以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下の図において、同一の機能を有する部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。また、本明細書においては、前後左右、上下の方向は図中に示す方向であるとして説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, parts having the same function are denoted by the same reference numerals, and repeated description is omitted. Further, in this specification, description will be made assuming that the front, rear, left, right, and up and down directions are directions shown in the drawing.
図1は、本発明の実施例に係る電動工具の一例であるディスクグラインダ1の全体形状を示す斜視図である。ディスクグラインダ1のハウジング(筐体)は、駆動源たる電気モータを内部に収容する本体ハウジング2と、本体ハウジング2の前方に取り付けられるギヤケース3により構成される。本体ハウジング2は、前後方向にその中心軸が延びる略筒状であって、後述するモータを収容する部分と電池パック60を保持する部分(拡径部2c)との間に、本体ハウジング2の外径(高さ及び/又は幅)が小さく絞られた把持部(細径部)2bが形成され、作業者が把持しやすいように構成される。本体ハウジング2の前方端付近の側方(左側面)にはモータの回転をオン又はオフするためのスイッチのスイッチレバー8が設けられる。ギヤケース3は本体ハウジング2の前方側において、ファンカバー17を介在させた状態で前から後ろ方向に挿入される4本のねじ16により固定される。ギヤケース3は、その内部に砥石70が取り付けられるスピンドル(出力軸)を固定するものであり、モータの回転に連動してギヤケース3に収納された回転伝達機構(図示せず)を介して砥石70が回転する。
FIG. 1 is a perspective view showing an overall shape of a disc grinder 1 which is an example of an electric tool according to an embodiment of the present invention. A housing (housing) of the disc grinder 1 includes a main body housing 2 that houses therein an electric motor that is a driving source, and a gear case 3 that is attached to the front of the main body housing 2. The main body housing 2 has a substantially cylindrical shape whose central axis extends in the front-rear direction. The main body housing 2 is provided between a portion for housing a motor, which will be described later, and a portion for holding the battery pack 60 (the enlarged diameter portion 2c). A grip portion (thin diameter portion) 2b with a small outer diameter (height and / or width) is formed, and is configured to be easily gripped by an operator. A switch lever 8 of a switch for turning on or off the rotation of the motor is provided on the side (left side surface) near the front end of the main body housing 2. The gear case 3 is fixed on the front side of the main body housing 2 by four screws 16 inserted from the front to the rear with the fan cover 17 interposed. The gear case 3 fixes a spindle (output shaft) to which the grindstone 70 is attached, and the grindstone 70 is connected via a rotation transmission mechanism (not shown) housed in the gear case 3 in conjunction with the rotation of the motor. Rotates.
砥石70は、例えば直径100mmのレジノイドフレキシブルトイシ、フレキシブルトイシ、レジノイドトイシ、サンディングディスク等であり、用いる砥粒の種類の選択により金属、合成樹脂、大理石、コンクリートなどの表面研磨、曲面研磨が可能である。砥石70の回転速度は、例えば1000~5000rpmの任意の回転数に調整できる。砥石70の後方側の周囲には研削された部材や破損した砥粒等の飛散から作業者を保護するためのホイルガード20が設けられる。ギヤケース3の一方の側面(ここでは右側)に着脱式のサイドハンドル4が設けられる。本体ハウジング2の前方の側面には本体ハウジング2の後端付近の両側側面には、後述する冷却ファンにより外気を吸引するための吸気孔19bが形成され、ギヤケース3には吸引された空気を排出するための排気孔3aが設けられる。
The grindstone 70 is, for example, a resinoid flexible toy having a diameter of 100 mm, a flexible toy, a resinoid toy, and a sanding disk. Depending on the type of abrasive used, surface grinding or curved surface grinding of metals, synthetic resins, marble, concrete, etc. is possible. is there. The rotational speed of the grindstone 70 can be adjusted to an arbitrary rotational speed of, for example, 1000 to 5000 rpm. A wheel guard 20 is provided around the rear side of the grindstone 70 to protect the operator from scattering of ground members and broken abrasive grains. A detachable side handle 4 is provided on one side surface (here, the right side) of the gear case 3. An intake hole 19b for sucking outside air by a cooling fan, which will be described later, is formed on both side surfaces near the rear end of the main body housing 2 on the front side surface of the main body housing 2, and the sucked air is discharged to the gear case 3. An exhaust hole 3a is provided.
図2は本発明の実施例に係るディスクグラインダ1の後端底面付近を示す部分斜視図である。本体ハウジング2の後方側であって把持部2bと拡径部2cとの接続部分付近には、モータの回転速度を調整するためのダイヤル9が設けられる。ダイヤル9は回転式であって、ダイヤルには速度レベルを示すための数字が印字されている。尚、モータ5の回転速度調整手段は、ダイヤル式の調整手段だけで無く、高と低を切替える切替えスイッチにて構成しても良いし、電子的なスイッチを用いて設定できるようにしても良い。拡径部2cの後方かつ下側には、電池パック60を保持すると共に電池パック60に形成された空気孔を塞ぐための覆い部2dが設けられる。覆い部2dには表示パネル25が設けられ、AUTOボタン26と電池残量チェックボタン27が設けられる。これらは共にタクタイルスイッチにて構成できる。AUTOボタン26は制御方法を自動変速モードに設定するボタンであり、自動変速モードが設定されると、無負荷時はモータ5の回転数を下げ、負荷を検出したら通常の(ダイヤルで選択した)回転数に切り替えるという制御を行う。電池残量チェックボタン27を押すと電池の残量に応じた形態にて電池残量表示ランプ28が点灯する。ここでは電池残量表示ランプ28は複数のLEDにて形成し、例えば、電池の残量が大きいときはすべてのLEDが点灯し、電池の残量が少なくなるにつれて点灯するLEDの数を減らすように構成すれば良い。電池パック60を取り外すときは、電池パックの両側面に設けられたラッチ61を押しながら図中の矢印に示す取り外し方向に移動させる。
FIG. 2 is a partial perspective view showing the vicinity of the bottom surface of the rear end of the disc grinder 1 according to the embodiment of the present invention. A dial 9 for adjusting the rotational speed of the motor is provided on the rear side of the main body housing 2 and in the vicinity of the connection portion between the grip portion 2b and the enlarged diameter portion 2c. The dial 9 is a rotary type, and a number for indicating the speed level is printed on the dial. The rotational speed adjusting means of the motor 5 is not limited to the dial type adjusting means, but may be constituted by a changeover switch for switching between high and low, or may be set using an electronic switch. . A cover portion 2d for holding the battery pack 60 and closing an air hole formed in the battery pack 60 is provided behind and below the enlarged diameter portion 2c. A display panel 25 is provided in the cover 2d, and an AUTO button 26 and a battery remaining amount check button 27 are provided. Both of these can be configured with tactile switches. The AUTO button 26 is a button for setting the control method to the automatic transmission mode. When the automatic transmission mode is set, the number of rotations of the motor 5 is reduced when no load is applied, and the normal (selected with the dial) is detected when the load is detected. Control to switch to the rotation speed is performed. When the remaining battery level check button 27 is pressed, the remaining battery level indicator lamp 28 is turned on in a form corresponding to the remaining battery level. Here, the remaining battery level indicator lamp 28 is formed by a plurality of LEDs. For example, when the remaining battery level is large, all the LEDs are turned on, and the number of LEDs to be lit is reduced as the remaining battery level decreases. What is necessary is just to comprise. When removing the battery pack 60, the latch 61 provided on both sides of the battery pack is pushed and moved in the removal direction indicated by the arrow in the figure.
図3は本発明の実施例に係るディスクグラインダ1の内部構成を示す縦断面図である。モータ5は軸方向(前後方向)に細長い形状とされ、ここではモータ5として3相ブラシレスDCモータを用いる。モータ5は、略円筒状の外形をもつステータ5bと、ステータ5bの内周部内に同心軸状に設けられるロータ5aを含んで構成され、ポリカーボネイド等の高分子樹脂の成型により製造された略筒状の本体ハウジング2の内部の前方側に収容される。モータ5のステータ5bは本体ハウジング2の内部に固定され、回転軸5cは、ギヤケース3と本体ハウジング2の間に挟持されるファンカバー17に固定される軸受18aにより前方側が軸支され、本体ハウジング2の中央付近に固定される軸受18bにより後方側が軸支される。ステータ5bには、3相巻線U、V、Wからなるコイル(電機子巻線)が巻かれる。ロータは、回転軸5cの外周側に取り付けられる金属製のロータコアと、N極およびS極を有する円筒形のマグネット(永久磁石)から構成される。マグネットとしては、例えば円管形ネオジウム焼結磁石を用いることによりロータの小径化を図ることができる。ステータ5bと軸受18bとの間には、3つの位置検出素子を搭載するための検出基板21が設けられる。検出基板21は、回転軸5cを貫通させるための貫通穴を有する円環状か又は半円状の基板とすると良く、検出基板21上には位置検出素子22、23、24(図4参照)が設けられる。位置検出素子22、23、24は、回転するロータ5aのマグネットの位置を検出することにより、ロータ5aの回転位置を検知するものであり、例えばホールICが用いられ、回転方向に60°毎に3つ配置される。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing an internal configuration of the disc grinder 1 according to the embodiment of the present invention. The motor 5 has an elongated shape in the axial direction (front-rear direction). Here, a three-phase brushless DC motor is used as the motor 5. The motor 5 includes a stator 5b having a substantially cylindrical outer shape and a rotor 5a provided concentrically in the inner peripheral portion of the stator 5b. The motor 5 is manufactured by molding a polymer resin such as polycarbonate. The main body housing 2 is housed on the front side. The stator 5b of the motor 5 is fixed inside the main body housing 2, and the rotating shaft 5c is pivotally supported on the front side by a bearing 18a fixed to the fan cover 17 sandwiched between the gear case 3 and the main body housing 2. The rear side is pivotally supported by a bearing 18b fixed in the vicinity of the center of 2. A coil (armature winding) composed of three-phase windings U, V, and W is wound around the stator 5b. The rotor includes a metal rotor core attached to the outer peripheral side of the rotating shaft 5c, and a cylindrical magnet (permanent magnet) having N and S poles. As the magnet, for example, a circular neodymium sintered magnet can be used to reduce the rotor diameter. A detection substrate 21 for mounting three position detection elements is provided between the stator 5b and the bearing 18b. The detection substrate 21 may be an annular or semicircular substrate having a through hole for allowing the rotation shaft 5c to pass therethrough, and position detection elements 22, 23, and 24 (see FIG. 4) are provided on the detection substrate 21. Provided. The position detection elements 22, 23, 24 detect the rotational position of the rotor 5a by detecting the position of the magnet of the rotating rotor 5a. For example, a Hall IC is used, and every 60 ° in the rotational direction. Three are arranged.
軸受18bの後方であって本体ハウジング2のほぼ中央付近には、モータ5を回転させるためのスイッチ7が設けられる。スイッチ7はスイッチレバー8(図1参照)に連動して動作することによりモータ5の回転のオン又はオフを指示するものであり、プッシュボタン7aを移動させることによりオン(接続状態)又はオフ(断続状態)に切替える1回路1接点スイッチである。プッシュボタン7aはスイッチレバー8の移動に連動して移動するリンク機構(図示せず)によって操作される。尚、スイッチレバー8の移動に連動させてプッシュボタン7aを移動させる機械的な機構は種々あって、それらは公知であるので、ここでの説明は省略する。
A switch 7 for rotating the motor 5 is provided behind the bearing 18 b and in the vicinity of the center of the main body housing 2. The switch 7 operates in conjunction with the switch lever 8 (see FIG. 1) to instruct turning on or off of the rotation of the motor 5. By moving the push button 7a, the switch 7 is turned on (connected state) or off ( 1-circuit 1-contact switch for switching to an intermittent state. The push button 7 a is operated by a link mechanism (not shown) that moves in conjunction with the movement of the switch lever 8. There are various mechanical mechanisms for moving the push button 7a in conjunction with the movement of the switch lever 8, and these are well-known, so the description thereof is omitted here.
前方側の軸受18aとロータ5a、ステータ5bとの間には、冷却ファン10が設けられる。冷却ファン10は回転軸5cの回転により回転し、後方側の吸気孔19b(図2参照)から前方側の排気孔3aに至る空気流を発生させる送風手段である。本体ハウジング2の外部から取り込まれた空気流は、図中の黒矢印にて例示するように、ヒートシンク40の近傍を流れることによりスイッチング素子33、36等を冷却し、その後、スイッチ7の周囲を通過してモータ5に到達する。モータ5付近において冷却風は、ステータ5bの外周と本体ハウジング2の内壁面の間、及び、ステータ5bとロータ5aの間の空隙を通過して冷却ファン10に到達し、その後、主に排気孔3aからハウジングの外部に前方向きに排出される。
A cooling fan 10 is provided between the bearing 18a on the front side, the rotor 5a, and the stator 5b. The cooling fan 10 is a blower that rotates by the rotation of the rotating shaft 5c and generates an air flow from the rear intake hole 19b (see FIG. 2) to the front exhaust hole 3a. The air flow taken in from the outside of the main body housing 2 flows in the vicinity of the heat sink 40 as shown by the black arrow in the figure to cool the switching elements 33, 36, and then around the switch 7. Pass through and reach the motor 5. In the vicinity of the motor 5, the cooling air passes through the gap between the outer periphery of the stator 5 b and the inner wall surface of the main body housing 2 and between the stator 5 b and the rotor 5 a and reaches the cooling fan 10. It is discharged forward from 3a to the outside of the housing.
本体ハウジング2の後方側の端部には着脱式の電池パック60が装着される。電池パック60は充電可能な二次電池であり、例えばニッカド電池、ニッケル水素電池又はリチウムイオン電池等を用いることができる。本実施例では、電池パック60は上方向から下方向にスライドさせるようにして装着可能であり、ラッチ61により固定される。電池パック60の高さ方向の寸法HBは本体ハウジング2のモータ5の収容部分の直径dmよりも十分大きい。このように本体ハウジング2の直径よりも大きい高さ寸法を有する電池パック60を保持するために、本体ハウジング2の電池パック60の装着部分には拡径部2cが形成される。拡径部2cは本体ハウジング2の高さ方向及び幅方向(左右方向)が、本体ハウジング2のモータ5の収容部分の直径よりも大きく形成された部分であって、この拡張された内部空間に制御基板31が配置される。制御基板31は基板ケース32の内部に収容され、制御基板31の面がモータ5の回転軸方向(本体ハウジング2の長手方向)と直交するように配置され、電池パック60のスライド面と平行になるように配置される。制御基板31には6つのスイッチング素子(33、36等)と制御手段を構成するマイコン(図示せず)が搭載されるが、比較的大きな取り付けスペースを有するスイッチング素子は、制御基板31からモータ5の方向に延びるように配置される。6つのスイッチング素子(33、36等)には、その冷却のために大型のヒートシンク40が設けられる。ヒートシンク40は、金属製の厚板にて構成でき、厚板の一方の面(上面)と他方の面(下面)にそれぞれスイッチング素子33、36等が固定される。
A detachable battery pack 60 is attached to the rear end of the main body housing 2. The battery pack 60 is a rechargeable secondary battery. For example, a nickel cadmium battery, a nickel metal hydride battery, a lithium ion battery, or the like can be used. In this embodiment, the battery pack 60 can be mounted so as to slide downward from the upper direction, and is fixed by the latch 61. The height dimension H B of the battery pack 60 is sufficiently larger than the diameter d m of the housing portion of the motor 5 of the main body housing 2. Thus, in order to hold the battery pack 60 having a height dimension larger than the diameter of the main body housing 2, an enlarged-diameter portion 2 c is formed in the mounting portion of the main body housing 2 where the battery pack 60 is mounted. The enlarged diameter portion 2c is a portion in which the height direction and the width direction (left and right direction) of the main body housing 2 are formed larger than the diameter of the accommodating portion of the motor 5 of the main body housing 2, and the expanded internal space A control board 31 is arranged. The control board 31 is accommodated in the board case 32, arranged so that the surface of the control board 31 is orthogonal to the rotation axis direction of the motor 5 (longitudinal direction of the main body housing 2), and parallel to the slide surface of the battery pack 60. It is arranged to become. The control board 31 is equipped with six switching elements (33, 36, etc.) and a microcomputer (not shown) constituting the control means, but the switching element having a relatively large mounting space is connected to the motor 5 from the control board 31. It arrange | positions so that it may extend in the direction of. The six switching elements (33, 36, etc.) are provided with a large heat sink 40 for cooling. The heat sink 40 can be composed of a thick plate made of metal, and the switching elements 33 and 36 are fixed to one surface (upper surface) and the other surface (lower surface) of the thick plate, respectively.
本体ハウジング2の拡径部2cの前方側には、モータ5の回転速度を設定するためのダイヤル9が設けられる。ダイヤル9は回転軸9aを軸として回転可能となっており、その回転軸9aがモータ5の回転軸方向と平行に配置され、外周部の一部を除いてダイヤル9の大部分が本体ハウジング2の内部に収容される。ダイヤル9は可変抵抗器であって、制御回路に接続される。このようにダイヤル9を拡径部2cの前方部分に設けることにより制御基板31との配線が短くてすむので、効率的な実装を行うことができる。本実施例の本体ハウジング2は、モータ5の回転軸を通る鉛直面から左右に分割される分割構造であって、制御基板31を収容する基板ケース32とダイヤル9は、本体ハウジングの右側部分と左側部分の内壁に形成された保持部(取り付けリブ)によって挟み込むようにして固定される。
A dial 9 for setting the rotational speed of the motor 5 is provided on the front side of the enlarged diameter portion 2 c of the main body housing 2. The dial 9 is rotatable about the rotating shaft 9a. The rotating shaft 9a is arranged in parallel with the rotating shaft direction of the motor 5, and most of the dial 9 except for a part of the outer peripheral portion is the main body housing 2. Housed inside. The dial 9 is a variable resistor and is connected to a control circuit. Thus, by providing the dial 9 in the front part of the enlarged diameter portion 2c, the wiring with the control board 31 can be shortened, so that efficient mounting can be performed. The main body housing 2 of the present embodiment has a divided structure that is divided into right and left from a vertical plane passing through the rotation axis of the motor 5, and the board case 32 and the dial 9 that accommodate the control board 31 are arranged on the right side of the main body housing. It is fixed so as to be sandwiched between holding parts (attachment ribs) formed on the inner wall of the left part.
ギヤケース3は、例えばアルミニウム等の金属の一体成型により構成され、1組の傘歯車機構(傘歯車12、13)を用いた動力伝達機構を収容すると共に、出力軸となるスピンドル14を回転可能に保持する。スピンドル14には、モータ5の回転軸5c(水平方向)に対して直交するように延在するもので、図示しないスパナで砥石70の下側から固定されるホイルナット15を外して砥石70を交換できる。モータ5が回転すると冷却ファン10によって、本体ハウジング2の内部に後方から前方に至る空気流が発生する。図3にてその空気流の流れの一部を矢印にて示しており、ヒートシンク40は、本体ハウジング内における冷却風の流れにおいて、モータ5よりも上流側であってスイッチ7と電池パック60の間に位置する。
The gear case 3 is formed by integrally molding a metal such as aluminum, for example, and accommodates a power transmission mechanism using a pair of bevel gear mechanisms (bevel gears 12 and 13) and can rotate a spindle 14 serving as an output shaft. Hold. The spindle 14 extends so as to be orthogonal to the rotating shaft 5c (horizontal direction) of the motor 5, and the wheel nut 15 fixed from the lower side of the grindstone 70 with a spanner (not shown) is removed to remove the grindstone 70. Can be exchanged. When the motor 5 rotates, the cooling fan 10 generates an air flow from the rear to the front inside the main body housing 2. In FIG. 3, a part of the flow of the air flow is indicated by arrows, and the heat sink 40 is upstream of the motor 5 in the flow of the cooling air in the main body housing and the switch 7 and the battery pack 60. Located between.
次に、モータ5の駆動制御系の構成を図4に基づいて説明する。図4において点線で示す回路(制御回路手段とインバータ回路手段)は制御基板31に搭載される。本実施例では、モータ5は3相のブラシレスDCモータで構成される。このブラシレスDCモータは、いわゆるインナーロータ型であって、複数組(本実施例では2組)のN極とS極を含む永久磁石(マグネット)を含んで構成されたロータ5aと、スター結線された3相の固定子巻線U、V、Wから成るステータ5bを有する。演算部51は、図示していないが、処理プログラムとデータに基づいて駆動信号を出力するための中央処理装置(CPU)、処理プログラムや制御データを記憶するためのROM、データを一時記憶するためのRAM、タイマ等を含んで構成され、モータ5の回転速度の制御を行う。モータ5の回転速度は、ダイヤル9にて任意に設定可能であり、演算部51は作業者によるスイッチ7の操作に応じてモータ5の起動又は停止をする。
Next, the configuration of the drive control system of the motor 5 will be described with reference to FIG. A circuit (control circuit means and inverter circuit means) indicated by a dotted line in FIG. In this embodiment, the motor 5 is a three-phase brushless DC motor. This brushless DC motor is a so-called inner rotor type, and is star-connected to a rotor 5a including a plurality of sets (two sets in this embodiment) of permanent magnets (magnets) including N poles and S poles. And a stator 5b composed of three-phase stator windings U, V, and W. Although not shown, the arithmetic unit 51 is a central processing unit (CPU) for outputting a drive signal based on the processing program and data, a ROM for storing the processing program and control data, and for temporarily storing data. The RAM, the timer, and the like are included, and the rotational speed of the motor 5 is controlled. The rotation speed of the motor 5 can be arbitrarily set by the dial 9, and the calculation unit 51 starts or stops the motor 5 according to the operation of the switch 7 by the operator.
インバータ回路手段は、3相ブリッジ形式に接続されたFET等の6個のスイッチング素子33~38から主に構成される。ブリッジ接続された6個のスイッチング素子33~38の各ゲートは、制御信号出力回路52に接続され、6個のスイッチング素子33~38の各ドレインまたは各ソースは固定子巻線U、V、Wに接続される。これによって、6個のスイッチング素子33~38は、制御信号出力回路52から入力されたスイッチング素子駆動信号(H4、H5、H6等の駆動信号)によってスイッチング動作を行い、インバータ回路手段に印加される電池パック60の直流を3相(U相、V相及びW相)交流電圧Vu、Vv、Vwに変換して固定子巻線U、V、Wにモータ5の駆動電力を供給する。
The inverter circuit means is mainly composed of six switching elements 33 to 38 such as FETs connected in a three-phase bridge form. The gates of the six switching elements 33 to 38 that are bridge-connected are connected to the control signal output circuit 52, and the drains or sources of the six switching elements 33 to 38 are the stator windings U, V, and W. Connected to. As a result, the six switching elements 33 to 38 perform a switching operation by the switching element drive signals (drive signals such as H4, H5, H6, etc.) input from the control signal output circuit 52, and are applied to the inverter circuit means. The direct current of the battery pack 60 is converted into three-phase (U-phase, V-phase and W-phase) AC voltages Vu, Vv and Vw, and the driving power of the motor 5 is supplied to the stator windings U, V and W.
6個のスイッチング素子33~38の各ゲートを駆動するスイッチング素子駆動信号(3相信号)のうち、3個の負電源側スイッチング素子36~38をパルス幅変調信号(PWM信号)H4、H5、H6として供給し、制御基板31上に搭載された演算部51によって、モータ5のスイッチ手段を構成する位置検出素子22~24の出力信号に基づいてモータ5への電力供給を開始させる。ここで、PWM信号は、インバータ回路手段の負電源側スイッチング素子36~38に供給される。
Of the switching element drive signals (three-phase signals) for driving the gates of the six switching elements 33 to 38, the three negative power supply side switching elements 36 to 38 are connected to pulse width modulation signals (PWM signals) H4, H5, The operation unit 51 supplied as H6 and mounted on the control board 31 starts power supply to the motor 5 based on the output signals of the position detection elements 22 to 24 constituting the switch means of the motor 5. Here, the PWM signal is supplied to the negative power supply side switching elements 36 to 38 of the inverter circuit means.
スイッチ7の操作状態はスイッチ操作検出回路56にて検出され、スイッチ操作検出回路56はハイ(スイッチON)又はロー(スイッチOFF)のいずれかの出力を演算部51に出力する。モータ5の回転速度を調整するためのダイヤル9の出力は回転速度設定回路57に入力され、回転速度設定回路57はダイヤル9の設定位置に応じた制御信号を演算部51に送出する。演算部51は、スイッチ操作検出回路56と回転速度設定回路57の出力信号に基づいて所定のスイッチング素子33~38を交互にスイッチングするための駆動信号を形成し、モータ5の駆動信号を制御信号出力回路52に出力する。これによって固定子巻線U、V、Wの所定の巻線に交互に通電し、ロータ5aを設定された回転速度で回転させる。モータ5の回転速度は、位置検出素子22~24の出力を検出する回転子位置検出回路53の出力を用いて、回転数検出回路54が検出する。回転子位置検出回路53及び回転数検出回路54の出力は共に演算部51に出力される。モータ5に供給される電流値は、電流検出回路55によって測定され、その値が演算部51にフィードバックされることにより、演算部51は設定された駆動電力となるように調整することによりモータ5の回転制御を行う。
The operation state of the switch 7 is detected by the switch operation detection circuit 56, and the switch operation detection circuit 56 outputs either high (switch ON) or low (switch OFF) output to the calculation unit 51. The output of the dial 9 for adjusting the rotational speed of the motor 5 is input to the rotational speed setting circuit 57, and the rotational speed setting circuit 57 sends a control signal corresponding to the set position of the dial 9 to the calculation unit 51. The calculation unit 51 forms a drive signal for alternately switching predetermined switching elements 33 to 38 based on the output signals of the switch operation detection circuit 56 and the rotation speed setting circuit 57, and the drive signal of the motor 5 is used as a control signal. Output to the output circuit 52. As a result, the predetermined windings of the stator windings U, V, and W are alternately energized, and the rotor 5a is rotated at a set rotational speed. The rotation speed of the motor 5 is detected by the rotation speed detection circuit 54 using the output of the rotor position detection circuit 53 that detects the outputs of the position detection elements 22 to 24. Both the outputs of the rotor position detection circuit 53 and the rotation speed detection circuit 54 are output to the calculation unit 51. The current value supplied to the motor 5 is measured by the current detection circuit 55, and the value is fed back to the calculation unit 51, so that the calculation unit 51 adjusts the set drive power to the motor 5. Rotation control is performed.
次に図5を用いて、スイッチング素子33~38とヒートシンク40との接続状況を説明する。図5は図3における矢印Aの方向から矢視図であって大部分を透視図にて図示している。ここで理解できるように複数のスイッチング素子のうちスイッチング素子33~35は共通のヒートシンク40の表側(上側面)に一列に並べた状態でネジ止めされる。この際、スイッチング素子33~35は互いに接触しないように所定の間隔を有するように固定することが重要である。また、図5では見えないが、ヒートシンク40の裏側(下側面)にも同様にしてスイッチング素子36~38がネジ止めされ、スイッチング素子33~35とスイッチング素子36~38は、面対称となる位置に配置される。ヒートシンク40の形状は種々考えられるが、本実施例では厚さ約10mmのアルミニウム板を用いるようにした。アルミニウム板の面は、前後及び左右に延びるものであって、制御基板31と直角方向になるように配置される。別の表現をするとヒートシンク40は、制御基板31からモータ5側に向かって回転軸方向に延びるように配置される。
Next, a connection state between the switching elements 33 to 38 and the heat sink 40 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is an arrow view from the direction of the arrow A in FIG. 3 and most of the figure is a perspective view. As can be understood here, among the plurality of switching elements, the switching elements 33 to 35 are screwed in a state of being arranged in a line on the front side (upper side surface) of the common heat sink 40. At this time, it is important to fix the switching elements 33 to 35 so as to have a predetermined interval so as not to contact each other. Although not visible in FIG. 5, the switching elements 36 to 38 are similarly screwed to the back side (lower side) of the heat sink 40, and the switching elements 33 to 35 and the switching elements 36 to 38 are positioned symmetrically. Placed in. Although various shapes of the heat sink 40 can be considered, an aluminum plate having a thickness of about 10 mm is used in this embodiment. The surface of the aluminum plate extends in the front-rear direction and the left-right direction, and is disposed so as to be perpendicular to the control board 31. In other words, the heat sink 40 is disposed so as to extend in the direction of the rotation axis from the control board 31 toward the motor 5 side.
ヒートシンク40は、本体ハウジング2の内側壁面に沿って前端の角部が斜めに形成された斜面部40bを有し、角落としをして本体ハウジング2内の空間を有効に活用している。基板ケース32の後方側には、電池パック60の接続端子と接触させるための複数の端子(図示せず)を固定するため端子ホルダ39が設けられる。本体ハウジング2の拡径部2cの左右側面には、空気の吸気孔19a、19bが設けられる。図5では吸気孔19a、19bに図示しないフィルタ装置を取り付けるために外側に大きめに突出した形状をしている。吸気孔19a、19bから本体ハウジング2の内部に取り込まれた外気は、本体ハウジング2の長手方向、つまり回転軸方向に沿うように流れる。これによってヒートシンク40の延びる方向とほぼ同方向に冷却風が流れることになり、ヒートシンク40に流れを妨げられることのない空気の流れを作ることができる。また、ヒートシンク40の上下左右の側面に冷却風がよく当たるので、効率よくヒートシンク40及びスイッチング素子33~38を冷却することができる。このようにヒートシンク40を構成したために、モータ5を収容するモータ収容部2aの後ろ側にモータ収容部2aよりも細径である把持部2bを設けた構成でありながら、効果的にスイッチング素子33~38を冷却することが可能となった。
The heat sink 40 has an inclined surface portion 40b whose front end corner portion is formed obliquely along the inner wall surface of the main body housing 2 and effectively uses the space in the main body housing 2 by dropping corners. A terminal holder 39 is provided on the rear side of the substrate case 32 in order to fix a plurality of terminals (not shown) for making contact with the connection terminals of the battery pack 60. Air intake holes 19 a and 19 b are provided on the left and right side surfaces of the enlarged diameter portion 2 c of the main body housing 2. In FIG. 5, in order to attach a filter device (not shown) to the intake holes 19a and 19b, it has a shape that protrudes to the outside. The outside air taken into the main body housing 2 from the intake holes 19a and 19b flows along the longitudinal direction of the main body housing 2, that is, the rotation axis direction. As a result, the cooling air flows in substantially the same direction as the direction in which the heat sink 40 extends, and an air flow that does not impede the flow of the heat sink 40 can be created. In addition, since the cooling air strikes the upper, lower, left and right side surfaces of the heat sink 40, the heat sink 40 and the switching elements 33 to 38 can be efficiently cooled. Since the heat sink 40 is configured in this way, the switching element 33 is effectively provided while the grip portion 2b having a smaller diameter than the motor housing portion 2a is provided on the rear side of the motor housing portion 2a that houses the motor 5. It became possible to cool ~ 38.
図6は、モータの回転軸方向の前方側から制御基板31を見た状態を示す図である。制御基板31は、合成樹脂製の基板ケース32の内部に固定される。図6において、厚さTaのアルミニウム合金製のヒートシンク40の一面(上面)に3つのスイッチング素子33~35を面接触させ、一面(上面)に対向する他面(下面)に3つスイッチング素子36~38を並んで面接触させるようにした。この際、スイッチング素子33~35及び36~38は、絶縁シート(図6では図示せず。図7にて後述)を介してヒートシンク40に固定すると良い。制御基板31の長手方向の寸法(長さLc)は、モータ5のステータ5bの直径よりも十分大きくなっており、その大きくなった部分にマイコン51等の電子素子を搭載すると良い。
FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which the control board 31 is viewed from the front side in the rotation axis direction of the motor. The control board 31 is fixed inside a board case 32 made of synthetic resin. In FIG. 6, three switching elements 33 to 35 are brought into surface contact with one surface (upper surface) of an aluminum alloy heat sink 40 having a thickness Ta, and three switching elements are disposed on the other surface (lower surface) facing one surface (upper surface). 36 to 38 were brought into surface contact side by side. At this time, the switching elements 33 to 35 and 36 to 38 are preferably fixed to the heat sink 40 via an insulating sheet (not shown in FIG. 6, described later in FIG. 7). The longitudinal dimension (length Lc) of the control board 31 is sufficiently larger than the diameter of the stator 5b of the motor 5, and an electronic element such as the microcomputer 51 is preferably mounted on the enlarged portion.
次に、図7を用いて図6のB-B部の断面図を説明する。基板ケース32は上側に開口面を有する略直方体の容器状に形成され、その内部にスイッチング素子33~38を搭載した制御基板31が収容される。金属製の厚板であるヒートシンク40は、制御基板31から僅かに離れて隙間46を有するように位置づけられる。ヒートシンク40は導体であるため、制御基板31の端子等をショートさせないようために隙間46を設けたものである。スイッチング素子33~38は公知のFET(電界効果トランジスタ)であり、ソース、ドレイン、ゲートの3つの端子35a、38aを有し、本体部の背面の一部及び背面から上に延びるように金属製のネジ穴を有する放熱板35b、38bを有する。放熱板35b、38bはそれぞれネジ43によってヒートシンク40に形成されたネジ穴40aにネジ止めされるが、ヒートシンク40と放熱板35b、38bが電気的に絶縁状態になるように、電気を通さない絶縁スリーブ44を介在させて固定される。このとき、放熱板35bを止めるネジ43と放熱板38bを止めるネジ43は同軸上に位置する。また、スイッチング素子35、38とヒートシンク40との間にも熱伝導性であるが電気的に絶縁性の樹脂シート41を介在させるようにして、放熱性を良好に保ちつつスイッチング素子35、38とヒートシンク40が電気的に短絡しないように構成した。ヒートシンク40の回転軸方向(前後方向)における寸法は、スイッチング素子35、38の寸法FTよりも十分大きいことが理解できよう。尚、スイッチング素子33~34、36~37についても同様の方法にてヒートシンク40に固定される。このような固定方法を用いることにより1つのヒートシンク40に6つのスイッチング素子33~38を固定することができた。
Next, a cross-sectional view taken along a line BB in FIG. 6 will be described with reference to FIG. The substrate case 32 is formed in a substantially rectangular parallelepiped container shape having an opening surface on the upper side, and a control substrate 31 on which switching elements 33 to 38 are mounted is accommodated. The heat sink 40, which is a metal thick plate, is positioned so as to have a gap 46 slightly away from the control board 31. Since the heat sink 40 is a conductor, a gap 46 is provided so as not to short-circuit the terminals of the control board 31. The switching elements 33 to 38 are well-known FETs (field effect transistors), have three terminals 35a and 38a of a source, a drain, and a gate, and are made of metal so as to extend partly from the back of the main body and upward from the back. The heat sinks 35b and 38b having the screw holes are provided. The heat sinks 35b and 38b are respectively screwed into the screw holes 40a formed in the heat sink 40 by screws 43. However, the heat sink 40 and the heat sinks 35b and 38b are electrically insulated so that they are electrically insulated. It is fixed with a sleeve 44 interposed. At this time, the screw 43 that stops the heat sink 35b and the screw 43 that stops the heat sink 38b are located on the same axis. Further, a heat conductive but electrically insulating resin sheet 41 is interposed between the switching elements 35, 38 and the heat sink 40, and the switching elements 35, 38, while maintaining good heat dissipation. The heat sink 40 is configured not to be electrically short-circuited. Dimension in the rotation axis direction (longitudinal direction) of the heat sink 40 may be understood to be sufficiently larger than the size F T of the switching elements 35 and 38. The switching elements 33 to 34 and 36 to 37 are also fixed to the heat sink 40 by the same method. By using such a fixing method, the six switching elements 33 to 38 could be fixed to one heat sink 40.
本実施例ではさらに、スイッチング素子33~38とマイコン51を含むその他の電子素子(図7では図示せず)を搭載した制御基板31をシリコン等の防水・絶縁樹脂にて充填して固めるようにした。ここでは容器状の基板ケース32の開口を上向きにして液体状の樹脂を内側底面から高さHとなる一点鎖線の位置まで充填して固化させる。この高さHは、スイッチング素子35の制御基板31への取り付け後の端子(脚部)35aの長さFBよりも高くなるように構成することが重要である。このように充填する樹脂の高さHを端子(脚部)35aの長さFBよりも高くすることで、電動工具の稼働時の振動によるスイッチング素子33~38の破損を効果的に防止でき、電動工具の長寿命化を図ることができる。一方、高さHはスイッチング素子35の制御基板31への取り付け後の本体部の高さ(セラミックパッケージの上端位置)FTよりも低くした。このように設定することによりセラミックパッケージの上端位置よりも上方に延びる放熱板35bは樹脂の外部に露出するために、冷却ファン10によって生成される空気流中に放熱板35bが晒されるため良好な放熱性を実現できる。ヒートシンク40は部分的に樹脂の内部に位置するが、大部分は樹脂から外部に露出するので、樹脂によってがたつきが無いようにしっかりと固定される上に、冷却ファン10によって生成される空気流によって良好に冷却される効果が得られる。
In the present embodiment, the control board 31 on which the switching elements 33 to 38 and other electronic elements including the microcomputer 51 (not shown in FIG. 7) are mounted is filled with a waterproof / insulating resin such as silicon and hardened. did. Here, the opening of the container-like substrate case 32 faces upward, and the liquid resin is filled from the inner bottom surface to the position of a one-dot chain line having a height H and solidified. The height H, it is important to be configured to be higher than the length F B of after mounting the terminal (leg) 35a of the control board 31 of the switching element 35. By higher than the length F B of the height H of the resin to be filled in this way the terminal (leg) 35a, it can effectively prevent damage to the switching elements 33-38 due to vibration during operation of the power tool The life of the electric tool can be extended. On the other hand, the height H was lower than F T (upper end position of the ceramic package) the height of the main body portion after attachment to the control board 31 of the switching element 35. By setting in this way, the heat radiating plate 35b extending above the upper end position of the ceramic package is exposed to the outside of the resin, so that the heat radiating plate 35b is exposed to the air flow generated by the cooling fan 10, which is favorable. Heat dissipation can be realized. Although the heat sink 40 is partially located inside the resin, most of the heat sink 40 is exposed to the outside from the resin. Therefore, the heat sink 40 is firmly fixed so as not to be rattled by the resin. The effect of being cooled well by the flow is obtained.
以上、本実施例の構成を説明したがヒートシンク40による冷却効果を良好に保つためには、金属の厚板であるヒートシンク40の板厚やサイズを適切に設定することが重要である。ここでは、スイッチング素子38の厚さがTfである場合に、それに対応するヒートシンク40の厚さを2Tf以上となるように構成した。このような厚さのヒートシンク40とすれば、ネジ43を用いて両面にスイッチング素子を固定することが容易となり、ネジ穴40aを形成することが可能となる。また、ヒートシンク40はアルミニウムであるため軽量であり、比較的安価に製造できる一方で十分な熱容量を持つことにより良好な放熱性能を達成できる。
Although the configuration of the present embodiment has been described above, in order to keep the cooling effect by the heat sink 40 favorable, it is important to appropriately set the thickness and size of the heat sink 40 that is a thick metal plate. Here, when the thickness of the switching element 38 is T f, the thickness of the heat sink 40 corresponding thereto is configured to be equal to or greater than the 2T f. With the heat sink 40 having such a thickness, it becomes easy to fix the switching elements on both surfaces using the screws 43, and the screw holes 40a can be formed. Moreover, since the heat sink 40 is aluminum, it is lightweight and can be manufactured at a relatively low cost, while having a sufficient heat capacity, it is possible to achieve good heat dissipation performance.
次に図8を用いてヒートシンク40の単体形状を説明する。ヒートシンク40の形状は種々考えられ、アルミニウム押し出し成形を用いた複雑なフィン形状を有するもの等の様々な形状としても良い。しかしながら本実施例では、単純な軽金属合金の厚板とし、その両面に6つのネジ穴40aを形成するようにした。ネジ穴40aは、その対面にもう1つのネジ穴40aが配置されるようになっており、対面する二つのネジ穴40aは同軸上に位置する。また、ネジ穴40aは片面に3つ形成され、その3つのネジ穴40aを繋いだ線は回転軸5cと直交する左右方向に延びる。この配置により、上下左右の重量バランスが良くなる。また、本体ハウジング2の把持部2bの外径が46mmの際には、ヒートシンク40の幅Waは41mm、板厚Taが10mm、高さHaが43mm程度とすれば良い。尚、対面する二つのネジ穴40aを同軸上に位置させるか、ずらして配置するか等は比較的任意に決定すれば良いので、本実施例の配置に限定されるものではない。
Next, a single shape of the heat sink 40 will be described with reference to FIG. Various shapes of the heat sink 40 are conceivable, and various shapes such as those having a complicated fin shape using aluminum extrusion molding may be used. However, in this embodiment, a simple light metal alloy thick plate is used, and six screw holes 40a are formed on both sides thereof. The screw hole 40a is arranged such that another screw hole 40a is arranged on the opposite side, and the two screw holes 40a facing each other are located on the same axis. Further, three screw holes 40a are formed on one surface, and a line connecting the three screw holes 40a extends in the left-right direction orthogonal to the rotation shaft 5c. This arrangement improves the weight balance between the top, bottom, left and right. Further, when the outer diameter of the grip portion 2b of the main body housing 2 is 46 mm, the width Wa of the heat sink 40 may be 41 mm, the plate thickness Ta is 10 mm, and the height Ha is about 43 mm. It should be noted that the two screw holes 40a facing each other may be positioned on the same axis or shifted in a relatively arbitrary manner, and is not limited to the arrangement of the present embodiment.
次に図9を用いて、ダイヤル9とヒートシンク40との配置関係を説明する。ここでは制御基板31の収容スペースと、ヒートシンク40及びスイッチ7の収容スペースを横(右側又は左側)から見ると、太線で示す部分がL字状の空間47となる。本実施例ではこのL字状の空間47に直角に挟まれる部分48にダイヤル9を設けるようにした。この関係は軸方向にみてヒートシンク40が占める前後位置Saと、ダイヤル9が占める前後位置Sdが上下方向、つまり回転軸5cに沿った方向と交差する方向においてオーバーラップする位置関係にある。このように回転速度調整手段(ダイヤル9等)が、回転軸方向(本体ハウジング2の長手方向)においてヒートシンク40とオーバーラップするように配置されるので、前後左右に延びたヒートシンク40を効率よく実装できる上に、ヒートシンク40が占めていない上下方向の空間に回転速度調整手段を実装することで、無駄のない配置による電動工具の小型化を実現することができる。また、ヒートシンク40の板厚Ta(図7参照)はL字状の空間47の高さ寸法Hhよりも小さく、ヒートシンク40の幅Wa(図6参照)はL字状の空間47の高さ寸法Hh(ヒートシンク40の前後中央付近の本体ハウジング2の内壁部分の高さ)よりも大きい関係となっている。すなわち、ヒートシンク40のスイッチング素子33~38が並ぶ横方向の寸法(幅Wa)は、これに直交するハウジングの高さ寸法(Hh)よりも大きい関係となっている。
Next, the positional relationship between the dial 9 and the heat sink 40 will be described with reference to FIG. Here, when the accommodation space for the control board 31 and the accommodation space for the heat sink 40 and the switch 7 are viewed from the side (right side or left side), a portion indicated by a thick line is an L-shaped space 47. In this embodiment, the dial 9 is provided in a portion 48 sandwiched at right angles in the L-shaped space 47. This relationship is a positional relationship in which the front-rear position Sa occupied by the heat sink 40 and the front-rear position Sd occupied by the dial 9 overlap in the vertical direction, that is, in a direction intersecting with the direction along the rotation shaft 5c. As described above, the rotation speed adjusting means (the dial 9 or the like) is arranged so as to overlap the heat sink 40 in the direction of the rotation axis (longitudinal direction of the main body housing 2). In addition, by mounting the rotation speed adjusting means in the vertical space that is not occupied by the heat sink 40, it is possible to reduce the size of the electric tool with a wasteful arrangement. The plate thickness Ta (see FIG. 7) of the heat sink 40 is smaller than the height dimension Hh of the L-shaped space 47, and the width Wa (see FIG. 6) of the heat sink 40 is the height dimension of the L-shaped space 47. The relationship is larger than Hh (the height of the inner wall portion of the main body housing 2 near the front and rear center of the heat sink 40). That is, the horizontal dimension (width Wa) in which the switching elements 33 to 38 of the heat sink 40 are lined up is larger than the height dimension (Hh) of the housing orthogonal thereto.
以上、本発明を示す実施例に基づき説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、位置検出素子を用いてロータのマグネットの位置を検出する方法でなく、ステータ5bのコイルの誘起電圧(逆起電力)をフィルタを通して論理信号として取り出すことによってロータ位置を検出する、いわゆるセンサレス方式の回転位置検出方式を採用することも可能である。また、本実施例では電源として2次電池パックを用いているが、従来例と同様にAC電源と整流回路を用いても良い。この場合は制御基板31の後方側に、さらに電源回路基板を設け、交流を直流に変換するダイオードブリッジとコンデンサを用いた全波整流回路等を搭載すれば良い。さらに、上述の実施例では電動工具の例としてディスクグラインダを用いて説明したが、ディスクグラインダだけに限られずにインバータ回路を用いてモータを駆動するようにしたその他の電動工具に適用しても良い。
As mentioned above, although demonstrated based on the Example which shows this invention, this invention is not limited to the above-mentioned Example, A various change is possible within the range which does not deviate from the meaning. For example, not a method of detecting the position of the rotor magnet using a position detection element, but a so-called sensorless method in which the rotor position is detected by extracting the induced voltage (back electromotive force) of the coil of the stator 5b as a logical signal through a filter. It is also possible to adopt this rotational position detection method. In this embodiment, a secondary battery pack is used as a power source. However, an AC power source and a rectifier circuit may be used as in the conventional example. In this case, a power supply circuit board may be further provided on the rear side of the control board 31, and a full-wave rectification circuit using a diode bridge and a capacitor for converting alternating current into direct current may be mounted. Furthermore, although the above embodiment has been described using the disk grinder as an example of the electric tool, the present invention is not limited to the disk grinder, and may be applied to other electric tools that drive the motor using an inverter circuit. .