JP2010028959A - 電動工具 - Google Patents

Abstract

【課題】分割された固定子コアを、性能低減を抑制し容易に一体化できるモータを備えた電動工具を提供。
【解決手段】ハウジング内に配置されモータを備え、モータは固定子３Ａと固定子３Ａに装着される複数のコイル束３Ｃと固定子３Ａ内に配置される回転子とを備え、固定子３Ａは回転子の回転軸と平行に延びる分割面で接合された複数の分割コア４が組みあわされた枠体から構成され、枠体には複数の分割コア４を繋ぎ合わせる複数の拘束具８が設けられ、複数の分割コア４は、外周面に被係止部４Ｃ、４Ｄがそれぞれ形成されると共に拘束具８の装着箇所である溝がそれぞれ形成され、複数の拘束具８は、第一の分割コア４の被係止部に係止される第一係止部と、第一の分割コアに隣り合う第二の分割コア４の被係止部に係止される第二係止部と、第一係止部と第二係止部とを連結する連結部とを備えた電動工具を提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は電動工具に関し、特に電動工具を駆動するモータに関する。

電動工具は高負荷で使用されることが多く、過負荷作業によりモータのコイルに大電流が流れて発熱し、コイルが焼損する場合がある。この発熱を抑制するために、コイルに用いられる導線の線径を大きくしてコイルの抵抗値を低くするという方法がある。しかし、モータによってコイルの巻線スペースは限られているため、巻線可能な導線の線径は限りがある。

そこで、例えば固定子においては、固定子を構成するコアを分割することによってコイルの巻線スペースを向上させると共に巻線工程を容易にする等により、コイルの占積率を向上させ、更に太い導線を巻線してコイルを形成し発熱を抑制する方法が施されてきた。

前述したように固定子を構成するコアを複数の分割コアに分割した際は、コイルを分割コアに巻線した後に、分割コアを一体化する必要がある。この一体化に関しては、複数のコアのそれぞれの接合部を溶接により結合させて一体化する方法や、特許文献１に示されるように、コアの接合部形状を鈎状にして嵌合させ一体化する方法がある。
特許第３２６４３２９号公報

接合部を溶接により接合する場合は、溶接によりコアが変質して磁気性能が悪化するおそれがあった。また接合部を嵌合させる場合は、分割コアの形状が複雑になり、生産性が劣っていた。また鈎状部分を嵌合する際には高い圧入力を必要とし、一体化工程が容易ではなかった。

よって本発明は、固定子を構成するコアの性能低減を抑制すると共に容易に一体化できるモータを備えた電動工具を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、ハウジングと、該ハウジング内に配置されて先端工具を駆動するモータと、を備え、該モータは、該ハウジングに保持される固定子と、該固定子に装着される複数のコイル部と、該固定子内に回転可能に配置され回転軸と直交する断面外周が略円形の回転子とを備えて構成され、該固定子は該回転軸と平行に延びる分割面で付き合わされた複数の分割コアが組みあわされて構成される枠体から構成され、該枠体には複数の分割コアを繋ぎ合わせる複数の拘束具が設けられ、該複数の分割コアは、該枠体構成時に外周面となる周面に被係止部がそれぞれ形成されると共に、該拘束具の装着箇所であって該拘束具が該枠体に装着された状態で周面内方に該拘束具を収容する収容溝部がそれぞれ形成され、該複数の拘束具は、第一の該分割コアの該被係止部に係止される第一係止部と、該第一の分割コアに隣り合う第二の該分割コアの該被係止部に係止される第二係止部と、該第一係止部と該第二係止部とを連結する連結部と、をそれぞれ備えた電動工具を提供する。

この様な構成によると、拘束具で分割コアを接続するため、溶接等の手段を用いずとも、分割コアを一体化することができる。また分割コアには拘束具の第一、第二係止部が係止する被係止部を形成する必要があるが、この被係止部においては、拘束具により第一の分割コアに対する第二の分割コアの、第一の分割コアから隣り合う第二の分割コアに向かう方向における動きを規制可能な構成が採れればよく、複雑な形状を採る必要がない。また拘束具は、分割コアの収容溝部内に配置されて周面内方に位置するため、枠体を形成した状態で、枠体の外周部分から拘束具が突出することが抑制される。

上記構成の電動工具において、該収容溝部は、該枠体外周方向に延び、該分割コアは、複数の鋼板が該回転軸の軸方向に積層されて構成され、該複数の鋼板は、周縁の一部が該収容溝部の底面を成す底面形成板と、周縁の一部が周面を成す周面形成板と、を備え、該拘束具は、該枠体の外周形状に沿った略円弧状に形成され若しくは該枠体の外周形状に沿った略円弧形状を備えた略Ｕ字形状に形成され、該第一係止部と該第二係止部とは、該拘束具の該枠体外周方向一端と他端とにそれぞれ設けられていることが好ましい。この様な構成によると、容易に収容溝部を形成することができる。

また該被係止部は該軸方向に延び該枠体外周方向において周面の略中央に一本形成される係止溝部により提供され、該拘束具は該周方向を長尺とする板状部材から構成され、該第一係止部と該第二係止部とは、該板状部材の長尺方向両端部がそれぞれ鈎状に折り曲げられて構成され、該複数の拘束具の内、第一の該拘束具の該第一係止部は該第一の該分割コアにおける該係止溝部の他側内面に掛止して係止され、該第一の該拘束具に隣り合う第二の該拘束具の該第二係止部は該第一の該分割コアにおける該係止溝部の一側内面に掛止して係止されることが好ましい。

この様な構成によると、係止溝部内に係止した拘束具が係止溝部から外れ難くなる。よって拘束具を枠体に装着後に拘束具が枠体から外れることが抑制される。

本発明の電動工具によれば、固定子を構成するコアの性能低減を抑制すると共にこれらのコアを容易に一体化できる。

以下、本発明の実施の形態に係る電動工具について図１乃至図９に基づき説明する。図１に示される電動工具であるディスクグラインダ１は、ハウジング２と、モータ３と、ギヤ機構６と、先端工具である砥石７とから主に構成されている。

ハウジング２は、内部にモータ３を収容しており、後端にモータ３に電力を供給する図示せぬ電源スイッチを収納するテールカバー２１を有している。また先端にはギヤ機構６を内蔵するギヤカバー２２を有している。テールカバー２１にはハウジング２内に外気を取り入れる空気吸入孔２１ａが形成されており、ギヤカバー２２にはハウジング２内の空気を外気中に排出する空気排出孔２２ａが形成されている。モータ３は、主に固定子３Ａと回転子３Ｂとから構成されており、回転子３Ｂの先端部分に出力軸３１が設けられている。出力軸３１の根本部分には、ファン３２が設けられており、出力軸３１が回転することによりファン３２が回転し、ハウジング２内に空気吸入孔２１ａから空気排出孔２２ａへ向かう気流を発生させてモータ３を冷却している。

ギヤ機構６は、第一ベベルギヤ６１と、第二ベベルギヤ６２と回転軸６３とから主に構成され、ギヤカバー２２内に収容されている。第一ベベルギヤ６１は出力軸３１に設けられており、第二ベベルギヤ６２は、回転軸が出力軸３１と直行するように配置されて第一ベベルギヤ６１と噛合している。回転軸６３は、第二ベベルギヤ６２に同軸回転可能に固定されており、ギヤカバー２２に軸受を介して支持され、第二ベベルギヤ６２の回転軸として作用している。

砥石７は回転軸６３の先端に固定され、回転軸６３と同軸回転可能に構成されている。砥石７の周辺には、ギヤカバー２２に固定されて砥石７を保護するカバー７Ａが設けられている。砥石７は回転軸６３に同軸回転可能に固定されているため、モータ３の出力軸３１の回転により、砥石７が回転して、被加工物を切削・研磨等することができる。

次にモータ３について説明する。モータ３は磁極を二つ備える二極整流子モータであり、固定子３Ａの内部空間内に回転子３Ｂが収容される形態を採っている。固定子３Ａは金属材料を基材とし、半割に分割された対称形状の第一、第二固定子コア４、４から主に構成されており、導線が巻回されて構成され各の固定子コア４に装着される第一、第二固定子コイル束３Ｃ、３Ｃが後述の磁極部４１に巻回されており、対称形状の第一、第二固定子コア４、４が複数の拘束具８により拘束されて接続され、外周部分となる後述の第一、第二ヨーク部４２Ａ、４２Ｂでハウジング２に保持されている。図２に示されるように第一、第二固定子コア４、４は組合わされて固定子３Ａを構成する枠体を形成しており、枠体の外周方向と直行する方向に貫通する貫通孔を形成する。

回転子３Ｂは、円柱状に構成されて円柱の軸部分に回転軸となる出力軸３１が配置され、出力軸３１の軸方向が枠体内の貫通孔の方向と同一になるように配置されている。第一、第二固定子コア４、４における貫通孔の方向を以下軸方向と定義し、軸方向と直交し第一、第二固定子コア４、４から構成される枠体の外周に沿った方向を外周方向と定義する。また第一、第二固定子コア４、４から構成される枠体の外周となる部分を第一、第二固定子コア４、４それぞれの外周と定義する。

第二固定子コア４、４はいずれも対称形状であるので、特に言及しない限りは第一固定子コア４について説明する。第一固定子コア４は、それぞれ厚さ０．５ｍｍ程度である第一鋼板４Ａと第二鋼板４Ｂとが軸方向に積層されて構成されている。第二鋼板４Ｂは、第一固定子コア４の軸方向両端に四枚ずつ積層されており、両端に積層された第二鋼板４Ｂの間に第一鋼板４Ａが複数枚積層されている。図４及び図５（ａ）（ｂ）に示されるように第一鋼板４Ａと第二鋼板４Ｂとは、それぞれ磁極部４１と磁極部４１の該周方向一端側及び他端側に位置する第一ヨーク部４２Ａ及び第二ヨーク部４２Ｂとから構成されており、第一ヨーク部４２Ａ及び第二ヨーク部４２Ｂにおける外周部分の構成が異なるように構成されている。

第一鋼板４Ａと第二鋼板４Ｂとのそれぞれの磁極部４１は、図４に示されるように、回転子３Ｂ（図１）に近接する磁極４１Ｃと、磁極４１Ｃから該周方向一端側と他端側とに向けて回転子３Ｂ（図１）に近接した状態で延出される第一腕部４１Ａ及び第二腕部４１Ｂとから構成されている。また第一腕部４１Ａと第一ヨーク部４２Ａとの間、第二腕部４１Ｂと第二ヨーク部４２Ｂとの間には、導線が巻回されて第一固定子コイル束３Ｃが構成される第一スロット４１ａと第二スロット４１ｂとがそれぞれ形成されている。磁極部４１の外周面であって磁極４１Ｃの背面となる位置には、第一固定子コア４と第二固定子コア４とを接続した状態で第一固定子コア４から第二固定子コア４に向かう仮想の軸と直交する平面が形成されており、この平面の外周方向一方側に第一係止面４Ｃが規定され、外周方向他方側に第二係止面４Ｄが規定されており、第一係止面４Ｃと第二係止面４Ｄとから被係止部が構成される。また第一係止面４Ｃと第二係止面４Ｄとの間であって第一固定子コア４の外周において該周方向略中央となる位置には、軸方向に延びる一本の係止溝４ａが形成されている。

第一ヨーク部４２Ａの磁極部４１からの延出方向先端には第二固定子コア４の第二ヨーク部４２Ｂと付き合わされる分割面を構成する凸部４３Ａが設けられており、第二ヨーク部４２Ｂの磁極部４１からの延出方向先端には第二固定子コア４の第一ヨーク部４２Ａと付き合わされる分割面から画成される凹部４３ｂが形成されている。よって第一固定子コア４の凸部４３Ａと凹部４３ｂとが、第二固定子コア４の凹部４３ｂと凸部４３Ａとにそれぞれ嵌合し、第一固定子コア４と第二固定子コア４とを確実に接合する。

また図５（ａ）に示される第一鋼板４Ａの第一ヨーク部４２Ａ及び第二ヨーク部４２Ｂ部分における周面４Ｅの曲率半径Ｄ１は、図５（Ｂ）に示される第２鋼板４Ｂの第一ヨーク部４２Ａ及び第二ヨーク部４２Ｂ部分における周面４Ｆの曲率半径Ｄ２に比べて大きく成るように構成されている（図３）。よって図３及び図４に示されるように、第一鋼板４Ａと第二鋼板４Ｂとを複数枚積層した際には、第一鋼板４Ａ部分と第二鋼板４Ｂの周面４Ｆ部分に周面４Ｆを底面とする収容溝部である溝４ｂが形成される。この溝４ｂの深さΔＤ（＝（Ｄ１−Ｄ２）／２）は、拘束具８を構成する後述の金属板の板厚と略同じか、僅かに大きくなるように構成されている。

第一鋼板４Ａ及び第二鋼板４Ｂのそれぞれには、第一鋼板４Ａと第二鋼板４Ｂとを積層した状態で同位置となる様に、磁極部４１と第一ヨーク部４２Ａと第二ヨーク部４２Ｂとの三箇所にカシメ片４４Ａ〜４４Ｃがそれぞれ打ち出されて構成されている。よって図６に示されるように、第一鋼板４Ａと第二鋼板４Ｂとを積層すると、カシメ片４４Ａが打ち出された空間に隣り合う第一鋼板４Ａ若しくは第二鋼板４Ｂのカシメ片４４Ａが嵌合する。カシメ片４４Ｂ、４４Ｃでも同様に嵌合するため、複数の第一鋼板４Ａと第二鋼板４Ｂとが積層された状態で保たれることができる。尚、図６に示されるように、カシメ片４４Ａが突出する方向の端部となる二枚の第二鋼板４Ｂについては、カシメ片４４Ａの代わりにカシメ片４４と同じ輪郭の孔４４ａがそれぞれ形成されている。これはカシメ片４４Ｂ、４４Ｃ部分でも同様の構成を採っている。これにより、複数の第一鋼板４Ａと第二鋼板４Ｂとが積層されて第一固定子コア４が構成された際に、第一固定子コア４の軸方向端部からカシメ片４４が突出することが抑制される。

拘束具８はバネ特性を備えた長尺状の金属板が折り曲げられて製造され、図８に示されるように長手方向の一端及び他端にそれぞれ位置する第一係止部８Ａ及び第二係止部８Ｂと、第一係止部８Ａとび第二係止部８Ｂとの間に位置する連結部８Ｃとから構成されている。第一係止部８Ａと第二係止部８Ｂとは、それぞれ略平行な平板状に構成され、連結部８Ｃは、枠体の外周形状に沿った円弧状に構成されている。よって拘束具８は、第一係止部８Ａ及び第二係止部８Ｂを腕部とする略Ｕ字状に形状化されている。また第一係止部８Ａから第二係止部８Ｂまでの間の距離は、第一固定子コア４と第二固定子コア４とを接合した状態で第一固定子コア４の第一係止面４Ｃ及び第二係止面４Ｄを含む平面から第二固定子コア４の第一係止面４Ｃ及び第二係止面４Ｄを含む平面までの距離より僅かに短く構成されている。

複数の第一鋼板４Ａと第二鋼板４Ｂとを積層して第一固定子コア４を形成した後に、その表面に絶縁塗装等を施し、図８（ａ）（ｂ）に示されるように、第一スロット４１ａ、第二スロット４１ｂ内に配線するように導線を磁極部４１に巻回して第一固定子コイル束３Ｃを形成して装着する。第二固定子コア４にも同様に第二固定子コイル束３Ｃを装着し、その後に、第一固定子コア４の凸部４３Ａ及び凹部４３ｂと第二固定子コア４の凹部４３ｂ及び凸部４３Ａとの嵌合により第一固定子コア４と第二固定子コア４とを接合する。

第一固定子コア４と第二固定子コア４とを部４３Ａ及び凹部４３ｂで接合した後に、拘束具８を第一固定子コア４と第二固定子コア４とに跨って装着する。拘束具８を第一固定子コア４の収容溝４ａの他端側に装着する際は、図２に示されるように、第一係止部８Ａが第一固定子コア４の第二係止面４Ｄに当接し、第二係止部８Ｂが第二固定子コア４の第一係止面４Ｃに当接し、連結部８Ｃが溝４ｂ（図８）内に収容されるように装着する。また拘束具８を第一固定子コア４の収容溝４ａの一端側に装着する際は、第一係止部８Ａが第二固定子コア４の第二係止面４Ｄに当接し、第二係止部８Ｂが第一固定子コア４の第一係止面４Ｃに当接し、連結部８Ｃが溝４ｂ（図８）内に収容されるように装着する。第一係止面４Ｃ及び第二係止面４Ｄは、それぞれ第一固定子コア４から第二固定子コア４に向かう方向と直交する平面であり、第一係止面４Ｃ及び第二係止面４Ｄに当接する第一係止部８Ａ及び第二係止部８Ｂは、その間の距離が第一固定子コア４の第一係止面４Ｃ及び第二係止面４Ｄから第二固定子コア４の第一係止面４Ｃ及び第二係止面４Ｄまでの距離より小さいため、拘束具８で第一固定子コア４と第二固定子コア４とを挟持して拘束し、第一固定子コア４と第二固定子コア４とが互いに解離せず一体化する。

拘束具８は、溝４ｂ内に収容されて装着されており、固定子３Ａの外周となる第一鋼板４Ａの周面４Ｅより内方に位置するため、固定子３Ａが大型化することは抑制される。また拘束具８は金属製であるため、第一固定子コア４と第二固定子コア４とに装着された後は、磁束を通す磁路の一部になる。よって溝４ｂを形成したことによる第一固定子コア４と第二固定子コア４との磁気性能の低下を抑制することができる。

また第一係止面４Ｃ及び第二係止面４Ｄは、第一固定子コア４から第二固定子コア４に向かう方向にのみ拘束具８と係止すればよいため、本実施の形態に示されるように平面状構成しても何ら不都合はなく、逆に平面状に構成することにより第一係止面４Ｃ及び第二係止面４Ｄを容易に構成することができる。また第一係止部８Ａ、第二係止部８Ｂを第一係止面４Ｃ及び第二係止面４Ｄに装着する際は、第一係止部８Ａ、第二係止部８Ｂが第一係止面４Ｃ及び第二係止面４Ｄの平面上を摺動して装着されるため、その装着が容易になる。

本発明の電動工具においては、上述の実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば図１０に示されるように、拘束具１０８において、第一係止部１０８Ａと第二係止部１０８Ｂとのそれぞれの先端を鈎状に折り曲げてもよい。そして図１１に示されるように、第一係止部１０８Ａに設けられた鈎状部を係止溝４ａを画成する他端側面４１Ｄに掛止し、第二係止部１０８Ｂに設けられた鈎状部を係止溝４ａを画成する一端側面４１Ｄに掛止することにより、装着された拘束具１０８が第一固定子コア４及び第二固定子コア４から脱落することが抑制される。

また本実施の形態では、第一固定子コア４において軸方向両端の二箇所に拘束具を収容する溝を形成したが、これに限らず図１２に示されるように軸方向略中間部分に溝４ｂを設けてもよい。この構成を採ることにより、第一固定子コア４と第二固定子コア４とを拘束具で拘束した後に、第一固定子コア４と第二固定子コア４との軸方向のずれを抑制することができる。

また本実施の形態では二分割のコアを用いたが、これに限らず三分割等の更なる多分割のコアでも適用することが可能である。また拘束具は、略Ｕ字形状に構成したがこれに限らず円弧形状でもよい。

本発明の実施の形態にかかる電動工具の側面断面図。 本発明の実施の形態にかかる電動工具の固定子の正面図。 本発明の実施の形態にかかる電動工具の固定子コアの平面図。 本発明の実施の形態にかかる電動工具の固定子コアの正面図。 本発明の実施の形態にかかる電動工具の固定子コアを構成する（ａ）第一鋼板（ｂ）第二鋼板の正面図。 本発明の実施の形態にかかる電動工具の固定子コアのカシメによる接合箇所を示す部分断面図。 本発明の実施の形態にかかる電動工具の拘束具の斜視図。 本発明の実施の形態にかかる電動工具の固定子に固定子コイル束を装着した状態の（ａ）平面図（ｂ）正面図。 本発明の実施の形態にかかる電動工具の固定子の平面図。 本発明の実施の形態の変形例にかかる電動工具の拘束具の斜視図。 本発明の実施の形態の変形例にかかる電動工具の固定子に拘束具を装着した状態での正面図。 本発明の実施の形態の変形例にかかる電動工具の固定子に固定子コイル束を装着した状態での平面図。

符号の説明

１・・ディスクグラインダ ２・・ハウジング ３・・モータ ３Ａ・・固定子
３Ｂ・・回転子 ３Ｃ・・第一、二固定子コイル束 ４・・第一、第二固定子コア
４Ａ・・第一鋼板 ４Ｂ・・第二鋼板 ４Ｃ・・第一係止面 ４Ｄ・・第二係止面
４Ｅ・・周面 ４ａ・・係止溝 ４ｂ・・溝 ６・・ギヤ機構 ７・・砥石
７Ａ・・カバー ８・・拘束具 ８Ａ・・第一係止部 ８Ｂ・・第二係止部
８Ｃ・・連結部 ２１・・テールカバー ２１ａ・・空気吸入孔 ２２・・ギヤカバー
２２ａ・・空気排出孔 ３１・・出力軸 ３２・・ファン ４１・・磁極部
４１Ａ・・第一腕部 ４１Ｂ・・第二腕部 ４１Ｃ・・磁極 ４１ａ・・第一スロット
４１ｂ・・第二スロット ４２Ａ・・第一ヨーク部 ４２Ｂ・・第二ヨーク部
４３Ａ・・凸部 ４３ｂ・・凹部 ４４Ａ〜４４Ｃ・・カシメ片 ４４ａ・・孔
６１・・第一ベベルギヤ ６２・・第二ベベルギヤ ６３・・回転軸

Claims (3)

1. ハウジングと、
   該ハウジング内に配置されて先端工具を駆動するモータと、を備え、
   該モータは、該ハウジングに保持される固定子と、該固定子に装着される複数のコイル部と、該固定子内に回転可能に配置され回転軸と直交する断面外周が略円形の回転子とを備えて構成され、
   該固定子は該回転軸と平行に延びる分割面で付き合わされた複数の分割コアが組みあわされて構成される枠体から構成され、
   該枠体には複数の分割コアを繋ぎ合わせる複数の拘束具が設けられ、
   該複数の分割コアは、該枠体構成時に外周面となる周面に被係止部がそれぞれ形成されると共に、該拘束具の装着箇所であって該拘束具が該枠体に装着された状態で該周面内方に該拘束具を収容する収容溝部がそれぞれ形成され、
   該複数の拘束具は、第一の該分割コアの該被係止部に係止される第一係止部と、該第一の分割コアに隣り合う第二の該分割コアの該被係止部に係止される第二係止部と、該第一係止部と該第二係止部とを連結する連結部と、をそれぞれ備えることを特徴とする電動工具。
2. 該収容溝部は、該枠体外周方向に延び、
   該分割コアは、複数の鋼板が該回転軸の軸方向に積層されて構成され、
   該複数の鋼板は、周縁の一部が該収容溝部の底面を成す底面形成板と、周縁の一部が該周面を成す周面形成板と、を備え、
   該拘束具は、該枠体の外周形状に沿った略円弧状に形成され、若しくは該枠体の外周形状に沿った略円弧形状を備えた略Ｕ字形状に形成され、
   該第一係止部と該第二係止部とは、該拘束具の該枠体外周方向一端と他端とにそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
3. 該被係止部は該軸方向に延び該枠体外周方向において該周面の略中央に一本形成される係止溝部により提供され、
   該拘束具は該周方向を長尺とする板状部材から構成され、該第一係止部と該第二係止部とは、該板状部材の長尺方向両端部がそれぞれ鈎状に折り曲げられて構成され、
   該複数の拘束具の内、第一の該拘束具の該第一係止部は該第一の該分割コアにおける該係止溝部の他側内面に掛止して係止され、該第一の該拘束具に隣り合う第二の該拘束具の該第二係止部は該第一の該分割コアにおける該係止溝部の一側内面に掛止して係止されることを特徴とする請求項２に記載の電動工具。

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