电动工具的制作方法
【专利摘要】一种电动工具10a，其具有用于驱动末端工具“T”的无刷马达31，并且马达壳体82被铝合金制成并且露出于外部的马达外壳14c至少部分地覆盖。设置有用于控制无刷马达31的旋转的控制电路的控制板78被布置为邻接马达外壳14c。无刷马达31和控制板78通过风扇79所产生的冷却空气冷却，由此提高马达控制电路的冷却特性。
【专利说明】
电动工具
技术领域
[0001]本发明涉及一种电动工具，其配置为通过电动马达来驱动末端工具。
【背景技术】
[0002]对于通过作为驱动源的电动马达来驱动末端工具的电动工具，已知的是锤、锤钻、研磨机等等。锤和锤钻各自具有作为末端工具的钻头、锚杆钻等等，并且也被称作“冲击工具”。这些冲击工具用于使得末端工具向工件施加冲击，或者在向工件施加冲击的同时旋转末端工具。研磨机是用于旋转作为末端工具的磨轮从而研磨工件的一种电动工具，并且也被称作“圆盘研磨机”或“圆盘打磨机”。此外，冲击驱动器、冲击扳手和切割机公知作为用于驱动末端工具来加工工件的电动工具。
[0003]电动工具包括:电动马达，其用于驱动末端工具；以及运动转换机构，其用于将马达输出轴的旋转运动转换为末端工具的旋转运动或施加冲击运动。例如，专利文献I公开了一种用作为电动工具的冲击工具，其使得末端工具向工件施加冲击。根据该冲击工具，活塞被可往复运动地容纳于装配有工具保持件的缸体中，并且用于驱动活塞的电动马达被包含在外壳中。
[0004]引用列表
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本专利申请特开第2007-331072号
【发明内容】
[0007]技术问题
[0008]为了冷却电动马达，马达输出轴设置有风扇。风扇产生的冷却空气流过电动马达的转子与定子之间的间隙，从而冷却电动马达。
[0009]为了控制电动马达的转数，具有马达控制电路的控制板被布置在电动工具的外壳中。传统的电动工具不具有用于冷却控制板的机构。然而，当使用无刷马达作为电动马达时，必须要提高控制板的冷却性能。无刷马达具有逆变电路，其设置有用于控制线圈上的整流动作的开关元件。由于开关元件被安装在控制板上，并且在进行电流控制操作时产生热量，因此需要冷却控制板，从而抑制逆变电路所产生的热量，由此提高马达控制电路的耐久性。
[0010]本发明的目的是提高马达控制电路的冷却特性，马达控制电路控制用于驱动末端工具的马达。
[0011]本发明的另一个目的是提高用于驱动末端工具的马达的冷却特性。
[0012]问题的解决方案
[0013]根据本发明的一种电动工具包括:无刷马达，其用于驱动末端工具；以及马达外壳，其由铝合金制成，马达外壳至少部分地覆盖马达壳体，马达外壳被暴露于外部，其中设置有控制电路的控制板被布置为邻接马达外壳，控制电路用于控制无刷马达的旋转。
[0014]发明的有益效果
[0015]根据本发明，由于控制板被布置为邻接铝合金制成的马达外壳，因此当从安装在控制板上的、作为构成马达控制电路的开关元件的这种电子部件中释放热量时，来自电子部件的热量被传递至具有散热特性的马达外壳。因此，提高了无刷马达的马达控制电路的冷却特性，即，散热特性。
【附图说明】
[0016]图1A是示出了作为电动工具的一个示例的冲击工具的外观的立体图。
[0017]图1B是示出了作为变型的冲击工具的外观的立体图。
[0018]图2是图1A中所示的冲击工具的纵向剖视图。
[0019]图3是示出了图2的主要部分的放大的剖视图。
[0020]图4是沿着图3中的线A-A截取的剖视图。
[0021]图5是沿着图3中的线B-B截取的剖视图。
[0022]图6是示出了马达控制电路的方框图。
[0023]图7是示出了作为变型的冲击工具的主要部分的剖视图。
[0024]图8是沿着图7中的线C-C截取的剖视图。
[0025]图9是示出了作为另一个变型的冲击工具的主要部分的剖视图。
[0026]图10是沿着图9中的线D-D截取的剖视图。
[0027]图11是示出了作为又一个变型的冲击工具的主要部分的剖视图。
[0028]图12是示出了作为进一步的变型的冲击工具的主要部分的剖视图。
[0029]图13是沿着图12中的线E-E截取的剖视图。
[0030]图14是示出了作为进一步的变型的冲击工具的主要部分的剖视图。
[0031]图15是沿着图12中的线F-F截取的剖视图。
[0032]图16是示出的纵向剖视图。
[0033]图17是沿着图16中的线G-G截取的放大的剖视图。
[0034]图18是示出了作为电动工具的另一个示例的研磨机的主要部分的平面图。
[0035]图19是图18的纵向剖视图。
[0036]图20是示出了研磨机的主要部分的放大的剖视图。
[0037]图21是沿着图20中的线H-H截取的剖视图。
【具体实施方式】
[0038]在下文中，将参考附图详细地描述本发明的实施方式。在附图中，彼此相同的构件由相同的附图标记表示。
[0039]图1A和2中所示的电动工具是冲击工具10a，也被称作“锤钻”。冲击工具1a具有钻头，即，可拆卸地附接于冲击工具1a的末端工具“T”。当冲击工具1a用于在工件，例如在混凝土和石头上执行打孔工序时，旋转和冲击被施加于钻头，S卩，末端工具“T”。冲击工具1a在两种工作模式下使用，即，用于向末端工具“T”施加冲击的冲击模式，以及用于向末端工具“T”施加冲击并且旋转末端工具“T”的旋转/冲击模式。
[0040]如图2所示，冲击工具1a具有缸体11，圆柱形工具保持件12的末端通过销13被固定于缸体11。工具保持件12通过轴承15被支撑在缸体外壳14a上。缸体11和工具保持件12被可旋转地附接在缸体外壳14a中。当缸体11与工具保持件12—起旋转时，末端工具“T”旋转，工具保持件12保持住与其附接的末端工具“T”。
[0041]锤16的末端部分被包含在工具保持件12的基端中，使得锤16可以在轴向上往复运动，而锤16的基端伸入缸体11中。用于向锤16施加冲击的打击件17被附接在缸体11中并且可轴向地往复运动，并且活塞18被装配在缸体11的后端部分中并且可轴向地往复运动。空气室19被形成在打击件17与活塞18之间。当活塞18被向前驱动时，活塞18压缩空气室19内的空气，由此向前驱动打击件17，并且打击件17打击锤16，由此通过锤16向末端工具“T”施加打击件17的冲击。
[0042]缸体外壳14a装配有前端罩21，前端罩21构成缸体外壳14a的一部分。橡胶的端盖22被附接于工具保持件12的末端。可附接/可拆卸的套筒23被附接于端盖22的外部并且可轴向地往复运动，并且可附接/可拆卸的套筒23通过螺旋弹簧24在远离缸体外壳14a的方向上，即，前进方向上被向其施加的弹簧力持续地推动。工具保持件12装配有可径向移动的接合滚筒，即，接合构件25，其与形成在末端工具“T”上的凹槽相接合。可附接/可拆卸的套筒23具有紧固环26 ο如图2所示，当紧固环26迫使接合构件25径向地向内突出时，末端工具“T”被紧固于工具保持件12。当可附接/可拆卸的套筒23抵抗弹簧力而向后移动时，紧固环26从接合构件25脱离。在这种状态下，拉动末端工具“T”使得接合构件25径向地向外移动，这允许移除末端工具“T”。相反地，当末端工具“T”插入工具保持件12的末端中并且工具保持件12通过弹簧力而向前移动、同时可附接/可拆卸的套筒23保持在其向后移动的位置时，末端工具“T”被附接于工具保持件12并且被接合构件25紧固。
[0043]齿轮外壳14b被形成在缸体外壳14a的后端部分上，并且马达外壳14c被连接于齿轮外壳14b。马达外壳14c被设置为基本上与缸体外壳14a成直角。这些外壳14a至14c构成冲击工具1a的外壳14。在外壳14的后端部分上设置有操作握把28，从而向后突出。握把28具有主体28a以及两个腿部28b和28c，主体28a基本上垂直于缸体11延伸，两个腿部28b和28c被形成在主体28a两端，使得腿部28b和28c跨过主体28a彼此分离。主体28a的上端，即，主体28a的靠近齿轮外壳的部分在上侧与腿部28b整体连接，而主体28a的下端，S卩，主体28a的靠近马达外壳的部分在下侧与腿部28c整体连接。腿部28b和28c均通过连接壁28d整体连接，连接壁28d构成外壳14。腿部28b和28c被附接于外壳14的后面，并且握持空间29被形成在主体28a与外壳14之间。当工人抓住握把28的主体28a并且使用冲击工具1a来在工件上进行打孔工序等等时，工人将其手指放在握持空间29中。连接壁28d形成外壳14的后壁并且与握把28的主体28a相对。主体28a的面向握持空间29的表面因此与外壳14的后面相对。
[0044]当工人使用冲击工具1a进行工作时，工人通常在他或她的手中握住握把28，使得腿部28b位于上侧，S卩，缸体外壳14a位于马达外壳14c上方。图2所示的腿部28b与腿部28c之间以及缸体外壳14a与马达外壳14c之间的垂直位置关系表示出冲击工具1a在常规使用时的位置。缸体外壳14a和马达外壳14c通过齿轮外壳14b被组装在一起，齿轮外壳14b由上侧部分30a和下侧部分30b组成，上侧部分30a靠近缸体外壳14a，下侧部分30b靠近马达外壳14c0
[0045]马达外壳14c中容纳有无刷马达31。无刷马达31具有被线圈缠绕的圆柱形定子32，以及包含在定子32中的转子33。转子33装配有输出轴34，输出轴34的方向被设定为垂直于缸体11的往复运动方向，并且输出马达31的旋转驱动力。输出轴34的基端被轴承35可旋转地支撑，而输出轴34的输出端被轴承36可旋转地支撑。轴承35包含在支座38中，支座38整体连接于马达外壳14c的底壁，以构成马达外壳14c的一部分。支座38被底罩37覆盖，底罩37被附接于外壳14。轴承36被附接于齿轮外壳14b的下侧部30b。顶罩39被附接于外壳14的后侧的顶面。顶罩39和底罩37各自构成外壳14的一部分。
[0046]为了将马达31的输出轴34的旋转转换为活塞18的往复运动，曲柄轴41被可旋转地附接在齿轮外壳14b中。曲柄轴41被设定为平行于输出轴34，并且被布置为更靠近工具保持件。装配在曲柄轴41上的大直径小齿轮42与装配在输出轴34末端上的齿轮相接合。作为曲柄配重的偏心构件43被附接于曲柄轴41的末端，并且偏心构件43具有曲柄销44，其被附接在与曲柄轴41的旋转中心偏心的位置。连接杆45的一端被可旋转地装配在曲柄销44中，而连接杆45的另一端被可摆动地装配在活塞销46中，活塞销46被附接于活塞18。因此，被输出轴34驱动的曲柄轴41的旋转经由运动转换机构47而被转换为活塞18的、垂直于输出轴34的往复运动，运动转换机构47由偏心构件43、连接杆45等等组成。偏心构件43、曲柄销44等等被顶罩39覆盖。
[0047]为了将输出轴34的旋转传递至缸体11从而旋转缸体11，旋转传递轴51在齿轮外壳14b中被可旋转地支撑。旋转传递轴51装配有大直径小齿轮53，其与装配在曲柄轴41上的小直径小齿轮52相接合。通过具有这种齿轮的运动转换机构，输出轴34的旋转被传递至旋转传递轴51。从动套筒54被装配在缸体11的外部并且可轴向地移动。从动锥齿轮56被设置在从动套筒54的基端上，其与装配在旋转传递轴51的末端上的驱动锥齿轮55相接合。键构件(没有示出)被设置在从动套筒54与缸体11之间。如图2所示，当从动套筒54向后移动至从动锥齿轮56与驱动锥齿轮55相接合的位置时，从动套筒54通过键构件与缸体11相接合。因此，输出轴34的旋转被传递至缸体11从而旋转缸体11，在这种情况下，冲击工具1a在其旋转/冲击模式下操作。相反地，当从动套筒54向前移动时，从动套筒54从缸体11脱离，在这种情况下，没有扭矩传递至缸体11，并且因此冲击工具1a在其冲击模式下操作。
[0048]为了在向后移动的方向上将弹簧力施加于从动套筒54，螺旋弹簧57被附接在缸体外壳14a中。为了将从动套筒54移动至与驱动锥齿轮55相接合的位置，并且为了将其移动至与驱动锥齿轮55分离的位置，模式切换杆(没有示出)被设置于外壳14。工人操作所述杆，从而将工作模式切换到用于向末端工具“T”施加冲击的冲击模式，以及切换到用于向末端工具“T”施加冲击并且旋转末端工具“T”的旋转/冲击模式。
[0049]无刷马达31通过商业电源供电，并且供电电缆58被附接于握把28。图2示出了供电电缆58的一部分，其具有附接于其末端的插头(没有示出)。如图2所示，为了在驱动状态与停止状态之间切换马达31的操作状态，触发开关，S卩，操作开关59被设置于握把28的主体28a ο
[0050]外壳14设置有作为指示装置的指示灯(没有示出)。当插头插入商业电源插座时，该指示灯点亮。如图1(A)所示，作为用于输入马达31的转速的速度设定装置的速度设定拨盘62被布置在外壳14的后部的侧面上。该速度设定拨盘62被操作为输入马达31的转速。为了指示马达31的转速，作为指示装置的速度指示器(没有示出)被布置在外壳14上。速度设定装置包括拨盘型装置和按钮型装置，并且可通过按钮型速度设定装置来替换上述的拨盘型速度设定装置。异常状态指示灯可被设置于外壳14，从而作为指示装置，其在施加于末端工具“T”的负荷变为等于或大于给定负荷时点亮。
[0051]图6是用于控制无刷马达31的转速的马达控制电路的方框图。如图6所示，无刷马达31的定子32被U相线圈、V相线圈和W相线圈缠绕，并且转子33设置有四个永磁体，四个永磁体以一定间隔圆周地布置。为了检测转子33的旋转位置，马达控制电路具有与三相的线圈相对应的三个霍尔元件SI至S3，并且其用作旋转位置检测传感器。霍尔元件SI至S3被安装在图2中所示的传感器板64上。霍尔元件SI至S3各自为磁场检测元件，其在通过磁通量检测发现转子33的极性位于其N极与S极之间的中性点时输出检测信号。基于霍尔元件SI至S3各自的检测信号，检测到转子33的位置，并且进行在每个线圈上的换向动作，S卩，线圈上的供电切换动作。旋转位置检测传感器并非局限于霍尔元件，而是可以被设置为由霍尔元件构成的霍尔集成电路(1C)，以及作为封装在单一芯片中的比较器的电子电路。
[0052]马达控制电路具有逆变电路65，其用于针对U相线圈、V相线圈和W相线圈来控制驱动电流。逆变电路65通过整流电路67和功率因数校正(PFC)电路68供电，整流电路67用于将来自商业电源66的交流电流整流为直流电流，功率因数校正电路68用于升高被整流的直流(DC)电压并且将升高的DC电压施加于逆变电路65。功率因数校正电路68具有IC69，以用于将 PWM控制信号输出至由 MOSFET (Me ta 1-Ox i de Semiconductor Field-EffectTransistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)组成的晶体管Tr，因此将逆变电路65中的开关元件所产生的高次谐波电流保持为等于或低于通过PWM控制的限制电流。在电源66与整流电路67之间设置有噪声抑制电路70，其防止逆变电路65等等所产生的噪声到达电源。
[0053]逆变电路65是三相全桥逆变电路，并且具有一对开关元件Trl和Tr2、一对开关元件Tr3和Tr4以及一对开关元件Tr5和Tr6，每对开关元件都被彼此串联连接，并且各自被连接至功率因数校正电路68的正极输出端子和负极输出端子。被连接至正极输出端子的三个开关元件Trl、Tr3和Tr5是高侧开关元件，而被连接至负极输出端子的三个开关元件Tr2、Tr4和Tr6是低侧开关元件。U相线圈的一个连接端子被连接至两个开关元件Trl与Tr2之间的中点相线圈的一个连接端子被连接至两个开关元件Tr3与Tr4之间的中点。评相线圈的一个连接端子被连接至两个开关元件Tr5与Tr6之间的中点。U相、V相和W相线圈的其他连接端子被彼此连接。因此，线圈的整体连接图案是星形连接。然而，连接图案可以是三角形连接。MOSFET被用作开关元件Trl和Tr6中的每一个。例如，当控制信号被供应至高侧开关元件Trl的门极并且被供应到低侧开关元件Tr4的门极时，电流被供应至U相线圈以及被供应至V相线圈。因此，通过调整将控制信号供应至每个开关元件的时机，控制了每个开关元件上的换向动作。
[0054]用于计算控制信号并且将其输出至逆变电路65的马达控制单元71具有控制器72，控制器72通过控制信号输出电路73将控制信号发送至逆变电路65。作为旋转位置检测传感器的霍尔元件SI至S3各自将检测信号发送至转子位置检测电路74，转子位置检测电路74将信号发送至马达的转数检测电路75，转数检测电路75将与马达的转数相对应的信号输出至控制器72。用于检测流过马达31的电流的马达电流检测电路76将与马达电流相对应的检测信号发送至控制器72。控制器72具有用于计算控制信号的微处理器，以及其中存储有控制程序、计算公式、数据等等的存储器。
[0055]当工人按压图2的操作开关59时，开关检测信号通过操作开关检测电路77被发送至控制器72。指示灯61被连接于控制器72，并且当供电电缆58的插头插入商业电源插座时，打开信号被发送至指示灯61。速度设定拨盘62被连接于控制器72，并且马达31被驱动，从而以通过操作速度设定拨盘62而设定的转速旋转。通过调整施加于每个线圈的电压而控制马达的转数，即，马达的转速。通过PWM控制开关元件来控制线圈的电压，通过开关元件来调整施加到逆变电路65的开关元件Tr I至Tr6中的每一个的门极的打开信号的占空比。例如，当占空比被设定为20 %时，等同于来自功率因数校正电路68的输出电压的20 %的电压被施加于每个线圈。当占空比被设定为100%时，马达在最大转数下旋转。为了指示设定的转速，速度指示器63被连接至控制器72。逆变电路65、整流电路67、功率因数校正电路68、马达控制单元71等等被安装在图2的控制板78上。
[0056]用于产生冷却空气的风扇79被设置于马达31的输出轴34的末端，并且风扇79的外周被圆柱形风扇壳体81覆盖。风扇79是轴流风扇，但是可以被设置为离心式风扇。如图3至5所示，马达31具有树脂的马达壳体82，其覆盖圆柱形的定子32。马达31被压入装配在铝合金制成的马达外壳14c中。如图3和4所示，在马达壳体82与马达外壳14c之间形成有允许冷却空气从中流过的冷却通路83。冷却通路83被形成在马达壳体82的外周表面上轴向地形成的多个凹槽与马达外壳14c之间。然而，多个凹槽可不形成在马达壳体82的外周表面上，而是形成在马达外壳14c的内表面上，使得马达外壳14c的凹槽形成冷却通路83。风扇79的旋转所产生的冷却空气流过定子32与转子33之间的间隙并且穿过冷却通路83，从而冷却无刷马达31。可通过在马达壳体82的外周表面上以及马达外壳14c的内周表面上形成凹槽来产生冷却通路83。因此，至少通过在马达壳体82上或马达外壳14c上形成凹槽来产生冷却通路83。在图4中没有示出马达壳体82的内部。
[0057]以这种方式，马达外壳14c由铝合金制成并且露出于外部部分或外部，由此提高了外壳14的刚性，并且提高了电动工具的耐久性。由于马达外壳14c具有比树脂的马达壳体86更高的散热性，因此可以通过马达壳体86来冷却马达31，并且特别地，即使在风扇79没有旋转的情况下也能冷却马达31。
[0058]由于马达被树脂的马达壳体86覆盖，因此马达31具有绝缘结构，其防止作用于马达31上的电力和磁力传递至工人。具体地，电动工具具有的结构使得铝制马达外壳14c露出于外部，从而向电动工具提供马达外壳14c的刚性，并且树脂的马达壳体86被插入马达外壳14c与马达31之间，从而防止作用于马达31上的电力传递至工人。
[0059]如上所述，马达壳体82由树脂制成，并且马达外壳14c由具有比树脂更高的导热性的材料制成，诸如铝合金。作为马达外壳14c的一种结构，马达外壳14c可以整体都由铝合金制成，并且作为另一种结构，马达外壳14c可以部分地露出于外部，S卩，覆盖位于工具保持件12的同侧的部分的、马达外壳14c的一部分由铝合金制成，并且其另一部分由树脂制成。在两种结构中，马达外壳14c的至少一部分由铝合金制成，使得提高了流过冷却通路83从而冷却无刷马达31的冷却空气的散热性能。通过铝合金来制成马达外壳14c向马达外壳14c提供了比树脂制成的马达外壳14c更高的强度。
[0060]如图3所示，底罩37形成有气孔84a，并且设置有支座38的马达外壳14c的底壁设置有气孔38a。如图2所示，气孔84b和84c在外壳14的顶部各自形成在顶罩39的前端部分和后端部分。另一个气孔(没有示出)也形成在外壳14的侧面。当输出轴34被驱动时，通过气孔84a吸入新鲜空气从而产生冷却空气，冷却空气随后在外壳14的上侧从气孔84b、84c等等排出。因此，在外壳14中形成了冷却空气通道，如图3中的虚线箭头C所示，通过气孔84a吸入的冷却空气沿着冷却空气通道穿过气孔38a，并且随后被排出气孔84b、84c等等。
[0061]在风路形成在马达壳体82与马达外壳14c之间的这种构造中，使得冷却空气流过定子32与转子33之间的间隙、穿过马达壳体82与马达外壳14c之间的冷却通路83并且沿着马达外壳14c的外部流动。因此，可通过风扇所产生的冷却空气从内部和外部冷却马达31，并且可以抑制马达外壳14c发热。这允许工人容易地握持马达外壳14c。即使在风扇79没有旋转时，也可以容易地通过马达壳体82与马达外壳14c之间的冷却通路83来冷却马达外壳14c。构成马达外壳14c的一部分的支座38由铝合金制成，使得轴承35所产生的热量通过支座38被传递至马达外壳14c，马达外壳14c露出于外部并因此释放所传递的热量。
[0062]如图3和5所示，控制板78被容纳在支架板85中。控制板78邻接马达外壳14c，即，被布置为邻接马达外壳14c，并且在外壳14内沿着马达外壳14c的外周表面被轴向地固定。由于控制板78被布置在无刷马达31与覆盖无刷马达31的端面的底罩37之间，并且邻接马达外壳14c，因此控制板78位于风扇79所产生的冷却空气通道中，由此提高了控制板78的冷却特性。
[0063]控制板78具有构成逆变电路65的六个开关元件Trl至Tr6。每个开关元件都是场效应晶体管(FET)，因此图5示出了作为开关元件的FET。控制板78具有逆变电路65、功率因数校正电路68、马达控制单元71等等，但是在图5中仅在控制板78上示出了开关元件FET，省略了其他部件。
[0064]散热板，S卩，散热片87通过螺钉86和螺母86a被固定于开关元件FET。散热片87抵住从马达外壳14c朝向控制板78突出的多个突起88。以这种方式，控制板78通过突起88被连接至马达外壳14c。在这种结构中，突起88在马达外壳14c的外周表面与散热片87之间形成了散热空间89的部分，散热空间89允许冷却空气从其中穿过。散热片87由具有比树脂、铁等等导热性更高的材料制成，诸如铝合金和铜合金。因此，通过将散热片87附接于开关元件，可通过流过马达外壳14c内的冷却通路83的冷却空气、在马达外壳14c外部沿着散热片87的表面流动的冷却空气以及在散热片87与控制板78之间流动的冷却空气来提高控制板78和安装于其上的开关元件的冷却特性。
[0065]如图3所示，允许冷却空气在其中流动的开口81a被形成在风扇壳体81的底壁上。覆盖风扇壳体81的外部的大直径部分14d被设置在马达外壳14c的上端。大直径部分14d具有连通孔81b，其引导沿着马达外壳14c的外部流动的冷却空气和在散热片87与控制板78之间流动的冷却空气进入风扇壳体81。
[0066]以这种方式，通过将控制板78布置在虚线箭头所指的冷却空气通道“C”中，马达冷却空气被用作用于冷却无刷马达31的冷却空气，并且还被用作用于冷却发热电子设备的冷却空气，该发热电子设备诸如逆变电路65。在安装在控制板78上的电子设备中，构成逆变电路65、在线圈上执行换向控制和速度控制的开关元件产生大量的热量。然而，通过将控制板78布置在冷却空气通道“C”中，能够允许马达冷却空气冷却逆变电路65，防止了开关元件过热，从而提高包括开关元件的控制板78的耐久性，并且防止了控制板78所产生的热量传递至外壳14，从而提高了冲击工具1a的可操作性。
[0067]图7是作为变型的冲击工具1b的主要部分的剖视图。图8是沿着图7的线C-C截取的剖视图。根据冲击工具10b，图5的突起88没有形成在马达外壳14c上。散热片87与马达外壳14c的表面分离，但是被布置为靠近马达外壳14c。散热空间89被形成在散热片87与马达外壳14c的外周表面之间。散热片87通过螺钉86被附接于开关元件FET，并且承载控制板78的支架板85通过螺钉90被固定于外壳14。
[0068]以下列两种形式来布置散热片87:图5所示的形式，其中散热片87被设置为接触马达外壳14c;以及图7所示的形式，其中散热片87被布置为靠近马达外壳14c。在这两种形式中，控制板78被布置为邻接马达外壳14c，在该结构中，可以通过散热片87来提高开关元件的冷却性能。
[0069]图9是作为另一个变型的冲击工具1c的主要部分的剖视图。图10是沿着图9的线D-D截取的剖视图。根据冲击工具10c，通过与图5的例子相同的方式，马达外壳14c设置有突起88，并且支架板85通过螺钉90被固定于突起88。换句话说，与图5中的前后位置相反的控制板78被附接于马达外壳14c。如图10所示，散热片87具有四边形的剖面，示出的是抵接壁87a抵住支架板85，并且开关元件FET通过螺钉86被附接于附接壁87b，附接壁87b垂直于抵接壁87a。拧在螺钉86上的螺母86a位于散热片87围住的空间内，冷却空气流入该空间中。
[0070]如图9和10所示，气孔84d被形成在外壳14上，从而面对控制板78。因此，在图9和10的冲击工具1c中，当风扇79被驱动时，除了通过被形成在底罩37上从而面对马达31的端部的气孔84a而引入的冷却空气之外，冷却空气穿过气孔84d被发送至控制板78的表面。
[0071]图11是作为又一个变型的冲击工具1d的主要部分的剖视图，其示出冲击工具1d的一部分，其与图3所示的冲击工具1a的部分相同。安装在控制板78上的、图2的速度设定拨盘62在外壳14的侧面上露出于外部。根据冲击工具10d，速度设定拨盘62被设置于握把28的主体28a，以致如图1 (B)所示，速度设定拨盘62在主体28a的侧面上露出。
[0072]图12是作为又一个变型的冲击工具1e的主要部分的剖视图。图13是沿着图12的线E-E截取的剖视图。根据冲击工具1e，控制板78被布置在构成外壳14的一部分的底罩37上。控制板78具有速度设定拨盘62，其在底罩37的侧面上露出。开关元件FET被附接于散热片87。散热片87具有两个平行壁87c以及连接壁87d，两个平行壁87 c相互平行，连接壁87d将两个平行壁87c各自的端部相连接。散热片87因此具有U形剖面。每个平行壁87c都与包含有轴承35的支座38接触，并且连接壁87d在连接壁87d与支座38之间形成间隙。支座38由具有高导热性的铝合金制成，并且由开关元件FET产生的热量被传递至散热片87和支座38。由于散热片87具有轴向延伸的表面，因此被导向马达31的冷却空气沿着散热片87流动。因此提高了开关元件FET的冷却性能。
[0073]图14是作为又一个变型的冲击工具1f的主要部分的剖视图。图15是沿着图14的线F-F截取的剖视图。根据冲击工具1f，通过与图12和13的冲击工具1e相同的方式，控制板78被布置在底罩37的内表面上，并且速度设定拨盘62被安装在控制板78上。根据冲击工具1f，作为用于检测转子33的旋转位置的检测装置的霍尔元件“S”被安装在控制板78上，其中霍尔元件“S”灵敏地响应被设置于输出轴34的基端的传感器驱动永磁体“M”，并且将输出信号发送至图6的转子位置检测电路74。四个永磁体“M”被布置为对应于布置在转子33上的四个永磁体，使得两组磁体在旋转方向上相位匹配。图14和15示出四个磁体和三个霍尔元件“S”中的两个磁体和两个霍尔元件“S”。冲击工具1f的散热片87具有与图12的散热片87相同的结构。
[0074]如图12至15所不，在控制板78被布置在底罩37的内表面上的结构形式中，在外壳14中产生了流过马达外壳14c内的冷却通路83的冷却空气、沿着马达外壳14c的外周流动的冷却空气以及沿着控制板78的表面流动的冷却空气。如图12至15所示，散热片87的至少一部分与铝合金制成的支座38相接触，并且散热片87被布置为靠近支座38。因此，控制板78可经由支座38被马达外壳14c冷却。
[0075]图16是作为又一个变型的冲击工具1g的主要部分的剖视图。图17是沿着图16的线G-G截取的剖视图。冲击工具1g在冷却空气流动的方向上不同于上述冲击工具。根据上述冲击工具1a等等，形成在底罩37上的气孔84a作为进气口，并且形成在外壳14的顶部的气孔84b、84c等等作为排气口。相反地，根据冲击工具1g，气孔84a作为排气口而气孔84b、84c等等作为进气口。换句话说，冷却空气在与上述例子中的方向相反的方向上流过冷却空气通道“C"。以这种方式，冷却空气以下列两种型式流过冷却空气通道“C”:冷却空气从马达31的基端朝向其末端流动的型式；以及冷却空气从马达31的末端朝向其基端流动的型式。在冲击工具1g中，承载控制板78的支架板85抵住马达外壳14c的外表面。
[0076]如果气孔，S卩，进气口被形成在外壳14的背面上作为气孔84c之外的附加气孔，则来自风扇79的冷却空气从握把28的握持空间29的、与末端工具“T”相对的一侧被吸入。这提供了使灰尘难以进入冲击工具的效果。
[0077]如图17所示，根据冲击工具10g，连接金属部分91被附接于外壳14的后端部分，并且具有U形剖面的支撑金属部分92通过螺钉93被固定在握把28的腿部28b内。支撑金属部分92具有底壁92a，以及整体形成在底壁92a两侧的侧壁92b。连接金属部分91具有长孔94，其主轴线在缸体11的轴向上延伸，S卩，在冲击轴线方向上延伸，并且其具有通过收缩部分94a面向支撑金属部分92的开口。支撑金属部分92具有柱形部分95，其能够在长孔94内移动。该柱形部分95通过连接壁96被整体连接至支撑金属部分92的底壁92a，连接壁96具有被确定为比柱形部分95的外直径更小的宽度。多个凹部97a被形成在连接金属部分91的两侧，而与分别的凹部97a面对的凹部97b被形成在支撑金属部分92的侧壁92b的内表面上。吸振橡胶的弹性元件98被包含在彼此面对的凹部之间，并且具有弹性元件98的防振机构被包含在腿部28b中。
[0078]与上述支撑金属部分92类似的另一个支撑金属部分92也被固定在握把28的腿部28c内，并且被装配在这个支撑金属部分92上的连接金属部分91被附接于外壳14的后端部分。以这种方式，腿部28b和28c均通过图17所示的防振机构被连接到外壳14。因此，从外壳14传递至握把28的振动被弹性元件98吸收。这提高了冲击工具1g的可操作性。
[0079]图18是作为电动工具的另一个示例的研磨机1h的平面图，并且图19是图18的研磨机1h的纵向剖视图。图20是研磨机的基部外壳的内部的放大剖视图，并且图21是沿着线H-H截取的图20的剖视图。
[0080]研磨机1h具有马达外壳14c，马达外壳14c中容纳有无刷马达31，并且基部外壳He被附接于马达外壳14c的基端。马达外壳14c和基部外壳14e均由铝合金制成，并且共同地形成研磨机1h的外壳14。马达31具有通过与上述马达31同样的方式被线圈缠绕的圆柱形定子32以及被包含在定子32中的转子33。转子33装配有输出轴34，输出轴34输出马达31的旋转驱动力。
[0081]研磨头，S卩，工具头101被可拆卸地附接于马达外壳14c的末端，并且输出轴34的末端伸入工具头101中。在工具头101上，被设定为与输出轴34垂直的旋转传递轴51通过轴承102被可旋转地支撑，并且作为末端工具“T”的砂轮被附接于旋转传递轴51。轴承102被装配于环形的支座103，支座103被附接于工具头101的前面。输出轴34的末端被装配于工具头101的轴承104支撑，而输出轴34的后端部分被附接于外壳14c的轴承105支撑。为了将输出轴34的旋转传递至旋转传递轴51，驱动锥齿轮106被附接于输出轴34的末端，而与驱动锥齿轮106相接合的从动锥齿轮107被附接于旋转传递轴51。当无刷马达31被驱动时，旋转传递轴51通过锥齿轮106等等构成的运动传递机构108被驱动。因此，砂轮，S卩，末端工具“T”被驱动旋转。支座103设置有砂轮罩109，其覆盖末端工具“T”的后部。
[0082]风扇79被设置于输出轴34的末端，并且在外壳14中产生冷却空气。多个气孔84e被形成在基部外壳He上，并且气孔84f被形成在外壳14的末端与工具头101之间。因此，当马达31被驱动时，如虚线箭头所示，通过风扇79在外壳14内部产生的冷却空气流过冷却空气通道“C"，冷却空气通道“C"从外壳14的基端通向其末端。
[0083]如图20和21所示，在基部外壳14e中，控制板78被布置为邻接铝合金制成的马达外壳14c。散热片87被附接于控制板78，并且散热片87具有抵接壁87e以及垂直壁87f和87g，抵接壁87e在外壳14的宽度方向上延伸并且抵住马达外壳14c，垂直壁87f和87g在外壳14的纵向上从抵接壁87e的两端延伸。垂直壁87f上安装有开关元件FET。以这种方式，由于开关元件FET被安装在靠近轴承与马达外壳14c接触的散热片87上，因此铝制马达外壳14c通过散热片87被连接至开关元件FET。因此，可通过马达外壳14c冷却开关元件FET。
[0084]控制板78被设置于支架板85，支架板85在外壳14的纵向上延伸并且被固定于基部外壳He。支架板85具有底壁85a和侧壁85b，侧壁85b整体连接至底壁85a的外周。在侧壁85b上，气孔84g被形成为与气孔84e相反。因此，当风扇79被驱动旋转时，外部空气流过气孔84e进入外壳14，其中进入的外部空气流过气孔84g，从而撞击支架板85中的开关元件FET，由此冷却控制板78、散热片87以及开关元件FET。已经流过气孔84e的进入的外部空气沿着控制板78流动，并且随后流过马达31，从而最终被排出气孔84f之外。
[0085]如图20所示，作为散热片的支架板85与铝合金制成的马达外壳14c相接触。然而，可在支架板85与马达外壳14c之间形成间隙。
[0086]本发明并不限制于上述实施方式，并且可修改为多种形式，而不脱离本发明的范围的情况。例如，虽然附图所示的电动工具通过商业电源的电力致动，但是本发明可被应用于电池供电的电动工具，其通过容纳在外壳14中的电池盒中的二次电池的电力致动。此外，本发明不仅应用于锤钻和研磨机，还可应用于末端工具被无刷马达驱动的其他类型的电动工具。
【主权项】
1.一种电动工具，其包括:无刷马达，其被树脂的马达壳体覆盖，无刷马达驱动末端工具；以及马达外壳，其由铝合金制成，马达外壳至少部分地覆盖马达壳体，并且马达外壳露出于外部， 所述电动工具的特征在于，控制板被布置为邻接马达外壳，控制板具有用于控制马达的旋转的控制电路。2.根据权利要求1所述的电动工具，其包括被马达驱动旋转的风扇， 其中，控制板被布置在用于风扇所产生的冷却空气的冷却空气通道(C)中，并且冷却空气冷却马达和控制板。3.根据权利要求1所述的电动工具，其中，控制板被布置在马达外壳中。4.根据权利要求1所述的电动工具，其中，冷却空气所流过的散热空间被形成在控制板与马达外壳之间。5.根据权利要求4所述的电动工具，其包括多个突起，其被形成于马达外壳上从而向外突出， 其中，控制板经由突起被连接于马达外壳，并且散热空间的部分由马达外壳、突起和控制板形成。6.根据权利要求1所述的电动工具，其包括底罩，其覆盖无刷马达的端面，其中控制板被布置在底罩与马达之间。7.根据权利要求6所述的电动工具，其中，控制板设置有散热片，其被设定为接触马达外壳或布置为靠近马达外壳。8.根据权利要求1所述的电动工具，其中，引导外部空气的冷却通路(83)被形成在马达壳体与马达外壳之间。9.根据权利要求8所述的电动工具，其中，冷却通路由凹槽形成，凹槽轴向地形成在马达壳体的外周表面和马达外壳的内周表面中的至少一个上。10.根据权利要求1所述的电动工具，其中，控制板被布置在马达外壳的外部。11.根据权利要求10所述的电动工具，其中，控制板设置有检测装置，以用于检测马达的旋转位置。12.根据权利要求1所述的电动工具，其包括速度设定装置，速度设定装置通过工人操作，从而设定马达的转速，其中速度设定装置被布置在控制板上。13.根据权利要求1所述的电动工具，其包括: 工具保持件，其保持末端工具； 运动转换机构，其用于将马达的输出轴的旋转转换为工具保持件的往复运动，在垂直于输出轴的方向上进行该往复运动； 握把，其被布置为靠近工具保持件的基端； 曲柄轴，其将输出轴的扭矩传递至运动转换机构；以及 电动工具的外壳，该外壳包括马达外壳和齿轮外壳，其中运动转换机构和曲柄轴被容纳于齿轮外壳中， 其中马达被布置为使得输出轴垂直于工具保持件的往复运动的方向， 其中握把具有主体和形成于主体两端的两个腿部，使得腿部跨过主体彼此分离并且被附接于外壳的后端部分;并且 其中腿部中的一个被布置为靠近齿轮外壳，而腿部中的另一个被布置为靠近马达外壳。14.根据权利要求13所述的电动工具，其中，通过工人操作从而设定马达的转速的速度设定装置被布置在握把中。15.根据权利要求13所述的电动工具，其中，控制板被布置在腿部中的另一个与马达之间。16.根据权利要求13所述的电动工具，其中，冷却空气被引导穿过马达外壳的内部，并且被沿着马达外壳的外周以及沿着控制板引导。17.根据权利要求1所述的电动工具，其包括: 工具头，其具有旋转传递轴，末端工具被附接于旋转传递轴，工具头被附接于马达外壳的末端； 运动转换机构，其用于将马达的输出轴的旋转转换为与输出轴垂直的旋转传递轴的旋转； 基部外壳，其被附接于马达外壳的后端部分，基部外壳具有冷却空气通道，其被形成为通向马达，其中控制板被布置在基部外壳中。
【文档编号】B25F3/00GK105829031SQ201480069042
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2014年12月18日
【发明人】桥本秀幸, 菊池敦行, 山崎真护, 神户邦彰, 阿部智志, 田边大治郎, 大久保贵启
【申请人】日立工机株式会社