JP2008504974A - インパクトレンチ - Google Patents

Abstract

本発明は、永久磁石回転子および巻線を備えた固定子を有する電気変換器に給電される電動機を備えたインパクトレンチに関する。電動機巻線（１）は、少なくとも２つの巻線部品を備え、それらは互いに独立して切り替え装置（４）により接続および切断される。本発明によれば、第１の巻線部品（２）は、第１の巻線部品（２）が接続されている電動機がナット駆動のねじ回し位相に適合されると共にかかる位相に適合する低いトルクかつ高い回転数で作動するように、電動機の磁界を制御するようにされ得る。また、第２の巻線部品（３）は、第２の巻線部品（３）が接続されている電動機がナット駆動の最終ねじ回し位相に適合されると共にかかる位相に適合する高いトルクかつ低い回転数で作動するように、電動機の磁界を制御するようにされ得る。

Description

本発明はインパクトレンチに関する。インパクトレンチは永久磁石回転子および巻線を備えた固定子を有する電気変換器に給電される電動機を備えている。

自動車業界を初めとする産業上利用されるナット駆動装置には高い性能と精度が要求される。ナット駆動では、通常の場合、ねじ回しの間は最終駆動中よりも実質的に低いトルクしか要求されない。迅速かつ制御された締付けプロセスを保証するインパクトレンチを提供するために、締付けプロセスの第１の部分であるねじ回し部分の間、このプロセスの部分は高いトルクを要求しないため、インパクトレンチの電動機は迅速なプロセスのための高い回転数で作動すると同時に比較的低いトルクで作動し、締付けプロセスの第２の部分である最終駆動部分の間、インパクトレンチの電動機は代わりに正確な精度のための低い回転数と精密な締付けのための高いトルクで作動することが好ましい。

インパクトレンチの現在の駆動装置では、永久磁石電動機が最もよく使用されている。永久磁石電動機では、回転子の磁化は永久磁石によって設定されるが、これに伴い回転子の磁化は作動中に制御できなくなる。それにより、最大トルクおよび回転数は、電動機の連関する磁束に大いに関連付けられる。したがって、この種の電動機では、電動機の流れを制御する可能性が制限されており、そのため電動機の最大トルクおよび回転数を制御する可能性も制限されている。 これは給電変換器の大きさを最大のトルクおよび最大の回転数に同時に抵抗する寸法にし、従って高い定格出力を必要とする。また、変換器による磁場の弱化によるトルクおよび回転数の制御は、インダクタンスが低いため、永久磁石電動機においては問題である。インダクタンスが低いと、反磁場を得るのに電流が大いに必要となり、これは許容しがたい損失を引き起こす。

本発明の目的はトルクおよび回転数を締付けプロセスに最適な方法で制御し得るインパクトレンチを提供することである。

本発明は、上述の問題を解決するインパクトレンチを提供する。本発明のインパクトレンチは、永久磁石回転子および巻線を備えた固定子を有する電気変換器に給電される電動機を備える。巻線は少なくとも２つの巻線部品を有する。巻線部品は切り替え装置により互いに独立して接続および切断される。

巻線部品は切り替え装置により互いに独立して連係および離脱される。
巻線を互いに互いに独立して接続および切断可能ないくつかの部分に形成することにより、電動機の磁場が制御できなくても、電動機の回転数従って電動機の連関する磁束は、ナット締め付けプロセス全体の間、トルクおよび回転数に関して電動機が最適に作動するように制御され得る。

プロセスの第１の部分であるねじ回し部分の間、巻線部品は、電動機が、回転数は高いが低トルクで作動するように接続される。プロセス全体にかかる時間はできるだけ短いことが望ましいため、プロセスのこの部分では高いトルクは要求されず、速度が要求される。この場合、逆起電力は低いため、給電変換器は先の解決策よりも低い電圧を送る必要がある。これはねじ回し中の電流を相応に増加させるが、この電流は依然として低いため、
電動機の鉄損と比較して無視できる。

プロセスの第２の部分である締付け部分の前に、電動機が代わって、締付けのための高いトルクかつ精度のための低い回転数で作動するように、巻線は切り替えられる。
好ましい実施形態では、巻線は２つの巻線部品を含む。第１の巻線部品は、第１の巻線部品が接続されている電動機が低トルクかつ高回転数で作動するように、電動機の磁界を制御するようにされている。この巻線は、ねじ回し部分の間に使用されることを目的としている。第２の巻線部品は、第２の巻線部品が接続されている電動機がプロセスの第２の部分である締付け部分に適した高トルクかつ低回転数で作動するように、電動機の磁場を制御するようにされている。

さらなる好ましい実施形態では、第１の巻線部品には、第２の巻線部品に巻き付けられるワイヤよりも実質的に小さな断面積を有するワイヤが巻き付けられる。細いワイヤで製造された第１の巻線部品は、既存の電動機デザインに配置可能な非常に小さな巻線を製造する可能性を与える。これは、追加の、また、おそらく簡単に製造されるねじ回し巻線をエアギャップすなわち空隙に配置することが可能となるため、空隙型電動機について特に興味深いことである。第２の巻線部品は、より太いワイヤで製造される。このため、固定子中に高い電流が許容され、この巻線が接続された場合、電動機の高いトルクが許容される。異なるワイヤ寸法で製造された巻線を備えたこの実施形態は、ねじ回しトルクと締付けトルクとの間に非常に大きな差がある用途や、巻線のデザインがより柔軟なエアギャップ機に、特に適している。

巻線は、それぞれのプロセス部分のトルクおよび回転数に関する電動機の作動点に最適化され、それぞれの操作状況に合わせて接続される。
さらなる好ましい実施形態では、第１の巻線部品および第２の巻線部品は異なる巻数で巻き付けられる。従って、トルクと回転数は巻数によって制御される。ねじ回し部分の間に接続されることを目的とした第１の巻線部品は電動機が低いトルクで作動するよう少ない巻数で形成され、第２の巻線部品は、電動機が高いトルクで作動するよう多くの巻線で形成される。

好ましい実施形態では、切り替え装置は、上記の巻線部品を互いに直列に接続するようにされている。巻線部品が直列に接続されるという事実によって、多くのアンペア回数が得られ、そのため締付け部分で要求されるより高いトルクが得られる。直列接続は、生じた巻線領域が最大に利用されるという利点を有する。

別の好ましい実施形態では、切り替え装置は、巻線が一つずつ用いられるように巻線部品を接続するようにされている。従って、１つの巻線部品は、ねじ回し用に接続され、１つの巻線部品は締付け用に接続される。

好ましい実施形態では、切り替え装置は電気機械ブレーカを有する。
別の好ましい実施形態では、切り替え装置は半導体要素を有する。
さらなる好ましい実施形態では、切り替え装置は、上述の巻線部品と、電動機の位相の相互接続点との間に配置される。これは、すべての駆動アプライアンスが同じ浮遊電位に存在し得るため、より簡単な駆動アプライアンスが使用され得るという利点を有する。

さらなる好ましい実施形態では、巻線は、３以上の巻線部品を有する。従って、巻線部品は、インパクトレンチが作動する用途に応じて、最適のナット駆動プロセスを得るべく接続および切断され得る。１例は、ねじ回しが負荷のない純粋なねじ回しから成り、次に比較的トルクの高いねじ回し、最後に非常にトルクの高い締付けが来る場合である。この実施形態により、インパクトレンチを複数の用途に適合させることができる。

本発明を、添付の図面でより詳細に説明する。図１は、第１の巻線部品２を半導体要素５Ａによって接続させ得るか、または２つの巻線部品２，３を半導体要素５Ｂによって互いに直列に接続させ得る、半導体要素５Ａ，５Ｂを備えた切り替え装置４を示す。

図２は、２つの巻線部品２，３を半導体要素５Ｃまたは半導体要素５Ｄによって別々に接続させ得るか、もしくは半導体要素５Ｃおよび半導体要素５Ｄによって互いに並列に接続させ得る、半導体要素５Ｃ，５Ｄを備えた切り替え装置を示す。

本発明は、例として与えた上記の実施形態に制限されず、添付の特許請求の範囲に記載された本発明の包括的概念の範囲内の改変として製造され得る。

２つの巻線部品を互いに直列に接続させることが可能な、半導体要素を備えた切り替え装置を示す図。 ２つの巻線部品を別々に接続させることが可能な、半導体要素を備えた切り替え装置を示す図。

Claims (10)

1. 永久磁石回転子および巻線を備えた固定子を有する電気変換器に給電される電動機を備えたインパクトレンチであって、電動機巻線（１）が、切り替え装置（４）によって互いに独立して接続および切断される少なくとも２つの巻線部品を有する、インパクトレンチにおいて、
   第１の巻線部品（２）は、第１の巻線部品（２）が接続されている電動機がナット駆動のねじ回し位相に適合されると共に該位相に適合する低トルクかつ高回転数で作動するように、電動機の磁界を制御するようにされ、かつ第２の巻線部品（３）は、第２の巻線部品（３）が接続されている電動機がナット駆動の最終ねじ回し位相に適合されると共に該位相に適合する高トルクかつ低回転数で作動するように、電動機の次回を制御するようにされていることを特徴とする、インパクトレンチ。
2. 前記切り替えスイッチ（４）は前記巻線部品（２，３）と、電動機の位相の相互接続点との間に配置されることを特徴とする、請求項２に記載のインパクトレンチ。
3. 前記第１の巻線部品（２）には、第２の巻線部品（３）に巻き付けられるワイヤよりも実質的に小さな断面積を有するワイヤが巻き付けられ、固定子は、第１の巻線部品（２）が接続されると、実質的に低い逆起電力を取得し、それによって、第２の巻線部品（３）が接続された場合よりも実質的に高い回転数で電動機が作動することを特徴とする、請求項２または３に記載のインパクトレンチ。
4. 前記巻線部品には同じ断面積を有するワイヤが巻き付けられることを特徴とする、請求項１、２または３に記載のインパクトレンチ。
5. 前記切り替え装置（４）は前記第１および第２の巻線部品を互いに直列に接続するようにされていることを特徴とする、請求項５に記載のインパクトレンチ。
6. 前記切り替え装置（４）は前記第１および第２の巻線部品を互いに独立して別々に接続するようにされていることを特徴とする、請求項５または６に記載のインパクトレンチ。
7. 前記第１および第２の巻線部品が異なる巻数で巻き付けられ、それによって、いかに巻線部品が接続されているかに応じて、固定子の異なる数のアンペア回数および電動機内の異なる大きな磁束が得られることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のインパクトレンチ。
8. 前記切り替え装置（４）は電気機械ブレーカを有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のインパクトレンチ。
9. 前記切り替え装置（４）は半導体要素（５）を有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のインパクトレンチ。
10. 前記巻線（１）が３以上の巻線部品を有することを特徴とする、請求項１〜３、５〜１０に記載のインパクトレンチ。

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