JP2011097882A - 電動刈払機 - Google Patents

Abstract

【課題】モータと回転刃とが近接して配置されながら、障害物のある狭い場所での作業性に優れた電動刈払機を提供する。
【解決手段】電動刈払機１は、モータ５０と、モータ５０の出力軸に固定された回転刃４２と、モータ５０から離間して配置されたハンドル２１と、屈曲部３３を有して形成され、モータ５０とハンドル２１とを接続する長尺状の連結部３０と、を備える。連結部３０は、ハンドル２１と屈曲部３３との間に延在する第１棹部３１と、モータ５０と屈曲部３３との間に延在する第２棹部３２と、から構成され、第２棹部３２と回転刃４２の側面との成す角度は、第１棹部３１と回転刃４２の側面との成す角度よりも小さい。
【選択図】図１

Description

本発明は電動刈払機に関する。

電動刈払機は、ガソリンを利用するエンジン刈払機と比較してランニングコストが低く、またモータ性能も向上していることから、普及台数を伸ばしている。

例えば、図７に示す電動刈払機５０１は、把持部５２０から延出する長尺状の連結部５３０と、把持部５２０の後端部に配置されたモータ５５０と、連結部５３０の先端部に配置された回転刃５４２と、から構成されている。モータ５５０の動力は、連結部５３０に挿通された動力伝達部材５３９を介して、回転刃５４２に伝達される。

また、特許文献１には、把持部（ハンドル）から延出する長尺状の連結部（操作パイプ）と、連結部の先端部に設けられたモータと、モータの出力軸に固定された回転刃（ブレード）と、を備える電動刈払機が開示されている。

実開平７−３６６１２号公報

図７に示された電動刈払機５０１によれば、図８に示すように、例えばガイドレール６００の周辺等、障害物のある狭い場所での作業時に、連結部５３０と障害物との干渉により回転刃５４２の移動が妨げられるため、作業性が悪い。また、電動刈払機５０１のように、モータと回転刃とが離間して配置された電動刈払機は、モータ出力の機械的損失が大きい。

一方、特許文献１に開示された電動刈払機のように、モータと回転刃とが近接して配置された電動刈払機によれば、モータ出力の機械的損失を抑制することができるが、障害物のある狭い場所での作業時に、連結部だけでなくモータと障害物との干渉により回転刃の移動が妨げられるため、作業性が悪い。

上記課題に鑑み、本発明は、モータと回転刃とが近接して配置されながら、障害物のある狭い場所での作業性に優れた電動刈払機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明による電動刈払機は、
モータと、
前記モータの出力軸に固定された回転刃と、
前記モータから離間して配置された把持部と、
屈曲部を有して形成され、前記モータと前記把持部とを接続する長尺状の連結部と、を備え、
前記連結部は、
前記把持部と前記屈曲部との間に延在する第１棹部と、
前記モータと前記屈曲部との間に延在する第２棹部と、から構成され、
前記第２棹部と前記回転刃の側面との成す角度は、前記第１棹部と前記回転刃の側面との成す角度よりも小さい、
ことを特徴とする。

前記モータは、
前記出力軸に固定された回転子と、
前記回転子と対向する固定子と、を備え、
前記回転子と前記固定子との何れか一方は、前記出力軸の軸線方向視において前記出力軸を中心として円周方向に配列された略環状の複数のコイルを有する円板状のコイルディスクを備え、
前記回転子と前記固定子との何れか他方は、前記コイルディスクを前記出力軸の軸線方向に通過する磁束を発生する磁束発生手段を備える、
ことが望ましい。

前記コイルディスクは、前記コイルの導体パターンが形成されたプリント配線板から構成されている、
ことが望ましい。

前記磁束発生手段は、マグネットを備える、
ことが望ましい。

前記第２桿部と前記回転刃の側面とは、略平行に配置されている、
ことが望ましい。

前記屈曲部は、前記回転刃の外周よりも外方に配置されている、
ことが望ましい。

本発明によれば、モータと回転刃とが近接して配置されながら、把持部とモータとを接続する連結部が屈曲部を有して形成されることにより、障害物のある狭い場所での作業性に優れた電動刈払機を提供することができる。

本発明の実施形態に係る電動刈払機を示す側面図。 図１に示された電動刈払機のモータを示す断面図。 図２に示されたモータの出力軸と回転子とを分解して示す断面図。 図３に示されたコイル・コミュテータディスクの導体パターンを示す上面図。 図３に示されたコイルディスクの導体パターンを示す上面図。 図１に示された電動刈払機による作業を説明する図。 従来の電動刈払機の一例を示す側面図。 図７に示された電動刈払機による作業を説明する図。 図１に示されたモータの変形例を示す要部断面図。

以下、本発明を実施するための形態を、図面を用いて説明する。

図１に示す電動刈払機１は、電源部１０と、操作部２０と、連結部３０と、駆動部４０と、から構成されている。

電源部１０は、電源ハウジング１１と、電池１２と、電源回路１４と、から構成されている。

電源ハウジング１１は、電源回路１４を収容している。また、電源ハウジング１１の上面には、電源回路１４の主電源を投入及び切断するためのメインスイッチ１５が設けられている。

電池１２は、電源ハウジング１１に設けられた図略の電池ホルダに装着されており、電源回路１４に直流電圧を出力する。

電源回路１４は、電池１２の出力電圧を所定の大きさに変換して、駆動部４０の後述するモータ５０に出力する。

操作部２０は、ハンドル２１と、トリガスイッチ２２と、から構成されている。

ハンドル２１は、電源部１０の電源ハウジング１１に固定されている。トリガスイッチ２２は、電源部１０の電源回路１４に接続されており、電源回路１４の出力電圧をＯＮ／ＯＦＦすると共に、引き量に応じて電源回路１４の出力電圧を調整する機能を有する。従って、トリガスイッチ２２の操作により、モータ５０を駆動／停止すると共に、モータ５０の出力（回転数）を調整することができる。

連結部３０は、アルミニウム合金や強化プラスチック等から形成された中空管であり、操作部２０のハンドル２１と駆動部４０のモータ５０とを機械的に接続している。連結部３０は、屈曲部３３を有して形成され、ハンドル２１と屈曲部３３との間に延在する第１棹部３１と、モータ５０と屈曲部３３との間に延在する第２棹部３２と、から構成されている。第２棹部３２は、モータ５０の回転軸を示す軸線７と略垂直に、すなわちモータ５０に固定された回転刃４２の両側面と略平行に、設けられている。また、屈曲部３３は、回転刃４２の外周よりも外方に位置している。なお、連結部３０には、電源部１０の電源回路１４と駆動部４０のモータ５０とを接続する電源線３９が挿通されている。また、連結部３０には補助ハンドル３６が設けられている。さらに、連結部３０には、回転刃４２の一部を覆う保護カバー３７が設けられている。

駆動部４０は、モータ５０と、回転刃４２と、から構成されている。モータ５０は、操作部２０のトリガスイッチ２２がＯＮされると、電源部１０の電源回路１４から電力の供給を受けて、回転刃４２を回転させる。

次に、図２を参照して、モータ５０について詳細に説明する。

モータ５０は、モータハウジング５１と、出力軸５２と、回転子５３と、固定子５４と、一対の摺動子５５と、から構成された、整流子モータである。

モータハウジング５１は、アルミニウム合金や強化プラスチック等から形成されており、ねじ１０１により軸線７方向に接合された二つ割りのハウジング５１ａ，５１ｂから構成されている。ハウジング５１ａには、連結部３０の第２棹部３２と嵌合可能に形成された、筒状の嵌合部５１ｄが形成されている。嵌合部５１ｄは、軸線７と略垂直に、すなわち回転刃４２の両側面と略平行に形成されている。従って、第２棹部３２は、回転刃４２の両側面と略平行に、嵌合部５１ｄと嵌合する。また、第２棹部３２は、嵌合部５１ｄを貫通する留めねじ１０２により、嵌合部５１ｄに抜け止め及び回り止め固定されている。

出力軸５２は、モータハウジング５１に設けられた軸受５７，５８により、軸線７回りに回転可能に支持されている。出力軸５２の一端は、モータハウジング５１から突出しており、回転刃４２と固定されている。

回転子５３は、出力軸５２と一体に設けられ、軸線７を中心とする円盤状に形成され、モータハウジング５１に収容されている。回転子５３は、図３に示すように、フランジ６１と、コイル・コミュテータディスク６２と、４つのコイルディスク６３と、から構成されている。

フランジ６１は、アルミニウム合金から形成されており、軸線７を中心とする円筒状の固定部材６１ａと、軸線７と略垂直に固定部材６１ａの外周面から延出する円板状の支持部材６１ｂと、から構成されている。フランジ６１は、固定部材６１ａと出力軸５２とが嵌合して回り止め固定されることにより、出力軸５２と一体に回転する。

コイル・コミュテータディスク６２とコイルディスク６３とは、絶縁体基板と導体パターンとから構成されたプリント配線板である。コイル・コミュテータディスク６２とコイルディスク６３とは、軸線７を中心として略等しい内径と外径とを有する円板状に形成されており、コイル・コミュテータディスク６２を最上層として、フランジ６１の支持部材６１ｂ上に積層されている。

コイル・コミュテータディスク６２の上面には、コミュテータ（整流子）の導体パターンが形成されたコミュテータ領域８０と、コイルの導体パターンが形成されたコイル領域９０ａと、が設けられている。コミュテータ領域８０とコイル領域９０ａとは、それぞれ軸線７を中心とする円環状に設けられ、コミュテータ領域８０の外周側にコイル領域９０ａが配置されている。また、コイル・コミュテータディスク６２の下面には、コイルの導体パターンを形成するためのコイル領域９０ｂが設けられている。コイル領域９０ｂは、軸線７を中心とする円環状に設けられ、軸線７方向視においてコイル領域９０ａと重なり合うように配置されている。

図４に示すように、コイル・コミュテータディスク６２上面のコミュテータ領域８０には、導体パターンにより、コミュテータ８１が形成されている。コミュテータ８１は、軸線７を中心として放射状に形成された複数のコミュテータ片８２から構成されている。なお、各コミュテータ片８２の外側端部には、コイル・コミュテータディスク６２を貫通するスルーホール８３ａが形成されている。

また、コイル・コミュテータディスク６２上面のコイル領域９０ａには、導体パターンにより、軸線７を中心として放射状に形成された複数のコイル片９２ａが形成されている。各コイル片９２ａの内側端部は、対応するコミュテータ片８２に直接に接続されて形成されている。また、各コイル片９２ａの外側端部は、軸線７回りの所定方向に曲折して形成されている。なお、各コイル片９２ａの外側端部には、コイル・コミュテータディスク６２を貫通する複数のスルーホール９３ａが形成されている。

コイル・コミュテータディスク６２下面のコイル領域９０ｂには、図４に示されたコイル領域９０ａと略同様の導体パターンにより、軸線７を中心として放射状に形成された図略の複数のコイル片が形成されている。図略の各コイル片の外側端部は、スルーホール９３ａに充填された半田を介して、コイル領域９０ａの対応するコイル片９２ａに接続されている。また、図略の各コイル片の内側端部は、スルーホール８３ａに充填された半田を介して、コミュテータ領域８０の対応するコミュテータ片８２に接続されている。これにより、コイル領域９０ａの複数のコイル片９２ａとコイル領域９０ｂの図略の複数のコイル片とは、軸線７方向視において略コ字状に形成された複数のコイル９１ａを構成している。複数のコイル９１ａは、軸線７を中心として周方向に配列されている。また、各コイル９１ａの端末は、コミュテータ領域８０の対応するコミュテータ片８２に接続されている。

図３に示すように、コイルディスク６３の上面及び下面には、コイルの導体パターンが形成されたコイル領域９０ｃ，９０ｄが、それぞれ設けられている。コイル領域９０ｃ，９０ｄは、それぞれ軸線７を中心とする円環状に設けられ、軸線７方向視においてコイル・コミュテータディスク６２のコイル領域９０ａ，９０ｂと重なり合うように配置されている。

コイルディスク６３のコイル領域９０ｃ，９０ｄには、コイル・コミュテータディスク６２のコイル領域９０ａ，９０ｂと略同様の導体パターンが形成されている。コイルディスク６３上面のコイル領域９０ｃには、図５に示すように、軸線７を中心として放射状に形成された複数のコイル片９２ｃが形成されている。また、コイルディスク６３下面のコイル領域９０ｄには、コイル領域９０ｃと略同様の導体パターンにより、図略の複数のコイル片が形成されている。コイル領域９０ｃの複数のコイル片９２ｃとコイル領域９０ｄの図略の複数のコイル片とは、コイルディスク６３を貫通するスルーホール８３ｃ，９３ｃに充填された半田を介してそれぞれ接続され、軸線７方向視において略コ字状に形成された複数のコイル９１ｃを構成している。複数のコイル９１ｃは軸線７を中心として周方向に配列されている。また、各コイル９１ｃの端末は、コイル・コミュテータディスク６２のスルーホール８３ａに充填された半田を介して、コミュテータ領域８０の対応するコミュテータ片８２に接続されている。

なお、コイル・コミュテータディスク６２のコミュテータ領域８０及びコイル領域９０ａの導体パターンは、同一のプリント配線上に形成されている。また、コイル・コミュテータディスク６２のコミュテータ領域８０及びコイル領域９０ａの導体パターンは、後述する摺動子５５との摩耗による損傷を防止するため、コイル領域９０ｂ及びコイルディスク６３のコイル領域９０ｃ，９０ｄよりも、厚く形成されている。

上述のコイル・コミュテータディスク６２とコイルディスク６３とは、図略の絶縁層を介して、例えば、コイル９１ａ，９１ｃが軸線７方向視において重なり合うように、あるいはコイル９１ａ，９１ｃが軸線７回りに所定の角度を有して配列されるように、積層されている。

図２に示すように、固定子５４は、永久磁石であるマグネット７１と、一対のヨーク７２，７３と、から構成されている。図示は省略するが、マグネット７１は軸線７の周囲に複数配列されている。一対のヨーク７２，７３は、鉄等の磁性体から円環板状に形成されており、モータハウジング５１にねじ止め固定されている。ヨーク７２は、回転子５３の下面と対向するように、詳細にはコイルディスク６３のコイル領域９０ｄ（図３参照）と対向するように、ハウジング５１ｂに配置されている。ヨーク７３は、回転子５３の上面と対向するように、詳細にはコイル・コミュテータディスク６２のコイル領域９０ａ（図３参照）と対向するように、ハウジング５１ａに配置されている。マグネット７１は、円板状に形成されており、ヨーク７２の上面に固着されている。従って、一対のヨーク７２，７３は、マグネット７１が発生する磁束がコイル・コミュテータディスク６２及びコイルディスク６３を軸線７方向（出力軸５２方向）に通過するように、磁路を形成している。なお、マグネット７１及びヨーク７２，７３は、本発明の磁束発生手段を構成している。

一対の摺動子５５は、回転子５３の上面に摺接するように、詳細にはコイル・コミュテータディスク６２の一対のコミュテータ片８２（図４参照）に摺接するように、モータハウジング５１に固定された一対の摺動子ホルダ５９に保持されている。摺動子５５は、電気伝導性を有するカーボンから形成されており、連結部３０に挿通された電源線３９を介して、上述の電源部１０の電源回路１４（図１参照）に接続されている。

次に、モータ５０の動作について説明する。

操作部２０のトリガスイッチ２２がＯＮされると、電源部１０の電源回路１４から摺動子５５に所定の電圧が印加される。摺動子５５に印加された電圧は、コミュテータ８１を介して、固定子５４が発生する磁束を通過する回転子５３のコイル９１ａ，９１ｃに印加される。電圧が印加されたコイル９１ａ，９１ｃには、固定子５４の磁束と垂直方向かつ軸線７と直交方向に電流が流れるため、軸線７を中心とする回転力が発生する。従って、回転子５３、回転子５３に固定された出力軸５２、及び出力軸５２に固定された回転刃４２が、軸線７を回転軸として一体に回転する。

上記構成のモータ５０は、プリント配線板であるコイル・コミュテータディスク６２とコイルディスク６３とから構成された円板状の回転子５３を備える。従って、所謂コアに巻回されたコイルを有するモータと比較して、回転子５３が軽量であり、起動が早いという利点を有する。また、上記構成の回転子５３は所謂コイルエンド（所謂コアに巻回されたコイルにおいて、コアからはみ出す屈曲部分）を必要としないため、モータ５０を扁平化及び小型化することができるほか、コイル９１ａ，９１ｃの発熱を抑制することができる。さらに、上記構成の回転子５３は放熱面積が大きいため、コイル９１ａ，９１ｃの冷却能力が高く、例えばハウジングに形成されるコイル冷却用の通気口を省略するか、又は比較的小さくすることができる。

また、上記構成の電動刈払機１は、モータ５０の出力軸５２と回転刃４２とが直接に固定されているため、モータと回転刃とが離間して配置された電動刈払機（例えば図７に示された電動刈払機５０１）と比較して、モータ出力の機械的損失が小さく、消費電力が小さいという利点を有する。

次に、図６を参照して、電動刈払機１による作業について説明する。

上述のように、モータ５０とハンドル２１とを接続する連結部３０は、屈曲部３３を有して形成され、ハンドル２１と屈曲部３３との間に延在する第１棹部３１と、屈曲部３３とモータ５０との間に延在する第２棹部３２と、から構成されている。そして、第２棹部３２と回転刃４２の側面との成す角度は、第１棹部３１と回転刃４２の側面との成す角度よりも小さい。従って、電動刈払機１は、例えば図７及び図８に示された電動刈払機５０１と比較して、回転刃４２を障害物（ガイドレール６００）と地面との隙間に進入させる際に連結部３０と障害物（ガイドレール６００）との干渉が抑制されるため、作業性が良い。

また、電動刈払機１は、扁平化及び小型化された上述のモータ５０を採用することにより、例えば特許文献１に記載された電動刈払機と比較して、モータ５０と障害物（ガイドレール６００）との干渉が抑制されるため、作業性が良い。

なお、電動刈払機１は、回転刃４２の側面と地面とを略平行にして操作されることが望ましい。従って、第２棹部３２と回転刃４２の側面との角度を略平行に配置することにより、回転刃４２の側面と地面とを略平行に保ったまま、回転刃４２、モータ５０、及び第２棹部３２を障害物（ガイドレール６００）と地面との隙間に進入させると共により奥方へと移動できるため、作業性を更に向上することができる。

また、屈曲部３３を前記回転刃４２の外周よりも外方に配置することにより、回転刃４２の大部分を障害物（ガイドレール６００）と地面との隙間に進入させることができるため、作業性を更に向上することができる。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形をしたものも、本発明の技術的範囲に含まれる。

例えば、実施形態の電動刈払機１は、連結部３０の第２棹部３２と回転刃４２の側面とが略平行に設けられていたが、本発明の電動刈払機はこれに限定されるものではなく、第２棹部３２と回転刃４２の側面との成す角度が第１棹部３１と回転刃４２との成す角度よりも小さければ良い。また、第１棹部３１と第２棹部３２とは直線形状に限られず、例えば、曲線形状又は折曲形状を有していても良い。この場合には、第２棹部３２の両端部を接続する仮想線と回転刃４２の側面との成す角度が、第１棹部３１の両端部を接続する仮想線と回転刃４２の側面との成す角度よりも実質的に小さければよい。なお、屈曲部３３は、例えば、第１棹部３１と第２棹部３２との角度を調整可能なヒンジから構成されていても良い。

また、実施形態の電動刈払機１は、コイル・コミュテータディスク６２及びコイルディスク６３を有する回転子５３と、マグネット７１を有する固定子５４と、から構成された整流子モータであるモータ５０を備えていたが、本発明の電動刈払機はこれに限定されるものではなく、例えば、マグネットを有する回転子と、コイルディスクを有する固定子と、から構成されたブラシレスモータを備えていても良い。

なお、本発明に係る磁束発生手段は、マグネットを備えるものに限定されず、コイルディスクをモータの出力軸の軸線方向に通過する磁束を発生するものであれば、例えば、コイル、電磁石等を備えるものであっても良い。

また、上述のモータ５０は、コイル・コミュテータディスク６３の上面に導体パターンにより形成されたコミュテータ８１を備えていたが、本発明の電動刈払機を構成するモータはこれに限定されるものではなく、例えば図９に示すモータ５０Ａのように、コイルディスク６３の上面に配置された円筒状のコミュテータ８１Ａを備えていても良い。モータ５０Ａのコミュテータ８１Ａは、軸線７を中心として周方向に配列された複数のコミュテータ片８２Ａから構成されており、各コミュテータ片８２Ａは、コイルディスク６３の対応するコイル９１ｃと電気的に接続されている。また、一対の摺動子５５は、軸線７と略直交する方向から、コミュテータ８１Ａの外周面に摺接するように配置されている。円柱面状の摺接面を有するコミュテータ８１Ａは、平面状の摺接面を有するコミュテータ８１と比較して、面振れが発生しにくいため、整流性能に優れる。また、機械加工等により形成されるコミュテータ片８２Ａは、導体パターンにより形成されるコミュテータ片８２と比較して、容易に厚く形成できるため、摺動子５５との摩耗による損傷が抑制される。従って、上記構成のモータ５０Ａによれば、モータ５０と比較して、高効率かつ長寿命なモータを容易に実現することができる。

なお、本発明の電動刈払機を構成するモータは、必ずしもプリント配線板から構成されたコイルディスクを備える必要はなく、例えば、円板状に配列された複数の薄型コイル等から構成されたコイルディスクを備えるモータであっても良い。

その他、各構成の材質、形状、数量、配置等についても、本発明の目的を達成することが可能な範囲において、適宜変更することができる。

１ 電動刈払機
７ 軸線
１０ 電源部
１１ 電源ハウジング
１２ 電池
１４ 電源回路
１５ メインスイッチ
２０ 操作部
２１ ハンドル
２２ トリガスイッチ
３０ 連結部
３６ 補助ハンドル
３７ 保護カバー
３８ 吸気口
３９ 電源線
４０ 駆動部
４２ 回転刃
５０ モータ
５１ モータハウジング
５１ａ，５１ｂ ハウジング
５１ｄ 嵌合部
５２ 出力軸
５３ 回転子
５４ 固定子
５５ 摺動子
５６ 排気口
５７，５８ 軸受
５９ 摺動子ホルダ
６１ フランジ
６１ａ 固定部材
６１ｂ 支持部材
６２ コイル・コミュテータディスク
６３ コイルディスク
７１ マグネット
７２，７３ ヨーク
８０ コミュテータ領域
８１ コミュテータ
８２ コミュテータ片
８３ａ，８３ｃ スルーホール
９０ａ〜９０ｄ コイル領域
９１ａ，９１ｃ コイル
９２ａ，９２ｃ コイル片
９３ａ，９３ｃ スルーホール
１０１ ねじ
１０２ 留めねじ
５０１ 電動刈払機
５２０ 把持部
５３０ 連結部
５３９ 動力伝達部材
５４２ 回転刃
５５０ モータ

Claims (6)

1. モータと、
   前記モータの出力軸に固定された回転刃と、
   前記モータから離間して配置された把持部と、
   屈曲部を有して形成され、前記モータと前記把持部とを接続する長尺状の連結部と、を備え、
   前記連結部は、
   前記把持部と前記屈曲部との間に延在する第１棹部と、
   前記モータと前記屈曲部との間に延在する第２棹部と、から構成され、
   前記第２棹部と前記回転刃の側面との成す角度は、前記第１棹部と前記回転刃の側面との成す角度よりも小さい、
   ことを特徴とする電動刈払機。
2. 前記モータは、
   前記出力軸に固定された回転子と、
   前記回転子と対向する固定子と、を備え、
   前記回転子と前記固定子との何れか一方は、前記出力軸の軸線方向視において前記出力軸を中心として円周方向に配列された略環状の複数のコイルを有する円板状のコイルディスクを備え、
   前記回転子と前記固定子との何れか他方は、前記コイルディスクを前記出力軸の軸線方向に通過する磁束を発生する磁束発生手段を備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電動刈払機。
3. 前記コイルディスクは、前記コイルの導体パターンが形成されたプリント配線板から構成されている、
   ことを特徴とする請求項２に記載の電動刈払機。
4. 前記磁束発生手段は、マグネットを備える、
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の電動刈払機。
5. 前記第２桿部と前記回転刃の側面とは、略平行に配置されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の電動刈払機。
6. 前記屈曲部は、前記回転刃の外周よりも外方に配置されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の電動刈払機。

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