JP7313924B2 - モータ及び電動作業機 - Google Patents

Description

本発明は、モータ及び電動作業機に関する。

電動工具などの電動作業機において、コンパクトで耐久性が高いブラシレスモータが動力源として用いられる。このような電動工具としては、下記特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に記載された電動工具に記載されたブラシレスモータは、ステータの内部にロータが配置されるインナロータ型である。そして、ステータは、ステータコアと、一対のインシュレータと、複数のコイルと、センサ回路基板と、短絡部材を有する。

特許第６２３４１２８号公報

従来のセンサ回路基板は、円環形状をなし、裏面にロータに設けられた永久磁石の磁界を検出する回転検出素子が装着される。センサ回路基板は、所定の大きさの基板から円環形状にくり抜かれて形成される。ここで、従来のセンサ回路基板は、円環形状をなすことから、センサ回路基板が切り抜かれた基板は、中央の円板部分が廃棄する部材となり、歩留まりが悪く、製造コストが増加してしまうという課題がある。

本発明の態様は、小型軽量化を図ると共に製造コストの増加を抑制するモータ及び電動作業機を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に従えば、ステータと、前記ステータの内側に配置され回転軸を中心に回転可能なロータと、前記ステータに設けられて三相結線を形成する短絡部材と、前記回転軸の周囲の一部に配置され前記ロータの回転位置を検出するセンサ回路基板と、を備えるモータが提供される。

本発明の第２の態様に従えば、ハウジングと、前記ハウジングに収容される前記モータと、前記ロータに連結される回転シャフトと、前記回転シャフトにより駆動する出力部とを備える電動作業機が提供される。

本発明の態様によれば、小型軽量化を図ることができると共に、製造コストの増加を抑制することができる。

図１は、本実施形態に係る芝刈機の中央縦断面図である。 図２は、モータユニットの斜視図である。 図３は、モータユニットの分解斜視図である。 図４は、モータユニットの縦断面図である。 図５は、モータユニットの上ケース部分の横断面図である。 図６は、モータユニットの下ケース部分の横断面図である。 図７は、ステータの平面図である。 図８は、短絡部材の斜視図である。 図９は、短絡部材の斜視図である。 図１０は、短絡部材の分解斜視図である。 図１１は、ステータにおけるセンサ回路基板とサポート部材と被覆部材の分解斜視図である。 図１２は、ステータにおけるセンサ回路基板組立体の分解斜視図である。 図１３は、センサ回路基板の平面図である。 図１４は、センサ回路基板の側面図である。 図１５は、センサ回路基板の底面図である。 図１６は、サポート部材の平面図である。 図１７は、サポート部材の側面図である。 図１８は、サポート部材の底面図である。 図１９は、サポート部材の右側面図である。 図２０は、センサ回路基板及びサポート部材の平面図である。 図２１は、センサ回路基板及びサポート部材の側面図である。 図２２は、センサ回路基板及びサポート部材の底面図である。 図２３は、センサ回路基板組立体の平面図である。 図２４は、センサ回路基板組立体の側面図である。 図２５は、センサ回路基板組立体の底面図である。 図２６は、第１、第２、第３金具による結線回路図である。 図２７は、従来のセンサ回路基板の歩留まりを説明するための概略図である。 図２８は、本実施形態のセンサ回路基板の歩留まりを説明するための概略図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

以下に説明する実施形態では、本発明の電動作業機を芝刈機に適用して説明する。

［芝刈機］
図１は、本実施形態に係る芝刈機の中央縦断面図である。

図１に示すように、芝刈機１は、ベース２と、本体３と、ハンドル４とを備える。ベース２は、前後方向に延びて下面が開口する。本体３は、ベース２の中央部の上側に連結される。ハンドル４は、ベース２から後方の斜め上方に延びる。

ベース２は、前部及び後部にそれぞれ車輪５を有し、ハンドル４の操作によって前進及び後退が可能である。ベース２は、後部におけるハンドル４の下方にリヤカバー６と集草カゴ７が設けられる。ハンドル４は、後端部にスイッチレバー８が設けられ、スイッチレバー８の前方に、常態でスイッチレバー８の操作をロックするロックオフボタン９が設けられる。ロックオフボタン９を押し操作してスイッチレバー８のロックを解除すると、スイッチレバー８の引き操作が可能となる。

本体３は、本体ハウジング１０を有する。本体ハウジング１０は、下向きに開口する下端の筒状部１１がベース２内に突出する。本体ハウジング１０は、上部にバッテリー装着部１２が前下がり状態で形成され、バッテリー装着部１２に電源となるバッテリーパック１３を後方上側から差し込んで装着可能である。バッテリー装着部１２は、バッテリーカバー１４によって開閉可能である。

本体ハウジング１０は、前部に制御回路基板（図示略）を備えたコントローラ１５が上下方向に立設した状態で支持され、コントローラ１５の後方でバッテリー装着部１２の下方にモータユニット１６が設けられる。モータユニット１６は、ブラシレスモータ２１の回転シャフト２５が下向きに突出し、回転シャフト２５の下端部にスピンドル１７が同軸上に連結される。スピンドル１７は、筒状部１１からベース２内へ下向きに突出し、下端部にインナフランジ１８及びボルト１９によって水平な板状の刈刃（出力部）２０が装着される。

［モータユニット］
図２は、モータユニットの斜視図、図３は、モータユニットの分解斜視図である。

図２及び図３に示すように、モータユニット１６は、ブラシレスモータ２１と、ブラシレスモータ２１を保持するモータケース２２とを有する。ブラシレスモータ２１は、筒状をなすステータ２３と、ステータ２３の内側を貫通する回転シャフト２５を有するロータ２４とからなるインナロータ型である。ロータ２４は、回転軸ＡＸを中心に回転可能である。モータケース２２は、上ケース２６と下ケース２７とから構成され、ステータ２３は、上ケース２６と下ケース２７により上方及び下方から保持され、回転シャフト２５は、上ケース２６と下ケース２７に支持される。

図１に示すように、モータケース２２を構成する下ケース２７は、筒状部１１の上側に設けられたベース２８に対して組み付けられる。ベース２８は、上側にモータユニット１６を上方から覆うモータカバー２９が設けられる。なお、図示しないが、ベース２８は、下側にベアリングリテーナが複数のねじによって固定され、スピンドル１７は、軸受を介してベアリングリテーナに支持される。スピンドル１７は、下端部が筒状部１１の下端に固定されたバッフル板を貫通し、ベース２内に突出する。そして、スピンドル１７は、下端部にインナフランジ１８の筒部が嵌合し、ボルト１９によって固定される。刈刃２０は、インナフランジ１８に取付けられ、筒部の外周に遠心ファンが設けられる。

［ステータ］
図４は、モータユニットの縦断面図、図５は、モータユニットの上ケース部分の横断面図、図６は、モータユニットの下ケース部分の横断面図、図７は、ステータの平面図である。

図４から図７に示すように、ステータ２３は、ステータコア４０と、上インシュレータ４２及び下インシュレータ４３と、絶縁部４４と、コイル４５とを有する。ステータコア４０は、複数の鋼板が軸方向に積層されて構成され、内側に複数（本実施形態では、１２個）のティース４１が回転軸ＡＸに向けて突出する。上インシュレータ４２及び下インシュレータ４３は、樹脂製の電気絶縁部材であって、ステータコア４０の上端部及び下端部にそれぞれ一体成形される。絶縁部４４は、樹脂製であり、上インシュレータ４２と下インシュレータ４３の間で両者を連続するように一体成形され、ステータコア４０の内周面及び各ティース４１の突出端面を除く外周面を被覆する。コイル４５は、絶縁部４４を介して各ティース４１に巻回される。

上インシュレータ４２は、コイル４５を形成するワイヤと電気的に接続されて三相結線を形成する短絡部材４６と、ロータ２４の回転位置を検出するセンサ回路基板４７とが組付けられる。

ステータコア４０は、周面に周方向に等間隔で３個の突条４８Ａ，４８Ｂが形成される。２個の突条４８Ａは、周方向の幅がステータコア４０の径方向外側へ行くに従って小さくなるテーパ状の横断面形状をなす。１個の突条４８Ｂは、テーパ状ではなく、周方向の幅が径方向に沿って変わらない四角形の横断面形状をなす。突条４８Ｂは、径方向外側の端面に周方向に沿って外側へ膨らむ僅かな曲面が付与される。突条４８Ａ，４８Ｂは、それぞれ貫通孔４９が形成される。なお、突条４８Ａ，４８Ｂは、ステータコア４０を構成する鋼板に形成される突起が重なって形成され、各突条４８Ａ，４８Ｂの間にステータを位置決めするための溝５３が形成される。

［ロータ］
ロータ２４は、回転軸ＡＸを中心に回転可能である。ロータ２４は、複数の鋼板を軸方向に積層してなる円筒状のロータコア５５の中心に回転シャフト２５を貫通させて構成される。ロータコア５５と回転シャフト２５は、樹脂５６によって一体形成される。回転シャフト２５は、下端に面取部５７（図３参照）が形成される。ロータコア５５は、周縁部に同心円上に複数（本実施形態では、８個）の磁石孔５８が軸方向に貫通形成され、各磁石孔５８に板状の永久磁石５９が埋設される。永久磁石５９は、内側に上端部及び下端部を除いてステータコア４０に形成した透孔の積層により、空間部（肉盗み）６０が形成され、ロータ２４の軽量化を達成している。

［モータケース］
図２から図４に示すように、モータケース２２を構成する上ケース２６及び下ケース２７は、円形カップ形状をなし、それぞれステータ２３の上部及び下部を被覆するように装着される。上ケース２６は、アルミ合金などの非磁性体で形成され、外周面の上部から側面に沿って板形状をなす複数の放熱用のフィン６５が周方向に所定間隔を空けて設けられる。上ケース２６は、上面の中央部に上軸受保持部６６が形成され、樹脂製の絶縁キャップ６７を介して軸受６８が保持され、軸受６８により回転シャフト２５の上端部が支持される。上軸受保持部６６は、中心に透孔６９が形成され、樹脂キャップ７０によって閉塞される。

上ケース２６は、周面に周方向に等間隔を空けて径方向の外側へ膨らむ３個のねじボス部７１Ａ，７１Ｂが上下方向に沿って形成される。ねじボス部７１Ａ，７１Ｂは、ステータコア４０の突条４８Ａ，４８Ｂにそれぞれ対応するものであり、ねじボス部７１Ａ，７１Ｂは、下端がそれぞれ突条４８Ａ，４８Ｂに嵌合するテーパ形状または四角形状に開口する。上ケース２６は、周面に突条４８Ａ，４８Ｂの間に下端から上向きのスリット７２が形成される。

下ケース２７は、上ケース２６と同様に、中央に下軸受保持部７４が形成される円形の端面部７３と、端面部７３の外周から上向きに立ち上がる筒状部７５とを有する。下軸受保持部７４は、軸受７６が保持され、下軸受保持部７４により回転シャフト２５の下端部が支持される。筒状部７５は、外周にベース２８（図１参照）へのねじ止め用の複数のボス７７が周方向に等間隔を空けて４箇所下向きに形成される。

下ケース２７は、内面に樹脂層７８が形成される。樹脂層７８は、下軸受保持部７４を除く端面部７３の内面と、筒状部７５の内周及びボス７７を除く外周とに設けられ、端面部７３の内面から筒状部７５の内周及び外周までを連続して被覆する。下ケース２７は、樹脂層７８におけるステータコア４０の突条４８Ａ，４８Ｂに対応する位置に対応して上ケース２６のねじボス部７１Ａ，７１Ｂと同形状をなすボス部７９Ａ，７９Ｂが軸方向に沿って形成される。ボス部７９Ａ，７９Ｂは、上端がそれぞれ突条４８Ａ，４８Ｂに嵌合するテーパ形状または四角形状に開口する。ボス部７９Ａ，７９Ｂは、下側に凹溝８０がそれぞれ連続状に形成される。

モータケース２２は、上ケース２６をステータ２３の上方から、ステータコア４０の突条４８Ａ，４８Ｂにそれぞれねじボス部７１Ａ，７１Ｂを合わせて被せると共に、ロータ２４の回転シャフト２５の上端に組み付けた軸受６８を上軸受保持部６６に保持させる。一方、下ケース２７をステータ２３の下方から、ステータコア４０の突条４８Ａ，４８Ｂにそれぞれボス部７９Ａ，７９Ｂを合わせて被せると共に、回転シャフト２５の下端に組み付けた軸受７６を下軸受保持部７４に保持させる。この状態で、下ケース２７のボス部７９Ａ，７９Ｂに下方からそれぞれねじ８１を差し込んで突条４８Ａ，４８Ｂを貫通させた後、上ケース２６のねじボス部７１Ａ，７１Ｂにねじ込む。すると、ブラシレスモータ２１は、ステータコア４０の外周の一部を除いて上ケース２６と下ケース２７に覆われた状態となってモータユニット１６が組み立てられる。

この状態で、ブラシレスモータ２１は、内部金属であるステータコア４０と、充電部であるコイル４５との間に介在される基礎絶縁部材としての上インシュレータ４２及び下インシュレータ４３と絶縁部４４による基礎絶縁が施される。また、回転シャフト２５とロータコア５５との間に介在される回転軸側絶縁部材としての樹脂５６と、上ケース２６と回転シャフト２５との間に介在される絶縁キャップ６７と、下ケース２７の筒状部７５とステータコア４０との間に介在される樹脂層７８とによる付加絶縁がそれぞれ施される。そのため、ステータコア４０と回転シャフト２５との間が二重に絶縁される。さらに、上ケース２６と下ケース２７との間に上下方向の隙間が空くことで、ステータ２３の軸方向の寸法が変化しても組み付けが可能となる。

ベース２８（図１参照）上で、モータユニット１６を回転シャフト２５を下向きにして載置し、ベース２８の下方から各ボス７７にねじをねじ込む。すると、モータユニット１６は、ベース２８に固定される。下ケース２７は、端面部７３の下面に筒状部１１に嵌合してモータユニット１６を位置決めする同心円上の円弧リブ７３ａが形成される。ここで、モータカバー２９を被せると、上ケース２６の上軸受保持部６６を含む中央部分が露出した状態でモータユニット１６が覆われ、モータカバー２９の内面に上ケース２６のフィン６５が近接した状態となる。そのため、ブラシレスモータ２１のステータ２３は、突条４８Ａ，４８Ｂを貫通するねじ８１と、突条４８Ａ，４８Ｂに嵌合する上ケース２６のねじボス部７１Ａ，７１Ｂと、下ケース２７のボス部７９Ａ，７９Ｂとによって、モータケース２２に対して回り止めされる。

［上インシュレータ及び下インシュレータ］
図４から図７に示すように、上インシュレータ４２は、ステータコア４０の上側端面に一体成形されるリング体である。上インシュレータ４２は、上面に短絡部材４６に設けた各ヒュージング端子９９を保持する複数の端子保持部８５が周方向に等間隔で１２個設けられる。端子保持部８５は、内周側の内壁部８６と外周側の外壁部８７とを径方向にワイヤ１１５の直径に略相当する間隔をあけて立設される。端子保持部８５は、内壁部８６と外壁部８７との周方向の中央にヒュージング端子９９を嵌合させる嵌合溝８８が形成される。上インシュレータ４２は、上面に短絡部材４６の組み付け用の複数の止めボス８９（図３参照）が１つ置きのティース４１の根元に当たる位置に５箇所に突設する。下インシュレータ４３は、ステータコア４０の下側端面に一体成形されるリング体である。下インシュレータ４３は、下面に各ティース４１の根元からやや周方向にずれた位置で、周方向に沿って１２個のガイド壁（図示略）が設けられる。

［短絡部材］
図８から図１０に示すように、短絡部材４６は、円環形状をなし、上インシュレータ４２よりも一回り小さい樹脂製のリング体である。短絡部材４６は、外周に上インシュレータ４２の止めボス８９にそれぞれ上方から嵌合する四角筒状の５個の嵌合ボス９５と、ステータコア４０の各溝５３に係合する３個のリブ９６とが設けられる。短絡部材４６は、外周から内周へ行くに従って軸方向の厚みが上面から段階的に小さくなる階段状に形成される。短絡部材４６は、各厚み部分に、最も肉厚の外周部分に位置する最大径の第１金具９７Ｕと、その内側の肉厚の中間部分に位置する中間径の第２金具９７Ｗと、その内側の内周部分に位置する最小径の第３金具９７Ｖとがそれぞれ同心円上に配置されてインサート成形される。各金具９７Ｕ，９７Ｗ，９７Ｖに付したＵ，Ｗ，Ｖは、それぞれ対応する三相電流のＵ相、Ｗ相、Ｖ相を意味している。

第１、第２、第３金具９７Ｕ，９７Ｗ，９７Ｖは、平面視がＣ状の帯板で、各端部と、各端部の間の点対称位置との４箇所に径方向外側へ突出する突出片９８がそれぞれ形成される。各突出片９８は、先端に一旦下方へ折曲した後に上方へ折り返されてさらに外向きに折曲されるヒュージング端子９９が形成される。第１金具９７Ｕは、一方の端部の突出片９８の根元に電源線１００Ｕをスポット溶接するための溶接部１０１が形成される。第２、第３金具９７Ｗ，９７Ｖも、同様に、第１金具９７Ｕと反対側の端部の突出片９８の根元に電源線１００Ｗ，１００Ｖをスポット溶接するための溶接部１０１がそれぞれ形成される。

第１、第２、第３金具９７Ｕ，９７Ｗ，９７Ｖは、短絡部材４６内で上方から第１金具９７Ｕ、第２金具９７Ｗ、第３金具９７Ｖの順で、且つ、周方向に所定角度ずつ位相をずらして配置される。第１、第２、第３金具９７Ｕ，９７Ｗ，９７Ｖは、インサート成形された状態で、短絡部材４６の外周面から各ヒュージング端子９９を互いに非接触状態で、且つ、周方向へ略等間隔で突出される。短絡部材４６は、第１、第２、第３金具９７Ｕ，９７Ｗ，９７Ｖの各溶接部１０１を露出させる複数透孔１０２が周方向の一部分に所定間隔を空けて片寄せた状態で形成され、各溶接部１０１に電源線１００Ｕ～１００Ｖがスポット溶接される。各溶接部１０１は、その間に電源線１００Ｕ～１００Ｖを外側へ引き出すための切欠き１０３が短絡部材４６の下側のみが繋がった状態で形成される。

短絡部材４６は、内周の点対称位置にセンサ回路基板４７を取り付けるための取付ボス１０５を備えた２個の支持片１０４が中心側へ向けて突設される。短絡部材４６は、各支持片１０４の間における内周にセンサ回路基板４７の外周部を支持する複数の受け片１０６が中心側へ向けて突設される。

図７に示すように、短絡部材４６は、外周の５個の嵌合ボス９５が上インシュレータ４２の上面に設けた止めボス８９に嵌合し、上方から複数のねじ９１より止めボス８９にねじ止めされる。また、短絡部材４６は、３個のリブ９６の先端がステータコア４０の溝５３に係合し、各ヒュージング端子９９が上インシュレータ４２の各端子保持部８５に保持されてステータ２３へ組み付けられる。特に、リブ９６は、３箇所で溝５３に係合するため、短絡部材４６を安定支持するアンカーとして機能する。電源線１００Ｕ～１００Ｖ及び信号線１０９は、上ケース２６に設けたスリット７２から、スリット７２に嵌着したスリーブ状のパッキン８２（図３参照）を介して外部へ引き出される。

［センサ回路基板］
図１１は、ステータにおけるセンサ回路基板とサポート部材と被覆部材の分解斜視図、図１２は、ステータにおけるセンサ回路基板組立体の分解斜視図、図１３は、センサ回路基板の平面図、図１４は、センサ回路基板の側面図、図１５は、センサ回路基板の底面図、図１６は、サポート部材の平面図、図１７は、サポート部材の側面図、図１８は、サポート部材の右側面図、図１９は、サポート部材の底面図、図２０は、センサ回路基板及びサポート部材の平面図、図２１は、センサ回路基板及びサポート部材の側面図、図２２は、センサ回路基板及びサポート部材の底面図、図２３は、センサ回路基板組立体の平面図、図２４は、センサ回路基板組立体の側面図、図２５は、センサ回路基板組立体の底面図である。

図１１及び図１２に示すように、センサ回路基板４７は、ロータ２４の回転位置を検出するものであり、回転軸ＡＸの周囲の一部に配置される。本実施形態において、センサ回路基板４７は、三日月形状をなす。センサ回路基板４７は、サポート部材１１１と共に、被覆部材（被覆部）１１２で被覆されることにより、円環形状をなすセンサ回路基板組立体１１０を構成する。被覆部材１１２は、射出成型法により射出された樹脂により構成される。まず、サポート部材１１１にセンサ回路基板４７が組付けられ、次に、射出成型法により樹脂が射出され、被覆部材１１２とセンサ回路基板４７とサポート部材１１１とが一体成型されることで、センサ回路基板組立体１１０が構成される。なお、図１１は、センサ回路基板４７に一体成型された被覆部材１１２を分離して表している。センサ回路基板組立体１１０は、複数の取付ねじ１１３により短絡部材４６の内側に固定される。このとき、センサ回路基板４７は、短絡部材４６の内側における周方向の一部に配置される。

図１３から図１５に示すように、センサ回路基板４７は、１／２円環形状をなし、表面４７ａと裏面４７ｂが平坦形状であり、内周と外周が平行をなす。センサ回路基板４７は、裏面４７ｂにロータ２４に設けた永久磁石５９の磁界を検出するホール素子などの複数（本実施形態では、３個）の回転検出素子１２１が装着される。各回転検出素子１２１は、センサ回路基板４７の周方向に所定間隔を空けて配置される。センサ回路基板４７の外周部に信号線１０９が接続される。

センサ回路基板４７は、円弧形状をなし、周方向における各端部にそれぞれ嵌合孔（第２取付孔）１２３が形成される。各嵌合孔１２３は、図７に示すように、短絡部材４６における支持片１０４の取付ボス１０５がそれぞれ嵌合可能である。センサ回路基板４７は、周方向における各両端面にＶ字形状に凹んだ切欠部１２４が形成される。

図１６から図１９に示すように、サポート部材１１１は、円環形状をなし、周方向における一部に切欠部１３１が形成される。切欠部１３１は、サポート部材１１１の外周側における周方向に一部が切り欠かれ、周方向の長さは、センサ回路基板４７における周方向の長さより若干短い寸法である。センサ回路基板４７は、切欠部１３１に配置されて保持されることで、円環形状をなすサポート部材１１１における周方向の一部に固定される。サポート部材１１１は、切欠部１３１に隣接して取付ボス１３２が設けられる。取付ボス１３２は、取付ねじ１１３（図１１参照）が貫通する取付孔（第１取付孔）１３３が形成される。取付孔１３３は、センサ回路基板４７に各嵌合孔１２３に位置が適合する。すなわち、センサ回路基板４７がサポート部材１１１の切欠部１３１に装着されたとき、嵌合孔１２３の中心と取付孔１３３の中心が一致する。

サポート部材１１１は、切欠部１３１における上部に上部支持片１３４が設けられ、下部の下部支持片１３５が設けられる。センサ回路基板４７がサポート部材１１１の切欠部１３１に配置されたとき、上部支持片１３４がセンサ回路基板４７の表面４７ａを支持し、下部支持片１３５がセンサ回路基板４７の裏面４７ｂを支持する。サポート部材１１１は、切欠部１３１における上部に係止爪１３６が設けられる。係止爪１３６は、サポート部材１１１における切欠部１３１から径方向の外側に延び、裏面４７ｂ側に屈曲する。センサ回路基板４７がサポート部材１１１の切欠部１３１に配置されたとき、係止爪１３６がセンサ回路基板４７の表面４７ａと外周部を保持する。サポート部材１１１は、裏面側に切欠部１３１に隣接してＶ字形状に突出した凸部１３７が形成される。センサ回路基板４７がサポート部材１１１の切欠部１３１に配置されたとき、センサ回路基板４７の切欠部１２４（図１５参照）が凸部１３７に係止することで、センサ回路基板４７は、サポート部材１１１に対して周方向及び径方向の位置決めがなされる。ここで、凸部１３７が位置決め部材として機能する。

サポート部材１１１は、切欠部１３１に対して周方向にずれた位置に複数の開口部１３８が形成される。複数の開口部１３８は、サポート部材１１１における切欠部１３１が設けられていない領域に周方向に所定間隔を空けて設けられる。サポート部材１１１は、径方向の一方側（図１６の下方側）に切欠部１３１が設けられ、径方向の他方側（図１６の上方側）に複数の開口部１３８が設けられる。そのため、サポート部材１１１は、全体として軽量化が図れるだけでなく、径方向の一方側と他方側で重量バランスの変動が少なくなり、製造時の変形や真円度のずれが抑制される。サポート部材１１１は、切欠部１３１に隣接すると共に、取付ボス１３２に隣接して係止孔１３９が形成される。

そのため、図２０から図２２に示すように、センサ回路基板４７は、サポート部材１１１の切欠部１３１に装着され、切欠部１２４が凸部１３７に係止することで周方向及び径方向の位置決めがなされ、嵌合孔１２３の中心と取付孔１３３の中心が一致する。そして、センサ回路基板４７は、サポート部材１１１の上部支持片１３４と下部支持片１３５により支持されると共に、係止爪１３６により保持される。センサ回路基板４７がサポート部材１１１の切欠部１３１に装着されることで、全体が切欠のない円環形状となる。

図１１に示すように、被覆部材１１２は、センサ回路基板４７に設けられた複数の回転検出素子１２１を被覆することで、防水効果及び防塵効果を確保する。被覆部材１１２は、センサ回路基板４７の表面４７ａと裏面４７ｂを被覆する。被覆部材１１２は、表面部１４１と、裏面部１４２と、表面部１４１と裏面部１４２とを連続させる外周面部１４３とを有する。被覆部材１１２は、周方向の端部に係止部１４４が設けられる。係止部１４４は、裏面部１４２における周方向の端部から周方向に離間するように延び、表面部１４１側に屈曲した後、裏面部１４２の端部に接近するように屈曲する。被覆部材１１２がセンサ回路基板４７に一体成型されたとき、係止部１４４がサポート部材１１１の係止孔１３９に位置して脱落が防止される。

被覆部材１１２は、表面部１４１に係止爪１３６が挿通する支持部１４５が設けられる。被覆部材１１２は、センサ回路基板４７の信号線１０９が貫通する貫通孔１４６が設けられる。被覆部材１１２は、外周面部１４３の複数の開口部１４７が設けられる。

そのため、図２３から図２５に示すように、センサ回路基板４７がサポート部材１１１に装着された状態で、被覆部材１１２がセンサ回路基板４７を被覆することにより、センサ回路基板４７とサポート部材１１１と被覆部材１１２とが一体成型される。すなわち、サポート部材１１１にセンサ回路基板４７が装着された状態で鋳型に入れられ、射出成型法により鋳型に樹脂が射出されることにより、センサ回路基板４７が樹脂（被覆部材１１２）で被覆される。このとき、センサ回路基板４７の信号線１０９が貫通孔１４６（図１１参照）を貫通して外部に突出し、サポート部材１１１の係止爪１３６が支持部１４５を位置し、被覆部材１１２の係止部１４４がサポート部材１１１の係止孔１３９に位置して脱落が防止される。

図１２に示すように、センサ回路基板４７がサポート部材１１１に装着され、被覆部材１１２がセンサ回路基板４７を被覆してサポート部材１１１に装着されてセンサ回路基板組立体１１０が構成される。センサ回路基板組立体１１０は、ステータ２３の上方から短絡部材４６に対して組付けられる。すなわち、短絡部材４６の取付ボス１０５に対してサポート部材１１１の取付孔１３３を嵌合させ、センサ回路基板組立体１１０の外周部を受け片１０６により支持させる。この状態で、２本の取付ねじ１１３を嵌合孔１２３と取付孔１３３を貫通させて短絡部材４６にねじ込むことで、センサ回路基板組立体１１０、つまり、センサ回路基板４７が短絡部材４６の内周側で保持され、ステータ２３に組付けられる。

この場合、三日月形状をなすセンサ回路基板４７がサポート部材１１１に装着されることで、円環形状をなすセンサ回路基板組立体１１０となることから、例えば、組付け時に使用する治具のアームをセンサ回路基板組立体１１０の孔部に差し込んで内側から保持することができ、ステータ２３に対して容易に組付けることができる。また、センサ回路基板４７は、被覆部材１１２により被覆されていることから、防塵効果や防水効果が確保される。なお、本実施形態では、センサ回路基板４７をサポート部材１１１に装着し、射出成型法によりセンサ回路基板４７を被覆部材１１２で被覆することとしたが、別部材として被覆部材を形成し、センサ回路基板４７に対して組付けてもよい。

［結線回路］
図２６は、第１、第２、第３金具による結線回路図である。

図５及び図１７に示すように、周方向に隣接する３つのコイル４５は、各相の第１、第２、第３金具９７Ｕ，９７Ｗ，９７Ｖによって、Ｕ（Ｗ－Ｕ）、Ｖ（Ｕ－Ｖ）、Ｗ（Ｖ－Ｗ）としてデルタ結線される。この構成が第１、第２、第３金具９７Ｕ，９７Ｗ，９７Ｖによって４セット順番に並設される。これはＵ，Ｖ，Ｗの各相４個のコイルＵ１～Ｕ４、Ｖ１～Ｖ４、Ｗ１～Ｗ４がそれぞれ並列に接続されたデルタ結線と等価である。

［センサ回路基板の歩留まり］
図２７は、従来のセンサ回路基板の歩留まりを説明するための概略図、図２８は、本実施形態のセンサ回路基板の歩留まりを説明するための概略図である。

図２７に示すように、所定の大きさの基板２００から従来の円環形状をなすセンサ回路基板２０１を切り出す場合、センサ回路基板２０１の内側にある円形の部分２０３と、センサ回路基板２０１の外側の部分２０４が廃棄処分となる。一方、図２８に示すように、所定の大きさの基板２１０から本実施形態の三日月形状をなすセンサ回路基板４７を切り出す場合、センサ回路基板４７が切り取られた部分２１１が廃棄処分となる。本実施形態の三日月形状をなすセンサ回路基板４７は、従来の円環形状をなすセンサ回路基板２０１に比べて面積が小さいだけでなく、基板２１０に対する切り出す位置の配置を工夫することで、廃棄処分とする部分２１１の面積を小さくすることができ、材料コストを大幅に低減することができる。

［本実施形態の作用効果］
第１の態様のブラシレスモータ２１は、ステータ２３と、ステータ２３の内側に配置され回転軸ＡＸを中心に回転可能なロータ２４と、ステータ２３に設けられ三相結線を形成する短絡部材４６と、回転軸ＡＸの周囲の一部に配置されロータ２４の回転位置を検出するセンサ回路基板４７とを備える。

第１の態様によれば、センサ回路基板４７が回転軸ＡＸの周囲の一部に配置されるため、センサ回路基板４７の小型軽量化を図ることができると共に、製造コストの増加を抑制することができる。

第２の態様のブラシレスモータ２１は、センサ回路基板４７が三日月形状をなすため、センサ回路基板４７の小型軽量化を図ることができる。また、センサ回路基板４７を指定の大きさの基板から切り出すとき、基板に対するセンサ回路基板４７の切り出し位置を接近して設定することで、基板の廃棄面積を少なくすることができ、材料コストを低減して製造コストの増加を抑制することができる。

第３の態様のブラシレスモータ２１は、短絡部材４６を円環形状とし、センサ回路基板４７を短絡部材４６の内側における周方向の一部に配置する。第２の態様によれば、ステータ２３に短絡部材４６を組付けた後にセンサ回路基板４７をステータ２３に組付けることができ、組立作業の作業性を向上することができる。

第４の態様のブラシレスモータ２１は、センサ回路基板４７を円環形状のサポート部材１１１に固定してセンサ回路基板組立体１１０を構成し、センサ回路基板組立体１１０を短絡部材４６の内側に固定する。第３の態様によれば、センサ回路基板４７がサポート部材１１１と共に円環形状をなすことから、ブラシレスモータ２１の組立時に、ロボットのアームがサポート部材１１１の孔部に入り込んで内側から保持することができる。そのため、センサ回路基板４７をステータ２３に対して容易に組付けることができ、組立作業の作業性を向上することができる。

第５の態様のブラシレスモータ２１は、サポート部材１１１の周方向における一部に切欠部１３１を設け、センサ回路基板４７を切欠部１３１に配置する。第４の態様によれば、センサ回路基板４７が装着されたサポート部材１１１は、全体として外周部や内周部に凹凸のない円環形状をなすと共に、全体として厚さがほぼ同じになり、センサ回路基板４７及びサポート部材１１１を容易にステータ２３に組付けることができ、組立作業の作業性を向上することができる。

第６の態様のブラシレスモータ２１は、サポート部材１１１の切欠部１３１に対して周方向にずれた位置に開口部１３８を設ける。第５の態様によれば、開口部１３８によりサポート部材１１１の軽量化を図ることができる。また、サポート部材１１１は、径方向の一方側に切欠部１３１が設けられ、他方側に開口部１３８が設けられることから、一方側と他方側で重量バランスの変動が少なくなる。そのため、サポート部材１１１を樹脂の射出成形法により製造したとき、サポート部材１１１の変形や真円度のずれを抑制することができる。また、サポート部材１１１に開口部１３８を設けることで、センサ回路基板４７及びサポート部材１１１をステータ２３に組付けると、開口部１３８を通してステータ２３の内部に冷却風を取り入れてステータ２３やロータ２４を冷却することができ、ブラシレスモータ２１の耐久性を向上することができる。

第７の態様のブラシレスモータ２１は、サポート部材１１１に係止爪１３６を設け、装着されたセンサ回路基板４７を係止爪１３６によりサポート部材に保持する。第６の態様によれば、センサ回路基板４７を脱落しないようにサポート部材に保持させることができる。

第８の態様のブラシレスモータ２１は、サポート部材１１１にセンサ回路基板４７を周方向及び径方向に位置決めする位置決め部としての凸部１３７を設ける。第７の態様によれば、簡単な構成で、センサ回路基板４７をサポート部材１１１に周方向及び径方向に対して高精度に装着することができる。

第９の態様のブラシレスモータ２１は、サポート部材１１１に複数の取付孔１３３を形成し、センサ回路基板４７に複数の取付孔１３３の位置に適合する複数の嵌合孔１２３を形成する。第８の態様によれば、サポート部材１１１の取付孔１３３とセンサ回路基板４７の取付孔１３３の位置が合った状態で、取付ねじ１１３が取付孔１３３と嵌合孔１２３を貫通することから、センサ回路基板４７とサポート部材１１１を１種類の取付ねじ１１３によりステータ２３側に固定することができ、作業性を向上することができる。

第１０の態様のブラシレスモータ２１は、センサ回路基板４７の裏面４７ｂに複数の回転検出素子１２１を設けると共に、複数の回転検出素子１２１を被覆する被覆部材１１２を設ける。第９の態様によれば、センサ回路基板４７の回転検出素子１２１が被覆部材１１２により被覆されることから、回転検出素子１２１に対する防塵性及び防水性を向上することができる。

第１１の態様のブラシレスモータ２１は、被覆部材１１２がセンサ回路基板４７における径方向の外側から嵌合してセンサ回路基板４７の表面４７ａと裏面４７ｂを被覆する。第１０の態様によれば、センサ回路基板４７に対する被覆部材１１２の装着性を向上することができる。

第１２の態様の芝刈機（電動作業機）１は、本体ハウジング１０と、本体ハウジング１０に収容されるブラシレスモータ２１モータと、ロータ２４に連結される回転シャフト２５と、回転シャフト２５により駆動する（出力部）とを備える。第１１の態様の芝刈機１によれは、センサ回路基板４７が三日月形状をなすため、センサ回路基板４７の小型軽量化に伴って芝刈機１の小型軽量化を図ることができる。

なお、上述した実施形態では、三日月形状をなしてロータ２４の回転位置を検出するセンサ回路基板４７を三日月形状としたが、詳細な形状は、実施形態に限定されるものではない。例えば、センサ回路基板４７は、周方向に沿って幅がほぼ一定としたが、周方向の端部側に行くに従って幅を狭くしたり、広くしたりしてもよい。また、センサ回路基板４７は、円環形状の約１／２としたが、約１／２より大きくしたり、小さくしたりしてもよい。更に、回転検出素子１２１の数も３個に限定されるものではない。

また、上述した実施形態では、サポート部材１１１の外周部側に切欠部１３１を設け、センサ回路基板４７を切欠部１３１に装着したが、この構成に限定されるものではない。例えば、サポート部材１１１の内周部側に切欠部１３１を設けてもよい。また、サポート部材１１１に切欠部１３１を設けずに、センサ回路基板４７が装着される位置の厚さを薄くしてもよい。

また、上述した実施形態では、電動作業機としては、芝刈機やコンプレッサ以外に、例えば、園芸工具として、電動のチェーンソー、ヘッジトリマ、草刈機、ブロワなどがあり、電動工具として、アングルドリル、インパクトドライバ、ドライバドリル、グラインダ、ハンマ、ハンマドリル、マルノコ、レシプロソーなどがある。

また、上述した実施形態では、電動作業機の電源としてバッテリー装着部１２に装着されるバッテリーパック１３が使用されることとした。電動作業機の電源として、商用電源（交流電源）が使用されてもよい。

１…芝刈機（電動作業機）、２…ベース、３…本体、４…ハンドル、１０…本体ハウジング、１５…コントローラ、１６…モータユニット、１７…スピンドル、２０…刈刃、２１…ブラシレスモータ、２２…モータケース、２３…ステータ、２４…ロータ、２５…回転シャフト、２６…上ケース、２７…下ケース、４０…ステータコア、４１…ティース、４２…上インシュレータ、４３…下インシュレータ、４５…コイル、４６…短絡部材、４７…センサ回路基板、５５…ロータコア、９７Ｕ…第１金具、９７Ｗ…第２金具、９７Ｖ…第３金具、１０４…支持片、１０５…取付ボス、１０６…受け片、１０９…信号線、１１０…センサ回路基板組立体、１１１…サポート部材、１１２…被覆部材（被覆部）、１１３…取付ねじ、１２１…回転検出素子、１２３…嵌合孔（第２取付孔）、１２４…切欠部、１３１…切欠部、１３２…取付ボス、１３３…取付孔（第１取付孔）、１３４…上部支持片、１３５…下部支持片、１３６…係止爪、１３７…凸部、１３８…開口部、１３９…係止孔、１４１…表面部、１４２…裏面部、１４３…外周面部、１４４…係止部、１４５…支持部、１４６…貫通孔、１４７…開口部

Claims (11)

1. ステータと、
   前記ステータの内側に配置され回転軸を中心に回転可能なロータと、
   前記ステータに設けられ三相結線を形成する短絡部材と、
   前記回転軸の周囲の一部のみに配置され前記ロータの回転位置を検出するセンサ回路基板と、を備え、
   前記センサ回路基板は、円環形状をなすサポート部材における周方向の一部に固定されてセンサ回路基板組立体を構成し、
   前記サポート部材は、周方向において、前記センサ回路基板が配置される領域に切欠部が設けられ、
   前記センサ回路基板は、前記切欠部に配置されるモータ。
2. 前記センサ回路基板は、三日月形状をなす請求項１に記載のモータ。
3. 前記短絡部材は、円環形状をなし、前記センサ回路基板は、前記短絡部材の内側における周方向の一部に配置される請求項１又は請求項２に記載のモータ。
4. 前記サポート部材は、前記切欠部に対して周方向にずれた位置に開口部が設けられる請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のモータ。
5. 前記サポート部材は、係止爪を有し、前記センサ回路基板は、前記係止爪により前記サポート部材に保持される請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のモータ。
6. 前記サポート部材は、前記センサ回路基板を周方向及び径方向に位置決めする位置決め部が設けられる請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のモータ。
7. 前記サポート部材は、取付ねじが貫通する複数の第１取付孔が形成され、前記センサ回路基板は、前記取付ねじが貫通すると共に前記複数の第１取付孔の位置に適合する複数の第２取付孔が形成される請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のモータ。
8. 前記センサ回路基板は、平面部に複数の回転検出素子が設けられると共に、前記複数の回転検出素子を被覆する被覆部が設けられる請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のモータ。
9. 前記被覆部は、前記センサ回路基板における径方向の外側から嵌合して前記センサ回路基板の表面と裏面を被覆する請求項８に記載のモータ。
10. ステータと、
    前記ステータの内側に配置され回転軸を中心に回転可能なロータと、
    前記ステータに設けられ三相結線を形成する短絡部材と、
    前記回転軸の周囲の一部のみに配置され前記ロータの回転位置を検出するセンサ回路基板と、
    前記センサ基板の一部を覆い、一部を開口させた被覆部材と、を備え、
    前記センサ回路基板は、前記短絡部材の内側に固定されるモータ。
11. ハウジングと、
    前記ハウジングに収容される請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のモータと、
    前記ロータに連結される回転シャフトと、
    前記回転シャフトにより駆動する出力部と、
    を備える電動作業機。

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