JP5125900B2 - 電動工具 - Google Patents

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Description

本発明は、電動工具に関する。特にブラシレスモータを駆動するスイッチング素子を有しており、スイッチング素子を冷却可能な冷却ファンを有する電動工具に関する。
ブラシレスモータを有する電動工具には、ブラシレスモータを駆動するスイッチング素子が必要である。このスイッチング素子は発熱するために、その発熱によりスイッチング素子が破損しないようにするために、冷却をする必要がある。その冷却の為に、冷却フィンが設けられているものが提案されている。ブラシレスモータを有する電動工具については、特許文献1に開示されている。
特開2007−196363
冷却フィンは、スイッチング素子を冷却するためにスイッチング素子に隣接する必要がある。また、スイッチング素子は、回路基板に搭載されるが電動工具に対して固定されるように構成したほうが、回路基板に固定されるよりもよりも強度が高くなる。また、回路基板は電動工具に対して固定される必要がある。
そこで、冷却フィンを電動工具に対して第1のネジで固定し、回路基板を電動工具に対して第2のネジで固定する方法などが考えられる。
しかしながら、このような構成によってはネジの取り付けの手間が掛かったり、スイッチング素子の強度が小さいというような問題がある。
本発明の目的は、スイッチング素子の強度を増すことができ、スイッチング素子、回路基板、冷却フィンの取付を容易にした電動工具を提供することにある。
上記の目的は、本発明のように、回転軸を有するロータと、ステータと、を有するブラシレスモータと、前記ブラシレスモータに通電を行う複数のスイッチング素子と、前記スイッチング素子を冷却可能な冷却フィンと、前記スイッチング素子が搭載される回路基板と、前記回転軸に接続される減速機構部と、前記ブラシレスモータ及び前記減速機構を収容するハウジングと、前記減速機構部に接続され、所定の作業を行う先端工具と、を有する電動工具であって、前記スイッチング素子には第1の穴部、前記冷却フィンには第2の穴部、前記回路基板には第3の穴部が設けられており、前記スイッチング素子、前記冷却フィン及び前記回路基板は、前記第1の穴部、前記第2の穴部及び前記第3の穴部を貫通するネジにより前記ハウジングに対して固定されることにより、達成される。
本発明により、スイッチング素子の強度を増すことができ、スイッチング素子、回路基板、冷却フィンの取付を容易にした電動工具を提供することができる。
本発明の一実施形態について、図1から図3を参照しながら説明する。
図1は、本発明の一実施形態をしめす電動工具の一例の電動のドライバドリル1の一部断面図である。図1中に示すように、ドライバドリル1は、ハウジング2を有している。ハウジング2は、ブラシレスモータ5、ブラシレスモータ5に接続さえっる減速機構部6を収納する胴体部2Aを有する。また、ハウジング2は、胴体部2Aから下方へと延びるグリップ2Bを有する。グリップ2Bの下方には、電池接続部2Cが設けられている。電池接続部2Cには、蓄電池3が電池操作部3Aにより着脱可能に設けられている。なお、電池収容部2Cの前方には、ライト10が設けられている。
胴体部2Aとグリップ2Bとの接続部付近の前方には、操作可能なトリガ4が設けられている。トリガ4を操作すると、蓄電池3からブラシレスモータ5へと通電される。
ブラシレスモータ5は、減速機構部6に接続されている。減速機構部6は、クラッチ機構部7に接続されている。クラッチ機構部7は、爪8Aにより図示しない先端工具を保持可能な先端工具保持部8と接続されている。
なお、変速スイッチ9により、減速機構部の図示しない機構によりブラシレスモータ5と先端工具保持部8との減速比を変更することができるようになっている。
ブラスレスモータ5のロータ201は、ハウジング2に対して軸受11Aにより後方側で回転可能に支持されており、ハウジング2に対して滋雨くけ11Bにより前方側で回転可能に支持されている。
図2は、図1のブラシレスモータ5付近のみを拡大した一部断面図である。ブラシレスモータ5は、ハウジングに図示しない構造により固定されるステータ部100と、ステータ部100の内部でその一部が回転可能なロータ部200と、ステータ部に通電可能な回路基板部とを有する。
ステータ部100は、その外径が図示しない突起を有しており、その突起によりハウジング2に対して固定される鉄心101を有している。鉄心101には、鉄心101を覆うように設けられ鉄心101に対して絶縁するインシュレータ102と、インシュレータ102に巻回されるコイルとを有する。インシュレータ102は、その後方部に、後述するロータ200の回転軸201の軸方向と直交する方向に延びる径方向部102Aと、径方向部102Aから、回転軸201の軸方向と平行な方向に延びる軸方向部102Bとを有する。軸方向部102Bには、6つのネジ穴102B1、102B2、102B3、102B4、102B5、102B6が設けられている。なお、図2中では、2つのネジ穴102B2、102B4が示される。
ステータ100の内部にロータ200の一部が収容されている。ロータ200は、ロータ200の回転中心を有する回転軸201と、回転軸201に固定される回転子鉄心202と、回転子鉄心に固定される永久磁石と202と、回転軸201に固定される冷却ファン203とを有する。なお、回転軸201の後端にはハウジングにロータ200を回転可能に支持するための軸受が設けられる。また、回転軸201の前端には、減速機構部に接続されるピニオンが、回転軸201に固定されている。ピニオンと冷却ファン203の間には、前方側でハウジングに対してロータ200を回転可能に支持する軸受が設けられている。
回路基板部300は、回路基板303と、回路基板303に絶縁体305を介して接触する冷却フィン302と、アルミ製の冷却フィンに接触するスイッチング素子301とを有する。スイッチング素子は、301A、301B、301C、301D、301E、301Fと6つ設けられている。図2中には、スイッチング素子301Bおよび301Eが示されている。スイッチング素子301Bは、回路基板303と足301B2を介して接続されている。なお、図3中に示すように、スイッチング素子301Bは、3本の足301B1、301B2、301B3により回路基板303に接続されている。
また、回路基板の前方側には、ホール素子307が設けられており、永久磁石203の回転により信号を出すことによりロータ200の回転を監視することができるようになっている。
図3中に示すように、スイッチング素子301A、301B、301Cの前方側であって、回路基板303の後方側には、伝熱性の良いアルミ製の冷却フィン302Aが設けられている。なお、冷却フィン302Aは、上方に設けられるが、下方にも冷却フィン302Bが同様に設けられている。
冷却フィン302Aと回路基板303との間には、絶縁体305が設けられており、基板303と冷却フィン302Aとの間で通電が起きないようになっている。スイッチング素子301Bには、その上方に穴301B4が設けられている。また、冷却フィン302には、その上方付近に3つの穴302A1、302A2、302A3が設けられている。図2中には、302A2が示されている。また、回路基板303には、その上方であって回転軸201からほぼ同心円上に穴303B1、303B2、303B3、303B4、303B5、303B6が設けられている。スイッチング素子301B、冷却フィン302A、回路基板303は、ネジ304Bにより、ネジ穴102B2へと固定される。
回路基板303は、ほぼ円形をしており、その中心付近に回転軸201が貫通する貫通穴303Aが、設けられている。また、回路基板303の中央の左右位置には、コイル103と接続されるコイル接続部303C1、303C2、303C3、303C4、303C5、303C6が設けられている。また、回路基板303の下端には、コネクタ306が設けられている。
図3は、図2のB方向矢視図である。
スイッチング素子301の6つのそれぞれは、冷却フィン302A、302Bの穴6つを介し、回路基板303の6つの穴を介してネジによりインシュレータ102の径方向部102のネジ穴へと取り付けられている。また、スイッチング素子301の6つのそれぞれは、3本の足により、回路基板303へと電気的に接続されている。
このように、ハウジング2に固定される鉄心101に固定されるインシュレータ102に、スイッチング素子301、冷却フィン302及び回路基板303をネジにより固定したことで、スイッチング素子の強度を増すことができ、スイッチング素子、回路基板、冷却フィンの取付を容易にした電動工具を提供することができる。
また、ネジを取り付けるネジ固定部102Bを、インシュレータ102を軸方向へと延ばした軸方向部102Bに設けたことにより、インシュレータの他にネジ固定部を設けることなく簡単な構造により、ネジを固定することができる。
本発明の電動工具の動作について説明する。
トリガ4を操作すると、蓄電池3からスイッチング素子301へと通電され、6つのコイル103へと通電される。これにより、ロータの200の永久磁石202が力を受け、ロータ200は回転する。ロータ200の回転により、ハウジングの外部よりハウジングの内部へと図示しない風窓を介して外気を取り込むことができ、その風で冷却フィン302を冷却することができる。このため、スイッチング素子301で発生した熱を冷却フィンを介して放熱することができ、スイッチング素子301がより破損しにくくなる。
本発明の一実施形態においては、ハウジングに固定されるインシュレータにネジでスイッチング素子、冷却フィン及び基板を固定する構成としたが、ハウジングに対してネジでスイッチング素子、冷却フィン及び回路基板を固定する構成であれば本発明の効果を奏し得ることができる。例えば、ハウジングにネジ穴を設ける構成であっても良い。また、例えば、ハウジングに固定されるインナカバーにネジ穴を設ける構成であっても良い。
なお、本発明においては、ネジによってスイッチング素子、冷却フィン及び回路基板を固定をインシュレータに固定する構成としたが、如何なる固定手段によっても良い。固定手段の例としては、挟持するものであっても良いし、嵌め合いであっても良いし、埋め込みでも良い。如何なる固定手段であっても、一つの固定手段によるものであれば本発明の効果を奏し得ることができる。
また、充電池によりブラシレスモータへと給電可能とする構成としたが、商用のAC電源によっても、本発明を構成することが可能である。
また、本発明の電動工具の一例として、電動のドライバドリルを例に説明したが、他の電動工具であっても良い。例えば、電動ドリル、電動インパクトドライバ、電動丸鋸、電動ハンマドリル、電動ハンマ、電動グラインダ、電動ジグソー、電動卓上丸鋸、電動園芸工具その他、如何なる電動工具であっても良い。
本発明の一実施例を示すドライバドリルの一部断面図 本発明の一実施例を構成するブラシレスモータの一部断面図 図2のB方向矢視図
符号の説明
1 ドライバドリル、2 ハウジング 、3 蓄電池、4 トリガ、5 ブラシレスモータ、6 減速機構部、7 クラッチ機構部、8 先端工具保持部、9 変速スイッチ、10 ライト、101 鉄心、102 インシュレータ、103 コイル、201 回転軸、202 ロータ鉄心、203 永久磁石、204 ピニオン、301 スイッチング素子、302 冷却フィン、303 回路基板

Claims (8)

  1. 鉄心と、該鉄心とコイルとを絶縁するインシュレータと、を有するステータと、
    回転軸を有し、該ステータの内部で回転可能なロータと、
    前記コイルに通電が可能なスイッチング素子と、
    前記スイッチング素子を冷却可能な冷却フィンと、
    前記スイッチング素子が接続される回路基板と、を有する電動工具であって、
    前記回路基板は前記回転軸と直交する方向に延び、前記インシュレータに固定され、
    前記冷却フィンは前記回路基板に対して反ステータ側に位置し、
    前記スイッチング素子は前記冷却フィンに対して反回路基板側に位置することを特徴とする電動工具。
  2. 前記スイッチング素子、前記冷却フィン、前記回路基板は、一つの固定手段で前記ステータに固定されることを特徴とする請求項1記載の電動工具。
  3. 前記スイッチング素子には第1の穴部、前記冷却フィンには第2の穴部、前記回路基板には第3の穴部が設けられており、
    前記スイッチング素子、前記冷却フィン及び前記回路基板は、前記第1の穴部、前記第2の穴部及び前記第3の穴部を貫通するネジにより前記インシュレータに対して固定されることを特徴とする請求項1記載の電動工具。
  4. 回転軸を有するロータと、ステータと、を有するブラシレスモータと、
    前記ブラシレスモータに通電を行うスイッチング素子と、
    前記スイッチング素子を冷却可能な冷却フィンと、
    前記スイッチング素子が搭載される回路基板と、
    前記ブラシレスモータを収容するハウジングと、
    前記ブラシレスモータに接続され、所定の作業を行う先端工具と、を有する電動工具であって、
    前記スイッチング素子には第1の穴部、前記冷却フィンには第2の穴部、前記回路基板には第3の穴部が設けられており、
    前記スイッチング素子、前記冷却フィン及び前記回路基板は、前記第1の穴部、前記第2の穴部及び前記第3の穴部を貫通する1本のネジにより前記ハウジングに対して固定可能とされることを特徴とする電動工具。
  5. 前記ステータは、前記ハウジングに対して固定される鉄心と、該鉄心に固定され前記鉄心に対して絶縁するインシュレータと、該インシュレータを介して巻回されるコイルと、を有しており、
    前記固定手段はネジであり、
    該ネジは、前記インシュレータに固定されることを特徴とする請求項4記載の電動工具。
  6. 前記ロータは、前記ステータの内部に収容されており、前記回路基板には、前記回転軸が貫通する貫通穴が設けられており、
    前記ロータには永久磁石が設けられており、
    前記回路基板には、前記永久磁石の回転を監視可能なホール素子が設けられており、
    前記インシュレータを前記回転軸方向に延ばすことにより、ネジ固定部を設け、
    該ネジ固定部に前記ネジを固定したことを特徴とする請求項5記載の電動工具。
  7. 回転軸を有するロータと、コイルとインシュレータを有するステータと、を有するブラシレスモータと、
    前記ブラシレスモータに通電を行うスイッチング素子と、
    前記スイッチング素子を冷却可能な冷却フィンと、
    前記スイッチング素子が搭載される回路基板と、
    前記ブラシレスモータを収容するハウジングと、
    前記ブラシレスモータに接続され、所定の作業を行う先端工具と、を有する電動工具であって、
    前記スイッチング素子、前記冷却フィン及び前記回路基板は、1つの固定手段により前記ハウジングに対して固定可能にされることを特徴とする電動工具。
  8. 回転軸を有するロータと、鉄心と、該鉄心に固定され鉄心に対して絶縁するインシュレータと該インシュレータを介して巻回されるコイルとを有するステータと、を有するブラシレスモータと、
    前記ブラシレスモータに通電を行うスイッチング素子と、
    前記スイッチング素子を冷却可能な冷却フィンと、
    前記スイッチング素子が搭載される回路基板と、
    前記ブラシレスモータを収容するハウジングと、
    前記モータに接続され、所定の作業を行う先端工具と、を有する電動工具であって、
    前記冷却フィンは前記回路基板に沿うように延びており、前記スイッチング素子は前記基板に沿うように延びており、
    前記回路基板、前記冷却フィン、前記スイッチング素子は、この順番で前記ハウジング内部に設けられていることを特徴とする電動工具。
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