CN104753215B

CN104753215B - 电动工具

Info

Publication number: CN104753215B
Application number: CN201410553595.3A
Authority: CN
Inventors: 犬塚淳哉
Original assignee: Makita Corp
Current assignee: Makita Corp
Priority date: 2013-12-25
Filing date: 2014-10-17
Publication date: 2018-12-04
Anticipated expiration: 2034-10-17
Also published as: EP2889107A1; JP2015123515A; US20150180307A1; EP2889107B1; US9755490B2; JP6389362B2; CN104753215A

Abstract

本发明提供一种电动工具，采用该电动工具能够简单地对转子铁芯进行定位，且容易使永久磁铁插入。在设置在震动电动螺丝刀/电钻上的无刷马达中，在转子(25)的转子铁芯(52)的外周面上，形成与轴向平行的倒角部(55)，在将永久磁铁(53)插入转子铁芯(52)的通孔(54)时，能够由该倒角部(55)在圆周方向上对转子铁芯(52)进行定位。

Description

电动工具

技术领域

本发明涉及一种利用无刷马达作为驱动源的电动工具。

背景技术

在震动电动螺丝刀/电钻等电动工具中，采用结构紧凑且耐用性高的无刷马达作为驱动源。如专利文献1公开所示，在该无刷马达中，在定子的内侧配置转子，该转子由转子铁芯(rotor core)、马达轴及多个永久磁铁构成，其中，转子铁芯通过层积多个钢板而形成；马达轴插入并贯穿转子铁芯的中心，且与该转子铁芯形成一个整体；多个永久磁铁固定在转子铁芯上。

【专利文献1】日本发明专利公开公报特开2004-7869号

另外，永久磁铁有时插入在转子铁芯的轴向上形成于转子铁芯上的通孔中，通过粘接剂与该转子铁芯形成一个整体。但是，由于转子铁芯的横截面呈圆形，不具有方向性，因而，在将永久磁铁插入通孔中时，难以对转子铁芯进行定位，需要在转子铁芯的内径侧设置定位用销孔等，但是会导致成本增加。

发明内容

于是，鉴于上述情况，本发明的目的在于，提供一种电动工具，该电动工具具有能够使转子铁芯的定位简单化且容易插入永久磁铁的无刷马达。

为了达成上述目的，本发明的技术方案1为：一种电动工具，在壳体内收装无刷马达，该无刷马达由定子和转子构成，在形成于转子的转子铁芯上的多个通孔中分别插入永久磁铁，在转子上设置定位部，在将永久磁铁插入通孔中时，该定位部能够在圆周方向上对转子铁芯进行定位。

在技术方案1的基础上，本发明的技术方案2为：定位部是设置在转子铁芯的外周面上的倒角部。

在技术方案1的基础上，本发明的技术方案3为：定位部是设置在转子铁芯的外周面上的凹槽。

本发明的技术方案4为：一种电动工具，在壳体内收装无刷马达，该无刷马达由定子和转子构成，在形成于转子的转子铁芯上的多个通孔中分别插入永久磁铁，在转子铁芯的外周面上设置倒角部。

【发明效果】

根据本发明，采用定位部，能够简单地对转子铁芯进行定位，且容易使永久磁铁插入。

附图说明

图1是震动电动螺丝刀/电钻的整体示意图。

图2是从前方观察定子时的立体图。

图3是热压焊端子的说明图，图3中(A)是该热压焊端子的立体图，图3中(B)是该热压焊端子的后视图，图3中(C)是该热压焊端子的侧视图，图3中(D)是该热压焊端子的主视图，图3中(E)表示该热压焊端子的插入状态时的侧视图。

图4中(A)是转子的整体示意图，图4中(B)是沿图4中(A)的A-A线剖切而成的转子的剖视图，图4中(C)是转子的立体图。

图5中(A)是转子的横剖视图，图5中(B)是转子的变形例的横剖视图。

图6中(A)是由树脂一体成型的转子的横剖视图，图6中(B)是该转子的纵剖视图，图6中(C)是后止挡部件的后视图。

图7中(A)是由注塑磁体一体成型的转子的横剖视图，图7中(B)是该转子的纵剖视图。

图8中(A)是由注塑磁体一体成型的转子的其他例子的横剖视图，图8中(B)是该转子的纵剖视图。

图9中(A)是SPM马达中由树脂一体成型的转子的横剖视图，图9中(B)是该转子的纵剖视图。

【附图标记说明】

1：震动电动螺丝刀/电钻；2：主体；3：手柄；8：无刷马达；10：主体壳体；24：定子；25、25A～25D：转子；26：定子铁芯；29：线圈31：30：传感器电路基板；31：短路部件；37：热压焊端子；45：板金部件；51：转轴；52：转子铁芯；53、53a、75：永久磁铁；54：通孔；55：倒角部；63：后止挡部件；64：前止挡部件；65：切口；66：凹槽；67：树脂；71：避让孔；72：注塑磁体；73：第1通孔；74：第2通孔。

具体实施方式

下面，参照附图，说明本发明的实施方式。

图1是作为电动工具的一个例子的震动电动螺丝刀/电钻的整体示意图，震动电动螺丝刀/电钻1呈T字状，在前后方向上延伸的主体2上向下形成有手柄3，在形成于手柄3的下端的安装部4上安装有作为电源的电池组5。另外，在安装部4的侧面形成有收装刀头7的收容部6。

由多个螺钉12从前方将收装离合器机构、震动机构及主轴的前壳体11安装在收装无刷马达8和行星齿轮减速机构9的筒状的主体壳体10的前方(图1中的纸面右侧)，由两个螺钉14从后方上下两处位置将端盖壳体13安装在主体壳体10的后方，从而形成主体2的壳体部。主体壳体10和端盖壳体13的连接面通过由形成于主体壳体10的后表面上的环状的凸部15和形成于端盖壳体13的前表面上的凹部16相嵌合的承插接合方式而形成，其中，凸部15包括拧入螺钉14的带螺纹孔的凸起。

在前壳体11的前方设置有模式切换环17和离合器调整环18，在离合器调整环18的前方设置有安装在主轴上的夹头19。另外，手柄3与主体壳体10连接设置，这些部件通过由多个螺钉20将左右两个半壳10a、10b安装在一起而形成。21表示设置在手柄3内收装的开关上的扳机，22表示马达的正反切换按钮，23表示速度切换操作柄，在扳机21的上方设置有用于照射夹头19的前方的未图示的照明灯。

收装在主体壳体10的后部的无刷马达8是由定子24和位于该定子24的内侧的转子25构成的内转子型马达，如图2所示，定子24具有筒状的定子铁芯26、前绝缘体27、后绝缘体28及6个线圈29，其中，筒状的定子铁芯26由多个层积钢板形成，前后绝缘体27、28分别设置在定子铁芯26的轴向前后的端面上，6个线圈29通过前后绝缘体27、28卷绕在定子铁芯26上，在前绝缘体27上安装有传感器电路基板30及短路部件31。

前绝缘体27是环状的一体成型部件，其直径与定子铁芯26的直径相同，在前绝缘体27的前表面上，突出设置有6组后述热压焊端子37的保持部32。该保持部32通过使具有槽的一对突起33以槽相对的方式隔开规定间隔配置而形成，在各保持部32之间，突出设置有未图示的带螺纹孔的凸起。

另外，在前绝缘体27的左右侧部分别形成有一对凹部34，并且，在前绝缘体27的隔着一对凹部34的上下侧，分别形成有一对三角形的第1切口部35。还有，在前绝缘体27的上部中央，形成有四边形的第2切口部36。

并且，由前绝缘体27的各保持部32保持热压焊端子37。如图3所示，该热压焊端子37通过将带状的金属零件折成两折而形成，在其一端部38的中间部位，形成有弯曲成凸状的第1弯曲部39，在其顶端侧，形成有向外折回的第2弯曲部40。在另一端部41的两侧缘上，弯曲形成有两个截面呈L字形的叶片42。因此，在将各热压焊端子37的弯曲侧插入保持部32内，使两个叶片42分别与突起33的槽部相嵌合时，各热压焊端子37处于一个同心圆上，其一端部38朝向外侧，整个加压焊接端子37呈与前绝缘体27的轴向平行的姿势。

线圈29由一根卷线依次向定子铁芯26的各齿部卷绕而成，连接相邻两个线圈29的各卷线29a绕过保持部32的外侧，在被热压焊端子37夹持的状态下进行热压焊，使该各卷线29a与热压焊端子37连接，从而使线圈29与各热压焊端子37电连接。这里，由于在一端部38上形成有凸状的第1弯曲部39，因而，如图3中(E)所示，能够在一端部38和另一端部41之间确保可供卷线29a进入的空间。另外，通过形成第2弯曲部40，能够可靠地确保两个端部之间相接触，实现稳定的热压焊。

传感器电路基板30搭载有3个转动检测元件(图示省略)，该3个转动检测元件用于检测设置在转子25上的永久磁铁53的位置，输出转动检测信号，该传感器电路基板30具有能够使其收装在保持部32的内侧的外径，外形呈炸面圈状，在传感器电路基板30的外周，延伸设置有4个突起43，该4个突起43具有与前绝缘体27的带螺纹孔的凸起相对应的通孔，通过使带螺纹孔的凸起穿过各突起43的通孔，能够将传感器电路基板30定位在绝缘体27的前表面上。转动检测元件的信号线由传感器电路基板30的下部被拉出。

短路部件31由树脂制成，呈环状，其直径大致与传感器电路基板30的直径相同，在该短路部件31的外周，突出设置有4个与该短路部件31形成一体的凸起44，前绝缘体27的各带螺纹孔的凸起能够从后方与该4个凸起44相嵌合。另外，通过使分别具有在相对位置上突出的一对短路片46的圆弧状的3个板金部件45以互不接触且在同心圆上交叠的状态以嵌入成型的方式形成短路部件31。短路片46由短路部件45呈放射状突出，与保持在前绝缘体27上的各热压焊端子37相对应，在该短路片46的顶端，分别形成有热压焊端子37的另一端部41能够插入的插口47。在各板金部件45上，焊接有U相、V相、W相的各电源线48。

在从传感器电路基板30的前方使短路部件31与该传感器电路基板30重叠，由螺钉49固定住，使得前绝缘体27的带螺纹孔的凸起插入凸起44中时，各热压焊端子37的另一端部41分别插入所对应的短路片46中。在这种状态下，对热压焊端子37和短路片46进行焊接时，呈中心对称的各热压焊端子37分别因板金部件45而发生短路。即，热压焊端子37与依次向定子铁芯26卷绕的位于各线圈29之间的卷线29a电连接，各在径向上相对配置的热压焊端子37能够通过3个板金部件45电连接，形成所谓的多线并列卷绕的三角形连接。

这里，由于传感器电路基板30和短路部件31收装在热压焊端子37的高度尺寸范围内，因而，即使使用短路部件31等，也能够最大程度地抑制无刷马达8的整体长度。还有，由于除信号线和电源线以外的所有部件均收装在定子铁芯26的外径范围内，因而不会导致产品的外径变大，使结构变的紧凑。

通过由支承肋50保持像这样组装的定子24的外周，并且使向半壳10a、10b的内表面突出设置的未图示的突起分别与形成于前绝缘体27的侧表面的凹部34相嵌合，从而使该定子24以在轴向和圆周方向上被定位的状态被收装，其中，支承肋50分别在圆周方向上向主体壳体10的半壳10a、10b的内表面突出设置。另外，在第1切口部35和第2切口部36收装在用于圆锯等的筒状壳体内的情况下，通过使第1切口部35和第2切口部36与设置在筒状壳体上的肋相嵌合，能够对定子24进行定位。

另外，如图4所示，转子25具有转轴51、转子铁芯52及4个板状的永久磁铁(烧结磁铁)53，其中，转轴51位于转子25的轴心；转子铁芯52大致呈圆筒状，配置在转轴51的周围，通过层积多个钢板而形成；4个板状的永久磁铁53固定在转子铁芯52的内部。如图5中(A)所示，在转子铁芯52的横截面上，于以转轴51为中心的正方形的四个边上分别形成有通孔54，该永久磁铁53插入各通孔54中，通过粘结剂以及/或者压入方式被固定。52a表示固定转子铁芯52的相邻钢板的压接部，该压接部呈长方形，且分别位于由永久磁铁53围成的正方形的4个角中的各角处。从而有利于使转子铁芯52带有磁性。

这里，在转子铁芯52的外周面，在与各永久磁铁53的横截面中长边方向上的两端外侧接触的部位上，分别形成有多个作为与永久磁铁53的外表面平行的定位部的倒角部55，该多个倒角部55分别在转子铁芯52的轴向上的整个长度范围内形成。

转轴51的后端被保持在端盖壳体13上的轴承56支承，在该转轴51的后端的前方部位上安装有离心扇57。这里，离心扇57的中央部向前方鼓出，呈漏斗形，轴承56向该离心扇57的后方突出。从而使端盖壳体13和离心扇57的距离变短，由此缩短整体长度。58表示形成于端盖壳体13的左右侧表面上的排气口，吸气口位于该端盖壳体13的前方，设置在主体壳体10的侧表面上(未图示)。

另外，在无刷马达8的前方，设置有收装行星齿轮减速机构9的齿轮外壳59，转轴51的前端穿过封闭齿轮外壳59的后端的端盖60，被保持在端盖60上的轴承61支承。在该转轴51的前端，固定有小齿轮62，该小齿轮62与行星齿轮减速机构9的第1级的行星齿轮相啮合。

还有，在转子25上，于转子铁芯52和离心扇57之间，设置有作为止挡部件的后止挡部件63。该后止挡部件63是由黄铜制成且具有与转子铁芯52相同的外径的圆板，其与转子铁芯52同轴，固定在转轴51上。另外，在转子铁芯52和位于前侧的轴承61之间，设置有作为止挡部件的前止挡部件64。该前止挡部件64是是由黄铜制成且具有比转子铁芯52小的外径的圆板，其与转子铁芯52同轴，且在与转子铁芯52之间具有间隙的状态下固定在转轴51上。前止挡部件64的外径大于由4个永久磁铁53围成的内侧圆的直径，使该前止挡部件64能够位于各永久磁铁53的前方。另外，前止挡部件64呈中心侧壁厚大于外周侧壁厚的台阶形状，在固定状态下，其中心侧的壁厚部64a的前表面仅与轴承61的内圈相抵接，从而避免与外圈相干涉。

并且，在后止挡部件63和前止挡部件64的外周，分别形成有用于调节平衡的切口65。另外，在制造转子25时平衡已被调整好的情况下，不需要设置切口。

在如上构成的震动电动螺丝刀/电钻1中，对扳机21进行按压操作，打开开关，由电池组5提供的电源驱动无刷马达8。即，收装在手柄3的下部的未图示的控制器的单片机接收到由传感器电路基板30的转动检测元件输出的表示转子25的永久磁铁53的位置的转动检测信号后，获得转子25的转动状态，并且根据所获得的转动状态来控制各开关元件的打开/关闭(ON/OFF)，使电流依次流向定子24的各线圈29，从而使转子25转动。因此，带动转动轴51转动，该转动经行星齿轮减速机构9减速后，被传递给主轴，使夹头19转动。通过操作模式切换环17，能够选择电动螺丝刀模式、电钻模式及震动模式，在选择电动螺丝刀模式时，在所设定的转矩下切断转动传递的离合器机构发挥作用，而在选择电钻模式时，离合器机构则不发挥作用，在选择震动模式时，主轴前后震动，通过操作离合器调整环18，能够在电动螺丝刀模式下设定离合器机构动作的转矩。

并且，由于在转动的转子25上，前后设置有后止挡部件63和前止挡部件64，因而能够限制各永久磁铁53在前后方向上移动，防止其从转子铁芯52的通孔54中脱落。因此，不会产生永久磁铁53脱落的问题，能够使用可靠性较高的无刷马达8。尤其是，采用后止挡部件63来防止粘接剂的泄漏，能够确保永久磁铁53的粘接面积，使生产效率得到提高。另外，在前后止挡部件63、64上形成切口65，能够容易调整平衡。这里，通过使粘结剂处于通孔54在永久磁铁53的两个外侧形成的空间(间隙)中，能够提高保持力(图5中(A))。

另外，由于在转子铁芯52的外周面上形成有多个倒角部55，因而，在制造转子25时将永久磁铁53插入转子铁芯52的情况下，由倒角部55能够对转子铁芯52进行定位，因此，能够容易插入永久磁铁53，简化制造工序，实现成本的降低。另外，不需要在转子铁芯52的内径侧设置定位用销孔等，因而能够使转子铁芯52小型化或者能够采用大直径的转轴。还有，由于转子铁芯52的横截面不是正圆，因而能够减小转矩脉动(转矩的变动范围)，使磁通顺利地流动。

另外，前止挡部件和后止挡部件并不局限于上述方式，其形状等可以适当地进行变更，例如，在传感器电路基板位于后侧的情况下，前后止挡部件的形状可以颠倒过来。另外，在将后止挡部件的与定子铁芯的端面相对的前表面设置成凹曲面，或者使后止挡部件呈外周向前方突出，纵截面为日文片假名コ字形时，即使转子铁芯的端面呈向后方鼓出的形状，该后止挡部件也能够可靠地封闭该端面。在前后两个表面形成为该凹曲面和日文片假名コ字形时，能够消除方向性，进而消除安装时产生的失误。还有，可以使散热片形成一体，从而提高转子的散热性。只要构成前后止挡部件的材料为非磁性材料，并不局限于黄铜，也可以由不锈钢等来形成前后止挡部件。

另外，设置在无刷马达8的转子铁芯52上的倒角部55的数量和位置并不局限于上述方式，也可以进行适当地变更。另外，本发明并不局限于倒角部，如图5中(B)所示，也可以变更为形成于永久磁铁53之间的截面呈V字形的凹槽66等定位部的方式。当然，该凹槽66的数量和位置也可以进行变更。还有，只要不与定子发生干涉，也可以设置由转子铁芯的周面突出出来的定位部。

并且，定位部并不局限于设置在转子铁芯上，也可以设置在离心扇上，或者也可以将独立的定位部件设置在转轴上。

另外，也可以采用利用树脂的一体成型方式，将永久磁铁固定在转子上。例如，如图6中的转子25A所示，通过在通孔54在永久磁铁53的两端形成的两个空间54a中填充树脂67(图6中的网格部分)，来固定永久磁铁53。但是，这里，本发明并不局限于永久磁铁53的固定，通过使转子铁芯52的内径大于转轴51的直径，从而在转子铁芯52和转轴51之间形成空间68，在转子铁芯52和前止挡部件64之间形成有与空间54a连通的空间69，在后止挡部件63和离心扇57之间形成有空间70(如图6中(C)所示，空间68和空间70通过多个形成于后止挡部件63上且处于同心圆上的避让孔71相连通)，在空间68、空间69及空间70内填充树脂67，使永久磁铁53和前后止挡部件63、64一体成型。

因此，根据图6所示的例子，与采用粘结剂的情况相比，转子铁芯52和永久磁铁53及转轴51、前后止挡部件63、64通过树脂67形成一体，能够提高转子25A的强度，实现高速转动。尤其是，由于前后止挡部件63、64也一体成型，因而采用密度较高的黄铜等，能够调整平衡，减轻振动。

还有，代替树脂，也可以利用注塑磁体来一体成型。图7表示其中一个例子，在该转子25B中，在转子铁芯52的通孔54内设置比该通孔54小的永久磁铁53a，在除永久磁铁53a以外的通孔54内、以及在包含转子铁芯52的前端面且与通孔54连通的形成于转子铁芯52和前止挡部件64之间的空间69内、以及在与后止挡部件63的避让孔71连通且形成于后止挡部件63和离心扇57之间的空间70内，填充注塑磁体(图7中的网格部分)72，使永久磁铁53a和前后止挡部件63、64一体成型。

因此，根据图7所示的例子，与利用树脂的一体成型方式相同，与采用粘结剂的情况相比，也能够获得如下效果：提高转子25B的强度，实现高速转动，由于前后止挡部件63、64也一体成型，因而能够减轻振动。另外，能够减少价格较高的烧结磁铁的使用量，使成本得到降低。

另外，图8表示使用注塑磁体的其他的例子，在该转子25C中，由插入板状的且较小的永久磁铁53a的第1通孔73和位于该第1通孔73内侧(转轴51一侧)的第2通孔74形成转子铁芯52的通孔。与图5所示情况相同，第1通孔73形成于以转轴51为中心的四边形的各边上，在内侧，于第1通孔73的长边方向上的中央设置有向中心侧突出的突出部73a。第2通孔74形成为其两端位于第1通孔73的两侧，其中央在第1通孔73的内侧向中心侧鼓出的圆弧状。

这里，在第1通孔73内设置永久磁铁53a，在第1通孔73的突出部73a内、第2通孔74内、包含转子铁芯52的前端面在内的与两个通孔73、74连通且形成于转子铁芯52和前止挡部件64之间的空间69内、以及与后止挡部件63的避让孔71连通且形成于后止挡部件63和离心扇57之间的空间70内，填充注塑磁体72，使永久磁铁53a和前后止挡部件63、64一体成型。

因此，在图8所示的例子中，与使用粘结剂的情况相比，也能够获得如下效果：提高转子25C的强度，实现高速转动，由于前后止挡部件63、64也一体成型，因而能够减轻振动。另外，能够减少价格较高的烧结磁铁的使用量，使成本得到降低。

另外，在上述方式中，利用将永久磁铁埋入转子内的IPM(Interior PermanentMagnet)马达进行了说明，但是，即使使用在转子的表面设置磁铁的SPM(SurfacePermanent Magnet)马达，也能够利用树脂实现一体成型。图9表示其中一个例子，在该转子25D中，在形成于设置在转子25D的外周的筒状的永久磁铁75和转轴51之间的空间76内、形成于永久磁铁75和前止挡部件64之间的空间77内、以及通过后止挡部件63的避让孔71而与空间76连通且形成于后止挡部件63和离心扇57之间的空间78内，填充树脂67，进行一体成型。尤其是在这里，在永久磁铁75的内周，隔开相等间隔形成有多个与轴向平行的突条79，从而使该永久磁铁75的横截面呈凹凸形状。

因此，在图9所示的例子中，与使用粘结剂的情况相比，永久磁铁75和转轴51、前后止挡部件63、64通过树脂67形成一体，能够提高转子25D的强度，实现高速转动。尤其是，由于前后止挡部件63、64也一体成型，因而采用密度较高的黄铜等，能够调整平衡，减轻振动。另外，永久磁铁75形成为凹凸形状，能够容易地被防止转动，从而降低加工成本。

除此之外，本发明并不局限于震动电动螺丝刀/电钻，如果是使用无刷马达作为驱动源的电动工具的话，也可以适用于电钻、冲击螺丝刀、往复锯、圆锯及打磨机等其他种类的工具。此时，驱动源可不使用电池，例如也可以使用AC(交流电)。

Claims

1.一种电动工具，在壳体内收装无刷马达，所述无刷马达由定子和转子构成，在形成于所述转子的转子铁芯上的多个通孔中分别插入永久磁铁，其特征在于，

在所述转子上设置定位部，在将所述永久磁铁插入所述通孔中时，所述定位部能够在圆周方向上对所述转子铁芯进行定位，

所述定位部是设置在所述转子铁芯的外周面上的倒角部，

在所述转子铁芯的外周面，在与各所述永久磁铁的横截面中长边方向上的两端外侧接触的部位上，分别形成有多个作为与所述永久磁铁的外表面平行的定位部的所述倒角部，该多个倒角部分别在所述转子铁芯的轴向上的整个长度范围内形成，

在所述永久磁铁的两端形成空间。

2.一种电动工具，在壳体内收装无刷马达，所述无刷马达由定子和转子构成，在形成于所述转子的转子铁芯上的多个通孔中分别插入永久磁铁，其特征在于，

所述定位部是设置在所述转子铁芯的外周面上的倒角部，所述倒角部与所述永久磁铁的外表面平行，

所述永久磁铁具有四个，

所述转子具有固定所述转子铁芯的相邻钢板的压接部，该压接部分别位于由所述永久磁铁围成的正方形的四个角中的各角处。