(57)【要約】【課題】【解決手段】モータ被駆動製品の歯車箱に結合される二重絶縁の電子整流型ブラシレスモータである。該モータは、ステータスロット１２４の形状にて形成され且つ、巻線がステータスロット内に挿入される前に、ステータスロット内に挿入される複数の絶縁片１２２を有する第一の電気絶縁層を備えている。更に、第一の電気絶縁層は、巻線が挿入された後、巻線と巻線スロットの入口との間に楔状に差し込まれる複数の絶縁片を備えている。該モータは、軸とモータスタック５８との間にて軸５０に圧着された絶縁管５４にて構成された第二の電気絶縁層を更に備えている。
2005513978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子整流型ブラシレスモータにおいて、
モータハウジングと、
前記モータをモータ被駆動製品に結合し得るようにされた、前記モータハウジングに結合された軸受端部キャップと、
前記ハウジング内で環状に嵌合され、ロータ組立体を有する二重絶縁ロータ及びステータ組立体とを備え、該ロータ組立体が、
トルクを前記モータ被駆動製品に供給する形態とされた軸と、
該軸に結合されたロータスタックと、
前記軸と前記ロータスタックとの間にて前記軸上に配置され、これにより第一の電気絶縁層を提供する非導電性の電気絶縁管とを備える、電子整流型ブラシレスモータ。
【請求項２】
請求項１のモータにおいて、
前記二重絶縁ロータ及びステータ組立体が、ステータ組立体を備え、前記ステータ組立体が、
複数のステータスロットを有するステータスタックと、
該ステータスロット内に巻かれた複数の巻線と、
前記ステータスロット内の前記巻線の周りにて前記ステータスロット内に配置され、これにより、第二の電気絶縁層を提供する非導電性の電気絶縁材料を備える、モータ。
【請求項３】
請求項２のモータにおいて、
前記絶縁材料が、
前記巻線が前記ステータスロット内に挿入される前に、前記ステータスロット内に挿入される複数の第一の絶縁材料片と、
前記巻線が前記ステータスロット内に挿入された後に、前記ステータスロットの入口内に挿入される複数の第二の絶縁材料片とを備える、モータ。
【請求項４】
請求項１のモータにおいて、前記絶縁管がファイバガラス管からなる、モータ。
【請求項５】
請求項１のモータにおいて、前記モータハウジングが非導電性材料で出来ている、モータ。
【請求項６】
請求項１のモータにおいて、前記ステータ組立体が、非導電性の中間装置を使用して前記モータハウジング内に取り付けられる、モータ。
【請求項７】
モータハウジングと、ロータ軸及びロータスタックを有するロータ組立体と、ハウジング内に環状に取り付けられたステータ組立体とを備える、電子整流型ブラシレスモータに結合されたモータ被駆動製品のアクセス可能な金属にユーザが接触したとき、電気的ショックに対して保護する方法において、
ステータ組立体内に第一の絶縁層を提供するステップと、
ロータ組立体内に第二の絶縁層を提供するステップとを備え、第二の絶縁層が、前記軸と前記ロータスタックとの間にて前記ロータ軸に配置された非導電性の電気絶縁管を有する、電気ショックに対して保護する方法。
【請求項８】
請求項７の方法において、
第一の絶縁層を提供するステップが、
複数のステータスロットを有するステータスタックを提供するステップと、
ステータスロット内で巻かれて、回転磁界を発生させる複数のステータ巻線を提供するステップと、
ステータスタックとステータ巻線との間にて電気絶縁体を使用するステップとを備える、方法。
【請求項９】
請求項８の方法において、
電気絶縁体を使用するステップが、
ステータスロットの形状に形成されて、ステータ巻線がステータスロット内で巻かれる前に、ステータスロット内に挿入される複数の第一の絶縁片であって、非導電性の電気絶縁材料で出来た前記複数の第一の絶縁片を提供するステップと、
巻線がステータスロット内に挿入された後に、ステータスロットの入口内に挿入される複数の第二の絶縁片であって、非導電性の電気絶縁材料で出来た前記複数の第二の絶縁片を提供するステップとを備える、方法。
【請求項１０】
請求項９の方法において、複数の第一の絶縁片を提供するステップが、ステータスタックの両端にて伸びる第一の絶縁片を提供するステップを備え、複数の第二の絶縁片を提供するステップが、ステータスタックの両端にて伸びる第二の絶縁片を提供するステップを備える、方法。
【請求項１１】
請求項１０の方法において、第二の絶縁層を提供するステップが、ファイバガラス絶縁管を提供するステップを備える、方法。
【請求項１２】
請求項１０の方法において、前記モータハウジングが、非導電性材料で出来た補助的な絶縁層を提供するステップを更に備える、方法。
【請求項１３】
請求項１０の方法において、前記ステータ組立体が、非導電性の中間装置を使用して前記モータハウジング内に取り付けられる補助的な絶縁層を提供するステップを更に備える、方法。
【請求項１４】
モータ被駆動製品に結合し得る形態とされた電子整流型ブラシレスモータにおいて、
複数のステータスロットを有するスチール製積層物の積重ね体を備えるステータスタックと、
前記ステータスロット内で巻かれて、回転磁界を発生させる形態とされた複数の巻線と、
前記モータの電流を運ぶ構成要素と前記モータのアクセス可能な金属との間にあり、前記ステータスロット内の前記巻線の周りにて前記ステータスロット内に配置された非導電性の電気絶縁材料を有する第一の電気絶縁層と、
トルクを前記モータ被駆動製品に供給する形態とされた軸と、
前記回転磁界内にて回転し、これにより前記軸にトルクを供給する形態とされたスチール製積層物の積重ね体を備えるロータスタックと、
前記モータの電流を運ぶ構成要素と前記モータのアクセス可能な金属との間にあり、前記軸と前記ロータスタックとの間にて前記軸上に配置された非導電性の電気絶縁管を有する第二の電気絶縁層とを備える、電子整流型ブラシレスモータ。
【請求項１５】
請求項１４のモータにおいて、
前記第一の層の前記非導電性電気絶縁材料が、
前記巻線が前記ステータスロット内に挿入される前に、前記ステータスロット内に挿入される複数の第一の絶縁材料片と、
前記巻線が前記ステータスロット内に挿入された後、前記ステータスロットの入口内に挿入される複数の第二の絶縁材料片とを備える、モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体として、スイッチドリラクタンスモータ、高周波誘導モータ、ブラシレス交流モータ、及びブラシレス直流モータのような、電子整流型ブラシレスモータに関する。より具体的には、本発明は、持運び型テーブルソー、マイタソー（ｍｉｔｅｒ  ｓａｗ）、現場ソー、及びＴＧＳ型複合ソーのような、色々な用途における独特の機能上の必要条件に合うことのできる堅固なブラシレスモータを提供する電子整流型モータの設計及び組み立て方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術の電子整流型ブラシレスモータには、色々な欠点がある。１つの欠点は、モータを流れる空気流が制限されることである。典型的な汎用モータハウジングの設計において、空気は、端部キャップの排気口を通じて吸引され、ブラシギヤ組立体及び巻線の上を流れ、ファンを通って、モータの他端から排出される。
【０００３】
電子整流型ブラシレスモータにおいて、空気は、端部キャップを通じても吸引されるが、最初に、空気は、モータの他の部分を通る前に、ハウジングの１つの軸方向端部に取り付けられた電子制御モジュールの周縁の周りを通らなければならない。このように、封入したプリント回路板（ＰＣＢ）を保持するポッティングボートを有する電子制御モジュールは、空気が最初に、電子制御モジュールの周りを通るようにすることにより空気流を妨げる。空気は、電子制御モジュールの周りを流れた後、アルミニウムヒートシンクの押出し成形フィンにより形成された通路を通って下方に流れ、これによりヒートシンクに取り付けられた電子構成要素を冷却する。次に、空気は、ステータ巻線の上を流れ、ステータの内部及びその周りを流れ、ファンを通って、モータの端部から排出される。このように、電子整流型ブラシレスモータにおいて、電子制御モジュールは、モータを通る空気流を制限する。
【０００４】
電子整流型ブラシレスモータにおける空気流を妨害することは、ハウジングの成形法により更に増幅される。ハウジングを効果的に成形し且つ製造するためには、ハウジングは、その内側（コア）及び外側（キャビティ）の双方に抜き勾配を付与しなければならない。ハウジングの入口における幾何学的形態は、既存の製品への取り付けインターフェースの要求により固定されるため、抜き勾配は、ハウジングを電子制御モジュールの周りで閉じ（狭くし）、これにより電子制御モジュール及びモータを通る空気流を更に制限することになる。
【０００５】
既知の電子整流型ブラシレスモータにおける第二の欠点は、モータが典型的な汎用モータよりも長いことである。モータが長いため、電子整流型ブラシレスモータは、モータ又はハウジングの軸方向全長を可能な限り短く保つことが望まれる多くの電動工具にて利用することが困難である。このことは、ソー（及びソーに結合されたモータ）がある角度で傾くとき、モータハウジングの余分な長さは、ソーの囲い又はテーブルと干渉する可能性があるから、マイタソー及びその他のソーにて特にそうである。例えば、ＴＧＳ型複合ソーにおいて、モータハウジングの軸方向長さは、ソーのフレームを越えて突き出さないよう十分に短くなければならない。ソーのフレームを越えて突き出すならば、モータハウジングは、テーブルを反転させることを妨げることになろう。別の例として、小型の持運び型テーブルソーにおけるモータの軸方向長さは、ソーの歯車ケースに取り付けられたとき、モータハウジングがテーブルの基部を形成するスカート部の内側に嵌まるようなものでなければならない。更に別の例において、傘歯車及びマイタの機能がモータ端部をテーブルに向けて傾けるマイタソーにおいて、モータの軸方向長さは、モータがテーブルの囲い物に接触しないようなものでなければならない。
【０００６】
既知の電子整流型ブラシレスモータにおける第三の欠点は、組立過程中、ロータ軸におけるレジスタ手段をロータポールと適正に整合させ且つ、位置センサをステータと適正に整合させることができないことである。レジスタ手段は、遮断器又は磁石のような任意の適宜なレジスタ手段とし、また、位置センサは、光センサ又はホール効果センサのような適宜なセンサとすることができる。典型的な電子整流型ブラシレスモータにおいて、位置センサに対するレジスタ手段の位置は、ステータに対するロータの位置を決定する。電子整流型ブラシレスモータにおいて、モータ巻線の磁束の方向を切換える電子切換え信号が電子コントローラにより提供されるとき、ロータの正確な位置を知ることが極めて重要である。ロータポールとレジスタ手段との整合が外れたならば、すなわち、ステータに対する位置センサの整合が正確に設定されないならば、位置センサにより検出されるレジスタ手段の位置は、ステータに対するロータの位置を不正確に表示することになろう。ロータの位置が正確に決定されないならば、電子スイッチングモータは、パワー及びトルクを極めて急速に失うであろう。
【０００７】
既知の電子整流型ブラシレスモータにおける第四の欠点は、アンダーライター・ラボラトリーズ（ＵＬ）及びその他の安全監督機関が規定する二重絶縁構造に対する条件を満たさないことである。電源コードにおける接地線を不要にする二重絶縁モータの設計は、汎用モータにて具体化されている。これは、別の形態の接地型工具は、作業現場にて確実な接地接続が利用可能でなければならないが、そうでないことが多いから、手持ち型及びテーブル取り付け型電動工具に対する好ましい構造である。基本的な必要条件は、巻線のような活性な構成要素とユーザがアクセス可能な軸又はねじのような任意の金属構成要素との間に少なくとも２レベルの絶縁効果を提供する設計としなければならないことである。既知の電子整流型ブラシレスモータは、二重絶縁構造の設計を具体化していない。
【０００８】
このため、モータを通る空気流を増大させる電子整流型ブラシレスモータの設計を提供することが望ましいであろう。より短いモータを必要とする用途に適した軸方向全長を有する電子整流型ブラシレスモータを提供することが更に望ましいであろう。更に、モータの組み立て中、ロータポールに対する光エンコーダの正確な整合及びステータに対する光センサの正確な整合を保証する電子整流型ブラシレスモータの設計を提供することが望ましいであろう。更に、コストを著しく増し又は、モータ全体の製造の容易さ及び（又は）組み立てを複雑化することなく、二重絶縁の設計を具体化する電子整流型ブラシレスモータを提供することが望ましいであろう。
【発明の概要】
【０００９】
本発明は、上述した色々な欠点を解決する電子整流型ブラシレスモータに関する。１つの好ましい形態において、本発明は、ブラシレス交流モータに関するが、本発明は、ブラシレス直流モータにも適用可能であることが理解されよう。
【００１０】
本発明の１つの面において、モータのハウジングには、モータをより効率よく冷却することを許容すべくハウジングを通る空気流を増大させる抜き勾配角度が与えられる。
本発明の第二の面において、電子整流型ブラシレスモータの設計は、モータの軸方向全長をより短くすることを許容するコンデンサの取り付け構造体を提供する。コンデンサは、ハウジングの軸方向一端ではなくて、ハウジングの側壁に形成されたハウジングの突出部又は膨大部内に摺動し得るようにされた回路板に取り付けられる。このように、ハウジングの軸方向全長は、短くなり、これにより、その関係した工具のその他の構成要素と干渉せずに、モータを異なる位置に配置しなければならない、モータの広範囲の用途を許容する。
【００１１】
本発明の第三の面において、電子整流型ブラシレスモータは、ステータと光センサのような位置センサを互いに対して正確に整合させることを許容するハウジングを提供する。このことは、位置センサが取り付けられるブリッジ部と、ステータを配置するリブとの双方を含む、ハウジングを形成するハウジングの成形コアを使用することにより実現される。典型的に、ハウジングに対する成形コアは、ステータがハウジング内に挿入されたとき、ステータを正確に整合させるために使用される位置決めリブをハウジングの内面に形成するが、位置センサに対する取り付けブリッジ部は含まない。位置センサの取り付けブリッジ部及びステータの位置決めリブの双方を含むようにハウジングを成形することにより、ステータに対する位置センサの位置決めの変位が回避される。このため、モータの組みみ立て中、時間を消費する整合手順又は試験を必要とせずに、取り付けたとき、位置センサとステータは、正確に整合されよう。
【００１２】
本発明の第四の面において、電子整流型ブラシレスモータは、二重絶縁（ＤＩ）の特徴を取り入れ、これにより電源コード内の直接接地ケーブルを不要にする。ＤＩ設計は、ステータとステータ巻線との間に配置された絶縁片とロータ軸とロータ積層体との間に配置された絶縁スリーブとを含む。このため、ユーザがアクセス可能な金属部品と電流が流れるモータの部品との間に２つの絶縁層がある。これと代替的に、ステータを支持するモータハウジングも非導電性材料で製造されるようにする。
【発明の詳細な説明】
【００１３】
図１は、本発明の１つの好ましい実施の形態による電子整流型ブラシレスモータ１０の斜視図である。モータ１０は、電動工具のような製品の歯車箱又はその他の支持手段に直接、ボルト止めすることのできる自己密閉型モータである。モータ１０は、モータハウジングの側壁の外面から突き出す、一体に形成された膨大部１８を有するプラスチック製モータハウジング１４を有しており、ここに、複数のコンデンサ（図示せず）が挿入される。ハウジング１４は、末端が通気口付きの端部キャップ２２により閉じられ、他端である基端が軸受端部キャップ２６により閉じられている。
【００１４】
図２は、モータ１０の構成要素を組み立てる方法を示す、モータ１０（図１に図示）の分解図である。ステータスタック３０、ロータ３４及びバッフル３８は、ハウジング１４内に環状に装着されている。ステータスタック３０は、ステータ巻線（以下に図６に関して説明）が装着されるスチール製積層物の積重ね体である。ステータ巻線は、電流にて連続的に励起され、これにより回転磁界を発生させる。ステータスタック３０は、ハウジング１４の側壁の内面１４ａに形成された複数の位置決めリブ４０を使用してハウジング１４内に正確に配置されている。位置決めリブ４０は、ステータスタック３０に一体に形成されたステータ通路４２内に装着する。次に、ステータスタック３０は、ハウジング１４内に締り嵌めを以って押し込まれ且つ、２つのねじ（図示せず）により所要位置に固定される。
【００１５】
ロータ３４は、巻線がなく、また、軸受端部キャップ２６により支持された第一の軸受４４と、モータハウジング１４内に組み込まれた一体の軸受支持体（図示せず）により支持された第二の軸受４６との間に支持されている。ロータ３４は、軸５０と、絶縁管すなわちスリーブ５４と、スチール積層物５８の積重ね体と、空気をモータ１０を通じて導くのを助ける冷却ファン６２とを有している。積重ね体５８は、スチール積層物を互いに相互に係止し、溶接し、索止めし、又は接着することで組み立てられる。絶縁管５４は、軸５０に圧着され、ロータスタック５８は、絶縁管５４に圧着される。軸５０は、製品の歯車箱（図示せず）に接続される一方、該製品の歯車箱は、ソーブレードのような工具要素に結合される。ステータ巻線により形成された回転磁界は、ロータスタック５８に力を加えて、ロータスタック５８が軸５０の軸線の周りで回転し、これによりトルクを軸５０に伝達する一方、該軸は、製品の歯車箱内の歯車にトルクを供給する。ロータスタック５８は、複数、すなわち４つのロータポール６８を有するが、より多く又はより少ない複数のロータポール６８を導入することが可能であることが理解されよう。
【００１６】
ロータ３４は、断続装置のようなレジスタ手段６６を更に有している。本明細書で使用するように、レジスタ手段６６は、断続装置６６として説明するが、レジスタ手段６６は、磁石のような任意のその他の適宜なレジスタ手段とすることが可能であることが理解されよう。断続装置６６は、複数、すなわち４つのベーン６６ａを有しており、それらベーンの３つのみが図２に示してある。断続装置６６は、軸５０の末端すなわち後端に嵌まり且つ、位置センサ（図３に関して以下に説明）と相互作用してロータ位置及びロータ速度に関するデータを電子式コントローラに提供する。軸受４６の外径部と例えば、ゴム栓又はゴムブーツのような軸受支持体の壁との間に嵌まる柔軟性材料により第二の軸受４６の外径部（ＯＤ）の滑り又は回転が防止される。ステータ３０、バッフル３８及びロータ３４がハウジング１４内に環状に嵌まった後、軸受端板２６を第一の軸受４４上及びハウジング１４の入口にて位置決め箇所に装着し、次に、４つのねじ（図示せず）によりプラスチック製ハウジング１４に固定する。
【００１７】
図３は、モータハウジング１４（図２に図示）の末端の内部の分解図である。ハウジング１４の一体的な軸受支持体（図示せず）の背後には、位置センサ７４を支持するブリッジ部７０がある。好ましい実施の形態において、位置センサ７４は、光センサであり、本明細書にて光センサ７４として説明する。しかし、位置センサ７４は、例えば、ホール効果センサのような任意のその他の適宜な位置センサとすることが可能であることが理解されよう。ブリッジ部７０は、ハウジング１４の端部壁７２と一体に形成され且つ、該端部壁７２から突き出している。光センサ７４は、ブリッジ部７０の上側部分７０ａの下方に挿入され、該センサがブリッジ部内の中空の領域７１内に実質的に嵌まるようにする。光センサ７４は、タブ７４ａ、７４ｂを有しており、タブ７４ａは開口７５を有し、タブ７４ｂは開口７７を有する。光センサ７４は、ブリッジ部７０の上側部分７０ａに形成された開口８０及び開口７７を通って伸びる締結具（図示せず）によりタブ７４ｂにてブリッジ部７０に取り付けられる。端部壁７２は、該端部壁から外方に突き出す１対の取り付けボス７２ａ、７２ｂを有し、取り付けボスの各々は、盲穴７２ｃ及び貫通穴７２ｄをそれぞれ有する。光センサ７４のタブ７４ａは、取り付けボス７２ｂの上方に配置され、開口７５及び貫通穴７２ｄが整合されるようにする。
【００１８】
上述したように、ブリッジ部７０内に装着されたならば、光センサ７４は、中空のプラスチック製センサキャップ７８により覆われる。光センサ７４は、上側でキャップ７８により及び下側で第二の軸受４６によって境界付けられ、これは、光センサ７４を収容する封止チャンバを形成する。封止チャンバは、光センサ７４を汚れ、塵、油及び水分から並びに外部の光源による偶発的な作動から保護する。更に、モータハウジング１４の末端は、通気口付き端部キャップ２２（図１に図示）をモータハウジング１４の末端に取り付けるときに使用されるボス８１を有している。
【００１９】
光センサ７４は、断続装置６６（図２に図示）と相互作用して、ロータ３４の位置及び速度に関するデータを提供する。軸５０及び断続装置６６が回転すると、断続装置６６のベーン６６ａが通過することが光センサ７４により検出され、該光センサは、主制御ＰＣＢ（図４に関して以下に説明）にデータを提供する。主制御ＰＣＢは、そのデータを利用してステータスタック３０（図２に図示）に対するロータスタック５８の相対的位置及びロータスタック５８の速度のような、モータ１０を適正に作動させるのに重要な情報を決定する。このため、断続装置のベーン６６ａをロータポール６８（図２に図示）に整合させ、ステータステック３０を光センサ７４に整合させることは、適正なモータの作動にとって極めて重要である。
【００２０】
ステータスタック３０を光センサ７４に適正に整合させることは、ステータの位置決めリブ４０と同一の鋳型のコア側部からブリッジ部７０を成形することにより行われる。ブリッジ部７０は、開口８０及び取り付けボス７２ｂのようなセンサの取り付け構造体を有しており、該センサの取り付け構造体は、光センサ７４をブリッジ部７０内で正確に方位決めする。ステータ位置決めリブ４０は、ステータスタック通路４２（図２に図示）にキー止めされ、ステータスタック３０が正確な方位にてハウジング１４内に装着されるようにする。このため、ブリッジ部７０にセンサの取り付け造作部を画成する工具は、位置決めタリ４０も画成する。ブリッジ部７０及びステータ位置決めリブ４０の双方が鋳型のコア側部に組み込まれることは、これらの重要な構成要素が同一の部分（すなわち、ハウジング１４）に一体に形成されることを保証する。このことは、ステータスタック３０の位置に対する光センサ７４の整合が高精度にて制御され、モータ１０を組み立てる間、ステータスタック３０が整合外れする機会を更に少くすることを保証する。また、これらの構成要素を手で整合させようとするときに格別な注意を払う必要はないから、このことは、組み立て時間を著しく短縮することになる。
【００２１】
図４は、モータ１０の末端における構成要素を組み立てる方法を示す、モータ１０（図２に図示）の末端の分解図である。主制御ＰＣＢ８２は、光センサ７４の後方に装着される一方、例えば、大きい膜コンデンサのような１対のコンデンサ８６がコンデンサＰＣＢ９４に取り付けられ且つ、モータハウジング１４の側部と一体化された膨大部１８内に収容される。
【００２２】
主制御ＰＣＢ８２は、プラスチック製ポッティングボート９８内でエポキシ樹脂にてポット成形され、該ボートは、モータハウジング１４から上方に伸びるプラスチック製ボス８１及び別のプラスチック製ボス（図示せず）に嵌まる。更に、主制御ＰＣＢ８２は、該主制御ＰＣＢ８２の両周縁部に嵌まる２つの翼型アルミニウムヒートシンク１０２、１０６を有している。１つの好ましい形態において絶縁したゲート付きバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴｓ）を備える４つのスイッチング装置は、ヒートシンク１０２、１０６の一方に固定され、また、主制御ＰＣＢ８２にはんだ付けされている。更に、４つのダイオードがヒートシンク１０２、１０６の他方に装着される。構成要素７４、７８、８２、９４、９８の全てがハウジング１４内に挿入された後、通気口付き端部キャップ２２は、構成要素上に配置され且つ、ハウジング１４に固定される。
【００２３】
入って来る交流電源、モータリード線に対する接続部、光センサ７４への接続部、最終的に、トリガースイッチ、テーブル位置ラッチスイッチ又は速度制御電位差計のような製品における色々なスイッチから出る信号レベルリード線を含む、主制御部ＰＣＢ８２に対する多数の接続部（図示せず）がある。これらの接続部は、主制御ＰＣＢ８２に直接、はんだ付けし且つ、ポッティングコンパウンドにより固定するか、又は端子を使用して接続することができる。交流電源及び信号レベルスイッチ入力のような全ての外部リード線は、膨大部１８と反対側の側部にてモータハウジング１４から出る単一の多心ケーブル（図示せず）となるように結束される。
【００２４】
図５は、コンデンサ８６をモータハウジングの膨大部１８内に摺動可能に挿入する方法を示す、モータハウジング１４（図４に図示）の分解図である。典型的な汎用モータが一般に利用される用途においてブラシレスモータ１０を具体化するためには、モータの軸方向全長は、典型的な汎用モータの軸方向長さと同様でなければならない。
【００２５】
好ましい実施の形態において、モータハウジング１４は、コンデンサ８６を収容して、これによりモータ１０の軸方向全長を最小にする膨大部１８を有している。コンデンサ８６は、コンデンサＰＣＢ９４にはんだ付けし、次に、ナイロンケーブル連結具のような締結具１１０を使用してコンデンサＰＣＢ９４にくくり付けられている。補強材１１４がコンデンサＰＣＢ９４の２つの両長手方向縁部に取り付けられ、これによりコンデンサＰＣＢ９４に対し構造的剛さを追加する。１つの実施の形態において、補強材１１４は、例えば、クリップ又はスナップ嵌め具を使用してコンデンサＰＣＢ９４に一時的に取り付けられる。１つの代替的な実施の形態において、補強材１１４は、例えば、コンデンサＰＣＢ９４及び補強材１１４の双方にリベット止めしたブラケット又は接着剤を使用してコンデンサＰＣＢ９４に恒久的に取り付けられる。補強材１１４は、モータハウジングの膨大部１８の内壁に沿って相応する通路１６内に嵌まる。好ましい実施の形態において、補強材１１４は、抜き勾配が付され、従って、テーパー付きの形状を有する。
【００２６】
補強材１１４は、同様に抜き勾配が付された相応する通路１１６内に摺動可能に挿入されるが、補強材１１４及び相応する通路１１６の形状は、このようなものに限定されない。モータハウジングの膨大部１８の基部及び通気口付き端部キャップ２２（図１に図示）の端部スロットは、コンデンサＰＣＢ９４０の端部を拘束する。コンデンサＰＣＢ９４は、ハウジング１４の側壁に形成された開口１２０を通じて挿入された可撓性のリード線１１８を使用して主制御ＰＣＢ８２に電気的に接続される。好ましくは、リード線１１８は、テープ形ケーブルであるが、任意の適宜な電気的接続手段としてもよい。
【００２７】
図６は、ステータスタック３０（図２に図示）の分解図である。好ましい実施の形態において、ステータスタック３０は、相互に係止し、溶接し、滑り止めし又は互いに接着された「単一化したスタック」として知られる積層物の積重ね体を備えている。複数の第一の絶縁片１２２がステータスロット１２４の形状にて形成され、巻線又はコイル１２６をステータスロット１２４内に挿入する前に、ステータスロット１２４内に挿入され、ステータスタック３０の両端に伸びている。「トップステッキ（ｔｏｐｓｔｉｃｋｓ）」又は「コイル支え材」として一般に知られる複数の第二の絶縁片１２８（図７に図示）が、巻線１２６をステータスロット１２４内に挿入した後に、巻線１２６とステータスロット１２４の入口との間に楔状に差し込まれ且つ、ステータスタック３０の両端に伸びている。第一の絶縁片１２２及び第二の絶縁片１２８がモータ１０の電流を運ぶ構成要素と、ユーザが通常、接触するであろうモータ１０の金属部品（本発明にて「アクセス可能な金属」と称する）との間に電気絶縁層を提供する。例えば、モータ１０が手持ち型電動ソーに使用される場合、ロータ軸５０は、アクセス可能な金属とみなされ、それは、該ロータ軸は、導電性の金属対金属の相互接続部を通じてソーの歯車箱と接続し、該ソーの歯車箱は、導電性の金属対金属の相互接続部を通じてソーブレードに接続するからである。
【００２８】
図７は、本発明のモータ１０の１つの好ましい実施の形態に従って具体化された二重絶縁造作部を示す、ステータスタック３０（図６に図示）、ロータスタック５８及び軸５０（図２に図示）の分解図である。電子整流型ブラシレスモータ１０（図２に図示）は、アクセス可能な金属と電流が流れるモータ１０の部分との間に２つの電気絶縁層を有している。１つの絶縁層は、軸５０とロータ積層物の積重ね体５８との間の絶縁管５４からなる。絶縁管５４は、ファイバガラスのような非導電性の絶縁材料で出来ている。絶縁管５４は、軸５０に圧着され、次に、ロータ積層物の積重ね体５８が絶縁管５４に圧着される。
【００２９】
別の絶縁層は、複数の第一の絶縁片１２２と、複数の第二の絶縁片１２８とからなる。第一の絶縁片１２２は、電気絶縁材料で出来ており且つ、ステータ巻線１２６よりも先にステータスロット１２４内に嵌まり、第一の絶縁片がステータ巻線１２６とステータ積層物３０との間に電気的障壁の第一の部分を提供する。第二の絶縁片１２８も電気絶縁材料で出来ており且つ、巻線１２６の後にステータスロット１２４内に嵌まり、第二の絶縁片１２８がステータ巻線１２６とステータ積層物３０との間に電気的障壁の第二の部分を提供する。第一の絶縁片１２２及び第二の絶縁片１２８の結合体は、ステータスロット１２４内に挿入されたステータ巻線１２６の部分を完全に取り囲み、これにより巻線１２６とステータスタック３０との間に完全な電気的障壁を提供する。第一の絶縁片１２２及び第二の絶縁片１２８を製造するために使用される絶縁材料は、例えば、マイラー（Ｍｙｌａｒ）（登録商標名）のような任意の適宜な絶縁材料とし、又は屑紙又はノーメックス（Ｎｏｍｅｘ）（登録商標名）のようなその他の材料と共にマイラー（登録商標名）の積層複合材とすることができる。
【００３０】
このように、軸５０とロータスタック５８の間に配置された絶縁管５４と、ステータスタック３０及び巻線１２６の間に配置された第一の絶縁片１２２及び第二の絶縁片１２８の結合体とは、モータが作動不良となり、電流が工具のアクセス可能な金属部分と接触する可能性がある場合、ユーザがアクセス可能な金属と接触したときの電気的ショックに対する二重の絶縁障壁を提供する。
【００３１】
１つの代替的な実施の形態において、ハウジング１４は、非導電性材料で出来ており、これにより上述した二重絶縁障壁に加えて、モータ１０内に補助的な絶縁層を提供する。別の代替的な実施の形態において、ステータスタック３０は、成形したプラスチック架台、ハウジング又はスリーブ（図示せず）のような非導電性の中間装置を使用してモータハウジング内に取り付けられ、このスリーブ内には、ステータスタックがハウジング１４内に取り付けられる前に、ステータスタック３０が挿入される。この実施の形態において、プラスチック製架台は、ステータスタック３０を収容し、次に、ハウジング１４内に嵌まり、これにより電流が流れるモータ１０の部分とアクセス可能な金属との間に１つの代替的な補助的絶縁層を提供する。
【００３２】
図８は、モータ１０（図２に図示）の断面図である。電子整流型ブラシレスモータ１０において、空気は、通気口付き端部キャップ２２を通じて吸引され、ポッティングボート９８の外周及び主制御ＰＣＢ８２の周りを通り、アルミニウムヒートシンク１０２、１０６の押出し成形したフィンにより形成された通路を通り、ステータ巻線１２６上を流れ、ステータスタック３０を貫通し且つステータの周りを流れ、冷却ファン６２を通って軸受端部キャップ２６から出る。
【００３３】
ポッティングボート９８及び主ＰＣＢ８２は、ヒートシンク１０２、１０６内への空気のより直接的な流れを妨害することにより、この空気流を阻止する。ハウジング１４の成形過程により空気流の妨害は更に促進される。ハウジング１４を効率良く成形し且つ製造するためには、該ハウジングは、その内側コア及び鋳型のキャビティの側部の双方に抜き勾配を付与しなければならない。この抜き勾配は、ハウジング１４の内壁とポッティングボート９８との間の空間を閉じ、これによりモータの周りの空気流を更に制限する。
【００３４】
図９は、ハウジング１４を成形するのに使用されるコア及びキャビティの分離線の位置を示す、ハウジング１４（図２に図示）の概略図である。ハウジング１４は、既知の電子整流型ブラシレスモータハウジングよりも、ハウジング１４の末端、すなわち、後側により大きい面積を提供し得る設計とされている。この増大した面積は、ポッティングボート９８（図４に図示）の周りにより大きい空間を提供し、このことは、モータ１０（図１に図示）を通る空気流を改良することを可能にする。
【００３５】
一般に、モータハウジング１４のようなモータハウジングに対する成形工具を設計するとき、金型からのハウジングの除去をより容易にし得るように、成形工具がコアに特定の抜き勾配角度θとキャビティに特定の抜き勾配角度αを有するような設計にする。コア及びキャビティに組み込まれた抜き勾配は、コアとキャビティとの間の分離線から離れて伸びる、ハウジングの側面のテーパーを形成する。とくに、キャビティの抜き勾配角度αは、ハウジングの外面にテーパーを形成する。
【００３６】
成形過程の間、コアとキャビティが出会い且つ分離する箇所におけるインターフェース面は、分離線と称する。抜き勾配角度θ及びαは、分離線に対し垂直な面から測定する。抜き勾配角度αは、外面にテーパーを付けるから、分離線がハウジングの末端から離れれば離れる程、すなわち、分離線が基端に近付けば近付く程、ハウジングの末端の外径は益々、小さくなろう。ハウジングの末端の内径は、外径に直接、関係する。このように、分離線がハウジングの末端から離れれば離れる程、末端の内径は益々小さくなり、これにより、ハウジングの末端における空気が流れるための面積をより小さくすることになろう。
【００３７】
図９を参照すると、ハウジング１４の分離線が、既知のモータハウジングに一般的であるように、ハウジング１４の基端「Ｐ」又は基端付近ではなくて、ハウジング１４の末端「Ｄ」により近い位置にある状態で示されている。分離線がハウジング１４の末端Ｄにより近い位置に配置されるようにすることは、外面１３０のテーパー程度を小さくし、このため、末端の外径を増大させる一方、このことは、ハウジング１４の末端における内径を増大させることになる。増大した内径は、末端における面積を増大させ、これによりポッティングボート９８（図４に図示）の周りに空気が流れるためのより広い空間を提供する。
【００３８】
このため、電子整流型ブラシレスモータ１０は、典型的な汎用モータに対する既存の取り付け方法に適合するモジュラーモータを提供する。モータ１０は、２つの大きいコンデンサが配置される膨大部を有するハウジングを備え、これにより典型的な汎用モータと同程度の軸方向全長を有するブラシレスモータを提供する。更に、同一の成形コアを使用して位置センサ及びステータの双方に対する取り付け造作部を成形することにより、位置センサをステータに対し適正に整合させることができる。更に、モータ１０は、電子整流型ブラシレスモータにて二重絶縁の設計を具体化する。更に、モータ１０の設計は、成形コア及びキャビティの分離線を動かし、これにより、より小さいテーパーを使用してハウジングを成形することを許容することにより、モータを通る空気流を向上させる一方、このことは、空気がモータの電子制御モジュールの周りを流れるためのより広い空間を許容する。
【００３９】
本発明は、色々な特定の実施の形態に関して説明したが、当該技術分野の当業者は、本発明は特許請求の範囲の精神及びその範囲内で改変を加えて実施することが可能であることが認識されよう。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の１つの好ましい実施の形態による電子整流型ブラシレスモータの斜視図である。
【図２】モータの構成要素を組み立てる方法を示す、図１に示したモータの分解図である。
【図３】図２に示したモータハウジングの末端内部の分解図である。
【図４】モータの末端の構成要素を組み立てる方法を示す、図２に示したモータの末端の分解図である。
【図５】膜コンデンサをモータハウジングの膨大部内に摺動可能に挿入する方法を示す、図４に示したハウジングの分解図である。
【図６】図２に示したステータスタックの分解図である。
【図７】図２に示したステータ及びロータ組立体の分解図である。
【図８】図１に示したモータの断面図である。
【図９】ハウジングを成形するために使用されるコア及びキャビティの分離線の位置を示す、図示したモータのハウジングの概略図である。
【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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【国際調査報告】
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