JP2021158791A - ブラシレスモータ及び電動工具 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、本実施形態に係るブラシレスモータ1及び電動工具10について、図1〜図7を用いて説明する。
電動工具10は、図1及び図2に示すように、ブラシレスモータ1と、ブラシレスモータ1を収容するハウジング11と、を備える。また、図1に示すように、電動工具10は、電源101と、駆動伝達部102と、出力部103と、チャック104と、先端工具105と、トリガボリューム106と、制御回路107と、を更に備える。すなわち、電動工具10は、先端工具105をブラシレスモータ1の駆動力で駆動する工具である。
図2〜図7を参照して、ブラシレスモータ1の構成について説明する。ブラシレスモータ1は、一例として、6極9スロットの3相ブラシレスモータである。極とは、ロータ2の永久磁石21の極数を意味し、N極とS極とが一対で2極である。また、スロット数は、コイル32の数を意味している。3相モータとは、120度間隔で独立したコイルが3個あるモータのことである。
ハウジング11は、図2に示すように、ブラシレスモータ1を収容する外筒である。ハウジング11は、回転軸C1を中心とした円筒状である。ハウジング11は、第1筐体114と、第2筐体115と、を有する。ハウジング11は、排気口12と、吸気口13と、を備える。吸気口13は、ブラシレスモータ1のファン15の動作に従って、ブラシレスモータ1のコイル32を空冷するために外部から空気を吸気する孔である。排気口12は、吸気した空気を熱とともに排気する孔である。空気は第2基板側からファン15側へと流れる。
ロータ2は、円筒状のロータコア22と、複数(図5では6つ)の永久磁石21と、出力軸20と、を備える。出力軸20は、ロータコア22と、回転軸C1を同軸として、ロータコア22の内部に保持されている。複数の永久磁石21は、ロータコア22に穿たれた複数の孔23にそれぞれ嵌合する。複数の永久磁石21は、ロータコア22の中心を囲む多角形(図5では六角形)のように配置されている。
ステータ3は、複数(図示例では、9つ)のコイル32と、ステータ鉄心34と、インシュレータ5と、を備える。ステータ3は、複数相のコイル相U1〜U3,V1〜V3,W1〜W3、及び複数相のコイル相U1〜U3,V1〜V3,W1〜W3に電流を流すために設けられた複数相のコイル相U1〜U3,V1〜V3,W1〜W3に一対一に対応する複数のコイル端子801を有するコイル部9と、を含む。複数のコイル32は、コイル相U1〜U3,V1〜V3,W1〜W3に一対一に対応している。本実施形態では、コイル相W1を基準として左回りに、コイル相W1、V1,U1,W2,V2,U2,W3,V3,U3の順の配置されている。
複数の保持部材507とインシュレータ5とが一体として形成されている場合には、複数の保持部材507とロータ2との間にはセンサ基板4が配置されている。センサ基板4は、複数の保持部材507に対向してロータ2の回転角度を検出する。つまり、センサ基板4は、ロータ2の回転位置を検出するための回路基板である。センサ基板4は、回転軸方向Xにおいてロータ2の第2インシュレータ52側で、ロータ2の端面と平行に配置されている。センサ基板4には、センサ素子が実装されている。センサ素子は、例えば、ホール素子又は角度センサ(GMR)等である。センサ素子は、ロータ2の回転位置を検出する素子である。
基板6は、駆動基板60と、放熱シート61と、ポッティング62と、放熱台63と、を含んでいる。駆動基板60は、図3及び図4に示すように、スイッチングFET(Field Effect Transistor)600と、大容量ツェナーダイオード601と、3つの孔602と、を備えている。スイッチングFET600は、コイル32の各コイルU1〜U3、V1〜V3、W1〜W3に接続され、各コイルU1〜U3、コイルV1〜V3、コイルW1〜W3の電流の流れる方向及び通電の入り切りを制御する。このようなスイッチ回路の各スイッチ素子は、例えばパワーMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor field-effect transistor)を用いて構成することができる。PWM制御回路は、PMW制御されたパルス繰り返し周波数で、スイッチ回路の各スイッチ素子の入り切り動作を繰り返す。演算処理回路は、通電切替タイミングと、回転速度指令と、を含む信号をPWM制御回路に伝達する。大容量ツェナーダイオード601は、サージ電流を吸収するための素子である。3つの孔602は、3つの端子部8と嵌合する。つまり、図4に示すように、3つの端子部8は、駆動基板60に設けられた孔602に貫通している。
ブラシレスモータ1は、第1ベアリング14と第2ベアリング16との2つの軸受(ベアリング)により出力軸20を回転可能に支持する。第1ベアリング14は、ファン15の窪み部に配置されている。第2ベアリング16は、インシュレータ5の第2インシュレータ52のベアリング受け17に配置されている。第1ベアリング14と第2ベアリング16とは、内輪が出力軸20に固定され、外輪はブラシレスモータ1の本体に固定される。第1ベアリング14と第2ベアリング16との内輪は、ロータ2の回転とともに出力軸20と一緒に回転する一方で、第1ベアリング14と第2ベアリング16とのリテーナーに保持されたボールと潤滑油をシールしていることにより、回転は滑らかに行いながら第1ベアリング14と第2ベアリング16との外輪は出力軸20を保持することができる。第1ベアリング14と第2ベアリング16との主な材料は、例えば、高炭素クロム鋼、中炭素鋼、窒化シリコンセラミックスである。
ファン15は、ブラシレスモータ1のステータ3及び駆動基板を空気により冷却するために空気の流れを起こす。ファン15は、回転することで、ハウジング11の内側へ空気を吸気し、吸気した空気を熱とともに排気口12から排気する。
各コイルU1〜U3、V1〜V3、W1〜W3には、通電によって電流が流れると、磁界が発生する。各スイッチ回路は、電流の流れる向き、通電の入り切りを切替えることにより、発生する磁界の向き、大きさを変えることができる。また、各スイッチ回路は、ロータ2の回転位置に応じて駆動電流を供給する。このことにより、ロータ2は、回転位置に応じた駆動力を得ることができる。
複数の端子部8が複数相のコイル相U1〜U3,V1〜V3,W1〜W3の外接円よりも内側に配置されることで、コイル32の冷却効率を高めることができるブラシレスモータ1及び電動工具10を提供することができる。
以下に、変形例について列記する。なお、以下に説明する変形例は、上記実施形態と適宜組み合わせて適用可能である。
以上、説明したように、第1の態様に係るブラシレスモータ(1)は、回転軸(C1)を中心に配置された複数相のコイル相(U1〜U3,V1〜V3,W1〜W3)を有するインナーロータ型のブラシレスモータである。ブラシレスモータ(1)は、複数相のコイル相(U1〜U3,V1〜V3,W1〜W3)をスイッチング回路(600)に接続する複数の端子部(8)を有する。複数の端子部(8)は、複数相のコイル相(U1〜U3,V1〜V3,W1〜W3)の外接円(C2)よりも内側に配置されている。
2 ロータ
3 ステータ
5 インシュレータ
507 保持部材
9 コイル部
10 電動工具
11 ハウジング
16 第2ベアリング(軸受)
20 出力軸
30 ヨーク部
31 ステータコア
32 コイル部
35 ティース部
60 駆動基板
8 端子部
600 スイッチング回路
602 孔
C1 回転軸
C2 外接円
C3 内接円
U1,U2,U3,V1,V2,V3,W1,W2,W3 コイル相
Claims (12)
- 回転軸を中心に配置された複数相のコイル相を有するインナーロータ型のブラシレスモータであって、
前記複数相のコイル相をスイッチング回路に接続する複数の端子部を有し、
前記複数の端子部は、前記複数相のコイル相の外接円よりも内側に配置された、
ブラシレスモータ。 - 前記複数の端子部のそれぞれに一対一に対応し、前記複数の端子部のうち対応する端子部を保持する複数の保持部材を、更に備える、
請求項1に記載のブラシレスモータ。 - ヨーク部、及び前記ヨーク部の内周面から突出し、前記複数相のコイル相が一対一に設けられた複数のティース部を有するステータコアと、
前記複数相のコイル相、及び前記複数相のコイル相に電流を流すために設けられた前記複数のコイル相に一対一に対応する複数のコイル端子を有するコイル部と、を含むステータと、
前記ヨーク部の中心軸を回転軸とし、前記ステータコアの内側において、前記複数のティース部と間隔をあけて配置されたロータと、
前記ステータコアの回転軸方向の端面に固定されたインシュレータと、を更に備え、
前記複数の保持部材は、前記インシュレータに保持される、
請求項2に記載のブラシレスモータ。 - 前記複数の保持部材は、前記インシュレータと一体に形成されている、
請求項3に記載のブラシレスモータ。 - 前記複数のティース部は、分割可能に構成されている、
請求項3又は4に記載のブラシレスモータ。 - 前記複数の保持部材は、転動する軸受を更に保持する、
請求項2〜5のいずれか1項に記載のブラシレスモータ。 - 回転軸方向において前記複数の保持部材と前記ロータとの間に、前記複数の保持部材に対向して前記ロータの回転角度を検出するセンサ基板が配置される、
請求項3〜5のいずれか1項に記載のブラシレスモータ。 - 前記複数の端子部のそれぞれは、前記複数相のコイル相で囲まれた内側から、出力軸の先端とは反対方向に突出する、
請求項1〜7のいずれか1項に記載のブラシレスモータ。 - 前記複数の端子部のそれぞれは、前記複数のティース部のうち隣接する一対のティースの間に存在する、
請求項1〜8のいずれか1項に記載のブラシレスモータ。 - 前記複数の端子部は、前記複数相のコイル相の内接円の内側に存在する、
請求項1〜9のいずれか1項に記載のブラシレスモータ。 - 前記複数の端子部は、駆動基板に設けられた孔に貫通する、
請求項1〜10のいずれか1項に記載のブラシレスモータ。 - 請求項1〜11のいずれか1項に記載のブラシレスモータと、
前記ブラシレスモータを収容するハウジングと、を備えた、
電動工具。
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Legal Events
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A131 | Notification of reasons for refusal |
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A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240408 |