JPWO2018230309A1 - Electric tool - Google Patents

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谷本 英之
英之 谷本
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工機ホールディングス株式会社
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    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
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    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27Rotor cores with permanent magnets

Abstract

運転電流のピーク値を抑制することの可能な電動工具を提供する。モータ60を駆動源とする電動工具であって、モータ60は、複数の磁石挿入穴62aを有するロータコア62と、複数の磁石挿入穴62aに挿入保持された複数の永久磁石63と、ロータコア62の外周を囲むステータコア65及びステータコイル66と、を備える。ロータコア62は、軸周り方向において隣り合う磁石挿入穴62aとなる位置に、外周面が径方向内側に凹んだ凹部62cを有し、かつ、磁石挿入穴62aに連通し磁石挿入穴62aからモータ60の径方向外側に凸となる空間を形成するスリット62bを有する。Provided is an electric tool capable of suppressing the peak value of operating current. The electric power tool uses the motor 60 as a drive source, and the motor 60 includes a rotor core 62 having a plurality of magnet insertion holes 62 a, a plurality of permanent magnets 63 inserted and held in the plurality of magnet insertion holes 62 a, and a rotor core 62. A stator core 65 and a stator coil 66 that surround the outer circumference are provided. The rotor core 62 has a recess 62c whose outer peripheral surface is recessed radially inward at a position where the magnet insertion holes 62a are adjacent to each other in the axial direction, and the rotor core 62 communicates with the magnet insertion hole 62a and the motor insertion hole 62a. Has a slit 62b that forms a space that is convex outward in the radial direction.

Description

本発明は、ブラシレスモータを駆動源とする電動工具に関する。 The present invention relates to an electric tool using a brushless motor as a drive source.
下記特許文献1は、ブラシレスモータを駆動源とする交流駆動の卓上切断機に関し、断面円形に形成したロータコアに複数の平板状の磁石を挿入したロータ構造を開示する。 The following Patent Document 1 relates to an AC driven tabletop cutting machine using a brushless motor as a drive source, and discloses a rotor structure in which a plurality of flat magnets are inserted into a rotor core formed in a circular cross section.
特開2016−209939号公報JP, 2016-209939, A
特許文献1に開示されたロータ構造では、ロータの回転に伴うステータコイル内側の磁束変化が急激となり、運転電流の実効値に対してピーク値が大きくなる。このため、ステータコイルに通電するためのスイッチング素子には、大きなピーク電流も許容できる耐久性の高い高価なスイッチング素子を使用しなければならないという課題があった。 In the rotor structure disclosed in Patent Document 1, the magnetic flux inside the stator coil changes rapidly with the rotation of the rotor, and the peak value becomes larger than the effective value of the operating current. Therefore, there has been a problem that an expensive switching element having high durability that can tolerate a large peak current must be used as a switching element for energizing the stator coil.
本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、運転電流のピーク値を抑制することの可能な電動工具を提供することにある。 The present invention has been made in recognition of such a situation, and an object thereof is to provide an electric power tool capable of suppressing a peak value of an operating current.
本発明のある態様は、ブラシレスモータを駆動源とする電動工具であって、
前記ブラシレスモータは、
複数の磁石挿入穴を有するロータコアと、
前記複数の磁石挿入穴に挿入保持された複数の永久磁石と、
前記ロータコアの外周を囲むステータと、を備え、
前記ロータコアは、軸周り方向において隣り合う磁石挿入穴間となる位置に、外周面が径方向内側に凹んだ凹部を有し、かつ、前記磁石挿入穴に連通し前記磁石挿入穴から前記ブラシレスモータの径方向外側に凸となる空間を形成するスリットを有する。
An aspect of the present invention is an electric tool using a brushless motor as a drive source,
The brushless motor is
A rotor core having a plurality of magnet insertion holes,
A plurality of permanent magnets inserted and held in the plurality of magnet insertion holes,
A stator surrounding the outer periphery of the rotor core,
The rotor core has a recess whose outer peripheral surface is recessed radially inward at a position between adjacent magnet insertion holes in the axial direction, and communicates with the magnet insertion hole, and the brushless motor extends from the magnet insertion hole. Has a slit that forms a convex space outward in the radial direction.
前記スリットは、前記磁石挿入穴の幅方向略中央に設けられてもよい。 The slit may be provided substantially at the center of the magnet insertion hole in the width direction.
軸周り方向において隣り合う磁石挿入穴間となる位置の各々に前記凹部が設けられ、各々の磁石挿入穴に対して前記スリットが設けられてもよい。 The recess may be provided at each position between adjacent magnet insertion holes in the axial direction, and the slit may be provided for each magnet insertion hole.
前記ロータコアが前記凹部及び前記スリットを有することにより、前記ロータコアが前記凹部及び前記スリットを有さない場合と比較して、前記ブラシレスモータの駆動電流のピーク値が小さくてもよい。 Since the rotor core has the recess and the slit, the peak value of the drive current of the brushless motor may be smaller than that in the case where the rotor core does not have the recess and the slit.
本発明のもう1つの態様は、ブラシレスモータを駆動源とする電動工具であって、
前記ブラシレスモータは、
複数の磁石挿入穴を有するロータコアと、
前記複数の磁石挿入穴に挿入保持された複数の永久磁石と、
前記ロータコアの外周を囲むステータと、を備え、
前記ロータコアは、軸周り方向において隣り合う磁石挿入穴間となる位置に、外周面が径方向内側に凹んだ凹部を有し、
各々の磁石挿入穴及び永久磁石は、前記ブラシレスモータの回転軸と垂直な断面が、前記ブラシレスモータの径方向外側に湾曲した形状である。
Another aspect of the present invention is a power tool using a brushless motor as a drive source,
The brushless motor is
A rotor core having a plurality of magnet insertion holes,
A plurality of permanent magnets inserted and held in the plurality of magnet insertion holes,
A stator surrounding the outer periphery of the rotor core,
The rotor core has a recess whose outer peripheral surface is recessed radially inward at a position between adjacent magnet insertion holes in the axial direction.
Each of the magnet insertion holes and the permanent magnet has a cross section perpendicular to the rotation axis of the brushless motor that is curved outward in the radial direction of the brushless motor.
前記電動工具は、外部の交流電源からの供給電力で動作してもよい。 The power tool may be operated by electric power supplied from an external AC power source.
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。 It should be noted that any combination of the above constituent elements and one obtained by converting the expression of the present invention between methods and systems are also effective as an aspect of the present invention.
本発明によれば、運転電流のピーク値を抑制することの可能な電動工具を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an electric tool capable of suppressing the peak value of the operating current.
本発明の実施の形態に係る電動工具1の正断面図。1 is a front sectional view of an electric power tool 1 according to an embodiment of the present invention. 図1からモータ60及びその近傍を抜き出した拡大図。The enlarged view which extracted the motor 60 and its vicinity from FIG. 電動工具1の側断面図。The sectional side view of the electric power tool 1. モータ60を出力軸61と垂直な平面で切断した断面図。Sectional drawing which cut | disconnected the motor 60 by the plane perpendicular | vertical to the output shaft 61. 比較例1における、ロータの回転に伴う磁束変化を示す説明図。FIG. 8 is an explanatory diagram showing a change in magnetic flux with rotation of a rotor in Comparative Example 1. 比較例2における、ロータの回転に伴う磁束変化を示す説明図。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a change in magnetic flux due to rotation of a rotor in Comparative Example 2. 実施の形態における、ロータの回転に伴う磁束変化を示す説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a change in magnetic flux due to rotation of a rotor in the embodiment. 比較例3における、ロータの回転に伴う磁束変化を示す説明図。FIG. 11 is an explanatory diagram showing a change in magnetic flux due to rotation of a rotor in Comparative Example 3. 図5に示す比較例1の構成における、1つのティース部65bの磁束量の時間変化の概略を示すグラフ。The graph which shows the outline of the time change of the magnetic flux amount of one tooth part 65b in the structure of the comparative example 1 shown in FIG. 図7に示す実施の形態の構成における、1つのティース部65bの磁束量の時間変化の概略を示すグラフ。The graph which shows the outline of the time change of the magnetic flux amount of one tooth part 65b in the structure of embodiment shown in FIG. 電動工具1の回路図。The circuit diagram of electric power tool 1. 図11における交流電源50からの入力電圧の波形図。The waveform diagram of the input voltage from the alternating current power supply 50 in FIG. 図11におけるダイオードブリッジ52の出力電圧の波形図。FIG. 12 is a waveform diagram of the output voltage of the diode bridge 52 in FIG. 11. 比較例1におけるモータ駆動電流の概略波形図。6 is a schematic waveform diagram of a motor drive current in Comparative Example 1. FIG. 実施の形態におけるモータ駆動電流の波形図。FIG. 3 is a waveform diagram of a motor drive current according to the embodiment. 図4に示す構成に対してロータコア62のスリット62bを1つの磁石挿入穴62aに対して3つとした実施の形態におけるモータの断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view of a motor in an embodiment in which the rotor core 62 has three slits 62 b for one magnet insertion hole 62 a in the configuration shown in FIG. 4. 図4に示す構成に対して、ロータコア62のスリット62bを無くして磁石挿入穴62a及び永久磁石63をモータの径方向外側に湾曲させた実施の形態におけるモータの断面図。4 is a cross-sectional view of the motor in the embodiment in which the magnet insertion hole 62a and the permanent magnet 63 are curved outward in the radial direction of the motor without the slit 62b of the rotor core 62 in the configuration shown in FIG.
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same or equivalent constituent elements, members and the like shown in the drawings are denoted by the same reference numerals, and duplicated description will be omitted as appropriate. In addition, the embodiments do not limit the invention and are exemplifications, and all features and combinations described in the embodiments are not necessarily essential to the invention.
図1は、本発明の実施の形態に係る電動工具1の正断面図である。図2は、図1からモータ60及びその近傍を抜き出した拡大図である。図3は、電動工具1の側断面図である。図4は、モータ60を出力軸61と垂直な平面で切断した断面図である。図1及び図3において、外部の交流電源に接続するための電源コードの図示は省略している。電動工具1は、携帯用切断機(丸鋸)であり、本体10及びベース30を備える。本体10は、ベース30に対して、周知の傾動支持機構及び揺動支持機構により、左右方向又は左右の一方向に傾動可能かつ上下方向に揺動可能に連結される。 FIG. 1 is a front sectional view of an electric power tool 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged view of the motor 60 and its vicinity extracted from FIG. FIG. 3 is a side sectional view of the electric power tool 1. FIG. 4 is a sectional view of the motor 60 taken along a plane perpendicular to the output shaft 61. In FIGS. 1 and 3, a power cord for connecting to an external AC power source is not shown. The electric tool 1 is a portable cutting machine (circular saw) and includes a main body 10 and a base 30. The main body 10 is connected to the base 30 by a well-known tilt support mechanism and swing support mechanism so as to be tiltable in the left-right direction or one direction in the left-right direction and swingable in the up-down direction.
本体10は、モータハウジング11、ハンドルハウジング12及びギヤカバー13により外殻が形成される。モータハウジング11は、例えば樹脂成形体であり、モータ60を内部に収容する。ハンドルハウジング12は、例えば樹脂成形体であり、ネジ止め等によりモータハウジング11と相互に固定される。ハンドルハウジング12内の、モータ60の後方となる位置に、図11に示す制御部40及びインバータ回路47等を搭載した回路基板17が設けられる。ハンドルハウジング12には、使用者がモータ60の駆動、停止を切り替えるためのトリガ12aが設けられる。 An outer shell of the main body 10 is formed by the motor housing 11, the handle housing 12, and the gear cover 13. The motor housing 11 is, for example, a resin molded body, and houses the motor 60 therein. The handle housing 12 is, for example, a resin molded body, and is fixed to the motor housing 11 by screwing or the like. A circuit board 17 on which the control unit 40 and the inverter circuit 47 shown in FIG. 11 are mounted is provided at a position behind the motor 60 in the handle housing 12. The handle housing 12 is provided with a trigger 12a for the user to switch between driving and stopping the motor 60.
ギヤカバー13は、例えばアルミ等の金属製であり、ネジ止め等によりモータハウジング11及びハンドルハウジング12と相互に固定される。ギヤカバー13は、モータ60の回転を減速して鋸刃16に伝達する減速機構14を覆うと共に、鋸刃16の上半分を覆う。保護カバー15は、例えば樹脂成形体であり、鋸刃16の下半分を開閉可能に覆う。鋸刃16は、円板状の回転刃であり、モータ60によって回転駆動される。鋸刃16は、ベース30の図示しない貫通穴を通ってベース30の下面から下方に突出する。ベース30は、例えばアルミ等の金属製の略長方形の板材である。ベース30の長手方向は切断進行方向と一致する。ベース30の底面は、被削材との摺動面である。 The gear cover 13 is made of metal such as aluminum, and is fixed to the motor housing 11 and the handle housing 12 by screws or the like. The gear cover 13 covers the speed reduction mechanism 14 that decelerates the rotation of the motor 60 and transmits it to the saw blade 16, and also covers the upper half of the saw blade 16. The protective cover 15 is, for example, a resin molded body, and covers the lower half of the saw blade 16 so as to be openable and closable. The saw blade 16 is a disk-shaped rotary blade, and is rotationally driven by the motor 60. The saw blade 16 projects downward from the lower surface of the base 30 through a through hole (not shown) of the base 30. The base 30 is a substantially rectangular plate material made of metal such as aluminum. The longitudinal direction of the base 30 coincides with the cutting proceeding direction. The bottom surface of the base 30 is a sliding surface with the work material.
モータ60は、インナーロータ型のブラシレスモータであり、ロータコア62、複数の(ここでは4つの)永久磁石63、ステータコア65、及びステータコイル66を含む。ロータコア62は、出力軸(回転軸)61の周囲に設けられて出力軸61と一体に回転可能である。ロータコア62は、断面長方形の複数の(ここでは4つの)磁石挿入穴62aを有する。各々の磁石挿入穴62aに、平板状の永久磁石63がそれぞれ挿入保持される。 The motor 60 is an inner rotor type brushless motor, and includes a rotor core 62, a plurality of (here, four) permanent magnets 63, a stator core 65, and a stator coil 66. The rotor core 62 is provided around the output shaft (rotary shaft) 61 and can rotate integrally with the output shaft 61. The rotor core 62 has a plurality of (here, four) magnet insertion holes 62a having a rectangular cross section. The plate-shaped permanent magnets 63 are inserted and held in the respective magnet insertion holes 62a.
ロータコア62は、各々の磁石挿入穴62aに対して1つずつ、合計4つのスリット62bを有する。各スリット62bは、磁石挿入穴62aに連通し、磁石挿入穴62aからモータ60の径方向外側に凸となる空間を形成する。各スリット62bは、好ましくは磁石挿入穴62aの幅方向略中央に設けられる。ロータコア62は、軸周り方向において隣り合う磁石挿入穴62a間となる位置の各々に、外周面が径方向内側に凹んだ凹部62cを有する。凹部62cは、ここでは断面略V字状に凹む。出力軸61を挟んで対向する凹部62cの底面間距離Lbは、隣り合う永久磁石63の最も離間した角部同士の距離Laよりも小さい。スリット62b及び凹部62cは、後述のように、それらを設けない場合と比較してモータ60の駆動電流のピーク値を抑制するように作用する。 The rotor core 62 has a total of four slits 62b, one for each magnet insertion hole 62a. Each slit 62b communicates with the magnet insertion hole 62a and forms a space protruding from the magnet insertion hole 62a to the outside in the radial direction of the motor 60. Each slit 62b is preferably provided substantially at the center of the magnet insertion hole 62a in the width direction. The rotor core 62 has a concave portion 62c whose outer peripheral surface is recessed radially inward at each position between the adjacent magnet insertion holes 62a in the axial direction. The recess 62c is recessed in a V-shaped cross section here. The distance Lb between the bottom surfaces of the concave portions 62c that face each other with the output shaft 61 interposed therebetween is smaller than the distance La between the most separated corner portions of the adjacent permanent magnets 63. As will be described later, the slit 62b and the recess 62c act to suppress the peak value of the drive current of the motor 60 as compared with the case where they are not provided.
ステータコア65は、モータハウジング11に支持されて、ロータコア62の外周を囲む。ステータコア65は、円環状のヨーク部65aと、ヨーク部65aから径方向内側に突出するティース部65bと、を有する。ティース部65bは、複数(ここでは6つ)設けられ、ヨーク部65aに等角度間隔で設けられる。各ティース部65bに、ステータコイル66が設けられる。 The stator core 65 is supported by the motor housing 11 and surrounds the outer periphery of the rotor core 62. The stator core 65 has an annular yoke portion 65a and a tooth portion 65b protruding radially inward from the yoke portion 65a. A plurality of (six in this case) tooth portions 65b are provided, and the tooth portions 65b are provided on the yoke portion 65a at equal angular intervals. A stator coil 66 is provided on each tooth portion 65b.
以下、図5〜図8を参照し、ロータコア62のスリット62b及び凹部62cが磁束の流れに及ぼす作用を説明する。なお、図5〜図8において、ステータコイル66の図示は省略している。図5〜図8に示す磁束の流れは、永久磁石63によって発生する磁束の流れを示しており、ステータコイル66に流れる電流によって発生する磁束は考慮していない。 Hereinafter, the effect of the slits 62b and the recesses 62c of the rotor core 62 on the flow of magnetic flux will be described with reference to FIGS. 5 to 8, the illustration of the stator coil 66 is omitted. The flow of magnetic flux shown in FIGS. 5 to 8 shows the flow of magnetic flux generated by the permanent magnet 63, and does not consider the magnetic flux generated by the current flowing through the stator coil 66.
図5は、比較例1における、ロータの回転に伴う磁束変化を示す説明図である。本比較例におけるモータは、図4に示すモータ60と比較して、ロータコア62がスリット62b及び凹部62cを有さない。ティース部65bの1つであるA部に注目すると、ロータ回転角度が0度の状態では、A部に径方向外側に向かう漏れ磁束が流れている。そして、ロータ回転角度が30度になると、A部に径方向内側に向かう主磁束が流れる。このため、ロータ回転角度が0度から30度になる過程でA部の磁束が径方向外側から径方向内側に急激に変化し、A部に巻かれたステータコイル(図示省略)の誘起電圧が高くなり、当該ステータコイル及びインバータ回路47に過大な電流が流れ、モータ駆動電流のピーク値が高くなる。ここでモータ駆動電流のピーク値とは、上記した磁束変化に伴って瞬間的にモータ60に流れる電流の値である。 FIG. 5 is an explanatory diagram showing changes in magnetic flux due to rotation of the rotor in Comparative Example 1. In the motor of this comparative example, the rotor core 62 does not have the slit 62b and the recessed portion 62c as compared with the motor 60 shown in FIG. Focusing on the A portion, which is one of the teeth portions 65b, when the rotor rotation angle is 0 degree, the leakage magnetic flux flowing outward in the radial direction flows in the A portion. Then, when the rotor rotation angle becomes 30 degrees, the main magnetic flux flowing inward in the radial direction flows in the portion A. For this reason, in the process in which the rotor rotation angle changes from 0 degree to 30 degrees, the magnetic flux of the portion A rapidly changes from the radially outer side to the radially inner side, and the induced voltage of the stator coil (not shown) wound around the portion A is As a result, the stator coil and the inverter circuit 47 become excessively large, and the peak value of the motor drive current becomes high. Here, the peak value of the motor drive current is the value of the current that instantaneously flows through the motor 60 due to the change in the magnetic flux.
図6は、比較例2における、ロータの回転に伴う磁束変化を示す説明図である。本比較例におけるモータは、図4に示すモータ60と比較して、ロータコア62がスリット62bを有さない。図5に示す比較例1との関係では、ロータコア62に凹部62cが追加されている。ティース部65bの1つであるB部に注目すると、ロータ回転角度が0度の状態では、凹部62cがあることで漏れ磁束が無くなり、図5の場合と比較してB部に流れる主磁束が大きくなっている。ロータ回転角度が30度になってもB部には同様に大きな主磁束が流れ、ロータ回転角度が60度になるとB部に流れる磁束が急激にゼロになる。このため、ロータ回転角度が30度から60度になる過程でB部の磁束が急激に変化し、B部に巻かれたステータコイル(図示省略)の誘起電圧が高くなり、当該ステータコイル及びインバータ回路47に過大な電流が流れ、モータ駆動電流のピーク値が図5の構成と同様に高くなる。 FIG. 6 is an explanatory diagram showing changes in magnetic flux due to rotation of the rotor in Comparative Example 2. In the motor of this comparative example, the rotor core 62 does not have the slit 62b as compared with the motor 60 shown in FIG. In relation to Comparative Example 1 shown in FIG. 5, a recess 62c is added to the rotor core 62. Focusing on the B portion, which is one of the teeth portions 65b, when the rotor rotation angle is 0 degrees, the concave magnetic flux 62 is present due to the presence of the concave portion 62c, and the main magnetic flux flowing in the B portion is smaller than that in the case of FIG. It is getting bigger. Even if the rotor rotation angle becomes 30 degrees, similarly a large main magnetic flux flows in the B section, and when the rotor rotation angle becomes 60 degrees, the magnetic flux flowing in the B section suddenly becomes zero. For this reason, the magnetic flux in the B section changes abruptly in the process in which the rotor rotation angle changes from 30 degrees to 60 degrees, and the induced voltage in the stator coil (not shown) wound around the B section rises, and the stator coil and the inverter. An excessive current flows in the circuit 47, and the peak value of the motor drive current becomes high as in the configuration of FIG.
図7は、実施の形態における、ロータの回転に伴う磁束変化を示す説明図である。ティース部65bの1つであるB部に注目すると、ロータ回転角度が0度の状態において、図6の場合と比較して、スリット62bがあることにより、B部に流れる主磁束が小さくなっている。これは、スリット62bにより、B部と対向する永久磁石63の磁極面のうちスリット62bの図7中時計回り方向側の部分からB部に向かう磁束の流れが妨げられていることによる。ロータ回転角度が15度になると、スリット62bがB部の正面に来て、スリット62bによる磁束の流れの阻害が無くなるため、B部に流れる主磁束は最大となる。ロータ回転角度が30度になると、図6の場合と比較して、スリット62bにより、B部と対向する永久磁石63の磁極面のうちスリット62bの図7中反時計回り方向側の部分からB部に向かう磁束の流れが妨げられ、B部に流れる主磁束が小さくなる。ロータ回転角度が60度になると、B部に流れる磁束はゼロになる。図7に示す本実施の形態の構成によれば、図6に示す比較例2の構成と比較して、ロータ回転角度が30度から60度になる過程におけるB部の磁束変化が緩やかになり、B部に巻かれたステータコイル(図示省略)の誘起電圧が抑制され、当該ステータコイル及びインバータ回路47に流れる電流が抑制され、モータ駆動電流のピーク値が抑制される。 FIG. 7 is an explanatory diagram showing changes in magnetic flux due to rotation of the rotor in the embodiment. Focusing on the B portion, which is one of the teeth portions 65b, the main magnetic flux flowing in the B portion is smaller due to the slit 62b in the state where the rotor rotation angle is 0 degrees as compared with the case of FIG. There is. This is because the slit 62b blocks the flow of magnetic flux from the portion of the magnetic pole surface of the permanent magnet 63 facing the B portion toward the B portion in the clockwise direction in FIG. 7 of the slit 62b. When the rotor rotation angle becomes 15 degrees, the slit 62b comes to the front of the portion B and the obstruction of the flow of the magnetic flux by the slit 62b is eliminated, so that the main magnetic flux flowing in the portion B becomes maximum. When the rotor rotation angle becomes 30 degrees, as compared with the case of FIG. 6, due to the slit 62b, from the portion on the counterclockwise direction side of the slit 62b in FIG. The flow of the magnetic flux toward the portion is obstructed, and the main magnetic flux flowing in the portion B is reduced. When the rotor rotation angle becomes 60 degrees, the magnetic flux flowing in the B section becomes zero. According to the configuration of the present embodiment shown in FIG. 7, as compared with the configuration of Comparative Example 2 shown in FIG. 6, the change in the magnetic flux of the portion B in the process in which the rotor rotation angle changes from 30 degrees to 60 degrees becomes gentle. , The induced voltage of the stator coil (not shown) wound around the section B is suppressed, the current flowing through the stator coil and the inverter circuit 47 is suppressed, and the peak value of the motor drive current is suppressed.
図8は、比較例3における、ロータの回転に伴う磁束変化を示す説明図である。本比較例におけるモータは、図4及び図7に示すスリット62bが、磁石挿入穴62aと連通しないスリット62dに替わっている。ティース部65bの1つであるB部に注目すると、ロータ回転角度が0度の状態では、図7の場合と比較して、スリット62dと磁石挿入穴62aとの間からの磁束の流れ込みにより、B部に流れる主磁束が大きくなっている。スリット62dと磁石挿入穴62aとの間の磁路は、スリット62dとロータコア62の外周面との間の磁路と比較して永久磁石63に近いことから、僅かな幅の磁性体でも、B部と対向する永久磁石63の磁極面のうちスリット62dの図8中時計回り方向側の部分から多くの磁束が流れ込む。同様の理由により、ロータ回転角度が30度の場合も、図7の場合と比較してB部に流れる主磁束が大きくなる。したがって、図7に示す実施の形態の構成と比較して、ロータ回転角度が30度から60度になる過程におけるB部の磁束変化が急になり、B部に巻かれたステータコイル(図示省略)の誘起電圧が高くなり、当該ステータコイル及びインバータ回路47に流れる電流が大きくなり、モータ駆動電流のピーク値が大きくなる。 FIG. 8 is an explanatory diagram showing changes in magnetic flux due to rotation of the rotor in Comparative Example 3. In the motor of this comparative example, the slit 62b shown in FIGS. 4 and 7 is replaced with a slit 62d that does not communicate with the magnet insertion hole 62a. Focusing on the B portion, which is one of the teeth portions 65b, when the rotor rotation angle is 0 degrees, compared to the case of FIG. 7, due to the inflow of magnetic flux from between the slit 62d and the magnet insertion hole 62a, The main magnetic flux flowing in the B section is large. The magnetic path between the slit 62d and the magnet insertion hole 62a is closer to the permanent magnet 63 than the magnetic path between the slit 62d and the outer peripheral surface of the rotor core 62. A large amount of magnetic flux flows in from the portion of the magnetic pole surface of the permanent magnet 63 facing the section on the clockwise side in FIG. 8 of the slit 62d. For the same reason, even when the rotor rotation angle is 30 degrees, the main magnetic flux flowing in the portion B becomes larger than that in the case of FIG. 7. Therefore, compared with the configuration of the embodiment shown in FIG. 7, the change in the magnetic flux of the B portion becomes steeper in the process of the rotor rotation angle changing from 30 degrees to 60 degrees, and the stator coil wound around the B section (not shown). ), The induced voltage is increased, the current flowing through the stator coil and the inverter circuit 47 is increased, and the peak value of the motor drive current is increased.
図9は、図5に示す比較例1の構成における、1つのティース部65bの磁束量の時間変化の概略を示すグラフである。図10は、図7に示す実施の形態の構成における、1つのティース部65bの磁束量の時間変化の概略を示すグラフである。図9及び図10の対比から明らかなように、本実施の形態では、比較例1と異なり、ティース部65bにおける磁束の時間変化の傾きが緩やかであり、ステータコイル66の誘起電圧が抑制され、モータ60の駆動電流(電動工具1の運転電流)のピーク値が抑制される。 FIG. 9 is a graph showing an outline of the time change of the magnetic flux amount of one tooth portion 65b in the configuration of Comparative Example 1 shown in FIG. FIG. 10 is a graph showing an outline of the change over time in the magnetic flux amount of one tooth portion 65b in the configuration of the embodiment shown in FIG. As is clear from the comparison between FIG. 9 and FIG. 10, in the present embodiment, unlike Comparative Example 1, the gradient of the time change of the magnetic flux in the teeth portion 65b is gentle, the induced voltage of the stator coil 66 is suppressed, The peak value of the driving current of the motor 60 (operating current of the electric tool 1) is suppressed.
図11は、電動工具1の回路図である。電動工具1の回路構成は、従来と同じでよいので、ここでは簡単な説明に留める。電動工具1は、交流駆動であり、外部の交流電源51から供給される交流を直流に変換する整流回路としてのダイオードブリッジ52を有する。ダイオードブリッジ52の出力電圧は、インバータ回路47に供給される。ダイオードブリッジ52の出力電圧を平滑する平滑コンデンサは設けられない。インバータ回路47は、3相ブリッジ接続されたFETやIGBT等のスイッチング素子Q1〜Q6を有する。スイッチング素子Q1〜Q6は、制御信号出力回路42からの駆動信号(例えばPWM制御信号)によってスイッチング動作し、ステータコイル66のU,V,W相の各巻線に駆動電流を供給する。抵抗Rsは、モータ60の駆動電流を電圧に変換する。制御部40は、マイクロコントローラ等の演算部41を含む。モータ電流検出回路43は、抵抗Rsの電圧によりモータ60の駆動電流を検出し、演算部41に送信する。演算部41は、モータ電流検出回路43によって検出されたモータ60の駆動電流が所定の閾値以上のときに過電流と判断しモータ60の駆動を停止する、いわゆる過電流保護を働かせる。当然、モータ電流検出回路43はモータ60に流れるピーク電流が閾値を超えたときにもモータ60の駆動を停止するので、ピーク電流は小さい方が好ましい。電圧検出回路44は、ダイオードブリッジ52の出力電圧を検出し、演算部41に送信する。スイッチ操作検出回路45は、使用者によるトリガ12aの操作を検出し、演算部41に送信する。回転子位置検出回路46は、磁気センサとしての3つのホールIC49(図2に示すセンサ基板70に搭載)の出力信号により、モータ60のロータ回転位置を検出し、演算部41及びモータ回転数検出回路48に送信する。モータ回転数検出回路48は、回転子位置検出回路46の出力信号によりモータ60の回転数を検出し、演算部41に送信する。制御信号出力回路42は、演算部41の制御に従い、スイッチング素子Q1〜Q6のゲート(制御端子)に駆動信号を印加する。 FIG. 11 is a circuit diagram of the electric power tool 1. The circuit configuration of the electric power tool 1 may be the same as the conventional one, so only a brief description will be given here. The electric power tool 1 is AC driven, and has a diode bridge 52 as a rectifier circuit that converts AC supplied from an external AC power supply 51 into DC. The output voltage of the diode bridge 52 is supplied to the inverter circuit 47. No smoothing capacitor for smoothing the output voltage of the diode bridge 52 is provided. The inverter circuit 47 has switching elements Q1 to Q6 such as FETs and IGBTs connected in a three-phase bridge. The switching elements Q1 to Q6 perform a switching operation by a drive signal (for example, a PWM control signal) from the control signal output circuit 42, and supply a drive current to each of the U, V, and W phase windings of the stator coil 66. The resistor Rs converts the drive current of the motor 60 into a voltage. The control unit 40 includes a calculation unit 41 such as a microcontroller. The motor current detection circuit 43 detects the drive current of the motor 60 by the voltage of the resistor Rs and sends it to the arithmetic unit 41. When the drive current of the motor 60 detected by the motor current detection circuit 43 is equal to or higher than a predetermined threshold value, the calculation unit 41 determines that the current is an overcurrent and stops driving the motor 60, so-called overcurrent protection. Naturally, the motor current detection circuit 43 stops driving the motor 60 even when the peak current flowing through the motor 60 exceeds the threshold value. Therefore, the smaller peak current is preferable. The voltage detection circuit 44 detects the output voltage of the diode bridge 52 and sends it to the arithmetic unit 41. The switch operation detection circuit 45 detects the operation of the trigger 12 a by the user and sends it to the calculation unit 41. The rotor position detection circuit 46 detects the rotor rotation position of the motor 60 based on the output signals of the three Hall ICs 49 (mounted on the sensor substrate 70 shown in FIG. 2) as magnetic sensors, and detects the arithmetic unit 41 and the motor rotation speed. Send to circuit 48. The motor rotation speed detection circuit 48 detects the rotation speed of the motor 60 based on the output signal of the rotor position detection circuit 46, and transmits the rotation speed to the calculation unit 41. The control signal output circuit 42 applies a drive signal to the gates (control terminals) of the switching elements Q1 to Q6 under the control of the arithmetic unit 41.
図12は、図11における交流電源50からの入力電圧の波形図である。図13は、図11におけるダイオードブリッジ52の出力電圧の波形図である。図14は、比較例1におけるモータ駆動電流の概略波形図である。図15は、実施の形態におけるモータ駆動電流の波形図である。図14及び図15の対比から明らかなように、本実施の形態におけるモータ駆動電流のピーク値は、比較例1のモータ駆動電流のピーク値の半分程度に抑制されている。 FIG. 12 is a waveform diagram of the input voltage from the AC power supply 50 in FIG. FIG. 13 is a waveform diagram of the output voltage of the diode bridge 52 in FIG. FIG. 14 is a schematic waveform diagram of the motor drive current in Comparative Example 1. FIG. 15 is a waveform diagram of the motor drive current in the embodiment. As is clear from the comparison between FIG. 14 and FIG. 15, the peak value of the motor drive current in the present embodiment is suppressed to about half the peak value of the motor drive current of Comparative Example 1.
本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。 According to this embodiment, the following effects can be achieved.
(1) ロータコア62が、磁石挿入穴62aに連通してモータ60の径方向外側に凸となる空間を形成するスリット62bを有し、かつ、軸周り方向において隣り合う磁石挿入穴62a間となる位置の各々に外周面が径方向内側に凹んだ凹部62cを有するため、ロータコア62の回転に伴うティース部65bの磁束変化が緩やかとなり、モータ駆動電流のピーク値が抑制される。このため、同じ実効値のモータ駆動電流であれば、モータ駆動電流のピーク値が大きい比較例1〜3の構成と比較して、インバータ回路47を構成するスイッチング素子Q1〜Q6として耐久性の低い安価なものを使用でき、コスト面で有利である。一方、同じ耐久性のスイッチング素子Q1〜Q6を用いる場合、比較例1〜3の構成と比較して、大きな実効値のモータ駆動電流を許容できるため、演算部41による過電流保護の閾値を超えないようにモータ駆動電流のピーク値を抑制(減少)させつつ、パワーを向上させることができる。 (1) The rotor core 62 has a slit 62b that communicates with the magnet insertion hole 62a and forms a space that is convex outward in the radial direction of the motor 60, and is between adjacent magnet insertion holes 62a in the axial direction. Since the outer peripheral surface has a concave portion 62c that is recessed radially inward at each position, the magnetic flux change of the teeth portion 65b due to the rotation of the rotor core 62 becomes gentle, and the peak value of the motor drive current is suppressed. Therefore, if the motor drive current has the same effective value, the switching elements Q1 to Q6 forming the inverter circuit 47 have lower durability than the configurations of Comparative Examples 1 to 3 in which the peak value of the motor drive current is large. An inexpensive one can be used, which is advantageous in terms of cost. On the other hand, when the switching elements Q1 to Q6 having the same durability are used, a motor drive current having a large effective value can be allowed as compared with the configurations of Comparative Examples 1 to 3, and therefore the threshold value for overcurrent protection by the calculation unit 41 is exceeded. It is possible to improve the power while suppressing (decreasing) the peak value of the motor drive current so as not to occur.
(2) ロータコア62の凹部62cにより漏れ磁束が低減されるため、パワーを向上させることができる。 (2) Since the leakage magnetic flux is reduced by the recess 62c of the rotor core 62, the power can be improved.
(3) スリット62bは、永久磁石63を磁石挿入穴62a内に接着する際の接着性向上にも寄与するため、図5の比較例1のように接着性向上のために余分な空間(永久磁石63が入らない空間)を設ける必要がなく、パワー面で有利である。 (3) The slit 62b also contributes to the improvement of the adhesiveness when the permanent magnet 63 is adhered to the inside of the magnet insertion hole 62a. Therefore, as in Comparative Example 1 of FIG. It is not necessary to provide a space in which the magnet 63 cannot enter, which is advantageous in terms of power.
図16は、図4に示す構成に対してロータコア62のスリット62bを1つの磁石挿入穴62aに対して3つとした実施の形態におけるモータの断面図である。図16において、ステータコイルの図示は省略している。3つのスリット62bは、共に磁石挿入穴62aから径方向外側に凸となる空間を形成する。本実施の形態の構成も、図4に示す構成と同様に、ティース部65bの磁束変化を緩やかにでき、モータ駆動電流のピーク値を抑制できる。 FIG. 16 is a sectional view of a motor in the embodiment in which the rotor core 62 has three slits 62b for one magnet insertion hole 62a in the configuration shown in FIG. In FIG. 16, the illustration of the stator coil is omitted. The three slits 62b together form a space that is convex outward in the radial direction from the magnet insertion hole 62a. In the configuration of the present embodiment as well, similar to the configuration shown in FIG. 4, the change in the magnetic flux of the teeth portion 65b can be made gentle and the peak value of the motor drive current can be suppressed.
図17は、図4に示す構成に対して、ロータコア62のスリット62bを無くして磁石挿入穴62a及び永久磁石63をモータの径方向外側に湾曲させた実施の形態におけるモータの断面図である。図17において、ステータコイルの図示は省略している。磁石挿入穴62a及び永久磁石63は、出力軸61と垂直な断面がモータの径方向外側に湾曲しており、磁石挿入穴62aとロータコア62の外周面との間の厚さが僅かとなっている。このため、永久磁石63のうちティース部65bと対面していない部分からティース部65bに向かう磁束の流れが妨げられ、ティース部65bの磁束変化を緩やかにでき、モータ駆動電流のピーク値を抑制できる。 FIG. 17 is a sectional view of a motor in the embodiment shown in FIG. 4, in which the slit 62b of the rotor core 62 is removed and the magnet insertion hole 62a and the permanent magnet 63 are curved outward in the radial direction of the motor. In FIG. 17, the illustration of the stator coil is omitted. The magnet insertion hole 62a and the permanent magnet 63 have a cross section perpendicular to the output shaft 61 that is curved outward in the radial direction of the motor, and the thickness between the magnet insertion hole 62a and the outer peripheral surface of the rotor core 62 is small. There is. Therefore, the flow of the magnetic flux from the portion of the permanent magnet 63 that does not face the tooth portion 65b toward the tooth portion 65b is obstructed, the change in the magnetic flux of the tooth portion 65b can be moderated, and the peak value of the motor drive current can be suppressed. .
以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。 Although the present invention has been described with the embodiment as an example, it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to each component and each process of the embodiment within the scope of the claims. By the way. Hereinafter, modified examples will be described.
本発明の電動工具は、AC駆動に限定されず、電池パックの電力で動作するDC駆動(コードレスタイプ)であってもよい。モータ駆動電流のピーク値は、実効値が同じであればAC駆動のほうがDC駆動よりも大きくなるため、ピーク値抑制の必要性はAC駆動のほうが高いが、DC駆動においてもピーク値抑制による効果は得られる。本発明の電動工具は、携帯用切断機に限定されず、グラインダ等の他の種類のものであってもよい。 The power tool of the present invention is not limited to AC drive, and may be DC drive (cordless type) that operates with the power of the battery pack. As for the peak value of the motor drive current, AC drive is larger than DC drive if the effective value is the same. Therefore, AC drive is more necessary to suppress the peak value. Is obtained. The power tool of the present invention is not limited to a portable cutting machine, and may be of another type such as a grinder.
1…電動工具(携帯用切断機)、10…本体、11…モータハウジング、12…ハンドルハウジング、12a…トリガ、13…ギヤカバー、14…減速機構(回転伝達機構)、15…保護カバー、16…鋸刃、17…回路基板、30…ベース、60…モータ(ブラシレスモータ)、61…出力軸、62…ロータコア、62a…磁石挿入穴、62b…スリット、62c…凹部、63…永久磁石、65…ステータコア、65a…ヨーク部、65b…ティース部、66…ステータコイル、70…センサ基板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric tool (portable cutting machine), 10 ... Main body, 11 ... Motor housing, 12 ... Handle housing, 12a ... Trigger, 13 ... Gear cover, 14 ... Reduction mechanism (rotation transmission mechanism), 15 ... Protective cover, 16 ... Saw blade, 17 ... Circuit board, 30 ... Base, 60 ... Motor (brushless motor), 61 ... Output shaft, 62 ... Rotor core, 62a ... Magnet insertion hole, 62b ... Slit, 62c ... Recess, 63 ... Permanent magnet, 65 ... Stator core, 65a ... Yoke part, 65b ... Teeth part, 66 ... Stator coil, 70 ... Sensor board
本発明のある態様は、ブラシレスモータを駆動源とする電動工具であって、
前記ブラシレスモータは、
4つの磁石挿入穴を有するロータコアと、
記磁石挿入穴に挿入保持された、計4つの永久磁石と、
前記ロータコアの外周を囲み、計6つのティース部を有するステータと、を備え、
前記ロータコアは、軸周り方向において隣り合う磁石挿入穴間となる位置に、外周面が径方向内側に凹んだ凹部を有し、かつ、前記磁石挿入穴に連通し前記磁石挿入穴から前記ブラシレスモータの径方向外側に凸となる空間を形成するスリットを有する。
An aspect of the present invention is an electric tool using a brushless motor as a drive source,
The brushless motor is
A rotor core having four magnet insertion holes,
Inserted held before Ki磁 stone insertion hole, and a total of four permanent magnets,
Enclose the outer periphery of the rotor core, and a stator having a total of six teeth,
The rotor core has a recess whose outer peripheral surface is recessed radially inward at a position between adjacent magnet insertion holes in the axial direction, and communicates with the magnet insertion hole, and the brushless motor extends from the magnet insertion hole. Has a slit that forms a convex space outward in the radial direction.

Claims (6)

  1. ブラシレスモータを駆動源とする電動工具であって、
    前記ブラシレスモータは、
    複数の磁石挿入穴を有するロータコアと、
    前記複数の磁石挿入穴に挿入保持された複数の永久磁石と、
    前記ロータコアの外周を囲むステータと、を備え、
    前記ロータコアは、軸周り方向において隣り合う磁石挿入穴間となる位置に、外周面が径方向内側に凹んだ凹部を有し、かつ、前記磁石挿入穴に連通し前記磁石挿入穴から前記ブラシレスモータの径方向外側に凸となる空間を形成するスリットを有する、電動工具。
    An electric tool using a brushless motor as a drive source,
    The brushless motor is
    A rotor core having a plurality of magnet insertion holes,
    A plurality of permanent magnets inserted and held in the plurality of magnet insertion holes,
    A stator surrounding the outer periphery of the rotor core,
    The rotor core has a recess whose outer peripheral surface is recessed radially inward at a position between adjacent magnet insertion holes in the axial direction, and communicates with the magnet insertion hole, and the brushless motor extends from the magnet insertion hole. An electric tool having a slit that forms a convex space outward in the radial direction of the electric power tool.
  2. 前記スリットは、前記磁石挿入穴の幅方向略中央に設けられる、請求項1に記載の電動工具。 The power tool according to claim 1, wherein the slit is provided substantially in the center of the magnet insertion hole in the width direction.
  3. 軸周り方向において隣り合う磁石挿入穴間となる位置の各々に前記凹部が設けられ、
    各々の磁石挿入穴に対して前記スリットが設けられる、請求項1又は2に記載の電動工具。
    The recess is provided at each of the positions between the magnet insertion holes adjacent to each other in the axial direction,
    The power tool according to claim 1, wherein the slit is provided for each magnet insertion hole.
  4. 前記ロータコアが前記凹部及び前記スリットを有することにより、前記ロータコアが前記凹部及び前記スリットを有さない場合と比較して、前記ブラシレスモータの駆動電流のピーク値が小さい、請求項1から3のいずれか一項に記載の電動工具。 4. The peak value of the drive current of the brushless motor is smaller as compared with the case where the rotor core does not have the recess and the slit, because the rotor core has the recess and the slit. The electric tool according to claim 1.
  5. ブラシレスモータを駆動源とする電動工具であって、
    前記ブラシレスモータは、
    複数の磁石挿入穴を有するロータコアと、
    前記複数の磁石挿入穴に挿入保持された複数の永久磁石と、
    前記ロータコアの外周を囲むステータと、を備え、
    前記ロータコアは、軸周り方向において隣り合う磁石挿入穴間となる位置に、外周面が径方向内側に凹んだ凹部を有し、
    各々の磁石挿入穴及び永久磁石は、前記ブラシレスモータの回転軸と垂直な断面が、前記ブラシレスモータの径方向外側に湾曲した形状である、電動工具。
    An electric tool using a brushless motor as a drive source,
    The brushless motor is
    A rotor core having a plurality of magnet insertion holes,
    A plurality of permanent magnets inserted and held in the plurality of magnet insertion holes,
    A stator surrounding the outer periphery of the rotor core,
    The rotor core has a recess whose outer peripheral surface is recessed radially inward at a position between adjacent magnet insertion holes in the axial direction.
    Each of the magnet insertion hole and the permanent magnet is a power tool in which a cross section perpendicular to the rotation axis of the brushless motor is curved outward in the radial direction of the brushless motor.
  6. 外部の交流電源からの供給電力で動作する、請求項1から5のいずれか一項に記載の電動工具。 The electric power tool according to any one of claims 1 to 5, which operates with electric power supplied from an external AC power source.
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