JP4301040B2 - 電動工具 - Google Patents

Description

本発明は、外枠に通気口を有する電動工具の防塵性を高める技術に関するものである。

小型かつ高出力な電動工具を提供するために、モータに流す電流をより大きくする傾向がある。これに伴い、モータの発熱を抑えるために、特許文献１に記載されているように、固定子及び回転子を外枠部で直接支持し、冷却風の流路を大きくする傾向がある。

また、小型かつ高出力のモータを提供するために、直流モータを使用する電動工具においては、磁束がより強い永久磁石を採用する傾向がある。

特開２００２−２５４３３７号公報

電動工具は、一般木造住宅建築，電気，ガス，水道，管工事，内装工事など多岐に渡り使用される。屋外での使用や、鉄粉が発生するテクスねじの締付けなどでは、鉄粉等の粉塵が電動工具の内部に侵入する場合がある。鉄粉等の粉塵が、固定子と回転子との隙間に侵入すると、モータがロックして大電流が流れ、電動工具の故障の原因となることがある。

上記のような、冷却風の流路が大きく、永久磁石の磁束が強い構成においては、鉄粉等の粉塵が電動工具の内部に侵入しやすいという問題がある。特に、遠心ファンに隣接して設けられる通気口は、永久磁石に近いこともあり、鉄粉等の粉塵が侵入しやすい。

本発明の目的は、上記課題を解決し、防塵性の高い電動工具を提供することにある。

略円筒形状のヨークと、該ヨークの内周に周方向に第１の隙間をもって固着される複数の永久磁石とを有する固定子と、該永久磁石の内側に径方向に第２の隙間をもって挿通される回転子と、該固定子及び該回転子を収容する外枠部と、該外枠部に設けられ、該第１及び第２の隙間と大気とを連通させる通気口と、を有する電動工具において、鉄等の強磁性体からなる防塵部材を、固定子に連接するように設け、該防塵部材に該第１及び第２の隙間から該通気口を経て大気まで通じる通路内に介在する突起部を設けるように構成すれば、防塵部材は励磁され、通気口から侵入した鉄粉を第１及び第２の隙間に侵入する前に吸着することができる。

該回転子は遠心ファンを有し、該突起部は、該遠心ファンの外周から該通気口を経て大気まで通じる通路内に介在するように構成すれば、防塵部材は励磁され、通気口から侵入する鉄粉を遠心ファンの内部に侵入する前に吸着することができる。

該防塵部材は該回転子が挿通可能な穴部を有し、該突起部は該穴部の端面から軸方向に延びるように構成することによって、防塵部材は励磁され、通気口から侵入してきた鉄粉を第１及び第２の隙間に侵入する直前に吸着することができる。

略円筒形状のヨークと、該ヨークの内周に周方向に第１の隙間をもって固着される複数の永久磁石とを有する固定子と、該永久磁石の内側に径方向に第２の隙間をもって挿通される回転子と、該固定子及び該回転子を収容する外枠部と、該外枠部に設けられ、該隙間と大気とを連通させる通気口と、を有する電動工具において、鉄等の強磁性体からなる防塵部材を、固定子に連接するように設け、該防塵部材は該固定子の端面において第２の隙間を塞ぐように設けられるように構成することで、防塵部材は励磁され、通気口から侵入してきた鉄粉を第２の隙間に侵入する前に吸着することができる。

請求項１記載の構成によれば、励磁された防塵部材が、通気口から侵入した鉄粉を第１及び第２の隙間に侵入する前に吸着することができるので、固定子と回転子との隙間に鉄粉が侵入してモータがロックすることを防ぐことができ、防塵性の高い電動工具を提供することができる。

請求項２記載の構成によれば、励磁された防塵部材が、通気口から侵入した鉄粉を遠心ファンの内部に侵入する前に吸着することができるので、固定子と回転子との隙間に鉄粉が侵入してモータがロックすることを防ぐことができ、防塵性の高い電動工具を提供することができる。

請求項３記載の構成によれば、励磁された防塵部材が、通気口から侵入した鉄粉を第１及び第２の隙間に侵入する直前に吸着することができるので、固定子と回転子との隙間に鉄粉が侵入してモータがロックすることを防ぐことができ、防塵性の高い電動工具を提供することができる。

請求項４記載の構成によれば、励磁された防塵部材が、通気口から侵入した鉄粉を第２の隙間に侵入する前に吸着することができるので、固定子と回転子との隙間に鉄粉が侵入してモータがロックすることを防ぐことができ、防塵性の高い電動工具を提供することができる。

図１は本発明の実施の形態にかかる電動工具を上方から見た部分断面図、図２は図１の要部拡大図、図３は本発明の実施の形態にかかる電動工具を側方から見た部分断面図、図４は本発明の実施の形態にかかる固定子及び回転子の断面図、図５は本発明の実施の形態にかかる固定子及び防塵部材の外観斜視図、図６は本発明の実施の形態にかかる防塵部材の３面図である。

以下、電動工具の構成の概要を説明する。電動工具は、外郭を形成する外枠部５と、外枠部５に着脱可能に取り付けられる図示せね電池パックと、図示せぬ電池パックの電力によって回転する図示せぬモータと、図示せぬ電池パックと図示せぬモータの間に設けられ、図示せぬモータへの電力の供給・停止を制御する図示せぬスイッチと、図示せぬモータの回転によって駆動される図示せぬ駆動部と、図示せぬ駆動部に着脱可能に取り付けられる図示せぬ先端工具とからなる。

以下、モータの構成を説明する。モータは、略円筒形状のヨーク４Ａと、ヨークの内周に周方向に第１の隙間４ａをもって固着される２つの永久磁石４Ｃとを有する固定子４と、永久磁石４Ｃの内側に径方向に第２の隙間４ｂをもって挿通される回転子２と、回転子２に固着される遠心ファン６とを有する。固定子４及び回転子２は、外枠部５に収容される。

またモータは、カーボンブラシ１０、ＣＢブロック１５を有する。カーボンブラシ１０は回転子２の整流子２ａ側に押圧され、整流を行う。ＣＢブロック１５は樹脂製で略環状に形成され、中央の図示せぬ穴に回転子２が挿通される。ＣＢブロックは、ＣＢチューブ１１と、ＣＢキャップ１６と、図示せぬリ−ドワイヤを保持している。ＣＢチューブは、金属性の薄薄板をプレス加工して形成され、カーボンブラシ１０を摺動可能に保持する。ＣＢキャップ１６は樹脂製で、ＣＢブロック１５に螺合し、カーボンブラシ１０の抜け止めとなる。

以下、冷却風の流路について説明する。外枠部５には、複数の通気口５ａ及び５ｂが設けられる。通気口５ａは、遠心ファン６の外周に隣接する位置で、遠心ファン６の周方向に設けられた複数の穴からなる。通気口５ｂは、ＣＢブロック１５の後方に設けられた複数の穴からなる。

ＣＢブロック１５と固定子との間には、放熱板２２が設けられる。放熱板２２は、金属性の薄板をプレス成形して略円環形状に形成される。放熱板２２は、後端がＣＢブロック１５の図示せぬ凹部に挿入され、そこから前方にいくに従って径が大きくなり、前端は円盤形状に形成されて固定子に磁力でもって吸着される。

遠心ファン６は、固定子の前方に位置するように、回転子２に固着される。遠心ファンは、周方向に図示せぬ羽根が複数突設される。回転子２が回転すると、遠心ファン６の図示せぬ羽根の間にある空気は遠心力を与えられ、径方向の内側から外側に向って流れる。

従って、冷却風の風路は、次のように構成される。空気は、吸気口となる通気口５ｂから流入し、ＣＢブロック１５の図示せぬ穴部、放熱板２２の内部、固定子と回転子２の間の隙間を通って、遠心ファン６によって遠心力を与えられて、排気口となる通気口５ａから排出される。

以下、防塵部材１９について説明する。防塵部材１９は、厚さが約０．５ｍｍの鉄板をプレス成形して形成される。防塵部材１９は、略円板形状の基部１９ａと、基部１９ａの外周から軸方向前方に延びる２つの第１の突起部１９ｂと、回転子２が挿通できるように設けられた穴部１９ｅと、穴部１９ｅの縁から軸方向前方に延びる第２の突起部１９ｃと、基部１９ａの外周から軸方向後方に延びる第３の突起部１９ｄとからなる。防塵部材１９は鉄製で、固定子４に連接するように設けられるので、永久磁石４Ｃの磁力によって励磁される。従って、防塵部材１９の周囲に鉄粉１４がくると、鉄粉１４は防塵部材１９に吸着される。

第１の突起部１９ｂは、通気口５ａと遠心ファン６の外周との間に位置するように設けられ、通気口５ａの略法線方向から見たときに、通気口５ａの一部と重なって見えるように設けられる。また、第１の突起部１９ｂは、固定子４の径方向と垂直な方向に延びる板状である。従って、通気口５ａから侵入してくる鉄粉１４が衝突しやすく、多くの鉄粉１４が吸着される。第１の突起部１９ｂのみを設けた実験によると、ほとんどの鉄粉１４が第１の突起部１９ｂに吸着若しくは衝突して、内部への侵入を効果的に防いでいることがわかっている。

基部１９ａは、外径がヨーク４Ａの外径と略同じの略円板形状であり、中央には、回転子２が挿通できるように、永久磁石４Ｃの内径と略同じ内径の穴部１９ｅが設けられる。そして、基部１９ａは固定子４の端面を略全て覆うように磁力で取り付けられる。従って、鉄粉１４が第１の突起部１９ｂに吸着されることなく侵入してきても、基部１９ａに吸着される。また、基部１９ａは隣り合う永久磁石４Ｃの間の第１の隙間４ａをほとんど塞いでいるので、鉄粉１４は第１の隙間４ａに侵入しにくい。

第２の突起部１９ｃは略円筒形状であり、永久磁石４Ｃの内径と略同じ内径の穴部１９ｅの縁から軸方向前方に延び、遠心ファン６との間にわずかな隙間を有するように設けられる。従って、もし鉄粉１４が第１の突起部１９ｂ及び基部１９ｂに吸着されることなく侵入してきても、第２の突起部１９ｃに吸着される。第２の突起部１９ｃは、全周にわたって突設されるので、鉄粉１４が第１の隙間４ａ及び第２の隙間４ｂに侵入するのを効果的に防ぐことができる。また、第２の突起部１９ｃの径が永久磁石４Ｃの内径と略同じになるように構成することで、防塵効果が高くなることがわかっている。第２の突起部１９ｃのみを設けた実験によると、ほとんどの鉄粉１４が第２の突起部１９ｃに吸着若しくは衝突して、内部への侵入を効果的に防いでいることがわかっている。

第１の突起部１９ｂ、基部１９ａ及び第２の突起部１９ｃを組合わせてあるので、３重の防御となる。これらは、適宜組合わせて、一重若しくは２重になるようにしても防塵効果があるが、２重、３重と増やすことで、より防塵効果を高めることができる。

第３の突起部１９ｄは、ヨーク４Ａに設けられた凹部４ｃに係合し、防塵部材１９とヨーク４Ａとの周方向の位置決めがなされる。ハウジング５には、凹部４ｃと係合する図示せぬ凸部が設けられ、ヨーク４Ａとハウジング５との周方向の位置決めがなされる。

以下、他の実施例について説明する。通気口５ａの略法線方向から見たときに、第１の突起部１９ｂが通気口５ａの全体と重なって見えるように設けると、冷却風の流量が小さくなるが、防塵性は大きくなる。第１の突起部１９ｂが通気口５ａと半分程度重なって見えるように設けると、冷却風の流量はあまり小さくならず、防塵性も十分得られる。第１の突起部１９ｂが通気口５ａと１割程度重なって見えるように設けると、冷却風の流量はほとんど小さくならず、防塵性も得られる。

第１の突起部１９ｂは２つでなく、１つ或いはもっと多数でもよい。多数にすれば、さらに防塵性は高くなる。また、第１の突起部１９ｂを固定子４の径方向と略平行な板状とすれば、防塵性は少し低くなるが、冷却風の流量はほとんど小さくならない。

第１の突起部１９ｂをプラスチック等の非磁性体で形成すると、鉄粉１４を吸着する作用はなくなるが、鉄粉１４が衝突する作用は得られるので、防塵性は少し得られる。

なお、鉄の部材１９に設けている円周上にある段２１のもう一つの効果としては、風路を絞り流速の速い空気を回転子ロ−タ２と固定子ヨ−ク４の間を流すことで、熱源である回転子ロ−タ２の温度上昇を効果的に抑制することができる。鉄の部材１９の内径を２極の磁石Ａ１２、磁石Ｂ１３の内径に合わせることで、凹凸がない風路とし圧力損失を低減させ、スムーズに空気を流すことで冷却効率を向上させている。

また、本願と同じ出願による先願である特願２００２−２４１１３３号に記載してあるように、基部１９ａを固定子４に連接させることで、永久磁石４Ｃの磁束漏れを小さくする作用があり、鉄粉１４が内部に引き寄せられる力を小さくできる。従って、本願の突起部による吸着・衝突の作用と合わせて、防塵効果を向上させている。

本発明の実施の形態にかかる電動工具を上方から見た部分断面図 図１の要部拡大図 本発明の実施の形態にかかる電動工具を側方から見た部分断面図 本発明の実施の形態にかかる固定子及び回転子の断面図 本発明の実施の形態にかかる固定子、回転子及び防塵部材の外観斜視図 本発明の実施の形態にかかる防塵部材の３面図

符号の説明

１ ピニオン ２ 回転子 ２ａ 整流子 ３ 軸受 ４ 固定子 ４Ａ ヨーク ４Ｃ 永久磁石 ４ａ 第１の隙間 ４ｂ 第２の隙間 ４ｃ 凹部 ５ 外枠部 ５ａ、５ｂ 通気路 ６ 遠心ファン １０ カーボンブラシ １１ ＣＢチューブ １４ 鉄粉 １５ ＣＢブロック １６ ＣＢキャップ １７ リ−ドワイヤ １９ 防塵部材 １９ａ 基部 １９ｂ 第１の突起部 １９ｃ 第２の突起部 １９ｄ 第３の突起部 １９ｅ 穴部 ２２ 放熱板

Claims (4)

1. 略円筒形状のヨークと、該ヨークの内周に周方向に第１の隙間をもって固着される複数の永久磁石とを有する固定子と、該永久磁石の内側に径方向に第２の隙間をもって挿通される回転子と、該固定子及び該回転子を収容する外枠部と、該外枠部に設けられ、該第１及び第２の隙間と大気とを連通させる通気口と、を有する電動工具において、
   鉄等の強磁性体からなる防塵部材を、固定子に連接するように設け、該防塵部材に該第１及び第２の隙間から該通気口を経て大気まで通じる通路内に介在する突起部を設け、
   該防塵部材は該回転子が挿通可能な穴部を有し、該突起部は該穴部を構成する該防塵部材の内周から軸方向に延びることを特徴とする電動工具。
2. 略円筒形状のヨークと、該ヨークの内周に周方向に第１の隙間をもって固着される複数の永久磁石とを有する固定子と、該永久磁石の内側に径方向に第２の隙間をもって挿通される回転子と、該固定子及び該回転子を収容する外枠部と、該外枠部に設けられ、該第１及び第２の隙間と大気とを連通させる通気口と、を有する電動工具において、
   鉄等の強磁性体からなる防塵部材を、固定子に連接するように設け、該防塵部材に該第１及び第２の隙間から該通気口を経て大気まで通じる通路内に介在する突起部を設け、
   該回転子は該通気口付近に遠心ファンを有し、該突起部は、該遠心ファンの付近に設けられることを特徴とする電動工具。
3. 該突起部は、該遠心ファンの外周から該遠心ファンの径方向の延長上に位置することを特徴とする請求項２記載の電動工具。
   
   
   
4. 略円筒形状のヨークと、該ヨークの内周に周方向に第１の隙間をもって固着される複数の永久磁石とを有する固定子と、該永久磁石の内側に径方向に第２の隙間をもって挿通される回転子と、該固定子及び該回転子を収容する外枠部と、該外枠部に設けられ、該第１及び第２の隙間と大気とを連通させる通気口と、を有する電動工具において、
   鉄等の強磁性体からなる防塵部材を、固定子に連接するように設け、該防塵部材に該第１及び第２の隙間から該通気口を経て大気まで通じる通路内に介在する突起部を設け、
   該回転子は遠心ファンを有し、該突起は、該遠心ファンと該固定子の間で該固定子から該遠心ファンに向うように少なくとも軸方向に延びることを特徴とする電動工具。