(57)【要約】軸線に沿った方向におけるブラシレスモータの長さの制約を受けずに、制御基板を配置することの可能な電動作業機を提供する。ロータ３２及びステータ３１を備えたブラシレスモータ３０と、ブラシレスモータ３０を収容したモータケース２７及びモータハウジング２０と、を有する電動作業機であって、ロータ３２の軸線Ｂ１を中心とする径方向でモータハウジング２０の外部に設けられ、かつ、スイッチング素子を支持する制御基板７１と、モータケース２７の内部に設けられ、かつ、センサＳ１〜Ｓ３を支持する接続基板４７と、モータケース２７を内外に貫通する穴部９０と、モータハウジング２０を内外に貫通する穴部８９と、モータケース２７の内部から、穴部８９，９０を通してモータハウジング２０の外部に亘って配置されたリード線５８，６０，６２，６４，６５，６７及び信号線７５と、を備えている。
2016031719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ及びステータを備えた電動モータと、前記電動モータを内部に収容した筒状ハウジングと、を有する電動作業機であって、前記ロータの回転軸線を中心とする径方向で前記筒状ハウジングの外部に設けられ、かつ、前記電動モータを制御する第１制御部と、前記筒状ハウジングの内部に設けられ、かつ、前記電動モータを制御する第２制御部と、前記筒状ハウジングを内外に貫通する穴部と、前記第１制御部と前記第２制御部とを接続し、かつ、前記穴部を通して配置された電線と、を備えている、電動作業機。
【請求項２】
前記第２制御部は、前記ステータに取り付けられている、請求項１に記載の電動作業機。
【請求項３】
前記第２制御部は、前記ロータの回転位置を示す信号を出力する回転位置検出センサと、前記回転位置検出センサを支持する支持基板と、を含む、請求項１または２に記載の電動作業機。
【請求項４】
前記電動モータは、電流が流れて回転磁界を形成するコイルを備え、前記第１制御部は、前記コイルに流れる電流を制御する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た制御基板と、を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動作業機。
【請求項５】
前記電動モータは、ブラシレスモータであり、前記コイルは、前記ステータに設けられており、前記ロータは、永久磁石を備え、前記コイルに電流が流れて、前記永久磁石と前記コイルとが協働して前記回転磁界が形成される、請求項４に記載の電動作業機。
【請求項６】
前記筒状ハウジングの外部の空気を前記筒状ハウジングの内部に導入するファンが、前記ロータに取り付けられており、前記第２制御部は、前記回転軸線に沿った方向で、前記ステータと前記ファンとの間に配置されている、請求項３に記載の電動作業機。
【請求項７】
前記ファンに磁性体が取り付けられており、前記回転位置検出センサは、前記磁性体の磁力を検出して前記ロータの回転位置を示す信号を出力する、請求項６に記載の電動作業機。
【請求項８】
前記筒状ハウジングの外部の空気は、前記穴部を通り前記筒状ハウジングの内部に導入される、請求項６または７に記載の電動作業機。
【請求項９】
前記筒状ハウジングは、前記回転軸線に沿った方向の端に設けた底部を備え、前記底部は、通気孔を備え、前記筒状ハウジングの外部の空気は、前記通気孔を通り前記筒状ハウジングの内部に導入される、請求項６〜８のいずれか１項に記載の電動作業機。
【請求項１０】
前記筒状ハウジングは、前記電動モータを内部に収容した絶縁性の内側ハウジングと、前記径方向で前記内側ハウジングの外側に配置された導電性の外側ハウジングと、を含み、前記穴部は、前記内側ハウジングに設けた第１穴部と、前記外側ハウジングに設けた第２穴部と、を含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の電動作業機。
【請求項１１】
前記内側ハウジングは、樹脂製であり、前記外側ハウジングは、アルミニウム製である、請求項１０に記載の電動作業機。
【請求項１２】
前記第１制御部を支持する絶縁性のホルダが、前記外側ハウジングの外部に設けられており、前記ホルダは、前記径方向で前記外側ハウジングと前記第１制御部との間に配置されている、請求項１１に記載の電動作業機。
【請求項１３】
前記ホルダは、前記第１穴部及び前記第２穴部に配置される筒部を備え、前記電線は、前記筒部内に通されている、請求項１２に記載の電動作業機。
【請求項１４】
前記ファンは、前記筒状ハウジング内に導入された空気を、前記径方向で内側から外側に向けて輸送する遠心ファンであり、前記遠心ファンにより前記径方向で内側から外側に向けて輸送された空気が、前記穴部に向けて移動することを抑制する規制機構が設けられている、請求項６〜９のいずれか１項に記載の電動作業機。
【請求項１５】
前記電動モータを支持する作業機本体と、前記作業機本体に支持され、かつ、前記回転軸線と交差する動作中心線に沿って往復動作する動作部材と、前記作業機本体に支持され、かつ、前記電動モータの回転力を前記動作部材の往復動作力に変換する動力変換機構と、前記作業機本体に支持され、かつ、対象物を打撃する先端工具と、前記作業機本体に支持され、前記動作部材の往復動作により発生する打撃力を前記先端工具に伝達する打撃子と、が設けられ、前記動作中心線と前記回転軸線とが交差して配置されている、請求項１１に記載の電動作業機。
【請求項１６】
前記外側ハウジング及び前記内側ハウジングは、前記動作中心線の径方向における前記作業機本体の端部から、前記動作中心線の径方向で外側に向けて突出されている、請求項１５に記載の電動作業機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータの動力を先端工具に伝達して作業を行う電動作業機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動モータの動力を先端工具に伝達する電動作業機が、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された電動作業機は、ハウジングを備えており、ハウジングは、モータハウジングとギヤケースとハンドルハウジングとを有する。ハンドルハウジングはＬ字形に屈曲されており、ハンドルハウジングの第１端部はモータハウジングに接触し、ハンドルハウジングの第２端部はギヤケースに接触している。モータハウジング内にブラシレスモータが設けられている。ブラシレスモータは、回転軸とロータとステータと基板とを有する。ロータは回転軸と共に回転軸線を中心として回転可能である。基板には、ロータの回転位置を検出するホール素子が設けられている。【０００３】
ハンドルハウジングの第１端部内に基板収容室が設けられており、基板収容室に制御基板が設けられている。制御基板に、複数のスイッチング素子が取り付けられている。ステータのコイルと制御基板とを接続する電源ケーブルが設けられている。また、ホール素子と制御基板とを接続する通信ケーブルが設けられている。ギヤケース内には、回転力伝達機構、遊星ギヤ機構が設けられており、遊星ギヤ機構は、先端工具であるソケットに対して、動力伝達可能に接続されている。回転力伝達機構は、回転軸に対して動力伝達可能に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２０３６３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に記載された電動作業機においては、電動モータを回転軸線に沿った方向に投影した位置に制御基板が配置されている。このため、制御基板の配置位置は、回転軸線に沿った方向におけるブラシレスモータの長さの制約を受ける、という問題があった。【０００６】
本発明の目的は、回転軸線に沿った方向における電動モータの長さの制約を受けずに、制御基板を配置することの可能な電動作業機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電動作業機は、ロータ及びステータを備えた電動モータと、前記電動モータを内部に収容した筒状ハウジングと、を有する電動作業機であって、前記ロータの回転軸線を中心とする径方向で前記筒状ハウジングの外部に設けられ、かつ、前記電動モータを制御する第１制御部と、前記筒状ハウジングの内部に設けられ、かつ、前記電動モータを制御する第２制御部と、前記筒状ハウジングを内外に貫通する穴部と、前記第１制御部と前記第２制御部とを接続し、かつ、前記穴部を通して配置された電線と、を備えている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、第１制御部は、ロータの回転軸線を中心とする径方向で、筒状ハウジングの外部に配置されている。したがって、第１制御部は、回転軸線に沿った方向における電動モータの長さの制約を受けることなく配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の電動作業機の一例を示す正面断面図である。
【図２】図１の電動作業機の制御回路を示すブロック図である。
【図３】図１の電動作業機の要部を拡大した正面断面図である。
【図４】図３の示すモータハウジング及びモータケースを縦方向に切断した斜視図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線における右側面断面図である。
【図６】図５のVI−VI線における断面図である。
【図７】図５のVII−VII線における平面断面図である。
【図８】図３の要部を拡大した正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図８に基づいて詳細に説明する。電動作業機１０は、ハンマドリルとも言われ、先端工具１１が着脱される。電動作業機１０はコンクリートや石材等の対象物に穴あけ加工等を行うために使用される。
【００１１】
電動作業機１０は作業機本体１２を備え、作業機本体１２は、シリンダハウジング１３と中間ケース１４とハンドル１５とモータハウジング２０と底部カバー１７とを互いに固定して組み立てられている。シリンダハウジング１３は筒形状であり、シリンダハウジング１３内に円筒形状のシリンダ１８が設けられている。シリンダ１８は軸線Ａ１を中心として配置されており、シリンダ１８と同心状に、円筒形状の工具保持具１９が設けられている。工具保持具１９は、シリンダハウジング１３内に設けられており、工具保持具１９は、軸受１６により回転可能に支持されている。シリンダ１８と工具保持具１９は一体回転可能に連結されている。工具保持具１９に先端工具１１が取り付けられ、シリンダ１８の回転力は先端工具１１に伝達される。
【００１２】
工具保持具１９内からシリンダ１８内に亘って、金属製の中間打撃子２１が設けられている。中間打撃子２１は、軸線Ａ１に沿った方向に往復動自在である。シリンダ１８内には、中間打撃子２１を打撃する打撃子２２が設けられている。打撃子２２は、軸線Ａ１に沿った方向に往復動作可能である。また、シリンダ１８内にピストン２３が配置されており、ピストン２３は軸線Ａ１に沿った方向に往復動作可能である。シリンダ１８内であって、打撃子２２とピストン２３との間に空気室２４が設けられている。
【００１３】
中間ケース１４は、軸線Ａ１に沿った方向でハンドル１５とシリンダハウジング１３との間に配置されている。モータハウジング２０は、シリンダハウジング１３及び中間ケース１４に対して固定されている。軸線Ａ１に沿った方向におけるモータハウジング２０の配置範囲は、軸線Ａ１に沿った方向における中間ケース１４の配置範囲と重なっている。ハンドル１５は、アーチ形状に屈曲されており、ハンドル１５の両端は、中間ケース１４に取り付けられている。ハンドル１５にレバー１３２及び給電ケーブル２５が設けられている。また、ハンドル１５内に操作スイッチ２６が設けられている。作業者はレバー１３２を操作すると、操作スイッチ２６がオンオフされる。
【００１４】
モータハウジング２０は導電性の金属材料、例えば、アルミニウムにより一体成形されている。モータハウジング２０は筒形状であり、モータハウジング２０の内部に、モータケース２７が配置されている。モータケース２７は絶縁性の材料、例えば、合成樹脂により一体成形されている。モータケース２７は、図６のように筒部２７Ａを有し、モータケース２７の筒部２７Ａは、モータハウジング２０に対して圧入固定されている。モータケース２７は、筒部２７Ａに連続する底部２８を有し、底部２８に軸孔２９が形成されている。
【００１５】
また、モータケース２７内にブラシレスモータ３０が収容されている。このブラシレスモータ３０は直流電動モータであり、ブラシレスモータ３０は、筒形状のステータ３１と、ステータ３１の内側に配置されたロータ３２と、を有している。ロータ３２は、出力軸３３と、出力軸３３に固定されたロータコア３２ａと、を備えている。電動作業機１０の正面視で、出力軸３３の回転中心である軸線Ｂ１は、軸線Ａ１と交差、具体的には、直交する。モータハウジング２０は、軸線Ｂ１に沿った方向で底部カバー１７と中間ケース１４との間に配置されている。モータハウジング２０は、底部カバー１７内に位置する軸受支持部３４を備えている。中間ケース１４は、シリンダハウジング１３内まで伸びた隔壁３５を備え、隔壁３５により支持された軸受３６と、軸受支持部３４により支持された軸受３７と、が設けられている。２個の軸受３６，３７は、出力軸３３の軸線Ｂ１に沿った方向で異なる位置に配置されている。出力軸３３の第１端部は軸孔２９に配置されており、出力軸３３の第２端部は、中間ケース１４内に配置されている。出力軸３３のうち、中間ケース１４内に配置された箇所の外周面に駆動ギヤ３８が設けられている。
【００１６】
モータケース２７内にインシュレータ３９が設けられている。インシュレータ３９は軸線Ｂ１に沿った方向で、ブラシレスモータ３０と軸受３６との間に配置されている。インシュレータ３９は、図３のように軸孔４０を備えており、軸孔４０内に出力軸３３が配置されている。インシュレータ３９は合成樹脂製であり、モータケース２７内に回転しないように設けられている。インシュレータ３９はステータ３１に固定されている。
【００１７】
モータケース２７内であって、インシュレータ３９と軸受３６との間にファン４１が設けられている。ファン４１は、出力軸３３に固定されており、ファン４１は出力軸３３と共に回転して作業機本体１２の外部の空気を、作業機本体１２の内部に導入する役割を果たす。このため、底部カバー１７に穴部１７ａが形成されている。また、中間ケース１４において、底部カバー１７と同じ方向に延ばされた箇所に穴部１４ａが形成されている。作業機本体１２の外部と、モータケース２７の内部とが、軸孔２９及び穴部１７ａによりつながっている。作業機本体１２の外部と、中間ケース１４の内部とが、穴部１４ａによりつながっている。
【００１８】
ブラシレスモータ３０を冷却するファン４１の構造を、図３を参照して説明する。ファン４１は環状であり、ファン４１は出力軸３３に取り付けられている。つまり、ファン４１は出力軸３３と共に回転する。ファン４１は、軸線Ｂ１の径方向で内側から外側に向けて空気を輸送する遠心ファンであり、ファン４１は、円周方向に間隔をおいて配置した複数の羽根を備えている。羽根同士の間に空気の通路４２が形成されている。通路４２は軸線Ｂ１を中心とする径方向で内側から外側に向けて配置されており、径方向の内側に吸入口４３が配置され、径方向の外側に吐出口４４が配置されている。ファン４１は、非磁性材料である合成樹脂により成形されており、ファン４１に永久磁石４５及び磁性体４６が取り付けられている。
【００１９】
磁性体４６は、例えば、鉄または鋼を環状に成形したものであり、磁性体４６は、ファン４１の径方向に延びた板形状に成形されている。永久磁石４５は、軸線Ｂ１を中心とする環状体であり、永久磁石４５の円周方向に沿って、異なる磁極であるＮ極とＳ極とが交互に配置されている。
【００２０】
モータケース２７内に接続基板４７が設けられている。接続基板４７は、例えばインシュレータ３９に固定されている。つまり、接続基板４７は、インシュレータ３９を介してステータ３１に取り付けられている。接続基板４７は、軸線Ｂ１に沿った方向でステータ３１と、ファン４１に取り付けた永久磁石４５との間に配置されている。接続基板４７を厚さ方向に貫通する孔４８が設けられており、出力軸３３は孔４８に配置されている。接続基板４７は非磁性材料、例えば合成樹脂により成形されており、接続基板４７に磁気センサＳ１〜Ｓ３が取り付けられている。また、接続基板４７には、コイルＵ１とリード線６０とを接続する配線、コイルＶ１とリード線６４とを接続する配線、コイルＷ１とリード線６７とを接続する配線が設けられている。本発明の第２制御部１３１は、接続基板４７と、接続基板４７に取り付けた磁気センサＳ１〜Ｓ３と、を含む。
【００２１】
図２は電動作業機１０を制御する制御回路を示すブロック図である。ブラシレスモータ３０は商用電源４９を動力源としており、商用電源４９の電力は、給電ケーブル２５を介してブラシレスモータ３０のコイルに流れる。通電ランプ５０が中間ケース１４に設けられている。通電ランプ５０は、給電ケーブル２５が商用電源４９に接続されると点灯する。電動作業機１０は、ブラシレスモータ３０の目標回転速度を設定するための変速スイッチ５１を備えている。変速スイッチ５１を操作すると、ブラシレスモータ３０の目標回転速度を複数段階、例えば、４段階に切り替え可能である。電動作業機１０は、ブラシレスモータ３０の目標回転速度の段階を表示する速度表示部５２を備えている。
【００２２】
また、ブラシレスモータ３０のステータ３１は、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相に対応するコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１を備え、ロータコア３２ａには円周方向に間隔をおいて、極性が異なる２種類の永久磁石３２ｂが４個設けられており、異なる極性の永久磁石３２ｂが交互に並べられている。３個の磁気センサＳ１〜Ｓ３は、ロータ３２の回転位置を示す検出信号を出力する。３個の磁気センサＳ１〜Ｓ３は、３相のコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１に対応して設けられている。それぞれの磁気センサＳ１〜Ｓ３は、ファン４１に取り付けた永久磁石４５が発生する磁力を検出し、かつ、磁力を電気信号に変換して出力する非接触のセンサである。磁気センサＳ１〜Ｓ３は、ホール素子を用いることができる。
【００２３】
電動作業機１０は、各コイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１に供給する電流を制御するインバータ回路１２１を有している。商用電源４９とインバータ回路１２１との間の電気回路に、商用電源４９の交流電流を直流電流に整流するための整流回路５３と、整流された直流電流の電圧を昇圧してインバータ回路１２１に供給するための力率改善回路５４と、が設けられている。整流回路５３は、複数のダイオードをブリッジ接続して構成されている。力率改善回路５４は、電界効果トランジスタ等で構成されたトランジスタ５５に対して、ＰＷＭ制御信号を出力する集積回路５６を有しており、力率改善回路５４は、インバータ回路１２１のスイッチング素子で発生する高調波電流を制限値以下に抑える。なお、商用電源４９と整流回路５３との間には、インバータ回路１２１で生じたノイズを商用電源４９に伝えないようにするために、雑音対策回路５７が設けられている。
【００２４】
インバータ回路１２１は、３相フルブリッジインバータ回路であり、互いに接続された２つのスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２と、互いに接続された２つのスイッチング素子Ｔｒ３，Ｔｒ４と、互いに接続された２つのスイッチング素子Ｔｒ５，Ｔｒ６とを有する。スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２は互いに並列に接続され、かつ、リード線５８に接続されている。コイルＵ１に接続されたリード線６０が設けられ、リード線５８とリード線６０とを接続するコネクタ５９が設けられている。
【００２５】
スイッチング素子Ｔｒ３，Ｔｒ４は互いに並列に接続され、かつ、リード線６２に接続されている。コイルＶ１に接続されたリード線６４が設けられ、リード線６４とリード線６２とを接続するコネクタ６３が設けられている。スイッチング素子Ｔｒ５，Ｔｒ６は互いに並列に接続され、かつ、リード線６５に接続されている。コイルＵ１に接続されたリード線６７が設けられ、リード線６７とリード線６５とを接続するコネクタ６６が設けられている。
【００２６】
スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５は、力率改善回路５４の正極の出力端子に接続されている。スイッチング素子Ｔｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６は、電流検出用抵抗１２２を介して力率改善回路５４の負極端子に接続されている。
【００２７】
このように、力率改善回路５４の正極側に接続される３つのスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５は、ハイサイド側となっており、力率改善回路５４の負極側に接続される３つのスイッチング素子Ｔｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６は、ローサイド側となっている。コイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１は、相互に接続されており、各コイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１はスター結線となっている。
【００２８】
なお、コイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１の結線方式は、デルタ結線でもよい。例えば、ハイサイド側のスイッチング素子Ｔｒ１と、ロウサイド側のスイッチング素子Ｔｒ４のゲートに制御信号が通電されると、Ｕ相とＶ相のコイルＵ１，Ｖ１に電流が供給される。それぞれのスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６をオンオフするタイミング、及びオンする期間を制御することにより、各コイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１に対する転流動作が制御される。
【００２９】
モータ制御ユニット１３３は、インバータ回路１２１を制御する制御信号を演算して出力する。モータ制御ユニット１３３は、コントローラ１３６、制御信号出力回路１３４、ロータ位置検出回路１３５、モータ回転数検出回路６８、モータ電流検出回路６９、操作スイッチ検出回路７０を備えている。磁気センサＳ１〜Ｓ３の検出信号はロータ位置検出回路１３５に送られる。ロータ位置検出回路１３５は、ロータ３２の回転位置を検出する。ロータ３２の回転位置は、ロータ３２の回転方向の位相であり、ステータ３１などの固定要素において予め定められた回転方向の基準位置と、ロータ３２の回転方向で定められた基準位置との位置関係若しくは角度である。
【００３０】
ロータ位置検出回路１３５は、ロータ３２の回転位置を表す信号を処理する。ロータ位置検出回路１３５から出力された信号は、コントローラ１３６及びモータ回転数検出回路６８に送られる。モータ回転数検出回路６８はモータ回転数を検出し、モータ回転数検出回路６８から出力された信号はコントローラ１３６に入力される。
【００３１】
モータ電流検出回路６９は、電流検出用抵抗１２２の両端に接続されており、モータ電流検出回路６９は、ブラシレスモータ３０に流れる電流を検出する。モータ電流検出回路６９から出力された信号は、コントローラ１３６に入力される。コントローラ１３６は、制御信号を処理するマイクロプロセッサと、メモリと、を備え、メモリには、制御プログラム、演算式およびデータなどが格納されている。コントローラ１３６は、モータ回転数検出回路６８から入力される信号を処理して、ロータ３２の実回転速度を演算する。コントローラ１３６から出力された信号は制御信号出力回路１３４に入力され、インバータ回路１２１は、制御信号出力回路１３４から入力される制御信号により制御される。
【００３２】
本発明の第１制御部１３０は、制御基板７１と、制御基板７１に設けられたモータ制御ユニット１３３、整流回路５３、力率改善回路５４、インバータ回路１２１、電流検出用抵抗１２２を含む。制御基板７１には、モータ制御ユニット１３３、整流回路５３、力率改善回路５４、インバータ回路１２１、電流検出用抵抗１２２等の電気部品または電子部品同士を、互いに接続する配線が設けられている。
【００３３】
制御基板７１は、モータハウジング２０の外部であり、かつ、中間ケース１４の内部に配置されている。制御基板７１は、軸線Ｂ１を中心とする径方向で、モータハウジング２０の外部に配置されている。制御基板７１は、軸線Ａ１に沿った方向で、モータハウジング２０とハンドル１５との間に配置されている。制御基板７１の厚さ方向は、軸線Ｂを中心とする径方向と同じである。
【００３４】
制御基板７１は、絶縁性の材料、例えば、合成樹脂により一体成形されている。軸線Ｂ１に沿った方向における制御基板７１の配置範囲は、軸線Ｂ１に沿った方向におけるモータハウジング２０の配置範囲と重なっている。さらに、磁気センサＳ１〜Ｓ３の信号を、別々にロータ位置検出回路１３５に送る信号線７５が、それぞれ設けられている。
【００３５】
図５のように、制御基板７１には、スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５に接触したヒートシンク７８が取り付けられている。また、スイッチング素子Ｔｒ２に接触したヒートシンク７９と、スイッチング素子Ｔｒ４に接触したヒートシンク８０と、スイッチング素子Ｔｒ６に接触したヒートシンク８１と、が設けられている。ヒートシンク７９，８０，８１は、制御基板７１に取り付けられている。ヒートシンク７８〜８１は、熱伝導性を有する金属、例えば、アルミニウム、銅で一体成形されており、ヒートシンク７８〜８１は、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６の熱を空気に伝達することで、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６を冷却する。
【００３６】
図３のように、制御基板７１に取り付けた整流回路５３は、軸線Ｂ１に沿った方向でヒートシンク７８と底部カバー１７との間に配置されている。図５のように制御基板７１を側面視すると、整流回路５３の配置領域は、軸線Ｂ１と重なる。また、図５のように、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６の配置領域は、軸線Ｂ１と重ならない。そして、整流回路５３の下面５３ａは平坦であり、下面５３ａは軸線Ｂ１に対して傾斜している。下面５３ａは、スイッチング素子Ｔｒ５に近くなる向きで傾斜している。
【００３７】
さらに、モータハウジング２０の外部に基板ケース８２が設けられている。制御基板７１は基板ケース８２に取り付けられている。基板ケース８２は、底部８３と、底部８３の周囲に設けた側壁８４と、を有するトレー形状である。基板ケース８２は、絶縁性の材料、例えば、合成樹脂で一体成形されている。制御基板７１は側壁８４に囲まれた空間内に配置されており、制御基板７１は底部８３と平行である。
【００３８】
底部８３に連続する第１筒部８５及び第２筒部８６が設けられている。第１筒部８５は、底部８３からモータハウジング２０に向けて突出され、第２筒部８６は底部８３から、第１筒部８５の突出方向とは逆向きに突出されている。そして、図３及び図４及び図７のように、第１筒部８５内及び第２筒部８６内に亘って通路８７が設けられている。第２筒部８６は側壁８４に囲まれた空間内に配置されている。図８のように、制御基板７１を厚さ方向に貫通する穴部８８が設けられており、第２筒部８６は穴部８８内に配置されている。軸線Ｂ１に沿った方向で、接続基板４７の配置領域は、通路８７の配置領域と重なっている。
【００３９】
モータハウジング２０を内外に貫通する穴部８９が設けられ、モータケース２７の筒部２７Ａを内外に貫通する穴部９０が設けられている。２つの穴部８９，９０は、軸線Ｂ１に沿った方向の配置位置が重なり、軸線Ｂ１を中心とする円周方向の配置位置が重なっている。そして、第１筒部８５は、２つの穴部８９，９０に配置されている。このため、通路８７は、モータハウジング２０の外部と、モータケース２７の内部とをつないでいる。そして、リード線６０，６４，６７及び信号線７５は、通路８７を通されている。
【００４０】
さらに、中間ケース１４内に基板９１が設けられており、変速スイッチ５１、ＬＥＤランプ９２は、基板９１に取り付けられている。ＬＥＤランプ９２は速度表示部５２の背面に配置されている。基板９１は、軸線Ｂ１を中心とする径方向で、基板ケース８２よりも外側に配置されている。基板９１と制御基板７１とを接続する電線９３が設けられている。中間ケース１４に窓部９５が開口されており、窓部９５を覆うカバー９６が設けられている。カバー９６は透明な合成樹脂で一体成形されている。カバー９６に速度切替ボタン９７が取り付けられており、作業者が速度切替ボタン９７を操作すると、変速スイッチ５１が動作して目標回転速度が切り替わる。基板９１は基板ホルダー９８を介して中間ケース１４に保持されている。
【００４１】
軸線Ｂ１に沿った方向において、基板ホルダー９８及び基板９１の配置領域は、出力軸３３の配置領域、制御基板７１の配置領域と重なっている。また、軸線Ｂ１に沿った方向において、基板ホルダー９８及び基板９１の配置領域は、振動減衰機構１２４とスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６との間に配置されている。
【００４２】
図８に示すように、筒部２７Ａは、軸線Ｂ１に沿った方向で異なる位置に配置した厚肉部９９と薄肉部１００とを備えている。厚肉部９９及び薄肉部１００は、軸線Ｂ１に沿った方向で、穴部９０と筒部２７Ａの開口端１０１との間に配置されている。また、薄肉部１００は、軸線Ｂ１に沿った方向で厚肉部９９と開口端１０１との間に配置されている。厚肉部９９及び薄肉部１００は、筒部２７Ａの全周に亘って環状に設けられており、軸線Ｂ１を中心とする径方向で、厚肉部９９の厚さは薄肉部１００の厚さを超えている。薄肉部１００の内周面１００ａと、厚肉部９９の内周面９９ａとが、段差面１０２によりつながっている。
【００４３】
ファン４１の外周面に、全周に亘ってフランジ１０３が設けられている。フランジ１０３は、軸線Ｂ１に沿った方向で薄肉部１００の配置範囲内に設けられている。フランジ１０３の外径は、薄肉部１００の内径未満であり、かつ、厚肉部９９の内径を超えている。また、フランジ１０３の端面から、接続基板４７に向けて軸線Ｂ１に沿った方向に延ばされたリブ１０４が設けられている。リブ１０４は、軸線Ｂ１を中心として環状に形成されており、リブ１０４の外径は、厚肉部９９の内径未満である。軸線Ｂ１に沿った方向におけるリブ１０４の先端は、軸線Ｂ１を中心とする径方向で、厚肉部９９の内側に配置されている。そして、厚肉部９９及び薄肉部１００と、フランジ１０３及びリブ１０４との間に、微小隙間１０５が形成されている。微小隙間１０５は、軸線Ｂ１を含む平面内でクランク形状に屈曲している。
【００４４】
ブラシレスモータ３０の出力軸３３の回転力を、ピストン２３の往復動作力に変換する動力変換機構１２０を説明する。まず、中間ケース１４内にクランク軸１０６が回転自在に設けられている。クランク軸１０６は出力軸３３と平行であり、クランク軸１０６に設けられた従動ギヤ１０７が、駆動ギヤ３８と噛み合っている。クランク軸１０６には、クランク軸１０６の回転中心から偏心したクランクピン１０８が取り付けられている。
【００４５】
また、クランクピン１０８とピストン２３とを動力伝達可能に連結するコネクティングロッド１０９が設けられている。そして、出力軸３３の回転力がクランク軸１０６に伝達されて、クランクピン１０８が公転すると、ピストン２３はシリンダ１８内を往復動作する。動力変換機構１２０は、クランク軸１０６、クランクピン１０８、コネクティングロッド１０９により構成されている。
【００４６】
次に、出力軸３３の回転力をシリンダ１８の回転力に変換する機構を説明する。シリンダハウジング１３内に回転力伝達軸１１０が回転自在に設けられており、回転力伝達軸１１０に従動ギヤ１１１が設けられている。従動ギヤ１１１は、クランク軸１０６の駆動ギヤ１１２に噛み合っている。回転力伝達軸１１０は、軸受１１３，１１４により回転可能に支持されている。このため、出力軸３３の回転力は、クランク軸１０６を介して回転力伝達軸１１０に伝達される。さらに、回転力伝達軸１１０にベベルギヤ１１５設けられている。
【００４７】
一方、シリンダ１８の外周に円筒形状のベベルギヤ１１６が取り付けられており、ベベルギヤ１１６はシリンダ１８に対して回転可能である。ベベルギヤ１１６はベベルギヤ１１５と噛み合っている。シリンダ１８の外周にシリンダ１８と一体回転し、かつ、軸線Ａ１に沿った方向に移動可能なスリーブ１１７が取り付けられている。電動作業機１０は、モード切替ダイヤル１２３を備えており、作業者がモード切替ダイヤル１２３を操作すると、スリーブ１１７が軸線Ａ１に沿った方向に移動する。また、スリーブ１１７とベベルギヤ１１６とを、係合または解放させるクラッチ機構が設けられている。
【００４８】
スリーブ１１７が、シリンダ１８に対して軸線Ａ１に沿って移動すると、スリーブ１１７は、ベベルギヤ１１６と動力伝達可能に係合されるか、またはスリーブ１１７はベベルギヤ１１６から解放される。スリーブ１１７がベベルギヤ１１６に係合されると、回転力伝達軸１１０の回転力はシリンダ１８に伝達される。これに対して、スリーブ１１７がベベルギヤ１１６から解放されると、回転力伝達軸１１０の回転力はシリンダ１８に伝達されない。
【００４９】
中間ケース１４内において、軸線Ａ１に沿った方向で、動力変換機構１２０とハンドル１５との間に振動減衰機構１２４が設けられている。振動減衰機構１２４は錘１２６を備え、錘１２６は、支軸１２５を支点として揺動する。錘１２６は、軸線Ａ１，Ｂ１を含む平面方向に沿って、所定角度の範囲内で揺動する。軸線Ａ１に沿った方向で、振動減衰機構１２４の配置領域は、ブラシレスモータ３０の配置領域及び制御基板７１の配置領域と重なっている。
【００５０】
上記電動作業機１０の使用例を説明する。作業者がレバー１３２を操作して、操作スイッチ２６がオンまたはオフされると、操作スイッチ検出回路７０から出力されたオン信号またはオフ信号が、コントローラ１３６に送られる。コントローラ１３６にオン信号が入力されると、制御信号出力回路１３４から出力される制御信号が、インバータ回路１２１に入力され、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６が、それぞれ個別にオンオフされ、コイルＵ１，Ｙ１，Ｗ１に順次電流が流れる。すると、コイルＵ１，Ｙ１，Ｗ１と、永久磁石３２ｂとが協働して回転磁界が形成され、ブラシレスモータ３０のロータ３２が回転する。
【００５１】
コントローラ１３６は、ロータ３２の実回転速度を目標回転速度に近づける制御を実行する。ロータ３２の実回転速度は、各コイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１に印加される電圧を調整することで制御される。具体的には、インバータ回路１２１の各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６のゲートに印加されるオン信号のデューティ比を調整することにより行われる。
【００５２】
ブラシレスモータ３０のロータ３２が回転すると、出力軸３３の回転力が、動力変換機構１２０によりピストン２３の往復動作力に変換され、ピストン２３がシリンダ１８内で往復動作する。
【００５３】
ピストン２３がクランク軸１０６に近づく向きで動作すると、空気室２４の圧力が低下し、かつ、打撃子２２が中間打撃子２１から離れる向きで移動する。打撃子２２が中間打撃子２１から離れる向きで移動すると、空気室２４に空気が吸い込まれなくなる。また、ピストン２３が上死点に到達した後、ピストン２３が上死点から下死点に向けて移動し、空気室２４内の圧力が上昇する。すると、打撃子２２が中間打撃子２１を打撃する。中間打撃子２１に加えられた打撃力は、先端工具１１を介して対象物に伝達される。以後、ブラシレスモータ３０の出力軸３３が回転している間、打撃子２２はシリンダ１８内で往復動作し、打撃子２２は中間打撃子２１を間欠的に打撃する。
【００５４】
ピストン２３が往復動作すること、打撃子２２が中間打撃子２１を間欠的に打撃することにより、作業機本体１２が軸線Ａ１に沿った方向に振動すると、錘１２６が支軸１２５を支点として揺動し、作業機本体１２の振動を低減する。
【００５５】
一方、ブラシレスモータ３０の出力軸３３の回転力は、駆動ギヤ１１２を介して回転力伝達軸１１０に伝達される。モード切替ダイヤル１２３が操作されて、打撃・回転モードが選択されていると、回転力伝達軸１１０の回転力はシリンダ１８に伝達され、シリンダ１８が回転する。シリンダ１８の回転力は、工具保持具１９を介して先端工具１１に伝達される。このように、電動作業機１０は、先端工具１１に打撃力及び回転力を伝達する。これに対して、モード切替ダイヤル１２３が操作されて、打撃モードが選択されていると、回転力伝達軸１１０の回転力はシリンダ１８に伝達されない。
【００５６】
また、ブラシレスモータ３０の出力軸３３が回転するとファン４１が回転し、作業機本体１２の外部の空気が、穴部１７ａ、軸孔２９を通り、モータケース２７内に吸い込まれる。そして、ブラシレスモータ３０の熱が空気に伝達されて、ブラシレスモータ３０が冷却される。また、モータハウジング２０の外部の空気は、穴部１４ａを通り中間ケース１４内に導入される。このため、整流回路５３及びスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６の熱が空気に伝達される。したがって、整流回路５３及びスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６の温度上昇が抑制される。
【００５７】
中間ケース１４内に導入された空気は、整流回路５３の下面５３ａに沿って移動方向が付与されるため、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６に接触する空気量をなるべく多くすることができ、スイッチング素子ｔｒ１〜Ｔｒ６を冷却する効率が向上する。整流回路５３及びスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６の熱を奪った空気は、通路８７を通りモータケース２７内に導入される。ファン４１の回転によりモータケース２７内に吸入された空気は、ファン４１の通路４２を通り、中間ケース１４内へ導入される。そして、その空気は、図示しない通路を経て作業機本体１２の外部へ排出される。
【００５８】
本実施形態の電動作業機１０における制御基板７１は、出力軸３３の軸線Ｂ１を中心とする径方向で、モータハウジング２０の外部に配置されている。したがって、制御基板７１は、ブラシレスモータ３０、特に、出力軸３３の長さ方向の制約を受けることなく配置することができる。さらに、作業機本体１２が、軸線Ｂ１に沿った方向に大型化することを抑制できる。
【００５９】
また、ファン４１のフランジ１０３の外径は、厚肉部９９の内径よりも大きい。さらに、厚肉部９９及び薄肉部１００と、フランジ１０３とリブ１０４との間に、微小隙間１０５が形成されている。微小隙間１０５は、クランク形状に屈曲しており、微小隙間１０５は、ラビリンスシールの役割を果たす。このため、ファン４１の遠心力で吐出口４４から外側に向けて吐出される空気が、微小隙間を１０５を通るためには、空気が内側に向けて流れることとなる。すなわち、空気の流れる向きが逆となり、流通抵抗で空気の運動エネルギが低下し、吐出口４４から吐出された空気が、接続基板４７の配置領域へ戻ることを防止できる。
【００６０】
その結果、中間ケース１４内の空気が通路８７を通りモータケース２７内に移動する流れを阻害されることを防止できる。すると、中間ケース１４内で制御基板７１を冷却した空気が、中間ケース１４内に滞留することを防止できる。したがって、制御基板７１の冷却性能が低下することを抑制できる。
【００６１】
さらに、制御基板７１は、軸線Ｂ１に沿った方向にされており、穴部１４ａを通り中間ケース１４内に導入された空気は、軸線Ｂ１に沿った方向に流れる。したがって、制御基板７１を冷却する空気の流れが阻害されることを抑制できる。
【００６２】
さらに、モータハウジング２０はアルミニウム製であり、かつ、シリンダハウジング１３に対して、軸線Ｂ１に沿った方向に突出して配置されている。したがって、モータハウジング２０の強度が確保されており、電動作業機１０を使用する際に、モータハウジング２０が対象物に接触した場合でも、モータハウジング２０の変形を抑制できる。また、ピストン２３の往復動作による振動、打撃子２２が中間打撃子２１を打撃する際の振動が作業機本体１２に伝達されても、モータハウジング２０がシリンダハウジング１３に対して撓んで振動することを抑制できる。
【００６３】
さらに、軸線Ａ１に沿った方向で、制御基板７１の配置範囲は、振動減衰機構１２４の配置領域と重なっている。このため、制御基板７１をモータハウジング２０の外部に配置するにあたり、軸線Ａ１に沿った方向で、制御基板７１の配置領域を専用に設けずに済み、電動作業機１０が軸線Ａ１に沿った方向に大型化することを抑制できる。また、中間ケース１４内には、軸線Ａ１に沿った方向で、錘１２６が振動する分の領域を確保してある。そして、第１制御部１３０は、軸線Ａ１に沿った方向の配置領域の一部が、錘１２６が振動する分の領域の一部と重なる。したがって、電動作業機１０が軸線Ａ１に沿った方向に大型化することを一層抑制できる。
【００６４】
さらに、雑音対策回路５７はハンドル１５内に設けられており、軸線Ａ１に沿った方向で、ブラシレスモータ３０と雑音対策回路５７との間に形成されたデッドスペースに、第１制御部１３０を配置している。したがって、電動作業機１０が軸線Ａ１に沿った方向に大型化することを一層抑制できる。
【００６５】
本実施形態の構成と本発明の構成との対応関係を説明すると、ブラシレスモータ３０が、本発明の電動モータに相当し、作業機本体１２が、本発明の作業機本体に相当し、ロータ３２が、本発明のロータに相当し、ステータ３１が、本発明のステータに相当する。また、軸線Ｂ１が、本発明の回転軸線に相当し、モータハウジング２０及びモータケース２７が、本発明の筒状ハウジングに相当する。また、第１制御部１３０が、本発明の第１制御部に相当する。
【００６６】
磁気センサＳ１〜Ｓ３が、本発明の回転位置検出センサに相当し、第２制御部１３１が、本発明の第２制御部に相当する。リード線５８，６０，６２，６４，６５，６７、及び信号線７５が、本発明の電線に相当する。コイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１が、本発明のコイルに相当し、永久磁石３２ｂが、本発明の永久磁石に相当し、ファン４１が、本発明のファンに相当する。制御基板７１が、本発明の制御基板に相当し、接続基板４７が、本発明の支持基板に相当する。磁性体４６が、本発明の磁性体に相当し、底部カバー１７及び底部２８は、本発明の底部に相当し、穴部１７ａ及び軸孔２９は、本発明の通気孔に相当する。
【００６７】
また、軸孔２９が、本発明の第１穴部に相当し、穴部１７ａは、本発明の第２穴部に相当する。さらに、モータハウジング２０は、本発明の外側ハウジングに相当し、モータケース２７が、本発明の内側ハウジングに相当する。基板ケース８２が、本発明のホルダに相当し、第１筒部８５及び第２筒部８６が、本発明の筒部に相当する。また、穴部８９，９０が、本発明の穴部に相当し、穴部９０が、本発明の第１穴部に相当し、穴部８９が、本発明の第２穴部に相当する。厚肉部９９、薄肉部１００、フランジ１０３が、本発明の規制機構に相当する。
【００６８】
さらに、ピストン２３が、本発明の動作部材に相当し、軸線Ａ１が、本発明の動作中心線に相当し、動力変換機構１２０が、本発明の動力変換機に相当し、先端工具１１が、本発明の先端工具に相当し、打撃子２２が、本発明の打撃子に相当する。
【００６９】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、実施形態の電動作業機は、商用電源、つまり、交流電源からブラシレスモータに電力が供給される。これに対して、本発明の電動作業機は、直流電源としての電池パックが作業機本体に取り付けられ、その電池パックの電力をブラシレスモータに供給する電動作業機を含む。本発明の電動作業機は、電動モータの動力で先端工具を動作させるものであればよい。
【００７０】
また、本発明の電動作業機は、インバータ回路１２１が接続基板４７に設けられている構造を含む。この構造の電動作業機は、インバータ回路１２１と力率改善回路５４とを接続する電線を備え、その電線は通路８７を通される。また、制御基板７１または接続基板４７に設けられる配線は、リード線、プリント回路、プリント配線を含む。
【００７１】
本発明の電動作業機は、先端工具に回転力及び軸線方向の打撃力を加えるハンマドリル及びハンマドライバを含む。本発明の電動作業機は、先端工具に回転力及び回転方向の打撃力を加えるインパクトドライバ、インパクトドリルを含む。さらに、電動作業機は、先端工具に回転力のみを加えるドライバ、ドリル、グラインダ、サンダを含む。本発明の電動作業機は、先端工具に軸線方向の打撃力のみを加えるハンマ、釘打ち機を含む。本発明の電動作業機は、先端工具を往復運動させるジグソー、セーバソーを含む。本発明の電線は、電流が流れるリード線、電気信号が通る信号線を含む。リード線、信号線は、導体を合成樹脂またはゴム状弾性体で被覆したものである。
【符号の説明】
【００７２】
１０…電動作業機、１１…先端工具、１２…作業機本体、１７…底部カバー、１７ａ…穴部、１８…ピストン、２０…モータハウジング、２２…打撃子、２７…モータケース、２８…底部、２９…軸孔、３０…ブラシレスモータ、３１…ステータ、３２…ロータ、３２ｂ…永久磁石、４１…ファン、４６…磁性体、４７…接続基板、５３…整流子、５４…力率改善回路、５８，６０，６２，６４，６５，６７…リード線、７１…制御基板、７５…信号線、８２…基板ケース、８５…第１筒部、８６…第２筒部、８９，９０…穴部、９９…厚肉部、１００…薄肉部、１０３…フランジ、１２０…動力変換機構、１２１…インバータ回路、１３０…第１制御部、１３１…第２制御部、１３３…モータ制御ユニット、１３４…制御信号出力回路、Ａ１，Ｂ１…軸線、Ｓ１〜Ｓ３…センサ、Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１…コイル
【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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【図８】
2016031719.tif 000010
【国際調査報告】
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