(57)【要約】【課題】  電動工具のステータコアの取り付け構造を改良することにより、ステータコアを保持するハウジングの小径化を図る。【解決手段】  ステータコア５２と、ステータコア５２に固定されるコイルを有するステータと、ステータの内部で回転可能なロータを有するモータ５と、モータ５の前方に設けられる減速機構６５と、減速機構６５の前方に接続される先端工具保持部８と、モータ５を覆う把持部が形成されたハウジング２を有する電動工具において、把持部の内周面によってステータコア５２を直接保持するように構成した。ステータコア５２には凹凸部５２ａが設けられ、ハウジング２の内周面には凹凸部が設けられ、これらの凹凸部が互いに嵌合することによって、ステータコア５２の前後方向及び回転方向への位置決めが行われる。【選択図】  図１
2012035339.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータコアと、該ステータコアに固定されるコイルを有するステータと、前記ステータの内部で回転可能なロータを有するモータと、
前記モータの前方に設けられる減速機構部と、
前記減速機構部の前方に接続される先端工具保持部と、
前記モータを覆う把持部が形成され前記減速機構部を覆うハウジングと、を有し、
前記把持部の内周面によって前記ステータコアを保持するようにしたことを特徴とする電動工具。
【請求項２】
前記ステータコアには凹凸部が設けられており、
前記ハウジングの内周面には凹凸部が設けられており、
これらの凹凸部が互いに嵌合することによって、前記ハウジングへの前記ステータコアの前後方向及び回転方向への位置決めを行うことを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
【請求項３】
前記凹凸部は、前記モータの回転軸方向と平行に延びるように配置され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】
前記凹凸部の長さは、前記ステータコアの軸方向長さと同じであ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】
前記凹凸部の、前記ステータコアと前記ハウジングにそれぞれ複数設けられることを特徴とする請求項４に記載の電動工具。
【請求項６】
前記ステータコアの軸方向前後に前記コイルを保持するためのインシュレータを設け、
前記インシュレータが前記ハウジングの凹凸部に当接することによって前記ステータコアの軸方向の移動を制限することを特徴とする請求項５に記載の電動工具。
【請求項７】
ステータコアと、該ステータコアに固定されるコイルとを有するステータと、前記ステータの内部で回転可能なロータを有するモータと、
前記モータの前方に設けられる減速機構部と、
前記減速機構部の前方に接続される先端工具保持部と、
前記モータを覆う把持部が形成され前記減速機構部を覆うハウジングと、を有し、
前記ハウジングは、前記モータを収容する部分が第１の径を有し、前記第１の径よりも前方側に設けられ前記減速機構部を収容する第２の径を有し、
前記第２の径は前記第１の径よりも大きいことを特徴とする電動工具。
【請求項８】
前記ハウジングの第１の径及び第２の径の部分は一体部材で製造されることを特徴とする請求項７に記載の電動工具。
【請求項９】
前記第１の径と前記第２の径の移行部分に、前記モータの回転軸に取り付けられ前記モータを冷却するための冷却ファンが配置されることを特徴とする請求項８に記載の電動工具。
【請求項１０】
ステータと、前後方向に延びるロータ軸を有し前記ステータの内部で回転可能なロータと、を有するモータと、
前記ロータ軸に接続される減速機構部と、
前記減速機構部に接続され前後方向に延びる出力軸と、
前記モータの後方に配置される電源コードと、
前記モータ及び前記減速機構部を収容し、前記出力軸が前方より突出し、前記電源コードが後方から突出し、前後方向に延びるハウジングと、を有する電動工具であって、
第１の凹凸部を、前記ハウジングの内周に設け、
前記第１の凹凸部と嵌合する第２の凹凸部を、前記ステータの外周に設けたことを特徴とする電動工具。
【請求項１１】
ステータと、前後方向に延びるロータ軸を有し前記ステータの内部で回転可能なロータと、を有するモータと、
前記ロータ軸に接続される減速機構部と、
前記減速機構部に接続され前後方向に延びる出力軸と、
前記モータの後方に配置される電源コードと、
前記モータ及び前記減速機構部を収容し、前記出力軸が前方より突出し、前記電源コードが後方から突出し、前後方向に延びるハウジングと、を有する電動工具であって、
前記ハウジングにおける減速機構部の後方の位置に、第１の風窓を設け、
前記ハウジングの後部に、第２の風窓を設けたことを特徴とする電動工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電動工具のモータの電源をオンオフするためのスイッチの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、流れ作業の工場のラインにおいて電動工具を天井から伸縮性のゴム等で吊り下げ、利き手で電動工具のハウジングを掴みながら流れてくる被締付材に対してねじ締め等の作業を行うことが行われている。このような電動工具は、電気モータを駆動源とし、工具を握った際に同時にモータのスイッチが入るように、モータの起動スイッチがハウジングの把持する部分に配置される。このような電動工具の起動スイッチでは、把持部を握ることで同時に起動スイッチが押されてモータがオンとなり、起動スイッチを離すことによってスイッチがオフとなるが、スイッチの作動が確実に行われることが重要となる。
【０００３】
このような電動工具の例として特許文献１の技術が知られている。特許文献１の電動工具では、モータのオン又はオフの制御をするために機械式のスイッチを用い、スイッチを動作させるスイッチレバーをハウジングの把持部の外周部に突出するように配置している。また、モータのステータコアは、ハウジングの把持部の内部に収納されるが、ステータコアは外郭部をステンレス等の材質で造形されたケースで覆われているため、ハウジングの内径が大きくなり、把持部の外径や、軸方向と垂直な断面積が増大していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平１−１７０５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の電動工具では、さらなる把持部の細径化が難しいため、モータの出力を揚げようとしてモータを大型化してしまうと把持部の外径が太くなってしまい、把持する手に加わる負担が大きくなる。また、ステータコアの外郭部をステンレス等の材質で造形しているため、部品点数が多くなってしまい、製造コストを下げることの阻害要因となってしまう。
【０００６】
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、ハウジングの径を小さくして、把持しやすい電動工具を提供することである。また、製造のコストダウンを図ることにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、電動工具のステータコアの取り付け構造を改良することにより、ステータコアを安定して保持すると共にステータコアを保持するハウジングの小径化を図り、電動工具使用時に把持する手に加わる負担を軽減できるようにした電動工具を提供することにある。
【０００８】
本発明のさらに他の目的は、ハウジングの外径をファンガイドを考慮したサイズ及び形状とすることにより、冷却ファンの適正な風路性能を満たすようにした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】
【０００９】
本願において開示される発明のうち代表的なものの特徴を説明すれば次の通りである。
【００１０】
本発明の一つの特徴によれば、ステータコアと、ステータコアに固定されるコイルを有するステータと、ステータの内部で回転可能なロータを有するモータと、モータの前方に設けられる減速機構部と、減速機構部の前方に接続される先端工具保持部と、モータを覆う把持部が形成され減速機構部を覆うハウジングを有し、把持部の内周面によってステータコアを保持するように構成した。ステータコアには凹凸部が設けられており、ハウジングの内周面には凹凸部が設けられており、これらの凹凸部が互いに嵌合することによって、ハウジングへのステータコアの前後方向及び回転方向への位置決めが行われる。
【００１１】
本発明の他の特徴によれば、凹凸部は、モータの回転軸方向と平行に延びるように配置される。凹凸部の長さは、ステータコアの軸方向長さと同じであり、凹凸部の、ステータコアとハウジングにそれぞれ複数設けられる。さらに、ステータコアの軸方向前後にコイルを保持するためのインシュレータを設け、インシュレータがハウジングの凹凸部に当接することによってステータコアの軸方向の移動が制限される。それぞれの凹凸部は、凸部だけ設ける、凹部だけ設ける、或いは両方を設ける、のいずれの構成でも良く、例えばハウジング側に凸部、ステータコア側に凹部を設けられると良い。
【００１２】
本発明のさらに他の特徴によれば、ステータコアと、ステータコアに固定されるコイルとを有するステータと、ステータの内部で回転可能なロータを有するモータと、モータの前方に設けられる減速機構部と、減速機構部の前方に接続される先端工具保持部と、モータを覆う把持部が形成され減速機構部を覆うハウジングを有し、ハウジングは、モータを収容する部分が第１の径を有し、第１の径よりも前方側に設けられ減速機構部を収容する第２の径を有し、第２の径は第１の径よりも大きくなるように構成した。ハウジングの第１の径及び第２の径の部分は一体部材で製造され、第１の径と第２の径の移行部分にモータを冷却するための冷却ファンが配置される。冷却ファンはモータの回転軸に取り付けられる。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、電動工具において、モータを覆う把持部の内周面によってステータコアを保持するようにしたので、ステータコアの外郭部にあたるケースの使用を省くことができ、ステータコアを収容するハウジングの外径を細く構成することができ、使用者の手に加わる負担を低下させることができる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、ステータコアには凹凸部が設けられており、ハウジングの内周面には凹凸部が設けられており、これらの凹凸部が互いに嵌合することによって、ハウジングへのステータコアの前後方向及び回転方向への位置決めを行うので、簡単な構造で精度良くステータコアをハウジングに取り付けることができる。
【００１５】
請求項３の発明によれば、凹凸部は、モータの回転軸方向と平行に延びるように配置されるので、ステータコアが回転方向に動かないように安定してハウジングに保持することができる。また、軸方向に重ねる積層鋼板を用いたステータコアにおいてはモータの回転軸方向と平行に延びる溝を構成する加工は容易であり、製造原価上昇を抑えることができる。
【００１６】
請求項４の発明によれば、凹凸部の長さは、ステータコアの軸方向長さと同じであるので、ステータコアの前端から後端にかけて回り止めのための保持ができるので、がたつきが生じることなく安定してステータコアを保持することができる。
【００１７】
請求項５の発明によれば、凹凸部の、ステータコアとハウジングにそれぞれ複数設けられるので、がたつきが生じることなく安定してステータコアをハウジングに固定させることができる。
【００１８】
請求項６の発明によれば、ステータコアの軸方向前後にコイルを保持するためのインシュレータを設け、インシュレータがハウジングの凹凸部に当接させるので、インシュレータに凹凸部を突き当てることによってステータコアの軸方向の移動を効果的に阻止することができる。
【００１９】
請求項７の発明によれば、電動工具において、ハウジングはモータを収容する部分が第１の径を有し、第１の径よりも前方側に設けられ減速機構部を収容する第２の径を有し、第２の径は第１の径よりも大きくなるように構成したので、握りやすい把持部の形状（グリップ形状）を達成することができる。
【００２０】
請求項８の発明によれば、ハウジングの第１の径及び第２の径の部分は一体部材で製造されるので、製造が容易であって剛性の高いハウジング構造を有する電動工具を実現できる。
【００２１】
請求項９の発明によれば、第１の径と第２の径の移行部分に、モータの回転軸に取り付けられモータを冷却するための冷却ファンが配置されるので、ハウジングの外径形状を冷却ファンによる風路性能を満たす形状とすることができ、部品点数の削減と製品本体の省スペース化を図ることができる。
【００２２】
請求項１０の発明によれば、ハウジングに形成された第１の凹凸部と、ステータに形成された第２の凹凸部によってハウジングにステータが保持されるので、ステータをハウジングに固定するための別部材を介在させる必要が無く、ハウジングのモータ部分の外径が太くなることを防止できる。このため、ハウジングを握りやすい電動工具とすることができる。
【００２３】
請求項１１の発明によれば、ハウジングに形成された第１の風窓と第２の風窓の間で空気を流通できるので、モータを効果的に冷却することができ、耐久性の高い電動工具を実現できる。
【００２４】
本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施例に係る電動式ドライバの縦断面図である。
【図２】本発明の実施例に係る電動式ドライバの側面図である。
【図３】本発明の実施例に係る電動式ドライバの部分底面図である。
【図４】図１のハウジング２（左側）単体の側面図（内側から見た図）である。
【図５】図１のモータ５と冷却ファン６の組立体を示す側面図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ部の断面図である。
【図７】図６のＤ−Ｄ部の断面位置における、モータ５と冷却ファン６の組立体の断面図である。
【図８】本発明の実施例に係る電動式ドライバのモータ５の駆動制御系を示す機能ブロック図である。
【図９】発明の実施例に係る電動式ドライバの冷却風の流れを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２６】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。本実施例においては、電動工具の例として、作業者が片手でハウジングの中央付近を把持して作業をする電動式ドライバの例を用いて説明する。以下の図において、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。また、本明細書においては、上下、前後の方向は図１に示す方向であるとして説明する。
【００２７】
図１は本発明の実施例に係る電動式ドライバ１の断面図である。電動式ドライバ１はモータ５を有し、モータ５を内部に収納するハウジング２と、モータ５の回転を所定の減速比で減速する減速機構６５と、減速機構６５の前方に設けられる図示しないクラッチ機構と、クラッチ機構の前方に取り付けられ先端工具を取り付けるためのソケット８を含んで構成される。本実施例においては、モータ５、減速機構６５、クラッチ機構及び先端工具は同軸上に配置される。減速機構６５は、モータ５の回転を所定の比率で減速してクラッチ機構に伝達するもので、例えば２段式の遊星歯車を用いた構成である。減速機構６５の前方には、先端工具に一定の負荷トルクが加わると減速機構６５とソケット８の回転伝達を解除する図示しないクラッチ機構が設けられる。クラッチ機構が作動して減速機構６５とソケット８の回転伝達が解除される際の負荷トルクの大きさは、ダイヤル２２を回転させることによって調節可能である。ダイヤル２２を回転させると、クラッチ機構のスプリングの付勢力が変更される。このため、ダイヤル２２を回転させると、ソケット８に伝達されるトルクが変更される。
【００２８】
モータ５を収容するハウジング２は筒状に形成され、モータ５の回転軸の延長線を通る鉛直面で左右に分割可能に構成される。右側のハウジングには、複数のネジボス４４ｂ、４４ｃが形成され、図示しないネジにて左側のハウジングと固定される。このようにハウジング２の部分を左右分割式に構成したので、一方のハウジング（右側ハウジング）に、モータ５、減速機構６５、クラッチ機構や後述するスイッチレバー１０、正逆切替スイッチ２１、回路部品及び基板等を配置した後、他方のハウジング（左側ハウジング）をかぶせてねじ止めすることにより、容易に組み立てることができる。
【００２９】
ハウジング２のほぼ中央付近には、いわゆるインナーロータ型のブラシレスＤＣ方式のモータ５が収容される。モータ５は、回転軸に永久磁石を有する回転子が取り付けられ、ハウジング２側にコイルを有する固定子が固定される。モータ５の前方側において、回転軸と同軸上には小型の冷却ファン６が設けられる。モータ５が回転することによって冷却ファン６も回転し、ハウジング２の後方に設けられる風窓２５から外気を吸引して、吸引された外気はインバータ基板２７に搭載されるスイッチング素子１６やモータ５の周囲を流れることによりこれらを冷却し、ハウジング２の側部に設けられる風窓３５から排出される。ここで、風窓２５は、上下方向の高さは低いものの、横方向に延びる細長いスリット状の形状とすると好ましい。
【００３０】
冷却ファン６は、プラスチック等で製造された遠心ファンであり、中央付近から空気を吸引して、外周側に吐き出す作用をする。そのため、排出口たる風窓３５は冷却ファン６の周囲に形成される。冷却ファン６の直径Ｌ２は、モータ５の直径Ｌ１より僅かに大きいが、冷却ファンの直径Ｌ２は減速機構６５の直径Ｌ３よりも小さく構成される。このため、ハウジング２の減速機構６５が収容される部分の外径は、モータ５が収容される部分（把持部）の外径よりも大きくなるので、握りやすい把持部の形状とすることができる。さらに、把持部から減速機構６５の収容部に至るハウジングの外径形状を、冷却ファン６による風路性能を満たす形状とされる。つまり冷却ファン６の外周側において、風路の入口側の径が細く制限され、出口側にかけて徐々に広がるようにハウジングの径が形成されているので、これらのハウジングの内壁形状がファンガイドとしての役割を果たす。
【００３１】
モータ５の回転軸は２つのベアリング１９ａ、１９ｂにより回転可能に保持される。ベアリング１９ａ、１９ｂはハウジング２の側壁から突出して形成される固定用のリブ４１、４３によってそれぞれ保持される。
【００３２】
ハウジング２の後端部には、電源基板２６、インバータ基板２７及び制御基板２８の３つの回路基板が搭載される。電源基板２６には電源回路が搭載される。ハウジング２にはコネクタ２９ｂを介して電源コード２９ａが接続され、電源回路には外部から例えば５０Ｈｚ、１００Ｖの交流が供給される。電源基板２６には、供給された交流電力を、所定の直流電力に整流するための電源回路が設けられる。整流された直流電力は、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等のスイッチング素子１６により構成されるインバータ回路により、モータ５のコイルの各相に所定の間隔で順次供給される。インバータ回路や、インバータ基板２７上に搭載されるインバータ回路を制御するための制御回路の構成は、ブラシレスＤＣモータを制御する公知の回路を用いることができる。その制御回路についての詳細説明は後述する。
【００３３】
ハウジング２の上部にはモータ５の回転をオンオフするための起動スイッチが設けられる。起動スイッチは、ハウジング２に対して回動軸１２を基準に揺動可能な、即ちシーソー式に形成されたスイッチレバー１０と、スイッチレバー１０を所定の揺動方向に付勢するスプリング１１と、回動軸１２に対してスイッチレバーの１０の押圧面（トリッガ部）１０ａとは反対側の端部１０ｂに取り付けられる永久磁石１３と、永久磁石１３と対向する位置に設けられるホール素子１４により構成される。ホール素子１４は、ホール効果を利用して磁界を検出する素子（磁気検出素子）であり、基板３２に搭載される。ハウジング２から外部に突出するスイッチレバー１０の押圧面１０ａを押下し、スプリング１１が圧縮される方向にスイッチレバー１０を移動させると、図１ではスイッチレバー１０が回動軸１２を中心に反時計方向に揺動（微小角度だけ回転）し、永久磁石１３とホール素子１４の距離が離れる。その結果、ホール素子１４が永久磁石１３から生ずる磁界の影響をうけなくなってホール素子１４の出力がローとなり、ホール素子１４から後述する制御部へ信号が伝達される。このように、スイッチレバー１０を移動させることによりホール素子１４が磁石の近接離間を検知するので、モータ５の回転をオン又はオフすることができる。尚、本実施例ではスイッチレバー１０を握ると永久磁石１３とホール素子１４の距離が離れるように構成したが、逆に、永久磁石１３とホール素子１４の間隔が縮まるように構成しても良い。
【００３４】
この起動スイッチの機構は、機械的な接点を持たずに、永久磁石１３から発生される磁界を非接触状態においてホール素子１４で検知するので、接点が劣化することが無く、長期間安定して作動させることができる。また、可動部分（スイッチレバー１０）側には電気が流れる素子は搭載されずに永久磁石１３を配置しただけなので、信頼性が高めるとともに長い寿命が期待できる。さらに、ホール素子１４は、非可動部分である基板３２に搭載されるので、信頼性が高く安定して動作をすることができるスイッチ機構を実現できる。
【００３５】
ハウジング２のモータ５の下部には、モータ５の回転方向を正転と逆転に切替えるための正逆切替スイッチ２１が設けられる。正逆切替スイッチ２１は、モータ５が収容されるハウジング２の中腹部の外周側であって、モータ５の回転軸の方向と、切替操作レバーの延びる方向がほぼ平行になるように設けられる。正逆切替スイッチ２１の後方には、操作表示部２３が設けられる。操作表示部２３は本体の下方から視認できるように配置され、例えばモータ５の設定回転数を表示することができる。
【００３６】
ここで、ハウジング２においてモータ５が占める軸方向（前後方向）の長さ部分をＭとすると、スイッチレバー１０の外部に突出する部分（即ち押圧面１０ａ）が占める軸方向の長さ部分はＳ１となる。このＳ１は、軸方向に見て完全にＭの範囲内になるようにスイッチレバー１０が配置される。このようにスイッチレバー１０をモータ５と完全に又は部分的にオーバーラップするように配置することによって、スイッチレバー１０を押した状態で重量的に重いモータ５付近を握ることが可能となる。
【００３７】
モータ５の回転軸の後端には、モータ５の回転位置検出用の永久磁石３０が設けられ、この永久磁石３０に対向する位置に３つのホール素子３１が設けられる。ホール素子３１は、回転子５ａの回転位置を検出するために周方向に所定の間隔毎、例えば角度６０°毎に基板３２上に配置される。このようにモータの回転位置検出用の永久磁石３０をわざわざ設けるのではなく、回転子５ａに含まれる永久磁石を用いてホール素子にて回転位置を検出するように構成することも広く行われている。しかしながら、モータ５のように回転子５ａの径が小さい場合には、回転子５ａの永久磁石に相対する位置に３つのホール素子を配置することが難しいので、本実施例では回転子５ａの位置検出用の永久磁石３０を別途設けるようにした。しかし、この構成に限られずに、回転子５ａに含まれる永久磁石を用いるように構成しても良い。
【００３８】
次に、本実施例の電動式ドライバの動作について説明する。まず、作業者が、スイッチレバー１０と共にハウジング２の把持部分（細く絞り込まれた部分）を握ってスイッチレバーを揺動させると、ホール素子１４が永久磁石１３との対向状態が解除されたことを検知し、ホール素子１４の出力信号がローとなり、電源回路からインバータ回路に整流された直流が供給される（電源がオンになった状態）。すると、インバータ回路によって所定の駆動電流がモータ５の所定のコイルに順次供給され、回転子が回転する。モータ５が回転すると、回転軸から減速機構６５に回転力が伝達され、所定の回転数に減速されて、図示しないクラッチ機構を介してソケット８に回転力が伝達され、図示しない先端工具を回転させる。
【００３９】
モータ５が回転することによって冷却ファン６も回転する。図９は、冷却ファン６によって発生される冷却風の流れを説明する図である。冷却ファン６はいわゆる遠心ファンであり、軸方向後方から空気を吸引して外周方向に排出する。この冷却ファン６によって、風窓２５から外気が矢印７０の方向に吸引される。吸引された空気は、矢印７１、７２、７３のようにインバータ基板２７や制御基板２８の周囲を流れ、基板３２の側方を流れ、矢印７４のようにモータ５の内部に流入する。その後、点線矢印７５〜７７のようにモータ５のステータコア５２の内部（ティースの間、ティースと回転子との間の空間）を流れて、矢印７８、７９のように流れて冷却ファン６に流入する。冷却ファン６によって冷却風は風窓３５からハウジング２の外部に排出される。
【００４０】
モータ５が回転することにより、締付部材である図示しないねじ等が被締付材に締め込まれる。ねじが締め込まれて、締付けトルクが所定の値に達したときにクラッチ機構が作動し、減速機構６５とシャフト７の接続が解除されることによって、締付部材の締め付けが終了する。
【００４１】
クラッチ機構が作動して動力伝達が遮断されると、図示しない停止スイッチがオフとなってモータ５を停止させる。停止スイッチは、クラッチ機構のクラッチスリーブの一部に取り付けられる永久磁石と、その永久磁石と対向する位置に設けられるホール素子によって構成可能である。クラッチ機構が作動していない状態では、ホール素子の出力はハイとなり、クラッチ機構が作動した場合は、永久磁石はホール素子に対して離れる方向（前方向）に移動する（離反する）ので、ホール素子の出力がローに切替わる。このホール素子の出力変化を後述する制御部で検出することによって、制御部はモータ５の回転を停止させる。
【００４２】
尚、ねじ等の締付材を締める場合はモータ５の回転を正回転方向とするが、反対にねじを緩める場合はモータ５の回転を逆転させてソケット８を逆回転させることができるが、この操作は正逆切替スイッチ２１の切替操作レバーを操作することによって行うことができる。
【００４３】
図２は、本発明の実施例に係る電動式ドライバ１の側面図である。本実施例の電動式ドライバ１は、後方に吊り下げ用のフック３３が設けられ、工場の流れ作業等のラインで、フック３３を用いて弾力性のあるゴム等で吊り下げておく。吊り下げ状態では、電動式ドライバ１の前方側（先端工具側）が下に、後方側（フック３３側）が上に位置する。作業者は吊り下げ状態から、ハウジング２の中央付近の把持部分を片方の手（通常は利き手）で握って、ゴム等を引っ張った状態で作業する。この際、スイッチレバー１０は、例えば人差し指で握ることによって電動式ドライバ１を握る動作とスイッチをオンにする動作を同時に行うことができる。尚、ゴム等で吊り下げるのではなく、フック３３に変形可能なワイヤー（金属線部材）を固定した状態で、ワイヤーを円筒形の付勢されたリールに固定するようにしても良い。このような固定方法の場合、作業者が電動式ドライバ１を握りワイヤーを引っ張るとリールがワイヤーから引き出される。作業者が電動式ドライバ１を握らない状態では、リールにワイヤーが巻き取られる。
【００４４】
ハウジング２は作業者が片手で把持するためにハウジング２の径が一番細くなった把持部２ｃが形成される。把持部２ｃにおけるハウジングの外径（第１の径）がＤ１であり、把持部２ｃの内部にはモータ５が配置されるため、重いモータ５が把持位置にあるので重量バランスが良く、電動工具としての使い勝手が良い。把持部２ｃの上側においては、矢印Ａで示す部分のように、筒状のハウジング２の径が細くなっており、作業者が指を掛けやすいように構成されていることが理解できるであろう。ハウジング２の減速機構６５を覆う部分の外径（第２の径）はＤ２であり、Ｄ２はＤ１よりも大きく構成される。第１の径Ｄ１から第２の径Ｄ２に至る部分は、矢印Ｂに示すように径が滑らかに太くなるように形成され、この部分の内側に冷却ファン６が収容される。尚、この矢印Ｂの内周側に、段差部やリブを形成することにより所定の方向に風をながすように、風路を制限するように構成しても良い。
【００４５】
スイッチレバー１０の押圧面１０ａは、横から見て三角形状に外部に（上部に）突出するように構成される。この結果、作業者がスイッチレバー１０を握りやすい上に、握ったまま快適に作業をすることができる。ソケット８の前方側には、図示しない先端工具が装着される。先端工具としては、プラスドライバ、マイナスドライバ、ドリル、砥石等の任意の先端工具を装着することができる。
【００４６】
図３は、電動式ドライバ１の部分底面図である。把持部２ｃの後方側は、図１にて説明したように電源基板２６、インバータ基板２７及び制御基板２８の３つの回路基板を搭載するために、ハウジング２のテール部分２ｄが左右方向に幅が広くなるように構成される。正逆切替スイッチ２１の切替操作レバー２０は、ハウジング２から外部にほとんど突出しないように構成される。そのため、ハウジング２には、下から見て略扇状の開口部２ｆが形成され、切替操作レバー２０はその開口部２ｆ内で左右方向に揺動できるように構成した。このように構成することによって、作業者が電動式ドライバ１を把持する際に、誤って切替操作レバー２０を操作してしまう恐れがほとんどなくなり、使い勝手の良い電動工具を実現することができる。
【００４７】
ハウジング２のテール部分２ｄの下側には、操作表示部２３が設けられる。操作表示部２３は、ソフトタッチスイッチ２３ａと、その横に設けられる３つのＬＥＤ２３ｂで構成され、ソフトタッチスイッチ２３ａを押す毎にモータ５の回転数を、“低”、“中”、“高”のいずれかに設定することができる。このように操作表示部２３がハウジング２のテール部分２ｄの下側にあることにより、電動式ドライバ１をフック３３で上から吊した状態にて片手で把持して作業をする場合に、操作表示部２３が作業者から容易に見える位置にあるので、設定中のモータ５の回転数を容易に認識することができる。
【００４８】
図４は、左右に分割可能なハウジング２の片側（左側）を示す図であり、内部側から見た図である。本図では左側のハウジング２を他方（右側）から取り外した状態を示しているので、上下方向が逆に図示されていることに注意されたい。ハウジング２はプラスチック等の高分子樹脂の一体成型により構成され、内側の壁面には、ベアリング１９ａを保持するためのリブ４１、ベアリング１９ｂを保持するためのリブ４３、制御基板２８を保持するためのリブ４５ａ、４５ｂ等が構成される。これらのリブに対応する同様のリブがハウジング２の他方（右側）の内側壁面にも形成されており、左右のハウジング２によって挟持されるようにして、ベアリング１９ａ、１９ｂ、制御基板２８が保持される。ハウジング２にはネジを貫通させるためのネジボス４４ａ、４４ｂ、４４ｃが形成され、図示しないネジによって右側のハウジング２と固定される。
【００４９】
ハウジング２の把持部２ｃの内周側には凸部４２が軸方向に延びるように形成される。この凸部４２は、モータ５の固定部分が、ハウジング２に対して回転方向に相対回転しないように保持するために形成されたもので、軸方向に所定の長さを有する。軸方向の凸部４２の長さは、モータ５のステータコアの長さと同じとすると好ましい。ハウジング２の正逆切替スイッチ２１が収容される空間には、切替操作レバー２０にアクセスするための開口部２ｆが形成される。開口部２ｆより後方側には、操作表示部２３を挟持するための凹部４７が形成され、ハウジング２の後方側には、コネクタ２９ｂを挟持するための凹部４６が形成される。また、ハウジング２のスイッチレバー１０を取り付ける部分には、回動軸１２を固定するための穴４８が形成される。
【００５０】
図５は、ハウジング２に組み込まれるモータ５の組立体の側面図である。ステータコア５２の両側には、コイルを巻くためのインシュレータ５７、５９が設けられる。インシュレータ５７、５９はコイルによって発生される磁界に影響を与えない非磁性体で構成され、例えばプラスチック等の合成樹脂で製造すると好ましい。インシュレータ５７、５９はステータコア５２に固定されるため回転しない部材である。インシュレータ５７、５９の内周側であって、回転軸５４の周囲にはスペーサ５６、５８が設けられる。スペーサ５６、５８は、回転子とベアリング１９ａ、１９ｂとの距離を一定に保つために設けられ、モータ５の回転軸５４と共に回転する。スペーサ５６、５８は、例えばプラスチック等の合成樹脂で製造すると好ましい。回転軸５４の前端部には冷却ファン６が設けられる。
【００５１】
本図から理解できるように、ステータコア５２の外周面には、軸方向に連続する凹部５２ａが形成される。凹部５２ａの軸方向（前後方向）長さは、ステータコア５２の長さと同じであり、凹部５２ａの窪みの両端部はインシュレータ５７、５９によってふさがれる形となる。インシュレータ５７、５９の間には、電機子巻線を構成するコイルが巻かれるので、インシュレータ５７、５９はしっかりとステータコア５２によって保持されるので、インシュレータ５７、５９の間隔が開いてしまう恐れはない。従って凹部５２ａの窪みは、軸方向（前後方向）にも閉鎖された状態となる。この凹部５２ａは、ハウジング２の内壁に形成された凸部４２（図４参照）に嵌合される。本実施例では凸部４２（図４参照）に嵌合される凹部５２ａは、ステータコア５２の左右に１つずつ設けられる凹部５２ａである。
【００５２】
尚、本実施例ではハウジングの内壁に凸部を形成し、ステータコア５２側に凹部を形成するようにしたが、これらの凹凸の関係を逆にしても良く、ステータコアとハウジングの内壁に、それぞれ対応する形状の凹凸部が形成されればよい。通常、ステータコア５２は軸方向に重ねるように積層鋼板を用いて製造されるが、回転軸方向と平行に延びる溝または突起を構成する加工は容易であるので、溝や突起等の凹凸部を構成するための製造原価上昇は低く抑えることができる。
【００５３】
図６は、図５のＣ−Ｃ部の断面図である。ステータコア５２は軸方向に重ねた積層鋼板で構成され、内周側に６つのティース５２ｂが形成される。各ティース５２ｂ部分には、銅線が巻かれておりコイル５３を形成する。本実施例では、コイル５３をＵ、Ｖ、Ｗ相の３相を有するスター結線とすることが好ましい。コイル５３には、ホール素子３１の位置検出信号に基づいて電気角１２０°の通電区間に制御された電流が、スイッチング素子１６を介して供給される。図６では図示を省略しているが、各ティース５２ｂの先端部５２ｃの内側には、回転軸５４、回転子５１と円筒形の永久磁石５５位置する。インシュレータ５７は、ステータコア５２の両端部に位置する円環状の部材から内側にかけて、各ティース５２ｂの間に入り込むように構成される。図示していないがインシュレータ５９も同様に構成される。従って、ステータコア５２の両端部付近においては、コイル５３はステータコア５２に直接接触せずに、非絶縁体で構成されたインシュレータ５７、５９に接することになる。このようにインシュレータ５７、５９を介してコイルを巻くことにより、長年の使用によってコイル５３の絶縁が悪くなることを防止でき、モータ５の寿命を大幅に延長させることができる。尚、本図では、ステータコア５２の内周とコイル５３の間に十分な隙間が形成されるので、この隙間に冷却風を流すことができ、ステータコア５２やコイル５３を良好に冷却することができる。
【００５４】
ステータコア５２の外周部には所定の間隔で凹凸部が形成される。本実施例では凹凸部として、円周方向に６０°間隔で凹部５２ａが形成される。凹部５２ａは軸方向に連続する溝であって、複数本の凹部５２ａの全部又は一部がハウジング２の内壁に形成された凸部４２に嵌合される。凹部５２ａは図６のような断面形状では半円状であるが、この形状だけに限られずに四角形状であっても良いし、その他の任意の凸状の形状、又は任意の凹状の形状、或いはこれらの組み合わせで構成しても良い。このような構成にすることにより、ステータコア５２のハウジング２への組み込み及び固定が容易にできる。図６においては左右2箇所の凹部５２ａだけがハウジング２の凸部４２に嵌合するが、残りの凹部５２ａはハウジング２の内壁とは接触しない。尚、図中上側の凹部５２ａの部分には、後方に位置するインシュレータ５９が見えているのであって、この部分は塞がれているわけではない。
【００５５】
図７は、図６のＤ−Ｄ部の断面位置における、モータ５と冷却ファン６の組立体の断面図である。モータの回転軸５４には回転子５１が設けられる。回転子５１の外周側には円筒形の永久磁石５５が配置される。回転軸５４の前方側は、その径が細くなる細径部が形成され、その細径部には冷却ファン６が設けられる。回転子５１の前後には、ベアリング１９ａと１９ｂとの間隔を一定保つためにスペーサ５６、５８が設けられる。後方のベアリング１９ｂの後ろには、回転位置を検出するための永久磁石３０を保持するための保持部材６０が設けられる。保持部材６０は、永久磁石３０の磁界に影響を与えないように非磁性体から構成され、例えばプラスチックの一体成型により構成される。保持部材６０は位置決めピン６１を用いて回転軸５４に固定される。
【００５６】
次に、モータ５の駆動制御系の構成と作用を図８に基づいて説明する。図８はモータ５の駆動制御系の構成を示すブロック図であり、本実施例では、モータ５は３相のブラシレスＤＣモータで構成される。このブラシレスＤＣモータは、いわゆるインナーロータ型であって、複数組（本実施例では２組）のＮ極とＳ極を含む永久磁石（マグネット）を含んで構成される回転子（ロータ）５ａと、スター結線された３相の固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗから成る固定子（ステータ）５ｂを有する。スイッチ操作検出回路９０が、起動スイッチ用のホール素子１４からの信号がローとなったことを検出すると、演算部８１はホール素子３１からの位置検出信号に基づいて固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗへの通電方向と時間を制御し、モータ５を所定の回転数で回転させる。
【００５７】
インバータ基板２７上に搭載される電子素子は、３相ブリッジ形式に接続されたＦＥＴなどの６個のスイッチング素子１６（Ｑ１〜Ｑ６）から構成されるインバータ回路８２である。ブリッジ接続された６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ゲートは、制御基板２８に搭載される制御信号出力回路８３に接続され、６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ドレインまたは各ソースは、スター結線された固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに接続される。これによって、６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、制御信号出力回路８３から入力されたスイッチング素子駆動信号（Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６等の駆動信号）によってスイッチング動作を行い、インバータ回路８２に印加される電源回路の出力たる直流１８を３相（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗとして固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに電力を供給する。
【００５８】
６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ゲートを駆動するスイッチング素子駆動信号（３相信号）のうち、３個の負電源側スイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６をパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６として供給し、制御基板２８上に搭載された演算部８１によって、モータ５のスイッチ手段を構成するホール素子１４の出力信号に基づいてモータ５への電力供給を開始させる。
【００５９】
ここで、ＰＷＭ信号は、インバータ回路８２の正電源側スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３または負電源側スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６の何れか一方に供給され、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３またはスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６を高速スイッチングさせることによって直流１８から各固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに供給する電力を制御する。尚、本実施例では、負電源側スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６にＰＷＭ信号が供給されるため、ＰＷＭ信号のパルス幅を制御することによって各固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに供給する電力を調整してモータ５の回転数を制御することができる。
【００６０】
モータ５の回転方向を切り替えるための正逆切替スイッチ２１の出力は回転方向設定回路９２に入力され、回転方向設定回路９２は正逆切替スイッチ２１の変化を検出するごとに、モータの回転方向を切り替えて、その制御信号を演算部８１に送信する。演算部８１は、図示していないが、処理プログラムとデータに基づいて駆動信号を出力するための中央処理装置（ＣＰＵ）、処理プログラムや制御データを記憶するためのＲＯＭ、データを一時記憶するためのＲＡＭ、タイマ等を含んで構成される。
【００６１】
演算部８１は、回転方向設定回路９２と回転子位置検出回路８４の出力信号に基づいて所定のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を交互にスイッチングするための駆動信号を形成し、その駆動信号を制御信号出力回路８３に出力する。これによって固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの所定の巻線に交互に通電し、回転子５ａを設定された回転方向に回転させる。モータ５に供給される電流値は、電流検出回路８９によって測定され、その値が演算部８１にフィードバックされることにより、設定された駆動電力となるように調整される。尚、ＰＷＭ信号は正電源側スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３に印加しても良い。
【００６２】
制御部８０には、クラッチ機構が動作した際に出力信号がローになるホール素子３１が接続され、ホール素子３１の出力変化を検出してクラッチ動作検出回路９１は、演算部８１に対してモータ５の回転の停止を指示する信号を出力する。このクラッチ動作検出回路９１によって、作業者がスイッチレバー１０を押下するだけで締付け作業が開始され、所定のトルクまで締め付けが完了すると、自動的にクラッチ機構が作動しモータ５の回転が自動停止する。この後作業者はスイッチレバー１０を離して作業を完了する。
【００６３】
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上述の実施例では電動工具の例として電動式ドライバで説明したが、これだけに限られずに、電動ノコギリや電動ハンマ等の他の携帯型電動工具のステータコアの保持構造においても同様に適用できる。また、本実施例では商用電源で駆動される電動の例で説明したが、バッテリパックを用いたコードレス式の電動工具においても同様に本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００６４】
１  電動式ドライバ      ２  ハウジング      ２ｃ  把持部
２ｄ  テール部分      ２ｆ  開口部      ５  モータ
５ａ  回転子      ５ｂ  固定子      ６  冷却ファン
７  シャフト      ８  ソケット      １０  スイッチレバー
１０ａ  押圧面      １０ｂ  端部      １１  スプリング
１２  回動軸      １３  永久磁石      １４  ホール素子
１６  スイッチング素子      １９ａ、１９ｂ  ベアリング
２０  切替操作レバー      ２１  正逆切替スイッチ
２２  ダイヤル      ２３  操作表示部
２３ａ  ソフトタッチスイッチ      ２５  風窓（第２の風窓）
２６  電源基板      ２７  インバータ基板      ２８  制御基板
２９ａ  電源コード      ２９ｂ  コネクタ      ３０  永久磁石
３１  ホール素子      ３２  基板      ３３  フック
３５  風窓（第１の風窓）      ４１、４３  リブ      ４２  凸部
４４ａ〜４４ｃ  ネジボス      ４５ａ  リブ      ４６、４７  凹部
４８  穴      ５１  回転子      ５２  ステータコア
５２ａ  凹部      ５２ｂ  ティース      ５２ｃ  先端部
５３  コイル      ５４  回転軸      ５５  永久磁石
５６  スペーサ      ５７  インシュレータ      ５８  スペーサ
５９  インシュレータ      ６０  保持部材      ６１  ピン
６５  減速機構      ８０  制御部      ８１  演算部
８２  インバータ回路      ８３  制御信号出力回路
８４  回転子位置検出回路      ８９  電流検出回路
９０  スイッチ操作検出回路      ９１  クラッチ動作検出回路
９２  回転方向設定回路
【図１】
2012035339.tif 000003
【図２】
2012035339.tif 000004
【図３】
2012035339.tif 000005
【図４】
2012035339.tif 000006
【図５】
2012035339.tif 000007
【図６】
2012035339.tif 000008
【図７】
2012035339.tif 000009
【図８】
2012035339.tif 000010
【図９】
2012035339.tif 000011