(57)【要約】【課題】コイルエンド部の有効利用と保護の両者を実現することができ、しかも従来技術に比べて高性能で高品質な電動工具用整流子モータを提供する。【解決手段】電動工具用整流子モータ２０は、磁束発生源である固定子２１と、電動工具１０のハウジングに設けられた軸受部１３により回転可能に支持されるシャフト３２に複数のスリット３３ａを備えたコア３３と整流子３４とを設置され、該コア３３に巻き回されるコイル３５を整流子３４に接続して構成される回転子３１と、を備えている。そして、コア３３の軸方向両端面からはみ出る一対のコイルエンド部３５ａ，３５ｂの少なくとも一方を、カップ状部材４１によって覆われている。【選択図】図１
2008079366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁束発生源である固定子と、
電動工具のハウジングに設けられた軸受部により回転可能に支持されるシャフトに複数のスリットを備えたコアと整流子とを設置され、該コアに巻き回されるコイルを前記整流子に接続して構成される回転子と、
を備え、前記整流子に接触するブラシを通じて前記コイルに通電が行われることによって、前記回転子を回転させる回転力を発生するように構成される電動工具用整流子モータにおいて、
前記コアの軸方向両端面からはみ出る一対のコイルエンド部の少なくとも一方を、カップ状部材によって覆って構成したことを特徴とする電動工具用整流子モータ。
【請求項２】
請求項１に記載の電動工具用整流子モータにおいて、
前記カップ状部材は、
前記コイルエンド部の周方向を覆うように円筒形状で構成される磁性材料から成る円筒部と、
前記コイルエンド部の軸方向端面側を覆うように前記円筒部の一端側に設置される非磁性材料から成る底部と、
から構成されていることを特徴とする電動工具用整流子モータ。
【請求項３】
請求項２に記載の電動工具用整流子モータにおいて、
前記底部が前記シャフトに圧入固定されていることを特徴とする電動工具用整流子モータ。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の電動工具用整流子モータにおいて、
前記円筒部は、前記コアの軸方向端面と接する側に凸部形状を備え、
前記凸部形状が前記コアの有する複数のスリットに対して嵌合するように構成されていることを特徴とする電動工具用整流子モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動工具用整流子モータに係り、特に、従来技術に比べて高性能で高品質な電動工具用整流子モータを提供する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動工具に用いられる整流子モータの回転子には、複数の磁性鋼板を積層して形成したコアをシャフトに圧入し、このコアにコイルを巻き回して構成したものが知られている。この種の電動工具用整流子モータにあっては、その構成上、回転子を構成するコアの軸方向両端面から一対のコイルエンド部がはみ出してしまうことが避けられないので、従来から、このコイルエンド部を有効に利用してモータ性能を向上させようとする種々の技術が創案されている。
【０００３】
例えば、下記特許文献１，２には、コアに付加部分を追加することによってコアとコイルとの対向面積を最大限に拡大し、従来利用されていなかったコイルエンド部をも利用することによって、モータの損失を大幅に低減させたモータ構造が開示されている。特に、下記特許文献１，２に開示の技術では、コアを拡大するための付加部分の設置が、ピンを用いて留めることによって実現されている。
【０００４】
また、下記特許文献３には、コアを拡大するための別の手段として、軟磁性粉末の成形体を用いてコアを形成する技術が開示されている。下記特許文献３によれば、コアを軟磁性粉末の成形体によって形成することによってコア形状の自由度が増すので、鉄板（鋼板）を積層してコアを形成する場合に比べて効率の良いモータを実現することができるとされている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３４１６２８号公報
【特許文献２】特開平１１−３３２１４０号公報
【特許文献３】特開２００１−８６７１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、例えばコンクリートハンマや振動ドリルのように、繰り返し大きな振動を発生させる電動工具に用いられる整流子モータにあっては、上記特許文献１，２において開示されている技術のようにピンを用いて付加部分を留める構成を採用したのでは、付加部分が外れて飛散してしまう虞がある。したがって、上記特許文献１，２に開示の技術は、電動工具に用いるには効率面に加えて安全面からも適当な構成ではない。
【０００７】
また、上記特許文献３に記載の軟磁性粉末の成形体によって形成されたコアの場合には、従来の磁性鋼板を積層して形成されたコアに比べて透磁率が低く、しかも機械的強度が劣っているという問題点を有している。したがって、上記特許文献３に開示の技術を回転子のコアに使用するには、これらの問題点を解消する必要があった。
【０００８】
さらに、固定子に永久磁石を用いる整流子モータの場合にあっては、回転子の回転軸方向の端部側が常時開放されてコイルエンド部が露出状態となってしまうので、特に金属加工を行う電動工具に用いられる場合に、鉄粉などの磁性を持つ加工屑が永久磁石によって引き寄せられてしまうことになり、モータ内部に加工屑が浸入することでコイルを傷つけてしまう虞が存在していた。
【０００９】
本発明は、上述した課題の存在に鑑みて成されたものであって、その目的は、コイルエンド部の有効利用と保護の両者を実現することができ、しかも従来技術に比べて高性能で高品質な電動工具用整流子モータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照番号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【００１１】
本発明に係る電動工具用整流子モータ（２０）は、磁束発生源である固定子（２１）と、電動工具（１０）のハウジングに設けられた軸受部（１３）により回転可能に支持されるシャフト（３２）に複数のスリット（３３ａ）を備えたコア（３３）と整流子（３４）とを設置され、該コア（３３）に巻き回されるコイル（３５）を前記整流子（３４）に接続して構成される回転子（３１）と、を備え、前記整流子（３４）に接触するブラシを通じて前記コイル（３５）に通電が行われることによって、前記回転子（３１）を回転させる回転力を発生するように構成される電動工具用整流子モータ（２０）であって、前記コア（３３）の軸方向両端面からはみ出る一対のコイルエンド部（３５ａ，３５ｂ）の少なくとも一方を、カップ状部材（４１）によって覆って構成したことを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る電動工具用整流子モータ（２０）において、前記カップ状部材（４１）は、前記コイルエンド部（３５ａ，３５ｂ）の周方向を覆うように円筒形状で構成される磁性材料から成る円筒部（４１ａ）と、前記コイルエンド部（３５ａ，３５ｂ）の軸方向端面側を覆うように前記円筒部（４１ａ）の一端側に設置される非磁性材料から成る底部（４１ｂ）と、から構成されていることとすることができる。
【００１３】
また、本発明に係る電動工具用整流子モータ（２０）では、前記底部（４１ｂ）が前記シャフト（３２）に圧入固定されていることとすることができる。
【００１４】
さらに、本発明に係る電動工具用整流子モータ（２０）において、前記円筒部（４１ａ）は、前記コア（３３）の軸方向端面と接する側に凸部形状（４１ｃ）を備え、前記凸部形状（４１ｃ）が前記コア（３３）の有する複数のスリット（３３ａ）に対して嵌合するように構成されていることとすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、コイルエンド部の有効利用と保護の両者を実現することができ、しかも従来技術に比べて高性能で高品質な電動工具用整流子モータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１７】
図１は、本実施形態に係る電動工具用整流子モータ２０の適用事例を示す部分縦断面概略図である。本実施形態に係る電動工具用整流子モータ２０は、図１において例示するような概略Ｌ字形の外郭形状を有するインパクトドライバなどの電動工具１０に用いられるものである。図１において例示する電動工具用整流子モータ２０は、概略Ｌ字形をした電動工具１０の上部後方位置に配置され、把持部１１となる電動工具の下部位置に配置された図示しないバッテリパックから電力を供給され、作用部となる電動工具の上部前方位置に配置されたインパクト機構部１２に対して回転動力を伝達する役割を担っている。
【００１８】
以上のように配置される本実施形態に係る電動工具用整流子モータ２０の具体的な構成について、図１乃至図３を用いてより詳細な説明を行う。なお、図２は、本実施形態に係る電動工具用整流子モータを構成する回転子を示す部分縦断面側面図である。また、図３は、本実施形態に係る電動工具用整流子モータを構成する回転子の斜視部品展開図である。
【００１９】
本実施形態に係る電動工具用整流子モータ２０は、固定子２１に永久磁石が採用されており、磁束発生源としての機能を発揮している。一方、回転子３１は、電動工具１０のハウジング内に設けられた軸受部１３により回転可能に支持されるシャフト３２と、このシャフト３２に設置される複数のスリット３３ａを備えたコア３３と、コア３３と同様にシャフト３２に対して設置される整流子３４と、コア３３に巻き回されるコイル３５と、を備えて構成されている。コイル３５は整流子３４に接続して構成されており、整流子３４に接触するブラシ（不図示）を通じてコイル３５に通電が行われることにより、回転子３１を回転させるための回転力が発生するようになっている。
【００２０】
また、本実施形態に係る電動工具用整流子モータ２０の回転子３１には、コア３３の軸方向後端面からはみ出るコイルエンド部３５ａの周囲の隙間を利用して、シャフト３２上のコア３３と整流子３４との間の位置に冷却ファン３６が取り付けられている。回転子３１の回転に伴って冷却ファン３６が回転してハウジング内に冷却風の流れが発生することにより、電動工具用整流子モータ２０から発生する熱を奪い、モータ性能の維持が図られている。
【００２１】
さらに、本実施形態に係る電動工具用整流子モータ２０の回転子３１には、コア３３の軸方向前端面からはみ出るコイルエンド部３５ｂを覆うように、カップ状部材４１が設置されている。
【００２２】
このカップ状部材４１の構成について、図４を用いて説明する。ここで、図４は、本実施形態に係るカップ状部材の構成を説明するための図であり、特に、図中（ａ）は後面外観を、図中（ｂ）は縦断面側面を、図中（ｃ）は前面外観を示している。
【００２３】
すなわち、本実施形態に係るカップ状部材４１は、コイルエンド部３５ｂの周方向を覆うように円筒形状で構成される磁性材料から成る円筒部４１ａと、コイルエンド部３５ｂの軸方向端面側を覆うように円筒部４１ａの一端側に設置される非磁性材料から成る底部４１ｂと、から構成されている。
【００２４】
底部４１ｂの中央位置には、シャフト３２と接続するための開口が設けられており、本実施形態で例示する回転子３１においては、シャフト３２と底部４１ｂとが圧入されることによってカップ状部材４１の確実な固定が実現されている。
【００２５】
また、円筒部４１ａの底部４１ｂ設置側とは逆側の端面側には、複数の凸部形状４１ｃが形成されている。すなわち、円筒部４１ａには、コア３３の軸方向端面と接する側に凸部形状４１ｃが設置されているのであり、この凸部形状４１ｃは、コア３３の有する複数のスリット３３ａに対して嵌合する位置に設けられている。
【００２６】
なお、円筒部４１ａを構成する磁性材料については、磁性粉末の焼結体によって構成しても良いし、コア３３を構成する電磁鋼板と同様の材料を円筒形状に形成したものを用いても良い。また、底部４１ｂを構成する非磁性材料については、樹脂、又はアルミニウムやアルミニウム合金など、磁性を持たない非鉄金属などの、非磁性体材料を採用することができる。
【００２７】
以上説明したカップ状部材４１の適用によって、本実施形態に係る電動工具用整流子モータ２０は、種々の好適な作用効果を発揮することができるようになっている。この作用効果について、図５を用いて説明を行う。なお、図５は、本実施形態に係る電動工具用整流子モータの作用効果を説明するための概略図である。
【００２８】
まず、本実施形態に係る電動工具用整流子モータ２０の回転子３１では、従来無駄なスペースとなっていたコイルエンド部３５ｂ周辺の空間にカップ状部材４１を設置している。このカップ状部材４１は、コイルエンド部３５ｂの周方向の位置に磁性材料から成る円筒部４１ａが配置されるように構成されているので、永久磁石から成る固定子２１との対向面積を大きくすることができる。また、対向面積の増大とは関係のないカップ状部材４１の軸方向端面側は、非磁性材料から成る底部４１ｂによって構成したので、固定子２１からの磁束が効率良く回転子３１側にもたらされることとなる（図５中の矢印付破線を参照）。以上のような本実施形態に係るカップ状部材４１の作用によって、固定子２１が発生する磁束を享受できる面積を増やすことができ、回転駆動のための磁束量を増加させるという効果を得ることができる。かかる効果によって、高性能なモータを提供することが可能である。
【００２９】
また、上述した本実施形態に係る電動工具用整流子モータ２０では、固定子２１に永久磁石を用いているので、電動工具１０によって金属などの磁性のある材料を加工する場合には、この磁性を持った加工屑が永久磁石の強力な磁力によって引き寄せられてしまう虞があった。しかしながら、本実施形態に係るカップ状部材４１の作用によって、このような加工屑からコイル３５（特に、コア３３からはみ出したコイルエンド部３５ｂ）を保護することができるので、本実施形態に係る電動工具用整流子モータ２０によれば、どのような作業環境であっても高品質なモータ性能を提供できるという効果を発揮することができる。
【００３０】
さらに、本実施形態に係るカップ状部材４１は、底部４１ｂがシャフト３２に対して圧入固定されるという構成を採用しているので、回転体である回転子３１とカップ状部材４１との同心度の確保が容易となり、高品質なモータを提供することができる。
【００３１】
またさらに、本実施形態に係るカップ状部材４１では、円筒部４１ａに形成された凸部形状４１ｃがコア３３の有する複数のスリット３３ａに対して嵌合するように構成されている。本実施形態がこのような構成を採用したのは、以下の理由による。すなわち、従来の整流子モータでは、回転子に施されたスリットの影響によってインダクタンスが急峻に変化することがあり、この現象によってコギングトルクが発生し、騒音や振動発生の原因となっていた。そこで、本実施形態に係る電動工具用整流子モータ２０では、円筒部４１ａに形成された凸部形状４１ｃがコア３３の有する複数のスリット３３ａを埋めるようにした。かかる構成の採用によって、本実施形態に係る電動工具用整流子モータ２０は、インダクタンスの急峻な変化を防止することができるので、コギングトルクの発生を防ぐことが可能となった。また、凸部形状４１ｃとスリット３３ａの嵌合によってカップ状部材４１の設置状態も安定するので、モータとしての信頼性も向上することができる。本発明は、以上のような作用効果を発揮することができるので、高性能で高品質なモータを提供することが可能である。
【００３２】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。
【００３３】
例えば、本実施形態に係るカップ状部材４１は、電動工具１０の前方側のコイルエンド部３５ｂのみを覆うように１個設置されていたが、整流子３４側のコイルエンド部３５ａのみを覆うように１個設置しても良いし、２つのコイルエンド部３５ａ，３５ｂを両方とも覆うように２個設置しても良い。
【００３４】
また、本実施形態に係るカップ状部材４１の形状については、図示したものに限られず、電動工具１０の形状やモータ形状などに応じて、本発明の作用効果を発揮できる範囲内において適宜変更することが可能である。
【００３５】
さらに、本実施形態ではモータの固定子２１に永久磁石を用いたが、固定子に電磁石を用いたユニバーサルモータに対しても、本発明を適用することができる。
【００３６】
以上の様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本実施形態に係る電動工具用整流子モータの適用事例を示す部分縦断面概略図である。
【図２】本実施形態に係る電動工具用整流子モータを構成する回転子を示す部分縦断面側面図である。
【図３】本実施形態に係る電動工具用整流子モータを構成する回転子の斜視部品展開図である。
【図４】本実施形態に係るカップ状部材の構成を説明するための図であり、特に、図中（ａ）は後面外観を、図中（ｂ）は縦断面側面を、図中（ｃ）は前面外観を示している。
【図５】本実施形態に係る電動工具用整流子モータの作用効果を説明するための概略図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  電動工具、１１  把持部、１２  インパクト機構部、１３  軸受部、２０  電動工具用整流子モータ、２１  固定子、３１  回転子、３２  シャフト、３３  コア、３３ａ  スリット、３４  整流子、３５  コイル、３５ａ，３５ｂ  コイルエンド部、３６  冷却ファン、４１  カップ状部材、４１ａ  円筒部、４１ｂ  底部、４１ｃ  凸部形状。
【図１】
2008079366.tif 000003
【図２】
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【図３】
2008079366.tif 000005
【図４】
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【図５】
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