(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アマチュア及びステータから成るモータと、該モータの回転軸に設けられた冷却ファンと、該冷却ファンにより冷却される前記モータ及びカーボンブラシ部と、該カーボンブラシ部及び前記モータを収容するハウジングと、該ハウジングに設けた前記冷却風の吸入口及び排出口とを備えた電動工具において、前記カーボンブラシ部は、前記吸入口と前記モータの整流子との間に円筒状側壁をもって配されており、前記整流子の外径側に位置する該円筒状側壁に前記整流子側に広くコイルエンド側に狭いテーパ部を設け、前記カーボンブラシ部と前記コイルエンドとの間に前記カーボンブラシ部と係合する金属製の放熱板を設けることを特徴とする電動工具。
【請求項２】
前記カーボンブラシ部及び前記放熱板と前記アマチュアとの間に風路を形成し、且つ前記放熱板を前記アマチュアのコイルエンドに沿った形状とすることを特徴とする請求項1記載の電動工具。
【請求項３】
前記ステータに磁力により吸着される前記放熱板は、前記カーボンブラシ部との係合部と、角度θを有する弾性プレート部とを有することを特徴とする請求項１又は請求項２の何れかに記載の電動工具。
【請求項４】
前記プレート部と前記ハウジング内に設けた円柱状の弾性リブとの間に電子部品を設けることを特徴とする請求項１記載の電動工具。
【請求項５】
前記カーボンブラシ部に網状のフィルタを設けることを特徴とする請求項１記載の電動工具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却ファンを有するインパクトドライバ等の電動工具における冷却用風路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電動工具を図６〜図９を用いて説明する。図６及び図７に示す従来の電動工具は、略Ｔ字形状を成しており、電動工具本体を形成する二つ割ハウジング５（以下ハウジングと称す）によって形成される本体胴体部には、駆動源であるモータや減速機構部などが配されており、且つ本体胴体部から垂下するハンドル部には、モータに電力を供給するためのトリガスイッチなどが配されている。また、上記本体胴体部には、モータのアマチュア１に電力を供給するためのカーボンブラシ１７を保持するためのカーボンブラシブロック８などが配されており、これらカーボンブラシブロック８などはハウジング５により挟持されてハウジング５の所定の位置に保持されている。また、ステータ３の収容位置決めを行うためにハウジング５内にはリブ５ａが形成されている。なお、リブ５ａによりステータ３の左側面部を支持しているため、ハウジング５に設けた吸入口２１から吸入された空気は、リブ５ａ及びステータ３が障壁となり、図７中の矢印Ｂ′で示すように、ステータ３の外周側壁に沿って図７中右側に流れた後、ステータ３とアマチュア１との間を図７中左側に流れ、その後、排出口７からハウジング５外に排出されている。また、カーボンブラシブロック８は、カーボンチューブ９、カーボンキャップ１８、リードワイヤ１９などから構成されており、このカーボンブラシブロック８は、ハウジング５の外側からカーボンブラシ１７の着脱が行えるよう配されている。
【０００３】
更にアマチュア１の反出力側には、冷却ファン２が設けられており、この冷却ファン２が回転すると冷却ファン２の周りにある空気がハウジング５に設けた排出口７からハウジング５外に排出されるため、ハウジング５内が負圧となりハウジング５内外に圧力差が生じ、ハウジング５に設けた吸入口２０，２１からハウジング５内に空気が流入する。この空気の流れ（図７中の矢印Ｂ，Ｂ′）によりアマチュア１、カーボンブラシ１７、カーボンチューブ９などの冷却が行われている。なお、吸入口２０からハウジング５内に流入する空気は、主に整流子１１、カーボンブラシ１７、カーボンチューブ９などの冷却に用いられており、吸入口２１からハウジング５内に流入する空気は、主に熱源であるアマチュア１を冷却するために用いられている。
【０００４】
また、図８及び図９に示す従来の電動工具は、略Ｔ字形状を成しており、電動工具本体を形成するハウジング５によって形成される本体胴体部には、駆動源であるモータや減速機構部などが配されており、且つ本体胴体部から垂下するハンドル部には、モータに電力を供給するためのトリガスイッチなどが配されている。上記本体胴体部には、モータのアマチュア１に電力を供給するためのカーボンブラシ１７を保持するためのカーボンブラシブロック８などが配されており、これらカーボンブラシブロック８は、アマチュア１及びステータ３を収容するケーシング２２に設けられている。
【０００５】
更にアマチュア１の反出力側には、冷却ファン２が設けられており、この冷却ファン２が回転すると冷却ファン２の周りにある空気がケーシング２２に設けた排出口７からケーシング２２外に排出されるため、ケーシング２２内が負圧となりケーシング２２内外に圧力差が生じ、ケーシング２２に設けた吸入口６，６′からケーシング２２内に空気が流入する。この空気の流れ（図９中の矢印Ｃ、Ｃ′）によりアマチュア１、カーボンブラシ１７、カーボンチューブ９などの冷却が行われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図６及び図７に示す電動工具の冷却構成では、アマチュアを冷却する空気（図７中の矢印Ｂ′）がステータの外周を通り流れてくるため、吸入口からアマチュアまでの風路（距離）が長くなってしまい圧力損失が大きくなってしまうことから、冷却効率が低下してしまいアマチュアが早期に焼損してしまうという問題があった。
【０００７】
また、図８及び図９に示す電動工具の冷却構成では、アマチュアを冷却する空気がステータの外周を通り流れる風路ではないため、図９中の矢印Ｃで示す空気の流れによりアマチュアを冷却することができる。しかし、カーボンブラシ側の吸入口からケーシング内に流入する空気（図９中の矢印Ｃ′）は、ケーシングとカーボンブラシ等で形成される広い空間に流れ込むため流速が低下してしまい、整流子、カーボンブラシ、カーボンチューブに冷却風を強く当てられないため、カーボンブラシやカーボンチューブの発熱を抑えられなくなり、カーボンキャップ等が溶融してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、上記問題を解消し、モータ部周辺を確実に冷却し且つ圧力損失を低減することにより、電動工具の長寿命化を図ることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、アマチュア及びステータから成るモータと、モータの回転軸に設けられた冷却ファンと、冷却ファンにより冷却されるモータ及びカーボンブラシ部と、カーボンブラシ部及びモータを収容するハウジングと、ハウジングに設けた冷却風の吸入口及び排出口とを備えた電動工具において、カーボンブラシ部は、吸入口とモータの整流子との間に円筒状側壁をもって配されており、整流子の外径側に位置する円筒状側壁に整流子側に広くコイルエンド側に狭いテーパ部を設け、カーボンブラシ部とコイルエンドとの間にカーボンブラシ部と係合する金属製の放熱板を設けることにより達成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本実施例における電動工具を図１〜図５を用いて説明する。図１及び図２は本実施例における電動工具のモータ部周辺を示す一部省略縦断側面図、図３は図１及び図２の一部省略縦断平面図、図４は本実施例におけるカーボンブラシ部を構成するカーボンブロック８を示しており、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその側面図、（ｃ）はその背面図、図５は本実施例における放熱板４を示しており、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその側面図である。
【００１１】
図１〜図３において、ピニオン２０を有するアマチュア１は、その両端を軸受により回転可能に保持された状態で２つ割ハウジング５内（以下ハウジングと称す）に収容されており、且つこのアマチュア１のコア２２の外側には、円筒状の鉄輪に貼り付けられる２極のマグネットから成るステータ３が配置されている。上記アマチュア１のコア部２２とピニオン２０との間には、軸２１に固定された遠心ファン２が設けられており、この遠心ファン２の外方側に位置するハウジング５部には、排出口７が設けられている。一方、整流子１１とコア２２との間のコイルエンド１０の外周には、コイルエンド１０と適当な距離を保った金属製の放熱板４が設けられている。この放熱板４は、図５に示すように厚み０．５ｍｍ程の鉄板を絞り加工でカップ状に成形した筒部４ｃを有しており、その一端４ａは、ステータ３のマグネットに吸い付けられ保持され、且つ他端４ｂは、カーボンブロック８の穴８ｄに嵌合する。また、カーボンブロック８は、内側に整流子１１と約６〜８ｍｍ程の一定の距離を有する円形の壁８ａを有しており、その断面には整流子１１側に広くコイルエンド１０側に狭いテーパ部８ｂが設けられている。更にカーボンブロック８の外周側には、フィルタ１２を挟み込む溝８ｃが設けられており、カーボンブロック８の整流子１１側の外方側に位置するハウジング５には吸入口６が設けられている。なお、フィルタ１２は、吸入口６とカーボンブロック８のテーパ部８ｂとの間に配されている。
【００１２】
カーボンブラシ１７とこのカーボンブラシ１７を保持するカーボンチューブ９は、テーパ穴よりも吸入口６側に配置されているが、テーパ穴端部はカーボンブラシ１７の中ほどまで伸ばしている。一方、放熱板４の一部は図５に示すように舌状に伸びた弾性力を有するプレート部１４を有しており、この舌状の部分には９０°から数度（θ）傾いた形となっている。また、回転数を制御するための変速スイッチには、発熱体となる電子部品（ＦＥＴ）１３を有しており、この電子部品１３は、ハウジング５のリブ５ａと径の細い円柱状の弾性リブ１５との間にプレート部１４を挟み込む形で設けられている。
【００１３】
以下、本実施例における電動工具の冷却効果を説明する。図２中の矢印Ａで示すように、吸入口６からの冷却風の流速を速めるために、カーボンブロック８に整流子１１外径から約８ｍｍの狭い開口部を有する円形の壁を設け冷却風を廻りこませ、狭い空間で流速を早め、カーボンブラシ１７、カーボンチューブ９に流速の速い冷却風を吹きつけている。また、流速の速い冷却風は、カーボンブロック８と放熱板４との内径を通し、発熱の高いアマチュアコイルエンド１０に吹き付けられる。これにより、熱源であるカーボンブラシ１７、アマチュアコイルエンド１０の温度上昇を効果的に抑制することができる。
【００１４】
カーボンブロック８の壁の内側を吸入口６側が広いラッパ状のテーパにし、且つ放熱板４をアマチュアコイルエンド１０に沿った形状にすることで、急激な断面積変化による圧力損失を低減させてスムーズに冷却風を流せるため、風量の減少を防ぐことができる。また、放熱板４とカーボンブロック８とを嵌合させることで、冷却風を拡散させることなくガイドし、熱源であるアマチュアコイルエンド１０まで一続きに貫通させて吹きつけられるため、冷却効率の向上が図れる。また、放熱板４とカーボンブロック８とを嵌合させるもうひとつの利点として組立性が向上が挙げられる。因みに従来技術では、ステータ３とカーボンブロック８とが分離していたために、一度に３部品の軸の中心を合わせながら同時に持って組み込まなければならず（アマチュア１はステータ３の磁力によって引き寄せられるため、かなり難しい作業である）、カーボンブロック８に取りつけているカーボンチューブ９でアマチュア１に取りつけている整流子１１を傷つけてしまう場合があった。
【００１５】
放熱板４は、アマチュア１からの放射熱により温度上昇するステータ３を効率良く冷却する。また、冷却風といっしょに鉄粉などが侵入した場合には、鉄粉が、アマチュアコイルエンド１０に衝突し、円周方向にはじきとばされることを利用して、ステータ３の磁力によって放熱板に吸着させ、鉄粉がアマチュア１とステータ３との間に侵入する量を低減し故障を少なくさせている。粉塵対策のもうひとつとしては、カーボンブロック８の壁の外周に網状のフィルタ１２を取りつけることで、ハウジング５の吸入口６近くで、ステープルなどの比較的大きな異物の侵入を阻止する。これにより、カーボンブラシ１７と整流子１１との間に異物が入るのを防げるので、モータを安定して運転することができる。また、放熱板４の材質をアルミニウムなどの熱伝導の良いものを使用することで、放熱性を向上させることもできる。また、放熱板４は、上述したこと以外に電子部品１３を冷却している。因みに従来技術では、変速スイッチのＦＥＴなどの電子部品１３の冷却は、モータのケーシング２２の外側にアルミニウム製のヒートシンク２３を設け、電子部品１３をねじ１６で固定していた。しかし、本発明では、図１のように放熱板４は、モータの冷却風の風路を形成しているため、冷却効率は高く、従ってこれに付く電子部品１３の冷却効果も非常に高い。
【００１６】
また、電動工具使用時の振動に対しても、電子部品１３の冷却を安定させるために、放熱板４と電子部品１３の密着性を向上させよう構成した。放熱板４のプレート部１４をある角度で曲げ、ばね性をもたせ、且つハウジング５に径の細い円柱状のリブ１５（変形可能なリブであれば形状は何でも良い）をたて放熱板４と同様にばね性もたせ、挟み込む構造とする。放熱板４のプレート部１４のばね力とハウジングの径の細い円柱状のリブ１５のばね力で、電子部品１３を両方向から付勢するので、電動工具使用時の振動に対しても、追従して放熱板４と電子部品１３を密着させることができ、安定して電子部品１３を冷却させることができる。これにより、ねじ１６を付けたりヒートシンクにねじ穴加工するなどの必要がなくなるため安価に製造することができる。また、もうひとつの利点として、電子部品１３を放熱板４とハウジング５の間に組み込む時に、放熱板４のプレート部１４とハウジング５の径の細い円柱状のリブ１５が外側に変形してくれるので、組み立てが容易となる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、吸入口とカーボンブラシとの間に整流子外径とある空間を有する円周に沿った壁を設けることで、冷却風を廻りこませ、狭い空間で流速を高くし、熱源であるカーボンブラシ、アマチュアコイルエンドの温度上昇を効果的に抑制することができる。
【００１８】
また、カーボンブロックの壁の内径をテーパにし、且つ放熱板をアマチュアコイルエンドに沿った形状にすることで、急激な断面積変化による圧力損失を低減させてスムーズに冷却風を流せるため、風量の減少を防ぐことができる。
【００１９】
また、放熱板とカーボンブロックを嵌合させることで、冷却風を拡散させることなくガイドし、熱源であるアマチュアコイルエンドまで一続きに貫通させて吹きつけられるため、冷却効率を向上することができる。更に放熱板とカーボンブロックを嵌合させることで、放熱板とカーボンブロックがひとつの組部品となるので、組立性が向上する。
【００２０】
また、カーボンブロックに網状のフィルタをとりつけることで、ハウジングの吸込口近くで、ステープルなどの比較的大きな異物の侵入を阻止し、モータを安定して運転することができる。
【００２１】
また、放熱板に電子部品取付部を設けて電子部品を冷却するため、放熱板が風路を形成しているので、冷却効率は高く、電子部品を効果的に冷却することができる。更に放熱板のプレート部をある角度で曲げ、ハウジングに円柱状のリブをたて、バネ性を持たせ、放熱板のプレート部とハウジングの円柱状のリブで電子部品を挟み込むことで、電動工具使用時の振動に対し、追従して放熱板と電子部品を密着させることができ、安定して電子部品を冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は本発明になる電動工具のモータ部周辺を示す一部省略縦断側面図である。
【図２】  図１は本発明になる電動工具のモータ部周辺における風路
を示す一部省略縦断側面図である。
【図３】  図１及び図２の一部省略縦断平面図である。
【図４】  本発明になる電動工具のカーボンブロックを示しており、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその側面図、（ｃ）はその背面図である。
【図５】、図５は本発明になる電動工具の放熱板を示しており、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその側面図である。
【図６】  従来の電動工具のモータ部周辺を示す一部省略縦断側面図である。
【図７】  従来の電動工具のモータ部周辺における風路を示す一部省略縦断側面図である。
【図８】  従来の電動工具の他のモータ部周辺を示す一部省略縦断側面図である。
【図９】  従来の電動工具の他のモータ部周辺における風路を示す一部省略縦断側面図である。
【符号の説明】
１はアマチュア、２は冷却ファン、４は放熱板、６は吸込口、７は排出口、８はカーボンブロック、１０はアマチュアコイルエンド、１７はカーボンブラシである。
【図１】
0003711877.tif 000002
【図２】
0003711877.tif 000003
【図３】
0003711877.tif 000004
【図４】
0003711877.tif 000005
【図５】
0003711877.tif 000006
【図６】
0003711877.tif 000007
【図７】
0003711877.tif 000008
【図８】
0003711877.tif 000009
【図９】
0003711877.tif 000010