(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
胴部ハウジング内に、筒型のステータでロータを囲んで成るブラシレスモータと、前記ロータの回転を制御するスイッチング素子を有する回路基板と、前記スイッチング素子から伝熱される放熱部材と、冷却風を生じさせる冷却ファンと、前記冷却風が通過する冷却風路とを備え、前記放熱部材と前記回路基板と前記ロータは、後方から前方へとこの順に並んで位置し、前記冷却風路を、前記冷却風が前記放熱部材の中央側から外周側へと流れた後に、前記放熱部材と前記回路基板の周縁を迂回して前方に流れたうえで、前記回路基板の前記ブラシレスモータ側を向く前面を経由して流れるように形成したことを特徴とする電動工具。
【請求項２】
前記冷却風路を、前記回路基板の前記ブラシレスモータ側を向く面を経由した後に、前記ステータと前記ロータの隙間を経由して流れるように形成したことを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
【請求項３】
前記胴部ハウジング内に、前記ロータに固着される回転軸を回転自在に支持するベアリングと、このベアリングを保持するベアリング保持部とを更に備え、前記冷却風路を、前記ベアリング保持部を通過するように形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の電動工具。
【請求項４】
前記放熱部材は、前記冷却風路中の流れ方向に沿った突条部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電動工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシレスモータを備えた電動工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動工具においては、小型で高寿命なブラシレスモータが好適に用いられる。ブラシレスモータを用いる場合、スイッチング素子を設けた回路基板が必要となり、このスイッチング素子が発熱を生じることから、冷却対策が要求される。
【０００３】
特許文献１には、スイッチング素子の発熱が伝導される放熱部材を備え、この放熱部材に冷却風を当てることで、スイッチング素子を冷却させるものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３５７３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の電動工具のように、放熱部材に冷却風を当てるだけでは、スイッチング素子の冷却効率として不十分な場合がある。この場合、スイッチング素子自身からの放熱性を高めることも考えられるが、その場合にはスイッチング素子の配置をコンパクト化することが困難となり、装置全体の大型化を招く。
【０００６】
本発明は前記問題点に鑑みて発明したものであって、装置全体の大型化は抑えながら、スイッチング素子の冷却効率を高めることのできる電動工具を提供することを、課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明の電動工具を、下記構成を具備したものとする。
【０００８】
本発明の電動工具は、胴部ハウジング内に、筒型のステータでロータを囲んで成るブラシレスモータと、前記ロータの回転を制御するスイッチング素子を有する回路基板と、前記スイッチング素子から伝熱される放熱部材と、冷却風を生じさせる冷却ファンと、前記冷却風が通過する冷却風路とを備え、前記放熱部材と前記回路基板と前記ロータは、後方から前方へとこの順に並んで位置し、前記冷却風路を、前記冷却風が前記放熱部材の中央側から外周側へと流れた後に、前記放熱部材と前記回路基板の周縁を迂回して前方に流れたうえで、前記回路基板の前記ブラシレスモータ側を向く前面を経由して流れるように形成したものである。
【０００９】
前記冷却風路は、前記回路基板の前記ブラシレスモータ側を向く面を経由した後に、前記ステータと前記ロータの隙間を経由して流れるように形成することが好ましい。
【００１０】
また、前記胴部ハウジング内に、前記ロータに固着される回転軸を回転自在に支持するベアリングと、このベアリングを保持するベアリング保持部とを更に備え、前記冷却風路を、前記ベアリング保持部を通過するように形成することも好ましい。
【００１１】
また、前記放熱部材は、前記冷却風路中の流れ方向に沿った突条部を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、装置全体の大型化は抑えながら、スイッチング素子の冷却効率を高めることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態の電動工具の胴部を示す水平断面図である。
【図２】同上の電動工具の斜視図である。
【図３】同上の電動工具の一部破断した側面図である。
【図４】同上の電動工具内に収容されるモータブロックの斜視図である。
【図５】図４のモータブロックからベアリングと放熱部材と外した状態を示す斜視図である。
【図６】同上の放熱部材の背面図である。
【図７】同上の放熱部材の変形例の背面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明を、添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。本発明の一実施形態の電動工具は、図１〜図３に示す可搬式の電動ドリルドライバ５０である。
【００１５】
電動ドリルドライバ５０は、胴体部分の外郭をなす胴部ハウジング３０を有し、この筒型の胴部ハウジング３０内に、モータ収容スペースＳ１と機構収容スペースＳ２を一連に形成している。このモータ収容スペースＳ１内には、駆動源となるブラシレスモータ１（以下、単に「モータ１」という。）が配置される。機構収容スペースＳ２内には、動力伝達機構２が配置され、モータ１と同軸上で連結される。
【００１６】
胴部ハウジング３０の先端部には、先端工具（図示せず）を保持するチャック部３を備えている。動力伝達機構２は遊星減速装置を用いて形成され、チャック部３が保持した先端工具に対して、モータ１の動力を伝達する。更に、胴部ハウジング３０の外周部には、トルクリミッターの調整ハンドル４を設けている。
【００１７】
胴部ハウジング３０からは、把持部ハウジング３１が延設されている。この把持部ハウジング３１の付け根部分に、トリガスイッチ２５と正逆切替レバー２６を設けている。把持部ハウジング３１の先端部分には、モータ１への電力供給を制御する制御回路５を収容している。把持部ハウジング３１の先端面には、二次電池を内蔵した電池パック３２が着脱自在に装着される。電池パック３２内の二次電池は、トリガスイッチ２５を介して、制御回路５やモータ１に電力を供給する。
【００１８】
なお、本明細書中においては、モータ１に対して動力伝達機構２が位置する方向を前側、その逆側を後側とする。また、胴部ハウジング３０から把持部ハウジング３１が延設される側を下側、その逆側を上側とし、この上下方向と前後方向に直交する方向を、左右方向とする。
【００１９】
モータ１は、マグネットを保持するロータ６と、コイルを保持するステータ７とを備え、ロータ６を円筒型のステータ７で囲んで配置される。ロータ６の中心には、回転軸８が貫通固定されている。ステータ７が保持するコイルへの通電を制御することで、電磁力によりロータ６と回転軸８が一体に回転駆動される。
【００２０】
回転軸８は、ロータ６やステータ７より前方にまで突出しており、その前端部分において動力伝達機構２に連結される。また、回転軸８の前方に突出した部分には、冷却ファン９を固定している。この冷却ファン９は、冷却風を発生させるための遠心ファンであり、回転に伴って後方スペースにある空気を前方に引き込み、径方向外側にむけて放出する。
【００２１】
回転軸８は、ロータ６やステータ７より後方にも突出しており、その後端部において、ベアリング１３に回転自在に支持される。後述の回路基板１０や放熱部材１２の中心部には、回転軸８を挿通させる貫通孔内を設けている。
【００２２】
回路基板１０は、複数のスイッチング素子１１を、その後面上に寝かせた姿勢で実装させている。スイッチング素子１１は、ステータ７が保持するコイルへの通電を制御することによって、ロータ６の回転を制御するものである。回路基板１０は、モータ１の後端面に対してその前面が一定のスペースを保ちながら対向するように、モータ１に固定される。回路基板１０の後方には、板状の放熱部材１２が更に固定される。この放熱部材１２の前面と複数のスイッチング素子１１との間には、両者１２，１１の間に空気層が生じないように、柔軟性のある伝熱体を挟み込む。
【００２３】
図４にも示すように、モータ１、回転軸８、冷却ファン９、回路基板１０、放熱部材１２及びベアリング１３は、モータブロック４０として一体に組立てられ、胴部ハウジング３０内のモータ収容スペースＳ１に収容される。図５に示すものは、図４のモータブロック４０からベアリング１３と放熱部材１２を外したものである。
【００２４】
図１に示すように、胴部ハウジング３０の後端部には、ベアリング１３を保持するための円筒型のベアリング保持部１４を、一体に形成している。また、胴部ハウジング３０の後端部の、ベアリング保持部１４を囲む箇所には、風路Ｒ１が形成されている。この風路Ｒ１は、吸気口１５からベアリング保持部１４の外周を経てモータ収容スペースＳ１の後端につながるように、断面Ｌ字状に形成されている。風路Ｒ１の上流端にある吸気口１５は、胴部ハウジング３０の後端部の左右両側面に開口している。また、風路Ｒ１の下流端にある出口１７は、ベアリング保持部１４の先端部を囲む位置にて、前方のモータ収容スペースＳ１にむけて開口している。
【００２５】
モータ収容スペースＳ１内にモータブロック４０が収容された状態において、放熱部材１２の中央側部分（中心にある貫通孔の近傍部分）は、風路Ｒ１の出口１７と対向して位置する。また、スイッチング素子１１を挟んだ状態で並設される回路基板１０と放熱部材１２においては、両部材１０，１２の外周縁と胴部ハウジング３０内面との間に、冷却風通過のためのスペースを確保している。冷却風を胴部ハウジング３０外に排出するための排気口１８は、冷却ファン９の径方向外側の位置に設けている。
【００２６】
したがって、モータ１の前方に位置する冷却ファン９が回転すると、この回転によって冷却風が発生する。冷却風は、胴部ハウジング３０内に形成された冷却風路Ｒを、後方から前方へと順次通過する（図１中の矢印参照）。冷却風路Ｒは、吸気口１５とこれより前方の排気口１８とを連通させる一連のスペースから成る。
【００２７】
具体的には、冷却風路Ｒは、胴部ハウジング３０の後端部に貫通形成した風路Ｒ１と、放熱部材１２の中央側部分からこの放熱部材１２及び回路基板１０の周縁を迂回するように設けた風路Ｒ２と、ロータ６とステータ７の隙間１９から成る風路Ｒ３と、この隙間１９と排気口１８をつなぐように設けた風路Ｒ４とが、後方から前方へと連続したものである。
【００２８】
冷却風路Ｒを流れる冷却風は、まず吸気口１５を通じて風路Ｒ１内に導入され、風路Ｒ１中において、筒型のベアリング保持部１４の外側面を通過する。このとき、ベアリング保持部１４及びベアリング１３の冷却が行われる。
【００２９】
風路Ｒ１の出口１７から風路Ｒ２内に吐出された冷却風は、風路Ｒ２内にて放熱部材１２の後面の中央側部分に当り、放熱部材１２の後面に沿って中央側から径方向外側へと移動し、放熱部材１２と回路基板１０の外周縁を迂回しながら前方へと移動する。その後、冷却風は、回路基板１０の前面に沿って径方向内側へと移動し、風路Ｒ３に至る。風路Ｒ３を通過して前方の風路Ｒ４に至れば、冷却ファン９を経て、排気口１８から胴部ハウジング３０外に排出される。
【００３０】
前記冷却風路Ｒを冷却風が通過する際に、この冷却風は、放熱部材１２の後面を中央側から外周側へと通過して熱を奪うだけでなく、スイッチング素子１１が実装される回路基板１０の前面（即ち、スイッチング素子１１を実装する面の裏面）を外周側から中央側へと移動することによっても熱を奪う。したがって、放熱部材１２と回路基板１０に挟まれるスイッチング素子１１は、両側から効果的に冷却される。さらに、この冷却風はロータ６とステータ７の隙間１９を通過するので、モータ１内部についても効果的に冷却される。
【００３１】
更に、図６にも示すように、放熱部材１２の後面には突条部２０を形成している。この突条部２０は、左右方向を長手方向とする突条を、上下方向に所定の隙間をあけながら多数形成したものである。各突条は、冷却風路Ｒのこの箇所での流れ方向と沿うように、後面の中央側から外周側にむけて伸びている。したがって、この突条部２０が放熱部材１２上での冷却風をガイドして流れを円滑にし、更に、放熱面積の増大によって冷却効率を向上させる。
【００３２】
この突条部２０は、図７に示すような放射状の構造であってもよい。この構造では、放熱部材１２の後面の中央部から放射状に伸びるように、多数の突条を形成している。
【００３３】
以上、説明したように、本発明の一実施形態の電動工具である電動ドリルドライバ５０は、胴部ハウジング３０内に、筒型のステータ７でロータ６を囲んで成るモータ１と、ロータ６の回転を制御するスイッチング素子１１を有する回路基板１０と、スイッチング素子１１から伝熱される放熱部材１２と、冷却風を生じさせる冷却ファン９と、冷却風が通過する冷却風路Ｒとを備える。そして、冷却風路Ｒを、放熱部材１２の中央側から外周側へと流れた後に、回路基板１０のモータ１側を向く面（回路基板１０の前面）を経由して流れるように形成している。
【００３４】
したがって、この電動ドリルドライバ５０では、放熱部材１２側に加えて回路基板１０側からも、冷却風によってスイッチング素子１１を効率的に冷却することができる。そして、このようにして冷却効率を向上させたことにより、スイッチング素子１１自体の放熱性はそれほど必要でなくなり、結果的に、多数のスイッチング素子１１を省スペースで配置することが可能となる。
【００３５】
また、この電動ドリルドライバ５０では、冷却風路Ｒを、回路基板１０のモータ１側を向く面（回路基板１０の前面）を経由した後に、ステータ７とロータ６の隙間１９を経由して流れるように形成している。
【００３６】
これにより、モータ１内部を効果的に冷却することも可能となっている。
【００３７】
更に、胴部ハウジング３０内には、ロータ６に固着される回転軸８を回転自在に支持するベアリング１３と、このベアリング１３を保持するベアリング保持部１４とを更に備え、冷却風路Ｒを、ベアリング保持部１４を通過するように形成している。
【００３８】
これにより、ベアリング保持部１４やこれが保持するベアリング１３を、効果的に冷却することも可能となっている。
【００３９】
更に、放熱部材１２は、冷却風路Ｒ中の流れ方向に沿った突条部２０を有する。
【００４０】
これにより、冷却風をガイドしながら効率的に放熱を行うことが可能となっている。
【００４１】
以上、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の意図する範囲内であれば、適宜の設計変更を行うことが可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１  ブラシレスモータ
６  ロータ
７  ステータ
８  回転軸
９  冷却ファン
１０  回路基板
１１  スイッチング素子
１２  放熱部材
１３  ベアリング
１４  ベアリング保持部
２０  突条部
３０  胴部ハウジング
３１  把持部ハウジング
５０  電動ドリルドライバ
Ｒ  冷却風路
【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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【図６】
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【図７】
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