JP6127840B2

JP6127840B2 - 電動工具

Info

Publication number: JP6127840B2
Application number: JP2013181646A
Authority: JP
Inventors: 祐貴武田
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2013-09-02
Filing date: 2013-09-02
Publication date: 2017-05-17
Anticipated expiration: 2033-09-02
Also published as: WO2015029359A1; CN105307821A; US20160193727A1; JP2015047668A; EP3041643B1; CN105307821B; EP3041643A1

Description

本発明は、モータを冷却するための遠心ファンを備えた電動工具に関するものである。

電動工具の小型化、高出力化、低騒音化の要求から、小型で冷却能力が高く、騒音の小さいモータ冷却用の遠心ファン及びファン周辺構造の改良の必要性が高まっている。そこで、風量の増加と騒音の低減を目的としてファン形状の最適化を図った電動工具が提案されている（例えば特許文献１参照）。

この電動工具は、ギヤカバーのファン本体の外周に対向する位置に空気突出口が形成され、ギヤカバー内であって遠心ファンの半径方向外方に遠心ファンを取り囲んで空気吐出口に連通するファンガイドが設けられている。ファンガイドの空気排出部付近がファン回転方向における吐出口の上流側の開口縁に向かう形状をなしていると共に、空気排出部付近が吐出口に向かうに従って遠心ファンの外縁と空気排出部付近の内周面との距離が徐々に広くなる拡大通路をなしている。

特開２００４−２４９３８６号公報

ところで、従来の電動工具においては、モータに遠心ファンを取付けただけの構造であったことから、モータ側から遠心ファン側に向かう風の流れに乱れが生じる場合があり、風量の増大及び冷却効率の向上を図る上で不十分であるという課題があった。

本発明は、前記課題を解決するべくなされたものである。本発明の目的は、風量の増大及び冷却効率の向上を図ることができる電動工具を提供することにある。

本発明は、先端工具を駆動する出力軸を有するモータと、前記モータを収容し吸気口及び排気口を有する工具本体と、前記出力軸に設けられ、前記モータを冷却する冷却風を発生させる遠心ファンと、前記遠心ファンの径方向外方で前記冷却風を案内するファンガイドと、を有し、前記ファンガイドは、前記ファンガイドの内周から内側に向かって延長する延長部を有し、前記延長部は、前記遠心ファンの回転方向に沿って前記排気口側に向かって徐々に傾斜する、電動工具である。

前記延長部は、前記遠心ファンの回転方向に沿って前記排気口側に向かってスロープ状に形成されていることが好ましい。

前記遠心ファンの回転方向における前記傾斜の先に前記冷却風が通る開口部が設けられていることが好ましい。

前記遠心ファンの軸方向において前記遠心ファンと対向する対向部を有し、前記対向部は、前記遠心ファンの回転方向に沿って前記排気口側に向かって傾斜することが好ましい。

また、本発明は、先端工具を駆動する出力軸を有するモータと、前記モータを収容し吸気口及び排気口を有する工具本体と、前記出力軸に設けられ、前記モータを冷却する冷却風を発生させる遠心ファンと、前記出力軸の径方向外方に前記冷却風を導く第１の整流部と、前記第１の整流部により導かれる前記冷却風を前記工具本体の先端側へ導く第２の整流部と、を備え、前記第２の整流部は、基盤部と、前記基盤部から前記出力軸の軸方向に延びると共に前記遠心ファンの径方向外方に位置し、前記遠心ファン側に向かって延びる第１の延長部と、を有し、前記第１の延長部は、前記軸方向において、前記遠心ファンの回転方向に沿って前記基盤部との距離が小さくなる、電動工具である。

前記第１の延長部は、前記遠心ファンの回転方向に沿って前記排気口側に向かって徐々に傾斜していることが好ましい。

前記第２の整流部は、前記遠心ファンの軸方向において前記遠心ファンと対向する第２の延長部を有し、前記第２の延長部は、前記遠心ファンの回転方向に沿って前記排気口側に向かって傾斜していることが好ましい。

前記第２の整流部は、前記遠心ファンの径方向内方に延びる前記第１の延長部を有する外側整流部材と、前記遠心ファンの径方向外方に延びる第２の延長部を有する内側整流部材と、を備え、前記外側整流部材と前記内側整流部材の基部間に冷却風の流通可能な開口部を設け、前記第１の延長部及び前記第２の延長部が前記遠心ファンの回転方向であって且つ前記工具本体の前方に向かってスロープ状に形成されることが好ましい。

本発明によれば、風量の増大及び冷却効率の向上を図ることができる電動工具を提供することができる。

本発明の実施形態である電動工具を示す側面図である。同電動工具の縦断面図である。図２の要部拡大断面図である。ファンを収容した状態のファンガイドを示す側面図である。ファンを収容するファンガイド及びファンカバーを示す分解斜視図である。ファンを収容したファンガイドの別の方向からの側面図である。ファンを収容したファンガイドの断面図である。

以下に、本発明の電動工具を研削工具（ディスクグラインダ）に適用した実施の形態について、図面を参照して説明する。図１ないし図２はディスクグラインダである電動工具１の全体構造を示している。図示するように、電動工具１は、研削部材からなる先端工具２と、この先端工具２を駆動する出力軸３を有するモータ４と、モータ４を収容した工具本体５とを備えている。なお、工具本体５は、図２において、左側を前端部、右側を後端部という。

工具本体５は、後端部からテールカバー６と、モータハウジング７と、ギヤカバー８とを順に接続して外枠体状に構成されている。テールカバー６の後部には外気を取り込むための吸気口９が形成され、ギヤカバー８の前部には排気口１０が形成されている。テールカバー６の後端部からモータ４に給電する電気コード２４が延出されている。

電動工具１は、テールカバー６、モータハウジング７、ギヤカバー８により工具本体５であるハウジングが構成されている。ギヤカバー８を含むモータハウジング７内にモータ４の回転子４ａを有する回転軸である出力軸３が軸方向の前後に配置した軸受１１,１２を介して回転可能に支持されている。

なお、前側の軸受１１はギヤカバー８の内側に形成された筒部１３に取付けられている。後側の軸受１２はモータハウジング７の後端部７ａに設けられている。モータハウジング７の後端部７ａには冷却風の流通が可能な吸気口９が形成されている。モータハウジング７とモータ４との間には後方から前方へ冷却風の流通が可能な環状の流通路Ｓが形成されている。

また、ギヤカバー８内には出力軸３に固定された駆動ギヤ１４と噛合する従動ギヤ１５を有する従動軸１６が出力軸３と直交する状態で軸受１７ａ，１７ｂを介して回転可能に設けられ、この従動軸１６の先端部である下端部に研削部材２が取付けられている。

そして、モータ４の駆動により発生する熱を冷却する冷却風を効率よく発生させて、風量の増大及び冷却効率の向上を図るために、モータの出力軸３には冷却風を発生させる遠心ファン１８が圧入等により設けられていると共に、出力軸３の径方向外方に冷却風を導く第１の整流部１９と、第１の整流部１９により導かれる冷却風を工具本体５の前端側へ導く第２の整流部２０と、から成るファンガイド５０が設けられている。遠心ファン１８は、中心に軸孔１８ａを有する円盤状の基盤部１８ｂと、基盤部１８ｂの表面に形成された複数の羽根１８ｃとを備えている。

第１の整流部１９は、工具本体５を構成するモータハウジング７内におけるモータ４と遠心ファン１８との間に設けられ、且つモータハウジング７の内周面から遠心ファン１８の羽根側前縁部に沿って該羽根側前縁部を覆うように径方向内方に延出されている。すなわち、第１の整流部１９は、遠心ファン１８の羽根１８ｃの外方側部分及び前面側傾斜縁１８ｄを覆うように設けられている。

更に具体的には、第１の整流部１９は、モータハウジング７の前端側の内周面に嵌合された円筒部１９ａと、この円筒部１９ａの軸方向後端部から径方向内方に延出された延出部１９ｂと、貫通孔１９ｃと、から構成されている。

延出部１９ｂは、遠心ファン１８の羽根１８ｃの前面側傾斜縁１８ｄに沿って傾斜していることが好ましい。延出部１９ｂによって流通路Ｓから遠心ファン１８に向かう空気流の乱れが抑制され、空気が貫通孔１９ｃを介して遠心ファン１８の前面側傾斜縁１８ｄの内周側に円滑に導かれるようになっている。

第２の整流部２０は、遠心ファン１８の基盤部１８ｂ側及び羽根１８ｃの外方側部分を覆うように設けられており、外側整流部２０ｂと内側整流部材２０ｄとを備え、それらは一体成型されている。

外側整流部２０ｂは、図３に示すように遠心ファン１８の径方向外方に位置する筒状部２０ｇと、筒状部２０ｇの一端側（第１の整流部１９側）であって筒状部２０ｇから遠心ファン１８の径方向内方に延びる第１の延長部２０ａと、筒状部２０ｇの他端側であって筒状部２０ｇから遠心ファン１８の径方向外方に延びるフランジ部２０ｆ（基盤部）と、を有する。これらは遠心ファン１８の回転方向に沿って複数（本実施の形態では４つ）設けられている。第１の延長部２０ａは、羽根１８ｃの外径縁部または前面側傾斜縁１８ｄに対向するように位置しており、筒状部２０ｇの円周方向に沿って設けられている。フランジ部２０ｆは、図３に示すように、ギヤカバー８のモータハウジング７側端面と、モータハウジング７及び第１の整流部１９と、によって前後方向（出力軸３の延出方向）に挟まれて工具本体５の内部に保持される。

内側整流部材２０ｄは、図４〜図７に示すように出力軸３が通る貫通孔が形成された基部２０ｈと、基部２０ｈから遠心ファン１８側に延びる延出部２０ｉと、遠心ファン１８の基盤１８ｂに対向し、延出部２０ｉから基盤部１８ｂに沿って遠心ファン１８の径方向外方に延びる第２の延長部２０ｃ（対向部）と、を有する。内側整流部材２０ｄ（第２の延長部２０ｃ）は遠心ファン１８（基盤部１８ｂ）と接触しないように位置決めされている。内側整流部材２０ｄの延出部２０ｉ及び第２の延長部２０ｃは、外側整流部２０ｂの筒状部２０ｇの内側に位置している。

外側整流部２０ｂのフランジ部２０ｆと内側整流部材２０ｄの基部２０ｈは、それら径方向において同一平面内に位置している。すなわち、基部２０ｈの径方向外方の延長線上にフランジ部２０ｆが位置している。

外側整流部２０ｂのフランジ部２０ｆと内側整流部材２０ｄの基部２０ｈの間、すなわち、同一平面内における基部２０ｈの径方向外方、且つフランジ部２０ｆの径方向内方の基部には、冷却風の流通可能な開口部２０ｅが設けられている。第１の延長部２０ａ及び第２の延長部２０ｃが遠心ファン１８の回転方向に沿って且つ工具本体５の前方に向かってスロープ状に形成されている。

なお、延長部を前方に向かってスロープ状に形成したが、これは工具本体５の前方に排気口１０が設けられているためである。すなわち、排気口１０に向かうように延長部を形成することで、冷却風を確実に排気口１０に導くことができる。本実施の形態で開口部２０ｅは４つあり、遠心ファン１８の回転方向に沿って、各第１の延長部２０ａのスロープの先（工具本体５の前方側に最も位置する部分の先）であり、フランジ部２０ｆとの軸方向における距離が最も短い側に設けられている。

これにより、冷却風は第１の延長部２０ａのスロープに沿って前方に導かれ、更に開口部２０ｅを通って排気口１０に導かれることになり、排気口１０までの流路の途中で乱流が生じにくくなり、風量を増加することができる。なお、第１の延長部２０ａ及び第２の延長部２０ｃはスロープ状以外でもよく、遠心ファン１８の回転方向に沿って徐々に前方（排気口側）に向かっていればよい。すなわち、出力軸３の軸方向において、遠心ファン１８の回転方向に沿って延長部２０ｃがフランジ部２０ｆや基部２０ｈ等の基盤部１８ｂに徐々に近づくように形成されていれば、単に傾斜しているだけでもよい。

外側整流部材２０ｂの後端部には外向きのフランジ部２０ｆが形成され、このフランジ部２０ｆに第１の整流部１９の円筒部１９ａの開口端が当接されている。なお、ギヤカバー８には研削部材２の後部側半分を覆うカバー２２が設けられている。モータハウジング７の側面には、モータ４をオン、オフするスイッチ２３が設けられている。

次に、以上の構成からなるディスクグラインダ１の作用を説明する。モータ４のスイッチ２３をオンし、モータ４の出力軸３が回転すると、遠心ファン１８が回転されると共に、出力軸３の駆動ギヤ１４と従動ギヤ１５の噛合により従動軸１６に回転が伝達され、従動軸１６に取付けられた研削部材２が回転して研削作業を行うことができる。このとき、出力軸３に設けられた遠心ファン１８の回転により、遠心ファン１８の径方向内方から外方への空気の流れが生じる。

遠心ファン１８の回転によりテールカバー６の吸気口９より冷却風が吸い込まれ、吸気口９から吸い込まれた冷却風は、テールカバー６内からモータハウジング７とモータ４との間の流通路Ｓを通って遠心ファン１８に至る。その際に、遠心ファン１８とモータ４の間には、第１の整流部１９が設けられているため、この第１の整流部１９に沿って冷却風が遠心ファン１８の吸込み口である中央部（貫通孔１９ｃ）に導かれ、遠心ファン１８の回転によりその中央部から冷却風が吸い込まれて第１の整流部１９に沿って径方向外方へ押し出される。

第１の整流部１９に沿って径方向外方へ押し出された冷却風は、スロープ状の第２の整流部２０の第２の延長部２０ｃに沿って螺旋状に旋回しながら開口部２０ｅに導かれ、開口部２０ｅから前方のギヤカバー８内に至り、ギヤカバー８内から排気口１０を通って前方の外部に排出される。このように冷却風がテールカバー６の後部の吸気口９からモータハウジング７内を通って前方の外部へ送風される過程でモータ４を効果的に冷却することができる。

更に、ファンガイド（第１の整流部１９及び第２の整流部２０）の内部に導入された冷却風は、第１の整流部１９に設けられた第２の延長部２０ｃのスロープに沿って開口部２０ｅまで確実に案内される。そのため、冷却風がファンガイド内で対流することを抑制することができるため、冷却風の風量を増加することができ、モータ４を効果的に冷却することができる。

なお、モータハウジング７内において、吸気口９とモータ４との間の空間部にモータ４を制御する制御回路を配置すれば、流通路Ｓ内に制御回路を配置でき、制御回路も冷却することができる。特に、モータ４がブラシレスモータの場合には、ブラシレスモータを制御するためのスイッチング素子が発熱するため、スイッチング素子を流通路Ｓ内に配置すれば効果的に冷却することができる。

更に、遠心ファン１８と対向する第２の延長部２０ｃを設け、第２の延長部２０ｃを遠心ファン１８の回転方向に沿ってスロープ状にしたことにより、遠心ファン１８と第２の延長部２０ｃとの間の隙間に生じる渦流を抑制することができるため、冷却風の風量を増加することができる。

以上、説明したように本実施形態のディスクグラインダ１によれば、研削部材２を駆動する出力軸３を有するモータ４と、モータ４を収容したモータハウジング７と、出力軸３に設けられ、モータ４を冷却する冷却風を発生させる遠心ファン１８と、出力軸３の径方向外方に冷却風を導く第１の整流部１９と、第１の整流部１９により導かれる冷却風をモータハウジング７の先端側へ導く第２の整流部２０と、を備えているため、風量の増大及び冷却効率の向上を図ることができる電動工具１を提供することができる。

ファンガイドの第２の延長部２０ｃが遠心ファン１８の回転方向に沿って排気口側に向かって徐々に傾斜しているため、第２の延長部２０ｃの傾斜により冷却風が排気口側に確実に案内され、風量を増加できる。

遠心ファン１８の回転方向における傾斜の先に冷却風が通る開口部２０ｅが設けられているため、傾斜に沿って冷却風を開口部２０ｅに案内することができ、冷却風を確実に前方に案内することができる。

第２の整流部２０は、遠心ファン１８の径方向内方に延びる第１の延長部２０ａを有する外側整流部材２１と、遠心ファン１８の径方向外方に延びる第２の延長部２０ｃを有する内側整流部材２０ｄと、を備え、外側整流部材２１と内側整流部材２０ｄの基部間に冷却風の流通可能な開口部２０ｅを設け、第１の延長部２０ａ及び第２の延長部２０ｃが遠心ファン１８の回転方向であって且つモータハウジング７の前方に向かってスロープ状に形成されているため、遠心ファン１８の回転により径方向外方へ吹き出される空気がスロープ状の第１の延長部２０ａ及び第２の延長部２０ｃに沿って流れることにより、モータハウジング７内を後方から前方へ流れる空気流（冷却風）が発生し、空気流によりモータ４を効果的に冷却することができる。

この場合、第１の整流部１９がモータ４と遠心ファン１８との間に設けられ、且つ遠心ファン１８に沿って径方向内方に延出されているため、モータ４から遠心ファン１８に向かって流れる冷却風の円滑な流れを形成することが可能となり、冷却風が途中で乱流を起こすことを未然に防止することができる。

また、第２の整流部２０が遠心ファン１８の径方向内方に延びる第１の延長部２０ａを有し、第１の延長部２０ａが遠心ファン１８の回転方向であって且つモータハウジング７の前方に向かってスロープ状に形成されているため、冷却風をモータハウジング７の前方へ円滑に導くことができる。

また、モータハウジング７の前部にモータ４を冷却した冷却風を排出する排気口１０が形成されているため、作業者に風が当たることがなく、作業性を向上させることができる。

本発明による電動工具は上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。例えば電動工具はディスクグラインダに限定されず切断工具や電動ドリル、ネジ締め機などにも適用可能である。すなわち、ファン及びファンガイドを有する電動工具に適用可能である。

１ディスクグラインダ（電動工具）
２研削部材
３出力軸
４モータ
４ａ回転子
５工具本体
６テールカバー
７モータハウジング
７ａ後端部
８ギヤカバー
９吸気口
１０排気口
１１，１２軸受
１３筒部
１４駆動ギヤ
１５従動ギヤ
１６従動軸
１７ａ，１７ｂ軸受
１８遠心ファン
１８ａ軸孔
１８ｂ基盤部
１８ｃ羽根
１８ｄ前面側傾斜縁
１９第１の整流部
１９ａ円筒部
１９ｂ延出部
１９ｃ貫通孔
２０第２の整流部
２０ａ第１の延長部
２０ｂ外側整流部
２０ｃ第２の延長部
２０ｄ内側整流部材
２０ｅ開口部
２０ｆフランジ部
２０ｇ筒状部
２０ｈ基部
２０ｉ延出部
２１外側整流部材
２２カバー
２３スイッチ
２４電気コード
５０ファンガイド
Ｓ流通路

Claims

先端工具を駆動する出力軸を有するモータと、前記モータを収容し吸気口及び排気口を有する工具本体と、前記出力軸に設けられ、前記モータを冷却する冷却風を発生させる遠心ファンと、前記遠心ファンが発生させる前記冷却風を案内するファンガイドと、を有し、
前記ファンガイドには、前記遠心ファンの回転方向に沿って複数の外側整流部が形成され、
それぞれの前記外側整流部は、前記遠心ファンの径方向外方から径方向内方に向かって突出する延長部を備え、
前記延長部は、前記遠心ファンの回転方向に沿って円弧状に延在するとともに、前記遠心ファンの回転方向に進むにつれて前記排気口に徐々に近づくように傾斜する、電動工具。
前記ファンガイドには、前記延長部の延在方向の先に、前記冷却風が通る開口部が設けられている、請求項１に記載の電動工具。
前記ファンガイドには、前記外側整流部の内側に、前記遠心ファンの回転方向に沿って複数の内側整流部が形成され、
それぞれの前記内側整流部は、前記遠心ファンの径方向内方から径方向外方に向かって突出する対向部を有し、
前記対向部は、前記遠心ファンの回転方向に沿って円弧状に延在するとともに、前記遠心ファンの回転方向に進むにつれて前記排気口に徐々に近づくように傾斜する、請求項１又は２に記載の電動工具。
前記ファンガイドは、前記出力軸の径方向外方に前記冷却風を導く第１の整流部と、前記第１の整流部により導かれる前記冷却風を前記工具本体の先端側へ導く第２の整流部と、を備え、
前記複数の外側整流部は、前記第２の整流部に設けられ、
それぞれの前記外側整流部は、前記出力軸の軸方向に延びる筒状部を有し、
前記延長部は、前記筒状部の一端側から前記遠心ファンの径方向内方に向かって突出する、請求項１乃至３のいずれかに記載の電動工具。
前記開口部は、前記外側整流部と前記内側整流部の間に設けられる、請求項３又は４に記載の電動工具。