JP5170677B2 - 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、ブラシレスモータの全長短縮および冷却効果を向上させる構造に関するものである。 The present invention relates to an electric tool that uses a brushless motor, and more particularly to a structure that shortens the overall length of the brushless motor and improves the cooling effect.
ブラシレスモータを回転駆動するためには、インバータ回路基板が必要となる。インバータ回路基板のスイッチング素子は、ステータコイルに大電流を供給することから発熱量が多くなり、その発熱によりスイッチング素子が破損することがあるために、スイッチング素子の冷却対策が要求される。スイッチング素子の冷却構造としては、スイッチング素子を放熱部材に固定し、放熱部材を冷却する構造が提案されている。ブラシレスモータを有する電動工具については、例えば、特許文献1に開示されている。 In order to rotationally drive the brushless motor, an inverter circuit board is required. Since the switching element of the inverter circuit board generates a large amount of heat because a large current is supplied to the stator coil, and the switching element may be damaged by the heat generation, a countermeasure for cooling the switching element is required. As a cooling structure of the switching element, a structure in which the switching element is fixed to the heat radiating member and the heat radiating member is cooled has been proposed. About the electric tool which has a brushless motor, it is disclosed by patent document 1, for example.
上記従来例では、スイッチング素子の熱が放熱部材を介して、効果的に放熱できる。しかし、スイッチング素子及び放熱部材をステータ後方に配置しているため、スイッチング素子及び放熱部材の全長分、ブラシレスモータが前後方向に長くなるという弊害がある。また、放熱部材が必要であるので、製品のコストが増加してしまうものである。 In the above conventional example, the heat of the switching element can be effectively radiated through the heat radiating member. However, since the switching element and the heat radiating member are arranged behind the stator, there is a problem that the brushless motor becomes longer in the front-rear direction by the entire length of the switching element and the heat radiating member. Moreover, since a heat radiating member is required, the cost of a product will increase.
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、ブラシレスモータの前後方向の全長を短縮し、スイッチング素子の冷却効果を向上した電動工具を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an electric tool that shortens the entire length of the brushless motor in the front-rear direction and improves the cooling effect of the switching element.
なお、この場合には放熱部材をなくすようにすることもできる。 In this case, the heat radiating member can be eliminated.
上記目的を達成するために本発明は、ステータと、前記ステータ内部で回転可能なロータと、前記ロータと一体に回転可能モータ軸と、を有するブラシレスモータと、前記ブラシレスモータを回転駆動可能なインバータを形成するスイッチング素子と、前記スイッチング素子が取り付けられる基板と、前記ブラシレスモータ及び前記スイッチング素子を収容するハウジングと、前記ブラシレスモータの回転により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、前記ハウジングには、前記ブラシレスモータの回転により駆動されるファンが収容されており、前記ステータと前記ハウジングの内周との間には、前記ファンにより前記ハウジング内に取り込まれる外気が通過する通風路であって、前記モータ軸方向に延びる通風路が設けられており、前記基板は、前記モータ軸方向に延びるように配置され、前記スイッチング素子は、前記通風路に設けられ、前記基板に対してステータ側に位置するように該基板に取り付けられていることを特徴とする。 To achieve the above object, the present invention provides a brushless motor having a stator, a rotor rotatable inside the stator, and a motor shaft rotatable integrally with the rotor, and an inverter capable of rotating the brushless motor. A switching element for forming the switching element, a substrate on which the switching element is mounted, a housing for housing the brushless motor and the switching element, and a tip tool for performing a predetermined operation by rotation of the brushless motor. In addition, a fan driven by the rotation of the brushless motor is accommodated in the housing, and outside air taken into the housing by the fan passes between the stator and the inner periphery of the housing. a ventilation passage, air passage extending in the axial direction of the motor is set Is and the substrate, the disposed so as to extend in the axial direction of the motor, the switching element, the provided ventilation passage, is attached to the substrate so as to be positioned on the stator side with respect to the substrate It is characterized by that.
本発明によれば、ブラシレスモータの前後方向の全長を短縮し、スイッチング素子の冷却効果を向上させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the full length of the front-back direction of a brushless motor can be shortened, and the cooling effect of a switching element can be improved.
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。図1は本発明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一部断面正面図、図2は図1のÅ−A線矢視図を示す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a partial cross-sectional front view in which the electric tool of the present invention is applied to a cordless type impact driver, and FIG. 2 is a view taken along line Å-A in FIG.
本発明の実施形態に係るインパクトドライバは、ブラシレスモータ3を収納するモータハウジング部50と、モータハウジング部50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51と、モータハウジング部50および動力伝達ハウジング部51から垂下するハンドルハウジング部52とから構成された工具本体を含む。
The impact driver according to the embodiment of the present invention includes a
動力伝達ハウジング部51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例えばボルト締付用ビットも装着することができる。
The front end of the
モータハウジング部50は筒状の形状を有し、その内周部内には、先端工具の駆動源となるブラシレスモータ3が収容される。
The
モータハウジング部50に連続する動力伝達ハウジング部51内にはブラシレスモータ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。
A power
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及びスピンドル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を保持可能なアンビル10とで構成される。
The
ハンドルハウジング部52には、ブラシレスモータ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52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電池パックを収容し、該電池パック本体の大半はハンドルハウジング部52内に挿入され、収容される。なお、二次電池電池パックとして、ニッケル・カドミウム二次電池等によるものとしても良い。
A battery pack case 1 serving as a driving power source for the
電池パックケース1は、ハンドルハウジング部52の一部に設けられたトリガスイッチ30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、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、ブラシレスモータ3のロータ13を回転駆動させる。
The battery pack case 1 is electrically connected to the motor drive circuit device 2 via a trigger switch 30 provided in a part of the
ブラシレスモータ3を電気的に回転駆動させるには、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基板22やインバータ回路基板から別に設けられたスイッチング素子21、またこれらを制御するためCPU等から成るモータ駆動回路装置2が必要となる。
In order to electrically rotate the
以上のように構成されたインパクトドライバによれば、作業者がハンドルハウジング部52を把持しながら、トリガスイッチ30を引けば、トリガスイッチ30がオン状態となり、二次電池電池パックによりブラシレスモータ3が駆動されるの、インパクトドライバの動作を開始できる。
According to the impact driver configured as described above, when the operator pulls the trigger switch 30 while holding the
ねじ締め作業時、モータ軸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のスイッチング素子21の配置構造について説明する。
Next, the arrangement structure of the
ブラシレスモータ3は、円筒状の外形をもつステータ12と、ステータ12の内周部に配設された、モータ軸方向に4つの永久磁石部材14が埋め込まれたロータ13とを有する。ステータ12には樹脂等からなる絶縁材23が固定してあり、その外側にステータコイル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、インバータ回路基板22には、ステータコイル12aに大駆動電流を通電するためのスイッチング素子21が基板25を経由して電気的に接続されている。また、ステータ12はモータハウジング50の保持部50aで固定されている。
The
保持部50aとステータ12の間は外気が通風するの空気通路19となっている。ここで、スイッチング素子21は、ステータ12とハンドルハウジング部52の間、且つ前記冷却用の空気通路19上に配置されている。より詳細には、モータハウジング部50が、モータ軸11と平行に延びるように円筒形状をしており、ステータ12もモータ軸11と平行に延びるように設けられているので、空気通路19は、モータ軸11と平行に延びるように形成されている。
An
基板25は、図2中に示すようにモータ軸11と平行になるように設けられている。また、基板及びスイッチング素子21は、空気通路19の内部に位置するように設けられている。
The
スイッチング素子21は、基板25に対して傾斜して設けられている。その傾斜は、ステータ12の外周に沿うようになっている。このため、スイッチング素子を基板と垂直にした場合には上下方向の大きさが大きくなっていたが、上下方向の大きさを小さくすることができる。また、スイッチング素子を基板と平行にした場合には左右方向の大きさが大きくなっていたが、左右方向の大きさを小さくすることができる。
The
次に冷却風の流れについて説明する。ブラシレスモータ3が回転駆動されると、モータ軸11に固定されている冷却ファン15が回転する。冷却ファン15により吸気口17から吸引された冷却風20は、モータハウジング50内部へ流入し、モータハウジング50の内周部とステータ12の間に設けられた空気通路を通る。この際、スイッチング素子21及びステータ12を冷却し、冷却ファン15へ導かれる。その後、排出口18より排出される。
Next, the flow of cooling air will be described. When the
このように構成することにより、インバータ回路基板22からボールベアリング24までの距離Lを短くすることが可能となり、ブラシレスモータ3の全長を短縮することができ、スイッチング素子21を直接冷却風に当てることができるので効果的に冷却することができる。
With this configuration, the distance L from the
なお、本発明の実施形態においては、電動工具のれいとしてインパクトドライバを例に説明したが、他の電動工具であっても良い。例えば、携帯用電気丸鋸、携帯用電気ドライバドリル、電気ハンマドリルなどであっても良いものである。 In the embodiment of the present invention, the impact driver is described as an example of the power tool friction, but other power tools may be used. For example, a portable electric circular saw, a portable electric driver drill, an electric hammer drill, or the like may be used.
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:モータ軸 12:ステータ
12a:ステータコイル 13:ロータ 14:永久磁石部材
15:冷却ファン 17:吸気口 18:排気口 19:空気通路
20:冷却風 21:スイッチング素子 22:インバータ回路基板
23:絶縁材 24:ボールベアリング 25:基板
30:トリガスイッチ 50:モータハウジング部 50a:保持部
51:動力伝達ハウジング部 52:ハンドルハウジング部
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
12a: Stator coil 13: Rotor 14: Permanent magnet member
15: Cooling fan 17: Inlet 18: Exhaust 19: Air passage
20: Cooling air 21: Switching element 22: Inverter circuit board
23: Insulating material 24: Ball bearing 25: Substrate 30: Trigger switch 50: Motor housing part 50a: Holding part 51: Power transmission housing part 52: Handle housing part
Claims (4)
前記ブラシレスモータを回転駆動可能なインバータを形成するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子が取り付けられる基板と、
前記ブラシレスモータ及び前記スイッチング素子を収容するハウジングと、
前記ブラシレスモータの回転により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、
前記ハウジングには、前記ブラシレスモータの回転により駆動されるファンが収容されており、
前記ステータと前記ハウジングの内周との間には、前記ファンにより前記ハウジング内に取り込まれる外気が通過する通風路であって、前記モータ軸方向に延びる通風路が設けられており、
前記基板は、前記モータ軸方向に延びるように配置され、
前記スイッチング素子は、前記通風路に設けられ、前記基板に対してステータ側に位置するように該基板に取り付けられていることを特徴とする電動工具。 A brushless motor having a stator, a rotor rotatable inside the stator, and a motor shaft rotatable integrally with the rotor;
A switching element forming an inverter capable of rotationally driving the brushless motor;
A substrate to which the switching element is attached;
A housing that houses the brushless motor and the switching element;
A tip tool that performs a predetermined operation by rotation of the brushless motor;
An electric tool having
The housing contains a fan driven by the rotation of the brushless motor,
Wherein between the stator and the inner periphery of said housing, said a ventilation passage which ambient air passes to be incorporated into the housing by the fan, which air passage is provided extending in the axial direction of the motor,
The substrate is arranged to extend in the motor axial direction ,
The electric power tool, wherein the switching element is provided in the ventilation path and is attached to the substrate so as to be positioned on a stator side with respect to the substrate .
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