JP5751444B2 - ディスクモータ及び電動作業機 - Google Patents

Description

本発明はディスクモータ及びディスクモータを搭載した電動作業機に関する。

従来のディスクモータは、出力軸と、出力軸に固定され略円板状であってコイルパターンが印刷されたコイルディスクと、ブラシにより電力供給される整流子ディスクと、コイルパターンに対向するように配置される磁石と、から主に構成されている（例えば、特許文献１参照）。

このディスクモータでは、整流子ディスクとコイルディスクとを導電性のピンで接続し、整流子ディスクとコイルディスクとの位置決めを行いつつ、コイルディスクに電力供給を行っている。このピンで整流子ディスクとコイルディスクとを電気的に接続させる構成においては、他の部品、例えば出力軸とピンとが導通することを防ぐ必要があり、このため、ピンに絶縁チューブを被せて他の部品との短絡を抑制している。

特許３６３６７００号公報

絶縁チューブで絶縁をした場合には、絶縁チューブの厚みが絶縁距離になるが、この厚みでは、絶縁が不十分な場合があった。よって本発明は、確実に絶縁性を確保しつつ、整流子ディスクに対するコイルディスクの位置決めを行えるディスクモータ及び電動作業機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、出力軸部と、コイルパターンが設けられ、該出力軸部に同軸的に設けられるコイルディスクと、整流子パターンが設けられ、該出力軸部に同軸的に設けられる整流子ディスクと、該コイルディスク及び該整流子ディスクと電気的に絶縁され、該コイルディスク及び該整流子ディスクのいずれか一方若しくは両方の該出力軸部に対する回転方向の位置決めを行う位置決め部と、を備えるディスクモータを提供する。

このような構成によると、絶縁性能を維持しつつ出力軸部とコイルディスク及び整流子ディスクとの位置決め精度を確保することができる。

上記構成のディスクモータにおいて、該出力軸部は、同軸一体回転するフランジを有し、該コイルディスク及び該整流子ディスクは該フランジに装着されていることが好ましい。

このような構成によると、出力軸部にコイルディスク及び整流子ディスクを容易に装着することができる。

また該位置決め部は、ピン状に構成される位置決めピンであり、該コイルディスク及び該整流子ディスクのいずれか一方若しくは両方には、該位置決め部が挿入されるディスク側位置決め孔が形成され、該フランジには該位置決めピンが挿入されるフランジ側位置決め孔が形成されていることが好ましい。

このような構成によると、容易に位置決めを行うことができる。

また該コイルディスクは該フランジの軸方向一端側に配置され、該整流子ディスクは該フランジの軸方向他端側に配置され、該位置決め部は、該フランジと該コイルディスクとにのみ跨って係合していることが好ましい。

このような構成によると、位置決め部を、フランジとコイルディスクとに最低限跨げればよい長さにすることができ、整流子ディスクまで到達する長さにする必要がない。よって整流子ディスクに位置決め部と係合する構成を設ける必要がなく、構成を簡略化することができる。

また該コイルディスクにはコイル側貫通孔が形成され、該整流子ディスクには整流子側貫通孔が形成され、該コイル側貫通孔と該整流子側貫通孔とには、該コイルディスクと該整流子ディスクとを電気的に接続する導通部が挿入されていることが好ましい。

このような構成によると、整流子ディスクとコイルディスクとを容易に接続することができる。

また該フランジには該導通部が挿入される絶縁孔が形成され、該絶縁孔は、該絶縁孔を画成する内面と該導通部とが所定の距離以上の距離を保って離間するように形成されていることが好ましい。

このような構成によると、フランジと導通部とが短絡することを確実に防止することができる。

また該導通部は、複数の導通部材から構成される導通部材群から構成され、該複数の導通部材は、それぞれ一の該絶縁孔に挿入されていることが好ましい。

このような構成によると絶縁孔の形成が容易になる。また大きな孔を形成することになるため、導通部材から絶縁孔内面までの距離を大きくすることができる。

また該導通部は、複数の導通部材から構成される導通部材群を複数有し、該位置決め部は該回転軸部の周方向において隣り合う導通部材群の間に配置されていてもよい。

このような構成によると、余剰箇所である導通部材群間を活用することができる。

また該コイルディスクは、該コイルパターンを構成するコイルに導通する入力端子及び出力端子を有し、該複数の導通部材において、第一の導通部材と、該第一の導通部材に隣り合う第二の導通部材とは、それぞれ該入力端子及び該出力端子に接続されていることが好ましい。

また上記課題を解決するために、請求項１から請求項９のいずれか一に記載のディスクモータと、先端工具が装着可能であり、該ディスクモータによって駆動される先端工具装着部と、を備えた電動作業機を提供する。

本発明のディスクモータ及び電動作業機によれば、確実に絶縁性を確保しつつ、整流子ディスクに対するコイルディスクの位置決めを行うことができる。

本発明の実施の形態に係る電動作業機の外観図。 本発明の実施の形態に係る電動作業機のヘッドハウジングの断面図。 本発明の実施の形態に係る電動作業機のディスクモータの部分断面図。 本発明の実施の形態に係る電動作業機のディスクモータのロータ及びフランジを示す平面部分切取図。 本発明の実施の形態に係る電動作業機の第一の変形例に係るディスクモータのロータ及びフランジを示す平面部分切取図。 本発明の実施の形態に係る電動作業機の第二の変形例に係るヘッドハウジングの断面図。

以下、本発明の実施の形態のディスクモータ及び電動作業機ある刈払機１を図１から図４に基づき説明する。図１に示される刈払機１は、ヘッドハウジング２と、ディスクモータ３（図２）と、パイプ部４と、ハンドル部５と、電源部６とから主に構成されており、後述の出力軸部３１に装着される刈刃７で刈払い作業を行う電動作業機である。

図２に示されるように、ディスクモータ３は、ヘッドハウジング２内に収容されており、出力軸部３１と、ロータ３３（図３）と、磁石４１とヨーク４２を有するステータと、ブラシ３５とから主に構成されている。出力軸部３１は、軸方向一端側に位置する軸受３Ａと軸方向他端側に位置する軸受３Ｂとによりヘッドハウジング２に回転可能に支承されており、その軸方向一端側に雄ネジ３１Ａが設けられている。以下の説明では、出力軸部３１の軸方向であって雄ネジ３１Ａ側（一端側）を下側として上下方向を定義する。この雄ネジ３１Ａに刈刃７（図１）が図示せぬ留め具で同軸一体回転するように固定される。

図３に示されるように、出力軸部３１において軸受３Ａと軸受３Ｂとの間となる位置に、フランジ３２が出力軸部３１と同軸一体回転するように圧入されて設けられている。フランジ３２は、円筒形状を成して出力軸部３１に圧入される円筒部３２Ａと、円筒部３２Ａの上下方向において略中央位置から半径方向外方に突出するように設けられ円板形状を成す円板部３２Ｂとから構成されている。

円板部３２Ｂには、後述の導通ピン４０と位置決めピン３９とがそれぞれ挿入される絶縁孔３２ａとフランジ側位置決め孔３２ｂとがそれぞれ形成されている。絶縁孔３２ａは、円板部３２Ｂの周方向に沿った長孔形状に形成されており、絶縁孔３２ａの中央に後述の導通ピン群４０Ａが挿入された状態で、絶縁孔３２ａ内面から導通ピン群４０Ａまで所定の距離である２．４ｍｍ以上離間するように画成されている。フランジ側位置決め孔３２ｂは、円板部３２Ｂにおいて絶縁孔３２ａの半径方向内方に位置するように形成されている。これら絶縁孔３２ａは、図４において領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｄにそれぞれ位置し、フランジ側位置決め孔３２ｂ領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｄの半径方向内方に位置するように、円板部３２Ｂにおいて同心円位置かつ周方向で等間隔かつ同形状に四箇所形成されている。

図３に示されるように、ロータ３３は、整流子ディスク３６と、コイルディスク部３７と、絶縁板３８と、位置決めピン３９と導通ピン４０とを有しており、フランジ３２に装着されている。整流子ディスク３６は、略円板形状であってその軸芯と出力軸部３１の軸芯とが一致するようにフランジ３２に固定されており、図４に示されるように、上面にブラシ３５との接触箇所である整流子パターン３６Ａが設けられている。図３に示されるように、整流子ディスク３６の中心には、円筒部３２Ａにおいて円板部３２Ｂより上方が挿入される挿入孔３６ａが形成され、中心から所定距離離間した位置には導通ピン４０の上端が挿入される整流子側貫通孔である整流子側ピン孔３６ｂが形成されている。図４に示されるように整流子側ピン孔３６ｂは、整流子ディスク３６の四方である領域Ａ〜Ｄにそれぞれ三箇所づつ、かつ同形状に形成されており、一の領域に形成されている三個の整流子側ピン孔３６ｂは、それぞれ周方向に等間隔に整列している。

コイルディスク部３７は、略円板状の四枚のコイルディスクを積層しそれらを接着することにより構成されており、図３に示されるように、その軸心と出力軸部３１の軸心とが一致するようにフランジ３２に接着・固定されている。コイルディスク部３７の中心には、円筒部３２Ａにおいて円板部３２Ｂより下方が挿入される挿入孔３７ａが形成され、中心から所定距離離間した位置には導通ピン４０の下端側が挿入されるコイル側貫通孔であるコイル側ピン孔３７ｂが形成されている。四枚のコイルディスクは、それぞれ複数のコイルパターン３７Ａ（図４）が設けられており、それぞれのコイルパターン３７Ａはコイルディスクの半径方向に延びる直線部分を有すると共に、それぞれコイルディスク上に設けられる図示せぬ入力端子及び出力端子に接続されている。この入力端子及び出力端子が設けられている位置にそれぞれ上述のコイル側ピン孔３７ｂが形成されている。このコイル側ピン孔３７ｂは、上下方向と直交する平面上において、複数の整流子側ピン孔３６ｂと対応する箇所に形成されている。即ち、領域Ａ〜Ｄのそれぞれに三箇所ずつ、周方向に等間隔に並んでコイル側ピン孔３７ｂが形成されている。上述の図示せぬ入力端子及び出力端子は、領域Ａ〜Ｄのそれぞれにおいて、隣り合うコイル側ピン孔３７ｂに設けられている。

またコイルディスク部３７において、領域Ａ〜Ｄの内方には、それぞれディスク側位置決め孔３７ｃが形成されている。このディスク側位置決め孔３７ｃは、上下方向と直交する平面上において、円板部３２Ｂに形成されたフランジ側位置決め孔３２ｂと一致している。

絶縁板３８は、整流子ディスク３６と円板部３２Ｂとの間、コイルディスク部３７と円板部３２Ｂとの間にそれぞれ介在しており、整流子ディスク３６と円板部３２Ｂ、コイルディスク部３７と円板部３２Ｂを絶縁すると共に接着剤により接着・固定している。また絶縁板３８には、位置決めピン３９及び導通ピン４０がそれぞれ挿通される、孔３８ａ及び長孔３８ｂが形成されている。

位置決め部である位置決めピン３９は、金属から構成されており、予めコイルディスク部３７のディスク側位置決め孔３７ｃに装着、固定された状態で、コイルディスク部３７が絶縁板３８を介して円板部３２Ｂに装着される際に、フランジ側位置決め孔３７ｃに挿入されることにより、フランジ３２に対するコイルディスク部３７の位置決めを行っている。位置決めピン３９は整流子パターン３６Ａとコイルパターン３７Ａと平面上で離間した位置に設けられ、絶縁性が確保されている。

導通部である導通ピン４０は、導電性を備えた金属から構成されており、一の絶縁孔３２ａ内に隣り合う三本が挿入されてフランジ３２を貫通し、整流子側ピン孔３６ｂとコイル側ピン孔３７ｂとにそれぞれに挿入されて整流子パターン３６Ａ（図４）とコイルパターン３７Ａ（図４）とにそれぞれはんだ付けにより電気的に接続されている。この一の絶縁孔３２ａ内に挿入される三本の導通ピン４０を導通ピン群４０Ａと定義する。

図２に示されるようにステータは、磁石４１と、ヨーク４２とから構成されている。磁石４１は、ヘッドハウジング２に支持され、コイルディスク部３７においてコイルパターン３７Ａの直線部分の上方及び下方にそれぞれ位置し、出力軸部３１の中心軸を中心として同心円上かつ周方向に等間隔に並んでおり、隣り合う磁石４１とは極が異なり、かつコイルディスク部３７に関して対向する磁石４１の極が異なるように配置されている。

ヨーク４２は、ヘッドハウジング２に支持されると共に下側に位置する磁石４１の上部に配置され、磁石４１の磁力を強化している。磁石４１から発生する磁束は、半径方向と直交する上下方向にコイルディスク部３７を通過する。ブラシ３５からコイルディスク部３７に電流が供給されている場合は、コイルパターン３７Ａにおいて磁束が通過する箇所の電流の流れ方向が磁束と直交する半径方向であるため、上下方向及び半径方向それぞれと直交する方向である接線方向への力が発生する。この発生した力により、コイルディスク部３７に出力軸部３１を中心とする円周方向にトルクが発生し、ロータ３３が回転する。

図２に示すように、ブラシ３５は、出力軸部３１を中心に対角位置に一対設けられており、上下方向に移動可能にヘッドハウジング２に支持されている。ブラシ３５は、下面が整流子ディスク３６上の整流子パターン３６Ａと当接するようにバネ３５Ａによって整流子ディスク３６側（下側）に付勢されている。

図１に示すように、パイプ部４は、ヘッドハウジング２と電源部６とを接続しており、ヘッドハウジング２と電源部６との間にハンドル部５が配置されている。

ハンドル部５には、一対の腕部を有するアーム５１と、アーム５１の一対の腕の先端に配置されたハンドル５２と、一方のハンドル５２に設けられ、ディスクモータ３の出力調整を行うスロットル５３とを有している。

電源部６には、電源たるバッテリー６１が着脱可能に設けられている。パイプ部４の内部には配線が挿通され、電源部６によりバッテリー６１から供給される電力が配線を介してブラシ３５に接続されている。

刈刃７は、略円板状に構成され、その周縁に鋸歯が形成され、円板状の略中央部分に出力軸部３１に装着される図示せぬ孔が形成されている。

作業者は、スロットル５３を操作することによりバッテリー６１からディスクモータ３に供給する電力を調整することができる。これにより、ディスクモータ３が回転し、刈刃７が回転駆動される。

上記構成のディスクモータ３では、位置決めピン３９によりコイルディスク部３７とフランジ３２との位置決めを行っている。位置決めピン３９は整流子パターン３６Ａとコイルパターン３７Ａとから平面上で離間した位置に設けられているため、絶縁性能を維持しつつ、フランジ３２（出力軸部３１）とコイルディスク部３７との位置決めを容易に行うことができる。またコイルディスク部３７と整流子ディスク３６とは、複数の導通ピン４０で接続されているため、この導通ピン４０によりコイルディスク部３７（出力軸部３１）に対する整流子ディスク３６の位置決めが行われる。よって位置決めピン３９により、絶縁性能を維持しつつ、出力軸部３１とコイルディスク部３７及び整流子ディスク３６との位置決めを行うことができる。尚、位置決めピン３９は、絶縁性を備えた樹脂等を基材としても良い。

位置決めピン３９は、図３に示されるように、フランジ３２とコイルディスク部３７とにのみ跨って配置されており、整流子ディスク３６までは到達していない。よって整流子ディスク３６に位置決めピン３９が挿入される孔を形成する必要がなく、構成を簡略化することができる。

またフランジ３２に整流子ディスク３６及びコイルディスク部３７を装着しているが、この装着は、整流子ディスク３６及びコイルディスク部３７のそれぞれに形成された挿入孔３６ａ、３７ａに円筒部３２Ａが挿入され、整流子ディスク３６及びコイルディスク部３７と円板部３２Ｂとが接着されることにより行われる。このような構成により、容易にフランジ３２に整流子ディスク３６及びコイルディスク部３７を装着・固定することができる。

また整流子ディスク３６とコイルディスク部３７とは、フランジ３２の絶縁孔３２ａを介して導通ピン４０で接続されている。この絶縁孔３２ａは、長円状に形成され、かつ内面が導通ピン４０から所定距離離間するように構成されているため、絶縁孔３２ａの内面と導通ピン４０とが接触することが防止され、フランジ３２と整流子ディスク３６及びコイルディスク部３７とが電気的に短絡することが防止される。尚、上記所定距離は、印加電圧などに応じて設定される値であり、上述の２．４ｍｍに限定されない。

またフランジ３２は、各領域Ａ〜Ｄにおいて三本の導通ピン４０が一の絶縁孔３２ａに挿入されるように、絶縁孔３２ａが形成されている。このように絶縁孔３２ａを構成することにより、複数の孔を形成することなく三本の導通ピン４０を貫通させることができ、フランジ３２への絶縁孔３２ａの形成が容易になる。また一の絶縁孔３２ａに三本の導通ピン４０を貫通させるため、絶縁孔３２ａは必然的に大きくなる。絶縁孔３２ａが大きくなることにより、導通ピン４０から絶縁孔３２ａまでの距離を容易に大きくすることができる。

本発明に係るディスクモータ及び電動作業機は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の改良や変形が可能である。例えば図５に示されるように、第一の変形例として、隣り合う導通ピン群４０Ａの間（領域Ａ〜Ｄの間）に位置決めピン３９が配置されるように、フランジ側位置決め孔及びディスク側位置決め孔を形成してもよい。このような構成によると、余剰箇所に位置決めピン３９を配することができ、設計の自由度を増すことができる。

また本実施の形態では、コイルディスクとフランジとにのみ跨って位置決めピンが設けられたが、絶縁性が保たれていれば例えば第二の変形例として図６に示すように整流子ディスク３６とフランジ３２とに跨って位置決めピン１３９設けられていてもよく、また整流子ディスクとフランジとコイルディスクとに跨って設けられていてもよい。

１：刈払機 ２：ヘッドハウジング ３：ディスクモータ ３Ａ：軸受 ３Ｂ：軸受
４：パイプ部 ５：ハンドル部 ６：電源部 ７：刈刃 ３１：出力軸部
３１Ａ：雄ネジ ３２：フランジ ３２Ａ：円筒部 ３２Ｂ：円板部 ３２ａ：絶縁孔
３２ｂ：フランジ側位置決め孔 ３３：ロータ ３５：ブラシ
３５Ａ：バネ ３６：整流子ディスク ３６Ａ：整流子パターン ３６ａ：挿入孔
３６ｂ：整流子側ピン孔 ３７：コイルディスク部 ３７Ａ：コイルパターン
３７ａ：挿入孔 ３７ｂ：コイル側ピン孔 ３７ｃ：ディスク側位置決め孔
３８：絶縁板 ３８ａ：孔 ３８ｂ：長孔 ３９：ピン ４０：導通ピン
４０Ａ：導通ピン群 ４１：磁石 ４２：ヨーク ５１：アーム
５２：ハンドル ５３：スロットル ６１：バッテリー

Claims (11)

1. 出力軸部と、
   コイルパターンが設けられ、該出力軸部に同軸的に設けられるコイルディスクと、
   整流子パターンが設けられ、該出力軸部に同軸的に設けられる整流子ディスクと、
   該コイルディスク及び該整流子ディスクと電気的に絶縁され、該コイルディスク及び該整流子ディスクのいずれか一方若しくは両方の該出力軸部に対する回転方向の位置決めを行う位置決め部と、を備え、
   該出力軸部は、同軸一体回転するフランジを有し、
   該コイルディスク及び該整流子ディスクは該フランジに装着され、
   該位置決め部は、ピン状に構成される位置決めピンであり、
   該コイルディスク及び該整流子ディスクのいずれか一方若しくは両方には、該位置決め部が挿入されるディスク側位置決め孔が形成され、
   該フランジには該位置決めピンが挿入されるフランジ側位置決め孔が形成されていることを特徴とするディスクモータ。
2. 該コイルディスクは該フランジの軸方向一端側に配置され、
   該整流子ディスクは該フランジの軸方向他端側に配置され、
   該位置決め部は、該フランジと該コイルディスクとにのみ跨って係合していることを特徴とする請求項１に記載のディスクモータ。
3. 該コイルディスクにはコイル側貫通孔が形成され、該整流子ディスクには整流子側貫通孔が形成され、該コイル側貫通孔と該整流子側貫通孔とには、該コイルディスクと該整流子ディスクとを電気的に接続する導通部が挿入されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のディスクモータ。
4. 該フランジには該導通部が挿入される絶縁孔が形成され、
   該絶縁孔は、該絶縁孔を画成する内面と該導通部とが所定の距離以上の距離を保って離間するように形成されていることを特徴とする請求項３に記載のディスクモータ。
5. 該導通部は、複数の導通部材から構成される導通部材群から構成され、
   該導通部材群は、一の該絶縁孔に挿入されていることを特徴とする請求項４に記載のディスクモータ。
6. 該導通部は、複数の導通部材から構成される導通部材群を複数有し、
   該位置決め部は該出力軸部の周方向において隣り合う導通部材群の間に配置されていることを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか一に記載のディスクモータ。
7. 出力軸部と、
   コイルパターンが設けられ、該出力軸部に同軸的に設けられるコイルディスクと、
   整流子パターンが設けられ、該出力軸部に同軸的に設けられる整流子ディスクと、
   該コイルディスク及び該整流子ディスクと電気的に絶縁され、該コイルディスク及び該整流子ディスクのいずれか一方若しくは両方の該出力軸部に対する回転方向の位置決めを行う位置決め部と、を備え、
   該出力軸部は、同軸一体回転するフランジを有し、
   該コイルディスク及び該整流子ディスクは該フランジに装着され、
   該コイルディスクは該フランジの軸方向一端側に配置され、
   該整流子ディスクは該フランジの軸方向他端側に配置され、
   該位置決め部は、該フランジと該コイルディスクとにのみ跨って係合していることを特徴とするディスクモータ。
8. 出力軸部と、
   コイルパターンが設けられ、該出力軸部に同軸的に設けられるコイルディスクと、
   整流子パターンが設けられ、該出力軸部に同軸的に設けられる整流子ディスクと、
   該コイルディスク及び該整流子ディスクと電気的に絶縁され、該コイルディスク及び該整流子ディスクのいずれか一方若しくは両方の該出力軸部に対する回転方向の位置決めを行う位置決め部と、を備え、
   該出力軸部は、同軸一体回転するフランジを有し、
   該コイルディスク及び該整流子ディスクは該フランジに装着され、
   該コイルディスクにはコイル側貫通孔が形成され、該整流子ディスクには整流子側貫通孔が形成され、該コイル側貫通孔と該整流子側貫通孔とには、該コイルディスクと該整流子ディスクとを電気的に接続する導通部が挿入され、
   該フランジには該導通部が挿入される絶縁孔が形成され、
   該絶縁孔は、該絶縁孔を画成する内面と該導通部とが所定の距離以上の距離を保って離間するように形成されていることを特徴とするディスクモータ。
9. 該導通部は、複数の導通部材から構成される導通部材群から構成され、
   該導通部材群は、一の該絶縁孔に挿入されていることを特徴とする請求項８に記載のディスクモータ。
10. 出力軸部と、
    コイルパターンが設けられ、該出力軸部に同軸的に設けられるコイルディスクと、
    整流子パターンが設けられ、該出力軸部に同軸的に設けられる整流子ディスクと、
    該コイルディスク及び該整流子ディスクと電気的に絶縁され、該コイルディスク及び該整流子ディスクのいずれか一方若しくは両方の該出力軸部に対する回転方向の位置決めを行う位置決め部と、を備え、
    該出力軸部は、同軸一体回転するフランジを有し、
    該コイルディスク及び該整流子ディスクは該フランジに装着され、
    該コイルディスクにはコイル側貫通孔が形成され、該整流子ディスクには整流子側貫通孔が形成され、該コイル側貫通孔と該整流子側貫通孔とには、該コイルディスクと該整流子ディスクとを電気的に接続する導通部が挿入され、
    該導通部は、複数の導通部材から構成される導通部材群を複数有し、
    該位置決め部は該出力軸部の周方向において隣り合う導通部材群の間に配置されていることを特徴とするディスクモータ。
11. 請求項１から請求項１０のいずれか一に記載のディスクモータと、
    先端工具が装着可能であり、該ディスクモータによって駆動される先端工具装着部と、を備えたことを特徴とする電動作業機。

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