JP2006340479A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】 整流子のセグメント間を合理的に均圧するモータの構築技術を提供する。
【解決手段】 電機子１３３と、電機子１３３とともに回転する整流子１３７と、整流子１３７の長軸周りの周方向に配設された複数のセグメント１３７ａと、電機子１３３と整流子１３７間に配設されるとともに電機子１３３とともに回転することで冷却風を導入する冷却ファン１５１とを有する駆動モータ１２１において、冷却ファン１５１は、導電性領域（羽根１５１ａ、均圧リング１５１ｄ）を有し、導電性領域がセグメント間を電気的に接続するように電機子１３３と整流子１３７間に配設され、これによって、冷却ファン１５１が、冷却風導入、セグメント間の電気的接続、セグメントの放熱を同時に行うように構成されている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、整流子を有するモータに関し、詳しくは、整流子のセグメント間を電気的に接続するモータの構築技術に関する。

通常、直流モータでは、固定子の極数と同数のブラシが必要とされていた。しかしながら、ブラシの数が多くなる程に、電機子が回転する際の整流子とブラシの摩擦による抵抗損失が大きくなる虞がある。また、ブラシの数が多くなる程に、部品点数も増加する。そこで、整流子に設けられたセグメントのうち対角に位置するセグメント間を均圧し、両セグメントにそれぞれ接続されているコイルを接続して電気的に等価とし、例えば、固定子が４極であっても２個のブラシを用いて駆動することができるようにしたモータが知られている。このようなモータについて、セグメント間を、整流子と電機子との間のネック部にワイヤを配線して接続し、均圧するように構成したモータが特開２０００−１３４８７３号公報（特許文献１参照）に開示されている。
特開２０００−１３４８７３号公報

上記従来の技術で記載したようなモータの整流子と電機子との間のネック部には、さらに、電機子のスロット間に配設されるコイルを形成するワイヤも配線される。したがって、ネック部のワイヤの配線数が増え、出力軸、電機子、整流子、コイルから構成される回転子が回転する際の荷重が増えてモータに負担がかかる。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、整流子のセグメント間を、合理的に電気的に接続するモータの構築技術を提供する。

（請求項１に記載の発明）
上記課題を達成するため、各請求項記載の発明が構成される。
請求項１に記載の発明によれば、電機子と、電機子とともに回転する整流子と、整流子の長軸回りの周方向に配設された複数のセグメントと、電機子と整流子間に配設されるとともに電機子とともに回転することで冷却風を導入するファン装置とを有するモータが構成される。
本発明における「モータ」としては、整流子およびブラシにより電機子巻線に供給される電流の方向が整流されるモータを広く包含する。典型的には、直流モータや交流整流子モータがこれに該当する。

本発明のモータでは、ファン装置が導電性領域を有している。そして、このファン装置は、当該導電性領域がセグメント間を電気的に接続するように電機子と整流子間に配設される。
本発明のモータによれば、ファン装置が電機子と整流子間に配設されることにより、ファン装置の導電性領域がセグメント間を電気的に接続するように配設される。セグメント間を電気的に接続する方法としては、上記従来の技術で記載したように、整流子と電機子間のネック部にワイヤを配線してセグメント間を接続する方法や、セグメント間を電気的に接続するための装置を、別途整流子の近傍等に配設する方法が採用されていた。本発明によれば、まず、セグメント間をワイヤで接続する必要がない。したがって、ネック部のワイヤの配線数を減少させることができ、出力軸、電機子、整流子、コイルから構成される回転子が回転する際の荷重を減少させることができる。また、セグメント間を電気的に接続するための装置を別途配設する必要がないので、その配設スペースや配設手順を検討する必要がなく、モータの組み立てが簡単化される。
本発明のモータは、導電性領域がセグメント間を電気的に接続するようにファン装置が配設されることにより、ファン装置が配設されることで導電性領域がセグメント間を電気的に接続する経路の全部となり、ファン装置が配設されるだけでセグメント間が電気的に接続されるように構成されていてもよい。あるいは、本発明のモータは、ファン装置が配設されることで導電性領域がセグメント間を電気的に接続する経路の一部となり、モータの他の構成部品も寄与することで、ファン装置が配設されるとセグメント間が電気的に接続されるように構成されていてもよい。
また、「ファン装置」は、電機子とともに回転することで少なくとも冷却風を導入する構成を有していればよく、典型的には、冷却風を導入する羽根や、羽根の固定部材や、ファン装置を電機子と整流子間に組み付けるための部材を有する組み立て品として構成される。本発明のモータでは、このように構成されたファン装置のいずれかの部分が導電性領域となっている。導電性領域は、部材間を電気的に接続可能な導電性の材料で形成されていればよく、典型的には、鉄等の金属を用いて形成される。

ところで、整流子は、当該整流子の外周面に摺動するブラシと共同して電機子のコイルに電流を供給するが、整流子とブラシの摩擦および通電に伴い、ブラシの摺動部および通電部である整流子のセグメントには熱が発生し易い。本発明のモータでは、ファン装置が配設されると、導電性領域とセグメントが電気的に接続されるので、モータが作動中に各セグメントに発生した熱が導電性領域に伝達し、導電性領域を介して放出される。すなわち、導電性領域が各セグメントの放熱フィンの役割を果す。
したがって、本発明のモータでは、ファン装置が、本来のファン装置の機能である冷却風導入、セグメント間の電気的接続、およびセグメントの放熱を同時に行うように構成されている。

（請求項２に記載の発明）
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載のモータにおいて、ファン装置は、モータの長軸方向と交叉する方向に延びるとともに導電性材料で形成され、互いに絶縁された状態で電機子の周方向に順次配設された複数の羽根と、モータ長軸方向に突出するように羽根のそれぞれに設けられるとともに導電性材料で形成された突起部と、各突起部に嵌合可能な嵌合孔が周方向に順次配設されるとともに導電性材料で形成され、互いに絶縁された状態で重ね合わせ状に配設された複数の環状接続部材とを有している。そして、突起部と嵌合孔とを選択的に組み合わせることによって電気的に接続状態とされた羽根および環状接続部材毎に、複数の導電性領域がファン装置に形成される。
本発明のモータでは、羽根に設けられた突起部と、接続部材に設けられた嵌合孔とを選択的に組み合わせて配設することにより、電気的に接続状態とされた羽根および環状接続部材毎に、複数の導電性領域が形成される。したがって、ファン装置が電機子と整流子間に配設されることで、複数の導電性領域毎に複数のセグメント間を別々に電気的に接続することができる。
また、本発明のモータの導電性領域には羽根が設けられている。羽根は、その冷却風を導入するといった本来の機能を果たすために、概して、モータの長軸方向の交叉する方向に広い表面積の延在部を有している。したがって、セグメントに発生した熱が羽根に伝達し易く、羽根を介して放出され易い。また、羽根は、モータの作動中には、電機子とともに回転するように構成されている。したがって、羽根の周囲の空気は常に流動しており、伝達されたセグメントの熱が迅速に放出される。
また、本発明によれば、モータの組み立て従事者は、環状接続部材を組み付ける際に、その嵌合孔を羽根の突起部に嵌合すればよく、環状接続部材を簡単に確実に組み付けることができる。
また、羽根の突起部に環状接続部材の嵌合孔が嵌合されることで、羽根と環状接続部材は電気的にも構造的にも接続されるので、環状接続部材により羽根の径方向の位置が規制され、羽根の固着力が向上し、回転中に羽根に作用する遠心力に対する強度が向上する。なお、本発明のモータにおいて、各突起部は、ファン装置が回転されている際に、各羽根および突起部に配設された環状接続部材に作用する遠心力が小さい位置として、モータの長軸方向と交叉する方向において、各羽根のモータの軸線寄りの位置に設けられているのが好ましい。
１つの導電性領域を形成する羽根の数や、導電性領域の数は、モータの仕様に基づいて適宜決められていればよい。典型的には、これらの数は、当該モータの極数とブラシ数とセグメント数によって決められる。例えば、４極２ブラシのモータでれば、同電位であるべきセグメントの数は２（２＝４（極数）／２（ブラシ数））であるので、１つの導電性領域毎に２つずつのセグメントを電気的に接続する。一般的には、ファン装置が整流子と電機子間に配設される際に、各羽根が各セグメントに電気的に接続するように構成されるので、１つの導電性領域を形成する羽根の数を２とする。そして、セグメントの数が１０であれば５つの導電性領域が形成される。したがって、１０個の各セグメントに当接する１０枚の各羽根が、５つの環状接続部材により選択的に２枚ずつ電気的に接続される。

（請求項３に記載の発明）
請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載のモータにおいて、ファン装置は、モータの長軸方向から冷却風を導入するように構成されている。また、羽根のそれぞれには、各セグメントに当接される当接部が設けられている。この各当接部は、それぞれが各セグメントに当接されている状態で、当接部間に、モータの長軸方向から冷却風が流通する隙間が形成されるように構成されている。また、各突起部は、各羽根において、モータの長軸方向と交叉する方向において、各当接部よりもモータの外周寄りの位置に設けられるとともに、環状接続部材は整流子の外径よりも大きい内径を有している。これによって、ファン装置は、整流子の外周面と環状接続部材の内周面との間に冷却風の流通空間を確保した状態で整流子に固定されるように構成されている。
本発明によれば、各当接部は、当接部間にモータの長軸方向から冷却風が流通するように構成されているとともに、環状接続部材は、その内周面と整流子の外周面の間に冷却風の流通空間が確保されつつ羽根に配設される。したがって、整流子の外周面に沿ってファン装置の軸線方向に向かう冷却風の流れを形成することができる。これにより、冷却風を、ブラシの摺動部および通電部であり発熱し易いセグメントの直近に、積極的に流通させることが可能となり、ファン装置による整流子の冷却効率が向上する。

（請求項４に記載の発明）
請求項４に記載の発明によれば、請求項２または３に記載のモータにおいて、各突起部は、各羽根において、モータの長軸方向と交叉する方向においてモータの軸線寄りの位置に設けられている。これによって、電機子とともにファン装置が回転されている際に、各羽根および環状接続部材に作用する遠心力の影響が軽減されるように構成されている。
ファン装置が回転されている際には、その回転中心よりも遠い位置に設けられている部材ほどその遠心力の影響を受け易い。本発明では、モータの長軸方向と交叉する方向に広い表面積の延在部を有している羽根の、比較的モータの軸線寄りの位置に突起部を設けるように、モータを構成することができる。これにより、突起部に嵌合して配設される複数の環状接続部材も、モータの軸線寄りの位置に配設されることとなる。したがって、環状接続部材はファン装置の回転中心寄りの位置に配設され、この環状接続部材および環状接続部材が配設されている羽根に作用する遠心力の影響が軽減される。

本発明によれば、整流子のセグメント間を、合理的に電気的に接続するモータの構築技術が提供されることとなった。

以下に本発明の一実施の形態につき、図１〜図５に基づいて説明する。
本実施の形態では、本発明の「モータ」を、電動式（充電式）のインパクトドライバ１００に設けられる駆動モータに適用する場合について説明する。また、駆動モータが４極２ブラシの直流モータであり、整流子の対角に位置するセグメント間が電気的に接続され、電機子の対角に位置するコイルが直列状に接続されている場合について説明する。なお、以降、セグメント間が電気的に接続されることを、セグメント間が均圧されると言う。
図１は、本実施の形態に係るインパクトドライバ１００の全体構成を概略的に示す一部破断の側断面図である。図２は、インパクトドライバ１００の駆動モータの概略構成を示す断面図である。図３は、駆動モータの回転子に冷却ファンが取り付けられている状態を示す斜視図である。なお、電機子に配設されているコイルは、便宜上省略してある。図４には、図３に示した、回転子と冷却ファンの組立図を示す。図５には、冷却ファンの羽根部分の断面図を示す。

図１に示すように、本実施の形態に係るインパクトドライバ１００は、概括的に見て、インパクトドライバ１００の外郭を形成する本体部１０１、当該本体部１０１の先端領域に着脱自在に取り付けられて各種ネジのネジ締め作業を行うドライバビット１０９を主体として構成される。
本体部１０１は、モータハウジング１０３、ギアハウジング１０５およびハンドグリップ１０７から構成されている。モータハウジング１０３内には、駆動モータ１２１が収容されている。駆動モータ１２１は、本発明における「モータ」に対応する。
ハンドグリップ１０７には、駆動モータ１２１の電源スイッチを投入操作するトリガ１２５が設けられている。
ギアハウジング１０５内には、駆動モータ１２１の出力軸１２２の回転を適宜減速するための遊星ギア装置からなる減速機構１１１、減速機構１１１によって回転駆動されるスピンドル１１２、当該スピンドル１１２からボール１１３を伝達部材として回転駆動されるハンマー１１４、およびハンマー１１４によって回転駆動されるアンビル１１５が配置されている。ハンマー１１４はスピンドル１１２の長軸方向に相対的に移動可能とされ、圧縮コイルスプリング１１６によってアンビル１１５側に向けて付勢されている。なお、アンビル１１５の先端は、ギアハウジング１０５の先端から突出しており、この突出された先端部にドライバビット１０９が着脱自在に取り付けられる。

このように構成されたインパクトドライバ１００によれば、ドライバビット１０９による締め付けトルクが大きくなって所定の高負荷状態となった際には、ハンマー１１４の打撃動作によりドライバビット１０９に大きな締め付けトルクを発生させることができる。なお、インパクトドライバの作動原理自体は、周知の技術事項に属するため、その詳細な構成作用の説明は、便宜上省略する。

次に駆動モータ１２１の概略構成を、図２を参照して説明する。本実施の形態における駆動モータ１２１としては、バッテリー１２７（併せて、図１参照）を駆動電源とする４極の直流モータが用いられている。駆動モータ１２１は、出力軸１２２、出力軸１２２と一体的に回転する冷却ファン１５１、出力軸１２２と一体的に回転しコイル１３４を構成するワイヤが巻装されている電機子１３３、モータハウジング１０３に固定されて電機子１３３の周囲にフィールド磁界を発生させている固定子１３５、出力軸１２２の一端側（減速機構１１１の反対側）に設けられた整流子１３７、整流子１３７の外周面に設けられた複数のセグメントに摺接して電機子１３３に配設されたコイル１３４に駆動電流を供給する２個のブラシ１４５を主体として構成されている。
出力軸１２２は、一端（後端、すなわち図２に示す左端）がモータハウジング１０３に軸受１２３を介して回転自在に支持され、他端側（減速機構１１１側、すなわち図２に示す右側）がギアハウジング１０５（併せて、図１参照）に軸受１２４を介して回転自在に支持されている。なお、出力軸１２２、電機子１３３、整流子１３７、コイル１３４によって回転子が構成されている。

上記のように構成された駆動モータ１２１に電源が投入され、固定子１３５のフィールド磁界の中で電機子１３３のコイル１３４に、ブラシ１４５、整流子１３７のセグメントを介して駆動電流が供給されることで、回転子が回転駆動される。この際、整流子１３７およびブラシ１４５は、電機子１３３および出力軸１２２が所定の方向に連続的に回転するように、コイル１３４に流れる電流の方向を適宜切り替えている。なお、このように構成された直流モータの作動原理自体は、周知の技術事項に属するため、その詳細な構成作用の説明は便宜上省略する。
また、電機子１３３と整流子１３７の間に配置されている冷却ファン１５１は、遠心ファンとして機能する。したがって、冷却ファン１５１は、駆動モータ１２１が駆動されると出力軸１２２と一体的に回転し、整流子１３７側（図２に示す左側）のモータハウジング１０３に設けられた風窓（図示省略）から導入した冷却風を、モータの半径方向（長軸方向と交叉する方向）に流出させる。これにより、整流子１３７、ブラシ１４５およびそれらの周辺部を冷却する。冷却後の風は、モータハウジング１０３のモータの半径方向に設けられた風窓（図示省略）から外部へ放出される。なお、冷却ファン１５１の詳細な構成は後述する。
また、整流子１３７の長軸回りには、周方向に１０個のセグメント１３７ａが配設されている（併せて、図４参照）。各セグメント１３７ａには溝状の接続部１３７ｂが設けられている。この接続部１３７ｂに埋め込まれたワイヤにより電機子１３３のスロット間にコイル１３４を形成されることで、当該セグメントに接続されたコイル１３４が形成される。なお、隣接するセグメント間は絶縁されている。

次に、冷却ファン１５１の詳細な構成を、図３〜図５を用いて説明する。
図４に示すように、冷却ファン１５１には、金属製の１０枚の羽根１５１ａ、１０枚の羽根を放射状に整流子１３７側で固定する樹脂製の第１ファンリング１５１ｂ、１０枚の羽根を放射状に電機子１３３側で固定するとともに電機子１３３のスロットに冷却ファン１５１を固定する樹脂製の第２ファンリング１５１ｃ、対角のセグメント間を均圧するための５枚の均圧リング１５１ｄが設けられている。
羽根１５１ａには、延在部Ｈ１、当接部Ｈ２、突起部Ｈ３、第２ファンリング１５１ｃに接続される接続部（特に図示していない。）が設けられている。延在部Ｈ１は、比較的広い表面積を有し、モータの長軸方向と交叉する方向に延在し、回転することで風を導入する。当接部Ｈ２は、延在部Ｈ１の一端面からモータの長軸方向に延びるよう形成され、冷却ファン１５１が配設されるとことで、整流子１３７のセグメント１３７ａに当接される。なお、当接部Ｈ２は、セグメント１３７ａに当接された際に、当接部間に冷却風を流通可能な隙間が形成される大きさにて構成される。突起部Ｈ３は、当接部Ｈ２よりも延在部Ｈ１側（駆動モータ１２１の外周寄りの位置）に、モータの長軸方向に突出状に設けられ、均圧リング１５１ｄの各孔（詳細は、後述する。）が嵌合される。なお、突起部Ｈ３は、当接部Ｈ２よりも延在部Ｈ１側ではあるものの、延在部Ｈ１の径方向の寸法からすれば比較的モータの軸線寄りの位置に設けられている。
第１ファンリング１５１ｂには、羽根１５１ａの各突起部Ｈ３を嵌合させるための孔が円周方向に等間隔に１０個設けられている。
第２ファンリング１５１ｃには、羽根１５１ａの接続部（図示省略）を嵌合させるための孔が円周方向に等間隔に１０個設けられている。第２ファンリング１５１ｃは、概ね電機子１３３の外径と同じ外径で形成されており、電機子１３３の各スロットに嵌合するリブが円周方向に等間隔に１０個設けられている。
第１ファンリング１５１ｂの羽根嵌合用の孔に各羽根１５１ａの突起部Ｈ３を嵌合させるとともに、および第２ファンリング１５１ｃの羽根嵌合用の孔に各羽根１５１ａの接続部を嵌合させることにより、１０枚の羽根が放射状に固定される。

そして、第１ファンリング１５１ｂの孔から突出している各羽根１５１ａの突起部Ｈ３に、均圧リング１５１ｄを５枚配設する。
均圧リング１５１ｄは、第１ファンリング１５１ｂと同じ径を有する導電性部性部材で構成されている。均圧リング１５１ｄの内径は、整流子１３７の外径よりも大きく、突起部Ｈ３に配設された際に当接部Ｈ２に接触しない寸法に設定されている。また、その上面と下面には絶縁物の粉体がふきつけられ、均圧リング１５１ｄが積層状の配設された際に、互いの絶縁状態が維持できるように構成されている。また、均圧リング１５１ｄには、８個の絶縁孔Ａと２個の接続孔Ｂが設けられている。各孔は、均圧リング１５１ｄの円周方向に３６度ずつずれた位置に等間隔に設けられ、このうち２個の接続孔Ｂは対角の位置に設けられている。絶縁孔Ａは、絶縁孔Ａが羽根１５１ａの突起部Ｈ３に配置された際に、絶縁孔Ａの内周面が突起部Ｈ３に接触しないような、突起部Ｈ３の径よりも大きい孔径にて形成されている。また、絶縁孔Ａの内周面には上面および下面と同じ絶縁物の粉体がふきつけられている。一方、接続孔Ｂは、接続孔Ｂが羽根１５１ａの突起部Ｈ３に嵌合された際に、接続孔Ａの内周面が突起部Ｈ３に接触するような孔径にて形成されている。接続孔Ｂの内周面には絶縁物の粉体はふきつけられていない。したがって、均圧リング１５１ｄが配設されると、その接続孔Ｂにて嵌合された突起部Ｈ３が設けられている対角に位置する羽根同士が電気的に接続される。
この均圧リング１５１ｄを、図４に示すように、接続孔Ｂの位置を円周方向に１つずつずらした状態で順次、突起部Ｈ３に積層状（重ね合わせ状）に配設する。これにより、均圧リング１つにつき、対角に位置する一対の羽根同士が電気的に接続され、図３に示すように５枚の均圧リング１５１ｄが配設された状態では、対角に位置する五対の羽根同士が電気的に接続される。すなわち、冷却ファン１５１に、電気的に接続状態とされた羽根および均圧リング毎に、５つの導電性領域が形成される。

このように構成された冷却ファン１５１を、整流子１３７と電機子１３３間に配置する。
冷却ファン１５１は、第２ファンリング１５１ｃに設けられたリブを、電機子１３３の各スロットに嵌合させると、羽根１５１ａの各当接部Ｈ２が各セグメント１３７ａに当接するように構成されている。これにより、各羽根１５１ａが各セグメント１３７ａに電気的に接続される。したがって、図５に示すように、整流子１３７に設けられた１つのセグメント、当該セグメントに接続されている羽根１５１ａの当接部Ｈ２、羽根１５１ａの突起部Ｈ３、当該突起部に接続孔Ｂが嵌合している均圧リング（図５では、一番下方に配設されている均圧リング）、当該均圧リングの他方の接続孔、当該接続孔が嵌合している羽根の突起部、当該羽根の当接部、を介して当該当接部が当接しているセグメント（上記一方のセグメントとは整流子１３７の対角に位置するセグメント）が電気的に接続される（均圧される）。同様に整流子１３７の対角に位置する５対のセグメント間が、各羽根、各均圧部材を介して（５つの導電性領域によって）、均圧される。

また、上記したように、各羽根１５１ａの当接部Ｈ２は、セグメント１３７ａに当接された際に、当接部間に冷却風を流通可能な隙間が形成される大きさにて構成されている。さらに、各羽根１５１ａにおいて、突起部Ｈ３は、当接部Ｈ２よりもモータの外周寄りの位置に設けられているとともに、各当接部Ｈ２に配設される均圧リング１５１ｄの内径は、整流子１３７の外径よりも大きく、各当接部Ｈ２には接触しない寸法に設定されている。したがって、整流子１３７の外周面と、各突起部Ｈ３に配設された均圧リング１５１ｄの内周面との間には、各当接部間に冷却風が流通する空間Ｓ（図３参照）が確保されている。これにより、冷却ファン１５１が回転されると、整流子１３７側（図２に示す左側）のモータハウジング１０３に設けられた風窓（図示省略）から、モータの軸線方向に、各セグメント１３７ａの表面に沿って冷却ファン１５１の軸線方向に向かう冷却風の流れが形成される。そして、冷却風は、各空間Ｓを通り、各羽根１５１ａの延在部Ｈ１の間からモータの半径方向に流出される。この「空間Ｓ」は、本発明の「冷却風の流通空間」に対応する。
また、本実施の形態の「冷却ファン１５１」は本発明の「ファン装置」に対応し、本実施の形態の「均圧リング１５１ｄ」は本発明の「環状接続部材」に対応し、本実施の形態の「羽根１５１ａ」は本発明の「羽根」に対応する。また、本実施の形態の「羽根１５１ａ」と「均圧リング１５１ｄ」は、本発明の「導電性領域」に対応する。また、本実施の形態の「突起部Ｈ３」は、本発明の「突起部」に対応する。また、本実施の形態の「接続孔Ｂ」は、本発明の「嵌合孔」に対応する。

本実施の形態の駆動モータ１２１では、冷却ファン１５１の対角に位置する５対の羽根１５１ａが５枚の均圧リング１５１ｄによりそれぞれ電気的に接続されている。そして、冷却ファン１５１が電機子１３３と整流子１３７間に配置されると、各羽根１５１ａと各セグメント１３７ａが電気的に接続される。これにより、対角に位置する各羽根が電気的に接続されたセグメント同士が、各羽根１５１ａ、各均圧リング１５１ｄを介して均圧される。したがって、駆動モータ１２１では、冷却ファン１５１が配設されるだけで、整流子１３７の対角に位置する５対のセグメント間が均圧される。
セグメント間を均圧する方法としては、セグメントに接続したワイヤを、整流子と電機子間のネック部に配線し、当該セグメントと均圧するセグメントに接続する方法や、セグメント間を電気的に接続するための装置を、別途整流子の近傍に配設する方法が採用されていた。本実施の形態の駆動モータ１２１によれば、まず、セグメント間をワイヤで接続する必要がない。したがって、整流子１３７と電機子１３３間のネック部のワイヤの配線数を減少させることができ、出力軸、電機子、整流子、コイルから構成される回転子が回転する際の荷重を減少させることができる。また、セグメント間を電気的に接続するための装置を別途配設する必要がないので、その配置スペースや配置手順を検討する必要がなく、駆動モータ１２１の組み立てが簡単化される。

また、本実施の形態の駆動モータ１２１では、冷却ファン１５１が配置されると、各羽根１５１ａと各セグメント１３７ａが接続されるので、駆動モータ１２１が作動中にセグメント１３７ａに発生した熱が各羽根１５１ａに伝達し、これによりセグメント１３７ａに発生した熱を放出させることができる。各羽根１５１ａは、その冷却風を導入するといった本来の機能を果すために、モータの長軸方向に交差する方向に広い表面積の延在部Ｈ１を有している。したがって、各セグメント１３７ａに発生した熱が各羽根１５１ａに伝達され易く、各羽根１５１ａが各セグメント１３７ａの放熱フィンの役割を果し、熱が放出され易い。また、各羽根１５１ａは、モータの作動中には、電機子１３３とともに回転するように構成されているので、各羽根１５１ａの周囲の空気は常に流動しており、熱が迅速に放出される。

また、本実施の形態の駆動モータ１２１では、均圧リング１５１ｄを組み付ける際に、その接続孔Ｂを各羽根１５１ａの突起部Ｈ３に嵌合すればよく、モータの組み立て従事者は、均圧リング１５１ｄを簡単に確実に組み付けることができる。

また、本実施の形態の駆動モータ１２１では、各羽根１５１ａの突起部Ｈ３に均圧リング１５１ｄの接続孔Ｂが嵌合されることで、各羽根１５１ａと均圧リング１５１ｄは電気的にも構造的にも接続される。したがって、均圧リング１５１ｄにより各羽根１５１ａの径方向の位置が規制され、各羽根１５１ａの固着力が向上し、回転中に各羽根１５１ａに作用する遠心力に対する強度が向上する。

また、本実施の形態の駆動モータ１２１によれば、各当接部Ｈ２は、当接部間にモータの長軸方向から冷却風が流通するように構成されている。さらに、均圧リング１５１ｄは、その内周面と整流子１３７の外周面の間に、冷却風が流通する空間Ｓが確保されつつ各羽根１５１ａに配設される。したがって、整流子１３７の外周面に沿って冷却ファン１５１の軸線方向に向かう冷却風の流れを形成することができる。これにより、冷却風を、ブラシ１４５の摺動部および通電部であり発熱し易いセグメント１３７ａの直近に、積極的に流通させることが可能となり、冷却ファン１５１による整流子１３７の冷却効率が向上する。

また、本実施の形態の駆動モータ１２１では、モータの長軸方向と交叉する方向に広い表面積の延在部Ｈ１を有している羽根の、モータの軸線寄りの位置に突起部Ｈ３が設けられている。これにより、突起部Ｈ３に嵌合して配設される均圧リング１５１ｄも、モータの軸線寄りの位置に配設されている。すなわち、均圧リング１５１ｄは冷却ファン１５１の回転中心寄りの位置に配設されている。冷却ファン１５１が回転されている際には、その回転中心よりも遠い位置に設けられている部材ほどその遠心力の影響を受け易いので、駆動モータ１２１の均圧リング１５１ｄ、これに接続されている羽根１５１ａは、遠心力による影響を受け難い。
本実施の形態の駆動モータ１２１を用いれば、整流子１３７のセグメント間が合理的に均圧される。

なお、本発明は、実施の形態で説明した構成に限定されず種々の変更、追加、削除が可能である。
本実施の形態では、均圧リング１５１ｄに突起部Ｈ３と同数の孔が設けられている場合について説明したが、均圧リング１５１ｄには接続孔Ｂが設けられていればよい。したがって、図６に示すように、羽根１５１ａの突起部Ｈ３と接続される接続孔Ｂ以外の孔は、突起部Ｈ３との接続が回避されるように連続的に構成されていてもよい。また、図７に示すように、接続孔Ｂが形成されている部分以外は、突起部Ｈ３との接続を回避するような内径にて均圧リング１５１ｄが構成されていてもよい。
また、本実施の形態では、図８に示すように、均圧リング１５１ｄの上面と下面に絶縁物Ｃの粉体がふきつけられている場合について説明したが、図９に示すように均圧リング自体には絶縁加工がされておらず、均圧リングを積層状に配置する際に均圧リング間に絶縁部材Ｄを配置してもよい。
また、図８、図９に示すように、予め均圧リング１５１ｄを積層状に組み合わせたものを均圧部材として一体化し、冷却ファン１５１に組み付けるように構成してもよい。
また、駆動モータ１２１は、羽根１５１ａと第１ファンリング１５１ｂと第２ファンリング１５１ｃが組み立てられたものが、整流子１３７と電機子１３３間に配設された後に、均圧リング１５１ｄが配設されるように構成されていてもよい。
また、本実施の形態では、各羽根１５１ａの突起部Ｈ３が整流子１３７側に突出状に形成されている場合について説明したが、各羽根の突起部は電機子１３３側に突出状に形成されていてもよい。このように構成した冷却ファン２５１の組立図を図１０に示す。また、電機子１３３と整流子１３７の間に冷却ファン２５１が配設されている状態の、冷却ファン２５１の羽根２５１ａ部分の断面図を図１１に示す。この場合、図１０に示すように、冷却ファン２５１には、金属製の１０枚の羽根２５１ａ、１０枚の羽根を放射状に整流子１３７側で固定する樹脂製の第１ファンリング２５１ｂ、１０枚の羽根を放射状に電機子１３３側で固定するとともに電機子１３３のスロットに冷却ファン２５１を固定する樹脂製の第２ファンリング２５１ｃ、対角のセグメント間を均圧するための５枚の均圧リング２５１ｄが設けられている。各羽根２５１ａには、電機子１３３側にモータの長軸方向に突出状に形成された突起部Ｈ４が設けられている。なお、第２ファンリング２５１ｃには、各羽根２５１ａの突起部Ｈ４と嵌合して各羽根２５１ａを固定するための孔が、円周方向に等間隔に１０個設けられている。そして、第１ファンリング２５１ｂと第２ファンリング２５１ｃにより１０枚の羽根を放射状に固定し、第２ファンリング２５１ｂの孔から突出している各羽根２５１ａの突起部Ｈ４に、均圧リング２５１ｂを５枚配設する。均圧リング２５１ｂは、第２ファンリング２５１ｂと同じ径を有する部材として構成されている。この構成によれば、均圧リング２５１ｄは、各羽根２５１ａを固定している第２ファンリング２５１ｃと電機子１３３との間で、重ね合わせ状に５枚が挟持された状態で配設されるので、配設箇所での固着力が高い。
また、本実施の形態ではモータについて説明したが、本発明の要旨を、整流子およびブラシを有する発電機にも適用することができる。
本実施の形態では、インパクトドライバ１００に設けられているモータについて、本発明を適用した場合について説明したが、本発明のモータは、他の機器に設けられているモータについて広く適用することができる。

本発明のモータが駆動モータとして適用された電動工具の一例として、インパクトドライバ１００の全体構成を示す。 インパクトドライバ１００に設けられていている駆動モータ１２１の側断面図を示す。 電機子１３３と整流子１３７の間に冷却ファン１５１が配設されている状態の外観を示す。 冷却ファン１５１の組立図を示す。 電機子１３３と整流子１３７の間に冷却ファン１５１が配設されている状態の、冷却ファン１５１の羽根１５１ａ部分の断面図を示す。 均圧リング１５１ｄの他の構成を示す。 均圧リング１５１ｄの他の構成を示す。 均圧リング１５１ｄが重ね合わせ状に配設されている状態を示す。 絶縁部材Ｄが挟まれつつ均圧リングが重ね合わせ状に配設されている状態を示す。 冷却ファン２５１の組立図を示す。 電機子１３３と整流子１３７の間に冷却ファン２５１が配設されている状態の、冷却ファン２５１の羽根２５１ａ部分の断面図を示す。

符号の説明

１００ インパクトドライバ
１０１ 本体部
１０３ モータハウジング
１０５ ギアハウジング
１０７ ハンドグリップ
１０９ ドライバビット
１１１ 減速機構
１１２ スピンドル
１１３ ボール
１１４ ハンマー
１１５ アンビル
１１６ 圧縮コイルスプリング
１２１ 駆動モータ
１２２ 出力軸
１２３，１２４ 軸受
１２５ トリガ
１２７ バッテリー
１３３ 電機子
１３４ コイル
１３５ 固定子
１３７ 整流子
１３７ａ セグメント
１３７ｂ 接続部
１４５ ブラシ
１５１ 冷却ファン
１５１ａ 羽根
１５１ｂ 第１ファンリング
１５１ｃ 第２ファンリング
１５１ｄ 均圧リング
Ａ 絶縁孔
Ｂ 接続孔
Ｈ１ 延在部
Ｈ２ 当接部
Ｈ３ 突起部
Ｓ 空間

Claims (4)

1. 電機子と、前記電機子とともに回転する整流子と、前記整流子の長軸回りの周方向に配設された複数のセグメントと、前記電機子と前記整流子間に配設されるとともに前記電機子とともに回転することで冷却風を導入するファン装置とを有するモータであって、
   前記ファン装置は、導電性領域を有するとともに、当該導電性領域が前記セグメント間を電気的に接続するように前記電機子と前記整流子間に配設され、これによって当該ファン装置が、冷却風導入、セグメント間の電気的接続、および前記セグメントの放熱を同時に行うように構成されていることを特徴とするモータ。
2. 請求項１に記載のモータであって、
   前記ファン装置は、
   モータの長軸方向と交叉する方向に延びるとともに導電性材料で形成され、互いに絶縁された状態で前記電機子の周方向に順次配設された複数の羽根と、
   モータ長軸方向に突出するように前記羽根のそれぞれに設けられるとともに導電性材料で形成された突起部と、
   前記各突起部に嵌合可能な嵌合孔が周方向に順次配設されるとともに導電性材料で形成され、互いに絶縁された状態で重ね合わせ状に配設された複数の環状接続部材とを有し、
   前記突起部と嵌合孔とを選択的に組み合わせることによって電気的に接続状態とされた前記羽根および環状接続部材毎に、複数の導電性領域が前記ファン装置に形成されることを特徴とするモータ。
3. 請求項２に記載のモータであって、
   前記ファン装置は、モータの長軸方向から冷却風を導入するように構成されており、
   前記羽根のそれぞれには、各セグメントに当接される当接部が設けられ、
   前記各当接部は、それぞれが各セグメントに当接されている状態で、当接部間に、モータの長軸方向から冷却風が流通する隙間が形成されるように構成されており、
   前記各突起部は、前記各羽根において、モータの長軸方向と交叉する方向において、前記各当接部よりもモータの外周寄りの位置に設けられるとともに、前記環状接続部材は前記整流子の外径よりも大きい内径を有し、
   これによって、前記ファン装置は、前記整流子の外周面と前記環状接続部材の内周面との間に冷却風の流通空間を確保した状態で前記整流子に固定されていることを特徴とするモータ。
4. 請求項２または３に記載のモータであって、
   前記各突起部は、前記各羽根において、モータの長軸方向と交叉する方向においてモータの軸線寄りの位置に設けられており、
   これによって、前記電機子とともに前記ファン装置が回転されている際に、前記各羽根および前記環状接続部材に作用する遠心力の影響を軽減するように構成されていることを特徴とするモータ。

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