JP2017132006A - 電動工具 - Google Patents

Abstract

【課題】電動工具本体の小型化を図りつつ、回路基板を効率的に冷却することが可能な電動工具を提供する。【解決手段】インパクトドライバ１は、ステータコア部３７を備えたステータ３３と、モータ軸３１と、モータ軸３１に固定されモータ軸３１の径方向においてステータ３３と対向して配置されるロータ３２と、を有するモータ３０と、モータ軸３１が延びる方向においてステータ３３の一端側に対向して設けられ、対向する面にロータ３２の回転位置を検出する複数の回転位置検出素子４４が設けられたインバータ回路基板部４０と、対向する面側に接触するヒートシンク５０と、を備える。ヒートシンク５０は、モータ軸３１の径方向において、回転位置検出素子４４に対して外側から内側に亘って設けられている。【選択図】図８

Description

本発明は、ブラシレスモータを搭載する電動工具に関する。

従来より、駆動源としてブラシレスモータを搭載するインパクトドライバ等の電動工具では、ブラシレスモータの駆動を制御するインバータ回路基板にＦＥＴ等のスイッチング素子が設けられている。発熱量の大きいスイッチング素子を放熱するために、インバータ回路基板にヒートシンクを設けることが知られている。例えば、下記特許文献１に開示されている電動工具では、スイッチング素子が放熱フィンに固定されている。

特開２００６−２９７５３２

ところで、ブラシレスモータを搭載する電動工具は、発熱量の大きいスイッチング素子とブラシレスモータとが近傍して配置されている。このため、スイッチング素子は、ブラシレスモータの熱によっても温度が上昇する。スイッチング素子を冷却するためにヒートシンクを設けると、電動工具本体が大型化してしまうという問題があった。

上記課題に鑑み、本発明は、電動工具本体の小型化を図りつつ、回路基板を効率的に冷却することが可能な電動工具を提供することを目的とする。

（１）上記課題を解決するために、本発明の電動工具は、ステータコア部を備えたステータと、回転軸と、前記回転軸に固定され前記回転軸の径方向において前記ステータと対向して配置されるロータと、を有するブラシレスモータと、前記回転軸が延びる方向において前記ステータの一端側に対向して設けられ、前記対向する面に前記ロータの回転位置を検出する複数の回転位置検出素子が設けられた回路基板と、前記対向する面側に接触する放熱部材と、を備え、前記放熱部材は、前記回転軸の径方向において、前記回転位置検出素子に対して外側から内側に亘って設けられていることを特徴とする。

かかる構成によれば、放熱部材は、回転軸の径方向において、回転位置検出素子に対して外側から内側まで延びている。そのため、放熱部材が回転位置検出素子の外側にのみ配置されている構成に対して、放熱部材の表面積を大きくすることができる。従って、放熱部材の冷却効果を高めることができ、回路基板を効率的に冷却することができる。

（２）上記した電動工具において、前記放熱部材は、前記回転位置検出素子を露出するための露出部を有することが好ましい。

かかる構成によれば、放熱部材がロータの回転位置検出の邪魔になることがなく、ロータの回転位置検出を確実に行うことができると共に、可能な限り放熱部材の表面積を大きくすることができ、放熱効率を向上させることができる。

（３）上記した電動工具において、前記放熱部材は、前記回転軸の径方向において、前記ステータの外郭部よりも内側に設けられることが好ましい。

かかる構成によれば、回転軸の径方向において放熱部材がステータの外郭部から外方に突出しないので、回転軸の径方向において電動工具本体の大型化を抑制することができる。

（４）上記した電動工具において、前記放熱部材は、ベース部と、前記ベース部から前記回転軸が延びる方向に突出する接触部と、を有し、前記ステータコア部は、複数のステータコアと、前記複数のステータコアにそれぞれ巻回される複数のコイルと、を有し、前記接触部は、前記複数のコイルに接触することが好ましい。

かかる構成によれば、回転軸が延びる方向に突出した接触部がステータコア部の複数のコイルに接触する。接触部が回転軸が延びる方向に突出しているので、接触部を確実に複数のコイルに接触させることができる。従って、ブラシレスモータで発生した熱を、放熱部材に確実に伝達させることができ、ブラシレスモータを効率よく冷却できる。

（５）上記した電動工具において、前記接触部は、前記複数のコイルにそれぞれ接触する複数の凸部を有し、前記複数の凸部は、前記回転軸の回転方向において互いに間隔を空けて配置されていることが好ましい。

かかる構成によれば、各凸部が、各コイルに接触するので、放熱部材を確実にブラシレスモータに接触させることができる。また、放熱部材が平板状に形成されている場合と比べて、複数の凸部を設けることで放熱部材の表面積を増大させることができ、放熱効率を向上させることができる。また、複数の凸部間に空気の流れを案内することができ、かかる空気の流れにより放熱部材の冷却効果をさらに高めることができる。従って、回路基板及びブラシレスモータを効率よく冷却できる。

（６）上記した電動工具は、前後方向に延びる前記回転軸を有する前記ブラシレスモータを収容する胴体部と、前記胴体部から下方に延出されるハンドル部と、を有するハウジングと、前記ブラシレスモータの前方に設けられ、先端工具が保持される先端工具保持部と、前記ステータと前記先端工具保持部との間に設けられるファンと、を備え、前記前後方向において、後方から、前記回路基板、前記放熱部材、前記ステータ、前記ファン、前記先端工具保持部の順に配置することが好ましい。

かかる構成によれば、回転軸が延びる方向（前後方向）において、後方から順に、回路基板、放熱部材、ステータ、ファン、先端工具保持部を配置したので、ブラシレスモータ、及び、先端工具保持部を含む出力部からの熱が回路基板に伝達されるのを抑制することができる。また、回路基板とステータとの間に放熱部材を介在させて回路基板とステータとを離間させることにより、ブラシレスモータの熱を放熱部材に吸収させて、回路基板への熱伝達を抑制することができる。

（７）上記した電動工具において、前記回路基板は、金属材料からなるベース基材を備えることが好ましい。

かかる構成によれば、回路基板は、放熱性の高い材料から形成されているため、回路基板で発生した熱を効率的に放熱部材に伝達することができる。従って、回路基板を効率よく冷却できる。

（８）上記した電動工具において、前記回路基板は、ベース基材上を覆うレジスト層を有し、前記放熱部材は、レジスト層に接触することが好ましい。

かかる構成によれば、放熱部材を電気絶縁材料で形成されるレジスト層に接触させるため、別途絶縁部材を設ける必要がなく、部品点数を減らすことができる。

（９）上記した電動工具は、前記回転軸に固定されるファンをさらに備え、前記ファンは、回転することにより前記ロータと前記ステータとの間に風の流れを発生させるように構成されることが好ましい。また、上記した電動工具は、空気流入孔と空気排出孔とが形成されたハウジングであって、前記ブラシレスモータと前記回路基板と前記放熱部材と前記ファンとを保持するハウジングをさらに備え、前記ファンの回転により発生する風の流れは、前記空気流入孔から前記ロータと前記ステータとの間を通過して、前記空気排出孔から排出されることが好ましい。

かかる構成によれば、ファンの回転により空気流入孔から取り込まれた空気は、冷却風として回路基板、放熱部材、ブラシレスモータを冷却し、空気排出孔から排出される。従って、回路基板及びブラシレスモータをより一層放熱させることができる。

（１０）上記した電動工具では、前記放熱部材は、前記回転軸の径方向において、その外周が前記ステータの外郭部より内側に設けられ、前記ステータコア部は、複数のステータコアと、前記複数のステータコアにそれぞれ巻回される複数のコイルと、を有し、前記放熱部材の外周部には、前記複数のコイルの端部を受け入れるための受入部が形成されていることが好ましい。

かかる構成によれば、受入部を介して各コイルの端部を回路基板に接続することができるため、コイルをステータ及び放熱部材の外側に這いまわす必要がない。よって、コイル長を短くできると共に、回転軸の径方向において電動工具本体の大型化を抑えることができる。

（１１）また、本発明の電動工具は、ステータコア部を備えたステータと、回転軸と、前記回転軸に固定され前記回転軸の径方向において前記ステータと対向して配置されるロータと、を有するブラシレスモータと、前記回転軸が延びる方向において前記ステータの一端側に対向して設けられる回路基板と、前記回路基板に接触する放熱部材と、を備え、前記放熱部材は、前記回転軸の径方向において、前記ステータの外郭部よりも内側に設けられることを特徴とする。

かかる構成によれば、放熱部材が回路基板に接触するので、回路基板で発生した熱を放熱部材に伝達させて、回路基板を冷却することができる。また、回転軸の径方向において放熱部材がステータの外郭部から外方に突出しないので、回転軸の径方向において電動工具本体の大型化を抑制することができる。

（１２）また、本発明に係る電動工具は、ステータコア部を備えたステータと、前後方向に延びる回転軸と、前記回転軸に固定され前記回転軸の径方向において前記ステータと対向して配置されるロータと、を有するブラシレスモータと、前記ブラシレスモータを収容する胴体部と、前記胴体部から下方に延出されるハンドル部と、を有するハウジングと、前記ブラシレスモータの前方に設けられ、先端工具が保持される先端工具保持部と、前記ステータと前記先端工具保持部との間に設けられるファンと、前記前後方向において前記ステータの一端側に対向して設けられ、前記対向する面に前記ロータの回転位置を検出する複数の回転位置検出素子が設けられた回路基板と、前記対向する面側に接触する放熱部材と、を備え、前記前後方向において、後方から、前記回路基板、前記放熱部材、前記ステータ、前記ファン、前記先端工具保持部の順に配置したことを特徴とする。

かかる構成によれば、放熱部材が回路基板に接触するので、回路基板で発生した熱を放熱部材に伝達させて、回路基板を冷却することができる。また、回転軸が延びる方向（前後方向）において、後方から順に、回路基板、放熱部材、ステータ、ファン、先端工具保持部を配置したので、ブラシレスモータ、及び、先端工具保持部を含む出力部からの熱が回路基板に伝達されるのを抑制することができる。また、回路基板とステータとの間に放熱部材を介在させて回路基板とステータとを離間させることにより、ブラシレスモータの熱を放熱部材に吸収させて、回路基板への熱伝達を抑制することができる。

本発明に係る電動工具によれば、電動工具本体の小型化を図りつつ、回路基板を効率的に冷却す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中央断面図である。 図１に示すインパクトドライバのハウジング胴体部の部分拡大図である。 図１に示すインパクトドライバのモータユニットの斜視図である。 （Ａ）は、図３に示すモータユニットの底面図である。（Ｂ）は、図３に示すモータユニットの平面図である。 図３に示すモータユニットの分解斜視図である。 図２に示すハウジング胴体部のＡ−Ａ断面図である。 図５に示すインバータ回路基板部の正面図である。 図５に示すインバータ回路基板部とヒートシンクとが組み付けられた状態の斜視図である。 図２に示すハウジング胴体部のＢ−Ｂ断面図である。 図９に示すハウジング胴体部の断面図であって、ステータを取り除いた状態を示す図である。 図１に示すインパクトドライバにおける空気の経路を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態を添付の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１の概略構成について、図１に基づき説明する。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、モータユニット３、ファン４、ギヤ機構５、ハンマ６及びアンビル部７を含んで構成される。

以下、図１において、モータユニット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２１から後述するハンドル部２２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。図１において、紙面奥側から手前側に向かう方向を右方向と定義し、逆を左方向と定義する。

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、図１に示されるように、略筒状の胴体部２１と、胴体部２１から延出されるハンドル部２２と、基板収容部２３とから構成される。胴体部２１内には、図１に示されるように、モータユニット３、ファン４、ギヤ機構５、ハンマ６及びアンビル部７が、前後方向に沿って配置されている。

胴体部２１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２４が配置されている。ハンマケース２４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いる。ハンマケース２４の前端部分には開口２４ａが形成され、開口２４ａから後述する先端工具保持部７２の先端部分が露出する。

また、胴体部２１には、ファン４により胴体部２１内に空気を流入及び排出するための空気流入孔２１ａ及び空気排出孔２１ｂが形成されている。空気流入孔２１ａは、胴体部２１の後壁、及び、胴体部２１の側壁後方であって、モータユニット３の外周に対向する部分に形成されている（図６参照）。空気排出孔２１ｂは、胴体部２１の上壁であって、前後方向略中央部に形成されている。なお、空気排出孔は、図示はされていないが、胴体部２１の側壁の前後方向略中央部であって、ファン４の外周に対向する部分にも形成されている。

ハンドル部２２は、胴体部２１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２３に接続されている。ハンドル部２２の内部には、スイッチ機構１０が内蔵される。ハンドル部２２において、胴体部２１との接続部分近傍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、モータユニット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２２と胴体部２１との接続部分であって、トリガスイッチ１１の直上には、後述するモータ３０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２３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２３は、ハンドル部の下端から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よりも前後方向においてモータユニット３側に位置している。また、基板収容部２３の左右方向の幅は、胴体部２１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。

モータユニット３は、胴体部２１の後部に配置され、モータ３０、インバータ回路基板部４０及びヒートシンク５０を含んで構成される。モータ３０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、ステータ３３を含んで構成される。モータユニット３の詳細な構成については、後述する。

ファン４は、本実施の形態では遠心ファンである。ファン４は、モータ軸３１の前端部に固定され、モータ軸３１と同軸一体回転を行う。

ギヤ機構５は、モータユニット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、その前端に、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、先端工具が着脱可能に保持される開口部７２ａが形成される。

次に、本実施の形態に係るモータユニット３の構成について、図２乃至図１０に基づいて、詳細に説明する。

まず、モータ３０の構成について、説明する。

モータ軸３１は、図２に示されるように、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２１内に配置される。モータ軸３１は、前端部及び後端部において、ベアリングを介して胴体部２１に正転方向及び反転方向に回転可能に支承されている。

ロータ３２は、モータ軸３１よりも大径の円柱形状をなしている。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つつロータ３２の前後にモータ軸３１が突出するように、モータ軸３１に接続されている。ロータ３２は、モータ軸３１の軸心を回転軸心として、モータ軸３１と同軸一体回転を行う。図２に示されるように、ロータ３２は、２組の永久磁石３５を備えている。

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る。言い換えると、ステータ３３は、モータ軸３１の径方向において、ロータ３２と対向して配置されている。ステータ３３は、円筒状の外形を有している。

ステータ３３は、図２乃至図５に示すように、本体部３６とステータコア部３７とを有している。本体部３６は、円筒形状をなし、ステータ３３の外郭をなしている。本体部３６には、上切欠部３６ａ及び下切欠部３６ｂが形成されている。上切欠部３６ａは、本体部３６の上部において、本体部３６の後端から前方へ向かって凹むように、平面視略矩形状に切り欠かれている。下切欠部３６ｂは、本体部３６の下部において、本体部３６の後端から前方へ向かって凹むように、底面視略矩形状に切り欠かれている。また、本体部３６には、後方に突出する複数の位置決め部３６Ａ（本実施形態では４つ）が形成されている。

ステータコア部３７は、複数のステータコア（ティース）３８（本実施形態では６つ）と、複数のステータコア３８にそれぞれ巻回される複数のコイル３９（本実施形態では６つ）とを有している。図５に示されるように、複数のステータコア３８及び複数のコイル３９は、本体部３６内において、ロータ３２の外周に沿って略等間隔に配置されている。言い換えると、複数のステータコア３８及び複数のコイル３９は、本体部３６の周方向に沿って、互いに間隔を空けて配置されている。さらに言い換えると、複数のステータコア３８及び複数のコイル３９は、モータ軸３１の回転方向において互いに間隔を空けて配置されている。

次に、インバータ回路基板部４０について説明する。インバータ回路基板部４０は、モータ３０の駆動を制御する。インバータ回路基板部４０は、図６及び図７に示すように、基板４１と、レジスト層４２と、複数のスイッチング素子４３（本実施形態では６つ）と、複数の回転位置検出素子４４（本実施形態では３つ）と、を有している。スイッチング素子４３及び回転位置検出素子４４は、基板４１上に実装されている。

図５及び６に示すように、基板４１は、正面視略円板状の平板形状をなし、モータ軸３１に直交する方向に延びている。基板４１は、ステータ３３のモータ軸３１に直交する平面に沿った断面の形状（本体部３６の断面形状）とほぼ同形である。基板４１は、金属材料からなるベース基材と、ベース基材上に設けられた図示せぬ絶縁層と、絶縁層上に設けられた図示せぬ回路パターン層と、を有する両面基板である。ベース基材を構成する金属材料は、熱伝導性（放熱性能）に優れるものであれば、特に限定されないが、例えば、アルミニウム、銅等の単体金属や、これらを少なくとも１種を含む合金等が挙げられる。基板４１の略中央部には、モータ軸３１が挿通される開口部４１ａが形成されている。また、基板４１には、ねじ１９及びねじ２０（図５参照）が螺合される複数のねじ孔（符号なし）と複数のコイル３９の端部３９Ａが挿通される複数の貫通孔４１ｂ（本実施形態では６つ）が形成されている。

レジスト層４２は、電気絶縁材料からなり、図７に示すように、基板４１の前面４１Ａ上に形成される。具体的には、レジスト層４２は、基板４１の前面４１Ａの外周部分と回転位置検出素子４４が実装されている部分を除くほぼ全域を覆っている。レジスト層４２は、基板４１の図示せぬ回路パターン層を保護し、絶縁性を確保する。なお、基板４１の後面４１Ｂ上にも、前面４１Ａ上と同様に、レジスト層が形成されているが、図示を省略している。

複数のスイッチング素子４３のそれぞれは、図６に示すように、略直方体形状をなし、基板４１の後面４１Ｂに実装（面実装）されている。各スイッチング素子４３は、コイル３９に流す電流のオンオフを行う。本実施の形態では、スイッチング素子４３は、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）により構成されている。なお、スイッチング素子４３は、ＦＥＴには限定されず、例えば、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）により構成されていてもよい。

図７に示すように、複数の回転位置検出素子４４のそれぞれは、略直方体形状をなし、基板４１の前面４１Ａに実装されている。各回転位置検出素子４４は、ロータ３２の回転位置の検出を行う。

続いて、ヒートシンク５０について説明する。図５、図８及び図１０に示すように、ヒートシンク５０は、正面視略円板状の略平板形状をなし、モータ軸３１に直交する方向に延びている。ヒートシンク５０は、インバータ回路基板部４０及びモータ３０で発生する熱を受容する。ヒートシンク５０は、熱伝導性に優れた金属、例えば、アルミニウム、により形成される。熱伝導性に優れていれば、アルミニウム以外の金属材料を使用してもよい。あるいは、ヒートシンク５０は、熱容量の大きい金属、例えば、鉄や銅により形成されていてもよい。または、ヒートシンク５０は、熱伝導率の高い樹脂によって形成されていてもよい。ヒートシンク５０は、ベース部５１及び接触部５２を有している。

図１０に示すように、ベース部５１は、正面視略円板状の略平板形状をなしている。ベース部５１は、ステータ３３のモータ軸３１に直交する平面に沿った断面の形状（本体部３６の断面形状）よりも小さく形成されている。ベース部５１の略中央部には、モータ軸３１が挿通される開口部５１ａが形成されている。開口部５１ａは、基板４１の開口部４１ａとほぼ同等の形状及び大きさを有している。また、ベース部５１には、開口部５１ａの周囲に、回転位置検出素子４４を受け入れるため（露出させるため）の複数の開口部５１ｂ（本実施形態では３つ、切欠きでもよい）が形成されている。また、ベース部５１には、ねじ１９が螺合されるねじ孔が形成されている。さらに、ベース部５１の外周部には、複数のコイル３９の端部３９Ａに対応する位置に、複数の切欠き５１ｃ（本実施形態では６つ）が形成されている。

図８及び図１０に示すように、接触部５２は、複数の凸部５２Ａ（本実施形態では６つ）を有している。本実施形態では、凸部５２Ａの数は、ステータコア３８の数に対応している。各凸部５２Ａは、それぞれが略同一の正面視略台形状をなし、ベース部５１から前方に向かって突出している。複数の凸部５２Ａは、開口部５１ａを囲むように、ベース部５１の外縁部に略等間隔に設けられている。言い換えると、複数の凸部５２Ａは、ベース部５１の径方向において開口部５１ａの外側に配置されており、かつ、ベース部５１の周方向に沿って、互いに間隔を空けて配置されている。さらに言い換えると、複数の凸部５２Ａは、モータ軸３１の回転方向において互いに間隔を空けて配置され、モータ軸３１に対して放射状に配置されている。各凸部５２Ａには、その前面に、溝部５２ａが形成されている。

次に、モータユニット３を構成するための、モータ３０、インバータ回路基板部４０及びヒートシンク５０の組み付けについて説明する。

まず、インバータ回路基板部４０とヒートシンク５０とが、ヒートシンク５０のベース部５１の後面５１Ａがインバータ回路基板部４０のレジスト層４２に対向するように、組み付けられる。このとき、図８に示すように、インバータ回路基板部４０とヒートシンク５０とは、ベース部５１に形成された開口部５１ａが基板４１に形成された開口部４１ａと前後方向において一致し、ベース部５１の開口部５１ｂに回転位置検出素子４４が受け入れられるように重ねられる。この状態において、インバータ回路基板部４０とヒートシンク５０とが、ねじ１９により締結される。

インバータ回路基板部４０とヒートシンク５０とが組み付けられた状態において、インバータ回路基板部４０に設けられた複数の回転位置検出素子４４は、それぞれ、ヒートシンク５０のベース部５１に形成された複数の開口部５１ｂから露出する。ベース部５１は、基板４１の前面４１Ａの外周部分と回転位置検出素子４４が実装されている部分を除くほぼ全域を覆っている。つまり、ベース部５１は、モータ軸３１の径方向において、回転位置検出素子４４に対して外側から内側に亘って設けられている。また、ヒートシンク５０のベース部５１の後面５１Ａとインバータ回路基板部４０のレジスト層４２とは接触している。なお、ヒートシンク５０とインバータ回路基板部４０との間に、両者間の絶縁を確保するため、絶縁シートを介してもよい。

次に、上述のように組み付けられたインバータ回路基板部４０とヒートシンク５０とを、モータ３０に組み付ける。具体的には、モータ３０のモータ軸３１を開口部４１ａ及び開口部５１ａに挿通させて、ステータ３３の本体部３６の後端面と基板４１の前面４１Ａの外周部分とを接触させる。このとき、本体部３６の複数の位置決め部３６Ａに基板４１の外周面が当接されて、モータ３０に対してインバータ回路基板部４０が位置決めされる。この状態において、ヒートシンク５０が組み付けられたインバータ回路基板部４０を、モータ３０に、ねじ２０により締結する。なお、複数のコイル３９の端部３９Ａは、それぞれ、ベース部５１に形成された複数の切欠き５１ｃを介して、基板４１に形成された複数の貫通孔４１ｂに挿通されて半田付けされ、スイッチング素子４３に接続される。このようにして、モータ３０に、ヒートシンク５０が組み付けられたインバータ回路基板部４０が取り付けられて、モータユニット３が形成される。

モータ３０に、ヒートシンク５０が組み付けられたインバータ回路基板部４０が取り付けられた状態（つまり、モータユニット３）において、図２に示すように、ヒートシンク５０は、モータ軸３１の軸心方向において、ステータコア部３７とインバータ回路基板部４０との間に配置されている。つまり、前後方向において、後方から、インバータ回路基板部４０、ヒートシンク５０、ステータ３３の順に並んでいる。また、この状態において、ヒートシンク５０の接触部５２は、モータ３０のステータ３３のステータコア部３７と接触している。具体的には、図９に示すように、接触部５２の各凸部５２Ａは、各ステータコア３８に巻回されたコイル３９に接触している。凸部５２Ａの溝部５２ａは、図８に示すように、コイル３９の外面形状に対応した形状を有しているため、凸部５２Ａはコイル３９と密に接触する。また、ヒートシンク５０は、ステータ３３の本体部３６の外周面よりも、モータ軸３１の径方向において、内側に配置されている。

また、図４（Ｂ）に示されるように、モータユニット３の上端部には、本体部３６の上切欠部３６ａと基板４１とにより、隙間Ｇ１が画定される。さらに、図４（Ａ）に示されるように、モータユニット３の下端部には、本体部３６の下切欠部３６ｂと基板４１とにより、隙間Ｇ２が画定される。モータユニット３において、ヒートシンク５０は、上下方向において、隙間Ｇ１及び隙間Ｇ２に面するように配置されている。

以上のように構成されたインパクトドライバ１において、モータ３０が駆動されてハンマ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３０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に保持された図示せぬ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が反転方向に回転する場合、先端工具は止具等の緩め作業を行う。

ところで、モータ３０が駆動されると、モータ３０の駆動に伴い、モータ３０及びインバータ回路基板部４０が発熱する。特に、基板４１に実装された複数のスイッチング素子４３は、高速でのスイッチング動作を行うので、発熱量が大きい。そのため、モータ３０及びインバータ回路基板部４０の冷却が必要となる。

上述したように、インバータ回路基板部４０のレジスト層４２は、ヒートシンク５０のベース部５１の後面５１Ａと接触し、ヒートシンク５０の接触部５２の各凸部５２Ａは、各ステータコア３８に巻回されたコイル３９に接触している。従って、インバータ回路基板部４０及びモータ３０で発生した熱は、ヒートシンク５０に吸収されて、放熱される。

また、モータ３０の駆動に伴い、モータ軸３１に固定されたファン４が回転し、胴体部２１内において空気流が発生する。図１１において矢印で示すように、ファン４の回転により、空気流入孔２１ａから胴体部２１内に空気が取り入れられ、胴体部２１内に取り入れられた空気は、胴体部２１内を空気排出孔２１ｂ及び図示せぬ空気排出孔へと通過することにより、インバータ回路基板部４０、ヒートシンク５０及びモータ３０を冷却する。

具体的には、空気流入孔２１ａから胴体部２１内に取り込まれた空気は、インバータ回路基板部４０（スイッチング素子４３）を冷却し、さらに、開口部４１ａ及び開口部５１ａと、隙間Ｇ１と、隙間Ｇ２とを経由してモータユニット３内に流れ込みながら、ヒートシンク５０を冷却する。開口部４１ａ及び開口部５１ａ、隙間Ｇ１及び隙間Ｇ２の周辺では、空気流路が狭いため、空気は、流速を増してモータユニット３内に流れ込む。開口部５１ａが設けられ、隙間Ｇ１及び隙間Ｇ２に面するヒートシンク５０は、速度の増した空気流にさらされる。そして、モータユニット３内に流れ込んだ空気は、接触部５２の各凸部５２Ａ間を経由し、ロータ３２とステータ３３との間を通過する。つまり、接触部５２の各凸部５２Ａは、モータユニット３内に取り込まれた空気の案内路を形成し、ロータ３２の外周とステータコア部３７との間に空気の流れを導く。そして、ロータ３２の外周とステータコア部３７との間を通過した空気は、ステータコア部３７を冷却し、ファン４の後方側からファン４の径方向外方に向かって流れる。ファン４の径方向外方に流れた空気は、空気排出孔２１ｂ及び図示せぬ空気排出孔から胴体部２１の外部に排出される。

＜作用効果＞
上述の実施形態に係るインパクトドライバ１は、モータ軸３１、ロータ３２及びステータ３３を有するモータ３０と、インバータ回路基板部４０と、ヒートシンク５０とを備える。インバータ回路基板部４０は、モータ軸３１の軸心方向において、ステータ３３の一端側（後側）に対向して設けられ、基板４１のステータ３３の一端側に対向する面（前面４１Ａ）に、ロータ３２の回転位置を検出する複数の回転位置検出素子４４が設けられている。ヒートシンク５０は、インバータ回路基板部４０の前面４１Ａ側に接触し、モータ軸３１の径方向において、回転位置検出素子４４に対して外側から内側に亘って設けられている。

つまり、ヒートシンク５０は、基板４１に形成された開口部４１ａの近傍まで配置されており、モータ軸３１の径方向において回転位置検出素子４４に対して内側まで延びている。そのため、ヒートシンク５０の表面積を大きくすることができる。また、胴体部２１内に取り入れられた空気が基板４１の開口部４１ａ及びベース部５１の開口部５１ａからモータユニット３内に流れ込む際に、空気がヒートシンク５０に当たり易くなる。その結果、ヒートシンク５０がモータ軸３１の径方向において回転位置検出素子４４の外側にのみ配置されている構成に対して、ヒートシンク５０の冷却効果をさらに高めることができる。

また、回転位置検出素子４４は、ヒートシンク５０のベース部５１に形成された開口部５１ｂから露出している。そのため、ヒートシンク５０が回転位置検出素子４４によるロータ３２の回転位置検出の邪魔になることがない。従って、ロータ３２の回転位置検出を確実に行うことができる。

また、ヒートシンク５０は、モータ軸３１の径方向において、ステータ３３の外郭（本体部３６の外周面）よりも内側に設けられている。モータ軸３１の径方向においてステータ３３からヒートシンク５０が突出しないので、モータ軸３１の径方向における電動工具の大型化を抑制することができる。

また、ヒートシンク５０は、ベース部５１と、ベース部５１からモータ軸３１の軸心方向に突出する接触部５２とを有し、接触部５２は、ステータコア部３７の複数のコイル３９に接触する。モータ３０の駆動に伴い、モータ３０及びインバータ回路基板部４０が発熱する。インバータ回路基板部４０及びモータ３０で発生した熱は、ヒートシンク５０に吸収される。接触部５２が軸心方向に突出しているので、接触部５２を確実に複数のコイル３９に接触させることができる。従って、モータ３０で発生した熱をヒートシンク５０に確実に伝達させて、モータ３０を効率的に冷却することができる。

また、接触部５２は、複数のコイル３９にそれぞれ接触する複数の凸部５２Ａを有し、複数の凸部５２Ａは、モータ軸３１の回転方向において互いに間隔を空けて配置されている。そのため、複数の凸部５２Ａが、それぞれ、対応するコイル３９に接触するので、ヒートシンク５０を確実にモータ３０に接触させることができる。また、ヒートシンク５０が平板状に形成されている場合と比べて、複数の凸部５２Ａを設けることでヒートシンク５０の表面積を増大させることでき、放熱効率を向上させることができる。また、複数の凸部５２Ａ間に空気の流れを案内することができ、かかる空気の流れによりヒートシンク５０の冷却効果をさらに高めることができる。従って、インバータ回路基板部４０及びモータ３０を効率よく冷却できる。

また、モータ軸３１の軸心方向（前後方向）において、後方から順に、インバータ回路基板部４０、ヒートシンク５０、ステータ３３、ファン４、出力部（ギヤ機構５、ハンマ６、アンビル７１、先端工具保持部７２）を配置したため、モータ３０及び出力部からの熱がインバータ回路基板部４０に伝達され難い構成とすることができる。すなわち、インバータ回路基板部４０とステータ３３との間にヒートシンク５０を介在させて、インバータ回路基板部４０とステータ３３とを離間させることにより、モータ３０の熱はヒートシンク５０に吸収（冷却）され、インバータ回路基板部４０への熱伝達を抑制することができる。

インバータ回路基板部４０とヒートシンク５０とを、モータ３０と出力部との間に配置することも考えられるが、この場合、インバータ回路基板部４０が出力部と近接する構成になってしまう。そのため、出力部からの熱がインバータ回路基板部４０に伝達されてしまう可能性がある。そこで、前後方向において、インバータ回路基板部４０を最後端に配置することで、モータ３０及び出力部からの熱が伝達され難いようにしている。また、モータ３０と出力部との間にはファン４を介在しているため、モータ３０と出力部との間の熱伝達も抑制することができる。

また、インバータ回路基板部４０の基板４１は、金属材料からなるベース基材を備える。インバータ回路基板部４０の基板４１を構成するベース基材は、放熱性の高い材料から形成されているため、インバータ回路基板部４０で発生した熱を効率的にヒートシンク５０に伝達することができる。従って、インバータ回路基板部４０を効率よく冷却できる。なお、ヒートシンク５０は、基板４１のベース基材よりも体積が大きいことが望ましい。この場合、ヒートシンク５０は、基板４１のベース基材に比較して熱容量を大きくすることができる。そのため、インバータ回路基板部４０で発生した熱を速やかにヒートシンク５０に伝達できる。

また、ヒートシンク５０は、インバータ回路基板部４０の基板４１上を覆うレジスト層４２に接触する。ヒートシンク５０を電気絶縁材料で形成されるレジスト層４２に接触させるため、別途絶縁部材を設ける必要がなく、部品点数を減らすことができる。

また、ファン４は、回転することによりロータ３２とステータ３３との間に風の流れを発生させるように構成される。また、ハウジング２には、空気流入孔２１ａと空気排出孔２１ｂとが形成されており、ファン４の回転により発生する風の流れは、空気流入孔２１ａからロータ３２とステータ３３との間を通過して、空気排出孔２１ｂから排出される。そのため、ファン４の回転により空気流入孔２１ａから取り込まれた空気は、冷却風としてインバータ回路基板部４０、ヒートシンク５０、モータ３０を冷却し、空気排出孔２１ｂから排出される。従って、インバータ回路基板部４０及びモータ３０をより一層放熱させることができる。

また、ヒートシンク５０のベース部５１の外周部には、コイル３９の端部３９Ａをインバータ回路基板部４０に接続するために、コイル３９の端部３９Ａを受け入れるための切欠き５１ｃが形成されている。そのため、コイル３９をステータ３３及びヒートシンク５０の外側に這いまわす必要がない。従って、コイル長が長くなることを抑制できると共に胴体部２１の径方向の大型化を抑えることができる。

＜特許請求の範囲との対応関係＞
インパクトドライバ１は、本発明の電動工具の一例である。モータ３０は、本発明のブラシレスモータの一例である。モータ軸３１は、本発明の回転軸の一例である。本体部３６の外周面は、本発明の外郭部の一例である。インバータ回路基板部４０は、本発明の回路基板の一例である。ヒートシンク５０は、本発明の放熱部材の一例である。開口部５１ｂは、本発明の露出部の一例である。切欠き５１ｃは、本発明の受入部の一例である。

＜変形例＞
本発明による電動工具は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した発明の要旨の範囲内で、種々の変形や改良が可能である。

例えば、本発明の電動工具は、上述した本実施形態では、インパクトドライバ１を示して説明したが、ブラシレスモータを用いた電動工具であれば、インパクトドライバに限定されない。例えば、グラインダ（研削工具）、サンダ（研磨工具）、釘打ち機、ねじ打ち機、丸鋸、チェンソー（切断工具）等を含む。

本実施の形態では、モータ３０は、いわゆるインナーロータ型であったが、アウターロータ型であってもよい。

ヒートシンク５０のベース部５１の後面５１Ａは、インバータ回路基板部４０の基板４１のレジスト層４２と接触すれば、どのような形状の面でもよい。本実施の形態では、ベース部５１の後面５１Ａは、平面状に形成されていたが、例えば、インバータ回路基板部４０の基板４１上に実装された回路等の形状に対応させて、後面５１Ａに凹凸を形成してもよい。

本実施の形態では、ヒートシンク５０は、ベース部５１にモータ軸３１の軸心方向に突出する接触部５２が設けられていた。しかし、ヒートシンク５０は、かかる形状に限定されず、例えば、フィン形状であってもよい。また、本実施の形態では、接触部５２の凸部５２Ａは、それぞれ、対応するコイル３９に接触していた。しかし、接触部５２の各凸部５２Ａは、各ステータコア３８に接触してもよいし、各ステータコア３８とそのステータコア３８に巻回されたコイル３９との両方に接触してもよい。

本実施の形態では、ヒートシンク５０は、インバータ回路基板部４０に組み付けられた後、モータ３０に取り付けられて、モータユニット３を形成していた。しかし、モータ３０、インバータ回路基板部４０及びヒートシンク５０の組み付け方法については、上記の順に限定されない。例えば、ヒートシンク５０を先にモータ３０に組み付けて、ヒートシンク５０が組み付けられたモータ３０に、インバータ回路基板部４０を取り付けてもよい。

１・・インパクトドライバ ２・・ハウジング ４・・ファン
２１・・胴体部 ２１ａ・・空気流入孔 ２１ｂ・・空気排出孔
２２・・ハンドル部 ３０・・モータ ３１・・モータ軸 ３２・・ロータ
３３・・ステータ ３６・・本体部・・ステータコア部
３８・・ステータコア ３９・・コイル ４０・・インバータ回路基板部
４２・・レジスト層 ４４・・回転位置検出素子 ５０・・ヒートシンク
５１・・ベース部 ５１ｂ・・開口部 ５２・・接触部 ５２Ａ・・凸部
７２・・先端工具保持部

Claims (17)

1. ステータコア部を備えたステータと、回転軸と、前記回転軸に固定され前記回転軸の径方向において前記ステータと対向して配置されるロータと、を有するブラシレスモータと、
   前記回転軸が延びる方向において前記ステータの一端側に対向して設けられ、前記対向する面に前記ロータの回転位置を検出する複数の回転位置検出素子が設けられた回路基板と、
   前記対向する面側に接触する放熱部材と、を備え、
   前記放熱部材は、前記回転軸の径方向において、前記回転位置検出素子に対して外側から内側に亘って設けられていることを特徴とする電動工具。
2. 前記放熱部材は、前記回転位置検出素子を露出するための露出部を有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、前記回転軸の径方向において、前記ステータの外郭部よりも内側に設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の電動工具。
4. 前記放熱部材は、ベース部と、前記ベース部から前記回転軸が延びる方向に突出する接触部と、を有し、
   前記ステータコア部は、複数のステータコアと、前記複数のステータコアにそれぞれ巻回される複数のコイルと、を有し、
   前記接触部は、前記複数のコイルに接触することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電動工具。
5. 前記接触部は、前記複数のコイルにそれぞれ接触する複数の凸部を有し、
   前記複数の凸部は、前記回転軸の回転方向において互いに間隔を空けて配置されていることを特徴とする請求項４に記載の電動工具。
6. 前後方向に延びる前記回転軸を有する前記ブラシレスモータを収容する胴体部と、前記胴体部から下方に延出されるハンドル部と、を有するハウジングと、
   前記ブラシレスモータの前方に設けられ、先端工具が保持される先端工具保持部と、
   前記ステータと前記先端工具保持部との間に設けられるファンと、を備え、
   前記前後方向において、後方から、前記回路基板、前記放熱部材、前記ステータ、前記ファン、前記先端工具保持部の順に配置したことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電動工具。
7. 前記回路基板は、金属材料からなるベース基材を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の電動工具。
8. 前記回路基板は、ベース基材上を覆うレジスト層を有し、
   前記放熱部材は、レジスト層に接触することを特徴とする請求項７に記載の電動工具。
9. 前記回転軸に固定されるファンをさらに備え、
   前記ファンは、回転することにより前記ロータと前記ステータとの間に風の流れを発生させるように構成されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電動工具。
10. 空気流入孔と空気排出孔とが形成されたハウジングであって、前記ブラシレスモータと前記回路基板と前記放熱部材と前記ファンとを保持するハウジングをさらに備え、
    前記ファンの回転により発生する風の流れは、前記空気流入孔から前記ロータと前記ステータとの間を通過して、前記空気排出孔から排出されることを特徴とする請求項９に記載の電動工具。
11. 前記放熱部材は、前記回転軸の径方向において、その外周が前記ステータの外郭部より内側に設けられ、
    前記ステータコア部は、複数のステータコアと、前記複数のステータコアにそれぞれ巻回される複数のコイルと、を有し、
    前記放熱部材の外周部には、前記複数のコイルの端部を受け入れるための受入部が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電動工具。
12. ステータコア部を備えたステータと、回転軸と、前記回転軸に固定され前記回転軸の径方向において前記ステータと対向して配置されるロータと、を有するブラシレスモータと、
    前記回転軸が延びる方向において前記ステータの一端側に対向して設けられる回路基板と、
    前記回路基板に接触する放熱部材と、を備え、
    前記放熱部材は、前記回転軸の径方向において、前記ステータの外郭部よりも内側に設けられることを特徴とする電動工具。
13. 前記回路基板は、前記対向する面に前記ロータの回転位置を検出する複数の回転位置検出素子を有し、
    前記放熱部材は、前記回転軸の径方向において、前記回転位置検出素子に対して外側から内側に亘って設けられていることを特徴とする請求項１２に記載の電動工具。
14. 前後方向に延びる前記回転軸を有する前記ブラシレスモータを収容する胴体部と、前記胴体部から下方に延出されるハンドル部と、を有するハウジングと、
    前記ブラシレスモータの前方に設けられ、先端工具が保持される先端工具保持部と、
    前記ステータと前記先端工具保持部との間に設けられるファンと、を備え、
    前記前後方向において、後方から、前記回路基板、前記放熱部材、前記ステータ、前記ファン、前記先端工具保持部の順に配置したことを特徴とする請求項１２または１３に記載の電動工具。
15. ステータコア部を備えたステータと、前後方向に延びる回転軸と、前記回転軸に固定され前記回転軸の径方向において前記ステータと対向して配置されるロータと、を有するブラシレスモータと、
    前記ブラシレスモータを収容する胴体部と、前記胴体部から下方に延出されるハンドル部と、を有するハウジングと、
    前記ブラシレスモータの前方に設けられ、先端工具が保持される先端工具保持部と、
    前記ステータと前記先端工具保持部との間に設けられるファンと、
    前記前後方向において前記ステータの一端側に対向して設けられ、前記対向する面に前記ロータの回転位置を検出する複数の回転位置検出素子が設けられた回路基板と、
    前記対向する面側に接触する放熱部材と、を備え、
    前記前後方向において、後方から、前記回路基板、前記放熱部材、前記ステータ、前記ファン、前記先端工具保持部の順に配置したことを特徴とする電動工具。
16. 前記放熱部材は、前記回転軸の径方向において、前記回転位置検出素子に対して外側から内側に亘って設けられていることを特徴とする請求項１５に記載の電動工具。
17. 前記放熱部材は、前記回転軸の径方向において、前記ステータの外郭部よりも内側に設けられることを特徴とする請求項１５または１６に記載の電動工具。
    

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