WO2017150030A1

WO2017150030A1 - 動力工具

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Publication number: WO2017150030A1
Application number: PCT/JP2017/002953
Authority: WO
Inventors: 央松下; 西河　智雅; 徳至堀江; 正寛藤原
Original assignee: 日立工機株式会社
Priority date: 2016-02-29
Filing date: 2017-01-27
Publication date: 2017-09-08
Also published as: EP3424647A1; EP3424647A4; EP3424647B1; JP6673463B2; USRE49414E1; CN108602184A; JPWO2017150030A1; US10661427B2; US20190039228A1; CN108602184B

Abstract

ファンによる風の一部をファンガイドの穴から再び吸入側に流すようにしてファンの負荷を増大させて、無負荷回転時のモータの回転数上昇を抑制する。ファン２５によって生成される冷却風を整流するファンガイド３０を有する動力工具において、吸気穴３１ａからファン２５に吸入された冷却風の一部を、ベアリングガイド４０側に形成された排気口に向かう流れから分岐させるための分岐通路３５ａ～３５ｄを設け、冷却風の一部が吸入側に流れることによりハウジング内で環流するようにした。ファンガイド３０に設けた分岐通路３５ａ～３５ｄは、実際の作業時（中速回転領域）での風路抵抗が増えないように周方向と同方向に斜めに形成される。この構成により無負荷回転時（高速回転領域）でのファン２５の流路抵抗を増やして、モータの回転上昇を抑制できる。

Description

動力工具

本発明は冷却用のファンを有する動力工具に関し、特に、駆動手段の回転軸に取り付けられるファンのファンガイドを改良することによりモータ等の駆動源の過回転を抑制するようにしたものである。

携帯型の動力工具の例として、特許文献１に記載のようにディスクグラインダが知られている。ディスクグラインダは、駆動源であるモータを収容する円筒形のモータハウジングを有する。モータハウジングの前方にはモータの回転軸による動力伝達方向を約９０度変換する２組の傘歯車を含んで構成される動力伝達機構が設けられる。動力伝達機構はギヤケースに収容され、ギヤケースから下方に突出するスピンドルには、砥石が取り付けられる。モータの回転軸の先端側には、冷却用のファンが設けられ、ハウジングには外気を導入する吸気口と内部の空気を排出する排気口が設けられる。ファンの回転によって吸気口から排気口に至り、冷却風が流れ、発熱するモータを冷却する。

特開２０１０－１７３０４２号公報

近年、動力工具は作業者の作業効率アップの要請からモータの出力向上が進む一方、小型軽量化及び低コスト化が求められ、この変化に伴って出願人は様々な動力工具を実現してきた。モータの出力を単純に向上させた場合には、作業時のモータの回転数を上げることが考えられるが、その場合には作業機器を対象に押し当てていない無負荷時の回転数が高くなってしまい、ファンの排気量等に応じた騒音が大きくなってしまう。従来の動力工具においては、高価なコントローラを用いることで無負荷時の回転数を制限するよう制御し、騒音対策を行っていたが、コントローラの設置やモータの回転数の検出素子の設置などの分だけ製品コストが増加してしまう。

本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、簡単な構成で無負荷時のモータの回転数を制御可能な動力工具を提供することにある。本発明の他の目的は、ファンによって生成される空気流を用いてモータの無負荷時の回転数の上昇を抑制できるようにした動力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、モータによって回転するファンと、モータとファンを収容するハウジングと、ファンによって生成される冷却風を整流するファンガイドを有し、ハウジングには外気を導入する吸気口と内部の空気を排出する排気口が設けられ、ファンの回転によって吸気口から排気口に冷却風の風路が形成される動力工具において、ファンによって吸引された冷却風の一部を分岐させて吸引側に排出する分岐通路を設け、冷却風の一部が分岐通路によって排気口から排気されずにハウジングの中を循環するように構成した。

本発明の他の特徴によれば、ファンガイドによって案内され排気口に向かう冷却風の一部を、分岐通路によりファンガイドに入る前の風路に戻すようにした。この冷却風の分岐は、ファンガイドを用いて行うので、本発明は改良されたファンガイドを用いるだけで容易に実現できる。ファンガイドは排気側に開口を有する略カップ状又は吸入側が絞られた略筒状の形状であって、排気口側となる開口部分は、排気穴を有するカバー部材で覆われる。ファンガイドにはファンに流入する空気を通すための吸気穴と、分岐通路を形成する貫通穴が形成される。この際、貫通穴の合計開口面積は、カバー部材に形成される排気穴の合計開口面積より小さくなるように構成すると良い。

本発明のさらに他の特徴によれば、モータの回転軸の先端に動力機器への動力伝達機構が設けられ、ファンは回転軸上においてステータと動力伝達機構の間に固定され、ファンガイドはファンとステータとの間に設けられる。ファンガイドは、軸方向に略直交するモータ側壁面を有し、吸気穴はモータ側壁面の中央付近に設けられる。ファンガイドの貫通穴は、モータ側壁面の吸気穴よりも外周側に設けられる。カバー部材はファンと動力伝達機構側の間に設けられものであって、軸方向に直交する壁面を有する。

本発明のさらに他の特徴によれば、ファンガイドは、モータ側壁面の外縁部分からカバー部材に向けて延びて遠心ファンの外周側を覆いながら配置されるように一体成形され、貫通穴はモータ側壁面の外周側の複数箇所に周方向に間隔を隔てて設けられる。貫通穴の形状は、冷却風をモータの軸回り方向にガイドしながらファンガイドに入る前の風路に流出させるように、即ち回転方向に向けてモータの軸方向のステータ側に風が導かれるように斜めに形成される。ここで貫通穴から流出する風量は、排気穴から流出する風量の２０％未満とすると良い。

本発明によれば、ファンガイドの形状を改良するだけの簡単な構成で排気量を抑制可能な動力工具を実現できた。　本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。

本発明の実施例に係るディスクグラインダ１の全体構成を示す縦断面図である。図１のファンガイド３０とベアリングホルダ４０の組立体の斜め後ろから見た斜視図である。図２のファンガイド３０とベアリングホルダ４０の組立体の背面図である。図２のファンガイド３０単体の前面図である。図２のファンガイド３０とベアリングホルダ４０の組立体の前面図である。図２のファンガイド３０とベアリングホルダ４０の組立体の側面図である。図２のファンガイド３０とベアリングホルダ４０の組立体の別の側面から見た側面図である。図３のＡ－Ａ部の断面図である。図３のＢ－Ｂ部の断面図である。図１のモータ特性を説明するための図である。図１のモータ６の回転数とトルクの関係を説明するための図である。本発明の第二の実施例の電動丸鋸１０１を示す断面図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下の図において、動力工具の例としてディスクグラインダ１を用いて説明し、同一の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ディスクグラインダ１の全体構成を示す断面図である。ディスクグラインダ１のハウジングは、モータ６を内部に収容する円筒形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るテールカバー４と、モータハウジング２の前方に取り付けられるギヤケース３、の３つの主要部分により構成される。ギヤケース３はモータ６からスピンドル１１への動力伝達機構を収容する金属製のケースであり、モータ６の回転軸１０による動力伝達方向を約９０度変換する２組の傘歯車２１、２２を収容して、スピンドル１１を軸支する。

モータ６は、本実施例では交流で動作するユニバーサルモータを用いる。モータ６はロータ７の外周側にステータ８を有する。モータ６の後方側にはブラシ保持部９が設けられる。モータハウジング２はポリカーボネイド等の高分子樹脂の一体成形により円筒形又は長筒状に製造され、ステータ８がモータハウジング２によって周方向に回転しないように固定される。また、モータハウジング２の後方側には内径が小さくされた段差部２ｂが形成され、モータ６はモータハウジング２の前方の開口２ａから後方側に挿入される。モータ６は、前方側でファンガイド３０によって軸方向の移動が抑制される。尚、モータ６の種類や形状は本実施例のものに限られず、直流モータや、ブラシレスＤＣモータ等の他の方式のモータを用いても良い。

モータ６の回転軸１０は、ギヤケース３に固定されるベアリング１８と、ブラシ保持部９の後方側に配置されたベアリング１９により回転可能に保持される。回転軸１０のモータ６の前方側には冷却用のファン２５が設けられる。ファン２５は例えば合成樹脂製の一体成形による遠心ファンであって、回転軸１０と同期して回転するように回転軸１０に固定される。モータ６の回転によりファン２５が回転することにより、テールカバー４の後方部に設けられた吸気口２４から矢印２６ａのように外気を導入して、矢印２６ｂ、矢印２６ｃのようにテールカバー４内を通過し、矢印２６ｄのようにモータ６部分を通過させる空気流を発生させる。モータ６を通過した空気流はファンガイド３０の中央部分に形成された吸気穴３１ａから矢印２６ｅようにファン室内に流入し、径方向外側に流れ、ベアリングホルダ４０に形成された排気穴４２ｄを通って、矢印２６ｆのようにしてギヤケース３の内部に空間に入り、ギヤケース３に形成された排気口３ｂから矢印２６ｇのように前方側に排出される。一方、ファン室内に流入した空気は、下側の矢印２６ｅからベアリングホルダ４０の下側に形成された排気穴４２ｂを通って、矢印２６ｈのように流れて外部に排出される。

テールカバー４は、右側テールカバーと左側テールカバーにより分割構成され、図示しないねじによってテールカバー４の右側及び左側がモータハウジング２に固定される。テールカバー４の外部には、モータ６に電力を供給するための電源コード２９が接続される。テールカバー４の内部には、モータ６のオンオフ用のスイッチ２８が収容される。

ギヤケース３はモータハウジング２に、前から後ろ方向に挿入される４本のねじ（図示せず）により取り付けられる。ギヤケース３内において、スピンドル１１はその軸心が上下方向に延びるように配置され、上端が軸受メタル１２によりギヤケース３に固定され、中央付近でスピンドルカバー１３によって軸受１４に軸支される。スピンドル１１の下端にはホイルワッシャ１５が設けられ、ホイルワッシャ１５とホイルナット１６によって砥石５を挟むようにして取り付けられる。スピンドル１１の軸受１４の上側には大径の傘歯車２２が設けられ、傘歯車２２はモータ６の回転軸１０の先端に設けられた小径の傘歯車２１と噛合することによって、モータ６の回転が所定の比率で減速されて、砥石５が回転する。

砥石５は、ホイルナット１６によってスピンドル１１に対して着脱可能である。砥石５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５の最大許容回転数は、例えば最大１２０００回転／ｍｉｎであるが、作業時の回転数は最大許容回転数よりも十分低い。ホイルガード１７は、研削された部材や破損した砥粒等の飛散を抑制するためのものである。

図２は図１のファンガイド３０とベアリングホルダ４０の組立体の斜め後ろから見た斜視図である。ファンガイド３０は合成樹脂の一体成形によって製造された略カップ状の整流部材であって、カップの底面となる後壁面３１の中央には、ファン２５により吸引される空気の吸気穴３１ａが形成される。略円環状であってモータ６側の壁面となる後壁面３１と、後壁面３１の外縁部分に接続され、ファン２５の径方向外側においてファン２５と所定の距離を保つようにして軸方向前方（排出側）に延びる円筒状の外壁面３２が形成される。外壁面３２の前側は、円形の大きな開口になっており、その開口が、平板状のベアリングホルダ４０によって覆われることによりファン２５が回転するファン室が形成される。ファンガイド３０は、モータハウジング２の開口２ａ（図１参照）からモータ６の前側に挿入され、その前方にベアリングホルダ４０を配置しつつ、ベアリングホルダ４０を挟み込むようにしてギヤケース３がモータハウジング２に対して４本のネジ（図示せず）によりネジ止めされることで固定される。この際、ファンガイド３０はモータ６のステータ８の軸方向の移動を抑止してモータ６を保持すると共にステータ８が回転方向に回ることを抑制するための保持部材としての機能も奏し、そのために軸方向に延びてステータ８の端部と接触するステータ押さえ３４ａ、３４ｂが形成される。

ファンガイド３０の後壁面３１の外周側の対向する２カ所には、後壁面３１から前方に向かって窪んだ窪み３３ａ、３３ｂが形成される。窪み３３ａ、３３ｂはステータ８に巻かれた巻線がファンガイド３０の後壁面３１と接触するのを防ぐために形成したものである。後壁面３１の外周縁付近の４カ所には、ファン２５によって生成された空気の一部を分岐させてモータ６側に流れ戻させるための貫通穴となる分岐通路３５ａ～３５ｄが形成される。吸気穴３１ａを介してファンガイド３０の内部に流入した空気の大部分は、ファン２５の回転方向２７で示す矢印方向に回転するファン２５によって吸引された後に遠心力で外周側に導かれて、ベアリングホルダ４０の外周側に形成された排気穴（図５にて後述）を介してギヤケース３側に流れる。

一方、吸気穴３１ａを介してファンガイド３０の内部に流入した空気の一部は、分岐通路３５ａ～３５ｄを通って点線矢印のようにファン室内から後方側（モータ６側）に排出される。分岐通路３５ａ～３５ｄはファン２５の回転方向２７に対して、周方向に斜めに冷却風が排出されるように形状が決定され、後方から見た際には分岐通路３５ａ～３５ｄの周方向の壁面となる斜面３７ａ～３７ｄ（図３で後述）が形成される。このように分岐通路３５ａ～３５ｄは、回転方向の接線に対して浅い角度を有しながら流れるようにしたので、冷却風をモータ６の軸回り方向にガイドしながらファンガイド３０に入る前の風路に流出させることができる。このとき、分岐通路３５ａ～３５ｄを通って後方に排気される冷却風の向きは、ファン室に流入する空気流と逆の方向であるため、空気流２６ｅに対して抵抗になり、乱流が発生する。乱流が発生すると、流路抵抗が増すため、ファン２５の仕事量が増え、モータ６への負荷が大きくなって回転数を抑える働きをする。一方で、低回転時には分岐通路３５ａ～３５ｄからモータ６側に流出する風の量が減少するので、乱流によるモータ６への影響が小さくなる。このように分岐通路３５ａ～３５ｄはモータハウジング２内において逆流路として働き、乱流を発生させる。また、分岐通路３５ａ～３５ｄは周方向の複数箇所において均等間隔で設けられるので、ファンガイド３０の特定部位に応力が集中することもない。

図３は図２のファンガイド３０とベアリングホルダ４０の組立体の背面図である。ファンガイド３０は、プラスチック等の合成樹脂の一体成形によって製造されるので、軽量で形状の自由度が高く、製造原価の上昇を抑制することができる。ベアリングホルダ４０は、四隅にギヤケース３をモータハウジング２に固定するためのネジが通る為の窪み４３ａ～４３ｄが形成されている。尚、窪み４３ａ～４３ｄでなく、この部分にネジを貫通させる貫通穴を形成するようにしても良い。分岐通路３５ａ～３５ｄの内周側及び外周側の側壁は、モータ６の回転軸１０の軸方向と平行かつ同心になるように形成される。分岐通路３５ａ～３５ｄの一部はファン２５の回転方向と平行となるように形成されるが、分岐通路３５ａ～３５ｄの他の一部は周方向（ファン２５の回転方向）と直交でなく斜めとなるような斜面３７ａ～３７ｄが形成され、その裏面斜面３６ａ～３６ｄ（後述する図４参照）となっている。このように本実施例では、ファンガイド３０によってファン２５の外周面と後方側を覆うとともに、後壁面３１の一部において複数の分岐通路３５ａ～３５ｄの一部をファン２５の回転方向に対して斜めに形成した。これにより、ファン２５の回転方向に移動する冷却風が斜め形状に沿って移動するので、スムーズに冷却風の一部がモータハウジング２の内部においてファン室側からモータ６側の空間に環流される（流れ戻る）。

図４は、ファンガイド３０単体の前面図であって、ファン２５が収容される空間（ファン室）を前方側からみた形状を示している。ここでは分岐通路３５ａ～３５ｄの周方向側（ファン２５の回転方向後方側）の壁面が、３６ａ～３６ｄのように斜めのスロープ状に形成されていて、図２に示した点線矢印の方向に流れる環流風をモータ６側の空間に導く。分岐通路３５ａ～３５ｄは、外壁面３２に接する位置となるギリギリまで外周側に形成される。円筒形の外壁面３２と後壁面３１の外縁部分との接合部分は、曲面状に形成される（矢印３２ａの前方視でリング状に見える部分）が、分岐通路３５ａ～３５ｄはこの曲面状部分と干渉する位置にある。このように分岐通路３５ａ～３５ｄを後壁面３１の内側部分において、最外周部分に設けたことにより、ファン２５の径方向に移動して外壁面３２の内面に当たった後、外壁面３２の内面に沿って移動する冷却風がモータ６側の空間に導かれやすくすると共に、モータ６の回転数が上昇してファン２５の回転速度が上昇した時の最外周部分（矢印３２ａの部分）にあたる風圧が所定値以上に増加した際には、特に効率良く冷却風の一部をモータ６側の空間（モータハウジング２の内部空間）内に流出させることができる。

図５はファンガイド３０とベアリングホルダ４０の組立体の前面図である。ベアリングホルダ４０は、カップ状に形成されたファンガイド３０の開口部分を覆うカバー部材としての機能を果たすと共に、モータ６の回転軸１０を貫通させる貫通穴４０ａと、冷却風の排気穴４２ａ～４２ｄを形成した。ベアリングホルダ４０は、モータ６の軸方向に直交する壁面となる金属製の板材によって形成され、貫通穴４０ａのまわりに立ち上がり加工を行う、いわゆるバーリング加工を施すことにより円筒部４１を形成した。円筒部４１の外周側には、僅かに前方側に突出する円環状の段差部分４１ａが形成される。段差部分４１ａは、バーリング加工をし易くするために形成されるのと、ベアリング１８（図１参照）の外輪に良好に接触する接触面を規定するために形成されるものである。

ベアリングホルダ４０の外周縁に近い部分には、周方向に細長く伸びる４つの排気穴４２ａ～４２ｄが形成される。これら排気穴４２ａ～４２ｄを通してファン２５によって吸引された冷却風の大部分はファン室（ファン２５の収容されている空間）から、ギヤケース３側に排出され、ギヤケース３に形成された排気口から外部に排出される。図５においては排気穴４２ａ～４２ｄから図４で示した構造（図４の外壁面３２と裏面斜面３６ａ～３６ｄ）の一部が見えている状態を図示している。

図６はファンガイド３０及びベアリングホルダ４０の側面図である。本実施例においては、ファンガイド３０とベアリングホルダ４０によってファン２５の全体を覆うようにした。即ちファン２５の後面、前面と、外周面が覆われることになるが、ファン２５の外周部分を覆う外壁面３２は、ファンガイド３０側に設けずにベアリングホルダ４０側と一体に設けるようにしても良い。また、ファン２５の外周部分を覆う外壁面３２をモータハウジング２の内壁面を利用するように構成しても良い。重要な点は、ファン２５によって風の流れを生成するファン室を形成し、ファン室において風の入口となる吸気穴３１ａと、ギヤケース３の排気口３ｂ側につながる風の出口となる排気穴４２ａ～４２ｄを設け、さらに第三の空気通路（分岐通路３５ａ～３５ｄ）を設けてファン室の風の一部を吸気側（風の上流側）に環流させることである。すなわちファン２５が生み出す風の全部を排気するのではなく、一部をファン室に入る前の流路に戻すことである。分岐通路３５ａ～３５ｄから流出する風量の合計は、無負荷時のモータ６の最高回転数付近において排気穴４２ａ～４２ｄから流出する風量の合計の２０％未満とすると良く、過度な乱流による騒音を抑制することができる。

図７はファンガイド３０及びベアリングホルダ４０の別の側面からの側面図である。ファンガイド３０の後壁面３１の外周部の２カ所には、ファンガイド３０をモータハウジング２に対して回り止めするための窪み３３ａ、３３ｂが形成される。本明細書では図示していないが、モータハウジング２の開口２ａ（図１参照）付近には、窪み３３ａ、３３ｂと係合するような周方向に直線状の段差部分が形成され、ギヤケース３をモータハウジング２に対して固定した際にファンガイド３０の窪み３３ａ、３３ｂがモータハウジング２の段差部に係合することにより、ファンガイド３０が回転方向に回転しないように固定される。この際、ファンガイド３０にはステータ押さえ３４ａ、３４ｂが形成されるので、同時にモータ６の軸方向の移動を阻止し、回転方向の回り止めとして機能する。

図８は図３のＡ－Ａ部の断面図であり、図９は図３の別の部分での断面たるＢ－Ｂ断面図である。ここではファン２５の後ろ側に複数の穴（分岐通路３５ａ～３５ｄ）が開いたファンガイド３０を設けた。分岐通路３５ａ～３５ｄの内径は、ファン２５の径（外径）よりも大きくなるようにする。また、分岐通路３５ａ～３５ｄの外径はファンガイド３０の内径と同一の寸法となるようにした。ベアリングホルダ４０の中央部分には、前方から後方にむけて円筒状の部分（円筒部４１）が突出するように形成される。円筒部４１の外周側にはやや前方側に円環状にプレスされた部位（段差部分４１ａ）が形成され、その外周側は平面部４１ｂとなっている。平面部４１ｂの外縁付近には、排気穴４２ａ、４２ｃが設けられる。排気穴４２ａ～４２ｄの外縁部位置は、円筒形の外壁面３２の開口部３２ａの内径とほぼ同一となるようにすると良い。

図１０は本実施例のディスクグラインダ１におけるモータ特性を説明するための図である。図１０において横軸はモータ６に流れる電流（単位［Ａ］）であり、左側の縦軸はスピンドル１１の回転数（単位［回転／ｍｉｎ］）である。ここではモータ６の回転数は、２つの傘歯車２１、２２による減速機構によって１／３の回転数に減速されてスピンドル１１に伝達される。従って、スピンドル１１の回転数の３倍がモータ６の回転数となる。右側の縦軸は、スピンドル１１の出力トルク（単位［Ｎ・ｍ］、スピンドル１１の出力（単位１００×［Ｗ］）、効率（単位１０×［％］）である。スピンドル１１の回転数８１は、無負荷状態の時に最大約１２，０００回転／ｍｉｎであり、砥石５による研削作業で負荷が高くなるとスピンドル１１の回転数８１が低下し、それによってモータ６に流れる電流とトルク８３が高くなる。効率８７の曲線は、電流値が約１５Ａ付近でピークとなる。そして最大負荷によってモータ６が停止寸前となる状態では、モータ６には約５４Ａのモータ電流が流れる。このときのスピンドル１１の出力８５は、モータ電流が約３０Ａ付近を最大とした逆放物線状となる。この際のトルク８３は、スピンドル１１の回転数８１とはほぼ逆の関係となり、最高回転数付近でトルク８３が０で、最小回転数付近で最大となる。

図１１は、モータ６の回転数とトルクの関係を説明するための図である。ここでは横軸がスピンドル１１の回転数（単位［回転／ｍｉｎ］）で有り、縦軸が（単位［Ｎ・ｍ］である。実線で示す曲線９１が標準的なファンガイドにおける回転数とトルクの関係である。ここで標準的なファンガイドとは、図２～図９で示したファンガイド３０の分岐通路３５ａ～３５ｄが設けられてなくて、その部分が完全に塞がれているようなファンガイドである。標準的なファンガイドの前方側に設けられるベアリングホルダ４０の形状は、本実施例と同一構造である。この標準的なファンガイドの場合は、モータハウジング２の内部空間のうちモータ６側からファンガイドの内部に流入した空気は、すべてベアリングホルダ４０の排気穴４２ａ～４２ｄからギヤケース３側に排出される。従って、ファン２５が高速回転している際に冷却風の流れが乱されないので出力損失が小さく、無負荷時のスピンドル１１の最高回転数が約１２、０００回転／ｍｉｎにまで到達してしまいファンの騒音が大きくなってしまう。また、ディスクグラインダにおいては、砥石５の許容最高回転数や規格上の制約からスピンドル１１の回転数の上限が規定されている。従って、無負荷時の最高回転数が上昇しすぎないようにする方が好ましい。

本実施例のファンガイド３０を用いた場合は、点線に示す曲線９２に示すように、ファンガイド３０の内部から分岐通路３５ａ～３５ｄを介して冷却風の一部が、モータハウジング２の中においてモータ６側に戻るようにして循環する。この冷却風の循環（乱流）によって、ファン２５の損失抵抗の増大により高回転領域におけるモータ６への負荷が、従来のファンガイドに比べて増加する。従って、ファン２５の回転数が６,０００回転／ｍｉｎ付近（実作業領域）ではトルクを従来と遜色ない値で実現できるが、無負荷時のスピンドル１１の最高回転数を１１，０００回転／ｍｉｎ程度と、従来よりも約１０％程度低下させることができる。このように、本実施例ではファンガイド３０の冷却風の流れを乱すようにした乱流発生手段（分岐通路３５ａ～３５ｄ）を設けて、ファンの抵抗を増大させることによって、モータ６を電子的に制御しなくても無負荷時にモータ６が高速回転することを抑制できる。この効果は、モータ６の出力を従来よりも増大させて、動力工具の出力トルクを上昇させる際に、特に好ましい結果をもたらすことになる。また、無負荷時の回転数を落とすことができたので、排気量が減少して騒音が抑制されるが、ファン２５の仕様を変更して送風量を増やす（ファンロスを増加させる）ことで、排気量を従来と同様にしながら無負荷時の回転数を更に低下させることができる。このときファン２５がモータ６に与える負荷は、モータ６の回転数の２乗に比例するため、ファン２５の仕事量を増やしたとしても実作業領域（６，０００回転／ｍｉｎ付近）ではファンロスによる影響がほとんどない。しかも、本実施例の構成では、モータ６を電子的に制御する制御装置が不要な上に、構造的にもシンプルであるので、故障の恐れも少なく信頼性の高い動力工具を実現できる。

以上、本実施例ではファン２５の風を誘導するためのファンガイド３０を設けて、ファンガイド３０にファン２５に流入する空気を通すための吸気穴３１ａと、冷却風の一部を分岐させる分岐通路３５ａ～３５ｄを設け、冷却風の一部が分岐通路３５ａ～３５ｄによってモータハウジング２の中を循環するようにした。循環させる風の量を調整するには、合成樹脂の成型品たるファンガイド３０を作り替えて分岐通路３５ａ～３５ｄの大きさ、個数、間隔、径方向の位置、裏面斜面３６ａ～３６ｄ、斜面３７ａ～３７ｄの形状等を変更するだけで良いので、所望の循環状態を容易に実現できる。

次に図１２を用いて本発明の第２の実施例について説明する。第２の実施例においては、分岐通路を有するファンガイド１３０を電動丸鋸１０１に適用したものである。電動丸鋸１０１は、モータ１０６を収容する合成樹脂製のモータハウジング１０２と、作業者が把持するハンドル１０４と、被切断材を切断する鋸刃１０５と、被切断材と当接するベース１０９を含んで構成される電動工具である。モータ１０６の回転駆動力は、動力伝達機構を用いてスピンドル１１１に伝達され、スピンドル１１１に取り付けられた円形の鋸刃１０５が高速で回転する。回転軸１１０はファン１２５を貫通して前方側に延び、前方端にピニオン１１０ａが形成される。ピニオン１１０ａはスピンドル１１１の後端に固定された平歯車１２２と噛合する。ここではピニオン１１０ａと平歯車１２２が減速機構を構成し、モータ６の回転数が所定の減速比で減速されスピンドル１１１が回転する。

鋸刃１０５の上側の略半分はギヤカバー１０３で覆われており、鋸刃１０５のベース１０９から下方に突出する部分は安全カバー１１７で覆われる。安全カバー１１７はスピンドル１１１と同軸上で回動可能に設けられており、ベース１０９を被切断材に当接し鋸刃１０５を切断方向に摺動した際に被切断材に当接して回動する。作業者がハンドル１０４を把持し、図示しないスイッチをオンすることにより、モータ１０６の回転が減速装置を介して鋸刃１０５に伝達され被切断材を切断することができる。

ファン１２５とモータ１０６の間には、ファンガイド１３０が設けられる。ファンガイドは、略円筒形であって外周部の内側に吸入される風を案内するための後壁面１３１が形成される。後壁面１３１の外周部分の複数箇所（上下左右の４カ所）には、分岐通路１３５ａ、１３５ｃが設けられる（図１２で他の２つの分岐通路が見えない）。モータハウジング１０２の後方側には、吸気穴１２７が設けられる。ファン１２５はモータ１０６の回転軸１１０と同期して回転し、この回転によって吸気穴１２７から吸引された空気(矢印１２６ａ)は、矢印１２６ｂ～１２６ｃのようにモータの周囲を流れて、矢印１２６ｄから１２６ｅのように流れて矢印１２６ｆのようにギヤカバー１０３側に流れる。ここで、ファンガイド１３０に分岐通路１３５ａ、１３５ｃ等が設けられるため、ファン１２５によって吸引される空気の一部が、点線矢印１２６ｇのようにモータ１０６側に分岐して流れる。点線矢印１２６ｇの風は流入してくる矢印１２６ｄに合流するようにしてモータハウジング１０２の内部を環流する。分岐通路の設けられる位置（周方向位置、径方向位置、通路の向く方向）等は第一の実施例と同じとすれば良いが、分岐される風の作用によりファン１２５の回転抵抗を増大させて、モータ１０６の高回転時の負荷を僅かに増大させる目的を達成できれば、設ける場所や形状等は任意である。

第二の実施例によれば冷却風の風路中に分岐通路を形成して、冷却風の一部をファン１２５の回転空間（ファン室）からモータ１０６側に環流させることにより、ファン１２５によって生成される風の力を利用して、無負荷回転時のモータ１０６の回転上昇を抑制することができる。この結果、モータの出力を従来からさらに高めても、鋸刃１０５の回転数を所定の範囲内に保つことができる。しかも、本実施例の構成も第一の実施例と同様に、モータ１０６を電子的に制御する制御装置が不要な上に、構造的にもシンプルであるので、故障の恐れも少なく信頼性の高い動力工具を実現できる。

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、上述の実施例では動力工具の例としてディスクグラインダと電動丸鋸を用いた電動工具で説明したが、これだけに限られずに、モータの回転軸に冷却用又は他の用途のためのファンが設けられ、ハウジングの外部から空気をハウジングの内部に取り込むようにした構成であれば、任意の動力工具においても実現できる。また、上述の実施例ではモータハウジングにファンガイドを装着するように構成したが、ハウジングとファンガイドを一体品で構成するようにしても良い。さらに、ファンガイドをもちいて分岐される空気はモータ側に環流するだけで無く、その他の箇所に流すようにしてファンの抵抗を増加させるように構成しても良い。

１…ディスクグラインダ、２…モータハウジング、２ａ…開口、２ｂ…段差部、３…ギヤケース、３ｂ…排気口、４…テールカバー、５…砥石、６…モータ、７…ロータ、８…ステータ、９…ブラシ保持部、１０…回転軸、１１…スピンドル、１２…軸受メタル、１３…スピンドルカバー、１４…軸受、１５…ホイルワッシャ、１６…ホイルナット、１７…ホイルガード、１８，１９…ベアリング、２１，２２…傘歯車、２４…吸気口、２５…ファン、２６ａ～２６ｈ…冷却風の流れ、２７…回転方向、２８…スイッチ、２９…電源コード、３０…ファンガイド、３１…後壁面、３１ａ…吸気穴、３２…外壁面、３２ａ…開口部、３３ａ，３３ｂ…窪み、３４ａ，３４ｂ…ステータ押さえ、３５ａ～３５ｄ…分岐通路、３６ａ～３６ｄ…裏面斜面、３７ａ～３７ｄ…斜面、４０…ベアリングホルダ、４０ａ…貫通穴、４１…円筒部、４１ａ…段差部分、４１ｂ…平面部、４２ａ～４２ｄ…排気穴、４１ａ～４１ｄ…窪み、８１…スピンドルの回転数、８３…トルク、８５…出力、８７…作業効率、９１…回転数－出力トルク曲線（従来）、９２…回転数－出力トルク曲線（本実施例）、１０１…電動丸鋸、１０２…モータハウジング、１０３…ギヤカバー、１０４…ハンドル、１０５…鋸刃、１０６…モータ、１０９…ベース、１１０…回転軸、１１０ａ…ピニオン、１１１…スピンドル、１１７…安全カバー、１２２…平歯車、１２５…ファン、１２６ａ～１２６ｆ…冷却風の流れ、１２７…吸気穴、１３０…ファンガイド、１３１…後壁面、１３５ａ，１３５ｃ…分岐通路

Claims

モータと、前記モータによって回転するファンと、前記モータと前記ファンを収容するハウジングと、前記ファンによって生成される冷却風を整流するファンガイドを有し、前記ハウジングには外気を導入する吸気口と内部の空気を排出する排気口が設けられ、前記ファンの回転によって前記吸気口から前記排気口に前記冷却風の風路が形成される動力工具において、前記ファンの前記冷却風の一部を分岐させる分岐通路を設け、前記冷却風の一部が前記分岐通路によって前記排気口から排気されずに前記ハウジングの中を循環することを特徴とする動力工具。
前記ファンガイドによって案内され前記排気口に向かう冷却風の一部を、前記分岐通路により前記ファンガイドに入る前の風路に戻すようにしたことを特徴とする請求項１に記載の動力工具。
前記ファンガイドの前記排気口側は、排気穴を有するカバー部材で覆われ、前記ファンガイドには前記ファンに流入する空気を通すための吸気穴と、前記分岐通路を形成する貫通穴を有することを特徴とする請求項２に記載の動力工具。
前記貫通穴の合計開口面積は、前記排気穴の合計開口面積より小さいことを特徴とする請求項３に記載の動力工具。
前記モータの回転軸の先端に動力伝達機構が設けられ、前記ファンは前記回転軸の前記モータのステータと前記動力伝達機構の間に固定され、前記ファンガイドは前記ファンと前記モータのステータとの間に設けられ、軸方向に直交するモータ側壁面を有し、前記カバー部材は軸方向に直交する壁面を有し、前記ファンと前記動力伝達機構の間に設けられ、前記吸気穴は前記モータ側壁面の中央付近に設けられ、前記貫通穴は前記モータ側壁面の前記吸気穴よりも外周側に設けられることを特徴とする請求項４に記載の動力工具。
前記ファンは前記モータ側壁面とカバー部材の間で回転する遠心ファンであって、前記ファンガイドは、前記モータ側壁面の外縁部分から前記カバー部材に向けて延びて前記遠心ファンの外周側を覆いながら配置されるように一体成形され、前記貫通穴は前記モータ側壁面の外周側の複数箇所に周方向に間隔を隔てて設けられることを特徴とする請求項５に記載の動力工具。
前記貫通穴は、前記冷却風を前記モータの軸回り方向にガイドしながら前記ファンガイドに入る前の風路に流出させることを特徴とする請求項４から６のいずれか一項に記載の動力工具。
前記貫通穴から流出する風量は、前記排気穴から流出する風量の２０％未満であることを特徴とする請求項７に記載の動力工具。