JP3803014B2 - 電動工具 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動モータを駆動源とする電動工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば実開昭５３−４３４１０号公報に開示されているように、回転子の整流子に接触するカーボンブラシの位置を、該回転子の回転軸回りに一定の角度だけ変位させて、整流子の各セグメントに電流を供給する位置を回転方向にずらせることにより正転時および逆転時共に最適な整流状態を確保できるようにした電動モータ、およびこの電動モータを駆動源として備えた電動工具が提供されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、カーボンブラシがハウジング内部に完全に組み込まれた形態の電動工具の場合であれば、正転・逆転の切り換えスイッチに連動してカーボンブラシを回転子の回転軸回りにシフトさせる従来の構成を用いることができるが、ハウジングを分解することなくカーボンブラシをハウジングの外部に取り出して交換可能とした形態の電動工具の場合には、ハウジングにブラシ装着口が設けられる等の理由からカーボンブラシをシフトさせる従来の構成を適用することが困難であった。
そこで、本発明は、ハウジングに設けた装着口を経てカーボンブラシを交換可能とした電動工具であっても、正転・逆転に合わせてカーボンブラシの整流子に対する位置を変位させる場合と同等の作用効果を得ることができる電動モータを用いた電動工具を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明は、前記請求項に記載した構成の電動工具とした。
請求項１記載の電動工具によれば、電動モータにおいて従来のようにカーボンブラシを変位させる構成ではなく、固定子を回転子の回転軸回りに一定角度変位させる構成であるので、ハウジングを分解することなくカーボンブラシをハウジングの外部に取り出して交換可能な形態の電動モータであっても、従来と同様の作用効果を得ることができる。
固定子を回転子の回転軸回りに変位させて磁界の方向を変化させることにより発生する電磁力の向きを変化させることと、カーボンブラシを整流子の軸線回り（回転子の回転軸線回り）に回転させて電磁力の向きを変化させることとは、磁界に対する電磁力の向きを変化させる点において同等である。
【０００５】
また、請求項１記載の電動工具の電動モータによれば、正転時と逆転時で磁界に対する電磁力の向きを変化させることができるので、何れの場合であっても磁界に対する電磁力の向きを平均化することができ、これにより電動モータの性能および寿命を向上させることができる。
【０００６】
また、請求項１記載の電動工具の電動モータによれば、簡単な構成でマグネットの変位を確実に行うことができる。
【０００７】
また、請求項１記載の電動工具の電動モータによれば、ヨークをハウジングの内面に対して変位させる構成に比して確実かつスムーズに固定子を変位させることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、請求項記載の発明に関連する発明（関連発明）について説明する。この関連発明は、特許請求の範囲に記載した発明には含まれない。この関連発明に係る電動工具１が図１〜図４に示されている。図１は、電動工具の一例としてのインパクトドライバ１を示している。このインパクトドライバ１は、本体部２０とその側部から側方へ突き出し状に設けたハンドル部５０を有している。本体部２０には駆動源として電動モータ３０が内蔵されている。以下説明する関連発明に係るインパクトドライバ１は、この電動モータ３０について特徴を有しており、本体部２０の前部に内蔵したインパクト機構等のインパクトドライバ１としての基本的な構成については特に変更を要しないので説明は省略する。
【０００９】
電動モータ３０の回転子３１は、軸受け３２，３３を介してハウジング２の後部に回転可能に支持されている。この回転子３１の周囲であって、ハウジング２の内面には円筒形状をなすヨーク３４が該回転子３１の回りに回転可能に組み込まれている。このヨーク３４の内面側であって、回転子３１の周囲には２個のマグネット３５，３６が固定されている。
ヨーク３４の前端下部には凹部３４ａが形成されており、この凹部３４ａには、正逆切り換えレバー４０の第１アーム部４０ａの先端が入り込んでいる。この正逆切り換えレバー４０は、ハンドル部５０の基部付近に配置されており、当該インパクトドライバ１の幅方向（図１において紙面に直交する方向）に移動可能に設けられている。
【００１０】
図３に示すようにこの正逆切り換えレバー４０を図示右方（正転側）に移動操作すると、回転子３１が図示反時計回り方向（以下、この方向を当該電動モータ３０の正転側とする）に回転する。この正逆切り換えレバー４０の正転側への移動操作に連動して、ヨーク３４が回転子軸３１ａを中心にして図示反時計回り方向（正転側）に一定の角度αだけ回転する。
また、図４に示すように正逆切り換えレバー４０を図示左方（逆転側）に移動操作すると、回転子３１が図示時計回り方向（以下、この方向を当該電動モータ３０の逆転側とする）に回転する。正逆切り換えレバー４０の逆転側の切り換え操作により、ヨーク３４が回転子軸３１ａを中心にして図示時計回り方向（逆転側）に一定の角度βだけ回転する。
ヨーク３４の回転角度α、βは、本関連発明では基準軸線Ｓに対して正転側に約１２゜、逆転側に約１２゜に設定されている。ヨーク３４が回転することにより両マグネット３５，３６が回転子３１の回転軸（回転子軸３１ａ）回りに約２４゜（α＋β）の範囲で回転し、これにより両マグネット３５，３６により発生する磁界の方向が約２４゜の範囲で変化する。
ここで、ヨーク３４の基準軸線Ｓとは、その回転方向の位置であって、両マグネット３５，３６により発生する磁界の方向が、カーボンブラシ３７から整流子３１ｂのセグメントを経て回転子３１に流される電流の方向に対して平行となる（または直交することとなる）ヨーク３４の位置をいう。すなわち、本関連発明では、両マグネット３５，３６が左右対称に位置することとなるヨーク３４の位置を基準軸線Ｓという。
【００１１】
回転子３１の後部には整流子３１ｂ（図２参照）が設けられており、この整流子３１ｂにはカーボンブラシ３７，３７が摺接されている。この２個のカーボンブラシ３７，３７は、ハウジング２の後部に取り付けたブラシホルダ３８を介して整流子３１ｂを両側から挟むように配置されている。両カーボンブラシ３７，３７は、上記基準軸線Ｓに直交する軸線Ｃ上に沿って配置されている。
ブラシホルダ３８は、４箇所に配置した振動吸収用の弾性ゴム３８ａ〜３８ａを介してハウジング２の内部に取り付けられている。
両カーボンブラシ３７，３７はブラシホルダ３８に着脱可能に装着されている。両カーボンブラシ３７，３７は、ハウジング２の両側部に設けた装着孔２ａ，２ａを経てハウジング２の外部に取り出すことができる。両カーボンブラシ３７，３７の頭部にはそれぞれキャップ３９が装着されている。この両キャップ３９，３９によりハウジング２の装着孔２ａ，２ａがほぼ塞がれる。このキャップ３９，３９を外せば、カーボンブラシ３７，３７をハウジング２の外部に取り出して簡単に交換することができる。
【００１２】
次に、正逆切り換えレバー４０の前端面側には、相互に平行な２本の第２アーム部４０ｂ，４０ｂが前方（第１アーム部４０ａとは反対側）へ突き出した状態に設けられている。一方、ハンドル部５０の基部には、電動モータ３０の起動・停止および正転逆転の切り換えを行うためのスイッチ４１が内蔵されている。このスイッチ４１の上部に、正逆切り換え用の操作部材４１ａが横方向（図１において紙面に直交する方向）に回動可能に設けられている。この操作部材４１ａの先端部が上記２本の第２アーム部４０ｂ，４０ｂ間に入り込んで係合している。
図３および図４に示すように正逆切り換えレバー４０を図示左右方向に移動操作して正転側または逆転側に切り換え操作すると、スイッチ４１の操作部材４１ａが横方向に回動して正転側または逆転側に切り換わり、これにより当該電動モータ３０の回転方向が切り換わる。従って、この正逆切り換えレバー４０を切り換えると、電動モータ３０の回転方向が切り換わるとともに、これに連動してヨーク３４が正転側または逆転側に回転することによりマグネット３５，３６間に発生する磁界の方向が変化する。
【００１３】
ハンドル部５０の基部にはトリガ５１が配置されており、このトリガ５１を指で引き操作すると上記スイッチ４１がオンして電動モータ３０が正転方向または逆転方向に起動し、この引き操作を解除するとスイッチ４１がオフして電動モータ３０が停止する。なお、スイッチ４１を含む電動モータ３０の制御回路については説明を省略する。
ハンドル部５０の先端には、電動モータ３０に電源を供給するためのバッテリ５２が装着されている。
【００１４】
以上のように構成した電動モータ３０によれば、その回転方向に合わせてマグネット３５，３６（固定子）を回転子３１の回転軸（回転子軸３１ａ）回りに回転させて、両マグネット３５，３６により発生する磁界の方向を変化させる構成であり、従来のようにカーボンブラシ３７，３７を整流子３１の回転軸線回りに回転させる構成ではないので、このカーボンブラシ３７，３７をハウジング２の外部に取り出して簡単にブラシ交換を行うことができる形態の電動工具（インパクトドライバ１）であっても、従来と同様の作用効果を得ることができる。
すなわち、例示した関連発明に係る電動モータ３０により、カーボンブラシの組み込み形態に関係なく、回転方向に合わせて電磁力の向きを最良の状態に設定することができ、これにより効率のよい出力トルクを得ることができるるとともに、当該電動モータ３０の整流状態を最良に設定することができ、これによりカーボンブラシ３７，３７の寿命を向上させ、また電気的雑音の低下を図ることができる。
【００１５】
以上説明した関連発明には種々変更を加えることができる。例えば、図５に示すようにヨーク６０を二層構造にし、内周側の分割ヨーク６０ａにマグネット３５，３６を取り付け、該内周側の分割ヨーク６０ａを外周側の分割ヨーク６０ｂに対して、回転子３１の回転子軸３１ａ回りに回転可能に支持する構成としてもよい。これが、請求項１に記載した発明の実施形態に相当する。なおこの場合には、内周側の分割ヨーク６０ａの前端下部に凹部６０ｃを設け、この凹部６０ｃに正逆切り換えレバー４０の第１アーム部４０ａの先端部を挿入して係合させるとともに、外周側の分割ヨーク６０ｂの前端下部に第１アーム部４０ａとの干渉をさけるための逃がし凹部６０ｄを設ける構成とすればよい。
この構成によれば、前記したようにヨーク３４をハウジング２の内面に対して回転可能に支持するのではなく、ハウジング２の内面に固定した外周側の分割ヨーク６０ｂに対して内周側の分割ヨーク６０ａを回転可能に支持する構成とすることができるので、該内周側の分割ヨーク６０ａおよび両マグネット３５，３６のよりスムーズな回転動作を得ることができる。
【００１６】
また、電動工具の一例としてインパクトドライバ１を例示したが、駆動源としての電動モータを正転または逆転させて使用する形態の電動工具に広く適用することができる。
さらに、バッテリ５２を電源とする直流モータ（電動モータ３０）を例示したが、交流電源により駆動する交流モータおよびこれを内蔵した電動工具にも同様に適用することができる。
【００１７】
また、ハウジングに直接組み込む形態の電動モータ３０を例示したが、固定子および回転子をモータケースに組み込み、これをハウジングに内蔵する形態の電動モータにも同様に適用できることは言うまでもない。
また、電動工具に内蔵した電動モータを例示したが、本発明は正転逆転の切り換えを伴って動作させる形態の電動モータおよびこれを駆動源とする各種機器に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 関連発明を示す図であり、インパクトドライバの内部構造を示す側面図である。
【図２】 図１の（２）−（２）線断面矢視図であって、インパクトドライバの本体部の縦断面図である。
【図３】 正逆切り換えレバーの操作状態を示す図であり、主として正逆切り換えレバー周辺における本体部の縦断面図である。本図は、正逆切り換えレバーを正転側に切り換えた状態を示している。
【図４】 正逆切り換えレバーの操作状態を示すであり、主として正逆切り換えレバー周辺における本体部の縦断面図である。本図は、正逆切り換えレバーを逆転側に切り換えた状態を示している。
【図５】 本発明の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
１…インパクトドライバ（電動工具）
３０…電動モータ
３１…回転子、３１ａ…回転子軸
３４…ヨーク
３５，３６…マグネット（固定子）
３７…カーボンブラシ
４０…正逆切り換えレバー、４０ａ…第１アーム部、４０ｂ…第２アーム部
４１…スイッチ
５１…トリガ
６０…ヨーク（二層式）
６０ａ…分割ヨーク（内周側）、６０ｂ…分割ヨーク（外周側）

Claims (1)

1. ハウジングの内面にヨークを介して取り付けた固定子としてのマグネットを、正転・逆転切り換えレバーに連動して回転子の回転軸回りに一定角度変位可能な電動モータを駆動源とする電動工具であって、
   前記ヨークを２層構造とし、前記固定子としてのマグネットを取り付けた内周側の分割ヨークを前記正転・逆転切り換えレバーに連動して、前記ハウジングの内面に固定した外周側の分割ヨークに対して回転させて、前記固定子としてのマグネットを前記回転子の回転軸回りに一定角度変位可能な構成とした電動モータを駆動源とする電動工具。

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