JP2018187702A - 電動工具 - Google Patents

Abstract

【課題】電動工具本体と電池パックとの電気的接続部の効果的な冷却を図る。【解決手段】モータと、これを収容する本体ハウジング２０と、ハウジング２０内に収容され、モータによって回転するファン４５と、モータを制御するコントローラ４７とを有する電動工具本体２と、ハウジング２０のモータ収容部の側方に配置されて、モータに電力を供給する電池パック５０とを備え、ファン４５の回転によって発生する冷却風が、モータを冷却した後に電動工具本体２と電池パック５０との電気的接続部を冷却する構成となっている。【選択図】図１

Description

本発明は、電動工具本体に電池パックを着脱自在に装着可能な構成を有する電動工具に関する。

一般に、電動モータを内蔵した電動工具本体に対して電池パックを着脱自在とし、作業時に電池パックを装着して使用する電動工具が知られている。電動工具の高出力化によって電池パックからモータまでの端子、配線に流れる電流が大きくなり、電動工具本体と電池パックとの電気的接続部の発熱も問題になっている。

特開２０１６−１７９５３６号公報

本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、電動工具本体と電池パックとの電気的接続部の冷却を図ることが可能な電動工具を提供することにある。

本発明のある態様は電動工具である。この電動工具は、モータと、前記モータを収容するハウジングと、前記ハウジング内に収容され、前記モータによって回転するファンと、前記モータを制御するコントローラとを有する電動工具本体と、
前記ハウジングのモータ収容部の側方に配置されて、前記モータに電力を供給する電池パックと、を備え、
前記ファンの回転によって発生する冷却風が、前記モータを冷却した後に前記電動工具本体と電池パックとの電気的接続部を冷却することを特徴とする。

前記冷却風は、前記ハウジングの内側に位置する前記電気的接続部の部分を冷却する第１の冷却風と、前記ハウジングの外側に位置する前記電気的接続部の部分を冷却する第２の冷却風とに分流するとよい。

前記ファンの側方に前記コントローラ及び前記電気的接続部が順次配列され、前記ファンから送出された前記冷却風が前記コントローラ、前記電気的接続部の順に通過するとよい。

前記モータにより回転駆動される丸鋸刃をさらに備え、前記電池パックと前記丸鋸刃のカバーとの間に前記冷却風を通過させるとよい。

前記電池パックの側面に沿って前記ハウジング側の壁部があり、前記電池パックと前記壁部の間に前記冷却風を通過させるとよい。

前記電動工具本体に前記電池パックを装着した前記電動工具の重心位置の鉛直線上に前記コントローラを配置するとよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、電動工具本体と電池パックとの電気的接続部の効果的な冷却を図ることが可能である。

本発明の実施の形態に係る電動工具の一部を断面とした側面図。 図１の主要部を拡大して示す部分断面図。 前記電動工具の一部を断面とした平面図。 前記電動工具内の冷却風を図示した平面図。 前記電動工具であって、大型電池パック装着時の背面図。 同じく小型電池パック装着時の背面図。 電池パックの斜視図。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

図１乃至図６を用いて本発明に係る電動工具の実施の形態を説明する。電動工具１はコードレスタイプの携帯用切断機（携帯丸鋸）であり、ベース１０と、ベース１０に取り付けられた本体ハウジング２０と、本体ハウジング２０内に収容されたモータ４０（ブラシレスモータ）等を含む電動工具本体２と、電動工具本体２に対して着脱可能に装着される電池パック５０とを備え、電池パック５０からの供給電力で動作する。電池パック５０には、着脱操作部５０ａと、着脱操作部５０ａによって動作する係止爪５０ｂが設けられ、係止爪５０ｂが本体ハウジング２０に設けられる不図示の受け部と係合することで電池パック５０が本体ハウジング２０に固定される。本体ハウジング２０内にはモータ４０によって回転するファン４５、モータ４０を制御するコントローラ４７等が収容されている。ベース１０は、例えばアルミ等の金属製の略長方形の板材である。ベース１０の長手方向は、切断方向と一致する。ベース１０の底面は、被削材との摺動面である。本体ハウジング２０は、ベース１０に前後２箇所で連結され、ベース１０に対して上下方向に回動可能かつ左右少なくとも一方に傾動可能である。なお、図１に電動工具１の前後方向及び上下方向を定義し、図３に前後、左右方向を定義する。

本体ハウジング２０は、例えば樹脂製であって、ソーカバー２２と、ハンドル２５と、モータハウジング（モータ収容部）３０とを有する。ハンドル２５には、使用者がモータ４０の駆動、停止を切り替えるためのトリガスイッチ２５ａが設けられる。図５及び図６に示すように、ソーカバー２２は丸鋸刃２１の略上半分を覆うものである。セーフティーカバー２３はベース１０の下方に突出する丸鋸刃２１下側を覆うものであり、ソーカバー２２内において丸鋸刃２１の駆動軸２４と同軸上で回動可能に保持され、ソーカバー２２内に収納可能に設けられる。図１では丸鋸刃２１の図示は省略されている。モータハウジング３０には、モータ４０及びインバータ回路基板３３が収容されている。インバータ回路基板３３は、モータ４０の背後（モータ出力軸４０ａの延出方向の反対側）に位置し、ＦＥＴやＩＧＢＴ等のスイッチング素子３４を複数搭載する。

図７に示すように、電池パック５０は電池ハウジング５１の内部に複数の電池セル（図示省略）を収容したものであり、電池パック５０の取付方向と平行なスリット孔５２が電池ハウジング５１の上面側に形成され、スリット孔５２に図２に示す端子電極５５（電池パック５０側の電気的接続部）が臨む構成となっている。

電動工具本体２側において、本体ハウジング２０のモータハウジング３０の側方（電動工具本体２の後方）となる位置に、電池パック５０を装着する凹部を成す電池パック装着部６０が設けられており（形成されており）、電池パック装着部６０に電池パック５０が後方から前方に向かって（モータハウジング３０に近づくように）スライド装着される。このとき、図２に示すように、電池パック装着部６０の天井面に設けられた電池接続用端子部品６１の端子電極６２（電動工具本体２側の電気的接続部）を、電池パック５０に設けられた端子電極５５（電池パック５０側の電気的接続部）が挟持し、両者の電気的接続が行われる。

なお、モータハウジング３０の側方とは、モータ４０の径方向（出力軸４０ａと垂直な方向）においてモータハウジング３０の外側であることを意味する。モータハウジング３０と電池パック５０は、互いに隣り合う（近傍に位置する）。本体ハウジング２０は、装着した電池パック５０の上側かつ右方となる位置に、制御回路基板を含むコントローラ４７を収容する。コントローラ４７は、インバータ回路基板３３に搭載されたスイッチング素子３４のオンオフ制御（例えばＰＷＭ制御）によりモータ４０の駆動を制御する。コントローラ４７の上側には操作パネル４８が一体化され、操作パネル４８は本体ハウジング２０のハンドル２５に対向する上面位置に露出している。トリガスイッチ２５ａがオンになると、コントローラ４７の制御によりモータ４０が駆動される。モータ４０の出力軸４０ａの回転は、減速機構によって減速されて丸鋸刃２１を取り付けた（固着した）駆動軸に伝達される。

以下、電動工具１における冷却構造を説明する。モータ４０の出力軸４０ａには、ファン４５が固着され、モータ４０で回転駆動される。ファン４５は、遠心ファンである。図３のようにファン４５とモータ４０間には、モータハウジング３０のファンガイド部７０が介在しており、ファンガイド部７０は通気口７１を有している。モータハウジング３０はモータ４０の背後（左方）に形成された吸気口となる風窓３１ａを有する。ファン４５が回転することで、風窓３１ａから吸入された外気は冷却風としてモータ４０内部を通過し、通気口７１を通ってファン４５に至る。

図２に示すように、モータハウジング３０のファン４５外周を囲むファンガイド部７５は上面部分に通気口７６を有する。また、通気口７６の前縁から上方方向に立ち上がる仕切り壁部７７が本体ハウジング２０内に形成されている。さらに、図１のように本体ハウジング２０のハンドル２５の後方に排気口となる風窓３１ｂが設けられている。ファン４５が回転することで、モータハウジング３０から通気口７６を通った冷却風は、壁部７７によって進行方向が制限されることで本体ハウジング２０の後方に向かい、コントローラ４７に沿って流れてこれを冷却し、さらに電池接続用端子部品６１（本体ハウジング２０内側部分）を冷却して風窓３１ｂから排気される（冷却風Ｗ１）。

また、電池パック装着部６０の天井面の段差部分に風窓３１ｃが設けられており、コントローラ４７に沿った冷却風の一部は風窓３１ｃから本体ハウジング２０外の電池パック５０に向かって排出され、電池パック装着部６０の天井面と電池パック５０との隙間を通過し（冷却風Ｗ２）、図７の電池パック５０上面のスリット孔５２内で相互に接続している端子電極５５と電池接続用端子部品６１の端子電極６２とを冷却する。このとき、風窓３１ｃから排出される冷却風の方向は、スリット孔５２の延在方向に沿うように排出されるので、スリット孔５２内の端子を効果的に冷却できる。

図５は電動工具本体２側の電池パック装着部６０の内法寸法に合致した外形寸法の電池パック５０を装着した場合の背面図、図６は電池パック装着部６０の内法寸法よりも幅方向寸法が小さい小型電池パック５０を装着した場合の背面図である。コントローラ４７を本体ハウジング２０内における電池パック５０の上方位置に配置することで、幅方向の大きな電池パックに対応可能な電池パック装着部６０を構成できる。しかも、電動工具本体２に電池パック５０を装着した状態の電動工具１の重心Ｇを通過する鉛直線上に、コントローラ４７を配置し（ハンドル２５の真下位置とし）、電池パック５０の幅方向寸法にかかわらず電池パック５０の電池パック装着部６０に対する重心位置を同じにすることで、電動工具本体２に電池パック５０を装着した状態における電動工具１の重心位置の変化をハンドル２５の幅内の空間内にとどめることが可能である。

また、図６の場合には、電池パック装着部６０の電池パック５０側面に沿う（対面する）側壁部６５と、小型電池パック５０との間に隙間Ｓが生じるから、ここにも風窓３１ｃを通過した前記冷却風Ｗ２を流すことで、電池パック５０の発熱抑制も可能となる。

本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。

(1) 電動工具本体２と電池パック２との電気的接続部（電池接続用端子部品６１及び端子電極５５）の効果的な冷却が可能である。すなわち、ファン４５の回転によって発生する冷却風は、モータ４０を冷却した後で、本体ハウジング２０の内側に位置する電池接続用端子部品６１の上側部分を冷却する第１の冷却風（Ｗ１）と、本体ハウジング２０の外側に位置する電池接続用端子部品６１の下側部分及び端子電極５５を冷却する第２の冷却風（Ｗ２）とに分岐して流れることで、良好な冷却効果を得ることができる。さらに電池パック側の端子電極５５を冷やすことで電池パック５０の冷却にも寄与できる。

(2) 図２等に示すように、ファン４５の側方にコントローラ４７及び前記電気的接続部が順次配列され、ファン４５から送出された冷却風がコントローラ４７、前記電気的接続部の順に通過するため、コントローラ４７の冷却も併せて行うことができる。

(3) 電池パック５０の側面に沿って本体ハウジング側の側壁部６５があり、電池パック５０と側壁部６５の間に冷却風を通過させることで、電池パック５０の冷却も可能である。

(4) 電動工具本体２に電池パック５０を装着した状態の電動工具１の重心Ｇを通過する鉛直線上にコントローラ４７を配置したことで、装着する電池パック５０の種類に伴う電動工具１の重心位置の変化を抑制できる。

(5) 前後方向で、電池パック５０から上方へ突出する着脱操作部５０ａと、モータハウジング３０の上部に設けた通気口７６とに挟まれた空間をコントローラ４７の配置空間及び冷却風路として利用することで、無駄な空間を省略して電動工具本体２の小型化を図ることができる。さらに、コントローラ４７をモータハウジング３０の後方壁面（後端部）と、電池パック５０の前端部のどちらとも上下方向に重なるように配置したので、コントローラ４７を効率良く本体ハウジング２０内に収容でき、電動工具本体２の小型化を図ることができる。

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。

上記実施の形態では、電動工具本体側の電池パック装着部６０が側壁部６５を有するものとしたが、側壁部６５は省略可能であり、側壁部が存在しないときは、電池パック５０と丸鋸刃のカバー（つまりソーカバー２２）との間に冷却風Ｗ２を通過させる構成としてもよい。

上記実施の形態では、ハンドル２５の後方に排気用の風窓３１ｂを設けることで前後方向に移動する冷却風（空気）を円滑に排気するように構成したが、風窓３１ｂの位置はハンドル２５を握った際に塞がれないような位置であれば良い。

１ 電動工具、２ 電動工具本体、１０ ベース、２０ 本体ハウジング、２１ 丸鋸刃、２２ ソーカバー、２５ ハンドル、２５ａ トリガスイッチ、３０ モータハウジング（モータ収容部）、３１ａ〜３１ｃ 風窓、４０ モータ（ブラシレスモータ）、４５ ファン、４７ コントローラ、５０ 電池パック、５１ 電池ハウジング、５２ スリット孔、５５ 端子電極、６０ 電池パック装着部、６１ 電池接続用端子部品、６２ 端子電極、６５ 側壁部。

Claims (6)

1. モータと、前記モータを収容するハウジングと、前記ハウジング内に収容され、前記モータによって回転するファンと、前記モータを制御するコントローラとを有する電動工具本体と、
   前記ハウジングのモータ収容部の側方に配置されて、前記モータに電力を供給する電池パックと、を備え、
   前記ファンの回転によって発生する冷却風が、前記モータを冷却した後に前記電動工具本体と電池パックとの電気的接続部を冷却することを特徴とする電動工具。
2. 前記冷却風は、前記ハウジングの内側に位置する前記電気的接続部の部分を冷却する第１の冷却風と、前記ハウジングの外側に位置する前記電気的接続部の部分を冷却する第２の冷却風とに分流することを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
3. 前記ファンの側方に前記コントローラ及び前記電気的接続部が順次配列され、前記ファンから送出された前記冷却風が前記コントローラ、前記電気的接続部の順に通過す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. 前記モータにより回転駆動される丸鋸刃をさらに備え、
   前記電池パックと前記丸鋸刃のカバーとの間に前記冷却風を通過させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電動工具。
5. 前記電池パックの側面に沿って前記ハウジング側の壁部があり、前記電池パックと前記壁部の間に前記冷却風を通過させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電動工具。
6. 前記電動工具本体に前記電池パックを装着した請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電動工具の重心位置の鉛直線上に前記コントローラを配置したことを特徴とする電動工具。

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