JP7159071B2

JP7159071B2 - 電動作業機

Info

Publication number: JP7159071B2
Application number: JP2019017382A
Authority: JP
Inventors: 拓磨新山
Original assignee: Makita Corp
Current assignee: Makita Corp
Priority date: 2019-02-01
Filing date: 2019-02-01
Publication date: 2022-10-24
Anticipated expiration: 2039-02-01
Also published as: JP2020124766A; US11559916B2; CN111512815B; US20200246998A1; DE102020000068A1; CN111512815A

Description

本明細書によって開示される技術は、電動作業機に関する。

特許文献１に、支持棹と、前記支持棹の前端に配置される工具と、前記工具を駆動するモータと、前記支持棹の後端に配置されており、前記モータを制御する制御ユニットを備える電動作業機が開示されている。

国際公開第２０１３／０６２４５７号パンフレット

上記のような電動作業機において、モータの出力を増大させると、それだけ制御ユニットの発熱量が増大し、制御ユニットが高温となってしまう。制御ユニットがあまりに高温となってしまうと、制御ユニットに動作不良を生じるおそれがある。本明細書では、電動作業機において、モータを制御する制御ユニットの冷却性能を向上することが可能な技術を提供する。

本明細書は電動作業機を開示する。前記電動作業機は、金属製の支持棹と、前記支持棹の前端に配置される工具と、前記工具を駆動するモータと、前記支持棹の後端に配置されており、前記モータを制御する制御ユニットと、前記制御ユニットの熱を前記支持棹へ伝達する伝熱構造を備えていてもよい。

上記の構成によれば、伝熱構造によって制御ユニットの熱を支持棹へ伝達することによって、支持棹を制御ユニットの熱を放熱するための放熱器として機能させることができる。制御ユニットの冷却性能を向上することができる。

実施例のポールソー２を示す側面図である。実施例のポールソー２の前端ユニット６の断面図である。実施例のポールソー２の後端ユニット８およびグリップユニット１０を示す斜視図である。実施例のポールソー２の後端ユニット８の断面図である。

１またはそれ以上の実施形態において、電動作業機は、金属製の支持棹と、前記支持棹の前端に配置される工具と、前記工具を駆動するモータと、前記支持棹の後端に配置されており、前記モータを制御する制御ユニットと、前記制御ユニットの熱を前記支持棹へ伝達する伝熱構造を備えていてもよい。

１またはそれ以上の実施形態において、前記電動作業機は、前記モータにより駆動されるファンをさらに備えていてもよい。前記ファンによる冷却風は、前記支持棹の内部を流れてもよい。

上記の構成によれば、支持棹の内部を流れる冷却風によって支持棹が冷却されるので、制御ユニットから支持棹を介して放熱される放熱量をより増大させることができる。制御ユニットの冷却性能をより向上することができる。

１またはそれ以上の実施形態において、前記電動作業機は、前記制御ユニットを収容するハウジングをさらに備えていてもよい。前記ハウジングの前記制御ユニットを収容する区画は密封されていてもよい。

上記の構成によれば、ハウジングの内部に水や粉塵が侵入した場合であっても、水や粉塵が制御ユニットに到達することを防止することができる。

１またはそれ以上の実施形態において、前記電動作業機は、前記支持棹に取り付けられており、ユーザが把持する樹脂製のグリップハウジングをさらに備えていてもよい。

伝熱構造によって制御ユニットの熱を支持棹に伝達する構成では、支持棹が高温となる場合がある。支持棹が高温となる場合であっても、樹脂製のグリップハウジングはそれほど高温となることはない。上記の構成によれば、支持棹が高温となる場合であっても、ユーザは高温となった支持棹を直接把持することなく、グリップハウジングを把持して電動作業機を取り扱うことができる。

（実施例）
以下では図面を参照しながら、電動作業機の一実施形態に係るポールソー２について説明する。図１に示すポールソー２は、園芸用の電動作業機であって、高枝の剪定などに用いられる。ポールソー２は、支持棹４と、支持棹４の前端４ａに設けられた前端ユニット６と、支持棹４の後端４ｂに設けられた後端ユニット８と、支持棹４の後端４ｂの近傍に設けられたグリップユニット１０を備えている。支持棹４は、中空の丸パイプ状の金属部材であって、前端４ａから後端４ｂまで直線状に伸びている。

図２に示すように、前端ユニット６は、前端ハウジング１２と、モータ１４と、ファン１６と、スプロケット１８と、ガイドバー２０と、オイルポンプ（図示せず）と、オイルタンク２２と、スプロケットカバー２４を備えている。前端ハウジング１２は、樹脂製の部材である。モータ１４と、ファン１６と、オイルポンプは、前端ハウジング１２に収容されている。モータ１４は、コイル２６が巻回されたステータ２８と、ステータ２８の外側に配置されたロータ３０を備える、アウタロータ型のブラシレスＤＣモータである。ステータ２８は、前端ハウジング１２に対して位置が固定されている。ロータ３０は、ファン１６を介して、駆動軸３２に固定されている。駆動軸３２は、左右方向（図２の上下方向）に沿って伸びており、前端ハウジング１２に対して回転可能に保持されている。駆動軸３２の左端は、前端ハウジング１２の外部まで伸びている。駆動軸３２の左端には、スプロケット１８が固定されている。モータ１４の駆動によりロータ３０が回転すると、ファン１６、駆動軸３２、スプロケット１８も一体的に回転する。図１に示すように、ガイドバー２０は、細長い板状の部材である。ガイドバー２０の長手方向は前後方向に沿っており、短手方向は上下方向に沿っている。図２に示すように、ガイドバー２０は、前端ハウジング１２の左面に取り付けられている。スプロケット１８とガイドバー２０には、ソーチェーン３４（図１参照）が掛け渡されている。スプロケット１８が回転すると、ソーチェーン３４がガイドバー２０の周縁に沿って走行し、被切断物を切断する。スプロケットカバー２４は、スプロケット１８と、ガイドバー２０の後端を覆うように、前端ハウジング１２の左面に取り付けられている。オイルポンプは、駆動軸３２の回転に連動して、オイルタンク２２の内部に貯えられた潤滑油をソーチェーン３４に供給する。オイルタンク２２は、前端ハウジング１２の前面に取り付けられている。

支持棹４は、前端４ａが前端ハウジング１２の円筒部１２ａに挿入された状態で、前端ハウジング１２に対して固定されている。支持棹４の内部の空間は、前端ハウジング１２の内部の空間に連通している。モータ１４のコイル２６に電力を供給するモータ電力線（図示せず）は、前端ハウジング１２の内部の空間から、支持棹４の内部の空間を通過して、後端ユニット８まで伸びている。前端ハウジング１２のファン１６の近傍の位置には排気口１２ｂが形成されている。ファン１６が回転すると、支持棹４の内部の空間から前端ハウジング１２の内部の空間に空気が吸引される。吸引された空気は、モータ１４を通過してモータ１４を冷却した後、排気口１２ｂを介して前端ハウジング１２の内部の空間から前端ハウジング１２の外部へ排出される。

図３に示すように、グリップユニット１０は、グリップハウジング４０と、トリガ４２と、ロックオフレバー４４と、操作パネル４６と、表示パネル４８を備えている。グリップハウジング４０は、支持棹４の外周面を覆う形状に形成された樹脂製の部材である。支持棹４は、グリップハウジング４０を貫通した状態で、グリップハウジング４０に対して固定されている。また、グリップハウジング４０の後部は、後方へ向かうに連れて広がる形状を有している。

トリガ４２は、グリップハウジング４０の下面に設けられている。トリガ４２は前端ユニット６のモータ１４を駆動させるために操作される。トリガ４２が押し込まれていない状態では、モータ１４への電力の供給が遮断されている。トリガ４２が押し込まれた状態では、モータ１４へ電力が供給される。グリップハウジング４０の内部には、トリガ４２への押し込み操作を検出するトリガスイッチ（図示せず）が収容されている。ロックオフレバー４４は、グリップハウジング４０の上面に設けられている。ロックオフレバー４４は、トリガ４２の押し込み操作の規制および規制の解除を行うためのレバーである。ロックオフレバー４４が押し込まれていない状態では、トリガ４２の押し込み操作が規制される。ロックオフレバー４４が押し込まれた状態では、トリガ４２の押し込み操作の規制が解除される。ユーザは、一方の手の掌でロックオフレバー４４を押し込んだ状態でグリップハウジング４０を把持し、その手の指でトリガ４２に押し込み操作を行うことで、モータ１４を動作させることができる。

操作パネル４６と表示パネル４８は、グリップハウジング４０の上面の、ロックオフレバー４４よりも前方側に設けられている。操作パネル４６には、前端ユニット６のモータ１４の駆動を制御するための操作ボタン４６ａが配設されている。グリップハウジング４０の内部には、操作ボタン４６ａへの操作を検出するための操作基板（図示せず）が収容されている。ユーザは、操作ボタン４６ａを操作することで、モータ１４の駆動および停止の切り換え、モータ１４の回転方向の切り換え、およびモータ１４の回転速度の変更等の操作を行うことができる。表示パネル４８には、ポールソー２の動作状態を表示する表示ランプ４８ａが取り付けられている。グリップハウジング４０の内部には、表示ランプ４８ａの動作を制御するための表示基板（図示せず）が収容されている。トリガスイッチ、操作基板、表示基板のそれぞれから伸びる信号線（図示せず）は、支持棹４とグリップハウジング４０の間の空間を通過して、後端ユニット８まで伸びている。

図３、図４に示すように、後端ユニット８は、後端ハウジング５０と、バッテリパック５２と、バッテリカバー５４と、連結部材５６と、支持部材５８と、制御基板６０と、伝熱部材６２を備えている。後端ハウジング５０は、樹脂製の部材である。後端ハウジング５０の前端は、グリップハウジング４０の後端に連結されている。バッテリパック５２は、再充電可能な複数のバッテリセル（図示せず）を有している。バッテリセルは、例えばリチウムイオンバッテリセルである。図３に示すように、バッテリパック５２は、後端ハウジング５０の後面に着脱可能に取り付けられている。バッテリパック５２は、後端ハウジング５０に対して左右方向にスライドさせることで、後端ハウジング５０に対して着脱される。バッテリカバー５４は、バッテリパック５２の下面を覆うように、後端ハウジング５０に取り付けられている。

図４に示すように、連結部材５６は、支持部材５８を介して、後端ハウジング５０に固定されている。連結部材５６は、金属製の部材である。連結部材５６には、前後方向に沿って伸びる略円柱形状の貫通孔５６ａが形成されている。支持棹４は、後端４ｂが連結部材５６の貫通孔５６ａに挿入された状態で、連結部材５６に固定されている。支持部材５８は、金属製の部材である。支持部材５８には、前後方向に沿って伸びる略円柱形状の貫通孔５８ａが形成されている。連結部材５６は、貫通孔５６ａが貫通孔５８ａに連通する状態で、支持部材５８に固定されている。支持棹４に後端ユニット８とグリップユニット１０を取り付けた状態では、連結部材５６は、グリップユニット１０のグリップハウジング４０の内部に配置されている。

制御基板６０は、操作パネル４６およびトリガ４２への操作に応じて、モータ１４の動作を制御する。制御基板６０は、モータ１４へ供給される電力を制御するための複数のスイッチング素子（図示せず）を備えている。また、制御基板６０は、表示パネル４８における表示を制御する。制御基板６０は、後端ハウジング５０の内部において、支持部材５８よりも後方に配置されている。制御基板６０は、上下方向および左右方向に沿って配置されている。言い換えると、制御基板６０は、法線方向が前後方向に沿うように配置されている。支持部材５８と制御基板６０の間には、伝熱部材６２が介在している。伝熱部材６２は、金属製の部材である。前端ユニット６から支持棹４の内部の空間を通過して伸びるモータ電力線は、連結部材５６の貫通孔５６ａ、支持部材５８の貫通孔５８ａを通過して、制御基板６０に接続されている。支持部材５８の貫通孔５８ａには、モータ電力線が貫通するグロメット６４が設けられている。グリップユニット１０から支持棹４とグリップハウジング４０の間の空間を通過して伸びる信号線は、連結部材５６とグリップハウジング４０の間の空間を通過し、支持部材５８と後端ハウジング５０の間の空間を通過して、制御基板６０に接続されている。支持部材５８と後端ハウジング５０の間の空間には、トリガスイッチや操作基板、表示基板からの信号線が貫通するグロメット６６が設けられている。グロメット６４，６６によって、後端ハウジング５０の制御基板６０が収容されている空間は密封されている。

図３に示すように、グリップハウジング４０の後部には、給気口４０ａが形成されている。また、図４に示すように、連結部材５６には、切り欠き５６ｂが形成されている。このため、連結部材５６の貫通孔５６ａから支持棹４の内部へ空気が吸引されると、給気口４０ａを介してグリップハウジング４０の内部に空気が流入するとともに、切り欠き５６ｂを介して連結部材５６の外部から連結部材５６の貫通孔５６ａへと空気が流入する。すなわち、ポールソー２においては、前端ユニット６のファン１６が回転すると、グリップユニット１０の外部から給気口４０ａを介して空気が流入し、グリップユニット１０の内部に流入した空気は連結部材５６の切り欠き５６ｂ、貫通孔５６ａを通過して支持棹４の内部に流入し、支持棹４の内部に流入した空気は支持棹４の内部を通過して前端ユニット６の前端ハウジング１２の内部に流入し、前端ハウジング１２の内部に流入した空気はモータ１４を通過した後に排気口１２ｂを介して前端ハウジング１２の外部に排出される。

ポールソー２においてモータ１４が駆動すると、制御基板６０はスイッチング素子の動作に起因して発熱する。制御基板６０で発生した熱は、伝熱部材６２、支持部材５８、連結部材５６を介して、支持棹４に伝達される。また、モータ１４の駆動に伴ってファン１６が回転し、グリップユニット１０の給気口４０ａから前端ユニット６の排気口１２ｂに向かう空気の流れが生じて、連結部材５６、支持棹４、モータ１４がそれぞれ冷却される。すなわち、ポールソー２においては、制御基板６０で発生した熱を支持棹４に伝達し、支持棹４をファン１６による冷却風で冷却することで、制御基板６０を冷却することができる。なお、ポールソー２においては、制御基板６０が、上下方向および左右方向に沿って配置されている。このような構成とすることで、制御基板６０の熱を支持棹４へ伝達しやすくすることができる。

以上のように、１またはそれ以上の実施形態において、ポールソー２（電動作業機の例）は、金属製の支持棹４と、支持棹４の前端４ａに配置されるソーチェーン３４（工具の例）と、ソーチェーン３４を駆動するモータ１４と、支持棹４の後端４ｂに配置されており、モータ１４を制御する制御基板６０（制御ユニットの例）と、制御基板６０の熱を支持棹４へ伝達する連結部材５６、支持部材５８および伝熱部材６２（伝熱構造の例）を備えている。

上記の構成によれば、連結部材５６、支持部材５８および伝熱部材６２によって制御基板６０の熱を支持棹４へ伝達することによって、支持棹４を制御基板６０の熱を放熱するための放熱器として機能させることができる。制御基板６０の冷却性能を向上することができる。

１またはそれ以上の実施形態において、ポールソー２は、モータ１４により駆動されるファン１６をさらに備えている。ファン１６による冷却風は、支持棹４の内部を流れる。

上記の構成によれば、支持棹４の内部を流れる冷却風によって支持棹４が冷却されるので、制御基板６０から支持棹４を介して放熱される放熱量をより増大させることができる。制御基板６０の冷却性能をより向上することができる。

１またはそれ以上の実施形態において、ポールソー２は、制御基板６０を収容する後端ハウジング５０（ハウジングの例）をさらに備えている。後端ハウジング５０の制御基板６０を収容する区画は密封されている。

上記の構成によれば、後端ハウジング５０の内部に水や粉塵が侵入した場合であっても、水や粉塵が制御基板６０に到達することを防止することができる。

１またはそれ以上の実施形態において、ポールソー２は、支持棹４に取り付けられており、ユーザが把持する樹脂製のグリップハウジング４０をさらに備えている。

連結部材５６、支持部材５８および伝熱部材６２によって制御基板６０の熱を支持棹４に伝達する構成では、支持棹４が高温となる場合がある。支持棹４が高温となる場合であっても、樹脂製のグリップハウジング４０はそれほど高温となることはない。上記の構成によれば、支持棹４が高温となる場合であっても、ユーザは高温となった支持棹４を直接把持することなく、グリップハウジング４０を把持してポールソー２を取り扱うことができる。

なお、上記の実施例では、前端ユニット６にモータ１４およびファン１６が収容されている構成について説明したが、モータ１４およびファン１６は後端ユニット８に収容されていてもよい。この場合、支持棹４の内部に、モータ電力線の代わりに、モータ１４の駆動軸３２を通過させるとともに、前端ユニット６にベベルギヤを備える動力伝達機構を配置することで、モータ１４によってスプロケット１８を回転させることができる。

上記の実施例では、モータ１４がブラシレスＤＣモータである場合について説明したが、モータ１４はブラシ付きＤＣモータであってもよいし、他の種類のモータであってもよい。

上記の実施例では、バッテリパック５２からポールソー２に電力が供給される構成について説明したが、バッテリパック５２の代わりに、電源コード（図示せず）を介してポールソー２に電力が供給される構成としてもよい。

上記の実施例では、電動作業機がポールソー２であり、工具がソーチェーン３４である実施形態について説明したが、電動作業機は、刈払機、草刈機、ポールヘッジ等であってもよく、工具は回転切断刃、ヘッジトリマ、ブラシ、スイーパ、モップ等であってもよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的な有用性を持つものである。

２：ポールソー
４：支持棹
４ａ：前端
４ｂ：後端
６：前端ユニット
８：後端ユニット
１０：グリップユニット
１２：前端ハウジング
１２ａ：円筒部
１２ｂ：排気口
１４：モータ
１６：ファン
１８：スプロケット
２０：ガイドバー
２２：オイルタンク
２４：スプロケットカバー
２６：コイル
２８：ステータ
３０：ロータ
３２：駆動軸
３４：ソーチェーン
４０：グリップハウジング
４０ａ：給気口
４２：トリガ
４４：ロックオフレバー
４６：操作パネル
４６ａ：操作ボタン
４８：表示パネル
４８ａ：表示ランプ
５０：後端ハウジング
５２：バッテリパック
５４：バッテリカバー
５６：連結部材
５６ａ：貫通孔
５６ｂ：切り欠き
５８：支持部材
５８ａ：貫通孔
６０：制御基板
６２：伝熱部材
６４：グロメット
６６：グロメット

Claims

金属製の支持棹と、
前記支持棹の前端に配置される工具と、
前記工具を駆動するモータと、
前記支持棹の後端に配置されており、前記モータを制御する制御ユニットと、
前記制御ユニットの熱を前記支持棹へ伝達する伝熱構造と、
前記制御ユニットを収容するハウジングを備え、
前記伝熱構造が、前記支持棹と前記制御ユニットに固定されており、
前記伝熱構造の熱伝導率は、前記ハウジングの熱伝導率よりも高い、電動作業機。
前記モータにより駆動されるファンをさらに備えており、
前記ファンによる冷却風が前記支持棹の内部を流れる、請求項１の電動作業機。
前記ハウジングの前記制御ユニットを収容する区画が密封されている、請求項２の電動作業機。
前記支持棹に取り付けられており、ユーザが把持する樹脂製のグリップハウジングをさらに備えている、請求項１から３の何れか一項の電動作業機。