JP7161227B2

JP7161227B2 - Electric tool

Info

Publication number: JP7161227B2
Application number: JP2020114964A
Authority: JP
Inventors: 陽平滝川
Original assignee: 瓜生製作株式会社
Priority date: 2020-07-02
Filing date: 2020-07-02
Publication date: 2022-10-26
Anticipated expiration: 2040-07-02
Also published as: JP2022012844A

Description

本発明は、電動工具に関し、例えば、電動締付工具等の電動工具に関するものである。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric power tool, and for example, to an electric power tool such as an electric tightening tool.

従来、ボルトやナットを所定のトルクで締め付けるために、電動トルクレンチ等の締付工具が用いられている（例えば、特許文献１～２参照。）。 Conventionally, a tightening tool such as an electric torque wrench has been used to tighten bolts and nuts to a predetermined torque (see Patent Documents 1 and 2, for example).

ところで、近年、電動締付工具の小型ハイパワー化に伴って、電動締付工具の使用頻度が高い場合、電動モータの発熱から作業効率が低下したり、スイッチング素子の寿命が低下したりし、場合によっては、破損に至るおそれがあるという問題があった。 By the way, in recent years, as electric tightening tools have become smaller and more powerful, when the electric tightening tools are used frequently, heat generated by the electric motor reduces work efficiency and shortens the life of switching elements. In some cases, there has been a problem that there is a risk of damage.

この問題に対処するため、特許文献１～２に開示されるように、電動モータの温度上昇及び電動モータの回転を制御するスイッチング素子の温度上昇が実用上問題にならないように、冷却構造等の工夫が行われてきたが、従来の対策では、上記問題点の解消策としては不十分であったり、装置構成に制約をもたらすという問題があった。 In order to deal with this problem, as disclosed in Patent Documents 1 and 2, a cooling structure, etc. is designed so that the temperature rise of the electric motor and the temperature rise of the switching element that controls the rotation of the electric motor do not become a practical problem. Although various efforts have been made, the conventional countermeasures are not sufficient to solve the above-mentioned problems, and there are problems in that they impose restrictions on the device configuration.

特開２０１０－５８１８６号公報JP 2010-58186 A 特開２０１６－２２１６３２号公報JP 2016-221632 A

本発明は、上記従来の電動締付工具等の電動工具の有する問題点に鑑み、電動モータの温度上昇及び電動モータの回転を制御するスイッチング素子の温度上昇を確実に抑制することができるようにした電動工具を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of conventional electric power tools such as electric tightening tools, in order to reliably suppress the temperature rise of the electric motor and the temperature rise of the switching element that controls the rotation of the electric motor. The purpose is to provide a power tool that

上記目的を達成するため、本発明の電動工具は、回転子を有する電動モータと、電動モータを収容する電動モータ収容部と、電動モータ収容部のハウジングに直接接触又は熱伝導体を介して間接接触するスイッチング素子と、冷却ファンとを備えてなる電動工具において、前記電動モータ収容部のハウジングに、相変化流体を封入したヒートパイプの一端側を装着することで、ヒートパイプの一端側が電動モータ収容部のハウジングを介してスイッチング素子と熱的に接続されるようにするとともに、ヒートパイプの他端側を電動モータ収容部のハウジングの外側で、冷却ファンによって冷却されるヒートシンクに装着してなることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an electric power tool of the present invention comprises an electric motor having a rotor, an electric motor housing section for housing the electric motor, and a housing of the electric motor housing section in direct contact or indirectly via a heat conductor. In an electric power tool comprising a switching element and a cooling fan in contact with each other, one end of a heat pipe containing a phase change fluid is mounted in the housing of the electric motor accommodating portion so that one end of the heat pipe is connected to the electric motor. The heat pipe is thermally connected to the switching element through the housing of the housing, and the other end of the heat pipe is attached to a heat sink cooled by a cooling fan outside the housing of the electric motor housing. It is characterized by

この場合において、前記ヒートシンクを冷却した冷却ファンの空気を、電動モータ収容部に供給するようにすることができる。 In this case, the air of the cooling fan that has cooled the heat sink can be supplied to the electric motor accommodating portion.

本発明の電動工具によれば、電動モータの温度上昇及び電動モータの回転を制御するスイッチング素子の温度上昇を確実に抑制することで、電動締付工具の使用頻度が高い場合でも、電動モータの発熱から作業効率が低下したり、スイッチング素子の寿命が低下することがなく、電動工具の小型ハイパワー化を可能とすることができる。 According to the electric tool of the present invention, by reliably suppressing the temperature rise of the electric motor and the temperature rise of the switching element that controls the rotation of the electric motor, even when the electric tightening tool is used frequently, the electric motor can be It is possible to reduce the working efficiency due to heat generation and prevent the life of the switching element from being shortened.

本発明の電動工具の第１実施例を示し、（ａ）は全体正面図、（ｂ）は内部構造を示す説明図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 shows a power tool according to a first embodiment of the present invention, where (a) is an overall front view and (b) is an explanatory diagram showing the internal structure; 同内部構造を示す説明図で、（ａ）は内部構造を示す外観図、（ｂ）は内部構造を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the same internal structure, (a) is an external view which shows an internal structure, (b) is explanatory drawing which shows an internal structure. 本発明の電動工具の第２実施例の内部構造を示す説明図で、（ａ）は内部構造を示す外観図、（ｂ）は内部構造を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory view showing the internal structure of a power tool according to a second embodiment of the present invention, where (a) is an external view showing the internal structure and (b) is an explanatory view showing the internal structure; 本発明の電動工具の第３実施例の内部構造を示す説明図で、（ａ）は内部構造を示す外観図、（ｂ）は断面図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing the internal structure of a power tool according to a third embodiment of the present invention, where (a) is an external view showing the internal structure and (b) is a sectional view;

以下、本発明の電動工具の実施の形態を、図面に基づいて説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of a power tool according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１～図２に、本発明の電動工具の第１実施例を示す。
この電動工具は、本発明の電動工具の構成を、ボルトやナットを所定のトルクで締め付けるための電動トルクレンチ１に適用したものであって、回転子を有する電動モータ２と、電動モータ２を収容する電動モータ収容部３と、電動モータ収容部３のハウジングに直接接触する電界効果トランジスタ（ＦＥＴ（Field Effect Transistor））からなるスイッチング素子４と、冷却ファン５とを備えた電動トルクレンチ１において、電動モータ収容部３のハウジングに、相変化流体を封入したヒートパイプ６の一端側を装着することで、ヒートパイプ６の一端側が電動モータ収容部３のハウジングを介してスイッチング素子４と熱的に接続されるようにするとともに、ヒートパイプ６の他端側を電動モータ収容部３のハウジングの外側で、冷却ファン５によって冷却されるヒートシンク７に装着するようにしている。 1 and 2 show a first embodiment of the power tool of the present invention.
This power tool is obtained by applying the configuration of the power tool of the present invention to an electric torque wrench 1 for tightening bolts and nuts with a predetermined torque. An electric torque wrench 1 including an electric motor housing portion 3 to house, a switching element 4 composed of a field effect transistor (FET) directly contacting a housing of the electric motor housing portion 3, and a cooling fan 5. By mounting one end of a heat pipe 6 containing a phase-change fluid in the housing of the electric motor accommodating portion 3, the one end of the heat pipe 6 is thermally connected to the switching element 4 through the housing of the electric motor accommodating portion 3. , and the other end of the heat pipe 6 is attached to a heat sink 7 cooled by a cooling fan 5 outside the housing of the electric motor accommodating portion 3 .

この電動トルクレンチ１は、スイッチング素子４によって電動モータ２を回転させることでスイッチング素子４から熱エネルギが発せられるが、電動モータ２をケーシングする電動モータ収容部３の金属製のハウジングにスイッチング素子４を直接接触させることで、熱エネルギを効率よく、ハウジングに移動させることができ、スイッチング素子４の温度上昇を抑制することができる。 In this electric torque wrench 1 , the switching element 4 rotates the electric motor 2 to generate thermal energy. By bringing them into direct contact with each other, the heat energy can be efficiently transferred to the housing, and the temperature rise of the switching element 4 can be suppressed.

さらに、電動モータ収容部３の金属製のハウジングに、相変化流体を封入したヒートパイプ６の一端側６ａを装着することで、ヒートパイプ６の一端側６ａが電動モータ収容部３の金属製のハウジングを介してスイッチング素子４と熱的に接続されるようにするとともに、ヒートパイプ６の他端側６ｂを電動モータ収容部３のハウジングの外側で、冷却ファン５によって冷却されるヒートシンク７に装着するようにすることで、電動モータ収容部３の金属製のハウジングに移動した熱エネルギを、ヒートパイプ６を介して、放熱特性の優れた素材からなるヒートシンク７から放散させることができ、これにより、冷却性能を高めることができるようにしている。
ここで、ヒートパイプ６は、スイッチング素子４と熱的に接続される電動モータ収容部３の金属製のハウジングの近傍に配設することが好ましいが、これに加え、電動モータ収容部３の金属製のハウジングとヒートシンク７を熱的に接続する１本又は複数本のヒートパイプ６を設けることもできる。 Furthermore, by attaching one end 6a of the heat pipe 6 containing the phase change fluid to the metal housing of the electric motor housing portion 3, the one end side 6a of the heat pipe 6 is connected to the metal housing of the electric motor housing portion 3. The heat pipe 6 is thermally connected to the switching element 4 through the housing, and the other end 6b of the heat pipe 6 is attached to the heat sink 7 cooled by the cooling fan 5 outside the housing of the electric motor housing portion 3. By doing so, the heat energy transferred to the metal housing of the electric motor housing portion 3 can be dissipated from the heat sink 7 made of a material with excellent heat dissipation properties via the heat pipe 6. , so that the cooling performance can be increased.
Here, the heat pipe 6 is preferably arranged in the vicinity of the metal housing of the electric motor accommodating portion 3 thermally connected to the switching element 4. There may also be one or more heat pipes 6 thermally connecting the housing and the heat sink 7.

この場合において、構成部材である冷却ファン５、ヒートシンク７及び電動モータ収容部３のハウジングをこの順に配置し、ヒートシンク７に複数の透孔を設けたり、ヒートシンク７を格子構造としたりすることによって通気構造とすることで、ヒートシンク７を冷却した冷却ファン５の空気を、電動モータ収容部３のハウジングに供給するようにすることができる。
これにより、電動モータ２や周辺の発熱部材を含む電動トルクレンチ１全体を冷却することができる。 In this case, the cooling fan 5, the heat sink 7, and the housing of the electric motor housing portion 3, which are the constituent members, are arranged in this order, and the heat sink 7 is provided with a plurality of through-holes, or the heat sink 7 has a lattice structure to allow ventilation. With this structure, the air from the cooling fan 5 that has cooled the heat sink 7 can be supplied to the housing of the electric motor accommodating portion 3 .
As a result, the entire electric torque wrench 1 including the electric motor 2 and surrounding heat generating members can be cooled.

また、スイッチング素子４の配置位置は、熱的に低温となる電動トルクレンチ１に下部位置に配置することが好ましい。 In addition, it is preferable that the switching element 4 is arranged at a position below the electric torque wrench 1, which is thermally at a low temperature.

ところで、冷却ファン５及びヒートシンク７の配置位置は、上記第１実施例に記載の配置位置に限定されず、図３に示す本発明の電動工具の第２実施例のように、電動モータ収容部３のハウジングの前方の下方位置に配置することもできる。 By the way, the arrangement position of the cooling fan 5 and the heat sink 7 is not limited to the arrangement position described in the first embodiment. 3 can also be located in a lower position in front of the housing.

また、ヒートシンク７は、上記第１～第２実施例に記載したように、独立した部材として設けるほか、図４に示す本発明の電動工具の第３実施例のように、ヒートパイプ６の他端側６ｂを電動モータ収容部３のハウジングの外側で、冷却ファン５によって冷却される構造長調節筒８のような電動トルクレンチ１の内部構造に装着することで、電動トルクレンチ１の内部構造で兼ねることができる。 Further, the heat sink 7 is provided as an independent member as described in the first and second embodiments, and in addition to the heat pipe 6, as in the third embodiment of the power tool of the present invention shown in FIG. By attaching the end side 6b to the internal structure of the electric torque wrench 1 such as the structural length adjusting cylinder 8 cooled by the cooling fan 5 outside the housing of the electric motor housing portion 3, the internal structure of the electric torque wrench 1 is can be combined with

以上、本発明の電動工具について、複数の実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。 Although the power tool of the present invention has been described above based on a plurality of embodiments, the present invention is not limited to the configurations described in the above embodiments, and the configuration can be changed as appropriate without departing from the scope of the invention. It is something that can be done.

本発明の電動工具は、電動モータの温度上昇及び電動モータの回転を制御するスイッチング素子の温度上昇を確実に抑制することができるという特性を有していることから、電動トルクレンチ等の締付工具の用途に好適に用いることができるほか、例えば、電動モータを備えた電動工具の用途に広く用いることができる。 The power tool of the present invention has the characteristic that it can reliably suppress the temperature rise of the electric motor and the temperature rise of the switching element that controls the rotation of the electric motor. In addition to being suitably used for tools, it can be widely used for electric tools having electric motors, for example.

１電動工具（電動トルクレンチ）
２電動モータ
３電動モータ収容部
４スイッチング素子
５冷却ファン
６ヒートパイプ
７ヒートシンク
８構造長調節筒（兼ヒートシンク） 1 electric tool (electric torque wrench)
2 electric motor 3 electric motor accommodating portion 4 switching element 5 cooling fan 6 heat pipe 7 heat sink 8 structural length adjusting cylinder (also heat sink)

Claims

An electric motor comprising an electric motor having a rotor, an electric motor housing section for housing the electric motor, switching elements in direct contact or indirect contact via a heat conductor with the housing of the electric motor housing section, and a cooling fan In the tool, one end of a heat pipe in which a phase-change fluid is sealed is attached to the housing of the electric motor accommodating portion, so that the one end of the heat pipe is thermally connected to the switching element through the housing of the electric motor accommodating portion. and the other end of the heat pipe is attached to a heat sink that is cooled by a cooling fan outside the housing of the electric motor accommodating portion.

2. The power tool according to claim 1, wherein air from a cooling fan that cools the heat sink is supplied to the electric motor accommodating portion.