JP7382154B2 - 電動作業機及びその製造方法 - Google Patents
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Description
このブラシレスモータ5のロータ24におけるロータコア32のロータシャフト31への固定は、ロータコア32の軸芯におけるシャフト孔33cにロータシャフト31が圧入されることで行われる。その圧入の際、ロータコア32は、ロータシャフト31の端部から中央部の所定位置まで移動される。
そこで、本発明の主な目的は、ロータコア等がロータシャフトにより一層確実に固定されるモータを備えた電動作業機、及びその製造方法を提供することである。
請求項2に記載の発明は、上記発明において、前記第1圧入部は、前記第2圧入部における前記突起を除く部分より大径であることを特徴とするものである。
請求項3に記載の発明は、上記発明において、前記第2圧入部は、複数の突起を有していることを特徴とするものである。
請求項4に記載の発明は、上記発明において、前記第2圧入部における前記突起を除く部分の外径は、前記スリーブにおける前記ロータシャフトを受け入れる前記スリーブ孔の受け入れ前の径より大きいことを特徴とするものである。
請求項5に記載の発明は、上記発明において、前記スリーブは、真鍮製であることを特徴とするものである。
請求項6に記載の発明は、上記発明において、更に、前記ロータシャフトに形成されたファン固定部に固定されるファンを備えており、前記ファン固定部と前記第2圧入部との間に、前記第1圧入部が配置されていることを特徴とするものである。
上記目的を達成するために、請求項7に記載の発明は、ステータと、前記ステータに対して回転可能なロータと、を備えており、前記ロータは、ロータシャフトと、前記ロータシャフトに固定されるロータコアと、前記ロータシャフトを通すためのスリーブ孔を有しており前記ロータシャフトに固定されるスリーブと、を有している電動作業機において、前記ロータシャフトに形成された第1圧入部に前記スリーブを面圧入し、前記ロータシャフトに形成された、前記第1圧入部とは異なり突起を有している第2圧入部に前記ロータコアを突起圧入して前記ロータを製造する方法であって、前記スリーブを、前記第2圧入部の径方向外方を通過させることで、前記スリーブ孔において前記突起に対応する溝が形成された状態で、前記第1圧入部に対し前記スリーブ孔における前記溝以外の部分において面圧入し、その後、前記ロータコアを、前記第2圧入部に突起圧入することを特徴とするものである。
当該形態及び変更例における前後上下左右は、説明の便宜上定められたものであり、作業の状況及び部材の移動の少なくとも何れか等により変化することがある。
マルノコ1は、平板状のベース2と、ベース2上方に配置される本体ハウジング3を備えている。
本体ハウジング3は、先端工具としての鋸刃4を間接的に支持していると共に、鋸刃4を回転駆動するブラシレスモータ5を収容している。本体ハウジング3は、ブラシレスモータ5を保持するモータハウジング6と、モータハウジング6の左側に連結されるギヤハウジング7と、ギヤハウジング7の右側に一体に連結されて鋸刃4の上部を覆うブレードケース8とを含んでいる。
ギヤハウジング7の上方には、本体ハウジング3の上部と合わせてループ状となるグリップハウジング9が設けられている。
ベース2の前端には、鋸刃4の直角位置(0°)と最大傾斜位置(45°)で側縁がそれぞれ鋸刃4の延長線上に位置する切込み16が形成されており、被切断材の上面に表記した墨線に切込み16の側縁を合わせることで、墨線に沿った切断が容易に可能となっている。
前グリップ部17の後側でグリップ部18の前側には、トリガ19を下方へ突出させたスイッチ(図示略)が収容されている。トリガ19の上方には、左右方向に延びるロックオフレバー20が貫通している。ロックオフレバー20が押された状態でトリガ19が引かれるとスイッチが入り、トリガ19の引き込みが解除されるとスイッチが切れ、ロックオフレバー20が元の位置(トリガ19の引き込みをロックするロック位置)に復帰する。
グリップ部18の後側には、電源としてのバッテリ21を上方からのスライドにより装着可能なバッテリ装着部22が形成されている。尚、バッテリ21及びバッテリ装着部22に代えて、交流電源(商用電源)に接続可能な電源コードが設けられても良い。
ステータ23は、複数の鋼板を積層した固定子鉄心25と、固定子鉄心25に右側で接する第1絶縁部材26と、固定子鉄心25に左側で接する第2絶縁部材27と、第1絶縁部材26及び第2絶縁部材27を介して固定子鉄心25に巻かれる6つのコイル28を有する。
よって、ブラシレスモータ5は、ロータ24の内部に複数の磁石(各永久磁石33)を埋め込んだIPM型となっている。尚、ロータ24は、IPM方式に代えて、円筒状の永久磁石を表面に配置するSPM方式で形成されても良いし、ロータコア32のみとされて磁石を持たないものとされても良い。
ロータコア32は、ロータシャフト31を通すための孔(ロータコア孔32a)を軸心に有している。又、ロータコア32は、永久磁石33毎に設けられた、永久磁石33とほぼ同様の大きさの永久磁石用孔32bを有しており、対応する永久磁石33を保持している。各永久磁石用孔32bの両脇には、細長い空洞としてのフラックスバリア32cがそれぞれ設けられている。各フラックスバリア32cは、何れかの永久磁石33のコーナー部に配置されており、互いに周方向で隣接する2個の永久磁石33の磁力線が短絡することを防止する。
ロータコア32の外形は、左右の平面(側面)が非円形である筒形となっており、非円筒形となっていて、双方の側面のそれぞれにおいて2種類で合計8枚の花弁形状を有する花形となっている。当該花弁形状の内の1種類は、隣接する2個のフラックスバリア32cを囲む台形状のものであり(計4枚)、他の1種類は、当該台形状の花弁形状部分同士を結ぶ円弧形状のものである(計4枚)。よって、ロータコア82は、外周面において、仮想的な円筒面に対して窪む凹みを(合計8個)有することとなる。ロータコア32の凹みには、製造時等における各永久磁石33の着磁の際に着磁用磁石を配置することができ、着磁用磁石がより位置決めし易く、又より近づけ易くなり、各永久磁石33の着磁をより適切に行えて、性能のより良好なブラシレスモータ5を組み込んだマルノコ1とすることができ、マルノコ1をより高出力でコンパクトにすることができる。
尚、ロータコア32の外形は、円筒状等の他の形状であっても良い。
スリーブ34は、ロータシャフト31を通すための孔(スリーブ孔34a)を軸心に有している。
ロータ24(及び後述の遠心ファン37)の形成後にスリーブ34の一部が削られることで、ロータ24の回転バランスが調整される。スリーブ34は、比較的に柔らかい真鍮製であるため、当該調整が行い易い。
尚、スリーブ34は、樹脂製であっても良い。又、スリーブ34は、バランス調整のため、例えば0.2mm程度ロータコア32より太くしておくことも可能である。
ロータシャフト31は、右から、小径の第1軸支部31a、第1軸支部31aより大径であるロータコア支持部31b(第2圧入部)、ロータコア支持部31bより僅かに(例えば0.2ミリメートル)大径であるスリーブ支持部31c(第1圧入部)、スリーブ支持部31cより大径であるファン支持部31d(ファン固定部)、ファン支持部31d、スリーブ支持部31c及びロータコア支持部31bより小径である第2軸支部31e、並びに、第2軸支部31eより小径であるピニオン部31f、を有している。
ロータコア支持部31bには、径方向外方に突出して軸方向に延びる、複数(8本)の突起31g(8点突起)が形成されている。各突起31gの頂部は、スリーブ支持部31cの外形より径方向外方に位置している。各突起31gは、断面太十字状であって径方向内方に直角にせり出す4つの角部(仮想的な正方形の各頂点に位置する)の各間隔がロータコア支持部31bの直径より僅かに小さい内孔を有する治具を、ロータコア支持部31bに合計2回嵌め、ロータコア支持部31bを変形させることで形成される。各突起31gは、周方向に等間隔に並んでいる。
スリーブ34は、ロータコア支持部31bの径方向外方を通過して、スリーブ支持部31cの径方向外側に配置される。スリーブ孔34aには、ロータコア支持部31bの通過時、各突起31gにより、軸方向に延び径方向外側に凹む溝34vが形成される。スリーブ34は、スリーブ支持部31cの径方向外側に到達すると、スリーブ孔34aの面の大部分である各溝34v以外の部分(8つの溝間面34w)においてスリーブ支持部31cの外面に圧縮力を及ぼしつつ接触する(面圧入)。かような面圧入により、スリーブ孔34a(各溝間面34w)は、ロータシャフト31(スリーブ支持部31c)と同径となる。
尚、ロータコア支持部31b(各突起31g以外の部分)の外径は、ロータシャフト31を受け入れる前(製造時)におけるスリーブ孔34aの径より大きくされても良い。この場合であっても、ロータコア支持部31によりスリーブ孔34aが適宜拡大されつつ、スリーブ34がスリーブ支持部31cに到達して面圧入により固定されるようにすることができる。
ロータコア孔32aには、ロータコア支持部31bへの配置時、各突起31gにより、軸方向に延び径方向外側に凹む溝32vが形成される。ロータコア32は、ロータコア孔32a面の大部分である各溝32v以外の部分(8つの溝間面32w)において、ロータコア支持部31bに対して圧入しあるいは接触すると共に、各突起31gにより形成された各溝32vがそのまま対応する突起31gを押さえ付けて受け入れる(突起圧入)。
軸受36の左方には、モータ冷却用の遠心ファン37が配置されている。遠心ファン37は、ロータシャフト31のファン支持部31dにおいて圧入(面圧入)により固定されている。モータハウジング6の左面には、複数の吸気口(図示略)が形成されている。一方、ステータ23の左方には、遠心ファン37の周囲を囲む皿状のバッフルプレート38が設けられている。バッフルプレート38には、ロータシャフト31を通す孔が開けられている。尚、遠心ファン37は、軸流ファン等の他の形式のファンとされても良い。又、遠心ファン37は、筒状のファンスリーブを介してロータシャフト31に固定される等、面圧入以外により固定されても良い。
第1絶縁部材26(右側)に隣接して、センサ用永久磁石の位置を検出して回転検出信号を出力する2つの回転検出素子を搭載したセンサ回路基板39が固定されている。
出力軸41の右部には、ギヤ45が固定されている。ギヤ45は、ロータシャフト31のピニオン部31fと噛み合っている。ピニオン部31fは、ギヤ45より小径であり、ピニオン部31fの歯数は、ギヤ45の歯数より少ない。
軸受44の左側には、ベアリングリテーナ43に保持されるリング46が設けられている。リング46は、軸受44のスラスト荷重を受ける。
出力軸41の左部は、ベアリングリテーナ43を貫通し、ブレードケース8内に達している。出力軸41の右端部には、鋸刃4が、アウターフランジ52とインナーフランジ53によって挟まれた状態で出力軸41の軸心にボルト54を右からねじ込むことで固定されている。尚、出力軸41,アウターフランジ52,インナーフランジ53及びボルト54は、先端工具保持部を構成する。
ブレードケース8内には、常態において鋸刃4の下側を覆う安全カバー55が配置されている。安全カバー55は、ベアリングリテーナ43に回転可能に装着される。安全カバー55は、常態の位置へ向けて回転付勢されている。
張出ハウジングの内部は、モータハウジング6と通じており、張出ハウジングの右側面には、吸気口(図示略)が形成されている。制御回路基板の表面には、放熱用のフィン(図示略)が突設されている。
尚、ブレードケース8の左側面には、排気口60(図1参照)が形成されている。
使用者により安全カバー55が常態位置からブレードケース8に収容する位置へ回転され、充電されたバッテリ21がバッテリ装着部22に装着された状態でトリガ19が上方へ引かれると、スイッチがONとなり、コントローラで整流された直流電源によってブラシレスモータ5が駆動する。即ち、コントローラのマイコンが、センサ回路基板39の回転検出素子から出力されるロータ24のセンサ用永久磁石の位置を示す回転検出信号を得ることで、ロータ24の回転状態を取得し、取得した回転状態に応じて各スイッチング素子のON/OFFを制御して、ステータ23の各コイル28に対して順番に電流を流すことで、ロータ24を回転させる。
ロータ24の回転により、ロータシャフト31が回転し、ピニオン部31f及びギヤ45を介して出力軸41が回転して、鋸刃4が回転するので、マルノコ1がワークを切断可能となる。
一方、張出ハウジングの吸気口から吸い込まれた冷却用空気は、コントローラを通過してコントローラを冷却した後、モータハウジング6内に移動して同じくバッフルプレート38によってギヤハウジング7側へ送られる。
ギヤハウジング7側へ送られた冷却用空気の大部分は、ブレードケース8内に吹き出し、鋸刃4の回転に伴って発生する空気流と合流してブレードケース8の左側面に形成された排気口60から排出される。冷却用空気の残りの一部は、ブレードケース8の前端に送られ、ベース2の前端に吹き付けられる。よって、墨線が切粉で隠れることが防止される。
例えば、ロータコア支持部及びスリーブ支持部が同径で一連の8点突起付き円柱部分である比較例の場合、スリーブがロータコア支持部を経てスリーブ支持部に到達すると、スリーブが柔らかいため、スリーブ孔の各溝が突起に対して大きく緩くなっており、又溝間面もスリーブ支持部(8点突起以外の部分)に対して大きく緩くなっていて、高回転数の回転時あるいは甚大な通算回転数後の回転時等においてスリーブがスリーブ支持部に対して相対的に動いてしまい、異音及び振動の少なくとも一方が発生したり、耐久性が低下したりする可能性があった。
これに対し、マルノコ1のスリーブ34は、スリーブ孔34aがロータコア支持部31bを通ってきても、更に径の大きいスリーブ支持部31cにスリーブ孔34aが入って面圧入状態が確保されるので、スリーブ34がスリーブ支持部31cに対して相対的に動く事態が防止され、異音及び振動の発生、並びに耐久性の低下が防止される。
尚、ロータコア32は、スリーブ34より堅い積層鋼板製であり、又スリーブ孔34aより長いロータコア孔32aを有するので、各突起31g付きのロータコア支持部31bにおいて強度十分に固定される。
即ち、マルノコ1は、ステータ23と、ステータ23に対して回転可能なロータ24と、を備えており、ロータ24は、ロータシャフト31と、ロータシャフト31に固定されるロータコア32と、ロータシャフト31に固定されるスリーブ34と、を有しており、スリーブ34は、ロータシャフト31に形成されたスリーブ支持部31cにおいて面圧入されており、ロータコア32は、ロータシャフト31に形成されたロータコア支持部31bにおいて突起圧入されている。よって、スリーブ34がロータシャフト31により一層確実に固定されるブラシレスモータ5を備えたマルノコ1が提供される。
又、スリーブ支持部31cの外径は、ロータコア支持部31bの外径よりも大きい。よって、スリーブ34がロータコア支持部31bを通ってスリーブ支持部31cに配置される場合であっても面圧入が確保され、ロータシャフト31により一層確実に固定される。
更に、ロータコア支持部31bは、複数の突起31gを有している。よって、スリーブ34及びロータコア32がロータシャフト31により一層確実に固定されるブラシレスモータ5を備えたマルノコ1が提供される。
又更に、ロータコア支持部31b(各突起31g以外の部分)の外径が、ロータシャフト31を受け入れる前のスリーブ孔34aの径より大きくされた上述のマルノコ1の変更例においても、スリーブ34がロータシャフト31により一層確実に固定される。
加えて、スリーブ34は、真鍮製である。よって、適度に柔らかく設置及び回転バランスの修正が行い易いスリーブ34が簡便に提供される。
更に、ロータシャフト31に形成されたファン支持部31dに固定される遠心ファン37を備えており、ファン支持部31dとロータコア支持部31bとの間に、スリーブ支持部31cが配置されている。よって、ファン支持部31dが大径あるいは異形等の理由でスリーブ34をロータコア支持部31b側から通す必要がある場合においても、スリーブ34がロータシャフト31により一層確実に固定されるものとなる。
スリーブ支持部31cは、各突起31g付きのロータコア支持部31bに対して同径あるいは大径であり、外面にローレットを有するものであっても良い。ローレットは、スリーブ支持部31cに代えて、あるいはスリーブ支持部31cと共に、スリーブ孔34aの内面に形成されても良い。
又、同様に、スリーブ支持部31c及びスリーブ孔34aの少なくとも一方に、複数のスパイラル状に延びる凹凸が施されても良い。
更に、ロータコア支持部31bに対して同径あるいは大径であるスリーブ支持部31cが、ロータコア支持部31bより多い突起31gを有していても良い。例えば、スリーブ支持部31cは、ロータコア支持部31bと同様な8点突起と、それらの間に配置された8筋の突起とを有する16点突起付きのものとされても良い(スリーブ支持部31cへのスリーブ34の突起圧入及びこれと異なるロータコア支持部31bへのロータコア32の突起圧入)。
又、突起31gを備えないロータコア支持部31bに対してスリーブ支持部31cが大径とされ、スリーブ支持部31cへのスリーブ34の面圧入及びこれと異なるロータコア支持部31bへのロータコア32の面圧入がなされても良い。
これらの場合であっても、スリーブ34は、ロータコア支持部31b通過後における、スリーブ支持部31cでの強固な固定が確保される。
即ち、これらの場合のマルノコでは、ステータ23と、ステータ23に対して回転可能なロータ24と、を備えており、ロータ24は、ロータシャフト31と、ロータシャフト31に固定されるロータコア32と、ロータシャフト31に固定されるスリーブ34と、を有しており、スリーブ34は、ロータシャフト31に形成されたスリーブ支持部31cにおいて圧入固定されており、ロータコア32は、ロータシャフト31に形成されていてスリーブ支持部31cとは異なっているロータコア支持部31bにおいて圧入固定されている。よって、これらの場合のマルノコにおいても、スリーブ34がロータシャフト31により一層確実に固定されることとなる。
フラックスバリア32cの形状、個数、あるいは配置等につき、より断面積の大きいものとしたり、より多くあるいは少なくしたり、断面積の大きさ又は長さの異なる複数種類のフラックスバリア32cを配置したりする等、適宜変更することができる。
ロータコア32の形状、大きさ、凹み等も適宜変更することができ、例えば側面について花形における花弁形状の数、大きさ、配置が変えられたり、花形以外の形状(花形側面以外の非円形側面を有する非円筒形状)が採用されたり、互いに大きさの異なる複数種類の凹みが配置されたり、凹みの数が増減されたり、長手方向(左右方向)の中央部あるいは端部のみに凹みが設けられたりしても良い。
マルノコ1におけるロータシャフト31から出力軸41への減速について、遊星歯車減速機構を始めとする他の減速機構に代えたり、これらを併用したりすることができる。
バッテリ装着部22に代えて電源コードが設けられて商用電源駆動とされたり、各種のネジ及びネジ孔等の数が増減されたり、各種の係合部、接続部、ネジ止め部、保持部、及び取り付け部の少なくとも何れかが他の構造あるいは形式のものに変更されたり、マイコン及びスイッチング素子の少なくとも何れかがセンサ回路基板39に搭載されたり、各種のケース及びハウジングの少なくとも何れかの材質が樹脂、アルミニウム(アルミニウム合金を含む)等の金属、及びこれらの複合体等に変更されたりする等、各種部材、部分の個数、設置の有無、材質、配置、構造、及び形式の少なくとも何れか等は、適宜変更されても良い。
更に、鋸刃4が右側に配置される等の他の形式のマルノコ、マルノコ以外の他の手持ち式切断機、又は手持ち式でない切断機、ひいては他の電動作業機等に、本発明が適用されても良い。例えば、本発明は、高出力の製品に適用され、電動工具の内のアングルドリル、ハンマ、ハンマドリル、レシプロソーあるいはグラインダ、又は園芸工具の内のチェーンソー、ヘッジトリマ、ブロワ、芝刈機、草刈機若しくは生垣バリカン、又はクリーナ、あるいはエアを動力とするエア工具用の空気圧縮機に適用される。エア工具用の空気圧縮機のように、作業を行う作業機を作動させるための電動機器は、電動作業機に含められる。
Claims (7)
- ステータと、
前記ステータに対して回転可能なロータと、
を備えており、
前記ロータは、ロータシャフトと、前記ロータシャフトに固定されるロータコアと、前記ロータシャフトを通すためのスリーブ孔を有しており前記ロータシャフトに固定されるスリーブと、を有しており、
前記スリーブは、前記ロータシャフトに形成された第1圧入部において面圧入されており、
前記ロータコアは、前記ロータシャフトに形成された第2圧入部において突起圧入されており、
前記スリーブ孔は、前記突起圧入における突起に対応する溝を有しており、
前記スリーブは、前記スリーブ孔における前記溝以外の部分において面圧入される
ことを特徴とする電動作業機。 - 前記第1圧入部は、前記第2圧入部における前記突起を除く部分より大径である
ことを特徴とする請求項1に記載の電動作業機。 - 前記第2圧入部は、複数の突起を有している
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電動作業機。 - 前記第2圧入部における前記突起を除く部分の外径は、前記スリーブにおける前記ロータシャフトを受け入れる前記スリーブ孔の受け入れ前の径より大きい
ことを特徴とする請求項3に記載の電動作業機。 - 前記スリーブは、真鍮製である
ことを特徴とする請求項1ないし請求項4の何れかに記載の電動作業機。 - 更に、前記ロータシャフトに形成されたファン固定部に固定されるファンを備えており、
前記ファン固定部と前記第2圧入部との間に、前記第1圧入部が配置されている
ことを特徴とする請求項1ないし請求項5の何れかに記載の電動作業機。 - ステータと、
前記ステータに対して回転可能なロータと、
を備えており、
前記ロータは、ロータシャフトと、前記ロータシャフトに固定されるロータコアと、前記ロータシャフトを通すためのスリーブ孔を有しており前記ロータシャフトに固定されるスリーブと、を有している電動作業機において、前記ロータシャフトに形成された第1圧入部に前記スリーブを面圧入し、前記ロータシャフトに形成された、前記第1圧入部とは異なり突起を有している第2圧入部に前記ロータコアを突起圧入して前記ロータを製造する方法であって、
前記スリーブを、前記第2圧入部の径方向外方を通過させることで、前記スリーブ孔において前記突起に対応する溝が形成された状態で、前記第1圧入部に対し前記スリーブ孔における前記溝以外の部分において面圧入し、
その後、前記ロータコアを、前記第2圧入部に突起圧入する
ことを特徴とする電動作業機の製造方法。
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