JP4246068B2 - 固定子と回転子との心合わせを可能にするハウジングを有するブラシレスモータ - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

本発明は、スイッチトリラクタンスモータ、高周波数誘導モータ、ブラシレスＡＣモータおよびブラシレスＤＣモータのような電子的に整流されるブラシレスモータに一般に関する。特に本発明は、可搬式定置型電動鋸、留め継ぎ電動鋸、現場用電動鋸およびＴＧＳ型組合せ電動鋸のような種々の用途における独自の機能要件を満たすことができる強固なブラシレスモータを提供する電子的に整流されるブラシレスモータの構造と組立プロセスに関する。具体的には本発明は、固定子の位置を正しい方向に配置する固定子位置決めリブと同一の金型のコア側から、中に光学式センサが設置されるセンサブリッジを成形することによって、固定子スタックを回転子位置へ正確に心合わせする電子的に整流されるブラシレスモータ構造に関する。

従来技術の電子的に整流されるブラシレスモータは、種々の制約を受ける。１つの制約は、モータを通る空気流の制限である。典型的な交直両用モータハウジングにおいて、空気は、ファンによって端部キャップ内の通気孔を通して引込まれ、ブラシギヤ組立体と巻線とを通り越し、ついでモータの他端部から排出される。

電子的に整流されるブラシレスモータにおいて、空気は、端部キャップを通しても引込まれるが、モータの残余の部分を通過することができる前に、ハウジングの軸方向の一端部に設置される電子素子制御モジュールの周囲を先ず通過しなければならない。こうして、封入されたプリント回路基板（ＰＣＢ）を保持するポッティングボート（potting boat）を含む電子素子制御モジュールは、電子素子制御モジュールの周りに空気を先ず通過させることによって空気流を妨げる。電子素子制御モジュールの周りを通過した後に空気は、アルミニウム製ヒートシンクの押出フィンによって形成される溝を通して下流側へ流れ、これによって、ヒートシンクに装着された電子構成要素が冷却される。ついで空気は、固定子巻線を越えて流れ続け、ファンによって固定子を通して、かつその周りを通過して、モータの端部を通して排出される。こうして電子的に整流されるブラシレスモータにおいて、電子素子制御モジュールは、モータを通る空気流を制限する。

電子的に整流されるブラシレスモータにおける空気流に対する妨害は、ハウジング成形プロセスによりさらに一層大きくされる。ハウジングを有効に成形および形成するために、ハウジングは、その内側（コア）と外側（キャビティ）との両方に抜き勾配を加える必要がある。ハウジングの口部における幾何学的形状が、既存の製品との取付け取り合い要件によって定められるので、抜き勾配は、電子素子制御モジュールの周りにハウジングを近づけ（すなわち、その周りを狭くし）、これによって、電子素子制御モジュールの周りのモータを通る空気流がさらに制限される。

既知の電子的に整流されるブラシレスモータの第２の制約は、そのモータが典型的な交直両用モータよりも一般的に長いことである。この全長のために、電子的に整流されるブラシレスモータは、モータまたはハウジングの軸方向全長をできるだけ短くするのが望ましい多くの電動工具において利用するのが難しい。これは、留め継ぎ電動鋸および他の電動鋸のような鋸に特に当てはまる。なぜなら、鋸（および鋸に連結されるモータ）が、ある角度で傾斜されるときに、余分に長いモータハウジングは、鋸の案内部またはテーブルとの干渉を生じる可能性があるからである。たとえば、ＴＧＳ型組合せ電動鋸において、モータハウジングの軸方向長さは、その鋸のフレームを越えて突出さないように短くする必要がある。そのようにするならば、テーブルが裏返しにされることが防止されるであろう。

他の例として、小形可搬式定置型電動鋸におけるモータの軸方向長さは、鋸ギヤケースに装着されるときに、モータハウジングがテーブルのベースを形成するスカートの内側に嵌り込むように十分に短い必要がある。さらに他の例として、傾斜および留め継ぎ機能がモータの端部がテーブルへ向けて傾斜するのを必要とする留め継ぎ電動鋸において、モータの軸方向長さは、テーブル案内部が傾斜切断または留め継ぎのために傾斜位置に連接されるときに、モータがテーブル案内部に接触しないように、十分に短くする必要がある。

既知の電子的に整流されるブラシレスモータの第３の制約は、組立プロセス中に、回転子シャフト上の整合手段の回転子極との適正な心合わせ、および位置センサの固定子との適正な心合わせが確実にできないことである。整合手段は、インタラプタまたは磁石のような適切な整合手段でもよく、また位置センサは、光学式センサまたはホール効果センサのような適切なセンサでよい。典型的な電子的に整流されるブラシレスモータにおいて、位置センサに対する整合手段の位置は、固定子に対する回転子の位置を決める。電子的に整流されるブラシレスモータにおいて、モータ巻線の磁束の方向を切換える電子切換え信号が電子制御装置によって与えられるときに、回転子の正確な位置を知ることは非常に重要である。整合手段の回転子極との心合わせが外れるか、または位置センサの固定子との心合わせが正確に設定されない場合、位置センサによって検出されるような、整合手段の位置は、固定子に対する回転子の位置を不正確に示すであろう。回転子の位置が正確に決定されない場合、電子切換えモータは、出力とトルクとを非常に急速に失うことになる。

既知の電子的に整流されるブラシレスモータの第４の制約は、損害保険者研究所（ＵＬ）および他の認定機関によって記載されるような二重絶縁構造の要件を満たすことである。電源コードにおける接地線の必要をなくす二重絶縁モータ構造は、交直両用モータについて実施されている。これは、手持ち、またはテーブル取付け電動工具に対して好ましい構造である。なぜなら、それに代わる接地される工具は、入手できない場合が多い、作業現場で入手できる固体接地接続線が存在することに依存するからである。基本的要件は、その構造が、使用者がアクセスできる、巻線のような電流が流れている構成要素と、シャフトまたはねじのような金属製構成要素との間に少なくとも２つのレベルの絶縁を提供しなければならないことである。既知の電子的に整流されるブラシレスモータは、二重絶縁構造を実施していない。

したがって、モータを通過する空気流を増加させる電子的に整流されるブラシレスモータ構造を提供することが望ましいであろう。さらに、短いモータを必要とする用途に適切な軸方向全長を有する電子的に整流されるブラシレスモータを提供することが望ましいであろう。その上さらに、モータの組立中の光学式エンコーダの回転子極との正確な心合わせ、および光学式センサの固定子との正確な心合わせを確実にする電子的に整流されるブラシレスモータ構造を提供することが望ましいであろう。しかもさらに、コストをそれ程増加させることなく、かつモータ全体の製造性および／または組立を複雑にすることなく、二重絶縁構造を実現する電子的に整流されるブラシレスモータ構造を提供することが望ましいであろう。

本発明は、上述の種々の欠点を克服する電子的に整流されるブラシレスモータ構造に関する。好ましい形態において本発明はブラシレスＡＣモータに関するが、本発明がブラシレスＤＣモータにも適用できることは理解されるであろう。

本発明の１つの局面において、モータのハウジングには、ハウジングを通る空気流を増加させて、モータを一層効果的に冷却することができる抜き勾配が設けられる。

本発明の第２の局面において、電子的に整流されるブラシレスモータ構造は、モータの軸方向全長を短くすることができるコンデンサ取付け構造を提供する。モータ用の電子制御システムに関連するフィルムコンデンサが、別個の回路基板に取付けられる。その回路基板は、ハウジングの軸方向一端部に位置決めされないで、ハウジングの側壁に形成されるハウジングの突起部または突出部中に摺動するように適合されている。これによって、ハウジングの軸方向全長を短くできるので、その関連する工具の他の構成要素と干渉することなくモータを種々の位置に連接する必要があるモータの用途の範囲が広げられる。

本発明の第３の局面において、電子的に整流されるブラシレスモータは、固定子と、光学式センサのような位置センサとを互いに関して正確に心合わせできるハウジングを提供する。位置センサが取付けられるブリッジと固定子位置決めリブとの両方を含むハウジングを形成するハウジング成形コアを使用することによって達成される。典型的には、ハウジング用の成形コアは、固定子がハウジングに挿入されるときに固定子を正確に心合わせするのに使用される、ハウジングの内面上に位置決めリブを形成するが、位置センサ用の取付けブリッジを含んでいない。位置センサ取付けブリッジと固定子位置決めリブとを含むようにハウジングを成形することによって、固定子に対する位置センサの位置決めの変動が避けられる。したがって、位置センサと固定子とは、モータの組立中の心合わせ手順または試験に時間を費やす必要がなく、設置されるときに正確に心合わされるであろう。

本発明の第４の局面において、電子的に整流されるブラシレスモータは、二重絶縁（ＤＩ）構造を組込み、これによって、電源コードにおける直接の接地ケーブルの必要をなくす。このＤＩ構造は、固定子と固定子巻線との間に絶縁帯片、および回転子シャフトと回転子積層板との間に配設される絶縁スリーブを含む。したがって、使用者がアクセスできる金属部品と、電流が流れるモータの部品との間に２つの絶縁層がある。代わりに、固定子を支持するモータハウジングは、非導電性材料からも構成される。

本発明は、詳細な説明および添付図面から一層完全に理解されるであろう。
図１は、本発明の好ましい実施形態に従う電子的に整流されるブラシレスモータ１０の斜視図である。モータ１０は内蔵モータであり、電動工具のような製品のギヤボックスまたは他の支持手段へ直接ボルト締めできる。モータ１０は、プラスチック製のモータハウジング１４を含み、該ハウジングは、モータハウジングの側壁の外面から突出する一体的に形成される突出部１８を有し、該突出部内に、複数のコンデンサ（図示せず）が挿入される。ハウジング１４は、通気端部キャップ２２によって末端部において閉じられ、かつ軸受端部キャップ２６において反対側の基端部において閉じられる。

図２は、モータ１０（図１に図示）の分解図であり、モータ１０の構成要素がどのように組立てられるかを示す。固定子スタック３０、回転子３４およびバッフル３８が、ハウジング１４の内側に環状に嵌め込まれる。固定子スタック３０は、固定子巻線（以下で図６を参照して説明される）が嵌め込まれる鋼製積層板のスタックを含む。固定子巻線は、電流で順次励磁されて、回転磁界を発生する。固定子スタック３０は、ハウジング１４の側壁の内面１４ａ上に形成される複数の位置決めリブ４０を使用して、ハウジング１４内に正確に位置決めされる。この好ましい実施形態において、ついで固定子スタック３０は、位置決めリブ４０が、固定子スタック３０に一体的に形成される固定子溝４２に嵌め込まれるような締りばめを有するハウジング１４に圧入され、それによって、固定子スタック３０のハウジング１４に対する角度による心合わせが維持される。固定子スタック３０は、２つのネジ（図示せず）で所定位置に固定される。別の実施形態において、固定子スタック３０は、位置決めリブ４０に密着して嵌め込まれる固定子スタック３０の幾何学的形状が、固定子スタック３０のハウジング１４に対する角度による心合わせを維持するような締りばめを有するハウジング１４に圧入される。

回転子３４は、巻線を有さず、かつ軸受端部キャップ２６によって支持される第１の軸受４４と、モータハウジング１４内に組込まれる一体の軸受サポート（図示せず）によって支持される第２の軸受４６との間で支承される。回転子３４は、シャフト５０と、絶縁チューブまたはスリーブ５４と、鋼製積層板のスタック５８と、モータ１０を通して空気を導くのに役立つ冷却ファン６２とを含む。スタック５８は、鋼製積層板を互いに連結、溶接、索止め結束または結合して組立てられる。絶縁チューブ５４はシャフト５０上に押圧され、また回転子スタック５８は絶縁チューブ５４上に押圧される。シャフト５０は、製品ギヤボックス（図示せず）へ接続し、ついでそのギヤボックスが、鋸刃のような工具要素へ連結される。固定子巻線によって生じる回転磁界は、回転子スタック５８に力を与え、回転子スタック５８をシャフト５０の軸の回りに回転させてシャフト５０へトルクを伝達し、ついでシャフト５０が、製品ギヤボックス内のギヤにトルクを伝える。回転子スタック５８は、複数の４つの回転子極６８を含むが、それよりも多いか少ない複数の回転子極６８を組込むことができることは理解されるであろう。

回転子３４は、インタラプタのような整合手段６６をさらに含む。ここで使用される整合手段６６は、インタラプタ６６と呼ばれるが、整合手段６６は、磁石のような他の適切な整合手段であってもよいことは理解されるであろう。インタラプタ６６は、複数の４つの羽根６６ａを有するが、図２ではそのうちの３つしか見られない。インタラプタ６６は、シャフト５０の末端部または後端部へ嵌め込まれるプラスチック部品であり、位置センサ（図３を参照して後述される）に対面して、回転子位置および回転子速度に関するデータを電子制御装置に送る。第２の軸受４６の外径（ＯＤ）の摺動または回転は、軸受４６のＯＤと、ゴムプラグまたはゴムブーツのような軸受サポートの壁との間に嵌め込まれる弾性材料（図示せず）によて防止される。固定子３０、バッフル３８および回転子３４がハウジング１４内に環状に嵌め込まれた後に、軸受端板２６が、第１の軸受４４を覆って、ハウジング１４の口部における位置決め箇所に嵌め込まられ、ついで４つのネジ（図示せず）でプラスチックハウジング１４に固定される。

図３は、モータハウジング１４（図２に図示）の末端部の内部の分解図である。ハウジング１４の一体の軸受サポート（図示せず）の背後にブリッジ７０があり、該ブリッジは、位置センサ７４を支持し、かつ実質的に取り囲む。この好ましい実施形態において、位置センサ７４は、光学式センサを含み、ここでは光学式センサ７４と呼ばれる。しかしながら、位置センサ７４は、他の適切な位置センサ、たとえば、ホール効果センサを含んでいてもよいことは理解されるであろう。ブリッジ７０は、ハウジング１４の端壁７２と一体的に形成され、かつその端壁から突出する。光学式センサ７４は、ブリッジ内側の中空部位７１内に実質的に嵌め込まれるように、ブリッジ７０の上部７０ａの真下に挿入される。光学式センサ７４は、開口７５を有するタブ７４ａおよび開口７７を有するタブ７４ｂを含む。光学式センサ７４は、固定具（図示せず）によって、タブ７４ｂにおいてブリッジ７０に装着され、該固定具は、ブリッジ７０の上部７０ａに形成される開口８０を通して、かつ開口７７を通して延びる。端壁７２は、そこから外方に突出する一対の取付けボス７２ａ，７２ｂを含む。ボス７２ａは止まり孔７２ｃを含み、またボス７２ｂは通り孔７２ｄを含む。光学式センサ７４のタブ７４ａは、開口７５と通り孔７２ｄが心合わせされるように、取付けボス７２ａ上に載置される。

上述のように、光学式センサ７４は、ブリッジ７０内に一旦嵌め込まれると、中空で不透明なプラスチックセンサキャップ７８で覆われる。光学式センサ７４は、キャップ７８によって上方を、かつ第２の軸受４６によって下方を仕切られて、光学式センサ７４を収納する封止されたチャンバを形成する。この封止されたチャンバは、光学式センサ７４を、ほこり、ちり、オイルおよび水分による汚染から保護し、かつ外部光源によって誤って起動されるのを防止する。加えて、モータハウジング１４の末端部は、通気端部キャップ２２（図１に図示）をモータハウジング１４の末端部に装着する際に使用されるボス８１を含む。

光学式センサ７４は、インタラプタ６６（図２に図示）と対面して、回転子３４の位置と速度とに関するデータを与える。シャフト５０とインタラプタ６６とが回転するにつれて、インタラプタ６６の羽根６６ａの通過が、光学式センサ７４によって検出されて、検出されたデータが主制御ＰＣＢ（図４を参照して後述される）に送られる。主制御ＰＣＢは、前記データを利用して、固定子スタック３０（図２に図示）に対する回転子スタック５８の相対的位置、および回転子スタック５８の速度のような、モータ１０の適正な作動にとって重要な情報を求める。したがって、インタラプタの羽根６６ａの回転子極６８（図２に図示）に対する心合わせ、および光学式センサ７４に対する固定子スタック３０の心合わせは、モータの適正な作動にとって非常に重要である。

モータ１０の組立中の光学式センサ７４に対する固定子スタック３０の適正な心合わせは、金型の同一のコア側から、ブリッジ７０と固定子位置決めリブ４０とを成形することによって達成される。ブリッジ７０は、開口８０および取付けボス７２ｂのようなセンサ取付け構造部材を含み、これらの部材は、光学式センサ７４をブリッジ７０内に正確に配置する。固定子位置決めリブ４０は、固定子スタック３０がハウジング１４内に正確な向きで嵌め込まれるように、固定子スタック溝４２（図２に示される）にキー止めされる。したがって、ブリッジ７０内にセンサ取付け構造を規定する金型は、位置決めリブ４０も規定する。ブリッジ７０と固定子位置決めリブ４０との両方が金型のコア側に組込まれるという事実によって、これらの重要な構造的構成要素が同一の部品（すなわちハウジング１４）上に一体的に形成されることが保証される。これは、光学式センサ７４の固定子スタック３０の位置に対する心合わせが高い精度で制御されることを保証するのに役立ち、モータ１０の組立中の固定子スタック３０の心がずれる機会をさらに減少させる。これは、組立時間を大幅に減少させることも理解されるであろう。なぜなら、モータ１０の組立中に、これらの部材を慎重に心合わせする際に特別の注意をする必要ないからである。

別の実施形態において、ブリッジ７０は、多相ブラシレスモータに利用されるように、複数の位置センサ７４を支持する。この実施形態において、複数の位置センサ７４は、単一の位置センサ７４に関して上述したものと同一の方法で、ブリッジ７０の下に挿入され、センサキャップ７８によって上方が覆われ、かつ第２の軸受４６によって下方が仕切られる。したがって、ブリッジ７０は、互いの位置センサ７４に関してそれぞれの位置センサ７４を正確に心合わせし、金型の同一のコア側からのブリッジ７０９および固定子位置決めリブ４０の成形によって、固定子スタック３０に関して全ての位置センサ７４が正確に心合わせされる。

図４は、モータ１０（図２に図示）の末端部の内部の分解図であり、モータ１０の末端部における構成要素がどのように組立てられるかを示す。主制御ＰＣＢ８２は光学式センサ７４の背後に取付けられ、一方、好ましくは一対のコンデンサ８６、たとえば、大形のフィルムコンデンサが、コンデンサＰＣＢ９４上に取付けられ、かつモータハウジング１４の側面に一体化される突出部１８内に収納される。

主制御ＰＣＢ８２は、プラスチックポッティングボート９８内側のエポキシ樹脂内に埋込まれ、該容器は、それぞれがモータハウジング１４から延びるプラスチックボス８１と他のプラスチックボス（図示されない）との上に取付けられる。加えて、主制御ＰＣＢ８２は、主制御ＰＣＢ８２の対向する周縁部に取付けられる２つの翼状アルミニウム製ヒートシンク１０２，１０６を有する。１つの好ましい形態における、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を含む４個のスイッチ素子が，ヒートシンク１０２，１０６の一方に固定され、かつ主制御ＰＣＢ８２へはんだ付けされる。加えて、４個のダイオードが、ヒートシンク１０２，１０６の他方に取付けられる。構成要素７４，７８，８２，９４，９８の全てがハウジング１４内に挿入された後に、通気端部キャップ２２は、それらの構成要素上に載置されて、ハウジング１４に固定される。

主制御ＰＣＢ８２への複数の接続線（図示せず）があり、その接続線としては、入力するＡＣ電源と、モータリード線への接続線と、光学式センサ７４への接続線と、最後に起動スイッチ、テーブル位置ラッチスイッチまたは速度制御電位差計のような製品の種々のスイッチから到来する信号レベルリード線がある。これらの接続線は、主制御ＰＣＢ８２に直接はんだ付けして、ポティング配合物で固定したり、または端子を使用して接続してもよい。ＡＣ電源入力および信号レベルスイッチ入力のような全ての外部リード線が、単一の多心ケーブル（図示せず）に束ねられ、該ケーブルは、突出部１８の反対側でモータハウジング１４から出る。

図５は、ハウジング１４（図４に図示）の分解図であり、コンデンサ８６が、モータハウジング突出部１８中にどのように摺動自在に挿入されるかを示す。典型的な交直両用モータが通常使用される用途においてブラシレスモータ１０を実施するために、モータの軸方向全長は、典型的な交直両用モータの軸方向長さと同様にする必要がある。

この好ましい実施形態において、モータハウジング１４は、ハウジング１４の側面に形成される、一体的に形成される突出部１８を含む。突出部１８は、コンデンサ８６を収納し、これによって、モータ１０の軸方向全長が最小になる。コンデンサ８６は、コンデンサＰＣＢ９４上にはんだ付けされ、ついでナイロンケーブル結束具のような固定具１１０を使用してコンデンサＰＣＢ９４に結束される。補強材１１４であって、好ましくはプラスチック製の長さ部分を含み、それぞれが長手方向溝を有する補強材１１４が、コンデンサＰＣＢ９４の２つの対向する長手方向縁部に取付けられる。これによって、構造的な剛性がコンデンサＰＣＢ９４に加えられる。１つの実施形態において、補強材１１４は、たとえば、クリップまたはスナップ取付け具を使用してコンデンサＰＣＢへ一時的に取付けられる。別の実施形態において、補強材１１４は、接着剤を使用するか、またはコンデンサＰＣＢ９４と補強部材１１４との両方にリベット締めされるブラケットを使用してコンデンサＰＣＢ９４へ永久的に取付けられる。補強材１１４は、モータハウジング突出部１８の内壁に沿って対応する溝１１６に嵌め込まれる。この好ましい実施形態において、補強材１１４は、抜き勾配が付けられ、こうして先細形状を有する。

補強材１１４は、同様に抜き勾配が付けられる対応する溝１１６に摺動自在に挿入されるが、補強部材１１４と対応する溝１１６の形状は、そのように限定されない。モータハウジング突出部１８の基部における、かつ通気端部キャップ２２（図１に図示）における端部スロット（図示せず）は、コンデンサＰＣＢ９４の端部を捕捉する。コンデンサＰＣＢ９４は、ハウジング１４の側壁内に開口１２０を通して挿入される屈曲自在のリード線１１８を使用して、主制御ＰＣＢ８２に電気的に接続される。好ましくはリード線１１８は、リボンケーブルを含むが、他の適切な電気接続手段であってもよい。

図６は、固定子スタック３０（図２に図示）の分解図である。この好ましい実施形態において、固定子スタック３０は、互いに連結、溶接、索止め結束または結合して組立てられる「一体のスタック」と呼ばれる積層板のスタックを含む。複数の第１絶縁帯片１２２が、固定子スロット１２４の形状に形成され、巻線またはコイル１２６が固定子スロット１２４に挿入される前に固定子スロット１２４に挿入され、ついで固定子スタック３０の両端部において延びる。「トップスティック（topstick）」または「コイルステー」として一般的に知られている複数の第２絶縁帯片１２８（図７に図示）が、巻線１２６が固定子スロット１２４に挿入された後に巻線１２６と固定子スロット１２４の口部との間で挟まれ、ついで固定子スタック３０の両端部において延びる。第１絶縁帯片１２２および第２絶縁帯片１２８は、モータ１０の通電構成要素と、ここでは「アクセス可能な金属」と呼ばれる、使用者が通常接触するモータ１０の金属部分との間に電気絶縁層を形成する。たとえば、モータ１０が手持ち電動鋸に使用される場合、回転子シャフト５０は、アクセス可能な金属とみなされる。なぜなら、該シャフトは、金属と金属との界面を導通することを通して鋸ギヤボックスと接続し、該ギヤボックスが導電性の金属対金属界面を通して鋸刃に接続するからである。

図７は、（図６に図示）固定子スタック３０、回転子スタック５８、およびシャフト５０（図２に図示）の分解図であり、本発明のモータ１０の好ましい実施形態に従って実施される二重絶縁構造を示す。電子的に整流されるブラシレスモータ１０（図２に図示）は、アクセス可能な金属と、中に電流が流れるモータ１０の部品との間に２つの電気絶縁層を含む。一方の電気絶縁層は、シャフト５０と回転子積層スタック５８との間にある絶縁チューブ５４を含む。絶縁チューブ５４は、ガラス繊維のような非導電性電気絶縁材料から構成される。絶縁チューブ５４は、シャフト５０上に押圧され、ついで回転子積層スタック５８が絶縁チューブ５４上に押圧される。

他方の絶縁層は、複数の第１絶縁帯片１２２および複数の第２絶縁帯片１２８を含む。第１絶縁帯片１２２は、電気絶縁材料から構成され、また第１絶縁帯片が固定子巻線１２６と固定子積層板３０との間に電気的障壁の第１の部分を提供するように、固定子巻線１２６に先だって固定子スロット１２４に嵌め込まれる。第２絶縁帯片１２８は、同様に電気絶縁材料から構成され、また第２絶縁帯片が固定子巻線１２６と固定子積層板３０との間に電気的障壁の第２の部分を提供するように、巻線１２６の後に固定子スロット１２４に嵌め込まれる。第１絶縁帯片１２２と第２絶縁帯片１２８との組合せは、固定子スロット１２４に挿入される固定子巻線１２６の部分を完全に取り囲み、これによって、巻線１２６と固定子積層板３０との間に完全な電気的障壁を提供する。第１絶縁帯片１２２と第２絶縁帯片１２８とを構成するのに使用される絶縁材料は、任意の適切な絶縁材料でよく、たとえば、Ｍｙｌａｒ（登録商標）、またはラグペーパーまたはＮｏｍｅｘ（登録商標）のような他の材料とＭｙｌａｒ（登録商標）との積層された複合物でもよい。

こうして、シャフト５０と回転子スタック５８との間に配設される絶縁チューブ５４、および固定子スタック３０と巻線１２６との間に配設される第１絶縁帯片１２２と第２絶縁帯片１２８との組合せは、モータ内に機能不良が生じて、工具のアクセス可能な金属部分に電流が伝わる場合に、使用者が万一アクセス可能な金属に接触すると生じる感電に対する二重絶縁障壁を提供する。

別の実施形態において、ハウジング１４は、非導電性材料から構成され、これによって、上述の二重絶縁障壁に加えて、モータ１０内に絶縁補助層を提供する。他の別の実施形態において、固定子スタック３０は、固定子スタック３０がハウジング１４内に設置される前に挿入される、成形されたプラスチック受け台、ハウジングまたはスリーブ（図示せず）のような非導電性中間部材を使用して、モータハウジング内に設置される。この実施形態においてプラスチック受け台は、固定子スタック３０を収納し、ついでハウジング１４に嵌め込まれるであろう。これによって、電流が流れるモータ１０の部品とアクセス可能な金属との間に別の絶縁補助層を提供する。

図８は、モータ１０（図２に図示）の断面図である。電子的に整流されるブラシレスモータ１０において、空気は、通気端部キャップ２２を通して引込まれ、ポッティングボート９８と主制御ＰＣＢ８２との周囲を通って、アルミニウム製ヒートシンク１０２，１０６の押出フィンによって生成された溝を通過し、続けて固定子巻線１２６上を通し、固定子スタック３０の周りを通り冷却ファン６２を通過して、軸受端部キャップ２６から出る。

ポッティングボート９８と主ＰＣＢ８２とは、ヒートシンク１０２，１０６中への空気の一層直接的な流れに対する妨害を生じることによって、この空気流を妨げる。空気流に対する妨害は、ハウジング１４の成形プロセスによってさらに大きくされる。ハウジング１４を効果的に成形および形成するために、そのハウジングは、金型の内部コア側と外部キャビティ側との両方に抜き勾配を付加しなければならない。この抜き勾配は、ハウジング１４の内壁とポッティングボート９８との間の空間を閉じるので、モータの周りを流れる空気流をさらに制限する。

図９は、ハウジング１４（図２に図示）の概略図であり、ハウジング１４を成形するために使用されるコアとキャビティとの分割線の位置を示す。ハウジング１４は、既知の電子的に整流されるブラシレスモータハウジングよりも大きい領域をハウジング１４の末端部または後部に提供するように設計される。この増大した領域によって、ポッティングボート９８（図４に図示）周りの空間が大きくなり、これによって、モータ１０（図１に図示）を通る空気流を改良できる。

一般的に、モータハウジング１４のようなモータハウジング用の成形型を設計するときに、コアにおける特定された抜き勾配角度θ、およびキャビティにおける特定された抜き勾配角度αが、成形型に組込まれて、ハウジングの金型からの取外しを容易にする。コアとキャビティとに組込まれた抜き勾配は、コアとキャビティとの間の分割線から離れて延びるハウジングの側壁においてテーパを形成する。具体的にはキャビティにおける抜き勾配角度αが、ハウジングの外面にテーパを形成する。

成形プロセス中にコアとキャビティが接触しかつ分離する相対する面は、分割線と呼ばれる。抜き勾配角度θ，αは、分割線に直交する平面から測定される。抜き勾配角度αが外面にテーパを形成するので、分割線がハウジングの末端部から離れるほど、または分割線が基端部に近づくほど、ハウジングの末端部の外径が小さくなる。ハウジングの末端部の内径は、その外径に直接関係する。こうして、分割線がハウジングの末端部から離れるほど、末端部の内径が小さくなり、これによって、ハウジングの末端部を空気が流れる領域が小さくなる。

図９を参照すると、ハウジング１４の分割線は、既知のモータハウジングの場合に一般に当てはまるハウジング１４の基端部「Ｐ」におけるか、またはその近傍ではなく、ハウジング１４の末端部「Ｄ」近傍に位置決めされることが示される。ハウジング１４の末端部Ｄ近傍に位置決めされる分割線を有することは外面１３０のテーパの大きさを減少させるので、末端部の外径が増加し、ついで末端部がハウジング１４の末端部の内径を増加させる。この増加した内径は、末端部における領域を増加させ、これによって、空気がポッティングボート９８（図４に図示）の周りを流れる空間が増加する。

したがって、電子的に整流されるブラシレスモータ１０は、典型的な交直両用モータ用の既存の取付け方式に適合するモジュール式モータを提供する。モータ１０は、中に２つの大形コンデンサが載置される突出部を有するハウジングを含み、これによって、典型的な交直両用モータと同等な軸方向全長を有するブラシレスモータを提供する。加えて、固定子に対する位置センサの適正な心合わせは、同一の成形コアを使用して位置センサと固定子との両方の取付け構造を成形することにより達成される。さらに、モータ１０は、電子的に整流されるブラシレスモータにおいて二重絶縁構造を実施する。その上さらに、モータ１０の構造は、成形コアとキャビティの分割線を移動させることによってモータを通る空気流が改良され、これによって、ハウジングを少ないテーパを使用して成形でき、ついで少ないテーパによって、モータの電子制御モジュールの周りを空気が流れる空間を増加させる。

本発明を種々の特定の実施形態に関して説明してきたが、当業者は、本発明を請求項の精神と範囲内での変更態様で実施できることを認識するであろう。

本発明の好ましい実施形態に従う電子的に整流されるブラシレスモータの斜視図である。 図１に示されるモータの分解図であり、モータの構成要素がどのように組立てられるかを示す。 図２に示されるモータハウジングの末端部の内部の分解図である。 図２に示されるモータの末端部の内部の分解図であり、モータの末端部における構成要素がどのように組立てられるかを示す。 図４に示されるハウジングの分解図であり、フィルムコンデンサが、モータハウジング突出部中にどのように摺動自在に挿入されるかを示す。 図２に示される固定子スタックの分解図である。 図２に示される固定子と回転子との組立体の分解図である。 図１に示されるモータの断面図である。 図に示されるモータのハウジングの概略図であり、ハウジングを成形するために使用されるコアとキャビティとの分割線の位置を示す。

Claims (20)

1. 電子的に整流されるブラシレスモータにおいて、
   ハウジングであって、内周壁と、端壁とを有し、内周壁が端壁を過ぎて末端側に延び、端壁はハウジングの末端部近傍に形成され、ハウジングが第１の端部キャップによって基端部において閉じられ、第２の端部キャップによって末端部において閉じられる、ハウジングと、
   前記モータの作動中に前記モータの回転子の位置を検知する少なくとも１つの位置センサと、
   前記端壁に一体的に形成されるブリッジであって、前記内周壁は該ブリッジを包囲し、該ブリッジは略中空の基端側に臨む内部領域を有し、前記内部領域内に前記位置センサを実質的に取り囲み、正確に支持するように構成されるブリッジと、
   前記ハウジングの前記内周壁上に一体的に形成され、固定子を正確に設置するように構成される複数の位置決めリブとを含み、
   前記ハウジング上に一体的に形成される、前記位置決めリブと前記ブリッジとは、前記モータの組立中の前記固定子に対する前記位置センサの心のずれの可能性をなくすこと特徴とするモータ。
2. 前記ブリッジの上端部を覆うように構成されるセンサキャップをさらに含むことを特徴とする請求項１記載のモータ。
3. 回転子を支承し、かつ前記ブリッジの下端部を覆うように構成される軸受をさらに含むことを特徴とする請求項２記載のモータ。
4. 前記センサキャップおよび前記軸受はさらに、前記位置センサの周りに封止されたチャンバを形成することによって、前記センサが汚染されるのを防止するように構成されることを特徴とする請求項３記載のモータ。
5. 前記センサキャップおよび前記軸受はさらに、前記位置センサの周りに封止されたチャンバを形成することによって、前記センサが、外部光源により誤って起動されるのを防止するように構成されることを特徴とする請求項３記載のモータ。
6. 前記固定子は、前記固定子内に一体的に形成される複数の固定子溝を含み、前記溝は、前記固定子が前記ハウジングに圧入されるときに、前記複数の位置決めリブと係合し、それによって、前記固定子を前記ハウジング内に角度によって正確に設置するように構成されることを特徴とする請求項１記載のモータ。
7. 電子的に整流されるモータの位置センサを、そのモータの固定子の位置に対して正確に心合わせする方法において、
   内周壁を有するハウジングと、前記内周壁上に形成される、複数の一体的に形成される固定子位置決めリブと、前記内周壁の末端部近傍に一体的に形成される端壁と、前記端壁上に一体的に形成される位置センサブリッジとを形成し、前記内周壁が前記端壁を過ぎて末端側に延び、前記位置センサブリッジを包囲し、前記ハウジングが第１の端部キャップによって基端部において閉じられ、第２の基端部キャップによって末端部において閉じられることと、
   少なくとも１つの位置センサを、位置センサが前記ハウジング内で前記位置センサブリッジによって実質的に取り囲まれるように前記位置センサブリッジの略中空の基端側に臨む内部領域に固定することと、
   固定子の角度による配置が、固定子位置決めリブによって、位置センサブリッジに対して正確に心合わせされて行われ、それによって、モータの組立中の位置センサに対する固定子の心のずれの可能性をなくすように、固定子をハウジングに挿入することとを含むことを特徴とする方法。
8. 固定子を挿入することは、複数の位置決めリブが、固定子がハウジングに圧入されるときに複数の固定子溝と係合するように、固定子をハウジングに圧入することを含むことを特徴とする請求項７記載の方法。
9. 位置センサが汚染されるのを防止することをさらに含むことを特徴とする請求項７記載の方法。
10. 位置センサが汚染されるのを防止することは、位置センサの周りに封止されたチャンバを設けることを含むことを特徴とする請求項９記載の方法。
11. 封止されたチャンバを設けることは、
    センサキャップで前記ブリッジの上端部を覆うことと、
    軸受で前記ブリッジの下端部を覆うこととを含むことを特徴とする請求項１０記載の方法。
12. 位置センサが、外部光源によって誤って起動されるのを防止することをさらに含むことを特徴とする請求項７記載の方法。
13. 位置センサが誤って起動されるのを防止することは、位置センサの周りに封止されたチャンバを設けることを含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
14. 封止されたチャンバを設けることは、
    センサキャップで前記ブリッジの上端部を覆うことと、
    軸受で前記ブリッジの下端部を覆うこととを含むことを特徴とする請求項１３記載の方法。
15. 電子的に整流されるブラシレスモータにおいて、
    ハウジングであって、
    少なくとも１つの位置決めリブを有する内周壁であって、該内周壁が第１の端部キャップによって基端部において閉じられ、第２の端部キャップによって末端部において閉じられる内周壁と、
    端壁であって、前記内周壁が該端壁を過ぎて末端側に延び、前記内周壁の末端部近傍の内周壁に一体的に形成される端壁と、
    中空の基端側に臨む内部領域を有する、前記端壁と一体的に形成され前記内周壁によって包囲される少なくとも１つの位置センサブリッジとを含むハウジングと、
    前記内部領域内に実質的に配設されるように、前記位置センサブリッジに固定される位置センサと、
    固定子が前記ハウジングに挿入されるときに前記１つの位置決めリブと係合するように構成されてなる外周面を有する固定子とを含み、
    前記ハウジング上に一体的に形成される、前記位置決めリブと前記ブリッジとは、前記モータの組立中の前記位置センサに対する前記固定子の心のずれの可能性をなくすことを特徴とするモータ。
16. 前記ハウジングは、前記一体的に形成されるブリッジと前記複数の一体的に形成される位置決めリブとを利用して、前記固定子の位置に対して前記位置センサを正確に心合わせするように構成されることを特徴とする請求項１５記載のモータ。
17. 前記ブリッジの上端部を覆うように形状が決められるセンサキャップと、回転子を支承し、かつ前記ブリッジの下端部を覆うように構成される軸受とを含む、前記位置センサの周りに封止されたチャンバをさらに含むことを特徴とする請求項１５記載のモータ。
18. 前記封止されたチャンバは、位置センサが汚染されるのを防止し、かつ外部光源によって誤って起動されるのを防止するように構成されることを特徴とする請求項１７記載のモータ。
19. 組立中に固定子および少なくとも１つの回転子位置検知構成要素を互いに関して容易に正確に心合わせすることを可能とするブラシレスモータ用のハウジングにおいて、
    固定子を中に挿入できる内部領域を形成する周壁部であって、その内面に一体的に形成される少なくとも１つの位置決め部材を含み、前記位置決め部材は、前記固定子が、前記周壁部に挿入されるときに前記ハウジング内に角度によって正確に配置されるように前記固定子の外周面の一部と係合するように構成されてなる周壁部と、
    前記周壁部と一体的に形成され、かつ前記固定子用のエンクロージャの一部を規定する端壁であって、前記周壁部が該端壁を過ぎて末端側に延び、前記固定子内に配設される回転子のシャフトがその中を貫通し、突出することができる開口部を有する端壁と、
    前記端壁と一体的に形成され、前記周壁部によって包囲され、かつ前記開口部に隣接して配設される位置センサブリッジであって、略中空の基端側に臨む内部領域を有し、前記内部領域内に少なくとも１つの位置センサを固定支持するように構成されてなる位置センサブリッジとを含み、
    前記ハウジング上に一体的に形成される、前記位置決め部材と前記位置センサブリッジとは、前記モータの組立中の前記回転子に対する前記固定子の心のずれの可能性をなくすことを特徴とするハウジング。
20. ブラシレスモータを組立てる方法において、
    周壁部と、前記周壁部の内面上にある少なくとも１つの一体的に形成される位置決め部材と、開口部を有する端壁と、前記開口部に隣接する前記端壁上に一体的に形成される取付けブリッジとを有し、前記周壁部が前記端壁を過ぎて末端側に延び、前記取付けブリッジを包囲するハウジングを設けることと、
    固定子であって、該固定子が周壁部に挿入されるときに位置決め部材と係合するように構成されてなる周面を有する固定子を設けることと、
    前記固定子内に配設される回転子のシャフトの位置を検出する少なくとも１つの位置センサを設けることと、
    前記周面が、位置決め部材と係合し、かつ固定子をハウジング内に角度によって正確に配置して載置するように、前記固定子を前記周壁部に挿入することと、
    前記端壁にあり、かつ前記取付けブリッジに隣接する前記開口部を貫通して前記回転子シャフトが突出するように、前記回転子を前記固定子に挿入することと、
    前記位置センサを前記取付けブリッジの基端側に臨む内部壁に固定することとを含み、
    前記取付けブリッジは、前記位置センサを前記固定子に関して角度によって正確に配置することを特徴とする方法。

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