(57)【要約】【課題】接着剤のみの固定による場合と比較してシャフトに対する円筒状マグネットの回り止め強度を高めることの可能なブラシレスモータ及びそれを駆動源とする電動工具を提供する。【解決手段】第１ホルダ３４は、円筒状マグネット３２との突合せ部（後端の外縁部）においてシャフト３１の軸方向後端側に立ち上がる凸部３４ａを有する。円筒状マグネット３２は、第１ホルダ３４との突合せ部（先端）に凹部３２ａ（切欠部）を有する。第１ホルダ３４の凸部３４ａと円筒状マグネット３２の凹部３２ａとが凹凸嵌合構造を成し、シャフト３１に対する円筒状マグネット３２の回転を防止する機械的な回り止め部となっている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、
前記シャフトの外周に設けられた円筒状マグネットを含むロータと、
前記円筒状マグネットの外周面に対向する磁束発生部を含むステータと、
前記シャフトに対する前記円筒状マグネットの回転を規制する回り止め部と、を備えたことを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項２】
前記シャフトと圧入により一体化され、前記円筒状マグネットを軸方向両側から挟む２つのホルダを備え、
少なくとも一方の前記ホルダと前記円筒状マグネットとの突合せ部が、前記シャフトの軸方向と非垂直な前記回り止め部を形成する、ことを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ。
【請求項３】
前記回り止め部が凹凸嵌合構造である請求項１又は２に記載のブラシレスモータ。
【請求項４】
前記凹凸嵌合構造は、前記シャフトの軸に対して相互に対称となるように前記突合せ部の複数箇所に設けられている、請求項３に記載のブラシレスモータ。
【請求項５】
前記シャフト及び前記ホルダが金属製である請求項１から４のいずれか一項に記載のブラシレスモータ。
【請求項６】
前記円筒状マグネットが焼結磁石である請求項１から５のいずれか一項に記載のブラシレスモータ。
【請求項７】
前記円筒状マグネットが前記シャフトに接着剤で接着されている請求項１から６のいずれか一項に記載のブラシレスモータ。
【請求項８】
シャフトと、
前記シャフトの外周に設けられた円筒状マグネットを含むロータと、
前記円筒状マグネットの外周面に対向する磁束発生部を含むステータと、
前記シャフトと圧入により一体化され、前記円筒状マグネットを軸方向両側から挟む２つのホルダとを備え、
少なくとも一方の前記ホルダが前記円筒状マグネットの回り止めとなっている、ブラシレスモータ。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載のブラシレス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、円筒状マグネットをロータに有するブラシレスモータ及びそれを駆動源とする電動工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば流れ作業の工場のラインでは、電動工具を天井から伸縮性のゴム等で吊り下げ、作業者がその電動工具を利き手でつかんで流れてくる被締付材に対してねじ締め等の作業を行っている。こうした用途に用いられる電動工具では、ハウジングの把握部を握りやすい形状とするために駆動源となるブラシレスモータを細径にすることが求められ、細径のブラシレスモータとするためにロータのマグネットには円筒状マグネットを用いている。円筒状マグネットの内面とシャフトの外周との間には隙間があり、当該隙間に塗布した接着剤により円筒状マグネットはシャフトの外周に接着固定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１９４４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
接着剤は、温度変化や経時変化によって劣化する。このため、円筒状マグネットとシャフトとの固定を接着剤のみに頼る構成であると、最初は問題が無くても長く使って行くうちに、例えばブラシレスモータのトルクが大きい時に接着剤が剥がれることがある。製品の寿命確認をする場合にも同様のことがいえる。接着剤が剥がれると、円筒状マグネットがシャフトに対して回転し、円筒状マグネットの着磁境界線が設計位置からずれて、ブラシレスモータの回転制御に不具合が生じる問題があった。
【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、接着剤のみの固定による場合と比較してシャフトに対する円筒状マグネットの回り止め強度を高めることの可能なブラシレスモータ及びそれを駆動源とする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、ブラシレスモータである。このブラシレスモータは、
シャフトと、
前記シャフトの外周に設けられた円筒状マグネットを含むロータと、
前記円筒状マグネットの外周面に対向する磁束発生部を含むステータと、
前記シャフトに対する前記円筒状マグネットの回転を規制する回り止め部と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
前記シャフトと圧入により一体化され、前記円筒状マグネットを軸方向両側から挟む２つのホルダを備え、
少なくとも一方の前記ホルダと前記円筒状マグネットとの突合せ部が、前記シャフトの軸方向と非垂直な前記回り止め部を形成してもよい。
【０００８】
前記回り止め部が凹凸嵌合構造であってもよい。
【０００９】
前記凹凸嵌合構造は、前記シャフトの軸に対して相互に対称となるように前記突合せ部の複数箇所に設けられていてもよい。
【００１０】
前記シャフト及び前記ホルダが金属製であってもよい。
【００１１】
前記円筒状マグネットが焼結磁石であってもよい。
【００１２】
前記円筒状マグネットが前記シャフトに接着剤で接着されていてもよい。
【００１３】
本発明のもう一つの態様は、ブラシレスモータである。このブラシレスモータは、
シャフトと、
前記シャフトの外周に設けられた円筒状マグネットを含むロータと、
前記円筒状マグネットの外周面に対向する磁束発生部を含むステータと、
前記シャフトと圧入により一体化され、前記円筒状マグネットを軸方向両側から挟む２つのホルダとを備え、
少なくとも一方の前記ホルダが前記円筒状マグネットの回り止めとなっている。
【００１４】
本発明のもう一つの態様は、前記ブラシレスモータを駆動源とする電動工具である。
【００１５】
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】
【００１６】
本発明によれば、シャフトと圧入により一体化されたホルダが前記シャフトに対する円筒状マグネットの機械的な回り止めを成すため、接着剤のみの固定による場合と比較してシャフトに対する円筒状マグネットの回り止め強度を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係る電動工具１の断面図。
【図２】図１に示す電動工具１のモータ３の側面図。
【図３】図１に示す電動工具１のモータ３の断面図。
【図４】図２及び図３に示すモータ３のロータ組の一部を断面とした側面図。
【図５】図４に示すシャフト３１と円筒状マグネット３２と第１ホルダ３４の組立説明図。
【図６】（Ａ）は図５のＡ矢視図、（Ｂ）は図５のＢ矢視図。
【図７】本発明のもう一つの実施の形態における回り止め構造を有するロータ組の一部を断面とした側面図。
【図８】図７に示すシャフト３１と円筒状マグネット３２と第１ホルダ３４の組立説明図。
【図９】（Ａ）は図８のＡ矢視図、（Ｂ）は図８のＢ矢視図。
【図１０】本発明のさらにもう一つの実施の形態における回り止め構造を有するロータ組の一部を断面とした側面図である。
【図１１】図１０に示すシャフト３１と円筒状マグネット３２と第１ホルダ３４の組立説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態に係る電動工具１の断面図である。図２は、図１に示す電動工具１のモータ３の側面図である。図３は同断面図である。図４は、図２及び図３に示すモータ３のロータ組の一部を断面とした側面図である。図５は、図４に示すシャフト３１と円筒状マグネット３２と第１ホルダ３４の組立説明図である。図６（Ａ）は図５のＡ矢視図、図６（Ｂ）は図５のＢ矢視図である。
【００２０】
図１に示すように、電動工具１は、ハウジング２の内部に、モータ３（ブラシレスモータ）と、回転伝達機構４と、制御部５とを備える。ハウジング２の先端には先端工具保持部６が設けられ、ハウジング２の側面にはスイッチ７が突出する。ハウジング２の後端には不図示の電源コードが接続されており、商用電源等の交流電源から制御部５に電源が供給される。制御部５への通電のオンオフは作業者がスイッチ７を操作することで行う。制御部５は、ハードウェア及びソフトウェア並びにそれらの組合せによって実現される。制御部５がモータ３を駆動し、モータ３の回転が回転伝達機構４によって先端工具保持部６に伝達され、先端工具保持部６が保持する不図示のビット等の先端工具が回転駆動され、ねじ締め等の作業が行われる。制御部５によるモータ３の回転制御自体は公知であり、詳細な説明は省略する。回転伝達機構４は、特許文献１にも示されるように減速機構とクラッチ機構を有し、所定のトルクに達したときにクラッチ機構が作動して減速機構と先端工具保持部６との間の回転伝達を解除する。
【００２１】
図２,３に示すように、モータ３は、いわゆるインナーロータ型のブラシレスＤＣモータであり、シャフト３１と、ロータを成す円筒状マグネット３２と、ステータを成す磁束発生部３３と、第１及び第２ホルダ３４,３５とを備える。例えば金属製（鋼鉄等）のシャフト３１は、図３に示すように先端から順に、先端側小径部３１ａと、先端側中径部３１ｂと、大径部３１ｃと、後端側中径部３１ｄとを一体に有する。シャフト３１の先端側中径部３１ｂ及び後端側中径部３１ｄがハウジング２側に固定のベアリング３６,３７によってそれぞれ回転自在に支持される。円筒状マグネット３２は、例えば焼結磁石であり、シャフト３１の外周に設けられる（具体的には、大径部３１ｃの外周面に対向する（外周面を囲む）ように設けられて例えば接着剤により接着される）。なお、円筒状マグネット３２の着磁はシャフト３１の挿入後に行われる。磁束発生部３３は、磁極が円筒状マグネット３２の外周面に対向する電磁石であり、例えばスター結線された３相の固定子巻線を固定子コアに施してなる。磁束発生部３３の構成は周知なので詳細な説明は省略する。
【００２２】
第１及び第２ホルダ３４,３５は例えば真鍮等の金属製で円筒状に構成され、第１ホルダ３４はシャフト３１の先端側中径部３１ｂに圧入により一体化され、第２ホルダ３５はシャフト３１の後端側中径部３１ｄに圧入により一体化され、第１及び第２ホルダ３４,３５が円筒状マグネット３２をシャフト３１の軸方向両側から挟む。第１及び第２ホルダ３４,３５はバランスウェイトとしての機能を有し、第１及び第２ホルダ３４,３５の外周面にはシャフト３１の軸を中心に一周する凹溝３４１,３５１がそれぞれ設けられる。凹溝３４１,３５１は、バランス取り用に穴を設けるときのガイドとなる。
【００２３】
シャフト３１の先端側小径部３１ａには冷却ファン３８がシャフト３１と一体に回転可能に設けられ、シャフト３１の後端側中径部３１ｄには位置検出用のセンサマグネット３９がシャフト３１と一体に回転可能に設けられる。センサマグネット３９に対向する位置に不図示のホール素子がシャフト３１の軸を中心に６０度間隔で３つ設けられる。これらホール素子の出力信号によりモータ３の回転位置が検出される。
【００２４】
図４〜６に示すように、第１ホルダ３４は、円筒状マグネット３２との突合せ部（後端の外縁部）においてシャフト３１の軸方向後端側に立ち上がる凸部３４ａを有する。円筒状マグネット３２は、第１ホルダ３４との突合せ部（先端）に凹部３２ａ（切欠部）を有する。第１ホルダ３４の凸部３４ａと円筒状マグネット３２の凹部３２ａとが凹凸嵌合構造を成し、シャフト３１に対する円筒状マグネット３２の回転を防止する機械的な回り止め部となっている。一方、円筒状マグネット３２と第２ホルダ３５との突合せ部（円筒状マグネット３２の後端と第２ホルダ３５の先端）はシャフト３１の軸と垂直な同一面内にあって回り止め構造を成していない。図６（Ａ）,（Ｂ）に示されるように、第１ホルダ３４の凸部３４ａ及び円筒状マグネット３２の凹部３２ａはそれぞれ、シャフト３１の軸に対して相互に対称となるように２つずつ同形状で形成される。
【００２５】
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。
【００２６】
(1) シャフト３１に圧入により一体化された第１ホルダ３４の凸部３４ａと円筒状マグネット３２の凹部３２ａとの凹凸嵌合構造がシャフト３１に対する円筒状マグネット３２の機械的な回り止め部を成しているため、温度変化や経時変化による劣化が大きい接着剤での固定による場合と比較して大きな回り止め強度が得られる。このため、円筒状マグネット３２の着磁境界線が設計位置からずれてモータ３の回転制御に不具合が生じることを防止でき、製品の信頼性を高めることが可能となる。
【００２７】
(2) 円筒状マグネット３２をシャフト３１に圧入で固定する場合には圧入時や圧入後の熱膨張時の強度が不足しやすいが、本実施の形態では円筒状マグネット３２の内側面とシャフト３１の大径部３１ｃの外周面との間に隙間があっても許容されるため、円筒状マグネット３２の強度不足の問題は考慮する必要がなく、焼結磁石を使用可能である。また、当該隙間に接着剤を介在させており、上記の機械的な回り止めに加えてシャフト３１に対する円筒状マグネット３２の固定を更に信頼性の高いものとすることができる。
【００２８】
(3) 第１ホルダ３４の凸部３４ａ及び円筒状マグネット３２の凹部３２ａはシャフト３１の軸に対して相互に対称となるように形成されるため、回り止め構造を取ることによるモータ３のバランスへの悪影響を低減ないし無くすことができる。
【００２９】
(4) バランスウェイトとして機能するホルダ３４、３５を回り止め部としたため、別途、回り止め部を設ける必要がなく、モータ３の大型化を抑制することができる。なお、別途、回り止め部を設けてもよく、例えば、ホルダとロータの間に別の回り止め部を圧入すればよいが、モータ３の軸方向の寸法が大きくなってしまう可能性があり、組み立て工数がかかってしまう。従って、ホルダと一体的に回り止め部を構成することにより、モータ３の大型化を防止でき、組み立て工数を低減することができる。
【００３０】
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。
【００３１】
第１ホルダ３４に凸部３４ａの替わりに凹部を設け、円筒状マグネット３２に凹部３２ａの替わりに凸部を設け、第１ホルダ３４の凹部と円筒状マグネット３２の凸部との凹凸嵌合構造で回り止め部を成してもよい。
【００３２】
回り止め部を成す凹凸嵌合構造の個数は上記実施の形態で説明した２個に限定されず、１個あるいは３個以上としてもよい。なお、３個以上とする場合は、実施の形態と同様にシャフト３１の軸に対して相互に対称となるように等角度間隔かつ同形状とするとバランス面において好ましい。
【００３３】
第１ホルダ３４に加えて第２ホルダ３５の先端にも同様の凸部を設け、また円筒状マグネット３２の先端に加えて後端にも同様の凹部を設け、円筒状マグネット３２と第２ホルダ３５との突合せ部にも回り止め部を形成してもよい。
【００３４】
シャフト３１と円筒状マグネット３２との間の接着剤は設けなくてよく、機械的な回り止め構造だけでシャフト３１に対する円筒状マグネット３２の回転を防止してもよい。
【００３５】
図７は、本発明のもう一つの実施の形態における回り止め構造を有するロータ組の一部を断面とした側面図である。図８は、図７に示すシャフト３１と円筒状マグネット３２と第１ホルダ３４の組立説明図である。図９（Ａ）は図８のＡ矢視図、図９（Ｂ）は図８のＢ矢視図である。これらの図に示すように、第１ホルダ３４の凸部３４ａ及び円筒状マグネット３２の凹部３２ａの形状は、図４〜６に示される四角形（例えば長方形）に限らず、三角形（例えば二等辺三角形）としてもよい。あるいは、半円形ないし半楕円形としてもよい。つまり、シャフト３１に対する円筒状マグネット３２の回転を防止する機械的な回り止めとなる凹凸嵌合構造を成す限り、凹部と凸部の形状は限定されない。
【００３６】
図１０は、本発明のさらにもう一つの実施の形態における回り止め構造を有するロータ組の一部を断面とした側面図である。図１１は、図１０に示すシャフト３１と円筒状マグネット３２と第１ホルダ３４の組立説明図である。これらの図に示すように、シャフト３１に対する円筒状マグネット３２の回り止めは、円筒状マグネット３２と第１ホルダ３４との凹凸嵌合構造に限定されず、例えば円筒状マグネット３２と第１ホルダ３４との突合せ部をそれぞれシャフト３１の軸と非垂直に平面的にカットした傾斜端部３２ｂ,３４ｂとすることで実現されてもよい。すなわち、シャフト３１に対する円筒状マグネット３２の回転を防止する機械的な回り止めとして機能する限り、回り止め部の形状は限定されない。
【００３７】
電動工具は、天井から吊り下げるタイプ、例えば、モータ３と先端工具（先端工具保持部６）が一直線上に配置され、モータ３の外径付近のハウジング２を把持して使用するタイプに限らず、ピストル形やその他のタイプであってもよい。
【００３８】
ブラシレスモータは、電動工具用に限らず、円筒状マグネットをロータに有する他の用途のものであってもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１  電動工具
２  ハウジング
３  モータ（ブラシレスモータ）
４  回転伝達機構
５  制御部
６  先端工具保持部
７  スイッチ
３１  シャフト
３２  円筒状マグネット
３２ａ  凹部
３３  磁束発生部
３４  第１ホルダ
３４ａ  凸部
３５  第２ホルダ
３６,３７  ベアリング
３９  センサマグネット
【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】
2013188025.tif 000010
【図９】
2013188025.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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