WO2021065273A1 - 動力工具 - Google Patents

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WO2021065273A1
WO2021065273A1 PCT/JP2020/032674 JP2020032674W WO2021065273A1 WO 2021065273 A1 WO2021065273 A1 WO 2021065273A1 JP 2020032674 W JP2020032674 W JP 2020032674W WO 2021065273 A1 WO2021065273 A1 WO 2021065273A1
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WO
WIPO (PCT)
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motor
fan
motor housing
housing
rotating shaft
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/032674
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
幹博 片岡
直人 一橋
谷本 英之
Original Assignee
工機ホールディングス株式会社
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Filing date
Publication date
Application filed by 工機ホールディングス株式会社 filed Critical 工機ホールディングス株式会社
Priority to JP2021550441A priority Critical patent/JPWO2021065273A1/ja
Publication of WO2021065273A1 publication Critical patent/WO2021065273A1/ja

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25FCOMBINATION OR MULTI-PURPOSE TOOLS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DETAILS OR COMPONENTS OF PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS NOT PARTICULARLY RELATED TO THE OPERATIONS PERFORMED AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B25F5/00Details or components of portable power-driven tools not particularly related to the operations performed and not otherwise provided for
    • B25F5/008Cooling means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B23/00Portable grinding machines, e.g. hand-guided; Accessories therefor
    • B24B23/02Portable grinding machines, e.g. hand-guided; Accessories therefor with rotating grinding tools; Accessories therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B55/00Safety devices for grinding or polishing machines; Accessories fitted to grinding or polishing machines for keeping tools or parts of the machine in good working condition
    • B24B55/04Protective covers for the grinding wheel
    • B24B55/05Protective covers for the grinding wheel specially designed for portable grinding machines
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B55/00Safety devices for grinding or polishing machines; Accessories fitted to grinding or polishing machines for keeping tools or parts of the machine in good working condition
    • B24B55/06Dust extraction equipment on grinding or polishing machines
    • B24B55/10Dust extraction equipment on grinding or polishing machines specially designed for portable grinding machines, e.g. hand-guided

Definitions

  • the present invention relates to a power tool.
  • Patent Document 1 discloses a power tool in which a motor housing is provided behind a gear case that supports a spindle and an operation switch is arranged around a motor to be accommodated. In this power tool, the operator performs the work while grasping the periphery of the motor.
  • FIG. 31 is a top view showing a conventional disc grinder 601.
  • the disc grinder 601 has a motor housing 602 that houses a motor 610 that is a drive source. Behind the motor housing 602 is a diameter-expanded portion 602c that extends in the radial direction with respect to the central axis C1, and the battery pack 200 is mounted. Further, the diameter-expanded portion 602c is provided with a control unit 650 for driving the motor 610.
  • a switch mechanism having a trigger lever 635 is provided between the motor 610 and the control unit 650. The switch mechanism switches ON or OFF of the motor 610, and includes a switch 632 and a swing-type trigger lever 635 that operates the switch 632.
  • the trigger lever 635 is provided with an off-lock lever 636.
  • a gear case 603 is provided in front of the motor housing 602.
  • the gear case 603 accommodates a drive transmission means that converts the power transmission direction by the rotation shaft of the motor 610 by about 90 degrees.
  • a spindle 616 is rotatably supported on the gear case 603, and the upper end of the spindle 616 and the rotating shaft of the motor 610 are connected by two bevel gears 606 and 607.
  • a grindstone 60 is fixed to the lower end of the spindle 616 by a foil washer 646 and a wheel nut 647. The periphery of the rear side of the grindstone 60 is covered with a metal foil guard 645.
  • a cooling fan 625 is provided between the motor 610 and the gear case 603.
  • An outside air suction port (not shown) is provided on the side surface of the enlarged diameter portion 602c of the motor housing 602, and air is sucked into the motor housing 602 from the suction port by the rotation of the motor 610, and the air is sucked into the motor housing 602 from the rear side to the front side of the motor housing 602. It flows to the side, passes around and inside the motor 610, flows from the vicinity of the fan 625 to the gear case 603 side, and is discharged to the air from the exhaust port provided in the gear case 603.
  • the intake port and the exhaust port are provided in the housing, and the motor is cooled by generating cooling air.
  • the outside air may contain dust, and especially in the case of a tool for metal processing such as a grinder, a large amount of metal powder is generated by the work. If such dust enters the inside of the housing, it may adversely affect electronic parts such as a motor.
  • the motor is configured to be isolated from the outside air, the adverse effect of dust can be suppressed, but cooling by the fan cannot be performed, which causes a problem on the cooling surface of the motor.
  • the present invention has been made in view of the above background, and an object of the present invention is to provide a power tool for cooling a motor by a fan while reducing the possibility that dust in the air adversely affects the motor. To provide. Another object of the present invention is to provide a power tool having improved dust resistance by housing the motor in a metal sealed case. Yet another object of the present invention is to provide a power tool in which a cooling fan is provided outside the enclosed space of the motor housing at a position where an increase in size of the motor housing can be avoided.
  • a motor having a rotor, a rotating shaft that rotates integrally with the rotor, a switch for turning the motor on and off, a housing that holds the motor and the switch, and a fan that rotates integrally with the rotating shaft.
  • the housing comprises a main housing for accommodating the switch and a motor housing for accommodating the motor to transfer the heat of the motor.
  • the motor housing has a motor accommodating portion for accommodating the motor so as to be isolated from the outside air, and an extending portion outside the motor accommodating portion and extending in the axial direction of the rotating shaft, and the fan is attached to the rotating shaft.
  • the motor housing is made of metal and has a tubular portion having at least one end open and a first lid portion (top cover) attached to one end of the tubular portion, and has an inner peripheral surface in contact with the stator core of the motor. .. In this way, in the motor housing, the motor accommodating portion is formed by closing the opening of the tubular portion with the lid portion.
  • the second lid (bottom cover) located on the lower side of the motor housing is a through hole through which the rotating shaft penetrates and a bearing that holds the bearing member in the inner portion of the through hole. It has a holding portion, and the through hole is closed by a bearing member that pivotally supports the rotating shaft and the rotating shaft.
  • the main housing has a handle portion connected to the motor housing, the switch is housed in the handle portion, and the motor and the switch are connected by wiring. These wires pass through the wiring holes provided on the side surface of the motor housing, and the wiring holes are closed by the wiring or by the wiring and the resin.
  • the extending portion has a tubular shape, has an opening at one end in the direction of the rotation axis, and a vent is provided on the side surface of the tubular portion. The rotation of the fan creates a flow of cooling air between the opening and the vent.
  • the power tool has a control unit for controlling the motor, the main housing is provided with an air window, and the cooling air passing through the air window is controlled with a part of the outer surface of the motor accommodating unit. Cool both parts.
  • a circular tip tool is attached to the rotating shaft, the tip tool is partially covered with a protective cover, and the extending portion is configured to support the protective cover.
  • the fan is made of metal and is configured to have an annular plate portion that at least partially covers the anti-motor housing side of the blade portion. Furthermore, the fan has a labyrinth portion in the vicinity of the motor housing.
  • the fan is a centrifugal fan that blows air outward in the radial direction, and at the same time, the cooling air that is inclined outward in the radial direction from the axial direction and flows in the axial direction. It has an inclined part to guide.
  • the extension portion has a tubular shape having an opening at one end, and a vent is provided on the side surface of the extension portion, and the cooling air is blown between the opening and the ventilation port by the rotation of the fan.
  • a flow is formed, and the motor housing is provided with a handle portion extending in a direction intersecting the side surface of the extension portion, and a shield is provided between the handle portion and the vent in the direction intersecting the side surface of the extension portion. It was configured to have a wall.
  • a metal tubular motor housing accommodating a stator, a rotor and a motor having a rotating shaft, and a rotating shaft from the closing surface of the tubular opening of the motor housing.
  • a through hole that penetrates to the outside and a fan are provided on the rotating shaft inside the extension part, a circular tip tool is attached to the rotating shaft, and the tip tool is partially covered with a protective cover.
  • the motor housing has a support portion for fixing the protective cover, and the fan has a base portion fixed to the rotating shaft and a blade portion extending radially from the base portion, and the support portion. At least a part of the blades is located inside the motor housing, and the outer surface of the motor housing is cooled by the fan.
  • a tubular extension portion that extends around the through hole and extends in the axial direction of the rotation shaft is provided, a fan is provided on the rotation shaft inside the extension portion, and the extension portion is for fixing the protective cover. It has a support part. Further, the extending portion is cylindrical and is integrally formed with the closing surface of the metal motor housing, and is formed from the inside to the outside in the radial direction in the vicinity of the connecting portion of the cylindrical motor housing in order to exhaust the exhaust air. A plurality of through holes were formed through the holes.
  • the main housing of the power tool houses a control unit that controls the motor, and the cooling air generated by the fan cools a part of the outer surface of the motor housing unit and the control unit. I did it.
  • the motor housing is made of a metal having a closed structure and the motor is isolated from the outside air, it is possible to reduce the influence of dust contained in the outside air on the rotational operation of the motor. Further, since the outer surface of the motor housing to which the heat of the motor is transferred is cooled by the fan, the heat generated from the motor can be effectively radiated. Further, by arranging the blade portion of the fan arranged outside the motor accommodating portion inside the extending portion of the motor housing for fixing the wheel guard, it is possible to make it difficult to visually recognize the existence of the fan from the outside. Further, since the fan is covered with the extending portion, it is possible to greatly suppress the possibility that foreign matter comes into contact with the fan and the fan is damaged or deformed.
  • FIG. 5 is a perspective view of the fan 50 alone, FIG. 5A is a perspective view seen from below, and FIGS. 5B and 5C are perspective views viewed from above. 5 is a view of the fan 50 alone, FIG. 5A is a bottom view, and FIG. 5B is a top view. It is sectional drawing of the part AA of FIG. It is sectional drawing of the BB part of FIG.
  • the rotor 11 is shown in a side view. It is a figure explaining the method of fixing the stator 20 to the motor housing 30 of FIG. 1 (the 1). It is a figure explaining the method of fixing the stator 20 to the motor housing 30 of FIG. 1 (the 2). It is the same figure as FIG. 10, and is the figure for demonstrating the heat transfer path. It is a perspective view of the foil guard 65 alone of FIG. It is a modification of this Example, and is the cross-sectional view corresponding to the CC part of FIG. It is a figure for demonstrating the assembling method of the rotating shaft 15 and the permanent magnet 13 of FIG. It is a figure which shows the permanent magnet 13A different from FIG.
  • the front-back, left-right, and up-down directions are based on the working direction as in the disc grinder 601 of FIG. 31, and the front-back, left-right, and up-down directions are the directions shown in the drawing.
  • a disc grinder 1 for driving a motor using a battery pack as a power source and rotating a disk-shaped grindstone will be described.
  • FIG. 1 is a vertical sectional view of a disc grinder 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the disc grinder 1 is a power tool that uses the electric power of the battery pack 200 to rotate a disk-shaped grindstone 60 by a motor 10.
  • the disc grinder 1 of this embodiment is characterized by the arrangement of the motor 10.
  • the motor 10 is arranged coaxially with the spindle 17 to which the grindstone 60 is fixed, and the spindle 17 is directly mounted on the rotating shaft 15 of the motor 10.
  • the motor 10 is housed inside a metal motor housing 30.
  • the main housing (rear housing) 2 is fixed to the motor housing 30 in the direction orthogonal to the rotation axis B1 toward the rear side.
  • a grip portion (handle portion) 2b that is gripped by an operator with one hand is formed near the center of the main housing 2.
  • a diameter-expanded portion 2c having a rail mechanism 86 is formed on the rear side of the main housing 2, and the battery pack 200 is detachably provided by using the rail mechanism 86.
  • the power supply is arbitrary, and an AC power supply may be used instead of the battery pack 200.
  • the power cord may be connected to the position where the battery pack 200 is attached, and a rectifier circuit for rectifying the input AC power supply may be provided to supply the output of the rectifier circuit to the inverter circuit described later. ..
  • the motor 10 housed in the motor housing 30 is a brushless DC motor.
  • the rotor 11 is provided on the rotating shaft 15, and the stator 20 is provided on the outer peripheral side.
  • a rotor 11 having a cylindrical permanent magnet 13 on the outside of the rotor core 12 is used, and a stator 20 having a coil 25 wound around the stator core 21 arranged on the outer peripheral side is provided. That is, the motor 10 is an inner rotor type brushless DC motor.
  • the stator core 21 is composed of laminated iron cores and is fixed inside the cylindrical motor housing 30.
  • the motor housing 30 is a closed type, and is an air-cooled type in which the metal motor housing 30 is cooled by the outside air.
  • the closed type means a structure that is isolated from the outside so that air exchange with the outside is completely or almost never performed, and here, the opening on the side surface of the motor housing 30 is from the motor 10. There is only a minimum number of passages (wiring holes) through which necessary wiring is passed, and a cooling fan is not provided inside the motor housing 30.
  • the motor 10 is cooled indirectly by cooling the motor housing 30 with cooling air.
  • the motor housing 30 can be cooled only by contact with the outside air, for example, by forming cooling fins extending in the normal direction on the outer surface of the motor housing 30 to improve heat dissipation.
  • a cooling fan 50 is provided between the motor accommodating portion of the motor housing 30 and the grindstone 60 when viewed in the direction of the axis B1. That is, the fan 50 is arranged in the outer portion of the motor accommodating portion that constitutes the closed space.
  • the fan 50 is arranged between the motor housing 30 and the grindstone 60 which is a tip tool when viewed in the direction of the rotation axis B1.
  • a part of the blade portion of the fan 50 (described later in FIGS. 6 and 7). Is provided inside the extension portion extending below the motor housing 30.
  • the fan 50 rotates in synchronization with the rotation of the motor 10 by being fixed to the spindle 17 integrally formed with the rotating shaft 15.
  • the fan 50 is a centrifugal fan that blows air outward in the radial direction by rotating.
  • a paddle type switch mechanism 91 is provided on the grip portion 2b of the main housing 2.
  • the switch mechanism 91 includes a switch 92 and a paddle lever 95 for pressing the plunger 93 of the switch 92 (see FIG. 2 described later).
  • the paddle lever 95 operates about a swing shaft 94 by a slight rotation angle, and is an operation unit for turning on or off the switch 92.
  • the state of FIG. 1 is an unoperated state (a state in which the rotation of the motor 10 is stopped) in which the operator does not pull the paddle lever 95 during work. What is characteristic here is that, in the state where the paddle lever 95 is operated, the tip portion 95a of the paddle lever 95 extends forward to a position close to the motor housing 30.
  • the diameter-expanded portion 2c of the main housing 2 is formed so as to expand radially outward from the central axis A1 as compared with the grip portion 2b, and the control unit 70 is housed inside the diameter-expanded portion 2c.
  • the control unit 70 has the control circuit board 72 mounted in the storage case 71.
  • the storage case 71 has a tray shape with an opening surface facing forward, and a control circuit board 72 is housed therein.
  • the control circuit board 72 includes an inverter circuit for driving a brushless DC motor 10 and a microcomputer. Is equipped with a calculation unit or the like.
  • the inverter circuit is composed of six FETs (Field Effect Transistors) that cannot be seen in the figure, and the FETs are provided with cooling fins 74 for heat dissipation.
  • the cooling fins 74 are made of an aluminum alloy having a predetermined wall thickness and a sufficient size, and the cooling fins 74 are arranged so that their surface directions are along the central axis A1.
  • a rail mechanism 86 for connecting to the battery pack 200 is provided on the rear side of the storage case 71 and facing the battery pack 200, and a plurality of connection terminals 87 are provided inside the rail mechanism 86.
  • the rail mechanism 86 serves as the attachment / detachment portion of the battery pack 200, and its structure is composed of two parallel groove portions and a latch mechanism.
  • the structure of the battery pack attachment / detachment portion is arbitrary, and may have a shape that does not use a rail or a rail groove.
  • a connection terminal (not shown) on the battery pack 200 side is located at a position opposite to the connection terminal 87.
  • the battery pack 200 is widely used in power tools and the like, and contains a plurality of secondary battery cells inside a synthetic resin upper case 201 and a lower case 202. Here, lithium ions are used. A battery cell is used.
  • the upper case 201 is provided with a rail mechanism (not shown) and a connection terminal (not shown).
  • the battery pack 200 is attached to the main housing 2 by relatively moving from the bottom to the top. When removing the battery pack 200, the battery pack 200 is moved downward while pressing the latch button 203.
  • the battery pack support member 2d is formed so as to project rearward from the main housing 2 portion in the upper center of the battery pack 200.
  • the spindle 17 and the rotating shaft 15 are arranged side by side in the rotation axis B1 direction.
  • the motor 10 is arranged so that the rotation axis 15 intersects the central axis A1 of the grip portion 2b of the main housing 2, where the rotation axis B1 of the motor is orthogonal to the central axis A1.
  • the end of the rotating shaft 15 of the motor 10 is fixed to the motor housing 30 by two ball-type bearing members (bearings 38 and 48).
  • the motor housing 30 has a tubular portion 31 having upper and lower opening surfaces along the rotation axis B1, a top cover (upper lid portion) 35 that closes the upper opening of the tubular portion 31, and a lower opening of the tubular portion 31.
  • bottom cover (lower lid portion) 40 that closes the door, and is a closed type (fully closed type). Both of these are formed of non-magnetic metals such as aluminum alloys.
  • the upper bearing 38 is held by the top cover 35, and the lower bearing 48 is held by the bottom cover 40. Since the bearings 38 and 48 are held by the metal motor housing 30 in this way, it is advantageous not only in terms of strength but also in terms of heat dissipation.
  • the coil 25 is wound around the stator core 21 in a predetermined winding manner, and the entire stator 20 including the portions protruding from the upper side and the lower side of the stator core 21 is molded with the thermosetting resin 27. That is, the stator 20 has a structure in which the stator 20 is infiltrated with resin and then cured.
  • the thermosetting resin 27 firmly holds the coil 25 so that it does not move due to vibration or the like, and also adheres the coil 25 to the inner wall surface of the tubular portion 31 on the outer peripheral side thereof, so that the stator core 21 is stable on the tubular portion 31. Can be held. Further, by using a thermosetting resin 27 having good thermal conductivity characteristics, heat from the stator core 21 and the coil 25 can be efficiently transferred to the tubular portion 31, so that the heat dissipation of the motor 10 can be improved. ..
  • An annular sensor substrate 28 is arranged between the top cover 35 and the coil 25.
  • the sensor board 28 is for mounting three hole ICs 29 (only one can be seen in the figure), and is composed of an FPC board having a hole penetrating the rotation shaft 15 in the center.
  • the sensor substrate 28 is arranged so as to be orthogonal to the rotation axis B1, and the hall IC 29 is arranged on the bottom surface side at a predetermined interval in the rotation direction so as to face the upper end surface of the permanent magnet 13.
  • a signal line for transmitting the output of the Hall IC is drawn out from the bottom surface side of the sensor board 28 and wired to the main housing 2 side. Details will be described later with reference to FIG. 10 and the like.
  • the bottom cover 40 functions as a fixing member of the bearing 48 that pivotally supports the spindle 17. Further, a cylindrical foil guard mounting portion 46 is formed on the outer surface side of the bottom cover 40, and the foil guard 65 is mounted using the outer peripheral surface of the foil guard mounting portion 46.
  • a through hole 42 is formed in the center of the bottom cover 40, and the spindle 17 extends through the through hole 42.
  • a wheel washer 62 is provided on the spindle 17, and the grindstone 60 is fixed to the spindle 17 so as to be sandwiched between the wheel washer 62 and the wheel nut 64. Since the rotational force is transmitted from the rotating shaft 15 to the spindle 17 without going through the reduction gear, no operating noise is generated due to the meshing of the gears when the motor 10 rotates.
  • the rotating shaft 15 and the spindle 17 are made of metal and are integrally formed, which is advantageous for noise reduction. Further, since there is no gear meshing, a plurality of merits such as a long life of the power tool can be obtained.
  • the grindstone 60 is, for example, a resinoid flexible toys, flexible toys, resinoid toys, sanding discs, etc. having a diameter of 100 mm, and can be used for surface polishing and curved surface polishing of metals, synthetic resins, marble, concrete, etc., depending on the type of abrasive grains used. is there.
  • the rear upper surface, rear side surface, and lower surface of the grindstone 60 are covered with a metal foil guard 65.
  • the foil guard 65 is a protective cover that protects the operator from scattering of ground members and damaged abrasive grains.
  • the grip portion 2b and the foil guard 65 partially overlap in the direction of the central axis A1 of the grip portion.
  • a sufficient space for the operator's fingers is secured between the extension of the upper surface of the wheel guard 65 and the grip portion 2b, so that the operator can enter the space.
  • the left and right portions of the main housing 2 are fixed by four screws (not shown). Therefore, the main housing 2 on the right side is provided with screw bosses 9e to 9h.
  • the switch 92 has a plunger 93 extending in the vertical direction, and the plunger 93 is urged downward by a spring (not shown).
  • a pressing portion 95b is formed on the upper surface of the paddle lever 95, and the pressing portion 95b comes into contact with the lower end portion of the plunger 93.
  • the paddle lever 95 has a counterclockwise swing angle limited in the drawing by a stopper (not shown).
  • An off-lock lever 96 is provided near the front end of the paddle lever 95.
  • the lower end of the off-lock lever 96 is swung forward to move the upper end position of the paddle lever 95 to the rear.
  • the upper end of the off-lock lever 96 enters the hole portion 2e formed in the bottom surface of the grip portion 2b, so that the paddle lever 95 Can be rotated upward.
  • the off-lock lever 96 is urged counterclockwise in the drawing by the torsion coil spring 97, when the operator releases the operation of the paddle lever 95, the upper end of the off-lock lever 96 is on the front side of the hole 2e. By moving to, the paddle lever 95 cannot be operated upward without operating the off-lock lever 96, and the locked state is maintained.
  • the thickness T H of the grip portion 2b is thinner, the product overall length L is conventional
  • the total length of the disc grinder 601 (see FIG. 31) can be made shorter than the total length L 0 , and a compact disc grinder 1 can be realized.
  • the outer shape of the grip portion 2b may have a perfect circular cross-sectional shape, an elliptical shape, or a substantially polygonal shape.
  • the central axis A1 of the grip portion 2b connecting the motor 10 and the battery pack 200 is installed at a position sufficiently higher than the mounting surface (the floor surface when the disc grinder 1 is placed on the floor with the grindstone 60 facing down, and the PL surface). Workability is improved because it is done. Specifically, the central axis A1 of the grip portion 2b is located above the vertical center position of the battery pack 200. If the center position of the grip portion 2b is lower than the center position of the battery pack 200, the arm of the operator who grips the grip portion 2b from above may interfere with the battery pack 200 or the battery pack support member 2d, which may hinder the work. However, such a problem is unlikely to occur in the structure of this embodiment.
  • the grip portion 2b when the grip portion 2b is in a high position, a large space below the grip portion 2b can be taken, so that the grip portion 2b can be easily gripped and the operator's fingers do not come into contact with the floor, the ground, or the like when gripping the grip portion 2b. Can be suppressed.
  • the lower height 2f (height from the PL surface) of the grip portion 2b is higher than the lower end (end) height f of the coil 25 from the PL surface. Therefore, the circumference of the lower coil end can be easily cooled by the outside air, so that the motor cooling performance is improved.
  • FIG. 2 is a left side view of the disc grinder 1 according to the present embodiment.
  • the switch 92 (see FIG. 1) is off.
  • the main housing 2 is configured to be divided into two in the left-right direction on the extending surface passing through the central axis A1 (see FIG. 1), and the right side part and the left side part of the main housing 2 are fixed by a plurality of screws 5e to 5g or the like. Will be done.
  • the mounting portion 2a of the main housing 2 fixes the motor housing 30 with four screws 5a to 5d (5a and 5b are not visible in FIG. 2).
  • Two side handle mounting holes 7c and 7d are formed on the side surface portion of the tubular portion 31 of the motor housing 30 at a predetermined distance in the vertical direction.
  • the mounting portion 2a of the main housing 2 mainly forms a portion for holding the two screws 5c and 5d, but here, a cooling air shielding wall 3 extending further downward is formed.
  • the cooling air shielding wall 3 is a portion extending downward from the vicinity of the lower end of the grip portion 2b, and the cooling air shielding wall 3 is provided on the rear side surface of the motor housing 30 by the operator's finger during work. This is to avoid touching it.
  • the cooling air shielding wall 3 and the motor housing 30 are configured so that a gap 4 (see also FIG.
  • the cooling efficiency of the motor 10 is improved.
  • the air blown by the fan 50 is discharged to the outside from the slit 3a, but cooling by the fan 50 is performed by guiding a part of the air through the internal space of the grip portion 2b to the wind window 88.
  • the structure may be such that the wind cools the control unit 70 and the like.
  • Wind windows 88 for communicating the inside and the outside are formed on both side surfaces of the enlarged diameter portion 2c of the main housing 2.
  • the wind window 88 is formed to cool the heat generating element of the internal control circuit board 72 (see FIG. 1), and here, a filter 89 having a removable mesh structure is formed so as to cover the outer portion including the wind window 88.
  • the filter 89 is a member obtained by molding a metal or synthetic resin mesh with a synthetic resin frame portion, and enables air to communicate at the mesh portion.
  • FIG. 3 is a top view of the disc grinder 1 according to the present embodiment.
  • the motor housing 30 is made of metal, the main housing 2 holding the motor housing 30 is made of synthetic resin, and the housing of the disc grinder 1 is formed by these two.
  • a diameter-expanded portion 2c is formed on the rear side of the main housing 2 and on the side of the main housing 2 away from the connection point with the motor housing 30 (anti-motor side), and the battery pack 200 is held.
  • the main housing 2 is composed of three main parts, a mounting part 2a, a gripping part 2b, and a diameter-expanding part 2c, which are manufactured by molding a synthetic resin divided into two left and right parts.
  • the left side part and the right side part of the main housing 2 are separated by a vertical plane passing through the central axis A1 and are fixed by fixing means, for example, a plurality of screws or hooking means.
  • the mounting portion 2a is fixed to the motor housing 30 by four screws (only 5a and 5c can be seen in the figure) of a plurality of screws 5a to 5d having horizontal axes.
  • a speed adjusting dial 79 for adjusting the rotation speed of the motor 10 is provided on the upper side of the enlarged diameter portion 2c.
  • the outer peripheral surface of the motor housing 30 is covered with a synthetic resin main housing 2 only on a part of the rear side surface, but in consideration of heat dissipation, the motor housing 30 is exposed directly to the outside air except for the portion where the main housing 2 is located. Be placed.
  • the top cover 35 of the motor housing 30 has a flat upper surface, and is screwed to the tubular portion 31 (see FIG. 1) by four screws 37a to 37d along the outer peripheral edge.
  • the wheel guard 65 has a radius larger than that of the grindstone 60 having a diameter of 100 mm, and covers the entire upper side and the outer peripheral side on the rear side of the rotation axis of the grindstone 60.
  • the wheel guard 65 is attached to the wheel guard mounting portion 46 with fixing screws 69a and 69b (described later in FIG. 14).
  • the wheel guard 65 can be fixed at an arbitrary position by swinging around the rotation axis B1 (see FIG. 1), and can also be removed.
  • FIG. 4 is a partially enlarged view of the vicinity of the spindle 17 of FIG. 1
  • FIG. 5 is an exploded view of a portion of the motor housing 30 below the motor accommodating portion 30a from the state of FIG. Since the motor housing 30 of the disc grinder 1 is hermetically sealed, the lower opening 31b of the tubular portion 31 is closed by the bottom cover 40.
  • the bottom cover 40 is formed with a through hole 42 for passing the spindle 17 in the vicinity of the rotation axis B1, and a bearing 48 for axially supporting the rotation shaft 15 is provided on the upper portion of the through hole 42.
  • a bearing holding cylinder 43 is formed in the center of the upper side (inside) of the bottom cover 40, and the bearing holding cylinder 43 holds the lower surfaces of the outer ring and the inner ring of the bearing 48 and the outer peripheral surface of the outer ring.
  • Two screw holes 44a and 44b are formed on the inner peripheral side of the bottom cover 40, and the lower surface of the head of the bearing holding screws 49e and 49f screwed into the screw holes 44a and 44b is in contact with the outer ring of the bearing 48.
  • the bottom cover 40 has a sufficient thickness t in the direction of the rotation axis B1 in order to hold the bearing 48 and to screw the bearing restraint screws 49e and 49f.
  • the bottom cover 40 also functions as a holding member for holding the foil guard 65. Therefore, on the lower side of the bottom cover 40, an extending portion extending downward in the central axis B1 direction, that is, a foil guard mounting portion 46 is formed.
  • the foil guard mounting portion 46 is a portion on which a cylindrical surface is formed on the outer peripheral side. Only the spindle 17 was located inside the mounting portion of the conventional foil guard 65, but in this embodiment, the fan 50 is arranged by using the inner portion of the foil guard mounting portion 46. Here, the fan 50 is located inside (upper side) of the opening surface 46a of the foil guard mounting portion 46. The space on the anti-motor housing side of the fan 50 is covered by a foil guard 65 having an annular plate portion.
  • the fan 50 is completely housed in the space on the inner peripheral side where the outer edge position is defined by the wheel guard mounting part 46, so that the fan 50 is outside the motor housing part 30a of the motor housing 30 for the operator. Grinding work using the grindstone 60 can be performed without any intention of being present.
  • the fan 50 is screwed to the spindle 17.
  • a male screw 17a is formed on the outer peripheral surface of the spindle 17, and a female screw is formed on the inner peripheral side of the fan 50.
  • the upper end portion of the fan 50 comes into contact with the lower surface of the inner ring of the bearing 48, so that the fan 50 functions as a holding member for holding the lower side of the bearing 48.
  • a wheel washer 62 is interposed on the lower side of the fan 50, and the wheel nut 64 is screwed (screwed) to the spindle 17 so as to sandwich the grindstone 60 on the lower side thereof.
  • a through hole 62a for penetrating the spindle 17 is formed inside the wheel washer 62, but a female screw is not formed in the through hole 62a.
  • a detent mechanism is formed so that the fan 50 and the wheel washer 62 do not rotate relative to each other.
  • the wheel nut 64 the same parts as the wheel nut 647 used in the conventional disc grinding machine 601 can be used.
  • a female screw is formed in the through hole 64a of the wheel nut 64, and small diameter holes 64b and 64c for engaging a dedicated tightening tool are formed on the outer side thereof.
  • a hexagonal hole 17c is formed at the lower end of the spindle 17. Since the disc grinder 1 of this embodiment does not have a spindle lock mechanism for loosening the wheel nut 64 (see FIG. 1) when the grindstone 60 is attached, a hexagon wrench is inserted into the hexagonal hole 17c at the tip of the spindle 17. By fixing the spindle 17 so that it does not rotate, the wheel nut 64 is tightened or loosened with another special tool. The lower opening surface 65d of the wheel guard 65 is located below the grindstone 60.
  • the grindstone 60 is the same as that used in the conventional disc grinder 601 and is provided with a disc-shaped mounting surface 61 in the center, but the mounting surface 61 is in the direction of the rotation axis B1 rather than the position of the outer edge portion of the grindstone 60. Since it is offset to one side, the lower surface of the wheel nut 64 is located above the lower end position of the grindstone 60 after the wheel nut 64 is tightened.
  • FIG. 5 is a developed view of the vicinity of the spindle 17 of FIG.
  • FIG. 5 shows a state in which the wheel nut 64 is removed and the grindstone 60 and the wheel washer 62 are removed from the state shown in FIG.
  • the wheel nut 64 can be loosened and removed, and the grindstone 60 and the wheel washer 62 can be removed by moving the grindstone 60 and the wheel washer 62 downward in the rotation axis B1 direction.
  • the wheel washer 62 is formed on the upper side with the width across flats 63a and 63b that engage with the width across flats 58a and 58b (see FIG. 6 described later) formed on the fan 50.
  • the fan 50 remains fixed to the spindle 17.
  • FIG. 5 shows a state in which the fan 50 is removed from the spindle 17.
  • the removal work of the fan 50 is performed by loosening the screw tightening of the fan 50 with respect to the spindle 17 using a special tool. Since the removal work of the fan 50 can be performed without disassembling the motor housing 30, maintenance work such as replacement of the fan 50 and cleaning by removing the fan 50 becomes easy.
  • the extending portion 30b of the motor housing 30 is a portion for fixing the wheel guard 65, and the foil guard mounting portion 46 is formed.
  • the wheel guard mounting portion 46 has a cylindrical shape and is integrally formed with the bottom cover 40.
  • An opening surface 46a having a circular cross-sectional shape orthogonal to the rotation axis B1 is formed on the lower side of the wheel guard mounting portion 46.
  • the outer edge portion of the opening surface 46a is formed with an inclined surface 46b chamfered so that air can flow smoothly toward the fan 50 from the lower direction to the upper direction of the rotation axis B1.
  • the wheel guard mounting portion 46 has a small upper diameter and a lower diameter so that the mounting ring 66 and the holding ring 68 of the foil guard 65 fixed to the wheel guard mounting portion 46 do not shift downward. Is formed in an enlarged diameter so that Four air holes 47a to 47d (47d cannot be seen in the drawing) are formed at four locations in the circumferential direction of the wheel guard mounting portion 46 so as to penetrate from the inner peripheral side in the radial direction to the outer peripheral side.
  • FIG. 6 is a perspective view of the fan 50 alone of FIG. 5, and FIG. 6A is a perspective view seen from below.
  • the fan 50 is formed with a plurality of blade portions (fins, blades) 54 extending radially outward from the inner cylinder portion 51 at the center.
  • the fin 54 has a shape connected to the end portion on the bottom surface side in the radial direction by an annular plate portion 55. That is, the space (penetration portion) 59 between the inner cylinder portion 51 and the plate portion 55 when viewed in the radial direction and between the adjacent fins 54 when viewed in the circumferential direction becomes the air passage for the sucked wind.
  • the lower end surface of the inner cylinder portion 51 becomes an annular mounting surface 51a, and the foil washer 62 (see FIG. 5) is attached so as to abut against the annular mounting surface 51a.
  • parallel chamfered width across flats 58a and 58b are formed so that the wheel washer 62 does not run idle with respect to the fan 50, and the corresponding parallel width across flats 63a and 63b of the wheel washer 62 (FIG. 5). See).
  • FIG. 6 (B) and 6 (C) are perspective views of the fan 50 as viewed from above.
  • the inner cylinder portion 51 is arranged so as to extend to the upper side in the rotation axis B1 direction, but a concentric middle cylinder portion 53 is formed so as to separate a predetermined space from the inner cylinder portion 51 to the outside in the radial direction.
  • a labyrinth groove 57 is formed between the middle cylinder portion 53 and the inner cylinder portion 51, and a cylindrical portion (labyrinth cylinder 45 shown in FIG. 5) formed around the through hole 42 of the bottom cover 40 is housed in the labyrinth groove 57. ..
  • the bottom surface portion of the labyrinth groove 57 is an annular connecting portion 52 in which the middle cylinder portion 53 and the inner cylinder portion 51 are connected in the radial direction.
  • An inclined portion 56 is formed in the lower portion of the connecting portion 52.
  • the inclined portion 56 is an inclined surface formed to guide the direction of air sucked from the lower side to the upper side in parallel with the rotation axis B1 so as to be smoothly directed outward in the radial direction by the rotational force and the suction force of the fan 50.
  • the upper portion of the plate portion 55 is formed with an inclined portion 55a so as to be an inclined surface that moves upward as it goes outward in the radial direction, not a plane orthogonal to the rotation axis B1.
  • the inclined portion 55a and the inclined portion 56 are formed so as to be substantially parallel conical surfaces along the flow of the sucked air, as is clear from the cross-sectional view of the fan 50 of FIG.
  • the inclined portions 55a and 56 that are inclined outward in the radial direction from the axial direction are formed to face each other on the inner peripheral side and the outer peripheral side. Therefore, it is possible to smoothly guide the direction of the air sucked from the lower side to the upper side in the direction of the rotation axis B1 toward the outer side in the radial direction.
  • FIG. 7A and 7B are views of the fan 50 alone of FIG. 5, FIG. 7A is a bottom view, and FIG. 7B is a top view.
  • the fan 50 is a cast product of a metal such as an aluminum alloy.
  • a plate portion 55 that partially covers the bottom surface side (anti-motor housing side) of the fan 50 is formed.
  • the plate portion 55 is an annular shape that connects the outer peripheral sides of the blade portions 54 extending outward in the radial direction, and the inclined portion 55a is formed on the upper surface side.
  • the plate portion 55 it is possible to reduce the possibility that foreign matter such as metal powder generated in the cutting process using the grindstone 60 directly hits the bottom surface of the motor housing 30 or the blade portion 54. Further, by providing the plate portion 55, the rigidity can be significantly increased. Further, since the size of the axial depression and the penetrating portion 59 around the blade portion 54 becomes small, it becomes difficult for foreign matter to enter the inside of the fan 50 (between the blade portions 54), for example, cutting a relatively large size. One piece is discharged outward in the radial direction by the fan 50, and defects such as damage to the processed material can be suppressed.
  • the blade portion 54 is arranged so as to come into contact with the upper portion of the plate portion 55.
  • the fan 50 is a groove (labyrinth groove 57) that is continuous in the circumferential direction so that the space between the inner cylinder portion 51 and the middle cylinder portion 53 is recessed downward in the axial direction.
  • the bottom surface of the labyrinth groove 57 is closed by the connecting portion 52.
  • a labyrinth cylinder 45 (see FIG. 5) formed on the bottom cover 40 is located inside the labyrinth groove 57, but the fan 50 rotates without contacting each other.
  • the labyrinth mechanism (labyrinth portion) formed by the labyrinth cylinder 45 (see FIG. 5) and the labyrinth groove 57 is formed in this way, it is possible to significantly limit the entry of air and dust into the motor housing 30.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
  • the foil guard mounting portion 46 which is an extending portion, has a tubular shape having a mounting surface 46c on the outer peripheral side, and has an opening surface 46a (see FIG. 5) that opens at one end (lower end). Air holes (vents) 47a to 47d are provided on the side surface of the wheel guard mounting portion 46.
  • the suction of the fan 50 forms a flow of cooling air from the inside of the opening surface 46a to the air holes 47a to 47d.
  • the spindle 17, the foil guard mounting portion 46, and the wheel guard mounting portion 46 show a cross section, and the other bottom cover 40 shows a bottom surface.
  • the bottom cover 40 is screwed to the tubular portion 31 (see FIG. 4) by four screws 49a to 49d oriented in the direction parallel to the rotation axis B1.
  • the wheel guard mounting portion 46 has a small gap with the spindle 17 so that dust does not enter the bearing 48.
  • the wheel guard mounting portion 46 has a cylindrical shape, and a mounting ring 66 and a holding ring 68 (both described later in FIG. 14) formed on the upper side of the wheel guard 65 are fixed to the mounting surface 46c on the outer periphery thereof.
  • the inner space of the wheel guard mounting portion 46 is hollow.
  • the motor housing 30 by configuring the motor housing 30 with metal, it has become possible to provide a hand-held disc grinder 1 with a good product balance while keeping the product compact. Further, since the heat dissipation of the motor 10 is improved, the motor 10 can be efficiently cooled while the product is downsized and the motor dustproof property is achieved, and as a result, the performance of the motor 10 can be improved. Furthermore, the mass balance of the product was improved, and noise reduction (-15 dB) was achieved by adopting the direct drive method.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of a portion BB of FIG.
  • the motor housing 30 is fixed so as to be in close contact with the contact surfaces 8a and 8b formed on the mounting portions 2a of the main housing 2 at the fixing portions 31e and 31f formed on the left and right side surfaces. ..
  • the inner cross-sectional shape of the tubular portion 31 of the motor housing 30 is circular, and the stator core 21 is inserted into the inner peripheral surface.
  • a slot liner 22 for electrically insulating the coil 25 and the stator core 21 is interposed around the teeth 21b adjacent to the stator core 21. Since fins for heat dissipation are not formed inside the motor housing 30, the diameter D m of the stator core 21 (see FIG.
  • the stator core 21 is composed of a laminated iron core, has six teeth 21b from the cylindrical portion 21a on the outer peripheral side toward the inside, a coil 25 is wound around each tooth 21b, and the circumference of the coil 25 is made of a thermosetting resin 27. And mold. At the tip of the teeth 21b, an inner magnetic core portion 21c that extends in the circumferential direction along the outer peripheral surface of the stator is formed. A rotor 11 having a permanent magnet 13 is attached to the rotating shaft 15.
  • the rotor 11 is composed of a rotor core 12 and a cylindrical permanent magnet 13 provided on the outer peripheral surface of the rotor core 12.
  • the permanent magnet 13 is a magnet in which the magnetic flux is reversed in the radial direction, and is convenient because the magnetic flux does not flow to the rotating shaft 15 serving as the rotor shaft and the rotating shaft 15 is less likely to be magnetized.
  • a gap 4 is provided between the rear side of the tubular portion 31 and the synthetic resin main housing 2 so as to be in a non-contact state.
  • the gap 4 communicates in the direction of the rotation axis B1 (see FIG. 1), and air can flow upward in the main housing 2 in the gap 4.
  • the cooling air shielding wall 3 is made of synthetic resin and has a smaller thermal conductivity than metal, it serves as a heat protective wall transferred from the mounting portion 2a to the operator.
  • the left and right sides of the tubular portion 31 are formed to be thick in the radial direction, and recesses 32a and 32b as key grooves continuous in the rotation axis B1 direction are formed. Further, keys 21d continuous in the rotation axis B1 direction are formed at two locations on the outer circumference of the stator core 21.
  • a gap is formed between the recesses 32a and 32b of the tubular portion 31, but the stator core 21 is prevented from rotating in the circumferential direction by filling the recesses 32a and 32b with the thermosetting resin 27 as well.
  • the thermal conductivity from the stator core 21 to the tubular portion 31 is enhanced while being held at the same position.
  • FIG. 10 is a side view showing only the rotor 11 in the vertical cross-sectional view of the disc grinder 1 of FIG.
  • the foil guard mounting portion 46 which is the extending portion 30b of the motor housing 30, has a substantially cylindrical shape and is integrally with the closing surface (bottom cover 40) of the lower opening of the tubular portion 31 of the metal motor housing 30. It is formed.
  • a foil guard 65 is attached to the foil guard attachment portion 46.
  • Air holes 47a to 47d (47c and 47d cannot be seen in the figure) are formed in the vicinity of the connection portion between the wheel guard mounting portion 46 and the motor housing 30 to penetrate from the inside to the outside in the radial direction in order to exhaust the exhaust air.
  • the extension portion 30b of the motor housing 30 is a portion in which the cylindrical center line extends coaxially with the rotation axis B1.
  • This extending direction is a direction orthogonal to the central axis A1 (see FIG. 1) of the grip portion 2b.
  • a fan 50 is arranged in the internal space of the extending portion 30b, and the rotation of the fan 50 sucks air upward from the periphery of the wheel washer 62 on the grindstone 60 as shown by an arrow.
  • the sucked air that has reached the fan 50 is discharged outward in the radial direction by the rotation of the blade portion 54, and is separated from the rotation axis B1 from the four air holes 47a to 47d (47c and 47 are not visible in the figure). It is discharged in the direction.
  • the air discharged from the air hole 47a existing on the front side is discharged to the front side along the bottom surface of the bottom cover 40. At this time, it contributes to cooling the motor housing 30 by flowing in contact with the bottom cover 40 and taking heat away.
  • the air discharged to the right side from the air hole 47c provided on the right side surface and the air discharged to the left side from the air hole 47d provided on the left side side surface are the air discharged from the air hole 47a.
  • it flows to the right or left side along the bottom surface of the bottom cover 40 takes heat from the bottom cover 40, and contributes to cooling the motor housing 30.
  • a cooling air shielding wall 3 is formed on the rear side of the extending portion 30b of the main housing 2.
  • the cooling air shielding wall 3 is formed integrally with the main housing 2 and is made of synthetic resin.
  • a gap 4 through which air flows is formed between the motor housing 30 and the cooling air shielding wall 3, and the gap 4 is hooked so as to communicate with the inside of the motor housing 30 from the cooling air shielding wall 3.
  • a plurality of slits 3a are formed in the cooling air shielding wall 3 to allow air flow from the gap 4 to the outside of the main housing 2.
  • the air that hits the cooling air shielding wall 3 flows while diffusing upward, right side, left side, or downward.
  • the air that divides the space between the motor housing 30 and the cooling air shielding wall 3 in the left-right direction and is discharged from the lowermost slit 3a (see FIG. 2) as shown by the arrow 99a and flows in the left-right and upward directions is the arrow 99b.
  • the air discharged from the slit 3a is represented by an arrow backward, but since the slit 3a faces the left-right direction, the air from the slit 3a mainly spreads in the left-right direction. It is devised so that it is not easily hit by the operator located behind.
  • Wiring (80c, 26b, etc.) can be arranged only in the range 84 below the inner bottom surface of the top cover 35 and above the lower end position of the notch 33b.
  • the wiring (80b, 26b, etc.) was pulled out from the outside.
  • the coil lead wire of the lead-out position of the wiring (26b, etc.) have to overlap the scope and partially or fully cured resin portion L r of the stator 20.
  • the distance S between the top cover 35 and the upper end position of the thermosetting resin 27 can be reduced, so that the length of the motor housing 30 in the rotation axis B1 direction can be reduced, and a compact disk can be used.
  • Grinder 1 has been realized.
  • the motor 10 is housed inside the motor housing 30 mounted so as to be orthogonal to the main housing 2, and the tip is outside the motor housing 30.
  • a fan 50 is provided in a portion extending to the tool side, that is, in the wheel guard mounting portion 46.
  • the motor housing 30 can be effectively cooled by the air flow generated by the fan 50. Further, heat from the heat generating portion of the motor 10, particularly the stator 20, can be dissipated through the motor housing 30. Further, since the wiring is pulled out from the inside of the main housing 2 so as to penetrate the cylindrical surface on the side surface of the motor housing 30, the size of the motor housing 30 in the rotation axis B1 direction can be reduced.
  • the shape of the main housing 2 is arbitrary, and instead of forming the cutouts 33a to 33c, an exhaust port 425 as described later in FIG. 29 is formed so that the exhaust direction thereof is the circumference of the motor housing 30. It may be discharged along the direction.
  • FIG. 11 and 12 are views for explaining the procedure for attaching the motor housing 30 of the stator 20 to the tubular portion 31.
  • the upper side of FIG. 11A is a side view showing a state in which the stator 20 is assembled.
  • the stator 20 is assembled by winding the coil 25 around the stator core 21.
  • the method of forming the coil 25 is the same as that of the conventional brushless DC motor.
  • Synthetic resin insulators 23 and 24 are attached to the upper and lower ends of the stator core 21, and the teeth 21b of the stator core 21 (see FIG. 11). ) Is surrounded by six wound portions (not shown) on the six teeth 21b.
  • the insulators 23 and 24 are non-magnetic materials and non-conductors for electrically insulating the coil 25 and the stator core 21, and are made of, for example, a synthetic resin.
  • a cylindrical portion having substantially the same shape as the stator core 21 is formed on the outer peripheral side of the insulators 23 and 24, and a plurality of winding portions are formed from the cylindrical portion inward in the radial direction.
  • the projected shapes of the insulators 23 and 24 as viewed from the axial direction of the rotating axis B1 are substantially the same as the projected shapes of the stator 20.
  • a copper enamel wire is used as the electric wire to be wound, and the enamel wire is used from the winding portion of the upper insulator 23 to the winding portion of the lower insulator 24.
  • the enamel wire is used from the winding portion of the upper insulator 23 to the winding portion of the lower insulator 24.
  • the coil 25 for three phases is formed, and six coil leader wires (26b, 26e, etc.) are formed.
  • the six leader lines are not connected, but are bundled and stretched in the radial direction (direction orthogonal to the rotation axis B1) from the vicinity of the upper end of the coil 25.
  • the tubular portion 31 is positioned below the stator core 21 around which the coil 25 is wound, and the stator core 21 is inserted into the tubular portion 31.
  • the size of the stator core 21 is adjusted so that it fits well on the inner wall surface of the tubular portion 31 except for the key 21d (see FIG. 9), thereby improving the accuracy of centering the tubular portion 31 and the stator core 21. Is good.
  • Two keys 21d are formed at positions facing 180 degrees on the outer peripheral surface of the stator core 21.
  • the tubular portion 31 is formed with a vertical recess 32a (see FIG. 9) for accommodating the key 21d, the key 21d is set to fit inside the recess 32a.
  • FIG. 11B shows a state in which the stator 20 is inserted into the tubular portion 31 of the motor housing 30 in this way. In this state, the stator 20 is temporarily fixed to the tubular portion 31.
  • the convex mold 160 is inserted from the lower side of the assembly in the state (B).
  • the mold 160 is a molding mold, which is a jig used when a liquid thermosetting resin 27 is filled around the coil 25 and cured, and is mounted inside the stator 20 instead of the rotor 11. Will be done.
  • the central axis of the tubular portion 31 is positioned so that the rotation axis B1 direction faces vertically, and the mold 160 having the shaft portion and the convex portion upward from the lower side to the upper side of the tubular portion 31 is inserted. And temporarily fix it.
  • the mold 160 has a disk-shaped large-diameter portion 161 that serves as a pedestal, a columnar medium-diameter portion 162 that is convexly formed upward from the large-diameter portion 161 and an axial center position of the upper surface 162a of the medium-diameter portion 162. It is composed of a shaft-shaped small diameter portion 163 extending upward from the.
  • the lower opening 31b of the tubular portion 31 is positioned on the upper surface 161a of the large diameter portion 161.
  • the outer peripheral surface of the medium diameter portion 162 is in close contact with the inner wall of the tubular portion 31, and the upper surface 162a determines the downward position of the stator 20.
  • a plurality of ribs 24a for positioning are formed on the lower insulator 24 in the circumferential direction, and the ribs 24a come into contact with the upper surface 162a so that the positions of the stator core 21 and the tubular portion 31 are accurately positioned.
  • the mold 160 is a jig having a rotationally symmetric shape about the rotation axis B1, the small diameter portion 163 is used to fill the accommodation space of the rotor 11, and the medium diameter portion 162 is a liquid thermosetting resin 27. It is used as the bottom surface when flowing.
  • the mold 160 is made of, for example, a steel material, and is removed after the thermosetting resin 27 is cured.
  • thermosetting resin 27 of the above If a chemical such as a mold release agent is applied to the outer peripheral surface of the small diameter portion 163 and the upper surface of the medium diameter portion 162 before setting the mold 160 as shown in FIG. 11C, after curing, The mold 160 can be smoothly taken out from the thermosetting resin 27 of the above.
  • a chemical such as a mold release agent
  • thermosetting resin 27 is poured into the tubular portion 31 from above.
  • the thermosetting resin 27 is filled in the space in which the coil 25 of the stator core 21 is accommodated, and then cooled.
  • the thermosetting resin 27 has adhesiveness and insulating properties after curing, and has sufficient strength. Further, since the thermosetting resin 27 is a non-magnetic material, it has almost no effect on the magnetic field generated by the motor 10.
  • thermosetting resin 27 having particularly high thermal conductivity, the heat generated in the coil 25 and the stator core 21 can be transferred to the tubular portion 31 of the motor housing 30 via the thermosetting resin 27. did.
  • thermosetting resin 27 a thermosetting resin having a thermal conductivity of 1.0 W / m ⁇ K or more is used.
  • an epoxy resin of about 2.0 to 4.0 W / m ⁇ K is used in particular. It should be noted that the higher the thermal conductivity, the higher the cooling effect, so that it is more preferable if it is 4.0 W / m ⁇ K or more, but the higher the thermal conductivity, the worse the fluidity, so the fluidity (assembly). It is important to select the thermosetting resin 27 in consideration of the property).
  • thermosetting resin 27 achieves a desired thermal conductivity by filling the matrix resin with an inorganic filler called a filler.
  • alumina (Al 2 O 3 ) having a thermal conductivity of 15 to 30 W / m ⁇ K is used as a filler.
  • thermosetting resin 27 The portion hardened by the thermosetting resin 27 is the entire space located on the outer side in the radial direction from the cylindrical virtual surface connecting the innermost peripheral positions of the teeth 21b (see FIG. 9) of the stator core 21 in the radial direction.
  • the liquid of the thermosetting resin 27 also comes into contact with the exposed inner wall surface of the tubular portion 31. In this way, the thermosetting resin 27 is poured into the tubular portion 31 so that the upper liquid surface 27a completely buries the coil 25. At this time, it is preferable that the upper end position of the lead-out position of the coil leader lines 26a to 26f is within the liquid level.
  • thermosetting resin 27 If the upper end position of the thermosetting resin 27 is fixed so as not to move substantially even if the coil 25 and the take-out portions of the coil leader wires 26a to 26c are not completely buried, FIG.
  • the liquid level 27a may be slightly below the position (A).
  • thermosetting resin 27 is cured by putting it in a furnace and maintaining it at about 100 degrees. This curing step takes, for example, about 5 hours.
  • the mold 160 is pulled downward from the assembly of the tubular portion 31 and the stator 20 as shown in FIG. 12 (B). Since the thermosetting resin 27 has adhesiveness, the stator core 21, the insulators 23, and 24 including the coil 25 are strongly fixed to the tubular portion 31. In this way, the coil 25 is continuously covered with the thermosetting resin 27 from one end side (lower side) to the other end side (upper side) in the rotation axis B1 direction.
  • the inner peripheral portion 27c hardened with the thermosetting resin 27 has a smooth cylindrical surface with no step in the circumferential direction.
  • the lower surface 27b and the upper surface (liquid surface 27a) are planes orthogonal to the rotation axis B1. Since the hardened thermosetting resin 27 is sufficiently hard, has withstand voltage and heat resistance, the coil 25 and the cylindrical surface 31 can be communicated with each other by a resin for heat transfer, and the durability of the motor 10 is greatly improved. Can be enhanced.
  • the rotor 11 fixed to the sensor substrate 28 and the rotating shaft 15 was subsequently inserted into the assembly of the tubular portion 31 and the stator 20 in the upper state of FIG. 12B to fix the bearings 38 and 48.
  • the top cover 35 and the bottom cover 40 are attached.
  • the sensor substrate 28 (not shown in FIG. 12) is fixed by substrate holding ribs 23d and 23e (described later in FIG. 22) formed on the upper insulator 23. After that, the top cover 35 and the bottom cover 40 (not shown) are fixed to the tubular portion 31.
  • the assembly of the motor housing 30 is manufactured by the above steps. In this assembly, the lead wires 26a to 26f of the coil and the signal lines 80a to 80e from the sensor substrate 28 are drawn out to the rear side of the tubular portion 31.
  • connection and wiring on the tip side of the coil leader lines 26a to 26f and the signal lines 80a to 80e are performed outside the motor housing 30 and in the inner space of the main housing 2 as described later in FIGS. 20 to 24. Therefore, the space of the motor housing 30 required for connection and wiring can be reduced, and the size of the motor housing 30 can be suppressed.
  • FIG. 13 is the same diagram as FIG. 10, and is a diagram for explaining a heat transfer path.
  • the arrows shown here indicate a state in which the heat generated from the stator core 21 and the coil 25 is transmitted to the metal portion and dissipated to the air flow. Heat transfer extends from the source to the lower temperature of the metal part.
  • the coil 25 of this embodiment is connected and fixed to the tubular portion 31 of the motor housing 30 by the thermosetting resin 27. Further, since the thermosetting resin 27 is cured so as to completely include the coil 25 portion, the heat generated from the stator core 21 and the coil 25 is immediately transferred to the tubular portion 31.
  • thermosetting resin 27 Since the tubular portion 31 is exposed to the outside air, the tubular portion 31 itself has a heat dissipation effect, but heat is transferred to the bottom cover 40 side where the temperature is low.
  • the thermosetting resin 27 since the lower end position of the thermosetting resin 27 is installed so as to face the bottom cover 40 and the bearing holding screws 49e and 49f provided on the bottom cover 40 in close proximity to each other, the thermosetting resin 27 has a tubular shape.
  • the heat dissipation to the bottom cover 40 is improved via the portion 31.
  • a cylindrical foil guard mounting portion 46 which is a portion extending downward, is formed on the bottom cover 40, and the foil guard 65 is mounted there.
  • the foil guard 65 is formed of a thin iron plate and has a large surface area, it has a high heat dissipation effect, and its temperature is closest to the outside air temperature as compared with the tubular portion 31 and the foil guard mounting portion 46. Therefore, the heat transferred to the bottom cover 40 is transferred to the foil guard 65. In this way, the heat generated by the motor 10 is transferred to the wheel guard 65, and the heat is effectively released in the process. Further, since the grindstone 60 rotates at high speed inside the wheel guard 65, the wind generated by the grindstone 60 during the work effectively cools the wheel guard 65.
  • the fan 50 which is provided coaxially with the spindle 17 and rotates with the rotation of the motor 10, is provided, it is transmitted to the tubular portion 31 ⁇ the bottom cover 40 ⁇ the foil guard 65 by the flow of air generated by the fan 50. It is possible to effectively dissipate heat into the outside air in the middle of the heat transfer path.
  • the heat downward from the tubular portion 31 is indicated by an arrow, but when the temperature on the top cover 35 side is lower than that on the tubular portion 31, the heat is transferred to the top cover 35 side and is transmitted from the top cover 35. The phenomenon of heat dissipation also occurs.
  • the coil leader line 26b and the like and the signal line 80c and the like are pulled out in the range between the lower surface of the sensor substrate 28 and the lower end position of the notch 33b, that is, the portion described as “wiring lead-out range” in the drawing.
  • the notched portions 33a to 33c above the upper surface of the thermosetting resin 27 are in a state of leaving an opening portion with the top cover 35 covered. Therefore, the airtightness is ensured by filling the resin in the vicinity indicated by the dotted line 85.
  • the resin of the dotted line 85 (second resin) does not have to be thermosetting, as long as good airtightness and durability can be ensured. Therefore, a resin different from the thermosetting resin 27 may be applied.
  • thermosetting resin 27 may be used to seal the seal.
  • the lower end positions of the cutout portions 33a to 33c are located below the upper end positions of the thermosetting resin 27. Accordingly, the rotation axis direction B1 in the range of resin curing portion L r of the wiring drawing range and the stator 20, a positional relationship partially overlap.
  • FIG. 14 is a perspective view of the foil guard 65 of FIG. 1 alone.
  • the foil guard 65 is made of metal so as to have sufficient strength, and is manufactured here by pressing an iron plate.
  • the purpose of the wheel guard 65 is to cover about half of the rotation range of the grindstone 60 that rotates around the spindle 17, and to serve as a cover that prevents the grindstone 60 from being touched from the outside, and the grindstone 60. It plays a role of guarding the generated cutting powder from scattering to the operator side.
  • the wheel guard 65 includes a diameter-expanded upper surface 65a extending horizontally from the mounting ring 66 for half a circumference, a semi-cylindrical outer cylinder surface 65b extending downward from the outer edge of the diameter-expanded upper surface 65a, and an outer cylinder. It has a folded-back portion 65c that is slightly folded back with the lower opening of the surface 65b facing inward.
  • the mounting ring 66, the enlarged diameter upper surface 65a, the outer cylinder surface 65b, and the folded portion 65c can be formed by pressing a metal plate. Nuts 67a and 67b are welded to both ends of the mounting ring 66 in the circumferential direction.
  • the holding ring 68 is a component corresponding to the mounting ring 66 for half a circumference, has bent portions and through holes at both ends in the circumferential direction, and screws 69a and 69b are passed through the through holes.
  • a circular tip tool (grinding stone 60) is attached to the spindle 17, and the grindstone 60 is partially covered with a protective cover (foil guard 65).
  • the motor housing 30 has a support portion (foil guard mounting portion 46) for fixing the wheel guard 65, and the fan 50 has a base portion (inner cylinder portion 51, connecting portion 52) fixed to the spindle 17.
  • the blade portion 54 extends radially from the base portion, and is arranged so that at least a part of the blade portion 54 is located inside the support portion.
  • FIG. 15 is a horizontal cross-sectional view of a portion corresponding to the BB portion of FIG.
  • a metal spacer 127 extending in the axial direction is inserted in a space between adjacent teeth 21b of the stator core 21 and filled with the thermosetting resin 27.
  • the spacer 127 is preferably made of a non-magnetic material so as not to affect the magnetic field generated by the stator core 21. Further, it is preferable to use a material having better heat conduction characteristics than the thermosetting resin 27 having good heat dissipation.
  • the spacer 127 a plate-shaped block made of an aluminum alloy is used, and the spacer 127 is arranged between the teeth 21b before filling the thermosetting resin 27 shown in the step of FIG. 11C, or Before completing the filling of the thermosetting resin 27 shown in FIG. 12 (A), the spacer 127 is inserted into the thermosetting resin 27, and then the thermosetting resin 27 is filled to a specified position. ..
  • the spacer 127 of this modification the required filling amount of the thermosetting resin 27 can be saved.
  • the spacer 127 is not limited to the metal one. As long as it is a material having good thermal conductivity characteristics and is a non-magnetic material, it may be another member such as ceramic.
  • FIG. 16 is a diagram for explaining a method of assembling the rotating shaft 15 and the permanent magnet 13 of FIG.
  • a cylindrical permanent magnet 13 is used as the permanent magnet attached to the rotor 11.
  • a "polar anisotropic magnet” having a characteristic in the magnetizing direction of the permanent magnet 13 is used so that the rotating shaft 15 located inside the permanent magnet 13 is not easily magnetized.
  • a spindle 17 serving as an output shaft is connected to the lower end of the rotating shaft 15 serving as a rotor shaft.
  • the rotating shaft 15 and the spindle 17 may be separated from each other by using a connecting joint or being connected by a fitting portion, but in this embodiment, the rotating shaft 15 and the spindle 17 are manufactured as an integral metal product. did.
  • both the rotating shaft 15 and the spindle 17 are made of steel. Therefore, when a conventional permanent magnet is used, the magnetic flux generated by the permanent magnet reaches the inside of the rotating shaft 15, so that the rotating shaft 15 and the spindle are used. There is a risk that 17 will be magnetized.
  • a grindstone 60 may be attached to the spindle 17 as a tip tool to grind iron, and when the spindle 17 is magnetized when iron powder or the like is scattered, the spindle is particularly good. Iron powder is adsorbed on the tip (bottom) of the wheel. The magnetic field that magnetizes the spindle 17 is due to the permanent magnet 13, and does not disappear even after the rotation of the motor 10 is stopped.
  • the iron powder adsorbed on the spindle 17 remains attached, which is not preferable in terms of operation. Therefore, in the rotor 11 of the present embodiment, the magnetic flux penetrates linearly in the radial direction instead of the permanent magnet 230 (described later in FIG. 19) in which the magnetic flux penetrates in the radial direction conventionally used as the permanent magnet 13. No polar anisotropy magnets 131 to 133 are used.
  • Each of the permanent magnets 13 has a circular tube shape, and forms a magnetic path that does not use the rotor core (or sleeve 16) as a magnetic path.
  • the magnetic path is magnetized so that it goes from the outer side in the radial direction to the inner side, reverses inward, and goes outward in the radial direction again.
  • the permanent magnet 13 is composed of three parts. Ideally, it is preferable to use a polar anisotropic magnet that is sufficiently long in the axial direction, such as a permanent magnet 131 to 133 integrally configured.
  • the permanent magnets 131 to 133 are manufactured by baking the magnets using a mold, they cannot be sintered so as to have the same magnetic flux as the length of the tubular portion becomes long.
  • three small permanent magnets 131 to 133 are arranged side by side in the axial direction. For example, by using three permanent magnets 131 to 133 having an axial length of 17 mm, a permanent magnet 13 having an axial length of 51 mm could be realized.
  • the rotating shaft 15 of the motor 10 has two bearing holding portions 15c and 15d formed at both ends of a spindle portion 15a located inside the permanent magnet 13.
  • the outer peripheral surface of the upper bearing holding portion 15d is fixed to the inner ring of the ball-type bearing 38 (see FIG. 1), and the upper end of the rotating shaft 15 is pivotally supported by the top cover 35 via the bearing 38.
  • the lower bearing holding portion 15c is fixed to the inner ring of the ball-type bearing 48 (see FIG. 1), and the lower side of the rotating shaft 15 is pivotally supported by the bottom cover 40 via the bearing 48.
  • a spindle 17 serving as an output shaft is formed on the lower side of the rotating shaft 15.
  • the spindle 17 for rotating the tip tool is directly connected to the rotating shaft 15 of the motor 10 without a reduction mechanism. Therefore, in this embodiment, the rotating shaft 15 and the spindle 17 can be manufactured as an integral metal product.
  • the rotary shaft 15 is formed by cutting a metal casting to form a spindle portion 15a, a large diameter portion 15b, and bearing holding portions 15c and 15d. Due to the ease of cutting, circumferential grooves 15f and 15e are formed between the spindle portion 15a and the bearing holding portion 15d and between the large diameter portion 15b and the bearing holding portion 15c. However, the formation of these grooves is not essential.
  • a male screw portion 17a On the outer peripheral surface of the spindle 17, there is a male screw portion 17a on which a male screw is formed.
  • a female screw is formed on the inner peripheral surface of the fan 50 (see FIG. 7), a female screw is formed on the inner peripheral surface of the through hole of the wheel nut 64 (see FIG. 5), and these female screw portions are screwed with the male screw portion 17a.
  • the wheel washer 62 Since the wheel washer 62 (see FIG. 5) does not have a threaded portion formed in the through hole, the wheel washer 62 is configured to be slidable in the axial direction of the spindle 17. Circumferential grooves 17b continuous in the circumferential direction are formed at the connection portion between the spindle 17 and the bearing holding portion 15c, which are also formed for convenience of cutting and thread cutting.
  • a cylindrical sleeve 16 is provided on the main shaft portion 15a of the rotating shaft 15.
  • the sleeve 16 is provided to fill the space between the spindle portion 15a and the permanent magnet 13, and is made of a non-magnetic metal such as an aluminum alloy, and is press-fitted into the spindle portion 15a or is press-fitted into the spindle portion 15a. / And fixed by adhesion.
  • Three permanent magnets 131, 132, 133 are inserted into the outer peripheral surface of the sleeve 16 in the axial direction, and the outer peripheral surface of the sleeve 16 and the inner peripheral surfaces of the permanent magnets 131, 132, 133 are fixed with an adhesive.
  • Reference lines 131a, 132a, 133a indicating magnetizing reference positions are printed at one location on the outer peripheral surfaces of the permanent magnets 131, 132, and 133 so that the positions of the magnetic poles in the circumferential direction coincide with each other.
  • These reference lines are lines indicating one of the boundary positions of the S pole and the N pole existing in four sets of permanent magnets 131, 132, 133, and by aligning these lines so as to be aligned in the direction of the rotation axis, The magnetic pole positions of the three permanent magnets 131 to 133 match.
  • FIG. 16B From the state on the left side of FIG. 16, the state in which the permanent magnets 131 to 133 are fixed to the sleeve 16 is shown in FIG. 16B on the right side.
  • the bottom surface side of the bottommost permanent magnet 133 that is, the end surface on the side close to the spindle 17, is positioned by the balancer 14 formed in an annular shape.
  • the balancer 14 is attached to the rotating shaft 15 in order to balance the rotation of the rotor 11 to which the sleeve 16 and 131 to 133 are fixed, and is a separate brass part.
  • FIG. 17 is a diagram showing a modified example of the permanent magnet 13 of FIG. Here, it is the same as the permanent magnets 131 to 133 shown in FIG. 16 in that three permanent magnets 134 to 136 are attached and that the permanent magnets 134 to 136 are polar anisotropic magnets having eight poles in the circumferential direction. .. The only difference is that recesses 134a to 136a and recesses 134b to 136b for positioning are formed on the outer peripheral surface of the ends of the permanent magnets 134 to 136, respectively. As described above, the permanent magnets 134 to 136 may be easily aligned by changing the appearance of the permanent magnets 131 to 133, for example, changing the shape such as unevenness, changing the color, and the like. The recesses 134a to 136a and the recesses 134b to 136b are both provided in the manufacturing process of the permanent magnets 134 to 136.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view of the DD, EE, and FF portions of FIG. 17, and is a diagram showing the directions of their magnetic fluxes with arrows.
  • the polar anisotropic magnet has a predetermined thickness in the domain wall portion in the radial direction, and the magnetization direction of the magnetic section is gradually reversed in the domain wall so that the direction is changed by about 180 degrees.
  • eight south poles in which the magnetic field lines are directed from the outside to the inside and eight north poles in which the magnetic field lines are directed from the inside to the outside are provided. That is, when viewed only on the outer peripheral surface, there are a total of eight S-curves and N poles in the circumferential direction.
  • the direction of the magnetic flux is reversed from the outside to the outside inside the magnet before reaching the inner peripheral surface from the outer peripheral side of the magnet, so that the magnetic field does not act on the inner peripheral side of the permanent magnets 131 to 133. .. Further, since the magnetic flux does not pass through the rotor core 12 portion (see FIG. 16) and the rotating shaft 15 portion (see FIG. 16), the magnetic flux generated when the magnetic field passes through the magnetic material is not attenuated.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view showing the direction of the magnetic flux of the permanent magnet 230 of the conventional example.
  • the magnetic flux direction is magnetized so as to penetrate from the radial outer side to the inner side at the S pole, and the magnetic flux direction penetrates from the radial inner side to the outer side at the N pole. Therefore, it is necessary to form a rotating shaft or a sleeve located inside the magnet 230 with a magnetic material to form a magnetic path.
  • the core portion has a magnetic resistance, so that the magnetic flux decreases there.
  • the sleeve 16 can be made of an aluminum alloy by using a polar anisotropic magnet in which the magnetic field lines from the outer peripheral surface to the inner side in the radial direction are magnetized so as to be inverted before reaching the inner peripheral surface. It was. Further, the magnetization of the rotating shaft 15 and the spindle 17 is greatly suppressed, iron powder is not adsorbed on the tip of the spindle 17 which is the output shaft, and a power tool with improved reliability can be realized.
  • FIG. 20 is a partially enlarged view of the coil 25 of FIG. 1 in the vicinity of the leader lines 26b and 26e.
  • the wiring of the leader lines 26a to 26c from the coil 25 and the routing of the signal lines 80a to 80e from the sensor substrate 28 become problems.
  • a hand-held power tool that rotates a substantially disk such as a grindstone without using a speed reducer has many advantages such as a small size, a thin handle, easy to grip, low noise, and a long life.
  • the tubular portion 31 of the motor housing 30 is provided with notches 33a to 33c for fixing the coil leader wires 26a to 26c (only 33b can be seen in the figure), and the coil leader wires 26a to 26c (FIG. Then, only 26b and 26e can be seen), and then connected to the main housing 2 side, and connected to the wirings 83a to 83c (only 83b can be seen in the figure) from the inverter circuit 73.
  • the two coil leader wires of each phase of the coil 25 are bundled (connected) in the main housing 2.
  • the two bundled coil leader wires (three phases) are connected (connected) to the three wires from the inverter circuit 73, respectively.
  • the coil 25 and the inverter circuit 73 are electrically connected inside the outer portion of the motor housing 30, that is, the inside of the main housing 2. Further, the wiring from the sensor board 28 is also wired to the control circuit board 72 side at the outer portion of the motor housing 30. According to the configuration of this embodiment, it is possible to suppress the increase in size of the motor housing 30 in the rotation axis B1 direction, and it is possible to obtain the effect of reducing the total height of the disc grinder 1.
  • the leader lines 26a to 26f of the coil 25 are places drawn out from the cutouts 33a to 33c of the motor housing 30 (only 33b can be seen in the figure). It is connected at a large portion of the excess space of the main housing 2.
  • the leader lines 26b and 26e are connected to the V-phase output line 83b by utilizing the space between the screw boss 9e and the upper wall surface of the grip portion 2b.
  • the leader lines 26a, 26c to 26d, 26f are also connected to the output lines 83a, 83c in the same manner.
  • connections can be soldered or crimp terminals can be used, but if the physical connection between the connected wires and the conductive state can be maintained stably for a long period of time, the method of connection is It doesn't matter.
  • the connection points are covered with heat-shrinkable tubes 82a to 82c (only 82b can be seen in the figure), but insulation is achieved by connecting members other than the heat-shrinkable tubes. Is also good.
  • Notches (slits) 33a to 33c through which leader lines 26a to 26f pass are provided on the side surface of the tubular portion 31 of the motor housing 30 (33a and 33c are not visible in the figure).
  • the cutout portions 33a to 33c have an opening that contacts not only the radial inner and outer surfaces of the tubular portion 31 but also the upper opening portion 31a.
  • the opening 31a is closed by the top cover 35. That is, when the top cover 35 is attached to the tubular portion 31, the cutout portions 33a to 33c have the same shape as the through hole because the upper portion is closed.
  • the positions of the through holes through which the wiring is passed are as described with reference to FIG.
  • the leader lines 26a to 26f can be easily passed from the inside of the motor housing 30 to the main housing 2 side. Further, waterproofness and airtightness are improved by applying resin 85 (see FIG. 13) to the inner portion and / or the outer portion of the cutout portions 33a to 33c. By doing so, the flow of water and air through the notches 33a to 33c can be suppressed, so that the airtightness of the motor housing 30 can be ensured.
  • FIG. 21 is a top view of the tubular portion 31 of FIG. 20 alone.
  • a recess 32a extending in parallel with the rotation axis B1 is formed inside the tubular portion 31 for inserting the key 21d of the stator core 21.
  • two recesses 32b are formed to enhance the adhesive force between the stator core 21 and the tubular portion 31. Will be done.
  • the recess 32b has a semicircular cross-sectional shape and is continuous in parallel with the rotation axis B1. Screw holes 34a to 34d are formed at four locations in the circumferential direction of the tubular portion 31.
  • the cutout portions 33a to 33c are not formed as horizontal holes formed by a drill or the like, but are formed in a slit shape from the upper side to the lower side. Therefore, the coil leader lines 26a to 26f are arranged in the orthogonal direction on the upper side.
  • the assembleability of the motor housing 30 is extremely improved because it is only necessary to move the motor housing 30 so as to fit it downward. Further, since a plurality of wiring grooves, that is, cutout portions 33a to 33c for positioning the coil leader wire are provided, the coil 25 is difficult to move when the liquid thermosetting resin 27 is filled in the tubular portion 31, and the assembly work is performed. Becomes easier.
  • the width W 1 seen in the circumferential direction of the cutout portions 33a to 33c is the minimum necessary width W such that a slight gap for assembly is added to the diameters of the coil leader wires 26a to 26f.
  • the diameter of the coil leader wires 26a to 26f is D 1
  • the range may be D 1 ⁇ W 1 ⁇ 1.5 ⁇ W 1.
  • a film obtained by baking enamel varnish or a film made of resin is formed on the coil leader wires 26a to 26f, but it is important to prevent the coil leader wires from easily moving in the notches 33a to 33c in order to prevent disconnection. Is.
  • FIG. 22 shows a state in which the six coil leader lines 26a to 26f are pulled out in this way.
  • FIG. 22 is a top view of the state in which the stator 20 is attached to the tubular portion 31 of FIG. 21, and is also a top view of the state of FIG. 12 (B).
  • a stator core 21 (not visible in the figure), a lower insulator 24 (not visible in the figure, see FIG. 12), and an upper insulator 23 are housed.
  • the detailed illustration of the coil main body portion around which the coil 25 is wound is omitted, and the leader lines 26a to 26f are illustrated.
  • the shape of the upper insulator 23 in the radial direction is determined so as to have the same cross-sectional shape as that of the stator core 21.
  • the insulator 23 is provided with two substrate holding ribs 23d and 23e for holding the sensor substrate 28 (see FIG. 20).
  • the substrate holding ribs 23d and 23e are mounting bases for holding the sensor substrate 28 at a position separated from the permanent magnet 13 of the rotor 11 by a predetermined distance, and have screw holes for screwing.
  • the coil 25 is wound around the stator 20, a total of six coil lead wires 26a to 26f are drawn out from each tooth portion for three phases.
  • the U-phase coil leader wires 26a and 26d are arranged in the notch 33a
  • the V-phase coil leaders 26b and 26e are arranged in the notch 33b
  • the W-phase coil leaders 26b and 26e are arranged in the notch 33c.
  • Coil leader lines 26c and 26f are arranged.
  • the coil leader lines 26a and 26d are connected to the V-phase output line 83a of the inverter circuit by soldering or the like.
  • the connection location is insulated by covering it with a heat-shrinkable tube 82a.
  • the coil leader wires 26b and 26e are connected to the W phase output wire 83b of the inverter circuit and covered with the heat shrink tube 82b.
  • the coil leader wires 26c and 26f are connected to the W phase output wire 83c of the inverter circuit and covered with the heat shrink tube 82c.
  • FIG. 23 is a circuit diagram of the drive control system of the motor 10 of the disc grinder 1 of this embodiment.
  • the inverter circuit 73, the constant voltage power supply circuit 77, and the calculation unit 75 shown in this circuit diagram are mounted on the same control circuit board 72 (see FIG. 1).
  • the output of the battery pack 200 is input to the inverter circuit 73.
  • the inverter circuit 73 includes six switching elements Q1 to Q6, and the switching operation is controlled by gate signals H1 to H6 supplied from the control signal output circuit 76 according to an instruction from the calculation unit 75.
  • the inverter circuit 73 includes six switching elements Q1 to Q6 connected in a three-phase bridge type.
  • the switching elements Q1 to Q6 are MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors), but IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) may be used.
  • Each drain or each source of the six switching elements Q1 to Q6 of the inverter circuit 73 is connected to the U phase, V phase, and W phase of the delta-connected coil 25.
  • the drain terminals of the switching elements Q1 to Q3 are commonly connected to the positive electrode side of the battery pack 200.
  • 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.
  • the coil leader lines 26a and 26d are connected to the U-phase output line 83a at the connection point 81a
  • the coil leader lines 26b and 26e are connected to the V-phase output line 83b at the connection point 81b
  • the coil leader lines 26c and 26f are connected. Is connected to the W phase output line 83c at the connection point 81c.
  • the calculation unit 75 can detect the rotation position of the motor 10.
  • the calculation unit 75 is a control means for controlling the on / off and rotation of the motor, and is configured by incorporating a microcomputer.
  • the calculation unit 75 controls the rotation speed of the motor 10 based on the start signal input when the switch 92 for turning on / off the motor 10 is operated and the variable resistance signal set by the speed adjustment dial 79, and controls the coil.
  • the energization time and drive voltage of U, V, and W are controlled.
  • the calculation unit 75 outputs a signal for controlling the drive signals H1 to H6 output to each gate of the six switching elements Q1 to Q6 of the inverter circuit 73 to the control signal output circuit 76.
  • the switching elements Q1 to Q6 perform a switching operation based on the drive signals H1 to H6 input from the control signal output circuit 76, and apply the DC voltage supplied from the battery pack 200 to three phases (U phase, V phase, W phase). )
  • the voltage Vu, Vv, Vw is supplied to the motor 10.
  • the magnitude of the current supplied to the motor 10 is detected by the calculation unit 75 by detecting the voltage values across the shunt resistor 78 connected between the battery pack 200 and the inverter circuit 73.
  • a predetermined current threshold value corresponding to the set rotation of the motor 10 is preset in the calculation unit 75, and when the detected current value exceeds the threshold value, the switching operation of the inverter circuit 73 is performed in order to stop the driving of the motor 10. To stop. As a result, the occurrence of burning or the like due to the overcurrent flowing through the motor 10 is prevented.
  • the constant voltage power supply circuit 77 is a power supply circuit that is directly connected to the output side of the battery pack 200 and supplies a stabilized reference voltage (low voltage) direct current to the arithmetic unit 75 composed of a microcomputer or the like.
  • the constant voltage power supply circuit 77 includes a diode, an electrolytic capacitor for smoothing, an IPD circuit, a regulator, and the like.
  • FIG. 24 is a side view of the motor housing 30 showing the drawing conditions of the coil leader lines 26a to 26f and the signal lines 80a to 80e from the tubular portion 31 of FIG.
  • leader wires coil leader wires
  • the signal lines from the Hall IC 29 are three signal lines 80a to 80c from the three Hall elements, and a common power supply signal line 80d and a ground signal line 80e not shown in the circuit diagram of FIG. 23. There will be a total of five.
  • one signal line 80b is arranged in the central notch 33b, and two signal lines 80a, 80c to 80e are arranged in the remaining notches 33a, 33c.
  • the portion indicated by the dotted line 85 is filled with resin from the inside of the tubular portion 31 to provide the remaining space in which the leader line of the notch portions 33a to 33c is not located. Seal.
  • the upper end opening 31a of the tubular portion 31 is covered with the top cover 35 to close the upper end opening of the cutout portions 33a to 33c. Since the top cover 35 is provided with the insertion portion 36 as shown by the dotted line, the upper ends of the cutout portions 33a to 33c are surely closed.
  • the space where the coil leader lines and signal lines of the cutout portions 33a to 33c are not located is closed by the resin 85.
  • the purpose of the resin 85 is to maintain airtightness, and the need for having thermal conductivity is low. Therefore, a resin having a low thermal conductivity (second resin), which is different from the thermosetting resin 27, may be used.
  • connection processing for the delta connection of the coil leader wires 26a to 26f and the connection to the inverter circuit 73 are performed outside the motor housing 30, the assembleability of the motor 10 is very difficult. Get better. Further, by making the connection inside the main housing 2, the space required for the connection inside the motor housing 30 can be saved. Further, since the main housing 2 is a left-right split type, the coil leader wires 26a to 26f are connected in the housing on one side, and other wiring, the inverter circuit 73, the switch 92, etc. are arranged, and then the other one is arranged.
  • the above method of arranging the coil leader wire from the motor housing 30 does not presuppose that it is a direct drive type power tool as in this embodiment.
  • the lead wire of the coil and the power supply to the motor and the peripheral circuit of the motor are supplied to the outside of the sealed motor housing 30.
  • a wire or a signal wire may be extended and wired in the main housing 2. With such a configuration, the same effect that the accommodation space inside the motor housing can be reduced can be obtained.
  • a disc grinder has been described as an example of a power tool, but it can be similarly applied not only to a disc grinder but also to a circular saw, a polisher, a cutting machine, etc. using a disk-shaped tip tool.
  • a disc grinder has been described as an example of a power tool, but it can be similarly applied not only to a disc grinder but also to a circular saw, a polisher, a cutting machine, etc. using a disk-shaped tip tool.
  • an example in which the present invention is applied to the circular saw 101 will be described with reference to FIG.
  • FIG. 25 is a front side view of a circular saw 101 (cutting machine) which is a modification of the present invention.
  • the circular saw 101 has a motor housing 130 and a handle housing 102 connected to the top of the motor housing 130. Similar to the disc grinder 1, the motor housing 130 has a tubular portion 131 having a metal tubular integrated structure, and a cover 135 and a cover 140 for closing the openings at both ends thereof.
  • the cover 135 and the cover 140 are each made of metal, and are configured to efficiently transfer heat from the tubular portion 131.
  • a metal saw cover 155 is provided on the right side of the cover 140, and heat from the cover 140 is transferred to the saw cover 155.
  • the motor housing 130 has a closed structure so that active air exchange with the outside is not performed.
  • a motor 10 (brushless motor) having a rotor 11 and a stator 20 is housed inside the motor housing 130, and the rotor 11 is provided with a rotating shaft 115 that rotates integrally.
  • the gap between the stator coil 20 and the motor housing 130 is filled with a thermosetting resin 27 having high heat dissipation, and the entire coil 25 is covered with the thermosetting resin 27.
  • the cover 135 and the cover 140 are made of metal so as to efficiently absorb the heat of the tubular portion 131 that has absorbed the heat of the motor 10.
  • a saw blade 150 is attached to the tip of the rotating shaft 115, and the saw blade 150 is sandwiched between a washer 152 and a flange 154 and fixed to the rotating shaft 115.
  • the cover 140 extends upward so as to cover the left side surface of the saw blade 150.
  • the saw blade 150 has a circular shape, and the cover 140 covers the entire left side surface of the portion located above the rotation shaft 115 of the saw blade 150.
  • the cover 140 is provided with a saw cover 155 that partially covers the upper and right side surfaces of the saw blade 150.
  • the saw cover 155 is made of metal and can efficiently absorb the heat of the cover 140.
  • a sensor substrate 128 capable of detecting the rotational position of the rotor 11 is provided inside the motor housing 130.
  • a base 139 is provided below the motor housing 130, and the circular saw 101 can cut the processed material by sliding the lower surface of the base 139 on the surface of the processed material such as wood.
  • the circular saw 101 also uses the same motor 10 as the disc grinding machine 1, but has a direct drive system in which the motor housing 130 has a sealed structure, and has the same effect as the disc grinding machine 1.
  • the circular saw 101 does not have a fan, but since the saw blade 150 has a relatively larger diameter than the grindstone 60, an air flow is generated by the saw blade 150 rotating at high speed, and the air flow is generated.
  • the motor 10 can be efficiently cooled even indirectly, and the need for providing a fan is reduced.
  • the size of the entire product, especially the left-right direction can be made compact because there is no fan, but if the cooling of the motor 10 is prioritized, a fan similar to the disc grinder 1 may be provided.
  • FIG. 26 is a vertical cross-sectional view of the disc grinder 301 according to the third embodiment of the present invention, and only the rotor 11 is shown in a side view.
  • the basic configuration is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 1, the shape of the fan 350 is different, and the air flow generated by the fan 350 when rotating in the same rotation direction as that of the first embodiment shown in FIG. Is the opposite direction.
  • the air flow is in the direction indicated by the thick black arrow in FIG.
  • the fan 350 is for blowing air, is arranged inside the wheel guard mounting portion 46 which is the extending portion 30b of the motor housing 30, and is screwed into the spindle 17 formed integrally with the rotating shaft 15 of the motor 10.
  • a male screw portion 17a is formed on the outer peripheral surface of the spindle 17, and a female screw portion 351b is formed on the inner peripheral surface of the fan 350.
  • the shape of the female screw portion 351b of the fan 350 and the shape of the upper labyrinth portion 357 are compatible with those of the first embodiment shown in FIG. That is, instead of the fan 50 of the first embodiment, a fan 350 having a shape different from that of the fan 50 can be mounted.
  • the fan 350 is a mixed flow fan, and the blowing direction is the axial direction (downward) and the radial direction outward.
  • the shape of the lower side of the fan 350 is the same as the shape shown in FIG. 6 (A), and the two-sided width portion (not shown) is chamfered in parallel so that the wheel washer 62 does not run idle with respect to the fan 350. ) Is formed.
  • the metal motor housing 30 is the same as that of the first embodiment, in which the motor housing portion 30a formed of metal for accommodating the motor 10 so as to be isolated from the outside air and the lower side of the motor housing portion 30a. It has an extension portion 30b that extends downward in the axis B1 direction of the rotation shaft 15.
  • the motor housing 30 has a tubular portion (cylindrical portion) 31 having both ends open, a bottom cover (lid portion) 40 attached to the lower end opening of the tubular portion 31, and a top cover attached to the upper end opening of the tubular portion 31. It has a (lid portion) 35, accommodates the motor 10 inside, and closes the opening of the tubular portion 31.
  • the lower extending portion 30b of the motor housing 30 has a cylindrical shape, and its center line extends coaxially with the rotation axis B1 and is integrally formed with the bottom cover 40 that closes the lower opening of the tubular portion 31. ..
  • the extending portion 30b forms a foil guard mounting portion 46 for mounting the wheel guard 65, but in the third embodiment, the fan 350 is mounted using the inner peripheral side space of the foil guard mounting portion 46. It was.
  • Air holes 47a to 47d (47c in the figure) are provided near the connection between the wheel guard mounting portion 46 and the motor housing 30 to allow exhaust air to penetrate from the outside to the inside in the radial direction in order to attract the exhaust air from the outside or the space inside the main housing 302. , 47d is invisible) is formed.
  • the lower portion of the inner wall of the foil guard mounting portion 46 is spread out like a trumpet. That is, the inner diameter of the foil guard mounting portion 46 increases as it goes downward. This is because the fan 350, which is a mixed flow fan, has an oblique air blowing direction, so that it does not interfere with the air flow, and the rigidity of the wheel guard mounting portion 46 is ensured.
  • the space near the lead-in position of the wiring is in the closed state, is the space between the mounting portion 302a of the main housing 302 and the motor housing 30, and the upper end in the axis B1 direction is in the closed state, and is in the axis B1 direction. It is configured so that air is not released into the atmosphere from above.
  • a space through which air can pass is formed inside the mounting portion 302a of the main housing 302 and the motor housing 30 by keeping them in close contact with each other except for the joint portion forming the closed structure. That is, the air passing through the inside of the main housing 302 can take heat from the motor housing 30 by hitting the outer surface of the motor housing 30.
  • the shape of the motor housing 30 is almost the same as the shape shown in FIGS. 1 and 2, but the shape of the mounting portion 302a is partially different, and a closing wall 306 is formed at the lower end in the axis B1 direction, and the motor housing 30 is formed.
  • the gap portion formed by the 30 and the mounting portion 302a that is, the lower side of the connecting passage 304 in the axis B1 direction is closed, and the exchange of air with the outside air is blocked from the gap portion. Therefore, all the air sucked from the air hole 47b portion is sucked from the internal space of the main housing 302. Since the air window 88 is formed in the enlarged diameter portion of the main housing 302 as shown in FIG.
  • the air window 88 serves as an inlet for the cooling air, and the cooling air that reaches the connecting passage 304 through the handle portion is the axis. It flows from top to bottom when viewed in the B1 direction, and reaches the fan 350 through the air hole 47b.
  • the elements constituting the control unit 70 such as the inverter circuit 73 can be cooled. That is, the motor 10 can be indirectly cooled while cooling the control unit 70.
  • the air that has passed through the grip portion of the main housing 302 and reached the mounting portion 302a reaches the air hole 47b at the shortest distance along the axis B1 direction, but is parallel to the outer peripheral side of the motor housing 30 in the axis B1 direction.
  • the air flow direction can be adjusted.
  • the air discharged from the fan 350 is sucked from above in the axis B1 direction and discharged downward and outward in the radial direction as shown by the thick arrow in the figure.
  • This discharge direction is from the inside to the outside in the radial direction of the grindstone 60 and is the same direction as the wind flow generated by the rotation of the grindstone 60, so that the air flow becomes smoother and the cooling performance by the fan can be further improved. it can.
  • the air hole 47c formed on the right side surface of the extending portion 30b and the air hole 47d formed on the left side surface are also formed so as to communicate with the connecting passage 304 with the outside air. It is configured so that the air cannot be exchanged. In this way, the air inside the main housing 302 can be effectively sucked by using the three air holes 47b to 47d.
  • An air hole 47a for sucking outside air from the front is formed on the front side of the bottom cover 40, and the outside air existing on the front side of the motor housing 30 flows from the air hole 47a along the bottom surface of the bottom cover 40 along the axis B1. It is sucked up close. This suction effectively cools the front side of the bottom surface of the bottom cover 40.
  • the size of the air holes 47a may be made sufficiently smaller than the other three air holes 47b to 47d, and the ratio of the air flowing into the fan 350 may be adjusted.
  • FIG. 27 is a perspective view of the fan 350 of FIG. 25 alone.
  • the fan 350 is formed with a plurality of blade portions (fins) 354 extending radially outward from the inner cylinder portion 351 at the center.
  • the fins 354 are curved plate-like portions, each of which is formed independently.
  • a V-shaped recess 355 is formed at the tip of the fin 354, and this recess 355 is formed so as to follow the shape of the inner wall of the wheel guard mounting portion 46.
  • the shape of the inner wall of the wheel guard mounting portion 46 is adapted to the ventilation of the oblique fan, and the diameter of the portion of the fin 354 that does not easily interfere with the wheel guard mounting portion 46 can be increased by the recess 355, so that the air volume can be increased. Can be done.
  • a female screw portion 351b is formed inside the inner cylinder portion 351 (the female screw is not shown in the figure).
  • the fan 350 may be formed of an integral metal product, but may be made of a synthetic resin.
  • the lower end surface of the inner cylinder portion 351 becomes an annular mounting surface 351a, and the foil washer 62 (see FIG. 26) is attached so as to abut against the annular mounting surface 351a.
  • the outer peripheral side shape of the mounting surface 351a is formed with parallel chamfered width across flats so that the wheel washer 62 does not run idle with respect to the fan 50, but the illustration is omitted here.
  • FIG. 28 is a vertical cross-sectional view of the disc grinder 401 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 28 is a vertical cross-sectional view of the disc grinder 401 according to this embodiment.
  • the point that the mounting portion 21 of the main housing 402 is located on the rear side surface of the tubular portion of the motor housing 30 is the same as in the first and third embodiments, but in this embodiment, the fan 450
  • the mounting position is different, and the rotating shaft 415 is mounted not on the spindle 417 side but on the opposite side (upper side and outside of the motor housing 430).
  • the main housing 402 that holds the motor housing 430 is made of synthetic resin, and the left and right portions are fixed by five screws (not shown).
  • a fan accommodating portion 422 is formed on the upper end side of the mounting portion 21 of the motor housing 430.
  • the circumference of the fan 450 is covered by forming the fan accommodating portion 422.
  • the fan accommodating portion 422 has an outer diameter substantially the same as that of the motor housing 30, and is a fan having a suction chamber 422a having a plurality of intake ports 424 and a space below the suction chamber where the fan 450 rotates. Two chambers of the rotary chamber 422b are formed. The suction chamber 422a and the fan rotation chamber 422b are separated by a partition wall 437, and a through hole 437a through which air sucked by the fan 450 flows is formed in the center of the partition wall 437.
  • the partition wall 437 functions as a fan guide that guides the wind to be collected in the central portion of the fan 450.
  • the fan 450 is a centrifugal fan, and the partition wall 437 efficiently blows air toward the outside in the radial direction.
  • Three intake ports 424 for sucking outside air are formed on the side surface of the fan accommodating portion 422.
  • three intake ports 424 are formed on the right side surface of the fan accommodating portion 422. The outside air sucked from the six intake ports 424 by the fan 450 is exhausted to the outside through the exhaust port 425 (see FIG. 29 described later) and the wind window 488 through the internal space of the main housing 402.
  • a diameter-expanded portion 402c is formed on the side (anti-motor side) away from the connection point with the motor housing 430.
  • the battery pack 200 is attached to the enlarged diameter portion 402c.
  • the mounting direction of the battery pack 200 is opposite when viewed in the vertical direction, and the position of the battery pack support member 402d is on the lower side, but the mounting direction and expansion of the battery pack 200
  • the shape of the diameter portion 402c can be arbitrarily configured.
  • the diameter-expanded portion 402c of the main housing 402 is formed so as to extend radially outward from the central axis A1 as compared with the grip portion 402b, and a controller (control unit) 470 is housed inside the diameter-expanded portion 402c.
  • the controller 470 has a control circuit board mounted in a storage case.
  • the storage case has a tray shape with an opening surface facing forward, and a control circuit board is housed inside the storage case.
  • the control circuit board contains an inverter circuit for driving a brushless DC motor 10 and a microcomputer. It is equipped with a calculation unit and the like.
  • the inverter circuit is composed of 6 FETs (Field Effect Transistors) that cannot be seen in the figure.
  • the stator portion of the motor 10 is entirely covered with the thermosetting resin 427. Therefore, the rotor core 12 rotates together with the rotating shaft 415 at the inner portion of the thermosetting resin 427 solidified into a cylindrical shape.
  • the fan 450 rotates, so that the outside air flows into the suction chamber 422a like F1 through the intake port 424, and flows into the fan rotating chamber 422b side where the fan 450 is arranged through the through hole 437a.
  • F1 indicates the flow of air flowing from the intake port 424 to the fan 450.
  • Cooling air is discharged from the fan rotating chamber 422b toward the outside (rear) in the radial direction by a fan like F2, and the cooling air guided (rectified) to the downward flow reaches the inside of the connecting passage 404. It flows in the direction of the axis B1 like F3.
  • F2 is a flow of air flowing from the fan 450 toward the gap portion between the motor housing 430 and the mounting portion 421, which is the connecting passage 404, through the connecting portion (fan rotation chamber outlet 422c), and F3 is in the connecting passage 404. This is the flow of air in the direction of the axis B1.
  • a part of the cooling air flowing toward F3 flows into the inside of the grip portion 402b as shown by the arrow F4, flows around the controller 470 as shown by F5, and is discharged to the outside from the wind window 488.
  • F4 is the flow of air flowing from the connecting passage 404 to the grip portion 402b
  • F5 is the flow of air from the grip portion 402b to the air window 488 (see FIG. 28) by cooling the electronic circuit of the controller 470.
  • the cooling air generated by the fan 450 flows around the controller 470 in this way to effectively cool the heat-generating electronic elements mounted on the controller 470, such as a one-chip microcomputer and a semiconductor switching element. Can be done.
  • FIG. 29 is a cross-sectional perspective view of the outer portion of the motor housing 430 of the disc grinder 401 of this embodiment, and shows the shape in the vicinity of the fan 450.
  • the air sucked into the suction chamber 422a through the plurality of intake ports 424 (see FIG. 2) is sucked into the fan rotation chamber 422b where the fan 450 is located from the through hole 437a. Since the fan 450 is fixed to the rotation shaft 415 of the motor 10, the fan 450 rotates at the same rotation speed as the motor 10 rotates.
  • the air discharged from the fan rotation chamber 422b is the fan rotation chamber outlet 422c like F2.
  • the connecting passage 404 Flows toward the connecting passage 404, and the connecting passage 404 flows downward in the direction of the axis B1 of the motor 10 as shown by F3.
  • the lower end of the connecting passage 404 is closed except for the exhaust port 425, and most of the air flowing into the connecting passage 404 flows in the circumferential direction of the axis B1 like F6 and is discharged to the outside from the exhaust port 425. Will be done.
  • the exhaust port 425 is for effectively removing heat from the outer surface of the motor housing 430 by discharging air along the outer peripheral surface of the metal motor housing 430.
  • the exhaust port 425 is an opening (gap) formed between the mounting portion 402a and the outer surface of the motor housing 430, and has a shape in which elongated gaps are lined up in the direction parallel to the axis B1 (vertical direction), and the stator core is oriented in the axis B1 direction. By making it equal to or longer than 21, the discharged air flows in layers along the surface of the motor housing 430 in the circumferential direction of the axis B1.
  • F6 is an air flow from the gap (communication passage 404) toward the exhaust port 425.
  • the air discharged to the outside from the exhaust port 425 flows in the circumferential direction (the same direction as or opposite to the rotation direction of the rotor) along the outer surface (cylindrical surface) of the motor case of the motor housing 430 as shown in F7.
  • F7 is a flow of air blown out from the exhaust port 425 in the direction along the side surface of the motor housing 430.
  • the rest of the air that has flowed into the connecting passage 404 flows into the grip portion 402b from the through hole 406 like F4.
  • the motor housing 430 itself is effectively cooled by discharging the cooling air in the circumferential direction like F7 along the cylindrical surface of the motor housing 430. Further, the exhaust port 425 is overlapped with most of the tubular portion 31 in the axis B1 direction to increase the contact area with the exhausted cooling air F7.
  • the disc grinder 501 according to the fifth embodiment is provided with a fan (electric fan 550) at a position different from that of the first, third, and fourth embodiments. Further, the fan is not attached to the rotating shaft of the motor 10 and rotated in synchronization with the motor 10, but is an electric fan 550 driven by another motor.
  • the motor 10 housed inside the motor case 110 is the same as in the first embodiment.
  • the outer surface of the top cover 35 is flat except for the screw hole portion, and a step portion 35b is formed on the outer peripheral portion facing the tubular portion 31, and the step portion 35b is located inside the tubular portion 31. The upper opening of the tubular portion 31 is closed.
  • An electric fan 550 is provided inside the enlarged diameter portion 502c and on the front side of the controller 470.
  • the electric fan 550 is a unitized ventilation means, in which a small motor (not shown) is provided inside a frame made of synthetic resin, and is driven by a drive source (electric power in this case) different from the motor 10. ..
  • a fan is provided on the rotating shaft of a small motor (not shown).
  • a commercially available unit fan can be used, which operates at the same voltage as the operating voltage (for example, 5V) of the controller 470 or a voltage of about 12V, and uses the air window 588 as an intake port of F11. Aspirate air in the direction.
  • the electronic element contained in the controller 470 is cooled by the air flow of F11.
  • the cooling air discharged from the electric fan 550 flows in the grip portion 502b like F12 and reaches the connecting passage 504 like F13.
  • the connecting passage 504 is continuous in the axis B1 direction, it is preferable to form a plurality of guide ribs 407 extending in the circumferential direction as in the fourth embodiment shown in FIG. 29.
  • the guide rib 407 guides the cooling air into a flow along the circumferential direction of the rotor core 12 (see FIG. 1).
  • the cooling air F13 that has reached the passage 504 flows in the same manner as F6 shown in FIG. 29 and is discharged to the outside from the exhaust port 425. Flows along.
  • the control unit 470 includes a drive circuit for driving the electric fan 550, and the electric fan 550 is controlled by a microcomputer included in the control unit 470.
  • the electric fan 550 may be configured to operate at a constant rotation speed while driving the motor 10 by interlocking with the on or off of a trigger switch (not shown), or to be highly controlled. It may be configured. Since the cooling air is generated by using the electric fan 550 driven by a drive source different from that of the motor 10 in this way, a sufficient cooling effect can be obtained.
  • Inverter circuit 74 ... Cooling fin, 75 ... Calculation unit, 76 ... Control signal output circuit, 77 ... Constant voltage power supply circuit, 78 ... Shunt resistance, 79 ... Speed adjustment dial, 80a-80e ... Signal line, 81a-81c ... Connection point, 82a -82c ... heat shrinkable tube, 83a ... U-phase output line, 83b ... V-phase output line, 83c ... W-phase output line, 85 ... resin, 86 ... rail mechanism, 87 ... connection terminal, 88 ... wind window, 89 ... filter, 91 ... switch mechanism, 92 ... switch, 93 ... plunger, 94 ... swing shaft, 95 ...
  • Saw cover 160 ... Mold (jig), 161 ... Large diameter part, 161a ... (Large diameter part) upper surface, 162 ... Medium diameter part, 162a ... (Medium diameter part) upper surface, 163 ... Small diameter part, 200 ... Battery pack , 201 ... upper case, 202 ... lower case, 203 ... latch button, 230 ... permanent magnet, 301 ... disc bearing, 302 ... main housing, 302a ... mounting part, 304 ... connecting passage, 306 ... closed wall, 350 ... fan , 351 ... Inner cylinder part, 351a ... Mounting surface, 351b ... Female thread part, 354 ... Fins, 357 ... Labyrinth part, 357 ...

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Abstract

モータを金属製の密閉ケース内に収容したダイレクトドライブ方式の動力工具の冷却性能を向上させる。ブラシレスDCモータを収容する金属製の筒状のモータハウジング30と、モータハウジング30から下側に回転軸(17)が延在し、回転軸(17)に取り付けられる砥石60を有するグラインダにおいて、モータ10を、筒状部31とトップカバー35とボトムカバー40による密閉構造とする。モータハウジング30にはホイルガード65を取り付けるための延出部30bが形成され、延出部30bの内側において回転軸(17)にファン50を取りつけた。ファン50の回転によってモータハウジング30の下面に沿って空気が流れ、モータハウジング30を介してモータ10も冷却される。

Description

動力工具
本発明は動力工具に関するものである。
動力工具が二次電池を用いた電池パックにて駆動されるようになり、コードレス化が進んでいる。電池パックは動力工具本体に着脱可能に構成され、放電によって電圧が低下したら電池パックを取り外して外部充電装置を用いて充電される。例えば、特許文献1ではスピンドルを支持するギヤケースの後方にモータハウジングを設け、収容されるモータの周囲に操作スイッチを配置した動力工具が開示されている。この動力工具において、作業者はモータの周囲を把持しながら作業を行う。
図31は従来のディスクグラインダ601を示す上面図である。ディスクグラインダ601は、駆動源であるモータ610を収容して成るモータハウジング602を有する。モータハウジング602の後方は、中心軸線C1に対して径方向に広がる拡径部602cとなり、電池パック200が装着される。また、拡径部602cにはモータ610を駆動するための制御部650が設けられる。モータ610と制御部650の間にはトリガレバー635を有するスイッチ機構が設けられる。スイッチ機構は、モータ610のON又はOFFを切り替えるもので、スイッチ632と、スイッチ632を操作する揺動式のトリガレバー635を含んで構成される。トリガレバー635にはオフロックレバー636が設けられる。
モータハウジング602の前方にはギヤケース603が設けられる。ギヤケース603は、モータ610の回転軸による動力伝達方向を約90度変換する駆動伝達手段を収容する。ギヤケース603にはスピンドル616が回転可能に軸支され、スピンドル616の上端と、モータ610の回転軸は2つの傘歯車606、607によって接続される。スピンドル616の下端には、ホイルワッシャ646とホイルナット647によって砥石60が固定される。砥石60の後方側の周囲は、金属製のホイルガード645によって覆われる。モータ610とギヤケース603の間には冷却用のファン625が設けられる。モータハウジング602の拡径部602cの側面には、図示しない外気の吸入口が設けられ、モータ610の回転によって吸入口から空気がモータハウジング602の内部に吸引され、モータハウジング602の後方側から前方側に流れ、モータ610の周囲と内部を通って、ファン625付近からギヤケース603側に流れ、ギヤケース603に設けられた排気口から大気中に排出される。
特開2018-140447号公報
図31に示すような従来のディスクグラインダ1では、吸気口と排気口をハウジングに設け、冷却風を生じさせることでモータを冷却している。一方で、外気には塵埃が含まれている可能性があり、特にグラインダなどの金属加工を行う工具の場合、作業によって多くの金属粉が発生する。こういった塵埃がハウジング内部に侵入した場合、モータ等の電子部品に悪影響を与える恐れがある。これに対し、モータを外気から隔離するような構成であれば、粉塵による悪影響を抑制可能となるが、ファンによる冷却が行えなくなるためモータの冷却面での問題が生じる。
本発明は上記背景に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、空気中の塵埃がモータへ悪影響を与える恐れを低減しつつ、ファンによるモータの冷却を行うようにした動力工具を提供することにある。本発明の他の目的は、モータを金属製の密閉ケース内に収容することにより、防塵性を高めた動力工具を提供することにある。本発明のさらに他の目的は、モータハウジングの密閉空間の外側であって、モータハウジングの大型化を回避できる位置に冷却用のファンを設け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特徴を説明すれば次のとおりである。本発明の一つの特徴によれば、ロータを有するモータと、ロータと一体回転する回転軸と、モータをオンオフするためのスイッチと、モータとスイッチを保持するハウジングと、回転軸と一体回転するファンと、を有する動力工具であって、ハウジングは、スイッチを収容するメインハウジングと、モータを収容してモータの熱が伝達されるモータハウジングを含んで構成される。モータハウジングは、外気から隔離されるようにモータを収容するモータ収容部と、モータ収容部の外側であって回転軸の軸方向に延出する延出部を有し、ファンは、回転軸に固定される基台部(筒状の部分)と、基台部から径方向に延在する羽根部(フィン状部分)を有するとともに、羽根部の少なくとも一部が延出部の内側に設けられる。この配置によって、ファンがモータ収容部の外部に配置されることになる。ファンによって生じる冷却風は、モータ収容部の外面の一部を冷却する。モータハウジングは金属製であって、少なくとも一端が開口した筒部と、筒部の一端に取り付けられる第一の蓋部(トップカバー)と、を有し、モータのステータコアと接する内周面を有する。このようにモータハウジングは、筒部の開口を蓋部によって閉塞することで、モータ収容部が形成される。
本発明の他の特徴によれば、モータハウジングの下側に位置する第二の蓋部(ボトムカバー)は、回転軸が貫通する貫通孔と、貫通孔の内側部分において軸受部材を保持する軸受保持部を有し、貫通孔は、回転軸と回転軸を軸支する軸受部材によって閉塞される。また、メインハウジングは、モータハウジングに接続されるハンドル部を有し、ハンドル部にはスイッチが収容され、モータとスイッチは配線によって接続される。これら配線はモータハウジングの側面に設けられた配線穴を通り、配線穴は配線によって、又は、配線と樹脂によって閉塞される。さらに、延出部は筒状であり、回転軸線方向の一端が開口した開口部を有し、筒状部分の側面には通気口が設けられる。ファンの回転によって、開口部と通気口との間に冷却風の流れが形成される。
本発明のさらに他の特徴によれば、動力工具はモータを制御する制御部を有し、メインハウジングには風窓が設けられ、風窓を通る冷却風は、モータ収容部の外面の一部と制御部の両方を冷却する。また、回転軸には円形の先端工具が装着され、先端工具は部分的に保護カバーによって覆われ、延出部は保護カバーを支持するように構成される。ファンは金属製とし、羽根部の反モータハウジング側を少なくとも部分的に覆う円環状の板部を有するように構成する。さらにファンには、モータハウジングとの近接部にラビリンス部を有するようにした。
本発明のさらに他の特徴によれば、ファンは、径方向外方に向かって送風する遠心ファンであるともに、軸方向から径方向外方に向かって傾斜して、軸方向に流れる冷却風をガイドする傾斜部を有する。また、延出部は一端が開口した開口部を有する筒状を成し、延出部の側面には通気口が設けられ、ファンの回転によって、開口部と通気口との間に冷却風の流れが形成され、モータハウジングには、延出部の側面と交差する方向に延びるハンドル部が設けられ、延出部の側面と交差する方向において、ハンドル部と通気口との間には、遮蔽壁が設けられるように構成した。
本発明のさらに他の特徴によれば、ステータ、ロータ及び回転軸を有するモータと、を収容する金属製の筒状のモータハウジングと、モータハウジングの筒状の開口部の閉鎖面から回転軸を外部に延在させるように貫通させる貫通孔と、延出部の内側において回転軸にファンが設けられ、回転軸には円形の先端工具が装着され、先端工具は部分的に保護カバーによって覆われ、モータハウジングは保護カバーを固定するための支持部を有し、ファンは、回転軸に固定される基台部と、基台部から径方向に延在する羽根部とを有し、支持部の内部に羽根部の少なくとも一部が位置し、ファンによってモータハウジングの外面が冷却される動力工具とした。貫通孔の周囲であって回転軸の軸線方向に延出する筒状の延出部を設け、延出部の内側において回転軸にファンが設けられ、延出部は保護カバーを固定するための支持部を有する。また、延出部は円筒形であって、金属製のモータハウジングの閉鎖面と一体に形成され、円筒形のモータハウジングの接続部付近に、排出風を排気するために径方向内側から外側に貫通させた複数の貫通穴を形成した。
本発明のさらに他の特徴によれば、動力工具のメインハウジングには、モータを制御する制御部が収容され、ファンによって生じる冷却風は、モータ収容部の外面の一部と制御部を冷却するようにした。
本発明によれば、モータハウジングを密閉構造の金属製とし、モータを外気から隔離したので、外気に含まれる塵埃がモータの回転動作に与える影響を低減することができる。また、モータの熱が伝達されるモータハウジングの外面をファンによって冷却するので、モータから発せられる熱を効果的に放射できる。さらに、モータ収容部外部に配置するファンの羽根部を、ホイルガードを固定するためのモータハウジングの延出部の内側に配置することで、ファンの存在を外部から視認させにくくすることができる。さらに、ファンが延出部で覆われるため、異物がファンに接触してファンが破損・変形してしまう虞を大幅に抑制できる。
本発明の実施例に係るディスクグラインダ1の縦断面図である。 本発明の実施例に係るディスクグラインダ1の左側面図である。 本発明の実施例に係るディスクグラインダ1の上面図である。 図1のスピンドル17付近の部分拡大図である。 図4のスピンドル17付近の展開図である。 図5のファン50単体の斜視図であり、(A)は下側から見た斜視図であり、(B)、(C)は上側からみた斜視図である。 図5のファン50単体の図であり、(A)は底面図であり、(B)は上面図である。 図1のA-A部の断面図である。 図1のB-B部の断面図である。 図1のディスクグラインダ1の縦断面図のうち、ロータ11を側面図にて示した図である。 図1のステータ20のモータハウジング30への固定方法を説明する図である(その1)。 図1のステータ20のモータハウジング30への固定方法を説明する図である(その2)。 図10と同じ図であり、熱の伝達経路を説明するための図である。 図1のホイルガード65単体の斜視図である。 本実施例の変形例であって、図10のC-C部に相当する断面図である。 図1の回転軸15及び永久磁石13の組み立て方法を説明するための図である。 図16とは別の永久磁石13Aを示す図である。 図17のD-D部、E-E部、F-F部の断面図と、それらの磁束の方向を示した図である。 従来例の永久磁石230の磁束の方向を示した断面図である。 図1のコイル25と引出線26b、26e付近の部分拡大図である。 図20の筒状部31単体の上面図である。 図21の筒状部31単体にステータ20を取り付けた状態の上面図である。 本実施例のディスクグラインダ1の回路図である。 図21の筒状部31からコイル引出線26a~26fと信号線80a~80eの引き出し状況を示すモータハウジング30の側面図である。 本発明の第2の実施例に係る丸鋸101(切断機)の前方側面図である。 本発明の第3の実施例に係るディスクグラインダ301の部分縦断面図である。 図26のファン350単体の斜視図である。 本発明の第4の実施例に係るディスクグラインダ401の縦断面図である。 本発明の第4の実施例に係るディスクグラインダ401のモータハウジング30の外側部分の断面斜視図であり、ファン450付近の形状を示す。 本発明の第5の実施例に係るディスクグラインダ501の縦断面図である。 従来技術に係るディスクグラインダ601の縦断面図である。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。以下の図において、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31のディスクグラインダ601と同じく作業時の方向を基準にし、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。本実施例においては、動力工具の一例として電池パックを電源としてモータを駆動し、円盤状の砥石を回転させるディスクグラインダ1を用いて説明する。
図1は、本発明の実施例に係るディスクグラインダ1の縦断面図である。ディスクグラインダ1は、電池パック200の電力を利用してモータ10によって円盤状の砥石60を回転させる動力工具である。本実施例のディスクグラインダ1は、モータ10の配置に特徴があり、砥石60が固定されるスピンドル17に対して同軸上にモータ10を配置し、モータ10の回転軸15にて直接スピンドル17を駆動するダイレクトドライブ方式を採用した。つまり、スピンドル17とモータ10の回転軸15との間には、歯車を用いた減速機構は設けられない。モータ10は、金属製のモータハウジング30の内部に収容される。モータハウジング30には、回転軸線B1に対して直交方向、後方側にかけて、メインハウジング(リヤハウジング)2が固定される。メインハウジング2の中央付近には作業者が片手で把持する把持部(ハンドル部)2bが形成される。メインハウジング2の後方側にはレール機構86を有する拡径部2cが形成され、レール機構86を用いて電池パック200が着脱可能に設けられる。ディスクグラインダ1の使用時の多くは、モータ10の回転軸線B1が図1に示す状態では鉛直方向になり、メインハウジング2の中心軸線A1が水平方向になる(図1の紙面の向きと、上下方向が一致していないので注意されたい)。尚、本実施例の動力工具(ディスクグラインダ1を含む)において電源は任意であり、電池パック200の代わりにAC電源を用いるようにしても良い。AC電源を用いる場合は、電池パック200の取り付けられる位置に電源コードを接続すると共に、入力された交流電源を整流する整流回路を設けて、整流回路の出力を後述するインバータ回路に供給すれば良い。
モータハウジング30に収容されるモータ10はブラシレスDCモータである。ここでは回転軸15にロータ11が設けられ、外周側にステータ20が設けられる形式である。ロータコア12の外側に円筒状の永久磁石13を有するロータ11を用い、外周側にステータコア21に巻回されるコイル25を配置したステータ20を有する。つまり、モータ10はインナーロータ型のブラシレスDCモータである。ステータコア21は、積層鉄心によって構成され、円筒形のモータハウジング30の内側に固定される。モータハウジング30は密閉式であって、金属製のモータハウジング30を外気で冷却する空冷式とする。ここで、密閉式とは、外部と隔離され、外部との空気交換が完全に、又は、ほぼ行われないようにした構造をいい、ここではモータハウジング30の側面の開口が、モータ10からの必要な配線を通す最小限の通路(配線穴)のみであり、モータハウジング30の内部には冷却用のファンが設けられない構成である。
モータ10の冷却は、モータハウジング30を冷却風で冷却することによって間接的に行う。モータハウジング30は、例えばモータハウジング30の外面に、法線方向に延在する冷却用のフィンを形成することで放熱性を向上させ、外気との接触だけで冷却することも可能である。しかしながら、本実施例ではフィンを設ける代わりに、軸線B1方向に見てモータハウジング30のモータ収容部と砥石60の間に冷却用のファン50を設けた。つまり、密閉空間を構成するモータ収容部の外側部分にファン50を配置した。ファン50は、回転軸線B1方向に見てモータハウジング30と先端工具たる砥石60の間に配置されるもので、本実施例ではファン50の羽根部(図6、図7で後述)の一部がモータハウジング30の下側に延在する延出部の内側に設けられる。ファン50は回転軸15と一体に形成されたスピンドル17に固定されることによって、モータ10の回転と同期して回転する。ファン50は、遠心ファンであり、回転することで径方向外側に向かって送風するものである。
メインハウジング2の把持部2bには、パドル式のスイッチ機構91が設けられる。スイッチ機構91は、スイッチ92と、スイッチ92のプランジャ93(後述の図2参照)を押圧するパドルレバー95を含んで構成される。パドルレバー95は揺動軸94を中心にしてわずかな回動角だけ動作し、スイッチ92をオン又はオフするための操作部である。図1の状態は作業時に作業者がパドルレバー95を引いていない未操作状態(モータ10の回転が停止状態)である。ここで特徴的なことは、パドルレバー95を操作した状態において、パドルレバー95の先端部95aがモータハウジング30に近接した位置まで前方に延びていることである。この際、パドルレバー95の先端部95aとホイルガード65の上面との距離が十分確保されているので、作業者は、モータハウジング30に十分近い部分を把持することができる。また、把持部2bのモータハウジング30に十分近い部分把持しても、作業者の指が入るスペースが、回転軸線B1方向に見て把持部2bとホイルガード65の間に十分確保される点である。
メインハウジング2の拡径部2cは、把持部2bに比べて中心軸線A1から径方向外側に広がるように形成され、拡径部2cの内部には制御部70が収容される。制御部70は、制御回路基板72を収納ケース71内に搭載したものである。収納ケース71は、開口面が前方を向いたトレイ状であって、その内部に制御回路基板72が収容され、制御回路基板72には、ブラシレスDCモータ10を駆動するためのインバータ回路や、マイコンを有する演算部等が搭載される。インバータ回路は例えば、図では見えない6個のFET(Field Effect Transistor)により構成され、FETは放熱のための冷却フィン74が設けられる。冷却フィン74は所定の肉厚や十分な大きさを有するアルミニウム合金製であり、冷却フィン74はその面方向が中心軸線A1に沿うように配置される。
収納ケース71の後方側であって電池パック200に面する部分には、電池パック200との接続用のレール機構86が設けられ、レール機構86の内側には複数の接続端子87が設けられる。本実施例ではレール機構86が電池パック200の着脱部となるが、その構造は2本の平行する溝部とラッチ機構で構成される。しかしながら、電池パック着脱部の構造は任意であり、レールやレール溝を用いない形状であっても良い。接続端子87の対向する位置には電池パック200側の接続端子(図示せず)が位置する。電池パック200は、電動工具等で広く用いられているものであり、合成樹脂製の上側ケース201と下側ケース202の内部に、複数の2次電池セルを収容したもので、ここではリチウムイオン電池セルを用いている。上側ケース201には図示しないレール機構と図示しない接続端子が設けられる。電池パック200は、下から上方向に相対移動させることによってメインハウジング2に装着される。電池パック200を取り外すときは、ラッチボタン203を押しながら電池パック200を下方向に移動させる。電池パック200の上側中央のメインハウジング2部分には、電池パックサポート部材2dが後方側に突出するように形成される。
スピンドル17と回転軸15は、回転軸線B1方向に並べて配置される。モータ10は回転軸15がメインハウジング2の把持部2bの中心軸線A1と交差する方向、ここではモータの回転軸線B1が、中心軸線A1と直交するように配置される。モータ10の回転軸15の端部は、ボール式の2つの軸受部材(軸受38、48)によってモータハウジング30に固定される。モータハウジング30は、回転軸線B1に沿って上下に開口面を有する筒状部31と、筒状部31の上側開口を閉塞するトップカバー(上蓋部)35と、筒状部31の下側開口を閉塞するボトムカバー(下蓋部)40によって形成されるもので、密閉式(全閉式)とされる。これらは共に非磁性体の金属、例えばアルミニウム合金によって形成される。上側の軸受38はトップカバー35にて保持され、下側の軸受48はボトムカバー40によって保持される。このように軸受38、48が金属製のモータハウジング30によって保持されるので、強度面だけでなく放熱性の面からも有利である。
コイル25はステータコア21に所定の巻き方で巻かれると共に、ステータコア21の上側及び下側から突出する部分を含めたステータ20の全体を熱硬化性樹脂27にてモールドされる。つまり、ステータ20は樹脂にて浸潤させた後に、硬化された構成である。熱硬化性樹脂27によってコイル25が振動等で動かないように強固に保持されると共に、その外周側にて筒状部31の内壁面に密着させたので、ステータコア21を筒状部31に安定して保持させることができる。また、熱硬化性樹脂27として熱伝導特性の良いものを用いることにより、ステータコア21及びコイル25からの熱を効率的に筒状部31に伝達できるので、モータ10の放熱性を高めることができる。
トップカバー35とコイル25の間には、円環状のセンサ基板28が配置される。センサ基板28は3つのホールIC29(図では1つしか見えない)を搭載するためであって、中央に回転軸15を貫通する穴を有するFPC基板にて構成される。センサ基板28は、回転軸線B1と直交するように配置され、底面側にはホールIC29が永久磁石13の上端面と対向するようにして、回転方向に所定間隔を空けて配置される。センサ基板28の底面側からホールICの出力伝達用の信号線が引き出され、メインハウジング2側へ配線されるが、詳細は図10等を用いて後述する。
ボトムカバー40は、スピンドル17を軸支する軸受48の固定部材として機能する。また、ボトムカバー40の外面側には円筒状のホイルガード取付部46が形成され、ホイルガード取付部46の外周面を用いてホイルガード65が取り付けられる。ボトムカバー40の中央には貫通孔42が形成され、貫通孔42を貫通してスピンドル17が延出する。スピンドル17にはホイルワッシャ62が設けられ、ホイルワッシャ62とホイルナット64で挟持するようにして砥石60がスピンドル17に固定される。回転軸15からスピンドル17への回転力の伝達は、減速ギヤを介さずに行われるので、モータ10の回転時にギヤの噛合いによる動作音を生ずることがない。特に本実施例では回転軸15とスピンドル17が金属製であって一体に構成されるので、静音化には有利である。また、ギヤの噛合いがないため、動力工具の寿命が長くなる等の複数のメリットが得られる。
砥石60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60の後方側上面、後側面、下面は金属製のホイルガード65にて覆われる。ホイルガード65は、研削された部材や破損した砥粒等の飛散から作業者を保護する保護カバーである。
把持部2bとホイルガード65とは把持部の中心軸線A1方向において部分的にオーバーラップしている。ここでは作業時にパドルレバー95を引く(上方に揺動させる)と、ホイルガード65の上面延長上と把持部2bとの間に、作業者の指の入るスペースが十分確保されるので、作業者は把持部2bの前側の、回転軸線B1近くを把持しながら作業を行うことが可能である。つまり作業者は、従来のディスクグラインダ601(図31参照)よりもスピンドル17の回転軸線B1に近い部分を把持できるので、作業者の把持部分が作業時の砥石60の押し付け箇所(砥石60の先端60a)に近くなり、軽い押し付け力で作業を行うことができる。
メインハウジング2は、4本の図示しないネジによって左右部分が固定され、そのため、右側のメインハウジング2には、ネジボス9e~9hが設けられる。スイッチ92は鉛直方向に延在するプランジャ93を有し、プランジャ93は図示しないバネによって下方向に付勢される。パドルレバー95の上面には押圧部95bが形成され、押圧部95bがプランジャ93の下端部に接する。パドルレバー95は、図示しないストッパによって図中で反時計回りの揺動角が制限される。パドルレバー95の前方端部付近にはオフロックレバー96が設けられる。作業者がスイッチ機構をオンにするには、オフロックレバー96の下端を前方側に揺動させてパドルレバー95の上端位置を後方に移動させる。この結果、作業者が把持部2bとパドルレバー95を一緒に掴んで上方に移動させるとオフロックレバー96の上端が、把持部2bの底面に形成された穴部2eに入るので、パドルレバー95を上方に回動させることができる。オフロックレバー96は、ねじりコイルばね97によって図中の反時計回りに付勢されるため、作業者がパドルレバー95の操作を解除すると、オフロックレバー96の上端が、穴部2eよりも前側に移動することによって、オフロックレバー96の操作なしでパドルレバー95を上側には操作できないようになり、ロック状態が維持される。
本実施例では、砥石60をダイレクトドライブ方式にて駆動し、モータ10と電池パック200の間に把持部2bを設置したので、把持部2bの太さTが細くなり、製品全長Lが従来のディスクグラインダ601(図31参照)の全長Lよりも短くでき、コンパクトなディスクグラインダ1を実現できた。また、把持部2bの太さTをモータ10の直径D(=モータハウジング30のモータ収容部分の内径)よりも小さくすることができた。なお、本実施例において把持部2bの外形は、断面形状が真円状でも良いし、楕円形状や略多角形状であっても良い。
モータ10で大トルクを効率良く発生するためには、ステータコア21の外径Dを大きくしてステータの長さLを小さくする方がモータ体積の低減の観点では有利であるが、コードレスディスクグラインダの場合は、モータ10の直径Dを小さくしてステータ20の積厚Lを長くし、いわゆる縦長のモータ10とした方が有利である。このようにL>D/2の関係にすることにより、モータ10と電池パック200との間の把持部2b(ハンドル部)を従来よりも高い位置に設置することが可能となったので、作業者が回転軸線B1近くを把持することができるようになり作業性が良くなった。さらに本実施例では、砥石60の駆動に減速機構を持たないダイレクトドライブ方式にしたので、モータハウジング30の径を細くすることが可能になり、切断深さを大きくとれるようになった。
モータ10と電池パック200をつなぐ把持部2bの中心軸線A1は、載置面(砥石60を下にしてディスクグラインダ1を床においた場合の床面であり、PL面)から十分高い位置に設置されるので作業性が向上する。具体的には、把持部2bの中心軸線A1は、電池パック200の上下方向中心位置よりも上方に位置するようにした。把持部2bの中心位置が電池パック200の中心位置よりも低いと、上方から把持部2bを掴む作業者の腕が電池パック200又は電池パックサポート部材2dと干渉して作業に支障がでる虞があるが、本実施例の構造ではそういった支障が生じにくい。また、把持部2bが高い位置にあると、把持部2bの下方の空間が大きく取れるので、把持しやすくなる上に把持部2bを掴む際に作業者の手指が床や地面等に接触することを抑制できる。また、ホイルガード65の上面延長面において、PL面からコイル25の下側端部(エンド)高さfよりも、把持部2bの下部高さ2f(PL面からの高さ)の方が高くなるので、下方のコイルエンドの周囲が外気によって冷却されやすくできるためモータ冷却性能が向上する。
図2は本実施例に係るディスクグラインダ1の左側面図である。図2の状態ではスイッチ92(図1参照)がオフの状態を示す。メインハウジング2は、中心軸線A1(図1参照)を通る延直面にて左右方向に2分割されるように構成され、複数のネジ5e~5g等によってメインハウジング2の右側パーツと左側パーツが固定される。また、メインハウジング2の取付部2aは、4本のネジ5a~5d(図2では5aと5bは見えない)によってモータハウジング30を固定する。モータハウジング30のうち筒状部31の側面部には、上下方向に所定の距離をおいて2カ所のサイドハンドル取付穴7c、7dが形成される。筒状部31の右側側面の同じ位置にも同様にサイドハンドル取付穴7a、7b(図7では見えない)が形成される。メインハウジング2の取付部2aは、主に2つのネジ5c、5dを保持する部分を形成するものであるが、ここではさらに下方向に延在する冷却風遮蔽壁3を形成した。冷却風遮蔽壁3は、把持部2bの下端付近よりも下方に延出する部分であって、冷却風遮蔽壁3を設けたのは作業時において作業者の指がモータハウジング30の後側面に触れないようにするためである。冷却風遮蔽壁3とモータハウジング30は、ネジ5c、5dで固定される部分を除き、非接触状態で隙間4(図1も参照)が形成されるように構成され、隙間に空気の流れを許容するように構成される。この空気が流れる隙間4の斜め後方側には、縦方向に並ぶ複数のスリット3a(開口)を形成した。図3ではメインハウジング2の左側側面に形成されたスリット3a群しか見えないが、メインハウジング2の右側側面にも同様にスリット群が形成される。スリット3aを通して隙間4側から冷却風遮蔽壁3の後方に空気が排出されるので、モータハウジング30の外周面を流れる外気の流れが良く。また、モータハウジング30の上側のコイルエンド付近(ステータコア21の上端付近)にも空気が流れるので、モータ10の冷却効率が向上する。なお、本実施の形態ではファン50による送風をスリット3aから外部に排出するようにしたが、一部の空気を把持部2bの内部空間を流して風窓88までガイドすることで、ファン50による冷却風が制御部70などを冷却するような構成としてもよい。
メインハウジング2の拡径部2cの両側側面には、内部と外部を連通させるための風窓88が形成される。風窓88は、内部の制御回路基板72(図1参照)の発熱素子を冷却するために形成されるもので、ここでは風窓88を含む外側部分を覆うように、取り外し可能なメッシュ構造のフィルタ89を設置する。フィルタ89は、金属製又は合成樹脂製のメッシュを合成樹脂製の枠部にてモールドした部材であり、メッシュ部分にて空気の連通を可能にする。風窓88を設けることで、メインハウジング2の内部の空気が外気と交換可能となり、内部の構成要素、例えば制御部70などが冷却可能となる。
図3は本実施例に係るディスクグラインダ1の上面図である。モータハウジング30は金属製であり、モータハウジング30を保持するメインハウジング2は合成樹脂製であって、これらの2つによりディスクグラインダ1のハウジングが形成される。メインハウジング2の後方側であって、メインハウジング2のうち、モータハウジング30との接続箇所と離れる側(反モータ側)には拡径部2cが形成され、電池パック200が保持される。メインハウジング2は、取付部2a、把持部2b、拡径部2cの3つの主な部位により構成され、これらは左右2分割の合成樹脂の成形によって製造される。メインハウジング2の左側パーツと、右側パーツは中心軸線A1を通る鉛直面にて分割され、固定手段、例えば複数のネジや掛止手段によって固定される。取付部2aは水平方向に軸線を有する複数のネジ5a~5dの4本のネジ(図では5a、5cしか見えない)によってモータハウジング30と固定される。拡径部2cの上側には、モータ10の回転速度を調整するための速度調整ダイヤル79が設けられる。作業者がディスクグラインダ1を用いて研削または切断作業を行う際には、片手(例えば利き手)で把持部2bを把持しながら行う。従って、把持部2bは、把持しやすいように最適な太さになるように設計される。
モータハウジング30は後側側面の一部だけが合成樹脂製のメインハウジング2にて外周面が覆われるが、放熱性を考慮してメインハウジング2が位置する部分以外は外気に直接晒される状態に置かれる。モータハウジング30のトップカバー35は上面が平坦に形成され、外周縁に沿った4カ所のネジ37a~37dによって筒状部31(図1参照)にネジ止めされる。ホイルガード65は直径100mmの砥石60よりも大きい半径を有し、砥石60の回転軸よりも後方側の上側及び外周側全体を覆う。砥石60の外周縁とホイルガード65の外周側内壁面の間には必要な空間が存在し、粉塵等でつまらないように構成される。ホイルガード65は、ホイルガード取付部46に固定用のネジ69a、69b(図14にて後述)にて取付けられる。ホイルガード65は、回転軸線B1(図1参照)を中心に揺動させて任意の位置にて固定可能であるし、取外しも可能である。
図4は図1のスピンドル17付近の部分拡大図であり、図5は図4の状態からモータハウジング30のモータ収容部30aよりも下側部分を分解した展開図である。ディスクグラインダ1のモータハウジング30は密閉式とするため、筒状部31の下側開口部31bがボトムカバー40によって閉鎖される。ボトムカバー40には、回転軸線B1付近にスピンドル17を貫通させるための貫通孔42が形成され、貫通孔42の上側部分には回転軸15を軸支するための軸受48が設けられる。ボトムカバー40の上側(内側)中央には、軸受保持筒43が形成され、軸受保持筒43にて軸受48の外輪及び内輪の下面と、外輪の外周面を保持する。ボトムカバー40の内周側には、2カ所のネジ穴44a、44bが形成され、ネジ穴44a、44bに螺合されるベアリング抑えネジ49e、49fの頭部下面が、軸受48の外輪と当接することによって軸受48の軸方向の動きを抑制し、ロータ11の軸方向移動を規制する。このように軸受48を保持するためと、ベアリング抑えネジ49e、49fを螺合させるために、ボトムカバー40は回転軸線B1方向に十分な厚みtを有する。
ボトムカバー40は、ホイルガード65を保持するための保持部材としての機能も果たす。そのため、ボトムカバー40の下側には、中心軸線B1方向下側に延出する延出部分、即ち、ホイルガード取付部46が形成される。ホイルガード取付部46は、外周側に円筒面を形成される部分である。従来のホイルガード65の取付部の内側にはスピンドル17だけが位置していたが、本実施例ではホイルガード取付部46の内側部分を利用して、ファン50を配置した。ここではファン50が、ホイルガード取付部46の開口面46aよりも内側(上側)に位置するようにした。ファン50の反モータハウジング側の空間は、円環状の板部を有するホイルガード65によって覆われる。このようにファン50はホイルガード取付部46によってその外縁位置が画定される内周側の空間に完全に収容されるので、作業者にとってはモータハウジング30のモータ収容部30aの外側にファン50が存在することを全く意図することなく、砥石60を用いた研削作業を行うことができる。ファン50は、スピンドル17にネジ止めされる。スピンドル17の外周面には雄ねじ17aが形成され、ファン50には内周側に雌ねじが形成される。また、ファン50の上端部は軸受48の内輪の下面に当接することにより、ファン50が軸受48の下側を保持する保持部材としての機能を果たす。
ファン50の下側には、ホイルワッシャ62が介在され、その下側にて砥石60を挟むようにしてホイルナット64がスピンドル17にネジ係合(螺合)される。ホイルワッシャ62には内側にスピンドル17を貫通させるための貫通穴62aが形成されるが、貫通穴62aには雌ねじは形成されない。但し、ファン50とホイルワッシャ62が相対回転しないように回り止め機構が形成される。ホイルナット64は、従来のディスクグラインダ601で使われるホイルナット647と同じ部品を用いることができる。ホイルナット64の貫通穴64aには雌ねじが形成されており、その外側に専用の締め付け工具を係合させるための小径孔64b、64cが形成される。
スピンドル17の下端には、六角穴17cが形成される。本実施例のディスクグラインダ1では、砥石60の取り付けの際に、ホイルナット64(図1参照)を緩めるためのスピンドルロック機構を有しないため、スピンドル17の先端の六角穴17cに六角レンチを差し込んでスピンドル17が回転しないように固定することによって、別の専用工具にてホイルナット64の締め付け作業又は緩め作業を行う。ホイルガード65の下側開口面65dは砥石60よりも下側に位置する。砥石60は従来のディスクグラインダ601で用いられているものと同じであり、中央に円板状の取付面61が設けられるが、取付面61は砥石60の外縁部の位置よりも回転軸線B1方向の一方側にオフセットされているので、ホイルナット64を締め付けた後には、ホイルナット64の下面は砥石60の下端位置よりも上側に位置することになる。
図5は図4のスピンドル17付近の展開図である。図5は図4の状態から、ホイルナット64を取り外して、砥石60とホイルワッシャ62を取り外した状態である。作業者による砥石60の交換作業では、ホイルナット64を緩めて取り外して、砥石60とホイルワッシャ62を回転軸線B1方向下方に移動させることで、これらを取り外すことができる。ホイルワッシャ62には、ファン50に形成された二面幅部58a、58b(後述の図6参照)と係合する二面幅部63a、63bが上側に形成される。この際、ファン50はスピンドル17に固定されたままである。図5の状態ではファン50をスピンドル17から取り外した状態を示している。このファン50の取外し作業は、専用の工具を用いてスピンドル17に対するファン50のネジ締めを緩めることで行う。このようにファン50の取外し作業は、モータハウジング30を分解せずに行うことができるので、ファン50の交換や、ファン50を取り外しての清掃等のメインテナンス作業が容易になる。
モータハウジング30の延出部30bはホイルガード65を固定する部分であり、ホイルガード取付部46が形成される。ホイルガード取付部46は円筒状であり、ボトムカバー40と一体に構成される。ホイルガード取付部46の下側には、回転軸線B1と直交する断面形状が円形の開口面46aが形成させる。開口面46aの外縁部分は、下方向から回転軸線B1上方向に、ファン50に向けて空気をスムーズに流すように面取りした傾斜面46bが形成される。傾斜面46bを設けることにより、開口面46aの外縁部分とホイルワッシャ62の外縁位置との間の距離を離すことができるので、ファン50への空気の流入抵抗を低減できる。また、ホイルガード取付部46に締め付けて固定されたホイルガード65の取付リング66、押さえリング68が下方向にずれ落ちないように、ホイルガード取付部46は上側の径が小さく、下側の径がわずかに大きくなるように拡径状に形成される。ホイルガード取付部46の周方向の4カ所には、径方向内周側から外周側に貫通する4カ所の空気穴47a~47d(図では47dは見えない)が形成される。ここではファン50の回転によって、スピンドル17の下側から上方向に空気が吸入され、ボトムカバー40の底面に沿って径方向内側から外側に流れて、4つの空気穴47a~47dを通ってホイルガード取付部46の外側に排出される。このような、空気の流れを形成するために、ファン50には径方向外方に向かって送風する遠心ファンが用いられる。
ここで図6及び図7を用いてファン50の詳細形状を説明する。図6は図5のファン50単体の斜視図であり、(A)は下側から見た斜視図である。ファン50には中央の内筒部51から径方向外側に向けて延在する複数の羽根部(フィン、ブレード)54が形成される。フィン54の径方向外側であって底面側の端部には、円環状の板部55によって連結された形状となる。つまり、径方向に見て内筒部51と板部55の間、周方向に見て隣接するフィン54の間の空間(貫通部)59が、吸引される風の風路となる。内筒部51の下側の端面は円環状の取付面51aとなり、ここに当接するようにホイルワッシャ62(図5参照)が取り付けられる。尚、ホイルワッシャ62がファン50に対して空回りしないように、平行な面取りをした二面幅部58a、58bが形成され、ホイルワッシャ62の対応する平行な二面幅部63a、63b(図5参照)と係合する。
図6(B)(C)はファン50を上側から見た斜視図である。内筒部51は回転軸線B1方向上側まで延びるように配置されるが、内筒部51から径方向外側に所定の空間を隔てるように同心の中筒部53が形成される。中筒部53と内筒部51の間がラビリンス溝57となり、ボトムカバー40の貫通孔42の周囲に形成される円筒部(図5で示すラビリンス筒45)がラビリンス溝57内に収容される。ラビリンス溝57の底面部分は、中筒部53と内筒部51を径方向に連結した円環状の連結部52となっている。連結部52の下側部分には傾斜部56が形成される。傾斜部56は回転軸線B1と平行に下側から上側に吸引される空気の向きを、ファン50の回転力、吸引力によって径方向外側にスムーズに向くようにガイドするために形成される傾斜面である。また、板部55の上側部分は、回転軸線B1と直交面ではなくて、径方向外側に行くにつれて上側に移動するような傾斜面となるように傾斜部55aが形成される。つまり、傾斜部55aと傾斜部56は、図5のファン50の断面図で明白なように、吸引される空気の流れに沿うようにほぼ平行な円錐面となるように形成される。このようにファン50の周方向に見て隣接する羽根部54の間において、内周側と外周側に軸方向から径方向外方に向かって傾斜する傾斜部55a、56を対向するように形成したので、回転軸線B1方向に見て下側から上側に吸引される空気の方向を、径方向外側に向けてスムーズにガイドすることが可能となる。
図7は図5のファン50単体の図であり、(A)は底面図であり、(B)は上面図である。ファン50はアルミニウム合金等の金属の鋳造品である。(A)の底面図で見ると明らかなように、ファン50の底面側(反モータハウジング側)を部分的に覆う板部55が形成される。板部55は径方向外側に向けて延在する羽根部54の外周側を連結するような円環状であって、上面側に傾斜部55aが形成される。板部55を外周側に設けることによってファン50のイナーシャを確保することができるとともに、径方向外側に送る空気が下側に戻ってしまうことを抑制できる。また、板部55を設けることによって砥石60を用いた切削加工で発生する金属粉などの異物が直接モータハウジング30の底面や羽根部54に当たる虞を削減できる。さらに、板部55を設けたことによって剛性の大幅アップを実現できる。さらに、羽根部54の周囲の軸方向の窪みや貫通部59の大きさが小さくなるので、異物がファン50の内部(羽根部54同士の間)に入りにくくなり、例えば比較的大きいサイズの切削片がファン50によって径方向外側に排出され、加工材に傷をつけるなどの不具合を抑制することができる。
図7(B)において、羽根部54は板部55の上側部分に接触するように配置される。上面視でわかるように、回転軸線B1方向にみた貫通部59の投影開口面積は小さい。ファン50は内筒部51と中筒部53の間が軸方向に向けて下方にくぼむような周方向に連続する溝(ラビリンス溝57)となる。ラビリンス溝57の底面は連結部52によって閉鎖される。ラビリンス溝57の内部には、ボトムカバー40に形成されたラビリンス筒45(図5参照)が位置するが、互いに接触はしない状態でファン50が回転する。このようにラビリンス筒45(図5参照)とラビリンス溝57によるラビリンス機構(ラビリンス部)を形成したので、モータハウジング30の内部に空気や粉塵が入り込むことを大幅に制限することができる。
図8は図1のA-A部の断面図である。延出部たるホイルガード取付部46は、外周側に取付面46cを有する筒状であって、一端(下端)に開口する開口面46a(図5参照)を有する。ホイルガード取付部46の側面には空気穴(通気口)47a~47dが設けられる。モータ10の回転軸15が回転してファン50が回転すると、ファン50の吸引によって、開口面46aの内側から空気穴47a~47dに至る冷却風の流れが形成される。ここではスピンドル17、ホイルガード取付部46、ホイルガード取付部46は断面を示し、それ以外のボトムカバー40は、底面を示している。図から理解できるようにボトムカバー40は回転軸線B1と平行方向に向いた4本のネジ49a~49dによって筒状部31(図4参照)にネジ止めされる。ホイルガード取付部46は、粉塵が軸受48にまで侵入しないように、スピンドル17との隙間を小さくしている。ホイルガード取付部46は円筒状であり、その外周の取付面46cにホイルガード65の上側に形成された取付リング66と押さえリング68(ともに図14で後述)が固定される。ホイルガード取付部46の内側空間は、中空になっている。
以上説明したように、本実施例では金属でモータハウジング30を構成することで、製品を小形化したまま製品バランスの良い手持ち式のディスクグラインダ1を提供できるようになった。また、モータ10の放熱性が良くなるので、製品小形化とモータ防塵性を達成した状態でモータ10を効率良く冷却でき、この結果、モータ10の高性能化を達成できた。さらに、製品の質量バランスが良くなり、ダイレクトドライブ方式の採用によって騒音低減(-15dB)も達成できた。
図9は図1のB-B部の断面図である。図9に示すように、モータハウジング30は、左右両側面に形成された固定部31e、31fにおいてメインハウジング2の取付部2aに形成された当接面8a、8bと密着するように固定される。モータハウジング30の筒状部31の内側断面形状は円形であり、内周面にはステータコア21が挿入される。ステータコア21の隣接するティース21bの周囲には、コイル25とステータコア21を電気絶縁させるためのスロットライナ22を介在させている。モータハウジング30の内部には放熱用のフィン形成されないため、ステータコア21と筒状部31が密接するようにステータコア21の直径D(符号は図1参照)が設定され、ステータコア21から筒状部31への熱の伝達性を向上させている。ステータコア21は積層鉄心によって構成され、外周側の円筒部21aから内側に向けて6つのティース21bを有し、各ティース21bの周囲にコイル25を巻き、コイル25の周囲を熱硬化性樹脂27にてモールドする。ティース21bの先端は、ステータの外周面に沿って周方向に広がる内側磁芯部21cが形成される。回転軸15には永久磁石13を有するロータ11が取り付けられる。ロータ11は、ロータコア12とロータコア12の外周面に設けられる円筒状の永久磁石13によって構成される。永久磁石13は、その内部で磁束が径方向に反転するような磁石であり、ロータシャフトとなる回転軸15に磁束が流れなくなって回転軸15が磁化しにくくなるため好都合である。
筒状部31の後方側と合成樹脂製のメインハウジング2との間は、非接触状態となるように隙間4が設けられる。隙間4は回転軸線B1(図1参照)方向に連通しており、隙間4内を空気がメインハウジング2内を上方向に流れることができる。このように隙間4を形成することで、把持部2bを把持する作業者の手に筒状部31からの熱が伝わりにくくなる。また、冷却風遮蔽壁3は合成樹脂製であって金属に比べて熱の伝導率が小さいので、取付部2aから作業者へ伝わる熱の保護壁となる。
筒状部31の左右両側は、径方向の肉厚が厚く形成され、回転軸線B1方向に連続するキー溝たる凹部32a、32bが形成される。また、ステータコア21の外周の2カ所には、回転軸線B1方向に連続するキー21dが形成される。ここでは筒状部31の凹部32a、32bとの間には隙間形成されるように構成されるが、ここにも熱硬化性樹脂27を充填させることによって、ステータコア21が周方向に回転しないように保持しながらステータコア21から筒状部31への熱伝導性を高めている。
図10は図1のディスクグラインダ1の縦断面図のうち、ロータ11だけ側面図で示した図である。モータハウジング30の延出部30bとなるホイルガード取付部46は、略円筒形であって、金属製のモータハウジング30の筒状部31の下側開口の閉鎖面(ボトムカバー40)と一体に形成される。ホイルガード取付部46にはホイルガード65が取り付けられる。ホイルガード取付部46とモータハウジング30との接続部付近には、排出風を排気するために径方向内側から外側に貫通させる空気穴47a~47d(図では47c、47dは見えない)が形成される。モータハウジング30の延出部30bは、円筒状の中心線が回転軸線B1と同軸に延びる部分である。この延出方向は、把持部2bの中心軸線A1(図1参照)と直交する方向である。この延出部30bの内部空間にファン50が配置され、ファン50の回転により、砥石60の上のホイルワッシャ62の周囲から上方方向に向けて矢印に示すように空気が吸引される。ファン50に到達した吸引された空気は、羽根部54の回転によって径方向外側に向けて排出され、4つの空気穴47a~47d(図では47c、47は見えない)から、回転軸線B1から離れる方向に排出される。前方側に存在する空気穴47aから排出される空気は、ボトムカバー40の底面に沿って前方側に排出される。この際、ボトムカバー40に接するように流れて熱を奪うことによりモータハウジング30の冷却に貢献する。図10では見えないが、右側側面に設けられる空気穴47cから右側に排出される空気と、左側側面に設けられる空気穴47dから左側に排出される空気は、空気穴47aから排出される空気と同様にボトムカバー40の底面に沿って右側又は左側に流れ、ボトムカバー40から熱を奪い、モータハウジング30の冷却に貢献する。
メインハウジング2の延出部30bの後方側には冷却風遮蔽壁3が形成される。冷却風遮蔽壁3はメインハウジング2と一体に成形されるもので、合成樹脂製である。モータハウジング30と冷却風遮蔽壁3との間には、空気が流れる隙間4が形成され、隙間4は冷却風遮蔽壁3からモータハウジング30の内部に連通するように掛止される。冷却風遮蔽壁3には、図2に示したように複数のスリット3aが形成され、隙間4からメインハウジング2の外部に至る空気の流れを許容する。ファン50に矢印98aのように流入して、矢印98b、98cのように流れて後方側に存在する空気穴47bから排出される空気は、ボトムカバー40の底面に沿って後方側に流れて、冷却風遮蔽壁3に突き当たる。冷却風遮蔽壁3に突き当たった空気は、上方、右側方、左側方、又は、下方に拡散しながら流れる。モータハウジング30と冷却風遮蔽壁3の間の空間を左右方向に分流して矢印99aのように最下方のスリット3a(図2参照)から排出され、左右及び上方向に流れる空気は、矢印99b~99eに示すようにモータハウジング30の外周面に沿って上側に流れて、冷却風遮蔽壁3に形成されたスリット3a(図2参照)を通過してメインハウジング2の外部に排出される。尚、ここでは矢印99a~99eの5カ所の排出風だけを説明したが、図3の側面図のようにメインハウジング2の取付部2aの左右には8カ所ずつのスリット3a(図3参照)が形成される。このように、モータハウジング30の筒状部31の外周面に沿って上方向に流れる空気によって、モータハウジング30が冷却されるため、内部に設けられたステータ20からの放熱をさらに促進する。なお、図2においては、スリット3aから排出される空気を後方への矢印にて表現したが、スリット3aは左右方向に面しているため、スリット3aからの空気は主に左右方向に広がるように排出され、後方に位置する作業者の手に当たりにくいように工夫されている。
モータハウジング30の内部空間からの配線は、筒状部31の側面に形成された切り欠き部33a~33c(図では33bしか見えない)を介して外部に引き出される。配線(80c、26b等)を配置可能な位置は、トップカバー35の内側底面より下側、かつ、切り欠き部33bの下端位置よりも上側の範囲84だけなる。本実施例ではこの範囲84の内の下側部分、即ち、センサ基板28の下面と切り欠き部33a~33c(図では33bしか見えない)の下端位置より上側の範囲84a内において、径方向内側から外側に配線(80b、26b等)を引き出すようにした。この配線の引き出し位置のうちコイル引出線(26b等)は、ステータ20の樹脂硬化部分Lの範囲と部分的に又は完全に重なるようにした。この結果、トップカバー35と熱硬化性樹脂27の上端位置との間隔Sを小さくすることが可能となるので、モータハウジング30の回転軸線B1方向の長さを小さくすることができ、コンパクトなディスクグラインダ1が実現できた。
以上、図5~図9にて説明したように、本実施例では、メインハウジング2と直交するように取り付けられるモータハウジング30の内部にモータ10を収容し、モータハウジング30の外側であって先端工具側に延出する部分、即ちホイルガード取付部46内にファン50を設けた。この構成により、ファン50によって生成された空気流によって、モータハウジング30を効果的に冷却することができる。また、モータ10の発熱部位、特にステータ20からの熱をモータハウジング30を介して放熱できる。さらに、メインハウジング2内からの配線の引き出しを、モータハウジング30の側面の円筒面を貫通するようにして行うので、モータハウジング30の回転軸線B1方向の大きさを小さく構成できた。尚、メインハウジング2の形状は任意であり、切り欠き部33a~33cを形成する代わりに図29にて後述するような排気口425を形成するようにして、その排気方向をモータハウジング30の周方向に沿うように排出しても良い。
図11及び図12は、ステータ20のモータハウジング30の筒状部31への取付手順を説明する図である。図11(A)の上側はステータ20を組み立てた状態を示す側面図である。最初にステータコア21にコイル25を巻くことによってステータ20を組み立てる。コイル25の形成方法は、従来のブラシレスDCモータと同じであって、ステータコア21の上側と下側の端部に合成樹脂製のインシュレータ23、24を装着し、ステータコア21のティース21b(図11参照)の周囲を囲むようにして6つのティース21bに6つの巻回部分(図示せず)を形成する。インシュレータ23、24は、コイル25とステータコア21を電気絶縁させるための非磁性体及び不導体であり、例えば合成樹脂により構成される。インシュレータ23、24の外周側にはステータコア21とほぼ同形の円筒部分が形成され、円筒部分から径方向内側に向かって複数の巻付部が形成される。回転軸線B1の軸方向から見たインシュレータ23、24の投影形状は、ステータ20の投影形状とほぼ同じである。このように合成樹脂製のインシュレータ23、24を設けたあとに、巻回される電線として銅製のエナメル線を用い、上方のインシュレータ23の巻付部から下方のインシュレータ24の巻付部にエナメル線を渡すようにして、下側のインシュレータ24のティース部の周囲を回ることで下方から上方に折り返し、上方のインシュレータ23のティース部の周囲を回るようにして1回巻きを形成し、この巻き方を10~数十回分繰り返すことで、一つのティースの複数巻きを形成する。ここでは3相デルタ結線とするために、2つのティース分を1本のエナメル線で連続的に形成することにより1相分のコイル25を形成する。このようにして6つのティースを用いてコイルを形成すると、3相分のコイル25が形成され、コイル引出線(26b、26e等)が6本形成される。6本の引出線(図では26bと26eしか見えない)は結線せずに、束ねた状態でコイル25の上端付近から径方向(回転軸線B1と直交方向)に引き伸ばした状態とする。
次に、コイル25を巻回したステータコア21の下側に筒状部31を位置づけて、ステータコア21を筒状部31の内部に挿入する。ステータコア21の大きさは、キー21d(図9参照)の部分を除いて筒状部31の内壁面に良好に嵌合するようにして、筒状部31とステータコア21の芯出しの精度を高めると良い。ステータコア21の外周面の180度対向する位置には2つのキー21d(図9参照)が形成される。一方、筒状部31にはキー21dを収容する縦方向凹部32a(図9参照)が形成されるので、キー21dが凹部32aの内部に収まるようにする。このように筒状部31の内部に、コイル25が巻かれた状態のステータコア21を位置決めし、コイル引出線26b、26e等を切り欠き部33b等の上から下方向に差し込むようにして内側から外側に貫通させる。切り欠き部33bは、隣接する切り欠き部33a、33c(後述する図22、図24参照)と共に、筒状部31の上側開口部31aから回転軸線B1方向下向きに連続するように形成されたものである。このようにして、モータハウジング30の筒状部31に、ステータ20を挿入した状態を示すのが図11(B)である。この状態では、ステータ20は、筒状部31に仮固定されている状態である。
次に、(B)の状態の組立体の下側から凸状の金型160を挿入する。金型160は成形用の型であって、コイル25の周囲に液体の熱硬化性樹脂27を充填して硬化させる際に用いられる治具であり、ロータ11の代わりにステータ20の内側に装着される。ここでは筒状部31の中心軸が、回転軸線B1方向が鉛直に向くように位置づけて、筒状部31下側から上側に向けて上方向に軸部と凸部を有する金型160を挿入して仮固定する。金型160は、台座となる円盤状の太径部161と、太径部161から上側に凸状に形成された円柱状の中径部162と、中径部162の上面162aの軸心位置から上方向に延びる軸状の細径部163とにより構成される。太径部161の上面161aには筒状部31の下側開口部31bが位置づけられる。中径部162は、外周面が筒状部31の内壁に密接し、上面162aがステータ20の下方向位置を決定する。下側のインシュレータ24には、位置決めのためのリブ24aが周方向に複数箇所形成され、リブ24aが上面162aと当接することにより、ステータコア21と筒状部31の位置が正確に位置づけられる。金型160は回転軸線B1を中心に回転対称の形状を持つ治具であり、細径部163はロータ11の収容空間を埋めるために用いられ、中径部162は液状の熱硬化性樹脂27を流す際の底面とするために用いられる。金型160は例えば鋼材で製造され、熱硬化性樹脂27の硬化後は取り外される。尚、図11(C)のように金型160をセットする前に、離型剤等の薬剤を細径部163の外周面と、中径部162の上面に塗布しておくと、硬化後の熱硬化性樹脂27から金型160をスムーズに取り出すことができる。
次に図12(A)のように筒状部31の内部に、上から液状の熱硬化性樹脂27を流し込む。熱硬化性樹脂27は、ステータコア21のコイル25の収容される空間に充填され、その後に冷却される。熱硬化性樹脂27は、硬化後において接着性、絶縁性を有し、十分な強度を持つものである。また、熱硬化性樹脂27は非磁性体であるので、モータ10の発生する磁界にほぼ影響しない。ここでは、特に熱伝導性の高い熱硬化性樹脂27を用いることによって、コイル25やステータコア21で発生する熱を熱硬化性樹脂27を介してモータハウジング30の筒状部31に伝達できるようにした。つまり、コイル25とモータハウジング30の内筒面が熱硬化性樹脂27によって接続されるが、ここでは1.0W/m・K以上の熱伝導性を有する熱硬化性樹脂を用いる。本実施例では特に、2.0~4.0W/m・K程度のエポキシ系樹脂を用いる。尚、熱伝導率が高いほど冷却効果が高くなるので4.0W/m・K以上のものであれば更に好ましいが、熱伝導率が高くなればなるほど流動性が悪くなるので、流動性(組み立て性)も考慮した上で熱硬化性樹脂27を選択することが重要である。市販されている熱硬化性樹脂27は、マトリックス樹脂にフィラと呼ばれる無機充填材を充填することによって、所望の熱伝導率を達成している。例えば、2.0又は4.0W/m・Kのエポキシ系樹脂では、フィラとして熱伝導率15~30W/m・Kのアルミナ(Al)が用いられる。
熱硬化性樹脂27によって固める部分は、径方向においてステータコア21のティース21b(図9参照)の最内周位置を結ぶ円筒仮想面から、径方向の外側に位置する空間のすべてである。熱硬化性樹脂27の液体は筒状部31の露出している内壁面にも接する。このように、熱硬化性樹脂27を筒状部31の内部に流し込んで、上側の液面27aがコイル25を完全に埋没させるようにする。この際、コイル引出線26a~26fの引き出し位置上端位置が、液面内に収まるようにすると良い。尚、熱硬化性樹脂27の上端位置は、コイル25やコイル引出線26a~26cの取り出し部を完全に埋没させなくても、それらが実質的に動かないように固定されるならば、図12(A)の位置よりも液面27aがわずかに下側であっても良い。以上のように熱硬化性樹脂27を用いることによって、ステータコア21の外周面と筒状部31の内壁面の隙間部分は、熱硬化性樹脂27によって完全に充填され固められる。
次に、図12(A)の状態において、炉の中に入れて約100度に維持することによって熱硬化性樹脂27を硬化させる。この硬化工程は、例えば5時間程度を要する。熱硬化性樹脂27が硬化したら図12(B)に示すように、筒状部31及びステータ20の組立体から金型160を下方向に引き抜く。熱硬化性樹脂27は接着性を有するので、コイル25を含めたステータコア21、インシュレータ23、24は筒状部31に強力に固定されている。このようにしてコイル25は、回転軸線B1方向において一端側(下側)から他端側(上側)までの間を連続的に熱硬化性樹脂27によって覆われる。尚、熱硬化性樹脂27で固めた内周部分27cは、周方向に段差のないスムーズな円筒面となる。下面27b及び上面(液面27a)は、回転軸線B1と直交する面となる。固められた熱硬化性樹脂27は十分に堅く、耐電圧性、耐熱性があるので、コイル25と円筒面31との間を熱伝達用の樹脂により連絡でき、モータ10の耐久性を大幅に高めることができる。
図12(B)の上側の状態の筒状部31及びステータ20の組立体には、その後にセンサ基板28と回転軸15に固定されたロータ11を挿入して、軸受38、48を固定したトップカバー35とボトムカバー40を取り付ける。図12に図示されないセンサ基板28は、上側のインシュレータ23に形成された基板保持リブ23d、23e(図22で後述)によって固定される。その後図示しないトップカバー35とボトムカバー40が筒状部31に固定される。以上の工程によってモータハウジング30の組立体が製造される。この組立体では、筒状部31の後方側にコイルの引出線26a~26fと、センサ基板28からの信号線80a~80eが引き出された状態にある。コイル引出線26a~26fと信号線80a~80eの先端側の結線や配線は、図20~図24で後述するようにモータハウジング30の外部であって、メインハウジング2の内側空間にて行われるので、結線や配線のために要するモータハウジング30のスペースを削減でき、モータハウジング30の大型化を抑制できる。
図13は図10と同じ図であり、熱の伝達経路を説明するための図である。ここで示す矢印は、ステータコア21やコイル25から発生した熱が、金属部分を伝達して空気流に放熱される状態を示している。熱の伝達は、発生源から多方面にわたり、金属部分の温度の低い方に伝わる。本実施例のコイル25は、熱硬化性樹脂27によってモータハウジング30の筒状部31に接続及び固定されている。また、熱硬化性樹脂27はコイル25部分を完全に包含するようにして硬化されるので、ステータコア21やコイル25から発生した熱は筒状部31にすぐに伝わる。筒状部31は外気に晒されているので、筒状部31自体で放熱効果を有するが、熱は温度の低いボトムカバー40側に伝達する。ここでは熱硬化性樹脂27の下端位置が、ボトムカバー40やボトムカバー40に設けられるベアリング抑え用ネジ49e、49fに近接して対面するように設置されるので、熱硬化性樹脂27から筒状部31を介してボトムカバー40への放熱性が向上する。ボトムカバー40には下方に延出する部分たる円筒状のホイルガード取付部46が形成され、そこにホイルガード65が取り付けられる。
ホイルガード65は薄い鉄板で形成される上に表面積が広いため放熱効果が高く、その温度は筒状部31やホイルガード取付部46に比べて外気温に一番近い。そのため、ボトムカバー40に伝達された熱は、ホイルガード65に伝達される。このように、モータ10で発生した熱がホイルガード65に伝達して、その過程において熱が効果的に放出される。また、ホイルガード65の内部では砥石60が高速回転するので、作業中において砥石60が起こす風がホイルガード65を効果的に冷却する。さらには、スピンドル17と同軸に設けられ、モータ10の回転に伴い回転するファン50を設けたので、ファン50の生成する空気の流れによって筒状部31→ボトムカバー40→ホイルガード65へと伝達される熱の伝達経路の途中で、効果的に外気中に放熱できる。尚、図13では筒状部31から下方に向かう熱を矢印にて示したが、筒状部31よりトップカバー35側の温度が低い場合はトップカバー35側に熱が伝わり、トップカバー35から放熱される現象も生ずる。
コイル引出線26b等と信号線80c等は、センサ基板28の下面と切り欠き部33bの下端位置の間の範囲、即ち図中の“配線引き出し範囲”と記載した部分で外部に引き出される。尚、熱硬化性樹脂27の上面よりも上側の切り欠き部33a~33c部分は、トップカバー35を被せたままでは開口する部分を残す状態になる。そのため、点線85で示す付近において樹脂を充填することによって、密閉性を確保する。尚、点線85の樹脂(第2の樹脂)は熱硬化性でなくても、良好な密閉性と耐久性さえ確保できれば良いので、熱硬化性樹脂27とは別の樹脂を塗布すれば良い。もちろん、熱硬化性樹脂27を用いて密閉するようにしても良い。切り欠き部33a~33cの下端位置は、熱硬化性樹脂27の上端位置よりも下側に位置する。従って、配線引き出し範囲とステータ20の樹脂硬化部分Lの回転軸線B1方向の範囲は、部分的にオーバーラップする位置関係になる。
図14は図1のホイルガード65単体の斜視図である。ホイルガード65は十分な強度を有するように金属製とし、ここでは鉄板をプレス加工することによって製造される。ホイルガード65の目的は、スピンドル17を中心に回転する砥石60の回転範囲の約半分を覆うようにしたもので、外部から砥石60に触れることができないようにするカバーの役割と、砥石60で発生する切削粉が作業者側に飛散しないようにガードする役割を果たす。ホイルガード65は、半周分の取付リング66から水平状に延在する拡径上面65aと、拡径上面65aの外縁部から下方に延在する、半円筒状の外筒面65bと、外筒面65bの下側開口部を内側に向けてやや折り返した折り返し部65cを有する。これら取付リング66、拡径上面65a、外筒面65b、折り返し部65cは金属板のプレス加工で形成できる。取付リング66の周方向の両端部には、ナット67a、67bが溶接される。押さえリング68は、半周分の取付リング66に対応する部品であり、周方向両端部に折り曲げ部と貫通穴を有し、貫通穴にネジ69a、69bがと通される。取付リング66と押さえリング68をホイルガード取付部46の外周側に配置させた上でネジ69a、69bをナット67a、67bに螺合させることによって、ホイルガード65をボトムカバー40のホイルガード取付部46に固定する。
以上説明したように、本実施例のディスクグラインダ1では、スピンドル17には円形の先端工具(砥石60)が装着され、砥石60は部分的に保護カバー(ホイルガード65)によって覆われる。モータハウジング30は、ホイルガード65を固定するための支持部(ホイルガード取付部46)を有し、ファン50は、スピンドル17に固定される基台部(内筒部51、連結部52)と、基台部から径方向に延在する羽根部54とを有し、支持部の内部に羽根部54の少なくとも一部が位置するように配置される。この構成によって、モータハウジング30の内部に冷却のための空気を流すことなく、モータ10を効果的に冷却できるので、密閉式のモータハウジング30を有する動力工具を実現できた。さらに、ステータコア21とコイル25を熱伝導性の高い熱硬化性樹脂27によって強固に固定するので、筒状部31への良好な熱伝導性を実現でき、振動に強く、信頼性及び寿命を大幅に向上させることが可能となった。
次に図15を用いて、本実施例の変形例を説明する。図15は図1のB-B部に相当する部分の水平断面図である。ここでは、ステータコア21の隣接するティース21b間の空間であって、熱硬化性樹脂27によって充填される部分に、軸線方向に延びる金属製のスペーサ127を挿入したものである。スペーサ127は、ステータコア21の発生する磁界に影響を与えないように、非磁性体とすることが好ましい。また、放熱性の良い熱硬化性樹脂27よりも更に良好な熱伝導特性を有する材質とすることが好ましい。ここではスペーサ127として、アルミニウム合金製の板状のブロックを用い、図11(C)の工程で示す熱硬化性樹脂27を充填する前にティース21bの間にスペーサ127を配置して、又は、図12(A)で示した熱硬化性樹脂27の充填を完了する前に、熱硬化性樹脂27の中にスペーサ127を差し込むようにして、その後に熱硬化性樹脂27を規定位置まで充填する。この変形例のスペーサ127を用いることによって必要な熱硬化性樹脂27の充填量を節約できる。また、熱硬化性樹脂27よりも熱伝導特性に優れたスペーサ127を用いることによって、ステータ20から筒状部31への熱伝導性をさらに向上させることができる。尚、スペーサ127は金属製だけに限定されない。良好な熱伝導特性を有する材質であって、非磁性体であれば、セラミックなど他の部材であっても良い。
図16は図1の回転軸15及び永久磁石13の組み立て方法を説明するための図である。本実施例ではロータ11に取り付ける永久磁石として、円筒形の永久磁石13を用いる。また、永久磁石13の着磁方向に特徴を有する“極異方性磁石”を用いるようにして、永久磁石13の内側に位置する回転軸15が磁化されにくいように構成した。ロータシャフトとなる回転軸15の下端部には、出力軸たるスピンドル17が接続される。回転軸15とスピンドル17は別体品として、接続継手を用いたり、嵌合部による接続をしたりしても良いが、本実施例は回転軸15とスピンドル17を金属の一体品にて製造した。本実施例では回転軸15とスピンドル17部分はともに鋼材によって製造されるため、従来の永久磁石を用いると、永久磁石の発生する磁束が回転軸15の内部に到達するため、回転軸15やスピンドル17が着磁されてしまう虞がある。ディスクグラインダ1では、先端工具としてスピンドル17に砥石60を装着して鉄を研磨する作業を行うことがあり、鉄粉などが飛散した際にスピンドル17が着磁された状態であると、特にスピンドルの先端部(下端部)に鉄粉が吸着されてしまう。このスピンドル17を着磁させる磁界は、永久磁石13によるものであり、モータ10の回転停止後も消失しない。従って、スピンドル17に吸着された鉄粉はついたままとなり、動作上好ましくない。そこで、本実施例のロータ11では、永久磁石13として従来から用いている径方向に磁束が貫通する永久磁石230(図19で後述)に替えて、径方向に向かって直線的に磁束が貫通しない極異方性磁石131~133を用いるようにした。
永久磁石13(131~133)は、それぞれ円管形状であり、ロータコア(又はスリーブ16)を磁路として利用しない磁路を形成した。磁路は、径方向外側から内側に向かい、内側で反転して、再び径方向外側へ向かうように着磁される。永久磁石13は三分割で構成される。理想的には、永久磁石131~133を一体に構成したような軸線方向に十分長い極異方性磁石を用いるのが好ましい。しかしながら、永久磁石131~133は型を用いて磁石を焼き固めるようにして製造するという特殊な製造方法のため、筒状部の長さが長くなると磁束をそろえるように焼結できない。また、理想的な磁束を有する磁石が製造できても、軸方向に長い極異方性磁石を製造する場合には製造コストが大きく上昇してしまう。そこで本実施例では3つの小さな永久磁石131~133を軸線方向に並べて配置するようにした。例えば軸方向長さが17mmの永久磁石131~133を3つ用いることによって軸線方向に51mmの永久磁石13を実現できた。
モータ10の回転軸15は、永久磁石13の内側に位置する主軸部15aの両端に2つの軸受保持部15c、15dを形成したものである。上側の軸受保持部15dの外周面には、ボール式の軸受38(図1参照)の内輪に固定され、軸受38を介して回転軸15の上端はトップカバー35にて軸支される。下側の軸受保持部15cは、ボール式の軸受48(図1参照)の内輪に固定され、軸受48を介して回転軸15の下側はボトムカバー40にて軸支される。回転軸15の下側には出力軸部となるスピンドル17が形成される。本実施例のディスクグラインダ1では、モータ10の回転軸15に、先端工具を回転させるためのスピンドル17を減速機構なしでダイレクトに接続する。そのため、本実施例では回転軸15とスピンドル17が金属の一体品で製造できる。回転軸15は金属の鋳造品を切削することによって、主軸部15a、太径部15b、軸受保持部15c、15dが形成される。尚、切削加工の容易さの関係上、主軸部15aと軸受保持部15dの間、及び、太径部15bと軸受保持部15cの間に周方向に連続する円周溝15f、15eが形成されるが、これらの溝の形成は必須ではない。
スピンドル17の外周面には、雄ねじが形成された雄ねじ部17aとなっている。ここではファン50(図7参照)の内周面に雌ねじが形成され、ホイルナット64(図5参照)の貫通穴の内周面に雌ねじが形成され、これら雌ねじ部が雄ねじ部17aと螺合する。尚、ホイルワッシャ62(図5参照)は、貫通穴にねじ部が形成されないので、スピンドル17の軸方向に摺動可能なように構成されている。スピンドル17と軸受保持部15cの接続部には、周方向に連続する円周溝17bが形成されるが、これも切削加工、ねじ切り加工の便宜上形成されるものである。
回転軸15の主軸部15aには、円筒形のスリーブ16が設けられる。スリーブ16は、主軸部15aと永久磁石13の間の空間を埋めるために設けられるもので、ここでは非磁性体の金属、例えばアルミニウム合金にて製造され、主軸部15aに圧入されるか、又は/及び、接着により固定される。スリーブ16の外周面には、3つの永久磁石131、132、133が軸方向に挿入され、スリーブ16の外周面と永久磁石131、132、133の内周面が接着剤にて固定される。永久磁石131、132、133の外周面の一カ所には、それぞれの周方向の磁極の位置が一致するように、着磁基準位置を示す基準線131a、132a、133aが印字されている。これら基準線は、永久磁石131、132、133の4組存在するS極とN極の境界位置のうちの一つを示す線であり、この線を回転軸線方向に並ぶように合わせることよって、3つの永久磁石131~133の磁極位置が一致する。
図16の左側の状態から、スリーブ16に永久磁石131~133を固定した状態が右側の図16(B)である。一番下側の永久磁石133の底面側、即ち、スピンドル17に近い側の端面は、円環状に形成されたバランサー14によって位置決めされる。バランサー14は、スリーブ16と131~133が固定されたロータ11の回転バランスをとるために回転軸15に取り付けられるもので、真鍮製の別体部品である。回転軸15にスリーブ16と永久磁石131~133を固定した後に、これら組立体を回転させて、バランサー14の外周面に形成された円周溝14aの任意の箇所を図示しないドリルの先端にて径方向にわずかな窪みを形成することでロータ11の回転バランスをとる。回転バランスの取り方は、公知のロータの調整方法と同じであり、ドリル溝の数、位置、直径、溝の深さ等で調整する。
図17は図16の永久磁石13の変形例を示す図である。ここでは永久磁石134~136の3つを取り付ける点や、永久磁石134~136が周方向に8極の極異方性磁石である点は図16に示した永久磁石131~133と同じである。唯一の違いは、永久磁石134~136の端部の外周面に、位置決めのための凹部134a~136aと凹部134b~136bをそれぞれ形成した点である。このように永久磁石131~133の外観の変化、例えば凹凸などの形状の変化、色彩の変化等によって永久磁石134~136の位置合わせをしやすく構成しても良い。尚、凹部134a~136a、凹部134b~136bはいずれも永久磁石134~136の製造工程にて設けられるものである。
図18は図17のD-D部、E-E部、F-F部の断面図と、それらの磁束の方向を矢印で示す図である。極異方性磁石は、磁壁部分には径方向に所定の厚みがあり、磁区間の磁化方向を磁壁内ですこしずつ反転させて向きを約180度変えるようにしたものである。ここでは、外から内側に磁力線が向かうS極と、内側から外側に磁力線が向かうN極が、8つ設けられるものである。つまり外周面だけで見た場合は、S曲とN極が周方向に計8つ存在する。磁石131~133は、磁石の外周側から内周面に到達する前に、磁石の内部で外側から外側に磁束の向きが反転するため、永久磁石131~133の内周側に磁界が作用しない。また、ロータコア12部分(図16参照)や回転軸15部分(図16参照)を磁束が通らないため、磁界が磁性体を通過する際に発生する磁束の減衰がなくなる。
図19は従来例の永久磁石230の磁束の方向を示した断面図である。従来例の永久磁石230では、S極では磁束の方向が径方向外側から内側に貫通するように、N極では磁束の方向が径方向内側から外側に貫通するように磁化される。このため磁石230の内側に位置する回転軸又はスリーブを磁性体で形成して磁路とすることが必要となる。通常、ロータコア部分に磁界が伝わると、コア部分は磁気抵抗を持っているので、そこで磁束が減ってしまう。磁束量が減ると必要なモータ出力を得るために、大きな磁石を使う必要が生じるため、モータが必然的に大型化してしまう。一方、減衰する磁束量が少ないとモータを大型化しなくても済む。従来の磁石のタイプでも強力な永久磁石があったが、従来タイプで磁力を強力にすると回転軸が磁化されてしまうという問題が生じていた。本実施例では外周面から径方向内側に向かう磁力線が、内周面に至る前に反転するように磁化される極異方性磁石を用いることで、スリーブ16をアルミニウム合金製とすることができた。また、回転軸15やスピンドル17が磁化されることが大幅に抑制され、出力軸たるスピンドル17の先端に鉄粉が吸着しなくなり、信頼性を高めた動力工具を実現できた。
次に図20~図22を用いて、コイル25からの引出線をモータハウジング30の外部に配線する方法を説明する。図20は図1のコイル25の引出線26b、26e付近の部分拡大図である。本実施例のディスクグラインダ1では密閉式のモータハウジング30を用いるために、コイル25からの引出線26a~26cの配線と、センサ基板28からの信号線80a~80eの取り回しが問題となる。減速機を介さず砥石などの略円板を回転する手持ち動力工具は、小形になり、ハンドルが細く握り易く、低騒音、長寿命などの多数のメリットが得られる。この場合、モータ10の出力だけで大トルクを発生させるように構成すると、コイル25に流す励磁電流の増加が必要となり、コイル25とインバータ回路73を接続するコイル引出線26a~26cを大電流対応のため太くしなければならない。太いコイル引出線26a~26cを用いる場合に、コイル25のコイル引出線26a~26cをモータハウジング30の内部で結線すると、結線箇所のスペース、特にリード線や絶縁チューブ等の設置スペースを確保するためにモータハウジング30を大きくしなければならない。
本実施例では、モータハウジング30の筒状部31に、コイル引出線26a~26cの固定用の切り欠き部33a~33c(図では33bしか見えない)を設け、コイル引出線26a~26c(図では26b、26eしか見えない)をメインハウジング2側に引き出してから結線し、インバータ回路73からの配線83a~83c(図では83bしか見えない)と接続をするようにした。配線の手順としては、コイル25の各相2本のコイル引出線を、メインハウジング2内で束ねる(結線する)。束ねた2本のコイル引出線3つ(3相分)を、インバータ回路73からの配線3本に、それぞれ接続する(結線する)。デルタ結線の場合は、中性点作成のための結線は行わない。このように本実施例では、モータハウジング30の外側部分、即ち、メインハウジング2の内部にてコイル25とインバータ回路73を電気的に結線した。また、センサ基板28からの配線も、モータハウジング30の外側部分にて、制御回路基板72側と配線するようにした。本実施例の構成によってモータハウジング30の回転軸線B1方向の大型化を抑制することができ、ディスクグラインダ1の全高を低減できるという効果が得られる。
コイル25の引出線26a~26f(図20では26b、26eしか見えない)は、モータハウジング30の切り欠き部33a~33c(図では33bしか見えない)から外部に引き出された場所であって、メインハウジング2の余剰スペースの大きい部分にて接続される。ここでは、ネジボス9eと把持部2bの上側壁面との間を利用して、引出線26b、26eがV相出力線83bと結線される。その他、後述するが引出線26a、26c~26d、26fも同様に出力線83a、83cと接続される。これらの結線は、ハンダ付けするか、又は、圧着端子を用いることができるが、結線された配線同士の物理的接続状態と、導電状態を長期間安定して維持できるならば、結線の方法は問われない。図20では半田付けによる結線に加えて、結線箇所に熱収縮チューブ82a~82c(図では82bしか見えない)を被せるようにしているが、熱収縮チューブ以外の接続部材によって絶縁性を達成しても良い。
モータハウジング30の筒状部31の側面には、引出線26a~26fを通す切り欠き(スリット)33a~33cが設けられる(図では33a、33cは見えない)。切り欠き部33a~33cは、筒状部31の径方向内外面だけでなく、上側開口部31aに接するような開口を有する。開口部31aは、トップカバー35によって閉鎖される。つまり、筒状部31にトップカバー35が取り付けられると、切り欠き部33a~33cは上側部分がふさがれるため貫通穴と同等の形状になる。この配線を通す貫通穴の位置は、図10で説明したようになる。つまり、ステータ20の上側端面となるコイル25の上端位置よりも、切り欠き部33a~33cの下端位置が下側になるように形成される。このような位置関係とすることにより、引出線26a~26fをモータハウジング30内からメインハウジング2側に通しやすい位置関係とすることができた。また、切り欠き部33a~33cの内側部分、又は/及び、外側部分には樹脂85(図13参照)を塗布することによって防水性、密閉性を向上させる。そうすれば切り欠き部33a~33cを介しての水や空気の流通を抑制できるので、モータハウジング30の密閉性を確保できる。
図21は図20の筒状部31単体の上面図である。筒状部31の内側には、ステータコア21のキー21dが挿入するために回転軸線B1と平行に延びる凹部32aが形成される。また、ステータコア21の外周面との間に所定の隙間を形成して、熱硬化性樹脂27を充填することによってステータコア21と筒状部31との接着力を高めるための凹部32bが2カ所形成される。凹部32bは断面形状が半円状であり、回転軸線B1と平行に連続する。筒状部31の周方向の4カ所には、ネジ穴34a~34dが形成される。
筒状部31の上側開口部31aから下方向に向けて延びる3カ所の切り欠き部33a~33cが形成される。切り欠き部33a~33cはドリルなどで形成される横穴として形成されるのではなく、上側から下側に向かうスリット状に形成されるので、コイル引出線26a~26fを直交方向に配置して上側から下側にはめ込むように移動させるだけで良いので、モータハウジング30の組立性がきわめて良くなる。また、コイル引出線を位置決めする配線溝、即ち切り欠き部33a~33cが複数設けられるので、液体の熱硬化性樹脂27を筒状部31内に満たすときに、コイル25が動きにくく、組み立て作業が容易となる。切り欠き部33a~33cの周方向に見た幅Wは、コイル引出線26a~26fの直径に、組み立てのためのわずかな隙間を加えた程度の必要最小限の幅Wとする。例えば、コイル引出線26a~26fの直径をDとしたら、D≦W<1.5×Wの範囲とすれば良い。コイル引出線26a~26fには、エナメルワニスを焼き付けた被膜、又は、樹脂製の被膜が形成されるが、切り欠き部33a~33c内で容易に動かないようにすることが断線を防ぐために重要である。このようにして6本のコイル引出線26a~26fを引き出した状態を示すのが図22である。
図22は図21の筒状部31にステータ20を取り付けた状態の上面図であって、図12(B)の状態の上面図でもある。筒状部31の内側にはステータコア21(図では見えない)と、下側のインシュレータ24(図では見えない。図12参照)と、上側のインシュレータ23が収容される。ここでは、コイル25の巻かれているコイル本体部分の詳細図示は省略し、引出線26a~26f部分の図示をしている。上側のインシュレータ23には、ステータコア21の断面形状と同じ断面形状を有するように、径方向の形状が決定される。インシュレータ23には、センサ基板28(図20参照)を保持するための2カ所の基板保持リブ23d、23eが設けられる。基板保持リブ23d、23eは、センサ基板28をロータ11の永久磁石13から所定の距離を隔てる位置に保持するための取付基台であり、ネジ止めするためのネジ穴を有する。
ステータ20にはコイル25が巻かれているので、各ティース部分から3相分、計6本のコイル引出線26a~26fが引き出される。ここでは、切り欠き部33aにU相用のコイル引出線26a、26dが配置され、切り欠き部33bにV相用のコイル引出線26b、26eが配置され、切り欠き部33cにW相用のコイル引出線26c、26fが配置される。コイル引出線26aと26dは、インバータ回路のV相出力線83aとハンダ付け等で接続される。結線箇所においては、熱収縮チューブ82aを被せることにより絶縁する。同様にして、コイル引出線26bと26eは、インバータ回路のW相出力線83bと接続し、熱収縮チューブ82bを被せる。コイル引出線26cと26fは、インバータ回路のW相出力線83cと接続し、熱収縮チューブ82cを被せる。
図23は本実施例のディスクグラインダ1のモータ10の駆動制御系の回路図である。この回路図で示すインバータ回路73、定電圧電源回路77、演算部75は同一の制御回路基板72(図1参照)に搭載される。電池パック200の出力はインバータ回路73に入力される。インバータ回路73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75からの指示によって制御信号出力回路76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73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。
インバータ回路73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、デルタ接続されたコイル25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池パック200の正極側に共通に接続されている。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。ここではコイル引出線26a、26dは結線点81aにてU相出力線83aに接続され、コイル引出線26b、26eは結線点81bにてV相出力線83bに接続され、コイル引出線26c、26fは結線点81cにてW相出力線83cに接続される。
モータ10のステータ20の内側では、永久磁石13を有するロータ11が回転する。ロータ11の永久磁石13の位置を回転位置検出素子たる3つのホールIC29にて検出することにより演算部75はモータ10の回転位置を検出することができる。
演算部75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、マイコンを内蔵して構成される。演算部75は、モータ10のオンオフ用のスイッチ92の操作に伴って入力される起動信号と、速度調整ダイヤル79によって設定された可変抵抗の信号に基づき、モータ10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75は、インバータ回路73の6個のスイッチング素子Q1~Q6の各ゲートに出力される駆動信号H1~H6を制御するための信号を制御信号出力回路76に出力する。
スイッチング素子Q1~Q6は、制御信号出力回路76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、電池パック200から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10に供給する。モータ10に供給される電流の大きさは、電池パック200とインバータ回路73との間に接続されたシャント抵抗78の両端の電圧値を検出することにより演算部75によって検出される。演算部75には、モータ10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10の駆動を停止すべく、インバータ回路73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10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77は、電池パック200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75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77は、ダイオード、平滑用の電解コンデンサ、IPD回路、レギュレータ等を含んで構成される。
図24は図21の筒状部31からコイル引出線26a~26fと信号線80a~80eの引き出し状況を示すモータハウジング30の側面図である。前述したように、コイル25からの引出線(コイル引出線)は6本であり、2本ずつが切り欠き部33a~33cの底面側からそれぞれ配置される。ホールIC29からの信号線は、3つのホール素子からの信号線80a~80cの3本と、図23の回路図には図示されていない共通の電源用の信号線80dとグランド用の信号線80eの計5本となる。ここでは中央の切り欠き部33bに1本の信号線80bを配置し、残りの切り欠き部33a、33cに2本ずつの信号線80a、80c~80eを配置する。このように切り欠き部33a~33cに配線した後に、点線85で示す箇所に、筒状部31の内側から樹脂を充填することによって切り欠き部33a~33cの引出線が位置しない残りの空間を密封する。最後に、筒状部31の上側開口部31aにトップカバー35を被せることによって切り欠き部33a~33cの上端開口を閉鎖する。トップカバー35には点線で示すように中挿部36が設けられるので、切り欠き部33a~33cの上端は確実に閉鎖される。また、切り欠き部33a~33cのコイル引出線や信号線の位置しない空間は、樹脂85によって塞がれる。尚、樹脂85は、密閉性を保つことが目的であり、熱伝導性を有する必要性は低い。従って、熱硬化性樹脂27とは別の、熱伝導率の低い樹脂(第2の樹脂)を用いるようにしても良い。
以上のように、コイル引出線26a~26fのデルタ結線用の結線処理と、インバータ回路73(後述の図23参照)への接続をモータハウジング30の外部で行うので、モータ10の組立性が大変良くなる。また、メインハウジング2の内部で結線を行うことによりモータハウジング30内部の結線用の必要空間を節約できる。さらに、メインハウジング2は左右分割式であるので、片側のハウジング内でコイル引出線26aから26fの結線を行うと共に、その他の配線やインバータ回路73、スイッチ92等を配置し、その後にもう一方のハウジングを被せてネジ5e~5g等で固定すれば良いので、結線のために特殊な工程が不要となり、動力工具の組立効率が良い。さらに、電気的接続を金属製のモータハウジング30内部ではなくて、樹脂製のメインハウジング2の内部で行っているので、接続部分からモータハウジング30に電気が漏電する虞がなくなり、信頼性が向上する。
以上のモータハウジング30からのコイル引出線の配置方法は、本実施例のようなダイレクトドライブ方式の動力工具であることを前提要件とはしない。例えば、モータの形状はブラシレスDCモータであるか否かは問わず、その他のモータの形式であっても、密閉式のモータハウジング30の外部にコイルの引出線やモータ及びモータ周辺回路への電源線や信号線を延在させて、メインハウジング2内で配線しても良い。そのように構成することにより、モータハウジング内部の収容空間を小さくすることができるという同様の効果が得られる。
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、上述の例では動力工具の一例としてディスクグラインダにて説明したが、ディスクグラインダだけでなく、円盤状の先端工具を用いる丸鋸、ポリッシャや切断機等にも同様に適用できる。ここで図25を用いて本発明を丸鋸101に適用した例を説明する。
図25は、本発明の変形例となる丸鋸101(切断機)の前方側面図である。丸鋸101は、モータハウジング130と、モータハウジング130の上部に接続されるハンドルハウジング102を有する。モータハウジング130は、ディスクグラインダ1と同様に、金属製の筒型一体構造を成す筒状部131と、その両端開口を塞ぐカバー135及びカバー140を有する。カバー135及びカバー140は、それぞれ金属製であり、筒状部131からの熱が効率よく伝達されるように構成されている。また、カバー140の右側には金属製のソーカバー155が設けられており、ソーカバー155にはカバー140からの熱が伝達される。モータハウジング130は密閉構造となっており、外部との積極的な空気交換は行われないようになっている。モータハウジング130の内部にはロータ11とステータ20を有するモータ10(ブラシレスモータ)が収容され、ロータ11には一体に回転する回転軸115が設けられている。ステータコイル20とモータハウジング130の間の隙間は、放熱性の高い熱硬化性樹脂27にて満たされ、コイル25の全体は熱硬化性樹脂27にて覆われる。カバー135とカバー140は金属製であり、モータ10の熱を吸収した筒状部131の熱を効率よく吸収するようになっている。回転軸115の先端には鋸刃150が取り付けられており、鋸刃150はワッシャ152とフランジ154によって挟持されて回転軸115に固定されている。カバー140は鋸刃150の左側面を覆うように上方に延在している。なお、鋸刃150は円形を成しており、カバー140は鋸刃150の回転軸115とより上方に位置する部分の左側面全体を覆うようになっている。カバー140には鋸刃150の上方及び右側面を部分的に覆うソーカバー155が設けられる。ソーカバー155は金属製であり、カバー140の熱を効率よく吸収することができる。モータハウジング130の内部には、ロータ11の回転位置を検出可能なセンサ基板128が設けられている。モータハウジング130の下方にはベース139が設けられ、ベース139の下面を木材等の加工材表面上で摺動させることで、丸鋸101は加工材の切断作業を行うことができる。
丸鋸101も、ディスクグラインダ1と同様のモータ10を使用しつつ、モータハウジング130を密閉構造としたダイレクトドライブ方式となっており、ディスクグラインダ1と同様の効果を有する。なお、丸鋸101はファンを有していないが、これは鋸刃150が砥石60よりも比較的大径となることから、高速回転する鋸刃150によって空気流が発生し、その空気流がカバー140とソーカバー155を効果的に冷却することで、間接的であってもモータ10を効率よく冷却することが可能となり、ファンを設ける必要性が小さくなったためである。ファンが無いだけ製品全体の大きさ、特に左右方向をコンパクトにできるが、モータ10の冷却を優先したければディスクグラインダ1と同様のファンを設けても良い。
次に、図26及び図27を用いて本発明の第3の実施例について説明する。図26は本発明の第3の実施例に係るディスクグラインダ301の縦断面図であり、ロータ11だけ側面図で示したものである。基本的な構成は図1で示した実施例1と同じであり、ファン350の形状が異なり、図1で示した実施例1と同じ回転方向で回転した際にファン350が発生させる空気の流れを逆方向にしたことである。空気の流れは、図26の太い黒矢印で示す方向になる。ファン350は送風用であって、モータハウジング30の延出部30bとなるホイルガード取付部46の内側に配置され、モータ10の回転軸15と一体に形成されたスピンドル17に螺合される。この螺合状態を可能とするためにスピンドル17の外周面には雄ねじ部17aが形成され、ファン350の内周面には雌ねじ部351bが形成される。ファン350の雌ねじ部351bの形状や、上部ラビリンス部357は図1で示した実施例1と互換の形状である。つまり、第一の実施例のファン50に替えて、ファン50とは形状の異なるファン350を装着できる。ファン350は斜流ファンであり、送風方向は軸方向(下方)かつ径方向外方となる。ファン350の下側の形状は、図6(A)で示した形状と同じであり、ホイルワッシャ62がファン350に対して空回りしないように、平行な面取りをした二面幅部(図示せず)が形成される。
金属製のモータハウジング30は、第1の実施例と同じものであり、外気から隔離されるようにモータ10を収容する金属で形成されたモータ収容部30aと、モータ収容部30aの下側であって回転軸15の軸線B1方向下向きに延出する延出部30bを有する。モータハウジング30は、両端が開口した筒状部(筒部)31と、筒状部31の下端開口に取り付けられるボトムカバー(蓋部)40と、筒状部31の上端開口に取り付けられるトップカバー(蓋部)35を有し、内部にモータ10を収容した上で筒状部31の開口を閉塞する。モータハウジング30の下側の延出部30bは円筒状であって、その中心線が回転軸線B1と同軸に延び、筒状部31の下側開口を閉鎖するボトムカバー40と一体に形成される。延出部30bは、ホイルガード65を取り付けるためのホイルガード取付部46を形成するものであるが、第3の実施例ではホイルガード取付部46の内周側空間を利用してファン350を取り付けた。ホイルガード取付部46とモータハウジング30との接続部付近には、排出風を外部又はメインハウジング302内の空間から吸引するために径方向外側から内側に貫通させる空気穴47a~47d(図では47c、47dは見えない)が形成される。第3の実施例では、ホイルガード取付部46の内壁下側部分がラッパ状に広がっている。すなわちホイルガード取付部46の内径が下方に行くにつれ拡径するようになっている。これは、斜流ファンであるファン350の送風方向が斜めであるため、風の流れを邪魔しないためと、ホイルガード取付部46の剛性を確保するためである。
モータハウジング30の内部空間からメインハウジング302の内部空間への配線(信号線80b等)は、図24で示した配線方法と同様の方法を用いることができる。この配線の引き込み位置付近の空間は、閉鎖状態とされ、メインハウジング302の取付部302aとモータハウジング30の間の空間であって、軸線B1方向上側端部は閉鎖状態にあって、軸線B1方向上側から空気が大気中に放出されないように構成される。メインハウジング302の取付部302aとモータハウジング30の間は、密閉構造を構成する接合部分を除いて密接させないことで、内部に空気が通過可能な空間が形成される。つまり、メインハウジング302の内部を通る空気は、モータハウジング30の外表面にあたることによりモータハウジング30から熱を奪うことができる。
モータハウジング30の形状は、図1及び図2で示した形状とほぼ同じであるが、取付部302aの形状が一部異なり、軸線B1方向下側端部に閉鎖壁306が形成され、モータハウジング30と取付部302aによって形成される隙間部分、即ち、連絡通路304の軸線B1方向下側が閉鎖されて、そこから外気との空気の交換を遮断していることである。このため、空気穴47b部分から吸引される空気は、すべてメインハウジング302の内部空間から吸引される。メインハウジング302には図2で示したように拡径部に風窓88が形成されるため、風窓88が冷却風の流入口となり、ハンドル部を通って連絡通路304に到達した冷却風は、軸線B1方向にみて上から下方向に流れ、空気穴47bからファン350に到達する。第3の実施例では、風窓88から空気を吸引するので、インバータ回路73などの制御部70を構成する要素を冷却することができる。すなわち、制御部70を冷却しながら、モータ10を間接的に冷却することができる。
メインハウジング302の把持部を通過して取付部302aに到達した空気は、軸線B1方向に沿って最短距離で空気穴47bに到達するが、モータハウジング30の外周側に、軸線B1方向に平行な複数のリブ31cを形成することにより、空気の流れ方向を整えることができる。ファン350から排出される空気は、図中の太矢印で示すように軸線B1方向上から吸引され下方向かつ径方向外側に向けて排出される。この排出方向は、砥石60の径方向内側から外側に向かい、砥石60の回転によって生ずる風の流れと同じ方向であるので、空気の流れがより円滑になってファンによる冷却性能を一層高めることができる。
図26の縦断面図では見えないが、延出部30bの右側側面に形成される空気穴47cと、左側側面に形成される空気穴47dも連絡通路304に連通するように形成されて外気との空気交換ができないように構成される。このように3つの空気穴47b~47dを用いてメインハウジング302の内部の空気を効果的に吸引できる。ボトムカバー40の前方側には、前方から外気を吸引するための空気穴47aが形成され、モータハウジング30の前方側に存在する外気が、空気穴47aからボトムカバー40の底面に沿って軸線B1近くまで吸引される。この吸引によってボトムカバー40の底面のうち前方側が効果的に冷却される。尚、空気穴47aの大きさは、他の3つの空気穴47b~47dに比べて十分小さく形成して、ファン350に流入する空気の比率を調整すると良い。
図27は図25のファン350単体の斜視図である。なお、ファン350の送風構造説明のため、ここではファン350の上側に形成されるラビリンス部357(図26参照)の図示は省略している。ファン350には中央の内筒部351から径方向外側に向けて延在する複数の羽根部(フィン)354が形成される。フィン354は湾曲された板状部分であり、それぞれが独立して形成される。フィン354の先端は、V字状の窪み355が形成されるが、この窪み355はホイルガード取付部46の内壁形状に沿わせるために形成されたものである。ホイルガード取付部46の内壁形状は斜流ファンの送風に適応させたものであるところ、窪み355によってフィン354におけるホイルガード取付部46と干渉しにくい部分の径を大きくできるので、風量を稼ぐことができる。内筒部351の内側には雌ねじ部351bが形成される(図では雌ねじの図示は省略している)。ファン350は金属の一体品で形成すれば良いが、合成樹脂製としても良い。内筒部351の下側の端面は円環状の取付面351aとなり、ここに当接するようにホイルワッシャ62(図26参照)が取り付けられる。尚、取付面351aの外周側形状は、ホイルワッシャ62がファン50に対して空回りしないように、平行な面取りをした二面幅部が形成されるが、ここでは図示を省略している。
次に、図28及び図29を用いて本発明の第4の実施例について説明する。図28は本発明の第4の実施例に係るディスクグラインダ401の縦断面図である。図28は本実施例に係るディスクグラインダ401の縦断面図である。ディスクグラインダ401において、モータハウジング30の筒状部分の後側側面にはメインハウジング402の取付部21が位置する点は第1及び第3の実施例と同様であるが、本実施例ではファン450の取付位置が異なり、回転軸415のスピンドル417側でなく、反対側(上方側であってモータハウジング430の外側)に取り付けたものである。モータハウジング430を保持するメインハウジング402は合成樹脂製であって、5本の図示しないネジによって左右部分が固定される。このモータハウジング430の取付部21の上端側にファン収容部422が形成される。ファン収容部422を形成したことによってファン450の周囲は覆われる。
ファン収容部422は、モータハウジング30とほぼ同じ外径の大きさを有するもので、複数の吸気口424を有する吸入室422aと、吸入室の下方であってファン450が回転する空間となるファン回転室422bの2室が形成される。吸入室422aとファン回転室422bの間は仕切り壁437によって区切られ、仕切り壁437の中央には、ファン450によって吸引される空気が流れる貫通穴437aが形成される。仕切り壁437は、ファン450の中心部分に風を集めるようガイドするファンガイドして機能する。ファン450は遠心ファンであり、仕切り壁437によって径方向外側に向けて効率よく送風する。ファン収容部422の側面には、外気を吸引するための3つの吸気口424が形成される。ファン収容部422の右側側面にも同様に3つの吸気口424が形成される。ファン450によって6つの吸気口424から吸引される外気は、メインハウジング402の内部空間を通って排気口425(後述する図29参照)と風窓488から外部に排出される。
メインハウジング402のうち、モータハウジング430との接続箇所と離れる側(反モータ側)には拡径部402cが形成される。拡径部402cには電池パック200が装着される。第1の実施例のメインハウジング2と比べて電池パック200の装着方向が上下方向に見て逆向きとなり、電池パックサポート部材402dの位置が下側にあるが、電池パック200の装着方向や拡径部402cの形状は任意に構成できる。メインハウジング402の拡径部402cは、把持部402bに比べて中心軸線A1から径方向外側に広がるように形成され、拡径部402cの内部にはコントローラ(制御部)470が収容される。コントローラ470は、制御回路基板を収納ケース内に搭載したものである。収納ケースは、開口面が前方を向いたトレイ状であって、その内部に制御回路基板が収容され、制御回路基板には、ブラシレスDC方式のモータ10を駆動するためのインバータ回路や、マイコンを有する演算部等が搭載される。インバータ回路は図では見えない6個のFET(Field Effect Transistor)により構成される。
モータ10のステータ部分は熱硬化性樹脂427によって全体が覆われる。従って、円筒状に固められた熱硬化性樹脂427の内側部分にて回転軸415と共にロータコア12が回転する。回転軸415が回転するとファン450が回転することにより、吸気口424を通して外気がF1のように吸入室422aに流入し、貫通穴437aを通してファン450の配置されるファン回転室422b側に流入する。F1は吸気口424からファン450に流れる空気の流れを示している。ファン回転室422bからF2のようにファンによって径方向外側(後方)に向けて冷却風が排出され、下方向の流れへとガイド(整流)された冷却風は連絡通路404内に到達して、F3のように軸線B1方向に向けて流れる。ここで、F2はファン450から連絡通路404となるモータハウジング430と取付部421の間隙部分に向かって連絡部分(ファン回転室出口422c)を流れる空気の流れであり、F3は連絡通路404内の軸線B1方向の空気の流れである。
F3に向けて流れる冷却風の一部(例えば半分以下)は、矢印F4のように把持部402bの内側に流入し、F5で示すようにコントローラ470の周囲を流れ、風窓488から外部に排出される。F4は連絡通路404から把持部402bへ流れ込む空気の流れであり、F5は把持部402bからコントローラ470の電子回路を冷却して風窓488(図28参照)に至る空気の流れである。このようにファン450にて生成された冷却風が、コントローラ470の周囲を流れることによって、コントローラ470に搭載された発熱する電子素子、例えばワンチップマイコン、半導体スイッチング素子等を効果的に冷却することができる。
図29は本実施例のディスクグラインダ401のモータハウジング430の外側部分の断面斜視であり、ファン450付近の形状を示す。複数の吸気口424(図2参照)を介して吸入室422aの内部に吸引された空気は、貫通穴437aからファン450の位置するファン回転室422bの内部に吸引される。ファン450はモータ10の回転軸415に固定されるため、モータ10の回転と共にファン450は同じ回転数で回転する、ファン回転室422bを排出される空気は、F2のようにファン回転室出口422cから連絡通路404に向かって流れ、連絡通路404をF3で示すようにモータ10の軸線B1方向下方側に流れる。連絡通路404の下方端部は排気口425を除いて閉鎖されており、連絡通路404に流れ込んだ空気の多くは、F6のように軸線B1の周方向に流れて、排気口425から外部に排出される。排気口425は、金属製のモータハウジング430の外周面に沿って空気を排出させることにより、モータハウジング430の外面から効果的に熱を奪うためのものである。排気口425は取付部402aとモータハウジング430の外面との間に形成された開口(隙間)であり、細長い隙間が軸線B1と平行方向(上下方向)に並んだ形状として、軸線B1方向にステータコア21と同等または長い程度にすることにより、排出される空気がモータハウジング430の表面に沿って層状に、軸線B1の周方向に流れる。
F6は間隙部(連絡通路404)から排気口425に向かう空気の流れである。排気口425から外部に排出される空気は、F7に示すようにモータハウジング430のモータケースの外表面(円筒面)に沿って周方向(ロータの回転方向と同方向又は逆方向)に流れる。F7は、排気口425からモータハウジング430の側面に沿った方向で吹き出される空気の流れである。連絡通路404に流れ込んだ空気の残りは、貫通穴406からF4のように把持部402b内に流入する。このように本実施例では、モータハウジング430の円筒面に沿って、F7のように周方向に冷却風を排出することにより、モータハウジング430自体を効果的に冷却するようにしている。また、排気口425を筒状部31の軸線B1方向の大部分に重なるようにして、排気される冷却風F7との接触面積を大きくした。
次に、図30を用いて本発明の第5の実施例について説明する。第5の実施例に係るディスクグラインダ501は、第1、第3、第4の実施例とは別の位置にファン(電動ファン550)を設けたものである。また、ファンをモータ10の回転軸に取り付けて、モータ10と同期させて回転させるものではなく、別のモータによって駆動される電動ファン550とした。モータケース110の内側に収容されるモータ10は、第1の実施例と同じである。トップカバー35の外面は、ネジ穴部分を除いて平坦であり、筒状部31に面する外周部分には段差部35bが形成され、段差部35bが筒状部31の内部に位置することにより筒状部31の上側開口を閉鎖する。
拡径部502cの内側であって、コントローラ470の前側には電動ファン550が設けられる。電動ファン550はユニット化された送風手段であり、合成樹脂製のフレームの内部に小型のモータ(図示せず)が設けられ、モータ10とは別の駆動源(ここでは電力)によって駆動される。小型のモータ(図示せず)の回転軸にはファンが設けられる。電動ファン550はユニットファンとして市販されているものを用いることができ、コントローラ470の稼動電圧(例えば5V)と同電圧、又は、12V程度の電圧にて動作し、風窓588を吸気口としてF11の方向に空気を吸引する。F11の空気流によってコントローラ470に含まれる電子素子が冷却される。電動ファン550から排出された冷却風は、F12のように把持部502b内を流れて、F13のように連絡通路504内に到達する。連絡通路504は軸線B1方向に連続するが、図29で示した第4の実施例と同様に周方向に延在する複数の案内リブ407を形成すると良い。この案内リブ407が冷却風をロータコア12(図1参照)の周方向に沿った流れへとガイドする。通路504に到達した冷却風F13は、図29で示すF6と同じように流れて排気口425から外部に排出され、モータケース110の外表面を、図29で示すF7と同様にロータの回転方向に沿って流れる。
制御部470には電動ファン550を駆動するための駆動回路が含まれ、電動ファン550は制御部470に含まれるマイコンによって制御される。電動ファン550はトリガスイッチ(図示せず)のオン又はオフに連動させて、モータ10を駆動させている間は一定回転数で動作させるように構成しても良いし、高度に制御するように構成しても良い。このようにモータ10とは別の駆動源によって駆動される電動ファン550を用いて冷却風を生成するようにしたので、十分な冷却効果を得ることができる。
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、上述の例では動力工具の一例としてディスクグラインダと丸鋸にて説明したが、ディスクグラインダだけでなく、円盤状の先端工具を用いるポリッシャや切断機等にも同様に適用できる。
1…ディスクグラインダ、2…メインハウジング(リヤハウジング)、2a…取付部、2b…把持部(ハンドル部)、2c…拡径部、2d…電池パックサポート部材、2e…穴部、3…冷却風遮蔽壁、3a…スリット、4…隙間、5a~5g…ネジ、7a~7d…サイドハンドル取付穴、8a、8b…当接面、9e~9h…ネジボス、10…モータ、11…ロータ、12…ロータコア、13、13A…永久磁石、14…バランサー、14a…円周溝、15…回転軸、15a…主軸部、15b…太径部、15c…軸受保持部、15d…軸受保持部、15f…円周溝、16…スリーブ、17…スピンドル(出力軸部)、17a…雄ねじ部、17b…円周溝、17c…六角穴、20…ステータ、21…ステータコア、21a…円筒部、21b…ティース、21c…内側磁芯部、21d…キー、22…スロットライナ、23…インシュレータ(上側)、23d、23e…基板保持リブ、24…インシュレータ(下側)、24a…位置決め用リブ、25…コイル、26a~26c…コイル引出線、27…熱硬化性樹脂、27a…液面、27b…下面、27c…内周部分、28…センサ基板、29…ホールIC、30…モータハウジング、30a…モータ収容部、30b…延出部、31…筒状部、31a…上側開口部、31b…下側開口部、31e…固定部、32a、32b…凹部、33a~33c…切り欠き部、34a~34d…ネジ穴、35…トップカバー、35b…段差部、36…中挿部、37a~37d…ネジ、38…軸受、40…ボトムカバー、42…貫通孔、43…軸受保持筒、44a、44b…ネジ穴、45…ラビリンス筒、46…ホイルガード取付部、46a…開口面、46b…傾斜面、46c…取付面、47a~47d…空気穴、48…軸受、49a~49d…ネジ、49e、49f…ベアリング抑え用ネジ、50…ファン、51…内筒部、51a…取付面、52…連結部、53…中筒部、54…羽根部(フィン)、55…板部、55a…傾斜部、56…傾斜部、57…ラビリンス溝、58a、58b…二面幅部、59…貫通部、60…砥石、60a…(砥石の)先端、61…(砥石の)取付面、62…ホイルワッシャ、62a…貫通穴、63a、63b…二面幅部、64…ホイルナット、64a…貫通穴、64b、64c…小径孔、65…ホイルガード、65a…拡径上面、65b…外筒面、65c…折り返し部、65d…下側開口面、66…取付リング、67a、67b…ナット、68…押さえリング、69a、69b…ネジ、70…制御部、71…収納ケース、72…制御回路基板、73…インバータ回路、74…冷却フィン、75…演算部、76…制御信号出力回路、77…定電圧電源回路、78…シャント抵抗、79…速度調整ダイヤル、80a~80e…信号線、81a~81c…結線点、82a~82c…熱収縮チューブ、83a…U相出力線、83b…V相出力線、83c…W相出力線、85…樹脂、86…レール機構、87…接続端子、88…風窓、89…フィルタ、91…スイッチ機構、92…スイッチ、93…プランジャ、94…揺動軸、95…パドルレバー、95a…先端部、95b…押圧部、96…オフロックレバー、97…ねじりコイルばね、101…丸鋸、102…ハンドルハウジング、115…回転軸、127…スペーサ、128…センサ基板、131~136…永久磁石(極異方性磁石)、131a~133a…基準線、133a~136a…凹部、135…カバー、138…軸受、139…ベース、140…カバー、148…軸受、148a…軸受ホルダ、150…鋸刃、151…太径部、151a…上面、152…ワッシャ、154…フランジ、155…ソーカバー、160…金型(治具)、161…太径部、161a…(太径部の)上面、162…中径部、162a…(中径部の)上面、163…細径部、200…電池パック、201…上側ケース、202…下側ケース、203…ラッチボタン、230…永久磁石、301…ディスクグラインダ、302…メインハウジング、302a…取付部、304…連絡通路、306…閉鎖壁、350…ファン、351…内筒部、351a…取付面、351b…雌ねじ部、354…フィン、357…ラビリンス部、357…上部ラビリンス部、401…ディスクグラインダ、402…メインハウジング、402a…取付部、402b…把持部、402c…拡径部、404…連絡通路、406…貫通穴、407…案内リブ、415…回転軸、417…スピンドル、421…取付部、422…ファン収容部、422a…吸入室、422b…ファン回転室、422c…ファン回転室出口、424…吸気口、425…排気口、427…熱硬化性樹脂、430…モータハウジング、437…仕切り壁、437a…貫通穴、450…ファン、470…コントローラ、488…風窓、501…ディスクグラインダ、502…メインハウジング、502c…拡径部、521…取付部、504…連絡通路、550…電動ファン、588…風窓、601…ディスクグラインダ、602…モータハウジング、602c…拡径部、603…ギヤケース、606、607…傘歯車、610…モータ、616…スピンドル、625…ファン、632…スイッチ、635…トリガレバー、636…オフロックレバー、645…ホイルガード、646…ホイルワッシャ、647…ホイルナット、650…制御部、A1…中心軸線、B1…回転軸線、C1…中心軸線、Dm…(モータ10の)直径、F1~F7,F11~F13…冷却風の流れ、L…製品全長、LS…ステータの軸方向長さ、S…(熱硬化性樹脂27の上端位置とトップカバー35)の間隔、W…(切り欠き部33a~33cの)幅

Claims (15)

  1. ロータを有するモータと、
    前記ロータと一体回転する回転軸と、
    前記モータをオンオフするためのスイッチと、
    前記モータと前記スイッチを保持するハウジングと、
    前記回転軸と一体回転するファンと、を有し、
    前記ハウジングは、前記スイッチを収容するメインハウジングと前記モータを収容して前記モータの熱が伝達されるモータハウジングを有し、前記モータハウジングは、外気から隔離されるように前記モータを収容するモータ収容部と、前記モータ収容部の外側であって前記回転軸の軸方向に延出する延出部を有し、
    前記ファンは、前記回転軸に固定される基台部と、前記基台部から径方向に延在する羽根部を有するとともに、前記羽根部の少なくとも一部が前記モータ収容部の外部かつ前記延出部の内側に設けられ、
    前記ファンによって生じる冷却風は、前記モータ収容部の外面の一部を冷却することを特徴とする動力工具。
  2. 前記回転軸の端部には先端工具が着脱可能であり、前記冷却風は前記モータハウジングから前記端部に向かって流れるように構成されることを特徴とする請求項1に記載の動力工具。
  3. 前記回転軸の端部には先端工具が着脱可能であり、前記冷却風は前記端部側から前記モータハウジングに向かって流れるように構成されることを特徴とする請求項1に記載の動力工具。
  4. 前記モータハウジングは、少なくとも一端が開口した筒部と、前記筒部の一端に取り付けられる蓋部と、を有し、
    前記筒部の開口を前記蓋部によって閉塞することで、前記モータ収容部が形成され、
    前記蓋部は、前記回転軸が貫通する貫通孔と、前記貫通孔の内側部分において軸受部材を保持する軸受保持部を有し、
    前記貫通孔は、前記回転軸と前記回転軸を軸支する前記軸受部材によって閉塞されることを特徴とする請求項3に記載の動力工具。
  5. 前記メインハウジングは、前記モータハウジングに接続されるハンドル部を有し、
    前記ハンドル部には前記スイッチが収容され、
    前記モータと前記スイッチは配線によって接続され、
    前記配線は前記モータハウジングの側面に設けられた配線穴を通り、
    前記配線穴は、前記配線によって、又は、前記配線と樹脂によって閉塞されることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の動力工具。
  6. 前記延出部は一端が開口した開口部を有する筒状を成し、前記延出部の側面には通気口が設けられ、
    前記ファンの回転によって、前記開口部と前記通気口との間に前記冷却風の流れが形成されることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の動力工具。
  7. 前記モータを制御する制御部を有し、
    前記メインハウジングには風窓が設けられ、前記風窓を通る前記冷却風は、前記モータ収容部の外面の一部と前記制御部の両方を冷却することを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の動力工具。
  8. 前記ロータには、極異方性磁石が設けられることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の動力工具。
  9. 前記極異方性磁石は、前記ロータの軸方向に沿って複数設けられることを特徴とする請求項8に記載の動力工具。
  10. 前記ファンは、径方向外方に向かって送風する遠心ファンであるともに、軸方向から径方向外方に向かって傾斜して、軸方向に流れる前記冷却風をガイドする傾斜部を有することを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載の動力工具。
  11. 前記延出部は一端が開口した開口部を有する筒状を成し、前記延出部の側面には通気口が設けられ、
    前記ファンの回転によって、前記開口部と前記通気口との間に冷却風の流れが形成され、
    前記モータハウジングには、前記延出部の側面と交差する方向に延びるハンドル部が設けられ、
    前記延出部の側面と交差する方向において、前記ハンドル部と前記通気口との間には、遮蔽壁が設けられることを特徴とする請求項1に記載の動力工具。
  12. ステータ、ロータ及び回転軸を有するモータと、
    前記を収容する金属製の筒状のモータハウジングと、
    前記モータハウジングの筒状の開口部の閉鎖面から前記回転軸を外部に延在させるように貫通させる貫通孔と、
    前記貫通孔の周囲であって前記回転軸の軸線方向に延出する筒状の延出部の内側において前記回転軸にファンが設けられ、
    前記回転軸には円形の先端工具が装着され、
    前記先端工具は部分的に保護カバーによって覆われ、
    前記モータハウジングは、前記保護カバーを固定するための支持部を有し、
    前記ファンは、前記回転軸に固定される基台部と、前記基台部から径方向に延在する羽根部とを有し、
    前記支持部の内部に前記羽根部の少なくとも一部が位置し、
    前記ファンによって前記モータハウジングの外面が冷却されることを特徴とする動力工具。
  13. 前記貫通孔の周囲であって前記回転軸の軸線方向に延出する筒状の延出部を設け、
    前記延出部の内側において前記回転軸にファンが設けられ、
    前記延出部は、前記保護カバーを固定するための支持部を有することを特徴とする請求項12に記載の動力工具。
  14. 前記延出部は円筒形であって、前記金属製のモータハウジングの閉鎖面と一体に形成され、
    前記円筒形の前記モータハウジングの接続部付近に、排出風を排気するために径方向内側から外側に貫通させた複数の貫通穴を形成したことを特徴とする請求項13に記載の動力工具。
  15. ロータを有するモータと、
    前記ロータと一体回転する回転軸と、
    前記モータをオンオフするためのスイッチと、
    前記モータと前記スイッチを保持するハウジングと、
    前記回転軸と一体回転するファンと、を有し、
    前記ハウジングは、前記スイッチを収容するメインハウジングと前記モータを収容して前記モータの熱が伝達されるモータハウジングを有し、前記モータハウジングは、外気から隔離されるように前記モータを収容するモータ収容部を有し、
    前記メインハウジングには、前記モータを制御する制御部が収容され、
    前記ファンによって生じる冷却風は、前記モータ収容部の外面の一部と前記制御部を冷却することを特徴とする動力工具。 
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