JPWO2015182410A1

JPWO2015182410A1 - 電動作業機

Info

Publication number: JPWO2015182410A1
Application number: JP2016523425A
Authority: JP
Inventors: 秀幸橋本; 智志阿部; 谷本　英之; 英之谷本
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2014-05-28
Filing date: 2015-05-15
Publication date: 2017-04-20
Anticipated expiration: 2035-05-15
Also published as: WO2015182410A1; JP6399090B2

Abstract

ロータの回転位置を検出するために設けられた磁石の磁力を高めることの可能な電動作業機を提供する。ロータ２８及びステータ２７を備えたブラシレスモータ２４と、ロータ２８に取り付けられたファン３６とを有する電動作業機であって、ファン３６に取り付けた永久磁石７０と、ファン３６に取り付けられ、かつ、永久磁石７０に接触する磁性体７１と、永久磁石７０により形成される磁力を検出する磁気センサＳ１〜Ｓ３と、検出される磁力に基づいてロータ２８の回転位置を検出する回転位置検出回路と、を備えている。

Description

本発明は、電動モータにより先端工具を駆動するようにした電動作業機に関する。

電動モータを駆動源として先端工具を駆動するようにした電動作業機の例が、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された電動作業機は、ハウジングと、ハウジング内に設けたブラシレスモータと、ブラシレスモータのシャフトに連結された減速機構部と、減速機構部に連結され、かつ、先端工具を保持するチャックと、ブラシレスモータに電力を供給する電池パックと、ハウジングのグリップに設けたレバーと、ブラシレスモータの回転を制御する制御基板と、を備えている。また、ブラシレスモータを冷却するファンが、ハウジングに設けられており、ファンはシャフトに取り付けられている。また、電動作業機は、ファンに円周方向に沿って取り付けた複数の磁石と、ハウジングに取り付けられた回転位置検出基板とを備えている。基板には、磁極センサが取り付けられている。

特許文献１に記載された電動作業機は、レバーが操作されると、電池パックから制御基板を介して電力が供給され、シャフトが回転する。また、ファンは、シャフトと共に回転し、冷却風がブラシレスモータに向けて供給され、ブラシレスモータが冷却される。さらに、磁極センサは、シャフトの回転に伴う磁極の変化を検出し、磁極センサの検出信号が回転位置検出基板に入力される。

特開２００３−１９９３１０号公報

しかしながら、特許文献１に記載された電動作業機においては、磁石により形成される磁力が弱いため、未だ改善の余地があった。

本発明の目的は、ロータの回転位置を検出するために設けられた磁石の磁力を高めることの可能な電動作業機を提供することにある。

本発明の電動作業機は、ロータ及びステータを備えたモータと、前記ロータに取り付けられたファンとを有する電動作業機であって、前記ファンに取り付けた磁石と、前記ファンに取り付けられ、かつ、前記磁石に接触する磁性体と、前記磁石により形成される磁力を検出する磁力検出部と、検出される磁力に基づいて前記ロータの回転位置を検出する位置検出部と、を備えている。

本発明によれば、磁石が発生する磁力が強められ、磁気センサが磁力を検出し易くなる。

本発明の電動作業機の一例を示す正面断面図である。図１の電動作業機の制御回路を示すブロック図である。図１の電動作業機に設けた電動モータ及びファンの正面断面図である。図３に示すファンの斜視図である。図３に示すファンの底面図である。図３に示すファンを分解した斜視図である。（Ａ）は図３に示すファンの要部を示す正面断面図、（Ｂ）は図３に示すファンの製造工程を示す正面断面図である。（Ａ）は永久磁石をファンに対して抜け止めする第１変更例を示す正面断面図、（Ｂ）は永久磁石をファンに対して抜け止めする第２変更例を示す正面断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。電動作業機１０は、ハンマドリルとも言われ、先端工具１１が着脱される。電動作業機１０はコンクリートや石材等の対象物に穴あけ加工等を行うために使用される。

電動作業機１０は、筒形状のシリンダハウジング１２を有し、シリンダハウジング１２内に円筒形状のシリンダ１３が設けられている。シリンダ１３は軸線Ａ１を中心として配置されており、シリンダ１３と同心状に、円筒形状の工具保持具１４が設けられている。シリンダ１３と工具保持具１４は一体回転可能に連結され、工具保持具１４は、軸受１５により回転可能に支持されている。工具保持具１４に先端工具１１が取り付けられ、シリンダ１３の回転力は先端工具１１に伝達される。

工具保持具１４内からシリンダ１３内に亘って、金属製の中間打撃子１６が設けられている。中間打撃子１６は、軸線Ａ１に沿った方向に往復動自在である。シリンダ１３内には、中間打撃子１６に打撃力を加える打撃子１７が設けられている。打撃子１７は、軸線Ａ１に沿った方向に往復動自在である。また、シリンダ１３内にピストン１８が配置されており、ピストン１８は軸線Ａ１に沿った方向に往復動可能である。シリンダ１３内であって、打撃子１７とピストン１８との間に空気室１９が設けられている。

一方、シリンダハウジング１２であって、工具保持具１４が設けられている箇所とは反対側の端部に、モータハウジング２０が取り付けられている。また、モータハウジング２０とシリンダハウジング１２とをつなぐハンドル２１が設けられている。ハンドル２１にレバー２２及び給電ケーブル４７が設けられている。

モータハウジング２０内には、筒形状のモータケース２３が設けられており、そのモータケース２３内にブラシレスモータ２４が収容されている。モータケース２３は底部２５を有し、底部２５に軸孔２６が形成されている。このブラシレスモータ２４は直流電動モータであり、ブラシレスモータ２４は、鉄心にコイルを巻いた筒形状のステータ２７と、ステータ２７の内側に配置されたロータ２８と、を有している。ロータ２８は、出力軸２９に永久磁石３０を取り付けたものである。電動作業機１０の正面視で、出力軸２９の回転中心である軸線Ｂ１は、軸線Ａ１と直交する。さらに、モータハウジング２０内に軸受３１が設けられ、シリンダハウジング１２内に軸受３２が設けられている。２個の軸受３１，３２は、出力軸２９の軸線Ｂ１に沿った方向で異なる位置に配置されている。出力軸２９の第１端部は軸孔２６に配置されており、出力軸２９の第２端部は、シリンダハウジング１２内に配置されている。出力軸２９の第２端部に駆動ギヤ３３が設けられている。そして、出力軸２９は、２個の軸受３１，３２により回転自在に支持されている。

モータケース２３内にインシュレータ３４が設けられている。インシュレータ３４は軸線Ｂ１に沿った方向で、ブラシレスモータ２４と軸受３２との間に配置されている。インシュレータ３４は軸孔３５を備えており、軸孔３５に出力軸２９が配置されている。インシュレータ３４は樹脂製であり、モータケース２３内に回転しないように設けられている。モータケース２３内であって、インシュレータ３４と軸受３２との間にファン３６が設けられている。ファン３６は、出力軸２９に固定されており、ファン３６は出力軸２９と共に回転して空気の流れを形成する。ファン３６はブラシレスモータ２４を冷却するために設けられている。ファン３６の構造は後述する。

ブラシレスモータ２４の出力軸２９の回転力を、ピストン１８の往復運動力に変換する機構を説明する。まず、シリンダハウジング１２内にクランク軸３７が回転自在に設けられている。クランク軸３７は出力軸２９と平行であり、クランク軸３７に設けられた従動ギヤ３８が、駆動ギヤ３３と噛み合っている。クランク軸３７には、クランク軸３７の回転中心から偏心したクランクピン３９が取り付けられている。

コネクティングロッド４０の第１端部は、クランクピン３９には回転自在に連結され、コネクティングロッド４０の第２端部は、ピストン１８に連結されている。このため、出力軸２９の回転力でクランク軸３７が回転すると、ピストン１８が往復運動する。

次に、出力軸２９の回転力をシリンダ１３の回転力に変換する機構を説明する。シリンダハウジング１２内に回転力伝達軸４１が回転自在に設けられており、回転力伝達軸４１に従動ギヤ４２が設けられている。従動ギヤ４２は、クランク軸３７の駆動ギヤ４３に噛み合っている。このため、出力軸２９の回転力は回転力伝達軸４１に伝達される。さらに、回転力伝達軸４１にベベルギヤ４４が設けられている。

一方、シリンダ１３の外周に円筒形状のベベルギヤ４５が取り付けられており、ベベルギヤ４５はシリンダ１３に対して回転可能である。ベベルギヤ４５はベベルギヤ４４と噛み合っている。シリンダ１３の外周に、シリンダ１３と一体回転し、かつ、軸線Ａ１に沿った方向に移動可能なスリーブ４６が取り付けられている。スリーブ４６が、シリンダ１３に対して軸線Ａ１に沿って移動すると、ベベルギヤ４５と動力伝達可能に接続されるか、またはベベルギヤ４５から解放される。電動作業機１０は、モード切替レバーを備えており、作業者がモード切替レバーを操作すると、スリーブ４６が軸線Ａ１に沿った方向に移動する。このため、スリーブ４６がベベルギヤ４５に連結されていると、回転力伝達軸４１の回転力はシリンダ１３に伝達される。これに対して、スリーブ４６がベベルギヤ４５から解放されていると、回転力伝達軸４１の回転力はシリンダ１３に伝達されない。

図２は電動作業機１０を制御する制御回路を示すブロック図である。ブラシレスモータ２４は商用電源５２を動力源としており、通電ランプ４８がシリンダハウジング１２に設けられている。通電ランプ４８は、給電ケーブル４７が商用電源５２に接続されると点灯する。電動作業機１０は、ブラシレスモータ２４の目標回転速度を設定するための速度設定ダイヤル４９を備えている。電動作業機１０は、ブラシレスモータ２４の目標回転速度を表示する速度表示部５０を備えている。

また、ブラシレスモータ２４のステータ２７は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応するコイルＵ１、Ｖ１、Ｗ１を備え、ロータ２８には円周方向に間隔をおいて、極性が異なる２種類の永久磁石２８ａが４個設けられており、異なる極性の永久磁石２８ａが交互に並べられている。ロータ２８の回転位置を検出するために、３相のコイルＵ１、Ｖ１、Ｗ１に対応させて、３個の磁気センサＳ１〜Ｓ３が設けられている。それぞれの磁気センサＳ１〜Ｓ３は、磁石が発生する磁力を検出し、かつ、磁力を電気信号に変換して出力する非接触のセンサである。磁気センサＳ１〜Ｓ３は、ホール素子を用いることができる。

電動作業機１０は、各コイルＵ１、Ｖ１、Ｗ１に供給する駆動電流を制御するためのインバータ回路５１を有している。インバータ回路５１には、商用電源５２の交流電流を直流電流に整流するための整流回路５３と、整流された直流電流の電圧を昇圧してインバータ回路５１に供給するための力率改善回路５４と、を介して電力が供給される。力率改善回路５４は、電界効果トランジスタ等で構成されたトランジスタ９４に対して、ＰＷＭ制御信号を出力する集積回路５５を有しており、力率改善回路５４は、インバータ回路５１のスイッチング素子で発生する高調波電流を制限値以下に抑える。なお、商用電源５２と整流回路５３との間には、インバータ回路５１で生じたノイズを商用電源５２に伝えないようにするために、雑音対策回路５６が設けられている。

インバータ回路５１は、３相フルブリッジインバータ回路であり、直列に接続された２つのスイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ２と、直列に接続された２つのスイッチング素子Ｔｒ３、Ｔｒ４と、直列に接続された２つのスイッチング素子Ｔｒ５、Ｔｒ６とを有し、３つのスイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ３、Ｔｒ５は、力率改善回路５４の正極の出力端子に接続され、３つのスイッチング素子Ｔｒ２、Ｔｒ４、Ｔｒ６は、力率改善回路５４の負極の出力端子に接続される。力率改善回路５４の正極側に接続される３つのスイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ３、Ｔｒ５は、ハイサイド側となっており、力率改善回路５４の負極側に接続される３つのスイッチング素子Ｔｒ２、Ｔｒ４、Ｔｒ６は、ローサイド側となっている。２つのスイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ２の間には、Ｕ相のコイルＵ１の一方の接続端子が接続される。２つのスイッチング素子Ｔｒ３、Ｔｒ４の間には、Ｖ相のコイルＶ１の一方の接続端子が接続される。２つのスイッチング素子Ｔｒ５、Ｔｒ６の間には、Ｗ相のコイルＷ１の一方の接続端子が接続される。Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のそれぞれのコイルＵ１、Ｖ１、Ｗ１の他方の接続端子は、相互に接続されており、各コイルＵ１、Ｖ１、Ｗ１はスター結線となっている。なお、コイルＵ１、Ｖ１、Ｗ１の結線方式は、デルタ結線でもよい。例えば、ハイサイド側のスイッチング素子Ｔｒ１と、ロウサイド側のスイッチング素子Ｔｒ４のゲートに制御信号が通電されると、Ｕ相とＶ相のコイルＵ１、Ｖ１に電流が供給される。それぞれのスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６に供給される制御信号のタイミングを調整することにより、各コイルＵ１、Ｖ１、Ｗ１に対する転流動作が制御される。

モータ制御ユニット５７は、インバータ回路５１を制御する制御信号を演算して出力する。モータ制御ユニット５７は、制御基板５８に設けられている。制御基板５８はハンドル２１内に設けられている。モータ制御ユニット５７は、コントローラ５９、制御信号出力回路６０、ロータ位置検出回路６５、モータ回転数検出回路６１、モータ電流検出回路６２、操作スイッチ検出回路６３を備えている。磁気センサＳ１〜Ｓ３の検出信号はロータ位置検出回路６５に送られる。ロータ位置検出回路６５は、ロータ２８の回転位置を検出する。ロータ２８の回転位置は、ロータ２８の回転方向の位相であり、ステータ２７などの固定要素において予め定められた回転方向の基準位置と、ロータ２８の回転方向で定められた基準位置との位置関係若しくは角度である。ロータ位置検出回路６５は、ロータ２８の回転位置を表す信号を処理する。ロータ位置検出回路６５から出力された信号は、コントローラ５９及びモータ回転数検出回路６１に送られる。モータ回転数検出回路６１はモータ回転数を検出し、モータ回転数検出回路６１から出力された信号はコントローラ５９に入力される。

モータ電流検出回路６２は、ブラシレスモータ２４に流れる電流を検出し、モータ電流検出回路６２から出力された信号は、コントローラ５９に入力される。コントローラ５９は、制御信号を処理するマイクロプロセッサと、メモリとを備え、メモリには、制御プログラム、演算式およびデータなどが格納されている。コントローラ５９は、モータ回転数検出回路６１から入力される信号を処理して、ロータ２８の実回転速度を演算する。コントローラ５９から出力された信号は制御信号出力回路６０に入力され、インバータ回路５１は、制御信号出力回路６０から入力される制御信号により制御される。

作業者がレバー２２を操作して、操作スイッチ６４がオンまたはオフされると、操作スイッチ検出回路６３から出力されたオン信号またはオフ信号が、コントローラ５９に送られる。コントローラ５９にオン信号が入力されると、制御信号出力回路６０から出力される制御信号が、インバータ回路５１に入力され、ブラシレスモータ２４のロータ２８が回転する。コントローラ５９は、ロータ２８の実回転速度を目標転速度に近づける制御を実行する。ロータ２８の実回転速度は、各コイルＵ１、Ｖ１、Ｗ１に供給される電圧を調整することで制御される。具体的には、インバータ回路５１の各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６のゲートに印加されるオン信号のデューティ比を調整することにより行われる。

ブラシレスモータ２４のロータ２８が回転、つまり、出力軸２９が回転すると、ピストン１８がシリンダ１３内で往復動作する。つまり、出力軸２９の回転力は、ピストン１８の往復動力に変換される。

ピストン１８がクランク軸３７に近づく向きで移動すると、空気室１９の圧力が低下し、打撃子１７が中間打撃子１６から離れる向きで移動する。打撃子１７が中間打撃子１６から離れる向きで移動すると、空気室１９に空気が吸い込まれなくなる。また、ピストン１８が上死点に到達した後、ピストン１８が上死点から下死点に向けて移動し、空気室１９内の圧力が上昇する。すると、打撃子１７が中間打撃子１６を打撃する。中間打撃子１６に加えられた打撃力は、先端工具１１を介して対象物に伝達される。以後、ブラシレスモータ２４の出力軸２９が回転している間、打撃子１７はシリンダ１３内で往復動し、打撃子１７は中間打撃子１６を間欠的に打撃する。

一方、ブラシレスモータ２４の出力軸２９の回転力は、駆動ギヤ４３を介して回転力伝達軸４１に伝達される。モード切替レバーが操作されて、打撃・回転モードが選択されていると、回転力伝達軸４１の回転力はシリンダ１３に伝達され、シリンダ１３が回転する。シリンダ１３の回転力は、工具保持具１４を介して先端工具１１に伝達される。このように、電動作業機１０は、先端工具１１に打撃力及び回転力を伝達する。これに対して、モード切替レバーが操作されて、打撃モードが選択されていると、回転力伝達軸４１の回転力はシリンダ１３に伝達されない。

一方、ブラシレスモータ２４の出力軸２９が回転するとファン３６が回転して、モータハウジング２０の外部の空気が、モータハウジング２０に形成された空気穴を通り、モータケース２３内に吸い込まれる。そして、ブラシレスモータ２４の熱が空気に伝達されて、ブラシレスモータ２４が冷却される。ファン３６の回転によりモータケース２３内に吸入された空気は、シリンダハウジング１２に設けられた空気穴から、シリンダハウジング１２の外部に排出される。

ブラシレスモータ２４を冷却するファン３６の構造を図３〜図７を参照して説明する。ファン３６は環状であり、ファン３６は出力軸２９に取り付けられている。つまり、ファン３６は出力軸２９と共に回転する。ファン３６は遠心ファンであり、円周方向に間隔をおいて複数の羽根６６が設けられている。羽根６６同士の間に空気の流路６７が形成されている。流路６７は軸線Ｂ１を中心とする径方向で内側から外側に向けて配置されており、径方向の内側に吸入口６８が配置され、径方向の外側に吐出口６９が配置されている。軸線Ｂ１に沿った方向で、吸入口６８は、吐出口６９とインシュレータ３４との間に配置されている。ファン３６は、非磁性材料である合成樹脂により成形されており、ファン３６に永久磁石７０及び磁性体７１が取り付けられている。

ファン３６は、軸線Ｂ１を中心とする円筒部７２を備えている。円筒部７２は吸入口６８の外側に配置されており、円筒部７２は、軸線Ｂ１に沿った方向で吐出口６９よりもブラシレスモータ２４に近い位置に配置されている。円筒部７２の外径は、羽根６６の外径よりも小さい。円筒部７２の端面７３に開口した収容部７４が設けられている。収容部７４は、ファン３６において軸線Ｂ１に沿った方向で最もステータ２７に近い箇所に配置されている。収容部７４は、軸線Ｂ１を中心として環状に形成されている。収容部７４の内周壁７５は軸線Ｂ１と平行であり、収容部７４の底面７６は軸線Ｂ１に対して直角であり、収容部７４の外周壁７７は軸線Ｂ１に対して傾斜している。外周壁７７は、端面７３に近づくことにともない、内径が小さくなる向きで傾斜している。

また、収容部７４から円筒部７２の外周面に向けて貫通する孔７８が設けられている。孔７８は、円筒部７２の円周方向に間隔をおいて複数設けられている。さらに、円筒部７２における収容部７４の内側に凹部７９が設けられている。凹部７９は端面７３に開口され、かつ、収容部７４につながっている。凹部７９は軸線Ｂ１を中心として環状に設けられており、軸線Ｂ１に沿った方向における凹部７９の深さは、収容部７４の深さよりも小さい。

磁性体７１は、強磁性体であり、例えば、鉄または鋼を環状に成形したものであり磁性体７１は、ファン３６の径方向に延びた板形状に成形されている。磁性体７１は収容部７４に配置されており、かつ、径方向の断面形状が長方形であり、磁性体７１の端面は収容部７４の底面７６に密着している。また、磁性体７１の外周面から外側に向けて突出した突出部８０が設けられている。突出部８０は、磁性体７１の円周方向に間隔をおいて複数設けられている。突出部８０の数は孔７８の数と同じであり、突出部８０は孔７８に配置されている。つまり、磁性体７１はファン３６に対して円周方向に位置決めされ、かつ、軸線Ｂ１に沿った方向に位置決めされている。このため、磁性体７１は収容部７４内で回転せず、かつ、収容部７４から抜け出すこともない。複数の突出部８０に対応する外接円の直径は、円筒部７２の外径よりも大きい。

永久磁石７０は、軸線Ｂ１を中心とする環状体であり、永久磁石７０の円周方向に沿って、異なる磁極であるＮ極とＳ極とが交互に配置されている。永久磁石７０は収容部７４に配置されており、永久磁石７０と磁性体７１とが接触している。軸線Ｂ１に沿った方向における永久磁石７０の断面形状は台形である。永久磁石７０の内周面８１は軸線Ｂ１と平行であり、端面８２は台形の上辺に相当し、端面８３は台形の底辺に相当する。軸線Ｂ１に沿った方向で、永久磁石７０の内周面８１の直径は一定である。端面８２，８３同士は互いに平行であり、かつ、軸線Ｂ１に対して直角である。端面８３の外径は端面８２の外径よりも大きい。端面８３は磁性体７１の端面に密着し、内周面８１は内周壁７５に密着し、永久磁石７０外周面８４は外周壁７７に密着している。また、軸線Ｂ１に沿った方向で、永久磁石７０の一部は収容部７４の外に突出している。具体的に説明すると、永久磁石７０の端面８２は収容部７４の外部に配置されている。内周面８１の一部は凹部７９に配置されている。このように、内周面８１の一部及び端面８２は、円筒部７２から露出している。

さらに、円筒部７２の外周面に連続してフランジ８５が設けられている。フランジ８５は、径方向で外側に向けて突出しており、フランジ８５から軸線Ｂ１に沿った方向に延びたリブ８６が設けられている。リブ８６は、軸線Ｂ１を中心として環状に配置されており、ファン３６の径方向で、リブ８６は磁性体７１の外側に配置されている。そして、円筒部７２は、リブ８６の内側に沿って形成された凹部８７を有する。

モータケース２３内にセンサ基板８８が設けられている。センサ基板８８は、例えばインシュレータ３４に固定されている。センサ基板８８は、軸線Ｂ１に沿った方向でインシュレータ３４と、ファン３６に取り付けた永久磁石７０との間に配置されている。センサ基板８８を厚さ方向に貫通する孔８９が設けられており、出力軸２９は孔８９に配置されている。センサ基板８８は非磁性材料、例えば合成樹脂により成形されており、センサ基板８８に磁気センサＳ１〜Ｓ３が取り付けられている。図３では、磁気センサＳ１〜Ｓ３が便宜上、１個として示されている。

本実施形態では、永久磁石７０に磁性体７１が隣接して設けられている。永久磁石７０が発生する磁力は、磁性体７１の両端面に集中する。このため、磁性体７１が無い場合に比べて磁界における磁力が強くなり、磁気センサＳ１〜Ｓ３が磁力を検出し易くなる。すなわち、磁性体７１は、合成樹脂または空気に比べて透磁率が高く、磁束密度が高くなる。したがって、ロータ２８の回転位置を検出する精度が低下することを抑制できる。

また、永久磁石７０は、インサート成形によりファン３６に固定されている。永久磁石７０の外周面８４は傾斜し、かつ、収容部７４の外周壁７７は傾斜している。そして、外周面８４が外周壁７７に密着している。外周面８４及び外周壁７７は、端面７３に近づくことに伴い、直径が小さくなる向きで傾斜している。つまり、外周面８４及び外周壁７７に直径が連続して変化するテーパが施されている。

このため、永久磁石７０のインサートされている領域内において、永久磁石７０の外周面８４に、ファン３６の軸線Ｂ１を中心とする径方向の幅が広い幅広部９５と、径方向の幅が狭い幅狭部９６と、が形成されている。ここで、幅が広いまたは幅が狭いとは、幅広部９５の幅と幅狭部９６の幅との相対関係を意味しており、幅が広いか狭いかを決める基準値がある訳ではない。永久磁石７０の円周方向で、幅広部９５の幅は一定であり、かつ、幅狭部９６の幅は一定である。軸線Ｂ１に沿った方向で、幅狭部９６は、幅広部９５とステータ２７との間に配置されている。つまり、軸線Ｂ１に沿った方向で、永久磁石７０の一部が円筒部７２の外部に露出した部分から、幅狭部９６までの距離は、永久磁石７０の一部が円筒部７２の外部に露出した部分から、幅広部９５までの距離の方が長い。

また、外周壁７７のうち永久磁石７０の幅狭部９６の外面に接触する部分の内径は、幅広部９５の外面に接触する部分の内径よりも小さい。このため、ファン３６に対して永久磁石７０がステータ２７に近づく向きで移動できない。つまり、永久磁石７０は、軸線Ｂ１に沿った方向で、ファン３６に対して抜け止め及び位置決めがなされている。

さらに、金属製の磁性体７１の剛性は、合成樹脂製のファン３６の剛性よりも高い。このため、ファン３６が磁性体７１により補強されている。また、ファン３６に磁性体７１及び永久磁石７０を固定することで、出力軸２９の慣性質量が増加している。したがって、出力軸２９から従動ギヤ３８に伝達される回転力を増加することができる。また、磁性体７１の比重は、永久磁石７０の比重よりも大きい。したがって、出力軸２９から従動ギヤ３８に伝達される回転力を増加できる。

次に、ファン３６の製造工程を説明する。ファン３６は合成樹脂製であり、永久磁石７０及び磁性体７１は、インサート成形によりファン３６に固定されている。すなわち、複数の金型により形成されるキャビティ内に、永久磁石７０および磁性体７１を配置する。金型の例を図７（Ｂ）により説明する。図７（Ｂ）では金型９０が示されており、金型９０と組み合わせて用いる金型は省略してある。金型９０は、成形用の凹部９１を有する。凹部９１は環状であり、凹部９１の内側に凸部９２が設けられている。また、金型９０において、凹部９１の外側に、環状の凸部９３が設けられている。このため、キャビティ内に永久磁石７０をインサートする際に、永久磁石７０の内周面８１が凸部９２の外周面に接触することで、環状の永久磁石７０がキャビティに対して芯合わせされる。また、磁性体７１の突出部８０が凸部９３に接触することで、環状の磁性体７１がキャビティに対して芯合わせされる。

そして、複数の金型を閉めてキャビティ内に合成樹脂を注入し、合成樹脂が硬化して、ファン３６が成形される。凸部９２により凹部７９が形成され、凸部９３により凹部８７が形成される。このように、インサート成形によりファン３６と永久磁石７０と磁性体７１とを固定する際に、ファン３６と永久磁石７０と磁性体７１との同軸度を確保できる。

さらに、キャビティ内で合成樹脂が流動する際に、凹部９１の底面９１ａと永久磁石７０の端面８２との間に進入することを防止できる。したがって、ファン３６の成形後、合成樹脂が永久磁石７０の端面８２に付着することを防止できる。

次に、永久磁石７０をファン３６に対して抜け止めする第１変更例を、図８（Ａ）を参照して説明する。図８（Ａ）において、図７（Ａ）と同じ構成部分については、図７（Ａ）と同じ符号を付してある。第１変更例は、永久磁石７０のインサートされている領域内において、永久磁石７０の外周面８４に、テーパの代わりに段差部９７を形成して、永久磁石７０に幅広部９５及び幅狭部９６を設ける構造である。幅狭部９６は、軸線Ｂ１に沿った方向で幅広部９５とステータ２７との間に配置されている。幅広部９５の外径は、軸線Ｂ１に沿った方向で一定であり、幅狭部９６の外径は、軸線Ｂ１に沿った方向で一定である。幅広部９５の外径は、幅狭部９６の外径よりも大きい。

また、外周壁７７に、軸線Ｂ１に沿った方向の直径が一定である大径部７７ａと、軸線Ｂ１に沿った方向の直径が一定である小径部７７ｂと、を設け、大径部７７ａと小径部７７ｂとの間に段差部７７ｃが形成される。大径部７７ａの直径は小径部７７ｂの直径よりも大きい。小径部７７ｂは、軸線Ｂ１に沿った方向で、大径部７７ａとステータ２７との間に配置される。大径部７７ａの直径は、幅広部９５の外径と同じであり、小径部７７ｂの直径は、幅狭部９６の外径と同じである。

図８（Ａ）のような抜け止め構造の第１変更例を採用すると、段差部９７と段差部７７ｃとが係合するため、永久磁石７０がファン３６に対して軸線Ｂ１に沿った方向に抜けることを防止できる。

次に、永久磁石７０をファン３６に対して抜け止めする第２変更例を、図８（Ｂ）を参照して説明する。図８（Ｂ）において、図７（Ａ）と同じ構成部分については、図７（Ａ）と同じ符号を付してある。第２変更例は、永久磁石７０のインサートされている領域内において、永久磁石７０の内周面８１に、テーパの代わりに段差部９８を形成して、永久磁石７０に幅広部９５及び幅狭部９６を設ける構造である。幅狭部９６は、軸線Ｂ１に沿った方向で幅広部９５とステータ２７との間に配置されている。幅広部９５の内径は、軸線Ｂ１に沿った方向で一定であり、幅狭部９６の内径は、軸線Ｂ１に沿った方向で一定である。幅広部９５の内径は、幅狭部９６の内径よりも小さい。

また、外周壁７７に、軸線Ｂ１に沿った方向の直径が一定である大径部７４ａと、軸線Ｂ１に沿った方向の直径が一定である小径部７４ｂと、を設け、大径部７７ａと小径部７４ｂとの間に段差部７４ｃが形成される。大径部７７ａの直径は小径部７７ｂの直径よりも大きい。小径部７７ｂは、軸線Ｂ１に沿った方向で、大径部７７ａとステータ２７との間に配置される。大径部７７ａの外径は、幅狭部９６の内径と同じであり、小径部７４ｂの外径は、幅広部９５の内径と同じである。

図８（Ｂ）のような抜け止め構造の第２変更例を採用すると、段差部９８と段差部７４ｃとが係合するため、永久磁石７０がファン３６に対して軸線Ｂ１に沿った方向に抜けることを防止できる。

なお、抜け止め構造の第２変更例を採用する場合、永久磁石７０の外周面８４の直径は軸線Ｂ１に沿った方向で一定とし、外周壁７７の直径は軸線Ｂ１に沿った方向で一定とする。つまり、永久磁石７０の外周面８４にテーパは施さず、外周壁７７にテーパは施さない。

さらにまた、抜け止め構造の第３変更例を説明する。特に図示はしないが、永久磁石７０の内周面８１にテーパを設けて、永久磁石７０に幅広部及び幅狭部を形成する。また、内周壁７５にテーパを設ける。軸線Ｂ１を中心とする径方向で、幅広部の幅は幅狭部の幅よりも広い。また、軸線Ｂ１に沿った方向で、幅狭部は幅広部とステータ２７との間に配置される。なお、抜け止め構造の第３変更例において、外周面８４の外径は、軸線Ｂ１に沿った方向で一定であり、外周壁７７の内径は軸線Ｂ１に沿った方向で一定である。抜け止め構造の第３変更例においては、永久磁石７０の内周面８１が、内周壁７５に押し付けられることで、永久磁石７０は軸線Ｂ１に沿った方向で、ファン３６に対して抜け止めされる。

本実施形態の構成と本発明の構成との対応関係を説明すると、永久磁石７０は、本発明の磁石に相当し、磁気センサＳ１〜Ｓ３は、本発明の磁力検出部に相当し、ロータ位置検出回路６５は、本発明の位置検出部に相当し、コントローラ５９及び制御信号出力回路６０は、本発明の速度制御部に相当し、軸線Ｂ１は、本発明の軸線に相当する。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、実施形態の電動作業機は、商用電源、つまり、交流電源からブラシレスモータに電力が供給される。これに対して、本発明の電動作業機は、ハウジング直流電源としての電池パックが取り付けられ、その電池パックの電力をブラシレスモータに供給する電動作業機を含む。本発明の電動作業機は、モータの動力で先端工具を動作させるものであればよい。

本発明の電動作業機は、先端工具に回転力及び軸線方向の打撃力を加えるハンマドリル及びハンマドライバを含む。本発明の電動作業機は、先端工具に回転力及び回転方向の打撃力を加えるインパクトドライバ、インパクトドリルを含む。先端工具に回転力のみを加えるドライバ、ドリル、グラインダ、サンダを含む。本発明の電動作業機は、先端工具に軸線方向の打撃力のみを加えるハンマ、釘打ち機を含む。本発明の電動作業機は、先端工具を往復運動させるジグソー、セーバソーを含む。

１０…電動作業機、１１…先端工具、２７…ステータ、２８…ロータ、３６…ファン、５９…コントローラ、６０…制御信号出力回路、６５…ロータ位置検出回路、６６…羽根、６８…吸入口、６９…吐出口、７０…永久磁石、７１…磁性体、７４…収容部、８０…突出部、８４…外周面、Ｂ１…軸線、Ｓ１〜Ｓ３…磁気センサ。

Claims

ロータ及びステータを備えたモータと、前記ロータに取り付けられたファンとを有する電動作業機であって、前記ファンに取り付けた磁石と、前記ファンに取り付けられ、かつ、前記磁石に接触する磁性体と、前記磁石により形成される磁力を検出する磁力検出部と、検出される磁力に基づいて前記ロータの回転位置を検出する位置検出部と、を備えている、電動作業機。
前記ロータの動力で動作する先端工具と、前記ロータの回転位置に基づいて、前記ロータの回転速度を制御する速度制御部と、が設けられている、請求項１に記載の電動作業機。
前記磁石及び磁性体は、前記ファンの回転中心である軸線を囲む環状であり、かつ、同心状に配置されている、請求項１または２に記載の電動作業機。
前記磁力検出部は、前記ステータに取り付けられている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動作業機。
前記磁性体は、前記ファンの径方向に延びた板形状である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動作業機。
前記ファンは、径方向で内側から外側に延ばされた複数の羽根と、前記複数の羽根の間に形成された空気の吸入口及び吐出口と、を有する遠心ファンであり、前記磁石及び前記磁性体は、前記遠心ファンの径方向で前記吸入口よりも外側に配置されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電動作業機。
前記磁性体の比重は、前記磁石の比重よりも大きい、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電動作業機。
前記ファンは、合成樹脂により成形されており、前記磁石及び前記磁性体は、インサート成形により前記ファンに固定されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電動作業機。
前記ファンは、前記ファンの軸線に沿った方向で、前記ステータとは異なる位置に配置されており、前記磁石を収容し、かつ、前記軸線を中心とする環状の収容部が、前記ファンの前記軸線に沿った方向で前記ステータに最も近い箇所に設けられ、前記磁石は、前記ファン内にインサートされている領域内において、前記軸線を中心とする径方向の幅が狭い幅狭部と、径方向の幅が広い幅広部と、を有し、前記幅狭部は、前記軸線に沿った方向で、前記幅広部と前記ステータとの間に配置されている、請求項８に記載の電動作業機。
前記磁性体は、前記軸線を中心とする径方向で、前記磁石の外周面よりも外側に位置する複数の突出部を備えている、請求項９に記載の電動作業機。
前記磁石における前記ステータ側の端面と、前記磁石における前記軸線を中心とする径方向の内周面と、前記複数の突出部とが、前記ファンから露出している、請求項１０に記載の電動作業機。