JP4986258B2 - Electric tool - Google Patents
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Description
本発明は、ブラシレスモータを使用する電動工具に関し、特に、モータハウジング部に収容されるブラシレスモータに対する冷却効果および防塵効果を向上させた電動工具の構造に関する。 The present invention relates to an electric tool using a brushless motor, and more particularly to a structure of an electric tool with improved cooling effect and dustproof effect for a brushless motor housed in a motor housing portion.
一般に、ブラシレスモータ(DCモータ)は、小形化が可能であり、回転軸に取り付けられるロータに対しブラシおよび整流子を用いた電気的接続が不要となるので、高寿命が可能である。しかし、ブラシレスモータを駆動すると、比較的大きな電力損失が熱となって発生し、熱の影響によりモータの高出力化や正常な動作が阻害される場合がある。電力損失の大部分は、ステータコイルに電流が流れることにより生じる銅損と、磁束密度の変化によってステータコア材に生じる鉄損であり、特に、ステータ部の損失が大きな発熱源となる。このため、従来のブラシレスモータにおいて、種々のステータに対する冷却構造が提案されている。例えば、従来のステータの冷却構造としては、下記特許文献1に開示されているように、モータハウジング内に外気を吸入する開口部と、ハウジング内の冷却風をハウジングの外へ排気する開口部とを、ステータを挟んで回転軸方向にお互いを離間してハウジングに設け、ロータに一体的に取り付けたファンによってハウジング内に空気を導入し、特に、ステータコイルの間に冷却風を流動することにより、ステータコイル部を直接冷却する構造が提案されている。
In general, a brushless motor (DC motor) can be miniaturized, and electrical connection using a brush and a commutator is not required for a rotor attached to a rotating shaft, so that a long life is possible. However, when a brushless motor is driven, a relatively large power loss occurs as heat, and the high output of the motor and normal operation may be hindered by the influence of heat. Most of the power loss is a copper loss caused by a current flowing through the stator coil and an iron loss caused in the stator core material due to a change in magnetic flux density. In particular, the loss of the stator portion is a large heat source. For this reason, cooling structures for various stators have been proposed in conventional brushless motors. For example, as a conventional stator cooling structure, as disclosed in
さらに、ブラシレスモータにおいて、インバータ回路基板(モータ駆動回路基板)のスイッチング素子を構成する出力トランジスタは、ステータコイルに大電流の駆動信号を供給することから発熱量が多くなり、冷却対策が要求される。インバータ回路基板の冷却構造としては、従来、下記特許文献2に開示されているように、モータハウジング内の冷却気体の流路上にモータのステータ部と共にインバータ回路基板を配置した構造が提案されている。
Further, in the brushless motor, the output transistor that constitutes the switching element of the inverter circuit board (motor drive circuit board) supplies a large current drive signal to the stator coil, so the amount of heat generation increases and cooling measures are required. . As a cooling structure for an inverter circuit board, a structure in which an inverter circuit board is arranged together with a stator portion of a motor on a cooling gas flow path in a motor housing has been proposed as disclosed in
ブラシレスモータは、モータのロータに対しブラシおよび整流子を用いた電気的接続が不要となるので、高寿命化が可能であると共に、モータ内部への塵埃の侵入を防止することが可能な防塵構造を達成し易い。このため、ブラシレスモータは、直流電源を用いる携帯用電動工具の駆動源として好適であると考えられる。 The brushless motor eliminates the need for electrical connection using a brush and commutator to the rotor of the motor, so that it can have a long service life and can prevent dust from entering the motor. Easy to achieve. For this reason, it is thought that a brushless motor is suitable as a drive source of a portable electric tool using a DC power source.
本願発明者は、ブラシレスモータをインパクトドライバ等の携帯用電動工具の駆動源への適用を検討したところ、木粉や金属粉の混在した空気の作業環境下で使用される電動工具にあっては、モータのステータとロータ間のエアギャップ等に鉄粉や木粉が詰まり、モータにロック現象が起きてしまい、その結果、コイルに過大な電流が流れてコイル焼損等の故障の発生原因となるために、防塵対策が要求された。 The inventor of the present application has studied the application of a brushless motor to a drive source of a portable electric tool such as an impact driver. In an electric tool used in an air working environment in which wood powder or metal powder is mixed, The air gap between the stator and rotor of the motor is clogged with iron powder or wood powder, causing a lock phenomenon in the motor. As a result, an excessive current flows through the coil, causing failure such as coil burning. Therefore, dust-proof measures were required.
モータ内への粉塵の侵入を防止する簡単な防塵構造としては、モータのハウジング全体を密閉構造とすることが考えられる。しかし、単にモータ全体を密閉構造にするだけでは、必然的に冷却風が流れない構造になるので、冷却効果が損なわれてしまい、通常運転時でも巻線の温度が異常に上昇し、コイル焼損等の故障の原因となる問題が生ずる。 As a simple dust-proof structure that prevents dust from entering the motor, it is conceivable that the entire motor housing is sealed. However, if the entire motor is simply sealed, the cooling air will inevitably flow, so the cooling effect will be impaired, and the winding temperature will rise abnormally even during normal operation, resulting in coil burnout. Problems that cause failures such as the above occur.
さらに、ブラシレスモータを密閉型防塵構造とする場合、ブラシレスモータのステータコイルに外部から電源または制御信号を供給するための配線構造も考慮する必要がある。 Further, when the brushless motor has a sealed dustproof structure, it is necessary to consider a wiring structure for supplying power or a control signal from the outside to the stator coil of the brushless motor.
従って、本発明の主目的は、粉塵を吸い込まないためのモータ部の防塵構造を具備すると共に、冷却効果の優れた冷却構造を具備するブラシレスモータを駆動源とする電動工具を提供することにある。 Accordingly, a main object of the present invention is to provide an electric tool having a brushless motor having a cooling structure having a cooling structure having an excellent cooling effect as well as a dust-proof structure of a motor unit for preventing dust from being sucked. .
本発明の他の目的は、ブラシレスモータの密閉型防塵構造において、ブラシレスモータのステータコイルに駆動電源を供給するための配線構造を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a wiring structure for supplying drive power to a stator coil of a brushless motor in a sealed dustproof structure of a brushless motor.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの特徴を説明すれば、次のとおりである。 Of the inventions disclosed in the present application, typical features will be described as follows.
本発明の一つの特徴は、吸気口が設けられたハウジング部と、ステータコイルが巻回され回転軸方向に延びる外周部及び内周部を有する略円筒状のステータと、該ステータの内部に略同心状に配置されたロータと、を有し、前記ハウジング部に収容されるブラシレスモータと、該ブラシレスモータの前記ステータコイルに接続される基板と、前記ハウジング部に収容され、前記回転軸に装着される冷却ファンと、を備えた電動工具において、前記ブラシレスモータは、前記ステータに設けられ前記ステータと前記ステータコイルとを絶縁し、前記ステータの端部より前記回転軸方向に突出する突出部を有する絶縁部材を備え、前記基板は、前記吸気口側の前記ステータの端部を覆うように前記絶縁部材の前記突出部に固定されていることにある。 One feature of the present invention is that a housing portion provided with an air inlet, a substantially cylindrical stator having an outer peripheral portion and an inner peripheral portion around which a stator coil is wound and extending in the rotation axis direction, and an inner portion of the stator. A brushless motor housed in the housing part, a substrate connected to the stator coil of the brushless motor, and a housing part housed in the housing and mounted on the rotating shaft The brushless motor includes a protrusion provided in the stator to insulate the stator and the stator coil, and projecting from the end of the stator in the rotation axis direction. comprising an insulating member having the substrate is near that is fixed to the projecting portion of the insulating member so as to cover an end portion of the stator of the intake port side .
本発明の他の特徴は、前記吸気口から前記ハウジング部内に吸入された冷却用気体を、前記ハウジング部の外へ排出する排出口を備え、該排出口は、前記吸気口と離間して、前記ハウジング部に形成されたことにある。 Another feature of the present invention includes a discharge port for discharging the cooling gas sucked into the housing portion from the intake port to the outside of the housing portion, and the discharge port is separated from the intake port, It is formed in the housing part .
本発明の他の特徴は、前記ブラシレスモータの前記ステータコイルに電流を通電する複数のスイッチング素子を備えたインバータ回路基板を備え、該インバータ回路基板と前記基板とを別々に設けたことにある。 Another feature of the present invention resides in that an inverter circuit board including a plurality of switching elements for supplying current to the stator coil of the brushless motor is provided, and the inverter circuit board and the board are provided separately .
本発明の他の特徴は、前記基板は、前記ブラシレスモータの前記ステータコイルに電流を通電する複数のスイッチング素子を備えたインバータ回路基板からなり、該インバータ回路基板は、前記吸気口から前記ハウジング部内に吸入された冷却用気体の流通路中に配置されることにある。Another feature of the present invention is that the substrate includes an inverter circuit substrate including a plurality of switching elements for supplying current to the stator coil of the brushless motor, and the inverter circuit substrate is provided in the housing portion from the intake port. It is arranged in the flow path of the cooling gas sucked into the air.
本発明の他の特徴は、前記複数のスイッチング素子を前記基板に対して寝かせるように配置したことにある。Another feature of the present invention resides in that the plurality of switching elements are arranged to lie on the substrate.
上記した本発明の電動工具によれば、モータハウジング部の内部に配置される一対のホルダ部材によって、モータのステータと協働してモータ(ロータ)に対する密閉型構造を形成し、かつステータの外周部に空間部を形成して冷却風を流すので、モータの防塵機能を向上させて、さらにモータの冷却効果を向上させることができる。 According to the above-described electric power tool of the present invention, the pair of holder members disposed inside the motor housing portion form a sealed structure for the motor (rotor) in cooperation with the stator of the motor, and the outer periphery of the stator. Since the space is formed in the portion and the cooling air is allowed to flow, the dustproof function of the motor can be improved and the cooling effect of the motor can be further improved.
また、ホルダ部材の一方を回路基板で構成する場合は、ブラシレスモータのステータコイルの配線の取り出しが容易となる。 In addition, when one of the holder members is formed of a circuit board, it becomes easy to take out the wiring of the stator coil of the brushless motor.
本発明の上記および他の目的、ならびに本発明の上記および他の特徴は、本明細書の以下の記述および添付図面からさらに明らかとなるであろう。 The above and other objects of the present invention, and the above and other features of the present invention will become more apparent from the following description of the present specification and the accompanying drawings.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof will be omitted.
[第1の実施形態]
図1は、本発明の電動工具をコードレスタイプのインパクトドライバに適用した第1の実施形態に従う工具全体の断面図(正面図)を示す。まず、図1を参照して工具全体の構成について説明する。本発明の実施形態に係るインパクトドライバ50は、後述するブラシレスモータ3の回転軸11と同一方向に沿って、一端部(図面の右端部)から他端部(図面の左端部)に延在し、モータ3を収納する合成樹脂材料のモータハウジング部50aと、モータハウジング部50aの他端部に連続して形成された、動力伝達機構部4を収容する動力伝達ハウジング部50bと、モータハウジング部50aおよび動力伝達ハウジング部50bから垂下するハンドルハウジング部50cとから構成された工具本体を含み、動力伝達ハウジング部50bの先端部はアンビル10の端部が突出し、アンビル角穴部10aには先端工具、例えばドライバビット(図示なし)を着脱自在に差し込んで取付部材10bによって固定できるように構成されている。アンビル角穴部10aには、他の先端工具としてボルト締付用ビットも装着することができる。
[First Embodiment]
FIG. 1 shows a sectional view (front view) of the entire tool according to the first embodiment in which the electric tool of the present invention is applied to a cordless type impact driver. First, the configuration of the entire tool will be described with reference to FIG. The
モータハウジング部50aは筒状の形状を有し、その内周部内には、駆動源となるブラシレスDCモータ3が収容または装着される。ブラシレスモータ3のモータハウジング部50aへの装着構造については後述する。
The
モータハウジング部50aに連続する動力伝達ハウジング部50b内にはモータ3の回転力を回転打撃力としてアンビル10に伝達するための動力伝達機構部4が収容されている。動力伝達機構部4は、遊星ギア6とリングギア7で構成される減速機構部と、スピンドル8およびスピンドル8上に前後摺動可能に配され、かつスプリング5によって打撃力が与えられるハンマ9から成るインパクト機構部と、ハンマ9によって回転打撃力が与えられ、上述のように先端工具(図示なし)を保持可能なアンビル10とで構成される。
A power
ハンドルハウジング部50cには、モータ3の駆動電源となる電池パックケース1がハンドルハウジング部50cの下端部に着脱可能に装着されている。電池パックケース1は、図示されないリチウムイオン二次電池、ニッケル・カドミウム二次電池等から成る電池パック本体を収容し、該電池パック本体の大半はハンドルハウジング部50c内に挿入され、収容される。電池パックケース1は、ハンドルハウジング部50cの一部に設けられたトリガスイッチ50dを介してモータ駆動回路装置2に電気的接続されている。モータ駆動回路装置2は、後述するブラシレスモータ3のステータコイル12a(例えば、スター結線された3相コイル)に電気的接続され、モータ3のロータ13を回転駆動させる。
A
モータ駆動回路装置2は、ブラシレスモータ3のステータコイル12aに駆動電流を通電するための周知のブリッジ回路から成るインバータ回路(図示なし)を含み、さらにインバータ回路を制御するCPU等から成る制御回路を具備する。特に、モータ駆動回路装置2を構成するインバータ回路には、ステータコイル12aに大駆動電流を通電する必要があることより、例えば、スイッチング素子として動作するIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)のような大容量の出力トランジスタを使用しなければならない。このため出力トランジスタの電力損失が大きくなり、発熱が問題となる。したがって、モータ駆動回路装置2の出力トランジスタには冷却効果を向上させるための放熱構造が考慮されている。本実施例では、モータ駆動回路装置2にステータコイル配線やインバータ回路が集約されているが、後述する他の実施形態では、インバータ回路基板やステータコイル配線基板がモータ駆動回路装置2より特別に分離され、モータハウジング部50a内に装着される。
The motor
以上のように構成されたインパクトドライバ50によれば、作業者がハンドルハウジング部50cを把持しながら、トリガスイッチ50dを引けば、トリガスイッチ50dがオン状態となり、インパクトドライバ50の動作を開始できる。
According to the
ねじ締め作業時、回転軸11から伝達されたモータ3の回転力を遊星ギア6とリングギア7で減速し、その回転力をスピンドル8に伝達すると共に、ネジ締め中にアンビル10(先端工具)に所定以上の負荷トルクがかかるとスプリング5の作用によりハンマ9は回転力を打撃力へと変換する。これによりハンマ9はアンビル10に装着されている先端工具に回転打撃力を与えてネジを締め付けることができる。
During the screw tightening operation, the rotational force of the
次に、本発明に従う、ブラシレスモータ3のモータハウジング部50aへの装着構造について、図2、図3および図4を参照して説明する。図2は図1に示す電動工具のブラシレスモータ部3の拡大断面図、図3は図2に示すブラシレスモータ部3のA−A線に沿う断面構造図、図4は図2に示すブラシレスモータ部3のB−B線に沿う断面構造図をそれぞれ示す。
Next, the mounting structure of the
ブラシレスモータ3は、図3に示すように、円筒状の外形をもつステータ12と、ステータ12の内周部12b内に配設された、回転軸方向に4つの永久磁石部材13cが埋め込まれたロータ13とを有する。ステータ12の内周部12bとその外周部12cとの間には回転軸方向に延びるスロット12fを有し、そのスロット12f内にはステータコアにステータコイル12aが巻回されている。ステータコイル12aは、スター結線された3相コイルを形成し、モータ駆動回路装置2を構成するインバータ回路には、ステータコイル12aに大駆動電流を通電するための6つのIGBT(出力トランジスタ)が取り付けられている。
As shown in FIG. 3, the
図2に示すように、ステータ12の回転軸方向両端部12dおよび12eは、一対のホルダ部材(支持部材)14の挟持部14aによって挟み込まれるようにモータハウジング部50aの内周部50f(図3参照)に固定されている。また、ステータ12の両端部12d、12eおよびロータ13の回転軸方向の両端部13a、13bは、一対のホルダ部材14の隔壁部14bによって包囲されている。一対のホルダ部材14の挟持部14aおよび隔壁部14bは、ステータ12と共に、ステータ12の内周部12b内部に設置されたロータ13を取り囲む密閉構造を形成し、モータハウジング部50a内にモータ3が設置される空間を区画または隔離する。これによって、粉塵がモータ3のロータ13部内に侵入することを防止できる。
As shown in FIG. 2, both
ロータ13の回転軸11を支持する一対の軸受部材(例えば、ボールベアリング)11aは、一対のホルダ部材14に設置される。後述する他の実施形態では、一対の軸受部は必ずしも一対のホルダ部材14に設置する必要がなく、一対の軸受部材11aの一方は、動力伝達機構部4の他の部材に形成しても良い。
A pair of bearing members (for example, ball bearings) 11 a that support the rotating
一対のホルダ部材14の両方または一方は、合成樹脂材料を用いてモータハウジング部50aと共に、リブ部材として一体成形することができる。また、一対のホルダ部材14は、モータハウジング部50aとは別部材の合成樹脂材料から形成したものを、モータハウジング部50aに固定してもよい。さらに、一対のホルダ部材14は、モータハウジング部50aとは別部材の金属材料から形成したものを、モータハウジング部50aに嵌合等により固定してもよい。ホルダ部材14に金属材料を使用する場合は、ホルダ部材14がステータ12の放熱フィンとして機能するので、ステータ12の放熱効果を向上できると共に、ホルダ部材14の機械的強度が強化され、モータ3の軸受部材(ベアリング)11aの支持部の磨耗を軽減し、モータ回転軸11の支持位置の精度を向上させることができる。ホルダ部材14はモータハウジング部50aの部材とは別材料によって構成することにより、ホルダ部材のモータハウジング部への組立性を向上させ、かつ冷却風の流通路となる貫通穴の位置、大きさなどのホルダ部材の設計自由度を向上させることができる。図2に示した第1の実施形態では、一対のホルダ部材14のうち、右手側に配置された一方のホルダ部材14は、図4および図5に示すように、モータハウジング部50aと共に一体成形されたリブ部材で構成したものである。また左手側に配置された他方のホルダ部材14の挟持部14aはモータハウジング部50aと一体に形成されたものから成り、その隔壁部14bは動力伝達機構部4を構成するモータハウジング部50aと異なる部材によって形成されている。
Both or one of the pair of
本実施形態および後述する他の実施形態から明らかにされるように、一対のホルダ部材14の挟持部(14a)という用語は、その挟持部がステータの外周面とともに包囲または密閉構造を形成するように回転軸方向に沿って延びる部材を意味し、ステータ12の端部に完全に接触または接続されているものに限定されず、ステータ12の端部より塵埃がステータ内周部内へ実質的に侵入しない程度の間隙を以って回転軸方向に延びる部材であってもよい。また、その挟持部は、単一部材または複数部材で構成してもよい。一方、一対のホルダ部材14の隔壁部(14b)という用語は、その隔壁部がステータ12およびロータ13の端部を覆うように上記挟持部(14a)と交差する方向(例えば、回転軸方向に対し垂直方向)に延在し、前記挟持部とともにステータ12の端部側より塵埃がステータ内周部内へ実質的に侵入しない包囲または遮蔽効果を有する部材を意味する。その隔壁部は、上記挟持部と同様に単一部材または複数部材で構成できる。
As will be apparent from this embodiment and other embodiments described later, the term “clamping portion (14a)” of the pair of
なお、図4および図5に示すように、モータハウジング部50a、動力伝達ハウジング部50bおよびハンドルハウジング部50cを含むハウジング部材50は、モータ3の回転軸中心を横切る垂直面で2分される断面形状が半円状のハウジング部材50(図4参照)の一対を準備し、予め、図5に示すような一方のハウジング部材50に、モータ3のロータ回転軸11やステータ12等の組込みを行い、しかる後に、一対のハウジング部材50の他方を重ねて、図4のようにねじ締め等で一対のハウジング部材を結合させる方法が取られる。
4 and 5, the
図3に示すように、モータハウジング部50aの内周部50fとステータ12の外周部12cとの間には、冷却風(冷却用気体)の流通路となる空間部16が形成される。また、図2に示すように、モータハウジング部50aの一端側の端壁部50eには外気から冷却用の空気を吸入するための吸気口17が形成される。さらに、モータハウジング部50aの端壁部50eと、右側の一方のホルダ部材14との間には、外気を吸気口17から吸引するための冷却ファン15が設けられる。冷却ファン15は、右側ホルダ部材14の隔壁部14bを貫通して突出している回転軸11の端部に取り付けられている。右側ホルダ部材14の隔壁部14bには、冷却風を流すための貫通穴(通気口)19が設けられている。貫通穴19は、図4に示すように、ホルダ部材(リブ部材)14bの外周部の対向する2箇所に形成される。貫通穴19の大きさや設置位置はホルダ部材14への加工性を考慮して決定できる。注意しなければならないことは、貫通穴19は、モータ内部を包囲または密閉するホルダ部材14の隔壁部14bを貫通しないように形成することである。一方、ステータ12の外周部12cに近接してモータハウジング部50aに冷却用の空気を外気に排出するための複数の排気口18が設けられる。冷却風の吸気口17および排気口18の位置は、ステータ12の外周部の空間部16を挟むように、回転軸11に沿って互いに離間してモータハウジング部50aに形成する。また排気口18は、モータハウジング部50aに隣接する動力伝達ハウジング部50bに形成しても良い。
As shown in FIG. 3, a
以上の構成により、図2および図3に示すように、吸気口17、貫通穴19、空間部16および排気口18は、冷却風(冷却気体)20の流通路を形成する。モータ3が運転されると回転軸11に取付けられた冷却ファン15が回転し、吸気口17から冷却風20をモータハウジング部50a内に吸引する。吸引された冷却風20は、モータハウジング部50aに設けられた貫通穴19を通り、モータ3のステータ12の外周部12cとモータハウジング部50aの内周部50fの空間部16に流れる。この状態において、ホルダ部材(リブ部材)14により、ステータ12の回転軸方向の両端部12d、12eおよびロータ13の回転軸方向の両端部13aおよび13bは、ホルダ部材(リブ部材)14によって挟み込まれるように、モータハウジング部50aに固定されるので、モータ3は他の空間部より区画または隔離された密閉構造(包囲構造)となる。従って、従来のブラシレスモータの構造に比較してモータ3の内部に外気が入り込むことが極めて少ない構造となり、粉塵が入ることが極めて少ない構造にできる。そして、空間部16に流れ込んだ冷却風20はステータ12の外周部12cを流れ、ステータ12を冷却しながら外気に排出されるので、ステータ12の放熱効果を向上させることができる。従って、本発明によれば、モータの防塵性能および冷却性能を向上させた電動工具を提供できる。
With the above configuration, as shown in FIGS. 2 and 3, the
[第2の実施形態]
上記第1の実施形態では冷却ファン15をモータハウジング部50aの端壁部50eの近傍(吸気口17の近傍)に配設したが、図6に示す第2の実施形態のように、冷却ファン15は、動力伝達機構部と左側ホルダ部材14との間の回転軸11に取り付けても良い。この場合、ハウジング部50aに設けられる排気口18は、冷却ファン15の外周部の近傍に配置される。図6に示した第2の実施形態のように、ステータ12の外周部12cを取巻く空間部16に冷却風がながれ、モータ3の内部が密閉されていれば、冷却ファン15の位置や冷却風20を吸入または排出するハウジング部50aの開口穴17または18の位置は特に限定されない。このような構成により上記第1の実施形態と同様な冷却効果および密閉効果を得ることができる。
[Second Embodiment]
In the first embodiment, the cooling
[第3の実施形態]
図7は第3の実施形態を示す。特に、モータ駆動回路装置2(図1参照)は、CPU等から成る制御回路の他に、ブラシレスモータ3のステータコイル12aに駆動電流を通電するための周知のブリッジ回路から成るインバータ回路(図示なし)を含んでいる。インバータ回路には、ステータコイル12aに大駆動電流を通電する必要があることより、例えばIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)のような大容量の出力トランジスタを使用しなければならない。このため出力トランジスタの電力損失が大きくなり、発熱が問題となる。したがって、モータ駆動回路装置2の出力トランジスタには冷却効果を向上させるための放熱構造が考慮されている。図7に示す第3の実施形態に従えば、図1に示したハンドルハウジング部50cのモータ駆動回路装置2のうち、インバータ回路基板22を分離し、図7に示すようにモータハウジング部50c内の冷却風の流通路中に設置したものである。インバータ回路基板22は、モータハウジング部50aの内周部に固定され、例えば、6つの出力トランジスタ(IGBT)21を搭載している。これらの出力トランジスタ21は、モータ3の駆動中に発熱するが、冷却風によって強制空冷されるので、高効率の出力電力を得ることができる。
[Third Embodiment]
FIG. 7 shows a third embodiment. In particular, the motor drive circuit device 2 (see FIG. 1) includes an inverter circuit (not shown) including a well-known bridge circuit for supplying a drive current to the
[第4の実施形態]
図8は第4の実施形態を示す。図7に示した第3の実施形態と同様に、インバータ回路基板22をモータハウジング部50c内の冷却風の流通路中に設置したものである。図7の第3の実施形態と特に異なる点は、インバータ回路基板22の出力トランジスタ21を回路基板22の放熱部(図示なし)に接触させるように寝かせて搭載している。この実施形態によって、図7に示した実施形態と同様に放熱効果を向上できる。
[Fourth Embodiment]
FIG. 8 shows a fourth embodiment. As in the third embodiment shown in FIG. 7, the
[第5の実施形態]
図9乃至図13は本発明に従う第5の実施形態を示す。図9は全体の構成図を示し、図10は図9に示した動力工具のモータハウジング部の拡大断面図を示す。また、図11は図9に示した動力工具のA−A線に沿う断面図、図12は図9に示した動力工具のB−B線に沿う断面図、図13は図9に示した動力工具のC−C線に沿う断面図をそれぞれ示す。上述した実施形態と同様な構成部材については、同一符号を付してその説明を省略する。以下、ブラシレスモータ3のモータハウジング50aへの装着構造について図10および図11を参照して詳細に説明する。
[Fifth Embodiment]
9 to 13 show a fifth embodiment according to the present invention. FIG. 9 is an overall configuration diagram, and FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of the motor housing portion of the power tool shown in FIG. 11 is a sectional view taken along line AA of the power tool shown in FIG. 9, FIG. 12 is a sectional view taken along line BB of the power tool shown in FIG. 9, and FIG. 13 is shown in FIG. Sectional drawing which follows the CC line of a power tool is shown, respectively. Constituent members similar to those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. Hereinafter, the mounting structure of the
上記実施形態と同様に、ステータ12の内周部12bとその外周部12cとの間には回転軸方向に延びるスロット12fを有する。特に、本実施形態においてステータ12は、スロット12fの形状に沿ってステータ12の両端部12dおよび12eより挿し込まれ、ステータ12の回転軸方向中央部12gで互いに接する一対のインシュレータ部材14dおよび14eを有する。一対のインシュレータ部材14dおよび14eは絶縁材料から成り、ステータコイル12aがインシュレータ部材14dおよび14eを覆って巻回するので、ステータ12のコアとステータコイル12a間の電気的絶縁をより完全にすることができる。一対のインシュレータ部材14dおよび14eは、ステータ12の両端部12dおよび12eにおいて、ロータ13の外周を覆うように突出する円筒状突出部14d1および14e1を有する。特に、ステータ12の右手側端部より挿入されたインシュレータ部材14eは外径円筒状突出部14e2を有する。さらに、外径円筒状突出部14e2の外周部にはモータハウジング部50aと一体に形成された挟持部固定部材(リブ部材)30が配設され、ステータ12をモータハウジング部50aに固定している。外径円筒状突出部14e2の外周面は、挟持部固定部材30の内周面に内接するように完全に当接するように配置することが好ましいが、外径円筒状突出部14e2の外周面と挟持部固定部材30の内周面との間には粉塵が侵入しない程度のごくわずかな隙間があっても良い。このように、本実施形態におけるホルダ部材14の挟持部14aは、挟持部固定部材30および円筒状突出部14e2の複合部材によって構成されている。
Similar to the above-described embodiment, a
さらに、インシュレータ部材14eの円筒状突出部14e2には、円形状のステータコイル配線基板31の外周縁部が嵌合または接続される。ステータコイル配線基板31は、例えば、合成樹脂材料の基板に銅箔などの導電層または導線が被着または取り付けられた配線基板から成り、図12および図13に示すように、ステータ12側の裏面より冷却ファン15側の表面に貫通する導電層または導線(接続部)31a〜31iを有する。また、円形状のステータコイル配線基板31の中央部には回転シャフト11を貫通させるための軸受貫通用穴31xを有する。
Furthermore, the outer peripheral edge of the circular stator
本実施形態では、特にステータコイル12aの配線が回転軸方向に沿ってステータコイル配線基板31へ引き出され、ステータコイル配線基板31で配線された後に、モータ駆動回路装置2へ電気的接続される。例えばブラシレスモータ3が一般的な3相モータである場合、3相駆動される3つのステータコイル12aの端子はステータコイル配線基板31の接続部31a〜31iに半田付け等により電気的接続され、ステータコイル配線基板31上でスター結線(Y結線)される。ステータコイル配線基板31上でスター結線(Y結線)された配線端末は、導線31kを介してモータ駆動回路装置2のIGBT等から構成される駆動出力トランジスタ(図示なし)に電気的接続される。
In the present embodiment, in particular, the wiring of the
円形状ステータコイル配線基板31の外周縁部はインシュレータ部材14eの外径円筒状突出部14e2の内周部に密着した状態で取り付けられており、一方、円形状ステータコイル配線基板31の軸受貫通用穴31xの内周縁部は、回転軸11に取り付けられた軸受11aを支持する軸受保持部32に当接しており、ステータコイル配線基板31の軸受貫通用穴31xは軸受保持部32によって覆われて冷却ファン15側の外部より密閉されている。すなわち、本実施形態によればホルダ部材14の隔壁部14bは、ステータコイル配線基板31と軸受保持部32によって構成される。
The outer peripheral edge of the circular stator
ステータコイル配線基板31のステータ12と反対面からは、スター結線された3相コイルの入力用端末に対応した導線31kが配線されており、スター結線される3相コイルの中性点用端末はステータコイル配線基板31上で電気的に共通接続されている。
From the surface opposite to the
第5の実施形態に従えば、ブラシレスモータ3のステータ12内部に設けられるステータコイル12aおよびロータ13を、ステータコイル配線基板31および軸受保持部32を隔壁部(14b)として使用することによって容易に密閉することができる。また、ステータコイル配線基板31によってステータコイル12aを密閉された空間から外部へ容易に電気的配線することが可能となる。
According to the fifth embodiment, the
[第6の実施形態]
上記第5の実施形態では、インシュレータ部材14eの外径円筒状突出部14e2を回転軸11方向に延ばしてステータ12のステータコイル12aを包囲または密閉する構成としたが、ステータコイル12aの巻線作業を容易にするために、図14に示すように、インシュレータ部材14eとは別個に合成樹脂等で成形した円筒状突出部14e3を用いて、ステータコイル12aの巻線作業後に、ステータ12とステータコイル配線基板31との間に円筒状突出部14e3を挟み込んで包囲または密閉するように構成しても良い。本第6の実施形態におけるホルダ部材14の挟持部14aは、上記第5の実施形態と同様に、挟持部固定部材30および円筒状突出部14e3の複合部材によって構成されている。
[Sixth Embodiment]
In the fifth embodiment, the outer cylindrical protrusion 14e2 of the
[第7の実施形態]
図15は第7の実施形態を示す。ステータコイル配線基板31の外周縁部を、円筒状の固定部材(リブ部材)30の内周部に設けられた溝30a内に嵌合させて、ステータコイル12aおよびロータ13の端部を密閉包囲したものである。
[Seventh Embodiment]
FIG. 15 shows a seventh embodiment. The outer peripheral edge portion of the stator
[第8の実施形態]
図16は第8の実施形態を示す。ブラシレスモータ3のモータハウジング部50aへの装着構造については、図10に示した第5の実施形態と同様な構成となっている。一方、インバータ回路基板22は、ハンドルハウジング部50c内に配設されたモータ駆動回路装置2から分離して、図7に示した第3の実施形態と同様に、モータハウジング部50a内の冷却風の流通路中に設置したものである。図7に示した第3の実施形態と同様に、インバータ回路基板22は6つの出力トランジスタ(IGBT)21を搭載している。これらの出力トランジスタ21は、モータ3の駆動中に発熱するが、モータハウジング部50a内の冷却風によって強制空冷されるので、高効率の出力電力を得ることができる。
[Eighth Embodiment]
FIG. 16 shows an eighth embodiment. About the mounting structure to the
以上の実施形態の説明から明らかにされるように、本発明の電動工具によれば、モータハウジング部内に配置されるリブ部材、ステータのスロット内に使用されるインシュレータ部材、ステータコイル配線基板等を含む一対のホルダ部材によって、モータのステータと協働してモータ(ロータ)に対する密閉型構造を形成し、かつステータの外周部に空間部を形成して冷却風を流すので、モータの防塵機能を向上させて、さらにモータの冷却効果を向上させることができる。 As will be apparent from the above description of the embodiment, according to the electric tool of the present invention, the rib member disposed in the motor housing portion, the insulator member used in the slot of the stator, the stator coil wiring board, etc. By including a pair of holder members, a sealed structure for the motor (rotor) is formed in cooperation with the stator of the motor, and a space is formed in the outer peripheral portion of the stator to flow cooling air, so that the dust-proof function of the motor is achieved. The cooling effect of the motor can be further improved.
なお、以上の実施形態では、モータ駆動回路装置2の電源として電池パック(二次電池)1を用いたが、一般家庭用の商用電源を整流するコンバータ回路(図示なし)を介してモータ駆動回路装置に給電しても良い。
In the above embodiment, the battery pack (secondary battery) 1 is used as the power source of the motor
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上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内で種々の変更が可能である。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. It is.
1:電池パックケース 2:モータ駆動回路装置 3:ブラシレスモータ
4:動力伝達機構部 5:スプリング 6:遊星ギア 7:リングギア
8:スピンドル 9:ハンマ 10:アンビル 10a:アンビル角穴部
10b:先端工具取付部材 11:回転軸 11a:軸受部材
12:ステータ 12a:ステータコイル 12b:ステータの内周部
12c:ステータの外周部 12d:ステータの一端部
12e:ステータの他端部 12f:ステータのスロット 13:ロータ
13a:ロータの一端部 13b:ロータの他端部 13c:永久磁石部材
14:ホルダ部材(リブ部材) 14a:挟持部 14b:隔壁部
14d:インシュレータ部材 14d1:円筒状突出部
14e:インシュレータ部材 14e1、14e2、14e3:円筒状突出部
15:冷却ファン 16:空間部 17:吸気口 18:排気口
19:貫通穴(通気口) 20:冷却風(冷却気体) 21:出力トランジスタ
22:インバータ回路基板 30:挟持部固定部材 30a:溝
31:ステータコイル配線基板 31a〜31i:接続部 31k:導線
31x:軸受貫通用穴 32:軸受保持部材
50:電動工具(インパクトドライバ) 50a:モータハウジング部
50b:動力伝達ハウジング部 50c:ハンドルハウジング部
50d:トリガスイッチ 50e:モータハウジングの端壁部
50f:モータハウジング部の内周部
1: Battery pack case 2: Motor drive circuit device 3: Brushless motor 4: Power transmission mechanism 5: Spring 6: Planetary gear 7: Ring gear 8: Spindle 9: Hammer 10: Anvil 10a: Anvil square hole 10b: Tip Tool mounting member 11: Rotating shaft 11a: Bearing member 12: Stator 12a: Stator coil 12b: Stator inner periphery 12c: Stator outer periphery 12d: Stator one end 12e: Stator other end 12f: Stator slot 13 : Rotor 13a: One end portion of rotor 13b: Other end portion of rotor 13c: Permanent magnet member 14: Holder member (rib member) 14a: Clamping portion 14b: Partition portion 14d: Insulator member 14d1: Cylindrical protruding portion 14e: Insulator member 14e1, 14e2, 14e3: Cylindrical protrusion 15: Cooling fan 16: Space 17: Inlet 18: Exhaust 19: Through hole (vent) 20: Cooling air (cooling gas) 21: Output transistor 22: Inverter circuit board 30: Holding part fixing member 30a: Groove 31: Stator coil Wiring boards 31a to 31i: Connection portion 31k: Conductive wire 31x: Bearing through hole 32: Bearing holding member 50: Electric tool (impact driver) 50a: Motor housing portion 50b: Power transmission housing portion 50c: Handle housing portion 50d: Trigger switch 50e: End wall portion 50f of motor housing: Inner peripheral portion of motor housing portion
Claims (5)
ステータコイルが巻回され回転軸方向に延びる外周部及び内周部を有する略円筒状のステータと、該ステータの内部に略同心状に配置されたロータと、を有し、前記ハウジング部に収容されるブラシレスモータと、A substantially cylindrical stator having an outer peripheral portion and an inner peripheral portion around which a stator coil is wound and extending in the direction of the rotation axis, and a rotor disposed substantially concentrically inside the stator, and accommodated in the housing portion A brushless motor to be
該ブラシレスモータの前記ステータコイルに接続される基板と、A substrate connected to the stator coil of the brushless motor;
前記ハウジング部に収容され、前記回転軸に装着される冷却ファンと、を備えた電動工具において、In a power tool comprising a cooling fan housed in the housing part and attached to the rotating shaft,
前記ブラシレスモータは、前記ステータに設けられ前記ステータと前記ステータコイルとを絶縁し、前記ステータの端部より前記回転軸方向に突出する突出部を有する絶縁部材を備え、The brushless motor includes an insulating member that is provided on the stator, insulates the stator from the stator coil, and has a protruding portion that protrudes from the end of the stator in the rotation axis direction.
前記基板は、前記吸気口側の前記ステータの端部を覆うように前記絶縁部材の前記突出部に固定されていることを特徴とする電動工具。The electric power tool, wherein the substrate is fixed to the projecting portion of the insulating member so as to cover an end portion of the stator on the inlet side.
該排出口は、前記吸気口と離間して、前記ハウジング部に形成されたことを特徴とする請求項1記載の電動工具。The electric power tool according to claim 1, wherein the discharge port is formed in the housing portion so as to be separated from the intake port.
該インバータ回路基板と前記基板とを別々に設けたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の電動工具。The electric tool according to claim 1 or 2, wherein the inverter circuit board and the board are provided separately.
該インバータ回路基板は、前記吸気口から前記ハウジング部内に吸入された冷却用気体の流通路中に配置されることを特徴とする請求項2記載の電動工具。The electric power tool according to claim 2, wherein the inverter circuit board is disposed in a flow path of a cooling gas sucked into the housing portion from the intake port.
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