JP2009296803A - 整流子電動機の電機子、およびそれを備える電動工具 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、樹脂モールド電機子を有する整流子電動機およびそれを用いた電動工具において、整流子近傍のコイルエンド部のコイル断線を防止すること。
【解決手段】整流子電動機の電機子における整流子近傍のコイルエンド部のくびれ部付近に弾性のある接着剤を塗布して接着剤層１１を設けた後、コア２ｆのスロット内に巻回されたコイルおよび一対のコイルエンド部をモールド樹脂被覆層９によって覆う。
【選択図】図３

Description

本発明は、電機子のコアのスロット内に巻回されたコイルおよびコアの両端部から突出するコイルエンド部をモールド樹脂被覆層または塗布樹脂被覆層によって被覆した樹脂被覆電機子を有する整流子電動機およびそれを用いた電動工具に関する。

研削作業に用いられるディスクグラインダ等の携帯用電動工具においては、比較的小形かつ軽量で、整流子電動機が回転駆動源として使用されている。この電動工具において、整流子電動機を収納するモータハウジング部の回転軸方向一端側に回転軸の出力をグラインダ等の先端工具に伝達するギヤおよびスピンドル等を収納する動力伝達ハウジング部を設け、さらにモータハウジング部の回転軸方向他端側に駆動スイッチ等の電気回路を収納するハンドルハウジング部を設けたものが一般的である。

電動工具では、鉄材の研削屑や石材の切断屑などがハンドルハウジング部や動力伝達ハウジング部等に設けられた冷却用風窓を介してモータハウジング内に侵入し、コアスロットから突出する巻回コイルのエンド部を傷つけ、磨耗または断線させてしまうという問題がある。

この磨耗または断線の問題を防止するために、下記の特許文献１、特許文献２、特許文献３および特許文献４に開示されるように、電機子のコアスロット内のコイル部およびコアスロット外のコイルエンド部をモールド金型成形によりモールド樹脂層で被覆する技術が周知である。この技術によって電機子のコアスロット内のコイル部およびコアスロット外のコイルエンド部は、所定の厚さにモールド樹脂層が被覆されるので、研削屑や切断屑等の侵入によるコイルの磨耗または断線を防止できる。

特開平７−１２３６１８号公報 特開平８−１４０３１８号公報 特開平７−１２３６４２号公報 特開２００７−１６６６８３号公報

しかしながら、上記樹脂モールド整流子電動機をディスクグライダ等のような研削作業等に過大な振動を伴うような電動工具の動力源として使用した場合、電動機の回転軸に固定された回転子自身の振動だけでなく、グライダ（砥石）等の先端工具と被切削材（被加工物）との摩擦によって起こる振動が先端工具から動力伝達機構であるスピンドルおよびギヤを介して電動機の電機子に伝わる。このため、電動機の回転軸が撓み、電機子のコアに巻回されたコイルのコイルエンド部に過大な応力が加わり、整流子に電気的接続されたコイル等の断線が生ずる場合がある。

図６には、ディスクグラインダの動力源に用いた従来の整流子電動機の樹脂モールド電機子の構造例を示す。樹脂モールド電機子２ａは、回転軸２ｄに固定されたコア２ｆと、コア２ｆのスロット（図示なし）に巻回されたコイルがコア２ｆの両端部に突出するコイルエンド部２ｅ１、２ｅ２および２ｅ３と、整流子２ｈと、冷却ファン２ｃとを具備し、コア２ｆのスロット内コイル（図示なし）と、コイルエンド部２ｅ１、２ｅ２および２ｅ３はモールド成形によってモールド樹脂被覆層９によって被覆されている。この樹脂モールド整流子電動機をディスクグライダに適用した結果、電動機の樹脂モールド電機子２ａ自身の振動だけでなく、被切削材との摩擦によって起こる振動が樹脂モールド電機子２ａに伝わり、回転軸２ｄが撓み、特に、コイルエンド部２ｅ３に過大な応力が加わり、モールド樹脂被覆層９にクラックが発生し、整流子とコイルの接続部等に断線が生ずる場合があることが分かった。

この理由は、上記したような樹脂モールド電機子において、回転軸２ｄの曲げに対しての応力は、回転軸２ｄの中立面（回転軸２ｄの軸線方向Ｘを横切る水平面）からの距離が短い整流子２ｈのコア２ｆ側近辺（場所Ｙ１からＹ２の近傍）の樹脂層に集中してしまう。この応力により、モールド樹脂被覆層にクラックが発生し、モールド樹脂被覆層に固着しているコイルが、整流子２ｈに隣接するコイルエンド部２ｅ３付近で断線しやすくなる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、樹脂モールド等による樹脂被覆電機子を有する電動機において、樹脂被覆層を有する電機子コイルの磨耗または断線を抑制した整流子電動機およびそれを用いた電動工具を提供することにある。

上記課題を解決するために請求項１の発明では、回転軸と、回転軸に固定されたコアのスロット内に回転軸の軸線方向に沿って巻回されたコイルと、回転軸の軸線方向においてスロット外に突出形成されたコイルからなるコイルエンド部と、回転軸に固定され、コイルエンド部に電気的に接続された整流子を有し、コイルエンド部には回転軸側に陥没するくびれ部が形成される整流子電動機の電機子において、くびれ部には、弾性を有する接着剤層が形成されるとともに、接着剤層を含むコイルの全体がモールド樹脂被覆層によって覆われていることを特徴としている。

請求項２の発明では、整流子とコイルとの接続部から前記くびれ部にかけて前記接着剤層が形成されることを特徴としている。

請求項３の発明では、請求項１および請求項２に記載の整流子電動機の電機子を備えた電動工具であることを特徴としている。

本発明によれば、整流子電動機の運転時における、電機子に過大な振動や回転軸の変形により、コア端部と整流子との間のコイルエンド部の整流子側近傍に応力が集中し、万一、モールド樹脂被覆層にクラックが発生しても、コイルが弾性のある接着剤で保護されているため、クラックがコイルに生じない。よって、コイルの断線を完全に防止できる。特に、ディスクグラインダのような振動が発生し易い電動工具の整流子電動機に適用することで顕著な効果が得られる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、図６に示した従来の樹脂モールド電機子と同一機能を有する部材についても、図３に示したものと同一符号が付されている。

［第１の実施形態］
図１および図２は、本発明の第１の実施形態に係る整流子電動機をディスクグラインダに適用した電動工具の側面断面図および上面断面図を示す。まず、図１および図２を参照して電動工具全体の構成について説明する。ディスクグラインダ１００は、後述する本発明に従う樹脂モールド電機子２ａを用いた整流子電動機２を収納する、樹脂材料あるいは金属材料から成るモータハウジング部３と、モータハウジング部３の一端側に接続された、例えば金属材料から成るギヤカバ部４と、整流子電動機２のスイッチ７およびスイッチ回路（図示なし）を収納するスイッチハンドル部８と、電源コード８ｂとを具備する。モータハウジング部３に収納された整流子電動機２は、回転軸２ｄに固定された樹脂モールド電機子２ａおよびモータハウジング部３に固定される固定子２ｂを含み、回転軸２ｄの出力側には冷却用ファン２ｃが固定され、冷却用ファン２ｃが回転することにより、スイッチハンドル部８に形成された吸気用風窓８ａより冷却用外気（冷却風）を取り込み、その冷却風は、モータハウジング部３、樹脂モールド電機子２ａおよび固定子２ｂの隙間を通り、ギヤカバ部４に設けられた排気用風窓４ａ（図２参照）より大気中に排出される。

また、ギヤカバ部４内には、整流子電動機２の回転軸２ｄに取付けられた第１の傘歯車（ピニオンギヤ）５ａと、この第１の傘歯車５ａに噛み合う第２の傘歯車５ｂとが収納されて、整流子電動機２の回転軸２ｄの回転力は、整流子電動機２の回転軸方向と直角方向に変換されてスピンドル６に伝達される。スピンドル６には先端工具としてグラインダ（砥石）１が取付けられて、研削または切断作業が可能となる。円形のグラインダ１の半円部は保護カバ１ａによって覆われている。

図３には本発明の樹脂モールド電機子２ａの側面断面図、図４には本発明の樹脂モールド電機子２ａの要部拡大断面図を示す。回転軸２ｄには、コア（鉄心）２ｆが固定され、コア２ｆのスロット（図示なし）にはコイル（図示なし）が軸線Ｘ方向に沿って巻回され、そのコイルは、コア２ｆの一端部に突出するコイルエンド部２ｅ１と、コア２ｆの他端部に突出するコイルエンド部２ｅ２および２ｅ３とを有する。コイルエンド部２ｅ３は整流子２ｈに電気的接続されている。

本発明によれば、コア２ｆと整流子２ｈ間のモールド樹脂被覆層９の内側に弾性のある接着剤が塗布され、当該コイルエンド部Ｙ２付近に接着剤層１１が形成されている。このコイルエンド部Ｙ２は、コイルエンド部２ｅ２および２ｅ３の間に位置する巻径の最小外径部（コイルエンド部２ｅ２と２ｅ３の境界部）であるくびれ部１０であり、回転軸側に陥没した形状となっている。そして、コア２ｆのスロット内のコイル、ならびにコイルエンド部２ｅ１、２ｅ２および２ｅ３は、モールド樹脂被覆層９によってそれぞれ被覆されている。

作業者がかかるディスクグラインダ１００を使用する場合は、図１に示されたスイッチハンドル部８に設けられたスイッチ７によって整流子電動機２の駆動電源をオンさせ、スイッチハンドル部８およびギヤカバ部４に設けられたサイドハンドル部４ｂを把持して、図示されていない被削材（被加工物）にグラインダ１を押し当てて鉄材の研削作業や、石材の切断作業を行う。

例えば石材の切断作業の場合、作業に伴い石材の切断屑が発生するが、これをスイッチハンドル部８に設けられた吸気用風窓８ａから吸い込んでしまい、この切断屑が樹脂モールド電機子２ａのコイル（コイルエンド部２ｅ１、２ｅ２および２ｅ３を含む）に吹き付けられて、コイルを傷つけ、磨耗または断線を起こすような損傷を与えようとする。これに反し、本発明の樹脂モールド電機子２ａによれば、図３に示すように、コア２ｆの回転軸方向の一端部に突出するコイルのコイルエンド部２ｅ１、コア２ｆの回転軸方向の他端部に突出するコイルのコイルエンド部２ｅ２および２ｅ３は、モールド樹脂被覆層９によって被覆されるので、切断屑または切削屑等の外部からの侵入物によるコイルの損傷から防止される。しかも、万一、モールド樹脂被覆層９にクラックが発生した場合でも、弾性のある接着剤層１１によりコイルが保護されているため、クラックがコイルに生じない。よって、従来問題となったＹ２近辺のコイル断線を完全に防止することが可能となる。

［第２の実施形態］
図５には、本発明の第２の実施形態に係る樹脂モールド電機子の要部拡大断面図を示す。第２の実施形態は、上述した第１の実施形態におけるコア２ｆと整流子２ｈ間のモールド樹脂被覆層９の内側に弾性のある接着剤層が、整流子フック部Ｙ１（整流子２ｈとのコイルの接続部）近傍からコイルエンドのＹ２（くびれ部１０）まで設けられている。そして、コア２ｆのスロット内のコイル、ならびにコイルエンド部２ｅ１、２ｅ２および２ｅ３は、モールド樹脂被覆層９によってそれぞれ被覆されている。

電動工具運転時において、整流子電動機の過大な振動や回転軸の変形により整流が悪化し、整流子２ｈとコイルの接続部が高温に加熱される場合がある。この加熱により、Ｙ1（整流子とコイルの接続部）近傍の樹脂モールドにクラックが生じてコイルが断線する恐れがある。そこで、第２の実施形態では、コイルエンドのＹ２近辺のみならずコイルエンド部２ｅ３の整流子２ｈとの隣接部Ｙ１（整流子２ｈとコイルの接続部）におけるコイルも弾性のある接着剤層で保護する。これにより、コイル断線を完全に防止することが可能となる。

なお、図３から図５では、コイルエンド部２ｅ２と２ｅ３間の樹脂モールド部にはくびれ部１０が設けられているが、この部分の形状は、量産性を考慮して決定するので、くびれていなくてもよい。

以上、本発明者によってなされた発明を、実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。

本発明の第１の実施形態に係る整流子電動機を使用した電動工具の側面断面図。 本発明の第１の実施形態に係る整流子電動機を使用した電動工具の上面断面図。 本発明の第１の実施形態に係る樹脂モールド電機子の側面断面図。 本発明の第１の実施形態に係る樹脂モールド電機子の要部拡大断面図。 本発明の第２の実施形態に係る樹脂モールド電機子の要部拡大断面図。 従来の樹脂モールド電機子の側面断面図。

符号の説明

１：グラインダ（砥石）
１ａ：保護カバ
２：整流子電動機
２ａ：樹脂モールド電機子
２ｂ：固定子
２ｃ：冷却用ファン
２ｄ：回転軸
２ｅ１、２ｅ２、２ｅ３：コイルエンド部
２ｆ：コア
２ｈ：整流子
３：モータハウジング部
４：ギヤカバ部
４ａ：排気用風窓
４ｂ：サイドハンドル部
５ａ：第１の傘歯車（ピニオンギヤ）
５ｂ：第２の傘歯車
６：スピンドル
７：スイッチ
８：スイッチハンドル部
８ａ：吸気用風窓
８ｂ：電源コード
９：モールド樹脂被覆層
１０：くびれ部
１１：接着剤層
１００：電動工具（ディスクグラインダ）

Claims (3)

1. 回転軸と、
   前記回転軸に固定されたコアのスロット内に前記回転軸の軸線方向に沿って巻回されたコイルと、
   前記回転軸の軸線方向において前記スロット外に突出形成された前記コイルからなるコイルエンド部と、
   前記回転軸に固定され、前記コイルエンド部に電気的に接続された整流子を有し、
   前記コイルエンド部には回転軸側に陥没するくびれ部が形成される整流子電動機の電機子において、
   前記くびれ部には、弾性を有する接着剤層が形成されるとともに、前記接着剤層を含む前記コイルの全体がモールド樹脂被覆層によって覆われていることを特徴とする整流子電動機の電機子。
2. 前記整流子とコイルとの接続部から前記くびれ部にかけて前記接着剤層が形成されることを特徴とする請求項１に記載の整流子電動機の電機子。
3. 請求項１および請求項２に記載の整流子電動機の電機子を備えたことを特徴とする電動工具。

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