JP6968581B2 - 電動工具 - Google Patents
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Description
そこで、接着剤に代えて、回転軸とロータコアと永久磁石とを樹脂によって一体化する方法が採用されている。この場合、圧力を加えながら樹脂を流し込むため、永久磁石とロータコアとの接着面を均一にでき、ロータの強度を確保できる。また、回転軸とロータコアとの間に樹脂を介在させることで二重絶縁も可能となる。
しかし、軽量化のためにロータコア内に肉盗みを設けると、成形樹脂が肉盗みの空間内に流れ込むため、肉盗みを設けられず軽量化が達成できない問題があった。
ロータコアには、閉塞された空間部が形成されている一方、
回転軸には、回転軸の軸線方向の一方側でロータコアと隣接し、ロータコアと同径となる円盤状部材が、回転軸と同軸で外装されて、
回転軸の周囲でロータコア及び円盤状部材との間に、筒状空間が形成され、
軸線方向で円盤状部材とロータコアとの間に、筒状空間と連通する円盤状空間が形成され、
貫通孔内で永久磁石の周囲には、円盤状空間と連通する隙間が形成されて、
筒状空間と円盤状空間と隙間とに跨がって充填される樹脂により、回転軸とロータコアと永久磁石と円盤状部材とが一体化されていることを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1の構成において、円盤状部材の外周縁には、軸線方向に延びる短筒部が周設されて、短筒部がロータコアの端面に当接することで、円盤状空間が形成されることを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2の構成において、筒状空間を形成するロータコアの中心孔は、横断面八角形であることを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3の何れかの構成において、ロータコアの軸方向で空間部の両端は、ロータコアを形成する電磁鋼板によって閉塞されていることを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4の何れかの構成において、回転軸には、軸線方向の他方側でロータコアと隣接し、ロータコアより小径となる第2の円盤状部材が、回転軸と同軸で外装されて、
筒状空間は、回転軸と第2の円盤状部材との間にまで形成されて樹脂が充填されていると共に、樹脂は、軸線方向で第2の円盤状部材を挟んだロータコアの反対側で回転軸の周囲にも形成されていることを特徴とする。
上記目的を達成するために、請求項6に記載の発明は、ステータと、ステータに対して回転可能なロータとを含むモータを備え、ロータは、回転軸と、ロータコアと、ロータコアに形成された貫通孔内に挿入される永久磁石とを含んでなる電動工具であって、
回転軸には、回転軸の軸線方向の一方側でロータコアと隣接し、ロータコアより小径となる円盤状部材が、回転軸と同軸で外装されて、
回転軸の周囲でロータコア及び円盤状部材との間に、筒状空間が形成され、
貫通孔内で永久磁石の周囲には、隙間が形成されて、
筒状空間と隙間とに跨がって充填されると共に、軸線方向で円盤状部材を挟んだロータコアの反対側で回転軸の周囲に形成される樹脂により、回転軸とロータコアと永久磁石と円盤状部材とが一体化されて、
回転軸とロータコアとの間に充填される樹脂に、空間部が形成されていることを特徴とする。
請求項7に記載の発明は、ステータと、ステータに対して回転可能なロータとを含むモータを備えた電動工具であって、
ロータは、回転軸と、ロータコアとを含み、ロータコアには、閉塞された空間部が形成される一方、
回転軸の外周に、当該外周を覆う筒状の樹脂が設けられ、
筒状の樹脂の外周側にロータコアが配置され、
ロータコアには、複数の貫通孔が形成され、
複数の貫通孔には、複数の永久磁石が配置され、
回転軸の軸線方向でロータコアの一端側における、筒状の樹脂の外周側には、円盤状部材が配置され、
ロータコアと円盤状部材との間で筒状の樹脂の外周側には、筒状の樹脂と一体の円盤状の樹脂が設けられて、
貫通孔と永久磁石との隙間には、円盤状の樹脂と一体の樹脂が設けられていることを特徴とする。
請求項8に記載の発明は、請求項7の構成において、軸線方向で前記円盤状部材を挟んだ円盤状の樹脂の反対側には、筒状の樹脂と一体の第2の円盤状の樹脂が設けられていることを特徴とする。
図1は、電動工具の一例であるハンマドリルの縦断面図である。このハンマドリル1は、ブラシレスモータ3を収容する上下方向のモータハウジング2の上方に、出力部5を収容して前方へ延びる出力ハウジング4を備えている。モータハウジング2の下方には、コントローラ7を収容してその下方に2つのバッテリーパック8,8を装着可能なバッテリー装着部6が設けられている。9は、出力ハウジング4の後方からバッテリー装着部6に跨がって上下方向に設けられるハンドルである。
ステータ10は、ステータコア13と、ステータコア13の上下に設けられる上インシュレータ14及び下インシュレータ15と、上下インシュレータ14,15を介してステータコア13の内側に巻回される複数のコイル16,16・・とを有している。下インシュレータ15の下端には、後述するロータコア18の永久磁石21の位置を検出して回転検出信号を出力する回転検出素子(図示略)を搭載したセンサ回路基板17が固定されている。
回転軸12は、下端をモータハウジング2の底部に設けた軸受23に支持され、上端が出力ハウジング4に設けた軸受24に支持されて出力ハウジング4内に突出し、上端に形成したピニオン25が、前後の中間軸26及びクランク軸27に設けたギヤ28,29とそれぞれ噛合している。また、軸受24の下側で回転軸12には、遠心ファン30が設けられ、その下方でモータハウジング2内にはバッフルプレート31が設けられている。
一方、ロータコア18の下側で軸受23との間には、ロータコア18よりも小径で且つ外周が永久磁石21よりも内側に位置する下スリーブ34が配置されて、ロータコア18の下端面に当接している。上下スリーブ32,34は真鍮製で、上スリーブ32が永久磁石21の抜け止め用、下スリーブ34が、外面切削によるバランス調整用となっている。
また、シリンダ43内でピストン44の前方には、空気室47を介してストライカ48が前後移動可能に収容されて、その前方でツールホルダ40内には、インパクトボルト49が前後移動可能に収容されている。ここではツールホルダ40の先端からドリルビット等の先端工具を差し込んだ際には、先端工具の後端がインパクトボルト49を、シリンダ43前方の受けリング50に当接する位置まで後退させて後端をシリンダ43内に突出させる。51は、ツールホルダ40の前端に外装されて先端工具の着脱操作を行う操作スリーブである。
ハンドル9内には、コントローラ7と電気的に接続されるスイッチ56とコンデンサ57とが設けられて、スイッチ56から前方へ突出するプランジャには、スイッチレバー58が設けられている。
特にここでは、空間部(肉盗み36)は閉塞されて、回転軸12とロータコア18と永久磁石21とが樹脂35により一体化されていることで、回転軸12とロータコア18と永久磁石21とを樹脂35で固定しても肉盗み36が樹脂35に塞がれることがなく、肉盗み36を確実に形成できる。
また、ロータコア18の肉盗み36の両端は、ロータコア18を形成する電磁鋼板19aによって閉塞されているので、電磁鋼板19a利用して肉盗み36の閉塞が容易に行える。
さらに、上記形態では、ロータ11に上下スリーブ32,34を設けているが、図4に示すロータ11Aのように、上スリーブをなくしてもよい。この場合、回転軸12とロータコア18と永久磁石21とを、鉄より軽い比重の中間部材(例えば樹脂)60で結合することもできる。この中間部材60に肉盗み61を設ければよいが、ロータコア18に設けてもよいし、両者に設けてもよい。
なお、中間部材60が樹脂でない場合は、回転軸12とロータコア18との間の半径方向の距離Dは、絶縁に必要な1mm以上(好ましくは1.5mm)設定するのが望ましい。
この変更例においても、回転軸12とロータコア18との間に、鉄より軽い比重の中間部材60を介在させることで、ロータ11の軽量化が達成できる。特に、中間部材60に空間部として肉盗み61を設けたことで、一層の軽量化に繋がる。また、回転軸12とロータコア18との空間を広く取れるので、ロータコア18の内径を回転軸12の外径に合わせて複数用意する必要がなくなる。
この場合、回転軸62とロータコア18、永久磁石21を樹脂35で一体成形した後、ロータコア18を固定した状態で、回転軸62にピニオンシャフト64を圧入する工程となるが、一体成形後にロータコア18と回転軸62との同軸が取れていない場合は、ピニオンシャフト64の圧入前に回転軸62の内面を切削して同軸度の調整を行うことができる。
また、長さや歯数が異なるピニオンシャフト64を製品に合わせて複数用意すれば、ピニオンシャフト64以外のロータ11の形状を共通化できるため、ギヤ圧入前のロータ製造工程を共用でき、コスト低減に繋がる。
さらに、回転軸62の内面を切削することで同軸度を修正できるため、偏心による鉄損増加を防止でき、バランスがよくなって上下スリーブ等のバランス修正部材が不要となる。
そして、回転軸62を小径にすればロータコア18との間の径方向の空間を広く取れるので、ロータコア18の内径を回転軸62の外径に合わせて複数用意する必要がなくなる。
また、電動工具もハンマドリルに限らず、インパクトドライバやマルノコ等の他の種類であっても本発明によるロータの軽量化は可能である。
Claims (8)
- ステータと、
前記ステータに対して回転可能なロータとを含むモータを備え、
前記ロータは、回転軸と、ロータコアと、前記ロータコアに形成された貫通孔内に挿入される永久磁石とを含んでなる電動工具であって、
前記ロータコアには、閉塞された空間部が形成されている一方、
前記回転軸には、前記回転軸の軸線方向の一方側で前記ロータコアと隣接し、前記ロータコアと同径となる円盤状部材が、前記回転軸と同軸で外装されて、
前記回転軸の周囲で前記ロータコア及び前記円盤状部材との間に、筒状空間が形成され、
前記軸線方向で前記円盤状部材と前記ロータコアとの間に、前記筒状空間と連通する円盤状空間が形成され、
前記貫通孔内で前記永久磁石の周囲には、前記円盤状空間と連通する隙間が形成されて、
前記筒状空間と前記円盤状空間と前記隙間とに跨がって充填される樹脂により、前記回転軸と前記ロータコアと前記永久磁石と前記円盤状部材とが一体化されていることを特徴とする電動工具。 - 前記円盤状部材の外周縁には、前記軸線方向に延びる短筒部が周設されて、前記短筒部が前記ロータコアの端面に当接することで、前記円盤状空間が形成されることを特徴とする請求項1に記載の電動工具。
- 前記筒状空間を形成する前記ロータコアの中心孔は、横断面八角形であることを特徴とする請求項1又は2に記載の電動工具。
- 前記ロータコアの軸方向で前記空間部の両端は、前記ロータコアを形成する電磁鋼板によって閉塞されていることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の電動工具。
- 前記回転軸には、前記軸線方向の他方側で前記ロータコアと隣接し、前記ロータコアより小径となる第2の円盤状部材が、前記回転軸と同軸で外装されて、
前記筒状空間は、前記回転軸と前記第2の円盤状部材との間にまで形成されて前記樹脂が充填されていると共に、前記樹脂は、前記軸線方向で前記第2の円盤状部材を挟んだ前記ロータコアの反対側で前記回転軸の周囲にも形成されていることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の電動工具。 - ステータと、
前記ステータに対して回転可能なロータとを含むモータを備え、
前記ロータは、回転軸と、ロータコアと、前記ロータコアに形成された貫通孔内に挿入される永久磁石とを含んでなる電動工具であって、
前記回転軸には、前記回転軸の軸線方向の一方側で前記ロータコアと隣接し、前記ロータコアより小径となる円盤状部材が、前記回転軸と同軸で外装されて、
前記回転軸の周囲で前記ロータコア及び前記円盤状部材との間に、筒状空間が形成され、
前記貫通孔内で前記永久磁石の周囲には、隙間が形成されて、
前記筒状空間と前記隙間とに跨がって充填されると共に、前記軸線方向で前記円盤状部材を挟んだ前記ロータコアの反対側で前記回転軸の周囲に形成される樹脂により、前記回転軸と前記ロータコアと前記永久磁石と前記円盤状部材とが一体化されて、
前記回転軸と前記ロータコアとの間に充填される前記樹脂に、空間部が形成されていることを特徴とする電動工具。 - ステータと、
前記ステータに対して回転可能なロータとを含むモータを備えた電動工具であって、
前記ロータは、回転軸と、ロータコアとを含み、前記ロータコアには、閉塞された空間部が形成される一方、
前記回転軸の外周に、当該外周を覆う筒状の樹脂が設けられ、
前記筒状の樹脂の外周側に前記ロータコアが配置され、
前記ロータコアには、複数の貫通孔が形成され、
前記複数の貫通孔には、複数の永久磁石が配置され、
前記回転軸の軸線方向で前記ロータコアの一端側における、前記筒状の樹脂の外周側には、円盤状部材が配置され、
前記ロータコアと前記円盤状部材との間で前記筒状の樹脂の外周側には、前記筒状の樹脂と一体の円盤状の樹脂が設けられて、
前記貫通孔と前記永久磁石との隙間には、前記円盤状の樹脂と一体の樹脂が設けられていることを特徴とする電動工具。 - 前記軸線方向で前記円盤状部材を挟んだ前記円盤状の樹脂の反対側には、前記筒状の樹脂と一体の第2の円盤状の樹脂が設けられていることを特徴とする請求項7に記載の電動工具。
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