JP2019022343A - Electric tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハンマドリル等の電動工具に関する。 The present invention relates to a power tool such as a hammer drill.
電動工具の駆動源に用いられるモータは、例えば特許文献1に開示されるように、ステータと、ステータに対して回転可能なロータとを有し、ロータは、軸心に位置する回転軸と、回転軸に周囲に配置され、複数の電磁鋼板を積層させてなる筒状のロータコアと、ロータコアの内部に配置される永久磁石とを有している。
For example, as disclosed in
ロータを製造する際、ロータコアに永久磁石を固定するために接着剤を用いると、接着剤が垂れてしまったり、接着剤の収縮等により、永久磁石とロータコアとの接着面にばらつきが生じることがある。このばらつきにより、回転時の遠心力が接着剤を介してロータコアの一部に集中し、ロータコアが早期に破損するおそれがある。
そこで、接着剤に代えて、回転軸とロータコアと永久磁石とを樹脂によって一体化する方法が採用されている。この場合、圧力を加えながら樹脂を流し込むため、永久磁石とロータコアとの接着面を均一にでき、ロータの強度を確保できる。また、回転軸とロータコアとの間に樹脂を介在させることで二重絶縁も可能となる。
しかし、樹脂成形をランナレス方式で行う場合、回転軸に対して直交する方向にゲートを配置して、軸方向にある程度の樹脂厚みを確保する必要がある。この場合、ロータコアとファンとの間にゲートが配置されると、ロータコアとファンとの間に形成される樹脂部分がファンの風路を塞いでしまい、風量が確保できなくなる。ファンを樹脂部分から離して配置すれば風量が確保できるが、その分ロータの全長が長くなり、ひいては回転軸方向での製品寸法も長くなってしまう。
When manufacturing a rotor, if an adhesive is used to fix the permanent magnet to the rotor core, the adhesive may sag or the adhesive surface between the permanent magnet and the rotor core may vary due to shrinkage of the adhesive. is there. Due to this variation, the centrifugal force during rotation is concentrated on a part of the rotor core via the adhesive, and the rotor core may be damaged early.
Therefore, a method of integrating the rotating shaft, the rotor core, and the permanent magnet with resin instead of the adhesive is employed. In this case, since the resin is poured in while applying pressure, the adhesion surface between the permanent magnet and the rotor core can be made uniform, and the strength of the rotor can be secured. Moreover, double insulation is also possible by interposing a resin between the rotating shaft and the rotor core.
However, when the resin molding is performed by the runnerless method, it is necessary to arrange a gate in a direction orthogonal to the rotation axis to ensure a certain resin thickness in the axial direction. In this case, if the gate is disposed between the rotor core and the fan, the resin portion formed between the rotor core and the fan blocks the fan air path, and the air volume cannot be secured. If the fan is arranged away from the resin portion, the air volume can be secured, but the entire length of the rotor is increased accordingly, and the product dimension in the direction of the rotation axis is also increased.
そこで、本発明は、ロータコアとファンとの間に一体成形による樹脂部分が存在しても、ロータの全長を長くすることなくファンの風量を確保できる電動工具を提供することを目的としたものである。 Therefore, the present invention has an object to provide an electric tool that can secure the air volume of a fan without increasing the overall length of the rotor even if a resin portion is integrally formed between the rotor core and the fan. is there.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、ステータと、ステータに対して回転可能なロータとを含むモータを備え、ロータは、回転軸と、ロータコアと、ファンとを有し、回転軸とロータコアとが、ロータコアとファンとの間から充填される樹脂により一体化されてなる電動工具であって、
ロータコアとファンとの間に形成される樹脂部分に、ロータコアの径方向外側とファン側とを連通させる通気空間が形成されていることを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1の構成において、通気空間は、樹脂部分におけるファン側の面で、回転軸を中心とした点対称位置に突設された複数の凸部の間に形成されていることを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項2の構成において、凸部は、ロータコアの直径方向に形成されていることを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項3の構成において、凸部は、回転軸の軸方向から見て十字状に配置されていることを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4の何れかの構成において、ロータコアを挟んでファンと反対側に形成される樹脂部分に、回転角度検出用の凹み部が形成されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an invention according to
The resin portion formed between the rotor core and the fan is characterized in that a ventilation space that communicates the outer side in the radial direction of the rotor core and the fan side is formed.
According to a second aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, the ventilation space is a surface on the fan side in the resin portion, and between a plurality of convex portions projecting at point-symmetrical positions around the rotation axis. It is formed.
According to a third aspect of the present invention, in the configuration of the second aspect, the convex portion is formed in the diameter direction of the rotor core.
According to a fourth aspect of the present invention, in the configuration of the third aspect, the convex portions are arranged in a cross shape when viewed from the axial direction of the rotating shaft.
According to a fifth aspect of the present invention, in the configuration according to any one of the first to fourth aspects, a recess for detecting a rotation angle is formed in a resin portion formed on the opposite side of the fan across the rotor core. It is characterized by.
本発明によれば、ロータコアとファンとの間に形成される樹脂部分に通気空間を形成したことで、ロータコアとファンとの間に一体成形による樹脂部分が存在しても、ロータの全長を長くすることなくファンの風量を確保することができる。 According to the present invention, since the ventilation space is formed in the resin portion formed between the rotor core and the fan, the entire length of the rotor is increased even if the resin portion formed by integral molding exists between the rotor core and the fan. The air volume of the fan can be ensured without doing so.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、電動工具の一例であるハンマドリルの縦断面図である。このハンマドリル1は、ブラシレスモータ3を収容する上下方向のモータハウジング2の上方に、出力部5を収容して前方へ延びる出力ハウジング4を備えている。モータハウジング2の下方には、コントローラ7を収容してその下方に2つのバッテリーパック8,8を装着可能なバッテリー装着部6が設けられている。9は、出力ハウジング4の後方からバッテリー装着部6に跨がって上下方向に設けられるハンドルである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a hammer drill as an example of an electric tool. The
ブラシレスモータ3は、ステータ10と、ステータ10の内側にロータ11を備えたインナロータ型で、ロータ11の回転軸12を上向きにした姿勢でモータハウジング2内に収容されている。
ステータ10は、ステータコア13と、ステータコア13の上下に設けられる上インシュレータ14及び下インシュレータ15と、上下インシュレータ14,15を介してステータコア13の内側に巻回される複数のコイル16,16・・とを有している。下インシュレータ15の下端には、後述するロータコア18の永久磁石21の位置を検出して回転検出信号を出力する回転検出素子(図示略)を搭載したセンサ回路基板17が固定されている。
The brushless motor 3 is an inner rotor type having a
The
ロータ11は、図2,3に示すように、軸心に位置する回転軸12と、回転軸12の周囲に配置されて複数の電磁鋼板19,19・・を積層してなる筒状のロータコア18と、ロータコア18の内部で同心円上に形成される複数の貫通孔20,20・・にそれぞれ挿入される永久磁石21,21・・とを有している。各貫通孔20の周方向の両端には、永久磁石21の両端を越えて周方向外側に突出する突出空間20a,20aがそれぞれ形成されている。22,22・・は、電磁鋼板19のかしめ部で、貫通孔20,20・・の内側で周方向に隣接する貫通孔20,20間に同心円上に配置されている。
回転軸12は、下端をモータハウジング2の底部に設けた軸受23に支持され、上端が出力ハウジング4に設けた軸受24に支持されて出力ハウジング4内に突出し、上端に形成したピニオン25が、前後の中間軸26及びクランク軸27に設けたギヤ28,29とそれぞれ噛合している。また、軸受24の下側で回転軸12には、遠心ファン30が設けられ、その下方でモータハウジング2内にはバッフルプレート31が設けられている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
The
また、ロータコア18の上側で遠心ファン30との間には、ロータコア18と同径の円盤状の上スリーブ32が配置されている。この上スリーブ32の外周縁には、中間部分よりも軸方向に長くなる短筒部33が周設されて、下端をロータコア18の上端面に当接させることで、ロータコア18との間に空間を形成して、上スリーブ32の前後に樹脂を射出可能としている。短筒部33は、中間部分から上下への突出長さを等しくしているので、回転軸12には上下の方向性を考慮せずに組み付けできる。上スリーブ32の中心孔の内径は、ロータコア18の中心孔18aと略同径となっている。但し、ロータコア18の中心孔18aの形状は円形でなく、図3(B)に示すように横断面八角形となっている。
一方、ロータコア18の下側で軸受23との間には、ロータコア18よりも小径で且つ外周が永久磁石21よりも内側に位置する下スリーブ34が配置されて、ロータコア18の下端面に当接している。上下スリーブ32,34は真鍮製で、上スリーブ32が永久磁石21の抜け止め用、下スリーブ34が、外面切削によるバランス調整用となっている。
A disc-shaped
On the other hand, a
このロータ11は、樹脂により一体化される。成形金型内では、図3(A)に示すように、回転軸12の最も大径の中間部12aの周囲でロータコア18及び上下スリーブ32,34との間に、筒状空間S1が形成され、上スリーブ32とロータコア18との間に、筒状空間S1と連通する円盤状空間S2が形成されている。また、上スリーブ32の上側で遠心ファン30との間には、筒状空間S1と連通する円盤状空間S3が形成され、貫通孔20内で永久磁石21の周囲には、突出空間20a及び円盤状空間S2と連通する隙間S4が形成されている。さらに、下スリーブ34の下側で最も小径の下端部12bの周囲には、筒状空間S1と連通する円盤状空間S5が形成されている。
The
このうち最も上部に形成される円盤状空間S3は、回転軸12の軸方向に亘って等径となるものではなく、遠心ファン30と上スリーブ32との間に亘って筒状に形成され、筒状空間S1と連続する筒状の中心部分S3aと、中心部分S3aよりも軸方向に薄肉で且つ上スリーブ32の上側で短筒部33の内側と同径で形成され、中心部分S3aと連続する円盤状の薄肉部分S3bと、中心部分S3aから上面が同じ高さで周方向に等間隔で放射状に連続して下面が薄肉部分S3bと連続し、半径方向外側端が薄肉部分S3bと同じ位置となる4つの凸部分S3c,S3c・・と、からなる。樹脂成形のゲートは、1つの凸部分S3cの外側端に配置されることになる。
Among these, the disk-shaped space S3 formed at the uppermost part is not equal in diameter in the axial direction of the
これらの空間S1〜S5に成形金型内で樹脂35が、ゲートが配置される凸部分S3cの外側端からS3、S3からS1、S1からS2及びS5、S2からS4の順番に充填されて、回転軸12、ロータコア18、永久磁石21、上下スリーブ32,34が一体化される。筒状空間S1に樹脂35が充填されても、ロータコア18の中心孔18aが八角形であることで、回転軸12が滑ることなくロータコア18と一体化される。特に、樹脂35が成形される中間部12aの外周面には、リング状の上溝12c及び下溝12dと、上溝12cと下溝12dとの間で両溝に連通する螺旋溝12eとが凹設されて、樹脂35と回転軸12との一体化を強固にしている。
そして、円盤状空間S3で成形される樹脂35により、遠心ファン30と上スリーブ32との間には、図2(A)に示すように、中心部分S3aで成形される筒状部36と、筒状部36と連続し、薄肉部分S3bで成形される円盤部37と、筒状部36及び円盤部37と連続して凸部分S3cでロータコア18の直径方向に成形され、互いに直交する平面視十字状となる4つの凸条38,38・・とからなる樹脂部分35aが形成される。この樹脂部分35aにより、遠心ファン30と上スリーブ32との間には、凸条38,38・・間でロータコア18の径方向外側と遠心ファン30側とに連通する平面視扇状の通気空間A,A・・・・が形成されることになる。
And, as shown in FIG. 2 (A), the
図2,3において、39は、回転軸12の下端部12bの周囲に形成される樹脂部分35bの下面に凹設される凹み部で、下スリーブ34でバランス修正を行った際の回転検出(レーザを照射して凹み部39を検出)に用いられる。回転軸12の下端部12bは、中間部12aよりも小径となっているが、凹み部39が形成される下端側の樹脂部分35bが、ロータコア18及び下スリーブ34に上下方向でオーバーラップしているため、回転軸12に上方への引張力が加わっても下端側の樹脂部分35bにより抜け止めがなされる。
In FIGS. 2 and 3,
一方、図1において、出力部5は、前後方向に延びて回転可能な筒状のツールホルダ40を有し、ツールホルダ40の後端に外装したベベルギヤ41が、中間軸26の上端に設けたベベルギヤ42と噛合している。ツールホルダ40内には、シリンダ43が差し込み装着されて、シリンダ43内に設けたピストン44が、コネクティングロッド45を介して、クランク軸27の上端で偏心位置に設けたクランクピン46と連結されている。
また、シリンダ43内でピストン44の前方には、空気室47を介してストライカ48が前後移動可能に収容されて、その前方でツールホルダ40内には、インパクトボルト49が前後移動可能に収容されている。ここではツールホルダ40の先端からドリルビット等の先端工具を差し込んだ際には、先端工具の後端がインパクトボルト49を、シリンダ43前方の受けリング50に当接する位置まで後退させて後端をシリンダ43内に突出させる。51は、ツールホルダ40の前端に外装されて先端工具の着脱操作を行う操作スリーブである。
On the other hand, in FIG. 1, the
A
そして、バッテリー装着部6内には、バッテリーパック8,8を左右方向からスライド装着可能な2つの端子台52,52が、前後に配置されて、その上方にコントローラ7が収容されている。コントローラ7は、図示しないマイコンやスイッチング素子を搭載した制御回路基板を備えて、バッテリー装着部6の内面に立設された倒コ字状のリブ53,53によって前後方向に支持されている。コントローラ7の前方には、LEDを用いて出力部5の前方を照射するライト54が設けられ、バッテリー装着部6の前後には、装着されたバッテリーパック8,8の前後を覆うガード板55,55が下向きに突出形成されている。
ハンドル9内には、コントローラ7と電気的に接続されるスイッチ56とコンデンサ57とが設けられて、スイッチ56から前方へ突出するプランジャには、スイッチレバー58が設けられている。
In the battery mounting portion 6, two
A
よって、このハンマドリル1においては、ハンドル9を把持した手でスイッチレバー58を押し込んでスイッチ56をON動作させると、バッテリーパック8からブラシレスモータ3への給電がなされて回転軸12が回転する。すなわち、コントローラ7のマイコンが、センサ回路基板17の回転検出素子から出力されるロータ11の永久磁石21の位置を示す回転検出信号を得てロータ11の回転状態を取得し、取得した回転状態に応じて各スイッチング素子のON/OFFを制御し、ステータ10の各コイル16に対し順番に電流を流すことでロータ11を回転させる。
Therefore, in this
こうして回転軸12が回転すると、ギヤ28を介して中間軸26が減速して回転し、ベベルギヤ42,41を介してツールホルダ40を先端工具と共に回転させる。同時に、ギヤ29を介してクランク軸27が減速して回転し、コネクティングロッド45を介してピストン44がシリンダ43内で往復動し、空気室47を介してストライカ48を前後動させる。よって、ストライカ48がインパクトボルト49を介して先端工具を打撃する。
When the
また、コントローラ7の左右両側となるバッテリー装着部6の左右の側面には、図示しない吸気口が形成され、遠心ファン30の左右両側となるモータハウジング2の左右の側面には、図示しない排気口が形成されて、吸気口とブラシレスモータ3との間にコントローラ7が配置されている。よって、回転軸12の回転に伴う遠心ファン30の回転により、吸気口から吸い込まれた空気が、まずコントローラ7に接触してコントローラ7を冷却した後、モータハウジング2内を通ってブラシレスモータ3を冷却する。そして、バッフルプレート31の中心孔を通過して遠心ファン30の外側から排気口を介して排出される。
このとき、遠心ファン30とロータコア18との間に形成される樹脂部分35aには、ロータコア18の外周側と遠心ファン30側とを連通させる平面視扇状の通気空間A,A・・が形成されているので、ブラシレスモータ3を冷却した空気は、各通気空間Aを介して径方向外側から中心側に流れ、バッフルプレート31の中心孔を通過することができる。よって、遠心ファン30による必要な風量が確保でき、ブラシレスモータ3やコントローラ7の冷却性能は維持できる。
In addition, air inlets (not shown) are formed on the left and right side surfaces of the battery mounting portion 6 that are the left and right sides of the
At this time, in the
このように、上記形態のハンマドリル1によれば、ロータコア18と遠心ファン30との間に形成される樹脂部分35aに、ロータコア18の径方向外側と遠心ファン30側とを連通させる通気空間Aを形成したことで、ロータコア18と遠心ファン30との間に一体成形による樹脂部分35aが存在しても、ロータ11の全長を長くすることなく遠心ファン30の風量を確保することができる。
特にここでは、通気空間Aは、樹脂部分35aにおける遠心ファン30側の面で、回転軸12を中心とした点対称位置に突設された複数の凸部(凸条38)の間に形成されているので、樹脂部分35aの形状を利用して通気空間Aを容易に得ることができる。
Thus, according to the
In particular, here, the ventilation space A is formed between a plurality of convex portions (ridges 38) projecting at point-symmetrical positions around the
また、凸条38は、ロータコア18の直径方向に形成されているので、遠心ファン30への空気の流れに沿った形状となり、整流作用が得られる。
さらに、凸条38は、回転軸12の軸方向から見て十字状に配置されているので、樹脂部分35aの全周に亘って万遍なく整流作用が得られる。
そして、ロータコア18を挟んで遠心ファン30と反対側に形成される樹脂部分35bに、回転角度検出用の凹み部39が形成されているので、樹脂部分35bを利用して回転角度の検出が容易に行える。
Further, since the
Furthermore, since the
Since the
なお、凸条の数や形状は上記形態に限らず、数を増やしたり、幅を増減したり、遠心ファンの羽根と位相を合わせて配置したり、ファンの羽根と同形状に形成したり等、適宜変更可能である。
また、凸部としては凸条に限らず、間に半径方向の通気空間を形成する平面視扇状としたり、平面視が円形や矩形となる複数の凸部を半径方向へ断続的に配置したりすることで通気空間を形成しても差し支えない。
In addition, the number and shape of the ridges are not limited to the above form, and the number is increased, the width is increased, the phase is aligned with the blades of the centrifugal fan, the shape is the same as the fan blades, etc. These can be changed as appropriate.
In addition, the protrusions are not limited to protrusions, but may be a fan in plan view that forms a radial ventilation space between them, or a plurality of protrusions that are circular or rectangular in plan view are intermittently arranged in the radial direction. By doing so, there is no problem even if a ventilation space is formed.
その他、ブラシレスモータの配置や向きは上記形態に限らず、前向きや斜め向き、左右方向の向きであったりしてもよいし、ブラシレスモータに限らず、他のモータであってもよい。永久磁石の数や配置も適宜変更できるし、上下スリーブも、形状の変更は勿論、一方若しくは両方を省略することもできる。ファンも遠心ファンに限らず、軸流ファンであってもよい。
また、電動工具もハンマドリルに限らず、インパクトドライバやマルノコ等の他の種類であっても本発明によるファンの風量確保は可能である。
In addition, the arrangement and direction of the brushless motor are not limited to the above-described form, and may be forward, oblique, and left-right directions, and may be other motors without being limited to the brushless motor. The number and arrangement of the permanent magnets can be changed as appropriate, and one or both of the upper and lower sleeves can be omitted as well as the shape. The fan is not limited to a centrifugal fan, and may be an axial fan.
Further, the power tool is not limited to the hammer drill, and it is possible to secure the air volume of the fan according to the present invention even if it is another type such as an impact driver or a marnoco.
1・・ハンマドリル、2・・モータハウジング、3・・ブラシレスモータ、4・・出力ハウジング、5・・出力部、6・・バッテリー装着部、7・・コントローラ、8・・バッテリーパック、10・・ステータ、11・・ロータ、12・・回転軸、13・・ステータコア、14・・上インシュレータ、15・・下インシュレータ、16・・コイル、17・・センサ回路基板、18・・ロータコア、19・・電磁鋼板、20・・貫通孔、21・・永久磁石、23,24・・軸受、32・・上スリーブ、34・・下スリーブ、35・・樹脂、35a,35b・・樹脂部分、36・・筒状部、37・・円盤部、38・・凸条、39・・凹み部、40・・ツールホルダ、S1・・筒状空間、S2,S3,S5・・円盤状空間、S4・・隙間、S3a・・中心部分、S3b・・薄肉部分、S3c・・凸部分、A・・通気空間。 1 .... hammer drill, 2 .... motor housing, 3 .... brushless motor, 4 .... output housing, 5 .... output part, 6 .... battery mounting part, 7 .... controller, 8 .... battery pack, 10 .... Stator, 11 ... rotor, 12 ... rotating shaft, 13 ... stator core, 14 ... upper insulator, 15 ... lower insulator, 16 ... coil, 17 ... sensor circuit board, 18 ... rotor core, 19 ... Magnetic steel sheet, 20 ... through holes, 21 ... permanent magnets, 23, 24 ... bearings, 32 ... upper sleeve, 34 ... lower sleeve, 35 ... resin, 35a, 35b ... resin part, 36 ... Cylindrical part, 37 ... Disk part, 38 ... Projection, 39 ... Recess part, 40 ... Tool holder, S1 ... Cylindrical space, S2, S3, S5 ... Disc-like space, S4 ... Clearance , S3a Central portion, S3b · · thinned portion, S3c · · convex portion, A · · ventilation space.
Claims (5)
前記ステータに対して回転可能なロータとを含むモータを備え、
前記ロータは、回転軸と、ロータコアと、ファンとを有し、前記回転軸と前記ロータコアとが、前記ロータコアと前記ファンとの間から充填される樹脂により一体化されてなる電動工具であって、
前記ロータコアと前記ファンとの間に形成される樹脂部分に、前記ロータコアの径方向外側と前記ファン側とを連通させる通気空間が形成されていることを特徴とする電動工具。
る電動工具。 A stator,
A motor including a rotor rotatable with respect to the stator,
The rotor is a power tool having a rotating shaft, a rotor core, and a fan, and the rotating shaft and the rotor core are integrated with a resin filled from between the rotor core and the fan. ,
An electric tool characterized in that a ventilation space is formed in a resin portion formed between the rotor core and the fan to allow communication between the radially outer side of the rotor core and the fan side.
Power tool.
Priority Applications (1)
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JP2017139305A Pending JP2019022343A (en) | 2017-07-18 | 2017-07-18 | Electric tool |
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