JP4533016B2 - 電動工具及び電動工具用固定子 - Google Patents

Description

本発明は、整流子モータの固定子コアに巻回された固定子コイルの複数に分割されたコイルエンド部を効率良く保持できるようにした電動工具に関するものである。

従来の電動工具を図１０〜図１２に基づいて説明する。

図１０は従来の電動工具の縦断面図、図１１は同電動工具の固定子の一部を破断した正面図、図１２は図１１のＣ−Ｃ線断面図である。

図１０に示す電動工具１０１は携帯用電気丸鋸であって、そのハウジング１０２には駆動源である整流子モータ１０３が内蔵され、該整流子モータ１０３の回転子１０４には冷却ファン１０６が結着されている。そして、回転子１０４の回転軸１０４ａの先端部にはピニオンギヤ１０７が一体に刻設されている。

他方、ソーカバー１１１内には、駆動軸１１２によって回転自在に支持された鋸刃１１３が収納されており、駆動軸１１２にはギヤ１１６が結着され、該ギヤ１１６には前記ピニオンギヤ１０７が噛合している。

而して、当該電動工具１０１の使用に際して整流子モータ１０３が駆動されると、その回転子１０４の回転はピニオンギヤ１０７及びギヤ１１６を介して減速されて駆動軸１１２に伝達され、該駆動軸１１２とこれに結着された鋸刃１１３が回転駆動されて所要の切断作業がなされる。

ここで、前記整流子モータ１０３は、固定子１２５と、該固定子１２５の内部に回転自在に配された前記回転子１０４を含んで構成されるが、固定子１２５は、図１１に示すように、固定子コア１２６と、該固定子コア１２６の各スロット１２６ｃ内に巻回された上下一対の固定子コイル１２７とで構成されている。そして、各固定子コイル１２７は、図１２に示すように、固定子コア１２６の軸方向両端部から軸方向外方に突出するコイルエンド部１２７Ａを有し、これらの固定子コイル１２７には計４本のリード線１２８を介して不図示の電源が電気的に接続されている。

ところで、斯かる電動工具１０１においては、振動による固定子コイル１２７の断線を防ぐ目的のために、各固定子コイル１２７のコイルエンド部１２７Ａをバンド１３０によって保持する構成が採用されている。

他方、整流子モータ１０３の運転中においては、固定子コイル１２７は通電によって発熱して温度上昇するため、回転子１０４と共に回転する冷却ファン１０６によって冷却風をハウジング１０２内に導入し、この冷却風によって固定子コイル１２７のコイルエンド部１２７Ａを冷却するようにしている。この場合、固定子コイル１２７Ａの冷却効果を高めるため、そのコイルエンド部１２７Ａの断面形状を表面積の大きな長方形とし、大きな冷却表面積を確保するようにしていた。

ところが、上述のように固定子コイル１２７のコイルエンド部１２７Ａの断面形状を長方形にして冷却表面積の拡大を図ろうとすると、コイルエンド部１２７Ａの軸方向又は径方向寸法が大きくなり、結果的に整流子モータ１０３の大型化を招くという問題が発生する。

そこで、本出願人は、図１３に示すように、各コイルエンド部１２７Ａの少なくとも一方を径方向に沿って少なくとも２つのコイル束１２７ａ，１２７ｂに分割し、分割された複数のコイル束１２７ａ，１２７ｂ間に冷却風が通過するためのスペースＳを設ける構成を先に提案した（特許文献１参照）。この構成によれば、コイルエンド部１２７Ａの形状を殆ど変化させることなく該コイルエンド部１２７Ａの放熱表面積を拡大することができ、これによって固定子コイル１２７の放熱性能を高めることができる。尚、図１３は図１１と同様の図である。

特開２００１−２９２５４４号公報

ところが、上記提案に係る構成を有する固定子コイル１２７においては、コイルエンド部１２７Ａの複数に分割されたコイル束１２７ａ，１２７ｂを保持してその断線を防ぐための保持構造が確立されていないのが実情である。

コイルエンド部１２７Ａの複数に分割されたコイル束１２７ａ，１２７ｂの保持が十分になされていない場合には、振動等によって固定子コア１２６と固定子コイル１２７が互いに振動し、この振動によって固定子コイル１２７が摩耗して断線に至る。又、冷却性向上のために固定子コイル１２７の複数に分割されたコイル束１２７ａ，１２７ｂ間に形成された通風用のスペースＳの形状を保持するためには、コイル整形後からコイルが固定されるまでの間にスペースＳを保持するための管理が必要であり、その作業が大変である。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、コイルエンド部の複数に分割されたコイル束を確実に保持してその断線を防ぐとともに、コイル束間に形成された通風用のスペースの形状を保持して高い冷却性能を維持することができる電動工具及び電動工具用固定子を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、固定子コアと、該固定子コアのスロット内に巻回された固定子コイルとを有する固定子を備える整流子モータを駆動源とし、前記固定子コイルの前記固定子コアの軸方向両端部から軸方向外方に突出するコイルエンド部の少なくとも一方を径方向に沿って少なくとも２つのコイル束に分割し、分割した複数のコイル束間に通風用のスペースを形成して成る電動工具において、長さ方向両端部に長さ方向のスリットを部分的に形成して該両端部に複数の分割片を形成した１本のバンドを設け、前記固定子コイルのコイルエンド部の複数に分割された各コイル束を各分割片を折り曲げて保持したことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、固定子コイルのコイルエンド部の複数に分割された各コイル束をバンドによって保持するようにしたため、各コイル束の振動が抑制されてその断線が防がれるとともに、複数のコイル束間に形成された通風用のスペースの形状が保持され、固定子コイルに高い冷却性能が維持される。更に、１本のバンドによって複数のコイル束を同時に保持することができるため、部品点数の削減と作業性の向上を図ることができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
図１は本発明の実施の形態１に係る電動工具の縦断面図、図２は同電動工具の固定子の一部を破断した正面図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図、図４はバンドの平面図、図５はバンドの保持構造（折り曲げ構造）を示す部分斜視図である。

本実施の形態に係る電動工具１は携帯用電気丸鋸であって、そのハウジング２内には駆動源である整流子モータ３が内蔵され、該整流子モータ３の回転子４は、前後一対の軸受５によって回転可能に支承されている。そして、回転子４の回転軸４ａの前側の軸受５の内側には遠心式の冷却ファン６が結着されており、該回転軸４ａの軸受５から前方へ突出する先端部にはピニオンギヤ７が一体に刻設されている。又、ハウジング２内の前記冷却ファン６の近傍には、冷却風の排出方向をガイドするためのファンガイド８が配設されている。

尚、ハウジング２にはハンドル９が一体に形成され或は別部材として連結されており、このハンドル９には、整流子モータ３の駆動を制御するための不図示のスイッチが設けられている。又、ハウジング２の端壁には、ハウジング２の内部と外部を連通させる複数の空気吸入口１０（図１には１つのみ図示）が形成されている。

他方、前記ハウジング２の前部に結着されたソーカバー１１内には、前記回転子４の回転軸４ａと平行に配された駆動軸１２によって回転自在に支持された鋸刃１３が収納されており、駆動軸１２は前後の軸受１４，１５によって回転自在に支承されている。そして、駆動軸１２にはギヤ１６が結着され、該ギヤ１６は前記ピニオンギヤ７に噛合して減速ギヤ機構を構成している。又、駆動軸１２の前記軸受１４から前方へ突出する先端部には、前記鋸刃１３が一対の固定部材１７，１８に挟持される形で取り付けられており、該鋸刃１３は、ボルト１９を緩めて固定部材１７を駆動軸１２から取り外すことによって容易に着脱することができる。

更に、前記ハウジング２には、ソーカバー１１を介してベース２０が連結されており、該ベース２０には、被切断材上を摺動可能な底面２０ａが設けられるとともに、鋸刃１３の一部を底面２０ａより下方に突出させる不図示の開口部が形成されている。

ところで、前記ソーカバー１１は、前記鋸刃１３の外周の上半部を覆う形状を有しており、その内部には冷却風を排出するための冷却風排出口２１が形成され、前面には冷却風を大気中に排出するための開口部２２が形成されている。

又、上記ソーカバー１１の下半部には、ソーカバー１１内において駆動軸１２を中心として回動可能に保持された安全カバー２３が設けられており、この安全カバー２３は、当該電動工具１の不使用時には鋸刃１３の外周の下半部を覆うものであって、これには手動操作用のレバー２４が取り付けられている。

而して、当該電動工具１の使用に際して整流子モータ３が駆動されると、その回転子４の回転は減速ギヤ機構を構成するピニオンギヤ７とギヤ１６を介して減速されて駆動軸１２に伝達され、該駆動軸１２とこれに結着された鋸刃１３が回転駆動されて所要の切断作業がなされる。

ここで、前記整流子モータ３の構成について説明する。

駆動源である整流子モータ３は、固定子２５と、該固定子２５の内部に回転自在に配された前記回転子４を含んで構成されているが、固定子２５は、図２に示すように、複数枚のリングプレートを積層して成る円筒状の固定子コア２６と、該固定子コア２６の上下一対のコイル巻線部２６ａの左右の各スロット２６ｂ内に巻回された上下一対の固定子コイル２７とで構成されている。そして、各固定子コイル２７は、図３に示すように、固定子コア２６の軸方向両端部から軸方向外方に突出する正面視円弧状のコイルエンド部２７Ａを有し、これらの固定子コイル２７には計４本のリード線２８を介して不図示の電源が電気的に接続されている。

而して、本実施の形態では、固定子コイル２７の各コイルエンド部２７Ａを周方向略中央部において径方向に沿って２つのコイル束２７ａ，２７ｂに分割し、分割された２つのコイル束２７ａ，２７ｂの径方向間に２〜３ｍｍ程度のスペースＳをそれぞれ形成している。このスペースＳは、冷却風が通過するためのものであって、後述のようにこのスペースＳを冷却風が通過することによって固定子コイル２７の冷却性能が高められる。

尚、固定子コイル２７の各コイルエンド部２７Ａにおいて２分割されたコイル束２７ａ，２７ｂは、軸方向と径方向にそれぞれ略一定方向に積み重ねるようにマグネットワイヤーを巻回することにより形成され、マグネットワイヤーは、軸方向の段数が径方向のそれよりも多くなるように巻回される。

ところで、固定子コイル２７の各コイルエンド部２７Ａにおいて複数に分割されたコイル束２７ａ，２７ｂの保持が十分になされていない場合には、前述のように振動等によって固定子コア２６と固定子コイル２７が互いに振動し、この振動によって固定子コイル２７が摩耗して断線に至る。又、冷却性向上のために各２つのコイル束２７ａ，２７ｂ間に形成された通風用のスペースＳの形状が保持されず、高い冷却性能を維持することが不可能となる。

そこで、本実施の形態では、固定子コイル２７のコイルエンド部２７Ａにおいて複数に分割された各コイル束２７ａ，２７ｂをバンド２９によって保持する構成を採用した。

具体的には、図４に示すように、金属材から成る１本の帯状のバンド２９の長さ方向両端部に長さ方向のスリットを部分的に形成して該両端部に各２つの分割片２９ａ，２９ｂをそれぞれ形成し、図３及び図５に示すように、各分割片２９ａ，２９ｂを互いに逆方向に折り曲げ、これらの分割片２９ａ，２９ｂによって各コイル束２７ａ，２７ｂをそれぞれ保持するようにした。即ち、一方の分割片２９ａを上方に折り曲げて該分割片２９ａで一方のコイル束２７ａを保持し、他方の分割片２７ｂを下方に折り曲げて該分割片２９ｂで他方のコイル束２７ａを保持するようにした。

而して、本実施の形態では、一対の固定子コイル２７の各コイルエンド部２７Ａにおいて２分割されたコイル束２７ａ，２７ｂを保持するためのバンド２９が計２本必要であるが、各バンド２９は、その長さ方向略中央部がスポット溶接によって固定子コア２６に固定されている。

尚、バンド２９は必ずしも金属材によって構成する必要はなく、所要の剛性が確保されるものであれば、樹脂等の他の材質を選定しても良い。本実施の形態のように、バンド２９を導電性の金属材で構成する場合には、該バンド２９の分割片２９ａ，２９ｂとコイル束２７ａ，２７ｂとの間に絶縁テープ等の電気絶縁材を介在させる必要がある。

以上のように構成された整流子モータ３の運転中においては、固定子コイル２７は通電によって発熱して温度上昇するため、回転子４と共に回転する冷却ファン６によって冷却風を前記空気吸入口１０からハウジング２内に導入し、この冷却風によって固定子コア２６、固定子コイル２７及び回転子４の周囲を冷却する。そして、冷却に供されて温度の上昇した冷却風は、ファンガイド８によって排出方向がガイドされ、ソーケース１１内の前記冷却風排出口２１を通って鋸刃１３の周囲を迂回し、最後にソーケース１１の前面に形成された前記開口部２２から大気中に排出される。

ところで、一対の固定子コイル２７の各コイルエンド部２７Ａにおいて２分割されたコイル束２７ａ，２７ｂ間には通風用のスペースＳがそれぞれ形成されているため、これらのスペースＳを通過する冷却風によって各コイルエンド部２７Ａが効率良く冷却され、固定子コイル２７の温度上昇が抑制される。

以上のように、本実施の形態では、固定子コイル２７のコイルエンド部２７Ａにおいて複数に分割された各コイル束２７ａ，２７ｂをバンド２９によって保持するようにしたため、各コイル束２７ａ，２７ｂの振動が抑制されてその断線を防止できるとともに、２つのコイル束２７ａ，２７ｂ間に形成された通風用のスペースＳの形状が保持され、固定子コイル２７に高い冷却性能が確保される。

又、本実施の形態では、１本のバンド２９によって複数のコイル束２７ａ，２７ｂを同時に保持する構成を採用したため、部品点数を削減することができるとともに、保持構造の簡略化と保持作業の容易化によって作業性向上を図ることができる。

更に、本実施の形態では、金属製のバンド２９をスポット溶接にて固定子コア２６に固定するようにしたため、該バンド２９が固定子コア２６に強固に固定されてその耐振性が高められるという効果も得られる。

尚、固定子コイル２７の各コイルエンド部２７Ａを必ずしも２分割する必要はなく、例えば３分割して３つのコイル束を形成する場合には、図６に示すように、１本のバンド２９の長さ方向両端部に長さ方向の２つのスリットを部分的に形成して該両端部に各３つの分割片２９ａ，２９ｂ，２９ｃをそれぞれ形成し、各分割片２９ａ，２９ｂ，２９ｃを折り曲げてこれらの分割片２９ａ，２９ｂ，２９ｃによって各コイル束をそれぞれ保持するようにすれば良い。

＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２を図７〜図９に基づいて説明する。

尚、図７は本発明の実施の形態２に係る電動工具の縦断面図、図８は同電動工具の固定子の一部を破断した正面図、図９は図８のＢ−Ｂ線断面図であり、これらの図においては図１〜図３に示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての再度の説明を省略する。

本実施の形態が前記実施の形態１と異なる点は、各固定子コイル２７のコイルエンド部２７Ａにおいて２分割されたコイル束２７ａ，２７ｂと同数である２本の別々の金属製バンド３０によって各コイル束２７ａ，２７ｂを保持するとともに、２本のバンド３０を厚さ方向に重ねてその長さ方向略中央部をスポット溶接によって固定子コア２６に固定した点であり、他の構成は前記実施の形態１のそれと同じである。

ここで、前記実施の形態１と同様に、バンド３０は必ずしも金属材によって構成する必要はなく、所要の剛性が確保されるものであれば、樹脂等の他の材質を選定しても良い。又、本実施の形態のように、バンド３０を導電性の金属材で構成する場合には、該バンド３０とコイル束２７ａ，２７ｂとの間に絶縁テープ等の電気絶縁材を介在させる必要がある。

而して、本実施の形態においても、固定子コイル２７のコイルエンド部２７Ａにおいて複数に分割された各コイル束２７ａ，２７ｂを各バンド３０によってそれぞれ保持するようにしたため、各コイル束２７ａ，２７ｂの振動が抑制されてその断線が防がれるとともに、２つのコイル束２７ａ，２７ｂ間に形成された通風用のスペースＳの形状が保持され、固定子コイル２７に高い冷却性能が確保されるという前記実施の形態１と同様の効果が得られる。

そして、本実施の形態のように各コイル束２７ａ，２７ｂを別体の各バンド３０によってそれぞれ保持する構成を採用すれば、各バンド３０にスリットを形成する等の加工が不要となり、帯状のバンド３０をそのまま使用することができるというメリットが得られる。

尚、本実施の形態においても、固定子コイル２７の各コイルエンド部２７Ａを必ずしも２分割する必要はなく、例えば３分割して３つのコイル束を形成する場合には、コイル束と同数の３本のバンド３０を厚さ方向に重ねて固定子コア２６に固定し、これらのバンド３０によって各コイル束をそれぞれ保持するようにすれば良い。

本発明は、携帯用電気丸鋸のみならず、整流子モータを駆動源とする電動ドリル、打撃ハンマ等の他の任意の電動工具に対して適用可能である。

本発明の実施の形態１に係る電動工具の縦断面図である。 本発明の実施の形態１に係る電動工具の固定子の一部を破断した正面図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の実施の形態１に係る電動工具に使用されるバンドの平面図である。 本発明の実施の形態１に係る電動工具に使用されるバンドの保持構造（折り曲げ構造）を示す部分斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る電動工具に使用されるバンドの他の形態を示す平面図である。 本発明の実施の形態２に係る電動工具の縦断面図である。 本発明の実施の形態２に係る電動工具の固定子の一部を破断した正面図である。 図８のＢ−Ｂ線断面図である。 従来の電動工具の縦断面図である。 従来の電動工具の固定子の一部を破断した正面図である。 図１１のＣ−Ｃ線断面図である。 他の従来例に係る電動工具の固定子の一部を破断した正面図である。

符号の説明

１ 電動工具
２ ハウジング
３ 整流子モータ
４ 回転子
６ 冷却ファン
８ ファンガイド
２５ 固定子
２６ 固定子コア
２７ 固定子コイル
２７Ａ コイルエンド部
２７ａ，２７ｂ コイル束
２８ リード線
２９ バンド
２９ａ，２９ｂ 分割片
３０ バンド
Ｓ スペース

Claims (4)

1. 固定子コアと、該固定子コアのスロット内に巻回された固定子コイルとを有する固定子を備える整流子モータを駆動源とし、前記固定子コイルの前記固定子コアの軸方向両端部から軸方向外方に突出するコイルエンド部の少なくとも一方を径方向に沿って少なくとも２つのコイル束に分割し、分割した複数のコイル束間に通風用のスペースを形成して成る電動工具において、
   長さ方向両端部に長さ方向のスリットを部分的に形成して該両端部に複数の分割片を形成した１本のバンドを設け、
   前記固定子コイルのコイルエンド部の複数に分割された各コイル束を各分割片を折り曲げて保持したことを特徴とする電動工具。
2. 前記バンドを金属材で構成するとともに、該バンドをスポット溶接にて前記固定子コアに固定したことを特徴とする請求項１記載の電動工具。
3. 固定子コアと、該固定子コアのスロット内に巻回された固定子コイルとを有し、前記固定子コイルの前記固定子コアの軸方向両端部から軸方向外方に突出するコイルエンド部の少なくとも一方を径方向に沿って少なくとも２つのコイル束に分割し、分割した複数のコイル束間に通風用のスペースを形成して成る電動工具用固定子において、
   １本のバンドの長さ方向両端部に長さ方向のスリットを部分的に形成して該両端部に複数の分割片を形成し、各分割片を折り曲げて前記各コイル束を保持したことを特徴とする電動工具用固定子。
4. 固定子コアと、該固定子コアのスロットに保持される固定子コイルと、を有する固定子と、前記固定子に対して回転自在に配される回転子と、を有するモータを駆動源とし、前記固定子コイルの前記固定子コアの軸方向両端部から軸方向外方に突出するコイルエンド部の少なくとも一方を径方向に沿って少なくとも２つのコイル束に分割し、分割した複数のコイル束間に通風用のスペースを形成して成る電動工具において、
   長さ方向両端部に長さ方向のスリットを部分的に形成して該両端部に複数の分割片を形成した１本のバンドを設け、
   前記固定子コイルのコイルエンド部の複数に分割された各コイル束を各分割片を折り曲げて保持したことを特徴とする電動工具。

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