JP2001245462A

JP2001245462A - 可搬式モーター動力装置とこれを備えた電動工具

Info

Publication number: JP2001245462A
Application number: JP2000199909A
Authority: JP
Inventors: Yosuke Ishida; 洋介石田; Tomio Yamada; 富男山田; Wataru Murakita; 亙村北; Kazuto Toyama; 一人外山; Koichi Hashimoto; 浩一橋本; Hiroshi Miyazaki; 博宮崎; Atsumasa Kubota; 篤優久保田; Masao Yamamoto; 真佐雄山本
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1999-07-02
Filing date: 2000-06-30
Publication date: 2001-09-07

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の電池パックのみで作動する大電力用の
可搬式モーター動力装置と比較して、サイズ、重量、コ
ストの面で劣ることのない電池パック及び交流電源の両
方を電源とする可搬式モーター動力装置を提供する。【解決手段】直流モーター５を動力装置とし、電池セ
ル７を内蔵したコードレス電力供給装置２と、交流電源
からの電流を直流へ変換する手段６を内蔵したコード付
き電力供給装置３とを装置本体１に選択的に電気的且つ
機械的に接続する接続部８を設け、上記電力供給装置
２，３の供給電圧を異ならせると共に、異なる供給電圧
に対応できるように直流モーター５の回転子巻線１０を
多重巻線とし、多重巻線に合わせた複数のブラシ１２、
整流子１３を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モーター動力によ
り作動する可搬式の装置（器具）に関し、殊に、電池電
源によるコードレス状態及び交流電源に電源コードを介
して接続した状態の両方で作動させることができるモー
ター動力装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】コードレス状態で機能するモーター動力
装置は、一般に取り外し可能な閉鎖型電池パックをハウ
ジングに収容保持するものとなっている。前記電池パッ
クは、１つ又はそれ以上の電池セルを内蔵しており、装
置の作動に必要な直流電力を供給する。

【０００３】このような装置も、通常の交流電源が得ら
れる場所で用いる場合には、電力コードで交流電源に接
続して該交流電源を外部電源として使用することができ
るようにしておくことが使い勝手の点で好ましいことか
ら、電力消費量が比較的少なく且つ負荷状態も一定に近
く電流変動が小さい髭剃り器、テープレコーダー、ビデ
オカメラ等といった機器では、低電圧用直流モーターへ
の電源供給のために、交流電源に変圧器と整流器との組
み合わせからなるＡＣアダプターを介して接続すること
ができる入力端子を設けたり、ＡＣアダプターそのもの
も内蔵させたものが提供されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】電池パックを用いた機
器のなかには、電動ドリル、電動ドライバー、電動イン
パクトドリル、電動丸鋸等の可搬式電動工具や、芝刈り
機等の庭園器具等があるが、これらの機器は電力消費量
が前記機器に比べてはるかに大きく、負荷変動も大きい
ために電流変動も非常に大きい。これらの大電力で電流
変動の大きい機器へ電力を供給する電池パック及びこれ
により駆動される低電圧用直流モーターは、現在では一
般的に用いられる技術手段となっている。

【０００５】しかしながら、上記低電圧大電流用直流モ
ーターを備えた機器を、電力コードを介して交流電源に
接続して、交流電源を外部電源として使用する場合、前
述の変圧器と整流器の組み合わせを利用することは、大
電流に対する容量を持った変圧器を必要とするため、非
常に大きくまた重量のある交流／直流変換器を機器に搭
載しなければならないことになる。可搬式工具や、庭園
器具、また多くの家庭用器具にとって、過大なサイズと
重量は非常に大きな欠点となる。

【０００６】一方、特許公報第２８５９３４１号には、
交流電源電圧を電源電圧周波数よりも高い所定周波数に
変換した後に、整流された所定の直流低電圧に変換する
交流／直流変換器の手段が開示されている。この手段を
用いた場合、先に示した変圧器と整流器による交流／直
流変換器に比べ、サイズ、重量は大幅に小型軽量化する
ことができる。

【０００７】しかしながら、周波数変換器と降圧変換器
を備えた上記方式のものにおいても、例えば充電式電池
パックで駆動される充電式工具等に付属されている別体
としての充電器で採用されていることからも明らかなよ
うに、可搬式の機器本体に搭載することは、サイズ、重
量、コストの面で、まだ実用水準には至っていないのが
現状である。

【０００８】本発明は上記の点に鑑みて為されたもので
あり、大電力に対応することができるとともに電池パッ
ク及び交流電源の両方を電源とすることができるにもか
かわらず、従来の電池パックのみで作動する大電力用の
可搬式モーター動力装置にサイズ、重量、コストの面で
劣ることがない可搬式モーター動力装置を提供すること
を目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る可搬式モー
ター動力装置は、直流モーターを動力装置とし、電池セ
ルを内蔵したコードレス電力供給装置と、交流電源から
の電流を直流へ変換する手段を内蔵したコード付き電力
供給装置とを装置本体に選択的に電気的且つ機械的に接
続する接続部を設け、上記電力供給装置の供給電圧を異
ならせると共に、異なる供給電圧に対応できるように直
流モーターの回転子巻線を多重巻線とし、多重巻線に合
わせた複数のブラシ、整流子を備えたことを特徴とする
ものである。

【００１０】この時、上記複数の電力供給装置の内のい
ずれの電力供給装置を接続しても、得られるモーター駆
動特性が同じになるように、直流モーターの回転子の多
重巻線を設計しておくことが好ましい。

【００１１】また、コードレス電力供給装置から直流モ
ーターの低電圧用巻線に至るまでの電力供給経路と、コ
ード付き電力供給装置から直流モータの高電圧用巻線に
至るまでの電力供給経路とを分離しておくのが好まし
い。

【００１２】ここにおける直流モータは直流２．４Ｖ〜
４８Ｖに対応する低電圧用巻線と、直流１００Ｖ〜３０
０Ｖに対応する高電圧用巻線とを備えた二重巻線とする
のがよいが、必ずしもこれに限定されるものではない。

【００１３】上記コードレス電力供給装置は充放電可能
な二次電池を内蔵した電池パック、コード付き電力供給
装置は上記電池パックと略同形状であるＡＣアダプター
パックとするとよい。

【００１４】この場合の電池パックは接続部に挿入接続
される嵌合部とこの嵌合部に設けられて低電圧用受電端
子部に接続される接続端子とを備え、ＡＣアダプターパ
ックは接続部に挿入される嵌合部と該嵌合部に隣接させ
て設けられて高電圧用受電端子部に接続される高電圧出
力用コネクタとを備えたものとする。

【００１５】また、ＡＣアダプターパックはアース線を
備えるとともに、高電圧出力用コネクタに高電圧用受電
端子部を介してモータに接続されるアース接続端子を備
えているものが好ましい。

【００１６】さらに交流電源からの電流を直流へ変換す
る手段が実装された基板をＡＣアダプターパックが内蔵
して、該基板上に形成したアースラインを介してアース
接続端子とアース線とが接続されているとともに、上記
アースラインにノイズ除去用コンデンサが接続されてい
るのが好ましい。

【００１７】コード付き電源供給装置から引き出されて
いるコードはその引き出し部を回動自在としておくとよ
く、この時、引き出し部の回動範囲中の複数位置におい
てクリックを発生するクリック発生手段を備えたものと
するのが好ましい。クリック発生手段は、引き出し部の
回動範囲の両端においてのみクリックを発生させるもの
であってもよい。

【００１８】また、回転子の多重巻線を構成する複数の
回転子巻線の内、電圧が印加されていない回転子巻線に
発生する交番電位からモーター回転数を検知する回転数
検知手段を備えたものとするのも好ましい。

【００１９】そして、コード付き電力供給装置から直流
モータに至る電力ライン中に過負荷時に回路を遮断する
過負荷保護装置を挿入配置しておくとよい。

【００２０】この過負荷保護装置はコード付き電力供給
装置の内部に配置しても、動力装置の装置本体内に配置
してもよいが、温度上昇により作動するバイメタル式サ
ーモスタットを好適に用いることができるとともに、全
波整流前の交流回路部分に挿入配置しておくのが好まし
い。

【００２１】温度上昇により作動するバイメタル式サー
モスタットである過負荷保護装置に加えて、上記サーモ
スタットよりも高い温度領域で作動する第２の過負荷保
護装置を備えたものとするのもよく、この場合の第２の
過負荷保護装置には温度上昇により溶断して回路を遮断
するヒューズを好適に用いることができる。

【００２２】そして本発明に係る電動工具は、筒状部と
この筒状部の中程から突出する把持部とからなるＴ字形
ハウジングを備えて、該ハウジング内に直流モーター及
び通電制御用のスイッチとを設けている電動工具であっ
て、電池セルを内蔵したコードレス電力供給装置と、交
流電源からの電流を直流へ変換する手段を内蔵したコー
ド付き電力供給装置とが選択的に着脱自在となってお
り、上記直流モーターは二重巻線となっているとともに
二重巻線に合わせた複数のブラシ及び整流子を備えてお
り、二重巻線に各々接続されている複数のブラシのう
ち、コードレス電力供給装置から電力供給を受ける低電
圧駆動用のブラシは工具先端側に、コード付き電力供給
装置から電力供給を受ける高電圧駆動用のブラシは工具
後端側に配置していることに特徴を有している。

【００２３】上記直流モーターは冷却用の空気吐出型フ
ァンを内蔵しているとともに、該ファンが低電圧駆動用
ブラシの近傍に位置しているものとするのが好ましい。

【００２４】過負荷時に回路を遮断する過負荷保護装置
を設ける場合、ハウジングの把持部内に設けるのが好ま
しく、特にコード付き電力供給装置との電気的接続部近
傍に配設しておくのが好ましい。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の一例を図１
乃至図５に基づいて説明する。図１及び図２は、本発明
の可搬式モーター動力装置を備えた電動工具を示してお
り、図１が交流電源からの電流を直流へ変換する手段６
を内蔵したコード付き電力供給装置３であるＡＣアダプ
ターパック１６を装着した状態の電動工具を示し、図２
が複数の電池セル７を内蔵したコードレス電力供給装置
２である電池パック１５を装着した状態の電動工具を示
している。

【００２６】この電動工具の装置本体１のハウジング１
７は筒状部１７ａと筒状部１７ａの中程から下方へ突設
させた把持部１７ｂで形成される。筒状部１７ａ内の後
部には動力装置である直流モーター５が配設されると共
に、その前部には直流モーター５の回転出力を減速する
減速機１８が配設され、筒状部１７ａの先端には減速機
１８を介して直流モーター５の出力軸５ａと接続された
チャック１９が配設されている。

【００２７】直流モーター５への電力の供給は、トリガ
ーレバー２１の操作によって把持部１７ｂ内に配設され
たスイッチ２０内の接点開閉によって行われる。このス
イッチ２０は電池パック１５から電力供給を受けるため
のターミナル２２ａを備えるとともに、交流電源からＡ
Ｃアダプターパック１６を介して電力供給を受けるため
のターミナル２３ａがリード線２４を介して接続された
もので、これらターミナル２２ａ，２３ａは夫々、電池
パック１５の電源ターミナル２２ｂとＡＣアダプターパ
ック１６の電源ターミナル２３ｂと電気的に結合できる
ようになっている。

【００２８】尚、電池パック１５内には、複数の電池セ
ル７が直列に収められて所定の電源電圧を発生できるよ
うになっている。また、ＡＣアダプターパック１６内に
は、交流電源からの電流を整流、平滑化して直流へ変換
する回路２５を配設してある。該回路２５は交流電源が
１００Ｖである場合、約１３０Ｖ程度の直流を出力す
る。

【００２９】更に電池パック１５及びＡＣアダプターパ
ック１６には、装置本体１の把持部１７ｂ内へ挿入する
際に機械的に結合保持するためのフック２６ｂが設けて
あり、把持部１７ｂ内面にはフック２６ｂの受け部２６
ａが設けてある。このように装置本体１には電池パック
１５及びＡＣアダプターパック１６を電気的且つ機械的
に互換できる接続部８が設けてある。

【００３０】次に上記複数の供給電圧により駆動される
直流モーター５について説明する。図３は直流モーター
５の破断側面図であり、図４は該直流モーター５の回転
子９の横断面図である。ここに示す直流モーター５は、
直流駆動ブラシマグネットモーターであり、ヨーク２８
の内壁２８ａに配設されたマグネット２９の磁界の中
を、シャフト３０に固着された回転子鉄芯３１に配され
た回転子巻線１０にブラシ１２、整流子１３を介して電
流が流れることにより、回転子９が回転力を持ち、軸受
３５に支持されて回転する構造となっているが、ここで
は複数の供給電圧、即ち、低電圧及び高電圧の両方で駆
動できるようにするために、低電圧用ブラシ１２ａと低
電圧用整流子１３ａを介して電流が流される回転子巻線
１０ａと、高電圧用ブラシ１２ｂと高電圧用整流子１３
ｂを介して電流が流される回転子巻線１０ｂの、２系統
の回転子巻線１０ａ，１０ｂを回転子鉄芯３１に配した
多重巻線としている。

【００３１】前記電池パック１５は直流電圧は通常２．
４〜４８Ｖ、電動工具用の場合、一般に７．２Ｖ〜２４
Ｖ程度であり、交流電源からの整流平滑化した直流電圧
は交流電源の種類によるが、１００Ｖ〜３００Ｖ、交流
電源がＡＣ１００Ｖの場合、前述のように約１３０Ｖ程
度である。このように直流モーター５の回転子巻線１０
を多重巻線構造とし、多重巻線に合わせた複数のブラシ
１２、整流子１３を備えることで、電池パック１５の低
電圧と、交流電源からのＡＣアダプターパック１６によ
る整流平滑化された高電圧の両方の供給電圧で駆動する
ことが可能となる。

【００３２】そして、このように交流は高電圧直流に変
換して直流モーター５に供給するものとし、直流モータ
ー５がこの高電圧直流でも動作するように回転子巻線１
０ｂを設けていることから、ＡＣアダプターパック１６
は、交流電源からの電流を整流、平滑化して直流へ変換
するだけの回路２５を内蔵したものでよく、この回路構
成は単純であることから、サイズ的には電池パック１５
よりも小型軽量化が可能であり、コスト的にもキャブタ
イヤケーブル２７のコストアップ分を足しても余りある
ものとなる。

【００３３】図５は駆動経路ブロック図であり、図中３
２は電池パック１５又はＡＣアダプターパック１６のい
ずれかの挿入により入力電源の切替を行う入力切替部で
ある。

【００３４】尚、上記２系統の回転子巻線１０ａ，１０
ｂによる夫々のモーター駆動特性（回転数−トルク特
性）は、略同等にしてある。即ち、無負荷回転数は、供
給電圧Ｖと回転子巻線の巻数ｎにより一義的に決まるも
のであり、また、停動トルクは、電池パックの場合、電
池内部抵抗及び各部接触抵抗とコイル抵抗のバランス
を、交流電源の場合、各部接触抵抗とコイル抵抗のバラ
ンスをコイル線径等で調整することにより同等にするこ
とができる。従って、供給電圧の異なる複数の電力供給
装置を用いても、直流モーター５の回転子９の多重巻線
を適宜設計することで、装置のモーター駆動特性を常に
一定に保つことが可能となる。

【００３５】図６〜図９に他例を示す。基本的な構成は
上記のものと同じであり、図７(b)に示す電池パック１
５の接続時には直流モーター５の低電圧用回転子巻線１
０ａに低電圧用ブラシ１２ａと低電圧用整流子１３ａを
介して電流を供給し、図７(a)に示すＡＣアダプターパ
ック１６の接続時には直流モーター５の高電圧用回転子
巻線１０ｂに高電圧用ブラシ１２ｂと高電圧用整流子１
３ｂを介して電流を供給するのであるが、ここではトリ
ガーレバー２１の操作で開閉されるスイッチ２０とし
て、低電圧用開閉接点部２０ａと、高電圧用開閉接点部
２０ｂとを備えたものを用いて、電池パック１５から直
流モーター５の低電圧用回転子巻線１０ａに至る電力供
給経路と、ＡＣアダプターパック１６から直流モーター
５の高電圧用回転子巻線１０ｂに至る電力供給経路とを
完全に分離している。

【００３６】図１８〜図２２にここで用いているスイッ
チ２０を示す。このスイッチ２０は、上記２つの開閉接
点部２０ａ，２０ｂに加えて、直流モーター５のスピー
ドコントロール用の制御回路Ｃ１，Ｃ２の制御用素子Ｃ
３，Ｃ４をバイパスさせるための短絡用接点部２０ｃ、
２０ｄを備えるとともに、図６に示す回転方向切り換え
レバー５８の操作で回動するレバー５５によって切り換
えられる接点部５０，５１を備えたもので、接点部２０
ａ〜２０ｄは図１９及び図２０に示すように、４つの接
点板２００，２０１，２０２，２０３のシーソー動によ
って開閉されるものであり、トリガーレバー２１と一体
になっている可動板２１ａからばね付勢させている４つ
の滑動子２１１，２１２，２１３，２１４が、トリガー
レバー２１の操作によって上記接点板２００，２０１，
２０２，２０３上を動く時、各接点板２００，２０１，
２０２，２０３はその支点２０５，２０６，２０７，２
０８を滑動子２１１，２１２，２１３，２１４が越えた
時点で反転して、接点部２０ａ〜２０ｄを開閉する。な
お、支点２０５，２０６，２０７，２０８の位置は図２
０に示すように、同一ではなく、トリガーレバー２１を
引けば、まず低電圧用開閉接点部２０ａが閉じ、次いで
高電圧用開閉接点部２０ｂが閉じ、その後、短絡用接点
部２０ｃ、２０ｄが閉じるようになっている。なお、ト
リガーレバー２１の引き量を検出して制御回路Ｃ１，Ｃ
２に入力する検出部はここでは説明を省略する。また、
低電圧用開閉接点部２０ａのための接点板２０１は、低
電圧用開閉接点部２０ａを開いている時、低電圧用回転
子巻線１０ａを短絡させるブレーキ接点２０ｆを閉じる
ものとなっている。

【００３７】また、接点部５０，５１は、レバー５５と
一体に回転する回転体５６の軸方向両端面に各々２つの
切り換え接点板５０ａ，５０ｂ，５１ａ，５１ｂを取り
付けて、回転体５６の軸方向一端側に配設した４つの端
子板５００，５０１，５０２，５０３の接続関係と、回
転体５６の軸方向他端側に配設した４つの端子板５１
０，５１１，５１２，５１３の接続関係とを回転体５６
の回転に伴って切り換え接点板５０ａ，５０ｂ，５１
ａ，５１ｂで切り換えるもので、端子板５００、５０１
は直流モーター５の高電圧用ブラシ１２ｂに接続され、
端子板５０２，５０３はＡＣアダプターパック１６入力
に接続されている。また、端子板５１０，５１１は直流
モーター５の低電圧用ブラシ１２ａに接続され、端子板
５０２，５０３は電池パック１５入力に接続されてい
る。

【００３８】また、ここで用いている直流モーター５
は、減速機１８側である先端部に低電圧用ブラシ１２ａ
と低電圧用整流子１３ａを配置し、後端部に高電圧用ブ
ラシ１２ｂと高電圧用整流子１３ｂを配置しており、内
蔵する冷却用の空気吐出型ファン４０は、低電圧用ブラ
シ１２ａの近傍に位置させている。低電圧用ブラシ１２
ａ側には大電流が流れることから、低電圧側の放熱がよ
り効果的に行われるようにしているとともに、把持部１
７ａ内に配したスイッチ２０との接続のためのリード線
の引き回しを短くできるようにしているものである。

【００３９】そして、ここで用いているＡＣアダプター
パック１６は、電池パック１５と同様に、ハウジング１
７の把持部１７ａ内に差し込まれる嵌合部４５の脇に５
ピンのコネクターとして形成した電源ターミナル２３ｂ
を配したものとしてある。もちろん、対応するターミナ
ル２３ａも５ピンのコネクターとしている。このように
５ピンのものを用いているのは、図９から明らかなよう
に、開閉接点部２０ｂを交流電源と整流平滑回路２５と
の間に挿入して整流前の電源で開閉を行うことでアーク
の発生を低減するためであり、また直流モーター５のケ
ーシングに一端を接続したアース線７０を電源コード２
７が内蔵するアース線を通じてアース端子２７ａに接続
することができるようにしているためである。ターミナ
ル２３ａのアース用ピン７００は感電防止のための他の
ピンよりも長くしてある。

【００４０】なお、アース線７０はＡＣアダプターパッ
ク１６内を通るわけであるが、この時、図２５に示すよ
うに、整流平滑回路２５を実装した基板２５０上のアー
スラインをいったん通るようにして、基板２５０上に実
装したノイズ除去用コンデンサＣａ，Ｃｂに接続してい
る。図２４に示すように、基板２５０上のアースライン
を通さない場合に比して、ノイズ除去対策が容易とな
る。

【００４１】また、ここで用いているＡＣアダプターパ
ック１６は、電源コード２７の引き出し部であるコード
ブッシュ６８の基端側に回動ケース６０を設けて、ＡＣ
アダプターパック１６に対して回動自在となるように取
り付けている。すなわち、回動ケース６０の両側面から
軸部６１を突出させて該軸部６１をＡＣアダプターパッ
ク１６のハウジングで受けることで、回動ケース６０及
びコードブッシュ６８を後方（水平方向）から鉛直下方
までの略９０°の範囲で回転自在としている。コード２
７の引き出し方向を変えることができるために、図１６
に示すように直立させた状態で自立させることができる
上に、図１７に示すように、作業に際して邪魔にならな
い方向にコード２７を位置させることができる。

【００４２】また、上記軸部６１の外周面には複数個の
クリック用凹部６２を設けて、図１５に示すように、ば
ね６６で付勢したクリックピン６５をクリック用凹部６
２に係合させることができるようにしているために、所
定の方向にコード２７を向けた状態に保持することがで
きるようになっている。上記クリックは、回動ケース６
０の回動範囲中の複数位置において発生するようにして
おくが、回動範囲の両端、つまり水平方向と鉛直方向に
コード２７が向く時だけクリックが発生するようにして
おくのも好ましい。通常使用時においては図１７に示す
ように、コード２７が自然に下方を向くことになり、使
用者が意図した時のみ、水平及び鉛直にコード２７を保
持することができることになって、より高い作業性を得
ることができるからである。

【００４３】ところで、本例のような多重巻線構造の直
流駆動ブラシマグネットモーターでは、電圧を印加して
いるのはいずれか１つの回転子巻線１０であり、残りの
回転子巻線１０は電動機ではなく発電機として作動する
ことになり、この発電された交番電位を取り出すように
すれば、その巻線１０を周波数ジェネレータとして利用
することができるものであり、モーターの回転数検知手
段とすることができる。図２３は、２つの巻線を有する
直流モーター５において、電圧を印加していない他方の
巻線をモーターの回転数検知手段として利用して、回転
数のフィードバック制御を行うことができるようにした
ものを示している。

【００４４】さらに上記２種の電源での駆動に際して、
低電圧駆動時にモーター温度上昇による熱破壊が生じた
場合、発煙は伴っても火花や発火に至る恐れがないのに
対して、高電圧駆動時においては、モーター温度上昇で
熱破壊に至った場合、発煙から発火に及ぶ恐れがあり、
使用者の安全及び財産保護の補償が望めない。

【００４５】図２６はこの点に鑑みた例を示しており、
ここでは高電圧駆動用の回路側に過負荷保護装置である
バイメタル式のサーモスタット１００をＡＣアダプター
パック１６内の全波整流前の交流回路部分に挿入配置す
るとともに、第２の保護装置であるヒューズ１０１を接
点部５０と直流モーター５との間に挿入配置している。
ここで交流回路部分にサーモスタット１００を配置して
いるのは次の理由による。すなわち、１００Ｖ以上の高
電圧となっている直流回路部分にバイメタル式サーモス
タット１００を挿入配置した場合、その接点の開閉時に
アークが発生しやすく、接点摩耗や黒化の発生により接
点接触抵抗の増加、引いては接点溶着のおそれがあるの
に対して、交流回路部部分に挿入配置した場合は、この
ようなアークの発生が殆ど無いからである。

【００４６】なお、図２７に示すように、縦軸に作業時
間（モーター駆動時間）、横軸に作業電流（モーター印
加電流）をとると、直流モーター５の過電流による発煙
発火に至る限界線はおおよそ図に示すような２次曲線
（図中イはモーター発煙ライン、ロはモーター焼損ライ
ン）を描くとともに、サーミスタ１００やヒューズ１０
１の動作線図もおおよそ上記限界線に沿う２次曲線（図
中ハはサーモスタット動作ライン、ニはヒューズ動作ラ
イン）を描くが、発煙発火に至る限界線よりも低い温度
域でヒューズ１０１が溶断し、これよりも更に低い温度
域でサーモスタット１０１が作動して電流を遮断するよ
うにしておく。

【００４７】つまり、直流モーター５が熱破壊に至るよ
りも前に第１の過負荷保護装置であるサーモスタット１
００が作動して電流を遮断するために直流モーター５が
保護されるものであり、また、サーモスタット１００が
万一破壊されて接点溶着などを起こしても、第２の過負
荷保護装置であるヒューズ１０１の溶断によって直流モ
ーター５が保護されるものであり、直流モーター５が熱
破壊して発煙発火に至ってしまうようなことがないもの
である。

【００４８】ここで、サーモスタット１００をＡＣアダ
プターパック１６内に配置しているのは、電池パック１
５及びＡＣアダプターパック１６を共用することができ
るモーター動力装置が複数ある場合、各モーター動力装
置毎にサーモスタット１００を組み込まなくても各モー
ター動力装置における直流モーター５の過負荷時の熱破
壊を防ぐことができるからであるが、図２８に示すよう
に、ハウジング１７内のＡＣアダプターパック１６への
折り返し電源回路部分にサーモスタット１００を挿入配
置してもよい。このようにモーター動力装置の本体側に
バイメタル式のサーモスタット１００を配置する場合、
直流モーター５の温度上昇特性とサーモスタット１００
の動作特性とのマッチングが取りやすく、殊に電池パッ
ク１５及びＡＣアダプターパック１６を共用することが
できるモーター動力装置が複数種あるとともに、これら
モーター動力装置での直流モーター５の温度上昇特性が
異なる場合にも問題が生じるようなことがない。

【００４９】また、ハウジング１７内にサーモスタット
１００を配置するにあたっては、図２９に示すように、
ハウジング１７の把持部１７ｂ内で且つＡＣアダプター
パック１６との電気的接続部２３ａ，２３ｂの近傍に配
置することで、ＡＣアダプターパック１６内の整流回路
２５に戻る交流回路部分にサーモスタット１００を接続
するにあたってのリード線の引き回しを少なくすること
ができるようにしているとともに、発熱源である直流モ
ーター５の近傍から離れたところに位置させることで直
流モーター５の発熱による影響をサーモスタット１００
が受けてしまうことがないようにしている。なお、ヒュ
ーズ１０１については、ハウジング１７の筒状部１７ａ
の後端部内に配置している。

【００５０】

【発明の効果】本発明の請求項１に記載の発明にあって
は、消費電力の大きい装置であっても、交流電源から直
流に変換して得られる供給電圧を高電圧に設定できるた
め、コード付き電力供給装置の小型軽量化が可能とな
り、コード付き電力供給装置をコードレス電力供給装置
と略相応する寸法で且つ互換性のあるものとすることが
できる。また、コード付き電力供給装置の回路構成は単
純であるため、従来の電池パックのみで作動する大電力
用の可搬式モーター動力装置と比較して、コスト的にも
劣らないものとすることができる。

【００５１】また、本発明の請求項２に記載の発明にあ
っては、請求項１に記載の発明の効果に加えて、コード
レス電力供給装置及びコード付き電力供給装置のいずれ
を選択しても、同じモーター駆動特性が得られるため、
使い勝手の良い可搬式モーター動力装置を実現すること
ができる。

【００５２】また、請求項３に記載の発明にあっては、
コードレス電力供給装置から直流モーターの低電圧用巻
線に至るまでの電力供給経路と、コード付き電力供給装
置から直流モータの高電圧用巻線に至るまでの電力供給
経路とを分離していることから、経路を共有した場合に
問題となる絶縁距離や電流容量の点による大型化を避け
ることができて、小型を保つことができる。

【００５３】また、請求項４に記載の発明にあっては、
直流モータは直流２．４Ｖ〜４８Ｖに対応する低電圧用
巻線と、直流１００Ｖ〜３００Ｖに対応する高電圧用巻
線とを備えた二重巻線としておくことで、通常使用され
る電池パックと各種交流電源とに対応することができ
る。

【００５４】また、請求項５に記載の発明にあっては、
コードレス電力供給装置は充放電可能な二次電池を内蔵
した電池パックであり、コード付き電力供給装置は上記
電池パックと略同形状であるＡＣアダプターパックであ
るために、コードレス電力供給装置とコード付き電力供
給装置とを単一の装着部に選択的に取り付けることがで
きて、装着部の共有による部品点数の削減及び軽量化を
図ることができるものであり、また、電池パックにＡＣ
アダプターパックの形状を合わせることによって、従来
より存在している電池パックをそのまま利用することが
できる装置とすることができる。

【００５５】また、請求項６に記載の発明にあっては、
電池パックは接続部に挿入接続される嵌合部とこの嵌合
部に設けられて低電圧用受電端子部に接続される接続端
子とを備えており、ＡＣアダプターパックは接続部に挿
入される嵌合部と該嵌合部に隣接させて設けられて高電
圧用受電端子部に接続される高電圧出力用コネクタとを
備えているために、電池パックを他の充電式機器と共有
する場合、ＡＣアダプターパックはその高電圧出力用コ
ネクタのために他の充電式機器に取り付けることができ
ないものとなり、安全性向上及び誤使用防止を図ること
ができる。

【００５６】また、請求項７に記載の発明にあっては、
ＡＣアダプターパックはアース線を備えるとともに、高
電圧出力用コネクタに高電圧用受電端子部を介してモー
タに接続されるアース接続端子を備えていることから、
モーター充電部を二重絶縁していないものにおいてアー
スを取ることができる上に、アース不要な電池パックで
の運用時にはアースコードが邪魔にならないものとな
る。

【００５７】また、請求項８に記載の発明にあっては、
交流電源からの電流を直流へ変換する手段が実装された
基板をＡＣアダプターパックが内蔵して、該基板上に形
成したアースラインを介してアース接続端子とアース線
とが接続されているとともに、上記アースラインにノイ
ズ除去用コンデンサが接続されているために、ノイズ除
去を容易に行うことができる。

【００５８】また、請求項９に記載の発明にあっては、
コード付き電源供給装置から引き出されているコードは
その引き出し部が回動自在となっているために、狭い場
所での作業時にもコードが邪魔になりにくいものであ
り、また収納時の収納性を向上させることができる。

【００５９】また、請求項１０に記載の発明にあって
は、引き出し部の回動範囲中の複数位置においてクリッ
クを発生するクリック発生手段を備えているために、よ
り高い作業性を得ることができる。

【００６０】また、請求項１１に記載の発明にあって
は、クリック発生手段は、引き出し部の回動範囲の両端
においてのみクリックを発生させるために、通常時はコ
ードが下方に向くものの、必要とする時には水平または
鉛直下方にコードを保持することができるものとなっ
て、高い作業性を得ることができる。

【００６１】また、請求項１２に記載の発明にあって
は、回転子の多重巻線を構成する複数の回転子巻線の
内、電圧が印加されていない回転子巻線に発生する交番
電位からモーター回転数を検知する回転数検知手段を備
えているために、回転数を検知するためのセンサーを別
途設けなくても回転数制御に対応することができる。

【００６２】また、請求項１３に記載の発明にあって
は、コード付き電力供給装置から直流モータに至る電力
ライン中に過負荷時に回路を遮断する過負荷保護装置を
挿入配置していることから、モーター過負荷時の熱破壊
を防止することができ、使用者の安全を保証することが
できる。

【００６３】また、請求項１４に記載の発明にあって
は、上記過負荷保護装置をコード付き電力供給装置の内
部に配置していることから、コード付き電力供給装置を
共用することができる複数のモーター動力装置がある場
合、各動力装置毎に過負荷保護装置を設けなくても保護
を行うことができて、システムのコストダウンを図るこ
とができる。

【００６４】また、請求項１５に記載の発明にあって
は、上記過負荷保護装置を動力装置の装置本体内に配置
していることから、過負荷保護装置の動作特性を動力装
置が内蔵するモーターの特性に合わせることができ、よ
り確実な保護を行うことができる。

【００６５】また、請求項１６に記載の発明にあって
は、過負荷保護装置として、温度上昇により作動するバ
イメタル式サーモスタットを用いていることから、モー
ターの温度上昇と過負荷保護装置の動作との対応をとり
やすく、確実な保護を行うことができる。

【００６６】また、請求項１７に記載の発明にあって
は、全波整流前の交流回路部分に過負荷保護装置を挿入
配置していることから、過負荷保護装置の動作及び復帰
時にアークが発生することが殆どなく、アーク発生に起
因する問題を避けることができる。

【００６７】また、請求項１８に記載の発明にあって
は、温度上昇により作動するバイメタル式サーモスタッ
トである過負荷保護装置に加えて、上記サーモスタット
よりも高い温度領域で作動する第２の過負荷保護装置を
備えたものとしているために、サーモスタットが万一破
壊されて接点溶着などを起こした場合にも保護を行うこ
とができる。

【００６８】また、請求項１９に記載の発明にあって
は、上記第２の過負荷保護装置として温度上昇により溶
断して回路を遮断するヒューズを用いていることから、
ヒューズも溶断した場合にはモーター動力装置として動
作させることができなくなるが、第２の過負荷保護装置
であるヒューズが溶断するということは第１の過負荷保
護装置が破壊されている状態であるために、そのまま継
続使用することの危険性を排除することができるととも
に、装置の修理を使用者に促すことになる。

【００６９】そして本発明に係る請求項２０に記載の電
動工具は、筒状部とこの筒状部の中程から突出する把持
部とからなるＴ字形ハウジングを備えて、該ハウジング
内に直流モーター及び通電制御用のスイッチとを設けて
いる電動工具であって、電池セルを内蔵したコードレス
電力供給装置と、交流電源からの電流を直流へ変換する
手段を内蔵したコード付き電力供給装置とが選択的に着
脱自在となっており、上記直流モーターは二重巻線とな
っているとともに二重巻線に合わせた複数のブラシ及び
整流子を備えており、二重巻線に各々接続されている複
数のブラシのうち、コードレス電力供給装置から電力供
給を受ける低電圧駆動用のブラシは工具先端側に、コー
ド付き電力供給装置から電力供給を受ける高電圧駆動用
のブラシは工具後端側に配置しているために、高電圧側
よりも大電流が流れる上にリード線での銅損も大きくな
る低電圧側のリード線を短くすることができて電気的効
率を高くすることができる。

【００７０】また、請求項２１に記載の発明にあって
は、請求項１３に記載の発明の効果に加えて、直流モー
ターは冷却用の空気吐出型ファンを内蔵しているととも
に、該ファンは低電圧駆動用ブラシの近傍に位置してい
るために、放熱も良好となることから、さらに電気的効
率を高くすることができる。

【００７１】また、請求項２２に記載の発明にあって
は、過負荷時に回路を遮断する過負荷保護装置をハウジ
ングの把持部内に設けていることから、過負荷保護装置
が発熱源であるモータの熱の影響を受けてしまうことを
避けることができ、適切な動作を過負荷保護装置に行わ
せることができる。

【００７２】また、請求項２３に記載の発明にあって
は、コード付き電力供給装置との電気的接続部近傍に過
負荷保護装置を配設していることから、工具本体内にあ
る過負荷保護装置をコード付き電力供給装置内の整流回
路による整流前の交流回路部分に接続する場合において
もリード線の引き回しを少なくすることができ、組立性
の向上を図ることができるとともに小型化を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例であり、ＡＣアダプ
ターパックを装着した電動工具の破断側面図である。

【図２】同上の電池パックを装着した電動工具の破断側
面図ある。

【図３】同上の電動工具内の低高圧両駆動モーターの破
断側面図である。

【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である。

【図５】同上の電動工具の駆動経路ブロック図である。

【図６】他例の破断側面図である。

【図７】(a)はＡＣアダプターパックの側面図、(b)は電
池パックの側面図である。

【図８】同上の概略ブロック図である。

【図９】同上の回路ブロック図である。

【図１０】同上のＡＣアダプターパックの斜視図であ
る。

【図１１】同上のＡＣアダプターパックの分解斜視図で
ある。

【図１２】同上のＡＣアダプターパック装着時の部分断
面図である。

【図１３】同上のＡＣアダプターパックの電源ターミナ
ルと対応するターミナルとを示す破断正面図である。

【図１４】同上のＡＣアダプターパックのコード引き出
し部の回動範囲を示す側面図である。

【図１５】(a)(b)は同上のＡＣアダプターパックの断面
図である。

【図１６】同上の側面図である。

【図１７】(a)〜(e)は電動工具の向きとコードの向きと
の関係を示す側面図である。

【図１８】同上のスイッチの片側カバーを外した状態の
斜視図である。

【図１９】同上のスイッチの内部構造を示す側面図であ
る。

【図２０】同上のスイッチの動作説明図である。

【図２１】同上のスイッチの回転方向切り換え接点部の
分解斜視図である。

【図２２】同上のスイッチの回転方向切り換え接点部の
平面図である。

【図２３】巻線を回転数検知手段とした例の概略回路図
である。

【図２４】アース線の配線の一例を示す回路図である。

【図２５】アース線の配線の他例を示す回路図である。

【図２６】別の例の回路ブロック図である。

【図２７】同上の過負荷保護装置の特性を示す特性図で
ある。

【図２８】さらに別の例の回路ブロック図である。

【図２９】同上の破断側面図である。

【符号の説明】

１装置本体２コードレス電力供給装置３コード付き電力供給装置５直流モーター６交流電源からの電流を直流へ変換する手段７電池セル８接続部９回転子１０回転子巻線１２ブラシ１３整流子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者村北亙大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者外山一人大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者橋本浩一大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者宮崎博大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者久保田篤優大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者山本真佐雄滋賀県野洲郡野洲町大篠原2026番地滋賀小林精工株式会社内Ｆターム(参考） 5G065 AA08 DA02 EA04 PA05 5H623 AA01 AA10 BB07 GG13 GG16 HH04 HH05 JJ03 JJ06 JJ14 LL14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直流モーターを動力装置とし、電池セル
を内蔵したコードレス電力供給装置と、交流電源からの
電流を直流へ変換する手段を内蔵したコード付き電力供
給装置とを装置本体に選択的に電気的且つ機械的に接続
する接続部を設け、上記電力供給装置の供給電圧を異な
らせると共に、異なる供給電圧に対応できるように直流
モーターの回転子巻線を多重巻線とし、多重巻線に合わ
せた複数のブラシ、整流子を備えたことを特徴とする可
搬式モーター動力装置。
【請求項２】上記複数の電力供給装置の内のいずれの
電力供給装置を選択しても、得られるモーター駆動特性
が同じになるように、直流モーターの回転子の多重巻線
を設計したことを特徴とする請求項１に記載の可搬式モ
ーター動力装置。
【請求項３】コードレス電力供給装置から直流モータ
ーの低電圧用巻線に至るまでの電力供給経路と、コード
付き電力供給装置から直流モータの高電圧用巻線に至る
までの電力供給経路とを分離していることを特徴とする
請求項１または２記載の可搬式モーター動力装置。
【請求項４】直流モータは直流２．４Ｖ〜４８Ｖに対
応する低電圧用巻線と、直流１００Ｖ〜３００Ｖに対応
する高電圧用巻線とを備えた二重巻線であることを特徴
とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の可搬式モー
ター動力装置。
【請求項５】コードレス電力供給装置は充放電可能な
二次電池を内蔵した電池パックであり、コード付き電力
供給装置は上記電池パックと略同形状であるＡＣアダプ
ターパックであることを特徴とする請求項１〜４のいず
れかの項に記載の可搬式モーター動力装置。
【請求項６】電池パックは接続部に挿入接続される嵌
合部とこの嵌合部に設けられて低電圧用受電端子部に接
続される接続端子とを備えており、ＡＣアダプターパッ
クは接続部に挿入される嵌合部と該嵌合部に隣接させて
設けられて高電圧用受電端子部に接続される高電圧出力
用コネクタとを備えていることを特徴とする請求項５記
載の可搬式モーター動力装置。
【請求項７】ＡＣアダプターパックはアース線を備え
るとともに、高電圧出力用コネクタに高電圧用受電端子
部を介してモータに接続されるアース接続端子を備えて
いることを特徴とする請求項６記載の可搬式モーター動
力装置。
【請求項８】交流電源からの電流を直流へ変換する手
段が実装された基板をＡＣアダプターパックが内蔵し
て、該基板上に形成したアースラインを介してアース接
続端子とアース線とが接続されているとともに、上記ア
ースラインにノイズ除去用コンデンサが接続されている
ことを特徴とする請求項７記載の可搬式モーター動力装
置。
【請求項９】コード付き電源供給装置から引き出され
ているコードはその引き出し部が回動自在となっている
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれかの項に記載の
可搬式モーター動力装置。
【請求項１０】引き出し部の回動範囲中の複数位置に
おいてクリックを発生するクリック発生手段を備えてい
ることを特徴とする請求項９記載の可搬式モーター動力
装置。
【請求項１１】クリック発生手段は、引き出し部の回
動範囲の両端においてのみクリックを発生させることを
特徴とする請求項１０記載の可搬式モーター動力装置。
【請求項１２】回転子の多重巻線を構成する複数の回
転子巻線の内、電圧が印加されていない回転子巻線に発
生する交番電位からモーター回転数を検知する回転数検
知手段を備えていることを特徴とする請求項１〜１１の
いずれかの項に記載の可搬式モーター動力装置。
【請求項１３】コード付き電力供給装置から直流モー
タに至る電力ライン中に過負荷時に回路を遮断する過負
荷保護装置を挿入配置していることを特徴とする請求項
１〜１２のいずれかの項に記載の可搬式モーター動力装
置。
【請求項１４】過負荷保護装置はコード付き電力供給
装置の内部に配置していることを特徴とする請求項１３
記載の可搬式モーター動力装置。
【請求項１５】過負荷保護装置は動力装置の装置本体
内に配置していることを特徴とする請求項１３記載の可
搬式モーター動力装置。
【請求項１６】過負荷保護装置は温度上昇により作動
するバイメタル式サーモスタットであることを特徴とす
る請求項１３〜１５のいずれかの項に記載の可搬式モー
ター動力装置。
【請求項１７】過負荷保護装置は全波整流前の交流回
路部分に挿入配置されていることを特徴とする請求項１
３〜１６のいずれかの項に記載の可搬式モーター動力装
置。
【請求項１８】温度上昇により作動するバイメタル式
サーモスタットである過負荷保護装置に加えて、上記サ
ーモスタットよりも高い温度領域で作動する第２の過負
荷保護装置を備えていることを特徴とする請求項１３〜
１７のいずれかの項に記載の可搬式モーター動力装置。
【請求項１９】第２の過負荷保護装置が温度上昇によ
り溶断して回路を遮断するヒューズであることを特徴と
する請求項１８記載の可搬式モーター動力装置。
【請求項２０】筒状部とこの筒状部の中程から突出す
る把持部とからなるＴ字形ハウジングを備えて、該ハウ
ジング内に直流モーター及び通電制御用のスイッチとを
設けている電動工具であって、電池セルを内蔵したコー
ドレス電力供給装置と、交流電源からの電流を直流へ変
換する手段を内蔵したコード付き電力供給装置とが選択
的に着脱自在となっており、上記直流モーターは二重巻
線となっているとともに二重巻線に合わせた複数のブラ
シ及び整流子を備えており、二重巻線に各々接続されて
いる複数のブラシのうち、コードレス電力供給装置から
電力供給を受ける低電圧駆動用のブラシは工具先端側
に、コード付き電力供給装置から電力供給を受ける高電
圧駆動用のブラシは工具後端側に配置していることを特
徴とする電動工具。
【請求項２１】直流モーターは冷却用の空気吐出型フ
ァンを内蔵しているとともに、該ファンは低電圧駆動用
ブラシの近傍に位置していることを特徴とする請求項２
０記載の電動工具。
【請求項２２】過負荷時に回路を遮断する過負荷保護
装置をハウジングの把持部内に備えていることを特徴と
する請求項２０または２１記載の電動工具。
【請求項２３】過負荷保護装置はコード付き電力供給
装置との電気的接続部近傍に配設されていることを特徴
とする請求項２２記載の電動工具。