(57)【要約】【課題】高出力で漏れ磁束の小さい電動工具を安価に提供すること。【解決手段】略円筒状の固定子ヨーク２と、該固定子ヨーク２の内周に互いに周方向隙間を隔てて配された複数の永久磁石１２，１３とを有するステータ３０と、該ステータ３０に挿通する回転可能な回転子ロータ１と、を備えたＤＣモータと、該ＤＣモータを収容するハウジングと、を有する電動工具において、断面略Ｃ字状の強磁性体から成る部材であって、複数の前記永久磁石１２，１３間の周方向隙間の径方向外側に位置する複数の幅広部６Ａと、隣り合う幅広部同士を繋ぐ接続部を有する補助ヨーク部材６を、前記固定子ヨーク２の外周に嵌着する。ここで、前記補助ヨーク部材６の一部に開口部を形成することによって、該補助ヨーク部材６に前記接続部を設ける。【選択図】図６
2006315109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円筒状の固定子ヨークと、該固定子ヨークの内周に互いに周方向隙間を隔てて配された複数の永久磁石とを有するステータと、該ステータに挿通する回転可能な回転子ロータと、を備えたＤＣモータと、
該ＤＣモータを収容するハウジングと、
を有する電動工具において、
断面略Ｃ字状の強磁性体から成る部材であって、複数の前記永久磁石間の周方向隙間の径方向外側に位置する複数の幅広部と、隣り合う幅広部同士を繋ぐ接続部を有する補助ヨーク部材を、前記固定子ヨークの外周に着脱可能に嵌着したことを特徴とする電動工具。
【請求項２】
前記補助ヨーク部材の一部に開口部を形成することによって、該補助ヨーク部材に前記接続部を設けたことを特徴とする請求項１記載の電動工具。
【請求項３】
前記ハウジングの内周部に、前記ステータの径方向移動を規制するリブであって、前記補助ヨーク部材の開口部を通って前記固定子ヨークの外周面に当接する径方向支持リブを形成したことを特徴とする請求項２記載の電動工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動源としてＤＣモータを備える電動工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電動工具の小型・高出力化が急速に進んできている。電源として蓄電池を用いるコードレス工具においても、その進化は目覚ましいものがあるが、高いエネルギを有する永久磁石を用いることによってモータの小型・高出力化が図られてきている。
【０００３】
ここで、駆動源としてＤＣモータを搭載した電動工具の一例としてのインパクト工具を図９に基づいて説明する。
【０００４】
図９はインパクト工具の側断面図であり、同図において、５は本体を形成するハウジング、１８はハンマケースであって、ハウジング５内に収容されたＤＣモータの回転子ロータ１の回転は、駆動軸２０から遊星減速ギヤ２１を経て減速されてスピンドル２２へと伝達される。そして、スピンドル２２の回転は、前記ハンマケース１８内に収容されたハンマ２３からアンビル２４へと伝達され、該アンビル２４とその先端に装着された不図示のビットが回転駆動されるとともに、ハンマ２３から打撃力を受けて所要の締付作業がなされる。
【０００５】
尚、図９において、２５はモータの回転子ロータ１を起動するスイッチ、２はＤＣモータの略円筒状の固定子ヨーク、２６はＤＣモータの整流子である。
【０００６】
又、前記駆動軸２０には、冷却ファン２７が固着されており、該冷却ファン２７によって複数の吸気口２８からハウジング５内に導入される冷却風によってＤＣモータ等が冷却される。
【０００７】
次に、ＤＣモータの内部構造を図１０〜図１３に基づいて説明する。
【０００８】
図１０は従来のインパクト工具のモータ部分の側断面図、図１１は同インパクト工具の鉄輪と永久磁石の構造関係を示す概略断面図、図１２は永久磁石の磁力線を示す図１１と同様の図である。
【０００９】
図１０に示すように、ハウジング５内に収容されたＤＣモータは、先端に出力部となるピニオン９を有する回転子ロータ１を備えており、この回転子ロータ１は、その軸方向両端部が軸受１０によって回転可能に支持されている。そして、この回転子ロータ１のコアの径方向外側には前記固定子ヨーク２が配置されており、この固定子ヨーク２と、図２に示すように、鉄輪１１に周方向隙間を隔てて固定保持された２極の永久磁石１２，１３とでステータ３０が構成されている。
【００１０】
ところで、インパクト工具の使い勝手を良くすることを目的として工具本体をできる限りコンパクト化することが考えられるが、そのために図１１に示すように永久磁石１２，１３の径方向厚さを極力薄くし、その分だけ鉄輪１１の径方向厚さを厚くして永久磁石１２，１３の持つエネルギを最大限に利用する磁気回路設計手法が用いられている。
【００１１】
しかし、高いエネルギを持った永久磁石１２，１３を使用すると、図１２に示すように、磁束７ａが固定子ヨーク２の外周を通り切れず、外周から磁束が大量に漏れてしまい、永久磁石１２，１３が持つエネルギを最大限利用することができないという問題がある。
【００１２】
又、磁束が大量に漏れてしまうと、鉄粉等を吸い寄せてしまい、鉄粉等がハウジング５に吸着したり、ハウジング５の吸気口２８等から鉄粉等がハウジング５内に侵入してしまう。ハウジング５に鉄粉等が吸着すると、作業者がインパクト工具を握ったときに手に鉄粉等が付着して作業性が害され、ハウジング５内に鉄粉等が侵入すると、回転子ロータ１と固定子ヨーク２の間に鉄粉等が入り込んで故障の原因になったりするという不具合が発生する。
【００１３】
そこで、図１３に示すように、高いエネルギを持った永久磁石１２（１３）に見合うよう鉄輪１１を軸方向に延ばす方法も考えられるが、この方法ではインパクト工具の全長が長くなって小型化の要求に応えることができない。
【００１４】
又、特許文献１には、複数の薄板をカシメ固定することによって固定子ヨークを構成することが記載され、この固定子ヨークの形状として種々の例が開示されている。
【００１５】
更に、特許文献２には、固定子ヨーク及び永久磁石の軸方向の両側端面に金属部材を設けることによって、漏れ磁束を小さく抑えて鉄粉の侵入を防止する技術が開示されている。
【００１６】
【特許文献１】特開２００４−０８０９６９号公報
【特許文献２】特開２００４−１２９３２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
ところが、特許文献１に記載された発明では、異なる磁力の界磁石に対応するために固定子ヨークの形状を調整する必要があるが、この種の固定子ヨークは、プレス成形機でプレス型によって成形されてその形状が決まり、その形状の変更には大きなコストが掛かるため、固定子ヨークの形状のきめ細かな調整は困難であるという問題がある。
【００１８】
又、特許文献２に記載された発明では、漏れ磁束の低減効果が不十分であるという問題がある。
【００１９】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、高出力で漏れ磁束の小さい電動工具を安価に提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、略円筒状の固定子ヨークと、該固定子ヨークの内周に互いに周方向隙間を隔てて配された複数の永久磁石とを有するステータと、該ステータに挿通する回転可能な回転子ロータと、を備えたＤＣモータと、
該ＤＣモータを収容するハウジングと、
を有する電動工具において、
断面略Ｃ字状の強磁性体から成る部材であって、複数の前記永久磁石間の周方向隙間の径方向外側に位置する複数の幅広部と、隣り合う幅広部同士を繋ぐ接続部を有する補助ヨーク部材を、前記ヨークの外周に嵌着したことを特徴とする。
【００２１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記補助ヨーク部材の一部に開口部を形成することによって、該補助ヨーク部材に前記接続部を設けたことを特徴とする。
【００２２】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記ハウジングの内周部に、前記ステータの径方向移動を規制するリブであって、前記補助ヨーク部材の開口部を通って前記ヨークの外周面に当接する径方向支持リブを形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１記載の発明によれば、漏れ磁束が最も発生し易い永久磁石間の周方向隙間の径方向外側に、強磁性体から成る補助ヨーク部材の幅広部を位置せしめたため、固定子ヨークから漏れた磁束は補助ヨーク部材の幅広部を通るようになり、従来生じていた多量の漏れ磁束が大幅に低減され、主磁束量が増えて高出力で漏れ磁束の小さい電動工具が安価に得られる。又、補助ヨーク部材は固定子ヨークに対して着脱可能であるため、様々な磁力の永久磁石に対応可能となる。
【００２４】
請求項２記載の発明によれば、補助ヨーク部材の一部に開口部を形成したため、該補助ヨーク部材の重量増加を抑えて電動工具の軽量化を図ることができる。
【００２５】
請求項３記載の発明によれば、補助ヨーク部材に開口部を形成したことによって生ずる余剰空間内にハウジングの径方向支持リブが配されることとなるため、電動工具の外径の増加を抑えることができる。又、ハウジングの径方向支持リブが補助ヨーク部材を介して固定子ヨークを支持するのではなく、径方向支持リブが固定子ヨークを直接支持するため、固定子ヨークの位置に高い精度が確保され、ＤＣモータに高いレベルの性能が維持される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２７】
図１は本発明に係る電動工具の一形態としてのインパクト工具のモータ周辺の断面図、図２は同インパクト工具の補助ヨーク部材と鉄輪及び永久磁石の構造関係を示す概略断面図、図３は同インパクト工具の補助ヨーク部材とダストガードフィンの構造関係を示す概略断面図、図４（ａ）は補助ヨーク部材の横断面図、同図（ｂ）は同補助ヨーク部材の側面図、同図（ｃ）は同補助ヨーク部材の底面図、図５は補助ヨーク部材と鉄輪及びハウジングの構造関係を示す概略断面図である。
【００２８】
本実施の形態に係るインパクト工具の基本構成は図９に示した従来のインパクト工具のそれと同様であるため、これについての再度の説明は省略し、以下、本発明の要旨についてのみ説明する。
【００２９】
図２に示すように、本発明に係るインパクト工具の駆動源としてのＤＣモータは、ステータ３０とその内部に挿通された回転可能な回転子ロータ１で構成されており、ステータ３０は、固定子ヨーク２と、鉄輪１１に周方向隙間を隔てて固定保持された２極の永久磁石１２，１３とで構成されている。又、ステータ３０は、図１に示すカーボンブラシ３及びカーボンブラシブロック（以下、「ＣＢブロック」と略称する）４を有しており、これらは、２分割されたプラスチック製のハウジング５内に収容されている。尚、ＣＢブロック４は、カーボンブラシ３とリードワイヤ８を保持している。
【００３０】
前記回転子ロータ１は、出力部となるピニオン９を先端に有しており、その軸方向両端部が軸受１０を介してハウジング５に回転可能に支持されている。そして、この回転子ロータ１のコアの径方向外側にはステータ３０を構成する前記固定子ヨーク２が配置されている。
【００３１】
又、固定子ヨーク２の反出力側（図１の左側）には、強磁性体である金属部材としてのダストガードフィン１５が回転子ロータ１のコイルエンド１４と適当な距離を保って配置されている。このダストガードフィン１５は、厚さ０．５ｍｍ程度の鉄板を絞り加工によってカップ状に成形された筒部１６を有し、この筒部１６は、ＣＢブロック４に形成された穴に嵌合している。そして、筒部１６の反対側は、鉄輪１１と永久磁石１２，１３の端面形状に合わせて成形され、永久磁石１２，１３の磁力によって吸着されており、従って、ダストガードフィン１５は、磁力によって吸い付けられて固定保持されている。
【００３２】
他方、固定子ヨーク２の出力側（図１の右側）には、強磁性体である金属部材としてのサイドヨーク１７が配置されており、このサイドヨーク１７も鉄輪１１と永久磁石１２，１３の端面形状に合わせて成形され、永久磁石１２，１３の磁力によって吸着保持されている。従って、サイドヨーク１７は、ダストガードフィン１５と共に固定子ヨーク２に吸着された状態で固定保持されている。
【００３３】
又、ステータ３０を構成する前記鉄輪１１とダストガードフィン１５及びサイドヨーク１７の外周には、強磁性体である金属部材としての補助ヨーク部材６が嵌着されており、この補助ヨーク部材６によって鉄輪１１とダストガードフィン１５及びサイドヨーク１７の径方向の位置決めがなされている。
【００３４】
ここで、上記補助ヨーク部材６は、厚さ１．５ｍｍ程度の鉄板を曲げ加工によって横断面略Ｃ字状に成形され、図４に示すように、その一部にはプレス加工によって矩形状の開口部６ｂと凹部６ａが形成されている。即ち、補助ヨーク部材６には、前記永久磁石１２，１３間の周方向隙間（図２参照）の径方向外側に位置する上下２つの幅広部６Ａと、これらの幅広部６Ａを繋ぐ幅狭の接続部６Ｂ（開口部６ｂの両側に形成される部分）が設けられており、下方の幅広部６Ａの幅方向端部に前記凹部６ａが形成されている。
【００３５】
そして、補助ヨーク部材６の両側面には、図２に示すように、約８０°の角度範囲で開口部６ｂ，６ｃが形成されており、図５に示すように、これらの開口部６ｂ，６ｃをハウジング５の内周部の相対向する２箇所に形成された径方向支持リブ５ａに嵌合させることによって、補助ヨーク部材６の回転方向の位置決めがなされるとともに、補助ヨーク部材６がハウジング５に容易に組み込まれる。
【００３６】
尚、補助ヨーク部材６の軸方向の位置決めは、図１に示すように、ハウジング５の内周部の軸方向に離間した２箇所に形成されたリブ５ｂに該補助ヨーク部材６の軸方向端面を当接させることによってなされる。又、図５に示すように、固定子ヨーク２は、その外周面の２箇所がハウジング５の前記径方向支持リブ５ａによって挟持されることによって径方向の位置決めがなされ、寸法精度の高い該固定子ヨーク２の芯出しが高精度になされる。尚、ハウジング５の径方向支持リブ５ａは、補助ヨーク部材６の開口部６ｂ，６ｃを通過して固定子ヨーク２の外周面の２箇所に当接して該固定子ヨーク２を挟持する。
【００３７】
他方、前記ダストガードフィン１５の一部には、図３に示すように、径方向外方に延びる矩形状の突起部１５ａが形成されており、この突起部１５ａが補助ヨーク部材６に形成された前記凹部６ａに嵌合することによって、ダストガードフィン１５の位置決めがなされている。
【００３８】
次に、本実施の形態に係るインパクト工具の作用を図６に基づいて説明する。尚、図６は永久磁石の磁力線の様子を示す図２と同様の図である。
【００３９】
ステータ３０の一方の永久磁石１２はＮ極に着磁され、他方の永久磁石１３はＳ極に着磁されている。そして、磁力線７は、図６に破線にて示すように、一方の永久磁石（Ｎ極）１２から回転子ロータ１を通って他方の永久磁石１３へと向かっている。これに対して、従来の構成では、図１２に示すように、高いエネルギを持った永久磁石１２，１３の磁束７ａが鉄輪１１を通り切れない場合には多量の漏れ磁束が発生し、この漏れ磁束が固定子ヨーク２の外側の空中を通ってしまい、前述のような問題が発生していた。
【００４０】
しかし、本実施の形態では、固定子ヨーク２の径方向において磁束が最も多く通る上下２箇所に補助ヨーク部材６の幅広部６Ａを配置したため、その補助ヨーク部材６の幅広部６Ａに多量の磁束が流れ込み、従来生じていた多量の漏れ磁束（図１２参照）が大幅に低減される。この結果、主磁束量が増えて高出力で漏れ磁束の小さいインパクト工具が安価に得られる。
【００４１】
又、永久磁石１２，１３として更に高いエネルギを持ったものを使用したとしても、補助ヨーク部材６の厚さのみを変えることによって、固定子ヨーク２の軸方向長さを抑えつつ、主磁束量を増やすことができるため、ＤＣモータの高出力化を図ることができ、従来と同等の出力を維持するのであればＤＣモータを従来よりも小型化することができる。
【００４２】
更に、本実施の形態では、ＤＣモータの磁束が最も通る箇所に強磁性体である補助ヨーク部材６の幅広部６Ａを配置し、補助ヨーク部材６の磁束が通らない箇所には開口部６ｂ，６ｃを設けたため、ＤＣモータの軽量化と高出力化を実現することができる。
【００４３】
そして、補助ヨーク部材６に開口部６ｂ，６ｃを形成したことによって生ずる余剰空間内にハウジング５の径方向支持リブ５ａが配されることとなるため、インパクト工具の外径の増加を抑えることができる。又、径方向支持リブ５ａが補助ヨーク部材６を介して固定子ヨーク２を支持するのではなく、径方向支持リブ５ａが固定子ヨーク２を直接支持するため、固定子ヨーク２の位置に高い精度が確保され、ＤＣモータに高いレベルの性能が維持される。
【００４４】
尚、本実施の形態では、補助ヨーク部材６として、図４に示すように、幅方向中央部に開口部６ｂを形成して２つの幅広部６Ａを形成し、両幅広部６Ａを接続部６Ｂで繋ぐ構成としたため、成形時に捩れ等の変形が抑えられるというメリットが得られる。
【００４５】
補助ヨーク部材６の他の形態としては、図７に示すように、一側部の幅方向両端に切欠き状の開口部６ｂを形成し、その中央部に形成される幅狭の接続部６Ｂによって上下の幅広部６Ａを繋いだもの、図８に示すように、一側部の幅方向一端に切欠き状の開口部６ｂを形成し、その横に形成される幅狭の接続部６Ｂによって上下の幅広部６Ａを繋いだもの等が考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、インパクト工具のみならず、駆動源としてＤＣモータを備える他の任意の電動工具に適用して前記効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係るインパクト工具のモータ周辺の断面図である。
【図２】本発明に係るインパクト工具の補助ヨーク部材と鉄輪及び永久磁石の構造関係を示す概略断面図である。
【図３】本発明に係るインパクト工具の補助ヨーク部材とダストガードフィンの構造関係を示す概略断面図である。
【図４】（ａ）は補助ヨーク部材の横断面図、（ｂ）は同補助ヨーク部材の側面図、（ｃ）は同補助ヨーク部材の底面図である。
【図５】本発明に係るインパクト工具の補助ヨーク部材と鉄輪及びハウジングの構造関係を示す概略断面図である。
【図６】本発明に係るインパクト工具の永久磁石の磁力線の様子を示す図２と同様の図である。
【図７】（ａ）は別形態に係る補助ヨーク部材の横断面図、（ｂ）は同補助ヨーク部材の側面図である。
【図８】（ａ）は別形態に係る補助ヨーク部材の横断面図、（ｂ）は同補助ヨーク部材の側面図である。
【図９】従来のインパクト工具の側断面図である。
【図１０】従来のインパクト工具のモータ部分の側断面図である。
【図１１】従来のインパクト工具の鉄輪と永久磁石の構造関係を示す概略断面図である。
【図１２】従来のインパクト工具における永久磁石の磁力線を示す図１１と同様の図である。
【図１３】従来のインパクト工具の鉄輪と永久磁石の別構造関係を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１          回転子ロータ
２          固定子ヨーク
３          カーボンブラシ
４          ＣＢブロック
５          ハウジング
５ａ        径方向支持リブ
６          補助ヨーク部材
６Ａ        幅広部
６Ｂ        接続部
６ａ        凹部
６ｂ，６ｃ  開口部
７          磁力線
８          リードワイヤ
９          ピニオン
１０        軸受
１１        鉄輪
１２，１３  永久磁石
１４        コイルエンド
１５        ダストガードフィン
１７        サイドヨーク
３０        ステータ
【図１】
2006315109.tif 000003
【図２】
2006315109.tif 000004
【図３】
2006315109.tif 000005
【図４】
2006315109.tif 000006
【図５】
2006315109.tif 000007
【図６】
2006315109.tif 000008
【図７】
2006315109.tif 000009
【図８】
2006315109.tif 000010
【図９】
2006315109.tif 000011
【図１０】
2006315109.tif 000012
【図１１】
2006315109.tif 000013
【図１２】
2006315109.tif 000014
【図１３】
2006315109.tif 000015