(57)【要約】【課題】ロータコアとファンとの間に一体成形による樹脂部分が存在しても、ロータの全長を長くすることなくファンの風量を確保する。【解決手段】ハンマドリル１は、ステータ１０とステータ１０に対して回転可能なロータ１１とを含むブラシレスモータ３を備え、ロータ１１は、回転軸１２と、ロータコア１８と、遠心ファン３０とを有し、回転軸１２とロータコア１８とが、ロータコア１８と遠心ファン３０との間から充填される樹脂３５により一体化されてなり、ロータコア１８と遠心ファン３０との間に形成される樹脂部分３５ａには、ロータコア１８の径方向外側と遠心ファン３０側とを連通させる通気空間Ａが形成されている。【選択図】図１
2019022343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータと、
前記ステータに対して回転可能なロータとを含むモータを備え、
前記ロータは、回転軸と、ロータコアと、ファンとを有し、前記回転軸と前記ロータコアとが、前記ロータコアと前記ファンとの間から充填される樹脂により一体化されてなる電動工具であって、
前記ロータコアと前記ファンとの間に形成される樹脂部分に、前記ロータコアの径方向外側と前記ファン側とを連通させる通気空間が形成されていることを特徴とする電動工具。
る電動工具。
【請求項２】
前記通気空間は、前記樹脂部分における前記ファン側の面で、前記回転軸を中心とした点対称位置に突設された複数の凸部の間に形成されてい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】
前記凸部は、前記ロータコアの直径方向に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の電動工具。
【請求項４】
前記凸部は、前記回転軸の軸方向から見て十字状に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の電動工具。
【請求項５】
前記ロータコアを挟んで前記ファンと反対側に形成される樹脂部分に、回転角度検出用の凹み部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の電動工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハンマドリル等の電動工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動工具の駆動源に用いられるモータは、例えば特許文献１に開示されるように、ステータと、ステータに対して回転可能なロータとを有し、ロータは、軸心に位置する回転軸と、回転軸に周囲に配置され、複数の電磁鋼板を積層させてなる筒状のロータコアと、ロータコアの内部に配置される永久磁石とを有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−５６９５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ロータを製造する際、ロータコアに永久磁石を固定するために接着剤を用いると、接着剤が垂れてしまったり、接着剤の収縮等により、永久磁石とロータコアとの接着面にばらつきが生じることがある。このばらつきにより、回転時の遠心力が接着剤を介してロータコアの一部に集中し、ロータコアが早期に破損するおそれがある。
そこで、接着剤に代えて、回転軸とロータコアと永久磁石とを樹脂によって一体化する方法が採用されている。この場合、圧力を加えながら樹脂を流し込むため、永久磁石とロータコアとの接着面を均一にでき、ロータの強度を確保できる。また、回転軸とロータコアとの間に樹脂を介在させることで二重絶縁も可能となる。
しかし、樹脂成形をランナレス方式で行う場合、回転軸に対して直交する方向にゲートを配置して、軸方向にある程度の樹脂厚みを確保する必要がある。この場合、ロータコアとファンとの間にゲートが配置されると、ロータコアとファンとの間に形成される樹脂部分がファンの風路を塞いでしまい、風量が確保できなくなる。ファンを樹脂部分から離して配置すれば風量が確保できるが、その分ロータの全長が長くなり、ひいては回転軸方向での製品寸法も長くなってしまう。
【０００５】
そこで、本発明は、ロータコアとファンとの間に一体成形による樹脂部分が存在しても、ロータの全長を長くすることなくファンの風量を確保できる電動工具を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ステータと、ステータに対して回転可能なロータとを含むモータを備え、ロータは、回転軸と、ロータコアと、ファンとを有し、回転軸とロータコアとが、ロータコアとファンとの間から充填される樹脂により一体化されてなる電動工具であって、
ロータコアとファンとの間に形成される樹脂部分に、ロータコアの径方向外側とファン側とを連通させる通気空間が形成されていることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１の構成において、通気空間は、樹脂部分におけるファン側の面で、回転軸を中心とした点対称位置に突設された複数の凸部の間に形成されていることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２の構成において、凸部は、ロータコアの直径方向に形成されていることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項３の構成において、凸部は、回転軸の軸方向から見て十字状に配置されていることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れかの構成において、ロータコアを挟んでファンと反対側に形成される樹脂部分に、回転角度検出用の凹み部が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ロータコアとファンとの間に形成される樹脂部分に通気空間を形成したことで、ロータコアとファンとの間に一体成形による樹脂部分が存在しても、ロータの全長を長くすることなくファンの風量を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ハンマドリルの縦断面図である。
【図２】（Ａ）が遠心ファンとロータコアとの間の樹脂部分の平面、（Ｂ）がロータの側面、（Ｃ）がロータの背面をそれぞれ示す。
【図３】（Ａ）がロータの縦断面、（Ｂ）がロータコアの横断面をそれぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、電動工具の一例であるハンマドリルの縦断面図である。このハンマドリル１は、ブラシレスモータ３を収容する上下方向のモータハウジング２の上方に、出力部５を収容して前方へ延びる出力ハウジング４を備えている。モータハウジング２の下方には、コントローラ７を収容してその下方に２つのバッテリーパック８，８を装着可能なバッテリー装着部６が設けられている。９は、出力ハウジング４の後方からバッテリー装着部６に跨がって上下方向に設けられるハンドルである。
【００１０】
ブラシレスモータ３は、ステータ１０と、ステータ１０の内側にロータ１１を備えたインナロータ型で、ロータ１１の回転軸１２を上向きにした姿勢でモータハウジング２内に収容されている。
ステータ１０は、ステータコア１３と、ステータコア１３の上下に設けられる上インシュレータ１４及び下インシュレータ１５と、上下インシュレータ１４，１５を介してステータコア１３の内側に巻回される複数のコイル１６，１６・・とを有している。下インシュレータ１５の下端には、後述するロータコア１８の永久磁石２１の位置を検出して回転検出信号を出力する回転検出素子（図示略）を搭載したセンサ回路基板１７が固定されている。
【００１１】
ロータ１１は、図２，３に示すように、軸心に位置する回転軸１２と、回転軸１２の周囲に配置されて複数の電磁鋼板１９，１９・・を積層してなる筒状のロータコア１８と、ロータコア１８の内部で同心円上に形成される複数の貫通孔２０，２０・・にそれぞれ挿入される永久磁石２１，２１・・とを有している。各貫通孔２０の周方向の両端には、永久磁石２１の両端を越えて周方向外側に突出する突出空間２０ａ，２０ａがそれぞれ形成されている。２２，２２・・は、電磁鋼板１９のかしめ部で、貫通孔２０，２０・・の内側で周方向に隣接する貫通孔２０，２０間に同心円上に配置されている。
回転軸１２は、下端をモータハウジング２の底部に設けた軸受２３に支持され、上端が出力ハウジング４に設けた軸受２４に支持されて出力ハウジング４内に突出し、上端に形成したピニオン２５が、前後の中間軸２６及びクランク軸２７に設けたギヤ２８，２９とそれぞれ噛合している。また、軸受２４の下側で回転軸１２には、遠心ファン３０が設けられ、その下方でモータハウジング２内にはバッフルプレート３１が設けられている。
【００１２】
また、ロータコア１８の上側で遠心ファン３０との間には、ロータコア１８と同径の円盤状の上スリーブ３２が配置されている。この上スリーブ３２の外周縁には、中間部分よりも軸方向に長くなる短筒部３３が周設されて、下端をロータコア１８の上端面に当接させることで、ロータコア１８との間に空間を形成して、上スリーブ３２の前後に樹脂を射出可能としている。短筒部３３は、中間部分から上下への突出長さを等しくしているので、回転軸１２には上下の方向性を考慮せずに組み付けできる。上スリーブ３２の中心孔の内径は、ロータコア１８の中心孔１８ａと略同径となっている。但し、ロータコア１８の中心孔１８ａの形状は円形でなく、図３（Ｂ）に示すように横断面八角形となっている。
一方、ロータコア１８の下側で軸受２３との間には、ロータコア１８よりも小径で且つ外周が永久磁石２１よりも内側に位置する下スリーブ３４が配置されて、ロータコア１８の下端面に当接している。上下スリーブ３２，３４は真鍮製で、上スリーブ３２が永久磁石２１の抜け止め用、下スリーブ３４が、外面切削によるバランス調整用となっている。
【００１３】
このロータ１１は、樹脂により一体化される。成形金型内では、図３（Ａ）に示すように、回転軸１２の最も大径の中間部１２ａの周囲でロータコア１８及び上下スリーブ３２，３４との間に、筒状空間Ｓ１が形成され、上スリーブ３２とロータコア１８との間に、筒状空間Ｓ１と連通する円盤状空間Ｓ２が形成されている。また、上スリーブ３２の上側で遠心ファン３０との間には、筒状空間Ｓ１と連通する円盤状空間Ｓ３が形成され、貫通孔２０内で永久磁石２１の周囲には、突出空間２０ａ及び円盤状空間Ｓ２と連通する隙間Ｓ４が形成されている。さらに、下スリーブ３４の下側で最も小径の下端部１２ｂの周囲には、筒状空間Ｓ１と連通する円盤状空間Ｓ５が形成されている。
【００１４】
このうち最も上部に形成される円盤状空間Ｓ３は、回転軸１２の軸方向に亘って等径となるものではなく、遠心ファン３０と上スリーブ３２との間に亘って筒状に形成され、筒状空間Ｓ１と連続する筒状の中心部分Ｓ３ａと、中心部分Ｓ３ａよりも軸方向に薄肉で且つ上スリーブ３２の上側で短筒部３３の内側と同径で形成され、中心部分Ｓ３ａと連続する円盤状の薄肉部分Ｓ３ｂと、中心部分Ｓ３ａから上面が同じ高さで周方向に等間隔で放射状に連続して下面が薄肉部分Ｓ３ｂと連続し、半径方向外側端が薄肉部分Ｓ３ｂと同じ位置となる４つの凸部分Ｓ３ｃ，Ｓ３ｃ・・と、からなる。樹脂成形のゲートは、１つの凸部分Ｓ３ｃの外側端に配置されることになる。
【００１５】
これらの空間Ｓ１〜Ｓ５に成形金型内で樹脂３５が、ゲートが配置される凸部分Ｓ３ｃの外側端からＳ３、Ｓ３からＳ１、Ｓ１からＳ２及びＳ５、Ｓ２からＳ４の順番に充填されて、回転軸１２、ロータコア１８、永久磁石２１、上下スリーブ３２，３４が一体化される。筒状空間Ｓ１に樹脂３５が充填されても、ロータコア１８の中心孔１８ａが八角形であることで、回転軸１２が滑ることなくロータコア１８と一体化される。特に、樹脂３５が成形される中間部１２ａの外周面には、リング状の上溝１２ｃ及び下溝１２ｄと、上溝１２ｃと下溝１２ｄとの間で両溝に連通する螺旋溝１２ｅとが凹設されて、樹脂３５と回転軸１２との一体化を強固にしている。
【００１６】
そして、円盤状空間Ｓ３で成形される樹脂３５により、遠心ファン３０と上スリーブ３２との間には、図２（Ａ）に示すように、中心部分Ｓ３ａで成形される筒状部３６と、筒状部３６と連続し、薄肉部分Ｓ３ｂで成形される円盤部３７と、筒状部３６及び円盤部３７と連続して凸部分Ｓ３ｃでロータコア１８の直径方向に成形され、互いに直交する平面視十字状となる４つの凸条３８，３８・・とからなる樹脂部分３５ａが形成される。この樹脂部分３５ａにより、遠心ファン３０と上スリーブ３２との間には、凸条３８，３８・・間でロータコア１８の径方向外側と遠心ファン３０側とに連通する平面視扇状の通気空間Ａ，Ａ・・・・が形成されることになる。
【００１７】
図２，３において、３９は、回転軸１２の下端部１２ｂの周囲に形成される樹脂部分３５ｂの下面に凹設される凹み部で、下スリーブ３４でバランス修正を行った際の回転検出（レーザを照射して凹み部３９を検出）に用いられる。回転軸１２の下端部１２ｂは、中間部１２ａよりも小径となっているが、凹み部３９が形成される下端側の樹脂部分３５ｂが、ロータコア１８及び下スリーブ３４に上下方向でオーバーラップしているため、回転軸１２に上方への引張力が加わっても下端側の樹脂部分３５ｂにより抜け止めがなされる。
【００１８】
一方、図１において、出力部５は、前後方向に延びて回転可能な筒状のツールホルダ４０を有し、ツールホルダ４０の後端に外装したベベルギヤ４１が、中間軸２６の上端に設けたベベルギヤ４２と噛合している。ツールホルダ４０内には、シリンダ４３が差し込み装着されて、シリンダ４３内に設けたピストン４４が、コネクティングロッド４５を介して、クランク軸２７の上端で偏心位置に設けたクランクピン４６と連結されている。
また、シリンダ４３内でピストン４４の前方には、空気室４７を介してストライカ４８が前後移動可能に収容されて、その前方でツールホルダ４０内には、インパクトボルト４９が前後移動可能に収容されている。ここではツールホルダ４０の先端からドリルビット等の先端工具を差し込んだ際には、先端工具の後端がインパクトボルト４９を、シリンダ４３前方の受けリング５０に当接する位置まで後退させて後端をシリンダ４３内に突出させる。５１は、ツールホルダ４０の前端に外装されて先端工具の着脱操作を行う操作スリーブである。
【００１９】
そして、バッテリー装着部６内には、バッテリーパック８，８を左右方向からスライド装着可能な２つの端子台５２，５２が、前後に配置されて、その上方にコントローラ７が収容されている。コントローラ７は、図示しないマイコンやスイッチング素子を搭載した制御回路基板を備えて、バッテリー装着部６の内面に立設された倒コ字状のリブ５３，５３によって前後方向に支持されている。コントローラ７の前方には、ＬＥＤを用いて出力部５の前方を照射するライト５４が設けられ、バッテリー装着部６の前後には、装着されたバッテリーパック８，８の前後を覆うガード板５５，５５が下向きに突出形成されている。
ハンドル９内には、コントローラ７と電気的に接続されるスイッチ５６とコンデンサ５７とが設けられて、スイッチ５６から前方へ突出するプランジャには、スイッチレバー５８が設けられている。
【００２０】
よって、このハンマドリル１においては、ハンドル９を把持した手でスイッチレバー５８を押し込んでスイッチ５６をＯＮ動作させると、バッテリーパック８からブラシレスモータ３への給電がなされて回転軸１２が回転する。すなわち、コントローラ７のマイコンが、センサ回路基板１７の回転検出素子から出力されるロータ１１の永久磁石２１の位置を示す回転検出信号を得てロータ１１の回転状態を取得し、取得した回転状態に応じて各スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦを制御し、ステータ１０の各コイル１６に対し順番に電流を流すことでロータ１１を回転させる。
【００２１】
こうして回転軸１２が回転すると、ギヤ２８を介して中間軸２６が減速して回転し、ベベルギヤ４２，４１を介してツールホルダ４０を先端工具と共に回転させる。同時に、ギヤ２９を介してクランク軸２７が減速して回転し、コネクティングロッド４５を介してピストン４４がシリンダ４３内で往復動し、空気室４７を介してストライカ４８を前後動させる。よって、ストライカ４８がインパクトボルト４９を介して先端工具を打撃する。
【００２２】
また、コントローラ７の左右両側となるバッテリー装着部６の左右の側面には、図示しない吸気口が形成され、遠心ファン３０の左右両側となるモータハウジング２の左右の側面には、図示しない排気口が形成されて、吸気口とブラシレスモータ３との間にコントローラ７が配置されている。よって、回転軸１２の回転に伴う遠心ファン３０の回転により、吸気口から吸い込まれた空気が、まずコントローラ７に接触してコントローラ７を冷却した後、モータハウジング２内を通ってブラシレスモータ３を冷却する。そして、バッフルプレート３１の中心孔を通過して遠心ファン３０の外側から排気口を介して排出される。
このとき、遠心ファン３０とロータコア１８との間に形成される樹脂部分３５ａには、ロータコア１８の外周側と遠心ファン３０側とを連通させる平面視扇状の通気空間Ａ，Ａ・・が形成されているので、ブラシレスモータ３を冷却した空気は、各通気空間Ａを介して径方向外側から中心側に流れ、バッフルプレート３１の中心孔を通過することができる。よって、遠心ファン３０による必要な風量が確保でき、ブラシレスモータ３やコントローラ７の冷却性能は維持できる。
【００２３】
このように、上記形態のハンマドリル１によれば、ロータコア１８と遠心ファン３０との間に形成される樹脂部分３５ａに、ロータコア１８の径方向外側と遠心ファン３０側とを連通させる通気空間Ａを形成したことで、ロータコア１８と遠心ファン３０との間に一体成形による樹脂部分３５ａが存在しても、ロータ１１の全長を長くすることなく遠心ファン３０の風量を確保することができる。
特にここでは、通気空間Ａは、樹脂部分３５ａにおける遠心ファン３０側の面で、回転軸１２を中心とした点対称位置に突設された複数の凸部（凸条３８）の間に形成されているので、樹脂部分３５ａの形状を利用して通気空間Ａを容易に得ることができる。
【００２４】
また、凸条３８は、ロータコア１８の直径方向に形成されているので、遠心ファン３０への空気の流れに沿った形状となり、整流作用が得られる。
さらに、凸条３８は、回転軸１２の軸方向から見て十字状に配置されているので、樹脂部分３５ａの全周に亘って万遍なく整流作用が得られる。
そして、ロータコア１８を挟んで遠心ファン３０と反対側に形成される樹脂部分３５ｂに、回転角度検出用の凹み部３９が形成されているので、樹脂部分３５ｂを利用して回転角度の検出が容易に行える。
【００２５】
なお、凸条の数や形状は上記形態に限らず、数を増やしたり、幅を増減したり、遠心ファンの羽根と位相を合わせて配置したり、ファンの羽根と同形状に形成したり等、適宜変更可能である。
また、凸部としては凸条に限らず、間に半径方向の通気空間を形成する平面視扇状としたり、平面視が円形や矩形となる複数の凸部を半径方向へ断続的に配置したりすることで通気空間を形成しても差し支えない。
【００２６】
その他、ブラシレスモータの配置や向きは上記形態に限らず、前向きや斜め向き、左右方向の向きであったりしてもよいし、ブラシレスモータに限らず、他のモータであってもよい。永久磁石の数や配置も適宜変更できるし、上下スリーブも、形状の変更は勿論、一方若しくは両方を省略することもできる。ファンも遠心ファンに限らず、軸流ファンであってもよい。
また、電動工具もハンマドリルに限らず、インパクトドライバやマルノコ等の他の種類であっても本発明によるファンの風量確保は可能である。
【符号の説明】
【００２７】
１・・ハンマドリル、２・・モータハウジング、３・・ブラシレスモータ、４・・出力ハウジング、５・・出力部、６・・バッテリー装着部、７・・コントローラ、８・・バッテリーパック、１０・・ステータ、１１・・ロータ、１２・・回転軸、１３・・ステータコア、１４・・上インシュレータ、１５・・下インシュレータ、１６・・コイル、１７・・センサ回路基板、１８・・ロータコア、１９・・電磁鋼板、２０・・貫通孔、２１・・永久磁石、２３，２４・・軸受、３２・・上スリーブ、３４・・下スリーブ、３５・・樹脂、３５ａ，３５ｂ・・樹脂部分、３６・・筒状部、３７・・円盤部、３８・・凸条、３９・・凹み部、４０・・ツールホルダ、Ｓ１・・筒状空間、Ｓ２，Ｓ３，Ｓ５・・円盤状空間、Ｓ４・・隙間、Ｓ３ａ・・中心部分、Ｓ３ｂ・・薄肉部分、Ｓ３ｃ・・凸部分、Ａ・・通気空間。
【図１】
2019022343.tif 000003
【図２】
2019022343.tif 000004
【図３】
2019022343.tif 000005