JP2006123034A

JP2006123034A - アース付携帯用電動工具

Info

Publication number: JP2006123034A
Application number: JP2004311980A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Koizumi; 俊彰小泉; Shinichi Sakamoto; 眞一坂本
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2004-10-27
Filing date: 2004-10-27
Publication date: 2006-05-18

Abstract

【課題】本発明の目的は、ハウジング内のノイズ除去用部材の占有スペースを低減させ、かつノイズレベル(電磁妨害波端子電圧レベル)を低減させたアース付携帯用電動工具を提供することにある。また、ハウジングとして金属製の外枠を有するアース付携帯用電動工具を提供することにある。
【解決手段】アース付携帯用電動工具において、ハウジング１５は、電動機部本体の外周を包囲する金属材料の外枠を有し、固定子鉄心７と共にアース接続線３０に電気的に共通接続され、回転子１の回転軸２は絶縁材料層４によって回転子鉄心３と電気的絶縁され、給電線路３１、３２間には、電動機部より発生するノーマルモードノイズを除去するための第１のコンデンサ９が電気的接続され、固定子巻線８には、電動機部より発生するコモンモードノイズを除去するための第２のコンデンサ１１と抵抗１０の直列回路が電気的に並列接続される。
【選択図】図４

Description

本発明は、アース付携帯用電動工具に関し、特に、携帯用電動工具のハウジングが金属材料から成り、かつノイズ発生を抑制するノイズ防止回路を有するアース付携帯用電動工具に関する。

一般に、携帯用電動工具では、工具の駆動源として用いられる直巻整流子型などの電動機の整流子や固定子巻線などに起因して発生するノイズ（雑音または電磁妨害波）の伝播を抑制または防止することが要求される。更に、軽量化または作業性の向上などを考慮して工具の小形化が要求される。

電動機から発生したノイズは、その電動機に接続された給電線路に伝播し、他の給電線路に接続されるラジオ、テレビなど他の電気機器または電子機器に電磁妨害波として支障を及ぼすことが知られている。従って、このノイズに対し、国際規格であるＣＩＳＰＲｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ１４（国際無線障害特別委員会）において図５に示すような規制値が定められている。アース付電動工具において、電動機から発生したノイズの伝播は、一対の給電線路間に伝播するノーマルモードノイズと、給電線路と接地線間との間を伝播するコモンモードノイズとに分けられ、これらノイズの伝播はそれぞれ独立して抑制または防止できることが知られ、そのノイズ除去回路として、図６に示す技術が下記特許文献１に開示されている。

図６に示すノイズ除去回路は、特許文献１の第２図に開示されている。図６において、電動機の固定子巻線ＳＣが形成された固定子鉄心ＳＩはモータハウジング（筐体）と共にアースに電気的接続される。電動機から発生するコモンモードノイズを除去するために、一対の直列接続されたコンデンサＣ２及びＣ３を給電線路間に電気的接続し、その一対のコンデンサＣ２及びＣ３の中点をアースに電気的接続している。また電動機から発生するノーマルモードノイズを除去するために、コンデンサＣ１を給電線路間に電気的接続することを開示している。更に、特許文献１の第２図にはコモンモードノイズをより低減させるために、一対のチョークコイルを含むコモンモードチョークコイルＬを給電線路に挿入することも開示している。

特開昭５８−１０４７１号公報

しかしながら、図６に示された従来のノイズ除去回路では、給電線路間に、単独のコンデンサＣ１と、一対の直列接続されたコンデンサＣ２及びＣ３とを並列接続し、かつ前記直列接続された一対のコンデンサの中点を電動機のハウジングまたはアース接続線に電気的接続しなければならないことより、電動機のハウジング内の配線が複雑となり、またそれら３つのコンデンサのブロックを配置するために多くのスペースを必要とする。

一方、上記従来技術に用いられるコモンモードノイズを除去するためのコモンモードチョークコイルＬは、電磁妨害波対策用素子として一般的に使用されているものであるが、ノイズ除去の機能と同時に、商用電源の給電線路の一部を構成するものであるので、フェライトコアに比較的太い線の巻線を形成した構造となる。例えば、コモンモードチョークコイルＬは、ノイズ除去のために５ｍＨ以上のインダクタンスを必要とし、かつ電動工具の定格電流が５Ａ以上必要とする場合、要求されるインダクタンス値と定格電流値を実現し、かつ、コイルの温度上昇を規格値以下に適合させるために、約２０ｍｍ×２０ｍｍ×４０ｍｍのサイズの中空フェライトコアに、導体断面積１．２５ｍｍ^２のリード線を巻く必要がある。このため、コモンモードチョークコイルＬによる電磁妨害波抑制対策は、電動工具のハウジング内の装着スペースを多く必要とし、電動工具の小形化が不可能となる。更に、そのコストも高くなるという問題がある。

従って、本発明の目的は、ハウジング内のノイズ除去用部材の占有スペースを低減させ、かつノイズレベル(電磁妨害波端子電圧レベル)を低減させたアース付携帯用電動工具を提供することにある。また、ハウジングとして金属製の外枠を有するアース付携帯用電動工具を提供することにある。

本発明の上記の目的及び更に他の目的、ならびに新規な特徴は、以下の本明細書の記述及び添付図面より明らかにされる。

本発明の一つの特徴によれば、ハウジングと、前記ハウジングに保持された、固定子巻線を有する固定子と、前記ハウジングに回転可能に支持された回転軸を有する回転子とからなる電動機部と、該電動機部に接続された給電線路とを備えたアース付携帯用電動工具において、前記ハウジングは前記電動機部本体の外周を包囲する金属材料の外枠を有し、該外枠はアース接続線に電気的接続され、前記回転子の回転軸は絶縁層を有し、前記給電線路間には第１のコンデンサが電気的接続され、前記固定子巻線には第２のコンデンサが電気的に並列接続される。

本発明の他の特徴によれば、前記第２のコンデンサに直列接続した抵抗を含む直列回路が、前記固定子巻線に電気的に並列接続される。

本発明の更に他の特徴によれば、前記第１のコンデンサを前記ハウジングに配すると共に、前記第２のコンデンサと前記抵抗の直列回路を前記電動機の固定子に装着される。

本発明によれば、ノイズ除去用部材としてコンデンサまたは抵抗を使用するので、電動工具のハウジング内おけるノイズ除去用部材の占有スペース及びコストを低減させ、かつノイズレベルを抑制したアース付携帯用電動工具を提供できる。また、ハウジングとして金属材料の外枠を有するアース付携帯用電動工具を提供できる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

図１乃至図４は本発明の一実施形態に係るアース付携帯用電動工具を説明するための図面で、図１は本発明をディスクグラインダ（切削工具）に適用した場合のアース付携帯用電動工具の断面図（側面図）、図２は、図１に示した本発明に係るアース付携帯用電動工具における回転子の部分拡大図、図３は、図１に示した本発明に係るアース付携帯用電動工具における固定子の部分拡大図、図４は、図１に示した本発明に係るアース付携帯用電動工具の回路図をそれぞれ示す。

図１に示すように、本発明に係るディスクグラインダは、アルミニウム等の金属材料のモータハウジング部１５と、金属材料またはプラスチック材料などの絶縁材料のスイッチハウジング部（スイッチケース部）２４と、金属材料のギアハウジング部（ギアケース部）２５と、砥石などの先端工具２８などを備える。

スイッチハウジング部２４内には、後述する電動機に商用電源の給電を制御するためのスイッチ（図示なし）と、後述する、ノイズすなわち電磁妨害波を除去するためのコンデンサ９、及びコンデンサ１１と抵抗１０の直列回路を備える。また、スイッチハウジング部２４からは電動機に商用電源を給電するための給電線路３１及び３２を含む電源コード２３が引出され、その端部に設けられたプラグ２２の差込部２２ａ及び２２ｂを介して商用電源のコンセントに電気的接続される。また、この電源コード２３には、モータハウジング部１５にネジ止め等により電気的接続されたアース接続線３０が給電線路３１及び３２と並行に組込まれ、クリップ１６を介してアース２１に電気的接続される（図４参照）。

砥石２８は、一部が保護カバー２９で覆われている。ギアハウジング部２５には、回転変換部を構成する一対の傘歯車２６及び２７が装着され、モータハウジング部１５に装着された電動機のシャフト２に発生する回転力を、先端工具２８に伝達する。

モータハウジング部１５は電動機部の外周を包囲する金属材料の外枠から成る。このモータハウジング部１５内には、交直両用電源の電動機（ユニバーサルモータ）が装着されている。この電動機は、図３に示したように、ハウジング１５に装着される固定子３４を備える。固定子３４は、固定子鉄心７と固定子巻線８を含む。更に、電動機は、ハウジング１５に回転可能に支持されたシャフト（回転軸）２を有する回転子１を備える。

図２に示すように、シャフト２には、回転子鉄心３及び回転子巻線６に加え、整流子５が取付けられている。そして、これら回転子鉄心３、回転子巻線６及び整流子５は、シャフト２を覆う絶縁材料層４によって、金属材料のシャフト２から電気的に絶縁されて、電動機の回転子１を構成する。

図１には図示されていないが、図４の等価回路図に示す本発明に従ったノイズ除去用電気部品のコンデンサ９はスイッチハウジング部２４内に配置され、ノイズ除去用電気部品のコンデンサ１１及び抵抗１０は、回路ブロック（モジュール）３３の形態で、図３に示されるように、固定子３４のスペース内に設けられる。これによって、スイッチハウジング部２４内の占有スペースは従来に比較して著しく低減されている。もちろん、コンデンサ９は、モータハウジング部１５のスペースが許容されるならば、モータハウジング部１５内に装着してもよい。図４において、アース接続線３０の一端（クリップ１６と反対側端部）は、上述したように、ネジ止めにより、金属材料のモータハウジング部１５に電気的接続されたものである。以下、図４を参照して本発明の特徴を説明する。

まず、図２に示されるように、本発明に従って、回転子１は、上述したようにその回転子巻線６が回転子シャフト２より絶縁材料層４によって電気的に絶縁された構造とする。回転子巻線６が絶縁材料層４によりシャフト２より電気的絶縁される構造により、回転子巻線６はモータハウジング部１５、すなわちアース接続線３０と電気的絶縁される。その結果、回転子巻線６からハウジング部１５へ伝播される０．１５ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの周波数帯のコモンモードノイズを抑制できる。

更に、本発明に従えば、コンデンサ１１単独、または、抵抗１０とコンデンサ１１の直列回路を、ノイズ発生源となる固定子巻線８に対して、並列に電気的接続する。コンデンサ１１を単独で固定子巻線８に並列接続する場合、コンデンサ１１によりノイズ周波数の共振周波数を固定子巻線８とその並列分布容量とで形成されるノイズの共振周波数（例えば、１ＭＨｚが中心周波数）より低域の周波数に移行させ、結果的に、上記ノイズの共振周波数に対するインピーダンスを低下させる機能を有する。これによって、固定子巻線８と、固定子巻線８の分布容量によって決定される共振周波数付近のコモンモードノイズが、給電線路３１及び３２に伝播されるのを抑制することができる。

コンデンサ１１と抵抗１０の直列回路を並列接続する場合は、抵抗１０の抵抗値は、界磁巻線８のノイズ周波数（例えば、１ＭＨｚが中心周波数）に対するインピーダンスより小さくなるように選択される。例えば、抵抗１０の抵抗値は固定子巻線８のインピーダンスの１／１０以下になるように５００Ωに選ばれる。また、コンデンサ１１は高周波成分を導通させる大きさの容量値に選ばれる。例えば、コンデンサ１１は０．０２μＦの容量値に選ばれる。この抵抗１０とコンデンサ１１の直列回路により、固定子巻線８と、その分布容量によって決定される共振周波数付近の給電線路３１及び３２に伝播されるコモンモードノイズを抑制することができる。

更に、本発明に従えば、給電線路３１及び３２間に伝播するノーマルモードノイズを除去するために、給電線路３１及び３２間にコンデンサ９を電気的接続する。このコンデンサ９の容量値は、例えば、０．０２μＦに選ばれる。このコンデンサ９の接続により、周波数帯が０．１５ＭＨｚ〜０．３ＭＨｚのノイズの発生を抑制することができる。

以上のノイズ対策により、図５に示すように、ノイズ電圧レベル（電磁妨害波端子電圧レベル）は、国際規格で規定されたノイズ周波数帯の許容限度値を示す特性曲線１３に対して、より低い電圧レベルを示す特性曲線１２に改善することができる。

以上の本発明によれば、従来技術のコモンモードチョークコイルなどの大型の電気部品を使用することなく、占有スペースの小さい抵抗１０またはコンデンサ９及び１０によって、効率よくノイズの発生を抑制または防止することができる。更に、上述したように、回転子巻線６が回転子シャフト２より絶縁材料層４によって電気的に絶縁された構造とすることにより、固定子巻線８から発生するノイズの抑制とは別に、回転子１から発生するノイズの伝播も抑制できる。これらによって、スイッチハウジング部２４などのハウジングの長さ、または太さの寸法を減少させることができて、アース付携帯用電動工具の小形化ができる。

また、モータハウジング部１５の少なくとも外枠部を金属材料とし、その金属材料の外枠部にアース接続線３０を電気的接続する構造とするので、従来のノイズ対策用一対のコンデンサの中点をアース接続線に接続する場合に比べ、アース接続配線３０が簡単となる。

更に、上述の実施形態において、スイッチハウジング部２４を金属材料で構成すれば、金属材料のモータハウジング部１５と電気的に共通接続されるので、アース接続線をスイッチハウジング部２４に接続してもよい。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上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内で種々の変更が可能である。

本発明に係るアース付携帯用電動工具（ディスクグラインダ）の断面図。本発明に係るアース付携帯用電動工具における回転子の部分拡大図。本発明に係るアース付携帯用電動工具における固定子の部分拡大図。図１に示した本発明に係るアース付携帯用電動工具の回路図。本発明に係るアース付携帯用電動工具の周波数対ノイズ電圧レベル（電磁妨害波端子電圧レベル）特性曲線図。従来技術によるアース付携帯用電動工具のノイズ対策用回路図。

符号の説明

１：回転子２：回転子シャフト（回転軸）３：回転子鉄心
４：絶縁材料層５：整流子６：回転子巻線７：固定子鉄心
８：固定子巻線９：給電線路間コンデンサ（第１のコンデンサ）１０：抵抗
１１：コンデンサ（第２のコンデンサ）
１２：本発明のアース付携帯用電動工具のノイズ電圧レベル（図５）
１３：ＣＩＳＰＲ国際規格によるノイズ電圧レベル（図５）
１４：コモンモードチョークコイル１５：モータハウジング部
１６：アースクリップ２０：商用交流電源２１：アース電位
２２：プラグ２２ａ、２２ｂ：プラグ差込部２３：電源コード
２４：スイッチハウジング部２５：ギアハウジング部２６、２７：傘歯車
２８：先端工具２９：保護カバー３０：アース接続線
３１、３２：給電線路３３：回路ブロック３４：固定子

Claims

ハウジングと、前記ハウジングに保持された、固定子巻線を有する固定子と、前記ハウジングに回転可能に支持された回転軸を有する回転子からなる電動機部と、該電動機部に接続された給電線路とを備えたアース付携帯用電動工具において、
前記ハウジングは前記固定子の外周を包囲する金属材料の外枠を有し、該外枠はアース接続線に電気的接続され、前記回転子の回転軸は絶縁層を有し、前記給電線路間には第１のコンデンサが電気的接続され、前記固定子巻線には第２のコンデンサが電気的に並列接続されたことを特徴とするアース付携帯用電動工具。
前記固定子巻線には、前記第２のコンデンサと抵抗の直列回路が電気的に並列接続されたことを特徴とする請求項１に記載されたアース付携帯用電動工具。
前記第１のコンデンサを前記ハウジングに配すると共に、前記第２のコンデンサと前記抵抗の直列回路を前記固定子に装着したことを特徴とする請求項２に記載されたアース付携帯用電動工具。