JP2010042455A

JP2010042455A - 電動工具

Info

Publication number: JP2010042455A
Application number: JP2008206197A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Komuro; 義広小室; Takeshi Takeda; 岳史武田
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2008-08-08
Filing date: 2008-08-08
Publication date: 2010-02-25
Anticipated expiration: 2028-08-08
Also published as: JP5170677B2

Abstract

【課題】
ブラシレスモータのモータ軸方向の全長を短縮し、スイッチング素子の冷却効果を向上した電動工具を提供すること。
【解決手段】
ハウジングには、ブラシレスモータの回転により駆動されるファンが収容されており、ブラシレスモータの外周と前記ハウジングの内周との間には、ファンにより前記ハウジング内へと取り込まれる外気が通過するモータ軸方向へと延びる通風路が設けられており、基板は、モータ軸方向に延びており、スイッチング素子は、通風路に設けられていることにより解決することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ブラシレスモータを使用する電動工具に関し、特に、ブラシレスモータの全長短縮および冷却効果を向上させる構造に関するものである。

ブラシレスモータを回転駆動するためには、インバータ回路基板が必要となる。インバータ回路基板のスイッチング素子は、ステータコイルに大電流を供給することから発熱量が多くなり、その発熱によりスイッチング素子が破損することがあるために、スイッチング素子の冷却対策が要求される。スイッチング素子の冷却構造としては、スイッチング素子を放熱部材に固定し、放熱部材を冷却する構造が提案されている。ブラシレスモータを有する電動工具については、例えば、特許文献１に開示されている。

特開２００６ー２９７５３２号公報

上記従来例では、スイッチング素子の熱が放熱部材を介して、効果的に放熱できる。しかし、スイッチング素子及び放熱部材をステータ後方に配置しているため、スイッチング素子及び放熱部材の全長分、ブラシレスモータが前後方向に長くなるという弊害がある。また、放熱部材が必要であるので、製品のコストが増加してしまうものである。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、ブラシレスモータの前後方向の全長を短縮し、スイッチング素子の冷却効果を向上した電動工具を提供することを目的とするものである。

なお、この場合には放熱部材をなくすようにすることもできる。

上記目的は、ステータと、前記ステータ内部で回転可能なロータと、前記ロータと一体に回転可能なモータ軸と、を有するブラシレスモータと、前記ブラシレスモータを回転駆動可能なスイッチング素子と、前記スイッチング素子が取り付けられる基板と、前記ブラシレスモータ及び前記スイッチング素子を収容するハウジングと、前記ブラシレスモータの回転により所定の作業を行う先端工具と、を有する電動工具であって、前記ハウジングには、前記ブラシレスモータの回転により駆動されるファンが収容されており、前記ブラシレスモータの外周と前記ハウジングの内周との間には、前記ファンにより前記ハウジング内へと取り込まれる外気が通過する前記モータ軸方向へと延びる通風路が設けられており、前記基板は、前記モータ軸方向に延びており、前記スイッチング素子は、前記通風路に設けられていることにより、達成することができる。

本発明によれば、ブラシレスモータの前後方向の全長を短縮し、スイッチング素子の冷却効果を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明電動工具をコードレスタイプのインパクトドライバに適用した一部断面正面図、図２は図１のÅ−A線矢視図を示す。

本発明の実施形態に係るインパクトドライバは、ブラシレスモータ３を収納するモータハウジング部５０と、モータハウジング部５０の他端部に連続して形成された、動力伝達機構部４を収容する動力伝達ハウジング部５１と、モータハウジング部５０および動力伝達ハウジング部５１から垂下するハンドルハウジング部５２とから構成された工具本体を含む。

動力伝達ハウジング部５１の先端部はアンビル１０の端部が突出し、アンビル角穴部１０ａには先端工具、例えばドライバビット（図示なし）を着脱自在に差し込んで取付部材１０ｂによって固定できるように構成されている。アンビル角穴部１０ａには、他の先端工具として例えばボルト締付用ビットも装着することができる。

モータハウジング部５０は筒状の形状を有し、その内周部内には、先端工具の駆動源となるブラシレスモータ３が収容される。

モータハウジング部５０に連続する動力伝達ハウジング部５１内にはブラシレスモータ３の回転力を回転打撃力としてアンビル１０に伝達するための動力伝達機構部４が収容されている。

動力伝達機構部４は、遊星ギア６とリングギア７で構成される減速機構部と、スピンドル８及びスピンドル８上に前後摺動可能に配され、かつスプリング５によって打撃力が与えられるハンマ９から成るインパクト機構部と、ハンマ９によって回転打撃力が与えられ、上述のように先端工具を保持可能なアンビル１０とで構成される。

ハンドルハウジング部５２には、ブラシレスモータ３の駆動電源となる電池パックケース１がハンドルハウジング部５２の下端部に着脱可能に装着されている。電池パックケース１は、図示されないリチウムイオン二次電池電池パックを収容し、該電池パック本体の大半はハンドルハウジング部５２内に挿入され、収容される。なお、二次電池電池パックとして、ニッケル・カドミウム二次電池等によるものとしても良い。

電池パックケース１は、ハンドルハウジング部５２の一部に設けられたトリガスイッチ３０を介してモータ駆動回路装置２に電気的接続されている。モータ駆動回路装置２は、ブラシレスモータ３のステータコイル１２ａ（例えば、スター結線された３相コイル）に電気的接続され、ブラシレスモータ３のロータ１３を回転駆動させる。

ブラシレスモータ3を電気的に回転駆動させるには、ブラシレスモータ３のステータコイル１２ａに駆動電流を通電するための周知のブリッジ回路から成るインバータ回路基板２２やインバータ回路基板から別に設けられたスイッチング素子２１、またこれらを制御するためＣＰＵ等から成るモータ駆動回路装置２が必要となる。

以上のように構成されたインパクトドライバによれば、作業者がハンドルハウジング部５２を把持しながら、トリガスイッチ３０を引けば、トリガスイッチ３０がオン状態となり、二次電池電池パックによりブラシレスモータ３が駆動されるの、インパクトドライバの動作を開始できる。

ねじ締め作業時、モータ軸１１から伝達されたモータ３の回転力を遊星ギア６とリングギア７で減速し、その回転力をスピンドル８に伝達すると共に、ネジ締め中にアンビル１０（先端工具）に所定以上の負荷トルクがかかるとスプリング５の作用によりハンマ９は回転力を打撃力へと変換する。これによりハンマ９はアンビル１０に装着されている先端工具に回転打撃力を与えてネジを締め付けることができる。

次に、本発明に従う、ブラシレスモータ３のスイッチング素子２１の配置構造について説明する。

ブラシレスモータ３は、円筒状の外形をもつステータ１２と、ステータ１２の内周部に配設された、モータ軸方向に４つの永久磁石部材１４が埋め込まれたロータ１３とを有する。ステータ１２には樹脂等からなる絶縁材２３が固定してあり、その外側にステータコイル１２ａが巻回されている。ステータコイル１２ａは、スター結線された３相コイルを形成し、インバータ回路基板２２には、ステータコイル１２ａに大駆動電流を通電するためのスイッチング素子２１が基板２５を経由して電気的に接続されている。また、ステータ１２はモータハウジング５０の保持部５０ａで固定されている。

保持部５０ａとステータ１２の間は外気が通風するの空気通路１９となっている。ここで、スイッチング素子２１は、ステータ１２とハンドルハウジング部５２の間、且つ前記冷却用の空気通路１９上に配置されている。より詳細には、モータハウジング部５０が、モータ軸１１と平行に延びるように円筒形状をしており、ステータ１２もモータ軸１１と平行に延びるように設けられているので、空気通路１９は、モータ軸１１と平行に延びるように形成されている。

基板２５は、図２中に示すようにモータ軸１１と平行になるように設けられている。また、基板及びスイッチング素子２１は、空気通路１９の内部に位置するように設けられている。

スイッチング素子２１は、基板２５に対して傾斜して設けられている。その傾斜は、ステータ１２の外周に沿うようになっている。このため、スイッチング素子を基板と垂直にした場合には上下方向の大きさが大きくなっていたが、上下方向の大きさを小さくすることができる。また、スイッチング素子を基板と平行にした場合には左右方向の大きさが大きくなっていたが、左右方向の大きさを小さくすることができる。

次に冷却風の流れについて説明する。ブラシレスモータ３が回転駆動されると、モータ軸１１に固定されている冷却ファン１５が回転する。冷却ファン１５により吸気口１７から吸引された冷却風２０は、モータハウジング５０内部へ流入し、モータハウジング５０の内周部とステータ１２の間に設けられた空気通路を通る。この際、スイッチング素子２１及びステータ１２を冷却し、冷却ファン１５へ導かれる。その後、排出口１８より排出される。

このように構成することにより、インバータ回路基板２２からボールベアリング２４までの距離Ｌを短くすることが可能となり、ブラシレスモータ３の全長を短縮することができ、スイッチング素子２１を直接冷却風に当てることができるので効果的に冷却することができる。

なお、本発明の実施形態においては、電動工具のれいとしてインパクトドライバを例に説明したが、他の電動工具であっても良い。例えば、携帯用電気丸鋸、携帯用電気ドライバドリル、電気ハンマドリルなどであっても良いものである。

本発明の実施形態を示す一部断面正面図図１のＡ−Ａ線矢視図

符号の説明

１：電池パックケース２：モータ駆動回路装置３：ブラシレスモータ
４：動力伝達機構部５：スプリング６：遊星ギア７：リングギア
８：スピンドル９：ハンマ１０：アンビル１０ａ：アンビル角穴部
１０ｂ：先端工具取付部材１１：モータ軸１２：ステータ
１２ａ：ステータコイル１３：ロータ１４：永久磁石部材
１５：冷却ファン１７：吸気口１８：排気口１９：空気通路
２０：冷却風２１：スイッチング素子２２：インバータ回路基板
２３：絶縁材２４：ボールベアリング２５：基板
３０：トリガスイッチ５０：モータハウジング部５０ａ：保持部
５１：動力伝達ハウジング部５２：ハンドルハウジング部

Claims

ステータと、前記ステータ内部で回転可能なロータと、前記ロータと一体に回転可能なモータ軸と、を有するブラシレスモータと、
前記ブラシレスモータを回転駆動可能なスイッチング素子と、
前記スイッチング素子が取り付けられる基板と、
前記ブラシレスモータ及び前記スイッチング素子を収容するハウジングと、
前記ブラシレスモータの回転により所定の作業を行う先端工具と、を有する電動工具であって、
前記ハウジングには、前記ブラシレスモータの回転により駆動されるファンが収容されており、
前記ステータと前記ハウジングの内周との間には、前記ファンにより前記ハウジング内へと取り込まれる外気が通過する前記モータ軸方向へと延びる通風路が設けられており、
前記基板は、前記モータ軸方向に延びており、
前記スイッチング素子は、前記通風路に設けられていることを特徴とする電動工具。
前記スイッチング素子は、基板に対して傾斜して設けられることを特徴とする請求項１記載の電動工具。
前記スイッチング素子は、第１のスイッチング素子、第２のスイッチング素子、第３のスイッチング素子、第４のスイッチング素子、第５のスイッチング素子、第６のスイッチング素子を有しており、
第１のスイッチング素子及び第２のスイッチング素子が、モータの第１の外周に沿うように設けられており、
第３のスイッチング素子及び第４のスイッチング素子が、モータの第２の外周に沿うように設けられており、
第５のスイッチング素子及び第６のスイッチング素子が、モータの第３の外周に沿うように設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電動工具。