JP5075941B2

JP5075941B2 - ブラシ付モータにおける温度センサの取付構造及び電動工具

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Publication number: JP5075941B2
Application number: JP2010114412A
Authority: JP
Inventors: 浩幸椿本; 浩一橋本; 真英白谷; 尚武田中
Original assignee: Panasonic Eco Solutions Power Tools Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2010-05-18
Filing date: 2010-05-18
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2030-05-18
Also published as: EP2388896A3; CN102255441A; CN102255441B; EP2388896A2; US20110285218A1; JP2011244589A; US8482170B2

Description

本発明は、例えば電動工具の駆動源に用いられるブラシ付モータにおける温度センサの取付構造に関するものである。

従来、温度保護機能を搭載したブラシ付モータとしては、モータの特にブラシ付近の温度を検知するための例えばサーミスタからなる温度センサを備えているものがあった。例えば特許文献１に示すモータでは、ブラシを保持するブラシホルダが、モータ軸線と板面が直交するように配置された保持板上に設けられた金属製の固定台上に配置されている。固定台は、保持板に対してハトメ金具により固定されており、このハトメ金具部分は保持板及び固定台をモータ軸線方向に貫通する貫通孔となっている。温度センサは、このハトメ金具の貫通孔に固定されている。そして、温度センサからの信号は制御部に出力され、制御部はその信号に基づきモータの駆動制御を行うようになっている。

特開平１１−２９９１７７号公報

しかしながら、上記のような電動工具では、温度センサが保持板とモータ軸線方向に重なる位置に配置される構成のため、温度センサの配線を保持板の板面側に引き延ばさなければならないため、その配線の取り回しが容易でなく、この点においてなお、改善の余地があった。特に、電動工具用のモータの場合には、電動工具の小型化のために温度センサの配線の取り回しスペースが小さく設計されるため、その配線の取り回しの容易性は重要な課題となっている。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、温度センサの配線を容易に取り回すことができるブラシ付モータにおける温度センサの取付構造及び電動工具を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、ブラシを保持するブラシホルダが、保持板上に設けられた金属製の固定台上に配置され、前記固定台には、温度センサを取り付けるためのセンサ取付部が前記保持板よりも外周側に位置するように設けられ、該センサ取付部に温度センサが取り付けられる。

また上記構成において、前記温度センサと前記センサ取付部に対しそれらを一纏めに覆うように外挿された収縮チューブにより前記温度センサが前記センサ取付部に固定されることが好ましい。

また上記構成において、前記収縮チューブは、透明な材料よりなることが好ましい。
また上記構成において、前記センサ取付部は、前記温度センサが取り付けられる取付面の縁部が断面円弧状に形成されることが好ましい。

また上記構成において、前記温度センサは、温度を検知するセンサ部と、該センサ部から延びる配線とを有し、前記センサ部が前記配線の弾性力にて前記センサ取付部に押しつけられるように構成されることが好ましい。

また上記構成において、前記センサ取付部には、前記温度センサを保持する保持凹部が設けられることが好ましい。
また上記構成において、前記温度センサは、前記センサ取付部に対して接着剤にて接着されることが好ましい。

また上記構成において、前記接着剤は、高熱伝導性材料よりなることが好ましい。
また上記構成において、前記温度センサには、高熱伝導性材料よりなるグリスが塗布される、または、高熱伝導性材料よりなる薄膜部材が巻かれていることが好ましい。

また、上記構成の温度センサの取付構造を有するブラシ付モータを駆動源として電動工具に備えることが好ましい。
また、上記構成のブラシ付モータには、冷却用のファンが取り付けられている事が好ましい。

本発明によれば、温度センサの配線を容易に取り回すことができる。

本実施形態の電動工具の断面図。（ａ）ホルダ装置を反モータケース側から見た平面図、（ｂ）ホルダ装置をモータケース側から見た平面図。温度センサ（サーミスタ）の取付構造を説明するための説明図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、例えば電動式ドライバとして使用される本実施形態の電動工具１は、片手で把持可能な手持ち式であり、その本体ケース１ａは、筒形状の胴部３と、その胴部３から下方に延出形成された把持部４を有している。本体ケース１ａの胴部３は、駆動部２を収容しており、その先細形状に形成された先端部２ａにドライバ用先端工具（図示略）を着脱可能となっている。そして、そのドライバ用先端工具は、胴部３内に収容されたモータ１１の駆動力に基づき回転するように構成されている。

把持部４内には、同把持部４に設けられたトリガー４ａの操作に基づきオンオフされるトリガースイッチ４ｂが収容されている。トリガースイッチ４ｂは、モータ１１のブラシ１２と電気的に接続されており、トリガースイッチ４ｂがオン状態とされるとモータ１１が駆動されるようになっている。

モータ１１は、胴部３の長手方向中央よりもやや後方側の位置においてモータ軸線が胴部３の長手方向に沿うように収容されている。このモータ１１は、ブラシ１２及び整流子１３を介して回転磁界生成用のコイル（図示略）に電流が供給されるＤＣモータであり、コイル、ロータ、及びステータ（いずれも図示略）を収容した略円筒形のモータケース１４を備えている。また、モータ１１には、前記コイルやブラシ１２等を冷却するための冷却ファン５が設けられており、モータ１１の駆動時に冷却ファン５が回転し、冷却効果が発生するようになっている。

モータ１１の後方側（反出力側）には、ブラシ１２を保持するためのホルダ装置Ｈが設けられている。ホルダ装置Ｈは、円盤状の板材からなる保持板１５（図２参照）を有し、その保持板１５はその板面がモータ軸線と直交するように設けられている。図２（ａ）（ｂ）に示すように、保持板１５の中央部には整流子１３が挿入される貫通孔１５ａが形成されている。なお、図２（ａ）（ｂ）における下方は電動工具１の下方（把持部４側）と対応している。

図２（ａ）に示すように、保持板１５のモータケース１４とは反対側の面には、金属製よりなる板状の固定台２１ａ，２１ｂが２つ固定されており、その各固定台２１ａ，２１ｂには、コ字状のブラシホルダ２２が固定されている。なお、固定台２１ａ，２１ｂは、図２（ａ）において、貫通孔１５ａの左斜め下及び右斜め下の位置にそれぞれ設けられている。ブラシホルダ２２は、そのコ字状の開口端が固定台２１ａ，２１ｂにてそれぞれ塞がれるように設けられている。そして、各固定台２１ａ，２１ｂとブラシホルダ２２との間には矩形の収容空間が構成されており、その収容空間にブラシ１２が収容されている。なお、各ブラシホルダ２２には複数の固定片２２ａが形成されており、その固定片２２ａによって各固定台２１ａ，２１ｂ及び保持板１５に固定されている（図２（ｂ）参照）。また、保持板１５において固定台２１ａ，２１ｂ側の面には、ブラシ１２を内周側に押圧するためのばね部材２３がそれぞれ保持されている。

各固定台２１ａ，２１ｂとブラシホルダ２２との間に収容されたブラシ１２は、ピグテール２４を介して固定台２１ａ，２１ｂにそれぞれ電気的に接続されている。各固定台２１ａ，２１ｂには、トリガースイッチ４ｂから延びる給電用リード線２５が接続されており、固定台２１ａ，２１ｂとトリガースイッチ４ｂとが電気的に接続されている。すなわち、トリガー４ａを操作することで、トリガースイッチ４ｂからブラシ１２への電力供給を操作することが可能となっている。

固定台２１ａ，２１ｂの一方（図２（ａ）において左側の固定台２１ａ）には、温度センサとしてのサーミスタ３１を取り付けるためのセンサ取付部２６が保持板１５よりも外周側に位置するように延出形成されている。センサ取付部２６は、保持板１５の板面と略平行な板状をなすとともに屈曲形状をなしている。詳しくは、センサ取付部２６は、ブラシホルダ２２が取り付けられた固定台本体部２７から直線状に延びる第１延出部２６ａと、第１延出部２６ａからその第１延出部２６ａの延出方向と交差する方向に直線状に延びる第２延出部２６ｂとを有する。第２延出部２６ｂは、保持板１５の外周に略沿うように構成されるとともに、保持板１５の斜め下方に位置している。また、第２延出部２６ｂのモータケース１４側の面（取付面２６ｃ）には保持凹部２６ｄが形成されている。

センサ取付部２６の第２延出部２６ｂには、透明の部材よりなる収縮チューブＴによってサーミスタ３１が固定されている。詳述すると、サーミスタ３１は、略円筒状をなすセンサ部３１ａと、センサ部３１ａの下部から延びる配線３１ｂとを有し、サーミスタ３１のセンサ部３１ａは第２延出部２６ｂの保持凹部２６ｄ内に収容されている。なお、サーミスタ３１のセンサ部３１ａは、配線３１ｂが取付面２６ｃと平行な方向に引き出されるように設けられている。そして、保持凹部２６ｄに収容されたサーミスタ３１とセンサ取付部２６の第２延出部２６ｂに対して、収縮チューブＴがそれらを一纏めに覆うように外挿されている（図３参照）。

サーミスタ３１の配線３１ｂは、一端がセンサ部３１ａの基端部に接続されるとともに、他端が把持部４の下端部に収容された制御回路基板３２に接続されている。制御回路基板３２は、サーミスタ３１からの出力信号に基づきモータ１１の駆動制御の制御を行うようになっている。

収縮チューブＴを取り付ける際には、サーミスタ３１とセンサ取付部２６の第２延出部２６ｂに収縮チューブＴを外挿する。このとき、収縮チューブＴを第１延出部２６ａに突き当たるまで外挿する。その後、その収縮チューブＴを図示しないヒータにて加熱して収縮させ、その収縮によりサーミスタ３１がセンサ取付部２６の第２延出部２６ｂに対して固定されるようになっている。このように、サーミスタ３１が収縮チューブＴによってセンサ取付部２６に固定される構成とすれば、収縮チューブをサーミスタ３１とセンサ取付部２６に外挿して加熱するだけで、サーミスタ３１を容易に固定することが可能となっている。また、収縮チューブＴは透明であるため、センサ取付部２６（第２延出部２６ｂ）の保持凹部２６ｄに対するサーミスタ３１の取付状態（取付位置等）を目視で確認することが可能となっている。また、収縮チューブＴを外挿する際、第１延出部２６ａに突き当たるため、収縮チューブＴの位置決めが容易にできるようになっている。

また、図３に示すように、センサ取付部２６においてサーミスタ３１が取り付けられる側の面（モータケース１４側の面）である取付面２６ｃの縁部２６ｅは断面円弧状に形成されている。換言すれば、取付面２６ｃの縁部２６ｅにはアールが形成されている。このアールは、固定台２１ａを形成する際の打ち抜き加工時において形成されるものである。このように、取付面２６ｃの縁部２６ｅにアールが形成される構成によれば、サーミスタ３１の配線３１ｂが取付面２６ｃの縁部２６ｅと干渉した際に与えられるダメージが抑えられ、サーミスタ３１の配線３１ｂの損傷が抑えられるようになっている。

また、サーミスタ３１の配線３１ｂは、取付面２６ｃ（保持凹部２６ｄ）に接触するセンサ部３１ａの基端部から引き出されるとともに、取付面２６ｃから徐々に離間するように引き出されている。これにより、センサ部３１ａが配線３１ｂの弾性力にてセンサ取付部２６の保持凹部２６ｄに押しつけられるように構成されている。センサ部３１ａは、温度測定部分（本構成では、取付面２６ｃ（保持凹部２６ｄ））に確実に接触していることが重要である。このような構成によれば、サーミスタ３１のセンサ部３１ａがセンサ取付部２６の保持凹部２６ｄ（取付面２６ｃ）に確実に接触されるようになるため、組み立てによる接触のばらつきが抑えられ、その結果、量産品質を安定させることが可能となっている。

本実施形態では、保持板１５よりも外周側（径方向外側）に位置するセンサ取付部２６の第２延出部２６ｂにサーミスタ３１が取り付けられているため、サーミスタ３１の配線３１ｂを保持板１５の板面側に引き延ばす必要がない。このため、サーミスタ３１の配線３１ｂを容易に取り回すことが可能となっている。また、サーミスタ３１は、センサ取付部２６の取付面２６ｃ（保持板１５の板面と略平行な面）に沿って設けられ、その配線３１ｂは保持板１５の板面と略平行に引き出されている。このため、サーミスタ３１の配線３１ｂをセンサ部３１ａの根元付近で急激に曲折させたり、保持板１５に対して垂直な方向（モータ軸線方向）に沿って引き延ばしたりする必要がなく、配線３１ｂを限られたスペースで容易に取り回すことが可能となっている。そして、サーミスタ３１のセンサ部３１ａは、ブラシ１２と接触する固定台２１ａのセンサ取付部２６と接触しているため、ブラシ１２付近の温度を追従性よく検出することが可能となっている。すなわち、本実施形態では、サーミスタ３１の配線３１ｂへのダメージを抑えるとともにサーミスタ３１を限られたスペースで取り付け容易としつつも、ブラシ１２付近の温度を追従性よく検出することが可能となっている。

また、本実施形態とは異なり、サーミスタ３１の配線３１ｂが取付面２６ｃと垂直な方向に引き出されるようにセンサ部３１ａを設ける構成（例えば特許文献１参照）の場合、電動工具１の小型化のためにはサーミスタ３１の配線３１ｂをセンサ部３１ａの根元部分で垂直に屈曲させる必要がある。この点、本実施形態では、サーミスタ３１の配線３１ｂが取付面２６ｃと平行な方向に引き出されるようにセンサ部３１ａが設けられているため、配線３１ｂをセンサ部３１ａの根元部分で垂直に屈曲させる必要がなく、スムーズに配線３１ｂを取り回すことが可能となっている。また、手持ち式の電動工具１は、小型省スペース設計が必要であるため、サーミスタ３１の配線３１ｂの取り回しが容易な本構成がより効果を発揮するようになっている。

次に、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）ブラシ１２を保持するブラシホルダ２２が、保持板１５上に設けられた金属製の固定台２１ａ，２１ｂ上に配置される。一方の固定台２１ａには、サーミスタ３１を取り付けるためのセンサ取付部２６が保持板１５よりも外周側に位置するように設けられ、該センサ取付部２６にサーミスタ３１が取り付けられる。このため、サーミスタ３１の配線３１ｂを保持板１５の板面側に引き延ばす必要がなく、限られたスペースでサーミスタ３１の配線３１ｂを容易に取り回すことが可能となる。

（２）サーミスタ３１とセンサ取付部２６に対しそれらを一纏めに覆うように外挿された収縮チューブＴによりサーミスタ３１がセンサ取付部２６に固定される。このため、サーミスタ３１とセンサ取付部２６に対して収縮チューブＴを外挿し、その収縮チューブＴを加熱するだけで、サーミスタ３１をセンサ取付部２６に容易に固定することが可能となる。

（３）収縮チューブＴは、透明な材料よりなるため、センサ取付部２６に対するサーミスタ３１の取付状態（取付位置等）を目視で確認することが可能となる。
（４）センサ取付部２６は、サーミスタ３１が取り付けられる取付面２６ｃの縁部２６ｅが断面円弧状に形成されるため、サーミスタ３１の配線３１ｂが取付面２６ｃの縁部２６ｅに擦れて損傷してしまうことを抑制することができる。

（５）サーミスタ３１は、温度を検知するセンサ部３１ａと、該センサ部３１ａから延びる配線３１ｂとを有し、センサ部３１ａが配線３１ｂの弾性力にてセンサ取付部２６に押しつけられるように構成される。このような構成によれば、センサ部３１ａが配線３１ｂの弾性力にてセンサ取付部２６に押しつけられるため、センサ部３１ａをセンサ取付部２６に確実に接触させることができ、組み立てによる接触のばらつきを抑えることができる。その結果、量産品質を安定させることが可能となる。

（６）センサ取付部２６には、サーミスタ３１を保持する保持凹部２６ｄが設けられる。このような構成によれば、センサ取付部２６の保持凹部２６ｄにサーミスタ３１を保持させることで、サーミスタ３１を安定して保持させることができる。

（７）センサ取付部２６は屈曲形状をなし、収縮チューブＴはセンサ取付部２６の屈曲部分（第１延出部２６ａ）で当接するため、収縮チューブＴの位置決めができ、組み付け性を向上させることができる。

（８）モータ１１には、冷却ファン５が搭載されている。このため、モータ１１の高温時に例えば、回転を完全に停止させ続けず、回転出力を制限する制御（回転可能な制御）をした場合、無負荷でモータ１１を駆動させることで、モータ１１を冷却ファン５にて強制的に冷却し、正常動作へ復帰するまでの時間を短く抑えることが可能となる。これにより、電動工具１の使用者の連続作業性を向上させることが可能となる。

なお、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態において、サーミスタ３１をセンサ取付部２６に弾性のある接着剤で接着固定してもよい。このような構成によれば、電動工具１の使用時の衝撃負荷や振動によるセンサ部３１ａの根元部分の配線３１ｂの損傷等を抑制することが可能となる。また、接着剤を高熱伝導性材料（シリコンや高熱伝導性の添加剤を含む接着剤等）とすれば、センサ取付部２６からサーミスタ３１へ熱を効率的に伝達させることが可能となる。

・上記実施形態において、サーミスタ３１に高熱伝導性材料よりなるグリスを塗布してもよい。また、また、サーミスタ３１に高熱伝導性材料（例えばアルミ）よりなる薄膜部材を巻いてもよい。このような構成によれば、センサ取付部２６からサーミスタ３１へ熱をより効率的に伝達させることが可能となる。

・上記実施形態では、センサ取付部２６は、第１延出部２６ａと第２延出部２６ｂとから屈曲形状をなし、第２延出部２６ｂにサーミスタ３１が取り付けられる構成としたが、これに特に限定されるものではない。例えば、第２延出部２６ｂがない構成として、第１延出部２６ａにサーミスタ３１が取り付けられる構成としてもよい。

・上記実施形態では、本発明を電動工具１の駆動源として用いられるモータ１１に適用したが、これに特に限定されるものではなく、電動工具１以外の機器に用いられるモータに適用してもよい。

・上記実施形態では、ブラシ１２の数が２つであるが、これに特に限定されるものではなく、ブラシ１２を３つ以上で構成してもよい。
・上記実施形態では、センサ取付部２６の取付面２６ｃに保持凹部２６ｄが設けられているが、これに特に限定されるものではなく、保持凹部２６ｄのないフラットな取付面２６ｃとしてもよい。

・上記実施形態では、冷却ファン５を搭載したモータ１１に適用したが、冷却ファン５を搭載していないモータにおいても、取付性と小型省スペース設計に対する効果は同等であることは自明である。

１…電動工具、１１…モータ、１２…ブラシ、１５…保持板、２１ａ，２１ｂ…固定台、２２…ブラシホルダ、２６…センサ取付部、２６ｃ…取付面、２６ｄ…保持凹部、２６ｅ…縁部、３１…温度センサとしてのサーミスタ、３１ａ…センサ部、３１ｂ…配線、Ｔ…収縮チューブ。

Claims

ブラシを保持するブラシホルダが、保持板上に設けられた金属製の固定台上に配置され、
前記固定台には、温度センサを取り付けるためのセンサ取付部が前記保持板よりも外周側に位置するように設けられ、該センサ取付部に温度センサが取り付けられたことを特徴とするブラシ付モータにおける温度センサの取付構造。
請求項１に記載のブラシ付モータにおける温度センサの取付構造において、
前記温度センサと前記センサ取付部に対しそれらを一纏めに覆うように外挿された収縮チューブにより前記温度センサが前記センサ取付部に固定されたことを特徴とするブラシ付モータにおける温度センサの取付構造。
請求項２に記載のブラシ付モータにおける温度センサの取付構造において、
前記収縮チューブは、透明な材料よりなることを特徴とするブラシ付モータにおける温度センサの取付構造。
請求項１〜３のいずれか１項に記載のブラシ付モータにおける温度センサの取付構造において、
前記センサ取付部は、前記温度センサが取り付けられる取付面の縁部が断面円弧状に形成されたことを特徴とするブラシ付モータにおける温度センサの取付構造。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のブラシ付モータにおける温度センサの取付構造において、
前記温度センサは、温度を検知するセンサ部と、該センサ部から延びる配線とを有し、
前記センサ部が前記配線の弾性力にて前記センサ取付部に押しつけられるように構成されたことを特徴とするブラシ付モータにおける温度センサの取付構造。
請求項１〜５のいずれか１項に記載のブラシ付モータにおける温度センサの取付構造において、
前記センサ取付部には、前記温度センサを保持する保持凹部が設けられたことを特徴とするブラシ付モータにおける温度センサの取付構造。
請求項１〜６のいずれか１項に記載のブラシ付モータにおける温度センサの取付構造において、
前記温度センサは、前記センサ取付部に対して接着剤にて接着されたことを特徴とするブラシ付モータにおける温度センサの取付構造。
請求項７に記載のブラシ付モータにおける温度センサの取付構造において、
前記接着剤は、高熱伝導性材料よりなることを特徴とするブラシ付モータにおける温度センサの取付構造。
請求項１に記載のブラシ付モータにおける温度センサの取付構造において、
前記温度センサには、高熱伝導性材料よりなるグリスが塗布される、または、高熱伝導性材料よりなる薄膜部材が巻かれていることを特徴とするブラシ付モータにおける温度センサの取付構造。
請求項１〜９のいずれか１項に記載の温度センサの取付構造を有するブラシ付モータを駆動源として備えたことを特徴とする電動工具。