(57)【要約】【課題】冷却性能の向上を図りつつ快適に操作可能な電動工具を提供すること。【解決手段】モータハウジング２内において、冷却ファン２２は、モータ３に駆動される出力軸側に配置されるとともに、駆動回路基板２１は、その冷却ファン２２とモータ３との間に配置される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、前記モータを駆動するための駆動回路が形成された駆動回路基板と、前記モータの回転軸に連結されて一体回転する冷却ファンとをモータハウジング内に収容してなる電動工具において、
前記冷却ファンは、前記モータに駆動される出力軸側に配置されるとともに、前記駆動回路基板は、前記モータと前記冷却ファンとの間に配置されること、
を特徴とする電動工具。
【請求項２】
請求項１に記載の電動工具において、
前記冷却ファンに遠心ファンを用いるとともに、前記駆動回路基板により排気通路の側壁を形成したこと、を特徴とする電動工具。
【請求項３】
請求項２に記載の電動工具において、
前記駆動回路は、前記駆動回路基板に実装された複数のスイッチング素子により形成されるものであって、
前記各スイッチング素子は、前記冷却ファン側に面実装されること、
を特徴とする電動工具。
【請求項４】
請求項３に記載の電動工具において、
前記回転軸は、前記駆動回路基板を貫通するものであって、
前記各スイッチング素子は、前記回転軸を囲むように放射状に配置されること、
を特徴とする電動工具。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の電動工具において、
前記モータは、ブラシレスモータであるとともに、前記モータハウジングには、ハンドル部が接続されるものであって、
前記駆動回路基板は、前記ハンドル部に対応する位置に設けられること、
を特徴とする電動工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ及び駆動回路基板をハウジング内に収容した電動工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような電動工具には、モータの回転軸に冷却ファンを連結することにより、同モータ、及びその駆動回路基板上に実装されたスイッチング素子を冷却するようにしたものがある。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の電動工具では、その冷却ファンは、モータに駆動される出力軸側に配置されるとともに、駆動回路基板は、モータを挟んでその反対側に配置されている（第８図参照）。そして、特許文献２に記載の電動工具では、冷却ファンが反出力軸側に配置されるとともに、その駆動回路を構成する各スイッチング素子が、当該冷却ファンの径方向外側を囲む態様で駆動回路基板上に立設されている。
【特許文献１】特開２００７−１９６３６３号公報
【特許文献２】特開２００６−２９７５３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記第１の従来例に示されるようなモータ後方に駆動回路基板を配置する構成では、冷却ファンと駆動回路基板との間に距離ができることで流速が低下し、その冷却効果が弱まってしまうという問題がある。そして、第２の従来例に示されるような冷却ファンをモータ後方に配置する構成では、その全長が長くなるというデメリットに加えて、駆動回路の冷却により上昇した高温の排気風が作業者の手に当たりやすいという問題があり、この点において、なお改善の余地を残すものとなっていた。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、冷却性能の向上を図りつつ快適に操作可能な電動工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、モータと、前記モータを駆動するための駆動回路が形成された駆動回路基板と、前記モータの回転軸に連結されて一体回転する冷却ファンとをモータハウジング内に収容してなる電動工具において、前記冷却ファンは、前記モータに駆動される出力軸側に配置されるとともに、前記駆動回路基板は、前記モータと前記冷却ファンとの間に配置されること、を要旨とする。
【０００７】
上記構成によれば、冷却ファンと駆動回路基板との距離が近くなることで、当該駆動回路基板に当たる冷却風の流速を高めて、その冷却効果の向上を図ることができる。また、冷却ファンが出力軸側に配置されることで、高温の排気風が作業者の手に当たりにくくなる。その結果、冷却性能の向上を図りつつ、快適な操作感を実現することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記冷却ファンに遠心ファンを用いるとともに、前記駆動回路基板により排気通路の側壁を形成したこと、を要旨とする。
即ち、遠心ファンの採用により軸方向長さを短縮化することが可能になる。そして、駆動回路基板により当該排気通路の側壁を形成することで、更なるコンパクト化を図ることができる。その結果、より一層、快適な操作が可能になるとともに、併せて、構成の簡素化による組付け工程の容易化及びコスト削減効果が期待できる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、前記駆動回路は、前記駆動回路基板に実装された複数のスイッチング素子により形成されるものであって、前記各スイッチング素子は、前記冷却ファン側に面実装されること、を要旨とする。
【００１０】
上記構成によれば、大量の冷却風が通過する排気通路内に各スイッチング素子が配置されることで、より高い冷却効果を得ることができる。また、面実装とすることで、軸方向長さの短縮化を図ることができる。その結果、より快適な操作感を実現することができるようになる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、前記回転軸は、前記駆動回路基板を貫通するものであって、前記各スイッチング素子は、前記回転軸を囲むように放射状に配置されること、を要旨とする。
【００１２】
上記構成によれば、一層の冷却効率の向上が期待できる。
請求項５に記載の発明は、前記モータは、ブラシレスモータであるとともに、前記モータハウジングには、ハンドル部が接続されるものであって、前記駆動回路基板は、前記ハンドル部に対応する位置に設けられること、を要旨とする。
【００１３】
即ち、ブラシレスモータを用いることで、駆動回路１５と制御回路１４及びバッテリ１３との接続配線が増加する。しかしながら、上記構成によれば、これらの接続配線をモータハウジング内に敷設することなく、ハンドル部内から直接に駆動回路に接続することが可能になる。その結果、更なるコンパクト化が可能になるとともに、併せてその組付け工程の容易化を図ることができるようになる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、冷却性能の向上を図りつつ快適に操作可能な電動工具を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態の電動工具１は、略有底筒状のモータハウジング２を有しており、駆動源であるモータ３は、その回転軸４が当該モータハウジング２の軸線方向（同図中、左右方向）に沿うように同モータハウジング２内に収容されている。また、モータハウジング２の開口端２ａには、その先端５ａに向って徐々に小径となるドーム部５が取着されており、該ドーム部５には、その軸線方向（同図中、左右方向）に沿うように出力軸６が貫設されている。そして、この出力軸６は、当該ドーム部５内に収容されたトルク増幅器７を介してモータ３の回転軸４に連結されている。
【００１６】
更に、モータハウジング２の開口端２ａ近傍には、その軸線方向に対して略直交する方向に延設されたハンドル部８が接続されており、同ハンドル部８には、作業者により把握されるグリップ部９とともに、操作スイッチ１０及び切替レバー１１が設けられている。また、ハンドル部８の先端（同図中、下側の端部）に形成されたバッテリ収容部１２には、電源であるバッテリ１３とともに、上記操作スイッチ１０及び切替レバー１１の操作状態に基づいて、駆動源であるモータ３の作動を制御するための制御回路１４が収容されている。そして、上記モータハウジング２内には、モータ３とともに、この制御回路１４に制御されることによりモータ３に対する駆動電力の生成及び供給を実行する駆動回路１５が収容されている。
【００１７】
図２に示すように、本実施形態では、モータ３には、ブラシレスモータが採用されている。そして、これに合わせ、駆動回路１５にも、複数のスイッチング素子（ＦＥＴ）１６を接続してなる周知のＰＷＭインバータが用いられている。
【００１８】
具体的には、本実施形態の駆動回路１５は、ＦＥＴ１６ａ，１６ｄ、ＦＥＴ１６ｂ，１６ｅ、及びＦＥＴ１６ｃ，１６ｆの各直列回路（アーム）を並列接続してなり、これら各アームを構成する上段側の各ＦＥＴ１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、バッテリ１３のプラス端子に接続され、下段側の各ＦＥＴ１６ｄ，１６ｅ，１６ｆは接地されている。そして、各アームにおける上下段ＦＥＴの接続点１７ｕ，１７ｖ，１７ｗは、それぞれモータ３の各モータコイル１８ｕ，１８ｖ，１８ｗに接続されている。
【００１９】
また、各ＦＥＴ１６ａ〜１６ｆのゲート端子は制御回路１４に接続されており、制御回路１４は、これらの各ゲート端子に対して、上記操作スイッチ１０及び切替レバー１１の操作状態に基づきモータ３の作動を制御するためのモータ制御信号（ゲートオン／オフ信号）を出力する。そして、そのモータ制御信号に応答して各ＦＥＴ１６ａ〜１６ｆはオン／オフすることにより、バッテリ１３の直流電圧が、三相の駆動電力に変換されてモータ３へと供給されるようになっている。
【００２０】
即ち、図１に示すように、本実施形態の電動工具１は、その出力軸６の先端６ａに形成されたビット装着部１９に任意のビット（図示略）を装着し、ハンドル部８（グリップ部９）を把握する。そして、その操作スイッチ１０及び切替レバー１１を操作することにより、その出力軸６に装着されたビッドをモータ駆動により任意のトルクで回転させることが可能となっている。
【００２１】
（冷却構造）
次に、本実施形態の電動工具におけるモータ及び駆動回路を構成する各スイッチング素子の冷却構造について説明する。図３は、モータ近傍の拡大断面図、図４は、モータアッシーの斜視図、そして、図５は、モータアッシーの分解斜視図である。
【００２２】
図３〜図５に示すように、本実施形態では、モータ３は、上記駆動回路１５を構成する各スイッチング素子１６（図２参照）が実装された駆動回路基板２１、並びに同モータ３及びこれら各スイッチング素子１６を冷却するための冷却ファン２２が一体に組み付けられたモータアッシー２３として、上記モータハウジング２内に収容されている。
【００２３】
詳述すると、図４及び図５に示すように、本実施形態のモータ３は、上記回転軸４に回転子鉄心２５を固定することによりロータ２６を形成するとともに、その回転子鉄心２５がステータ２７の内側に配置されるように同ロータ２６を組み付けることにより形成される。また、駆動回路基板２１は、支持部材２８を介してステータ２７の軸方向端面２７ａに固定されることにより、モータ３の回転軸４と略直交する平面上の配置されている。そして、冷却ファン２２は、上記回転軸４の両端部のうち、この駆動回路基板２１が配置された側の端部４ａに固定されることにより、同回転軸４と一体に回転する構成となっている。
【００２４】
また、本実施形態の冷却ファン２２の軸心部には、同冷却ファン２２が固定された回転軸４の軸線方向に延びる連結軸２９が形成されている。そして、図１に示すように、本実施形態のモータアッシー２３は、この連結軸２９を上記ドーム部５内に収容された出力軸６（トルク増幅器７）に連結すべくモータハウジング２内に組み付けられる。
【００２５】
即ち、本実施形態では、モータハウジング２内において、冷却ファン２２は、モータ３に駆動される出力軸６側に配置される。そして、駆動回路基板２１は、その冷却ファン２２とモータ３との間に配置されている。なお、本実施形態では、そのモータハウジング２への組付け状態において、駆動回路基板２１は、上記ハンドル部８に対応する位置に配置されるようになっている。
【００２６】
さらに詳述すると、図４及び図５に示すように、本実施形態の駆動回路基板２１には、貫通孔３０が形成されており、モータ３の回転軸４（の端部４ａ）は、この貫通孔３０に挿通されている。そして、本実施形態では、同回転軸４とともに一体回転する冷却ファン２２によって、この貫通孔３０から、ステータ２７内を通過した冷却風を吸い出すことによりモータ３を冷却する構成となっている。
【００２７】
ここで、本実施形態では、上記駆動回路１５を構成する各スイッチング素子１６は、駆動回路基板２１の冷却ファン２２側の面２１ａに実装されている。具体的には、板状をなす各スイッチング素子１６は、それぞれ当該面２１ａに対して略平行となるように、上記回転軸４が挿通される貫通孔３０を囲んで放射状に配置されている。また、冷却ファン２２には、遠心ファンが採用されており、モータハウジング２には、その軸心から外周側へと吹き出される冷却風を同モータハウジング２の外部に排出するための排気通路３２が形成されている（図３参照）。そして、本実施形態では、上記のようにモータ３（ステータ２７）の軸方向端面２７ａに固定されることで冷却ファン２２と略平行に配置された駆動回路基板２１により、同排気通路３２のモータ３側の側壁３２ａが形成されている。
【００２８】
即ち、本実施形態では、各スイッチング素子１６を駆動回路基板２１の冷却ファン２２側に面実装することにより、これら各スイッチング素子１６を大量の冷却風が通過する排気通路３２内に配置する。そして、これにより、各スイッチング素子１６の冷却性能の向上を図るとともに、併せて、その軸方向長さの短縮化を図る構成となっている。
【００２９】
以上、本実施形態によれば、以下のような作用・効果を得ることができる。
（１）モータハウジング２内において、冷却ファン２２は、モータ３に駆動される出力軸６側に配置されるとともに、駆動回路基板２１は、その冷却ファン２２とモータ３との間に配置される。
【００３０】
上記構成によれば、冷却ファン２２と駆動回路基板２１との距離が近くなることで、当該駆動回路基板２１に実装された各スイッチング素子１６に当たる冷却風の流速を高めて、その冷却効果の向上を図ることができる。また、冷却ファン２２が出力軸６側に配置されることで、高温の排気風が作業者の手に当たりにくくなる。その結果、冷却性能の向上を図りつつ、快適な操作感を実現することができる。
【００３１】
（２）冷却ファン２２には、遠心ファンが採用されるとともに、モータハウジング２には、その軸心から外周側へと吹き出される冷却風を同モータハウジング２の外部に排出するための排気通路３２が形成される。そして、当該排気通路３２のモータ３側の側壁３２ａは、冷却ファン２２と略平行に配置された駆動回路基板２１により構成される。
【００３２】
即ち、遠心ファンの採用により軸方向長さを短縮化することが可能になる。そして、駆動回路基板２１により当該排気通路３２の側壁３２ａを形成することで、更なるコンパクト化を図ることができる。その結果、より一層、快適な操作が可能になるとともに、併せて、構成の簡素化による組付け工程の容易化及びコスト削減効果が期待できる。
【００３３】
（３）駆動回路１５を構成する各スイッチング素子１６は、駆動回路基板２１の冷却ファン２２側の面２１ａに実装される。具体的には、板状をなす各スイッチング素子１６は、それぞれ当該面２１ａに対して略平行となるように面実装される。
【００３４】
上記構成によれば、大量の冷却風が通過する排気通路３２内に各スイッチング素子１６が配置されることで、より高い冷却効果を得ることができる。また、面実装とすることで、軸方向長さの短縮化を図ることができる。その結果、より快適な操作感を実現することができるようになる。
【００３５】
（４）各スイッチング素子１６は、回転軸４が挿通される貫通孔３０を囲んで放射状に配置される。これにより、一層の冷却効率の向上が期待できる。
（５）モータ３には、ブラシレスモータが採用されるとともに、モータハウジング２への組付け状態において、駆動回路基板２１は、上記ハンドル部８に対応する位置に配置される。
【００３６】
即ち、ブラシレスモータを用いることで、駆動回路１５と制御回路１４及びバッテリ１３との接続配線が増加する。しかしながら、上記構成によれば、これらの接続配線をモータハウジング２内に敷設することなく、ハンドル部８内から直接に駆動回路１５に接続することが可能になる。その結果、更なるコンパクト化が可能になるとともに、併せてその組付け工程の容易化を図ることができるようになる。
【００３７】
なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、本発明をモータ３にブラシレスモータを採用する構成に適用したが、ブラシ付きモータを用いる構成に具体化してもよい。このような構成としても、当該ブラシレスモータの採用に関連するもの以外については、本実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
・また、冷却ファン２２に遠心ファンを適用したが、遠心ファン以外のモータを用いる構成に具体化してもよい。このような構成としても、当該遠心ファンの採用に関連するもの以外については、本実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
・更に、駆動回路基板２１上への各スイッチング素子１６の実装形態については、上記のような貫通孔３０を囲んで放射状に面実装する構成の他、これ以外の構成に適宜変更してもよい。このような構成としても、実装形態に特有のもの以外については、本実施形態と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】電動工具の部分断面図。
【図２】電動工具の電気的構成を示すブロック図。
【図３】モータ近傍の拡大断面図。
【図４】モータアッシーの斜視図。
【図５】モータアッシーの分解斜視図。
【符号の説明】
【００４１】
１…電動工具、２…モータハウジング、３…モータ、４…回転軸、６…出力軸、８…ハンドル部、１３…バッテリ、１４…制御回路、１５…駆動回路、１６…スイッチング素子、２１…駆動回路基板、２１ａ…面、２２…冷却ファン、２３…モータアッシー、３２…排気通路、３２ａ…側壁。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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