JP2019093519A - 電動工具 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱効率の向上を図る。【解決手段】この電動工具１０は、モータ３１を内部に収納するケーシング１２と、モータ３１からの回転駆動力を受けて回転駆動する回転工具と、ケーシング１２内に設置されてモータ３１の回転駆動を制御する回路基板４１と、を備え、回路基板４１の基板面に放熱のためのヒートシンク４２が設置される電動工具１０であって、ヒートシンク４２には、回路基板４１との接触面の周囲に係合部４２ｂが形成されており、回路基板４１の基板面にヒートシンク４２を載置した状態で樹脂ポッティングを行うことで、硬化した樹脂４４が係合部４２ｂに係合して回路基板４１とヒートシンク４２が一体に固定されている。【選択図】図５

Description

本発明は、電動工具に関するものである。

従来から、ハンドグラインダやハンドドリル等のモータを駆動源として用いた電動工具が知られている。この種の電動工具では、モータを内部に収納するケーシングが電動工具の外郭を形成するが、このケーシング内には、モータを駆動制御するための回路基板や、各種の配線コード等が収納設置されている。そして、回路基板には、スイッチング素子等の発熱源となる部材が組み込まれることになるので、回路基板の基板面には、放熱のためのヒートシンクが設置されることがあった。なお、この種の構成を有する電動工具を開示する先行技術文献として、例えば、下記特許文献１が存在している。

国際公開第２０１６／０９８５６４号

しかしながら、上掲した特許文献１に開示される従来の電動工具では、回路基板上に設置されるヒートシンクはネジ等の固定部材によって回路基板への一体化が実施されているため、ケーシング内の空間の一部をネジ等の固定部材が占有してしまい、ケーシング内の空間の有効利用が阻害されていた。特に、ネジ等の固定部材を用いることなく回路基板とヒートシンクとの一体化が実行できれば、ヒートシンクの表面積を増加させて更なる放熱効率の向上を図ることができるが、従来技術にはそのような放熱効率を向上させることのできる技術は見当たらない。

本発明は、上述した従来技術に存在する課題に鑑みて成されたものであって、その目的は、従来技術のようなネジ等の固定部材を用いることなく、回路基板とヒートシンクとの一体化を実行することで、放熱効率の向上を図った電動工具を提供することにある。

以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照番号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

本発明に係る電動工具（１０）は、モータ（３１）を内部に収納するケーシング（１２）と、前記モータ（３１）からの回転駆動力を受けて回転駆動する回転工具と、前記ケーシング（１２）内に設置されて前記モータ（３１）の回転駆動を制御する回路基板（４１）と、を備え、前記回路基板（４１）の基板面に放熱のためのヒートシンク（４２）が設置される電動工具（１０）であって、前記ヒートシンク（４２）には、前記回路基板（４１）との接触面の周囲に係合部（４２ｂ）が形成されており、前記回路基板（４１）の基板面に前記ヒートシンク（４２）を載置した状態で樹脂ポッティングを行うことで、硬化した樹脂（４４）が前記係合部（４２ｂ）に係合して前記回路基板（４１）と前記ヒートシンク（４２）が一体に固定されていることを特徴とするものである。

また、本発明に係る電動工具（１０）において、前記係合部（４２ｂ）は、前記ヒートシンク（４２）における前記回路基板（４１）との接触面の周囲に突出した係合凸部（４２ｂ）として構成することができる。

また、本発明に係る電動工具（１０）において、前記係合部（４２ｂ）は、前記ヒートシンク（４２）における前記回路基板（４１）との接触面の周囲に穿設された係合凹部として構成することができる。

さらに、本発明に係る電動工具（１０）において、前記ヒートシンク（４２）には、複数の放熱フィン（４２ａ）が形成されており、前記複数の放熱フィン（４２ａ）は、前記回路基板（４１）に直交する方向に立設して設けられるとともに、前記複数の放熱フィン（４２ａ）が複数種類の高さを有して形成されていることとすることができる。

本発明によれば、ネジ等の固定部材を用いることなく回路基板とヒートシンクとの一体化を行うことで、ケーシング内の空間の有効利用が可能となり、放熱効率の向上を図った電動工具を提供することができる。

本実施形態に係る手持ち式電動工具の上面外観図である。 図１におけるＡ−Ａ断面を示す縦断面図である。 図２におけるＢ−Ｂ断面を示す横断面図である。 図２におけるＣ−Ｃ断面を示す縦断面図である。 本実施形態に係る回路基板の具体的構成を示す図であり、図中の分図（ａ）が正面視を示し、分図（ｂ）が側面視を示し、分図（ｃ）が底面視を示している。 図５中のＤ−Ｄ断面を示す断面図である。 図６中の符号Ｆ矢視を示す拡大図である。 図５中のＥ−Ｅ断面を示す断面図である。 図８中の符号Ｇ矢視を示す拡大図である。

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

まず、図１〜図４を用いて、本実施形態に係る電動工具である手持ち式電動工具１０の基本構成を説明する。ここで、図１は、本実施形態に係る手持ち式電動工具の上面外観図であり、図２は、図１におけるＡ−Ａ断面を示す縦断面図である。また、図３は、図２におけるＢ−Ｂ断面を示す横断面図であり、図４は、図２におけるＣ−Ｃ断面を示す縦断面図である。

図１〜図３にて示すように、本実施形態に係る手持ち式電動工具１０は、手持ち式の携帯用グラインダとして構成されるものであり、操作者が片手で持つことができるように略円筒状に形成されたハウジング１１を備えるとともに、研削作業を行うための回転工具である円盤状の砥石（不図示）を設置可能に構成されている。

ハウジング１１は、駆動源となるモータ３１を内部に収納するケーシングとしてのモータケース１２と、モータ３１からの回転駆動力を受けてこの回転駆動力を不図示の砥石に伝達するための複数の歯車群等からなる駆動力伝達手段を収納するギアケース１３とによって構成されている。

モータケース１２は、樹脂又はアルミニウム合金などの金属製の部材によって構成されており、このモータケース１２におけるモータ収納部分の外周箇所が、操作者から把持を受ける把持部として構成される。モータケース１２の外郭形状は、操作者が把持し易いように略円筒状に形成されており、その表面には、滑り止めのための凹凸形状１２ａが形成されている。また、モータケース１２の後方側（図１における紙面下側）には、モータ３１に対して電力を供給するためのバッテリパック１４を設置可能となっている。ただし、本発明に係る電動工具については、図１〜図３で示すバッテリパック１４に代えて、電力コードによって外部電源からの電力をモータ３１に対して供給する形態を採用することも可能である。

モータケース１２の前方側（図１における紙面上側）に連結されるギアケース１３は、例えばアルミニウム合金などの金属製の部材により構成されている。そして、このギアケース１３の下部には、研削作業を行うこととなる回転工具としての不図示の砥石が配置されており、不図示の砥石の背面側には、操作者に対して切粉などが飛散しないようにするために、安全カバーを設置することも可能である。

手持ち式電動工具１０の内部構造を描いた図２および図３にて示されるように、モータケース１２の内部には不図示の砥石を駆動するための駆動源となるモータ３１が収納されており、このモータ３１は、モータ軸３２の軸心が略円筒状のモータケース１２の軸心と略重畳するように配置されている。また、モータ軸３２の前端部３２ａはモータケース１２内からギアケース１３内へと突出し、モータケース１２とギアケース１３とで挟まれた位置で固定された前部ベアリング１７に支持されている。一方、モータ軸３２の後端部３２ｂは、モータケース１２の後部において後部ベアリング１８に支持されている。したがって、モータ軸３２は、前後部のベアリング１７，１８により両端部３２ａ，３２ｂを支持されることで、高速回転できるように構成されている。

モータ軸３２の前端部３２ａの側には、モータケース１２内に収まるように冷却ファン１９が設置されている。冷却ファン１９は、モータケース１２内に配置されることで、モータケース１２の内部に冷却風を通す役割を果たしている。したがって、モータ軸３２と共に冷却ファン１９が回転すると、外気がモータケース１２内に取り込まれ、モータケース１２内の隙間を通ってモータ３１等を冷却した後、機外に排出される。

ギアケース１３内には、モータ軸３２の前端部３２ａに固定される小傘歯車２３と、この小傘歯車２３に噛み合う大傘歯車２４が収納されている。大傘歯車２４は、ギアケース１３内にベアリング２５，２６を介してモータ軸３２の軸線方向に対して直交する方向で支持された駆動軸２７に固定されており、この駆動軸２７がギアケース１３の外方に突出し、この突出箇所に対して不図示の砥石を着脱自在に固定することが可能となっている。これら小傘歯車２３、大傘歯車２４、駆動軸２７等の部材が駆動力伝達手段として機能することにより、モータ３１が回転すると、この回転駆動力がモータ軸３２から小傘歯車２３、大傘歯車２４へと伝達され、最終的に駆動軸２７を介して不図示の砥石が回転することになり、被加工対象物に対する研削加工が実行可能となる。

また、モータケース１２の上方前端部には、スイッチボタン２８が設置されており、操作者がスイッチボタン２８を切り替え操作することによって、モータ３１が回転又は停止し、手持ち式電動工具１０の操作を行うことが可能となっている。

さらに、モータケース１２の内部後方位置には、モータ３１の回転駆動を制御するための回路基板４１が収納設置されている。本実施形態に係る回路基板４１には、当該回路基板４１の基板面に対して放熱のためのヒートシンク４２が設置されている。図４に示すように、回路基板４１の基板面には、発熱源となるスイッチング素子４１ａ等の部材が設置されている。ヒートシンク４２は、これら発熱源となるスイッチング素子４１ａ等の部材を回路基板４１と挟み込んだ状態で設置されている。また、ヒートシンク４２は、当該ヒートシンク４２の表面積を大きくするために設けられた放熱フィン４２ａを複数備えているので、この複数の放熱フィン４２ａの作用によって、スイッチング素子４１ａ等の部材からの熱を放熱できるように構成されている。

以上のような基本構成を備えることで、本実施形態に係る手持ち式電動工具１０は、操作者がモータケース１２を片手で把持し、手の指でスイッチボタン２８をＯＮにすると、モータ３１が回転し、モータ軸３２から小傘歯車２３、大傘歯車２４へと動力が伝達され、不図示の砥石が回転する。これにより、被加工対象物に対して研削加工を行うことができる。このとき、モータ軸３２の回転と同時に冷却ファン１９が回転するので、外気がモータケース１２内に取り込まれる。この外気が、モータケース１２の内壁面とモータ３１との間などの隙間を通ってモータ３１やヒートシンク４２などの発熱源を冷却した後、モータケース１２内を通り抜けて機外に排出されるので、安全・安定した手持ち式電動工具１０の動作が実現されている。研削作業が終了し、操作者がスイッチボタン２８をＯＦＦにすると、モータ３１が停止し、不図示の砥石が回転を停止する。

以上、本実施形態に係る手持ち式電動工具１０の基本構成について説明したが、本実施形態に係る手持ち式電動工具１０は、さらなる有意な特徴を有している。そこで次に、図５〜図９を用いて、本実施形態に係る手持ち式電動工具１０の構成をさらに説明する。

ここで、図５は、本実施形態に係る回路基板の具体的構成を示す図であり、図中の分図（ａ）が正面視を示し、分図（ｂ）が側面視を示し、分図（ｃ）が底面視を示している。また、図６は、図５中のＤ−Ｄ断面を示す断面図であり、図７は、図６中の符号Ｆ矢視を示す拡大図である。さらに、図８は、図５中のＥ−Ｅ断面を示す断面図であり、図９は、図８中の符号Ｇ矢視を示す拡大図である。

まず、本実施形態における回路基板４１とヒートシンク４２の取付構成を説明すると、図６においてより詳細に示されるように、本実施形態では、回路基板４１の基板面上に複数のスイッチング素子４１ａが配置されており、この複数のスイッチング素子４１ａを挟み込む形で回路基板４１の基板面上に対してヒートシンク４２が配置されている。また、回路基板４１は、箱型形状をした樹脂ケース４３に収納された状態で樹脂ポッティングを実施されることにより、箱型形状をした樹脂ケース４３の内部において硬化した樹脂４４により、固定設置が行われている。

ここで、図６〜図９で示されるように、本実施形態に係るヒートシンク４２には、回路基板４１との接触面の周囲に係合部（４２ｂ）が形成されており、より具体的には、回路基板４１との接触面の周囲に対して突出した係合凸部４２ｂが形成されている。そして、このヒートシンク４２に形成された係合凸部４２ｂについては、回路基板４１の基板面にヒートシンク４２を載置した状態で樹脂ポッティングが行われることで、硬化した樹脂４４が係合凸部４２ｂを取り囲み、硬化した樹脂４４と係合凸部４２ｂとが係合するように構成されている。このような樹脂ポッティングを実施することで、回路基板４１とヒートシンク４２との一体的な固定状態が実現されている。本実施形態のような樹脂ポッティングとヒートシンク４２に形成された係合凸部４２ｂとを用いた固定手段の採用によって、ネジ等の固定部材を用いることなく回路基板４１とヒートシンク４２との一体化を行うことができるので、ケーシング１２内の空間の有効利用が可能となり、放熱効率の向上を図った手持ち式電動工具１０を提供することが可能となる。

なお、図６〜図９で例示した実施形態では、ヒートシンク４２に形成された回路基板４１との接触面の周囲に形成された係合部が、回路基板４１との接触面の周囲に対して突出した係合凸部４２ｂとして構成される場合を説明したが、本発明に係る係合部は、樹脂ポッティングによって硬化した樹脂４４が係合部に係合することで回路基板４１とヒートシンク４２とが一体的に固定できるものであればどのような形態を採用してもよい。例えば、ヒートシンク４２における回路基板４１との接触面の周囲に係合凹部を穿設し、この係合凹部の凹形状に入り込んだポッティング樹脂が硬化することで、回路基板４１とヒートシンク４２が一体的に固定される形態を採用することができる。

また、図６〜図９で例示した実施形態に係るヒートシンク４２には、複数の放熱フィン４２ａが形成されており、これら複数の放熱フィン４２ａは、高さの異なる形状が採用されていた。また、本実施形態に係るヒートシンク４２は、図２で示すように、これら複数の放熱フィン４２ａは、回路基板４１に直交する方向に立設して設けられるとともに、複数の放熱フィン４２ａが複数種類の高さを有して形成されていた。このように、ヒートシンク４２に形成される放熱フィン４２ａの形状を、複数種類の高さを有して形成されるものとすることで、ケーシング１２の内部形状や、ケーシング１２内に収納設置されている各種の配線コード等を避けることができ、ケーシング１２内の空間の有効利用が実現することとなる。かかる構成の採用によって、より効率的な放熱を実施することのできる手持ち式電動工具１０を実現することが可能となる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。

例えば、上述した実施形態では、本発明に係る電動工具が手持ち式の携帯用グラインダとして構成される場合を例示して説明したが、本発明に係る電動工具は、上述した手持ち式電動工具１０としての形態に限られるものではなく、ハンドドリルや丸鋸などといった、あらゆる形態の電動工具に対して適用可能である。

その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０ 手持ち式電動工具、１１ ハウジング、１２ ケーシング、１２ａ 凹凸形状、１３ ギアケース、１４ バッテリパック、１７ 前部ベアリング、１８ 後部ベアリング、１９ 冷却ファン、２３ 小傘歯車、２４ 大傘歯車、２５，２６ ベアリング、２７ 駆動軸、２８ スイッチボタン、３１ モータ、３２ モータ軸、３２ａ 前端部、３２ｂ 後端部、４１ 回路基板、４１ａ スイッチング素子、４２ ヒートシンク、４２ａ 放熱フィン、４２ｂ 係合凸部、４３ 樹脂ケース、４４ 硬化した樹脂。

Claims (4)

1. モータを内部に収納するケーシングと、
   前記モータからの回転駆動力を受けて回転駆動する回転工具と、
   前記ケーシング内に設置されて前記モータの回転駆動を制御する回路基板と、
   を備え、前記回路基板の基板面に放熱のためのヒートシンクが設置される電動工具であって、
   前記ヒートシンクには、前記回路基板との接触面の周囲に係合部が形成されており、
   前記回路基板の基板面に前記ヒートシンクを載置した状態で樹脂ポッティングを行うことで、硬化した樹脂が前記係合部に係合して前記回路基板と前記ヒートシンクが一体に固定されていることを特徴とする電動工具。
2. 請求項１に記載の電動工具において、
   前記係合部は、前記ヒートシンクにおける前記回路基板との接触面の周囲に突出した係合凸部として構成されることを特徴とする電動工具。
3. 請求項１に記載の電動工具において、
   前記係合部は、前記ヒートシンクにおける前記回路基板との接触面の周囲に穿設された係合凹部として構成されることを特徴とする電動工具。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動工具において、
   前記ヒートシンクには、複数の放熱フィンが形成されており、
   前記複数の放熱フィンは、前記回路基板に直交する方向に立設して設けられるとともに、
   前記複数の放熱フィンが複数種類の高さを有して形成されていることを特徴とする電動工具。

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