JP2014023270A - 電動モータ - Google Patents

Abstract

【課題】インパクト式のねじ締め機等の電動工具において、駆動源として内装された電動モータでは、ピッグテールの振動によるその断線を未然に防止して当該電動モータの耐久性を高めるために例えば樹脂製のクリップや止め溝部を設けられている。本発明では、ピッグテールのクリップ止めや溝部への嵌め込み等面倒な手間を掛けることなくピッグテールの振動を抑制してその断線を未然に防止できるようにする。
【解決手段】ピッグテール２４のループ形に膨らんだ部分に接触部材３０の接触板部３０ａを接触させた状態とする。この接触部材３０によりピッグテール２４の振動が抑制（吸収）されてその断線を防止することができる。
【選択図】図２

Description

この発明は、例えば電動ねじ締め機等の電動工具に駆動源として内装される電動モータに関する。

例えば、上記の電動ねじ締め機にはねじ締め作業に伴う振動が頻繁に付加され、内装された電動モータについても同様に振動が付加される。電動モータに対して振動が繰り返し付加されることにより、カーボンブラシに結合されたピッグテールと称されるリード線が振動して主として疲労により断線しやすくなる。また、電動モータに振動が付加されると、その反動によりカーボンブラシが放射方向に微動（振動）し、これによってもピッグテールが振動して断線しやすくなり、結果的に電動モータの耐久性を低下させるおそれがある。このため、従来よりこの種の電動モータについては、主として振動によるピッグテールの断線を防ぐための様々な工夫がなされている。
下記の特許文献１には、ピッグテールを樹脂製クリップで保持してその振動を抑制することにより疲労断線を防止する技術が開示されている。特許文献２には、ブラシホルダにピッグテールを狭持する溝を設けてその振動を抑制する技術が開示されている。特許文献３には、比較的長い正極側（給電側）のピッグテールをガイドの溝内に保持してその振動を抑制する技術が開示されている。特許文献４には、ピッグテールを保持するカバー部を設ける技術が開示されている。特許文献５には、ブラシホルダの上部に設けた切り欠き部を経てピッグテールを引き出すとともに、２つの突起部間に挟み込ませてその振動を抑制する技術が開示されている。
また、従来ピッグテールの基部（ブラシに対する接続部）に接着剤を塗布してその断線を防止することがなされている。

実開昭５９−１５２５９号公報 実公昭５５−１１５８０号公報 実開昭５９−１０９２８８号公報 実用新案登録第２５６８２９７号公報 実公平２−２９８１０号公報

このように従来カーボンブラシのピッグテールの断線対策として様々な工夫が施されてきているが、多くの場合ピッグテールをクリップや保持部材の溝部あるいは係止孔に挿入する作業を必要とし、この点で当該カーボンブラシの交換作業等が面倒になる点で組み付け性あるいはメンテナンス性を改善する必要があった。また、ピッグテールの接続基部に接着剤を塗布する対策についても面倒な塗布作業が必要となり、場合によってはカーボンブラシの交換が考慮されていない場合がある等、その組み付け性あるいはメンテナンス性の点で問題があった。
本発明は、ピッグテールの振動を効率よく低減してその断線を防止しつつ、カーボンブラシの組み付け性あるいはメンテナンス性を高めることを目的とする。

上記の課題は、下記の発明によって解決される。
第１の発明は、モータハウジングとカーボンブラシのピッグテールとの間に形成される、ブラシホルダ側方のスペース内に非導電性の接触部材を介在させて、この接触部材をピッグテールに接触させた電動モータである。
第１の発明によれば、ピッグテールに接触部材が接触していることによりその振動が抑制され、これにより当該ピッグテールを振動に対して断線しにくくして電動モータの耐久性を高めることがができる。
また、接触部材は、ブラシホルダの側方のスペース内に介在されていることから、当該接触部材を取り付けた状態のままであっても、ブラシホルダに対してカーボンブラシを抜き差ししてその交換を行うことができる。
さらに、従来のクリップ止めや接着剤塗布といった面倒な作業を行うことなく、ピッグテールの振動を抑制することができるので、当該電動モータひいてはこれを駆動源とする電動工具等の組み付け性及びメンテナンス性を従来よりも高めることができる。
第２の発明は、第１の発明において、接触部材をピッグテールのループ形に膨らむ部分に対して接触させた電動モータである。
第２の発明によれば、ピッグテールの振動を効率よく抑制することができる。
第３の発明は、第１又は第２の発明において、接触部材は、合成樹脂の成形体でその弾性若しくはモータハウジングの弾性を利用して前記スペース内に弾性保持した電動モータ
である。
第３の発明によれば、特別な工具等を用いることなく、接触部材を簡単に取り付け、取り外しすることができ、またガタツキのない取り付け状態を確実に保持することができる。
第４の発明は、第１〜第３の何れか一つの発明において、ピッグテールの一端がカーボンブラシに結合され、他端が給電用のリード線が接続されたブラシホルダに装着するブラシキャップに結合された電動モータである。
第４の発明によれば、カーボンブラシとピッグテールとブラシキャップを１つの部品として取り扱うことができ、これによりカーボンブラシの組み付け性及びメンテナンス性を一層高めることができる。
第５の発明は、第１〜第４の何れか一つの発明において、接触部材が正極及び負極の双方のカーボンブラシに対応して一対介在された電動モータである。
第５の発明によれば、正極側及び負極側の双方についてピッグテールの振動を接触部材で抑制して断線しにくくすることができる。
第６の発明は、第１〜第５の何れか一つの発明に係る電動モータを駆動源として内装した電動工具である。
第６の発明によれば、電動工具の電動モータについて、カーボンブラシの組み付け性及びメンテナンス性を損なうことなく、ピッグテールの断線を防止してその耐久性を高めることができる。

本発明の実施形態に係る電動モータを駆動源として内装した電動工具の側面図である。本図では、電動工具の一例としてインパクト式のねじ締め機の内部構造が縦断面で示されている。 工具本体部の内部構造を図１中矢印(II)方向から見た後面図である。 工具本体部の内部構造の斜視図である。 工具本体部の内部構造の後面図である。本図は、接触部材を取り外した状態で示されている。 カーボンブラシとブラシホルダの斜視図である。 接触部材の斜視図である。

次に、本発明の実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る電動モータ１０を駆動源として内装した電動工具１を示している。この電動工具１は、いわゆるインパクト式のねじ締め機で、工具本体部２とハンドル部３を備えている。工具本体部２は左右半割り形式の本体ハウジング（モータハウジング）４を備えている。本体ハウジング４の下面からハンドル部３が下方へ突き出す状態に設けられている。ハンドル部３は、本体ハウジング４の半割りハウジングに一体に成形された左右半割り形式のハンドルハウジングが相互に突き合わされて形成されている。
ハンドル部３の基部に設けたトリガ形式のスイッチレバー３ａを指先で引き操作すると、本体ハウジング４の後部に内装した電動モータ１０が起動する。本体ハウジング４の後部はヘッドキャップ５で塞がれている。
工具本体部２の後部に電動モータ１０が内装されている。電動モータ１０の出力は、遊星歯車列６で減速された後、打撃機構７を経てアンビルと称される出力軸８に出力される。出力軸８にねじ締め用のドライバビット（図示省略）が装着される。本実施形態では、従来公知の遊星歯車列６及び打撃機構７が用いられており、本実施形態において特に変更を要しないので詳細な説明は省略するが、ねじ締め動作時（電動モータ１０の起動時）にドライバビットを経て出力軸８に設定トルク以上の外部トルク（ねじ締め抵抗）が付加されると、中間軸７ａに対してハンマー７ｂが軸方向に進退しながら回転して出力軸８の打撃片８ａ，８ａを回転方向に打撃する。打撃片８ａ，８ａが回転方向に繰り返し打撃されることにより、出力軸８から大きなねじ締めトルクが出力される。

電動モータ１０のモータ軸１１は、前側の支持板１２に支持した軸受け１３と、ヘッドキャップ５に支持した軸受け１５を介して回転自在に支持されている。モータ軸１１に支持された回転子１４の後部に整流子（コンミテータ）１６が支持されている。回転子１４の周囲であって本体ハウジング４の内面に固定子１８が取り付けられている。
図２に示すように整流子１６に対して左右２つのカーボンブラシ２０，２０が放射方向斜め上方から摺接されている。左右のカーボンブラシ２０，２０は、それぞれ後ろ側の支持板１７に取り付けたブラシホルダ２１に保持されている。左右のカーボンブラシ２０，２０は、それぞれブラシホルダ２１内において放射方向に移動可能かつ取り外し可能な状態で収容されている。左右のカーボンブラシ２０，２０の後部には、それぞれ捩りばね２５の一端２５ａが当接されている。この捩りばね２５，２５によって左右のカーボンブラシ２０，２０は、それぞれ整流子１６に適度な押圧力で押し付けられている。左右のブラシホルダ２１，２１には、電源供給用の正負のリード線２３，２３がそれぞれはんだ付けにより接続されている。両リード線２３，２３は、ハンドル部３の基部付近に内装した電源回路基板に接続されている。この両リード線２３，２３により電動モータ１０に直流電源が供給される。

左右のカーボンブラシ２０，２０は、同じ構成を備えている。図５に示すようにこのカーボンブラシ２０には、それぞれ短いピッグテール２４を介してブラシキャップ２２が結合されている。カーボンブラシ２０は、矩形平板形状を有しており、その後部に設けた切り込み凹部２０ａ内にピッグテール２４の一端部が結合されている。また、上記捩りばね２５の一端２５ａはこの切り込み凹部２０ａ内に当接されて、当該カーボンブラシ２０に整流子１６に向けた押圧力が確実に付加されるようになっている。
ブラシホルダ２１は、左右の側壁部２１ａ，２１ａと上壁部２１ｂを備えている。左右の側壁部２１ａ，２１ａのそれぞれには、ピッグテール２４を挿通させるための逃がし溝部２１ｃがその後部から切り込み形成されている。ピッグテール２４を左右一方の逃がし溝部２１ｃを経て側方へ引き出した状態で当該カーボンブラシ２０がブラシホルダ２１内に収容される。
ブラシキャップ２２は、ブラシホルダ２１の上部に被せられるように取り付けられる。左右の逃がし溝部２１ｃ，２１ｃの上側には、長溝孔形状の保持溝２１ｄ，２１ｄが設けられている。ブラシホルダ２１の上部に取り付けたブラシキャップ２２の脚部２２ａ，２２ａがそれぞれこの保持溝２１ｄ内に弾性的に嵌り込むことにより、当該ブラシキャップ２２の取り付け状態が保持される。左右の脚部２２ａ，２２ａが保持溝２１ｄ，２１ｄ内に弾性的に嵌り込むことにより当該ブラシキャップ２２が振動等によっても外れない状態でブラシホルダ２１の上部に取り付けられて、電源導通状態が確保されるようになっている。ブラシキャップ２２は、ブラシ交換時等にはブラシホルダ２１の上部から容易に取り外すことができる。
図４に示すように左右のブラシホルダ２１，２１にそれぞれカーボンブラシ２０が取り付けられた状態では、逃がし溝部２１ｃから側方のスペースＳ内へ引き出されたピッグテール２４がループ形に膨らんだ状態（撓んだ状態）となる。ピッグテール２４のスペースＳ内においてループ形に膨らんだ部分は、当該電動工具１の使用により発生する振動あるいはカーボンブラシ２０の振動等により振動しやすい部分となる。

図２及び図３に示すように本実施形態の電動モータ１０は、上記ピッグテール２４，２４の振動を抑制するために、上記左右のスペースＳ，Ｓ内にそれぞれ接触部材３０が嵌め込まれている点で従来にない特徴を有している。図６には、左右一方のスペースＳ内から取り出した状態の接触部材３０が示されている。左右の接触部材３０，３０は同じ形状に形成されており、左右反転させることにより何れの側にも嵌め込み可能に形成されている。同じ形状を有する２つの接触部材３０，３０を相互に左右反転させて左右のスペースＳ，Ｓ内にそれぞれ嵌め込むことにより、当該２つの接触部材３０，３０が左右対称に配置されている。
接触部材３０は非導電性の合成樹脂を素材とする成形部品で、適度な弾性を有している。この接触部材３０は、Ｌ形に屈曲した平板形の接触板部３０ａと、この接触板部３０ａの背面側から延びる脚部３０ｂを備えている。脚部３０ｂは、緩やかに湾曲する円弧形状を有しており、その内周側に係合凹部３０ｃが設けられている。
これに対して後ろ側の支持板１７の中心には、整流子１６が挿通されている。この後ろ側の支持板１７の後面（図２〜図４において手前側の面）には、整流子１６の周囲を囲む円環形の円環壁部１７ａが設けられている。この円環壁部１７ａの周囲二箇所に窓部１７ｂ，１７ｂが左右対称に設けられている。各窓部１７ｂを経てカーボンブラシ２０及びブラシホルダ２１が円環壁部１７ａの内周側に進入している。同じく円環壁部１７ａの外周面であって両窓部１７ｂ，１７ｂの下側には、係合突部１７ｅ，１７ｅが左右対称に設けられている。
円環壁部１７ａの左右側方において本体ハウジング４の内周面には、ヘッドキャップ５を当該本体ハウジング４の後部にねじ止めするための台座部４ａ，４ａが一体に設けられている。両台座部４ａ，４ａの下側には、それぞれ円弧形状の補助壁部１７ｄが円環壁部１７ａの外周側に沿って一体に設けられている。
図４に示すように正負のリード線２３，２３は、それぞれブラシホルダ２１から円環壁部１７ａと台座部４ａとの間、円環壁部１７ａと補助壁部１７ｄとの間を経て工具本体部２の下部側に取り回されている。

左右の接触部材３０，３０は、それぞれの脚部３０ｂを円環壁部１７ａと台座部４ａとの間に弾性的に嵌め込んで、接触板部３０ａをスペースＳ内に位置させた状態に装着されている。接触板部３０ａは、ブラシホルダ２１に対するカーボンブラシ２０の取り付け、取り外しに支障のない位置に装着されている。このため、当該接触部材３０，３０を取り付けた状態のままであっても、カーボンブラシ２０，２０の交換作業を行うことができるようになっている。
脚部３０ｂの係合凹部３０ｃ内には、円環壁部１７ａ側の係合突部１７ｅが同じく弾性的に嵌め込まれている。脚部３０ｂが円環壁部１７ａと台座部４ａとの間に弾性的に挟み込まれることにより、接触部材３０の放射方向の位置決めされる。また、脚部３０ｂの係合凹部３０ｃ内に係合突部１７ｅが弾性的に嵌め込まれることにより、接触部材３０の円環壁部１７ａに沿った周方向の位置決めがなされる。このように装着された接触部材３０の接触板部３０ａとブラシホルダ２１の側壁部２１ａとの間には、スペースＳよりも大幅に狭められた適度な隙間が形成される。この隙間内においてピッグテール２４が接触板部３０ａに接触しつつループ形に膨らんだ状態に取り回されている。この状態では、ピッグテール２４は、接触部材３０の接触板部３０ａによってそのループ部の膨らみを小さくする方向に押された状態となっている。ピッグテール２４の膨らみ部に接触板部３０ａが接触していることにより、その振動が抑制される。
接触部材３０は、その脚部３０ｂを円環壁部１７ａと台座部４ａとの間に弾性的に挟み込ませて保持されていることから、ブラシ交換時等には容易に取り外すことができる。逆に、脚部３０ｂを円環壁部１７ａと台座部４ａとの間に押し込めば、接触板部３０ａをピッグテール２４に接触させた状態に迅速かつ容易に取り付けることができる。
また、脚部３０ｂ，３０ｂがそれぞれ円環壁部１７ａの外周側に沿って嵌め込まれて正負のリード線２３，２３に接触する状態とされることにより、両リード線２３，２３の振動が抑制され、ひいてはその断線が未然に防止される。

以上のように構成した本実施形態の電動モータ１０によれば、ピッグテール２４，２４の膨らみ部分にそれぞれ接触部材３０が接触していることによりその振動が抑制され、これにより当該ピッグテール２４，２４を振動に対して断線しにくくして電動モータ１０の耐久性を高めることがができる。
この点に関して、出願人が行った耐久試験によれば、接触部材３０，３０を取り外した状態では２万本のねじの締め付けによりピッグテールが断線したのに対して、接触部材３０，３０をスペースＳ，Ｓ内に取り付けた状態では約１５万本のねじの締め付けによってもピッグテール２４，２４が断線しないことが確認された。
また、例示した接触部材３０は、ピッグテール２４の側方のスペースＳに対してモータ軸線方向に抜き差しして簡単に取り付け、取り外しすることができる。しかも、接触部材３０，３０を取り付けた状態のままでもカーボンブラシ２０，２０の交換を行うことができることから、カーボンブラシ交換時等の組み付け性及びメンテナンス性を従来よりも高めることができる。
さらに、接触部材３０をピッグテール２４のループ形に膨らんだ部分に対して放射方向外周側から接触させる構成であるのでピッグテール２４の振動を効率よく抑制することができる。
また、接触部材３０，３０は、合成樹脂の成形体でその弾性若しくは本体ハウジング４側の弾性を利用してスペースＳ内に弾性保持される構成であるので、特別な工具等を用いることなく、接触部材３０，３０を簡単に取り付け、取り外しすることができ、またガタツキのない取り付け状態を確実に保持することができる。
さらに、カーボンブラシ２０とピッグテール２４とブラシキャップ２２を１つの部品として取り扱うことができることから、カーボンブラシ２０，２０の交換作業を迅速かつ確実に行うことができ、ひいては当該電動モータ１０の組み付け性及びメンテナンス性を一層高めることができる。

以上説明した実施形態には種々変更を加えることができる。例えば、接触部材３０は、合成樹脂を素材とする成形部品とする構成を例示したが、ゴムや木質系素材等の非導電性材料を素材として製作することもできる。また、接触部材は、金属の加工により製作してピッグテール接触部についてのみゴムシート等の非導電性材を貼り付けた構成としてもよい。
また、ブラシホルダ２１とは別体で取り外し可能な接触部材３０を例示したが、同等の接触部材をブラシホルダ２１若しくは後ろ側の支持板１７上に一体に設ける構成としてもよい。係る固定型の接触部材であっても、取り外しは不能になるもののこれをピッグテールのループ形に湾曲する部位に接触させることによりその振動を抑制して断線を未然に防止することができる。
また、同等の接触部材をヘッドキャップ５の内面に一体に設ける構成としてもよい。この場合には、ブラシ交換のためにヘッドキャップ５を取り外せば接触部材を一体でスペースＳ内から取り外すことができ、ヘッドキャップ５を取り付ければこれに伴って接触部材をスペースＳ内に自動的に取り付けてピッグテール２４，２４に接触させた状態とすることができる。接触部材をブラシホルダ２１、後ろ側の支持板１７あるいはヘッドキャップ５に一体に設けた構成とする場合には、例示した接触板部３０ａに相当する部位のみを一体に設けた構成としてもよい。
さらに、一端がカーボンブラシ２０に結合され、他端にブラシキャップ２２が結合されたピッグテール２４を例示したが、他端側に接続端子を備えるもの等その他の形態のピッグテールについて同等の接触部材を接触させることによりその振動を抑制して断線を未然に防止する構成とすることができる。
また、インパクト式ねじ締め機の電動モータを例示したが、例えば切断工具等その他の形態の電動工具に駆動源として内装される電動モータ、あるいは芝刈機等の園芸工具の駆動源として内装される電動モータ、さらには電動工具に限らず油空圧ポンプ、発電機、溶接機等その他の設備の駆動源として内装される電動モータについても広く適用することができる。

１…電動工具
２…工具本体部
３…ハンドル部、３ａ…スイッチレバー
４…本体ハウジング、４ａ…台座部
５…ヘッドキャップ
６…遊星歯車列
７…打撃機構
７ａ…中間軸、７ｂ…ハンマー
８…出力軸（アンビル）、８ａ…打撃片
１０…電動モータ
１１…モータ軸
１２…前側の支持板
１３…軸受け
１４…回転子
１５…軸受け
１６…整流子
１７…後ろ側の支持板
１７ａ…円環壁部、１７ｂ…窓部、１７ｄ…補助壁部
１７ｅ…係合突部
２０…カーボンブラシ、２０ａ…切り込み凹部
２１…ブラシホルダ
２２…ブラシキャップ、２２ａ…脚部
２３…リード線
２４…ピッグテール
２５…捩りばね
３０…接触部材、３０ａ…接触板部、３０ｂ…脚部、３０ｃ…係合凹部

Claims (6)

1. モータハウジングとカーボンブラシのピッグテールとの間に形成される、ブラシホルダ側方のスペース内に非導電性の接触部材を介在させて、該接触部材を前記ピッグテールに接触させた電動モータ。
2. 請求項１記載の電動モータであって、前記接触部材を前記ピッグテールのループ形に膨らむ部分に対して接触させた電動モータ。
3. 請求項１又は２記載の電動モータであって、前記接触部材は、合成樹脂の成形体でその弾性若しくは前記モータハウジングの弾性を利用して前記スペース内に弾性保持した電動モータ。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載した電動モータであって、前記ピッグテールの一端が前記カーボンブラシに結合され、他端が給電用のリード線が接続されたブラシホルダに装着するブラシキャップに結合された電動モータ。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載した電動モータであって、前記接触部材が正極及び負極の双方のカーボンブラシに対応して一対介在された電動モータ。
6. 請求項１〜５の何れか１項に記載した電動モータを駆動源として内装した電動工具。
   

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