(57)【要約】筒状のハウジングにブラシレス式のモータを軸方向に収容する電動工具のセンサ基板の取り付け構造を改良する。モータを軸方向に収容する筒形のハウジング１００と、モータを制御する制御部と、ロータの回転位置を検出する位置検出素子を複数搭載するセンサ基板１１を有する電動工具であって、モータを軸方向に装着する際に、センサ基板１１をモータのインシュレータ６とハウジング１００によって挟持するようにしてハウジング１００側に保持させるようにした。センサ基板１１は、円環状であって、中央にモータの軸受を貫通させるための貫通穴１２ａが形成される。センサ基板１１のホールＩＣを搭載する部分には、ホールＩＣを塵埃等から保護するための合成樹脂製のカバー部材１４が設けられる。
2018198671.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータとステータを有するブラシレスモータと、
前記ブラシレスモータを軸方向に収容する筒型のハウジングと、
前記ブラシレスモータを制御する制御部と、
前記ロータの回転位置を検出するセンサを搭載したセンサ基板と、を有し、
前記ブラシレスモータは前記ハウジングに対して軸方向に装着されるものであって、前記センサ基板の前記軸方向における一方側の面と他方側の面が、それぞれ前記ステータと前記ハウジングに当接することを特徴とする電動工具。
【請求項２】
前記ステータの軸方向の一端にはコイルを保持する絶縁部材が設けられ、
前記ハウジングには前記センサ基板を軸方向に移動しないように保持する基台部が形成され、
前記センサ基板は前記絶縁部材と前記基台部に当接することを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
【請求項３】
ロータとステータを有するブラシレスモータと、
前記ブラシレスモータを軸方向に収容する筒型のハウジングと、
前記ブラシレスモータを制御する制御部と、
前記ロータの回転位置を検出するセンサを搭載したセンサ基板と、を有し、
前記ブラシレスモータは前記ハウジングに対して軸方向に装着されるものであって、前記センサ基板は前記ハウジング側に固定されることを特徴とする電動工具。
【請求項４】
前記センサ基板は、円環状のプリント基板であって、前記ブラシレスモータの回転軸と直交するように配置され、前記ブラシレスモータ側の面に周方向に配置される複数の磁気検出素子が搭載されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電動工具。
【請求項５】
前記ハウジングは樹脂又は金属の一体品であって、前記ブラシレスモータの軸方向の収容位置を制限する連結部を有し、
前記連結部の軸心位置には前記ブラシレスモータの回転軸を軸支する軸受の一つを固定する軸受保持部が形成され、
前記センサ基板は前記軸受保持部よりも外周側の前記連結部に当接することを特徴とする請求項４に記載の電動工具。
【請求項６】
前記ブラシレスモータを駆動するためのインバータ回路を設け、
前記ロータは、前記ステータの内側において周方向に等間隔で複数の永久磁石が配置され、
前記磁気検出素子は前記永久磁石からの磁極の変化を検出して前記制御部に出力し、
前記制御部は前記磁気検出素子の出力から前記ロータの回転位置を検出することによって前記インバータ回路を制御することを特徴とする請求項５に記載の電動工具。
【請求項７】
前記センサ基板に、前記センサが露出しないように覆うカバー部材を設けたことを特徴とする請求項６に記載の電動工具。
【請求項８】
前記センサ基板は円環状の部分から径方向外側に延在する複数の取付部が形成され、
前記センサ基板を固定する前記ハウジングの基台部には、前記取付部を嵌合させて前記センサ基板の周方向位置を特定する凹部が形成されることを特徴とする請求項７に記載の電動工具。
【請求項９】
前記ステータの外周部には、軸方向に連続する凸部が形成され、
前記ハウジングの前記モータを収容する部分の内周部には、前記凸部に対応する凹部が形成され、
前記モータを前記ハウジング内に収容した後に前記ハウジングの挿入側開口部が開口保持部材によって閉鎖されることにより前記モータが前記ハウジング内で固定されることを特徴とする請求項８に記載の電動工具。
【請求項１０】
前記センサ基板は、前記ブラスレスモータの一部と、前記ハウジングの一部とで挟持されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の電動工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はブラシレスモータを使用する電動工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスクグラインダ等の携帯用電動工具では、モータを保持するモータハウジングから後方側に突出するように連結されたハンドルを設けて、作業者は一方の手でハンドルを把持して、他方の手でモータハウジング自体を又はモータハウジングの取り付けられるサイドハンドルを押さえながら作業を行う。ディスクグラインダのハウジングは金属製又は合成樹脂製のハウジングを有するが、中型以上の大きなディスクグラインダはモータのサイズや出力が大きくなるために、モータハウジングは分割形状ではなくて円筒状の一体形状のものとし、その後方側に左右分割式のハンドルハウジングを取り付ける。モータは円筒状のモータハウジングの前方側（ハンドルハウジングとは反対側）の開口から軸方向後方に向けて挿入される。このようなモータの取り付ける構造を有するグラインダとして、特許文献１が知られている。ここではモータハウジングは合成樹脂の一体成形として、モータハウジングに固定される軸受と、モータハウジングの前方側開口を覆う部材に固定される軸受によってモータの回転軸を軸支する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１３１４１号公報
【特許文献２】特開２０１０−２１４５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、電動工具はブラシレスＤＣモータを採用することで、高精度の回転制御を行うと共に更なる高出力化を図る傾向にある。ブラシレスＤＣモータは、半導体スイッチング素子を用いたインバータ回路を用いて駆動される。インバータ回路に用いられる半導体スイッチング素子は、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）やＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等が用いられるが、半導体スイッチング素子の制御を行うために、ロータの位置を正確に検知する必要がある。従来のブラシレスＤＣモータにおいては、例えば特許文献１のようにモータの回転軸の端部に専用のセンサ磁石を設け、センサ磁石に対向するように３つのホールＩＣ等の磁気検出素子を配置し、磁気検出素子を専用のセンサ基板上に搭載する方法が用いられる。このような電動工具においては、モータの回転位置を検出するためのセンサマグネットを設けることで、特にロータ軸方向の全長が大きくなってしまう。また、特許文献２のような電動工具においては、ブラシレスモータのステータに設けられるインシュレータに、ネジによってセンサ基板を固定する方法がとられるが、センサ基板とインシュレータのそれぞれに固定用の部分（ネジボス）が設けられるためにセンサ基板とインシュレータが大型化してしまい、結果的にセンサ基板とインシュレータを収容するハウジングが、特にモータの径方向に大型化してしまう恐れがある。【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、その目的は、センサ基板及びブラシレスモータを使用しつつも、本体の大型化を抑制できる電動工具を提供することにある。
本発明の他の目的は、ブラシレスモータを使用する電動工具において、センサ基板の組立て性を向上させた電動工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願において開示される発明のうち代表的なものの特徴を説明すれば次の通りである。本発明の一つの特徴によれば、ロータとステータを有するブラシレスモータと、ブラシレスモータを軸方向に収容する筒型のハウジングと、ブラシレスモータを制御する制御部と、ロータの回転位置を検出するセンサを搭載したセンサ基板を有し、ブラシレスモータはハウジングに対して軸方向に装着されるものであって、軸方向におけるセンサ基板の一方側の面と他方側の面が、ステータとハウジングに当接してセンサ基板が挟持されることによりハウジングに保持されるように構成した。ステータの軸方向の一端にはコイルを保持する絶縁部材が設けられ、ハウジングにはセンサ基板を軸方向に移動しないように保持する基台部が形成され、センサ基板は絶縁部材と基台部によって挟持される。【０００７】
本発明の他の特徴によれば、ロータの回転位置を検出するセンサを搭載したセンサ基板を有する電動工具において、ブラシレスモータはハウジングに対して軸方向に装着されるものであって、センサ基板はハウジング側に固定されるように構成した。センサ基板は円環状のプリント基板であって、ブラシレスモータの回転軸と直交するように配置され、ブラシレスモータ側の面に周方向に配置される複数の磁気検出素子が搭載される。また、ハウジングは樹脂又は金属の一体品であって、ブラシレスモータの軸方向の収容位置を制限する連結部を有し、連結部の軸心位置にはブラシレスモータの回転軸を軸支する軸受の一つを固定する軸受保持部が形成され、センサ基板は軸受保持部よりも外周側の連結部に当接するように構成した。【０００８】
本発明の他の特徴によれば、ブラシレスモータを駆動するためのインバータ回路を設け、ロータは、ステータの内周側に配置されるものであって周方向に等間隔で複数の永久磁石が配置され、磁気検出素子は永久磁石からの磁極の変化を検出して制御部に出力し、制御部は磁気検出素子の出力からロータの回転位置を検出することによってインバータ回路を制御する。センサ基板にはセンサが露出しないように覆うカバー部材を設けられる。センサ基板は円環状の部分から径方向外側に延在する複数の取付部が形成され、センサ基板を固定するハウジングの基台部には、取付部を嵌合させてセンサ基板の周方向位置を特定する凹部が形成される。さらに、ステータの外周部には、軸方向に連続する凸部が形成され、ハウジングのモータを収容する部分の内周部には、凸部に対応する凹部が形成され、モータをハウジング内に収容した後にハウジングの挿入側開口部が開口保持部材によって閉鎖されることによりモータがハウジング内で固定されるように構成した。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、センサ基板を収容するハウジングの大型化を抑制できる。
また、ブラシレスモータを使用する電動工具において、センサ基板の組み立てが容易となる。
本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例に係る電動工具であるディスクグラインダ１の全体構成を示す縦断面図（一部側面図）である。
【図２】図１のセンサ基板１１付近の部分拡大断面図である。
【図３】図１のディスクグラインダ１の駆動制御系の回路構成図である。
【図４】図１のモータハウジング１００の後方側に装着されるインバータ回路部３０の搭載状況を示す展開斜視図である。
【図５】図１のモータハウジング１００に前方側から装着されるセンサ基板１１とカバー部材１４の形状を示す斜視図である（後側から見た図）。
【図６】図１のモータハウジング１００に前方側から装着されるセンサ基板１１とカバー部材１４の形状を示す斜視図である（前側から見た図）。
【図７】図１のモータハウジング１００の正面図であり、（１）はインシュレータ６、カバー部材１４、センサ基板１１を装着している状態で、（２）は（１）からインシュレータ６を取り外した状態であり、（３）は（２）からカバー部材１４、センサ基板１１を取り外した状態である。
【図８】図７（１）のＡ−Ａ部の断面図である。
【図９】図１のステータ５の形状を示す外観斜視図であり、（１）は斜め前方から見た図であり、（２）は斜め後方から見た図である。
【図１０】図７のモータハウジング１００にステータ５を装着した状態の縦断面図である。
【図１１】センサ基板１１とステータ５との位置関係を説明するための図である。
【図１２】本発明の第二の実施例に係る電動丸鋸２０１を示す上面図であり、一部を断面図にて示している。
【図１３】本発明の第三の実施例に係るハンマドリル３０１を示す側面図であり、一部を断面図にて示している。
【図１４】図１３のモータ部分の部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、本明細書においては、前後左右、上下の方向は図中に示す方向であるとして説明する。【００１２】
図１は本発明の実施例に係るディスクグラインダ１の全体構成を示す断面図（一部側面図）である。ディスクグラインダ１は、円筒形のモータハウジング１００の内部に駆動源たるモータ３が収容され、モータ３によって駆動される作業機器（ここでは先端工具として砥石２８を用いるグラインダ）を含む本体部（電動工具本体）２と、本体部２の後方側に設けられ作業者が把持するためのハンドル部６０を有して構成される。ディスクグラインダ１は、本体部２とハンドル部６０が、モータ３の回転軸線Ａ１を中心に所定角度だけ回動可能（摺動可能）なように構成される。ハンドル部６０は回転軸線Ａ１回りに図１の状態から一方側に９０度、他方側に９０度回転させることができ、その回転させた状態でハンドル部６０をモータハウジング１００に対して固定できる。この回転軸線Ａ１まわりの回動を実現するために回動機構を介して本体部２とハンドル部６０が接続される。回動機構はハンドル部６０側に保持される中間部材５５と、中間部材５５を回転軸線Ａ１まわりに回動可能なように軸支する支持部材５０を含んで構成される。【００１３】
本体部２は、円筒形のモータハウジング１００に収容される部分と、その前方側に接続された動力伝達機構により構成される。モータハウジング１００の内部には、ブラシレス方式のモータ３が収容される。モータ３は、永久磁石を有するロータ４が内周側に配置され、外周側にコイルを有するステータ５を有し、モータハウジング１００の前方側開口から内部に収容される。モータ３の回転軸８は、モータハウジング１００の中央部付近に設けられる軸受１０ｂと、モータハウジング１００の前方側開口を覆うギヤケース２０によって保持される前方側の軸受１０ａにより回動可能に保持される。動力伝達機構は、ギヤケース２０に軸受２２によって軸支されるスピンドル２１に取付けられたディスク状の砥石２８と、ホイルガード２７を備える。ギヤケース２０内には、一対の傘歯車２３、２４が配置され、モータ３の回転軸８の回転力を方向変換してスピンドル２１に伝達する。スピンドル２１の下端には、受け金具２５を介して押さえ金具２６によって砥石２８が固定される。ギヤケース２０の上部にはサイドハンドル取付孔２０ａが設けられ、ギヤケース２０右側面及び左側面にも同様のサイドハンドル取付孔（図示せず）が設けられる。【００１４】
モータハウジング１００の後端側開口からインバータ回路部３０が挿入され、その後に開口部分は支持部材５０と中間部材５５によって覆われる。支持部材５０は複数に分割された部材を接合して、その外周部を第１の弾性体たるゴムダンパー５８にて固定する。この支持部材５０の左右の分割片の接合の際に、中間部材５５の揺動支持部５５ａを支持部材５０の中心付近に挟み込む。インバータ回路部３０の回路基板４１はモータ３の外形よりもわずかに大きい径の略円環形の多層基板であり、その面が回転軸線Ａ１と直交するように配置される。このように回路基板４１を回転軸線Ａ１と直交するように配置したので、電動工具の全長（前後方向の寸法）を短縮できる。回路基板４１上には６つの絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等のスイッチング素子（後述）が搭載される。スイッチング素子を搭載した回路基板４１は、容器状の円筒ケース３１の内部に収容された状態でモータハウジング１００内に配置される。インバータ回路部３０を収容する部分のモータハウジング１００の内径は、モータ３を収容する部分に比べてやや太くなるように形成される。回転軸線Ａ１方向にみて軸受１０ｂとステータ５の間には、円環状の小さなセンサ基板１１が搭載される。センサ基板１１は円環状の基板部分を有し、ステータ５と面する側に、ホールＩＣ１７ａ〜１７ｃ（後述）が６０度間隔にて３つ搭載される。ホールＩＣ１７ａ〜１７ｃ（後述）は、ロータ４により発生する磁界を直接検出することによりロータ４の位置を検出する。センサ基板１１はモータ３側ではなく、モータハウジング１００側の取り付け部（図５、図６で後述）が設けられ、取り付け部に設けられた凹部に嵌合させて保持される。【００１５】
モータハウジング１００の内側面には、径方向内方に向かって延出する底部１２９が設けられる。底部１２９は、後述する軸受ホルダ１３０、リブ１３１、風窓１３２を有する。モータ３の前方側であって軸受１０ａとの間には冷却ファン１４２が設けられる。冷却ファン１４２は遠心ファンであってモータ３側の空気を吸引して径方向外側に排出する。冷却ファン１４２によって起こされる空気流によって、モータハウジングの後方側から前方側への空気流を生成する。最初に、ハンドル部６０側に形成されるスリット状の空気取入孔６３から外気が取り込まれ、中間部材５５と支持部材５０に形成される貫通孔や風窓（図１では図示されない）を流れてモータハウジング１００の後方側開口からモータハウジング１００の内部空間に流入する。流入した空気流は、最初にインバータ回路部３０に搭載された電子部品を冷却し、インバータ回路部３０の側方の切り込み部を通過し、インバータ回路部３０の円筒ケース３１の外周側であって、モータハウジング１００との間の隙間を通って軸受ホルダ１３０付近に到達する。軸受ホルダ１３０の外周側には風窓１３２が複数形成されるので、その風窓１３２を通過して空気流はモータ３側に到達する。【００１６】
モータ３側に到達した空気流は、ロータ４とステータ５の間、及び、ステータ５とモータハウジング１００の内壁部分との間を通過するように流れ、冷却ファン１４２の軸心付近から吸引されて冷却ファン１４２の径方向外側に流れ、軸受ホルダ１３０の外周側に形成された空気孔を通過する。軸受ホルダ１３０から排出される冷却風の一部は、ギヤケース２０に形成された排気口（図示せず）を介して矢印２９ａのように外部に排出され、残りは軸受ホルダ１３０の下側付近の排気口（図示せず）を介して矢印２９ｂのように外部に排出される。以上のように、冷却ファン１４２を用いてハンドル部６０から外気を吸引して、モータハウジング１００の後方側から前方側に空気を流す。この際、一番発熱の多いインバータ回路部３０をモータ３（軸受１０ｂ）よりも風上側として一番冷えやすい位置に配置したので、インバータ回路部３０に搭載される電子素子、特に半導体スイッチング素子を効率良く冷却できる。また、モータハウジング１００を筒型の一体構成とすることで、軸線を含む断面にて分割可能としたモータハウジングで支持するよりも、モータ３を強固に軸支可能であり、十分な剛性を確保できる。【００１７】
ハンドル部６０は、作業時に作業者が把持する部分となるもので、その筐体はプラスチックの成型によって左右二分割式にて構成されたハンドルハウジング６１からなり、４本の図示しないネジによって固定される。ハンドル部６０は回転軸線Ａ１回りに図１の状態から一方側に９０度、他方側に９０度回転させることができ、その回転させた状態でハンドル部６０をモータハウジング１００に対して固定できる。この回転軸線Ａ１まわりの回転を実現するために回動機構は、中間部材５５の後方側外周縁に形成されたリブ状に形成された回転レール５６と、ハンドルハウジング６１に形成された回動溝部６２が嵌め合わされることにより実現される。【００１８】
中間部材５５の前方側に中空状でコーン状（釣り鐘状）の揺動支持部５５ａが形成され、その釣り鐘状の外周面（曲面部分）が支持部材５０にて保持される。支持部材５０と中間部材５５はハンドル部６０の制振機構を実現するために配置され、中間部材５５が支持部材５０に対してわずかに揺動可能し、その揺動範囲内に後述する弾性体が配置される。ハンドルハウジング６１の前方下側端部には、ハンドルハウジング６１の回転軸線Ａ１回りの回転を阻止するためのストッパ機構５７が設けられる。ストッパ機構５７は、回転軸線Ａ１と平行方向（前後方向）に移動可能とされ、軸方向後方に延びるストッパ片が中間部材５５に形成された窪み部（図示せず）のいずれかに係合することによりハンドル部６０の回動方向の位置を固定する。【００１９】
中間部材５５の後方には、制御回路部７２が収容される。制御回路部７２は、回転軸Ａ１と直交する方向に延びるようにハンドルハウジング６１により挟持される。制御回路部７２は、浅い容器状のケースの内部に第２の回路基板たる制御回路基板（図示せず）を収容し、モータ３の制御回路（後述）が搭載される。このようにインバータ用と制御用の回路を別基板（回路基板４１と制御回路部７２内の図示しない回路基板）に分けることで、単一基板に全回路を集中させたときの回路基板の大型化を抑制でき、工具の小型化を達成できる。【００２０】
ハンドル部６０の後端側には商用交流電源供給用の電源コード２９が接続され、引き込まれた電源コード２９に近い位置には、雑防用の電気部品を搭載するフィルタ回路部７５が設けられる。フィルタ回路部７５の構成は、制御回路部７２の構成と同様に実現され、直方体で一面に開口部を有する図示しない収容ケース内に、チョークコイル、放電抵抗、コンデンサ、バリスタ、パターンヒューズ等のフィルタ回路を搭載した第三回路基板を収容した。ハンドルハウジング６１の中央部分には、モータ３のオン・オフを制御するためのトリガスイッチ７０が配置される。トリガスイッチ７０は、トリガレバー７１を操作させることでオン又はオフに切り換える。【００２１】
図２は、図１のセンサ基板１１付近の部分拡大断面図である。センサ基板１１は中央に貫通穴が形成された円盤状のプリント基板であって、その中央にモータ３の回転軸８が貫通する。回転軸８の後端部分は径が細く形成され、その細径部が軸受１０ｂによって軸支される。軸受１０ｂはボールベアリングであり、その外輪側が軸受ホルダ１３０によって保持される。軸受ホルダ１３０はモータハウジング１００と一体成形にて製造される部分である。センサ基板１１の前方側には３つの後述するホールＩＣ１７（図２では見えない）が搭載され、ホールＩＣはロータ４のコアの内部に配置された永久磁石９により発生する磁界の変化を直接検出することにより、ロータ４の回転位置を検出する。すなわち、センサ基板１１は、モータ３の駆動用に使用する永久磁石９の位置を直接検出することでロータ４の回転位置を検出するようにしたので、本実施例においてはロータ４の回転位置を検出するためのセンサマグネットを別途用意する必要がなく、コスト低減と小型化を図ることができる。センサ基板１１の後側には合成樹脂製の円盤状のインシュレータ１８が介在される。インシュレータ１８と軸受１０ｂの間には、ラビリンス機構を実現するための合成樹脂製のキャップ部材１９が設けられる。センサ基板１１の前側であってロータ４、ステータ５と面する部分には、合成樹脂製のカバー部材１４が被される。カバー部材１４の形状については図５、図６にて後述する。【００２２】
次に図３を用いてモータ３の駆動制御系の主な回路構成を説明する。整流回路８２にはブリッジダイオード８３等によって構成される整流回路が含まれる。商用交流電源９９からブリッジダイオード８３に至る回路中には、トリガスイッチ７０（図１参照）と、フィルタ回路部７５に搭載されるが、ここではそれらの図示を省略している。整流回路８２の出力側であって、ブリッジダイオード８３とインバータ回路８８との間には平滑回路８４が接続される。インバータ回路８８は６つのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を含んで構成され、演算部９０から供給されるゲート信号Ｈ１〜Ｈ６によってスイッチング動作が制御される。インバータ回路８８の出力は、モータ３のコイルのＵ相、Ｖ相、Ｗ相に接続される。ブリッジダイオード８３の出力側には低電圧電源回路８９が接続される。低電圧電源回路８９は演算部９０が稼働するための安定した基準電圧（低電圧）の直流を供給する公知の電源回路である。【００２３】
ブリッジダイオード８３は商用交流電源９９から入力される交流を全波整流し、平滑回路８４へ出力する。平滑回路８４は、ブリッジダイオード８３によって整流された電流の中に含まれている脈流を、直流に近い状態に平滑化してインバータ回路８８へ出力する。平滑回路８４は、電解コンデンサ８５ａとコンデンサ８５ｂと放電用の抵抗８６を含んで構成される。インバータ回路８８は、３相ブリッジ形式に接続された６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を含んで構成される。ここで、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、ＩＧＢＴを用いているが、ＦＥＴを用いるようにしても良い。【００２４】
モータ３のステータ５の内側では、永久磁石を有するロータ４が回転する。ロータ４の近傍には３つのホールＩＣ１７（１７ａ〜１７ｃ）による回転位置検出素子が設けられ、演算部９０はロータ４の出力を監視することによりロータ４の回転位置を検出する。ホールＩＣ１７を搭載するセンサ基板１１（図２参照）は、ロータ４の片側端面に対面する位置に配置される。【００２５】
演算部９０は、モータのオン・オフ及び回転制御を行うための制御部であって、図示しないマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と称する）を用いて主に構成される。演算部９０は制御回路部７２の回路基板（図示せず）に搭載され、トリガスイッチ７０の操作に伴い入力される起動信号に基づき、モータ３を回転させるためにコイルＵ、Ｖ、Ｗへの通電時間と駆動電圧を制御する。尚、ここでは図示していないが、モータ３の回転速度を設定する変速ダイヤルを設けて、変速ダイヤルによって設定された速度に合わせるように演算部９０がモータ５の速度調整をしても良い。演算部９０の出力は、インバータ回路８８の６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ゲートに接続される。【００２６】
インバータ回路８８の６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各エミッタ又は各コレクタは、スター接続されたコイルのＵ相、Ｖ相、Ｗ相に接続される。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、演算部９０から入力されるゲート信号Ｈ１〜Ｈ６に基づきスイッチング動作を行い、商用交流電源９９から整流回路８２を介して供給された直流電圧を、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗとして、モータ３に供給する。モータ３に供給される電流の大きさは、平滑回路８４とインバータ回路８８との間に接続されたシャント抵抗８７の両端の電圧値を検出することにより演算部９０によって検出される。【００２７】
次に図４の展開図を用いてモータハウジング１００とその後方側に収容されるインバータ回路部３０の内部構造を説明する。モータハウジング１００は、合成樹脂の一体成形によって製造されるもので、モータ３を収容するモータ収容部１０２の前方側に外径が大きく形成されたファン収容部１０１が形成される。ファン収容部１０１の内部には冷却ファン１４２（図１参照）を収容するために外径が大きく形成されるとともに、外周の４箇所には、ギヤケース２０（図１参照）をネジで固定するためのネジボス部１０５ａ〜１０５ｄ（但し、図では１０５ｂは見えない）が形成される。モータハウジング１００の後方開口部付近には、インバータ回路部３０を収容するための大径の回路基板収容部１０４が形成される。ここでは、モータ収容部１０２の直径に対して回路基板収容部１０４の直径が大きいように形成される。そのため、モータ収容部１０２から回路基板収容部１０４に至る接続部分は、テーパー状に広がるテーパー部１０３となっている。テーパー部１０３の内側部分には、軸受１０ｂを保持する部分となる軸受ホルダ１３０と風窓１３２（ともに図１参照）が形成される。【００２８】
インバータ回路部３０は、回路基板４１に電子部品が搭載されたＩＧＢＴ回路素子群４０と、それらを収容するための容器状の円筒ケース３１によって形成される。円筒ケース３１は略円筒状の外周面３３の一方側（前方側）を底面３２にて塞いだもので、その内部空間にＩＧＢＴ回路素子群４０が収容される。このように円筒ケース３１内にモータ駆動用のスイッチング素子群を配置することにより、モータ３に近い部分にスイッチング素子を搭載して回路基板４１からモータ３への配線を短くすることができる。また、インバータ回路部３０の製造とモータハウジング１００への組立ては、モータ３のモータハウジング１００への組み込みとは独立して行うことができるので効率の良い組立てが可能となるととともに、無駄な配線を巡らせる分の空間を省略することで電動工具の大型化を抑制できる。円筒ケース３１は、開口側がハンドル部６０側（後向き）、即ち空気の吸気側になるように配置され、閉鎖面である底面３２がモータ３側（前向き）になるように配置される。【００２９】
インバータ回路部３０がモータハウジング１００の後方側の回路基板収容部１０４の内部に収容されると、その後方側から支持部材５０が装着される。支持部材５０は、中間部材５５（図１参照）を支持部材５０に対してわずかに摺動できるような状態にて支持するものである。支持部材５０の中心軸付近には貫通孔５１ａ、５１ｂが形成され、中間部材５５（図１参照）に形成されるコーン状に拡径する揺動支持部５５ａ（図１参照）を挟み込む。支持部材５０は右側部５０ａと左側部５０ｂが接合された状態で４つのネジ穴５４ａ〜５４ｄ（図４ではネジ穴５４ａと５４ｃは見えない）を用いて図示しないネジによりモータハウジング１００の後方側開口部分に固定される。【００３０】
モータハウジング１００の後方側開口部分にはネジを貫通させるに穴の形成されたネジボス１０６ａ〜１０６ｄが形成される。またネジボス１０６ａ〜１０６ｄの近傍には円筒ケース３１の外周面を保持するための軸方向に延びるレール部１０８ａ、１０８ｂ（図では１０８ｂは見えない）が形成される。支持部材５０の外周部であってネジが貫通する部分には、前方側に延在する半円筒状の押さえ部材５３ａ〜５３ｄが形成される。押さえ部材５３ａ〜５３ｄはモータハウジング１００側のネジボス１０６ａ〜１０６ｄの円筒状の外周面と当接すると共に、円筒ケース３１の後方側開口縁の一部を保持する。貫通孔５１ａ、５１ｂよりも径方向外側には網状構成により、軸方向に風を流すための複数の風窓５２が形成される。【００３１】
円筒ケース３１の外周形状は、モータハウジング１００の回路基板収容部１０４の内側形状に沿った形で軸方向に連続する窪みが形成される。回り止め保持部３４ａ〜３４ｄは、モータハウジング１００の円筒状のネジボス１０６ａ〜１０６ｄを避けるために窪ませた部分である。円筒ケース３１の左右両側部分は、支持部材５０の軸方向後方側から流れてＩＧＢＴ付近に当たった冷却風をモータ３側へ流す風路として作用する。【００３２】
回路基板４１に搭載される主要な電子部品は、６つの半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６（図ではＱ４、Ｑ５は見えない）である。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３には、独立した金属製の放熱板が取り付けられ、その面方向が左右及び前後方向に延びるように、即ち冷却風の流入方向に対して平行になるように配置される。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３の上方側には３つのスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６（図ではＱ４、Ｑ５は見えない）がその面方向が左右及び前後方向に延びるように配置される。これらのスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６のエミッタ端子は共通に接地されるため共通の左右方向に長い金属の放熱板が設けられる。スイッチング素子Ｑ１とＱ２とＱ３とＱ４〜Ｑ６は、非導電部材からなる仕切り板４２によって遮蔽される。回路基板４１の上部にはブリッジダイオード８３が設けられる。ブリッジダイオード８３の下側部分には、２つのコンデンサ８５ａ、８５ｂが搭載される。回路基板４１には、トリガスイッチ７０から接続される電力線を半田付けするための端子と、モータ３へＵ相、Ｖ相、Ｗ相の駆動電力を伝達する電力線を半田付けするための端子（図示せず）と、制御回路部７２との接続用ワイヤハーネスのコネクタ端子（図示せず）が設けられる。モータ３に接続される電力線は、円筒ケース３１の外周部の窪み部とモータハウジング１００の内壁面との間にできる空間を介してステータ５（図１参照）のコイルに配線される。【００３３】
図５はモータハウジング１００に前方側から装着されるセンサ基板１１とカバー部材１４の形状を示す斜視図である（後側から見た図）。図４にて示したようにモータハウジング１００の後方側にはインバータ回路部３０が収容され、支持部材５０にて固定される。これらインバータ回路部３０と支持部材５０は、モータハウジング１００の後方側から回転軸線Ａ１方向前方に向けて挿入されるものである。一方、モータハウジング１００の前方側からはモータ３が、回転軸線Ａ１方向後方に向けて挿入される。このモータ３を挿入する前に、モータハウジング１００には３つのホールＩＣ１７（図示せず）を搭載したセンサ基板１１が取り付けられる。センサ基板１１の前方側には、センサ基板１１の略半分以上の面を覆うためのカバー部材１４が装着される。図５にて図示しているインシュレータ６は、モータ３のステータ５の端部に設けられる部品を図示したものである。モータ３をモータハウジング１００に突き当たる所定位置まで挿入させると、ステータ５の後端部に位置する合成樹脂製のインシュレータ６がセンサ基板１１を後方に押すことによって、センサ基板１１がモータハウジング１００とモータ３によって挟まれた挟持状態となり、センサ基板１１がモータハウジング１００に安定して保持される。すなわち、モータ３の回転軸方向におけるセンサ基板１１の一方側の面（前面）と他方側の面（後面）のうち、モータ３に面する一方側の面がステータ５に設けられるインシュレータ６の一部に当接し、ハンドルハウジング６１に面する他方側の面がモータハウジング１００の一部である底部１２９に当接することで、前後方向の位置が固定されるようにしてセンサ基板１１が保持される。このように本願発明では、センサ基板１１を固定するために特殊な固定具やネジボス等を必要としないので、センサ基板１１やモータハウジング１００を小さくすることができる。センサ基板１１から延びる図示しないリード線は、モータハウジング１００の風窓１３２を通して後方側に配線され、制御回路部７２に接続される。【００３４】
センサ基板１１は、回路パターンが印刷されたプリント基板であって、円環状に形成された環状部１２を有し、環状部１２の外側に延在部１３が形成されたものである。センサ基板１１には回転軸線Ａ１を中心に６０度の間隔で３つのホールＩＣ１７を搭載することが目的であり、環状部１２は半周程度以上の長さを有すれば十分である。しかしながら、本実施例ではモータハウジング１００とモータ３の挟持状態によりセンサ基板１１を安定的に保持させる関係から、センサ基板１１を円環状に形成した。また、延在部１３は環状部１２の外周部において、ロータ４の回転方向で、角度にして１８０度離間した２箇所から径方向外側に延出させるようにして回転対称となるような形状としたため、延在部１３をモータハウジング１００に形成された取付基台部たる凹部１３３、１３４（図６、図７にて後述）に嵌合させることで、ロータ４の軸を中心として回転しないように保持することができる。センサ基板１１には２つの位置決め用の貫通穴１２ｂ、１３ａが形成される。ここでは２つの貫通穴１２ｂ、１３ａを、モータハウジング１００の底部１２９に形成された位置決め用の突起１２１ａ、１２１ｂ（図７にて後述）に貫通させることによりセンサ基板１１の精度の良い取付けが可能となる。【００３５】
カバー部材１４は、合成樹脂製の覆い部材であってセンサ基板１１の印刷回路パターンと、そこに搭載されている電子素子（ここではホールＩＣ１７等）を保護するものである。従って、カバー部材１４は保護対象の部分を覆うのに十分な大きさであれば良く、ここでは周方向の半周分よりも大きい程度の半円環状に形成される。センサ基板１１に対するカバー部材１４の固定方法は任意であるが、ここではカバー部材１４の外縁付近に４箇所の爪部１５ａ〜１５ｄを形成し、爪部１５ａ〜１５ｄによってセンサ基板１１に掛止されるようにすることで、ネジ等の固定部材を必要とせずにカバー部材１４を取り付け可能とした。カバー部材１４は、冷却風とともに流入する塵埃がセンサ基板１１に搭載されたホールＩＣにあたらないようにするプロテクタである。そのため非導電体の材料で製造すると好ましく、ここでは合成樹脂製の成形品として平板状に形成する。また、センサ基板１１側と良好に当接するように、カバー部材１４のセンサ基板１１側に複数の径方向に延びるリブ１６が形成される。リブ１６はホールＩＣ１７の搭載位置と干渉しない位置に配置され、カバー部材１４とセンサ基板１１間の密閉性を確保するとともに、ホールＩＣ１７とカバー部材１４が接触しないようにし、さらにはカバー部材１４の剛性を高めている。【００３６】
インシュレータ６は、積層鉄心によって形成されるステータ５のコアの後端側に設けられるもので、コイルを巻くためのボビンの巻き取り部の一部となる。回転軸Ａ１の軸方向から見たインシュレータ６の投影形状は、ステータ５の投影形状と同じとする。従って、インシュレータ６は円環部６ａから内周側に伸びる複数本の巻付部６ｂが形成され、巻付部６ｂの最内周側は周方向に延在するティース部６ｃが形成される。円環部６ａには、軸方向に突出する複数の突出部６ｄ、６ｆが形成される。突出部６ｆはセンサ基板１１の延在部１３に当接する部分である。突出部６ｄは、モータ３の軸方向の位置決めを行う突き当て部となるもので、突出部６ｄがモータハウジング１００の軸受ホルダ１３０よりも外周側のリブ１３１と外周壁との連結部分に当接することによりモータ３の軸方向後方位置を決定する。インシュレータ６にはさらにステータ５に巻かれるコイルの端部に半田付けされた電極を保持する３つの端子保持部６ｅが形成される。【００３７】
図６はモータハウジング１００に前方側から装着されるセンサ基板１１とカバー部材１４を見た斜視図である。モータハウジング１００の回転軸線Ａ１に近い部分には軸受１０ｂを保持するための軸受ホルダ１３０が形成される。モータハウジング１００の内側には、モータ３の外周面を保持するために軸方向に延びる複数のリブが形成される（詳細は図７にて後述）。また、モータハウジング１００の内側には、ステータ５の回転軸Ａ１方向回りの回転を防ぐための凹部を形成するリブ１１１、１１２が形成される。さらに、モータハウジング１００の内周面には、ステータ５の外周面と当接することによりモータ３を保持するための、軸方向に連続する複数のリブ１１７〜１２０が形成される。リブ１１８の後方側付近のリブ１３１との連結部付近には、センサ基板１１の位置決めをするための凹部１３４が形成される。凹部１３４と回転対称の位置には更に凹部１３３（図６では見えない）が設けられる。ここでは凹部１３３、１３４の窪み部分には軸方向に窪むような段差が形成されたものであり、モータハウジング１００の製造時に成形によって一体に形成される。このように、一体の筒型として成形したモータハウジング１００で支持することで、分割式のモータハウジングの場合と比較してステータ５（モータ３）を強固に保持することができ、モータ３の高出力化に対応できる。特に、ステータ５は積層鉄心で形成されて比重が大きく総重量が重いので、モータハウジング１００を一体成型で形成するのは強度的に好適である。【００３８】
図７はモータハウジング１００の正面図であり、（１）はインシュレータ６、カバー部材１４、センサ基板１１を装着している状態で、（２）は（１）からインシュレータ６を取り外した状態であり、（３）は（２）からカバー部材１４、センサ基板１１を取り外した状態である。尚、図７（１）〜（３）は各部位の範囲を明確にするために、部分的に網掛け線を引いているが、これらは断面を示すものではなく、外部から（軸方向前方側から）視認できる部位を色分けしたものである。【００３９】
図７（１）の状態は図５、６で示した３つの部品、即ちインシュレータ６、カバー部材１４、センサ基板１１を取り付けた状態で、軸方向前方から見た図である。尚、実際のモータ５ではコイルが巻かれた状態ではインシュレータ６はステータ５と分離できずに、インシュレータ６の取り付けはモータ３全体のモータハウジング１００内への装着を意味する。ここではさらにコイル部分の図示は省略している。インシュレータ６は合成樹脂等の非導電体の部材により構成され、外周側に円筒部分が形成され、その内側に向けて６本の巻付部６ｂが突出する。巻付部６ｂの先端側には周方向に延在させたティース部６ｃとなっている。巻付部６ｂとティース部６ｃの軸方向から見た形状は、積層鉄心からなるステータ５の断面形状と同じ形状とされ、その外径もステータ５と同じ径にされる。モータ３のステータ５には、軸方向の前側と後方側に２つのインシュレータ７が設けられ、これらのインシュレータ６，７間において、ステータコアの磁極を囲むようにして６つのコイルが巻かれる。モータ３の外周面は、モータハウジング１００の内周側に形成された軸方向に連続する複数の保持用のリブ１１３〜１２０（１１３〜１１５は（３）参照）に密着することにより、がたつくことなくモータ３が安定してモータハウジング１００内に保持される。リブ１１３〜１２０はそれぞれ２本ずつの突起を有する。また、モータハウジング１００の上下部分には、ステータ５の上方側と下方側に突出する２本のキー５ａ、５ｂ（図９にて後述）を収容する大きめのリブ１１１、１１２が形成される。尚、キー５ａ、５ｂが位置するリブ１１１と１１２の間の部分には、さらに、キー５ａ、５ｂの外周面を保持する小さめのリブ１１１ａ、１１２ａ（（３）参照）がさらに形成される。【００４０】
図７（２）は、（１）の状態からインシュレータ６を取り外した状態、即ちモータ３を取り外した状態を示す図である。この図から理解できるように、環状部１２と延在部１３からなるセンサ基板１１と、そのカバー部材１４はモータ３側でなくてモータハウジング１００側に保持される。モータハウジング１００の内周側の２箇所には、センサ基板１１を保持するための凹部１３３、１３４が形成され、凹部１３３、１３４にセンサ基板１１の延在部１３が嵌合する。この状態だけでセンサ基板１１を保持することも可能であるが、センサ基板１１には貫通穴１２ａ、１２ｂが形成され、それぞれに突起１２１ａ、１２１ｂを貫通させることで、センサ基板１１をモータハウジング１００側により強固に保持させる。センサ基板１１の固定部材となる突起１２１ａ（１２１ｂ）及び貫通穴１２ａ（１２ｂ）は、径方向において、それぞれ軸受１０ｂよりも外方に位置し、且つインシュレータ６の外周よりも内方に位置するように構成される。この位置関係によって、インシュレータ６の外周よりも小さいセンサ基板１１をモータハウジング１００に固定することが可能となる。尚、貫通穴１２ｂの径は突起１２１ｂの外径と略同一とさせているが、貫通穴１２ｂの径を突起１２１ｂの外径より小さく形成することで、突起１２１ｂを貫通穴１２ｂに圧入するようにしてもよい。これによって、センサ基板１１に対する軸方向の固定力を増幅できる。また、貫通穴１２ｂに突起１２１ｂを貫通させることにより保持するのでは無く、貫通穴１２ｂにネジを通してネジ止めするようにしても良い。ネジ止めすることでも同様に、センサ基板１１に対する周方向及び軸方向の固定力を得ることができる。このように、本願発明では、特にインシュレータ６（円環部６ａ）の外径よりも小さいセンサ基板１１であっても安定してモータハウジング１００に固定することができるので、センサ基板１１を十分モータ５に近接させることができ、ロータ４の回転位置検出の精度を向上させることができる。【００４１】
カバー部材１４は、センサ基板１１の延在部１３の周方向両側に係止するための爪部１５ａ〜１５ｄが延在部１３に掛止されることにより固定される。カバー部材１４の主目的は、センサ基板１１に取り付けられる３つのホールＩＣ１７（図示せず）やその周囲の回路パターンにゴミや粉塵等があたって損傷を与えることを防止するものである。特に、本実施例のセンサ基板１１はインシュレータ６に接触しているのでセンサ基板１１とモータ３の距離が近くなるところ、ロータ４の回転で跳ね返った粉塵等がセンサ基板１１（ホールＩＣ１７等）に接触することを抑制するため、カバー部材１４はモータ３に面する側に配置される。カバー部材１４の大きさは、３つのホールＩＣ１７（図示せず）とその周囲の回路パターンを覆うことができれば良いので、センサ基板１１の全周にわたって覆う必要は必ずしも無い。尚、センサ基板１１とカバー部材１４を装着した状態でも、格子状のリブ１３１の間の風窓１３２が十分露出するので、冷却風が後方側から前方側に流れることが理解できよう。【００４２】
図７（３）は、（２）の状態からカバー部材１４とセンサ基板１１を取り外した状態を示す図である。軸線を通る断面にて分割されない一体型のモータハウジング１００には、その内周面から内方に向かって延出する底部１２９が形成されており、底部１２９の中央部分には軸受１０ｂを保持するための円筒状の軸受ホルダ１３０が形成される。軸受ホルダ１３０を支えるためにモータハウジング１００の内壁との間には複数のリブ１３１が格子状に形成される。リブ１３１は回転軸Ａ１に対して平行に配置された支持壁であって、それらの間は風窓１３２となっている。すなわち底部１２９は、軸受ホルダ１３０と複数のリブ１３１と風窓１３２を有する。リブ１３１が、上下及び左右方向に延在する板状の部位によって格子状に形成されることで、筒型一体のモータハウジング１００の強度を大幅に向上できる。凹部１３３の近傍に位置するリブ１３１には、センサ基板１１の貫通穴１２ａに貫通させるための突起１２１ａが形成されている。また、軸受ホルダ１３０の外周部分の１箇所には、センサ基板１１の貫通穴１２ｂに貫通させるための突起１２１ｂが形成される。【００４３】
図８は図７（１）のＡ−Ａ部の断面図である。ここでは図７（１）に示す状態、即ち、モータハウジング１００にセンサ基板１１、カバー部材１４、モータ３と取り付けた状態を示している。但し、モータ３はインシュレータ６の部分だけを図示している。この状態ではインシュレータ６の２つの突出部６ｆがセンサ基板１１の延在部１３（図７参照）の前側に当接する。この結果、センサ基板の延在部１３は、突出部６ｆとモータハウジング１００にて挟持されることになる。尚、延在部１３（図７参照）がモータハウジング１００に当接する領域、即ち凹部１３４（図７（３）参照）には位置合わせ用の突起１２１ｂが形成されるので、そこにもセンサ基板１１の貫通穴１３ａを位置づけることによりセンサ基板１１の位置決めをさらに精度良く行うことができ、モータ３の組み付け後であって電動工具の使用時に、振動や衝撃等によってセンサ基板１１が回転方向に移動しないように保持することができる。軸受ホルダ１３０の後方側はインバータ回路部３０を収容するための空間となっており、内周面には溝部１０７ａやネジボス１０６ａ、１０６ｄ等が形成される。【００４４】
図９はステータ５の形状を示す外観斜視図であり、（１）は斜め前方から見た図であり、（２）は斜め後方から見た図である。ステータ５は積層鉄心によって形成される磁路部分の軸方向両端に非磁性体のインシュレータ６、７が装着されることにより構成される。ステータ５の外周面には、径方向外側に突出するものであって軸方向に連続した凸部たるキー５ａ、５ｂが形成される。インシュレータ６、７には外周側の円環部６ａ、７ａから径方向内側に延びるように突出する巻付部６ｂ、７ｂが形成され、巻付部６ｂ、７ｂの最内周側にはティース部６ｃ、７ｃが形成される。モータ５のコイル（図示せず）は、前方の巻付部７ｂから、後方の巻付部６ｂにわたるようにして銅線を複数回巻き付ける。巻き付けて形成された６組のコイルは、スター結線又はデルタ結線にて相互に接続される。インシュレータ７の円環部７ａには、軸方向前方側に延びる複数の突出部７ｄ〜７ｊが形成される。突出部７ｄ〜７ｊはコイルを巻回する際のガイドとして働く。【００４５】
図９（２）は斜め後方から見た図である。インシュレータ６の円環部６ａの後面には、軸方向後方側に突出する複数の突出部が形成される。３つの端子保持部６ｅには図示しない平板状の金属端子が軸方向に挿入される。２箇所の突出部６ｄはモータ５をモータハウジング１００の外周側の連結部（ここでは図７（３）で示すリブ１３１の一部）に突き当てる部分である。また、周方向に角度にして１８０度離れた位置に配置される２つの突出部６ｆは、センサ基板１１を挟持するための部分であって、その軸方向（前後方向）の長さは、突出部６ｄの軸方向長さよりもわずかに短い。このようにインシュレータ６に設けられた４つの軸方向に凸状に形成された部分、突出部６ｄ、６ｆによってモータ３の軸方向後端側がモータハウジング１００に直接又はセンサ基板１１を介して間接的に当接する。このインシュレータ６のモータハウジング１００への当接は、円環部６ａの面で行われるのでは無く、４つの突出部６ｄ、６ｆにて行われるので、周方向における４つの突出部６ｄ、６ｆの間に空気が通る隙間を設けることができる。これによって後方側から風窓１３２（図７参照）を介して流入する冷却風を、ステータ５のコアの内側と外側の双方に効率良く流すことが可能となる。【００４６】
図１０はモータハウジング１００にステータ５を装着した状態の縦断面図である。図１０は図７と比べて断面位置が異なり鉛直面の断面である。また、図１０はインシュレータ６だけでなくステータ５のコア部、インシュレータ７が装着され、ファンガイド１４０にて塞がれた状態を示している。ファンガイド１４０の前方側は、モータハウジング１００開口保持部材となるギヤケース２０（図１参照）によって塞がれる。ファンガイド１４０には外種側の外筒部１４０ａと、内筒部１４０ｂと、内筒部１４０ｂの前方側開口を内側に向けて斜めに絞り込む絞り部１４０ｃが形成され、内筒部１４０ｂの後端面にてステータ５のキー５ａ、５ｂを保持することによりステータ５の軸方向の動きを抑制する。センサ基板１１の前方側にはカバー部材１４が設けられるが、図１０ではカバー部材を透明としてホールＩＣ１７ｂの配置状況を示している。ホールＩＣ１７ｂはステータ５のコア部分に十分近づけることが可能となる。【００４７】
図１１はセンサ基板１１とステータ５との位置関係を説明するための図である。この図は図１０のＢ−Ｂ断面付近から後方側を透視した状態を図示している。なお、図１１においては、永久磁石９を透明にし、センサ基板１１の内周縁を実線で表すことで位置関係を把握しやすくした。センサ基板１１の大きさは、３つのホールＩＣ１７ａ〜１７ｃを搭載するために十分な大きさとされる。従って、環状部１２のように周方向に連続させずに、ホールＩＣ１７ａ〜１７ｃを搭載するに十分な程度の大きさ、例えば半周分の環状部材としても良い。本実施例の環状部１２の外縁の大きさが半径Ｒ２であり、点線にて示す内縁の大きさが半径Ｒ１である。これに対して、ロータ４の外周部（キー５ａ、５ｂを除く）の半径はＲ４であり、Ｒ１＜Ｒ４＜Ｒ２の関係となる。ロータ４の内側には回転軸８が貫通し、４つの板状の永久磁石９が回転軸８と平行になるように回転軸８の周囲に配置される。ここでホールＩＣ１７ａ〜１７ｃの最内周位置の半径Ｒ３は、回転するロータ４に設けられる永久磁石９の最外周位置の半径Ｒ５とほぼ同じ位置、又はわずかにホールＩＣ１７ａ〜１７ｃが外側に位置する。ホールＩＣ１７ａ〜１７ｃの理想的な搭載位置は、永久磁石９の最外周位置の半径Ｒ５より内側に配置させて、永久磁石９の回転領域の軸方向投影範囲内である。しかしながら、センサ基板１１の理想的な位置にホールＩＣ１７ａ〜１７ｃを搭載することが難しい。これは、モータ３をモータハウジング１００に挿入して組み立てる際に、図７（２）の状態において、軸受１０ｂを取り付けた状態のままの回転軸８をセンサ基板１１の貫通穴１２ａに通す必要があるからである。よって、貫通穴１２ａの半径Ｒ１を軸受１０ｂ（図２参照）の半径よりも大きくすることが必須となる。一方、センサ基板１１の外周側の大きさ（半径Ｒ２）はインシュレータ６の円環部６ａよりも小さくして、風窓１３２（図７参照）をなるべく塞がないようにすることが重要である。このように本実施例では環状部１２の内側にセンサ基板１１を配置するので、インシュレータ６の形状を設定するにあたりセンサ基板１１の固定のための形状的な制約を受けることが無い。【００４８】
以上、本実施例によればモータ３はモータハウジング１００に対して軸方向に装着されるものであって、センサ基板１１は、モータ３の回転軸方向における一方側の面がステータ５の一部（インシュレータ６）に、他方側の面がモータハウジング１００の一部に当接して位置決めされている。すなわち、ステータ５の一部とモータハウジング１００の一部とでセンサ基板１１が挟持されるようにしたので、センサ基板１１をロータ４に十分近づけて配置でき、永久磁石９の磁界を直接検出することができるようになった。この結果、センサ用の専用のマグネットを回転軸８の後端付近に設ける必要が無くなり、電動工具１の全長の短縮化を図ることができ、同時に低コスト化を図ることができた。同時に、センサ基板１１をインシュレータ６の内側部分に配置できるようになったので、さらに高精度な回転位置の検出が可能となった。更に、モータ５にセンサ基板１１を固定せず、かつ筒型一体のモータハウジング１００を使用した場合であっても、容易にセンサ基板１１を保持することが可能となった。また、モータハウジング１００の内周面から径方向内方に延びる壁部分の底部１２９にセンサ基板１１を固定することで、モータハウジング１００の内周面より外径の小さいセンサ基板１１、特にインシュレータ６（円環部６ａ）の外径よりも小さく、インシュレータ６の内部に入り込むことができる程度に小さなセンサ基板１１であってもモータハウジング１００に固定することができるので、その設計の自由度が高くなった。特に、センサ基板１１の固定箇所を、軸受１０ｂよりも外方、且つインシュレータ６の円環部６の内径よりも内方の位置にすることで、固定のためにモータハウジング１００の内周面までセンサ基板１１を延ばす必要がなく、センサ基板１１を小型にすることができる。また、センサ基板１１とモータ３との間の空間を小さくできるので、前後方向（モータ３の回転軸の延在方向）の全長を小型化できる。さらに、センサ基板１１をインシュレータ７に固定しないようにしたので、インシュレータ７及びセンサ基板１１に、センサ基板１１を固定するためのネジ及びネジボス等を設ける必要がなくなり、インシュレータ７及びセンサ基板１１を小型にできるので、インシュレータ７を含めたモータ３を支持するモータハウジング１００を小型にでき、ひいてはディスクグラインダ１を細く小型にすることができる。
【実施例２】
【００４９】
次に図１２を用いて本発明の第二の実施例を説明する。図１２は本発明の第二の実施例に係る電動丸鋸２０１を示す上面図であり、一部を断面図にて示している。電動丸鋸２０１は回転軸Ｄ１を中心にして回転する丸鋸刃（図示せず）をモータハウジング２０２内に収容したモータ２０３にて駆動する公知の回転工具である。ここではモータ２０３としてブラシレスＤＣ方式のモータを用いて、インバータにて駆動する。モータハウジング２０２は、軸方向Ｃ１にみてモータの後方側となる左側が閉鎖され、上下方向に２分割可能な形状とされ、４本のネジ２２０ａ〜２２０ｄによって固定される。モータハウジング２０２の右側部分は丸鋸カバー２２８が設けられ、後方部分にはハンドル部２６０が設けられる。モータハウジング２０２の内側には円環状のセンサ基板２１１が配置され、センサ基板２１１上には３つのホールＩＣ２１７が搭載される。センサ基板２１１には位置合わせ用の穴が複数形成され、モータハウジング２０２の内壁から延びる位置決め用の突起２１２ａ、２１２ｂ等にはめ込まれることにより上下前後、及びモータ２０３の回転方向に関するセンサ基板２１１の位置が決定され、モータ２０３のインシュレータ２０６によってセンサ基板２１１が軸線Ｃ１方向（左右方向）に移動しないように保持される。このようにセンサ基板２１１がモータ２０３（インシュレータ２０６）と、モータハウジング２０２の双方に当接して挟持されるようにしたので、センサ基板２１１をモータ２０３とは別に組立てることができ、センサ基板２１１を先にモータハウジング２０２に固定した後に、モータ２０３のステータとロータと回転軸部分の組付けが可能となる。本実施例においては、モータ２０３（インシュレータ２０６）及びモータハウジング２０２に当接させることでセンサ基板の位置決めを行っているので、ネジ等の固定具を使用せずにセンサ基板を固定可能である。尚、突起２１２ａ、２１２ｂ等の一部でネジ止めを行い、センサ基板２１１の固定力を増加させても良い。【００５０】
第二の実施例では筒型一体式のモータハウジングでなく、回転軸を通る面で分割可能なモータハウジングを用いつつ、先にセンサ基板をモータハウジング側に固定して、モータとモータハウジングによって挟持することによりセンサ基板を固定するようにした。このように本発明は、一体構造のモータハウジングに限られず、分割可能な筒型のモータハウジングを用いた任意のモータ機器に対しても同様に適用できる。
【実施例３】
【００５１】
図１３は本発明の第三の実施例に係るハンマドリル３０１を示す側面図であり、一部を断面図にて示している。ハンマドリル３０１はブラシレスＤＣ方式のモータ３０３が回転軸を鉛直方向に延びるように配置され、図示しない動力伝達機構によって先端工具を回転軸Ｆ１中心に回転させる。この回転と同時に又は独立して回転軸Ｆ１方向に打撃も行う。モータ３０３は第一の実施例と同様にインバータ回路によって駆動されるブラシレスモータである。モータ３０３とモータハウジング３２２の間には、ホールＩＣ（図１４にて後述）を搭載するためのセンサ基板３１１が設けられる。【００５２】
図１４は図１３のモータ部分の部分拡大図である。モータハウジング３２２はモータハウジング３２２には、軸線Ｅ１を含む面によって分割されないようにした、上側に開口部３２２ａを有するカップ状であって、合成樹脂の一体成形により製造される。モータハウジング３２２の内部には、開口部３２２ａから円環状のセンサ基板３１１が配置され、その後に回転軸３０８に軸受３１０ｂをつけた状態のモータ３０３一式が開口部３２２ａから挿入される。この際、ステータ３０５に装着されるインシュレータ３０６の突出部３０６ａ等がセンサ基板３１７に当接する。その後に軸受ホルダ３２３がメインハウジング３０２に対して固定される。センサ基板３１１には３つのホールＩＣを搭載する円環状のセンサ基板３１１が配置される。センサ基板３１１はモータハウジング３２２の内部に収容されるものであって、２つの位置決め用の貫通穴３１１ａ、３１１ｂが形成される。またモータハウジング３２２の内側底部には、軸線Ｅ１と平行方向に延びる２つの突起部３２４ａ、３２４ｂが形成される。モータハウジング３２２の突起部３１２ａ、３１２ｂにセンサ基板３１１の貫通穴３１１ａ、３１１ｂを貫通させた状態で、モータ３０３一式をモータハウジング３２２の内部に収容することにより、カップ状のモータハウジング３２２の底面とモータ３０３の間にセンサ基板３１１を挟み込み、センサ基板３１１が保持される。尚、突起部３１２ａはここでは２箇所しか図示していないが、３箇所以上設けても良い。また、突起部３１２ａ、３１２ｂはあくまでセンサ基板３１１の位置決めと安定的な保持のためであるので、別の位置決め手段、例えばセンサ基板３１１の外縁部をすべて保持する凹部をモータハウジング３２２の内側底部に形成して、凹部にてセンサ基板を固定するようにしても良いし、ネジや接着剤等の固定部材を用いても良い。センサ基板３１１に搭載される３つのホールＩＣ３１７はロータ３０４に対向する位置に配置され、ロータ３０４にて発生される磁界を直接検出する。モータ３０３は、複数のスイッチング素子３８８から構成されるインバータ回路により駆動される。【００５３】
以上のように本発明は、第一から第三の実施例のような様々な電動工具においても適用可能であり、ロータの回転位置を精度よく検出でき、また、本体を小型にするようにセンサ基板を保持することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１…ディスクグラインダ、２…本体部、３…モータ、４…ロータ、５…ステータ、５ａ，５ｂ…キー、６…インシュレータ、６ａ…円環部、６ｂ…巻付部、６ｃ…ティース部、６ｄ…突出部、６ｅ…端子保持部、６ｆ…突出部、７…インシュレータ、７ａ…円環部、７ｂ…巻付部、７ｃ…ティース部、７ｄ…突出部、８…回転軸、９…永久磁石、１０ａ，１０ｂ…軸受、１１…センサ基板、１２…（センサ基板の）環状部、１２ａ，１２ｂ…貫通穴、１３…（センサ基板の）延在部、１３ａ…貫通穴、１４…カバー部材、１５ａ〜１５ｄ…爪部、１６…リブ、１７，１７ａ〜１７ｃ…ホールＩＣ、１８…インシュレータ、１９…キャップ部材、２０…ギヤケース、２０ａ…サイドハンドル取付孔、２１…スピンドル（出力軸）、２２…軸受、２３，２４…傘歯車、２５…受け金具、２６…押さえ金具、２７…ホイルガード、２８…砥石、２９…電源コード、３０…インバータ回路部、３１…円筒ケース、３２…底面、３３…外周面、３４ａ〜３４ｄ…回り止め保持部、４０…ＩＧＢＴ回路素子群、４１…回路基板（第一回路基板）、４２…仕切り板、５０…支持部材、５０ａ…右側部、５０ｂ…左側部、５１ａ，５１ｂ…貫通孔、５２…風窓、５３ａ〜５３ｄ…押さえ部材、５４ａ〜５４ｄ…ネジ穴、５５…中間部材、５５ａ…揺動支持部、５６…回転レール、５７…ストッパ機構、５８…ゴムダンパー、６０…ハンドル部、６１…ハンドルハウジング、６２…回動溝、６３…空気取入孔、７０…トリガスイッチ、７１…トリガレバー、７２…制御回路部、７５…フィルタ回路部、８２…整流回路、８３…ブリッジダイオード、８４…平滑回路、８５ａ…電解コンデンサ、８５ｂ…コンデンサ、８６…抵抗、８７…シャント抵抗、８８…インバータ回路、８９…低電圧電源回路、９０…演算部、９９…商用交流電源、１００…モータハウジング、１０１…ファン収容部、１０２…モータ収容部、１０３…テーパー部、１０４…回路基板収容部、１０５ａ〜１０５ｄ…ネジボス部、１０６ａ〜１０６ｄ…ネジボス、１０７ａ，１０７ｂ…溝部、１０８ａ…レール部、１１１〜１２０…リブ、１１１ａ，１１２ａ…リブ、１２１ａ，１２１ｂ…突起、１２２ａ，１２２ｂ…ネジボス、１２９…底部、１３０…軸受ホルダ、１３１…リブ、１３２…風窓、１３３，１３４…凹部、１４０…ファンガイド、１４０ａ…外筒部、１４０ｂ…内筒部、１４０ｃ…絞り部、１４２…冷却ファン、２０１…電動丸鋸、２０２…モータハウジング、２０３…モータ、２０６…インシュレータ、２１１…センサ基板、２１７…ホールＩＣ、２１２ａ，２１２ｂ…突起、２２０ａ〜２２０ｄ…ネジ、３０１…ハンマドリル、３０２…メインハウジング、３０５…モータ、３０４…ロータ、３０５…ステータ、３０８…回転軸、３１０ｂ…軸受、３１１…センサ基板、３１１ａ，３１１ｂ…貫通穴、３１２ａ，３１２ｂ…突起部、３１７…ホールＩＣ、３２２…モータハウジング、３２２ａ…開口部、３２４ａ，３２４ｂ…突起部、３２３…軸受ホルダ、３２４ａ…突起部、Ａ１…（モータ及びハンドル部の）回転軸線、Ｑ１〜Ｑ６…半導体スイッチング素子（ＩＧＢＴ）
【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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【手続補正書】
【提出日】令和1年10月28日(2019.10.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータとステータを有するブラシレスモータと、
前記ブラシレスモータを軸方向に収容する筒型で一体形状のハウジングと、
前記ブラシレスモータを制御する制御部と、
前記ロータの回転位置を検出するセンサを搭載したセンサ基板と、を有し、
前記ハウジングには、前記センサ基板を前記ハウジングに取りつけるための位置決め手段が設けられ、
前記ブラシレスモータは前記ハウジングに対して軸方向に装着されるものであって、前記ハウジングに位置決めされた前記センサ基板の前記軸方向における一方側の面と他方側の面が、それぞれ前記ステータと前記ハウジングに当接することを特徴とする電動工具。
【請求項２】
前記ステータの軸方向の一端にはコイルを保持する絶縁部材が設けられ、
前記ハウジングには前記センサ基板を軸方向に移動しないように保持する基台部が形成され、
前記センサ基板は前記絶縁部材と前記基台部に当接することを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
【請求項３】
ロータとステータを有するブラシレスモータと、
前記ブラシレスモータを軸方向に収容する筒型のハウジングと、
前記ブラシレスモータを制御する制御部と、
前記ロータの回転位置を検出するセンサを搭載したセンサ基板と、を有し、
前記ブラシレスモータは前記ハウジングに対して軸方向に装着されるものであって、前記センサ基板は前記ハウジング側に固定されることを特徴とする電動工具。
【請求項４】
前記センサ基板は、円環状のプリント基板であって、前記ブラシレスモータの回転軸と直交するように配置され、前記ブラシレスモータ側の面に周方向に配置される複数の磁気検出素子が搭載されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電動工具。
【請求項５】
前記ハウジングは樹脂又は金属の一体品であって、前記ブラシレスモータの軸方向の収容位置を制限する連結部を有し、
前記連結部の軸心位置には前記ブラシレスモータの回転軸を軸支する軸受の一つを固定する軸受保持部が形成され、
前記センサ基板は前記軸受保持部よりも外周側の前記連結部に当接することを特徴とする請求項４に記載の電動工具。
【請求項６】
前記ブラシレスモータを駆動するためのインバータ回路を設け、
前記ロータは、前記ステータの内側において周方向に等間隔で複数の永久磁石が配置され、
前記磁気検出素子は前記永久磁石からの磁極の変化を検出して前記制御部に出力し、
前記制御部は前記磁気検出素子の出力から前記ロータの回転位置を検出することによって前記インバータ回路を制御することを特徴とする請求項５に記載の電動工具。
【請求項７】
前記センサ基板に、前記センサが露出しないように覆うカバー部材を設けたことを特徴とする請求項６に記載の電動工具。
【請求項８】
前記センサ基板は円環状の部分から径方向外側に延在する複数の取付部が形成され、
前記センサ基板を固定する前記ハウジングの基台部には、前記取付部を嵌合させて前記センサ基板の周方向位置を特定する凹部が形成されることを特徴とする請求項７に記載の電動工具。
【請求項９】
前記ステータの外周部には、軸方向に連続する凸部が形成され、
前記ハウジングの前記ブラシレスモータを収容する部分の内周部には、前記凸部に対応する凹部が形成され、
前記ブラシレスモータを前記ハウジング内に収容した後に前記ハウジングの挿入側開口部が開口保持部材によって閉鎖されることにより前記ブラシレスモータが前記ハウジング内で固定されることを特徴とする請求項８に記載の電動工具。
【請求項１０】
前記センサ基板は、前記ブラシレスモータの一部と、前記ハウジングの一部とで挟持されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の電動工具。
【請求項１１】
前記センサ基板には貫通穴が設けられ、
前記位置決め手段は、前記貫通穴を通る棒状部材を有することを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
【請求項１２】
前記棒状部材は、前記ハウジングに設けられた突起であることを特徴とする請求項１１に記載の電動工具。
【請求項１３】
前記棒状部材は、ネジであることを特徴とする請求項１１に記載の電動工具。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本願において開示される発明のうち代表的なものの特徴を説明すれば次の通りである。
本発明の一つの特徴によれば、ロータとステータを有するブラシレスモータと、ブラシレスモータを軸方向に収容する筒型で一体形状のハウジングと、ブラシレスモータを制御する制御部と、ロータの回転位置を検出するセンサを搭載したセンサ基板を有し、ハウジングには、センサ基板をハウジングに取りつけるための位置決め手段が設けられ、ブラシレスモータはハウジングに対して軸方向に装着されるものであって、ハウジングに位置決めされた軸方向におけるセンサ基板の一方側の面と他方側の面が、ステータとハウジングに当接してセンサ基板が挟持されることによりハウジングに保持されるように構成した。ステータの軸方向の一端にはコイルを保持する絶縁部材が設けられ、ハウジングにはセンサ基板を軸方向に移動しないように保持する基台部が形成され、センサ基板は絶縁部材と基台部によって挟持される。
【国際調査報告】
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