(57)【要約】【課題】低騒音化を図ることが可能な電動工具用の分布巻きモータを提供する。【解決手段】電動工具用の分布巻きモータは、ｍを正の整数とすると、６のｍ倍の個数のスロットを有し、複数のスロットに分布してコイルが巻かれたステータコアを有するステータと、２のｍ倍の極数の磁極を有し、ステータに対して回転して電動工具の作業部に対する駆動力を出力するロータとを備える。【選択図】図２
2020108314.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｍを正の整数とすると、６のｍ倍の個数のスロットを有し、複数の前記スロットに分布してコイルが巻かれたステータコアを有するステータと、
２のｍ倍の極数の磁極を有し、前記ステータに対して回転して電動工具の作業部に対する駆動力を出力するロータと
を備える電動工具用の分布巻きモータ。
【請求項２】
前記ステータは、ｍの１２倍の個数の前記コイルが設けられ、複数の相の前記コイルがそれぞれ同数設けられ、同相の前記コイルが隣り合う前記スロットに配置され、１つの前記スロットに異なる２種類の相の前記コイルが配置される
請求項１に記載の電動工具用の分布巻きモータ。
【請求項３】
ｎを正の整数とすると、１２のｎ倍の個数のスロットを有し、複数の前記スロットに分布してコイルが巻かれたステータコアを有するステータと、
前記ステータに対して回転し、２のｎ倍の極数の磁極を有するロータと
を備える電動工具用の分布巻きモータ。
【請求項４】
前記ステータは、複数の相の前記コイルがそれぞれ同数設けられ、同相の前記コイルが隣り合う前記スロットに配置され、少なくとも３つ以上のスロットにおいて１つの前記スロットに異なる２種類の相の前記コイルが配置される
請求項３に記載の電動工具用の分布巻きモータ。
【請求項５】
複数個のスロットに分布してコイルが巻かれたステータコアを有し、複数の相の前記コイルがそれぞれ複数ずつ同数で設けられるステータと、
前記ステータに対して回転して電動工具の作業部に対する駆動力を出力するロータと、
前記コイル同士を接続する場合に、直列接続及び並列接続を切り替えて接続可能な結線部と
を備える電動工具用の分布巻きモータ。
【請求項６】
前記結線部は、同じ相の前記コイル同士が直列接続及び並列接続の両方の接続を含むように前記コイル同士を接続可能である
請求項５に記載の電動工具用の分布巻きモータ。
【請求項７】
複数個のスロットに分布してコイルが巻かれたステータコアを有するステータと、
ｑ軸の方向に磁束が通過可能となるように複数の磁石が配置され、前記ステータに対して回転して電動工具の作業部に対する駆動力を出力するロータと
を備える電動工具用の分布巻きモータ。
【請求項８】
複数の前記磁石は、前記ロータの中心軸から外側に向けて広がるＶ状に配置された２つの前記磁石を有し、
２つの前記磁石は、ｑ軸上に隙間を空けるように、前記中心軸を中心とした円周方向に並んで配置される
請求項７に記載の電動工具用の分布巻きモータ。
【請求項９】
複数の前記磁石は、Ｖ状に配置された２つの前記磁石の間に前記中心軸を中心とした円周方向に沿って配置される１つの磁石を更に有する
請求項８に記載の電動工具用の分布巻きモータ。
【請求項１０】
複数の前記磁石は、前記ロータの中心軸から外側に向けて広がるようにＵ状に形成されたＵ状磁石を有し、
前記Ｕ状磁石は、ｑ軸上に隙間を空けるように、前記中心軸を中心とした円周方向に並んで配置される
請求項７から請求項９のいずれか一項に記載の電動工具用の分布巻きモータ。
【請求項１１】
前記Ｕ状磁石は、前記ロータの中心軸から外側に向けて複数配置される
請求項１０に記載の電動工具用の分布巻きモータ。
【請求項１２】
前記Ｕ状磁石は、異方性ボンド磁石である
請求項１０又は請求項１１に記載の電動工具用の分布巻きモータ。
【請求項１３】
前記ロータは、複数の前記磁石に対して径方向の外側に、ｄ軸に沿って形成されるスリットを有する
請求項７から請求項１２のいずれか一項に記載の電動工具用の分布巻きモータ。
【請求項１４】
前記スリットは、前記ロータの外周部に配置される
請求項１３に記載の電動工具用の分布巻きモータ。
【請求項１５】
前記磁石は、スポーク状に配置される
請求項７から請求項１４のいずれか一項に記載の電動工具用の分布巻きモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動工具用の分布巻きモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
芝刈り機、チェーンソー等の電動工具には、駆動源としてモータが搭載される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２４３９６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電動工具として、例えば特許文献１に記載の技術がある。このような電動工具では、集中巻きモータが搭載される場合がある。近年、環境に対する注目が高まりつつあり、モータの低騒音化が求められている。これに対して、分布巻きモータは、集中巻きモータに比べて、トルクリプルを小さくできることが知られている。トルクリプルを小さくすることにより、例えばギヤ音を低減することができる等、低騒音化に有効である。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、低騒音化を図ることが可能な電動工具用の分布巻きモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１態様に従えば、ｍを正の整数とすると、６のｍ倍の個数のスロットを有し、複数の前記スロットに分布してコイルが巻かれたステータコアを有するステータと、２のｍ倍の極数の磁極を有し、前記ステータに対して回転して電動工具の作業部に対する駆動力を出力するロータとを備える電動工具用の分布巻きモータが提供される。
【０００７】
本発明の第２態様に従えば、ｎを正の整数とすると、１２のｎ倍の個数のスロットを有し、複数の前記スロットに分布してコイルが巻かれたステータコアを有するステータと、前記ステータに対して回転し、２のｎ倍の極数の磁極を有するロータとを備える電動工具用の分布巻きモータが提供される。
【０００８】
本発明の第３態様に従えば、複数個のスロットに分布してコイルが巻かれたステータコアを有し、複数の相の前記コイルがそれぞれ複数ずつ同数で設けられるステータと、前記ステータに対して回転して電動工具の作業部に対する駆動力を出力するロータと、前記コイル同士を接続する場合に、直列接続及び並列接続を切り替えて接続可能な結線部とを備える電動工具用の分布巻きモータが提供される。
【０００９】
本発明の第４態様に従えば、複数個のスロットに分布してコイルが巻かれたステータコアを有するステータと、ｑ軸磁束が通過可能となるように複数の磁石が配置され、前記ステータに対して回転して電動工具の作業部に対する駆動力を出力するロータとを備える電動工具用の分布巻きモータが提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の態様よれば、低騒音化を図ることが可能な電動工具用の分布巻きモータを提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本実施形態に係る電動工具の一例を示す図である。
【図２】図２は、本実施形態に係るモータの一例を模式的に示す断面図である。
【図３】図３は、ステータの一例を示す斜視図である。
【図４】図４は、ティース及びスロットと及びコイルとの位置関係を模式的に示す図である。
【図５】図５は、他の例に係るモータを模式的に示す断面図である。
【図６】図６は、他の例に係るモータを模式的に示す断面図である。
【図７】図７は、モータにおける結線部の一例を示す図である。
【図８】図８は、他の例に係るモータにおける結線部を示す図である。
【図９】図９は、他の例に係るモータにおける結線部を示す図である。
【図１０】図１０は、他の例に係るモータにおける結線部を示す図である。
【図１１】図１１は、他の例に係るモータにおける結線部を示す図である。
【図１２】図１２は、他の例に係るモータにおける結線部を示す図である。
【図１３】図１３は、他の例に係るロータを模式的に示す断面図である。
【図１４】図１４は、他の例に係るロータを模式的に示す断面図である。
【図１５】図１５は、他の例に係るロータを模式的に示す断面図である。
【図１６】図１６は、他の例に係るロータを模式的に示す断面図である。
【図１７】図１７は、他の例に係るロータを模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る電動工具用の分布巻きモータの実施形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００１３】
図１は、本実施形態に係る電動工具の一例を示す図である。図１には、電動工具の一例として芝刈り機１００を示している。図１に示す芝刈り機１００は、本体部１０と、ハンドル部２０と、刈取りボックス３０と、バッテリ装着部４０とを備えている。芝刈り機１００は、本体部１０を地面に載置し、ハンドル部２０を把持して本体部１０を移動させる構成である。
【００１４】
芝刈り機１００は、例えばバッテリ４１を電源として作動する。バッテリ４１としては、例えば電動工具用バッテリが用いられる。バッテリ４１は、充電式であってもよい。バッテリ４１は、バッテリ装着部４０に装着される。芝刈り機１００は、バッテリ４１以外の電源によって作動する構成であってもよい。
【００１５】
本体部１０は、本体ハウジング１１と、車輪１２と、刈刃（作業部）１３と、駆動部１４とを有する。本体ハウジング１１は、車輪１２、刈刃１３及び駆動部１４を支持又は保持する。車輪１２は、本体ハウジング１１に例えば４つ設けられる。刈刃１３は、４つの車輪１２が接地された状態において、地面に対して傾斜した中心軸（中心軸ＡＸ）を中心として回転可能である。刈刃１３が回転することにより、地面に生えている芝等を刈ることが可能となっている。刈刃１３によって刈り取られた芝等は、刈取りボックス３０に収容されるようになっている。
【００１６】
駆動部１４は、刈刃１３の上部に配置される。駆動部１４は、例えばバッテリ装着部４０に装着されたバッテリ４１の電力により、刈刃１３を回転させる。つまり、駆動部１４は、刈刃１３に対する駆動力を出力する。駆動部１４は、モータ５０を有する。本実施形態において、モータ５０は、分布巻きモータである。モータ５０が分布巻きモータである場合には、集中巻きモータに比べて、磁石利用率が向上し、積数を削減でき、トルクリプルを小さくできる。
【００１７】
図２は、本実施形態に係るモータ５０の一例を模式的に示す断面図である。図２は、モータ５０の中心軸ＡＸに垂直な平面における断面を示している。図２に示すように、モータ５０は、ステータ５１と、ロータ５２とを有する。なお、モータ５０は、不図示のハウジング、ベアリング、回路基板等を有する。回路基板は、芝刈り機１００のコントローラＣＯＮＴからの制御信号に基づいてステータ５１を制御する制御回路等を有する。また、モータ５０は、結線部５５（図１参照）を有する。
【００１８】
図３は、ステータ５１の一例を示す斜視図である。図２及び図３に示すように、ステータ５１は、ステータコア５７と、コイル５８とを有する。ステータコア５７は、例えば複数の電磁鋼板がロータ５２の中心軸ＡＸの軸線方向に積層された構成である。ステータコア５７は、中心軸ＡＸの軸線方向から見て、当該中心軸ＡＸを中心とした円周方向に並ぶ複数個のティース５７ａを有する。隣り合うティース５７ａにより、スロット５７ｂが形成される。ｍを正の整数とすると、ステータコア５７には、６のｍ倍の個数のスロット５７ｂが設けられる。図３に示す例では、例えばｍが２であり、円周方向に１２個のティース５７ａ及びスロット５７ｂが設けられる。
【００１９】
図４は、ティース５７ａ及びスロット５７ｂと及びコイル５８との位置関係を模式的に示す図である。図２から図４に示すように、コイル５８は、複数個のスロット５７ｂに分布して巻かれている。本実施形態において、コイル５８は、例えばＵ相、Ｗ相、Ｖ相の３相分のコイルが設けられる。以下、Ｕ相のコイル５８をＵ相コイル５８Ｕ、Ｖ相のコイル５８をＶ相コイル５８Ｖ、Ｗ相のコイル５８をＷ相コイル５８Ｗと表記する場合がある。各コイル５８は、回転方向に２つ分のスロット５７ｂを空けて配置される。本実施形態では、Ｕ相コイル５８Ｕ、Ｖ相コイル５８Ｖ、Ｗ相コイル５８Ｗが、それぞれ４つずつ設けられる。
【００２０】
また、図２に示すように、ロータ５２は、バッテリ４１の直下（バッテリ４１が装着されていない場合にはバッテリ装着部４０の直下）に配置され、中心軸ＡＸを中心として回転可能である。ロータ５２は、中心軸ＡＸが上下方向に延びるように配置される。ロータ５２は、ロータコア５９と、シャフト６０とを有する。ロータコア５９は、コア部５９ａと、磁石５９ｂとを有する。コア部５９ａは、例えば円柱状であり、内部に磁石５９ｂを保持する。磁石５９ｂは、２のｍ倍の極数の磁極を形成する。換言すると、ロータコア５９には、２のｍ倍の極数の磁極が形成される。本実施形態においては、ｍが２であり、磁極が４つ形成される。また、ロータコア５９には、空隙部５９ｋが設けられる。空隙部５９ｋは、それぞれ磁石５９ｂに対して中心軸ＡＸを中心とした回転方向の両端に形成される。空隙部５９ｋには、接着剤等が配置されてもよい。空隙部５９ｋが配置されることにより、フラックスバリアが形成されるため、中心軸ＡＸを中心とした回転方向に隣り合う磁石５９ｂの間の磁路が狭くなる。シャフト６０は、ロータコア５９と一体で設けられる。シャフト６０の下部は、芝刈り機１００の作業部である刈刃１３に連結されている。ロータ５２が回転することにより、ロータ５２の回転に連動して刈刃１３が回転する。
【００２１】
図５は、他の例に係るモータ５０Ａを模式的に示す断面図である。図５に示すモータ５０Ａにおいて、ステータコア５７には、ｎを正の整数とすると、１２のｎ倍の個数のティース５７ａ及びスロット５７ｂが設けられる。また、ロータ５２には、２のｎ倍の個数の磁極が形成される。図５に示す例では、例えばｎが２である。つまり、ステータコア５７には、円周方向に２４個のティース５７ａ及びスロット５７ｂが設けられる。また、ロータコア５９には、円周方向に４個の磁石５９ｂが設けられ、４つの磁極が形成される。図５に示すモータ５０Ａは、図２に示すモータ５０に比べて、同一相の２つのコイル５８が中心軸ＡＸを中心とする円周方向にずれた状態で一部が重なった配置となるため、トルクリプルがより小さくなる。
【００２２】
図６は、他の例に係るモータ５０Ｂを模式的に示す断面図である。図６に示すモータ５０Ｂでは、図２に示すモータ５０と同様に、ステータコア５７には、ｍを正の整数とすると、６のｍ倍の個数のティース５７ａ及びスロット５７ｂが設けられる。また、ロータ５２には、２のｍ倍の個数の磁極が形成される。図６に示す例では、ｍが２であり、ステータコア５７には、円周方向に１２個のティース５７ａ及びスロット５７ｂが設けられる。また、ロータコア５９には、円周方向に４個の磁石５９ｂが設けられ、４つの磁極が形成される。一方、モータ５０Ｂでは、少なくとも３つ以上のスロット５７ｂにおいて１つのスロット５７ｂに、異なる相のコイル５８が配置される。図６では、各ティース５７ａを跨いで巻かれる１巻きのコイル５８同士を破線で繋いだ状態で示している。このように、分布巻きのモータ５０Ｂにおいて、少なくとも３つ以上のスロットにおいて１つのスロット５７ｂに異なる相のコイル５８を配置させる構成としてもよい。この構成では、同一相のコイル５８が２つの隣り合うスロット５７ｂにずれた状態で配置されるため、図２に示すモータ５０に比べて、トルクリプルがより小さくなる。なお、図６では、同一相のコイル５８が隣り合うスロット５７ｂごとに１つずつずれた状態で配置される構成を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、同一相のコイル５８が中心軸ＡＸを中心とする回転方向に隣り合う３つのスロット５７ｂに亘って設けられ、この３つのスロット５７ｂのうち回転方向の中央のスロット５７ｂには同一相のコイル５８が配置され、回転方向の両端のスロット５７ｂには異なる２つの相のコイル５８が配置された構成であってもよい。
【００２３】
上記のモータ５０、５０Ａ、５０Ｂは、図１に示すように、結線部５５を有する。結線部５５は、コイル５８を３相分の３つの端末線Ｗ（図７参照）に結線した部分である。結線部５５は、コイル５８同士を結線する場合に、直列接続及び並列接続を切り替えて接続可能である。図７から図１２は、上記のモータにおける結線部の一例を示す図である。なお、図７から図１２では、Ｕ相コイル５８Ｕ、Ｖ相コイル５８Ｖ、Ｗ相コイル５８Ｗが、それぞれ４つずつ設けられる場合、つまり、モータ５０又はモータ５０Ｂについての例を示しているが、モータ５０Ａについても同様の説明が可能である。
【００２４】
図７は、結線の一例を示している。モータ５０、５０Ｂでは、図７に示す結線ＣＮ１とすることが可能である。結線ＣＮ１は、４つのＵ相コイル５８Ｕ、４つのＶ相コイル５８Ｖ、及び４つのＷ相コイル５８Ｗが、それぞれ直列に接続されたＹ結線である。
【００２５】
図８は、結線の他の例を示している。モータ５０、５０Ｂでは、図８に示す結線ＣＮ２とすることが可能である。結線ＣＮ２は、直列に接続された２つのＵ相コイル５８Ｕ同士、直列に接続された２つのＶ相コイル５８Ｖ同士、直列に接続された２つのＷ相コイル５８Ｗ同士が、それぞれ並列に接続されたＹ結線である。
【００２６】
図９は、結線の他の例を示している。モータ５０、５０Ｂでは、図９に示す結線ＣＮ３とすることが可能である。結線ＣＮ３は、４つのＵ相コイル５８Ｕ、４つのＶ相コイル５８Ｖ、４つのＷ相コイル５８Ｗが、それぞれ並列に接続されたＹ結線である。
【００２７】
図１０は、結線の他の例を示している。モータ５０、５０Ｂでは、図１０に示す結線ＣＮ４とすることが可能である。結線ＣＮ４は、４つのＵ相コイル５８Ｕ、４つのＶ相コイル５８Ｖ、及び４つのＷ相コイル５８Ｗが、それぞれ直列に接続された△（デルタ）結線である。
【００２８】
図１１は、結線の他の例を示している。モータ５０、５０Ｂでは、図１１に示す結線ＣＮ５とすることが可能である。結線ＣＮ５は、直列に接続された２つのＵ相コイル５８Ｕ同士、直列に接続された２つのＶ相コイル５８Ｖ同士、直列に接続された２つのＷ相コイル５８Ｗ同士が、それぞれ並列に接続された△結線である。
【００２９】
図１２は、結線の他の例を示している。モータ５０、５０Ｂでは、図１２に示す結線ＣＮ６とすることが可能である。結線ＣＮ６は、４つのＵ相コイル５８Ｕ、４つのＶ相コイル５８Ｖ、４つのＷ相コイル５８Ｗが、それぞれ並列に接続された△結線である。
【００３０】
複数のコイル５８を直列に接続することにより、各コイル５８の巻線の径及び巻き数を変更することなく、巻線の径を太くし、巻き数を少なくする場合と同様の効果を得ることができる。また、複数のコイル５８を並列に接続することにより、各コイル５８の巻線の径及び巻き数を変更しなくても、巻線の径を細くし、巻き数を多くする場合と同様の効果を得ることができる。
【００３１】
例えば、芝刈り機１００等の電動工具では、モータ５０、５０Ｂの回転数を低回転とし、大きいトルクを出力するように設定される。低回転、大トルクの出力とするためには、コイル５８の巻き数を多くする必要がある。一方、コイル５８は、巻線の断面積の総和を一定以上確保することが求められる。よって、巻線の断面積の総和を確保しつつコイルの巻き数を多くするためには、巻線を細くする必要がある。しかし、巻線を細くし過ぎると、断線等が発生する可能性がある。そこで、回転数が低回転であり、大トルクの出力となるような電動工具にモータ５０、５０Ｂを搭載する場合、例えば図７又は図１０に示すような直列接続の結線とすることにより、巻線の径を細くし過ぎず、巻き数を多くすることができる。
【００３２】
また、例えばチェーンソー、パワーカッター等の電動工具では、モータ５０、５０Ｂの回転数を高回転とし、ギヤ等を用いることで小さいトルクを出力するように設定される。高回転、小トルクの出力とするためには、コイル５８の巻き数を少なくする必要がある。一方、この場合も同様に、コイル５８は、巻線の断面積の総和を一定以上確保することが求められる。よって、巻線の断面積の総和を確保しつつコイルの巻き数を少なくするためには、巻線を太くする必要がある。しかし、巻線を太くし過ぎると、巻線の剛性が高くなり、巻きにくくなる可能性がある。そこで、回転数が高回転であり、小トルクの出力となるような電動工具にモータ５０、５０Ｂを搭載する場合、例えば図９又は図１２に示すような並列接続の結線とすることにより、巻線の径を太くし過ぎず、巻き数を少なくすることができる。
【００３３】
また、回転数が中回転であり、中トルクの出力となるような電動工具にモータ５０、５０Ｂを搭載する場合、例えば図８又は図１１に示すような直列接続及び並列接続の両方の接続を含む結線とすることにより、巻線の径及び巻き数を中程度とすることができる。
【００３４】
図１３から図１６は、他の例に係るロータを模式的に示す断面図である。図１３から図１６に示すロータは、ｑ軸磁束が通過可能となるように複数の磁石が配置された構成となっている。ここで、ｄ軸及びｑ軸について説明する。ｄ軸は、磁極によって形成される方向である。ｑ軸とは、電気的及び磁気的にｄ軸と直交する方向である。例えば図２に示すモータ５０においては、各磁石５９ｂによって形成される磁束の方向、つまり、磁石５９ｂの磁極が向く方向がｄ軸であり、中心軸ＡＸから隣り合う磁石５９ｂ同士の間を通る方向がｑ軸である。
【００３５】
図１３に示すロータ５２Ａは、複数の磁石５９ｃを有する。また、ロータコア５９ａのうち、それぞれ磁石５９ｃに対して中心軸ＡＸを中心とした回転方向の両端には、空隙部５９ｋが形成される。複数の磁石５９ｃは、ロータ５２Ａの中心軸ＡＸから外側に向けて広がるＶ状に配置された２つの磁石５９ｃを有する。この２つの磁石５９ｃは、ｑ軸上に隙間を空けるように、中心軸ＡＸを中心とした円周方向に並んで配置される。本実施形態では、２つの磁石５９ｃが、中心軸ＡＸを中心とした円周方向に４組並んで配置される。この構成により、コイル５８との間で形成される磁束が、ｑ軸上の隙間を通過する（以下、この磁束をｑ軸磁束ＭＱと表記する）。このｑ軸磁束ＭＱにより、コア部５９ａに対するリラクタンストルクが得られる。また、このように磁石を配置することで、磁石の使用量を増やすことができ、マグネットトルクを向上することができる。そのため、ロータ５２Ａ全体としてより大きなトルクを出力できる。
【００３６】
図１４に示すロータ５２Ｂは、図１３に示すロータ５２Ａの構成に対して、Ｖ状に配置された２つの磁石５９ｃの間に中心軸ＡＸを中心とした円周方向に沿って配置される１つの磁石５９ｄを更に有する構成である。この構成により、ｑ軸磁束ＭＱに沿った方向に磁石５９ｄを配置することで、ｄ軸磁束を小さくすることができ、ｄ軸磁束とｑ軸磁束との差が大きくなることで、更に大きいリラクタンストルクが得られる。また、磁石の使用量が増えるため、更に大きいマグネットトルクが得られる。なお、それぞれ磁石５９ｃ、５９ｄに対して中心軸ＡＸを中心とした回転方向の両端には、空隙部５９ｋが形成される。
【００３７】
図１５に示すロータ５２Ｃは、ロータ５２Ｃの中心軸ＡＸから外側に向けて広がるようにＵ状に形成されたＵ状磁石５９ｅを有する。Ｕ状磁石５９ｅは、ｑ軸上に隙間を空けるように、中心軸ＡＸを中心とした円周方向に並んで配置される。また、Ｕ状磁石５９ｅは、Ｕ状磁石５９ｅは、ロータ５２Ｃの中心軸ＡＸから外側に向けて多段に配置される。この構成により、ｑ軸磁束ＭＱに沿った方向にＵ状磁石５９ｅが多段に配置されるため、より大きいリラクタンストルクが得られる。
【００３８】
上記のロータ５２Ｃにおいて、Ｕ状磁石５９ｅには、例えば異方性ボンド磁石が用いられてもよい。異方性ボンド磁石は、磁場を印加しながら圧縮成型することで形成される。異方性ボンド磁石を用いることにより、大きな磁力を得ることができる。
【００３９】
図１６に示すロータ５２Ｄは、図１３に示すロータ５２Ａの構成に対して、スリット５９ｆが設けられた構成となっている。スリット５９ｆは、ロータコア５９の外周部に配置される。スリット５９ｆは、例えばｄ軸に沿って形成される。スリット５９ｆは、２つの磁石５９ｃの組ごとに、中心軸ＡＸを中心とする円周方向に複数配置されるが、１つであってもよい。スリット５９ｆが設けられることにより、２つの磁石５９ｃによって形成されるｄ軸方向の磁束が通過しやすくなる。一方、スリット５９ｆが設けられる領域においては、ｑ軸磁束ＭＱに沿った方向の磁束は通過し難くなる。このように、スリット５９ｆを設けることで、ｑ軸磁束ＭＱに沿った方向の磁束を制限することで、鉄損を減少させることができ、モータ効率を向上できる。
【００４０】
図１７に示すロータ５２Ｅは、磁石５９ｈがスポーク状に配置された構成である。つまり、磁石５９ｈに対して径方向の外側に開口部５９ｉが形成されている。このため、磁石５９ｈにおいて径方向の外側に漏れる磁束が抑制される。また、磁石５９ｈに対して径方向の内側の領域５９ｊは、シャフト６０との間が極めて細く形成される。このため、磁石５９ｈの径方向の内側に漏れる磁束が抑制される。したがって、磁石５９ｈからの漏れ磁束を抑制できるため、効率よくトルクを得ることができる。
【００４１】
以上のように、本実施形態に係る電動工具用の分布巻きモータ５０、５０Ｂは、ｍを正の整数とすると、６のｍ倍の個数のスロット５７ｂを有し、複数のスロット５７ｂに分布してコイル５８が巻かれたステータコア５７を有するステータ５１と、２のｍ倍の極数の磁極を有し、ステータ５１に対して回転して電動工具の作業部である刈刃１３に対する駆動力を出力するロータ５２とを備える。
【００４２】
この構成によれば、モータ５０、５０Ａ、５０Ｂが分布巻きモータであるため、集中巻きモータに比べて、磁石利用率が向上し、積数を削減でき、トルクリプルを小さくできる。これにより、芝刈り機１００等の電動工具を使用する場合に、低騒音化を図ることが可能となる。
【００４３】
本実施形態に係る電動工具用の分布巻きモータ５０Ｂにおいて、ステータ５１は、ｍの１２倍の個数のコイルが設けられ、複数の相のコイル５８がそれぞれ同数設けられ、同相のコイル５８が隣り合うスロットに配置され、１つのスロット５７ｂに異なる２種類の相のコイル５８が配置される。この構成では、同一相のコイル５８が２つの隣り合うスロット５７ｂにずれた状態で配置されるため、トルクリプルがより小さくなる。
【００４４】
本実施形態に係る電動工具用の分布巻きモータ５０Ａは、ｎを正の整数とすると、１２のｎ倍の個数のスロット５７ｂを有し、複数のスロット５７ｂに分布してコイル５８が巻かれたステータコア５７を有するステータ５１と、ステータ５１に対して回転し、２のｎ倍の極数の磁極を有するロータ５２とを備える。この構成では、同一相の２つのコイル５８が中心軸ＡＸを中心とする円周方向にずれた状態で一部が重なった配置となるため、トルクリプルがより小さくなる。
【００４５】
本実施形態に係る電動工具用の分布巻きモータ５０Ｂにおいて、ステータ５１は、複数の相のコイル５８がそれぞれ同数設けられ、同相のコイル５８が隣り合うスロット５７ｂに配置され、少なくとも３つ以上のスロット５７ｂにおいて１つのスロット５７ｂに異なる２種類の相のコイル５８が配置される。この構成では、同一相のコイル５８が２つの隣り合うスロット５７ｂにずれた状態で配置されるため、トルクリプルがより小さくなる。
【００４６】
また、本実施形態に係る電動工具用の分布巻きモータ５０、５０Ａ、５０Ｂは、複数個のスロット５７ｂに分布してコイルが巻かれたステータコア５７を有し、複数の相のコイル５８がそれぞれ複数ずつ同数で設けられるステータ５１と、ステータ５１に対して回転して電動工具の作業部である刈刃１３に対する駆動力を出力するロータ５２と、コイル５８同士を接続する場合に、直列接続及び並列接続を切り替えて接続可能な結線部５５とを備える。
【００４７】
この構成では、複数のコイル５８を直列に接続することにより、各コイル５８の巻線の径及び巻き数を変更することなく、巻線の径を太くし、巻き数を少なくする場合と同様の効果を得ることができる。また、複数のコイル５８を並列に接続することにより、各コイル５８の巻線の径及び巻き数を変更しなくても、巻線の径を細くし、巻き数を多くする場合と同様の効果を得ることができる。
【００４８】
本実施形態に係る電動工具用の分布巻きモータ５０、５０Ａ、５０Ｂにおいて、結線部５５は、同じ相のコイル５８同士が直列接続及び並列接続の両方の接続を含むようにコイル５８同士を接続可能である。この構成では、回転数が中回転であり、中トルクの出力となるような電動工具にモータ５０、５０Ａ、５０Ｂを搭載する場合、巻線の径及び巻き数を中程度とすることができる。
【００４９】
本実施形態に係る電動工具用の分布巻きモータ５０、５０Ａ、５０Ｂは、複数個のスロット５７ｂに分布してコイル５８が巻かれたステータコア５７を有するステータ５１と、ｑ軸の方向に磁束が通過可能となるように複数の磁石５９ｃ、５９ｄ、５９ｅが配置され、ステータ５１に対して回転して電動工具の作業部である刈刃１３に対する駆動力を出力するロータ５２とを備える。この構成では、ｑ軸磁束によるリラクタンストルクが得られるため、より大きなトルクを得ることができる。
【００５０】
本実施形態に係る電動工具用の分布巻きモータ５０、５０Ａ、５０Ｂにおいて、複数の磁石は、ロータ５２の中心軸ＡＸから外側に向けて広がるＶ状に配置された２つの磁石５９ｃを有し、２つの磁石５９ｃは、ｑ軸上に隙間を空けるように、中心軸ＡＸを中心とした円周方向に並んで配置される。この構成では、より大きなリラクタンストルク及びマグネットトルクを得ることができる。
【００５１】
本実施形態に係る電動工具用の分布巻きモータ５０、５０Ａ、５０Ｂにおいて、複数の磁石は、Ｖ状に配置された２つの磁石５９ｃの間に中心軸ＡＸを中心とした円周方向に沿って配置される１つの磁石５９ｄを更に有する。この構成では、より大きなリラクタンストルク及びマグネットトルクを得ることができる。
【００５２】
本実施形態に係る電動工具用の分布巻きモータ５０、５０Ａ、５０Ｂにおいて、複数の磁石は、ロータ５２の中心軸ＡＸから外側に向けて広がるようにＵ状に形成されたＵ状磁石５９ｅを有し、Ｕ状磁石５９ｅは、ｑ軸上に隙間を空けるように、中心軸ＡＸを中心とした円周方向に並んで配置される。この構成では、より大きなリラクタンストルクを得ることができる。
【００５３】
本実施形態に係る電動工具用の分布巻きモータ５０、５０Ａ、５０Ｂにおいて、Ｕ状磁石５９ｅは、ロータ５２の中心軸ＡＸから外側に向けて複数段に配置される。この構成では、より大きなリラクタンストルクを得ることができる。
【００５４】
本実施形態に係る電動工具用の分布巻きモータ５０、５０Ａ、５０Ｂにおいて、Ｕ状磁石５９ｅは、異方性ボンド磁石である。この構成では、Ｕ状磁石５９ｅにおいてより強い磁束が得られるため、より大きなトルクを得ることができる。
【００５５】
本実施形態に係る電動工具用の分布巻きモータ５０、５０Ａ、５０Ｂにおいて、ロータ５２Ｄは、複数の磁石に対して径方向の外側に、ｄ軸に沿って形成されるスリット５９ｆを有する。この構成では、ｑ軸磁束ＭＱに沿った方向の磁束を制限することで、モータ効率を向上できる。
【００５６】
本実施形態に係る電動工具用の分布巻きモータ５０、５０Ａ、５０Ｂにおいて、スリット５９ｆは、ロータ５２Ｄの外周部に配置される。この構成では、ロータ５２Ｄの外周部においてｑ軸磁束ＭＱに沿った方向の磁束を効率的に制限することで、モータ効率を向上できる。
【００５７】
本実施形態に係る電動工具用の分布巻きモータ５０、５０Ａ、５０Ｂにおいて、磁石５９ｈは、スポーク状に配置される。この構成では、磁石５９ｈの径方向の内側に漏れる磁束が抑制される。したがって、磁石５９ｈからの漏れ磁束を抑制できるため、効率よくトルクを得ることができる。
【００５８】
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。例えば、上記実施形態では、電動工具用の分布巻きモータを搭載する電動工具として、芝刈り機１００、チェーンソーを例に挙げて説明したが、これに限定されない。電動工具用の分布巻きモータを搭載する電動工具は、パワーカッター等、モータの駆動力により作動する作業部を有する他の種類の電動工具であってもよい。
【符号の説明】
【００５９】
Ｗ…端末線、ＣＮ１，ＣＮ２，ＣＮ３，ＣＮ４，ＣＮ５，ＣＮ６…結線、ＡＸ…中心軸、ＭＱ…ｑ軸磁束、１０…本体部、１１…本体ハウジング、１２…車輪、１３…刈刃、１４…駆動部、２０…ハンドル部、３０…刈取りボックス、４０…バッテリ装着部、５０，５０Ａ，５０Ｂ…モータ，分布巻きモータ、５１…ステータ、５２，５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄ，５２Ｅ…ロータ、５５…結線部、５７…ステータコア、５７ａ…ティース、５７ｂ…スロット、５８…コイル、５８Ｕ…Ｕ相コイル、５８Ｖ…Ｖ相コイル、５８Ｗ…Ｗ相コイル、５９…ロータコア、５９ａ…コア部、５９ｂ，５９ｃ，５９ｄ，５９ｅ，５９ｈ…磁石、５９ｅ…Ｕ状磁石、５９ｆ…スリット、５９ｉ…開口部、５９ｊ…領域、５９ｋ…空隙、６０…シャフト、１００…芝刈り機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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