(57)【要約】　　　（修正有）【課題】放熱構造及び配線構造をも考慮したインバータ回路の配線構造と、それを用いた電働工具を提供する。【解決手段】放熱フィンがコレクタ端子を兼ねている非絶縁形のトランジスタＱ１〜Ｑ６を用いてパイポーラ駆動法を実現するインバータ回路の配線構造において、上段側のトランジスタＱ３〜Ｑ６のコレクタ端子と電源ラインとを銅板よりなるバスバー４８で配線するものである。【選択図】　　　　図３
2004122343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放熱フィンがコレクタ端子、または、ドレイン端子を兼ねている非絶縁形のトランジスタを６個用いてバイポーラ駆動法を実現するインバータ回路の配線構造において、
前記６個のトランジスタのうち、上段側の３個のトランジスタのコレクタ端子、または、ドレイン端子と、電源ラインとを銅板よりなるバスバーで配線する
ことを特徴とするインバータ回路の配線構造。
【請求項２】
放熱フィンがコレクタ端子、または、ドレイン端子を兼ねている非絶縁形のトランジスタを６個用いてバイポーラ駆動法を実現するインバータ回路で駆動制御されるブラシレスＤＣモータで駆動する電動工具において、
前記電動工具のケーシングが、胴部とこの胴部の後部より突出した把持部よりなるピストル型であり、
前記６個のトランジスタをヒートシンクに固定し、
前記６個のトランジスタのうち、上段側の３個のトランジスタのコレクタ端子、または、ドレイン端子と、電源ラインとを銅板よりなるバスバーで配線し、
前記インバータ回路の中で前記６個のトランジスタ以外の電子部品を配線した駆動回路基板に、前記バスバーを接続し、
前記ケーシングの胴部の後部にブラシレスＤＣモータを配し、
前記ブラシレスＤＣモータの下方に前記駆動回路基板を配すると共に、前記ブラシレスＤＣモータの後方に前記ヒートシンクを配する
ことを特徴とする電動工具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インバータ回路の配線構造とそれを用いた電動工具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電動工具等に用いられているインバータ回路は、大電流を流すために、放熱構造が必要となっている。
【０００３】
そのため、このインバータ回路に用いられている６個のトランジスタは、非絶縁形のトランジスタが用いられ、駆動回路基板に配線する場合には、太い配線パターンが多数配線されている。そのため、駆動回路基板が大型化となり、コストアップになるという問題点がある。
【０００４】
また、放熱を考慮したインバータ装置が提案されている（特開２００１−１４５３８７）。この特許文献１の構造は、インバータ回路のうちモータの固定子の一端に互いに並列に接続された二相の電力半導体より、三相のインバータ回路のうちモータの固定子巻線の他端に接続された残りの一相の電力半導体が、低温側に位置するものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１４５３８７
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１におけるインバータ回路の構造は、放熱構造については考慮しているが、配線については全く考慮されておらず、特に、電源ラインとの関係が考慮されていないため、駆動回路基板には太い配線パターンがやはり必要となっている。
【０００７】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、放熱構造及び配線構造をも考慮したインバータ回路の配線構造と、それを用いた電動工具を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、放熱フィンがコレクタ端子、または、ドレイン端子を兼ねている非絶縁形のトランジスタを６個用いてバイポーラ駆動法を実現するインバータ回路の配線構造において、前記６個のトランジスタのうち、上段側の３個のトランジスタのコレクタ端子、または、ドレイン端子と、電源ラインとを銅板よりなるバスバーで配線することを特徴とするインバータ回路の配線構造である。
【０００９】
請求項２の発明は、放熱フィンがコレクタ端子、または、ドレイン端子を兼ねている非絶縁形のトランジスタを６個用いてバイポーラ駆動法を実現するインバータ回路で駆動制御されるブラシレスＤＣモータで駆動する電動工具において、前記電動工具のケーシングが、胴部とこの胴部の後部より突出した把持部よりなるピストル型であり、前記６個のトランジスタをヒートシンクに固定し、前記６個のトランジスタのうち、上段側の３個のトランジスタのコレクタ端子、または、ドレイン端子と、電源ラインとを銅板よりなるバスバーで配線し、前記インバータ回路の中で前記６個のトランジスタ以外の電子部品を配線した駆動回路基板に、前記バスバーを接続し、前記ケーシングの胴部の後部にブラシレスＤＣモータを配し、前記ブラシレスＤＣモータの下方に前記駆動回路基板を配すると共に、前記ブラシレスＤＣモータの後方に前記ヒートシンクを配することを特徴とする電動工具である。
【００１０】
【作　用】
請求項１のインバータ回路の配線構造であると、上段側の３個のトランジスタのコレクタ端子、または、ドレイン端子と、電源ラインとを銅板よりなるバスバーで配線しているため、放熱フィンを兼ねたコレクタ端子、または、ドレイン端子からの放熱が促進され、また、このバスバーが配線パターンとなるため電源ラインに向かう従来の配線パターンを省略することができる。
【００１１】
請求項２の電動工具であると、上記のようにインバータ回路に設けられたトランジスタからの放熱が促され、かつ、電源ラインに対する配線パターンが省略できるだけでなく、ブラシレスモータの下方に駆動回路基板が配され、ブラシレスＤＣモータの後方に６個のトランジスタを固定したヒートシンクが配されているため、ピストル型の電動工具のケーシングの大きさを小型化できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（実施例）
以下、本発明の一実施例を図１から図４に基づいて説明する。
【００１３】
（１）電動ドライバー１０の構造
電動工具の一つであるコードレスタイプの電動ドライバー１０の構造について説明する。
【００１４】
図１は、電動ドライバー１０の側面図である。
【００１５】
電動ドライバー１０のケーシング１２は、略円筒形状の胴部１４と、この胴部１４の後部の下方から突出した把持部１６とよりなり、全体形状はピストル形となっている。
【００１６】
このピストル型のケーシング１２の胴部１４の後部には、ブラシレスＤＣモータ（以下、単にモータという）が内蔵され、そのモータ１８の前方には、変速等を行う変速機構２０が配され胴部１４の前部にあるチャック部２２に接続されている。チャック部２２には、例えばドライバー２４が固定される。
【００１７】
モータ１８の下方には、駆動回路基板２６が配されている。この駆動回路基板２６については、後から詳しく説明する。
【００１８】
駆動回路基板２６の下方であって、把持部１６の上端部前方には、トリガースイッチ２８が設けられている。
【００１９】
把持部１６の下部には１００Ｖの商用電源から充電可能なバッテリ３０が固定されている。
【００２０】
（２）駆動回路の構成
上記の電動ドライバー１０の駆動源であるモータ１８を駆動させる駆動回路の構成について図２の電気回路に基づいて説明する。
【００２１】
モータ１８であるブラシレスＤＣモータは、Ｖ相、Ｕ相、Ｗ相よりなる三相のブラシレスＤＣモータであって、このモータ１８のＹ結線された固定子巻線３４Ｕ、３４Ｖ、３４Ｗに双方向電流を流して駆動するバイポーラ駆動をインバータ制御で行うものである。
【００２２】
図２において、インバータ回路３２は６個のスイッチング素子であるバイポーラ型トランジスタＱ１〜Ｑ６より構成され、バッテリ３０のプラス側からの電源ラインがそれぞれ上段側のトランジスタＱ１〜Ｑ３のコレクタ端子に接続されている。上段側のトランジスタＱ１〜Ｑ３のエミッタ端子は、下段側のトランジスタＱ４〜Ｑ６のコレクタ端子に接続されると共に、その接続点はそれぞれモータ１８の三相の固定子巻線３４Ｕ，３４Ｗ，３４Ｖに接続されている。
【００２３】
６個のトランジスタＱ１〜Ｑ６のベース端子は、コントロール部３６に接続されている。
【００２４】
このコントロール部３６は、バイポーラ駆動を行うために、６個のトランジスタＱ１〜Ｑ６をＰＷＭ制御（パルス幅変調制御）する。
【００２５】
このコントロール部３６もバッテリ３０からその電源を供給されている。
【００２６】
（３）駆動回路の配線構造
次に、上記構成で説明した駆動回路を実現するための配線構造について図３と図４に基づいて説明する。
【００２７】
インバータ回路３２を構成する６個のバイポーラ型トランジスタＱ１〜Ｑ６の取付け構造について、図３に基づいて説明する。
【００２８】
金属板よりなる断面略Ｌ字形のヒートシンク、すなわち、ヒートシンク３８は、金属製の底板４０と、この底板４０の一端から垂直に立設された立設板４２とにより構成されている。
【００２９】
一方、前記の６個のトランジスタＱ１〜Ｑ６は、非絶縁形のトランジスタであり、放熱フィン４４がコレクタ端子を兼ねたものとなっている。そして、トランジスタＱ１〜Ｑ６の各下部から３個の接続端子４６が突出している。この３個の接続端子のうち２個が、ベース端子とエミッタ端子であり、他の１個はコレクタ端子となっている。
【００３０】
上記６個の非絶縁形のトランジスタをヒートシンク３８に固定する構成について説明する。
【００３１】
インバータ回路３２の上段側にあるトランジスタＱ１〜Ｑ３を、底板４０の下面に取り付ける。この場合に、図３に示すように、銅板より構成されるバスバー４８によって、非絶縁形の放熱フィン４４、すなわち３個のコレクタ端子が全て電気的に接続されるようにナベコネジ５０で固定する。
【００３２】
また、このバスバー４８は、駆動回路基板２６に接続するための接続板５２を含んでいる。詳しくは、３個のトランジスタのコレクタ端子を接続する固定板５４の端部から接続板５２が下方に折曲されている。
【００３３】
一方、下段側の３個のトランジスタＱ４〜Ｑ６は、ヒートシンク３８の立設板４２に取り付けるが、トランジスタＱ３〜Ｑ６のコレクタ端子の電圧値はそれぞれ異なるため、ヒートシンク３８の立設板４２との間には絶縁シート５６を介して取り付け、その後に、絶縁ブッシング５８を介してナベコネジ６０で固定する。下段側のトランジスタＱ４〜Ｑ６については、トランジスタの下部から出ているベース端子とエミッタ端子とコレクタ端子の３個の接続端子４６を駆動回路基板２６に電気的に接続する。
【００３４】
図４は、上記のようにヒートシンク３８に６個のトランジスタＱ１〜Ｑ６を取り付けた状態で、駆動回路基板２６に取り付けようとする分解斜視図である。
【００３５】
駆動回路基板２６には、６個のトランジスタＱ１〜Ｑ６以外の駆動回路を構成するコントロール部３６や抵抗素子などの電子部品が配線され、かつ、バッテリ３０からの電源ラインが配線されている。そして、この駆動回路基板２６に、上記で説明した６個のトランジスタＱ１〜Ｑ６を固定したヒートシンク３８を固定する場合に、駆動回路基板２６の後端部にバスバー４８の接続板５２を駆動回路基板２６にハンダ付けし、また、上段側にあるトランジスタＱ１〜Ｑ３の３個の接続端子４６を駆動回路基板２６にハンダ付けし、さらに、下段側にあるトランジスタＱ４〜Ｑ６の３個の接続端子４６を駆動回路基板２６にハンダ付けする。すると、ヒートシンク３８が図１に示すようにモータ１８の後方に位置し、かつ、駆動回路基板２６がモータ１８の下方に位置するようになる。なお、上段側にあるトランジスタＱ１〜Ｑ３の３個の接続端子４６のコレクタ端子は、固定のためにハンダ付けをするが、ダミー端子として電気的に接続は行わなくともよい。
【００３６】
上記のような駆動回路基板２６の配線構造であると、コレクタ端子を兼ねたトランジスタＱ１〜Ｑ３の放熱フィン４４にバスバー４８を取り付け、電源ラインと接続するため、電源ラインである配線パターンが不要となり、コストを下げ、断線等を防止することができる。また、バスバー４８は銅板で３個の放熱フィン４４が接続されているため、放熱効果をより促進させることができる。
【００３７】
ケーシング１２の内部において、モータ１８の後方にヒートシンク３８を配し、下方に駆動回路基板２６を配することにより、スペースを有効に利用することができるため、ケーシング１２全体の小型化を行うことができる。
【００３８】
また、駆動回路基板２６とヒートシンク３８を確実に固定することができる。
【００３９】
（変更例１）
上記実施例ではトランジスタとしてバイポーラ型トランジスタを用いたが、これに代えて非絶縁形のトランジスタとしてＦＥＴを用いてもよい。この場合には、コレクタ端子に代えて放熱フィンとドレイン端子が共通となっているので、上段側にある３個のＦＥＴのドレイン端子をバスバーで接続する。
【００４０】
（変更例２）
上記実施例では電動工具として電動ドライバー１０について説明したが、これに限らず電動ドライバードリルや硬度を有するタイプの電動工具であってもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上により本発明のインバータ回路の配線構造であると、上段側のトランジスタにおけるコレクタ端子またはドレイン端子の配線を確実に行うことができると共に、電源ラインの配線パターンを省略することができる。
【００４２】
また、本発明の電動工具であると、スペースを有効利用することができるため、ケーシングを小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す電動ドライバーの側面図である。
【図２】駆動回路の電気回路図である。
【図３】ヒートシンクに６個のトランジスタを取り付けようとする分解斜視図である。
【図４】ヒートシンクを駆動回路基板に取り付けようとする分解斜視図である。
【符号の説明】
１０　電動ドライバー
１２　ケーシング
１４　胴部
１６　把持部
１８　モータ
２６　駆動回路基板
３２　インバータ回路
３８　ヒートシンク
４４　放熱フィン
４６　接続端子
４８　バスバー
【図１】
2004122343.tif 000003
【図２】
2004122343.tif 000004
【図３】
2004122343.tif 000005
【図４】
2004122343.tif 000006