ｃには、モータ軸３１が圧入される。

後側胴体部４１ｂの前端部分の外周面には、放射状に延伸する複数の羽根４２が、周方向に等間隔に配置される。本実施の形態では、ファン４には２５本の羽根４２が設けられる。各羽根４２は、傾斜又は湾曲を有する略直方体形状をなし、前面と後面とにそれぞれ溝が形成される。すなわち、各羽根４２は、図２等に示すように、胴体部４１に接続された内側部分から径方向外側の外側部分（羽根４２の先端部分）まで円周方向における厚み（幅）が略均一である。これにより、羽根４２の厚み（幅）が途中で薄くなる形状では、その部分に応力が集中して破損してしまう可能性があるが、本実施の形態のように羽根４２の厚み（幅）を略均一にすることで、特定の場所への応力集中を抑えることができ羽根４２の強度を確保している。羽根４２の前面の溝は、径方向内側に形成され、円環部４３が係合する。また、羽根４２の後面の溝は、径方向中央付近に形成され、円環部４４が係合する。羽根４２の詳細な形状については、後述する。これら円環部４３、４４により羽根４２の強度を確保（増大）している。

円環部４３は、前側胴体部４１ａの径に略一致する内径を有し、前側胴体部４１ａの後端部分の外周面に外嵌されて、各羽根４２の前面の溝に係合し、各羽根４２の前面を接続する。円環部４４は、円環部４３の外径よりも大きな内径及び外径を有し、各羽根４２の後面の溝に係合し、各羽根４２の後面を接続する。

後側胴体部４１ｂの後端面４１ｄには、ロータ３２の前端面に設けられた突起（不図示）を係合させるための複数の係合部４１ｅが、貫通穴４１ｃの周囲に設けられている。ファン４は、ロータ３２の突起が係合部４１ｅに係合することにより、ロータ３２及びモータ軸３１に対して固定され、ロータ３２の回転に伴い同軸一体回転を行う。

次に、羽根４２の形状について、図８乃至図１０に基づき詳細に説明する。図８は、第１の実施の形態におけるファン４の詳細な形状を示す図であり、図９及び図１０は、図８の部分拡大図である。図９は、羽根４２の入口角度αを説明する図であり、図１０は、羽根４２の出口角度βを説明する図である。

各羽根４２は、例えば樹脂製であり、径方向内側に位置する内側傾斜部（内側部分）４２ａと、径方向外側に位置する外側傾斜部（外側部分）４２ｂとからなる。各羽根４２において、内側傾斜部４２ａ及び外側傾斜部４２ｂは一体成形される。すなわち、ファン４が高速で回転しても内側傾斜部４２ａ及び外側傾斜部４２ｂの一方が他方に対して変形することがないため、冷却風量を確保することができる。

なお、本実施の形態では傾斜部としているが、各羽根４２は図８等に示すように、内側部分から外側部分に向かって正転方向に向かって徐々に湾曲している。よって、本実施の形態では、傾斜に限らず湾曲している構成も含めて傾斜部として説明する。羽根４２を徐々に湾曲（傾斜）させることにより、特定の場所に応力集中が生じないようにすることができ、羽根４２の強度を確保することができる。

また、本実施の形態では、羽根４２は、内側傾斜部（内側部分）４２ａと外側傾斜部（外側部分）４２ｂとにおいて、厚み（前後方向の寸法）が異なる。図７等に示すように、内側傾斜部４２ａ側の羽根４２よりも、外側傾斜部４２ｂ側の羽根４２の方が、厚みが薄くなっている。すなわち、段差部を境にして径方向外側の羽根の厚みを、径方向内側の羽根の厚みより薄くしている。これにより、空気が流入される内側部分の羽根４２の強度を増大することができる。更に、図１に示すようにファン４を電動工具１の胴体部２ａに組み込んだ際に、羽根４２が、冷却風を排気口２２に案内するように胴体部２ａに設けられたリブと干渉してしまうことを防止することができる。これにより、胴体部２ａの前後方向の寸法が大きくなることを抑制することができる。更に、厚みが薄い羽根４２の部分に円環部４４を設けることを設けることにより羽根４２の強度を増大することができる。

ファン４において、羽根に傾斜が無い場合、直方体形状の羽根が径方向に延伸することとなる。本実施の形態では、ファン４の各羽根４２は、直方体形状の内側傾斜部４２ａ及び外側傾斜部４２ｂをそれぞれ同一の曲率半径で徐々に湾曲させることにより、傾斜が設けられている。そのため、羽根４２の延伸する方向は、径方向からずれることとなる。このずれの角度を、入口角度α及び出口角度βで表すこととする。傾斜が無い場合、入口角度α及び出口角度βは、それぞれ０°である。

内側傾斜部４２ａは、後側胴体部４１ｂに接続する径方向内側端部が、正転方向Ａにおける下流側に向かうように傾斜している。以下、内側傾斜部４２ａの径方向内側端部を、羽根４２の入口部４２ｄと記すこととする。また、後側胴体部４１ｂの中心、すなわち羽根４２の後面と同一面上におけるモータ軸３１の軸心の位置をＣと表し、入口部４２ｄの周方向中心位置をＤと記す。このとき、位置Ｃ及び位置Ｄを通る直線を、図９に一点鎖線で示す。この直線ＣＤの方向は、径方向に一致する。一方、一定の曲率半径で湾曲する内側傾斜部４２ａの位置Ｄにおける接線方向を示す仮想直線を図９に点線で示す。この位置Ｄを通る接線方向を示す仮想直線の径方向（直線ＣＤ）からのずれの角度が、入口角度αである。ここで、つまり、入口角度αは、羽根４２の入口部４２ｄの径方向からの傾斜角度であり、正転方向Ａにおける下流側に向かうずれ（図中、αの矢印の方向）が正の値となるように定義される。

同様に、外側傾斜部４２ｂは、径方向外側端部が、正転方向Ａにおける下流側に向かうように傾斜している。以下、外側傾斜部４２ｂの径方向外側端部を、羽根４２の出口部４２ｅと記すこととする。また、出口部４２ｅの周方向中心位置をＥと記す。このとき、位置Ｃ及び位置Ｅを通る直線を、図１０に一点鎖線で示す。この直線ＣＥの方向は、径方向に一致する。一方、内側傾斜部４２ａと同一の曲率半径で湾曲する外側傾斜部４２ｂの位置Ｅにおける接線方向を示す仮想直線を図１０に点線で示す。この位置Ｅを通る接線方向を示す仮想直線の径方向（直線ＣＥ）からのずれの角度が、出口角度βである。つまり、出口角度βは、羽根４２の出口部４２ｅの径方向からの傾斜角度であり、正転方向Ａにおける下流側に向かうずれ（図中、βの矢印の方向）が正の値となるように定義される。

このように、各羽根４２の入口部４２ｄ及び出口部４２ｅを正転方向Ａにおける下流側に向かうように傾斜させることにより、ファン４が正転方向Ａに回転を行う場合に、ファン４の回転により発生する風量を増大させることが可能となる。

ここで、入口角度α及び出口角度βの最適な値を探るべく、数値解析を行った結果を、図１１及び図１２に示す。図１１は、入口角度α＝０°の場合の出口角度β及び風量の関係を示す図であり、図１２は、出口角度β＝１０°の場合の入口角度α及び風量の関係を示す図である。ここで、図１１及び図１２の縦軸は、単位時間あたりの風量を表す。

まず、入口部４２ｄには傾斜を設けず、出口部４２ｅの傾斜を変えて、風量の変化を解析した。入口角度α＝０°の場合、図１１に示すように、出口角度β＝０°、すなわち出口部４２ｅに傾斜を設けない場合に比べて、出口角度β＞０、すなわち出口部４２ｅに正転方向Ａにおける下流側に向かう傾斜を設けた場合の方が、風量は増えることとなる。解析の結果、出口角度β＝１０°の場合に、最も風量が多くなった。

次に、出口部４２ｅの傾斜を出口角度β＝１０°に固定した状態で、入口部４２ｄの傾斜を変えて、風量の変化を解析した。出口角度β＝１０°の場合、図１２に示すように、入口角度α＝６°の場合に、最も風量が多くなった。

そこで、第１の実施の形態に係るインパクトドライバ１では、ファン４の各羽根４２に対し、入口角度α＝６°及び出口角度β＝１０°を採用することとした。

以上のように、第１の実施の形態に係るインパクトドライバ１では、ファン４において、羽根４２に正転方向下流側に向かうような傾斜を設けることにより、モータ３及びファン４が正転方向に回転する際に生じる風量を増大させることが可能となる。したがって、高負荷により発熱量が増える締め付け作業時には、ファン４の風量を増大させて、モータ３やインバータ基板８等の発熱部品の冷却効率を高めることが可能となる。また、モータ３及びファン４が反転方向に回転する際に生じる風量は少なくなるため、作業時間が短く且つ低負荷のため発熱量が少ない緩め作業時には、ファン４の騒音を低減可能となる。なお、モータ３及びファン４を反転方向に回転させる場合、すなわち、ねじ等の緩め作業時には、作業開始時に負荷が掛かるが、ねじが緩んでしまえばその後に負荷が掛からないため、モータ３等の発熱量が少ないため風量を増大する必要がない。また、内側傾斜部４２ａ及び外側傾斜部４２ｂは一体成型され、その一方は他方に対して変形することがないため、ファン４の回転によって風量を増大することができる。特に、ファン４を高速で回転させた場合でも羽根の形状が変形しないため風量を増大することができる。このように、作業内容に応じてファン４の風量を変更することが可能となるため、利便性が向上されるとともに、部品の劣化が抑制され、工具の長寿命化が可能となる。また、入口角度α＝６°及び出口角度β＝１０°を採用することにより、冷却効率を更に高めることが可能となるとともに、騒音の更なる低減も可能となる。

次に、第２の実施の形態について、図１３及び図１４に基づき説明する。第２の実施の形態に係るインパクトドライバは、ファンの各羽根に内側傾斜部を設けず、外側傾斜部のみを設ける点が、第１の実施の形態とは異なる。ここでは、ファンの形状についてのみ説明を行い、第１の実施の形態と同一又は同等である他の構成要素、部材等については、説明を省略する。

まず、ファン１０４の全体形状について、説明する。図１３は、第２の実施の形態におけるファン１０４の形状を示す背面図であり、図１４は、背面斜視図である。

ファン１０４は、前側胴体部４１ａ及び後側胴体部４１ｂからなる胴体部４１を有し、胴体部４１の中心には、胴体部４１を前後方向に貫通する貫通穴（不図示）が形成される。貫通穴にはモータ軸３１が圧入され、ファン１０４は、ロータ３２及びモータ軸３１に対して固定され、ロータ３２の回転に伴い正転方向Ａ及び反転方向Ｂに同軸一体回転を行う。後側胴体部４１ｂの後端面の詳細な構成については、図示及び説明を省略する。

後側胴体部４１ｂの前端部分の外周面には、放射状に延伸する複数の羽根１４２が、周方向に等間隔に配置される。本実施の形態では、ファン１０４には２５本の羽根１４２が設けられる。各羽根１４２は、傾斜を有する略直方体形状をなし、前面と後面とにそれぞれ溝が形成され、各溝には円環部４３及び円環部４４が係合する。

各羽根１４２は、例えば樹脂製であり、径方向内側に位置する基部（内側部分）１４２ｃと、径方向外側に位置する外側傾斜部（外側部分）１４２ｂとからなる。各羽根１４２において、基部１４２ｃ及び外側傾斜部１４２ｂは一体成型される。

基部１４２ｃは、後側胴体部４１ｂに接続する入口部１４２ｄから外側傾斜部１４２ｂに接続する部分まで、径方向に延伸する。基部１４２ｃには傾斜は設けられず、羽根１４２の入口角度αは０°である。

外側傾斜部１４２ｂは、一定の曲率半径で湾曲し、出口部１４２ｅが正転方向Ａにおける下流側に向かうように傾斜している。本実施の形態では、外側傾斜部１４２ｂの出口角度βは２０°である。

このように、ファン１０４の各羽根１４２の入口部１４２ｄには傾斜を設けず、出口部１４２ｅには正転方向Ａにおける下流側に向かうような傾斜を設けることにより、モータ３及びファン１０４が正転方向Ａに回転する際に生じる風量を増大させることが可能となるとともに、反転方向Ｂに回転する際の騒音を低減可能となる。

以上のように、第２の実施の形態に係るインパクトドライバでは、ファン１０４の各羽根１４２において、入口部１４２ｄには傾斜を設けず、出口部１４２ｅにのみ傾斜を設ける簡易な構成とすることにより、羽根１４２の強度が増すとともに、ファン１０４の製造が容易になる。また、反転時の風量の減少を抑えることが可能となるため、正転時の冷却効率の向上を保ちつつ、反転時の冷却効率の過度な低下を抑制可能となる。

次に、第３の実施の形態について、図１５及び図１６に基づき説明する。第３の実施の形態に係るインパクトドライバは、ファンの形状が第２の実施の形態とは異なる。ここでは、ファンの形状についてのみ説明を行い、第１の実施の形態及び第２の実施の形態と同一又は同等である他の構成要素、部材等については、説明を省略する。

まず、ファン２０４の全体形状について、説明する。図１５は、第３の実施の形態におけるファン２０４の形状を示す背面図であり、図１６は、背面斜視図である。

ファン２０４は、中心部分が後方に突出した椀形状の胴体部２４１ａと、胴体部２４１ａの外縁に接続される円環部２４１ｂとからなる支持部２４１を有する。胴体部２４１ａの中心には、胴体部２４１ａを前後方向に貫通する貫通穴（不図示）が形成される。貫通穴にはモータ軸３１が圧入され、ファン２０４は、ロータ３２及びモータ軸３１に対して固定され、ロータ３２の回転に伴い正転方向Ａ及び反転方向Ｂに同軸一体回転を行う。

支持部２４１の後面には、胴体部２４１ａの突出部分の周りに放射状に延伸する複数の羽根２４２が、周方向に等間隔に配置される。本実施の形態では、ファン２０４には２３本の羽根２４２が設けられる。各羽根２４２は、入口部２４２ｄを胴体部２４１ａに接続され、前面を支持部２４１の後面に支持されて、固定される。

各羽根２４２は、例えば樹脂製であり、径方向内側に位置する基部２４２ｃと、径方向外側に位置する外側傾斜部２４２ｂとからなる。各羽根２４２において、基部２４２ｃ及び外側傾斜部２４２ｂは一体成型される。

基部２４２ｃは、胴体部２４１ａに接続する入口部２４２ｄから外側傾斜部２４２ｂに接続する部分まで、胴体部２４１ａの後面に沿って径方向に延伸する。基部２４２ｃには傾斜は設けられず、羽根２４２の入口角度αは０°である。

外側傾斜部２４２ｂは、円環部２４１ｂの後面に沿って配置され、一定の曲率半径で湾曲し、出口部２４２ｅが正転方向Ａにおける下流側に向かうように傾斜している。本実施の形態では、外側傾斜部２４２ｂの出口角度βは２０°である。

このように、ファン２０４の各羽根２４２の入口部２４２ｄには傾斜を設けず、出口部２４２ｅには正転方向Ａにおける下流側に向かうような傾斜を設けることにより、モータ３及びファン２０４が正転方向Ａに回転する際に生じる風量を増大させることが可能となるとともに、反転方向Ｂに回転する際の騒音を低減可能となる。

以上のように、第３の実施の形態に係るインパクトドライバでは、ファン２０４の各羽根２４２において、入口部２４２ｄには傾斜を設けず、出口部２４２ｅにのみ傾斜を設けるとともに、各羽根２４２を支持部２４１上に固定することにより、回転中における羽根２４２の変形が抑制されて、強度が増すこととなる。また、反転時の風量の減少を抑えることが可能となるため、正転時の冷却効率の向上を保ちつつ、反転時の冷却効率の過度な低下を抑制可能となる。

次に、第４の実施の形態について、図１７及び図１８に基づき説明する。第４の実施の形態に係るインパクトドライバは、ファンの各羽根に基部や内側傾斜部等を設けず、外側傾斜部のみを設ける点が、第３の実施の形態とは異なる。ここでは、ファンの形状についてのみ説明を行い、第３の実施の形態と同一又は同等である他の構成要素、部材等については、説明を省略する。

まず、ファン３０４の全体形状について、説明する。図１７は、第４の実施の形態におけるファン３０４の形状を示す背面図であり、図１８は、背面斜視図である。

ファン３０４は、第３の実施の形態と同様に、胴体部２４１ａと円環部２４１ｂとからなる支持部２４１を有する。胴体部２４１ａの中心には、胴体部２４１ａを前後方向に貫通する貫通穴（不図示）が形成される。貫通穴にはモータ軸３１が圧入され、ファン３０４は、ロータ３２及びモータ軸３１に対して固定され、ロータ３２の回転に同期して、正転方向Ａ及び反転方向Ｂに同軸一体回転を行う。

支持部２４１において、円環部２４１ｂの後面には、胴体部２４１ａの外縁の周りに放射状に延伸する複数の羽根３４２が、周方向に等間隔に配置される。本実施の形態では、ファン３０４には２３本の羽根３４２が設けられる。

各羽根３４２は、例えば樹脂製であり、第３の実施の形態とは異なり、胴体部２４１ａ上に配置される基部を有さず、前面を円環部２４１ｂ上に固定される外側傾斜部２４２ｂのみからなる。

外側傾斜部２４２ｂは、円環部２４１ｂの後面に沿って配置され、一定の曲率半径で湾曲し、出口部２４２ｅが正転方向Ａにおける流側に向かうように傾斜している。本実施の形態では、外側傾斜部２４２ｂの出口角度βは１０°である。また、外側傾斜部２４２ｂの入口部３４２ｄには傾斜は設けられず、外側傾斜部２４２ｂの入口角度αは０°である。

このように、ファン３０４の各羽根３４２の入口部３４２ｄには傾斜を設けず、出口部２４２ｅには正転方向Ａにおける下流側に向かうような傾斜を設けることにより、モータ３及びファン３０４が正転方向Ａに回転する際に生じる風量を増大させることが可能となるとともに、反転方向Ｂに回転する際の騒音を低減可能となる。

以上のように、第４の実施の形態に係るインパクトドライバでは、ファン３０４の各羽根３４２を外側傾斜部２４２ｂのみの簡易な構成により、正転時の風量の増量及び反転時の騒音の低減が可能となる。したがって、製造が容易になり、コストの低減が可能となる。

次に、第５の実施の形態について、図１９及び図２０に基づき説明する。第５の実施の形態に係るインパクトドライバは、ファンの各羽根に径方向内側の基部を設けず、外側傾斜部の部分のみを設ける点は、第４の実施の形態と同一であるが、各羽根の出口部のみならず入口部にも傾斜を設ける点が、第４の実施の形態とは異なる。ここでは、ファンの形状についてのみ説明を行い、第４の実施の形態と同一又は同等である他の構成要素、部材等については、説明を省略する。

まず、ファン４０４の全体形状について、説明する。図１９は、第５の実施の形態におけるファン４０４の形状を示す背面図であり、図２０は、背面斜視図である。

ファン４０４は、第３の実施の形態及び第４の実施の形態と同様に、胴体部２４１ａと円環部２４１ｂとからなる支持部２４１を有する。ファン４０４は、ロータ３２及びモータ軸３１に対して固定され、ロータ３２の回転に同期して、正転方向Ａ及び反転方向Ｂに同軸一体回転を行う。

支持部２４１において、円環部２４１ｂの後面には、胴体部２４１ａの外縁の周りに放射状に延伸する複数の羽根４４２が、周方向に等間隔に配置される。本実施の形態では、ファン４０４には２３本の羽根４４２が設けられる。

各羽根４４２は、例えば樹脂製であり、前面を円環部２４１ｂ上に固定される。各羽根４４２は、径方向内側に配置される内側傾斜部４４２ａと、径方向外側に配置される外側傾斜部４４２ｂとからなり、各羽根４４２において、内側傾斜部４４２ａ及び外側傾斜部４４２ｂは一体成型される。ここで、各羽根４４２は、第２の実施の形態のファン２０４における外側傾斜部２４２ｂや第３の実施の形態のファン３０４における外側傾斜部２４２ｂと略同一位置に配置される。

内側傾斜部４４２ａは、一定の曲率半径で湾曲し、入口部４４２ｄが正転方向Ａにおける下流側に向かうように傾斜している。本実施の形態では、内側傾斜部４４２ａの入口角度αは４５°である。

外側傾斜部４４２ｂは、内側傾斜部４４２ａと同一の曲率半径で湾曲し、出口部４４２ｅが正転方向Ａにおける下流側に向かうように傾斜している。本実施の形態では、外側傾斜部４４２ｂの出口角度βは１０°である。

このように、ファン４０４の各羽根４４２の出口部４４２ｅに加えて入口部４４２ｄにも正転方向Ａにおける下流側に向かうような傾斜を設けることにより、モータ３及びファン４０４が正転方向Ａに回転する際に生じる風量を更に増大させることが可能となるとともに、反転方向Ｂに回転する際の騒音を更に低減可能となる。

以上のように、第５の実施の形態に係るインパクトドライバでは、ファン４０４の各羽根４４２の入口部４４２ｄ及び出口部４４２ｅに正転方向Ａにおける下流側に向かうような傾斜を設けることにより、正転時の冷却効率を更に高めることが可能となるとともに、反転時の騒音の更なる低減が可能となる。

以上、本発明を実施の形態に基づき説明したが、本発明は上述の各実施の形態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、上述の各実施の形態では、電動工具としてコードレス式のインパクトドライバを例に説明を行ったが、本発明はこれに限定されない。商用交流電源に接続して使用されるインパクトドライバや、ハンマドリル、ドライバドリル等、任意の電動工具に対して本発明を適用可能である。特に、モータを正転方向及び反転方向に回転することで作業を行う電動工具に最適である。

図２１は、第１の変形例に係るハンマドリルの内部構造を示す断面図である。ハンマドリル５０１は、モータ５０３及びファン５０４を有する。モータ５０３は正転方向及び反転方向に回転可能であり、ファン５０４はモータ５０３の回転に同期して同軸一体回転を行う。ファン５０４の羽根の入口部及び出口部の何れか或いは両方に、正転方向下流側に向かう傾きを設けることにより、正転時の風量を増量して冷却効率を高めることが可能となるとともに、反転時の騒音の低減が可能となる。

図２２は、第２の変形例に係るドライバドリルの内部構造を示す断面図である。ドライバドリル６０１は、モータ６０３及びファン６０４を有する。ファン６０４の羽根の入口部及び出口部の何れか或いは両方に、正転方向下流側に向かう傾きを設けることにより、正転時の風量の増量及び反転時の騒音の低減が可能となる。

また、上述の各実施の形態では、各羽根は、一定の曲率半径で湾曲させて傾斜を設けていたが、本発明はこれに限定されない。各羽根を異なる曲率半径で湾曲させることや、直線的に屈曲させることも可能である。また、図１及び図２２の形態ではファンをモータの前方に配置したが、モータの後方に配置することも可能である。この場合、後側胴体部をモータと対向するように配置すればよい。

１ インパクトドライバ
３、５０３、６０３ モータ
４、１０４、２０４、３０４、４０４、５０４、６０４ ファン
３１ モータ軸
３２ ロータ
４２、１４２、２４２、３４２、４４２ 羽根
４２ａ、４４２ａ 内側傾斜部
４２ｂ、１４２ｂ、２４２ｂ、４４２ｂ 外側傾斜部
４２ｄ、１４２ｄ、２４２ｄ、３４２ｄ、４４２ｄ 入口部
４２ｅ、１４２ｅ、２４２ｅ、４４２ｅ 出口部
１４２ｃ、２４２ｃ 基部
５０１ ハンマドリル
６０１ ドライバドリル

Claims (14)

1. モータ軸を有し正転及び反転可能なモータと、
   軸心を中心に正転方向及び反転方向に前記モータ軸と一体に回転可能であり、前記モータ軸から放射状に延び放射方向における内側部分から外側部分まで一体的に形成される複数の羽根を有するファンと、
   を備え、
   複数の前記羽根は、それぞれ、前記正転方向における下流側に向かうように前記内側部分から前記外側部分に向かい徐々に傾斜又は湾曲していることを特徴とする電動工具。
2. 複数の前記羽根の前記軸心方向の少なくとも一方側には、複数の前記羽根に亘って、前記羽根と一体に円環部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
3. 複数の前記羽根は、それぞれ、前記軸心方向において前記内側部分の厚みより前記外側部分の厚みが薄くなってい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. 複数の前記羽根は、それぞれ、前記軸心方向において前記内側部分の厚みより前記外側部分の厚みが薄くなっており、
   前記円環部は、前記厚みが薄くなっている部分に設けられることを特徴とする請求項２に記載の電動工具。
5. 前記円環部は、前記内側部分から前記外側部分に亘って設けられていることを特徴とする請求項２に記載の電動工具。
6. 複数の前記羽根は、それぞれ、前記内側部分から前記外側部分まで前記軸心を中心とする周方向における幅が略均一であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の電動工具。
7. 前記羽根の外側部分は、前記羽根における放射方向外側に設けられる外側傾斜部を有することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の電動工具。
8. 前記羽根の内側部分は、更に、前記羽根における前記放射方向内側に設けられる内側傾斜部を有することを特徴とする請求項７に記載の電動工具。
9. 前記内側傾斜部の内側端部の周方向中心及び前記軸心を通り放射方向に延びる仮想直線に対する前記内側傾斜部の傾斜角度である入口角度と、前記外側傾斜部の外側端部の周方向中心及び前記軸心を通り放射方向に延びる仮想直線に対する前記外側傾斜部の傾斜角度である出口角度と、は異なることを特徴とする請求項８に記載の電動工具。
10. 前記入口角度は、前記出口角度よりも小さいことを特徴とする請求項９に記載の電動工具。
11. 前記内側傾斜部及び前記外側傾斜部は、一体形成されることを特徴とする請求項８乃至１０の何れか一項に記載の電動工具。
12. 前記内側傾斜部及び前記外側傾斜部の一方は他方に対して変形しないことを特徴とする請求項１１に記載の電動工具。
13. 前記羽根は、放射方向に延び前記モータ軸に接続される基部を更に有し、前記基部及び前記外側傾斜部は一体形成されることを特徴とする請求項７に記載の電動工具。
14. 前記ファンは、遠心ファンであることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一項に記載の電動工具。
    

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