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技術 電動工具

出願人 工機ホールディングス株式会社
発明者 門前哲也佐藤直樹
出願日 2016年6月27日 (4年5ヶ月経過) 出願番号 2016-126947
公開日 2018年1月11日 (2年11ヶ月経過) 公開番号 2018-001284
状態 特許登録済
技術分野 携帯用動力工具一般
主要キーワード 作業用途 温度測定箇所 左ハウジング 右ハウジング 左右二分割構造 温度上昇試験 温度上昇抑制効果 温度上昇幅
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2018年1月11日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (10)

課題

防塵性の低下や大型化を抑制しながら、モータ冷却性を向上させることの可能な電動工具を提供する。

解決手段

電動工具1は、ハウジング2と、回転軸3aを有するモータ3と、回転軸3aに固定されるファン4と、モータ3の起動及び停止を支持するトリガ11と、モータ3の回転方向切り替える正逆切替えボタン14と、を備える。ハウジング2は、吸気口2d及び排気口2eが設けられモータ3及びファン4を収容する胴体部2aと、胴体部2aから延びてトリガ11が設けられるハンドル部2bと、正逆切替えボタン14が設けられる開口部2fと、ファン4の発生する気流を開口部2fに導く風路2hと、を有する。ファン4の発生する気流の一部が開口部2fから排出される。

概要

背景

モータ等の発熱を抑えるため、吸気口からハウジング内に外気を取り込み、モータを冷却した後に排気口から排出する電動工具が知られている(下記特許文献1)。

概要

防塵性の低下や大型化を抑制しながら、モータの冷却性を向上させることの可能な電動工具を提供する。電動工具1は、ハウジング2と、回転軸3aを有するモータ3と、回転軸3aに固定されるファン4と、モータ3の起動及び停止を支持するトリガ11と、モータ3の回転方向切り替える正逆切替えボタン14と、を備える。ハウジング2は、吸気口2d及び排気口2eが設けられモータ3及びファン4を収容する胴体部2aと、胴体部2aから延びてトリガ11が設けられるハンドル部2bと、正逆切替えボタン14が設けられる開口部2fと、ファン4の発生する気流を開口部2fに導く風路2hと、を有する。ファン4の発生する気流の一部が開口部2fから排出される。

目的

本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、防塵性の低下や大型化を抑制しながら、モータの冷却性を向上させることの可能な電動工具を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

ハウジングと、回転軸を有するモータと、前記回転軸に固定されるファンと、前記モータの起動及び停止を支持する操作部と、前記モータの回転方向切り替える回転方向切替部と、を備え、前記ハウジングは、吸気口及び排気口が設けられ前記モータ及び前記ファンを収容する胴体部と、前記胴体部から延びて前記操作部が設けられるハンドル部と、前記回転方向切替部が設けられる開口部と、を有し、前記開口部から空気を排出する又は吸い込むことを特徴とする、電動工具

請求項2

ハウジングと、回転軸を有するモータと、前記回転軸に固定されるファンと、前記モータの起動及び停止を支持する操作部と、前記モータの回転方向を切り替える回転方向切替部と、を備え、前記ハウジングは、吸気口及び排気口が設けられ前記モータ及び前記ファンを収容する胴体部と、前記胴体部から延びて前記操作部が設けられるハンドル部と、前記回転方向切替部が設けられる開口部と、前記ファンの発生する気流を前記ハウジングの前記開口部に導く又は前記開口部から吸い込むための風路と、を有することを特徴とする、電動工具。

請求項3

前記風路は、前記回転軸側から前記ハンドル部側に向かう部分を有することを特徴とする、請求項2に記載の電動工具。

請求項4

前記胴体部は内面に、前記吸気口又は前記排気口側と前記開口部側とを繋ぎ、前記風路の内面を構成する壁部を有することを特徴とする、請求項2又は3に記載の電動工具。

請求項5

前記壁部は、前記ファンの径方向外側に設けられることを特徴とする、請求項4に記載の電動工具。

請求項6

前記ハウジングが左ハウジング及び右ハウジングを含み、前記左ハウジング及び前記右ハウジングを相互にネジ止めするためのネジボスが、前記風路の内面を構成することを特徴とする、請求項2乃至5のいずれか一項に記載の電動工具。

請求項7

前記開口部は、前記回転軸と垂直な方向において、前記モータと前記操作部との間に位置することを特徴とする、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の電動工具。

請求項8

前記モータの軸方向を前後方向とすると、前記ファンは、前記モータの前方に設けられた遠心ファンであり、前記吸気口は、前記モータの後方側にあり、前記排気口は、前記ファンと同じ前後方向位置で前記ファンの径方向外側にあり、前記開口部は、前記排気口より前方にあることを特徴とする、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の電動工具。

請求項9

前記回転方向切替部と前記ハウジングの前記開口部との隙間から、前記ファンの発生する気流の一部を排出する又は吸い込むことを特徴とする、請求項1から8のいずれか一項に記載の電動工具。

請求項10

前記操作部と前記ハンドル部との隙間から、前記ファンの発生する気流の一部を排出する又は吸い込むことを特徴とする、請求項1から9のいずれか一項に記載の電動工具。

技術分野

0001

本発明は、モータ回転軸に固定されたファンを備える電動工具に関する。

背景技術

0002

モータ等の発熱を抑えるため、吸気口からハウジング内に外気を取り込み、モータを冷却した後に排気口から排出する電動工具が知られている(下記特許文献1)。

先行技術

0003

特開2014−117792号公報

発明が解決しようとする課題

0004

モータ等の内部部品冷却性を向上させる一方で、電動工具の防塵性向上や小型化も重要である。防塵性向上のためには、吸気口及び排気口は小さいことが望ましく、吸気口及び排気口の設置可能面積は限定される。吸気口及び排気口の大きさは、ハウジングの強度にも影響する。また、ハウジングの大型化を避けるためには、ファンの大型化や冷却フィンの追加は困難である。

0005

本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、防塵性の低下や大型化を抑制しながら、モータの冷却性を向上させることの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

本発明のある態様は、電動工具である。この電動工具は、
ハウジングと、
回転軸を有するモータと、
前記回転軸に固定されるファンと、
前記モータの起動及び停止を支持する操作部と、
前記モータの回転方向切り替える回転方向切替部と、を備え、
前記ハウジングは、
吸気口及び排気口が設けられ前記モータ及び前記ファンを収容する胴体部と、
前記胴体部から延びて前記操作部が設けられるハンドル部と、
前記回転方向切替部が設けられる開口部と、を有し、
前記開口部から空気を排出する又は吸い込むことを特徴とする。

0007

本発明のもう1つの態様は、電動工具である。この電動工具は、
ハウジングと、
回転軸を有するモータと、
前記回転軸に固定されるファンと、
前記モータの起動及び停止を支持する操作部と、
前記モータの回転方向を切り替える回転方向切替部と、を備え、
前記ハウジングは、
吸気口及び排気口が設けられ前記モータ及び前記ファンを収容する胴体部と、
前記胴体部から延びて前記操作部が設けられるハンドル部と、
前記回転方向切替部が設けられる開口部と、
前記ファンの発生する気流を前記ハウジングの前記開口部に導く又は前記開口部から吸い込むための風路と、を有することを特徴とする。

0008

前記風路は、前記回転軸側から前記ハンドル部側に向かう部分を有してもよい。

0009

前記胴体部は内面に、前記吸気口又は前記排気口側と前記開口部側とを繋ぎ、前記風路の内面を構成する壁部を有してもよい。

0010

前記壁部は、前記ファンの径方向外側に設けられてもよい。

0011

前記ハウジングが左ハウジング及び右ハウジングを含み、前記左ハウジング及び前記右ハウジングを相互にネジ止めするためのネジボスが、前記風路の内面を構成してもよい。

0012

前記開口部は、前記回転軸と垂直な方向において、前記モータと前記操作部との間に位置してもよい。

0013

前記モータの軸方向を前後方向とすると、
前記ファンは、前記モータの前方に設けられた遠心ファンであり、
前記吸気口は、前記モータの後方側にあり、
前記排気口は、前記ファンと同じ前後方向位置で前記ファンの径方向外側にあり、
前記開口部は、前記排気口より前方にあってもよい。

0014

前記回転方向切替部と前記ハウジングの前記開口部との隙間から、前記ファンの発生する気流の一部を排出し又は吸い込んでもよい。

0015

前記操作部と前記ハンドル部との隙間から、前記ファンの発生する気流の一部を排出し又は吸い込んでもよい。

0016

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

発明の効果

0017

本発明によれば、防塵性の低下や大型化を抑制しながら、モータの冷却性を向上させることの可能な電動工具を提供することができる。

図面の簡単な説明

0018

本発明の実施の形態に係る電動工具1の側断面図。
電動工具1のハウジング2の胴体部2aの内部構造を示す拡大側面図。
同拡大斜視図。
図1のA−A断面図。
図1に示す実施の形態に係る電動工具1と図8に示す比較例に係る電動工具801における、温度上昇試験の結果を示す表。
図1一部拡大図であり、温度上昇試験における温度測定箇所を示す側断面図。
図1スイッチング素子基板8を後方から見た図であって、温度上昇試験における温度測定箇所を示す背面図。
比較例に係る電動工具801の側断面図。
電動工具801のハウジング2の胴体部2aの内部構造を示す拡大側面図。

実施例

0019

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

0020

図1は、本発明の実施の形態に係る電動工具1の側断面図である。図1により、前後及び上下方向を定義する。図2は、電動工具1のハウジング2の胴体部2aの内部構造を示す拡大側面図である。図3は、同拡大斜視図である。図4は、図1のA−A断面図である。電動工具1は、本実施の形態の例ではドリルドライバである。電動工具1のハウジング2は、モータ3等を収容する胴体部(筒状部)2a、胴体部2aから下方に延びるハンドル部2b、及びハンドル部2bの下端部に設けられた電池パック装着部2cを含む。

0021

胴体部2a内には、モータ(電動モータ)3、ファン4、及びスイッチング素子基板8等が設けられる。モータ3は、ここではロータ3b及びステータを有するブラシレスモータである。ステータは、ステータコア(Sコア)3c及びステータコイル(Sコイル)3dを含む。モータ3の前方には、ファン4が設けられる。ファン4は、自身の径方向外側に向かう気流を発生させる遠心ファンであって、モータ3の出力軸(回転軸)3aに固定され、モータ3と共に回転する。ファン4の前方には、減速機構5が設けられる。減速機構(回転伝達機構)5は、例えば複数の遊星歯車機構からなり、モータ3の回転を減速してスピンドル13に伝達する。

0022

胴体部2aの前方には、クラッチダイヤル6及びチャック先端工具保持部)7が設けられる。クラッチダイヤル6は、スピンドル13から出力するトルクを調節するために設けられる。チャック7は、図示しないドライバビット等の先端工具を装着保持する部材であり、スピンドル13と共に回転する。なお、チャック7に装着した先端工具をモータ3により回転駆動する構成は周知なので、これ以上の詳細な説明は省略する。

0023

モータ3の後方には、スイッチング素子基板8が設けられる。スイッチング素子基板8には、モータ3の通電制御用のインバータ回路を構成するFETやIGBT等の複数のスイッチング素子9が設けられる(搭載される)。胴体部2aには、モータ3の正転及び逆転を切り替える正逆切替えボタン(回転方向切替部)14が設けられる。正逆切替えボタン14は、胴体部2aにおける、ハンドル部2bの延出元となる部分、すなわちハンドル部2bとの境界部に設けられる。使用者は、作業用途に応じて正逆切替えボタン14を操作し、モータ3を所望の方向に回転させることができる。

0024

ハンドル部2b内には、スイッチ機構10が設けられる。スイッチ機構10は、電池パック装着部2cに装着した電池パック30からモータ3への通電及び停止を切り替えるスイッチである。ハンドル部2bには、スイッチ機構10のオンオフを切り替える、すなわちモータ3の起動及び停止を指示するトリガ(操作部)11が設けられる。トリガ11は、ハンドル部2bの上端部、すなわち胴体部2aとの境界部に設けられる。

0025

電池パック装着部2cには、電池パック30が着脱可能に装着される。電池パック装着部2c内には、制御基板12が設けられる。制御基板12は、スイッチング素子基板8上のスイッチング素子9のオンオフを制御(例えばPWM制御)する。使用者がトリガ11を操作すると、電池パック30からインバータ回路を構成する複数のスイッチング素子9を介してモータ3に電力が供給され、モータ3が回転する。モータ3の回転により、チャック7に装着保持された先端工具が回転する。

0026

図2に示すように、ハウジング2の胴体部2aには、吸気口2d、排気口2e、及び開口部2fが設けられる。吸気口2dは、モータ3の後方となる位置の側面に所定数設けられる。排気口2eは、ファン4の径方向外側の側面に所定数設けられる。開口部2fは、前述の正逆切替えボタン14を設ける(支持する)貫通穴である。開口部2fは、出力軸3aと垂直な上下方向において、モータ3とトリガ11との間に位置し、かつ排気口2eの前方に位置する。

0027

胴体部2aの内部には、ファン4の発生する気流を開口部2fに導く風路2hが設けられる。風路2hは、胴体部2aのファン室2j(ファン4の収容部)から下方すなわちハンドル部2b側に延び、前方に曲がって開口部2fに至る。したがって、ファン4の発生する気流は、吸気口2dから吸い込まれ、排気口2eに加え、開口部2fと正逆切替えボタン14との隙間からも排出される。ファン4の発生する気流は、トリガ11とハンドル部2bとの隙間からも排出されてもよい。

0028

胴体部2aの内面には、モータ3を支持するリブ2k、及びファン4の発生する気流を開口部2fに導く壁部2gが設けられる。壁部2gは、ファン室2jから下方すなわちハンドル部2b側に延び、前方に曲がって開口部2fの近傍に至る。壁部2gは、排気口2e側と開口部2f側とを繋ぎ、風路2hの内面を構成する。壁部2gは、ファン4の発生する気流を効率的に開口部2fに導く役割を持つ。

0029

図4に示すように、ハウジング2は、左ハウジング2m及び右ハウジング2nからなる左右二分割構造である。ネジボス2iは、左ハウジング2m及び右ハウジング2nを相互にネジ止め固定するために設けられるネジボスの1つであって、開口部2fの近傍後方に設けられる。ネジボス2iの側面は、風路2hの内面を構成する。

0030

本実施の形態によれば、正逆切替えボタン14を設けるための開口部2fを排気口としても利用することで、ハウジング2に新たな風窓を追加することなく冷却風の風量を増大させることができるため、防塵性の低下を抑制しながら、モータ3等の冷却性(冷却効率)を向上させることができる。また、ファン4の大型化や冷却フィンの追加が不要なため、冷却性向上に伴うハウジング2の大型化やコスト増大が抑制される。以下、冷却性向上の効果を具体的に説明する。

0031

図5は、図1に示す実施の形態に係る電動工具1と図8及び図9に示す比較例に係る電動工具801における、温度上昇試験の結果を示す表である。温度上昇試験では、無負荷運転での各部の飽和温度を測定し、非運転時からの温度上昇を比較した。温度測定箇所は、図6及び図7に示すとおりである。また、図8及び図9に示すように、比較例に係る電動工具801は、図2等に示す風路2hが無く、開口部2fから空気を排出しない構成である。図5に示すように、本実施の形態では、開口部2fからの排気を行うことで、開口部2fからの排気を行わない比較例の構成に対して、ステータ側(ステータコイル及びステータコア)は3.0℃から6.0℃程度、スイッチング素子側(FET)は1.0℃から2.5℃程度という顕著な温度上昇抑制効果が得られた。なお、有負荷時には、本実施の形態と比較例との間における各部の温度上昇幅の差は、図5に示す値より更に大きくなる。

0032

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。

0033

電動工具1は、バッテリ駆動コードレスタイプ)に限定されず、AC駆動(コード付きタイプ)であってもよい。電動工具1は、ドライバドリルに限定されず、他の種類のものであってもよい。モータ3は、ブラシレスモータに限定されず、ブラシ付きモータであってもよい。ファン4は、モータ3の後方に設けられてもよい。この場合、実施の形態と比較して吸気と排気の関係が逆転(図2に示す気流の矢印が反転)するが、同様に冷却性向上効果が得られる。なお、この場合、吸気口はモータ3の前方側、排気口はモータ3の後方側に位置し、開口部2fは吸気口より前方に位置することになる。

0034

1電動工具、2ハウジング、2a胴体部(筒状部)、2bハンドル部、2c電池パック装着部、2d吸気口、2e排気口、2f 開口部、2g 壁部、2h風路、2iネジボス、2jファン室、2kリブ、2m左ハウジング、2n右ハウジング、3モータ(電動モータ)、3a出力軸(回転軸)、3bロータ、3cステータコア、3dステータコイル、4ファン(遠心ファン)、5減速機構(回転伝達機構)、6クラッチダイヤル、7チャック(先端工具保持部)、8スイッチング素子基板、9スイッチング素子、10スイッチ機構、11トリガ(操作部)、12制御基板、13スピンドル、14 正逆切替えボタン(回転方向切替部)、30 電池パック

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