【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電動工具に使用される整流子モータの固定子に関するもので、固定子コイルが発生する熱を効率よく放散できるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の整流子モータの固定子２は、図８、図９に示す如く、固定子コア６及び固定子コア６のスロット内に巻回された固定子コイルから構成される。図示しない回転子の回転軸には周知の如く冷却ファンが装着され、運転中に固定子コイルに電流を流すことで発生した熱を冷却ファンによって生じた冷却風により冷却し、固定子コイルの温度上昇を抑制すると共に過大な温度上昇による焼損を防いでいる。
【０００３】
また、コイルエンド部３でのコイル束の断面形状を正方形ではなく表面積の大きい長方形となるよう成形し、コイルの冷却表面積を大きくすることにより、固定子コイルの冷却効率を向上させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
電動工具は仕事効率の向上が要求されているため年々高入力の電動工具が発売されており、固定子コイルに流す電流は増大している。そのため固定子コイルの発熱は年々増加しており、固定子コイルの冷却効率向上は必須である。
【０００５】
従来冷却ファンによって生じた冷却風により固定子コイルを冷却していたが、電動工具の小型化と静音化を維持するために冷却ファンのサイズを大きくできず冷却風量も増やせない状況であり、コイルエンド部３でのコイル束の断面形状を正方形ではなく表面積の大きい長方形となるように成形し放熱表面積を大きくすることにより、固定子コイルの冷却効率を向上している。しかし、固定子コイルを長方形に広げすぎるとコイル全長が長くなりコイル銅損が増加するため、従来の固定子では固定子コイルの冷却効率の大幅向上は見込めない。
【０００６】
また、固定子コア６は金属物質であるため熱伝導性能が高いが、通常は電動工具の電気絶縁性能確保を理由に、固定子コイルと接触する固定子コア６の表面には熱伝導率の小さい紙や樹脂４、５等の絶縁材が装着されているか２．４ｍｍ以上の空気層を挟むため、固定子コイルの熱が伝達されて固定子コア６から放熱される冷却効果は小さい。
【０００７】
そのため、高入力使用時では固定子コイルの発熱により、固定子コイルが過大な温度上昇により焼損し寿命が短いという問題が生じる場合もあった。
【０００８】
本発明の目的は、高入力使用時で固定子コイルの発熱による過大な温度上昇により焼損して寿命が短くなるという問題を解消し、寿命を伸ばすことのできる固定子及び電動工具を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、固定子のコイルエンドと金属材料部品の一部を密着させ、金属材料部品の一部を外気に露出させることにより達成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下一実施形態を示す図１を参照して本発明を説明する。
【００１１】
１ａは金属材料部品１のプレート部、１ｂ、１ｃは金属材料部品１の凹凸部、１ｄは金属材料部品１のスロット部、２は固定子、３はコイルエンド、４、５は絶縁材、６は固定子コアである。
【００１２】
図２に示す固定子コア６のスロットと同じスロット形状１ｄを有すプレート部１ａに固定子コア６の積厚方向に凹凸形状１ｂ、１ｃが設けられた例えばアルミニウムからなる金属材料部品１において、スロット部１ｄが固定子コア６のスロット部と重なるように、固定子コア６端部に装着された絶縁材端部４に突き当たる位置に置き、まず凹凸部１ｂを舐めるようにプレート部１ａと固定子コア６及び絶縁材４を固定子コイルで必要ターン数巻き込み、次に凹凸部１ｃを舐めるようにプレート部１ａと固定子コア６及び絶縁材４を固定子コイルで必要ターン数巻き込む。固定子コイルはたるまない程度のテンションを持って巻回されるため、固定子コア６のスロット間で固定子コイルを巻回すると、スロット間の最短距離途中にはプレート部１ａ及び凹凸部１ｂ、１ｃがあるため、絶縁材４と固定子コイルでプレート部１ａを挟むように巻回されてプレート部１ａは固定子２に固定されると共にプレート部１ａ及び凹凸部１ｂ、１ｃとコイルエンド３はよく密着する。
【００１３】
電動工具に用いられるモータは一般に、電気絶縁性能確保を理由に固定子コイルと接触する固定子コア６の表面には電気絶縁物質である熱伝導率の小さい紙またはフェノール樹脂４、５などの絶縁材が装着されているか、２．４ｍｍ以上の空気層を挟むため、固定子コイルの熱が伝達されて固定子コア６から放熱される冷却効果は小さい。しかし、金属材料部品１に用いる例えばアルミニウムは紙またはフェノール樹脂などの絶縁材や空気に比べて熱伝導率は１００倍以上大きく熱を伝達し易い。また、上述したようにコイルエンド３と接触する固定子コア６表面には絶縁材４、５が装着されているため、コイルエンド３を金属材料部品１と密着させても、金属材料部品１が絶縁材４の端部から同端部コイルエンド側に設置している限り固定子コイルと固定子コア６の電気的絶縁は確保されている。絶縁材４が空気層の場合は固定子コア６端部から２．４ｍｍ離れた位置に金属材料部品１を設置すれば固定子コイルと固定子コア６は電気的に絶縁されており、電動工具の電気絶縁性能は確保されるので問題は無い。
【００１４】
以上のことから、コイルエンド３と良く密着したプレート部１ａへは固定子コイルで発生した熱が伝達し易く、その熱はプレート部１ａから凹凸部１ｂ、１ｃへ伝達され、凹凸部１ｂ、１ｃへ伝達した熱は冷却ファンの回転によって生じる冷却風によって効率よく放熱される。また、コイルエンド３の形状は金属材料１の厚み分だけ１〜２ｍｍ程度伸びる程度であるためコイル全長が伸びて銅損が大幅に増えることもないので、凹凸部１ｂ、１ｃの表面積を広げた時の冷却効果はコイルエンド３の表面積を広げるより大きい。
【００１５】
図３に示す他の実施形態では、図４に示す穴７ｂのあいた金属材料部品７をコイルエンド３の表面に設置して、結線バンド８などの紐を前記穴７ｂに通してコイルエンド３の表面を巻き込むように強く結びつけることでプレート部７ａとコイルエンド３が密着するようにしており、プレート部７ａ及び凹凸部７ｃからコイルエンド３の熱が放熱される。また、冷却風の流れに沿うように金属材料部品７の表面に図５の凹凸７ｄを設けることで、より効率よくコイルエンド３の熱が放熱される。
【００１６】
図６に示す他の実施形態では、図７に示すネジ穴を持つ円筒８ａを備えた金属材料部品８と円筒８ａを通すための穴９ａを備えた金属材料部品９の間にコイルエンド３を挟み込み、ネジ１０を締め付けることによって金属材料部品８、９同士を固定すると共にコイルエンド３を圧迫するので、金属材料部品８、９とコイルエンド３が非常によく密着する。よって、金属材料部品８、９からコイルエンド３の熱が効率よく放熱される。
【００１７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、固定子の冷却性能を向上させることができ、仕事効率が向上した高入力で寿命の長い電動工具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明固定子の一実施形態を示す一部断面側面図。
【図２】図１で用いられた固定子冷却用の金属材料部品を示す斜視図。
【図３】本発明固定子の他の実施形態を示す一部断面側面図。
【図４】図３で用いられた固定子冷却用の金属材料部品を示す斜視図。
【図５】金属材料部品の他の例を示す斜視図。
【図６】本発明固定子の他の実施形態を示す一部断面側面図。
【図７】図６で用いられた固定子冷却用の金属材料部品を示す斜視図。
【図８】従来の固定子の一例を示す側面図。
【図９】図８の側面図。
【符号の説明】
１、７〜９は固定子冷却用の金属材料部品、２は固定子、３はコイルエンド、４、５は絶縁材、６は固定子コア。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a stator of a commutator motor used for an electric power tool, and can efficiently dissipate heat generated by a stator coil.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIGS. 8 and 9, the stator 2 of the conventional commutator motor includes a stator core 6 and a stator coil wound in a slot of the stator core 6. As is well known, a cooling fan is mounted on a rotating shaft of a rotor (not shown), and heat generated by passing a current through the stator coil during operation is cooled by cooling air generated by the cooling fan. It suppresses the rise and prevents burning due to excessive temperature rise.
[0003]
In addition, the coil bundle cross-sectional shape at the coil end portion 3 is shaped to be a rectangle with a large surface area instead of a square, and the cooling surface area of the coil is increased to improve the cooling efficiency of the stator coil.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Since power tools are required to improve work efficiency, power tools with high input are being released year by year, and the current flowing through the stator coils is increasing. Therefore, the heat generation of the stator coil is increasing year by year, and improvement of the cooling efficiency of the stator coil is essential.
[0005]
In the past, the stator coil was cooled by the cooling air generated by the cooling fan, but the size of the cooling fan could not be increased in order to maintain the miniaturization and noise reduction of the power tool, and the amount of cooling air could not be increased. The cooling efficiency of the stator coil is improved by forming the cross-sectional shape of the coil bundle at the end portion 3 to be a rectangular shape having a large surface area instead of a square, thereby increasing the heat radiation surface area. However, if the stator coil is too wide, the overall length of the coil becomes longer and the coil copper loss increases. Therefore, the conventional stator cannot be expected to significantly improve the cooling efficiency of the stator coil.
[0006]
In addition, the stator core 6 is a metal material and thus has a high thermal conductivity. Normally, the surface of the stator core 6 that comes into contact with the stator coil has a thermal conductivity for securing the electric insulation performance of the electric tool. Since a small paper or an insulating material such as resin 4 or 5 is mounted or an air layer of 2.4 mm or more is sandwiched, the cooling effect of transferring heat from the stator coil and radiating from the stator core 6 is small.
[0007]
For this reason, when the high input is used, the stator coil generates heat, which may cause a problem that the stator coil is burned out due to an excessive temperature rise and has a short life.
[0008]
An object of the present invention is to provide a stator and an electric tool that can solve the problem that the life is shortened due to excessive temperature rise due to heat generation of the stator coil at the time of high input use, and the life can be extended. It is.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The above object is achieved by bringing the coil end of the stator into close contact with a part of the metal material part and exposing a part of the metal material part to the outside air.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention will be described below with reference to FIG. 1 showing an embodiment.
[0011]
1a is a plate part of the metal material part 1, 1b and 1c are uneven parts of the metal material part 1, 1d is a slot part of the metal material part 1, 2 is a stator, 3 is a coil end, 4 and 5 are insulating materials, 6 Is the stator core.
[0012]
In the metal material part 1 made of, for example, aluminum in which the plate portion 1a having the same slot shape 1d as the slot of the stator core 6 shown in FIG. The slot portion 1d is placed at a position where it abuts against the insulating material end portion 4 attached to the end portion of the stator core 6 so as to overlap the slot portion of the stator core 6, and is first fixed to the plate portion 1a so as to lick the uneven portion 1b. The child core 6 and the insulating material 4 are wound by the stator coil with the required number of turns, and then the plate portion 1a, the stator core 6 and the insulating material 4 are wound with the stator coil so as to lick the uneven portion 1c. Since the stator coil is wound with a tension that does not sag, when the stator coil is wound between the slots of the stator core 6, the plate portion 1a and the concavo-convex portion 1b, Since there is 1c, it is wound so that the plate part 1a is sandwiched between the insulating material 4 and the stator coil, the plate part 1a is fixed to the stator 2, and the plate part 1a, the uneven parts 1b, 1c and the coil end 3 are Adhere well.
[0013]
In general, a motor used for an electric power tool is an insulating material such as paper or phenol resin 4 or 5 having a low thermal conductivity, which is an electrically insulating material, on the surface of the stator core 6 that comes into contact with the stator coil in order to ensure electrical insulation performance. Since the material is mounted or an air layer of 2.4 mm or more is sandwiched, the cooling effect of transferring the heat of the stator coil and radiating heat from the stator core 6 is small. However, for example, aluminum used for the metal material part 1 has a thermal conductivity that is 100 times or more larger than that of air or an insulating material such as paper or phenolic resin, and easily transfers heat. Further, since the insulating materials 4 and 5 are mounted on the surface of the stator core 6 that contacts the coil end 3 as described above, even if the coil end 3 is brought into close contact with the metal material component 1, the metal material component 1 is As long as the insulating material 4 is installed on the coil end side from the end of the insulating material 4, electrical insulation between the stator coil and the stator core 6 is ensured. When the insulating material 4 is an air layer, the stator coil and the stator core 6 are electrically insulated if the metal material part 1 is installed at a position 2.4 mm away from the end of the stator core 6. Since the electrical insulation performance is ensured, there is no problem.
[0014]
From the above, the heat generated by the stator coil is easily transmitted to the plate portion 1a that is in close contact with the coil end 3, and the heat is transmitted from the plate portion 1a to the uneven portions 1b, 1c, and the uneven portions 1b, 1c. The heat transferred to is efficiently radiated by the cooling air generated by the rotation of the cooling fan. In addition, since the shape of the coil end 3 extends by about 1 to 2 mm by the thickness of the metal material 1, the entire length of the coil does not increase and the copper loss does not increase significantly. Therefore, the surface areas of the uneven portions 1b and 1c are increased. The cooling effect at the time is larger than the surface area of the coil end 3 is expanded.
[0015]
In another embodiment shown in FIG. 3, the metal material part 7 having the hole 7 b shown in FIG. 4 is installed on the surface of the coil end 3, and a string such as a connection band 8 is passed through the hole 7 b to form the coil end 3. The plate portion 7a and the coil end 3 are brought into close contact with each other by tightly binding the surface, and the heat of the coil end 3 is radiated from the plate portion 7a and the uneven portion 7c. 5 is provided on the surface of the metal material part 7 so as to follow the flow of the cooling air, the heat of the coil end 3 is radiated more efficiently.
[0016]
In another embodiment shown in FIG. 6, the coil end 3 is placed between the metal material part 8 having the cylinder 8a with the screw hole shown in FIG. 7 and the metal material part 9 having the hole 9a for passing the cylinder 8a. Since the metal material parts 8 and 9 are fixed to each other and the coil end 3 is pressed by clamping and tightening the screw 10, the metal material parts 8 and 9 and the coil end 3 are in close contact with each other. Therefore, the heat of the coil end 3 is efficiently radiated from the metal material parts 8 and 9.
[0017]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to improve the cooling performance of the stator, and it is possible to provide an electric tool having a high input and a long life with improved work efficiency.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially sectional side view showing an embodiment of a stator of the present invention.
2 is a perspective view showing a metal material part for cooling the stator used in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a partial cross-sectional side view showing another embodiment of the stator of the present invention.
4 is a perspective view showing a metal material part for cooling the stator used in FIG. 3; FIG.
FIG. 5 is a perspective view showing another example of a metal material part.
FIG. 6 is a partial cross-sectional side view showing another embodiment of the stator of the present invention.
7 is a perspective view showing a metal material part for cooling the stator used in FIG. 6;
FIG. 8 is a side view showing an example of a conventional stator.
9 is a side view of FIG.
[Explanation of symbols]
1 and 7 to 9 are metal parts for cooling the stator, 2 is a stator, 3 is a coil end, 4 and 5 are insulating materials, and 6 is a stator core.
