(57)【要約】【課題】固定子コイルを変形させなくても巻線のスペース効率を高めることができ、かつ、ティースとヨークを別部品とする構成と比較して部品点数を少なくすることの可能な、固定子コア片、電動モータ、及び電動工具を提供する。【解決手段】固定子コイル１８Ｃの挿入前は、第１の部分２０Ａの左右に連結されている第２の部分１９Ａ,１９Ｂはそれぞれの外周面同士が向かい合っている。固定子コイル１８Ｃは、装着前に予め円弧上に湾曲した状態に成形されており、外周側から第１の部分２０Ａに装着される。その後、連結部２１の変形により第２の部分１９Ａ,１９Ｂを折り曲げ、固定子コイル１８Ｃを第２の部分１９Ａ,１９Ｂのヨーク部と第１の部分２０Ａの磁極端部２２とで挟み固定する。固定子コア片１８Ｂにも同様に固定子コイル１８Ｄを装着し、固定子コア片１８Ａ,１８Ｂを組み合せ、電動工具のハウジングに挿入する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲に固定子コイルが設けられるティース部の少なくとも一部を含む第１の部分と、他の固定子コア片と磁気的に接続するヨーク部を含む第２の部分とを備え、前記第１及び第２の部分が外周側で連結され、前記第２の部分が前記第１の部分に対して外周側に回動可能であり、複数個組み合わせることで１つの固定子コアとなる、固定子コア片。
【請求項２】
固定子スロットから延びて前記第１及び第２の部分の境界を成す切込み部を有する請求項１に記載の固定子コア片。
【請求項３】
前記第１及び第２の部分は前記切込み部を境界に相互に嵌合している請求項２に記載の固定子コア片。
【請求項４】
前記第１及び第２の部分の相互嵌合部は、前記第２の部分が凸である、請求項３に記載の固定子コア片。
【請求項５】
前記第２の部分の、前記第１の部分と嵌合する凸部が、前記ティース部の一部を成している、請求項４に記載の固定子コア片。
【請求項６】
前記切込み部は少なくとも一部が内周側に凸となるように曲がっている請求項２から５のいずれか一項に記載の固定子コア片。
【請求項７】
第２の部分の前記切込み部に臨む面が、部分的に外周側を向いて、前記第１の部分の前記切込み部に臨み且つ内周側を向いた面と対向する、請求項２から６のいずれか一項に記載の固定子コア片。
【請求項８】
前記切込み部の少なくとも一部が接合されている請求項１から７のいずれか一項に記載の固定子コア片。
【請求項９】
前記第１及び第２の部分を相互に連結する連結部を含み、前記第２の部分は前記連結部の変形により前記第１の部分に対して回動する、請求項１から８のいずれか一項に記載の固定子コア片。
【請求項１０】
前記連結部が外周側に突出している請求項９に記載の固定子コア片。
【請求項１１】
前記連結部は２箇所以上の折曲げ部を有する請求項１０に記載の固定子コア片。
【請求項１２】
前記第１の部分の軸周り方向両側に前記第２の部分をそれぞれ有し、双方の第２の部分を外周側に回動させると、双方の第２の部分の外周面同士が対向する、請求項１から１１のいずれか一項に記載の固定子コア片。
【請求項１３】
双方の第２の部分を外周側に回動させると、外周側所定方向から見て、双方の第２の部分が、前記第１の部分の内周側端部の軸周り方向両端縁の内側に位置し得る、請求項１２に記載の固定子コア片。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか一項に記載の固定子コア片を複数組み合わせた固定子コアを備える電動モータ。
【請求項１５】
請求項１４に記載の電動モータを駆動源とする電動工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定子コイルを装着する固定子コア片、及びそれを用いた電動モータ、並びに電動工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動工具の駆動源として用いられる電動モータ（以下「モータ」）は、一般に、固定子コイルに電流を流して磁界を発生させ、この磁界により回転子を回転させる。固定子コイルは電流が流れることにより運転中に発熱し、モータの温度上昇の要因となる。温度が上昇するとモータの出力が低下する。近年、電動工具用のモータは高出力化がますます進んでおり、モータの温度上昇を抑制する必要性が増してきている。モータの温度上昇を抑制する方法としては、モータの回転軸にファンを設け、ファンの発生する冷却風によって固定子コイルを冷却することが知られている。また、固定子コイルの線径を大きくすれば、固定子コイルの電気抵抗が小さくなり、モータの温度上昇が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−６７２７２号公報
【特許文献１】特開２００４−３６４４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
固定子コイルの線径を大きくすると、固定子コイルを変形しながら固定子スロットに装着する手法が取りにくく、巻線のスペース効率を高めるのが難しくなる。固定子スロットに対して不必要に内径の大きい固定子コイルは、低抵抗化や小型化の観点で不利である。一方、ティースとヨークとを別部品とする構成では、例えば２極の固定子に対して少なくとも３分割の固定子コア片となり、部品点数が多くなる。
【０００５】
本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、固定子コイルを変形させなくても巻線のスペース効率を高めることができ、かつ、ティースとヨークを別部品とする構成と比較して部品点数を少なくすることの可能な、固定子コア片、電動モータ、及び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】
本発明のある態様は、固定子コア片である。この固定子コア片は、周囲に固定子コイルが設けられるティース部の少なくとも一部を含む第１の部分と、他の固定子コア片と磁気的に接続するヨーク部を含む第２の部分とを備え、前記第１及び第２の部分が外周側で連結され、前記第２の部分が前記第１の部分に対して外周側に回動可能であり、複数個組み合わせることで１つの固定子コアとなる。
【０００７】
固定子スロットから延びて前記第１及び第２の部分の境界を成す切込み部を有してもよい。
【０００８】
前記第１及び第２の部分は前記切込み部を境界に相互に嵌合していてもよい。
【０００９】
前記第１及び第２の部分の相互嵌合部は、前記第２の部分が凸であってもよい。
【００１０】
前記第２の部分の、前記第１の部分と嵌合する凸部が、前記ティース部の一部を成していてもよい。
【００１１】
前記切込み部は少なくとも一部が内周側に凸となるように曲がっていてもよい。
【００１２】
第２の部分の前記切込み部に臨む面が、部分的に外周側を向いて、前記第１の部分の前記切込み部に臨み且つ内周側を向いた面と対向してもよい。
【００１３】
前記切込み部の少なくとも一部が接合されていてもよい。
【００１４】
前記第１及び第２の部分を相互に連結する連結部を含み、前記第２の部分は前記連結部の変形により前記第１の部分に対して回動してもよい。
【００１５】
前記連結部が外周側に突出していてもよい。
【００１６】
前記連結部は２箇所以上の折曲げ部を有してもよい。
【００１７】
前記第１の部分の軸周り方向両側に前記第２の部分をそれぞれ有し、双方の第２の部分を外周側に回動させると、双方の第２の部分の外周面同士が対向してもよい。
【００１８】
双方の第２の部分を外周側に回動させると、外周側所定方向から見て、双方の第２の部分が、前記第１の部分の内周側端部の軸周り方向両端縁の内側に位置し得てもよい。
【００１９】
本発明のもう１つの態様は、前記固定子コア片を複数組み合わせた固定子コアを備える電動モータである。
【００２０】
本発明のもう１つの態様は、電動モータを駆動源とする電動工具である。
【００２１】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、固定子コイルを変形させなくても巻線のスペース効率を高めることができ、かつ、ティースとヨークを別部品とする構成と比較して部品点数を少なくすることの可能な、固定子コア片、電動モータ、及び電動工具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態に係る電動工具としてのディスクグラインダ１の側断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】図１に示す固定子４の組立手順説明図。
【図４】他の実施の形態に係る固定子４の組立手順説明図。
【図５】巻線機で固定子コイルを装着する実施の形態に係る固定子４の組立手順説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００２５】
図１は、本発明の実施の形態に係る電動工具としてのディスクグラインダ１の側断面図である。ディスクグラインダ１は、ハウジング２と、モータ３（電動モータ）と、ギヤ機構６と、先端工具である砥石７とから主に構成されている。
【００２６】
ハウジング２は、内部にモータ３を収容しており、電力を供給する電源スイッチを収容するテールカバー８を有している。ハウジング２は、また、ギヤ機構６を内蔵するギヤカバー１０を先端に有している。テールカバー８には、ハウジング２内に外気を取り入れる空気吸入孔９が形成される。ギヤカバー１０には、ハウジング２内の空気を外気中に排出する空気排出孔１１が形成される。
【００２７】
モータ３は、主に固定子４と回転子５とから構成されており、回転子５の先端部分に出力軸１２が設けられている。出力軸１２の根本部分にはファン１３（冷却ファン）が設けられる。出力軸１２の回転によりファン１３が回転することで、ハウジング２内に空気吸入孔９から空気排出孔１１へ向かう気流が発生しモータ３が冷却される。固定子４の詳細構成は後述する。
【００２８】
ギヤ機構６は、第１べベルギヤ１４と、第２べベルギヤ１５と、回転軸１６とから主に構成され、ギヤカバー１０内に収容されている。第１べベルギヤ１４は出力軸１２に設けられる。第２べベルギヤ１５は、回転軸１６が出力軸１２と直交するように配置されて第１べベルギヤ１４と噛合する。回転軸１６は、第２べベルギヤ１５に同軸回転可能に固定されており、ギヤカバー１０に軸受を介して支持され、第２べベルギヤ１５の回転軸として作用する。
【００２９】
砥石７は、回転軸１６の先端に固定され、回転軸１６と一体に同軸回転可能に構成される。砥石７の周辺には、ギヤカバー１０に固定されて砥石７を保護するカバー１７が設けられる。モータ３が回転すると、出力軸１２、第１べベルギヤ１４、第２べベルギヤ１５、及び回転軸１６によって砥石７に回転が伝達される。回転する砥石７により、被加工物に切削・研磨などの加工を実施できる。
【００３０】
次に、図２によりモータ３の構成を説明する。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。モータ３は、２極整流子モータであり、固定子４と回転子５とを有し、固定子４の内部空間内に回転子５が収容される形態である。固定子４は、金属材料を基材とし、半割された対称形状の一対の固定子コア片１８Ａ,１８Ｂからなる固定子コアと、固定子コア片１８Ａ,１８Ｂにそれぞれ設けられた固定子コイル１８Ｃ,１８Ｄとを有する。一対の固定子コア片１８Ａ,１８Ｂは、一体化された状態で外周部分がハウジング２に保持されて、回転子５が収容される空間を構成する。回転子５の構成は周知なのでここでは説明を省略する。
【００３１】
固定子コア片１８Ａは、第１の部分２０Ａと、第２の部分１９Ａ,１９Ｂとを含む。第２の部分１９Ａ,１９Ｂは、それぞれ凸部２４を有する。第１の部分２０Ａと凸部２４とが、固定子コア片１８Ａのティース部を成し、ティース部の周囲に固定子コイル１８Ｃが設けられている。第２の部分１９Ａ,１９Ｂの、凸部２４を除く部分は、固定子コア片１８Ａのヨーク部を成し、固定子コア片１８Ｂのヨーク部と接続されている（突き合わされている）。切込み部２８は、固定子スロットから延びて第１の部分２０Ａと第２の部分１９Ａ,１９Ｂとの境界を成す。切込み部２８は、内周側に凸となるように曲がっている。第１の部分２０Ａと、第２の部分１９Ａ,１９Ｂは、切込み部２８を境界に相互に嵌合し、連結部２１によって相互に連結される。この嵌合部において、第２の部分１９Ａ,１９Ｂが凸であり（凸部２４）、第１の部分２０Ａが凹である。嵌合構造とすることで、第１の部分２０Ａと第２の部分１９Ａ,１９Ｂとを強固に結合できる。連結部２１は、外周側に突出し、ハウジング２のリブとの係合により回り止めとして機能する。固定子コア片１８Ｂは、第１の部分２０Ｂと、第２の部分１９Ｃ,１９Ｄとを含み、固定子コア片１８Ａと同一形状となっている。このため、固定子コア片１８Ａ,１８Ｂは、共通の金型で打ち抜いたものを用いることができる。
【００３２】
図３は、図１に示す固定子４の組立手順説明図である。一般に、固定子コア片１８Ａ,１８Ｂは、厚み0.35〜0.5mm程度の電磁鋼板を金型で打ち抜いたものをカシメまたは接着などで積層して構成される。図３（Ａ）に示すように、金型で打ち抜かれた状態で、第２の部分１９Ａ,１９Ｂと第１の部分２０Ａとは幅0.6〜2.0mm程度の細い連結部２１によって連結されており、積層して構成されている。また、図２に示すように固定子コア片１８Ａ,１８Ｂは別部品で構成されており、固定子コイル１８Ｃ,１８Ｄを設置後に第２の部分１９Ａ,１９Ｃの端部同士、及び第２の部分１９Ｂ,１９Ｄの端部同士で突き合わされて磁気的に接続される（必要に応じて溶接等により接合される）。
【００３３】
図３（Ａ）に示すように、固定子コイル１８Ｃを固定子コア片１８Ａに挿入前は、第１の部分２０Ａの左右に連結されている第２の部分１９Ａ,１９Ｂはそれぞれの外周面同士が向かい合っている。このため、外周側から第１の部分２０Ａの内周側端部（回転子５と対面する磁極端部２２）の軸周り方向両端縁が見える。すなわち、第２の部分１９Ａ,１９Ｂは、図３（Ａ）の状態で、外周側所定方向（固定子コイル挿入方向２３）から見て、磁極端部２２の軸周り方向両端縁の内側に存在する。
【００３４】
固定子コイル１８Ｃは、図３（Ａ）に示すように装着前に予め円弧上に湾曲した状態に成形されており、外周側から固定子コイル挿入方向２３に向かって第１の部分２０Ａに装着される。なお、固定子コイル１８Ｃの内周長は、磁極端部２２の外周長より短い。また、固定子コイル挿入方向２３から見て、固定子コイル１８Ｃの内側の面積は、磁極端部２２の面積より小さい。すなわち、固定子コイル１８Ｃは、内周側からでは固定子コア片１８Ａに装着できないサイズである。図３（Ｂ）に示すように、固定子コイル１８Ｃは、装着時に第２の部分１９Ａ,１９Ｂの凸部２４に接近するものの、変形させなくても凸部２４に接触しない（引っ掛からない）最小の寸法（内径）であるとよい。凸部２４の角はＲ部２５を有しており、仮に固定子コイル１８Ｃが触っても傷つかないようになっている。
【００３５】
図３（Ｃ）に示すように固定子コイル１８Ｃを磁極端部２２に接するところまで挿入した後、連結部２１の変形（折曲げ）により、第２の部分１９Ａ,１９Ｂをヨーク折り曲げ方向２６に折り曲げる（回動させる）。第２の部分１９Ａ,１９Ｂを折り曲げていくと、図３（Ｄ）に示すように、第２の部分１９Ａ,１９Ｂの凸部２４が固定子コイル１８Ｃに接近する。固定子コイル１８Ｃは凸部２４に接触しない寸法で成形されているが、仮に接触しても、凸部２４の角がＲ部２５となっているため固定子コイル１８Ｃは傷つかない。
【００３６】
図３（Ｅ）に示すように、第２の部分１９Ａ,１９Ｂの凸部２４と第１の部分２０Ａの凹部２７が嵌合するまで第２の部分１９Ａ,１９Ｂを折り曲げると、固定子コイル１８Ｃは第２の部分１９Ａ,１９Ｂのヨーク部と第１の部分２０Ａの磁極端部２２とに挟まれ固定される。このとき、図３（Ｅ）に拡大して示すように、連結部２１は、９０度の折曲げ部を２箇所有し、トータルで１８０度曲がっている。これにより、連結部２１の曲率が抑えられ、連結部２１が破損しにくくなる。固定子コア片１８Ｂにも同様に固定子コイル１８Ｄ（固定子コイル１８Ｃと同形状かつ同サイズ）を装着し、図３（Ｆ）に示すように、第２の部分１９Ａ,１９Ｃの端部同士、及び第２の部分１９Ｂ,１９Ｄの端部同士で嵌め合わせ（凹凸嵌合させ）、この状態でハウジング２に挿入する。ハウジング２への挿入前に、切込み部２８を溶接等により接合しておけば組立性が向上する。
【００３７】
以上のように組み立てられた固定子４は、組立手順を逆に辿ることで分解することができる。すなわち、固定子４をハウジング２から取り出し、固定子コア片１８Ａ,１８Ｂを分解し、連結部２１の変形により第２の部分１９Ａ,１９Ｂを外周側に回動させ、固定子コイル１８Ｃを外周側に取り出すことができる。なお、組立時に切込み部２８を接合した場合は、接合を解くことで第２の部分１９Ａ,１９Ｂを外周側に回動させることができる。
【００３８】
本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。
【００３９】
(1) 内周側からは装着できない小さな内径の固定子コイル１８Ｃ,１８Ｄを大きく変形させることなく固定子コア片１８Ａ,１８Ｂに装着できるため、固定子コイルの巻線のスペース効率が高く、また固定子コイルを装着時の変形により傷つけずに済み、さらに、変形させながらの装着が困難な線径の太い固定子コイルも好適に装着できる。
【００４０】
(2) ティース部とヨーク部とを別部品にする構成であると、例えば２極の固定子の場合には固定子コアが少なくとも３分割となり、３分割された固定子コア片を一体化するのに工数が余計にかかるのに対し、本実施の形態では、例えば２極の固定子の場合に固定子コアは２分割でよく、工数削減に有利である。また、固定子コアの分割数が少なくて済むため芯出し作業が容易で好ましい。
【００４１】
(3) 図３（Ｅ）に拡大して示される、第２の部分１９Ａ,１９Ｂの凸部２４と第１の部分２０Ａの凹部２７との嵌合部のうち領域Ｐで示される部分では、凸部２４の切込み部２８に臨む面が外周側を向いて、凹部２７の切込み部２８に臨み且つ内周側を向いた面と対向（当接）する。このため、第１の部分２０Ａが回転子５に磁気的な引力で引っ張られたとき、第２の部分１９Ａ,１９Ｂの凸部２４で第１の部分２０Ａを支持することができ、連結部２１に過度の負担が加わることを防止できる。
【００４２】
以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。
【００４３】
図４は、他の実施の形態に係る固定子４の組立手順説明図である。図４に示す組立手順自体は図３に示したものと同じであるが、図４の例では連結部２１が小さくて外周側に突出しない。この場合、連結部２１により回り止め効果は無いが、その他の点では図１〜図３で説明した実施の形態と同様の効果が得られる。
【００４４】
図５は、巻線機２９で固定子コイルを装着する実施の形態に係る固定子４の組立手順説明図である。固定子４が多極の場合、各極の固定子コイルを図３（Ａ）等に示すように湾曲させる必要がないため、図５（Ａ）に示すように巻線機２９で固定子コイル１８Ｃを装着してもよい。図５（Ｂ）に示すように固定子コイル１８Ｃを施した固定子コア片１８Ａを極数分準備し、図５（Ｃ）に示すように組み合わせることで固定子が完成する。
【００４５】
電動工具は、ディスクグラインダに限定されず、丸のこやドリルドライバ等の他の電動工具であってもよい。また、実施の形態で説明したモータの用途は、電動工具用に限定されず任意である。電動モータは、ブラシ付きモータ又はブラシレスモータのいずれであってもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１・・ディスクグラインダ、２・・ハウジング、３・・モータ、４・・固定子、
５・・回転子、６・・ギヤ機構、７・・砥石、８・・テールカバー、９・・空気吸入孔、
１０・・ギヤカバー、１１・・空気排出孔、１２・・出力軸、１３・・電源スイッチ、
１４・・第１べベルギヤ、１５・・第２べベルギヤ、１６・・回転軸、１７・・カバー、
１８Ａ・・固定子コア片、１８Ｂ・・固定子コア片、１８Ｃ・・固定子コイル、
１８Ｄ・・固定子コイル、１９Ａ・・第２の部分、１９Ｂ・・第２の部分、
１９Ｃ・・第２の部分、１９Ｄ・・第２の部分、２０Ａ・・第１の部分、
２０Ｂ・・第１の部分、２１・・連結部、２２・・磁極端部、
２３・・固定子コイル挿入方向、２４・・凸部、２５・・Ｒ部、
２６・・ヨーク折り曲げ方向、２７・・凹部、２８・・切込み部、２９・・巻線機
【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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