JP2023031687A - 電動作業機 - Google Patents

Abstract

【課題】電動作業機の動力源に使用されるブラシレスモータを小型化すること。【解決手段】電動作業機は、ロータ及びロータの周囲に配置されるステータを有するインナロータ型のブラシレスモータと、ロータにより直接的又は間接的に駆動される出力部と、を備える。ロータは、ロータコアと、ロータコアに固定される永久磁石と、を有する。ステータは、ステータコアと、ステータコアに固定されるインシュレータと、インシュレータを介してステータコアのティースに巻かれるコイルと、を有する。永久磁石の数を示す極数は、８である。コイルの数を示すスロット数は、６である。【選択図】図２

Description

本明細書で開示する技術は、電動作業機に関する。

電動作業機に係る技術分野において、特許文献１に開示されているようなブラシレスモータが知られている。

特開２０１９－１８０１６５号公報

電動作業機の動力源としてブラシレスモータを使用する場合、ブラシレスモータの小型化が要望される。

本明細書で開示する技術は、電動作業機の動力源に使用されるブラシレスモータを小型化することを目的とする。

本明細書は、電動作業機を開示する。電動作業機は、ロータ及びロータの周囲に配置されるステータを有するインナロータ型のブラシレスモータと、ロータにより直接的又は間接的に駆動される出力部と、を備えてもよい。ロータは、ロータコアと、ロータコアに固定される永久磁石と、を有してもよい。ステータは、ステータコアと、ステータコアに固定されるインシュレータと、インシュレータを介してステータコアのティースに巻かれるコイルと、を有してもよい。永久磁石の数を示す極数は、８であり、コイルの数を示すスロット数は、６でもよい。

本明細書で開示する技術は、電動作業機の動力源に使用されるブラシレスモータが小型化される。

図１は、実施形態に係る電動作業機を示す斜視図である。 図２は、実施形態に係るモータを示す後方からの分解斜視図である。 図３は、実施形態に係るモータを示す前方からの分解斜視図である。 図４は、実施形態に係るステータ及びロータを示す後方からの分解斜視図である。 図５は、実施形態に係るステータ及びロータを示す前方からの分解斜視図である。 図６は、実施形態に係るステータを模式的に示す図である。 図７は、実施形態に係るコイルの結線状態を模式的に示す図である。 図８は、実施形態に係るロータを示す後方からの斜視図である。 図９は、実施形態に係るロータを示す前方からの斜視図である。 図１０は、実施形態に係るロータコアを示す前方からの斜視図である。 図１１は、電動作業機の動力源に使用されるモータの各部位の寸法を説明するための図である。 図１２は、ステータ外径Ａが４０［ｍｍ］であり、ロータの理論無負荷回転数が５０００［ｒｐｍ］であるときの、複数の極スロットコンビネーションのそれぞれとステータ積数との関係を示す図である。 図１３は、ステータ外径Ａが４５［ｍｍ］であり、ロータの理論無負荷回転数が５０００［ｒｐｍ］であるときの、複数の極スロットコンビネーションのそれぞれとステータ積数との関係を示す図である。 図１４は、ステータ外径Ａが５０［ｍｍ］であり、ロータの理論無負荷回転数が２００００［ｒｐｍ］であるときの、複数の極スロットコンビネーションのそれぞれとステータ積数との関係を示す図である。 図１５は、ステータ外径Ａが６５［ｍｍ］であり、ロータの理論無負荷回転数が２５０００［ｒｐｍ］であるときの、複数の極スロットコンビネーションのそれぞれとステータ積数との関係を示す図である。 図１６は、ステータ外径Ａが６５［ｍｍ］であり、ロータの理論無負荷回転数が３００００［ｒｐｍ］であるときの、複数の極スロットコンビネーションのそれぞれとステータ積数との関係を示す図である。 図１７は、ステータ外径Ａが７０［ｍｍ］であり、ロータの理論無負荷回転数が１５０００［ｒｐｍ］であるときの、複数の極スロットコンビネーションのそれぞれとステータ積数との関係を示す図である。 図１８は、ステータ外径Ａが７０［ｍｍ］であり、ロータの理論無負荷回転数が２５０００［ｒｐｍ］であるときの、複数の極スロットコンビネーションのそれぞれとステータ積数との関係を示す図である。 図１９は、ステータ外径Ａが７０［ｍｍ］であり、ロータの理論無負荷回転数が３００００［ｒｐｍ］であるときの、複数の極スロットコンビネーションのそれぞれとステータ積数との関係を示す図である。 図２０は、８極６スロットのときにステータ積数が最小になるステータ外径Ａとロータの理論無負荷回転数との関係を示す図である。 図２１は、理論無負荷回転数が１２０００［ｒｐｍ］であるときの最適設計となるステータ外径Ａとロータ外径Ｇとの関係を示す図である。 図２２は、理論無負荷回転数が２００００［ｒｐｍ］であるときの最適設計となるステータ外径Ａとロータ外径Ｇとの関係を示す図である。 図２３は、理論無負荷回転数が２５０００［ｒｐｍ］であるときの最適設計となるステータ外径Ａとロータ外径Ｇとの関係を示す図である。 図２４は、理論無負荷回転数が１２０００［ｒｐｍ］であるときの最適設計となるステータ外径Ａとティース幅Ｃとの関係を示す図である。 図２５は、理論無負荷回転数が２００００［ｒｐｍ］であるときの最適設計となるステータ外径Ａとティース幅Ｃとの関係を示す図である。 図２６は、理論無負荷回転数が２５０００［ｒｐｍ］であるときの最適設計となるステータ外径Ａとティース幅Ｃとの関係を示す図である。 図２７は、誘起電圧を説明するための図である。 図２８は、コイルの結線構造を示す図である。 図２９は、電気角と誘起電圧との関係を示す図である。 図３０は、電気角と誘起電圧との関係を示す図である。 図３１は、理論無負荷回転数と誘起電圧との関係を示す図である。 図３２は、モータの簡易的な等価回路を示す図である。 図３３は、図３２におけるモータの部分をコイルの結線構造に置き換えた図である。 図３４は、８極６スロットのモータにおける駆動電圧と回転数とモータ抵抗と誘起電圧定数ｋと係数αとの関係を示す図である。

１つ又はそれ以上の実施形態において、電動作業機は、ロータ及びロータの周囲に配置されるステータを有するインナロータ型のブラシレスモータと、ロータにより直接的又は間接的に駆動される出力部と、を備えてもよい。ロータは、ロータコアと、ロータコアに固定される永久磁石と、を有してもよい。ステータは、ステータコアと、ステータコアに固定されるインシュレータと、インシュレータを介してステータコアのティースに巻かれるコイルと、を有してもよい。永久磁石の数を示す極数は、８であり、コイルの数を示すスロット数は、６でもよい。

上記の構成では、電動作業機の動力源に使用されるインタロータ型のブラシレスモータを、８極６スロットのブラシレスモータにすることにより、ブラシレスモータを小型化することができる。

１つ又はそれ以上の実施形態において、ブラシレスモータの誘起電圧をＥ、ブラシレスモータの回転数をＮとした場合、Ｅ／Ｎで示される誘起電圧定数ｋ［Ｖ／ｋｒｐｍ］は、
０．９ ≦ ｋ ≦ ７．２、
の条件を満足してもよい。

上記の構成では、電動作業機に使用される８極６スロットのブラシレスモータが小型化される。

１つ又はそれ以上の実施形態において、ブラシレスモータのモータ抵抗をＲ、ブラシレスモータの誘起電圧定数をｋとした場合、Ｒ／ｋ^２で示される係数α［ｍΩ／（Ｖ／ｋｒｐｍ）^２］は、
０．３９ ≦ α ≦ ２４．６９、
の条件を満足してもよい。

上記の構成では、電動作業機に使用される８極６スロットのブラシレスモータが小型化される。

１つ又はそれ以上の実施形態において、ブラシレスモータの誘起電圧をＥ、ブラシレスモータの回転数をＮとした場合、Ｅ／Ｎで示される誘起電圧定数ｋ［Ｖ／ｋｒｐｍ］は、
１．４４ ≦ ｋ ≦ ７．２、
の条件を満足してもよい。

上記の構成では、電動作業機に使用される８極６スロットのブラシレスモータが小型化される。

１つ又はそれ以上の実施形態において、ブラシレスモータのモータ抵抗をＲ、ブラシレスモータの誘起電圧定数をｋとした場合、Ｒ／ｋ^２で示される係数α［ｍΩ／（Ｖ／ｋｒｐｍ）^２］は、
０．３９ ≦ α ≦ ９．６５、
の条件を満足してもよい。

上記の構成では、電動作業機に使用される８極６スロットのブラシレスモータが小型化される。

１つ又はそれ以上の実施形態において、ブラシレスモータの誘起電圧をＥ、ブラシレスモータの回転数をＮとした場合、Ｅ／Ｎで示される誘起電圧定数ｋ［Ｖ／ｋｒｐｍ］は、
２．４ ≦ ｋ ≦ ７．２、
の条件を満足してもよい。

上記の構成では、電動作業機に使用される８極６スロットのブラシレスモータが小型化される。

１つ又はそれ以上の実施形態において、ブラシレスモータのモータ抵抗をＲ、ブラシレスモータの誘起電圧定数をｋとした場合、Ｒ／ｋ^２で示される係数α［ｍΩ／（Ｖ／ｋｒｐｍ）^２］は、
０．３９ ≦ α ≦ ３．４７、
の条件を満足してもよい。

上記の構成では、電動作業機に使用される８極６スロットのブラシレスモータが小型化される。

１つ又はそれ以上の実施形態において、ステータコアの外径を示すステータ外径Ａ［ｍｍ］は、
４５ ≦ Ａ ≦７０、
の条件を満足してもよい。

上記の構成では、電動作業機に使用される最適なブラシレスモータが構成される。

１つ又はそれ以上の実施形態において、ステータコアの外径を示すステータ外径Ａ［ｍｍ］は、
４５ ≦ Ａ ≦６５、
の条件を満足してもよい。

上記の構成では、電動作業機に使用される最適なブラシレスモータが構成される。

１つ又はそれ以上の実施形態において、ステータコアの外径を示すステータ外径Ａ［ｍｍ］は、
４５ ≦ Ａ ≦６０、
の条件を満足してもよい。

上記の構成では、電動作業機に使用される最適なブラシレスモータが構成される。

１つ又はそれ以上の実施形態において、ステータコアの外径を示すステータ外径をＡ［ｍｍ］、ロータコアの外径を示すロータ外径をＧ［ｍｍ］とした場合、
０．５×Ａ ≦ Ｇ ≦ ０．６５×Ａ、
の条件を満足してもよい。

上記の構成では、電動作業機に使用される最適なブラシレスモータが構成される。

１つ又はそれ以上の実施形態において、ステータコアの外径を示すステータ外径をＡ［ｍｍ］、ティースの周方向の寸法を示すティース幅をＣ［ｍｍ］とした場合、
０．０６×Ａ ≦ Ｃ ≦ ０．１１４×Ａ、
の条件を満足してもよい。

上記の構成では、電動作業機に使用される最適なブラシレスモータが構成される。

１つ又はそれ以上の実施形態において、ステータコアのヨークの径方向の寸法を示すバックヨーク幅をＤ［ｍｍ］とした場合、
０．５×Ｃ ≦ Ｄ ≦ ０．５×Ｃ＋２、
の条件を満足してもよい。

上記の構成では、電動作業機に使用される最適なブラシレスモータが構成される。

１つ又はそれ以上の実施形態において、永久磁石の径方向の寸法を示す磁石厚をＨ［ｍｍ］とした場合、
２．０ ≦ Ｈ ≦ ４．０、
の条件を満足してもよい。

上記の構成では、電動作業機に使用される最適なブラシレスモータが構成される。

１つ又はそれ以上の実施形態において、ステータコアとロータコアとの径方向の間隙を示すエアギャップの寸法をＪ［ｍｍ］とした場合、
０．４ ≦ Ｊ ≦ ０．６、
の条件を満足してもよい。

上記の構成では、電動作業機に使用される最適なブラシレスモータが構成される。

１つ又はそれ以上の実施形態において、ステータコアの軸方向の寸法を示すステータ積数をＫ［ｍｍ］とした場合、
Ｋ ≦ ５０、
の条件を満足してもよい。

上記の構成では、電動作業機に使用される最適なブラシレスモータが構成される。

１つ又はそれ以上の実施形態において、ロータコアの軸方向の寸法を示すロータ積数をＬ［ｍｍ］とした場合、
Ｋ ≦ Ｌ ≦ Ｋ＋１０、
の条件を満足してもよい。

上記の構成では、電動作業機に使用される最適なブラシレスモータが構成される。

１つ又はそれ以上の実施形態において、電動作業機は、ロータの回転を検出する磁気センサを備えてもよい。

上記の構成では、電動作業機が重負荷な作業を実施する場合においても、モータが円滑に駆動される。

１つ又はそれ以上の実施形態において、６つのコイルは、デルタ結線されてもよい。

上記の構成では、コイルを形成するワイヤの太線化が抑制される。

以下、本開示に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本開示は実施形態に限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

実施形態においては、「左」、「右」、「前」、「後」、「上」、及び「下」の用語を用いて各部の位置関係について説明する。これらの用語は、電動作業機の中心を基準とした相対位置又は方向を示す。

電動作業機は、モータを有する。実施形態においては、モータの回転軸ＡＸと平行な方向を適宜、軸方向、と称する。モータの回転軸ＡＸの放射方向を適宜、径方向、と称する。モータの回転軸ＡＸを周回する方向を適宜、周方向又は回転方向、と称する。モータの回転軸ＡＸを中心とする仮想円の接線と平行な方向を適宜、接線方向、と称する。

径方向において、モータの回転軸ＡＸに近い位置又は接近する方向を適宜、径方向内側、と称し、モータの回転軸ＡＸから遠い位置又は離隔する方向を適宜、径方向外側、と称する。周方向の一方側の位置又は一方側の方向を適宜、周方向一方側、と称し、周方向の他方側の位置又は他方側の方向を適宜、周方向他方側、と称する。接線方向の一方側の位置又は一方側の方向を適宜、接線方向一方側、と称し、接線方向の他方側の位置又は他方側の方向を適宜、接線方向他方側、と称する。

［電動作業機］
図１は、実施形態に係る電動作業機１を示す斜視図である。実施形態において、電動作業機１は、園芸工具（Outdoor Power Equipment）の一種であるチェーンソーである。

電動作業機１は、ハウジング２と、フロントグリップ部３と、ハンドガード４と、バッテリ装着部５と、モータ６と、トリガスイッチ７と、トリガロックレバー８と、ガイドバー９と、ソーチェーン１０と、コントローラ１１とを備える。

ハウジング２は、合成樹脂により形成される。ハウジング２は、モータ収容部２Ａと、バッテリ保持部２Ｂと、リヤグリップ部２Ｃとを有する。

モータ収容部２Ａは、モータ６を収容する。バッテリ保持部２Ｂは、モータ収容部２Ａの後部に接続される。バッテリ装着部５は、バッテリ保持部２Ｂに配置される。バッテリ保持部２Ｂは、コントローラ１１を収容する。リヤグリップ部２Ｃは、バッテリ保持部２Ｂの後部に接続される。

フロントグリップ部３は、合成樹脂により形成される。フロントグリップ部３は、パイプ状の部材である。フロントグリップ部３は、バッテリ保持部２Ｂに繋がる。フロントグリップ部３の一端部及び他端部のそれぞれは、バッテリ保持部２Ｂの表面に接続される。作業者は、フロントグリップ部３及びリヤグリップ部２Ｃを手で握った状態で、電動作業機１を用いる作業を実施することができる。

ハンドガード４は、フロントグリップ部３の前方に配置される。ハンドガード４は、モータ収容部２Ａに固定される。ハンドガード４は、フロントグリップ部３を握る作業者の手を保護する。

バッテリ装着部５にバッテリパック１２が装着される。バッテリパック１２は、バッテリ装着部５に着脱可能である。バッテリパック１２は、二次電池を含む。実施形態において、バッテリパック１２は、充電式のリチウムイオン電池を含む。バッテリ装着部５に装着されることにより、バッテリパック１２は、電動作業機１に電力を供給可能である。モータ６は、バッテリパック１２から供給される電力に基づいて駆動する。コントローラ１１は、バッテリパック１２から供給される電力に基づいて作動する。

モータ６は、電動作業機１の動力源である。モータ６は、ソーチェーン１０を回転させるための回転力を発生する。モータ６は、ブラシレスモータである。

トリガスイッチ７は、モータ６を駆動するために作業者に操作される。トリガスイッチ７は、リヤグリップ部２Ｃに設けられる。トリガスイッチ７が上方に移動するように操作されることにより、モータ６が駆動する。トリガスイッチ７の操作が解除されることにより、モータ６が停止する。

トリガロックレバー８は、リヤグリップ部２Ｃに配置される。トリガロックレバー８が操作されることにより、トリガスイッチ７の操作が許可される。

ガイドバー９は、ハウジング２に支持される。ガイドバー９は、板状の部材である。ソーチェーン１０は、連結された複数のカッタを含む。ソーチェーン１０は、ガイドバー９の周縁部に配置される。トリガスイッチ７が操作されると、モータ６が駆動する。モータ６とソーチェーン１０とは、スプロケットを含む動力伝達機構（不図示）を介して連結される。モータ６の駆動により、ソーチェーン１０がガイドバー９の周縁部を移動する。

［モータ］
図２は、実施形態に係るモータ６を示す後方からの分解斜視図である。図３は、実施形態に係るモータ６を示す前方からの分解斜視図である。図４は、実施形態に係るステータ２０及びロータ３０を示す後方からの分解斜視図である。図５は、実施形態に係るステータ２０及びロータ３０を示す前方からの分解斜視図である。

実施形態において、モータ６は、インナロータ型のブラシレスモータである。図２、図３、図４、及び図５に示すように、モータ６は、ステータ２０と、ステータ２０に対して回転するロータ３０とを有する。ステータ２０は、ロータ３０の周囲に配置される。ロータ３０は、回転軸ＡＸを中心に回転する。

＜ステータ＞
ステータ２０は、ステータコア２１と、前インシュレータ２２と、後インシュレータ２３と、コイル２４と、電源線２５と、ヒュージング端子２６と、短絡部材２７と、絶縁部材２８とを有する。前インシュレータ２２及び後インシュレータ２３は、一体成型によりステータコア２１に固定されてもよい。

ステータコア２１は、積層された複数の鋼板を含む。鋼板は、鉄を主成分とする金属製の板である。ステータコア２１は、筒状である。ステータコア２１は、コイル２４を支持する複数のティース２１Ｔを有する。ティース２１Ｔは、ステータコア２１の内面から径方向内側に突出する。実施形態において、ティース２１Ｔは、６つ設けられる。

前インシュレータ２２は、合成樹脂製の電気絶縁部材である。前インシュレータ２２は、ステータコア２１の前部に固定される。前インシュレータ２２は、筒状である。前インシュレータ２２は、コイル２４を支持する複数の突出部２２Ｔを有する。突出部２２Ｔは、前インシュレータ２２の内面から径方向内側に突出する。実施形態において、突出部２２Ｔは、６つ設けられる。

後インシュレータ２３は、合成樹脂製の電気絶縁部材である。後インシュレータ２３は、ステータコア２１の後部に固定される。後インシュレータ２３は、筒状である。後インシュレータ２３は、コイル２４を支持する複数の突出部２３Ｔを有する。突出部２３Ｔは、後インシュレータ２３の内面から径方向内側に突出する。実施形態において、突出部２３Ｔは、６つ設けられる。

ティース２１Ｔの前端部と突出部２２Ｔの後端部とが接続される。ティース２１Ｔの後端部と突出部２３Ｔの前端部とが接続される。

コイル２４は、前インシュレータ２２及び後インシュレータ２３を介してステータコア２１のティース２１Ｔに巻かれる。コイル２４は、複数設けられる。実施形態において、コイル２４は、６つ設けられる。コイル２４は、突出部２２Ｔ及び突出部２３Ｔを介して複数のティース２１Ｔのそれぞれに巻かれる。コイル２４は、ティース２１Ｔと突出部２２Ｔと突出部２３Ｔとの周囲に配置される。コイル２４とステータコア２１とは、前インシュレータ２２及び後インシュレータ２３により絶縁される。

複数のコイル２４は、１本のワイヤを巻くことに形成される。周方向に隣り合うコイル２４は、ワイヤの一部である接続線２９により繋がれる。接続線２９は、一つのコイル２４と他の一つのコイル２４との間のワイヤである。接続線２９は、前インシュレータ２２に支持される。

電源線２５は、コントローラ１１を介してバッテリパック１２に接続される。バッテリパック１２は、モータ６の電源部として機能する。バッテリパック１２は、コントローラ１１を介してモータ６に駆動電流を供給する。コントローラ１１は、バッテリパック１２からモータ６に供給される駆動電流を制御する。バッテリパック１２からの駆動電流は、コントローラ１１を介して電源線２５に供給される。

ヒュージング端子２６は、接続線２９を介してコイル２４に接続される。ヒュージング端子２６は、導電部材である。ヒュージング端子２６は、回転軸ＡＸの周囲に複数配置される。ヒュージング端子２６は、コイル２４の数と同じ数だけ設けられる。実施形態において、ヒュージング端子２６は、６つ設けられる。

ヒュージング端子２６は、前インシュレータ２２に支持される。実施形態において、前インシュレータ２２は、ヒュージング端子２６を支持する支持部２２Ｓを有する。支持部２２Ｓは、周方向に間隔をあけて６つ設けられる。支持部２２Ｓは、前インシュレータ２２の前面から前方に突出する一対の突出部２２Ｐを有する。ヒュージング端子２６は、一対の突出部２２Ｐの間に配置されることにより、支持部２２Ｓに支持される。

接続線２９は、支持部２２Ｓに支持される。接続線２９は、突出部２２Ｐの径方向外側の外面に支持される。ヒュージング端子２６は、一対の突出部２２Ｐの間に配置された状態で接続線２９に接続される。ヒュージング端子２６の折り曲げ部分の内側に接続線２９が配置される。ヒュージング端子２６と接続線２９とは溶接される。ヒュージング端子２６と接続線２９とが溶接されることにより、ヒュージング端子２６は、接続線２９に接続される。

短絡部材２７は、ヒュージング端子２６と電源線２５とを接続する。短絡部材２７は、導電部材である。回転軸ＡＸに直交する面内において、短絡部材２７は、湾曲する。短絡部材２７は、複数設けられる。実施形態において、短絡部材２７は、３つ設けられる。短絡部材２７は、一つの電源線２５と一対のヒュージング端子２６とを接続（短絡）する。短絡部材２７は、ヒュージング端子２６の前部が配置される開口２７Ａを有する。ヒュージング端子２６の前部が開口２７Ａに配置されることにより、ヒュージング端子２６と短絡部材２７とが接続される。

絶縁部材２８は、電源線２５及び短絡部材２７を支持する。絶縁部材２８は、合成樹脂製である。絶縁部材２８は、ボディ部２８Ａと、ねじボス部２８Ｂと、支持部２８Ｃとを有する。

ボディ部２８Ａは、リング状である。実施形態において、短絡部材２７の少なくとも一部は、ボディ部２８Ａの内部に配置される。短絡部材２７は、インサート成形によりボディ部２８Ａに固定される。ヒュージング端子２６は、短絡部材２７を介してボディ部２８Ａに支持される。ボディ部２８Ａにより、３つの短絡部材２７は、相互に絶縁される。

ねじボス部２８Ｂは、ボディ部２８Ａの周縁部から径方向外側に突出する。ねじボス部２８Ｂは、ボディ部２８Ａの周縁部に４つ設けられる。

支持部２８Ｃは、ボディ部２８Ａの下部から下方に突出する。支持部２８Ｃは、電源線２５を支持する。

電源線２５、ヒュージング端子２６、短絡部材２７、及び絶縁部材２８は、ステータコア２１よりも前方に配置される。ヒュージング端子２６の少なくとも一部は、短絡部材２７及び絶縁部材２８よりも後方に配置される。

図６は、実施形態に係るステータ２０を模式的に示す図である。図７は、実施形態に係るコイル２４の結線状態を模式的に示す図である。

実施形態において、６つのコイル２４は、１本のワイヤを巻くことに形成される。図６及び図７に示すように、ワイヤは、巻き始め部分２９Ｓからティース２１Ｔに巻き始められる。周方向に隣り合うティース２１Ｔのそれぞれにワイヤが順次巻かれることによって、６つのコイル２４が形成される。ワイヤは、巻き終わり部分２９Ｅにおいて巻き終わる。

図７に示すように、バッテリパック１２は、コントローラ１１を介して電源線２５に駆動電流を供給する。電源線２５に供給された駆動電流は、短絡部材２７を介してヒュージング端子２６に供給される。ヒュージング端子２６に供給された駆動電流は、接続線２９を介してコイル２４に供給される。

実施形態において、駆動電流は、Ｕ相駆動電流、Ｖ相駆動電流、及びＷ相駆動電流を含む。

図４、図５、図６、及び図７に示すように、電源線２５は、Ｕ相駆動電流が供給されるＵ相電源線２５Ｕと、Ｖ相駆動電流が供給されるＶ相電源線２５Ｖと、Ｗ相駆動電流が供給されるＷ相電源線２５Ｗとを含む。

短絡部材２７は、Ｕ相電源線２５Ｕに接続されるＵ相短絡部材２７Ｕと、Ｖ相電源線２５Ｖに接続されるＶ相短絡部材２７Ｖと、Ｗ相電源線２５Ｗに接続されるＷ相短絡部材２７Ｗとを含む。

ヒュージング端子２６は、Ｕ相短絡部材２７Ｕに接続される一対のＵ相ヒュージング端子２６Ｕと、Ｖ相短絡部材２７Ｖに接続される一対のＶ相ヒュージング端子２６Ｖと、Ｗ相短絡部材２７Ｗに接続される一対のＷ相ヒュージング端子２６Ｗとを含む。

６つのコイル２４のそれぞれは、Ｕ（Ｕ－Ｖ）相、Ｖ（Ｖ－Ｗ）相、及びＷ（Ｗ－Ｕ）相のいずれか一つの相に割り当てられる。

一対のコイル２４が、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれに割り当てられる。６つのコイル２４は、Ｕ相に割り当てられた一対のＵ相コイル２４Ｕと、Ｖ相に割り当てられた一対のＶ相コイル２４Ｖと、Ｗ相に割り当てられた一対のＷ相コイル２４Ｗとを含む。

一対のＵ相コイル２４Ｕは、径方向に対向して配置される。一対のＶ相コイル２４Ｖは、径方向に対向して配置される。一対のＷ相コイル２４Ｗは、径方向に対向して配置される。図６に示すように、周方向において、Ｕ相コイル２４Ｕ１の一方の隣にＶ相コイル２４Ｖ１が配置され、Ｖ相コイル２４Ｖ１の一方の隣にＷ相コイル２４Ｗ１が配置され、Ｗ相コイル２４Ｗ１の一方の隣にＵ相コイル２４Ｕ２が配置され、Ｕ相コイル２４Ｕ２の一方の隣にＶ相コイル２４Ｖ２が配置され、Ｖ相コイル２４Ｖ２の一方の隣にＷ相コイル２４Ｗ２が配置される。Ｕ相コイル２４Ｕ１とＵ相コイル２４Ｕ２とは、径方向に対向して配置される。Ｖ相コイル２４Ｖ１とＶ相コイル２４Ｖ２とは、径方向に対向して配置される。Ｗ相コイル２４Ｗ１とＷ相コイル２４Ｗ２とは、径方向に対向して配置される。

図６に示すように、一方のＵ相ヒュージング端子２６Ｕは、周方向に隣り合うＵ相コイル２４Ｕ１とＶ相コイル２４Ｖ１とを繋ぐ接続線２９に接続される。他方のＵ相ヒュージング端子２６Ｕは、周方向に隣り合うＵ相コイル２４Ｕ２とＶ相コイル２４Ｖ２とを繋ぐ接続線２９に接続される。一方のＶ相ヒュージング端子２６Ｖは、周方向に隣り合うＶ相コイル２４Ｖ１とＷ相コイル２４Ｗ１とを繋ぐ接続線２９に接続される。他方のＶ相ヒュージング端子２６Ｖは、周方向に隣り合うＶ相コイル２４Ｖ２とＷ相コイル２４Ｗ２とを繋ぐ接続線２９に接続される。一方のＷ相ヒュージング端子２６Ｗは、周方向に隣り合うＷ相コイル２４Ｗ１とＵ相コイル２４Ｕ２とを繋ぐ接続線２９に接続される。他方のＷ相ヒュージング端子２６Ｗは、周方向に隣り合うＷ相コイル２４Ｗ２とＵ相コイル２４Ｕ１とを繋ぐ接続線２９に接続される。

Ｕ相短絡部材２７Ｕは、Ｕ相電源線２５Ｕと一対のＵ相ヒュージング端子２６Ｕのそれぞれとを接続（短絡）する。Ｕ相電源線２５Ｕは、Ｕ相短絡部材２７Ｕの一端部に配置される。一方のＵ相ヒュージング端子２６Ｕは、Ｕ相短絡部材２７Ｕの他端部に配置される。他方のＵ相ヒュージング端子２６Ｕは、Ｕ相短絡部材２７Ｕの中間部に配置される。

Ｖ相短絡部材２７Ｖは、Ｖ相電源線２５Ｖと一対のＶ相ヒュージング端子２６Ｖのそれぞれとを接続（短絡）する。Ｖ相電源線２５Ｖは、Ｖ相短絡部材２７Ｖの一端部に配置される。一方のＶ相ヒュージング端子２６Ｖは、Ｖ相短絡部材２７Ｖの他端部に配置される。他方のＶ相ヒュージング端子２６Ｖは、Ｖ相短絡部材２７Ｖの中間部に配置される。

Ｗ相短絡部材２７Ｗは、Ｗ相電源線２５Ｗと一対のＷ相ヒュージング端子２６Ｗのそれぞれとを接続（短絡）する。Ｗ相電源線２５Ｗは、Ｗ相短絡部材２７Ｗの一端部に配置される。一方のＷ相ヒュージング端子２６Ｗは、Ｗ相短絡部材２７Ｗの他端部に配置される。他方のＷ相ヒュージング端子２６Ｗは、Ｗ相短絡部材２７Ｗの中間部に配置される。

図７に示すように、１組のＵ相コイル２４Ｕ１とＶ相コイル２４Ｖ１とＷ相コイル２４Ｗ１とは、デルタ結線される。１組のＵ相コイル２４Ｕ２とＶ相コイル２４Ｖ２とＷ相コイル２４Ｗ２とは、デルタ結線される。一方のデルタ結線と他方のデルタ結線とは、並列に配置される。実施形態において、６つのコイル２４は、１直列２並列でデルタ結線される。

Ｕ相電源線２５ＵにＵ相駆動電流が入力された場合、Ｕ相駆動電流は、Ｕ相短絡部材２７Ｕを介して一対のＵ相ヒュージング端子２６Ｕのそれぞれに供給される。一対のＵ相コイル２４Ｕのうち、一方のＵ相コイル２４Ｕ１がＮ極に励磁される場合、他方のＵ相コイル２４Ｕ２はＳ極に励磁される。Ｎ極に励磁されたＵ相コイル２４Ｕ１の隣のＶ相コイル２４Ｖ１はＳ極に励磁され、Ｓ極に励磁されたＵ相コイル２４Ｕ２の隣のＶ相コイル２４Ｖ２はＮ極に励磁される。

Ｖ相電源線２５ＶにＶ相駆動電流が入力された場合、Ｖ相駆動電流は、Ｖ相短絡部材２７Ｖを介して一対のＶ相ヒュージング端子２６Ｖのそれぞれに供給される。一対のＶ相コイル２４Ｖのうち、一方のＶ相コイル２４Ｖ１がＮ極に励磁される場合、他方のＶ相コイル２４Ｖ２はＳ極に励磁される。Ｎ極に励磁されたＶ相コイル２４Ｖ１の隣のＷ相コイル２４Ｗ１はＳ極に励磁され、Ｓ極に励磁されたＶ相コイル２４Ｖ２の隣のＷ相コイル２４Ｗ２はＮ極に励磁される。

Ｗ相電源線２５ＷにＷ相駆動電流が入力された場合、Ｗ相駆動電流は、Ｗ相短絡部材２７Ｗを介して一対のＷ相ヒュージング端子２６Ｗのそれぞれに供給される。一対のＷ相コイル２４Ｗのうち、一方のＷ相コイル２４Ｗ１がＮ極に励磁される場合、他方のＷ相コイル２４Ｗ２はＳ極に励磁される。Ｎ極に励磁されたＷ相コイル２４Ｗ１の隣のＵ相コイル２４Ｕ１はＳ極に励磁され、Ｓ極に励磁されたＷ相コイル２４Ｗ２の隣のＵ相コイル２４Ｕ２はＮ極に励磁される。

＜センサ基板＞
電動作業機１は、ロータ３０の回転を検出する磁気センサ４３を有するセンサ基板４０を備える。磁気センサ４３として、ホールセンサが例示される。センサ基板４０は、前インシュレータ２２よりも前方に配置される。センサ基板４０は、前インシュレータ２２と対向するように配置される。センサ基板４０は、プレート部４１と、ねじボス部４２と、磁気センサ４３と、信号線４４とを備える。

プレート部４１は、リング状である。ねじボス部４２は、プレート部４１の周縁部から径方向外側に突出する。ねじボス部４２は、プレート部４１の周縁部に４つ設けられる。

磁気センサ４３は、ロータ３０の回転を検出する。磁気センサ４３は、プレート部４１に支持される。磁気センサ４３は、ホール素子を含む。磁気センサ４３は、３つ設けられる。

磁気センサ４３の検出信号は、信号線４４を介してコントローラ１１に出力される。コントローラ１１は、磁気センサ４３の検出信号に基づいて、複数のコイル２４に駆動電流を供給する。

＜絶縁部材とセンサ基板と前インシュレータとの固定＞
短絡部材２７を支持する絶縁部材２８とセンサ基板４０と前インシュレータ２２とは、４本のねじ１８により固定される。周方向において信号線４４の位置と電源線２５の少なくとも一部の位置とが一致するように、絶縁部材２８とセンサ基板４０と前インシュレータ２２とがねじ１８により固定される。

絶縁部材２８のねじボス部２８Ｂに、ねじ１８の中間部が配置される開口２８Ｄが設けられる。センサ基板４０のねじボス部４２に、ねじ１８の中間部が配置される開口４５が設けられる。前インシュレータ２２の前面に、４つのねじ孔２２Ｄが設けられる。ねじ１８の中間部が開口２８Ｄ及び開口４５に配置された状態で、ねじ１８の先端部がねじ孔２２Ｄに結合される。これにより、絶縁部材２８とセンサ基板４０と前インシュレータ２２とがねじ１８により固定される。

＜ロータ＞
図８は、実施形態に係るロータ３０を示す後方からの斜視図である。図９は、実施形態に係るロータ３０を示す前方からの斜視図である。

図８及び図９に示すように、ロータ３０は、ロータコア３１と、ロータシャフト３２と、永久磁石３３とを有する。ロータ３０は、回転軸ＡＸを中心に回転する。

図１０は、実施形態に係るロータコア３１を示す前方からの斜視図である。ロータコア３１は、積層された複数の鋼板を含む。鋼板は、鉄を主成分とする金属製の板である。ロータコア３１は、回転軸ＡＸを囲むように配置される。

ロータコア３１は、実質的に円筒状である。ロータコア３１の中央部に開口３７が形成される。開口３７は、ロータコア３１の前面と後面とを貫くように形成される。ロータコア３１は、前端部３１Ｆと、後端部３１Ｒとを有する。

ロータシャフト３２は、軸方向に延伸する。ロータシャフト３２は、ロータコア３１の内側に配置される。ロータコア３１とロータシャフト３２とは固定される。ロータシャフト３２の前部は、ロータコア３１の前端部３１Ｆから前方に突出する。ロータシャフト３２の後部は、ロータコア３１の後端部３１Ｒから後方に突出する。ロータシャフト３２の前部は、不図示の前軸受に回転可能に支持される。ロータシャフト３２の後部は、不図示の後軸受に回転可能に支持される。

上述のソーチェーン１０は、ロータ３０により直接的に駆動される電動作業機１の出力部である。上述のスプロケットは、ロータシャフト３２にダイレクトに固定される。すなわち、実施形態において、モータ６は、所謂、ダイレクトドライブ方式で、ソーチェーン１０を駆動する。モータ６とスプロケットとの間に減速機構は配置されない。なお、モータ６とスプロケットとの間に減速機構が配置されてもよい。すなわち、電動作業機１の出力部であるソーチェーン１０は、ロータ３０により間接的に駆動されてもよい。減速機構が配置されることにより、ソーチェーン１０は、より高トルクで駆動することができる。

永久磁石３３は、ロータコア３１に固定される。実施形態において、永久磁石３３は、ロータコア３１の内部に配置される。モータ６は、磁石埋込式（ＩＰＭ：Interior Permanent Magnet）モータである。実施形態において、永久磁石３３は、回転軸ＡＸの周囲に８つ配置される。

永久磁石３３は、ネオジム・鉄・ボロン系焼結磁石（ＮｄＦｅｂ焼結磁石）である。永久磁石３３の残留磁束密度は、１．０Ｔ以上１．５Ｔ以下である。

センサ基板４０は、ロータコア３１よりも前方に配置される。センサ基板４０のプレート部４１は、ロータシャフト３２の前部の周囲に配置される。磁気センサ４３は、プレート部４１に支持される。磁気センサ４３は、ロータコア３１の前端部３１Ｆと対向する位置に配置される。磁気センサ４３は、ロータコア３１の前端部３１Ｆと対向する位置に配置された状態で、ロータ３０の回転を検出する。磁気センサ４３は、永久磁石３３の磁束を検出することによって、回転方向におけるロータ３０の位置を検出する。

ロータシャフト３２の後部にファン１７が固定される。ファン１７は、ロータコア３１よりも後方に配置される。ファン１７の少なくとも一部は、ロータコア３１の後端部３１Ｒと対向する位置に配置される。ロータシャフト３２が回転すると、ファン１７は、ロータシャフト３２と一緒に回転する。

ロータコア３１は、周方向に間隔をあけて設けられた複数の磁石孔５０を有する。磁石孔５０の数は、８つである。複数の磁石孔５０は、周方向に等間隔で設けられる。回転軸ＡＸと直交する面内において、複数の磁石孔５０の形状は、等しい。回転軸ＡＸと直交する面内において、複数の磁石孔５０の寸法は、等しい。

永久磁石３３は、磁石孔５０に配置される。永久磁石３３は、回転軸ＡＸの周囲に複数配置される。実施形態において、永久磁石３３は、回転軸ＡＸの周囲に８つ設けられる。８つの磁石孔５０のそれぞれに、永久磁石３３が一つずつ配置される。永久磁石３３は、板状である。永久磁石３３は、直方体状である。永久磁石３３は、軸方向に長い。

磁石孔５０に配置された永久磁石３３の表面と磁石孔５０の内面の少なくとも一部との間に、空隙７１が形成される。空隙７１に、樹脂７３が配置される。

実施形態において、ロータコア３１に貫通孔１９が形成される。貫通孔１９は、ロータコア３１の前面と後面とを貫くように形成される。径方向において、貫通孔１９は、ロータコア３１の開口３７と外面３１Ｓとの間に形成される。貫通孔１９は、回転軸ＡＸの周囲に４つ形成される。回転軸ＡＸと直交する面内において、貫通孔１９は、円弧状である。貫通孔１９により、ロータコア３１が軽量化される。

［極数及びスロット数］
上述のように、実施形態において、モータ６は、永久磁石３３を８個有し、コイル２４を６個有する。すなわち、永久磁石３３の数を示す極数は、８である。コイル２４の数を示すスロット数は、６である。極数が８でありスロット数が６であるので、電動作業機１の動力源に使用されるモータ６は、小型化される。

以下の説明においては、極数が８でありスロット数が６であるモータ６を適宜、８極６スロットのモータ６、と称する。また、極数がＸでありスロット数がＹであるモータを適宜、Ｘ極Ｙスロットのモータ、と称する。

図１１は、電動作業機１の動力源に使用されるモータ６の各部位の寸法を説明するための図である。インタロータ型のモータにおいて、ステータ外径Ａ、ステータ内径Ｂ、ティース幅Ｃ、バックヨーク幅Ｄ、スロット開口幅Ｅ、ティース先端厚みＦ、ロータ外径Ｇ、及び磁石厚Ｈが規定される。

ステータ外径Ａとは、ステータコア２１の外径をいう。ステータ内径Ｂとは、ステータコア２１の内径をいう。ティース幅Ｃとは、ティース２１Ｔの周方向の寸法をいう。バックヨーク幅Ｄとは、ステータコア２１のヨークの径方向の寸法をいう。スロット開口幅Ｅとは、周方向に相互に隣接する２つのティース２１Ｔの張出部の距離をいう。ティース先端厚みＦとは、ティース２１Ｔの径方向内側の先端部に設けられている張出部の径方向の寸法をいう。ロータ外径Ｇとは、ロータコア３１の外径をいう。磁石厚Ｈとは、永久磁石３３の径方向の寸法を示す永久磁石３３の厚みをいう。

実施形態においては、小型化を実現できるモータを検討するに際し、下記の項目を下記の範囲において検討した。

・極スロットコンビネーション：４極６スロット（４Ｐ６Ｓ）、６極９スロット（６Ｐ９Ｓ）、８極６スロット（８Ｐ６Ｓ）、８極１２スロット（８Ｐ１２Ｓ）、１２極６スロット（１２Ｐ６Ｓ）。
・ステータ外径Ａ：４０［ｍｍ］以上７０［ｍｍ］以下（５［ｍｍ］刻み）。
・ステータ内径Ｂ：〇〇［ｍｍ］以上××［ｍｍ］以下。
・ティース幅Ｃ：３［ｍｍ］以上１２［ｍｍ］以下（１［ｍｍ］刻み）。
・バックヨーク幅Ｄ：ステータ内径Ｂの０．５倍。
・スロット開口幅Ｅ：２．５［ｍｍ］（固定値）。
・ロータ外径Ｇ：ステータ外径Ａの０．４５倍以上０．６５倍以下（０．０５刻み）。
・磁石厚Ｈ：２［ｍｍ］、３［ｍｍ］、４［ｍｍ］。
・バッテリパック１２の定格電圧Ｖ：３６［Ｖ］。
・ロータの理論無負荷回転数（回転数）Ｎ：５０００［ｒｐｍ］、１２０００［ｒｐｍ］、１５０００［ｒｐｍ］、２００００［ｒｐｍ］、２５０００［ｒｐｍ］、３００００［ｒｐｍ］、３５０００［ｒｐｍ］、４００００［ｒｐｍ］。
・モータ抵抗Ｒ：２０［ｍΩ］。

また、ロータ３０の永久磁石として、ネオジム・鉄・ボロン系焼結磁石（ＮｄＦｅｂ焼結磁石）を用い、磁石埋込式（ＩＰＭ：Interior Permanent Magnet）とした。

モータ抵抗Ｒは、コイルの線間抵抗を意味する。コイルの線間抵抗とは、３相モータであるモータにおいて、Ｕ－Ｖ相間の抵抗、Ｖ－Ｗ相間の抵抗、及びＷ－Ｕ間の線間抵抗をいう。実施形態において、Ｕ－Ｖ相間の線間抵抗Ｒと、Ｖ－Ｗ相間の線間抵抗Ｒと、Ｗ－Ｕ間の線間抵抗Ｒとは、同一の値である。

図１２から図１９のそれぞれは、ステータ外径Ａを一定にして、極スロットコンビネーション及びロータの理論無負荷回転数を変えたときの、ステータコアの軸方向の寸法であるステータ積数を示す図である。なお、理論無負荷回転数については後述する。

図１２は、ステータ外径Ａが４０［ｍｍ］であり、ロータの理論無負荷回転数が５０００［ｒｐｍ］であるときの、複数の極スロットコンビネーション（４Ｐ６Ｓ、６Ｐ９Ｓ、８Ｐ６Ｓ、８Ｐ１２Ｓ、１２Ｐ６Ｓ）のそれぞれとステータ積数との関係を示す図である。

図１３は、ステータ外径Ａが４５［ｍｍ］であり、ロータの理論無負荷回転数が５０００［ｒｐｍ］であるときの、複数の極スロットコンビネーション（４Ｐ６Ｓ、６Ｐ９Ｓ、８Ｐ６Ｓ、８Ｐ１２Ｓ、１２Ｐ６Ｓ）のそれぞれとステータ積数との関係を示す図である。

図１４は、ステータ外径Ａが５０［ｍｍ］であり、ロータの理論無負荷回転数が２００００［ｒｐｍ］であるときの、複数の極スロットコンビネーション（４Ｐ６Ｓ、６Ｐ９Ｓ、８Ｐ６Ｓ、８Ｐ１２Ｓ、１２Ｐ６Ｓ）のそれぞれとステータ積数との関係を示す図である。

図１５は、ステータ外径Ａが６５［ｍｍ］であり、ロータの理論無負荷回転数が２５０００［ｒｐｍ］であるときの、複数の極スロットコンビネーション（４Ｐ６Ｓ、６Ｐ９Ｓ、８Ｐ６Ｓ、８Ｐ１２Ｓ、１２Ｐ６Ｓ）のそれぞれとステータ積数との関係を示す図である。

図１６は、ステータ外径Ａが６５［ｍｍ］であり、ロータの理論無負荷回転数が３００００［ｒｐｍ］であるときの、複数の極スロットコンビネーション（４Ｐ６Ｓ、６Ｐ９Ｓ、８Ｐ６Ｓ、８Ｐ１２Ｓ、１２Ｐ６Ｓ）のそれぞれとステータ積数との関係を示す図である。

図１７は、ステータ外径Ａが７０［ｍｍ］であり、ロータの理論無負荷回転数Ｎが１５０００［ｒｐｍ］であるときの、複数の極スロットコンビネーション（４Ｐ６Ｓ、６Ｐ９Ｓ、８Ｐ６Ｓ、８Ｐ１２Ｓ、１２Ｐ６Ｓ）のそれぞれとステータ積数との関係を示す図である。

図１８は、ステータ外径Ａが７０［ｍｍ］であり、ロータの理論無負荷回転数Ｎが２５０００［ｒｐｍ］であるときの、複数の極スロットコンビネーション（４Ｐ６Ｓ、６Ｐ９Ｓ、８Ｐ６Ｓ、８Ｐ１２Ｓ、１２Ｐ６Ｓ）のそれぞれとステータ積数との関係を示す図である。

図１９は、ステータ外径Ａが７０［ｍｍ］であり、ロータの理論無負荷回転数Ｎが３００００［ｒｐｍ］であるときの、複数の極スロットコンビネーション（４Ｐ６Ｓ、６Ｐ９Ｓ、８Ｐ６Ｓ、８Ｐ１２Ｓ、１２Ｐ６Ｓ）のそれぞれとステータ積数との関係を示す図である。

図１２に示すように、ステータ外径Ａが４０［ｍｍ］であり、ロータの理論無負荷回転数Ｎが５０００［ｒｐｍ］である場合、複数の極スロットコンビネーション（４Ｐ６Ｓ、６Ｐ９Ｓ、８Ｐ６Ｓ、８Ｐ１２Ｓ、１２Ｐ６Ｓ）のうち、４極６スロット（４Ｐ６Ｓ）のステータ積数が最も小さくなる。

図１３に示すように、ステータ外径Ａが４５［ｍｍ］であり、ロータの理論無負荷回転数Ｎが５０００［ｒｐｍ］である場合、複数の極スロットコンビネーション（４Ｐ６Ｓ、６Ｐ９Ｓ、８Ｐ６Ｓ、８Ｐ１２Ｓ、１２Ｐ６Ｓ）のうち、８極６スロット（８Ｐ６Ｓ）のステータ積数が最も小さくなる。

図１４に示すように、ステータ外径Ａが５０［ｍｍ］であり、ロータの理論無負荷回転数Ｎが２００００［ｒｐｍ］である場合、複数の極スロットコンビネーション（４Ｐ６Ｓ、６Ｐ９Ｓ、８Ｐ６Ｓ、８Ｐ１２Ｓ、１２Ｐ６Ｓ）のうち、８極６スロット（８Ｐ６Ｓ）のステータ積数が最も小さくなる。

図１５に示すように、ステータ外径Ａが６５［ｍｍ］であり、ロータの理論無負荷回転数Ｎが２５０００［ｒｐｍ］である場合、複数の極スロットコンビネーション（４Ｐ６Ｓ、６Ｐ９Ｓ、８Ｐ６Ｓ、８Ｐ１２Ｓ、１２Ｐ６Ｓ）のうち、８極６スロット（８Ｐ６Ｓ）のステータ積数が最も小さくなる。

図１６に示すように、ステータ外径Ａが６５［ｍｍ］であり、ロータの理論無負荷回転数Ｎが３００００［ｒｐｍ］である場合、複数の極スロットコンビネーション（４Ｐ６Ｓ、６Ｐ９Ｓ、８Ｐ６Ｓ、８Ｐ１２Ｓ、１２Ｐ６Ｓ）のうち、１２極９スロット（１２Ｐ９Ｓ）のステータ積数が最も小さくなる。

図１７に示すように、ステータ外径Ａが７０［ｍｍ］であり、ロータの理論無負荷回転数Ｎが１５０００［ｒｐｍ］である場合、複数の極スロットコンビネーション（４Ｐ６Ｓ、６Ｐ９Ｓ、８Ｐ６Ｓ、８Ｐ１２Ｓ、１２Ｐ６Ｓ）のうち、８極６スロット（８Ｐ６Ｓ）のステータ積数が最も小さくなる。

図１８に示すように、ステータ外径Ａが７０［ｍｍ］であり、ロータの理論無負荷回転数Ｎが２５０００［ｒｐｍ］である場合、複数の極スロットコンビネーション（４Ｐ６Ｓ、６Ｐ９Ｓ、８Ｐ６Ｓ、８Ｐ１２Ｓ、１２Ｐ６Ｓ）のうち、１２極９スロット（１２Ｐ９Ｓ）のステータ積数が最も小さくなる。

図１９に示すように、ステータ外径Ａが７０［ｍｍ］であり、ロータの理論無負荷回転数Ｎが３００００［ｒｐｍ］である場合、複数の極スロットコンビネーション（４Ｐ６Ｓ、６Ｐ９Ｓ、８Ｐ６Ｓ、８Ｐ１２Ｓ、１２Ｐ６Ｓ）のうち、１２極９スロット（１２Ｐ９Ｓ）のステータ積数が最も小さくなる。

図１２から図１９に示したような評価を、ステータ外径Ａが４０、４５，５０，５５，６０，６５、７０［ｍｍ］のそれぞれについて、理論無負荷回転数５０００、１２０００、１５０００、２００００、２５０００、３００００、３５０００、４００００［ｒｐｍ］について行った。

図２０は、８極６スロットのときにステータ積数が最小になるステータ外径Ａとロータの理論無負荷回転数との関係を示す図である。図２０に示す表において、「〇」は、複数の極スロットコンビネーション（４Ｐ６Ｓ、６Ｐ９Ｓ、８Ｐ６Ｓ、８Ｐ１２Ｓ、１２Ｐ６Ｓ）のうち、８極６スロット（８Ｐ６Ｓ）のステータ積数が最も小さくなる条件を示す。「×」は、複数の極スロットコンビネーション（４Ｐ６Ｓ、６Ｐ９Ｓ、８Ｐ６Ｓ、８Ｐ１２Ｓ、１２Ｐ６Ｓ）のうち、８極６スロット（８Ｐ６Ｓ）とは異なる極スロットコンビネーションのステータ積数が最も小さくなる条件を示す。なお、図２０に示す誘起電圧定数ｋ及び係数αについては後述する。

図２０に示すように、ステータ外径Ａが４０［ｍｍ］以上６０［ｍｍ］以下においては、理論無負荷回転数Ｎが５０００［ｒｐｍ］と４００００［ｒｐｍ］との間で変化しても、８極６スロット（８Ｐ６Ｓ）のステータ積数が最も小さくなることが分かる。

また、ステータ外径Ａが６５［ｍｍ］においては、理論無負荷回転数Ｎが５０００［ｒｐｍ］以上２５０００［ｒｐｍ］以下の範囲においては、８極６スロット（８Ｐ６Ｓ）のステータ積数が最も小さくなることが分かる。

また、ステータ外径Ａが７０［ｍｍ］においては、理論無負荷回転数Ｎが５０００［ｒｐｍ］以上１５０００［ｒｐｍ］以下の範囲においては、８極６スロット（８Ｐ６Ｓ）のステータ積数が最も小さくなることが分かる。

そのため、ステータ外径Ａ［ｍｍ］は、
・４５ ≦ Ａ ≦７０、
の条件を満足することが好ましく、
・４５ ≦ Ａ ≦６５、
の条件を満足することがより好ましく、
・４５ ≦ Ａ ≦６０、
の条件を満足することがより好ましい。

次に、上述したような、８極６スロットのステータ積数が最小となる条件において、その最小となるステータ積数の１．１倍までの範囲を最適設計と仮定し、最適設計となるロータ外径Ｇ及びティース幅Ｃについて検討した。

図２１から図２３のそれぞれは、最適設計となるステータ外径Ａとロータ外径Ｇとの関係を示す図である。図２４から図２６のそれぞれは、最適設計となるステータ外径Ａとティース幅Ｃとの関係を示す図である。

図２１、図２２、及び図２３のそれぞれは、理論無負荷回転数Ｎが１２０００［ｒｐｍ］、２００００［ｒｐｍ］、２５０００［ｒｐｍ］であるときのステータ外径Ａとロータ外径Ｇとの関係を示す。図２１から図２３に示すように、ロータ外径Ｇがステータ外径Ａの０．５倍以上０．６５倍以下であれば、モータ６を小型化できる最適設計であることが確認できた。

このように、ステータコアの外径を示すステータ外径をＡ［ｍｍ］、ロータコアの外径を示すロータ外径をＧ［ｍｍ］とした場合、
・０．５×Ａ ≦ Ｇ ≦ ０．６５×Ａ、
の条件を満足することが好ましい。

図２４、図２５、及び図２６のそれぞれは、理論無負荷回転数Ｎが１２０００［ｒｐｍ］、２００００［ｒｐｍ］、２５０００［ｒｐｍ］であるときのステータ外径Ａとティース幅Ｃとの関係を示す。図２４から図２６に示すように、ティース幅Ｃがステータ外径Ａの０．０６倍以上０．１１４倍以下であれば、モータ６を小型化できる最適設計であることが確認できた。

このように、ステータコアの外径を示すステータ外径をＡ［ｍｍ］、ティースの周方向の寸法を示すティース幅をＣ［ｍｍ］とした場合、
・０．０６×Ａ ≦ Ｃ ≦ ０．１１４×Ａ、
の条件を満足することが好ましい。

モータ６を小型化できる最適設計について更に検討した。以下、モータ６を小型化できる最適値を示す。

ステータコアのヨークの径方向の寸法を示すバックヨーク幅をＤ［ｍｍ］とした場合、
・０．５×Ｃ ≦ Ｄ ≦ ０．５×Ｃ＋２、
の条件を満足することが好ましい。

永久磁石の径方向の寸法を示す磁石厚をＨ［ｍｍ］とした場合、
・２．０ ≦ Ｈ ≦ ４．０、
の条件を満足することが好ましい。

ステータコアとロータコアとの径方向の間隙を示すエアギャップの寸法をＪ［ｍｍ］とした場合、
・０．４ ≦ Ｊ ≦ ０．６、
の条件を満足することが好ましい。

ステータコアの軸方向の寸法を示すステータ積数をＫ［ｍｍ］とした場合、
・Ｋ ≦ ５０、
の条件を満足することが好ましい。

ロータコアの軸方向の寸法を示すロータ積数をＬ［ｍｍ］とした場合、
・Ｋ ≦ Ｌ ≦ Ｋ＋１０、
の条件を満足することが好ましい。

ティースの径方向内側の先端部に設けられている張出部の径方向の寸法を示すティース先端厚みをＦ［ｍｍ］とした場合、
・０．５ ≦ Ｆ ≦ １．５、
の条件を満足することが好ましい。

［誘起電圧定数及び定数］
次に、８極６スロットのモータ６についての指標として、誘起電圧定数ｋ及び係数αについて検討した結果について説明する。

モータ性能を示す誘起電圧定数ｋ［Ｖ／ｋｒｐｍ］及び係数α［ｍΩ／（Ｖ／ｋｒｐｍ）^２］が規定される。誘起電圧定数ｋは、以下の（１）式により表される。係数αは、以下の（２）式により表される。

（１）式において、Ｅ［Ｖ］は、モータの誘起電圧であり、Ｎ［ｋｒｐｍ］は、モータのロータの理論無負荷回転数Ｎである。（２）式において、Ｒ［ｍΩ］は、モータ抵抗である。

（１）式から分かるように、誘起電圧定数ｋは、モータの誘起電圧Ｅと理論無負荷回転数Ｎとの関係を規定する。（２）式から分かるように、係数αは、誘起電圧定数ｋとモータ抵抗Ｒとの関係を規定する。

誘起電圧定数ｋ［Ｖ／ｋｒｐｍ］の範囲が規定されることにより、モータの誘起電圧Ｅが決定されれば、理論無負荷回転数Ｎが決定される。

係数α［ｍΩ／（Ｖ／ｋｒｐｍ）^２］の範囲が規定されることにより、誘起電圧定数ｋが決定されれば、モータ抵抗Ｒが決定される。

＜誘起電圧＞
誘起電圧について説明する。図２７は、誘起電圧を説明するための図である。図２７は、簡単のため、２極３スロットのデルタ結線されたロータの回転方向の位置と誘起電圧との関係を示す。図２８は、コイルの結線構造を示す図である。図２７に示す３つのコイルは、図２８に示すようにデルタ結線される。図２９は、電気角と誘起電圧との関係を示す図である。

誘起電圧とは、コイルに鎖交する磁束の増減に対して、その磁束の増減を妨げる向きに発生する電圧をいう。モータは、ロータの回転に応じて、Ｕ端子とＶ端子とＷ端子とのそれぞれの端子間に誘起電圧が発生する。

図２７に示す角度は、ロータの回転角度（機械角）を示す。図２７に示す例は２極であるため、ロータの回転角度（機械角）は、電気角と等しい。電気角とは、Ｎ極とＳ極とが１周期回転するときを３６０度と定義した角度をいう。例えば２極モータであれば、機械角が１度の場合、電気角も１度となる。４極モータであれば、機械角が１度の場合、電気角は２度になる。図２８に示すように、ロータを回転させる場合、コントローラ１１は、磁気センサ４３の検出結果に基づいて、複数のＦＥＴを複数のスイッチングパターンでスイッチングする。ロータの位置に応じた駆動電圧を印加させてコイルに電流を流し、コイルが巻かれたティースを電磁石とし、ティースとロータとの吸引及び反発を利用することにより、ロータが回転する。各端子間に発生する誘起電圧Ｅは、図２９のようになる。

モータの駆動に関係する誘起電圧は、図２９に示す誘起電圧のうち一部のみが使用される。図３０は、電気角と誘起電圧との関係を示す図である。図３０に示すように、電気角９０度を中心とした電気角６０度幅の平均誘起電圧がモータ駆動に関わる。実施形態において、図３０に示すような、電気角６０度の範囲の平均値を誘起電圧Ｅと定義する。図２８に示した６つのＦＥＴは、電気角３６０度を６種類のスイッチングパターンで通電するため、電気角６０度分の誘起電圧を使うことになる。

コイルの巻数をｎ、コイル１ターンに鎖交する磁束数をΦとした場合、誘起電圧Ｅは、以下の（３）式で表される。

（３）式から分かるように、誘起電圧Ｅの大きさは、磁束の変化量によって決まる。つまり、磁束の絶対値が大きいほど誘起電圧Ｅが大きくなる。また、回転数が高い場合や極数が多く出磁束の変化スピードが速い場合、誘起電圧Ｅが大きくなる。

図３１は、理論無負荷回転数Ｎと誘起電圧Ｅとの関係を示す図である。図３１において、横軸は理論無負荷回転数Ｎであり、縦軸は誘起電圧Ｅである。（１）式から分かるように、図３１に示すグラフの傾きが誘起電圧定数ｋに相当する。

＜理論無負荷回転数＞
次に、理論無負荷回転数について説明する。図３２は、モータの簡易的な等価回路を示す図である。図３３は、図３２におけるモータの部分をコイルの結線構造に置き換えた図である。理論無負荷回転数Ｎとは、駆動電圧Ｖを印加したときに、外乱を考慮しなかった場合に理論的に回転する回転数をいう。機械的損失を考慮しない場合、駆動電圧Ｖと誘起電圧Ｅと電流Ｉとモータ抵抗Ｒとの間に（４）式で示す関係が成立する。

（４）式の左辺と右辺とが釣り合うような誘起電圧Ｅが発生するように、モータの回転数が決定される。（４）式においては、電流Ｉという外部要因が入ったままなので、モータ設計や回路設計などの外乱を受ける。外乱を含まないようにするために、電流Ｉがゼロである理想状態を想定し、Ｖ＝Ｅとなるようなロータの回転数を理論無負荷回転数と定義する。電流Ｉがゼロとは、図３３に示すモータの端子間を開放した状態を意味する。

（検討結果）
図３４は、８極６スロットのモータにおける駆動電圧Ｖと理論無負荷回転数Ｎとモータ抵抗Ｒと誘起電圧定数ｋと係数αとの関係を示す図である。駆動電圧Ｖ［Ｖ］を３６［Ｖ］、１８［Ｖ］、７２［Ｖ］とし、理論無負荷回転数Ｎを４０００［ｒｐｍ］、５０００［ｒｐｍ］、１２０００［ｒｐｍ］、１５０００［ｒｐｍ］、２００００［ｒｐｍ］、２５０００［ｒｐｍ］、３００００［ｒｐｍ］、３５０００［ｒｐｍ］、４００００［ｒｐｍ］とし、モータ抵抗Ｒを１５［ｍΩ］、２０［ｍΩ］、３０［ｍΩ］、８０［ｍΩ］、１００［ｍΩ］としたときの、誘起電圧定数ｋ及び係数αを検討した。

図３４に示すように、誘起電圧定数ｋ［Ｖ／ｋｒｐｍ］及び係数α［ｍΩ／（Ｖ／ｋｒｐｍ）^２］は、以下の［条件１］、［条件２］、［条件３］のいずれかを満足することが好ましい。

［条件１］
・０．９ ≦ ｋ ≦ ７．２、
・０．３９ ≦ α ≦ ２４．６９、
の条件を満足すること。

［条件２］
・１．４４ ≦ ｋ ≦ ７．２、
・０．３９ ≦ α ≦ ９．６５、
の条件を満足すること。

［条件３］
・２．４ ≦ ｋ ≦ ７．２、
・０．３９ ≦ α ≦ ３．４７、
の条件を満足すること。

［効果］
以上説明したように、実施形態によれば、電動作業機１は、ロータ３０及びロータ３０の周囲に配置されるステータ２０を有するインナロータ型のブラシレスモータであるモータ６と、ロータ３０により直接的又は間接的に駆動される出力部であるソーチェーン１０と、を備える。ロータ３０は、ロータコア３１と、ロータコア３１に固定される永久磁石３３と、を有する。ステータ２０は、ステータコア２１と、ステータコア２１に固定されるインシュレータである前インシュレータ２２及び後インシュレータ２３と、前インシュレータ２２及び後インシュレータ２３を介してステータコア２１のティース２１Ｔに巻かれるコイル２４と、を有する。永久磁石３３の数を示す極数は、８である。コイル２４の数を示すスロット数は、６である。

上記の構成では、電動作業機１の動力源に使用されるインタロータ型のブラシレスモータであるモータ６を、８極６スロットにすることにより、モータ６が小型化される。

［その他の実施形態］
なお、上述の実施形態において、モータ６は、磁石埋込式（ＩＰＭ：Interior Permanent Magnet）モータであることとした。モータ６は、ロータコア３１の外面に永久磁石が貼り付けられた表面磁石式（ＳＰＭ：Surface Permanent Magnetic）モータでもよい。

上述の実施形態において、電動作業機１は、園芸工具（Outdoor Power Equipment）の一種であるチェーンソーであることとした。園芸工具は、チェーンソーに限定されない。園芸工具として、ヘッジトリマ、芝刈り機、草刈機、及びブロワが例示される。

上述の実施形態において、電動作業機１は、園芸工具であることとした。電動作業機１は、電動工具でもよい。電動工具として、インパクトドライバ、ドライバドリル、震動ドライバドリル、アングルドリル、スクリュードライバ、ハンマ、ハンマドリル、マルノコ、及びレシプロソーが例示される。

上述の実施形態において、電動作業機は、クリーナでもよい。

上述の実施形態においては、電動作業機の電源としてバッテリ装着部に装着されるバッテリパック１２が使用されることとした。電動作業機の電源として、商用電源（交流電源）が使用されてもよい。

１…電動作業機、２…ハウジング、２Ａ…モータ収容部、２Ｂ…バッテリ保持部、２Ｃ…リヤグリップ部、３…フロントグリップ部、４…ハンドガード、５…バッテリ装着部、６…モータ、７…トリガスイッチ、８…トリガロックレバー、９…ガイドバー、１０…ソーチェーン、１１…コントローラ、１２…バッテリパック、１７…ファン、１８…ねじ、１９…貫通孔、２０…ステータ、２１…ステータコア、２１Ｔ…ティース、２２…前インシュレータ、２２Ｄ…ねじ孔、２２Ｐ…突出部、２２Ｓ…支持部、２２Ｔ…突出部、２３…後インシュレータ、２３Ｔ…突出部、２４…コイル、２４Ｕ…Ｕ相コイル、２４Ｕ１…Ｕ相コイル、２４Ｕ２…Ｕ相コイル、２４Ｖ…Ｖ相コイル、２４Ｖ１…Ｖ相コイル、２４Ｖ２…Ｖ相コイル、２４Ｗ…Ｗ相コイル、２４Ｗ１…Ｗ相コイル、２４Ｗ２…Ｗ相コイル、２５…電源線、２５Ｕ…Ｕ相電源線、２５Ｖ…Ｖ相電源線、２５Ｗ…Ｗ相電源線、２６…ヒュージング端子、２６Ｕ…Ｕ相ヒュージング端子、２６Ｖ…Ｖ相ヒュージング端子、２６Ｗ…Ｗ相ヒュージング端子、２７…短絡部材、２７Ａ…開口、２７Ｕ…Ｕ相短絡部材、２７Ｖ…Ｖ相短絡部材、２７Ｗ…Ｗ相短絡部材、２８…絶縁部材、２８Ａ…ボディ部、２８Ｂ…ねじボス部、２８Ｃ…支持部、２８Ｄ…開口、２９…接続線、２９Ｅ…巻き終わり部分、２９Ｓ…巻き始め部分、３０…ロータ、３１…ロータコア、３１Ｆ…前端部、３１Ｒ…後端部、３１Ｓ…外面、３２…ロータシャフト、３３…永久磁石、３７…開口、４０…センサ基板、４１…プレート部、４２…ねじボス部、４３…磁気センサ、４４…信号線、４５…開口、５０…磁石孔、７１…空隙、７３…樹脂。

Claims (19)

1. ロータ及び前記ロータの周囲に配置されるステータを有するインナロータ型のブラシレスモータと、
   前記ロータにより直接的又は間接的に駆動される出力部と、を備え、
   前記ロータは、ロータコアと、前記ロータコアに固定される永久磁石と、を有し、
   前記ステータは、ステータコアと、前記ステータコアに固定されるインシュレータと、前記インシュレータを介して前記ステータコアのティースに巻かれるコイルと、を有し、
   前記永久磁石の数を示す極数は、８であり、
   前記コイルの数を示すスロット数は、６である、
   電動作業機。
2. 前記ブラシレスモータの誘起電圧をＥ、前記ブラシレスモータの回転数をＮとした場合、Ｅ／Ｎで示される誘起電圧定数ｋ［Ｖ／ｋｒｐｍ］は、
   ０．９ ≦ ｋ ≦ ７．２、
   の条件を満足する、
   請求項１に記載の電動作業機。
3. 前記ブラシレスモータのモータ抵抗をＲ、前記ブラシレスモータの誘起電圧定数をｋとした場合、Ｒ／ｋ^２で示される係数α［ｍΩ／（Ｖ／ｋｒｐｍ）^２］は、
   ０．３９ ≦ α ≦ ２４．６９、
   の条件を満足する、
   請求項２に記載の電動作業機。
4. 前記ブラシレスモータの誘起電圧をＥ、前記ブラシレスモータの回転数をＮとした場合、Ｅ／Ｎで示される誘起電圧定数ｋ［Ｖ／ｋｒｐｍ］は、
   １．４４ ≦ ｋ ≦ ７．２、
   の条件を満足する、
   請求項１に記載の電動作業機。
5. 前記ブラシレスモータのモータ抵抗をＲ、前記ブラシレスモータの誘起電圧定数をｋとした場合、Ｒ／ｋ^２で示される係数α［ｍΩ／（Ｖ／ｋｒｐｍ）^２］は、
   ０．３９ ≦ α ≦ ９．６５、
   の条件を満足する、
   請求項４に記載の電動作業機。
6. 前記ブラシレスモータの誘起電圧をＥ、前記ブラシレスモータの回転数をＮとした場合、Ｅ／Ｎで示される誘起電圧定数ｋ［Ｖ／ｋｒｐｍ］は、
   ２．４ ≦ ｋ ≦ ７．２、
   の条件を満足する、
   請求項１に記載の電動作業機。
7. 前記ブラシレスモータのモータ抵抗をＲ、前記ブラシレスモータの誘起電圧定数をｋとした場合、Ｒ／ｋ^２で示される係数α［ｍΩ／（Ｖ／ｋｒｐｍ）^２］は、
   ０．３９ ≦ α ≦ ３．４７、
   の条件を満足する、
   請求項６に記載の電動作業機。
8. 前記ステータコアの外径を示すステータ外径Ａ［ｍｍ］は、
   ４５ ≦ Ａ ≦７０、
   の条件を満足する、
   請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の電動作業機。
9. 前記ステータコアの外径を示すステータ外径Ａ［ｍｍ］は、
   ４５ ≦ Ａ ≦６５、
   の条件を満足する、
   請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の電動作業機。
10. 前記ステータコアの外径を示すステータ外径Ａ［ｍｍ］は、
    ４５ ≦ Ａ ≦６０、
    の条件を満足する、
    請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の電動作業機。
11. 前記ステータコアの外径を示すステータ外径をＡ［ｍｍ］、前記ロータコアの外径を示すロータ外径をＧ［ｍｍ］とした場合、
    ０．５×Ａ ≦ Ｇ ≦ ０．６５×Ａ、
    の条件を満足する、
    請求項８から請求項１０のいずれか一項に記載の電動作業機。
12. 前記ステータコアの外径を示すステータ外径をＡ［ｍｍ］、前記ティースの周方向の寸法を示すティース幅をＣ［ｍｍ］とした場合、
    ０．０６×Ａ ≦ Ｃ ≦ ０．１１４×Ａ、
    の条件を満足する、
    請求項８から請求項１０のいずれか一項に記載の電動作業機。
13. 前記ステータコアのヨークの径方向の寸法を示すバックヨーク幅をＤ［ｍｍ］とした場合、
    ０．５×Ｃ ≦ Ｄ ≦ ０．５×Ｃ＋２、
    の条件を満足する、
    請求項１２に記載の電動作業機。
14. 前記永久磁石の径方向の寸法を示す磁石厚をＨ［ｍｍ］とした場合、
    ２．０ ≦ Ｈ ≦ ４．０、
    の条件を満足する、
    請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の電動作業機。
15. 前記ステータコアと前記ロータコアとの径方向の間隙を示すエアギャップの寸法をＪ［ｍｍ］とした場合、
    ０．４ ≦ Ｊ ≦ ０．６、
    の条件を満足する、
    請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の電動作業機。
16. 前記ステータコアの軸方向の寸法を示すステータ積数をＫ［ｍｍ］とした場合、
    Ｋ ≦ ５０、
    の条件を満足する、
    請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の電動作業機。
17. 前記ロータコアの軸方向の寸法を示すロータ積数をＬ［ｍｍ］とした場合、
    Ｋ ≦ Ｌ ≦ Ｋ＋１０、
    の条件を満足する、
    請求項１６に記載の電動作業機。
18. 前記ロータの回転を検出する磁気センサを備える、
    請求項１から請求項１７のいずれか一項に記載の電動作業機。
19. ６つの前記コイルは、デルタ結線される、
    請求項１から請求項１８のいずれか一項に記載の電動作業機。

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