JP2007288967A - Ｄｃブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

【課題】電気絶縁部材にネジ用ボスを設ける際、固定子の外径寸法が大きくならず、かつ固定子の巻き線の巻装範囲が狭まらないようにすることを目的とする。
【解決手段】本発明に係るＤＣブラシレスモータは、筒状部と、その筒状部の内周面から半径方向内側に突出した複数対の歯部とからなる固定子鉄心と、歯部４３ｐの突出端面４３ｆを除く部分、及び固定子鉄心の内周面と軸方向両端面を覆う電気絶縁部材４７と、電気絶縁部材４７を介して歯部４３ｐの周囲に巻装された巻き線４１とを有し、固定子鉄心の軸方向端面を覆う電気絶縁部材４７の端面被覆部４７ｃには、固定子鉄心の外周面から半径方向外側に突出しない位置で、かつ歯部４３ｐに対する巻き線４１の巻装を妨げない位置に、ネジ用ボス４８が軸方向に形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、固定子の端面にネジ用ボスが軸方向に形成されているＤＣブラシレスモータに関する。

上記したＤＣブラシレスモータとしては、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。
特許文献１に記載のＤＣブラシレスモータは、図６（Ａ）に示すように、固定子鉄心１０２の外周面に軸方向に延びる突起部１０３が形成されており、その突起部１０３を使用してネジ用ボス１０３ｂが設けられている。ネジ用ボス１０３ｂには、スイッチング素子を備える電気回路基板１０４及び放熱部材１０５がビス止めされる。
しかし、固定子鉄心１０２の外周面に突起部１０３を形成してネジ用ボス１０３ｂを設ける方法では、ＤＣブラシレスモータが半径方向に大型化する。また、固定子鉄心１０２にネジ用ボス１０３ｂを設けると、固定子鉄心１０２を通る磁界がネジ用ボス１０３ｂの影響を受けるおそれがある。
このため、図６（Ｂ）に示すように、固定子鉄心１０２と巻き線Ｃとの間に介装される電気絶縁部材１０６にネジ用ボス１０６ｂを設けるようにすれば、前記ネジ用ボス１０６ｂが固定子鉄心１０２を通る磁界に影響を及ぼすことがない。さらに、固定子鉄心１０２の歯部１０２ｐの基端部を被覆する電気絶縁部材１０６の歯部基端被覆位置に、固定子鉄心１０２の外周面から突出しないようにネジ用ボス１０６ｂを設けることにより、ＤＣブラシレスモータが径方向に大型化することがない。

特開２００４−３５７３７１号公報

しかし、ネジ用ボス１０６ｂを固定子鉄心１０２の外周面から突出しないように配置すると、図６（Ｃ）に示すように、そのネジ用ボス１０６ｂの内側部が歯部１０２ｐ側に突出することがある。ネジ用ボス１０６ｂの内側部が歯部１０２ｐ側に突出すると、そのネジ用ボス１０６ｂが歯部１０２ｐに対する巻き線Ｃの巻装を妨げて、その部分に巻き線Ｃを巻装できなくなる。即ち、ネジ用ボス１０６ｂの突出分Ｘだけ巻き線Ｃの巻装範囲が狭められるという問題がある（図６（Ｃ）参照）。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、電気絶縁部材にネジ用ボスを設ける際、固定子の外径寸法が大きくならず、かつ固定子の巻き線の巻装範囲が狭まらないようにすることである。

上記した課題は、各請求項の発明によって解決される。
請求項１のＤＣブラシレスモータは、筒状部と、その筒状部の内周面から半径方向内側に突出した複数対の歯部とからなる固定子鉄心と、前記歯部の突出端面を除く部分、及び前記固定子鉄心の内周面と軸方向両端面を覆う電気絶縁部材と、前記電気絶縁部材を介して前記歯部の周囲に巻装された巻き線とを有し、前記固定子鉄心の軸方向端面を覆う前記電気絶縁部材の端面被覆部には、前記固定子鉄心の外周面から半径方向外側に突出しない位置で、かつ前記歯部に対する巻き線の巻装を妨げない位置に、ネジ用ボスが軸方向に形成されていることを特徴とする。

本発明によると、固定子鉄心の軸方向端面を覆う電気絶縁部材の端面被覆部には、固定子鉄心の外周面から突出しない位置で、かつ歯部に対する巻き線の巻装を妨げない位置にネジ用ボスが軸方向に形成されている。このため、電気絶縁部材の端面被覆部にネジ用ボスを形成することで、固定子の外径寸法が大きくなることがなく、さらに固定子の巻き線の巻装範囲が狭まることがない。

請求項２の発明によると、電気絶縁部材の端面被覆部には、固定子鉄心の隣り合う歯部と歯部との間の位置に、ネジ用ボスが形成されていることを特徴とする。
このため、ネジ用ボスが歯部に対する巻き線の巻装を妨げることがない。
請求項３の発明によると、電気絶縁部材の端面被覆部には、固定子鉄心の歯部の突出端面よりも半径方向内側に突出する位置に、ネジ用ボスが形成されていることを特徴とする。
このため、請求項２の場合と同様に、ネジ用ボスが歯部に対する巻き線の巻装を妨げることがない。

請求項４の発明によると、ネジ用ボスの外径寸法は、固定子鉄心の隣り合う歯部と歯部との間の位置を覆う電気絶縁部材の端面被覆部の半径方向における幅寸法よりも大きく設定されていることを特徴とする。
請求項５の発明によると、電気絶縁部材の端面被覆部には、複数のネジ用ボスが形成されており、それらのネジ用ボスに対して回転子の位置検出センサを備える電気回路基板がネジ止めされていることを特徴とする。

本発明によると、電気絶縁部材の端面被覆部にネジ用ボスを形成することで、固定子の外径寸法が大きくなることがなく、さらに固定子の歯部における巻き線の巻装範囲が狭まることがない。

（実施形態１）
以下、図１から図５に基づいて、本発明の実施形態１に係るＤＣブラシレスモータの説明を行なう。本実施形態に係るＤＣブラシレスモータは、電動工具に使用されるモータである。ここで、図１はＤＣブラシレスモータの縦断面図、図２はＤＣブラシレスモータの背面図（図１のIIA−IIA矢視図）等である。図３はＤＣブラシレスモータの固定子の背面図等、図４は前記固定子の変更例に係る背面図等である。また、図５はＤＣブラシレスモータを備える電動工具の縦断面図である。

＜電動工具１０の概要について＞
本実施形態に係るＤＣブラシレスモータ２０の説明を行なう前に電動工具１０の概要について説明する。
電動工具１０は、図５に示すように、筒状の本体部１２と、その本体部１２の側部（図５では下部）から突出するように形成されたグリップ部１５とを備えている。グリップ部１５は、使用者が電動工具１０を使用する際に把持する部分であり、そのグリップ部１５の基端部に使用者が指先で引き操作するトリガ形式のスイッチレバー１５ｒが設けられている。
電動工具１０の本体部１２には、後側から順番にＤＣブラシレスモータ２０、遊星歯車機構２４、スピンドル２５、打撃力発生機構２６、及びアンビル２７が同軸に収納されている。ＤＣブラシレスモータ２０は、電動工具１０の駆動源であり、そのＤＣブラシレスモータ２０の回転が遊星歯車機構２４によって減速された後、スピンドル２５に伝達される。そして、スピンドル２５の回転力がハンマー２６ｈや圧縮バネ２６ｂ等を備える打撃力発生機構２６によって回転打撃力に変換され、アンビル２７に伝えられる。アンビル２７は、回転打撃力を受けて軸回りに回転する部分であり、ハウジング１１の本体部１２の先端に設けられた軸受１２ｊによって、軸回りに回転自在、かつ軸方向に変位不能に支持されている。
アンビル２７の先端部には、ドライバビットやソケットビット等（図示省略）を装着するためのチャック部２７ｔが設けられている。

＜ＤＣブラシレスモータ２０について＞
ＤＣブラシレスモータ２０は、４極構造のモータであり、図１に示すように、永久磁石３１，３２を備える回転子３０と、巻き線４１を備える固定子４０とから構成されている。
回転子３０は、鋼板を軸方向に積層することにより円柱形に成形された回転子本体３０ｍと、その回転子本体３０ｍの外周面を覆うように固定された一組の断面円弧形の永久磁石３１，３２とから構成されている。回転子本体３０ｍの中心には軸方向に貫通孔３０ｈが形成されおり、その貫通孔３０ｈに回転軸３４が圧入されている。そして、回転子３０の回転軸３４の前後両端部が電動工具１０の本体部１２に設けられた一対のモータ軸受３５によって回転自在に支持されている。
また、回転軸３４には、回転子本体３０ｍと前側のモータ軸受３５との間の位置にモータ冷却用ファン３７が同軸に固定されている。さらに、回転軸３４は、回転子本体３０ｍと後側のモータ軸受３５との間に配置された所定長さ寸法の円筒体３８に挿通されている。これにより、回転子３０は、前後のモータ軸受３５とモータ冷却用ファン３７、及び円筒体３８によって軸方向から拘束されて、軸方向（前後方向）に変位不能に保持されている。

固定子４０は、鋼板を軸方向に積層することにより成形された固定子鉄心４３を備えている。固定子鉄心４３は、図２（Ｂ）の背面図に示すように、筒状部４３ｅと、その筒状部４３ｅの内周面から半径方向内側に突出した複数対（図では３対）の歯部４３ｐとから構成されている。固定子鉄心４３の歯部４３ｐは円周方向に等間隔で形成されており、それらの歯部４３ｐの突出端面４３ｆが凹円弧面状に形成されている。歯部４３ｐの突出端面４３ｆは、回転子３０の外周面と平行に保持されるように、その突出端面４３ｆの曲率が回転子３０の外周面の曲率に合わせられている。
歯部４３ｐの突出端面４３ｆを除く部分、及び固定鉄心４３の筒状部４３ｅの内周面と軸方向両端面は、樹脂等の電気絶縁部材であるインシュレータ４７によって覆われている。そして、固定子鉄心４３の各々の歯部４３ｐにインシュレータ４７を介した状態で巻き線４１が巻装されている。

インシュレータ４７は、図３等に示すように、固定鉄心４３の筒状部４３ｅの軸方向両端面を覆う端面被覆部４７ｃを備えている。さらに、インシュレータ４７の後部の端面被覆部４７ｃには、図１、図２（Ａ）に示すように、センサ基板５０が嵌め込まれる嵌合段部４７ｄが形成されている。
センサ基板５０は、回転子３０の磁極の位置を検出するための磁気センサ５５を備えるリング状の基板である。ＤＣブラシレスモータ２０は、磁気センサ５５で回転子３０の磁極の位置を検出しながら、モータ駆動回路（図示省略）で各々の歯部４３ｐの巻き線４１に順番に電流を流すことで、前記回転子３０を回転させる。

インシュレータ４７の後部の端面被覆部４７ｃには、図３に示すように、センサ基板５０をインシュレータ４７にネジ止めするためのネジ用ボス４８が軸方向に形成されている。
即ち、センサ基板５０が本発明の電気回路基板に相当し、磁気センサ５５が本発明の位置検出センサに相当する。
ネジ用ボス４８は、インシュレータ４７の円周方向に等間隔で三個形成されており、各々のネジ用ボス４８が隣り合う歯部４３ｐと歯部４３ｐとの中間位置に位置決めされている。さらに、各々のネジ用ボス４８は、固定子鉄心４３の外周面から半径方向外側に突出しない位置に位置決めされている。

ここで、ネジ用ボス４８の外径寸法Ｒは、図３（Ａ）に示すように、インシュレータ４７の端面被覆部４７ｃの半径方向における幅寸法Ｗよりも大きく設定されている。このため、ネジ用ボス４８の外周面４８ｒは、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）に示すように、インシュレータ４７の端面被覆部４７ｃの内周面から半径方向内側に突出するようになる。しかし、上記したように、ネジ用ボス４８が隣り合う歯部４３ｐと歯部４３ｐとの中間位置に位置決めされているため、ネジ用ボス４８の外周面４８ｒが各々の歯部４３ｐに対する巻き線４１の巻装を妨げることがない。即ち、ネジ用ボス４８によって各々の歯部４３ｐに巻装される巻き線４１の巻装範囲が狭められることがない。このため、巻き線４１は歯部４３ｐの根元まで巻かれるようになる。さらに、巻き線４１を歯部４３ｐに巻く際に、ネジ用ボス４８の外周面４８ｒが巻き線４１を歯部４３ｐの根元方向に導くため、巻き線４１が歯部４３ｐの根元にしっかりと巻かれるようになる。

＜本実施形態に係るＤＣブラシレスモータ２０の長所について＞
本実施形態に係るＤＣブラシレスモータ２０によると、固定子鉄心４３の軸方向端面を覆うインシュレータ４７の端面被覆部４７ｃには、固定子鉄心４３の外周面から突出しない位置で、かつ歯部４３ｐに対する巻き線４１の巻装を妨げない位置、即ち、固定子鉄心４３の隣り合う歯部４３ｐと歯部４３ｐとの中間の位置にネジ用ボス４８が形成されている。このため、固定子４０の外径寸法が大きくならず、さらに固定子４０の巻き線４１の巻装範囲が狭まることがない。

＜変更例＞
ここで、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本実施形態では、インシュレータ４７の端面被覆部４７ｃにおけるネジ用ボス４８を固定子鉄心４３の隣り合う歯部４３ｐと歯部４３ｐとの中間位置に設ける例を示した。しかし、歯部４３ｐと歯部４３ｐとの中間位置以外であっても、固定子４０の歯部４３ｐに対する巻き線４１の巻装を妨げない位置で、かつ固定子鉄心４３の外周面から突出しない位置であれば、ネジ用ボス４８を設けることが可能である。例えば、図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、歯部４３ｐの後端面を覆うインシュレータ４７の端面被覆部４７ｃにおいて、その歯部４３ｐの突出端面４３ｆよりも半径方向内側に突出する位置にネジ用ボス４８を形成することも可能である。
また、本実施形態では、インシュレータ４７のネジ用ボス４８を利用して磁気センサ５５用のセンサ基板５０を取付ける例を示したが、センサ基板５０と共にモータ駆動回路用の基板を取付けることも可能である。さらに、インシュレータ４７のネジ用ボス４８を利用して、例えば、放熱板等を取付けることも可能である。

本発明の実施形態１に係るＤＣブラシレスモータの縦断面図である。 ＤＣブラシレスモータの背面図（図１のIIA−IIA矢視図）（Ａ図）、及びＤＣブラシレスモータの固定子鉄心の背面図（Ｂ図）である。 ＤＣブラシレスモータの固定子の背面図（Ａ図）、Ａ図のＢ部拡大図（Ｂ図）、及びＢ図のＣ−Ｃ矢視断面図（Ｃ図）である。 ＤＣブラシレスモータの固定子の変更例に係る背面図（Ａ図）、及びＡ図のＢ−Ｂ矢視断面図（Ｂ図）である。 本発明の実施形態１に係るＤＣブラシレスモータを備える電動工具の縦断面図である。 従来のＤＣブラシレスモータの斜視図（Ａ図）、固定子の背面図（Ｂ図）、及び歯部の拡大図（Ｃ図）である。

符号の説明

４１ 巻き線
４３ 固定鉄心
４３ｅ 筒状部
４３ｐ 歯部
４３ｆ 突出端面
４７ インシュレータ（電気絶縁材料）
４７ｃ 端面被覆部
４８ ネジ用ボス（ボス）
５０ センサ基板（電気回路基板）
５５ 磁気センサ（位置検出センサ）

Claims (5)

1. 筒状部と、その筒状部の内周面から半径方向内側に突出した複数対の歯部とからなる固定子鉄心と、
   前記歯部の突出端面を除く部分、及び前記固定子鉄心の内周面と軸方向両端面を覆う電気絶縁部材と、
   前記電気絶縁部材を介して前記歯部の周囲に巻装された巻き線とを有し、
   前記固定子鉄心の軸方向端面を覆う前記電気絶縁部材の端面被覆部には、前記固定子鉄心の外周面から半径方向外側に突出しない位置で、かつ前記歯部に対する巻き線の巻装を妨げない位置に、ネジ用ボスが軸方向に形成されていることを特徴とするＤＣブラシレスモータ。
2. 請求項１に記載されたＤＣブラシレスモータであって、
   電気絶縁部材の端面被覆部には、固定子鉄心の隣り合う歯部と歯部との間の位置に、ネジ用ボスが形成されていることを特徴とするＤＣブラシレスモータ。
3. 請求項１に記載されたＤＣブラシレスモータであって、
   電気絶縁部材の端面被覆部には、固定子鉄心の歯部の突出端面よりも半径方向内側に突出する位置に、ネジ用ボスが形成されていることを特徴とするＤＣブラシレスモータ。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載されたＤＣブラシレスモータであって、
   ネジ用ボスの外径寸法は、固定子鉄心の隣り合う歯部と歯部との間の位置を覆う電気絶縁部材の端面被覆部の半径方向における幅寸法よりも大きく設定されていることを特徴とするＤＣブラシレスモータ。
5. 請求項１から請求項３のいずれかに記載されたＤＣブラシレスモータであって、
   電気絶縁部材の端面被覆部には、複数のネジ用ボスが形成されており、それらのネジ用ボスに対して回転子の位置検出センサを備える電気回路基板がネジ止めされていることを特徴とするＤＣブラシレスモータ。
   

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