WO2016170917A1 - 電動工具 - Google Patents

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WO2016170917A1
WO2016170917A1 PCT/JP2016/059688 JP2016059688W WO2016170917A1 WO 2016170917 A1 WO2016170917 A1 WO 2016170917A1 JP 2016059688 W JP2016059688 W JP 2016059688W WO 2016170917 A1 WO2016170917 A1 WO 2016170917A1
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circuit board
motor
case
switching elements
resin
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PCT/JP2016/059688
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祐貴 武田
裕紀 坂井
Original Assignee
日立工機株式会社
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Priority to EP20158284.8A priority patent/EP3685965B1/en
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    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
    • H02K7/1163—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears where at least two gears have non-parallel axes without having orbital motion

Definitions

  • the present invention relates to an electric tool driven by a motor, and more particularly to a device for mounting a power supply circuit and an inverter circuit.
  • Patent Document 1 a brushless motor is accommodated coaxially with a cylindrical housing.
  • a stator having a coil is arranged on the outer peripheral side, and on the inner peripheral side, a rotor core that is rotated by a rotating shaft and holds a permanent magnet is provided.
  • the rotating shaft is pivotally supported by a bearing on the front side and the rear side of the motor, and a cylindrical sensor magnet for detecting the rotational position of the rotor is provided behind the rear side bearing.
  • a controller for controlling the motor and a power supply circuit are accommodated in the rear side of the housing.
  • an inverter circuit for supplying a rotating magnetic field (three-phase alternating current) to the motor coil is mounted.
  • a switching element such as an FET is required to drive the motor. Since the switching element generates heat, it must be cooled using a cooling fan or the like.
  • a power supply circuit and an inverter circuit are mounted on independent circuit boards.
  • switching elements are mounted on the inverter circuit, and these are mounted at positions where they are exposed to the cooling air flow path generated by the fan.
  • the switching element In order to perform cooling by the cooling fan, the switching element is exposed to the cooling air as outside air taken in from the outside of the housing as cooling air.
  • dust, moisture, and water droplets may be included in the outside air, which may be taken into the housing together with the air.
  • the power tool is a grinder
  • iron material may be polished with a grindstone, and conductive dust such as iron powder may be taken into the housing and deposited around the switching element. . Therefore, an insulating material such as silicon is applied to the surface of the switching element, but in this case, the cooling efficiency of the switching element is lowered.
  • a motor an inverter circuit that has a plurality of switching elements and performs a switching operation to control driving of the motor, a control unit that controls on / off operation of the switching elements, and switching And a circuit board on which elements are mounted, and a partition plate made of an insulating material is interposed between a plurality of switching elements.
  • the height of the partition plate from the circuit board was made lower than the height of the switching element from the circuit board.
  • a container-like case having an opening and accommodating a circuit board is provided, the circuit board is fixed to the case by filling the case with resin, and the partition plate is made of resin. It was configured to be fixed to the case. At least the terminal portion of the switching element was covered with resin so that the switching element was partially covered with resin.
  • the electric tool has a housing on which a motor and a circuit board are mounted. The housing has an intake port for sucking outside air, an exhaust port for discharging outside air, and air is sucked from the suction port to cool air into the housing. A fan for flowing was provided, and the surface direction of the switching element was arranged along the direction in which the cooling air flows. This case is mounted inside the housing so that the opening faces downward. If the case is housed upside down in this way, dust around the switching element is less likely to accumulate.
  • the switching element includes a transistor having three terminals and enclosed in a package, and a heat sink is provided on the back of the package, and the partition plate is in a non-contact state with the heat sink. Placed in.
  • Six switching elements of the inverter circuit are used, and independent metal plates are provided for the heat dissipation plates of the three switching elements, and a common metal plate is provided for the heat dissipation plates of the remaining three switching elements.
  • the partition plate is provided so as to partition between independent metal plates, and is further provided so as to partition between an independent metal plate and a common metal plate.
  • the partition plate is integrally formed of synthetic resin, and is temporarily fixed to the case or the circuit board before filling the resin into the case.
  • the heat dissipation plate of the switching element and the metal plate attached thereto are partitioned by the partition plate made of an insulating material, conductive dust such as iron powder is taken into the housing and switched. When deposited around the element, the risk of short-circuiting can be reduced.
  • FIG. 2 is an arrow view seen from the direction A in FIG. 1 and shows a case 40 and a circuit board 60.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along a line BB in FIG. 2.
  • It is a block diagram which shows the circuit structure of the drive control system of the motor 5 of FIG. It is a surface view of the circuit board 60 single-piece
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the height relationship among switching elements Q1 to Q6, a partition member 50, and a resin 48.
  • FIG. 1 is a top view of a power tool 1 according to an embodiment of the present invention.
  • a disc grinder is shown in which a spindle 24 that rotates in a direction orthogonal to the rotating shaft 6 of the motor 5 is provided, and the work device connected to the spindle 24 is a circular grindstone 30.
  • a housing (an outer frame or a housing) of the electric power tool 1 houses a gear case 21 that houses a power transmission mechanism, a cylindrical motor housing 2 that houses a motor 5, and electrical equipment that is attached to the rear of the motor housing 2.
  • the rear cover 3 is composed of three main parts.
  • the method of forming the housing is arbitrary, and it may be constituted by a portion divided into three in the front-rear direction as in this embodiment, or may be formed in other divided shapes.
  • the motor housing 2 is an integral structure of resin or metal, and has a substantially cylindrical shape having an opening on the front side.
  • the inner diameter of the motor housing 2 has a diameter slightly larger than the outer diameter of the stator core 9 of the motor 5, and the outer surface side of the motor housing 2 constitutes a portion (gripping part) that the operator grips with one hand.
  • a rear cover 3 is attached to the rear of the motor housing 2.
  • the rear cover 3 is configured so as to be divided in the left-right direction on a vertical plane passing through the longitudinal center axis (extension line of the rotation shaft of the motor), and left and right parts are not shown at a position sandwiching the rear opening of the motor housing 2. Secured with screws. Further, the outer diameter of the rear cover 3 is substantially equal to or slightly smaller than the outer diameter of the motor housing 2.
  • the motor 5 has a rotation shaft 6 arranged along the central axis direction (front-rear direction) of the motor housing 2, and the calculation unit detects the rotation position of the rotor core 7 with a rotation position detection element 69 constituted by a Hall IC, By controlling an inverter circuit 80 composed of a plurality of switching elements Q1 to Q6 (see FIG. 2 described later), a rotating magnetic field is formed by sequentially supplying driving power to a predetermined coil 13 of the motor 5, thereby forming a rotor. Rotate.
  • the motor 5 is a three-phase brushless DC motor and is a so-called inner rotor type in which the rotor rotates in the inner circumferential space of the stator core 9 having a substantially cylindrical shape.
  • the stator core 9 is manufactured in a stacked structure in which a large number of annular thin steel plates manufactured by pressing are stacked in the axial direction.
  • Six teeth (not shown) are formed on the inner peripheral side of the stator core 9, and resin-made insulators 11 and 12 are mounted in the longitudinal direction of each tooth, and the teeth are sandwiched between the insulators 11 and 12.
  • a coil 13 is formed by winding a copper wire in an elliptical shape.
  • the coil 13 is preferably a star connection having three phases of U, V, and W phases, and three lead wires for U, V, and W phases for supplying drive power to the coil 13 are used. (Not shown) is connected to the circuit board 60.
  • the rotor core 7 On the inner peripheral side of the stator core 9, the rotor core 7 is fixed to the rotating shaft 6.
  • the rotor core 7 is formed in parallel to the axial direction on a rotor core obtained by laminating a large number of annular thin steel plates manufactured by press working in the axial direction, and the cross-sectional shape thereof has an N pole and an S pole in a rectangular slot portion.
  • a flat permanent magnet 8 is inserted.
  • the rotary shaft 6 includes a rear-side bearing (first bearing) 14 a fixed to the motor housing 2 and a front-side bearing (second bearing) fixed in the vicinity of the connection portion between the gear case 21 and the motor housing 2. 14b and is held rotatably.
  • a cooling fan 15 is provided between the bearing 14 b and the motor 5 when viewed in the axial direction of the rotary shaft 6.
  • the cooling fan 15 is, for example, a plastic centrifugal fan. When the motor 5 rotates, the cooling fan 15 rotates in synchronization with the rotating shaft 6, so that the motor 5, the control circuit, etc. A wind flow (cooling air) for cooling the air is generated. The cooling air is sucked from suction ports (not shown in FIG.
  • the air is discharged from the through hole 21 b of the gear case 21 to the front side through the through hole of the fan cover 16 or forward from the lower hole 21 c of the fan cover 16.
  • the circuit board 60, the sensor magnet 18, the bearing 14a, the motor 5, the cooling fan 15, and the bearing 14b from the rear (windward side) to the front side when viewed on the axis of the rotating shaft 6 of the motor 5. are arranged in series (on a straight line) in the axial direction.
  • a wind window (not shown) that serves as an inlet for sucking outside air is located around the circuit board 60 and behind the elements that generate a large amount of heat, particularly the diode bridge 72 and the switching elements Q1 to Q6 (see FIG. 2 described later). Placed on the side.
  • the cooling air flows so as to substantially contact the entire outer peripheral surface from the rear side to the front side of the housing as viewed in the rotation axis direction of the motor 5.
  • the gear case 21 is formed by integrally molding a metal such as aluminum, for example, and accommodates a pair of bevel gear mechanisms (22, 23) and rotatably holds a spindle 24 serving as an output shaft.
  • the spindle 24 is disposed so as to extend in a direction substantially orthogonal to the axial direction (here, the front-rear direction) of the rotating shaft of the motor 5, and the first bevel gear 22 is disposed at the front end portion of the rotating shaft 6.
  • the first bevel gear 22 meshes with the second bevel gear 23 attached to the upper end of the spindle 24. Since the second bevel gear 23 has a large diameter and a larger number of gears than the first bevel gear 22, these power transmission means function as a speed reduction mechanism.
  • the upper end side of the spindle 24 is rotatably supported by a gear case 21 by a metal 25, and is supported by a bearing 26 by a ball bearing near the center.
  • the bearing 26 is fixed to the gear case 21 via a spindle cover
  • a mounting base 28 is provided at the tip of the spindle 24, and a tip tool such as a grindstone 30 is attached by a washer nut 31.
  • the grindstone 30 is, for example, a resinoid flexible toy, flexible toy, resinoid toy, sanding disk, etc. having a diameter of 100 mm. Depending on the type of abrasive used, surface grinding and curved surface grinding of metals, synthetic resins, marble, concrete, etc. are possible. is there.
  • the wheel guard 32 covers the radially outer side and upper side of the rear side of the grindstone 30.
  • the tip tool attached to the electric power tool 1 is not limited to the grindstone 30 and other tools such as a bevel wire brush, a nonwoven fabric brush, and a diamond wheel may be attached.
  • the sensor magnet 18 is a thin cylindrical permanent magnet that is attached to detect the rotational position of the rotor core 7, and NSNS poles are sequentially formed at intervals of 90 degrees in the circumferential direction.
  • a substantially semicircular sensor substrate 68 is provided behind the sensor magnet 18 and inside the case 40 in a direction perpendicular to the rotation shaft 6.
  • the sensor substrate 68 detects the position of the sensor magnet 18.
  • a rotational position detecting element 69 is provided.
  • the rotational position detecting element 69 detects the rotational position of the rotor core 7 by detecting a change in the magnetic field of the rotating sensor magnet 18, and is provided for every predetermined angle in the rotational direction, here, every 60 °. It is done.
  • the interior of the rear cover 3 formed in a substantially cylindrical shape is supplied by a calculation unit (described later) for controlling the rotation of the motor 5, an inverter circuit 80 for driving the motor 5, and a power cord (not shown) from the outside.
  • a power supply circuit 70 for converting alternating current to direct current is accommodated.
  • these circuits are mounted on a common circuit board 60, but they may be mounted on a divided circuit board.
  • the circuit board 60 is disposed so as to be parallel to the longitudinal center axis (coaxial with the rotation axis 6 of the motor 5) of the electric power tool 1.
  • the front and back surfaces of the substrate are arranged so as to extend in the front-rear and left-right directions.
  • the circuit board 60 is disposed inside a container-like case 40 having an opening 40a on one side, and is entirely solidified by a curable resin that cures a liquid resin.
  • a curable resin that cures a liquid resin.
  • the opening 40a of the case 40 is arranged so as to face downward, and the plurality of switching elements Q1 included in the inverter circuit 80 are arranged.
  • To Q6 are arranged to extend downward from the circuit board 60.
  • the liquid level of the cured resin is at the position of the arrow 48, and about half of the switching elements Q1 to Q6 are located inside the resin, and about half are exposed without being covered with the resin.
  • the grinder according to the embodiment of the present invention is a tool mainly for the work of grinding and grinding the workpiece by rotating the grindstone 30 attached to the spindle 24.
  • chips and dust are used. Occurs.
  • the worker keeps the workpiece as low as possible so that dust or the like does not fall on himself / herself. Therefore, normally, the operator works with the spindle 24 not facing up, preferably with the spindle 24 facing down rather than in the left-right direction.
  • the opening direction of the opening 40a of the case 40 is the same as the direction of the spindle 24 (the protruding direction from the gear case 21).
  • the opening direction of the portion 40a is generally directed downward, and even if dust generated during processing enters the rear cover 3 from the wind window, it is suppressed from accumulating in the case 40. Further, when the worker completes the work, the power tool 1 is placed on a place such as the ground, but if there are no special circumstances, the power tool 1 is placed in the direction it is held. . That is, the electric tool 1 is placed with the spindle 24 facing downward. For this reason, for example, even if dust or the like enters the case 40 due to the influence of the cooling air, the dust in the case 40 is removed due to the influence of gravity or the like when placed.
  • switching transistors Q1 to Q6 include large-capacity output transistors such as FETs (field effect transistors) and IGBTs (insulated gate bipolar transistors). Used. Since these switching elements Q1 to Q6 generate a large amount of heat, a heat dissipating structure for improving the cooling effect is considered.
  • a cooling metal plate is further attached to the heat dissipating plates of the switching elements Q1 to Q6. Since the heat radiating plate and the metal plate are arranged on the leeward side (motor side) from the wind window (not shown) serving as the suction port, they are directly exposed to the cooling air indicated by the black arrows.
  • a power supply circuit is provided behind the switching elements Q1 to Q6.
  • the power supply circuit 70 of the present embodiment includes a rectifier circuit that converts commercial power (AC) supplied from the outside into DC.
  • the power supply circuit 70 is located on the rear side of the case 40 so as to be close to a power cord (not shown) wired so as to extend from the rear end surface of the rear cover 3 to the outside from the switching elements Q1 to Q6. Is also mounted on the rear side (the non-motor side far from the motor 5).
  • a sensor board 68 on which the rotational position detecting element 69 is mounted is provided in the space defined by the case 40 (inside the container).
  • a switch board 65 is mounted on the outer side of the container portion of the case 40 on the rear side, and a variable resistor 66 that is adjusted by the speed change dial 17 is provided.
  • the sensor board 68 is arranged so as to be orthogonal to the rotation axis direction of the motor 5, and the switch board 65 is arranged so as to be parallel to the rotation axis direction.
  • FIG. 2 is a view seen from the direction of arrow A in FIG. 1 and shows the case 40 and the circuit board 60.
  • the shape of the circuit board 60 accommodated in the case 40 is formed with an outer contour substantially equivalent to the inner shape of the case 40.
  • the circuit board 60 is immersed in a resin 48 that hardens from the liquid state.
  • a power circuit 70 mainly composed of a rectifying circuit 71 and a smoothing circuit 75, an inverter circuit 80 including six switching elements Q1 to Q6, and an inverter circuit 80.
  • the control unit includes a microcomputer 101 and a constant voltage power supply circuit (not shown) that generates a constant voltage direct current for the control unit.
  • a power cord (not shown) is connected to the input side of the circuit board 60 from the outside of the electric tool 1, and commercial alternating current is input to the power circuit 70.
  • the capacitor 79 is for noise prevention and is connected in parallel before the rectifying and rectifying circuit 71.
  • the power cord is fixed by the power cord holder 43.
  • the output side of the circuit board 60 is terminals 84a to 84c, and three lead wires (V phase, U phase, W phase) (not shown) connected to the coil 13 of the motor 5 are respectively soldered.
  • the power supply circuit 70 is arranged on the rear side of the circuit board 60 and the inverter circuit 80 is located on the front side of the circuit board because of the advantage in wiring that it is close to the input and output points and the flow along the cooling air flow. Placed on the side.
  • the circuit board 60 is a single-layer or multilayer printed board, and a multilayer glass composite board is used here.
  • the power circuit 70 includes a rectifier circuit 71 and a smoothing circuit 75.
  • the rectifier circuit 71 includes a diode bridge 72, a choke coil 73, and a varistor 74.
  • the smoothing circuit 75 includes an electrolytic capacitor 76a, a film, and the like.
  • a capacitor 76b and a resistor 78 described later are included.
  • the electrolytic capacitor 76a and the film capacitor 76b are not soldered directly to the circuit board 60, but are wired using an extension line such as a lead wire or a lead wire, and then an open space above the circuit board 60. It is fixed to
  • the inverter circuit 80 is arranged so that three switching elements Q1 to Q3 and Q4 to Q6 are arranged in a line in the axial direction.
  • a semiconductor element is enclosed in a substantially rectangular parallelepiped package such as ceramic, and three metal terminals extend from the lower side of the package.
  • a metal heat sink is provided on the back side of the package.
  • the heat radiating plate is planar, and the switching elements Q1 to Q6 are arranged so that the spreading direction of the heat radiating plate is horizontal and orthogonal to the longitudinal direction of the circuit board 60 (the front-rear direction in FIG. 2).
  • a heat radiating metal plate 82 is further provided on the heat radiating plate on the back of the package.
  • the collector terminal of the IGBT and the drain terminal of the FET are electrically connected to the heat sink on the back side of the package. Therefore, when the collector terminal or the drain terminal is connected in common in the circuit configuration, a plurality of switching elements Q1 to Q3 are connected. Common metal plates 82, 83a to 83c are provided.
  • the remaining three switching elements Q4 to Q6 of the inverter circuit 80 are arranged so as to be arranged in a line and arranged in parallel with the switching elements Q1 to Q3.
  • the heat radiating plate on the back surface of the switching elements Q4 to Q6 is provided with a heat radiating metal plate.
  • metal plates 83a to 83c independent from each other are provided.
  • the surfaces of the metal plates 83a to 83c are arranged so as to be horizontal and orthogonal to the longitudinal direction of the circuit board 60 (front-rear direction, motor rotation axis direction). Since the surface direction of the heat radiation plate of the switching elements Q1 to Q6 is arranged along the direction in which the cooling air flows in this way, the surface of the metal plates 83a to 83c opposite to the switching element flows in the direction in which the cooling air flows (in FIG. 1). The heat dissipation effect can be enhanced.
  • the circuit board 60 is further provided with a calculation unit (not shown) that controls the rotation of the motor 5.
  • the calculation unit includes a microcomputer (not shown) (hereinafter referred to as “microcomputer”), and drives the inverter circuit 80 to start and stop the motor 5 and control the rotation speed.
  • the circuit board 60 is further equipped with a constant voltage power supply circuit, which will be described later, and a trigger switch 64 that operates in conjunction with a trigger lever (not shown). These can be mounted in any space on the circuit board 60.
  • the microcomputer 101 is mounted in the vicinity between the electrolytic capacitor 76 a and the circuit board 60.
  • a sensor board 68 on which three rotational position detecting elements 69 see FIG.
  • the circuit board 60 is mounted is arranged on the front side of the circuit board 60 so as to be orthogonal to the circuit board 60.
  • the circuit board 60 and the sensor board 68 are fixed by the partition member 50.
  • the partition member 50 also serves as a fixing member for holding the circuit board 60 in the case 40 and a partition member for providing a partition plate for suppressing a short circuit between the switching elements between the switching elements Q1 to Q6.
  • These are made of an insulating material such as synthetic resin and are screwed to the case 40 by two screws 59a and 59b at the screw boss portions on both ends extending in the left-right direction.
  • the circuit board 60 is screwed to the case 40 by a screw hole 67 on the rear side, and is held by the case 40 by being sandwiched by the partition member 50 on the front side.
  • a switch board 65 on which a variable resistor 66 is mounted is provided on the rear side of the case 40.
  • the switch board 65 is provided in an independent part that protrudes rearward from the container-like part of the case 40, and a speed change part of which is exposed from the opening 3 b (see FIG. 1) of the rear cover 3 on the rotating shaft of the variable resistor 66.
  • a dial 17 is provided.
  • the circuit board 60 and the switch board 65 are wired by lead wires 87.
  • the case 40 has a container shape having an opening 40a and is formed so as not to spill even when liquid is put into the internal space.
  • the method of the opening 40a is used. They are arranged in an inverted state so that the linear direction is directed downward (direction in which the spindle 24 protrudes from the gear case 21). This is to prevent accumulation of water and dust inside the case 40 together with cooling air as much as possible.
  • the switching elements Q1 to Q6 and the like are not completely covered with resin, and even if they are covered only about half, durability is ensured. It became possible to increase. In particular, when iron powder or the like accumulated between the switching elements Q1 to Q6 places the electric power tool 1 in the direction of FIG. 1, dust and water droplets easily fall on the lower surface inside the rear cover 3 due to the impact.
  • Screw holes 42 a and 42 b for fixing the motor housing 2 to the motor housing 2 with screws (not shown) are formed at the front end of the case 40.
  • the bearing holder portion 20 of the motor housing 2 has a plurality of support columns 20a to 20f formed outward from a cylindrical portion that holds the outer ring portion of the bearing 14a (see FIG. 1), and is hollow at locations other than the support columns. Therefore, the cooling air flows from the space in which the case 40 is accommodated to the space in which the motor 5 is accommodated.
  • the circuit board 60 is a double-sided board, and a diode bridge 72, a heat radiating plate 72a, a choke coil 73, and the like are mounted on the front side (the lower surface in FIG. 3).
  • the electrolytic capacitor 76a has a substantially cylindrical shape and the film capacitor 76b has a substantially rectangular parallelepiped shape
  • the shape of the electrolytic capacitor 76a and the film capacitor 76b is arbitrary, has a required capacity, and is disposed in a limited space. A size and shape suitable for the selection are selected.
  • the electrolytic capacitor 76 a and the film capacitor 76 b are fixed to the surface of the circuit board 60 via an insulating sheet 98. This fixing is fixed by a resin 48 such as urethane filled in the case 40. At this time, a plurality of electronic elements such as resistors having a relatively small size are mounted on the circuit board 60, and the electrolytic capacitor 76a and the film capacitor 76b are fixed so as to cover the plurality of electronic elements. In other words, a plurality of electronic elements are arranged on the circuit board 60 so as to be sandwiched between the electrolytic capacitor 76 a and the film capacitor 76 b and the circuit board 60.
  • the dead space in the case 40 By arranging the dead space in the case 40 in this way, the elements constituting the circuit can be efficiently mounted on the circuit board 60. Further, since the insulating sheet 98 is interposed between the electrolytic capacitor 76a and the film capacitor 76b and the electronic element, electrical connection between them can be suppressed. In the present invention, a plurality of electronic elements are configured to be sandwiched between the electrolytic capacitor 76a and the film capacitor 76b and the circuit board 60. However, it is clear that the above-described effect can be obtained if at least a part of the electronic elements are sandwiched. .
  • the electrolytic capacitor 76a and the film capacitor 76b are disposed so as to fit in the inner region of the case 40 when viewed in a normal direction arrow view of the opening 40a (when viewed as shown in FIG. 2).
  • the substrate 60 is disposed within the dimension of the substrate plane.
  • the electrolytic capacitor 76a and the film capacitor 76b do not protrude outside the case 40, and the rear cover 3 that accommodates the case 40 can be prevented from being enlarged, and the motor 5 and the case 40 and their accommodation are accommodated within the outer diameter of the motor housing 2. Since all objects can be stored, the housing becomes compact, and the size of the electric power tool 1 can be suppressed. Further, when viewed in the axial sectional view of the housing as shown in FIG.
  • most of the electrolytic capacitor 76a and the film capacitor 76b are located inside the housing, and the inner wall of the housing (the inner wall of the rear cover 3) and a predetermined Arranged at a distance. At this time, the arrangement of the electrolytic capacitor 76a and the film capacitor 76b may be considered so as not to disturb the flow of the cooling air.
  • the resin 48 is placed so that the opening 40a of the case 40 is on the upper side, and the case 40 is filled with a liquid resin and cured, and the electrolytic capacitor 76a and the film are cured before the curing is completed.
  • the resin 48 is cured. Accordingly, the entire case 40 is filled with resin from the bottom surface 41e to the liquid surface (broken line), and after hardening, the resin hardens, so that the electrolytic capacitor 76a and the film capacitor 76b are stably held.
  • the Normally, the package of the electrolytic capacitor 76a and the film capacitor 76b is a non-insulator, and the resin 48 itself is also a non-conductive material.
  • an additional insulating member here an insulating sheet 98 is provided. Intervene (may be omitted).
  • an electronic element having a low height mounted on the circuit board 60 such as an LSI, for example. It is possible to mount a film capacitor on the upper part of an element such as a microcomputer.
  • An electrolytic capacitor 94 a used in the constant voltage power supply circuit 90 is mounted on the back surface of the circuit board 60.
  • the electrolytic capacitor 94a is completely immersed and fixed with resin.
  • the insulating sheet 97a is interposed between the circuit board 60 and the electrolytic capacitor 94a to enhance the insulating property, the insulating sheet 97a may be omitted.
  • the shape of the bottom surface 41 e of the case 40 may be substantially parallel with a slight distance just below the circuit board 60. In this embodiment, a space is secured on the lower side to accommodate the cylindrical electrolytic capacitor 94a.
  • the electrolytic capacitor 94a is disposed only on the left side, the capacitor may be disposed in the right space.
  • the electrolytic capacitor 76 a and the film capacitor 76 b arranged on the front surface (lower side) of the circuit board 60 may be arranged on the back surface of the circuit board 60.
  • the electrolytic capacitors 94a and 94b do not generate heat compared to the electrolytic capacitor 76a and the film capacitor 76b, and cooling is necessary. Low. For this reason, the electrolytic capacitor 76a and the film capacitor 76b to be preferentially cooled are exposed to the outside.
  • a rational capacitor arrangement is realized by exposing a capacitor with a high calorific value to the outside and completely embedding a capacitor with a relatively low calorific value in the resin 48.
  • the space between the circuit board 60 and the bottom surface 41e is a portion that is filled with the resin 48 and hardened, it is preferable to determine the mounting position and the mounting method in consideration of the degree of heat generation and the cooling effect. .
  • the power supply circuit 70 includes a rectifier circuit 71 configured by a diode bridge 72 (see FIG. 2) and the like.
  • a smoothing circuit 75 is connected to the output side of the power supply circuit 70 and the inverter circuit 80.
  • the inverter circuit 80 includes six switching elements Q1 to Q6, and the switching operation is controlled by the gate signals H1 to H6 supplied from the arithmetic unit 100.
  • the output of the inverter circuit 80 is connected to the U phase, V phase, and W phase of the coil 13 of the motor 5.
  • a constant voltage power supply circuit 90 is connected to the output side of the power supply circuit 70.
  • the power supply circuit 70, the smoothing circuit 75, the inverter circuit 80, the constant voltage power supply circuit 90, and the operation unit 100 are mounted together on the same circuit board 60.
  • the power supply circuit 70 includes a rectifier circuit 71 mainly configured by a diode bridge 72 (see FIG. 2).
  • the input side of the rectifier circuit 71 is connected to, for example, the commercial AC power supply 35, and the output side is connected to the smoothing circuit 75.
  • the rectifier circuit 71 performs full-wave rectification on the alternating current input from the commercial alternating-current power supply 35 and outputs it to the smoothing circuit 75.
  • the smoothing circuit 75 is disposed between the rectifier circuit 71 and the inverter circuit 80, smoothes the pulsating current included in the current rectified by the rectifier circuit 71 to a state close to direct current, and supplies the inverter circuit 80. Output.
  • the smoothing circuit 75 includes an electrolytic capacitor 76a, a film capacitor 76b, and a discharge resistor 78.
  • the power tool 1 is a disc grinder, a large output is required as compared with other power tools (for example, impact driver or the like). Therefore, the voltage value input from the power supply circuit 70 to the smoothing circuit 75 is also high. Yes. Therefore, the capacitors (electrolytic capacitor 76a and film capacitor 76b) provided in the smoothing circuit 75 are required to have a large capacitance.
  • the large-sized electrolytic capacitor 76a and the film capacitor 76b can be used by devising the fixing method to the circuit board 60.
  • the electrolytic capacitor 76a is a polar capacitor, and the film capacitor 76b is a nonpolar capacitor. By connecting them in parallel, the smoothing performance of the circuit is improved.
  • the two capacitors are arranged between the output side of the rectifier circuit 71 and the input side of the inverter circuit 80.
  • the inverter circuit 80 includes six switching elements Q1 to Q6 connected in a three-phase bridge format.
  • the switching elements Q1 to Q6 are MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors), but IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) may be used.
  • a sensor magnet 18 for position detection is connected to the rotary shaft 6 of the rotor, and the calculation unit 100 detects the rotational position of the motor 5 by detecting the position of the sensor magnet 18 with a rotational position detection element 69 such as a Hall IC. To do.
  • the arithmetic unit 100 is a control means for performing on / off and rotation control of the motor, and is mainly configured using a microcomputer 101.
  • the arithmetic unit 100 is mounted on the circuit board 60 and controls the rotational speed of the motor 5 based on the start signal input in response to the operation of the trigger switch 64 and the signal of the variable resistor 66 set by the speed change dial 17, and the coil
  • the energization time and drive voltage to U, V, and W are controlled.
  • the arithmetic unit 100 is connected to the gates of the six switching elements Q1 to Q6 of the inverter circuit 80, and supplies drive signals H1 to H6 for turning on / off the switching elements Q1 to Q6.
  • the drains or sources of the six switching elements Q1 to Q6 of the inverter circuit 80 are connected to the U phase, V phase, and W phase of the star-connected coil 13. Since the drain terminals of the switching elements Q1 to Q3 are commonly connected to the positive electrode side of the power supply circuit 70, a common metal plate 82 for heat dissipation can be provided. On the other hand, the drain terminals of the switching elements Q4 to Q6 are connected to the V-phase, U-phase, and W-phase terminals of the motor, respectively, so that the heat dissipating metal plates 83a to 83c for the switching elements Q4 to Q6 are individually provided. .
  • the switching elements Q1 to Q6 perform a switching operation based on the drive signals H1 to H6 input from the arithmetic unit 100, and apply the DC voltage supplied from the commercial AC power supply 35 via the power supply circuit 70 and the smoothing circuit 75 to the three-phase. (U phase, V phase, W phase) Voltages Vu, Vv, Vw are supplied to the motor 5. The magnitude of the current supplied to the motor 5 is detected by the arithmetic unit 100 by detecting the voltage value at both ends of the current detection resistor 102 connected between the smoothing circuit 75 and the inverter circuit 80.
  • a predetermined current threshold corresponding to the set rotation of the motor 5 is set in the arithmetic unit 100 in advance, and when the detected current value exceeds the threshold, the switching operation of the inverter circuit 80 is stopped to stop the driving of the motor 5. Stop. Thereby, the occurrence of burning or the like due to the overcurrent flowing to the motor 5 is prevented.
  • the constant voltage power supply circuit 90 is directly connected to the output side of the power supply circuit 70, and is a power supply circuit for supplying a stabilized reference voltage (low voltage) direct current to the arithmetic unit 100 constituted by a microcomputer or the like.
  • the constant voltage power supply circuit 90 includes a diode 96, smoothing electrolytic capacitors 94a and 94b, an IPD circuit 91, a capacitor 93, and a regulator 92.
  • each part of the constant voltage power supply circuit 90 is mounted on the circuit board 60.
  • Electrolytic capacitors 94 a and 94 b are mounted on the back side of circuit board 60.
  • the electrolytic capacitors 94a and 94b may be one electrolytic capacitor if possible in terms of capacity.
  • FIG. 5 is a surface view of the circuit board 60 alone in FIG. 1, and is a view for explaining a wiring method of the two electrolytic capacitors 76a and the film capacitor 76b.
  • two lead wires 62a and 62b are extended from the terminal 61 on the circuit board 60, and the terminals of the electrolytic capacitor 76a and the film capacitor 76b are collectively soldered 77a and 77b to the tips of the lead wires 62a and 62b.
  • the lead wires 62a and 62b vinyl wires (vinyl coated electric wires) that are insulated by applying a vinyl coating to single wires or stranded wires are used.
  • the electrolytic capacitor 76a and the film capacitor 76b are connected in parallel to the lead wires 62a and 62b, the electrolytic capacitor 76a and the film capacitor 76b are vacant on the front side surface (surface on which the switching elements Q1 to Q6 are arranged) of the circuit board 60.
  • the electrolytic capacitor 76a and the film capacitor 76b are fixed in the vicinity of the space, here, the vicinity where the microcomputer 101 is mounted.
  • the large electrolytic capacitor 76a and the film capacitor 76b are provided in the smoothing circuit 75, the peak current can be efficiently suppressed.
  • the wiring is extended with the lead wires from the circuit board 60, the degree of freedom in fixing positions of the electrolytic capacitor 76a and the film capacitor 76b is increased, and the mounting efficiency of the circuit board 60 can be increased.
  • FIG. 6 is a rear view of the circuit board 60 alone in FIG. 1, and is a diagram for explaining a wiring method of the two electrolytic capacitors 94a and 94b.
  • the terminals of the electrolytic capacitors 94a and 94b are soldered directly to the terminals 63a and 64b on the back side of the circuit board 60.
  • the terminals of the electrolytic capacitors 94a and 94b are long, the terminals are bent so that the cylindrical central axes of the electrolytic capacitors 94a and 94b coincide with the longitudinal direction (front-rear direction) of the circuit board 60.
  • the position 94b is temporarily fixed.
  • the electrolytic capacitors 94 a and 94 b are positioned along the curved bottom surface of the case 40.
  • the electrolytic capacitors 94a and 94b for the constant voltage power supply circuit 90 can be arranged by making good use of the space on the back side of the circuit board 60. Since there is a further space between the back surface of the circuit board 60 and the bottom surface 41e of the case 40, all or part of the electrolytic capacitor 76a and the film capacitor 76b may be accommodated therein.
  • the electrolytic capacitor 76a and the film capacitor 76b have a considerable amount of heat due to a large current, if importance is placed on heat dissipation, the electrolytic capacitor 76a and the film capacitor 76b are exposed on the surface of the circuit board 60 and partially exposed to the cooling air from the resin 48. It is more advantageous to install.
  • the case 40 and the partition member 50 are manufactured by a non-conductive material, and are manufactured by integral molding of synthetic resin such as plastic, for example.
  • 7 and 8 are perspective views showing the opening 40a in the upward direction.
  • the case 40 serves as an attachment base used for fixing the circuit board 60 to the housing of the electric power tool 1, and the case 40 formed in a container shape includes a front surface 41a, a rear surface 41b, side surfaces 41c and 41d, and a bottom surface.
  • the bottom surface 41e having 41e and the other surface serving as the opening 40a is a shape suitable for an electronic element (here, electrolytic capacitors 94a and 94b) mounted on the back surface (side facing the bottom surface 41e) of the circuit board 60.
  • an electronic element here, electrolytic capacitors 94a and 94b
  • a concave portion is formed.
  • the joint portions of the side surfaces 41c and 41d and the bottom surface 41e are not formed at right angles, but are formed along the cylindrical inner wall shape of the rear cover 3, and are connected at an additional surface formed obliquely here. did.
  • a cylindrical tube portion 42 is formed on the outer portion of the front surface 41a.
  • the cylindrical portion 42 is a recessed portion for accommodating the sensor magnet 18 therein, and the sensor substrate 68 is disposed on the inner side of the case 40 with the front surface 41a as viewed from the sensor magnet 18.
  • the cylindrical tube portion 42 is formed with protruding portions that protrude in the radial direction, and screw holes 42a and 42b are formed therein, respectively.
  • Step portions 45a and 45b for supporting and aligning the circuit board 60 are formed inside the case 40 and on the side surface 41c. Note that a step portion for aligning the circuit board 60 is also formed on the inner wall portion of the side surface 41d that cannot be seen in FIG.
  • a power cord holding part 43 and a switch board holding part 44 are formed outside the rear surface 41 b of the case 40.
  • a method of attaching the circuit board 60 in the case 40 having such a shape will be described.
  • necessary electronic elements are mounted on the circuit board 60 and soldered.
  • the electrolytic capacitor 76a and the film capacitor 76b are connected by lead wires 62a and 62b.
  • the circuit board 60 on which the electronic elements are mounted is accommodated in the case 40 and screwed to the circuit board 60 using a screw hole 67 (see FIG. 2) and screws.
  • screw holes are formed at positions corresponding to the screw holes 67 on the bottom surface 41e.
  • the sensor substrate 68 wired with a lead wire (not shown) is also fitted into the guide rail portion 47 formed inside the front surface 41 a of the case 40.
  • the switch board 65 is attached to the switch board holding part 44 on the rear side of the case 40.
  • the partition member 50 is attached so that the front side portion of the circuit board 60 is pressed and fixed.
  • the partition member 50 includes a longitudinal partition plate 51 and two lateral partition plates 52 a and 52 b extending laterally from the longitudinal partition plate 51, and a planar shape is provided on the front side of the longitudinal partition plate 51.
  • a holding plate 53 extending in a direction orthogonal to the longitudinal partition plate 51 and the circuit board 60 is formed.
  • Arm portions 54a and 54b extending in the left-right direction are formed at portions of the pressing plate 53 that are in contact with the circuit board 60, and screw holes 55a and 55b are formed at both ends of the arm portions 54a and 54b.
  • a holding piece 56 for holding the sensor board 68 so as not to drop off from the guide rail portion 47 is provided so as to extend forward from a side of the holding board 53 away from the circuit board 60.
  • the circuit board 60 and the sensor board 68 are fixed to the case 40 by screwing the partition member 50 after the circuit board 60 and the sensor board 68 are mounted in the case 40. After screwing, the longitudinal partition plate 51 and the lateral partition plates 52a and 52b are fixed in a non-contact state with the heat radiating plates of the switching elements Q1 to Q6 and the metal plates 82 and 83a to 83c, respectively.
  • a resin is placed inside the case 40 so that the opening 40a of the case 40 faces upward, that is, as shown in FIG. Pour 48.
  • a curable resin that is cured from a liquid state such as a urethane resin, is used, and an amount of the resin 48 in which the front and back surfaces of the fixed circuit board 60 are completely immersed is poured.
  • the liquid level of the resin 48 is about halfway along the vertical position of the package of the switching elements Q1 to Q6 mounted on the surface of the circuit board 60. At this liquid level position, about half of the partition member 50 is immersed in the liquid level in the height direction (H1, H2). Next, while the resin 48 is in a liquid state, the electrolytic capacitor 76a and the film capacitor 76b are aligned at predetermined positions and half-immersed in the liquid resin, and the resin 48 is solidified in that state.
  • the predetermined position is located in the region of the case 40 (inside the internal space) when viewed from the normal direction of the opening surface of the opening 40a of the container-like case 40 (arrow A in FIG. 1). Preferably, it arrange
  • FIG. 8 is a perspective view of the case 40 viewed from another angle.
  • a screw boss 46a is formed at a portion where the screw hole 55a of the partition member 50 is abutted.
  • a similar screw boss is also formed at a portion that contacts the screw hole 55 b of the partition member 50.
  • the lower end position of the height H1 portion of the longitudinal partition plate 51 of the partition member 50 (see FIG. 7) fixed to the case 40 is higher than the lower surface position of the height H2 portion of the pressing plate 53. This is because the longitudinal partition plate 51 and the lateral partition plates 52a and 52b are arranged on the circuit board 60 with a predetermined distance, whereas the holding plate 53 and the arm portions 54a and 54b are arranged at the front end of the circuit board 60.
  • the circuit board 60 is sandwiched between the pressing plate 53 and the case 40.
  • the circuit board 60 may be fixed together with the partition member 50 to the case 40 with a common screw.
  • a metal plate 83a having the same height H from the surface of the circuit board 60 is screwed to the back surface of the switching element Q4.
  • the metal plate 83a is fixed to the switching element Q4 using a screw (not shown), and then the three legs 81a of the switching element Q4 are passed through the through holes of the circuit board 60 and then soldered.
  • the metal plates 83 b and 83 c are also screwed to the switching elements Q 5 and Q 6, and the three legs 81 b and 81 c are soldered after passing through the through holes of the circuit board 60.
  • the lower ends of the metal plates 83a to 83c viewed in the height direction are separated from the circuit board by a predetermined distance S2.
  • the height H1 of the longitudinal partition plate 51 and the lateral partition plates 52a and 52b is configured to be smaller than the height H after the switching elements Q4 to Q6 are attached to the circuit board 60.
  • the lower surface in the height direction of the longitudinal partition plate 51 and the lateral partition plates 52a and 52b is separated from the surface of the circuit board 60 by a predetermined distance S1.
  • the combination of the switching element Q4 and the heat radiating plate 83a, the pair of the switching element Q5 and the heat radiating plate 83b, and the pair of the switching element Q6 and the heat radiating plate 83c need to be partitioned from the height D filled with the resin 48. This is because the upper part in the height direction. In addition, the upper end position in the height direction of the longitudinal partition plate 51 and the lateral partition plates 52a and 52b is lower than the height of the switching elements Q4 to Q6. This is because moisture, dust, and the like are likely to accumulate on the liquid surface portion of the resin 48. of course.
  • the height direction upper end positions of the longitudinal partition plate 51 and the lateral partition plates 52a and 52b may be made to coincide with the heights of the switching elements Q4 to Q6.
  • the metal plates 83a to 83c Since the effect of being exposed to the cooling air is reduced, the cooling performance is lowered. Therefore, the height H1 of the partition plate and the vicinity of the height H in which the height H1 occupies are considered in consideration of the balance between them. It is good to think about.
  • the terminal portions of the switching elements Q1 to Q6 are covered with the resin 48, while about half of the metal plates 83a to 83c are exposed to the outside of the resin 48 when viewed in the height direction, and the upper end position thereof is the partition plate. Therefore, a good cooling effect can be obtained. Further, since the electrolytic capacitor 76a and the film capacitor 76b are also exposed to the outside of the resin at the same time, a good cooling effect can be obtained for the electrolytic capacitor 76a and the film capacitor 76b.
  • the switching elements Q1 to Q6 are arranged so as to be inverted when the circuit board 60 is housed in the housing of the electric power tool 1, the inside of the compartment partitioned by the longitudinal partition plate 51 and the lateral partition plates 52a and 52b. Since the risk of accumulation of dust such as moisture and iron powder is reduced, a highly reliable and long-life power tool can be realized.
  • the circuit board 60 is accommodated in the container-like case 40, and the resin 48 is filled therein so that the circuit board 60 is completely or almost completely immersed therein.
  • the waterproofness and dustproofness of the substrate 60 can be remarkably enhanced.
  • by disposing the capacitor on the substrate and fixing it with the curable resin 48 even a large and heavy capacitor can be stably fixed in the case 40.
  • the capacitor can be cooled by being exposed to cooling air.
  • the capacitor since the capacitor is arranged on the substrate via the lead wire, the degree of freedom of arrangement of the capacitor is increased, and the degree of freedom of element arrangement on the circuit board 60 is increased.
  • the capacitor terminal is connected to the substrate for the purpose of extending the terminal of the capacitor.
  • the capacitor main body terminal may be extended for a long time.
  • the partition plate may be interposed between at least two switching elements, and may be a single plate that partitions only between Q1 to Q3 and Q4 to Q6. By doing so, the cooling air flows to the switching element more efficiently.
  • the cooling air flows from the wind window (not shown) so as to be substantially in contact with the entire inner peripheral surface of the housing, but the cooling air flows only at the opening side in the case housing portion. You may comprise. By doing so, the cooling air can be concentrated on the switching element.
  • the opening direction of the case is the same as the protruding direction of the spindle. However, if the opening direction of the case is directed downward when the electric tool is placed, Good.
  • the example of mounting the circuit board used in the grinder as an example of the electric tool 1 has been described.
  • the same circuit board is not limited to the grinder, and can be similarly applied to other electric tools.
  • the present invention can be similarly applied to a saver saw, a multi-cutter, a hand driver having a cylindrical housing, an impact driver, and the like.

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Abstract

複数搭載されるスイッチング素子の間に仕切り板を設けて、スイッチング素子の導電部材間の短絡の恐れを低減させた電動工具を提供する。モータと、複数のスイッチング素子を有してスイッチング動作を行い、モータの駆動を制御するインバータ回路と、スイッチング素子のオンオフ動作を制御する制御部と、スイッチング素子を搭載する回路基板と、を有する電動工具において、回路基板を容器状のケース（４０）の内部に収容し、複数のスイッチング素子の間に介在させ絶縁材からなる仕切り板（５１、５２ａ、５２ｂ）を有する仕切り部材（５０）にて回路基板を固定するようにした。

Description

電動工具
本発明はモータによって駆動される電動工具に関し、特に、電源回路とインバータ回路の実装上の工夫に関するものである。
ブラシレスＤＣモータを用い、マイコン等のコントローラによってモータの回転制御を高精度におこなう電動工具が知られている。ブラシレスＤＣモータは、磁気センサを用いてロータの回転位置を検出し、コントローラによってモータの巻線に供給される駆動電流を制御する。このようなブラシレスＤＣモータを用いた電動工具の一例（グラインダ）として特許文献１の技術が知られている。特許文献１では、筒状のハウジングと同軸上にブラシレスモータを収容する。モータは外周側にコイルを有するステータが配置され、内周側には回転軸によって回転するもので永久磁石を保持するロータコアが設けられる。回転軸は、モータの前方側と後方側において軸受によって軸支され、後方側軸受の後方にロータの回転位置を検出するための円筒形のセンサ磁石が設けられる。ハウジングの後方側の内部にはモータの制御を行うコントローラと電源回路が収容される。また、モータのコイルに回転磁界（三相交流）を供給するためのインバータ回路を搭載する。ブラシレスモータを搭載した電動工具において、モータを駆動させるためにＦＥＴ等のスイッチング素子が必要となる。スイッチング素子は発熱するために、冷却ファン等を用いて冷却する必要がある。特許文献１の技術では、電源回路とインバータ回路を独立した回路基板に搭載されている。また、インバータ回路にはスイッチング素子が搭載されており、これらはファンによって生成される冷却風の風路中に晒される位置に搭載されている。
特開２０１０－２６９４０９号公報
冷却ファンによる冷却を行うためには、ハウジングの外部から外気を取り込んで冷却風として、スイッチング素子が冷却風に晒されるように構成される。しかしながら、電動工具の使用環境によっては、外気に塵埃や水分、水滴が含まれることがあり、これらが空気と共にハウジングの内部に取り込まれてしまう恐れがあった。特に、電動工具がグラインダの場合は、砥石にて鉄材を研磨することがあり、鉄粉等の導電性の塵埃がハウジングの内部に取り込まれてスイッチング素子の周囲に堆積してしまう恐れもあり得る。そこで、スイッチング素子の表面にシリコン等の絶縁材を塗布することが行われているが、その場合はスイッチング素子の冷却効率が低下してしまう。
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、スイッチング素子の冷却効果を向上させ、防塵性、信頼性に優れたスイッチング素子の搭載構造を有する電動工具を提供することにある。　本発明の他の目的は、複数搭載されるスイッチング素子の間に仕切り板を設けて、スイッチング素子の導電部材間の短絡の恐れを低減させた電動工具を提供することにある。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの特徴を説明すれば、次の通りである。　本発明の一つの特徴によれば、モータと、複数のスイッチング素子を有してスイッチング動作を行いモータの駆動を制御するインバータ回路と、スイッチング素子のオン又はオフ動作を制御する制御部と、スイッチング素子を搭載する回路基板と、を有し、複数あるスイッチング素子の間に、絶縁材からなる仕切り板を介在させた。仕切り板の回路基板からの高さは、スイッチング素子の回路基板からの高さよりも低くなるようにした。
本発明の他の特徴によれば、開口部を有して回路基板を収容する容器状のケースを設け、ケース内に樹脂を充填することによって回路基板はケースに固定され、仕切り板は樹脂によってケースに固定されるように構成した。スイッチング素子は、部分的に樹脂によって覆われるように、少なくともスイッチング素子の端子部分が樹脂によって覆われるようにした。また、電動工具は、モータと回路基板を搭載するハウジングを有し、ハウジングには外気を吸入する吸入口と外気を排出する排気口と、吸入口から空気を吸入させてハウジング内に冷却風を流すためのファンを有し、スイッチング素子の面方向が冷却風の流れる方向に沿うように配置した。このケースは、ハウジングの内部において、開口部が下側を向くように搭載される。このようにケースを倒立して収容すれば、スイッチング素子の周囲の塵埃が堆積しにくくなる。
本発明のさらに他の特徴によれば、スイッチング素子は、３つの端子を有しパッケージに封入されたトランジスタからなり、パッケージの背面に放熱板が設けられ、仕切り板は、放熱板と非接触状態に配置される。インバータ回路のスイッチング素子は６つ用いられ、３つのスイッチング素子の放熱板にはそれぞれ独立した金属板が設けられ、残りの３つのスイッチング素子の放熱板には共通の金属板が設けられる。仕切り板は、独立した金属板の間を仕切るように設けられ、さらに、独立した金属板と共通の金属板の間を仕切るように設けられる。この仕切り板は合成樹脂による一体成形であって、樹脂をケース内に充填する前にケース又は回路基板に仮固定される。
本発明によれば、スイッチング素子の放熱板や、それに取り付けられる金属板を絶縁材からなる仕切り板によって区画するようにしたので、鉄粉等の導電性の塵埃がハウジングの内部に取り込まれてスイッチング素子の周囲に堆積した際に、短絡する恐れを低減することができる。
本発明の実施例に係る電動工具１の全体構造を示す縦断面図であり、黒矢印はトリガスイッチをオンにした状態における冷却風の流れを示す。 図１のＡ方向から見た矢視図であり、ケース４０と回路基板６０を示す図である。 図２のＢ－Ｂ部の断面図である。 図１のモータ５の駆動制御系の回路構成を示すブロック図である。 図１の回路基板６０単体の表面図である。 図１の回路基板６０単体の裏面図である。 図１のケース４０と仕切り部材５０の形状を示す斜視図である。 図１のケース４０の別の角度から見た斜視図である。 スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６と仕切り部材５０と樹脂４８の高さ関係を説明するための図である。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。尚、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。
図１は、本発明の実施例に係る電動工具１の上面図である。ここでは電動工具１の一例として、モータ５の回転軸６と直交方向に回転するスピンドル２４を設け、スピンドル２４に接続される作業機器が円形の砥石３０であるディスクグラインダを示している。電動工具１のハウジング（外枠又は筐体）は、動力伝達機構を収容するギヤケース２１と、モータ５を収容する筒形状のモータハウジング２と、モータハウジング２の後方に取り付けられ電気機器類を収容するリヤカバー３の３つの主要部品により構成される。ハウジングの形成の仕方は任意であり、本実施例のように前後方向に３つに分割された部分により構成しても良いし、その他の分割形状で形成しても良い。モータハウジング２は樹脂又は金属の一体構成であって、前方側に開口を有する略円筒形に構成される。モータハウジング２の内径はモータ５のステータコア９の外径よりも僅かに大きい径を有し、モータハウジング２の外面側は作業者が片手で把持する部分（把持部）を構成する。モータハウジング２の後方には、リヤカバー３が取り付けられる。リヤカバー３は、長手方向中心軸（モータの回転軸の延長線）を通る鉛直面で左右方向に分割可能に構成され、モータハウジング２の後方側開口部を挟む位置にて左右の部品が図示しないネジによって固定される。また、リヤカバー３の外径はモータハウジング２の外径と比較して、ほぼ同等もしくは僅かに小さい外径となっている。
モータ５はモータハウジング２の中心軸方向（前後方向）に沿うように回転軸６が配置され、演算部がロータコア７の回転位置をホールＩＣから構成される回転位置検出素子６９にて検出し、複数のスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６（後述する図２参照）で構成されるインバータ回路８０を制御することにより、モータ５の所定のコイル１３に順次駆動電力を供給することにより回転磁界を形成してロータを回転させる。モータ５は３相ブラシレスＤＣモータであり、略円筒状の形状をもつステータコア９の内周側空間内にてロータが回転するもので、いわゆるインナーロータタイプである。ステータコア９は、プレス加工によって製造された円環状の薄い鉄板を軸方向に多数枚積層した積層構造で製造される。ステータコア９の内周側には６つのティース（図示せず）が形成され、各ティースの軸方向前後方向には、樹脂製のインシュレータ１１、１２が装着され、インシュレータ１１、１２間にティースを挟んだ形で銅線が巻かれてコイル１３が形成される。本実施例では、コイル１３をＵ、Ｖ、Ｗ相の３相を有するスター結線とすることが好ましく、コイル１３へ駆動電力を供給するためのＵ、Ｖ、Ｗ相用の３本のリード線（図示せず）が回路基板６０に接続される。ステータコア９の内周側では、回転軸６にロータコア７が固定される。ロータコア７はプレス加工にて製造した円環状の薄い鉄板を軸方向に多数枚積層したロータコアに、軸方向と平行して形成され、その断面形状が長方形のスロット部分にＮ極およびＳ極を有する平板状の永久磁石８が挿入される。
回転軸６は、モータハウジング２に固定される後方側の軸受（第一の軸受）１４ａと、ギヤケース２１とモータハウジング２との接続部付近で固定される前方側の軸受（第二の軸受）１４ｂとにより回転可能に保持される。回転軸６の軸方向に見て軸受１４ｂとモータ５の間には冷却ファン１５が設けられる。冷却ファン１５は例えばプラスチック製の遠心ファンであって、モータ５が回転すると回転軸６と同期して回転することにより、ハウジングの内部において複数の黒矢印で示す方向に、モータ５や制御回路等を冷却するための風の流れ（冷却風）を発生させる。冷却風は、回路基板６０の後端付近においてリヤカバー３の左右両側面に設けられた吸入口（図１では断面位置の関係で図示されない）から吸引され、回路基板６０を収容するケース４０の周囲を後方から前方側に流れて、モータハウジング２の軸受ホルダ部２０に設けられた開口（後述する図３参照）を通過して、モータ５の収容空間内に流入する。モータ５の収容空間に流入した冷却風は、ステータコア９の外周側であってモータハウジング２との間の隙間（図中の黒矢印参照）やステータコア９の内側空間を通って冷却ファン１５によって吸引され、ファンカバー１６の貫通穴を通ってギヤケース２１の貫通穴２１ｂから前方側に、又はファンカバー１６の下側の穴２１ｃから前方に排出される。本実施例では、モータ５の回転軸６の軸線上に見て、後方（風上側）から前方側にかけて、回路基板６０、センサ磁石１８、軸受１４ａ、モータ５、冷却ファン１５、及び、軸受１４ｂが軸方向に直列（一直線上）に配置される。そして、外気を吸入する吸入口たる風窓（図示せず）は、回路基板６０の周囲であって発熱の大きい素子、特にダイオードブリッジ７２やスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６（後述する図２参照）よりも後方側に配置される。このように、本実施例ではモータ５の回転軸方向にみて、ハウジングの後方側から前方側の全外周面にほぼ接するようにして冷却風が流れるものである。
ギヤケース２１は、例えばアルミニウム等の金属の一体成形により構成され、１組の傘歯車機構（２２、２３）を収容すると共に、出力軸となるスピンドル２４を回転可能に保持する。スピンドル２４は、モータ５の回転軸の軸線方向（ここでは前後方向）とは略直交方向（ここでは上下方向）に延びるように配置され、回転軸６の前端部分には第１の傘歯車２２が設けられ、第１の傘歯車２２はスピンドル２４の上側端部に取り付けられた第２の傘歯車２３に噛合する。第２の傘歯車２３は直径が大きく、第１の傘歯車２２に比べて歯車数が多いので、これらの動力伝達手段は減速機構として作用する。スピンドル２４の上端側はメタル２５によって回転可能にギヤケース２１に軸支され、中央付近にはボールベアリングによる軸受２６によって軸支される。軸受２６はスピンドルカバー２７を介してギヤケース２１に固定される。
スピンドル２４の先端には取付ベース２８が設けられ、ワッシャナット３１によって砥石３０等の先端工具が装着される。砥石３０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３０の後方側の径方向外側及び上側はホイールガード３２にて覆われる。尚、電動工具１に装着される先端工具としては、砥石３０だけに限られず、ベベルワイヤブラシ、不織布ブラシ、ダイヤモンドホイール等のその他の工具を取り付けるようにしても良い。
モータ５の回転軸６の後端には、回転方向に磁極が異なる磁性体であるセンサ磁石１８が取り付けられる。センサ磁石１８はロータコア７の回転位置の検出のために取り付けられる薄い円柱形の永久磁石であって、周方向に９０度ずつ隔ててＮＳＮＳ極が順に形成される。センサ磁石１８の後ろ側であってケース４０の内側部分には、回転軸６と垂直方向に配置される略半円形のセンサ基板６８が設けられ、センサ基板６８にはセンサ磁石１８の位置を検出する回転位置検出素子６９が設けられる。回転位置検出素子６９は、回転するセンサ磁石１８の磁界の変化を検出することにより、ロータコア７の回転位置を検出するものであり、回転方向に所定角度毎、ここでは６０°毎に３つ設けられる。
略円筒形に形成されるリヤカバー３の内部には、モータ５の回転制御を行う演算部（後述）と、モータ５を駆動させるためのインバータ回路８０と、外部から図示しない電源コードにて供給される交流を直流に変換するための電源回路７０が収容される。本実施例では、これらの回路は共通する回路基板６０に搭載しているが、これらを分割した回路基板に搭載するようにしても良い。回路基板６０は電動工具１の長手方向中心軸（モータ５の回転軸６と同軸）に対して平行になるように配置される。ここでは、基板の表及び裏面が、前後及び左右方向に延びるように配置される。回路基板６０は、一面が開口部４０ａとなっている容器状のケース４０の内部に配置され、液体状の樹脂を硬化させる硬化性樹脂によって全体が固められる。ここでは電動工具１の砥石３０が下になる時（図１の向きの時）に、ケース４０の開口部４０ａが下側を向くように配置され、インバータ回路８０に含まれる複数のスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６が、回路基板６０から下側に延びるように配置される。硬化した後の樹脂の液面は矢印４８の位置となり、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６は略半分程度が樹脂の内部に位置し、半分程度が樹脂に覆われずに露出する。ここで、本発明の実施例であるグラインダは、スピンドル２４に取り付けられた砥石３０を回転させて加工材を研磨・研削して加工する作業を主とする工具であり、加工時には切粉や粉塵が発生する。このため作業者は、できる限り加工材を自分より下に位置させることで粉塵などが自分に降りかからないようにする。従って通常であれば、作業者はスピンドル２４を上には向けず、好ましくはスピンドル２４を左右方向よりも下を向くようにして作業する。このとき、本発明を適用した電動工具１（グラインダ）においては、ケース４０の開口部４０ａの開口方向がスピンドル２４の向き（ギヤケース２１からの突出方向）と同方向としているため、作業時の開口部４０ａの開口方向は概ね下を向くことになり、加工時に発生する粉塵が風窓からリヤカバー３の内部に侵入したとしてもケース４０内に溜まっていくことが抑制される。また作業者は、作業を完了した際には持っている電動工具１を地面等の載置箇所に載置するが、特別な事情が無ければ持ったままの向きで電動工具１を載置する。すなわちスピンドル２４が下向きの状態で、電動工具１を載置する。このため、例えば冷却風の影響によってケース４０内に粉塵等が入り込んだとしても、載置時には重力等の影響でケース４０内の粉塵が除去される。
インバータ回路８０は、コイル１３に大駆動電流を通電する必要があるため、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６として、例えばＦＥＴ（電界効果トランジスタ）やＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）のような大容量の出力トランジスタが用いられる。これらスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６は発熱が大きいので冷却効果を向上させるための放熱構造が考慮され、本実施例ではスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の放熱板に冷却用の金属板が更に取り付けられる。放熱板と金属板は、吸入口となる図示しない風窓よりも風下側（モータ側）に配置されるので、黒矢印で示す冷却風に直接晒されることになる。スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の後方側には電源回路が設けられる。本実施例の電源回路７０は、外部から供給される商用電源（交流）を直流に変換する整流回路を含んで構成される。電源回路７０は配線の効率性から、リヤカバー３の後端面から外部に伸びるように配線される電源コード（図示せず）に近いようにケース４０の後方側であって、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６よりも後方側（モータ５から遠い反モータ側）に搭載される。
ケース４０により画定される空間内（容器内）には、回路基板６０に加えてさらに、回転位置検出素子６９を搭載するセンサ基板６８が設けられる。また、ケース４０の容器部分の外側であって後方側にはスイッチ基板６５が搭載され、変速ダイヤル１７により調整される可変抵抗６６が設けられる。センサ基板６８はモータ５の回転軸方向と直交するように配置され、スイッチ基板６５は回転軸方向と平行になるように配置される。
図２は図１の矢印Ａの方向から見た矢視図であって、ケース４０及び回路基板６０を示す図である。ケース４０の内部に収容される回路基板６０の形状は、ケース４０の内形とほぼ同等の外側輪郭をもって形成される。図では示していないが、回路基板６０は液体状態から硬化させて固める樹脂４８にて浸漬される。回路基板６０に搭載されるのは、主に、整流回路７１と平滑回路７５から主に構成される電源回路７０と、６個のスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６を含むインバータ回路８０と、インバータ回路８０を制御するものであってマイコン１０１を含む制御部と、制御部用の定電圧の直流を生成する定電圧電源回路（図示せず）である。回路基板６０の入力側には、電動工具１の外部から図示しない電源コードが接続され、商用交流が電源回路７０に入力される。コンデンサ７９は雑防用であって、整整流回路７１の前に並列に接続される。電源コードは電源コード保持部４３によって固定される。回路基板６０の出力側は、端子８４ａ～８４ｃであって、モータ５のコイル１３に接続される３本の図示しないリード線（Ｖ相、Ｕ相、Ｗ相）がそれぞれ半田付けされる。
回路基板６０においては、入力及び出力点に近いという配線上の利点と、冷却風の流れに沿う点から、電源回路７０が回路基板６０の後方側に配置され、インバータ回路８０が回路基板の前方側に配置される。回路基板６０は、単層又は多層のプリント基板であって、ここでは多層のガラスコンポジット基板が用いられる。電源回路７０は、整流回路７１と平滑回路７５を含んで構成され、整流回路７１はダイオードブリッジ７２と、チョークコイル７３と、バリスタ７４と、を有し、平滑回路７５は電解コンデンサ７６ａと、フィルムコンデンサ７６ｂと、後述する抵抗７８を有している。電解コンデンサ７６ａ及びフィルムコンデンサ７６ｂは、その端子を回路基板６０に直接半田づけするのではなく、リードワイヤ又はリード線等の延長線を用いて配線した上で、回路基板６０の上側の開いたスペースに固定したものである。
インバータ回路８０は３個のスイッチング素子Ｑ１～Ｑ３、Ｑ４～Ｑ６がそれぞれ軸方向に一列に並ぶように配置される。スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６は、半導体素子がセラミック等の略直方体のパッケージに封入され、３本の金属端子がパッケージの下側から延びるものであって、パッケージの背面側には金属製の放熱板が埋め込まれる。この放熱板は面状であって面の広がり方向が、回路基板６０の長手方向（図２では前後方向）と水平かつ直交方向となるようにスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６が配置される。また、パッケージ背面の放熱板には、放熱用の金属板８２がさらに設けられる。通常、ＩＧＢＴのコレクタ端子、ＦＥＴのドレイン端子がパッケージ背面側の放熱板と導通されているので、回路構成上、コレクタ端子又はドレイン端子が共通接続の場合には、複数のスイッチング素子Ｑ１～Ｑ３に共通の金属板８２、８３ａ～８３ｃが設けられる。他方、インバータ回路８０の残りの３個のスイッチング素子Ｑ４～Ｑ６は一列に並ぶように配置され、かつ、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ３と平行になるように配置される。スイッチング素子Ｑ４～Ｑ６のパッケージ背面の放熱板には、放熱用の金属板が設けられるが、これらのコレクタ端子又はドレイン端子は共通接続ではないため、互いに独立した金属板８３ａ～８３ｃが設けられる。この金属板８３ａ～８３ｃの面は、回路基板６０の長手方向（前後方向、モータの回転軸方向）と水平かつ直交方向となるように配置される。このようにスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の放熱板の面方向が冷却風の流れる方向に沿うように配置したため、金属板８３ａ～８３ｃのスイッチング素子と反対側の面が冷却風の流れる方向（図１中の黒矢印参照）と平行に向くので、放熱効果を高めることができる。
回路基板６０には更に回路基板６０にはさらに、モータ５の回転制御を行う演算部（図示せず）が搭載される。演算部は、図示しないマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と称する）を含んで構成されるものであって、インバータ回路８０を駆動することによりモータ５の起動及び停止と回転速度の制御を行う。回路基板６０には更に、後述する定電圧電源回路、図示しないトリガレバーと連動して動作するトリガスイッチ６４が搭載される。これらは回路基板６０上の任意のスペースに搭載することができる。本実施例ではマイコン１０１は、電解コンデンサ７６ａと回路基板６０の間付近に搭載される。回路基板６０の前方側には、３つの回転位置検出素子６９（図１参照）を搭載するセンサ基板６８が、回路基板６０と直交するように配置される。回路基板６０とセンサ基板６８は、仕切り部材５０によって固定される。仕切り部材５０は、回路基板６０をケース４０に保持させるための固定部材と、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の間にスイッチング素子同士の短絡を抑制する仕切り板を設けるための区画部材を兼ねるものであって、合成樹脂等の絶縁材にて製造され、左右方向に延びる両端側のネジボス部分で、２つのネジ５９ａ、５９ｂによってケース４０にネジ止めされる。回路基板６０はケース４０に対して後方側のネジ穴６７にてネジ止めされ、前方側にて仕切り部材５０によって挟持されることによりケース４０に保持される。
ケース４０の後方側には可変抵抗６６を搭載するスイッチ基板６５が設けられる。スイッチ基板６５はケース４０の容器状の部分から後方側に突出する独立した部分に設けられ、可変抵抗６６の回転軸にはリヤカバー３の開口部３ｂ（図１参照）から一部が露出する変速ダイヤル１７が設けられる。回路基板６０とスイッチ基板６５は、リード線８７によって配線される。
図３は図２のＢ－Ｂ部の断面図である。リヤカバー３の図示は省略している。ケース４０は開口部４０ａを有する容器状であって、内部空間に液体を入れてもこぼれないように形成されるが、前述したように、電動工具１に配置する際には開口部４０ａの法線方向が下側（スピンドル２４のギヤケース２１からの突出方向）を向くように倒立した状態で配置される。これは、冷却風と共に内部に水滴や塵埃が流入した際に、ケース４０の内部にたまることを極力防止するためである。このように容器状のケース４０が倒立した状態で電動工具のハウジング内に配置したことで、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６等を樹脂で完全に覆わないで、半分程度だけ覆うようにしても耐久性を高めることが可能となった。特に、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の間にたまった鉄粉等が、電動工具１を図１の方向に置く際に、その衝撃によってゴミや水滴がリヤカバー３の内部の下面に落ちやすくなる。
ケース４０の前方側の端部には、モータハウジング２に図示しないネジにて固定するためのネジ穴４２ａ、４２ｂが形成される。モータハウジング２の軸受ホルダ部２０は、軸受１４ａ（図１参照）の外輪部分を保持する円筒部分から外側に向けて複数の支柱２０ａ～２０ｆが形成され、支柱以外の場所では空洞となっているので、ケース４０が収容される空間からモータ５側が収容される空間へ冷却風が流れる構造となっている。回路基板６０は両面基板であって、その表側（図３でみると下面）にはダイオードブリッジ７２とその放熱板７２ａ、チョークコイル７３等が搭載される。電解コンデンサ７６ａは略円柱状であり、フィルムコンデンサ７６ｂは略直方体状であるが、電解コンデンサ７６ａ及びフィルムコンデンサ７６ｂの形状は任意であり、必要とされる容量を有し、限られたスペースに配置するのに好適なサイズ、形状のものが選択される。
電解コンデンサ７６ａ及びフィルムコンデンサ７６ｂは回路基板６０の表面に絶縁シート９８を介して固定される。この固定はケース４０内に充填されるウレタン等の樹脂４８によって固定される。このとき、回路基板６０には比較的サイズの小さな抵抗などの電子素子が複数搭載されており、電解コンデンサ７６ａ及びフィルムコンデンサ７６ｂはそれら複数の電子素子を覆うようにして固定される。換言すれば、電解コンデンサ７６ａ及びフィルムコンデンサ７６ｂと回路基板６０に挟まれるようにして複数の電子素子が回路基板６０上に配置される。こうしてケース４０内のデッドスペースを利用する配置とすることで、回路基板６０において、回路を構成する素子を効率よく実装できる。また、電解コンデンサ７６ａ及びフィルムコンデンサ７６ｂと電子素子との間には絶縁シート９８が介在しているので、両者間の電気的接続を抑制できる。尚、本発明では複数の電子素子が電解コンデンサ７６ａ及びフィルムコンデンサ７６ｂと回路基板６０に挟まれるよう構成したが、電子素子の少なくとも一部が挟まれていれば上記効果を奏するのは明らかである。
電解コンデンサ７６ａ及びフィルムコンデンサ７６ｂは、開口部４０ａの法線方向矢視図で見た際（図２のように見えた場合）にケース４０の内側領域に収まるように配置され、好ましくは、回路基板６０の基板平面の寸法内に配置される。これによって電解コンデンサ７６ａ及びフィルムコンデンサ７６ｂがケース４０の外部にはみ出さずに、ケース４０を収容するリヤカバー３の大型化を抑制でき、モータハウジング２の外径内にモータ５及びケース４０とその収容物をすべて収めることができるので、ハウジングがコンパクトになり、電動工具１の大型化を抑制できる。また、図３のようにハウジングの軸方向断面図で見た際には、電解コンデンサ７６ａ及びフィルムコンデンサ７６ｂはハウジングの内部に大部分が位置し、ハウジングの内壁（リヤカバー３の内壁）と所定の距離を隔てるように配置される。この際、電解コンデンサ７６ａ及びフィルムコンデンサ７６ｂの配置により冷却風の流れを乱さないように配慮すると良い。
樹脂４８は、ケース４０の開口部４０ａが上側になるように載置して、ケース４０の内部に液体状の樹脂を満たして硬化させるもので、その硬化が完了する前に電解コンデンサ７６ａ及びフィルムコンデンサ７６ｂを樹脂４８の液面から部分的に浸すように半没させてから樹脂４８を硬化させる。従って、ケース４０内は底面４１ｅ部分から液面（破線部）まで全ての部分が樹脂で満たされており、硬化後は樹脂が強固に固まるので電解コンデンサ７６ａ及びフィルムコンデンサ７６ｂが安定して保持される。通常、電解コンデンサ７６ａ及びフィルムコンデンサ７６ｂのパッケージは非絶縁体であり、樹脂４８自体も非導電材であるが、ここでは絶縁状態をより完全に保つためにさらなる絶縁部材、ここでは絶縁シート９８を介在させている（省略しても良い）。このように電解コンデンサ７６ａ及びフィルムコンデンサ７６ｂを回路基板６０に対して離間さえて樹脂４８にて固定するように搭載すれば、回路基板６０の上に搭載される高さの低い電子素子、例えばＬＳＩやマイコン等の素子の上側部分に、フィルムコンデンサを搭載させることが可能となる。
回路基板６０の裏面には定電圧電源回路９０で用いられる電解コンデンサ９４ａが搭載される。電解コンデンサ９４ａは樹脂にて完全に浸され、固定される。回路基板６０と電解コンデンサ９４ａの間には絶縁シート９７ａを介在させて、その絶縁性を高めているが、絶縁シート９７ａを省略しても良い。ケース４０の底面４１ｅの形状は、回路基板６０のすぐ下に僅かな距離を隔ててほぼ平行になるようにしても良い。本実施例では下側に円筒形の電解コンデンサ９４ａを収容できるようなスペースを確保した。尚、電解コンデンサ９４ａは左側にだけ配置されているが、右側の空間にもコンデンサを配置するようにしても良い。また、回路基板６０の表面（下側）に配置した電解コンデンサ７６ａ、フィルムコンデンサ７６ｂを、回路基板６０の裏面に配置するように構成しても良い。しかし、本構成においてはインバータ回路８０に流れる電流よりも、演算部１００に出力する電流が小さいため、電解コンデンサ９４ａ、９４ｂは電解コンデンサ７６ａ及びフィルムコンデンサ７６ｂに比べ発熱せず、冷却の必要性が低い。このため優先的に冷却させたい電解コンデンサ７６ａ及びフィルムコンデンサ７６ｂを外部に露出させている。換言すれば、発熱量が高いコンデンサを外部に露出させ、比較的発熱量が低いコンデンサを樹脂４８に完全に埋めることで合理的なコンデンサの配置を実現している。このように、回路基板６０と底面４１ｅとの間の空間は、樹脂４８が充填されて硬化する部分なので、発熱の度合いや冷却効果を考えてその搭載位置やその搭載方法を決定することが好ましい。
次に図４を用いてモータ５の駆動制御系の回路構成を説明する。電源回路７０にはダイオードブリッジ７２（図２参照）等によって構成される整流回路７１が含まれる。電源回路７０の出力側であって、インバータ回路８０との間には平滑回路７５が接続される。インバータ回路８０は６つのスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６を含んで構成され、演算部１００から供給されるゲート信号Ｈ１～Ｈ６によってスイッチング動作が制御される。インバータ回路８０の出力は、モータ５のコイル１３のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に接続される。電源回路７０の出力側には定電圧電源回路９０が接続される。ここでは、電源回路７０、平滑回路７５、インバータ回路８０、定電圧電源回路９０、演算部１００の回路は同一の回路基板６０上にまとめて搭載される。
電源回路７０は、ダイオードブリッジ７２（図２参照）によって主に構成される整流回路７１を含み、整流回路７１の入力側が例えば商用交流電源３５に接続され、出力側が平滑回路７５に接続される。整流回路７１は、商用交流電源３５から入力される交流を全波整流し、平滑回路７５へ出力する。平滑回路７５は、整流回路７１とインバータ回路８０との間に配置され、整流回路７１によって整流された電流の中に含まれている脈流を、直流に近い状態に平滑化してインバータ回路８０へ出力する。平滑回路７５は、電解コンデンサ７６ａとフィルムコンデンサ７６ｂと放電用の抵抗７８を含んで構成される。電動工具１がディスクグラインダの場合は、他の電動工具（例えばインパクトドライバ等）に比較して大きな出力が必要となることから、電源回路７０から平滑回路７５に入力される電圧値も高くなっている。従って、平滑回路７５に設けられるコンデンサ（電解コンデンサ７６ａ及びフィルムコンデンサ７６ｂ）は静電容量が大きいものが要求される。本実施例では回路基板６０への固定方法を工夫したことにより、大型の電解コンデンサ７６ａ及びフィルムコンデンサ７６ｂを用いることを可能とした。
電解コンデンサ７６ａは極性のあるコンデンサであり、フィルムコンデンサ７６ｂは無極性のコンデンサであり、これらを並列に接続することで回路の平滑性能を向上させている。２つのコンデンサは、整流回路７１の出力側とインバータ回路８０の入力側の間に配置される。インバータ回路８０は、３相ブリッジ形式に接続された６個のスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６を含んで構成される。ここで、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６は、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｆｉｅｌｄ　Ｅｆｆｅｃｔ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であるが、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　Ｇａｔｅ　Ｂｉｐｏｌａｒ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いても良い。
モータ５のステータコア９の内側では、永久磁石８を有するロータが回転する。ロータの回転軸６には位置検出用のセンサ磁石１８が接続され、センサ磁石１８の位置をホールＩＣ等の回転位置検出素子６９にて検出することにより演算部１００はモータ５の回転位置を検出する。
演算部１００は、モータのオン・オフ及び回転制御を行うための制御手段であって、マイコン１０１を用いて主に構成される。演算部１００は回路基板６０に搭載され、トリガスイッチ６４の操作に伴い入力される起動信号と、変速ダイヤル１７によって設定された可変抵抗６６の信号に基づき、モータ５の回転速度を制御し、コイルＵ、Ｖ、Ｗへの通電時間と駆動電圧を制御する。演算部１００は、インバータ回路８０の６個のスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の各ゲートに接続され、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６をオン・オフするための駆動信号Ｈ１～Ｈ６を供給する。
インバータ回路８０の６個のスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の各ドレイン又は各ソースは、スター接続されたコイル１３のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に接続される。スイッチング素子Ｑ１～Ｑ３のドレイン端子が電源回路７０の正極側に共通に接続されているので、これらには共通の放熱用の金属板８２を設けることができる。一方、スイッチング素子Ｑ４～Ｑ６のドレイン端子はモータのＶ相、Ｕ相、Ｗ相の端子にそれぞれ接続されるため、スイッチング素子Ｑ４～Ｑ６用の放熱用の金属板８３ａ～８３ｃは個別に設けられる。
スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６は、演算部１００から入力される駆動信号Ｈ１～Ｈ６に基づきスイッチング動作を行い、商用交流電源３５から電源回路７０及び平滑回路７５を介して供給された直流電圧を、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗとして、モータ５に供給する。モータ５に供給される電流の大きさは、平滑回路７５とインバータ回路８０との間に接続された電流検出抵抗１０２の両端の電圧値を検出することにより演算部１００によって検出される。演算部１００には、モータ５の設定回転に応じた所定の電流閾値が予め設定されており、検出した電流値が閾値を超えると、モータ５の駆動を停止すべく、インバータ回路８０のスイッチング動作を停止させる。これにより、過電流がモータ５に流れることによる焼損等の発生が防止される。
定電圧電源回路９０は、電源回路７０の出力側に直接接続され、マイコン等により構成される演算部１００への安定化した基準電圧（低電圧）の直流を供給するための電源回路である。定電圧電源回路９０は、ダイオード９６、平滑用の電解コンデンサ９４ａ、９４ｂ、ＩＰＤ回路９１、コンデンサ９３及びレギュレータ９２を含んで構成される。定電圧電源回路９０の各部は、図２には図示していないが回路基板６０に搭載される。電解コンデンサ９４ａ、９４ｂは回路基板６０の裏面側に搭載される。尚、電解コンデンサ９４ａ、９４ｂは容量的に可能ならば１つの電解コンデンサとしても良い。
図５は図１の回路基板６０単体の表面図であって、２つの電解コンデンサ７６ａ及びフィルムコンデンサ７６ｂの配線方法を説明するための図である。ここでは回路基板６０上の端子６１から２本のリード線６２ａ、６２ｂが伸ばされ、リード線６２ａ、６２ｂの先端に電解コンデンサ７６ａ及びフィルムコンデンサ７６ｂの端子がまとめて半田付け７７ａ、７７ｂされる。リード線６２ａ、６２ｂは、単線またはより線にビニールの被覆を施して絶縁したビニール線（ビニール被覆電線）が用いられる。リード線６２ａ、６２ｂに電解コンデンサ７６ａ及びフィルムコンデンサ７６ｂを並列接続したあとに、電解コンデンサ７６ａ及びフィルムコンデンサ７６ｂを回路基板６０の表側面（スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６が配置される面）の空いているスペース付近、ここでは、マイコン１０１が搭載される付近に電解コンデンサ７６ａ及びフィルムコンデンサ７６ｂを固定するようにした。
以上のように、本実施例に係る電動工具１では、大きめの電解コンデンサ７６ａ及びフィルムコンデンサ７６ｂが平滑回路７５に設けられるので、ピーク電流の効率的な抑制が可能となる。また、回路基板６０からのリード線をもって配線を延長するので、電解コンデンサ７６ａ及びフィルムコンデンサ７６ｂの固定位置の自由度が高くなり、回路基板６０の実装効率を高めることができる。
図６は図１の回路基板６０単体の裏面図であって、２つの電解コンデンサ９４ａ、９４ｂの配線方法を説明するための図である。電解コンデンサ９４ａ、９４ｂの端子は回路基板６０の裏側の端子６３ａ、６４ｂに直接半田付けされる。この際、電解コンデンサ９４ａ、９４ｂの端子を長めにとって、電解コンデンサ９４ａ、９４ｂの筒状の中心軸が、回路基板６０の長手方向（前後方向）と一致するように端子を曲げて電解コンデンサ９４ａ、９４ｂの位置を仮固定する。この状態は、電解コンデンサ９４ａ、９４ｂがケース４０の曲面状の底面に沿うような位置である。このように回路基板６０の裏面側のスペースをうまく利用することにより定電圧電源回路９０用の電解コンデンサ９４ａ、９４ｂを配置することができる。尚、回路基板６０の裏面とケース４０の底面４１ｅの間にはさらにスペースがあるので、電解コンデンサ７６ａ及びフィルムコンデンサ７６ｂの全部又は一部をそこに収容するようにしても良い。但し、電解コンデンサ７６ａ及びフィルムコンデンサ７６ｂは大電流により少なからず熱を持つので、放熱性を重視するならば回路基板６０の表面側であって、樹脂４８から部分的に冷却風に露出するように搭載する方が有利である。
次に図７、図８を用いてケース４０の形状と仕切り部材５０の形状を説明する。ケース４０及び仕切り部材５０は非導電材料により製造され、例えばプラスチック等の合成樹脂の一体成形で製造される。図７、図８では開口部４０ａが上方向になるように示した斜視図である。ケース４０は回路基板６０を電動工具１のハウジングに固定するために用いられる取り付け基台の役割を果たすもので、容器状に形成されるケース４０は前面４１ａ、後面４１ｂ、側面４１ｃ、４１ｄと底面４１ｅを有し、残りの一面が開口部４０ａとなっている底面４１ｅは回路基板６０の裏面（底面４１ｅに面する側）に搭載される電子素子（ここでは電解コンデンサ９４ａ、９４ｂ）に適する形状とされ、曲面状に窪む部分が形成される。また、側面４１ｃ、４１ｄと底面４１ｅの接合部は、直角に形成されるのでは無く、リヤカバー３の円筒形の内壁形状に沿った形状とされ、ここでは斜めに形成されるさらなる面にて接続した。前面４１ａの外側部分には円筒形の筒部４２が形成される。筒部４２は内部にセンサ磁石１８を収容させるための窪み部分であって、センサ磁石１８から見て前面４１ａを隔てたケース４０の内部側にセンサ基板６８が配置されることになる。円筒形の筒部４２には径方向に突出する突出部分が形成され、そこにそれぞれネジ穴４２ａ、４２ｂが形成される。ケース４０の内部であって側面４１ｃには、回路基板６０を支持すると共に位置合わせをするための段差部４５ａ、４５ｂが形成される。尚、図７にて見えない側面４１ｄの内壁部分にも、同様にして回路基板６０の位置合わせをするための段差部が形成される。ケース４０の後面４１ｂの外側には、電源コード保持部４３とスイッチ基板保持部４４が形成される。
このような形状のケース４０における回路基板６０の取り付け方法を説明する。まず、図５、図６で示したように回路基板６０に必要な電子素子を搭載して半田付けを行う。電解コンデンサ７６ａ及びフィルムコンデンサ７６ｂについてはリード線６２ａ、６２ｂにて接続した状態としておく。次に、電子素子を搭載された回路基板６０をケース４０の中に収容し、ネジ穴６７（図２参照）とネジを用いて回路基板６０にネジ止めする。図７では見えない位置になるが、底面４１ｅのネジ穴６７に相当する位置にはネジ穴が形成されている。この際、図示しないリード線にて配線されたセンサ基板６８もケース４０の前面４１ａの内側に形成された案内レール部４７にはめ込まれる。同様にして、ケース４０の後方側のスイッチ基板保持部４４にスイッチ基板６５が取り付けられる。次に、回路基板６０の前側の辺部を押えつけて固定するように、仕切り部材５０が取り付けられる。
仕切り部材５０は、長手方向仕切り板５１と、長手方向仕切り板５１から横方向に延在する２枚の横方向仕切り板５２ａ、５２ｂを有し、長手方向仕切り板５１の前方側には平面状であって長手方向仕切り板５１及び回路基板６０と直交する方向に延びる押さえ板５３が形成される。押さえ板５３の回路基板６０と接する部分には、左右方向に延びるアーム部５４ａ、５４ｂが形成され、アーム部５４ａ、５４ｂの両端部にはネジ穴５５ａ、５５ｂが形成される。押さえ板５３の回路基板６０から離れた辺から前方側に延びるように、センサ基板６８が案内レール部４７から脱落しないように保持する押さえ片５６が設けられる。この仕切り部材５０を回路基板６０及びセンサ基板６８のケース４０内への装着後にネジ止めすることによって、回路基板６０及びセンサ基板６８はケース４０に固定されることになる。ネジ止め後には長手方向仕切り板５１、横方向仕切り板５２ａ、５２ｂはそれぞれスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の放熱板、及び、金属板８２、８３ａ～８３ｃとは非接触状態にて固定される。
次に、電解コンデンサ７６ａ及びフィルムコンデンサ７６ｂをケース４０の外側に仮置きした状態で、ケース４０の開口部４０ａが上側を向くように、即ち、図７のようにしたままケース４０の内部に樹脂４８を流し込む。流し込む樹脂４８は、液体状態から硬化する硬化性樹脂、例えばウレタン樹脂を用い、固定された回路基板６０の表面及び裏面が完全に浸漬する量の樹脂４８が流し込まれる。ここで樹脂４８を開口部４０ａの開口面と同一になるまで満たす事も可能であるが、必要最小限に留めることで軽量化及び低コスト化を図っている。本実施例では回路基板６０の表面に搭載されるスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６のパッケージの上下方向位置の途中くらいに樹脂４８の液面がなる程度とした。この液面位置においては、仕切り部材５０の高さ方向（Ｈ１、Ｈ２）にみて、半分程度が液面に浸る程度になる。次に、樹脂４８が液体状態のうちに、電解コンデンサ７６ａ及びフィルムコンデンサ７６ｂを所定の位置に位置合わせをして、液体状の樹脂に半没させ、その状態にて樹脂４８を固化させる。ここで所定の位置とは、容器状のケース４０の開口部４０ａの開口面の法線方向（図１の矢視Ａ）から見た際にケース４０の領域内（内部空間内）に位置することを意味し、好ましくは、回路基板６０の領域内に完全に収まるように配置する。
図８はケース４０の別の角度から見た斜視図である。仕切り部材５０のネジ穴５５ａが当たる部分には、ネジボス４６ａが形成される。図８では見えないが、仕切り部材５０のネジ穴５５ｂに当接する部分にも同様のネジボスが形成される。ケース４０に固定される仕切り部材５０（図７参照）の長手方向仕切り板５１の高さＨ１部分の下端位置は、押さえ板５３の高さＨ２部分の下面位置よりも上方になる。これは、長手方向仕切り板５１、横方向仕切り板５２ａ、５２ｂが回路基板６０の上に所定の距離をもって配置されるのに対して、押さえ板５３、アーム部５４ａ、５４ｂは回路基板６０の前端部にて直接ケース４０の上に載置されるためである。従って、回路基板６０は押さえ板５３とケース４０によって挟持されることになる。尚、仕切り部材５０とケース４０によって回路基板６０を挟み込むようにして固定するのでは無く、回路基板６０を仕切り部材５０と共に共通のネジによってケース４０に共締めして固定しても良い。
次に図９を用いて、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６と仕切り部材５０の高さと樹脂４８の充填量との関係を説明する。スイッチング素子Ｑ４の背面には、回路基板６０の表面からの高さＨが同じとなる金属板８３ａがネジ止めされる。まず、図示しないネジを用いて金属板８３ａをスイッチング素子Ｑ４に固定し、その後にスイッチング素子Ｑ４の３本の足８１ａを回路基板６０のスルーホールに通した後に半田付けされる。同様にして、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６にも金属板８３ｂ、８３ｃがネジ止めされ、３本の足８１ｂ、８１ｃが回路基板６０のスルーホールに通した後に半田付けされる。ここで、金属板８３ａ～８３ｃの高さ方向に見た下端は、回路基板から所定の距離Ｓ２だけ隔てるようした。仕切り部材５０に関しては、長手方向仕切り板５１及び横方向仕切り板５２ａ、５２ｂの高さＨ１が、スイッチング素子Ｑ４～Ｑ６の回路基板６０への取り付け後の高さＨよりも小さくなるように構成される。尚、長手方向仕切り板５１及び横方向仕切り板５２ａ、５２ｂの高さ方向の下面が回路基板６０の表面よりも所定の距離Ｓ１だけ隔てるようにした。これは、スイッチング素子Ｑ４と放熱板８３ａの組、スイッチング素子Ｑ５と放熱板８３ｂの組、スイッチング素子Ｑ６と放熱板８３ｃの組の間を仕切ることが必要なのは、樹脂４８の満たされる高さＤよりも高さ方向の上側の部分であるからである。また、長手方向仕切り板５１及び横方向仕切り板５２ａ、５２ｂの高さ方向上端位置が、スイッチング素子Ｑ４～Ｑ６の高さよりも低くしているのは、冷却風に当たり易くすることで放熱性を向上させるのと、水分や塵埃等が堆積しやすいのは樹脂４８の液面部分に集中するからである。もちろん。長手方向仕切り板５１及び横方向仕切り板５２ａ、５２ｂの高さ方向上端位置と、スイッチング素子Ｑ４～Ｑ６の高さを一致させるようにしても良いが、仕切る度合いを高くすると金属板８３ａ～８３ｃが冷却風に晒される効果が低減するため冷却性が低下するので、それらのバランスを考えた上で仕切り板の高さＨ１と、高さＨ１が高さＨのうちどの付近を占めるように構成するかを考えると良い。
本実施例ではスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の端子部分が樹脂４８によって覆われる一方で、金属板８３ａ～８３ｃを高さ方向に見て約半分が樹脂４８の外部に露出し、その上端位置が仕切り板の上端位置よりも高くなるので、良好な冷却効果を得ることができる。また、電解コンデンサ７６ａ及びフィルムコンデンサ７６ｂも同時に樹脂の外部に露出するので、電解コンデンサ７６ａ及びフィルムコンデンサ７６ｂに対しても良好な冷却効果を得ることができる。さらに、電動工具１のハウジング内に回路基板６０を収容する際に、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６が倒立するように配置したので、長手方向仕切り板５１及び横方向仕切り板５２ａ、５２ｂによって仕切られる区画内に水分や鉄粉等の塵埃が堆積する恐れが低減するので、信頼性の高くて寿命の長い電動工具を実現できる。
以上、本実施例によれば、回路基板６０を容器状のケース４０内に収容し、その中に樹脂４８を充填して回路基板６０が完全に又はほぼ完全に浸漬するようにしたので、回路基板６０の防水性、防塵性を著しく高める事ができる。また、コンデンサを基板上に配置し、硬化性の樹脂４８によって固定することで、大型で重量のあるコンデンサであってもケース４０内で安定して固定することができる。その際、コンデンサの一部が樹脂４８から露出しているので、冷却風に晒してコンデンサを冷却できる。また、コンデンサを、リード線を介して基板上に配置しているので、コンデンサの配置の自由度が増し、回路基板６０上の素子配置の自由度が増加する。また、回路基板６０とコンデンサとの間にはマイコンなどの別の回路素子が配置されるため、空間を有効活用した無駄のない素子配置とすることができる。また、液体状の樹脂を流し込んで硬化させるので、ジェル状の樹脂を塗布する作業に比べて塗りムラが発生する恐れがない。さらに、発熱の大きいスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６が樹脂４８から部分的に外部に露出させるので、冷却風の風路内に良好に晒すことができ、冷却効果を維持することができる。その際、金属粉等で短絡すると好ましくない部材の間に絶縁体の仕切り部材を介在させるようになったので、耐久性及び信頼性が高い電動工具を実現できる。
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、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、上述の実施例においては、コンデンサの端子を延長させる目的でリード線を介して基板に接続するようにしたが、コンデンサ本体の端子を長く延長することで対応しても良い。また、仕切り板は少なくとも２つのスイッチング素子間に介在すれば良く、Ｑ１～Ｑ３とＱ４～Ｑ６間のみを仕切るような一枚板にしても良い。こうすることで冷却風がより効率よくスイッチング素子に流れる。また、上述の実施例においては、図示せぬ風窓から、ハウジングの全内周面にほぼ接するようにして冷却風が流れるよう構成したが、ケース収容部分においては開口部側のみ冷却風が流れるように構成しても良い。こうすることで、スイッチング素子に冷却風を集中させることができる。また、上述の実施例においては、ケースの開口方向をスピンドルの突出方向と同方向としたが、電動工具が載置状態であるときにケースの開口方向が下方向を向くように構成であればよい。また、上述の実施例においては電動工具１の例としてグラインダに用いられる回路基板の搭載例で説明したが、同様の回路基板をグラインダだけに限られずその他の電動工具においても同様に適用でき、例えばセーバソーやマルチカッタ、筒状のハウジングを有するハンドドライバやインパクトドライバなどにおいても同様に適用できる。
１…電動工具、２…モータハウジング、３…リヤカバー、３ｂ…開口部、５…モータ、６…回転軸、７…ロータコア、８…永久磁石、９…ステータコア、１１，１２…インシュレータ、１３…コイル、１４ａ，１４ｂ…軸受、１５…冷却ファン、１６…ファンカバー、１７…変速ダイヤル、１８…センサ磁石、２０…軸受ホルダ部、２０ａ～２０ｄ…支柱、２１…ギヤケース、２１ｂ…貫通穴（排気口）、２１ｃ…穴（排気口）、２２…傘歯車、２３…傘歯車、２４…スピンドル、２５…メタル、２６…軸受、２７…スピンドルカバー、２８…取付ベース、３０…砥石、３１…ワッシャナット、３２…ホイールガード、３５…商用交流電源、４０…ケース、４０ａ…開口部、４１ａ…前面、４１ｂ…後面、４１ｃ、４１ｄ…側面、４１ｅ…底面、４２…筒部、４２ａ，４２ｂ…ネジ穴、４３…電源コード保持部、４４…スイッチ基板保持部、４５ａ，４５ｂ…段差部、４６ａ…ネジボス、４７…案内レール部、４８…樹脂、５０…仕切り部材、５１…長手方向仕切り板、５２ａ，５２ｂ…横方向仕切り板、５３…押さえ板、５４ａ，５４ｂ…アーム部、５５ａ，５５ｂ…ネジ穴、５６…押さえ片、５９ａ，５９ｂ…ネジ、６０…回路基板、６１…端子、６２ａ，６２ｂ…リード線、６３ａ，６３ｂ…端子、６４…トリガスイッチ、６５…スイッチ基板、６６…可変抵抗、６７…ネジ穴、６８…センサ基板、６９…回転位置検出素子、７０…電源回路、７１…整流回路、７２…ダイオードブリッジ、７２ａ…放熱板、７３…チョークコイル、７４…バリスタ、７５…平滑回路、７６ａ…電解コンデンサ、７６ｂ…フィルムコンデンサ、７７ａ，７７ｂ…半田付け、７８…抵抗、７９…コンデンサ、８０…インバータ回路、８２…金属板、８３ａ～８３ｃ…金属板、８４ａ～８４ｃ…端子、８７…リード線、９０…定電圧電源回路、９１…ＩＰＤ回路、９２…レギュレータ、９３…コンデンサ、９４ａ，９４ｂ…電解コンデンサ、９５ａ，９５ｂ…リード線、９６…ダイオード、９７ａ，９７ｂ，９８…絶縁シート、９９…ヒューズ、１００…演算部、１０１…マイコン、１０２…電流検出抵抗、Ｑ１～Ｑ６…スイッチング素子

Claims (12)

  1. モータと、複数のスイッチング素子を有してスイッチング動作を行い前記モータの駆動を制御するインバータ回路と、前記スイッチング素子のオンオフ動作を制御する制御部と、前記スイッチング素子を搭載する回路基板と、を有し、複数ある前記スイッチング素子の間に、絶縁材からなる仕切り板を介在させたことを特徴とする電動工具。
  2. 前記仕切り板の前記回路基板からの高さは、前記スイッチング素子の前記回路基板からの高さよりも低いことを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
  3. 開口部を有して前記回路基板を収容する容器状のケースを設け、前記ケース内に樹脂を充填することによって前記回路基板は前記ケースに固定され、前記仕切り板は前記樹脂によって前記ケースに固定されることを特徴とする請求項２に記載の電動工具。
  4. 前記スイッチング素子は、少なくとも前記スイッチング素子の端子部分が前記樹脂によって覆われることを特徴とする請求項３に記載の電動工具。
  5. 前記モータと前記回路基板を搭載するハウジングを有し、前記ハウジングには外気を吸入する吸入口と外気を排出する排気口と、前記吸入口から空気を吸入させて前記ハウジング内に冷却風を流すためのファンを有し、前記スイッチング素子の面方向が前記冷却風の流れる方向に沿うように、前記スイッチング素子が配置されることを特徴とする請求項４に記載の電動工具。
  6. 前記スイッチング素子は、３つの端子を有しパッケージに封入されたトランジスタからなり、前記パッケージの背面に放熱板が設けられ、前記仕切り板は、前記放熱板と非接触状態に配置されることを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載の電動工具。
  7. 前記スイッチング素子は６つ用いられ、３つのスイッチング素子の放熱板にはそれぞれ独立した金属板が設けられ、残りの３つのスイッチング素子の放熱板には共通の金属板が設けられ、前記仕切り板は、前記独立した金属板の間を仕切るように設けられることを特徴とする請求項６に記載の電動工具。
  8. 前記仕切り板は前記独立した金属板と、前記共通の金属板の間を仕切るように設けられることを特徴とする請求項７に記載の電動工具。
  9. 前記仕切り板は合成樹脂による一体成形であって、前記樹脂を前記ケース内に充填する前に前記ケース又は前記回路基板に仮固定されることを特徴とする請求項７に記載の電動工具。
  10. 前記モータを収容する筒形状のモータハウジングと、前記モータハウジングの一方に取り付けられ、前記ケースを収容する筒状のリヤカバーと、を有し、前記リヤカバーの外径は、前記モータハウジングの外径以下であることを特徴とする請求項３～９のいずれか一項に記載の電動工具。
  11. 前記モータの回転力によって回転する出力軸と、前記モータの回転力を前記出力軸に伝達する動力伝達機構と、前記モータハウジングの他方に取り付けられ、前記動力伝達機構を収容するギヤケースと、を有し、前記出力軸は、前記ギヤケースから突出し、前記ケースの開口部は、前記出力軸の前記ギヤケースからの突出方向と略同方向に開口していることを特徴とする請求項１０に記載の電動工具。
  12. 前記出力軸には円形の砥石が取り付けられ、前記ギヤケースには、前記砥石の少なくとも一部を覆うようにホイールガードが設けられるグラインダであることを特徴とする請求項１１に記載の電動工具。 
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