JP7031684B2 - 電動工具 - Google Patents

Description

本発明はモータハウジングの内部にモータを保持する電動工具に関し、特にロータコアの組立構造の改良に関する。

ディスクグラインダ等の携帯用電動工具では、モータを保持するモータハウジングから後方側に突出するように連結されたハンドルを設けて、作業者は一方の手でハンドルを把持して、他方の手でモータハウジング自体を又はモータハウジングの取り付けられるサイドハンドルを押さえながら作業を行う。ディスクグラインダのハウジングは金属製又は合成樹脂製のハウジングを有するが、中型以上の大きなディスクグラインダではモータのサイズや出力が大きくなるために、モータハウジングは軸線を通る平面にて分割する形状ではなく、円筒状の一体形状のものとし、その後方側に左右分割式のハンドルハウジングを取り付ける。モータは円筒状のモータハウジングの前方側（ハンドルハウジングとは反対側）の開口から、軸方向後方に向けてモータハウジング内に挿入される。このようなモータの取付け構造を有するグラインダとして、特許文献１が知られている。ここではモータハウジングは合成樹脂の一体成形として、モータハウジングによって固定される軸受と、モータハウジングの前方側開口を覆う部材にて固定される軸受によってモータの回転軸を軸支する。

近年、電動工具はブラシレスＤＣモータを採用することで、高精度の回転制御を行うと共に更なる高出力化を図る傾向にある。ブラシレスＤＣモータは、半導体スイッチング素子を用いたインバータ回路を用いて駆動される。インバータ回路に用いられる半導体スイッチング素子は、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）やＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等が用いられる。ブラシレスＤＣモータは内側に永久磁石を用いたロータを設け、外側にコイルを巻いたステータが設けられる。モータの回転軸の軸方向に見て、モータの前方側には冷却ファンが設けられ、モータ５が回転すると回転軸と連動して冷却ファンが回転することにより、ハウジングの内部において後方側から前方側への風の流れ（冷却風）を発生させる。冷却風によって制御回路やモータを冷却する。

特開２０１７－１３１４１号公報

特許文献１のような従来のグラインダにおいては、モータの収容空間に流入した冷却風は、ステータの外周側とモータハウジングとの隙間、及び、ステータとロータとの隙間を通って軸方向後方から前方に流れ、ファンカバーの貫通穴を通ってギヤケースの貫通穴から外部に排出される。ブラシレスＤＣモータのロータには、通常、ネオジウム等の強力なマグネットが使用されているため、グラインダを用いて鉄等の研削作業を行うと、作業の際に発生する粉塵（金属粉）が冷却風と共に製品本体に入り込む虞があった。入り込んだ粉塵のほとんどはロータに付着することなく外部に再び排出されるが、ロータコアに付着して堆積してしまうと堆積物がステータコアに接触して、最悪ではモータがロックする不具合が発生する虞がある。この現象を防ぐために、ロータコアの外周部分に、軸方向に連続するＶ字溝を形成して、Ｖ字溝によって冷却風の風路を大きして、内部に流入した粉塵がハウジングの外部に排出されやすい構造とした。しかしながら、ロータコアの外形断面形状を真円では無くＶ字溝を形成するような形状とし、ロータコアに隣接して配置するバランスウェイトとしてステータコアの外径と同径の真円断面形状のものを配置すると、バランスウェイトがＶ字溝部の端部を塞ぐ壁になって、Ｖ字溝内から粉塵が排出されにくくなり、Ｖ字溝内に粉塵が堆積しやすくなるという不具合が発生した。この現象を避けるために、バランスウェイトの直径をステータコアのＶ字溝部の底面位置よりも小さくすることが考えられる。しかしながら、その場合、ステータコアの軸方向の端面（回転軸と直交する端面）において外周側一部が露出するため、露出部分に鉄粉等の粉塵が磁力によって吸着され易くなるという問題が生じる。

本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、外周面に軸方向に連続する溝部を有するステータコアの端部にバランスウェイトを取りつける際に、ステータコアの端部に鉄粉等の粉塵が付着することを防止できるようにした電動工具を提供することにある。
本発明の他の目的は、軸方向と直交する断面形状が非円形のステータコアに、断面形状が円形かつ小径の円筒形のバランスウェイトを用いて、バランスウェイトに径方向外側にセンサ基板を搭載可能とした電動工具を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、ステータコアの端面全体を樹脂部材で覆うことによってステータコアの端面への鉄粉等を付着しにくくした電動工具を提供することにある。

本願において開示される発明のうち代表的なものの特徴を説明すれば次の通りである。
本発明の一つの特徴によれば、回転軸に取り付けられ永久磁石を収容するロータコア及びロータコアの外周側に位置するステータコアを有するモータと、モータを収容するための筒状のハウジングと、回転軸に取り付けられた冷却用のファンを有し、ファンによって外気を取り込み、ハウジング内においてモータの周囲を回転軸方向に流れる冷却風がモータを冷却するようにした電動工具であって、ロータコアの外周は凹凸形状を成し、円筒形であってロータコアの外径よりも小さい非磁性金属製のバランサ部材をロータコアの軸方向の一方側又は双方側に設け、バランサ部材とロータコアの間に、端面の外縁形状が非円形となる樹脂製のスペーサ部材を設けた。スペーサ部材は、非円形となる端面でロータコアに装着された永久磁石の端面を全体的に覆い、かつ回転軸の延在方向で見たときにロータコアの凹部を覆わないよう構成される。また、ロータコアは、回転軸の回転方向で凹部と隣り合う凸部を有し、凸部に永久磁石を収容するためのスロットが設けられる。さらに、ロータコアの外周面において、ロータコアの軸方向の一方側端面から他端側端面に至って連続して形成される軸方向溝を複数本形成し、スペーサ部材はロータコアの端面の外縁形状と相似形の外縁形状となるように構成した。

本発明の他の特徴によれば、スペーサ部材は中心に貫通穴が形成された略円環状の部材であり、バランサ部材には、中心に軸方向に延びる貫通穴が形成され、回転軸が、スペーサ部材とバランサ部材の貫通穴に圧入されている。また、回転軸は外面にシャフトモールド加工がされ、バランサ部材には、中心に軸方向に延びる貫通穴が形成され、貫通穴に回転軸が圧入されている。さらに、ロータコアは中心に貫通穴を有し、貫通穴よりも径方向外側に板状の永久磁石を収容するためのスロットが形成された積層鉄心にて構成される。バランサ部材の外径は、回転軸を通る永久磁石の法線方向でみて、永久磁石の外側面の位置よりも小さい直径にて形成されている。バランサ部材の外周面には、ロータの回転バランス調整用の穴が設けられ、スペーサ部材の回転軸方向の厚さは、バランサ部材の回転軸方向の厚さよりも薄く構成される。

本発明の他の特徴によれば、回転軸に取り付けられ永久磁石を用いたロータコアとロータコアの外周に位置するステータコアを有するモータと、モータを収容するための筒状のハウジングと、回転軸に取り付けられる冷却用のファンを有し、ファンによって外気を取り込み、ハウジング内においてモータの周囲を回転軸方向に冷却風を流すようにした電動工具であって、回転軸の外周面とロータコアの内周面の間にはシャフトモールド加工が施され、シャフトモールド加工のモールド箇所は絶縁性を有するとともに、ロータコアの両側端部に位置する永久磁石の両側端面を全体的に覆う部分まで拡張される。

本発明によれば、Ｖ字断面形状と同形状のスペーサをバランスウエイトとロータコアの間に配置し、ロータコアのＶ溝底部より小さい径のバランスウエイトを配置することにより、Ｖ溝を通る冷却風及び粉塵を効率よく通すことが可能になる。また、ブラシレスモータの金属粉塵がロータコアへ付着することを防止し、モータロックの発生を抑制することができる。
本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。

本発明の実施例に係る電動工具であるディスクグラインダ１の全体構成を示す縦断面図である。 図１のディスクグラインダ１の駆動制御系の回路構成図である。 図１のモータハウジング１０の後方側に装着されるインバータ回路部２０の搭載状況を示す展開斜視図である。 図１のモータ５のステータ３０を示す斜視図である（コイルの巻回前の状態）。 図４のステータ３０を示す図であって、（１）は側面図、（２）は背面図である。 従来例におけるステータコイルの巻き方を説明するための図である。 本実施例に係るステータコイルの巻き方を説明するための図である。 本実施例に係るステータコイルの自動コイル巻き機を用いた巻き方を説明するための図である。 図４の周方向溝４２の形状とエナメル線５０の配線との位置関係を示す図である。 （１）はモータ５のロータ７０及び冷却ファン１３の側面図であり、（２）は（１）のＤ－Ｄ部の断面図（ロータコア７１の側面図）である。 （１）は図１のＡ－Ａ部の断面図であり、（２）は図１のＢ－Ｂ部の断面図であり、（３）は図１のＣ－Ｃ部の断面図である。 図９のバランサ部材８５、９５の形状を示す斜視図である。 本発明の第２の実施例に係るステータ１３０を示す図であって、（１）は側面図、（２）は背面図である（コイルを巻回後の状態）。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、本明細書においては、前後左右、上下の方向は図中に示す方向であるとして説明する。

図１は本発明の実施例に係るディスクグラインダ１の全体構成を示す断面図である。ディスクグラインダ１は、円筒形のモータハウジング１０の内部に駆動源たるモータ５が収容される胴体部２と、モータ５によって駆動される作業機器（ここでは先端工具として砥石９８を用いるグラインダ）を作動させる動力伝達部３と、胴体部２の後方側に設けられ作業者が把持するためのハンドル部４を有して構成される。ハンドル部４は、胴体部２に対して回動機構を介して接続されることにより、モータ５の回転軸線Ａ１を中心に所定角度だけ回動可能（摺動可能）なように構成される。

モータハウジング１０の内部には、ブラシレス方式のモータ５が収容される。モータ５は、永久磁石を有するロータ７０が内周側に配置され、外周側にコイルを有するステータ３０を有する。モータ５の回転軸６０は、モータハウジング１０の中央部付近に設けられる軸受１５ｂと、モータハウジング１０の前方側開口を覆うギヤケース６によって保持される前方側の軸受１５ａにより回動可能に保持される。動力伝達部３は、ギヤケース６に軸受９ａ、９ｂによって軸支されるスピンドル８に取付けられたディスク状の砥石９８と、ホイルガード２９を備える。ギヤケース６内には、一対の傘歯車７ａ、７ｂが配置され、モータ５の回転軸６０の回転力を方向変換してスピンドル８に伝達する。スピンドル８の下端には、受け金具１４ａを介して押さえ金具１４ｂによって先端工具保持部が形成され、砥石９８が固定される。ギヤケース６の上部にはサイドハンドル取付孔６ｂが設けられ、ギヤケース６右側面及び左側面にも同様のサイドハンドル取付孔（図示せず）が設けられる。

モータハウジング１０の後端側開口からインバータ回路部２０が挿入され、その後に開口部分は支持部材１３３と中間部材１２５によって覆われる。支持部材１３３は左右方向に分割可能に構成して、左右の分割片の間に中間部材１２５の揺動支持軸を挟み込む。中間部材１２５の外周面には２本の径方向に突出するフランジ部１２６が形成され、フランジ部に沿って把持部を形成するハンドルハウジング１６が回動可能なように保持される。

インバータ回路部２０の回路基板２７はモータ５の外形よりもわずかに大きい径の略円環形の多層基板であり、その面がモータ５の回転軸線Ａ１と直交する向きに配置される。回路基板２７上には６つの絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等のスイッチング素子（後述）が搭載される。スイッチング素子を搭載した回路基板２７は、容器状の円筒ケース２１の内部に固定される。インバータ回路部２０を収容する部分のモータハウジング１０の内径は、モータ５を収容する部分に比べてやや太くなるように形成される。回転軸線Ａ１方向にみて軸受１５ｂとステータ３０の間には、円環状の小さなセンサ基板１２２が搭載される。センサ基板１２２は円環状の基板部分を有し、ステータ３０と面する側に、ロータ７０により発生する磁界を直接検出するための３つのホールＩＣ１２１（図２で後述）が６０度間隔にて搭載される。

モータ５の前方側であって軸受１５ａとの間には冷却ファン１３が設けられる。冷却ファン１３は遠心ファンであってモータ５側の空気を吸引して径方向外側に排出する。冷却ファン１３の後方には、回転軸６０の周囲に所定の大きさの貫通穴を形成し冷却ファンの流入口を形成するファンガイド１２が設けられる。冷却ファン１３によって起こされる空気流によって、ハンドルハウジング１６の図示しない風穴から取り込まれた空気を、モータハウジング１０内に吸引し、モータ５の後方側から前方側への空気の流れ（空気流）を生成する。最初に、ハンドルハウジング１６に形成されるスリット状の空気取入孔（図示せず）から外気が取り込まれ、中間部材１２５と支持部材１３３に形成される貫通孔や風窓（図１では図示されない）を流れてモータハウジング１０の後方側開口からモータハウジング１０の内部空間に流入する。流入した空気は、最初にインバータ回路部２０に搭載された電子部品を冷却し、インバータ回路部２０の側方の切り込み部を通過し、インバータ回路部２０の円筒ケース２１の外周側であって、モータハウジング１０との間の隙間を通って軸受ホルダ１０９付近に到達する。軸受ホルダ１０９の外周側には図示しない風窓が複数形成されており、その風窓を通過した空気流はモータ５側に到達する。

モータ５側に到達した空気流は、ロータ７０とステータ３０の間、及び、ステータ３０とモータハウジング１０の内壁部分との間を通過するように流れ、冷却ファン１３の軸心付近から吸引されて冷却ファン１３の径方向外側に流れ、軸受ホルダ１１の外周側に形成された空気孔を通過する。軸受ホルダ１１から排出される冷却風の一部は、ギヤケース６に形成された排気口（図示せず）を介して矢印７９ａのように外部に排出され、残りは軸受ホルダ１１の下側付近の排気口（図示せず）を介して矢印７９ｂのように外部に排出される。以上のように本実施例ではモータハウジング１０を筒型の一体型とすることで、回転軸線Ａ１を含む断面にて分割したモータハウジングで支持するよりも、モータ５を強固に軸支可能とし、十分な剛性を確保できた。

ハンドル部４は、作業時に作業者が把持する部分となるもので、その筐体はプラスチックの成型によって左右二分割式にて構成されたハンドルハウジング１６からなり、４本の図示しないネジによって固定される。ハンドル部４は回転軸線Ａ１回りに図１の状態から一方側に９０度、他方側に９０度回転させることができ、その回転させた状態でハンドル部４をモータハウジング１０に対して固定できる。この回転軸線Ａ１まわりの回転を実現するために回動機構は、中間部材１２５の後方側外周縁に形成されたリブ状に形成されたフランジ部１２６と、ハンドルハウジング１６に形成された回転溝１２５ａが嵌め合わされることにより実現される。

中間部材１２５の後方には、制御回路部１９が収容される。制御回路部１９は、回転軸線Ａ１と直交する方向に延びるようにハンドルハウジング１６により挟持される。制御回路部１９は、浅い容器状のケースの内部に第２の回路基板たる制御回路基板（図示せず）を収容し、モータ５の制御回路（後述）が搭載される。このようにインバータ用と制御用の回路を別基板（回路基板２７と制御回路部１９内の図示しない回路基板）に分けることで、単一基板に全回路を集中させたときの回路基板の大型化を抑制できる。

ハンドル部４の後端側には商用交流電源供給用の電源コード９９が接続される。ハンドルハウジング１６の中央部分には、モータ５のオン・オフを制御するためのトリガスイッチ１８が配置される。トリガスイッチ１８は、トリガレバー１７を操作させることでオン又はオフに切り換える。

モータ５は、動力伝達部３を取りつける前に、モータハウジング１０の前方側から回転軸線Ａ１方向後方側に向けて挿入され、モータ５をモータハウジング１０に突き当たる所定位置まで挿入させる。すると、ステータ３０の後端部に位置する合成樹脂製のインシュレータ４０（図４にて後述）がモータハウジング１０の軸受ホルダ１０９に突き当たる。回転軸６０の後端部分を軸支する軸受１５ｂはボールベアリングであり、その外輪側が軸受ホルダ１０９によって保持される。軸受ホルダ１０９はモータハウジング１０と一体成形にて製造し、軸受ホルダ１０９を支えるためにモータハウジング１０の内壁と軸受ホルダ１０９の間には複数のリブが格子状に形成される。

次に図２を用いてモータ５の駆動制御系の主な回路構成を説明する。外部から商用交流電源１００が電源コード９９によって供給されて、直流に整流される。ブリッジダイオード１１２は商用交流電源１００から入力される交流を全波整流し、平滑回路１１３へ出力する。平滑回路１１３は、ブリッジダイオード１１２によって整流された電流の中に含まれている脈流を、直流に近い状態に平滑化してインバータ回路１１８へ出力する。平滑回路１１３は、電解コンデンサ１１４とコンデンサ１１５と放電用の抵抗１１６を含んで構成される。インバータ回路１１８は６つのスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６を含んで構成され、演算部１１０から供給されるゲート信号Ｈ１～Ｈ６によってスイッチング動作が制御される。スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を用いているが、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を用いるようにしても良い。インバータ回路１１８の出力は、モータ５のコイルのＵ相、Ｖ相、Ｗ相に接続される。ブリッジダイオード１１２の出力側には低電圧電源回路１１９が接続される。低電圧電源回路１１９は演算部１１０が稼働するための安定した基準電圧（低電圧）の直流を供給する公知の電源回路である。

モータ５のステータ３０の内側では、永久磁石を有するロータ７０が回転する。ロータ７０の近傍には３つのホールＩＣ１２１による回転位置検出素子が設けられ、演算部１１０はロータ７０の出力を監視することによりロータ７０の回転位置を検出する。ホールＩＣ１２１を搭載するセンサ基板１２２（図１参照）は、ロータ７０の片側端面に対面する位置に配置される。

演算部１１０は、モータ５のオン・オフ及び回転制御を行うための制御部であって、図示しないマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と称する）を用いて主に構成される。演算部１１０は制御回路部１９（図１参照）の回路基板に搭載され、トリガスイッチ１８の操作に伴い入力される起動信号に基づき、モータ５を回転させるためにコイルＵ、Ｖ、Ｗへの通電時間と駆動電圧を制御する。尚、ここでは図示していないが、モータ５の回転速度を設定する変速ダイヤルを設けて、変速ダイヤルによって設定された速度に合わせるように演算部１１０がモータ５の速度調整をしても良い。

演算部１１０の出力は、インバータ回路１１８の６個のスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の各ゲートに接続される。インバータ回路１１８の６個のスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の各エミッタ又は各コレクタは、デルタ結線されたコイルのＵ相、Ｖ相、Ｗ相に接続される。スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６は、演算部１１０から入力されるゲート信号Ｈ１～Ｈ６に基づきスイッチング動作を行い、商用交流電源１００から整流回路１１１を介して供給された直流電圧を、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗとして、モータ５の各相に供給する。モータ５に供給される電流の大きさは、平滑回路１１３とインバータ回路１１８との間に接続されたシャント抵抗１１７の両端の電圧値を検出することにより演算部１１０によって検出される。

次に図３の部品展開図を用いてモータハウジング１０とその後方側に収容されるインバータ回路部２０の内部構造を説明する。モータハウジング１０は、合成樹脂の一体成形によって製造されるもので、モータ５を収容するモータ収容部１０２の前方側に外径が大きく形成されたファン収容部１０１が形成される。ファン収容部１０１の内部には冷却ファン１３（図１参照）を収容するために外径が大きく形成されるとともに、外周の４箇所には、ギヤケース６（図１参照）をネジで固定するためのネジボス部１０５ａ～１０５ｄ（但し、図では１０５ｂは見えない）が形成される。モータハウジング１０の後方開口部付近には、インバータ回路部２０を収容するための大径の回路基板収容部１０４が形成される。ここでは、モータ収容部１０２の直径に対して回路基板収容部１０４の直径が大きいように形成される。そのため、モータ収容部１０２から回路基板収容部１０４に至る接続部分は、テーパー状に広がるテーパー部１０３となっている。テーパー部１０３の内側部分には、軸受１５ｂを保持する部分となる軸受ホルダ１０９（ともに図１参照）が形成される。モータハウジング１０の内側には、ステータ３０の回転軸Ａ１方向回りの回転を防ぐための凹部（図１１にて後述）が形成される。本実施例では、一体の筒型として成形したモータハウジング１０でステータ３０を支持することで、左右二分割式のモータハウジングの場合と比較してステータ３０を強固に保持することができ、モータ５の高出力化に対応できる。特に、ステータ３０は積層鉄心で形成されて比重が大きく総重量が重いので、モータハウジング１０を一体成型で形成するのは強度的に好適である。

インバータ回路部２０は、回路基板２７に電子部品が搭載されたＩＧＢＴ回路素子群２６と、それらを収容するための容器状の円筒ケース２１によって形成される。円筒ケース２１は略円筒状の外周面２４の一方側（前方側）を底面２３にて塞いだもので、その内部空間にＩＧＢＴ回路素子群２６が収容される。このように円筒ケース２１内にモータ駆動用のスイッチング素子群を配置することにより、モータ５に近い部分にスイッチング素子を搭載して回路基板２７からモータ５への配線を短くすることができる。また、インバータ回路部２０の製造とモータハウジング１０への組立ては、モータ５のモータハウジング１０への組み込みとは独立して行うことができるので効率の良い組立てが可能となる。円筒ケース２１は、開口側がハンドル部４側（後向き）、即ち空気の吸気側になるように配置され、閉鎖面である底面２３がモータ５側（前向き）になるように配置される。

インバータ回路部２０が、モータハウジング１０の回路基板収容部１０４内に収容されると、その後方側から支持部材１３３が装着される。支持部材１３３は、モータハウジング１０の後方側開口を閉鎖する部材である。支持部材１３３の中心軸付近には貫通孔１３４ａ、１３４ｂが形成され、ハンドル部４の前側端部を構成するコーン状の揺動支持部材（図示せず）を挟み込むにして接続する。支持部材１３３は右側部１３３ａと左側部１３３ｂが接合された状態で４つのネジ穴１３７ａ～１３７ｄ（図３ではネジ穴１３７ａと１３７ｃは見えない）を用いて図示しないネジによりモータハウジング１０の後方側開口部分に固定される。

モータハウジング１０の後方側開口部分にはネジを貫通させるに穴の形成されたネジボス１０６ａ～１０６ｄが形成される。またネジボス１０６ａ～１０６ｄの近傍には円筒ケース２１の外周面を保持するための軸方向に延びるリブ１０７ａ、１０７ｂやレール部１０８が形成される。支持部材１３３の外周部であってネジが貫通する部分には、前方側に延在する半円筒状の押さえ部材１３６ａ～１３６ｄが形成される。押さえ部材１３６ａ～１３６ｄはモータハウジング１０側のネジボス１０６ａ～１０６ｄの円筒状の外周面と当接すると共に、円筒ケース２１の後方側開口縁の一部を保持する。貫通孔１３４ａ、１３４ｂよりも径方向外側には網状構成により、軸方向に風を流すための複数の風窓１３５ａ、１３５ｂが形成される。

円筒ケース２１の外周形状は、モータハウジング１０の回路基板収容部１０４の内側形状に沿った形で軸方向に連続する窪みが形成される。回り止め保持部２５ａ～２５ｄは、モータハウジング１０の円筒状のネジボス１０６ａ～１０６ｄを避けるために窪ませた部分である。円筒ケース２１の左右両側の段差部２４ａや切り欠き部分２４ｂは、支持部材１３３の軸方向後方側から流れてＩＧＢＴ付近に当たった冷却風をモータ５側へ流す風路として作用する。

回路基板２７に搭載される主要な電子部品は、６つの半導体スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６（図ではＱ４、Ｑ５は見えない）である。スイッチング素子Ｑ１～Ｑ３には、独立した金属製の放熱板が取り付けられ、その面方向が左右及び前後方向に延びるように、即ち冷却風の流入方向に対して平行になるように配置される。スイッチング素子Ｑ１～Ｑ３の上方側には３つのスイッチング素子Ｑ４～Ｑ６（図ではＱ４、Ｑ５は見えない）がその面方向が左右及び前後方向に延びるように配置される。これらのスイッチング素子Ｑ４～Ｑ６のエミッタ端子は共通に接地されるため共通の左右方向に長い金属の放熱板が設けられる。スイッチング素子Ｑ１とＱ２とＱ３とＱ４～Ｑ６は、非導電部材からなる仕切り板２８によって遮蔽される。

回路基板２７の上部にはブリッジダイオード１１２が設けられる。ブリッジダイオード１１２の下側部分には、２つのコンデンサ１１４、１１５が搭載される。回路基板２７には、トリガスイッチ１８から接続される電力線を半田付けするための端子と、モータ５へＵ相、Ｖ相、Ｗ相の駆動電力を伝達する電力線を半田付けするための端子（図示せず）と、制御回路部１９との接続用ワイヤハーネスのコネクタ端子（図示せず）が設けられる。モータ５に接続される電力線は、円筒ケース２１の外周部の段差部２４ａとモータハウジング１０の内壁面との間にできる空間を介してステータ３０（図１参照）の引出し線５４ａ～５４ｃ（図７にて後述）に接続される。

図４はモータ５のステータ３０を示す斜視図であって、コイルの巻回前の状態を示す。モータ５のステータ３０には、軸方向の前側と後方側に２つのインシュレータ３５、４０が設けられ、第１のインシュレータ３５と第２のインシュレータ４０間において、ステータコア３１のティース３４ａ～３４ｆを囲むようにして６つのコイルが巻かれる。インシュレータ３５、４０は、合成樹脂等の非導電体の部材により構成される。インシュレータ４０の外周側には円筒部分が形成され、その内側に向けて６本の巻付部４４ａ～４４ｆが突出するようにして設けられ、巻付部４４ａ～４４ｆの外周側に沿うようにしてコイルが巻き付けられる。インシュレータ４０の円環部４１は、円柱状の外周面４１ａと、回転軸線Ａ１と直交する円環状の平面たる円環端面４１ｃが形成される。外周面４１ａと円環端面４１ｃの形状については、図５にて後述する。回転軸線Ａ１の軸方向から見たインシュレータ４０の投影形状は、ステータ３０の投影形状と同じとする。従って、インシュレータ４０は円環部４１から内周側に伸びる複数本の巻付部４４ａ～４４ｆが形成され、巻付部４４ａ～４４ｆの最内周側は周方向及び軸方向に延在することによって巻回したコイルの脱落を防ぐストッパ部４５ａ～４５ｆ（符号は図５を参照）が形成される。モータ５のコイル（図示せず）は、前方のインシュレータ３５の巻付部と、後方のインシュレータ４０の巻付部４４ａ～４４ｆに渡るようにして銅製のエナメル線を複数回巻き付ける。巻き付けて形成された６組のコイルはデルタ結線となるように配線される。インシュレータ４０の円環部４１には、軸方向に突出する３つの引出し部４６～４８が形成される。引出し部４６～４８はデルタ結線されるコイルの巻き付けをガイドする役割を果たすと共に、デルタ結線の中間点となるため駆動電力供給用の引き出し線を保持・接続される接続箇所となる。引出し部４６～４８は、軸方向凸部４６ａ、４７ａ、４８ａと、窪み部４６ｂ、４７ｂ、４８ｂと、金属端子５９ａ、５９ｂ、５９ｃ（図９にて詳述）を装着するための端子取付け溝４６ｃ、４７ｃ、４８ｃを含んで形成される。

インシュレータ４０の巻付部４４ａ～４４ｆの近傍、即ち巻付部４４ａ～４４ｆより回転方向の一方側の円環端面４１ｃには、径方向に連続する径方向溝４３ａ～４３ｆが形成される。径方向溝４３ａ～４３ｆは巻き付けられたコイルから径方向外側への２本の引き出し線（異相渡り線５６ａ～５６ｃ）を配線するためのスロット部となるもので、円環端面４１ｃよりも軸方向前方側に切り欠かれた形状とされる。径方向溝４３ａ～４３ｆの円周方向一方側（巻付部４４ａ～４４ｆとは離れた側）には、回転軸方向から見た際の形状が略Ｌ字状の壁部４９ａ～４９ｆが形成される。壁部４９ａ～４９ｆは、コイルからの引き出し線（異相渡り線５６ａ～５６ｃ）を安定して保持するために形成され、径方向溝４３ａ～４３ｆに沿って径方向に延びる壁面と、円環端面４１ｃの内周面に沿って周方向に所定距離だけ延びる壁面を有し、軸方向視で略Ｌ字状の形状とされる。

図５（１）はステータ３０の側面図であり、（２）は背面図である。ステータコア３１の外周面の左右方向両側には、径方向外側に突出するものであって軸方向に連続した凸部たるキー３２ａ、３２ｂが形成される。ステータコア３１の外形は、キー３２ａ、３２ｂを除いて円形であって、その前後に配置されるインシュレータ３５、４０の外形は円形に形成される。図５（１）から見るとステータコア３１の外径に対してインシュレータ３５、４０の外径がわずかに小さいように見えるが、この差は、ステータ３０を筒状のモータハウジング１０の軸方向に挿入する際に、インシュレータ３５がモータハウジングの内壁面に強くあたることを避けるためである。このようにステータコア３１の外径がインシュレータ３５、４０よりもほんのわずかだけ外径が大きいことで、ステータコア３１がモータハウジング１０の内壁部分に安定して接触する

インシュレータ４０の外周面４１ａには、径方向に窪むような凹部であって、周方向に連続して形成される周方向溝４２が形成される。また周方向溝４２とクロスするようして回転軸線Ａ１方向に外周面を切り欠いたような径方向溝４３ａ～４３ｆが形成される。径方向溝４３ａ～４３ｆは、回転軸線Ａ１方向の後方側からみてインシュレータ４０の巻付部４４ａ～４４ｆの一方側にだけ形成される。巻付部４４ａ～４４ｆのうち、巻付部４４ａの径方向外側にはＷ相引出し部４８が形成され、巻付部４４ｃの径方向外側にはＵ相引出し部４６が形成され、巻付部４４ｅの径方向外側にはＶ相引出し部４７が形成される。

図６（１）は、従来のコイルの結線方法を説明するための図である。本実施例のモータ５のステータコア３１は、６極のティースを有し、そこにＵ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２の６つのコイル（５１ａ～５３ａ）が形成される。各ティースの周囲にはエナメル線が数回から数十回程度巻かれることにより６つのコイルのそれぞれが形成される。本実施例では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の引出し線５４ａ～５４ｃの間に、第１のコイル（Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１）と第２のコイル（Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２）の２つずつのコイルが配置されたデルタ結線としたものであり、３本の引出し線５４ａ～５４ｃに３相交流の励磁電流が供給される。引出し線５４ａと５４ｂの間にはＵ２コイル５１ｂとＵ１コイル５１ａが直列に接続され、引出し線５４ｂと５４ｃの間にはＷ２コイル５３ｂとＷ１コイル５３ａが直列に接続され、引出し線５４ｃと５４ａの間にはＶ２コイル５２ｂとＶ１コイル５２ａが直列に接続される。ここで、ステータコア３１の各ティース３４ａ～３４ｆに巻かれる部分がコイルになるが、コイル部分から引き出されて別のコイルと接続するための部分が“渡り線”となる。“渡り線”には、同相コイル間を接続する“同相渡り線”と、異相コイル間を接続する“異相渡り線”の２種類がある。同相渡り線は、Ｕ２コイル５１ｂとＵ１コイル５１ａを接続する同相渡り線５５ａ、Ｗ２コイル５３ｂとＷ１コイル５３ａを接続する同相渡り線５５ｂ、Ｖ２コイル５２ｂとＶ１コイル５２ａを接続する同相渡り線５５ｃがある。一方、異相渡り線は、Ｖ１コイル５２ａとＵ２コイル５１ｂを接続する異相渡り線５６ａ、Ｕ１コイル５１ａとＷ２コイル５３ｂを渡り線５６ｂ、Ｗ１コイル５３ａとＶ２コイル５２ｂを接続する渡り線５６ｃが設けられる。ここで、異相渡り線５６ａ～５６ｃ異相渡り線５６ａ、５６ｂ、５６ｃの中間点付近には、電流供給用の引出し線５４ａ～５４ｃが接続される。引出し線５４ａ～５４ｃは金属端子（図示せず）にて置き換えても良い。

図６（２）は、従来のステータコアへの巻き方と結線方法を説明するための図である。ステータコア３１のティース３４ａ～３４ｆは、Ｕ相引出し部４６から周方向に（右から左方向に）、Ｗ２、Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１、Ｕ２、Ｖ２に割り当てられる。ここでは円周方向に配置されるティース３４ａ～３４ｆを円周上から平面上に展開して図示したので、左右方向の丸ａと丸ｂの配線部分は接続される部分であり、電気的に接続状態にある。また、Ｗ１相用のティース３４ｄとＵ２相のティース３４ｃはＵ２と隣接するものである。引出し部４６～４８は、図６（１）に示す引出し線５４ａ、５４ｂ、５４ｃが接続される金属端子（図示せず）の固定部材であり、これら引出し部４６～４８の金属端子に接触するようにしエナメル線を引出し部４６～４８にも巻き付けながら配線される。ティース３４ａ～３４ｆに図６（１）の結線方法を実現すると、（２）のようになる。各ティースにおける巻き方向は、同じ方向であり、各ティースの根元の一方側から例えば右巻きに巻き初めて、所定回数巻いたらコイル部分を巻き終え、渡り線部分へ移行する。尚、ここでは引出し部４６から巻き初めて、引出し部４６で巻き終えるまで、連続した１本のエナメル線を最後まで切断すること無く一筆書きのようにして巻き付ける。

コイルの巻き付けは、Ｕ相用の引出し部４６から巻き付けを開始する。従来例のコイルの巻き線方法では、図６（２）に示すように引出し部４６からＵ１ティース３４ｂまで結線され、Ｕ１ティース３４ｂにＵ１コイル５１ａが形成される。Ｕ１ティース３４ｂにコイルを巻き終えると、Ｕ２ティース３４ｅまで約半周ほど周方向に同相渡り線５５ａが配線される。Ｕ２ティース３４ｅにＵ２コイル５１ｂを巻き終えると、Ｕ２ティース３４ｅに隣接する引出し部４７に接続される。

引き続いて引出し部４７から、約半周ほど周方向に配線されＶ１ティース３４ａまで異相渡り線５６ａにて結線され、Ｖ１ティース３４ａにＶ１コイル５２ａが形成される。Ｖ１ティース３４ａにＶ１コイル５２ａを巻き終えると、Ｖ２ティース３４ｄまで約半周ほど周方向に同相渡り線５５ｃが配線されＶ２ティース３４ｄまで結線される。Ｖ２ティース３４ｄにＶ２コイル５２ｂを巻き終わると異相渡り線５６ｃにて約半周ほど周方向に配線され、引出し部４８に接続される。引出し部４８の所定箇所（図示しない金属端子と接触する位置）を通過させたあとに、異相渡り線５６ｃにてＷ１ティース３４ｆまで結線され、Ｗ１ティース３４ｆにＷ１コイル５３ａが形成される。Ｗ１ティース３４ｆにＷ１コイル５３ａを巻き終えると、Ｗ２ティース３４ｃまで約半周ほど周方向に同相渡り線５５ｂにて配線される。Ｗ２ティース３４ｃにＷ２コイル５３ｂを巻き終えると、Ｗ２ティース３４ｃに隣接する引出し部４６に接続され、巻き終わりとなる。

以上のように結線されると、同相又は異相のコイル間を接続するために周方向に渡って配線される渡り線の数は、図中に点線で囲むようにＶ２ティース３４ｄとＷ２ティース３４ｃの間が４本、Ｗ２ティース３４ｃとＵ１ティース３４ｂの間が４本、Ｕ１ティース３４ｂとＶ１ティース３４ａの間が４本となり、残りの区間が２本となる。つまり、従来のモータにおいて周方向に渡って配線される渡り線の数は、周方向の約半周で４本となり、残りが２本となっていた。また、４本の渡り線のうち同相渡り線５５ｃは、他の渡り線とは別に逆方向に巻くことになるので、配線に必要とされる長さが長くなる。また、渡り線のうち逆方向に巻く部分があるため、各ティースにエナメル線を巻くための自動コイル巻き機を用いて、全自動で結線を行うことができなかった。

図７は本実施例に係るモータの結線方法を説明するための図である。本実施例のモータ５のステータコア３１も従来と同様に６極のティースを有し、そこにＵ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２の６つのコイルが形成される。しかしながら、図６（１）と図７（１）のＶ１、Ｖ２のコイル位置を比較するとわかるように、デルタ結線におけるＶ１コイル５２ａとＶ２コイル５２ｂの配線順を逆にした。デルタ結線におけるそれ以外のＵ１、Ｕ２、Ｗ１、Ｗ２コイル５３ｂの配線順は同じである。一方、図７（２）に示すようにステータコア３１のティース３４ａ～３４ｆの物理的な配置位置は同じである。このようにＶ１コイル５２ａとＶ２コイル５２ｂの配線順序を逆にすると、引出し部４７に到達した巻き付けは、異相渡り線５６ａによって隣接するＶ２ティース３４ｄに結線され、Ｖ２ティース３４ｄにＶ２コイル５２ｂが形成される。Ｖ２ティース３４ｄにＶ２コイル５２ｂを巻き終えると、Ｖ１ティース３４ａまで約半周ほど周方向に同相渡り線５５ｃが配線される。Ｖ１ティース３４ａにＶ１コイル５２ａを巻き終えると、Ｖ１ティース３４ａに隣接する引出し部４８に接続される。それ以外のＵ１、Ｕ２、Ｗ１、Ｗ２への結線方法は図６で示した方法と同じである。このように配線すると、渡り線の周方向に向かう配線部分に関しては、点線にて囲むようにどの円周位置においても２本で済むので、全体に渡る配線長を短くすることができる。

図８は自動コイル巻き機を用いたステータコイルの巻き方を説明するための別の図であり、図７の展開図とは異なって円周方向に連続するように図示したが、図示している内容と結線方法は図７と同じである。図７にて説明したように本実施例のステータコイルの渡り線（同相渡り線５５ａ～５５ｃ、異相渡り線５６ａ～５６ｃ）は、周方向の一方方向にだけ向くので、自動コイル巻き機を用いて、全自動で結線を行うことができるようになった。ステータコイルは、エナメル線をＵ相引出し部４６から巻き始める。Ｕ相引出し部４６、Ｖ相引出し部４７、Ｗ相引出し部４８は図４に示すように周方向に等間隔に配置されており、ここでは各引き出し部に隣接するステータコア３１の各ティース３４ａ～３４ｆを、順にＶ１、Ｕ１、Ｗ２、Ｖ２、Ｕ２、Ｗ１と定義した。エナメル線をステータコア３１の各ティース３４ａ～３４ｆに巻く際には、ティース３４ａ～３４ｆの径方向側面に絶縁材５８ａ～５８ｆ（図１１で後述）を配置し、ティース３４ａ～３４ｆの回転軸方向の端面にインシュレータ３５とインシュレータ４０を配置し、絶縁材５８ａ～５８ｆとインシュレータ３５、４０の各ティースの周囲を巻くようにする。

Ｕ相引出し部４６にてエナメル線の巻き始め部分を固定したら、周方向溝４２の内部にエナメル線が沿うように約６０度巻いて異相渡り線５６ｂとし、径方向溝４３ｂ（図４も参照）を通してＵ１ティース３４ｂの周囲を複数回巻いてＵ１コイル５１ａを形成する。図８では説明のためにＵ１ティース３４ｂの周囲を１回だけ巻くように図示しているが、実際には数回から数十回ほど巻かれる。ステータコア３１の各ティースへのコイルの巻く方向は統一されており、各ティースを外周側から径方向内側に見たときに、ティースの特定方向回り（例えば時計回り）になるようにする。Ｕ１ティース３４ｂのコイルを形成したらは、再び径方向溝４３ｂ（図４も参照）を通して元の周方向溝４２に戻り、渡り線５５ａで示すように周方向溝４２内に約１８０度這わせて、径方向溝４３ｅを通してＵ２ティース３４ｅに到達させて、Ｕ２ティース３４ｅに複数回巻いてＵ２コイル５１ｂを形成する。Ｕ２ティース３４ｅのコイルを巻き終えたら、径方向溝４３ｅを通して元の周方向溝４２に戻り、Ｖ相引出し部４７に到達させる。Ｖ相引出し部４７では端子取付け溝４６ｃに装着される図示しない金属端子と接触させることにより導通状態とし、そのままエナメル線を切断すること無く矢印５６ａのように再び周方向溝４２に戻して、約６０度這わせて径方向溝４３ｄを介してＶ２ティース３４ｄに到達させる。

Ｖ２ティース３４ｄにてＶ２コイル５２ｂを形成したら、再び径方向溝４３ｄ（図４も参照）を通して元の周方向溝４２に戻り、渡り線５５ｃで示すように周方向溝４２内に約１８０度這わせて、径方向溝４３ａを通してＶ１ティース３４ａに到達させて、Ｖ１ティース３４ａに複数回巻いてＶ１コイル５２ａを形成する。Ｖ１コイル５２ａを巻き終えたら、径方向溝４３ａを通して元の周方向溝４２に戻り、Ｗ相引出し部４８に到達させる。Ｗ相引出し部４８では端子取付け溝４８ｃに装着される図示しない金属端子と接触させることにより導通状態とし、そのままエナメル線を切断すること無く矢印５６ｃのように再び周方向溝４２に戻して、約６０度這わせて径方向溝４３ｆを介してＷ１ティース３４ｆに到達させる。

Ｗ１ティース３４ｆのコイルを形成したらは、再び径方向溝４３ｆ（図４も参照）を通して元の周方向溝４２に戻り、渡り線５５ｂで示すように周方向溝４２内に約１８０度這わせて、径方向溝４３ｃを通してＷ２ティース３４ｃに到達させて、Ｗ２ティース３４ｃに複数回巻いてＵ２コイル５１ｂを形成する。Ｕ２コイル５１ｂのコイルを巻き終えたら、径方向溝４３ｃを通してＵ相引出し部４６に到達させて、図示しない金属端子と接触させることにより巻き始め部分と導通状態する。以上のようにしてエナメル線の巻き付け作業を行うことによって、周方向溝４２内は一方方向への巻き付けだけですむ。

図９は図４の周方向溝４２の形状とエナメル線５０の配線との位置関係を示すための部分断面図であり、（１）は図５の一部拡大図である。ここでは右上にエナメル線５０の断面を示すように、その直径はｄであるとする。周方向溝４２は、その幅（回転軸線Ａ１方向の長さ）がＷで、深さ（溝の径方向の深さ）Ｄとすると、Ｗ＞２ｄ、Ｄ＞２ｄの関係となるような寸法とされる。図７にて説明したように周方向溝４２の内部に配線される渡り線の本数は最大で２本である。従って、径方向に２本のエナメル線５０が重なったとしても、Ｄ＞２の関係であればエナメル線５０が外周面４１ａよりも外側に突出することを防止できる。また、Ｗ＞２ｄの関係であれば、軸方向においても横に２本のエナメル線５０を並べることができる。図９（２）は周方向溝４２にエナメル線５０を配線した状態を示す図であり、軸方向に並んだ同相渡り線５５ａと、異相渡り線５６ｃが軸方向に並んでいることが理解できよう。尚、リブ４１ｂの外縁位置は、（１）にて示すように外周面４１ａの外縁位置よりもその差ｔだけわずかに小さくなっている。これは、ステータを圧入する際にハウジングのリブとインシュレータのリブを接触させないためである。この状態であってもリブ４１ｂよりエナメル線５０が突出しないようにするためには、Ｄ＞２ｄ＋ｔの関係とすると好ましい。このように、周方向溝４２の深さを深めにすれば、冷却ファン１３によって吸引された冷却風と共に金属粉塵が吸引されてモータ５の内部を流れるとしても、周方向に配線される渡り線にぶつかる虞を大幅に減らすことができるので、エナメル線５０の被覆部分が剥がれて周方向溝４２内の渡り線どうしが短絡することをほぼ回避でき、モータの更なる長寿命化を実現できる。特に、金属加工を行うグラインダ等の電動工具では、作業によって金属粉が生じるため、より一層モータの長寿命化の効果が高い。

図１０（１）は、モータ５のロータ７０及び冷却ファン１３の側面図であり、（２）は（１）のＤ－Ｄ部の断面図（ロータコア７１の側面図に相当）である。ロータ７０及び冷却ファン１３の組立体は、中心軸となる回転軸６０と、回転軸６０の周囲に配置される略円筒状のロータコア７１と、ロータコア７１の前方側において回転軸６０と同心上に固定される冷却ファン１３を含んで構成される。回転軸６０は、前後の２箇所にて軸受１５ａ、１５ｂ（図１参照）にて軸支されるものであり、軸受１５ａ、１５ｂの取り付け部には軸受が圧入されるために外周面を研磨して同軸度を向上させた軸受保持部６０ｂ、６０ｅが形成される。軸受保持部６０ｂの前方側は、傘歯車７ａ（図１参照）を保持するための細径部６０ａが形成され、軸受保持部６０ｂの後方側には、軸方向の一部の外周面に、周方向に連続する凹凸部６０ｆを形成した冷却ファン取付部６０ｃが形成される。冷却ファン取付部６０ｃに固定される冷却ファン１３は遠心ファンであり、冷却ファン１３が回転することにより回転軸６０の軸方向から取り込んだ空気を半径方向外側に排出する。冷却ファン１３は合成樹脂の一体成形で製造され、内周側には回転軸６０に形成された凹凸部６０ｆに対応する凹凸部を有する取付部１３ａが形成され、凹凸部６０ｆと取付部１３ａの凹凸が嵌合することによって空転しないように冷却ファン１３を回転軸６０に固定する。

ステータ３０は複数の鋼板を積層した積層鉄心にて構成される。回転軸６０のロータコア７１を保持する部分は、外周面を絶縁材によるモールド部材６５によって覆われたシャフトモールド部６０ｄである。モールド部材６５としては樹脂が用いられる。シャフトモールド部６０ｄにロータコア７１が固定されることにより、回転軸６０とロータコア７１の金属部分はモールド部材６５を介した接続となるため、電気的に非導通状態となる。ロータコア７１の前側端部及び後側端部には、回転バランスを取るためにバランサ部材８５、９５が同軸上に設けられる。バランサ部材８５、９５は回転軸方向に所定の厚さを持った非磁性金属製の円環状の質量体であって、外周面の周方向の１カ所又は複数箇所に、径方向に所定のドリル穴、溝、面取り等を形成して局所的な質量を削減することによって、図１０（１）にて示す回転体の回転バランスの精度を高める。図１０（１）では矢印８５ａ、９５ａのように周方向に連続する小さい溝部を形成しているが、これはドリル加工をする際に、ドリルの先端の位置を軸方向に決定し易くするために設けられるものである。従って、周方向溝８５ａ、９５ａは設けなくても良い。本実施例ではバランサ部材８５とロータコア７１の前端面７１ａの間に円板状の樹脂スペーサ８０を介在させ、バランサ部材９５とロータコア７１の後端面７１ｂの間に円板状の樹脂スペーサ９０を介在させた。樹脂スペーサ８０、９０の外径はロータコア７１の外径と同じであって、軸方向の厚さは、バランサ部材８５、９５に比べて薄い。本実施例では、スペーサ部材（樹脂スペーサ８０、９０）の外径をロータコア７１の外径よりｔ_１だけわずかに小さくしており、ロータコア７１の径が３９．８ｍｍに対してｔ_１＝０．５ｍｍ程度である。一方、ロータコア７１に対するバランサ部材８５の径Ｄ_８０は１５％程度小さく構成され、ロータコア７１に対するバランサ部材９５の径Ｄ _９０ は３０％程度小さく構成される。

図１０（２）は（１）のＤ－Ｄ部の断面図である。この図はロータコア７１の端面を前方側から見た正面図に相当する。ロータコア７１には、周方向に等間隔で積層鉄心を切り抜いたスロット７３ａ～７３ｄが形成される。スロット７３ａ～７３ｄは、ロータコア７１の横断面で回転軸６０を中心とした正方形の四辺にそれぞれ位置するように配置される。それらスロット７３ａ～７３ｄの内部には回転軸線Ａ１方向に４つの板状のマグネット７６ａ～７６ｄが回転軸線Ａ１方向に圧入され、接着剤にて固定される。軸方向に連続する小径部７５ａ～７５ｄは、ロータコア７１を構成する多数の鋼板を固定する際の位置決め用のカシメである。 ここで、ロータコア７１の外周面７１ｃにおいて、各マグネット７６ａ～７６ｄの短辺が接近する付近には、ロータコア７１の外周面を略Ｖ状または、谷状に径方向内側に向けて窪むようなＶ字溝７４ａ～７４ｄが形成される。Ｖ字溝７４ａ～７４ｄは、ロータコア７１の軸方向の全長に亘って前端面７１ａから後端面７１ｂまで連続して形成される軸方向溝である。軸方向溝の断面形状が略Ｖ字といっても、底部分が平面になる又は湾曲するような形状であるので、略Ｕ字状ともいえる形状であるが、このような谷状の溝部をロータコア７１の軸方向の全長分形成することによって、ロータコア７１の外周側に冷却風が通りやすくなる上に、マグネット７６ａ～７６ｄによる磁気特性を改善してロータコア７１から発生する磁束の乱れを改善できる。回転軸６０の外周側であって、ロータコア７１の中心穴７２との間にはモールド部材６５が介在する。モールド部材６５は、回転軸６０の外周側の特定部分、即ちシャフトモールド部６０ｄにだけ形成される。このようにモールド部材６５を介在させることによってロータコア７１と回転軸６０が電気的に絶縁されることになる。

図１１（１）は図１のＡ－Ａ部の断面図であり、（２）は図１のＢ－Ｂ部の断面図であり、（３）は図１のＣ－Ｃ部の断面図である。ここで（１）（２）は回転軸線Ａ１方向の前方から見た図であり、（３）は後方側から見た図であるので、左右方向の向きが異なることに注意されたい。図１１（２）の断面図にて示すように、ステータコア３１は内向きに６つの磁極片を有し、それら磁極片の内側空間には、ロータコア７１が配置される。ロータコア７１は、その外周面がステータコア３１の磁極片に対してわずかな隙間を有するように隣接する。ステータコア３１を保持するモータハウジング１０は、合成樹脂の一体成形にて筒状に形成され、回転軸６０の軸方向を通る分割面が存在しない。ステータコア３１はモータハウジング１０の軸方向前方側から後方側に挿入されることによって保持される。モータハウジング１０の内側には軸方向に連続する多数のリブ（凸部）が形成され、ステータコア３１の外側に所定の軸方向通路が形成されるようにして、冷却風がモータ５の外周側の軸方向後方から前方側に流れるようにした。また、モータハウジング１０に形成される凹部（キー溝）に、ステータコア３１のキー３２ａ、３２ｂが位置するので、モータ５がモータハウジング１０内で回転方向に移動しないように保持される。

図１１（１）のＡ－Ａ部は、ロータ７０の前方側から見た側面図に相当する。ロータコア７１の前端面（風下側端部）には、Ｖ字断面形状を有するロータコア７１（図１０参照）と同じ断面外縁形状の樹脂スペーサ８０を設けられ、その前方側にはロータコア７１のＶ字溝７４ａ～７４ｄの底部の直径とほぼ同径とされるバランサ部材８５が設けられる。このように、Ｖ字断面形状を有するロータコア７１と同形状の樹脂スペーサ８０をバランサ部材８５とロータコア７１の間に配置することによってロータコア７１の前端面７１ａ（図１０参照）の金属面が露出しない状態とすることができる。また、樹脂スペーサ８０の前側に小径のバランサ部材８５を配置することにより、回転バランス調整を従来と同様に行うことが可能である。バランサ部材８５の外径は、ロータコア７１のＶ字溝７４ａ～７４ｄの底部（回転軸心と一番近い点）と同じ又はそれよりも小さい径となるようにし、さらに、回転軸６０を通る永久磁石の法線方向でみた際に、永久磁石の外側面の位置よりも小さくなるように形成される。このように形成することによって、Ｖ字溝７４ａ～７４ｄ部分を通って軸方向後方から前方側に流れる冷却風が、樹脂スペーサ８０によって流れが阻害されることなくスムーズに流れるようになった。特に、バランサ部材８５はロータコア７１の風下側にあるので、バランサ部材８５の外径がＶ字溝７４ａ～７４ｄの底部よりも大きい場合には、バランサ部材８５とロータコア７１とで囲われる空間に粉塵が溜まってしまい、冷却ファン１３による空気流でも除去が困難となってしまうが、本発明によれば、ロータコア７１の風下側に粉塵が溜まってしまうことを抑制できる。ロータコア７１の前端側にはインシュレータ３５が設けられ,インシュレータ３５の径方向に延びる巻付部にはコイル５８ａ～５８ｆが形成される。図１１ではエナメル線によるコイル部分の詳細図示を省略し、コイルの占める部分を長方形にて図示している。また、ステータコア３１の各磁極部分には第３のインシュレータを介して、磁極部分と非接触状態を保ってコイルを巻くが、図１１では第３のインシュレータの図示も省略している。

図１１（３）はロータ７０の後方側から見た背面図に相当する図である。本図で明白なように、バランサ部材９５の大きさはロータコア７１や樹脂スペーサ９０に比べて十分小さい径とされる。このようにバランサ部材９５を小さくすれば、バランサ部材９５の外周側に、ロータコア７１の回転位置を検出するホールＩＣを搭載するセンサ基板１２２（図１参照）を配置することができ、バランサ部材９５の外周側の空間を有効利用できる。一方で、樹脂スペーサ９０の外縁形状をロータコア７１の外縁形状と同じようにＶ字溝９１ａ～９１ｄを形成したので、ロータコア７１の後端面７１ｂ（図１０参照）の金属面が露出しない状態とすることができ、冷却風と共にハンドルハウジング１６内からモータハウジング１０の内部空間に到達した金属粉塵が、ロータコア７１の軸方向の後端面７１ｂに直接付着することを防止できる。また、樹脂スペーサ９０にもＶ字溝が同じように形成されるので、冷却風の軸方向の流れを阻害することなく、ロータコア７１の端面に付着した異物によってモータロックを引き起こす虞を大幅に回避できる。

図１２はバランサ部材８５、９５の単体形状を示す斜視図である。ここでは外周面８５ｂ、９５ｂに形成される周方向溝８５ａ、９５ａ（図１０参照）の図示を省略している。バランサ部材８５、９５は、ロータ７０の回転バランスを向上させる目的であるので、バランス調整用の径方向穴を開ける前の状態（バランス調整前の状態）では軸対称の略円環状の形状である。それぞれの中央には貫通穴８５ｃ、９５ｃが形成され、軸方向にはそれぞれ厚さＴ_１、Ｔ_２とされる。ここでは外径の差を考慮してＴ_１＜Ｔ_２としたことによりそれぞれの質量を等しくしている。貫通穴８５ｃ、９５ｃの内径は、シャフトモールド加工が終了した後に回転軸６０のシャフトモールド部６０ｄ（図１０参照）に圧入するのに最適な大きさとされる。回転バランスの調整行程においては、図１０のように回転軸６０にステータ７０と冷却ファン１３を組み立てた状態において回転軸６０の径方向から図示しないドリル刃をバランサ部材８５、９５の外周面に押し当てて、そこに微小の穴を形成し、穴によって取り除かれた金属部分の質量軽減によって回転体の質量分布の不揃いをなくすようにする。この際、ドリルは鉄系の金属製であるため、ロータコア７１に設けられているマグネット７６ａ～７６ｄ側に磁力によって引きつけられるため、穿孔作業に支障が出やすい。本実施例で樹脂スペーサ８０、９０を設けたことによりバランサ部材８５、９５とロータコア７１との距離をわずかに離すことができるので、バランス取り作業の作業性を向上させることができる。また、ドリル刃がロータコア７１の端面に引き寄せられたとしても樹脂スペーサ８０、９０の存在により、従来よりも引き離しがし易い。

以上、本実施例によれば樹脂スペーサ８０、９０の大きさが、ロータコア７１とほぼ同じ大きさとすることで、ロータコア７１の軸方向の端面が外部に露出しないように構成したので、ロータコア７１の端面に鉄粉等をつきにくく構成することができた。また、バランサ部材８５、９５も従来同様に設けているので、ロータ７０の回転の釣り合い調整は従来同様に行うことができる。尚、回転軸６０にシャフトモールド成形を行う際に、モールド箇所としてロータコア７１の両側端面も含めることにより回転軸６０とロータコア７１の両側端面を一体にモールドすることによって、樹脂スペーサ８０、９０部分をモールド部材６５と一体に成形しても良い。

次に図１３を用いて本発明の第二の実施例を説明する。第二の実施例の基本的な構造は第一の実施例と同様であり、ステータコア１３１の軸方向の長さが大きい点と、後方側の第２のインシュレータ１４０の形状が異なる点である。前方側のインシュレータ３５は、円環部３６の大きさが一致すれば第一の実施例と同じ部品を用いることができる。インシュレータ１４０は、本発明によるデルタ結線の方法を実現するだけでなく、従来のスター結線などにも広く対応できるように、コイルの引出し部１４６～１４８、１６６～１６８が合計６カ所形成されたものである。インシュレータ１４０の外周面１４１ａには、先述した第一の実施例と同様の思想により、周方向溝１４２が形成される。周方向溝１４２は、径方向に窪むような凹部であって、周方向に連続して形成される。また周方向溝１４２とクロスするようして回転軸線Ａ１方向に円環端面１４１ｃ及びリブ１４１ｂを切り欠いたような径方向溝１４３ａ～１４３ｆが形成される。

径方向溝１４３ａ～１４３ｆは、回転軸線Ａ１方向の後方側からみてインシュレータ１４０の巻付部１５８ａ～１５８ｆの時計回り側に形成される。また、各巻付部１５８ａ～１５８ｆの径方向外側にはそれぞれ、引出し部１４６～１４８、１６６～１６８が形成される。ここでは、引出し部１４６～１４８だけが用いられ、引出し部１６６～１６８はコイルの巻き付け及び配線用には用いられていない。尚、引出し部のどれを用いるかは、モータが装着されるハウジング部分の形状や、モータへの駆動電流用の配線の位置に応じて変更しても良い。引出し部１４６～１４８にはそれぞれ金属端子１５９ａ～１５９ｃが装着され、金属端子１５９ａ～１５９ｃには異相渡り線１５６ａ～１５６ｃを接触させて導通状態にて固定される。例えば図に示すように、引き出し部１４７には金属端子１５９ｃが取りつけられる。金属端子１５９ｃの一部には切り抜いた部分を外側に折り曲げたコイル線保持部１６０ｃが形成され、コイル線保持部１６０ｃに異相渡り線１５６ａが係止される。

ステータコア１３１の各ティースの周囲には、合成樹脂製の巻付部１５８ａ～１５８ｆが設けられる。巻付部１５８ａ～１５８ｆはステータコア１３１の各ティースの周方向の後方側をカバーする部材であって、コイルと各ティースとの間を絶縁するものである。

以上のように第２の実施例では、モータのコイルをデルタ結線として、ステータコアの一端側（後側）の形状を工夫することによって、コイルの自動巻付け機を用いて効率良く巻回することが可能となった。また、インシュレータ４０における周方向の渡り線が、冷却風に曝されないように配線されるので、金属粉が飛び散るような環境下においても、寿命が長くて安定して動作する電動工具を実現できた。

以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、電動工具は上述したグラインダだけに限定されるものではなく、モータを用いたその他の種々な動力工具での適用が可能である。また、モータの他端側に延びる回転軸に動力伝達部が接続されるモータ機器であれば、その他の動力機械や、動力機械用のモータに適用できる。

１…ディスクグラインダ、２…胴体部、３…動力伝達部、４…ハンドル部、４ｂ…サイドハンドル取付孔、５…モータ、６…ギヤケース、６ｂ…サイドハンドル取付孔、７ａ，７ｂ…傘歯車、８…スピンドル（出力軸）、９ａ，９ｂ…軸受、１０…モータハウジング、１１…軸受ホルダ、１２…ファンガイド、１３…冷却ファン、１３ａ…取付部、１４ａ…受け金具、１４ｂ…押さえ金具、１５ａ，１５ｂ…軸受、１６…ハンドルハウジング、１７…トリガレバー、１８…トリガスイッチ、１９…制御回路部、２０…インバータ回路部、２１…円筒ケース、２３…底面、２４…外周面、２４ａ…段差部、２４ｂ…切り欠き部分、２５ａ～２５ｄ…回り止め保持部、２６…ＩＧＢＴ回路素子群、２７…回路基板、２８…仕切り板、２９…ホイルガード、３０…ステータ、３１…ステータコア、３２ａ，３２ｂ…キー、３４ａ～３４ｆ…ティース、３５…（第１の）インシュレータ、３６…円環部、３８ａ～３８ｄ…ストッパ部、４０…（第２の）インシュレータ、４１…円環部、４１ａ…外周面、４１ｂ…リブ、４１ｃ…円環端面、４２…周方向溝、４３ａ～４３ｆ…径方向溝、４４ａ～４４ｆ…巻付部４、５ａ～４５ｆ…ストッパ部、４６…Ｕ相引出し部、４７…Ｖ相引出し部、４８…Ｗ相引出し部、４６ａ，４７ａ，４８ａ…軸方向凸部、４６ｂ，４７ｂ，４８ｂ…窪み部、４６ｃ，４７ｃ，４８ｃ…端子取付け溝、４９ａ～４９ｆ…壁部、５０…エナメル線、５１ａ…Ｕ１コイル、５１ｂ…Ｕ２コイル、５２ａ…Ｖ１コイル、５２ｂ…Ｖ２コイル、５３ａ…Ｗ１コイル、５３ｂ…Ｗ２コイル、５４ａ～５４ｃ…引出し線、５５ａ～５５ｃ…同相渡り線、５６ａ～５６ｃ…異相渡り線、５８ａ～５８ｆ…絶縁材、５７ｂ…金属端子、５９ａ，５９ｂ，５９ｃ…金属端子、６０…回転軸６０ａ…（回転軸の）細径部、６０ｂ，６０ｅ…（回転軸の）軸受保持部、６０ｃ…（回転軸の）冷却ファン取付部、６０ｄ…（回転軸の）シャフトモールド部、６０ｆ…（回転軸の）凹凸部、６５…モールド部材、７０…ロータ、７１…ロータコア、７１ａ…前端面、７１ｂ…後端面、７１ｃ…外周面、７２…中心穴、７３ａ～７３ｄ…スロット、７４ａ～７４ｄ…Ｖ字溝、７５ａ～７５ｄ…小径部、７６ａ～７６ｄ…マグネット、８０…樹脂スペーサ、８０ａ…貫通穴、８０ｂ…外周面、８５…バランサ部材、８５ａ…周方向溝、９０…樹脂スペーサ、９０ａ…貫通穴、９１ａ～９１ｄ…（樹脂スペーサ９０の）Ｖ字溝、９５…バランサ部材、９５ａ…周方向溝、９８…砥石、９９…電源コード、１００…商用交流電源、１０１…ファン収容部、１０２…モータ収容部、１０３…テーパー部、１０４…回路基板収容部、１０５ａ…ネジボス部、１０６ａ～１０６ｄ…ネジボス、１０７ａ，１０７ｂ…リブ、１０８…レール部、１０９…軸受ホルダ、１１０…演算部、１１１…整流回路、１１２…ブリッジダイオード、１１３…平滑回路、１１４…電解コンデンサ、１１５…コンデンサ、１１６…抵抗、１１７…シャント抵抗、１１８…インバータ回路、１１９…低電圧電源回路、１２１…ホールＩＣ、１２２…センサ基板、１２５…中間部材、１２５ａ…回転溝、１２６…フランジ部、１３０…ステータ、１３１…ステータコア、１３３…支持部材、１３３ａ…右側部、１３３ｂ…左側部、１３４ａ…貫通孔、１３５ａ…風窓、１３６ａ…部材、１３７ａ…ネジ穴、１４０…インシュレータ、１４１ａ…外周面、１４１ｂ…リブ、１４１ｃ…円環端面、１４２…周方向溝、１４３ａ～１４３ｆ…径方向溝、１４６～１４８…引出し部、１５６ａ～１５６ｃ…異相渡り線、１５８ａ～１５８ｆ…巻付部、１５９ａ～１５９ｃ…金属端子、１６６～１６８…引出し部、Ｑ１～Ｑ６…スイッチング素子、ｄ…エナメル線５０の直径、Ｗ…（周方向溝５２の）軸方向幅、Ｄ…（周方向溝５２の径方向）深さ、ｔ…外周面４１ａとリブ４１ｂの外縁位置との差、Ａ１…回転軸線

Claims (8)

1. 回転軸に取り付けられ永久磁石を収容するロータコア及び前記ロータコアの外周側に位置するステータコアを有するモータと、
   前記モータを収容するハウジングと、
   前記回転軸に取り付けられた冷却用のファンを有し、
   前記ファンによって外気を取り込み、前記ハウジング内を前記回転軸方向に流れる冷却風が前記モータを冷却するようにした電動工具であって、
   前記ロータコアの外周は凹凸形状を成し、
   円筒形であって前記ロータコアの外径よりも小さい非磁性金属製のバランサ部材を前記ロータコアの軸方向の一方側又は双方側に設け、
   前記バランサ部材と前記ロータコアの間に、端面の外縁形状が非円形となる樹脂製のスペーサ部材を設け、
   前記スペーサ部材は、非円形となる前記端面で前記ロータコアに装着された前記永久磁石の端面を全体的に覆い、かつ前記回転軸の延在方向で見たときに前記ロータコアの凹部を覆わないよう構成されたことを特徴とする電動工具。
2. 前記ロータコアは、前記回転軸の回転方向で前記凹部と隣り合う凸部を有し、
   前記凸部に前記永久磁石を収容するためのスロットが設けられることを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
3. 前記ロータコアの外周面において、前記ロータコアの軸方向の一方側端面から他端側端面に至って連続する軸方向溝が複数本形成され、
   前記スペーサ部材は前記ロータコアの端面の外縁形状と相似形の外縁形状とされることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動工具。
4. 前記スペーサ部材は中心に貫通穴が形成された略円環状の部材であり、
   前記バランサ部材には、中心に軸方向に延びる貫通穴が形成され、
   前記回転軸が、前記スペーサ部材と前記バランサ部材の貫通穴に圧入されていることを特徴とする請求項３に記載の電動工具。
5. 前記回転軸は外面にシャフトモールド加工がされ、
   前記バランサ部材には、中心に軸方向に延びる貫通穴が形成され、前記貫通穴に前記回転軸が圧入されていることを特徴とする請求項３に記載の電動工具。
6. 前記ロータコアは中心に貫通穴を有し、貫通穴よりも径方向外側に板状の前記永久磁石を収容するためのスロットが形成された積層鉄心にて構成され、
   前記バランサ部材の外径は、前記回転軸を通る前記永久磁石の法線方向でみて、前記永久磁石の外側面の位置よりも小さい直径にて形成されることを特徴とする請求項４又は５に記載の電動工具。
7. 前記スペーサ部材の前記回転軸方向の厚さは、前記バランサ部材の前記回転軸方向の厚さよりも薄いことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電動工具。
8. 回転軸に取り付けられ永久磁石を用いたロータコアと前記ロータコアの外周に位置するステータコアを有するモータと、前記モータを収容するための筒状のハウジングと、
   前記回転軸に取り付けられる冷却用のファンを有し、
   前記ファンによって外気を取り込み、前記ハウジング内において前記モータの周囲を前記回転軸方向に冷却風を流すようにした電動工具であって、
   前記回転軸の外周面と前記ロータコアの内周面の間にはシャフトモールド加工が施され、
   前記シャフトモールド加工のモールド箇所は、絶縁性を有するとともに、前記ロータコアの両側端部に位置する前記永久磁石の両側端面を全体的に覆う部分まで拡張されることを特徴とする電動工具。
   

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