【手続補正書】
【提出日】平成17年5月27日(2005.5.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】  明細書
【発明の名称】  永久磁石整流子モータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略筒状をした固定子ヨークと、該固定子ヨークに固着された界磁磁石とを備えた固定子と、
該固定子内で回転可能に設けられた電機子とを備え、
該固定子ヨークは、鉄製の部分を有する板状の複数枚の環状体が該固定子ヨークの軸方向へ同軸的に積層され、又は、仮想的な板状の環状体の一部をなす略円弧形状をした鉄製の略同一形状の複数枚の板状体が、該環状体の一部をなす位置に配置されて該固定子ヨークの軸方向へ同軸的に積層されてなり、
該界磁磁石により該固定子に界磁磁極を生じさせる永久磁石整流子モータにおいて、
該界磁磁石は固定子ヨークの内周面に設けられ、
積層方向において隣接する複数枚の該板状体又は該環状体は、互いにカシメ固定されて接続され、
該固定子ヨークの内周面には、該界磁磁石を保持するための少なくとも一対の凸部が設けられていることを特徴とする永久磁石整流子モータ。
【請求項２】
一の該板状体又は該環状体には、該界磁磁石を保持するための少なくとも一対の凸部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の永久磁石整流子モータ。
【請求項３】
該固定子ヨークは、その一部であって該固定子ヨークの半径方向の断面における該界磁磁極の略中央の部分に非磁性体部を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の永久磁石整流子モータ。
【請求項４】
該非磁性体部は、該固定子ヨークの軸方向へ指向し該固定子ヨークの内周面に形成された中空の溝からなることを特徴とする請求項３記載の永久磁石整流子モータ。
【請求項５】
該固定子ヨークは、略同一形状の複数の鉄製の円弧状湾曲体により形成されていることを特徴とする請求項３記載の永久磁石整流子モータ。
【請求項６】
該少なくとも一対の凸部の一方の凸部は、該界磁磁石の一端部に位置し、他方の凸部は該界磁磁石の他端部に位置して該界磁磁石を保持することを特徴とする請求項１記載の永久磁石整流子モータ。
【請求項７】
該少なくとも一対の凸部は、該固定子の内周面において該固定子ヨークの軸方向に延びていることを特徴とする請求項１記載の永久磁石整流子モータ。
【請求項８】
略筒状をした固定子ヨークと、該固定子ヨークに固着された界磁磁石とを備えた固定子と、
該固定子内で回転可能に設けられた電機子とを備え、
該固定子ヨークは、鉄製の部分を有する板状の複数枚の環状体が該固定子ヨークの軸方向へ同軸的に積層され、又は、仮想的な板状の環状体の一部をなす略円弧形状をした鉄製の略同一形状の複数枚の板状体が、該環状体の一部をなす位置に配置されて該固定子ヨークの軸方向へ同軸的に積層されてなり、
該界磁磁石により該固定子に界磁磁極を生じさせる永久磁石整流子モータにおいて、
該界磁磁石は固定子ヨークの内周面に設けられ、
積層方向において隣接する複数枚の該板状体又は該環状体は、互いにカシメ固定されて接続され、該カシメ固定は、該界磁磁石が固着される固着位置相当位置にあることを特徴とする永久磁石整流子モータ。
【請求項９】
該カシメ固定は、該固定子ヨークの周方向に沿ってそれぞれ２つずつ設けられ、該固定子ヨークの軸心を中心として回転対称の位置関係をなしていることを特徴とする請求項８記載の永久磁石整流子モータ。
【請求項１０】
略筒状をした固定子ヨークと、該固定子ヨークに固着された界磁磁石とを備えた固定子と、
該固定子内で回転可能に設けられた電機子とを備え、
該固定子ヨークは、鉄製の部分を有する板状の複数枚の環状体が該固定子ヨークの軸方向へ同軸的に積層され、又は、仮想的な板状の環状体の一部をなす略円弧形状をした鉄製の略同一形状の複数枚の板状体が、該環状体の一部をなす位置に配置されて該固定子ヨークの軸方向へ同軸的に積層されてなり、
該界磁磁石により該固定子に界磁磁極を生じさせる永久磁石整流子モータにおいて、
該界磁磁石は固定子ヨークの内周面に設けられ、
積層方向において隣接する複数枚の該板状体又は該環状体は、互いにカシメ固定されて接続され、
該固定子ヨークの内周面には複数の凹部が形成されていることを特徴とする永久磁石整流子モータ。
【請求項１１】
該凹部は略コの字形状又は略三角形状又は略半円形状のいずれかであることを特徴とする請求項１０記載の永久磁石整流子モータ。
【請求項１２】
該凹部には接着剤が充填されていることを特徴とする請求項１０記載の永久磁石整流子モータ。
【請求項１３】
略筒状をした固定子ヨークと、該固定子ヨークに固着された界磁磁石とを備えた固定子と、
該固定子内で回転可能に設けられた電機子とを備え、
該固定子ヨークは、鉄製の部分を有する板状の複数枚の環状体が該固定子ヨークの軸方向へ同軸的に積層され、又は、仮想的な板状の環状体の一部をなす略円弧形状をした鉄製の略同一形状の複数枚の板状体が、該環状体の一部をなす位置に配置されて該固定子ヨークの軸方向へ同軸的に積層されてなり、
該界磁磁石により該固定子に界磁磁極を生じさせる永久磁石整流子モータにおいて、
該界磁磁石は固定子ヨークの内周面に設けられ、
積層方向において隣接する複数枚の該板状体又は該環状体は、互いにカシメ固定されて接続され、
該固定子ヨークの外周であって内周に該界磁磁石が固着されている相当位置の略中央の位置には凹凸部が形成されていることを特徴とする永久磁石整流子モータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は永久磁石整流子モータに関し、特に、電動工具等に用いられて主に電池により駆動され、サイズの比較的大きな永久磁石整流子モータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動工具等に用いられるモータとしては、永久磁石整流子モータが従来より知られており、一般にこのタイプの永久磁石整流子モータは主に電池により駆動される。
【０００３】
特開平１１−１３６８８３号公報には、比較的小型の永久磁石整流子モータが記載されている。永久磁石整流子モータは、ハウジングと固定子と電機子とブラシと整流子とを有しており、固定子は、外形が略四角柱形状の筒状の固定子ヨークと界磁磁石とを有している。固定子ヨークの内周面は、軸方向に垂直に切った断面では円形をしている。略四角柱形状の固定子ヨークの外周面上であって、４つの角部に相当する位置には、それぞれ外方へ突出する継鉄部が設けられており、互いに隣合う２つの継鉄部の間にはそれぞれ界磁磁石が設けられている。従って、界磁磁石は計４つ設けられており、固定子ヨークの外側であって固定子ヨークの直径方向の互いに反対方向の相対向する位置に固着されている。固定子ヨークは、鋼板が積層されて構成されてなり、界磁磁石は永久磁石からなる。界磁磁石によって固定子には４極の界磁磁極が生じ、この４極の界磁磁極によって界磁が生ずる。
【０００４】
ブラシは、ブラシ保持装置を介してハウジングに固着されている。ハウジングは、略筒形状をしており、固定子ヨークに対して同軸的且つ移動不能に接続されている。ハウジングの内周面には、ハウジングの半径方向内方へ突出するようにしてブラシ保持装置が設けられており、ブラシはブラシ保持装置によって、ハウジングの半径方向内方へ突出している。ブラシは、電源を構成する電池に電気的に接続されている。
【０００５】
電機子は固定子の内方に設けられており、シャフトとコアとコイルとを有している。シャフトは固定子ヨークの軸心の位置に固定子ヨークに対して回転可能に設けられている。シャフトにはコアが固着されており、コアには複数のスロットが形成されている。コアには、スロットに掛けられるようにして導線が巻回されており、巻回された導線はコイルをなす。また、シャフト上であってブラシに対向する位置には、略円柱形状の整流子がシャフトに同軸的に固着されており、シャフトは、整流子及びコアとともに一体回転するように構成されている。整流子はコイルに電気的に接続され、また、ブラシと常時接触しており、ブラシ及び整流子を介してコイルへ電流が供給されて、電機子に回転トルクが発生するように構成されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−１３６８８３号公報（第２頁、図３）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の従来の永久磁石整流子モータでは、固定子ヨークは鋼板が積層されて構成されていたが、積層方向において隣合う鋼板を互いに結合する方法については開示されていなかった。例えば、隣合う鋼板どうしをカシメ固定することが考えられるが、従来の永久磁石整流子モータは小型であるため、鋼板にカシメ固定を行うための凹凸を設けると鋼板が変形する恐れがあり、実際にカシメ固定をすることは不可能である。また、固定子ヨークの外部に界磁磁石が設けられていたため、磁束を有効に利用できなくなり、モータの性能が低かった。
【０００８】
そこで本発明は、積層方向に隣接する鋼板どうしが、互いにカシメ固定されて結合されることにより固定子ヨークが構成され、磁束を有効に利用できる永久磁石整流子モータを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、略筒状をした固定子ヨークと、該固定子ヨークに固着された界磁磁石とを備えた固定子と、該固定子内で回転可能に設けられた電機子とを備え、該固定子ヨークは、鉄製の部分を有する板状の複数枚の環状体が該固定子ヨークの軸方向へ同軸的に積層され、又は、仮想的な板状の環状体の一部をなす略円弧形状をした鉄製の略同一形状の複数枚の板状体が、該環状体の一部をなす位置に配置されて該固定子ヨークの軸方向へ同軸的に積層されてなり、
該界磁磁石により該固定子に界磁磁極を生じさせる永久磁石整流子モータにおいて、該界磁磁石は固定子ヨークの内周面に設けられ、積層方向において隣接する複数枚の該板状体又は該環状体は、互いにカシメ固定されて接続され、該固定子ヨークの内周面には、該界磁磁石を保持するための少なくとも一対の凸部が設けられている永久磁石整流子モータを提供している。
【００１０】
ここで、一の該板状体又は該環状体には、該界磁磁石を保持するための少なくとも一対の凸部が設けられていることが好ましい。
【００１１】
また、該固定子ヨークは、その一部であって該固定子ヨークの半径方向の断面における該界磁磁極の略中央の部分に非磁性体部を備えていることが好ましい。かかる場合に、該非磁性体部は、該固定子ヨークの軸方向へ指向し該固定子ヨークの内周面に形成された中空の溝からなることが好ましい。また、該固定子ヨークは、略同一形状の複数の鉄製の円弧状湾曲体により形成されていることが好ましい。
【００１２】
また、該少なくとも一対の凸部の一方の凸部は、該界磁磁石の一端部に位置し、他方の凸部は該界磁磁石の他端部に位置して該界磁磁石を保持することが好ましい。
【００１３】
また、該少なくとも一対の凸部は、該固定子の内周面において該固定子ヨークの軸方向に延びていることが好ましい。
【００１４】
本発明は更に、略筒状をした固定子ヨークと、該固定子ヨークに固着された界磁磁石とを備えた固定子と、該固定子内で回転可能に設けられた電機子とを備え、該固定子ヨークは、鉄製の部分を有する板状の複数枚の環状体が該固定子ヨークの軸方向へ同軸的に積層され、又は、仮想的な板状の環状体の一部をなす略円弧形状をした鉄製の略同一形状の複数枚の板状体が、該環状体の一部をなす位置に配置されて該固定子ヨークの軸方向へ同軸的に積層されてなり、該界磁磁石により該固定子に界磁磁極を生じさせる永久磁石整流子モータにおいて、該界磁磁石は固定子ヨークの内周面に設けられ、積層方向において隣接する複数枚の該板状体又は該環状体は、互いにカシメ固定されて接続され、該カシメ固定は、該界磁磁石が固着される固着位置相当位置にある永久磁石整流子モータを提供している。
【００１５】
ここで、該カシメ固定は、該固定子ヨークの周方向に沿ってそれぞれ２つずつ設けられ、該固定子ヨークの軸心を中心として回転対称の位置関係をなしていることが好ましい。
【００１６】
本発明は更に、略筒状をした固定子ヨークと、該固定子ヨークに固着された界磁磁石とを備えた固定子と、該固定子内で回転可能に設けられた電機子とを備え、  該固定子ヨークは、鉄製の部分を有する板状の複数枚の環状体が該固定子ヨークの軸方向へ同軸的に積層され、又は、仮想的な板状の環状体の一部をなす略円弧形状をした鉄製の略同一形状の複数枚の板状体が、該環状体の一部をなす位置に配置されて該固定子ヨークの軸方向へ同軸的に積層されてなり、該界磁磁石により該固定子に界磁磁極を生じさせる永久磁石整流子モータにおいて、該界磁磁石は固定子ヨークの内周面に設けられ、積層方向において隣接する複数枚の該板状体又は該環状体は、互いにカシメ固定されて接続され、該固定子ヨークの内周面には複数の凹部が形成されている永久磁石整流子モータを提供している。
【００１７】
ここで、該凹部は略コの字形状又は略三角形状又は略半円形状のいずれかであることが好ましい。
【００１８】
また、該凹部には接着剤が充填されていることが好ましい。
【００１９】
本発明は更に、略筒状をした固定子ヨークと、該固定子ヨークに固着された界磁磁石とを備えた固定子と、該固定子内で回転可能に設けられた電機子とを備え、  該固定子ヨークは、鉄製の部分を有する板状の複数枚の環状体が該固定子ヨークの軸方向へ同軸的に積層され、又は、仮想的な板状の環状体の一部をなす略円弧形状をした鉄製の略同一形状の複数枚の板状体が、該環状体の一部をなす位置に配置されて該固定子ヨークの軸方向へ同軸的に積層されてなり、該界磁磁石により該固定子に界磁磁極を生じさせる永久磁石整流子モータにおいて、該界磁磁石は固定子ヨークの内周面に設けられ、積層方向において隣接する複数枚の該板状体又は該環状体は、互いにカシメ固定されて接続され、該固定子ヨークの外周であって内周に該界磁磁石が固着されている相当位置の略中央の位置には凹凸部が形成されている永久磁石整流子モータを提供している。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態による永久磁石整流子モータ１について図１乃至図４に基づき説明する。永久磁石整流子モータ１は、図１に示されるようにハウジング１Ａと固定子１０と電機子２０とブラシ１３と整流子２４とを有している。ハウジング１Ａは略円筒形状をしており、その内周の一部には後述する固定子ヨーク１１の外周面が固着される。固定子１０は固定子ヨーク１１と２つの界磁磁石１２、１２とを有する。固定子ヨーク１１は略円筒形状をなす。固定子ヨーク１１の半径方向の厚さは３ｍｍ以上１０ｍｍ以下程度である。固定子ヨーク１１の外径はハウジング１Ａの内径に一致しており、固定子ヨーク１１の外周面はハウジング１Ａの内周面の一部に固着されている。
【００２１】
２つの界磁磁石１２、１２は永久磁石からなり、略長方形をした板状の永久磁石が円弧状に湾曲された形状をしている。界磁磁石１２の円弧状に湾曲した面は、固定子ヨーク１１の内周面の形状に一致しており、２つの界磁磁石１２、１２は、固定子ヨーク１１の内周面の一部であって固定子ヨーク１１の直径方向の相対向する位置に、接着剤によってそれぞれ固着されている。従って、ハウジング１Ａの半径方向の断面で見た場合には、図２に示されるように、界磁磁石１２、固定子ヨーク１１、ハウジング１Ａは、この順番でハウジング１Ａの半径方向内方から外方へ向かって順に配置されている。２つの界磁磁石１２、１２によって、固定子１０には２極の界磁磁極が生じ、この２極の界磁磁極によって界磁が生ずるように構成されている。
【００２２】
ハウジング１Ａの内周面であって固定子ヨーク１１が設けられていない部分には、ブラシ１３とブラシ１３を保持するためのブラシホルダ１３Ａが設けられている。ブラシ１３は、ハウジング１Ａの内周面に固着されて設けられているブラシホルダ１３Ａ内に収納され保持されており、ブラシホルダ１３Ａ内に設けられた図示せぬスプリングによって付勢された状態で、固定子ヨーク１１の半径方向内方へ突出している。ブラシ１３は図示せぬリード線を介して電源をなす図示せぬ電池に電気的に接続されている。ハウジング１Ａの一端１１Ａは、当該一端１１Ａを塞ぐ蓋部１１Ｂをなしており、また、図示せぬ他端側には、後述のシャフト２１を支承するための軸受１５を固定する固定部１６が設けられている。
【００２３】
固定子１０の内方には電機子２０が設けられている。電機子２０は、シャフト２１とコア２２とコイル２３とを有している。シャフト２１の一端２１Ａは蓋部１１Ｂに設けられた軸受１４、１４によって支承されており、シャフト２１の他端は固定部１６に設けられた軸受１５によって支承されており、シャフト２１は、固定子ヨーク１１の軸心を中心に回転可能である。シャフト２１の一部にはコア２２が固着されており、コア２２には図示せぬ複数のスロットが形成されている。コア２２においては、図示せぬスロットに掛けられるようにして導線が巻回されており、巻回された導線はコイル２３をなす。コイル２３は、固定子１０の界磁磁石１２に対向する。
【００２４】
シャフト２１の一端２１Ａ寄りの部分には、略円柱形状の整流子２４がシャフト２１に同軸的に固着されており、整流子２４はシャフト２１及びコア２２とともに一体回転するように構成されている。整流子２４はコイル２３に電気的に接続されている。また、整流子２４はブラシ１３と対向接触する位置関係にあり、図示せぬ電池からブラシ１３及び整流子２４を介してコイル２３へ電流が供給され、電機子２０に回転トルクが発生するように構成されている。また、シャフト２１には、冷却ファン１７が固着されており、冷却ファン１７はシャフト２１と一体に回転して電機子２０を冷却するように構成されている。
【００２５】
次に、固定子ヨーク１１についてより詳細に説明する。固定子ヨーク１１は、図３に示されるような環状体１１Ｃによって構成されている。環状体１１Ｃは鉄製であり複数設けられ、図４に示されるように、固定子ヨーク１１の軸方向へ同軸的に積層されている。環状体１１Ｃは、鉄板プレス型によって板状の鉄板が打抜かれることにより製造される。このため環状体１１Ｃは、固定子ヨーク１１の軸方向でみたときの厚さの小さい板状となっている。環状体１１Ｃの積層されている順番は、順送プレスに対応している。
【００２６】
環状体１１Ｃの外周と内周との間の位置にはそれぞれ４つのカシメ部１１Ｄが設けられており、環状体１１Ｃが積層された後に２つの界磁磁石がそれぞれ固着される固着位置相当位置において、周方向に沿ってそれぞれ２つずつ設けられている。２つずつ設けられたカシメ部１１Ｄは、それぞれ固定子ヨーク１１の軸心を中心として回転対称の位置関係をなし、カシメ部１１Ｄの設けられている位置は、固定子１０における界磁磁極の中央位置近傍である。複数の環状体が積層されているときの隣接する２つの環状体が互いに対向し合っている面において、一方の環状体の一のカシメ部１１Ｄが凸部をなしているとすれば、当該カシメ部１１Ｄに対向する他方の環状体のカシメ部１１Ｄは凹部をなし、これらは互いに嵌合し合うように構成されている。従って、固定子ヨーク１１の軸方向へ同軸的に積層された複数の環状体１１Ｃにおいては、それぞれ一の環状体１１Ｃのカシメ部１１Ｄの凸部が、当該一の環状体１１Ｃに隣接する他の環状体１１Ｃのカシメ部１１Ｄの凹部に嵌合することによって互いにカシメ固定されている。環状体１１Ｃが積層されカシメ固定されて円筒形状の固定子ヨーク１１が製造された後に、界磁磁石１２は、固定子ヨーク１１の内周面に接着剤によって固着される。
【００２７】
カシメ部１１Ｄによって環状体１１Ｃどうしをカシメ固定するようにしたため、容易に複数の環状体１１Ｃを積層して固定子ヨーク１１を製造することができる。また、略円筒状をした固定子ヨーク１１の内周面に界磁磁石１２を固着させるようにしたため、磁力のロスを少なくすることができ、高性能の永久磁石整流子モータ１とすることができる。また、個々の環状体の半径方向の幅は３ｍｍ〜１０ｍｍと比較的大きいので、プレス加工により容易にカシメ部を提供できる。
【００２８】
また、固定子ヨーク１１を板状の環状体１１Ｃで構成するようにしたため、環状体１１Ｃの軸方向の厚さを最小単位とすることができ、環状体１１Ｃを積層する枚数を所望の枚数とすることにより、固定子ヨーク１１の軸方向の長さを任意に設定することができる。また、積層する環状体１１Ｃの枚数は、プレス加工時にプレス加工を行う機械において自動設定することができるので、軸方向の長さの異なる固定子ヨーク１１を製造する場合であっても、機械を取換える必要がなく、極めて容易に軸方向長さの設定を変更することができる。このため、軸方向長さの違う固定子ヨーク１１を製造する際に、コストダウンを図ることができる。
【００２９】
次に、本発明の第２の実施の形態による永久磁石整流子モータについて図５に基づき説明する。第２の実施の形態による永久磁石整流子モータでは、接着剤によってではなく固定子ヨーク１１の内周面に設けられた凸部３１Ｅによって、界磁磁石１２が固定子ヨーク１１の内周面に保持されている点のみが第１の実施の形態による永久磁石整流子モータ１とは異なる。
【００３０】
図５に示されるように、内周面に界磁磁石１２を保持している固定子ヨーク３１の部分を構成する環状体３１Ｃには、２つの界磁磁石１２を保持するための２対計４個の凸部３１Ｅが設けられている。凸部３１Ｅは、それぞれ固定子ヨーク３１の内周面において保持される界磁磁石１２の、固定子ヨーク３１の周方向の端部の位置に設けられている。凸部３１Ｅは、固定子ヨーク３１の半径方向内方へ向かって突出しており、凸部３１Ｅの設けられている部分における固定子ヨーク３１の半径方向の厚さは、他の部分よりも大きくなっている。各対をなす凸部３１Ｅ、３１Ｅ間の固定子ヨーク３１の周方向における距離は、同方向における界磁磁石１２の長さよりもわずかに小さく、一方の界磁磁石１２は、一方の一対の凸部３１Ｅ、３１Ｅ間に圧入されることによって当該一対の凸部３１Ｅ、３１Ｅに挟まれて保持されている。他方の界磁磁石１２も同様に、他方の一対の凸部３１Ｅ、３１Ｅ間に圧入されることによって、当該一対の凸部３１Ｅ、３１Ｅに挟まれて保持されている。従って、固定子ヨーク３１の内周面に界磁磁石１２を固着させるための接着剤は不要となる。
【００３１】
凸部３１Ｅは、製造された環状体に後から取付けられるのではなく、プレス加工による環状体の製造と同時に設けられる。このため、固定子ヨーク３１の内周面に、軸方向へ連続した凸部３１Ｅを高精度で設けることができる。
【００３２】
環状体３１Ｃに凸部３１Ｅを設けるようにして、凸部３１Ｅによって界磁磁石１２を保持するようにしたため、界磁磁石１２を固定子ヨーク３１の内周面に取付ける際に、界磁磁石１２の位置決めをせずに済ませることができる。また、一対の凸部３１Ｅ、３１Ｅの間に界磁磁石１２を挟むことによって界磁磁石１２を固定子ヨーク３１の内周面に保持するため、接着剤を用いずに界磁磁石１２を固定子ヨーク３１の内周面に固着させることができる。接着剤を用いる場合には、接着剤を塗布して乾燥するまでの間に界磁磁石１２を固定子ヨーク３１に圧接保持させるための冶具が必要であり、また、接着剤の乾燥に時間が浪費され、製造コストが余計にかかるが、本実施の形態では接着剤を用いないため、製造コストの低減を図ることができる。
【００３３】
なお、従来では、曲げ加工によって固定子ヨークを製造していたが、この場合であって固定子ヨークの半径方向の厚さが３ｍｍ以下である場合には、固定子ヨークの継鉄部に切込みを入れて曲げ加工することにより、固定子ヨークの内周面に凸部を設けることは可能である。しかし、このようにすると、切込みの部分が空隙となり固定子ヨークの継鉄部が磁路として有効に働かなくなるので、界磁磁石により生ずる主磁束が減少し永久磁石整流子モータの効率が低下する。また、固定子ヨークの継鉄部に外周より外力を加えて固定子ヨークを塑性変形させ、内面に突起を設けることも可能である。しかし、変形させた固定子ヨークの継鉄部は、曲げ加工による成形時の引張りや圧縮により、固定子ヨークの半径方向の厚さが小さくなるので、主磁束の減少を避けることができない。
【００３４】
これに対して第２の実施の形態では、空隙ができたりすることはなく、また、固定子ヨーク３１の半径方向の厚さは凸部３１Ｅの設けられている分大きくなっているため、主磁束が減少することはなく、整流子モータの効率低下を防止することができる。
【００３５】
次に、本発明の第３の実施の形態による永久磁石整流子モータについて図６に基づき説明する。第３の実施の形態による永久磁石整流子モータでは、固定子ヨーク４１の内周面に、固定子ヨーク４１の軸方向へ指向する溝４１ａが形成されている点のみが第１の実施の形態による永久磁石整流子モータ１とは異なる。
【００３６】
図６に示されるように、内周面に界磁磁石１２を保持している固定子ヨーク４１の部分を構成する環状体４１Ｃの内周面側には、凹部４１ｂが形成されている。凹部４１ｂは、略コの字形状に切欠かれた形状をなし、環状体４１Ｃが積層され界磁磁石１２が固定子ヨーク４１の内周面に固着された状態では、固定子ヨーク４１の軸方向へ指向する中空の溝４１ａをなす。凹部４１ｂは、固定子ヨーク４１の半径方向の断面で見た場合に、２つの界磁磁石１２により固定子４０において生成される界磁磁極の略中央に位置する。
【００３７】
近年の傾向として、前述のように、固定子ヨークの半径方向の厚さを大きくすることが挙げられるが、厚さが大きくなると固定子ヨークの磁気抵抗が小さくなり、第１の実施の形態による永久磁石整流子モータ１では図７に示されるように、整流子モータの駆動時に、電機子２０のコイルに電流が流れることにより生じる電機子起磁力による電機子反作用磁束Ｂが流れやすくなる。この電機子反作用磁束Ｂは界磁磁石１２により発生する主磁束Ａの流れを阻害し電機子２０の回転トルクの低下を引き起こすので整流子モータの効率が低下するという問題がある。図７に示されるように、主磁束Ａの流れは電機子２０のコアと固定子１０の固定子ヨーク１１とを通じて図７の左右に分かれて流れ、固定子１０の界磁磁極の中央の位置付近では最も少なくなるため、第３の実施の形態のように溝４１ａを形成して界磁磁極の略中央の位置における固定子ヨーク４１の断面積を小さくしても、主磁束Ａの低減にはならない。それどころか第３の実施の形態では、界磁磁極の略中央の位置に溝４１ａを形成することにより、固定子ヨーク４１の同位置における界磁磁路の断面積を小さくすることができるので、図７に示されるような従来の電機子反作用磁束Ｂの流れる磁路の磁気抵抗を増加させることができ、電機子反作用磁束の影響を少なくすることができ、主磁束を有効にトルクに寄与させて整流子モータの効率向上を図ることができる。
【００３８】
次に、本発明の第４の実施の形態による永久磁石整流子モータについて図８に基づき説明する。第４の実施の形態による永久磁石整流子モータでは、固定子ヨーク５１の内周面に、固定子ヨーク５１の軸方向へ指向する溝４１ａが形成されている点のみが第２の実施の形態による永久磁石整流子モータとは異なる。従って、第４の実施の形態による永久磁石整流子モータは、第１〜第３の実施の形態による永久磁石整流子モータの特徴の全てを併せ持つ構成となっている。溝４１ａを構成する環状体５１Ｃの凹部４１ｂの形状、位置及び個数は、第３の実施の形態による永久磁石整流子モータ１の凹部４１ｂの形状及び位置と同一である。また、環状体５１Ｃに設けられた凸部３１Ｅの形状、位置及び個数は、第２の実施の形態による永久磁石整流子モータの凸部３１Ｅの形状、位置及び個数と同一である。
【００３９】
界磁磁極の略中央の位置に溝４１ａを形成することにより、固定子ヨーク５１の同位置における界磁磁路の断面積を小さくすることができるので、電機子反作用磁束の流れる磁路の磁気抵抗を増加させることができ、電機子反作用磁束の影響を少なくすることができ、主磁束を有効にトルクに寄与させて整流子モータの効率向上を図ることができる。
【００４０】
また、凸部３１Ｅによって界磁磁石１２を保持するようにしたため、界磁磁石１２を固定子ヨーク５１の内周面に取付ける際に、磁石の位置決めをせずに済ませることができる。また、一対の凸部３１Ｅの間に界磁磁石１２を挟むことによって界磁磁石１２を固定子ヨーク５１の内周面に保持するため、接着剤を用いて界磁磁石１２を固定子ヨーク５１の内周面に固着させずに済む。このため製造コストの低減を図ることができる。また、固定子ヨーク５１の半径方向の厚さは凸部３１Ｅの設けられている分大きくなっているため、主磁束が減少することはなく、整流子モータの効率低下を防止することができる。
【００４１】
本発明による永久磁石整流子モータは上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、第１の実施の形態による永久磁石整流子モータでは、固定子ヨーク１１は、半径方向における断面が外周、内周ともに円形であったが、図９に示されるように、界磁磁石１２が固着されている位置に相当する外周の位置を直線状に切欠いた直線状部１１Ｆとしてもよい。
【００４２】
また、第２の実施の形態による永久磁石整流子モータでは、２対の凸部３１Ｅは、それぞれ固定子ヨーク３１の内周面において保持される界磁磁石１２の、固定子ヨーク３１の周方向の端部の位置に設けられ、固定子ヨーク３１の半径方向内方へ向かって突出しているが、これら計４個の凸部３１Ｅに代えて、図１０に示されるように、内周面に界磁磁石１２が設けられていない固定子ヨーク６１の部分の半径方向の厚さを大きくするようにして当該部分を２つの凸部６１Ｅとし、これら２つの凸部６１Ｅ、６１Ｅにより２つの界磁磁石１２を保持するようにしてもよい。
【００４３】
また、固定子ヨーク３１は、半径方向における断面で見たときの外周は円形であったが、図１１に示されるように、界磁磁石１２が固着されている位置に相当する外周の位置を直線状に切欠いた直線状部３１Ｆとしてもよい。
【００４４】
また、固定子ヨーク３１の半径方向における断面で見た場合に、図１２に示されるように、界磁磁石１２の両端すなわち磁極近傍の固定子ヨークの磁路面積を大きくするために、固定子ヨークの外周面の部分３１Ｈを非同心円の曲線で構成すると共に凸部３１Ｅを形成し、この凸部３１Ｅを直線で結んでもよい。この場合には、カシメ部１１Ｄを、環状体の一部であって界磁磁石１２が固着されていない部分の外周と内周との間の位置に設ければよい。
【００４５】
または、内周を同心円とし、外周を同心円としなくてもよい。外周は、例えば図１３に示されるように非同心円の曲線とする。この場合も、カシメ部１１Ｄを、環状体の一部であって界磁磁石１２が固着されていない部分の外周と内周との間の位置に設ければよい。
【００４６】
また、図１４に示されるように、固定子ヨークの内周であって界磁磁石１２が設けられていない位置を直線としてもよい。以上、図１２〜図１４に示されるような形状とする場合であっても、第２の実施の形態と同様に、２対計４つの凸部３１Ｅによって２つの界磁磁石１２、１２を固定子ヨークの内周面に保持するように構成する。
【００４７】
また、図１５に示されるように、固定子ヨークの外周であって内周に界磁磁石１２が固着されている相当位置の略中央の位置に凹凸部３１Ｉを設け、ハウジングにはこれらの凹凸部が係合可能な図示せぬ凸凹部を設けて、固定子ヨークの凹凸部３１Ｉがハウジングの凸凹部に係合するようにして、固定子ヨークをハウジングに対して位置決め固定するようにしてもよい。
【００４８】
また、環状体の各対をなす凸部３１Ｅ、３１Ｅ間の固定子ヨーク３１の周方向における距離は、同方向における界磁磁石１２の長さよりもわずかに小さかったが、わずかに大きくしてもよい。この場合には、凸部３１Ｅ、３１Ｅ間に界磁磁石１２を挿入した後に、凸部３１Ｅ、３１Ｅを界磁磁極に接近する方向へ機械的に塑性変形させて、界磁磁石１２を凸部３１Ｅ、３１Ｅ間で保持させるようにすればよい。
【００４９】
また、凸部３１Ｅは、内周面に界磁磁石１２を保持している固定子ヨーク３１の部分を構成する１つの環状体３１Ｃについて２対設けられていたが、１つの環状体に２対設けなくてもよい。例えば、２つの界磁磁石１２のうちの一方の界磁磁石１２を保持するための一対の凸部を第１の環状体と第３の環状体とにそれぞれ設け、他方の界磁磁石１２を保持するための一対の凸部を第２の環状体と第４の環状体とにそれぞれ設けるというようにしてもよい。また、第１の環状体に一対の凸部のうちの一方の凸部のみを設けるようにし、第４の環状体に当該一対の凸部のうちの他方の凸部のみを設けるようにして、一方の界磁磁石１２を保持するようにしてもよい。
【００５０】
また、第３の実施の形態による永久磁石整流子モータでは、凹部４１ｂは、環状体４１Ｃの外方へ向かって略コの字形状に切欠かれた形状で形成されていたが、この形状に限定されない。例えば、略三角形状や略半円形状に切欠いた形状で形成されてもよい。
【００５１】
また、溝４１ａの中は中空であったが、接着剤を充填させて積層されている環状体４１Ｃをそれぞれ互いに接着固定させるようにしてもよい。接着剤の充填は、環状体４１Ｃを積層させ界磁磁石１２を固定子ヨーク４１の内周面に固着させた後に、この溝４１ａの一端に接着剤充填用の管を挿入して接着剤を注入させてゆくことにより行う。電動工具の種類によっては、構造上整流子モータ部に大きな振動が加わる場合もある。このような場合に、接着剤が溝４１ａに充填され環状体４１Ｃどうしが接着されていると、カシメ部１１Ｄにおいて互いにカシメ固定され積層されている環状体どうしが、互いに外れてしまうことを防止することができる。なお、接着剤を充填させてもよいことについては、第４の実施の形態についても同様である。
【００５２】
また、第４の実施の形態による永久磁石整流子モータでは、溝４１ａを形成したが、図１６に示されるように、溝４１ａに代えて非磁性体部５１Ｊを設けてもよい。即ち、固定子ヨークの半径方向における断面で見た場合に、固定子ヨークの一部であって界磁磁石１２が固着されている位置の略中央の部分を、それぞれ非磁性体５１Ｊにより構成するようにしてもよい。この場合には、固定子ヨークは、環状体が積層されて構成されるのではなく、仮想的な環状体の一部をなす２つの略半円形状をした略同一形状の鉄製の板状体が複数枚積層され、積層された板状体の端部の間を、固定子ヨークの軸方向へ延出する棒状の非磁性体５１Ｊが接続して構成され、固定子ヨークの半径方向に垂直な面で切った断面では環状となる。また、環状体が、環状体の一部をなす２つの略半円形状をした鉄製の板状体と、これら２つの略半円形状をした部分の両端をそれぞれ接続する２つの略円弧状をした板状の非磁性体とにより構成され、このような環状体が積層されて固定子ヨークが構成されてもよい。
【００５３】
また、上述の全ての実施の形態において、カシメ部１１Ｄは、板状をした環状体の一方の面側を全て凸部とし、且つ他方の面側を全て凹部としてもよいし、一方の面側又は他方の面側において凸部と凹部とを混在させるようにしてもよい。
【００５４】
ハウジングと固定子ヨークとを別体で構成したが、固定子ヨークがハウジングを兼ねるようにしてもよい。
【００５５】
固定子ヨークの外観の形状を角柱形状の筒状としてもよい。このようにすることによってヨーク部の断面積が大きくなり、永久磁石が磁気飽和しにくくなる。
【００５６】
電源は電池により構成したが、電池以外の電源によって構成してもよい。
【００５７】
【発明の効果】
請求項１記載の永久磁石整流子モータによれば、界磁磁石が固定子ヨークの内周面に設けられているため、磁束を有効に利用でき、高性能の永久磁石整流子モータとすることができる。また、積層方向において隣接する複数枚の環状体は、互いにカシメ固定されて接続されているため、容易に複数の環状体を積層して固定子ヨークを製造することができる。
【００５８】
また、板状の複数枚の環状体が固定子ヨークの軸方向へ同軸的に積層されて固定子ヨークが構成されるため、環状体の軸方向の厚さを最小単位とすることができ、環状体を積層する枚数を所望の枚数とすることにより、固定子ヨークの軸方向の長さを任意に設定することができる。積層する環状体の枚数は、プレス加工時にプレス加工を行う機械において自動設定することができるので、軸方向の長さの異なる固定子ヨークを製造する場合であっても、機械を取換える必要もなく、極めて容易に軸方向長さの設定を変更することができる。このため、軸方向長さの違う固定子ヨークを製造する際に、コストダウンを図ることができる。また、環状体はプレス加工により製造されるため、プレス加工の型を変えてやることにより環状体の形状を任意の形状とすることができる。例えば、環状体の内周面に凸部等を部分的に設けることも容易である。
【００５９】
また、一対の凸部によって固定子ヨークの内周面に界磁磁石を保持することができる。このため、界磁磁石を固定子ヨークの内周面に取付ける際に、磁石の位置決めをせずに済ませることができる。また、接着剤を用いずに界磁磁石を固定子ヨークの内周面に固着させることができる。接着剤を用いる場合には、接着剤を塗布して乾燥するまでの間に磁石を固定子ヨークに圧接保持させるための冶具が必要であり、接着剤の乾燥に時間が浪費され、製造コストが余計にかかっていた。しかし、本発明では接着剤を用いないため、製造コストの低減を図ることができる。
【００６０】
特に、請求項３、４記載の永久磁石整流子モータによれば、固定子ヨークは、その一部であって固定子ヨークの半径方向の断面における界磁磁極の略中央の部分に非磁性体部を有しているため、また、固定子ヨークの内周面であって固定子ヨークの半径方向の断面における界磁磁極の略中央の位置には、固定子ヨークの軸方向へ指向する溝が形成されているため、固定子ヨークの同位置における界磁磁路の断面積を小さくすることができる。このため、電機子反作用磁束の流れる磁路の磁気抵抗を増加させることができ、電機子反作用磁束の影響を少なくすることができ、主磁束を有効にトルクに寄与させて整流子モータの効率向上を図ることができる。
【００６１】
請求項８記載の永久磁石整流子モータによれば、隣接する複数枚の板状体又は環状体どうしをカシメ固定するようにしたため、容易に複数の板状体又は環状体を積層して固定子ヨークを製造することができる。また、略円筒状をした固定子ヨークの内周面に界磁磁石が固着されるようにしたため、磁力のロスを少なくすることができ、高性能の永久磁石整流子モータ１とすることができる。
【００６２】
請求項１０記載の永久磁石整流子モータによれば、固定子ヨークにおける界磁磁路の断面積を小さくすることができるので、電機子反作用磁束の流れる磁路の磁気抵抗を増加させることができ、電機子反作用磁束の影響を少なくすることができ、主磁束を有効にトルクに寄与させて整流子モータの効率向上を図ることができる。
【００６３】
請求項１３記載の永久磁石整流子モータによれば、図１５に示されるように、固定子ヨークの外周であって内周に界磁磁石が固着されている相当位置の略中央の位置に凹凸部が設けられているので、ハウジングにこれらの凹凸部に係合可能な凸凹部を設ければ、固定子ヨークの凹凸部がハウジングの凸凹部に係合でき、固定子ヨークをハウジングに対して容易に位置決め固定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の第１の実施の形態による永久磁石整流子モータを示す要部断面図。
【図２】
図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図。
【図３】
本発明の第１の実施の形態による永久磁石整流子モータの固定子を示す断面図。
【図４】
本発明の第１の実施の形態による永久磁石整流子モータの固定子ヨークにおいて、環状体が積層されている状態を示す要部側面図。
【図５】
本発明の第２の実施の形態による永久磁石整流子モータの固定子を示す断面図。
【図６】
本発明の第３の実施の形態による永久磁石整流子モータの固定子を示す断面図。
【図７】
本発明の第１の実施の形態による永久磁石整流子モータの固定子における主磁束の流れと電機子反作用磁束の流れとを示す概念図。
【図８】
本発明の第４の実施の形態による永久磁石整流子モータの固定子を示す断面図。
【図９】
本発明の第１の実施の形態の変形例による永久磁石整流子モータの固定子を示す断面図。
【図１０】
本発明の第２の実施の形態の第１の変形例による永久磁石整流子モータの固定子を示す断面図。
【図１１】
本発明の第２の実施の形態の第２の変形例による永久磁石整流子モータの固定子を示す断面図。
【図１２】
本発明の第２の実施の形態の第３の変形例による永久磁石整流子モータの固定子を示す断面図。
【図１３】
本発明の第２の実施の形態の第４の変形例による永久磁石整流子モータの固定子を示す断面図。
【図１４】
本発明の第２の実施の形態の第５の変形例による永久磁石整流子モータの固定子を示す断面図。
【図１５】
本発明の第２の実施の形態の第６の変形例による永久磁石整流子モータの固定子を示す断面図。
【図１６】
本発明の第４の実施の形態の変形例による永久磁石整流子モータの固定子を示す断面図。
【符号の説明】
１      永久磁石整流子モータ
１０    固定子
１１  ２１  ３１  ４１  ５１  ６１    固定子ヨーク
１１Ｃ  ２１Ｃ  ３１Ｃ  ４１Ｃ  ５１Ｃ  ６１Ｃ    環状体
１２    界磁磁石
２０    電機子
３１Ｅ  ５１Ｅ  凸部
４１ａ  溝
４１ｂ  凹部