(57)【要約】【課題】マグネットの厚みや極弧角に制約を受けることなく、又、長さの増加を招くことなく、Ｕ字状のマグネットホルダを配設可能として設計の自由度を上げるとともに、直流モータのコンパクト化を図ること。【解決手段】円筒状のヨーク１８と、該ヨーク１８の内周に周方向隙間をもって固着された円弧曲面状の２枚のマグネット１９と、両マグネット１９間の周方向隙間に配設されたＵ字状の２つの金属製マグネットホルダ２０を備えたマグネット組１６と、該マグネット組１６の内部に回転可能に配されたアマチュア１７とで構成される直流モータ３において、前記マグネットホルダ２０に前記ヨーク１８の半径方向にも曲率を持たせるとともに、前記ヨーク１８と前記マグネット１９の長さ方向寸法を同一寸法とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のヨークと、該ヨークの内周に周方向隙間をもって固着された円弧曲面状の２枚のマグネットと、両マグネット間の周方向隙間に配設されたＵ字状の２つの金属製マグネットホルダを備えたマグネット組と、該マグネット組の内部に回転可能に配されたアマチュアとで構成される直流モータにおいて、
前記マグネットホルダに前記ヨークの半径方向にも曲率を持たせるとともに、前記ヨークと前記マグネットの長さ方向寸法を同一寸法としたことを特徴とする直流モータ。
【請求項２】
駆動源として請求項１記載の直流モータを備え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、直流モータとこれを駆動源とするインパクトドライバ等の電動工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
駆動源として直流モータを使用した電動工具は広く実用に供されているが、その一例としてインパクトドライバとこれに使用されている直流モータの構成を図５〜図８に基づいて説明する。
【０００３】
図５は従来のインパクトドライバの側断面図、図６は図５のＤ−Ｄ線断面図、図７（ａ）は直流モータのマグネット組の正面図、同図（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線断面図、図８（ａ）はマグネットホルダの側面図、同図（ｂ）は（ａ）の矢視Ｆ方向の図である。
【０００４】
図５に示すインパクトドライバ１０１は、直流モータ１０３を駆動源としてインパクト機構１０５を駆動し、アンビル１０６に回転と打撃を与えることによって先端工具である不図示のビットに回転打撃力を間欠的に伝達してネジ締め等の作業を行う工具である。
【０００５】
上記直流モータ１０３は、ハウジング１０２の胴体部１０２Ａに内蔵されており、マグネット組（ステータ）１１６とその内部に回転可能に配されたアマチュア（ロータ）１１７とで構成されている。ここで、マグネット組１１６は、図６及び図７に示すように、鉄等の強磁性体から成る円筒状のヨーク１１８と、該ヨーク１１８の内壁側に配設された円弧曲面状の２枚のマグネット１１９とで構成されており、このマグネット組１１６の内部にはアマチュア１１７のコア部１１７ａが配設されている。又、マグネット組１１６の２枚のマグネット１１９間には周方向隙間が形成されている。
【０００６】
ところで、マグネット組１１６において、２枚のマグネット１１９は、その軸方向の外れと周方向の回転を防ぐために接着等によってヨーク１１８の内周面に接着されている。又、これらのマグネット１１９間の周方向隙間には、図７に示すように針金等によってＵ字状に成形されたバネ性を有するマグネットホルダ１２０が挿入係合されており、これらのマグネットホルダ１２０によってマグネット１１９を外側に押す力を作用させて該マグネット１１９をヨーク１１８の内周面に張り付かせ、衝撃や振動等に起因するマグネット１１９のヨーク１１８からの剥離を防ぐようにしている。
【特許文献１】特開２００７−１８５７１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記構成を有する直流モータ１０３において、マグネット組１１６のマグネット１１９の極弧角θ（図９参照）を図１０に示すように小さくすると、Ｕ字状のマグネットホルダ１２０のＵ字状底部１２０ａとアマチュア１１７のコア部１１７ａとが干渉（図１０の塗潰部）してしまい、モータとしての機能が果たせなくなってしまう。又、マグネット１１９の厚みを薄くして、アマチュア１１７のコア部１１７ａの径を大きくしたときにもモータとしての機能が果たせなくなってしまう。
【０００８】
図９に示すように、マグネット１１９の極弧角をθ、マグネット１１９の内径をＲ１、アマチュア１１７のコア部１１７ａの中心とマグネットホルダ１２０のＵ字状底部１２０ａ間の距離をＬとすると、これらのθ，Ｒ１，Ｌの間には、
ｃｏｓ（９０°−θ／２）＝ｓｉｎ（θ／２）＝Ｌ／Ｒ１
Ｌ＝Ｒ１×ｓｉｎ（θ／２）
なる関係式が成り立つ。
【０００９】
ここで、アマチュア１１７のコア部１１７ａの半径をＲ２とすると、マグネットホルダ１２０のＵ字状底部１２０ａとアマチュア１１７のコア部１１７ａとが干渉しない条件として、
Ｌ＞Ｒ２
なる関係式が成り立ち、この関係式が実装する上での制約条件となってしまう。
【００１０】
ここで、図１１に示すように、Ｕ字状のマグネットホルダ１２０のＵ字状底部１２０ａをアマチュア１１７のコア部１１７ａと長さ方向において干渉しない位置までずらせば、マグネット１１９の極弧角θを小さくしたとき、或いはマグネット１１９の厚みを薄くしたときでも配設可能となるが、マグネット組１１６の全長が長くなってしまうという難点がある。
【００１１】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、マグネットの厚みや極弧角に制約を受けることなく、又、長さの増加を招くことなく、Ｕ字状のマグネットホルダを配設可能として設計の自由度を上げるとともに、小型・コンパクト化を図ることができる直流モータとこれを備え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】
【００１２】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、円筒状のヨークと、該ヨークの内周に周方向隙間をもって固着された円弧曲面状の２枚のマグネットと、両マグネット間の周方向隙間に配設されたＵ字状の２つの金属製マグネットホルダを備えたマグネット組と、該マグネット組の内部に回転可能に配されたアマチュアとで構成される直流モータにおいて、前記マグネットホルダに前記ヨークの半径方向にも曲率を持たせるとともに、前記ヨークと前記マグネットの長さ方向寸法を同一寸法としたことを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明に係る電動工具は、駆動源として請求項１記載の直流モータを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、マグネットホルダにヨークの半径方向にも曲率を持たせたため、該マグネットホルダのＵ字状底部とアマチュアのコア部との干渉を防ぐことができる。このため、マグネットの極弧角を小さくしたり、マグネットの厚みを薄くすることなく、つまり、マグネットの厚みや極弧角に制約を受けることなく、Ｕ字状のマグネットホルダを配設することが可能となって設計の自由度が高められる。
【００１５】
又、マグネットホルダのＵ字状底部をアマチュアのコア部と長さ方向において干渉しない位置までずらせる必要がなく、ヨークとマグネットの長さ方向寸法を同一寸法とすることができるため、マグネット組の全長を短縮して直流モータ全体の小型・コンパクト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は本発明に係る電動工具の一形態としてのインパクトドライバの側断面図であり、図示のインパクトドライバ１は、外郭を構成する樹脂製の２分割ハウジング２の胴体部２Ａに、駆動源である直流モータ３と、該直流モータ３の回転を減速する遊星ギヤ機構４と、該遊星ギヤ機構４から伝達される回転力によって間欠的な衝撃トルクを発生させるインパクト機構５と、該インパクト機構５の前方（図１の右方）に設けられる先端工具保持部であるアンビル６等を内蔵して構成されている。尚、前記アンビル６の先端には先端工具である不図示のビットが着脱可能に装着される。
【００１８】
上記直流モータ３の出力軸（モータ軸）３ａは、その両端がベアリング７，８によって回転可能に支持されており、該出力軸３ａのベアリング７に近い部位には、直流モータ３を冷却するための冷却ファン９が結着されている。
【００１９】
ハウジング２の胴体部２Ａから下方に一体に延設されたハンドル部２Ｂから下方へは電源コード１０が延びており、ハンドル部２Ｂの前面上部には、電源コード１０から前記直流モータ３への給電をＯＮ／ＯＦＦして該直流モータ３を起動停止させるためのスイッチ１１が設けられている。
【００２０】
而して、直流モータ３の出力軸３ａの回転は遊星ギヤ機構４によって減速されて前記インパクト機構５のスピンドル１２に伝達され、該スピンドル１２が所定の速度で回転駆動される。ここで、インパクト機構５においては、スピンドル１２とハンマ１３とがカム機構によって連結されており、このカム機構は、スピンドル１２の外周面に形成されたＶ字状のスピンドルカム溝１２ａと、ハンマ１３の内周面に形成されたＶ字状のハンマカム溝１３ａと及びこれらのカム溝１２ａ，１３ａに係合するボール１４で構成されている。
【００２１】
又、ハンマ１３は、スプリング１５によって常に先端方向（図１の右方）に付勢されており、静止時にはボール１４とカム溝１２ａ，１３ａとの係合によってアンビル６の端面とは隙間を隔てた位置にある。そして、ハンマ１３とアンビル６の相対向する回転平面上の２箇所には不図示の凸部がそれぞれ対称的に形成されている。
【００２２】
而して、前述のようにスピンドル１２が回転駆動されると，その回転は前記カム機構を介してハンマ１３に伝達され、ハンマ１３は半回転しないうちに、該ハンマ１３の凸部がアンビル６の凸部に係合してアンビル６を回転させるが、そのときの係合反力によってスピンドル１２とハンマ１３との間に相対回転が生ずると、ハンマ１３はカム機構のスピンドルカム溝１２ａに沿ってスプリング１５を圧縮しながら直流モータ３側へと後退を始める。
【００２３】
そして、ハンマ１３の後退動によって該ハンマ１３の凸部がアンビル６の凸部を乗り越えて両者の係合が解除されると、ハンマ１３は、スピンドル１２の回転力に加え、スプリング１５に蓄積されていた弾性エネルギーとカム機構の作用によって前方へ移動し、その凸部がアンビル６の凸部に再び係合して一体に回転を始める。このとき、強力な回転打撃力がアンビル６に加えられるため、該アンビル６に装着されたビットを介してネジに回転打撃力が伝達される。
【００２４】
以後、同様の作用が繰り返されてビットからネジに回転打撃力が間欠的に繰り返し伝達され、該ネジが木材等の被締結部材にねじ込まれる。
【００２５】
次に、前記直流モータ３の構成の詳細を図２〜図４に基づいて説明する。
【００２６】
図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３（ａ）は直流モータのマグネット組の正面図、同図（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、図４（ａ）はマグネットホルダの側面図、同図（ｂ）は（ａ）の矢視Ｃ方向の図である。
【００２７】
図２に示すように、直流モータ３は、円筒状のマグネット組（ステータ）１６の内部にアマチュア（ロータ）１７を回転可能に収容して構成されており、アマチュア１７のコア部１７ａの中心には出力軸（モータ軸）３ａが挿通保持されている。
【００２８】
ここで、上記マグネット組１６は、図３に示すように、鉄等の強磁性体から成る円筒状のヨーク１８と、該ヨーク１８の内周に周方向隙間をもって固着された円弧曲面状の２枚のマグネット１９と、両マグネット１９間の周方向隙間に配設されたＵ字状の２つの金属製マグネットホルダ２０を備えている。
【００２９】
上記マグネットホルダ２０は、図４（ａ）に示すように、針金等でＵ字状に成形されたバネ性を有する部材であって、これが押し縮められて図３（ｂ）に示すように２枚のマグネット１９間の周方向隙間に挿入係合されることによって、２枚のマグネット１９にこれを外側に押圧する力を作用させて該マグネット１９をヨーク１８の内周面に張り付かせ、接着が弱くなってしまった場合でもマグネット１９がヨーク１８から外れないようにしている。
【００３０】
而して、本実施の形態は、図２及び図３（ａ）に示すように、各マグネットホルダ２０を組み込んだ状態で該マグネットホルダ２０がヨーク１８の内周に沿うよう、マグネットホルダ２０にヨーク１８の半径方向にも曲率（曲率半径Ｒ：図４（ｂ）参照）を持たせるとともに、図３（ｂ）に示すように、ヨーク１８とマグネット１９の長さ方向寸法を同一寸法としたことを特徴とする。
【００３１】
ところで、図８に示したような針金等を単にＵ字状に曲げただけの従来のマグネットホルダ１２０では、図１０に示したようにマグネットホルダ１２０のＵ字状底部１２０ａとアマチュア１１７のコア部１１７ａとが干渉（図１０の塗潰部）してしまうという問題があった。
【００３２】
然るに、本実施の形態では、マグネットホルダ２０にヨーク１８の半径方向にも曲率を持たせたため、マグネットホルダ２０のＵ字状底部２０ａとアマチュア１７のコア部１７ａとの干渉を防ぐことができる。このため、マグネット１９の極弧角を小さくしたり、マグネット１９の厚みを薄くすることなく、つまり、マグネット１９の厚みや極弧角に制約を受けることなく、Ｕ字状のマグネットホルダ２０を配設することが可能となって設計の自由度が高められる。
【００３３】
又、マグネットホルダ２０のＵ字状底部２０ａをアマチュア１７のコア部１７ａと長さ方向において干渉しない位置までずらせる必要がなく、図３（ｂ）に示すようにヨーク１８とマグネット１９の長さ方向寸法を同一寸法とすることができるため、マグネット組１６の全長を短縮して直流モータ３全体の小型・コンパクト化を図ることができる。
【００３４】
因みに、近年、直流モータにおいては、マグネットに関する著しい技術の進化があり、磁束密度が大きなマグネットが市場に流通するようになった。この磁束密度が大きなマグネットを用いることによって、磁束密度の上昇分だけ該マグネットの体積を小さくしても同等の磁束量を得ることが可能となり、電動工具本体の軽量化が図られる。
【００３５】
斯かる磁束密度の大きなマグネットを電動工具の直流モータに実装するには、該マグネットの極弧角を小さくしたり、マグネットの厚みを薄くする必要があるが、マグネットホルダの実装を考慮すると、本実施の形態のようにマグネットホルダ２０にヨーク１８の内径に合わせて半径方向にも曲率を持たせることが必要不可欠となる。
【００３６】
尚、以上は本発明をインパクトドライバに対して適用した形態について説明したが、本発明は、直流モータを駆動源とする他の任意の電動工具に対しても同様に適用可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係るインパクトドライバの側断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】（ａ）は本発明に係る直流モータのマグネット組の正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】（ａ）は本発明に係る直流モータのマグネットホルダの側面図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ｃ方向の図である。
【図５】従来のインパクトドライバの側断面図である。
【図６】図５のＤ−Ｄ線断面図である。
【図７】（ａ）は従来の直流モータのマグネット組の正面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線断面図である。
【図８】（ａ）は従来の直流モータのマグネットホルダの側面図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ｆ方向の図である。
【図９】マグネットの極弧角θと内径Ｒ１及びアマチュアのコア部中心とマグネットホルダのＵ字状底部間の距離Ｌの関係を示す図である。
【図１０】従来のインパクトドライバの直流モータ部の横断面図である。
【図１１】従来の直流モータのマグネット組の側断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１        インパクトドライバ（電動工具）
２        ハウジング
２Ａ      ハウジングの胴体部
２Ｂ      ハウジングのハンドル部
３        直流モータ
３ａ      直流モータの出力軸（モータ軸）
４        遊星ギヤ機構
５        インパクト機構
６        アンビル
７，８    ベアリング
９        冷却ファン
１０      電源コード
１１      スイッチ
１２      スピンドル
１２ａ    スピンドルカム溝
１３      ハンマ
１３ａ    ハンマカム溝
１４      ボール
１５      スプリング
１６      マグネット組
１７      アマチュア
１７ａ    アマチュアのコア部
１８      ヨーク
１９      マグネット
２０      マグネットホルダ
２０ａ    マグネットホルダのＵ字状底部
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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