JP7403059B2

JP7403059B2 - 電動工具

Info

Publication number: JP7403059B2
Application number: JP2019139204A
Authority: JP
Inventors: 暁斗中村
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2019-07-29
Filing date: 2019-07-29
Publication date: 2023-12-22
Anticipated expiration: 2039-07-29
Also published as: EP4007134A1; WO2021020021A1; EP4007134A4; US12074487B2; JP2021023058A; US20220255410A1

Description

本開示は、一般に電動工具に関し、より詳細には、モータを備える電動工具に関する。

特許文献１には、モータと、前記モータにより駆動される出力軸と、を備える電動工具が記載されている。特許文献１に記載されたモータは、ステータと、コイルと、を備えている。ステータは、環状部と、前記環状部の内周面に設けられ該環状部の径方向に突出する複数のティース部と、を有している。前記コイルは、前記ティース部に巻回されている。前記コイルは、第１のコイルと、第２のコイルと、を有する。前記第１のコイルは、前記複数のティース部の一つにおいて、前記ティース部の径方向外側部分に巻回される。前記第２のコイルは、前記複数のティース部の一つにおいて、前記第１のコイルよりも前記ティース部の径方向内側部分に巻回される。

特開２０１７－１２１１５８号公報

特許文献１に記載されているモータにおいて、モータに係る負荷が小さいときには、ロータを高速に回転させて、作業効率を向上させることが望まれていた。

本開示は、上記事由に鑑みてなされており、作業効率を向上させることができる電動工具を提供することを目的とする。

本開示の一態様に係る電動工具は、モータと、トリガスイッチと、伝達機構と、制御部と、を備える。前記トリガスイッチは、使用者が操作可能である。前記伝達機構は、前記モータと出力軸との間に配置されている。前記制御部は、前記トリガスイッチの操作に基づいて前記モータの駆動制御を行う。前記モータは、ステータと、ロータと、を備える。前記ステータは、コイル部と、鉄心部と、を備える。前記コイル部は、複数のコイル及びインシュレータを有する。前記鉄心部は、複数のティース部を有する。前記ロータは、永久磁石を有する。前記ロータは、前記ステータとの間に隙間を介して前記ステータの内側で軸部を中心に回転可能に設けられる。前記ロータは、自身から出力される磁束が変化するように、回転軸方向に各々が相対回転可能に複数分割されている。

本開示によれば、ロータへの負荷が小さいときに、より高速で回転させることができるので、作業効率が高い、という利点がある。

図１は、本実施形態に係る電動工具を示す概略図である。図２は、本実施形態に係る電動工具に使用するモータを示す斜視図である。図３は、同上のモータを示す断面図である。図４は、同上のモータを示す分解斜視図である。図５は、同上のモータを示す断面図である。図６Ａは、同上のモータに使用する第２ロータ部を示す斜視図である。図６Ｂは、同上のモータに使用する第１ロータ部を示す斜視図である。図７Ａ～Ｃは、同上のモータの動作を説明する概略図である。

（実施形態）
以下、実施形態に係る電動工具１０と、この電動工具１０に備えられる本実施形態に係るモータ１とについて、図面を用いて説明する。ただし、下記の実施形態は、本開示の様々な実施形態の１つに過ぎない。下記の実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。また、下記の実施形態において説明する各図は、模式的な図であり、図中の各構成要素の大きさ及び厚さそれぞれの比が必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。

（１）概要
本実施態様に係る電動工具１０は、モータ１と、トリガスイッチ１０６と、伝達機構１０２と、制御部１０７と、を備える。トリガスイッチ１０６は、使用者が操作可能である。伝達機構１０２は、モータ１と出力軸１０３との間に配置されている。制御部１０７は、トリガスイッチ１０６の操作に基づいてモータ１の駆動制御を行う。モータ１は、ステータ３と、ロータ２と、を備える。ステータ３は、コイル部３０と、鉄心部３４と、を備える。コイル部３０は、複数のコイル３１及びインシュレータ５を有する。鉄心部３４は、複数のティース部３２を有する。ロータ２は、永久磁石２２を有する。ロータ２は、ステータ３との間に隙間６を介してステータ３の内側で軸部２３を中心に回転可能に設けられる。ロータ２は、自身から出力される磁束が変化するように、回転軸方向Ｘに各々が相対回転可能に複数分割されている。

本実施態様に係る電動工具１０は、ロータ２への負荷が小さいときに、ロータ２から出力される磁束が小さくなるように変化する。したがって、ロータ２への負荷が小さいときに、より高速で回転させることができ、作業効率が高い。

本実施態様に係る電動工具１０おいて、モータ１は、ロータ２から出力される磁束が自律的に変化する仕組み（ガバナ方式）を有する。したがって、弱め磁束制御で制御されるモータに比べて、磁束の損失がなく、効率がよい。またロータ２から出力される磁束が小さい場合は、鉄粉などの磁性体を吸着しにくく、故障が少なくなる。

（２）詳細
（２．１）電動工具
図１に示すように、本実施形態に係る電動工具１０は、モータ１と、トリガスイッチ１０６と、伝達機構１０２及び制御部１０７と、を備える。すなわち、モータ１と、トリガスイッチ１０６と、伝達機構１０２及び制御部１０７とは、電動工具１０の構成要素である。

電動工具１０は、電池パック１０１と、伝達機構１０２と、出力軸１０３と、チャック１０４と、先端工具１０５と、トリガスイッチ１０６と、制御部１０７とを更に備えている。本実施形態に係るモータ１は、先端工具１０５を駆動する電動工具用モータである。すなわち、先端工具（ビットとも言う）１０５は、モータ１である電動工具用モータの駆動力で駆動する工具である。つまり、モータ１は、先端工具１０５を駆動する駆動源である。

電動工具１０は、モータ１に電力を供給する電池パック１０１を更に備える。すなわち、電池パック１０１は、モータ１を駆動する電流を供給する直流電源である。電池パック１０１は、例えば、１又は複数の２次電池を含む。

伝達機構１０２は、モータ１と出力軸１０３との間に配置されている。伝達機構１０２は、モータ１の出力（駆動力）を調整して出力軸１０３に出力する。出力軸１０３は、伝達機構１０２から出力された駆動力で駆動（例えば回転）される部分である。チャック１０４は、出力軸１０３に固定されており、先端工具１０５が着脱自在に取り付けられる部分である。先端工具１０５は、例えば、ドライバ、ソケット又はドリル等である。各種の先端工具１０５のうち用途に応じた先端工具１０５が、チャック１０４に取り付けられる。

トリガスイッチ１０６は、使用者が操作可能である。すなわち、トリガスイッチ１０６は、モータ１の回転を制御するための操作を受け付ける操作部である。トリガスイッチ１０６を引く操作により、モータ１のオンオフが切替可能である。また、トリガスイッチ１０６を引き込む操作の操作量で、出力軸１０３の回転速度、つまりモータ１の回転速度が調整可能である。

制御部１０７は、トリガスイッチ１０６の操作に基づいてモータ１の駆動制御を行う。すなわち、制御部１０７は、トリガスイッチ１０６に入力された操作に応じて、モータ１を回転又は停止させ、また、モータ１の回転速度を制御する。この電動工具１０では、先端工具１０５がチャック１０４に取り付けられる。そして、トリガスイッチ１０６への操作によってモータ１の回転速度が制御されることで、先端工具１０５の回転速度が制御される。制御部１０７は、配線４２によりモータ１及び電池パック１０１と電気的に接続されている。

ハウジング１０８は、モータ１の他に、伝達機構１０２，出力軸１０３、配線４２及び制御部１０７を収容している。チャック１０４及びトリガスイッチ１０６はハウジング１０８の外部に設けられている。

なお、実施形態の電動工具１０はチャック１０４を備えることで、先端工具１０５が、用途に応じて交換可能であるが、先端工具１０５が交換可能である必要は無い。例えば、電動工具１０は、特定の先端工具１０５のみ用いることができる電動工具であってもよい。

（２．２）モータ
本実施形態に係るモータ１は、例えば、ブラシレスモータである。モータ１は、ステータ３と、ロータ２と、を備える。つまり、ステータ３及びロータ２はモータ１の構成要素である。またモータ１はインシュレータ５及びセンサ基板４１と、を備える（図３参照）。

モータ１は、ロータ２と、複数（本実施形態では９つ）のコイル３１とを有している。ロータ２は、ステータ３に対して回転する。すなわち、鉄心部３４に巻かれた複数のコイル３１から発生する磁束により、ロータ２を回転させる電磁気力が発生する。モータ１は、ロータ２の回転力（駆動力）を軸部２３から伝達機構１０２へ伝達する。

（２．３）ロータ
ロータ２は、永久磁石２２を有する。すなわち、ロータ２は、円筒状のロータコア２１と、複数（図５では６つ）の永久磁石２２と、軸部２３と、を有している。軸部２３は、ロータコア２１の内側に保持されている。複数の永久磁石２２は、ロータコア２１の中心を囲む多角形（図５では六角形）のように配置されている。

ここで、ロータコア２１の形状は、ロータコア２１の回転軸方向Ｘから見て円状であり、ロータコア２１の中心とは、当該円の中心に相当する。各永久磁石２２の形状は直方体状である。ロータコア２１の回転軸方向Ｘから見て、各永久磁石２２の形状は長方形状である。

ロータコア２１は、複数の鋼板を含む。ロータコア２１は、複数の鋼板を厚さ方向に積層して形成されている。各鋼板は、磁性材料により形成されている。各鋼板は、例えば、ケイ素鋼板である。

ロータコア２１は、鉄心部３４の連結部３３と同心の円筒状に形成されている。ロータコア２１の回転軸方向Ｘにおいて、ロータコア２１の両端の位置は、鉄心部３４の両端の位置とほぼ揃っている。すなわち、ロータコア２１の厚さ（回転軸方向Ｘの寸法）と鉄心部３４の厚さ（回転軸方向Ｘの寸法）とは略等しい。ここで、ロータコア２１の第１端（第１軸受け７１側の端部）と鉄心部３４の第１端とがちょうど重なっていなくてもよく、許容される誤差の範囲内でずれていてもよい。また、ロータコア２１の第２端（第２軸受け７２側の端部）と鉄心部３４の第２端とがちょうど重なっていなくてもよく、許容される誤差の範囲内でずれていてもよい。例えば、ロータコア２１の厚さの３％以内、５％以内又は１０％以内のずれがあってもよい。

ロータコア２１の内側には、軸部２３が保持されている。図２に示すように、ロータコア２１は、軸部２３が通される軸孔２３１を有している。

各永久磁石２２は、例えば、ネオジム磁石である。各永久磁石２２の２つの磁極は、ロータコア２１の周方向に並んでいる。ロータコア２１の周方向において隣り合う２つの永久磁石２２は、それぞれ同極を対向させている。

ロータ２は、ステータ３に対して回転可能に配置される。すなわち、ロータ２は、軸部２３が延びる方向と同方向の回転軸方向Ｘを中心として、ステータ３の内側の空間３５内で、ステータ３に対して回転する。ステータ３の内側の空間は円筒状の連結部３３で囲まれる空間である。空間は回転軸方向Ｘの両方で開放されている。

ロータ２は、ステータ３との間に隙間６を介してステータ３の内側で軸部２３を中心に回転可能に設けられる。すなわち、ロータ２は、ステータ３の内側にステータ３と隙間６を介して配置される。つまり、図５に示すように、ステータ３の連結部３３の内周面３００と、ロータ２のロータコア２１の外周面２００との間には、隙間６が形成されている。この隙間６の寸法Ｇは０．３ｍｍ～０．５ｍｍとすることができるが、これに限定されるものではない。

ロータ２は、自身から出力される磁束が変化するように、回転軸方向Ｘに各々が相対回転可能に複数分割されている。すなわち、ロータ２は、回転軸方向Ｘに沿って複数の部分に分割されている。本実施形態では、図６Ａ及び図６Ｂに示すような、第１ロータ部２０ａと第２ロータ部２０ｂとに分割されている。つまり、ロータ２の複数分割されている部分のうち、少なくとも一つの部分が第２ロータ部２０ｂとして形成される。

第１ロータ部２０ａは、ロータコア２１として第１ロータコア２１ａを有する。また第１ロータ部２０ａは、永久磁石２２として第１永久磁石２２ａを有する。第１ロータコア２１ａは第１コア部２６ａと第１外周部２５ａとを有している。第１コア部２６ａは回転軸方向Ｘに延びる円柱状に形成されており、第１コア部２６ａの中心に回転軸方向Ｘに軸孔２３１が貫通して設けられている。第１外周部２５ａは回転軸方向Ｘに延びる円柱状に形成されており、第１コア部２６ａの外周（回転軸方向Ｘ周り）を全周にわたって囲むように設けられている。第１永久磁石２２ａは第１外周部２５ａに設けられている。

第２ロータ部２０ｂは、ロータコア２１として第２ロータコア２１ｂを有する。また第２ロータ部２０ｂは、永久磁石２２として第２永久磁石２２ｂを有する。第２ロータコア２１ｂは第２コア部２６ｂと第２外周部２５ｂとを有している。第２コア部２６ｂは回転軸方向Ｘに延びる円柱状に形成されており、第２コア部２６ｂの中心に回転軸方向Ｘに軸孔２３１が貫通して設けられている。第２外周部２５ｂは回転軸方向Ｘに延びる円柱状に形成されており、第２コア部２６ｂの外周（回転軸方向Ｘ周り）を全周にわたって囲むように設けられている。第２永久磁石２２ｂは第２外周部２５ｂに設けられている。

ロータ２は、軸部２３に付加されるトルクに応じて、自身から出力される磁束が変化するように、回転軸方向Ｘに各々が相対回転可能に複数分割されている。すなわち、第１ロータ部２０ａと第２ロータ部２０ｂとは、軸部２３に付加されるトルクに応じて、ロータ２から出力される磁束が変化するように分割されている。

ロータ２の複数分割されている部分をつなぐクラッチを更に備える。すなわち、第１ロータ部２０ａと第２ロータ部２０ｂとは、互いに、一方から他方へ任意に断続して動力を伝えるように構成されている。このクラッチが、磁気クラッチである。すなわち、第１ロータ部２０ａに設けた第１永久磁石２２ａと、第２ロータ部２０ｂに設けた第２永久磁石２２ｂと、クラッチが構成されている。

ロータ２の複数分割されている部分のうち、少なくとも一つの部分が第１ロータ部２０ａとして形成される。ロータ２の位置の検知はセンサ素子４３により第１ロータ部２０ａの位置の検知により行うように構成されている。すなわち、ロータ２の回転は第１ロータ部２０ａにより支配的に行われる。つまり、第１ロータ部２０ａの回転に従って、第２ロータ部２０ｂが従属的に回転される。ロータ２の位置とは、回転軸方向Ｘの軸周りに回転するロータ２の回転位置であり、ステータ３に対するロータ２の位置である。センサ素子４３はステータ３に固定されており、センサ素子４３でロータ２の位置が検知される。

第１ロータ部２０ａは軸部２３に対して固定されていない。すなわち、第１ロータ部２０ａは軸部２３に対してフリーで回転する。一方、第２ロータ部２０ｂは軸部２３に対して固定されている。すなわち、第２ロータ部２０ｂは軸部２３とともに回転する。

第１ロータ部２０ａには一対の第１突起部２７ａが形成されている。第２ロータ部２０ｂには一対の第２突起部２７ｂが形成されている。一対の第１突起部２７ａと一対の第２突起部２７ｂとは、各々、第１ロータ部２０ａと第２ロータ部２０ｂとの対向面に設けられている。一対の第１突起部２７ａは第１コア部２６ａに形成されている。一対の第２突起部２７ｂは第２コア部２６ｂに形成されている。

ロータ２は、正転及び逆転が可能に構成される。すなわち、ロータ２は、ステータ３に対して時計周りと反時計回りとで回転可能に形成されている。

（２．４）ステータ
ステータ３は、コイル部３０と、鉄心部３４と、を備える。すなわち、複数のコイル３１及び鉄心部３４はステータ３の構成要素である。またコイル部３０は、複数のコイル３１及びインシュレータ５を有する。すなわち、複数のコイル３１とインシュレータ５はコイル部３０の構成要素である。

鉄心部３４は、中央コア３４１と、外筒部３４２とを有している。外筒部３４２は、中央コア３４１に取り付けられる。鉄心部３４は、複数のティース部３２を有する。すなわち、中央コア３４１は、円筒状の連結部３３と、複数（図６では９つ）のティース部３２とを有している。連結部３３の内側の空間３５には、ロータ２が配置されている。複数のティース部３２の各々は、胴部３２１と、２つの先端片３２２とを含む。胴部３２１は、連結部３３から連結部３３の径方向において外向きに突出している。２つの先端片３２２は、胴部３２１の先端側の部位から、胴部３２１の突出方向と交差する方向に延びている。

ステータ３は連結部３３を備える。すなわち、鉄心部３４に形成される連結部３３はステータ３の構成要素である。連結部３３は、少なくとも一部の隣り合うティース部３２を連結する。すなわち、隣り合うティース部３２の一部又は全部が連結部３３で連結される。

複数のティース部３２は、複数のコイル３１が、各々、インシュレータ５を介して配置される。すなわち、胴部３２１には、インシュレータ５（図３参照）を介してコイル３１が巻かれる。連結部３３は、コイル３１よりもロータ２側に位置する。すなわち、コイル３１とロータ２との間に連結部３３が位置している。

２つの先端片３２２は、コイル３１が胴部３２１から脱落することを抑制する抜止めとして設けられている。すなわち、胴部３２１の先端側にコイル３１が移動しようとする場合に、コイル３１が２つの先端片３２２に引っ掛かることで、コイル３１の脱落を抑制できる。

ステータ３の鉄心部３４の中央コア３４１は、複数の鋼板を含む。中央コア３４１は、複数の鋼板を厚さ方向に積層して形成されている。各鋼板は、磁性材料により形成されている。各鋼板は、例えば、ケイ素鋼板である。

図４に示すように、連結部３３の形状は、円筒状である。連結部３３の軸方向は、複数の鋼板の厚さ方向と一致している。連結部３３は、周方向において連続している。言い換えると、連結部３３は、周方向において途切れることなくつながっている。

複数のティース部３２の胴部３２１の形状は、直方体状である。連結部３３とティース部３２とが一体に形成されている。すなわち、連結部３３とティース部３２とは別部材で形成されることなく、同じ部材を用いて一連に形成されている。胴部３２１は、連結部３３から連結部３３の径方向において外向きに突出している。複数のティース部３２の胴部３２１は、連結部３３の周方向において等間隔に設けられている。

２つの先端片３２２は、胴部３２１の先端側の部位から、胴部３２１の突出方向と交差する方向に延びている。より詳細には、２つの先端片３２２は、胴部３２１の先端側の部位において、連結部３３の周方向の両側に設けられている。そして、２つの先端片３２２は、連結部３３の周方向に延びている。

各先端片３２２のうち、連結部３３の径方向において外側の面は、曲面３２３を含む。連結部３３の軸方向（ロータ２の回転軸方向Ｘと同じ）から見て、曲面３２３の形状は、連結部３３と同心の円に沿った円弧状である。

各先端片３２２は、胴部３２１とつながった部位に、湾曲部３２４を有している。湾曲部３２４は、連結部３３の径方向において外側ほど、連結部３３の周方向において胴部３２１から離れるように湾曲している。つまり、各先端片３２２のうち基端側の部分である湾曲部３２４は、面取りされていてＲ状になっている。

（２．５）外筒部
図５に示すように、外筒部３４２は、複数の鋼板を含む。外筒部３４２は、複数の鋼板を厚さ方向に積層して形成されている。各鋼板は、磁性材料により形成されている。各鋼板は、例えば、ケイ素鋼板である。外筒部３４２の形状は、円筒状である。外筒部３４２は、複数のティース部３２に取り付けられ複数のティース部３２を囲んでいる。

外筒部３４２は、複数（９つ）の嵌合部３４３を有している。つまり、外筒部３４２は、ティース部３２と同数の嵌合部３４３を有している。複数の嵌合部３４３の各々は、外筒部３４２の内周面に設けられた窪みである。複数の嵌合部３４３は、複数のティース部３２と一対一で対応している。複数の嵌合部３４３の各々と、複数のティース部３２のうちこの嵌合部３４３に対応するティース部３２とは、少なくとも一方が連結部３３の径方向に移動することで嵌まり合う。これにより、外筒部３４２が複数のティース部３２に取り付けられる。

各嵌合部３４３には、ティース部３２のうち２つの先端片３２２を含む部位が嵌め込まれる。そのため、外筒部３４２の周方向における各嵌合部３４３の長さは、胴部３２１から突出した２つの先端片３２２のうち一方の先端片３２２の突出先端と、他方の先端片３２２の突出先端との間の長さと等しい。なお、本明細書において「等しい」とは、複数の値が互いに完全に一致する場合に限定されず、許容される誤差の範囲内で異なっている場合をも含む。例えば、３％以内、５％以内、又は１０％以内の誤差がある場合をも含む。

中央コア３４１にインシュレータ５が装着されコイル３１が巻かれた状態で、外筒部３４２は、例えば、焼嵌めにより複数のティース部３２に取り付けられる。すなわち、外筒部３４２を加熱して径方向に膨張させた状態で、外筒部３４２の内側に中央コア３４１を配置する。これにより、外筒部３４２の内面は、複数のティース部３２との間に僅かに隙間を空けて連結部３３の径方向における複数のティース部３２の先端に対向する。その後、外筒部３４２の温度が低下して外筒部３４２が収縮すると、外筒部３４２の内面が複数のティース部３２の先端に接する。つまり、外筒部３４２の収縮に伴って複数の嵌合部３４３が外筒部３４２の径方向内向きに移動することにより、複数の嵌合部３４３と複数のティース部３２とが嵌まり合う。外筒部３４２は、複数のティース部３２に対して外筒部３４２の径方向内向きの接圧を加えている。

（２．６）コイル
コイル３１は、９つのティース部３２に対応して９つ備えられている。９つのコイル３１は、互いに電気的に接続されている。各コイル３１を構成する巻線３１１は、例えば、エナメル線である。この巻線は、線状の導体と、導体を覆う絶縁被覆と、を有している。

コイル３１は、連結部３３より外側に位置している。すなわち、コイル３１の内側（ロータ２側）に連結部３３が位置している。コイル３１の少なくとも一部は、カバー５１で覆われていない。すなわち、回転軸方向Ｘにおけるコイル３１の一端部（第２インシュレータ５０２側の端部）はカバー５１では覆われておらず、カバー５１の周囲を囲むようにして複数のコイル３１の各一端部が並んでいる。

（２．７）インシュレータ
インシュレータ５は、電気絶縁性を有する部材である。インシュレータ５は、例えば、ガラス繊維等のフィラーを約３０重量％含む６６ナイロン等の樹脂製である。

インシュレータ５は、ステータ３にセンサ基板４１を固定している。これにより、ステータ３とセンサ基板４１とを電気的に絶縁することができる。

図３に示すように、インシュレータ５は、第１インシュレータ５０１及び第２インシュレータ５０２を含む。第１インシュレータ５０１及び第２インシュレータ５０２は、例えば、インサート成形により、ステータ３の鉄心部３４と一体化している。第１インシュレータ５０１と第２インシュレータ５０２とは、回転軸方向Ｘで並ぶように配置されている。

第１インシュレータ５０１は、回転軸方向Ｘにおける鉄心部３４の一端側を被覆している。具体的には、第１インシュレータ５０１は、円環部５１０と、複数の被覆部５１４（本実施形態ではティース部３２と同数の９つ）と、を有する。円環部５１０の外径は、鉄心部３４の円筒状の連結部３３の外径と略同一である。円環部５１０は、回転軸方向Ｘにおける連結部３３とティース部３２との片側を被覆している。被覆部５１４は、円環部５１０の周方向において内周面に等間隔で設けられている。

第２インシュレータ５０２は、回転軸方向Ｘにおける鉄心部３４のもう一端側を被覆している。具体的には、第２インシュレータ５０２は、円環部５２０と、複数の被覆部５２４（本実施形態ではティース部３２と同数の９つ）と、を有する。円環部５２０の外径は、鉄心部３４の円筒状の連結部３３の外径と略同一である。回転軸方向Ｘにおける連結部３３とティース部３２とのもう一方の片側を被覆している。被覆部５２４は、円環部５２０の周方向において内周面に等間隔で設けられている。

コイル３１は、被覆部５１４，５２４で被覆されたティース部３２に巻線３１１が巻回されて形成されている。

インシュレータ５には、カバー５１が形成されている。カバー５１は第２インシュレータ５０２に形成されている。カバー５１は、インシュレータ５と機械的に一体に形成されている。すなわち、第２インシュレータ５０２にカバー５１が機械的に一体に形成されている。インシュレータ５がコイル３１の巻線３１１によりステータ３に固定されているため、カバー５１は、コイル３１の巻線３１１によりステータ３に固定されている。つまり、第２インシュレータ５０２がコイル３１の巻線３１１によりステータ３に固定されることにより、第２インシュレータ５０２に機械的に一体に形成されているカバー５１もステータ３に固定される。

カバー５１は、少なくとも連結部３３よりも内側の空間３５に対して、ロータ２の回転軸方向Ｘにおいて対向して配置される。すなわち、ロータ２の回転軸方向Ｘにおいて、カバー５１と連結部３３よりも内側の空間３５の第２インシュレータ５０２側とが対向している。そして、カバー５１は、隙間６を覆っている。すなわち、ロータ２の外周面とステータ３の内周面との間の隙間６が、回転軸方向Ｘにおいて、カバー５１により覆われている。カバー５１は、ロータ２の回転方向の全長にわたって隙間６を覆っている。すなわち、カバー５１は、ロータ２の回転方向の全長にわたって、回転軸方向Ｘにおいて、隙間６と対向している。

カバー５１のうちのロータ２の回転軸方向Ｘにおけるステータ３又はロータ２との対向面５１１は、コイル３１における回転軸方向Ｘの最外面３１２よりも内側に位置する。

インシュレータ５には、軸受け保持部５２が形成されている。軸受け保持部５２は第２インシュレータ５０２に形成されている。軸受け保持部５２は、ロータ２の軸受け７を保持する。すなわち、ロータ２の二つの軸受け７のうち、第２インシュレータ５０２側の第２軸受け７２が軸受け保持部５２で保持されている。軸受け保持部５２は、ティース部３２の内周先端又は連結部３３のいずれかに接触して、ロータ２の回転軸方向Ｘに直交する平面内において、位置決めされている。すなわち、第２インシュレータ５０２がステータ３に固定されるときに、第２インシュレータ５０２がティース部３２の内周先端又は連結部３３のいずれかに接触して位置決めされる。これにより、第２インシュレータ５０２に形成された軸受け保持部５２は、回転軸方向Ｘに直交する平面内において、ティース部３２の内周先端又は連結部３３に対して位置決めされている。

軸受け保持部５２が、連結部３３に接触することで位置決めされている。すなわち、第２インシュレータ５０２がステータ３に固定されるときに、第２インシュレータ５０２が連結部３３に接触して位置決めされる。これにより、第２インシュレータ５０２に形成された軸受け保持部５２は、回転軸方向Ｘに直交する平面内において、連結部３３に対して位置決めされている。

軸受け保持部５２が、少なくとも連結部３３の外周面側に接触させることで位置決めされている。すなわち、第２インシュレータ５０２がステータ３に固定されるときに、第２インシュレータ５０２が少なくとも連結部３３の外周面側に接触して位置決めされる。これにより、第２インシュレータ５０２に形成された軸受け保持部５２は、回転軸方向Ｘに直交する平面内において、連結部３３に対して位置決めされている。

軸受け保持部５２が、複数のティース部３２の内周先端又は連結部３３の３カ所以上に接触することで位置決めされている。すなわち、第２インシュレータ５０２がステータ３に固定されるときに、第２インシュレータ５０２が複数のティース部３２の内周先端又は連結部３３の３カ所以上に接触することで位置決めされている。例えば、円環部５２０及び複数の被覆部５２４が連結部３３の３カ所以上に接触する。これにより、第２インシュレータ５０２に形成された軸受け保持部５２は、回転軸方向Ｘに直交する平面内において、連結部３３に対して位置決めされている。

軸受け保持部５２とロータ２との間には基板４が配置されている。すなわち、回転軸方向Ｘにおいて、軸受け保持部５２とロータ２と基板４とが並んでおり、基板４が軸受け保持部５２とロータ２の間に配置されている。

軸受け保持部５２によって保持される軸受け７の内側面は、基板４の内側面よりも、回転軸方向Ｘにおいてロータ２に近い位置に配置されている。すなわち、図３に示すように、軸受け７は軸受け保持部５２に保持されて配置されているが、軸受け７のロータ２側の端面（内側面）は、基板４のロータ２側に向く面（内側面）４１０よりもロータ２に近いように配置されている。

なお、カバー５１は、軸部２３を保持している軸受け７を含むものであってもよい。すなわち、軸受け７はカバー５１の軸受け保持部５２に保持されている状態で、カバー５１に備えられていてもよい。この場合、軸部２３を受けている軸受け７はカバー５１の構成要素となる。

（２．８）基板
基板４は、いわゆるセンサ基板４１である。すなわち、センサ基板４１は、ロータ２の回転角度を検出する。つまり、センサ基板４１は、ロータ２の回転位置を検出するための回路基板である。センサ基板４１は、回転軸方向Ｘにおいてロータ２の第２インシュレータ５０２側で、ロータ２の端面と平行に配置されている。センサ基板４１には、センサ素子４３が実装されている。センサ素子４３は、例えば、ホール素子又は角度センサ（ＧＭＲ）等である。センサ素子４３は、ロータ２の回転位置を検出する素子である。

センサ基板４１は、回転軸方向Ｘから見て略六角形をなしている。センサ基板４１は、軸部２３の外周の全周を囲んでいる。つまり、センサ基板４１は、軸部２３の周方向の全周に配置されている。

図３に示すように、センサ基板４１は、インシュレータ５と鉄心部３４とで挟まれる位置に配置されている。すなわち、回転軸方向Ｘにおいて、センサ基板４１は、インシュレータ５の第２インシュレータ５０２と鉄心部３４の端面とで挟まれる位置に配置されている。またセンサ基板４１が、インシュレータ５と鉄心部３４とで挟まれることによって固定されている。すなわち、インシュレータ５の第２インシュレータ５０２と鉄心部３４の端面とでセンサ基板４１が挟持されている。インシュレータ５が、センサ基板４１との対向面に、センサ基板４１が嵌る凹み５６を有する。すなわち、インシュレータ５の第２インシュレータ５０２には、ロータ２側に向く面に凹み５６が形成されており、この凹み５６にセンサ基板４１が嵌まり込んで収容されている。またセンサ基板４１の外周及び凹み５６の内周が、多角形状である。すなわち、インシュレータ５に対してセンサ基板４１が回転しにくいように、センサ基板４１の外周は、回転軸方向Ｘに見て、例えば、六角形などの多角形状に形成される。また凹み５６の内周が、回転軸方向Ｘに見て、センサ基板４１の外周に対応するように、例えば、六角形などの多角形状に形成される。センサ基板４１の外周と凹み５６の内周とは、異形の多角形状であってもよい。

インシュレータ５が、センサ基板４１につながる配線４２を通す孔５７を有する。すなわち、電池パック１０１等に電気的に接続される配線４２が孔５７を通ってインシュレータ５の内側に導入され、センサ基板４１に電気的に接続される。孔５７は第２インシュレータ５０２を厚み方向に貫通して形成されている。センサ基板４１に実装されているセンサ素子４３が、ロータ２と反対側に向いて配置される。すなわち、センサ素子４３が空間３５と反対側に向くようにセンサ基板４１が配置される。したがって、センサ素子４３は第２インシュレータ５０２側に向いている。

センサ基板４１には、片面だけに部品４４が実装されている。すなわち、センサ素子４３及び配線４２が接続されるコネクタ等の部品４４は、センサ基板４１の第２インシュレータ５０２側に向いている面のみに実装され、ステータ３側に向く面４１０にはセンサ素子４３及び部品４４が実装されていない。これにより、センサ基板４１をロータ２に近づけて配置することができる。センサ基板４１は中央部に厚み方向に貫通する孔部４５を有する。孔部４５には軸受け７のうち、第２軸受け７２が配置される。

センサ基板４１は回転軸方向Ｘにおいて隙間６と対向しており、センサ基板４１によっても、隙間６への粉塵等の侵入を低減することができる。

（２．９）軸受け
モータ１は、２つの軸受け（ベアリング）７により軸部２３を回転可能に支持する。第１軸受け７１は、ファン９の窪み部９１に配置されている。第２軸受け７２はインシュレータ５の第２インシュレータ５０２の軸受け保持部５２に配置されている。第１軸受け７１は、軸部２３の回転軸方向Ｘにおいてファン９よりも前方（ロータ２と反対側）に位置している。第１軸受け７１の厚さ（回転軸方向Ｘにおける寸法）は、窪み部９１の深さ（回転軸方向Ｘにおける寸法）よりも短い。

（２．１０）ファン
ファン９は、ロータ２の回転軸方向Ｘにおいてステータ３の外側に軸部２３に固定されている。ファン９は、回転軸方向Ｘから見て円形であり、全体的にハット状をなしている。ファン９は、回転軸方向Ｘにおいて、ロータ２と反対側に窪み部９１を有する。窪み部９１は、第１軸受け７１が収容される空間部分である。窪み部９１は、ファン９の中央部において、窪んでいる部分である。ファン９は、軸部２３の周方向に回転可能である。ファン９は、窪み部９１から径方向に向かって沿って延びる羽根部９２が複数設けられている。

モータ１は、ステータ３に対して、回転軸方向Ｘにおけるカバー５１とは反対側に配置されるファン９を更に備える。すなわち、ファン９は、回転軸方向Ｘにおけるカバー５１とは反対側に配置される。ファン９による気流は、カバー５１側からステータ３側に向かって流れる。すなわち、ファン９の回転によって生じる気流は、第２インシュレータ５０２側から第１インシュレータ５０１側に向かって流れる。

（３）動作
図７Ａ～Ｃに基づいて、電動工具１０の動作を説明する。図７Ａ～Ｃにおいては、理解しやすいように、第１永久磁石２２ａと第２永久磁石２２ｂとの位置を軸部２３とロータ２の直径方向でずらして示している。実際には、第１永久磁石２２ａと第２永久磁石２２ｂとは回転軸方向Ｘで対向して配置されている。また、第１永久磁石２２ａと第２永久磁石２２ｂとは、各々、粗い点々模様と細かい点々模様とで極性を区別して示している。例えば、粗い点々模様が付された第１永久磁石２２ａと第２永久磁石２２ｂとがＳ極の場合、細かい点々模様が付された第１永久磁石２２ａと第２永久磁石２２ｂとＮ極である。

図７Ａのように、モータ１への通電前は、第１永久磁石２２ａと第２永久磁石２２ｂとの異極同士が対向する状態で、第１ロータ部２０ａと第２ロータ部２０ｂとが配置されている。この状態では、第１永久磁石２２ａと第２永久磁石２２ｂとが磁束を打ち消し合っているため、ロータ２から生じる磁束は小さい。

図７Ａの状態からモータ１へ通電すると、軸部２３にトルクが掛かっていない場合は、磁気クラッチにより図７Ａの状態を維持してロータ２は回転する。したがって、軸部２３に付加されたトルクが小さい場合は、ロータ２から生じる磁束は小さく、ロータ２からの誘導起電圧を低くすることができる。

図７Ａの状態から軸部２３にトルクが掛かると、図７Ｂのように、第１ロータ部２０ａと第２ロータ部２０ｂとの各々が回転軸方向Ｘの周りで位置ずれするように回転する。すなわち、軸部２３にトルクが掛かると、軸部２３と固定されている第２ロータ部２０ｂが回転しにくくなる。一方、軸部２３と固定されていない第１ロータ部２０ａは図７Ａの状態で回転する。したがって、第１永久磁石２２ａと第２永久磁石２２ｂとの対向が少し回転軸方向Ｘの周りで位置ずれする。よって、第１永久磁石２２ａと第２永久磁石２２ｂとが磁束を打ち消し合いが、図７Ｂのほうが図７Ａよりも小さくなり、ロータ２から生じる磁束が大きくなるように変化する。

図７Ｂの状態から軸部２３にさらに大きなトルクが掛かると、図７Ｃのように、第１ロータ部２０ａと第２ロータ部２０ｂとの各々が回転軸方向Ｘの周りでさらに位置ずれするように回転する。すなわち、軸部２３に更に大きなトルクが掛かると、軸部２３と固定されている第２ロータ部２０ｂが回転しにくくなる。一方、軸部２３と固定されていない第１ロータ部２０ａは図７Ａの状態で回転する。したがって、第１永久磁石２２ａと第２永久磁石２２ｂとの対向が少し回転軸方向Ｘの周りで位置ずれする。また第１突起部２７ａと第２突起部２７ｂとが引っかかって、第１ロータ部２０ａと第２ロータ部２０ｂとが同じ速度で回転する。第１永久磁石２２ａと第２永久磁石２２ｂとの同極同士が対向する状態で、第１ロータ部２０ａと第２ロータ部２０ｂとが配置されている。この状態において、ロータ２は、軸部２３に付加されるトルクが大きくなるほど、自身から出力される磁束が強まるように構成されている。すなわち、第１永久磁石２２ａと第２永久磁石２２ｂとが磁束を打ち消し合いが、図７Ｃのほうが図７Ｂよりも小さくなり、ロータ２から生じる磁束が大きくなるように変化する。

このように、本実施形態に係る電動工具１０では、軸部２３に負荷されたトルクに応じて、磁束が変化するように構成されている。したがって、低トルク時にはロータ２からの誘導起電圧を低くすることができ、より高速回転を行わせることができて、作業効率が向上する。

ロータ２は、軸部２３の回転数に応じて、自身から出力される磁束が変化するように、回転軸方向Ｘに各々が相対回転可能に複数分割されている。すなわち、軸部２３にトルクが付加されると、軸部２３の回転数が変わるため、ロータ２から出力される磁束が変化する。この場合、ロータ２は、軸部２３の回転数が高くなるほど、自身から出力される磁束が弱まるように構成されている。すなわち、図７Ａのように、軸部２３が高速で回転している場合にロータ２から出力される磁束が小さい。

ロータ２は、正転及び逆転の両方で、自身から出力される磁束が変化するように構成されている。すなわち、正転及び逆転のいずれの場合でも、図７Ａ～Ｃで示すような磁束の変化が生じる。

（４）変形例
実施形態１は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。実施形態１は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

上記では、６極のモータ１について説明したが、これに限らず、モータ１は４極でもよいし、８極であってもよい。

上記では、ロータ２は２分割されていたが、３分割以上に分割されていてもよい。この場合、少なくとも１つの分割された部分が第１ロータ部２０ａを構成する。また第１ロータ部２０ａとは別の少なくとも１つの分割された部分が第２ロータ部２０ｂを構成する。また残りの分割された部分は第１ロータ部２０ａ又は第２ロータ部２０ｂのいずれであってもよい。

上記では、ロータ２の位置の検知は第１ロータ部２０ａの位置の検知により行うように構成されているが、これに限らず、ロータ２の位置の検知は第２ロータ部２０ｂの位置の検知により行うように構成されていてもよい。この場合、センサ素子４３で第２ロータ部２０ｂの位置を検知するように構成することができる。

上記では、支配的である第１ロータ部２０ａが軸部２３に対して固定されず、従属的である第２ロータ部２０ｂが軸部２３に対して固定されていたが、これに限られない。例えば、支配的である第１ロータ部２０ａが軸部２３に対して固定され、従属的である第２ロータ部２０ｂが軸部２３に対して固定されていなくてもよい。

上記のモータ１の動作は、弱め磁束制御との組み合わせて制御してもよい。

ロータ２は、正転における磁束の変化と、逆転における磁束の変化と、に差が生じるように構成されていてもよい。すなわち、モータ１が正転している場合、逆転している場合に比べて、ロータ２から出力される磁束の変化を大きくしたり、逆に、小さくしたりするように、モータ１を構成してもよい。例えば、逆転の方が正転に比べて、モータ１のトルクが大きくなるように、正転と逆転との間で差をつけることができる。正転における磁束の変化と、逆転における磁束の変化と、に差が生じるようにするには、第１ロータ部２０ａと第２ロータ部２０ｂの間の角度を均等にしないようにする。すなわち、第１ロータ部２０ａと第２ロータ部２０ｂの間の４つの角度のうち、２つの角度を大きくし、２つの角度を小さくすることができる。

（まとめ）
以上説明したように、第１の態様に係る電動工具（１０）は、モータ（１）と、トリガスイッチ（１０６）と、伝達機構（１０２）と、制御部（１０７）と、を備える。トリガスイッチ（１０６）は、使用者が操作可能である。伝達機構（１０２）は、モータ（１）と出力軸（１０３）との間に配置されている。制御部（１０７）は、トリガスイッチ（１０６）の操作に基づいてモータ（１）の駆動制御を行う。モータ（１）は、ステータ（３）と、ロータ（２）と、を備える。ステータ（３）は、コイル部（３０）と、鉄心部（３４）と、を備える。コイル部（３０）は、複数のコイル（３１）及びインシュレータ（５）を有する。鉄心部（３４）は、複数のティース部（３２）を有する。ロータ（２）は、永久磁石（２２）を有する。ロータ（２）は、ステータ（３）との間に隙間（６）を介してステータ（３）の内側で軸部（２３）を中心に回転可能に設けられる。ロータ（２）は、自身から出力される磁束が変化するように、各々が相対回転可能に回転軸方向Ｘに複数分割されている。

この態様によれば、ロータへの負荷が小さいときに、より高速で回転させることができるので、作業効率が高い、という利点がある。

第２の態様に係る電動工具（１０）は、第１の態様において、ロータ（２）は、軸部（２３）に付加されるトルクに応じて、自身から出力される磁束が変化するように、各々が相対回転可能に回転軸方向Ｘに複数分割されている。

第３の態様に係る電動工具（１０）は、第２の態様において、ロータ（２）は、軸部（２３）に付加されるトルクが大きくなるほど、自身から出力される磁束が強まるように構成されている。

第４の態様に係る電動工具（１０）は、第１の態様において、ロータ（２）は、軸部（２３）の回転数に応じて、自身から出力される磁束が変化するように、各々が相対回転可能に回転軸方向Ｘに複数分割されている。

第５の態様に係る電動工具（１０）は、第４の態様において、ロータ（２）は、軸部（２３）の回転数が高くなるほど、自身から出力される磁束が弱まるように構成されている。

第６の態様に係る電動工具（１０）は、第１～５のいずれか１つの態様において、ロータ（２）の複数分割されている部分をつなぐクラッチを更に備える。

この態様によれば、ロータ（２）の複数分割されている部分に互いに動力を伝えることができる、という利点がある。

第７の態様に係る電動工具（１０）は、第６の態様において、クラッチが、磁気クラッチである。

第８の態様に係る電動工具（１０）は、第１～７のいずれか１つの態様において、ロータ（２）の複数分割されている部分のうち、少なくとも一つの部分が第１ロータ部（２０ａ）として形成される。ロータ（２）の位置の検知は第１ロータ部（２０ａ）の位置の検知により行うように構成されている。

この態様によれば、第１ロータ部（２０ａ）での位置の検知により、ロータ（２）の回転制御を行うことができる、という利点がある。

第９の態様に係る電動工具（１０）は、第８の態様において、ロータ（２）の複数分割されている部分のうち、少なくとも一つの部分が第２ロータ部（２０ｂ）として形成される。第１ロータ部（２０ａ）は軸部（２３）に対して固定されていない。第２ロータ部（２０ｂ）は軸部（２３）に対して固定されている。

第１０の態様に係る電動工具（１０）は、第１～９のいずれか１つの態様において、ロータ（２）は、正転及び逆転が可能に構成される。ロータ（２）は、正転及び逆転の両方で、自身から出力される磁束が変化するように構成されている。

第１１の態様に係る電動工具（１０）は、第１０の態様において、ロータ（２）は、正転における磁束の変化と、逆転における磁束の変化と、に差が生じるように構成されている。

第１２の態様に係る電動工具（１０）は、第１～１１のいずれか１つの態様において、モータ（１）に電力を供給する電池パック（１０１）を更に備える。

この態様によれば、電池パック（１０１）でモータ（１）を駆動することができる、という利点がある。

１モータ
２ロータ
２０ａ第１ロータ部
２０ｂ第２ロータ部
３ステータ
４
３０コイル部
３４鉄心部
１０１電池パック
１０２伝達機構
１０３出力軸
１０６トリガスイッチ
１０７制御部
Ｘ回転軸方向

Claims

モータと、
使用者が操作可能なトリガスイッチと、
前記モータと出力軸との間に配された伝達機構と、
前記トリガスイッチの操作に基づいて前記モータの駆動制御を行う制御部と、
を備え、
前記モータは、
複数のコイル及びインシュレータを有するコイル部と、複数のティース部を有する鉄心部と、を備えるステータと、
永久磁石を有し、前記ステータとの間に隙間を介して前記ステータの内側で軸部を中心に回転可能に設けられたロータと、
を備え、
前記ロータは、自身から出力される磁束が変化するように、各々が相対回転可能に回転軸方向に複数分割され、
前記ロータの複数分割されている部分のうち、少なくとも一つの部分が第１ロータ部として形成され、
前記ロータの複数分割されている部分のうち、少なくとも一つの部分が第２ロータ部として形成され、
前記第１ロータ部は、前記第２ロータ部との対向面に、一対の第１突起部を有し、
前記第２ロータ部は、前記第１ロータ部との対向面に、一対の第２突起部を有し、
前記第１ロータ部又は前記第２ロータ部が回転することにより前記第１突起部と前記第２突起部とが引っ掛かるときに、前記第１ロータ部に設けた第１永久磁石と、前記第２ロータ部に設けた第２永久磁石とが、同極同士で対向するように構成されている、
電動工具。
前記ロータは、前記軸部に付加されるトルクに応じて、自身から出力される磁束が変化するように、各々が相対回転可能に回転軸方向に複数分割されている、
請求項１に記載の電動工具。
前記ロータは、前記軸部に付加されるトルクが大きくなるほど、自身から出力される磁束が強まるように構成されている、
請求項２に記載の電動工具。
前記ロータは、前記軸部の回転数に応じて、自身から出力される磁束が変化するように、各々が相対回転可能に回転軸方向に複数分割されている、
請求項１に記載の電動工具。
前記ロータは、前記軸部の回転数が高くなるほど、自身から出力される磁束が弱まるように構成されている、
請求項４に記載の電動工具。
前記ロータの位置の検知は前記第１ロータ部に対して行うように構成されている、
請求項１～５のいずれか１項に記載の電動工具。
前記第１ロータ部は前記軸部に対して固定されておらず、
前記第２ロータ部は前記軸部に対して固定されている、
請求項１～６のいずれか１項に記載の電動工具。
前記ロータは、正転及び逆転が可能に構成され、正転及び逆転の両方で、自身から出力される磁束が変化するように構成されている、
請求項１～７のいずれか１項に記載の電動工具。
前記ロータは、正転における磁束の変化と、逆転における磁束の変化と、に差が生じるように構成されている、
請求項８に記載の電動工具。
前記モータの電力を供給する電池パックを更に備える、
請求項１～９のいずれか１項に記載の電動工具。