JP7314361B2 - Electric tool - Google Patents
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Description
本発明は、駆動源としてブラシレスモータを用いたハンマドリル等の電動工具に関する。 The present invention relates to an electric power tool such as a hammer drill using a brushless motor as a drive source.
電動工具においては、コンパクトで耐久性にも優れるブラシレスモータ（特許文献１参照）が駆動源として用いられるが、近年、電源となるバッテリのセルの性能の進化によってブラシレスモータに入力される電力が増加し、ブラシレスモータに要求される出力も高くなっている。
出力を上げるためには、巻線の高占積率化や大型化、ステータコアの鉄損（熱損失）の増加に対する電磁鋼板の薄板化が考えられるが、特許文献１のようにステータコアが一体型の場合、ステータコアの内側の狭いスペースでのコイル形成が強いられて高占積率化は困難となっている。また、薄板鋼板は高コストであり、歩留まりを良くしなければコストアップに繋がってしまう。
そこで、ステータコアを分割して複数のパーツを結合して作製することが考えられる。このような分割構造とすれば、高占積率化が実現できる上、電磁鋼板の打ち抜きの歩留まりも少なくなってコスト低減が期待できる。
In power tools, a compact and durable brushless motor (see Patent Document 1) is used as a drive source. However, in recent years, the power input to the brushless motor has increased due to the evolution of the performance of the battery cell that serves as the power source, and the output required of the brushless motor has also increased.
In order to increase the output, it is conceivable to increase the space factor and increase the size of the windings, and to reduce the thickness of the electromagnetic steel sheet to counter the increase in iron loss (heat loss) of the stator core. In addition, thin steel sheets are expensive, and unless the yield is improved, the cost will increase.
Therefore, it is conceivable to divide the stator core and combine a plurality of parts to manufacture the stator core. With such a divided structure, a high space factor can be achieved, and the yield of punching the electromagnetic steel sheets can be reduced, so that cost reduction can be expected.
ところで、モータの小型軽量化を目指す場合、モータの表面積が減少するため、冷却性能が悪化するおそれが生じる。特に、上述した分割コアを用いると、同等効率・出力のままモータを小型化できる反面、冷却性能の向上が困難となっている。 By the way, when aiming to reduce the size and weight of the motor, the surface area of the motor is reduced, which may deteriorate the cooling performance. In particular, using the split core described above makes it possible to reduce the size of the motor while maintaining the same efficiency and output, but on the other hand, it is difficult to improve the cooling performance.
そこで、本発明は、ブラシレスモータのステータコアを分割構造として高占積率化や低コスト化を達成しつつ、冷却性能を向上させることができる電動工具を提供することを目的としたものである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide an electric power tool in which a stator core of a brushless motor has a split structure, thereby achieving a high space factor and a low cost, while improving cooling performance.
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、電磁鋼板を積層してなるステータコアを有するステータと、ステータの内側に配置されて回転軸を有するロータと、絶縁部材を介してステータコアに巻回される複数のコイルと、を含むブラシレスモータを用いた電動工具であって、
ステータコアは、ステータコアの周方向に分割される円弧部と、円弧部の内面から内側へ突出されてコイルが巻回されるティースとを有する複数の分割コアからなると共に、各円弧部における周方向の一方の端部には、ステータコアの軸方向に延びる凸部が、他方の端部には、軸方向に延びて凸部が嵌合可能な凹部がそれぞれ形成されて、各分割コアは、周方向に隣接する凸部と凹部同士を嵌合させて接合されている一方、
絶縁部材は、各分割コアごとにそれぞれ設けられて、軸方向での円弧部の両端面を少なくとも覆う複数の絶縁部に分割されており、
各絶縁部には、ステータの径方向でコイルの外側に位置するリブが、ステータコアの軸方向の両端面にそれぞれ立設されて、両端面のうちの何れか一方の端面に立設される各リブには、コイルを前記径方向に露出させるスリットがそれぞれ形成されて、
凸部と凹部同士の接合部分は、ステータコアの軸方向の両端面に露出して、各絶縁部は、周方向で互いに非接触で対向していることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、上記構成において、各コイルは、スリットが設けられるリブが立設されたステータコアの一方の端面側で結線されていることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、上記構成において、ステータには、ロータの回転位置を検出するためのセンサ回路基板が取り付けられていると共に、センサ回路基板は、スリットが設けられるリブが立設されたステータコアの一方の端面側で絶縁部に取り付けられていることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、上記構成において、各分割コアにおいてティースを被覆する絶縁部は、それぞれ周方向でティースを越えて形成されて、周方向で隣接する分割コアの絶縁部と対向していることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、上記構成において、各分割コアの外周面に、ステータの径方向外側に突出する複数の突起部が設けられていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention described in
The stator core is composed of a plurality of split cores having arcuate portions divided in the circumferential direction of the stator core and teeth protruding inward from the inner surface of the arcuate portion and around which the coil is wound. Each arcuate portion has a convex portion extending in the axial direction of the stator core at one end in the circumferential direction, and a concave portion extending in the axial direction into which the convex portion can be fitted. ,
The insulating member is provided for each split core and divided into a plurality of insulating portions covering at least both end faces of the circular arc portion in the axial direction ,
In each insulating portion, ribs positioned outside the coil in the radial direction of the stator are erected on both end faces of the stator core in the axial direction, and each rib erected on one of the end faces is formed with a slit that exposes the coil in the radial direction ,
Joint portions between the convex portion and the concave portion are exposed on both axial end surfaces of the stator core, and the respective insulating portions face each other in a non-contact manner in the circumferential direction.
According to a second aspect of the present invention, in the above structure, each coil is connected on one end face side of a stator core on which ribs provided with slits are erected.
According to a third aspect of the present invention, in the above configuration, a sensor circuit board for detecting the rotational position of the rotor is attached to the stator, and the sensor circuit board is attached to the insulating portion on one end face side of the stator core on which ribs having slits are provided.
According to a fourth aspect of the present invention, in the above configuration, the insulating portion covering the teeth in each split core is formed beyond the teeth in the circumferential direction and faces the insulating portion of the split core adjacent in the circumferential direction.
According to a fifth aspect of the present invention, in the above configuration, a plurality of protrusions protruding radially outward of the stator are provided on the outer peripheral surface of each split core.
本発明によれば、ブラシレスモータのステータコアを分割構造として高占積率化や低コスト化を達成しつつ、冷却性能を向上させることができる。 According to the present invention, the stator core of the brushless motor has a divided structure, and the cooling performance can be improved while achieving a high space factor and a low cost.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［ハンマドリルの説明］
図１は、電動工具の一例であるハンマドリルの縦断面図である。このハンマドリル１は、ブラシレスモータ３を収容する上下方向のモータハウジング２の上方に、出力部５を収容して前方へ延びる出力ハウジング４を備えている。モータハウジング２の下方には、コントローラ７を収容してその下方に２つのバッテリーパック８，８を装着可能なバッテリー装着部６が設けられている。９は、出力ハウジング４の後方からバッテリー装着部６に跨がって上下方向に設けられるハンドルである。
ブラシレスモータ３は、ステータ１０と、ステータ１０の内側にロータ１１を備えたインナロータ型で、ロータ１１の回転軸１２を上向きにした姿勢でモータハウジング２内に収容されている。ステータ１０は、ステータコア１３と、ステータコア１３の上下に設けられる上インシュレータ１４及び下インシュレータ１５と、上下インシュレータ１４，１５を介してステータコア１３の内側に巻回される複数のコイル１６，１６・・（図２等）とを有している。ステータコア１３は、複数の部品からなる分割構造となっているが、この分割構造の詳細については後述する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[Description of Hammer Drill]
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a hammer drill, which is an example of an electric power tool. This
The
ロータ１１は、軸心に位置する回転軸１２と、回転軸１２の周囲に配置される筒状のロータコア１７と、ロータコア１７の内部に配置される複数の永久磁石１８，１８・・とを有している。下インシュレータ１５の下端には、ロータコア１７の永久磁石１８の位置を検出して回転検出信号を出力する回転検出素子（図示略）を搭載したセンサ回路基板１９と、コイル１６の端末を結線するための端子ユニット２０とが固定されている。回転軸１２は、下端がモータハウジング２の底部に設けた軸受２１に支持され、上端が出力ハウジング４に設けた軸受２２に支持されて出力ハウジング４内に突出し、上端に形成したピニオン２３が、前後の中間軸２４及びクランク軸２５に設けたギヤ２６，２７とそれぞれ噛合している。また、軸受２２の下側で回転軸１２には、遠心ファン２８が設けられ、その下方でモータハウジング２内にはバッフルプレート２９が設けられている。
The
出力部５は、前後方向に延びて回転可能な筒状のツールホルダ３０を有し、ツールホルダ３０の後端に外装したベベルギヤ３１が、中間軸２４の上端に設けたベベルギヤ３２と噛合している。ツールホルダ３０内には、シリンダ３３が差し込み装着されて、シリンダ３３内に設けたピストン３４が、コネクティングロッド３５を介して、クランク軸２５の上端で偏心位置に設けたクランクピン３６と連結されている。
また、シリンダ３３内でピストン３４の前方には、空気室３７を介してストライカ３８が前後移動可能に収容されて、その前方でツールホルダ３０内には、インパクトボルト３９が前後移動可能に収容されている。ここではツールホルダ３０の先端からドリルビット等の先端工具を差し込んだ際には、先端工具の後端がインパクトボルト３９を、シリンダ３３前方の受けリング４０に当接する位置まで後退させて後端をシリンダ３３内に突出させる。４１は、ツールホルダ３０の前端に外装されて先端工具の着脱操作を行う操作スリーブである。
The
A
一方、バッテリー装着部６内には、バッテリーパック８，８を左右方向からスライド装着可能な２つの端子台４２，４２が、前後に配置されて、その上方にコントローラ７が収容されている。コントローラ７は、図示しないマイコンやスイッチング素子を搭載した制御回路基板を備えて、バッテリー装着部６の内面に立設された倒コ字状のリブ４３，４３によって前後方向に支持されている。コントローラ７の前方には、ＬＥＤを用いてツールホルダ３０の前方を照射するライト４４が設けられ、バッテリー装着部６の前後には、装着されたバッテリーパック８，８の前後を覆うガード板４５，４５が下向きに突出形成されている。
ハンドル９内には、コントローラ７と電気的に接続されるスイッチ４６とコンデンサ４７とが設けられて、スイッチ４６から前方へ突出するプランジャには、スイッチレバー４８が設けられている。
On the other hand, in the
A
よって、このハンマドリル１においては、ハンドル９を把持した手でスイッチレバー４８を押し込んでスイッチ４６をＯＮ動作させると、バッテリーパック８からブラシレスモータ３への給電がなされて回転軸１２が回転する。すなわち、コントローラ７のマイコンが、センサ回路基板１９の回転検出素子から出力されるロータ１１の永久磁石１８の位置を示す回転検出信号を得てロータ１１の回転状態を取得し、取得した回転状態に応じて各スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦを制御し、ステータ１０の各コイル１６に対し順番に電流を流すことでロータ１１を回転させる。
こうして回転軸１２が回転すると、ギヤ２６を介して中間軸２４が減速して回転し、ベベルギヤ３２，３１を介してツールホルダ３０を先端工具と共に回転させる。同時に、ギヤ２７を介してクランク軸２５が減速して回転し、コネクティングロッド３５を介してピストン３４がシリンダ３３内で往復動し、空気室３７を介してストライカ３８を前後動させる。よって、ストライカ３８がインパクトボルト３９を介して先端工具を打撃する。
Therefore, in the
When the
また、コントローラ７の左右両側となるバッテリー装着部６の左右の側面には、図示しない吸気口が形成され、遠心ファン２８の左右両側となるモータハウジング２の左右の側面には、図示しない排気口が形成されて、吸気口とブラシレスモータ３との間にコントローラ７が配置されている。よって、回転軸１２の回転に伴う遠心ファン２８の回転により、吸気口から吸い込まれた空気が、まずコントローラ７に接触してコントローラ７を冷却した後、モータハウジング２内を通ってブラシレスモータ３を冷却する。そして、バッフルプレート２９を介して排気口から排出される。
Intake ports (not shown) are formed on the left and right sides of the
［ステータの構造の説明］
次に、ステータ１０の構造について詳述する。
図２は、センサ回路基板１９及び端子ユニット２０を取り付ける前のステータ１０の斜視図で、図１とは上下が逆となっている。ステータコア１３は、内周に、中心へ向けて平面視Ｔ字状のティース５２，５２・・を複数（ここでは１２個）突出させた筒状体となっているが、ここでは図３に示すように、筒状体の一部をなす円弧部５１と、その円弧部５１の内面から内側へ突出するティース５２とからなる分割コア５０，５０・・に１２分割されて、周方向に隣接する分割コア５０，５０同士の接合によってステータコア１３が形成されるようになっている。分割コア５０，５０同士の接合部となる円弧部５１の両端には、一端が平面視三角形状に突出する凸部５３、他端が平面視Ｖ字状に凹む凹部５４が、それぞれ上下方向の全長に亘って形成されている。この凸部５３と凹部５４とは互いに嵌合可能な形状である。また、円弧部５１の周方向の中央部には、上下に貫通する貫通孔５５が形成されている。
[Description of stator structure]
Next, the structure of the
FIG. 2 is a perspective view of the
この分割コア５０は、同形状に打ち抜いた電磁鋼板（例えば板厚ｔ＝０．２５ｍｍ以下）を積層して、樹脂によって一体成形してなる。このように板厚の薄い電磁鋼板を使用すれば、渦電流による損失の低減に繋がる。
一体成形される樹脂成形部Ｒは、図４（Ａ）に示すように、円弧部５１の両端の凸部５３及び凹部５４と、ティース５２の突出端と、貫通孔５５との部分を除いて分割コア５０の外周を所定の肉厚で被覆している。但し、ティース５２の周方向の左右両面で樹脂成形部Ｒの内側には、図示しない絶縁紙が介在されて、二重の絶縁が図られている。
この樹脂成形部Ｒのうち、円弧部５１の上側に位置する部分は、上インシュレータ１４を構成する上絶縁部５６となり、円弧部５１の下側に位置する部分は、下インシュレータ１５を構成する下絶縁部５７となっている。すなわち、上下インシュレータ１４，１５もステータコア１３と同様に１２分割される。
The
As shown in FIG. 4A, the integrally molded resin molded portion R covers the outer periphery of the
A portion of the resin molded portion R located above the
上下絶縁部５６，５７において、ティース５２側の内縁には、コイル１６の外側を受ける上外リブ５８と下外リブ５９とがそれぞれ立設されて、下外リブ５９の外側には、一対の端子板６０，６０が設けられている。この端子板６０は、両端を下向きとした倒コ字状で、円弧部５１の両端側の端部６０ａはその内側の端部６０ｂよりも下方へ延びるように長く形成されている。さらに、下外リブ５９の中央には、下方へ開放するスリット６１が形成されて、スリット６１の下側には、幅が広くなる拡開部６２が形成されている。樹脂成形部Ｒにおけるティース５２の突出端の上下には、コイル１６の内側を受ける上内リブ６３と下内リブ６４とがそれぞれ立設されている。
In the upper and lower insulating
こうして樹脂で一体成形した分割コア５０に、それぞれティース５２に対してマグネットワイヤを巻回してコイル１６を形成する。そして、コイル１６の両端末１６ａ，１６ａを下絶縁部５７の両側から外に引き出してコイル１６を加圧整形した後、両端末１６ａ，１６ａを左右の端子板６０，６０にヒュージングやはんだ付け等で接続する。すると、図４（Ｂ）に示すように、分割コア５０に上下絶縁部５６，５７を介してコイル１６が巻回され、端末１６ａ，１６ａが端子板６０，６０に固定された分割体６５が得られる。
このように、各分割コア５０を、外面を被覆する樹脂成形部Ｒによって形状を固定するようにしているので、電磁鋼板の一体化と共に絶縁も同時になされる。また、各分割コア５０にコイル１６をそれぞれ形成しているので、マグネットワイヤの巻回が同じタイミングで容易に行える。
The
In this way, since the shape of each
この分割体６５を、各分割コア５０の円弧部５１が周方向に繋がるように１２個周方向に並べて、隣接する凸部５３と凹部５４同士を嵌合させて溶接等で接合する。すると、図５に示すように、各分割体６５，６５・・が周方向に繋がった状態となる。この状態で、各コイル１６の外周面と、分割コア５０，５０同士の接合部分（凸部５３と凹部５４との嵌合部分の上下両端）とにワニス６６，６７を塗布すれば、図２に示すステータ１０が得られる。このワニス６６，６７は、コイル１６の絶縁及び保護を図るもので、接着剤であってもよく、特に分割コア５０，５０同士の接合部分に接着剤を塗布すれば、強度向上が期待できる。また、接着剤を高熱伝導性を有するもの（例えばエポキシ樹脂を主成分とする樹脂接着剤）とすれば、コイル１６に発生する熱を放熱しやすくなり、耐熱性能も向上する。
Twelve split
このステータ１０の下インシュレータ１５に、図６に示すようにセンサ回路基板１９が取り付けられる。センサ回路基板１９は、下インシュレータ１５の各下外リブ５９で囲まれる内側空間に収容可能な外径を有し、中心にロータ１１の貫通孔が形成されるリング状で、外周には、放射状に３つの取付片７０，７０・・が、周方向に等間隔で突設されている。この取付片７０が、対応する位置の下外リブ５９に対し、スリット６１の拡開部６２に係合して外側へ突出した状態となり、先端に設けた透孔７１とその真下に位置する分割コア５０の貫通孔５５との間に固定用ピン７２が圧入される。これにより、センサ回路基板１９は、固定用ピン７２，７２・・を介して分割コア５０に支持される。
A
［固定用ピンによるセンサ回路基板の固定構造の効果］
このように、センサ回路基板１９を、ステータコア１３に直接固定される複数の固定用ピン７２，７２・・を介して固定するので、精度の低い樹脂製の下インシュレータ１５を介さずにセンサ回路基板１９をステータコア１３に対して位置決めすることができる。よって、ロータ１１の回転位置の検出が正確に行えて制御性が向上し、回転検出用の永久磁石が不要となる。
[Effect of fixation structure of sensor circuit board by fixation pin]
Since the
端子ユニット２０は、複数の端子金具を樹脂でインサート成形することで、図７に示すように、センサ回路基板１９と略同径で、中心にロータ１１の貫通孔を有する絶縁リング７４の外周に、端子金具７５，７５・・の二股端部７６，７６・・を、各分割体６５の端子板６０，６０の位置に合わせて突出させた構造となっている。各二股端部７６に、対応する端子板６０の長い方の端部６０ａを挿入させてはんだ付け等で接続することで、ステータ１０への取り付けがなされる。この端子金具７５の形状や絶縁リング７４内での配設形態を変えることで、コイル１６の結線パターンが選択可能となる。また、隣接する分割体６５，６５間で逆巻きとなる接続も可能となる。
図８は、図５において（１）～（１２）の数字で区別した１２個のコイル１６，１６・・による結線パターンの例を示すもので、同図（Ａ）はＹ結線４直列、（Ｂ）はＹ結線４並列、（Ｃ）はＹ結線２直列２並列、（Ｄ）はΔ結線４直列、（Ｅ）はΔ結線２直列２並列、（Ｆ）はΔ結線４並列となっている。
7, the
FIG. 8 shows an example of a connection pattern of 12
なお、端子ユニット２０には、図９に示すように、回転軸１２の軸受２１を保持する軸受保持部７７を一体に設けるようにしてもよい。モータハウジング２に軸受２１の保持部を設けると、累積公差が出やすくなり、分割コア５０を採用すれば、ステータ１０とロータ１１との同軸度が出にくくなるが、端子ユニット２０を利用した軸受保持部７７で軸受２１を介して回転軸１２を支持させれば、ステータ１０とロータ１１との同軸度を出しやすくなる。
Incidentally, as shown in FIG. 9, the
［ワニス又は接着剤による効果］
上記ステータ１０によれば、ステータコア１３を、周方向に分割される複数の分割コア５０，５０・・を接合して形成する一方、各コイル１６及び分割コア５０，５０同士の接合部にワニス又は接着剤を塗布することで、一体性や密着性が増すことになる。よって、ステータコア１３を分割構造として高占積率化や低コスト化を達成しつつ、耐久性や防塵性を確保することができる。
また、接着剤を塗布する場合、高熱伝導性を有する接着剤を採用すれば、コイル１６の熱をステータ１０に放熱しやすくなり、耐熱性が向上する。
一方、分割コア５０を採用すると、励磁切替時に分割コア５０，５０間に発生する電磁力でびびり音が生じることがある。しかし、各コイル１６及び分割コア５０，５０同士の接合部にワニス又は接着剤を塗布することで一体性や密着性が増すため、びびり音の低減効果が期待できる。
[Effect of varnish or adhesive]
According to the
When applying an adhesive, if an adhesive having high thermal conductivity is used, the heat of the
On the other hand, if the
［コイル毎に２つずつ設けられる端子による効果］
上記ステータ１０によれば、コイル１６を形成するマグネットワイヤと接続された端子板６０，６０が、各コイル１６毎に２つ設けられているので、コイル１６にテンションを掛けた状態でマグネットワイヤを端子板６０，６０に接続できる。よって、コイル１６に緩みや撓みが発生するおそれがなく、断線やレアショートが防止される。
従って、この発明は、ステータコアが分割されないステータにおいても採用できる。
[Effect of Two Terminals Provided for Each Coil]
According to the
Therefore, the present invention can also be employed in a stator with an undivided stator core.
［端子ユニットの効果］
ここでは、ステータ１０に、所定の端子板６０，６０同士を接続する複数の端子金具７５，７５・・を有する端子ユニット２０を設けて、端子ユニット２０の端子金具７５と端子板６０との接続によって各コイル１６が結線されるようにしている。すなわち、端子金具７５の形状や配設形態が異なる複数の端子ユニット２０を用意して、ステータコア１３に各コイル１６を巻回してマグネットワイヤを端子板６０にそれぞれ接続した後、何れかの端子ユニット２０を選択してステータ１０に固定し、端子ユニット２０の端子金具７５と端子板６０とを接続して、端子ユニット２０を介して各コイル１６を結線することができる。よって、端子ユニット２０の使い分けによって、図８のように直列、並列、Ｙ結線、Δ結線を容易に選択することができる。このように端子ユニット２０のみの変更で結線方法を変更できるため、同じ巻線設備を用いて、それぞれの製品仕様に応じて、製造時間（巻数）や製造性（線径）から最適な巻線仕様を選定可能となる。
従って、端子ユニットに係る発明は、ステータコアが分割されないステータにおいても採用できる。
また、端子ユニット２０により、隣り合う同位相となる一方のコイル１６のマグネットワイヤの始端と、他方のコイル１６のマグネットワイヤの終端とを接続すれば、分数スロットが採用される場合でも、同じ巻線設備を用いて分割体６５を作成できる。
[Effect of terminal unit]
Here, the
Therefore, the invention relating to the terminal unit can also be employed in a stator in which the stator core is not divided.
In addition, if the
［分割コアの変更例（接合部の互い違い形状）］
分割コアは、図１０（Ａ）に示す分割コア５０Ａのように、円弧部５１の周方向の両端形状を、隣接する分割コア５０Ａ，５０Ａ同士で互い違いに噛み合うように、凸部５３と凹部５４との２種類の異なる形状が交互に表れる凹凸形状としてもよい。
この凹凸形状は、円弧部５１となる一方の端部を凸、他方の端部を凹として両端形状が異なる電磁鋼板を、所定枚数毎に向きを変えて重ね合わせることで形成できる。
この分割コア５０Ａに対して同様に樹脂で、上絶縁部５６及び下絶縁部５７、上下外リブ５８，５９等を含む樹脂成形部Ｒを形成してコイル１６を巻回し、両端末１６ａ，１６ａを端子板６０，６０へ電気的に接続すれば、図１０（Ｂ）に示すように、分割コア５０Ａの円弧部５１の周方向の両端が凹凸形状として露出する分割体６５Ａが得られる。
[Example of modification of split core (alternate shape of junction)]
10(A), the split core may have a concave-convex shape in which two different shapes, ie,
This uneven shape can be formed by stacking a predetermined number of magnetic steel sheets whose ends are different in shape, with one end forming the
A resin molded portion R including an upper insulating
この分割体６５Ａ，６５Ａ・・を、各分割コア５０Ａの円弧部５１が周方向に繋がるように１２個周方向に並べて、凸部５３と凹部５４とを互い違いに嵌合させて溶接等で接合する。すると、図５と同様に各分割体６５Ａ，６５Ａ・・が周方向に繋がった状態となる。この状態で、各コイル１６の外周面と、分割コア５０Ａ，５０Ａ同士の接合部分とにワニス６６，６７を塗布すれば、図２と同様のステータ１０が得られる。センサ回路基板１９や端子ユニット２０も同様に固定すればよい。
Twelve split
［接合部の互い違い形状による効果］
このように、各分割コア５０Ａにおける分割コア５０Ａ，５０Ａ同士の接合部となる端部を、凸部５３と凹部５４との２つの異なる形状が交互に表れる形態としたことで、分割コア５０Ａ，５０Ａの接合状態で端部同士が噛み合い、スラスト方向での強度や密着性を確保することができる。よって、ステータコア１３を分割構造として高占積率化や低コスト化を達成しつつ、耐久性や防塵性を確保することができる。
なお、端部形状は三角形状の凸部５３とＶ字状の凹部５４とに限らず、半円状の凸部と凹部と、文字通りの凸部と凹部との嵌合とする等、２つの異なる形状で噛み合いが可能であれば、適宜変更できる。これは、図３に示す分割コア５０でも同様で、凸部５３と凹部５４とに限らず適宜変更できる。
[Effect of staggered joint shape]
In this way, the ends of each
The shape of the end portion is not limited to the
［分割コアの変更例（絶縁部の互い違い形状）］
このような互い違いの構造は、上下絶縁部５６，５７においても適用することができる。例えば図１１（Ａ）に示すように、一方の分割コア５０（５０Ａ）における上絶縁部５６を、下側が隣接する分割コア５０（５０Ａ）側へ伸び、上側が自身側へ後退する凹凸部７８ａとし、他方の分割コア５０（５０Ａ）における上絶縁部５６を、上側が隣接する分割コア側へ伸び、下側が自身側へ後退する逆の凹凸部７８ｂとする。この場合も接合状態で凹凸部７８ａ，７８ｂ同士が互い違いに噛み合うことになる。これは下絶縁部５７においても同様である。
[Example of modification of split core (alternate shape of insulating part)]
Such a staggered structure can also be applied to the upper and lower insulating
［絶縁部の互い違い形状による効果］
このように、上下絶縁部５６，５７を分割コア５０（５０Ａ）と同様に分割して各分割コア５０（５０Ａ）にそれぞれ配置すると共に、上絶縁部５６，５６同士及び下絶縁部５７，５７同士の当接部を、互い違いに噛み合う凹凸形状とすれば、絶縁距離を長く確保することができる。また、ステータコア１３を分割構造として高占積率化や低コスト化を達成しつつ、上下絶縁部５６，５７同士の一体化により、スラスト方向の強度を高めて耐久性や防塵性を確保することができる。
なお、凹凸形状はこれに限らず、凹部や凸部の数を増やしてもよいし、凹凸形状に限らず、図１１（Ｂ）に示すように、傾斜面７９，７９同士の当接とすることも可能である。
[Effects of alternating shapes of insulating parts]
In this way, the upper and lower insulating
The concave and convex shape is not limited to this, and the number of concave and convex portions may be increased, and it is not limited to the concave and convex shape, and as shown in FIG.
［分割コアの変更例（固定用ピンの兼用）］
図１２（Ａ）に示す分割コア５０Ｂのように、円弧部５１の両端に、筒状のヒンジ部８０と、ヒンジ部８０が嵌合する凹面部８１とを交互に形成して、隣接する分割コア５０Ｂ，５０Ｂの円弧部５１の端部同士で、ヒンジ部８０，８０が交互に同軸上で重なるようにする。
このヒンジ部８０及び凹面部８１も、分割コア５０Ａと同様に、一方の端部をヒンジ部８０の一部となるリング状、他方の端部を凹面部８１の一部となる凹状として両端形状が異なる電磁鋼板を、所定枚数毎に向きを変えて重ね合わせることで形成できる。
そして、同図（Ｂ）に示すように、センサ回路基板１９の固定用ピン７２を、隣接する分割コア５０Ｂ，５０Ｂ間で同軸上に位置するヒンジ部８０，８０に跨がって貫通させることで、分割コア５０Ｂ，５０Ｂ同士を接合することができる。
[Example of split core modification (also used as fixing pin)]
As in the
As with the
Then, as shown in FIG. 4B, the fixing pins 72 of the
この場合、固定用ピン７２，７２を下方へ長く延ばして、センサ回路基板１９の各取付片７０を、図１３に示すように、下外リブ５９のスリット６１の拡開部６２ではなく、分割コア５０Ｂ，５０Ｂ間に位置させて、各取付片７０の透孔７１に固定用ピン７２をそれぞれ差し込んでセンサ回路基板１９を取り付ければよい。
なお、図１３では、各分割コア５０Ｂを樹脂成形部Ｒで固定してなる分割体６５Ｂにおいて、下絶縁部５７に設けられる一方の端子板６０は、長い方の端部６０ａを有しないＬ字状となって、他方の端子板６０の長い方の端部６０ａのみに端子ユニット２０の端子金具７５の二股端部７６が電気的に接続されている。また、隣接する分割体６５Ｂ，６５Ｂのコイル１６，１６は、固定用ピン７２の外側を回り込む渡り線１６ｂによって繋がった状態で、固定用ピン７２を挟んで隣り合うコ字状の端子板６０とＬ字状の端子板６０とにそれぞれ電気的に接続されて結線されている。
In this case, the fixing pins 72, 72 are extended downward, and each mounting
In FIG. 13, in the divided
［固定用ピンの兼用による効果］
このように、固定用ピン７２を、隣接する２つの分割コア５０Ｂ，５０Ｂに跨がって固定すれば、固定用ピン７２を分割コア５０Ｂ，５０Ｂ同士の連結とセンサ回路基板１９の取付とに兼用できる。
特に、図１２（Ｂ）のように固定用ピン７２によって連結した状態で分割コア５０Ｂ，５０Ｂ間の間隔を広げてティース５２，５２間の間隔を広く取れば、樹脂成形部Ｒを形成した後のコイル１６，１６の巻回がしやすくなり、マグネットワイヤを切断せずに巻回することができ、端子板の数を減らすことができる。また、図１３の結線構造では、固定用ピン７２をコイル１６，１６間の渡り線１６ｂの位置決めにも使用できる。
[Effect of dual use of fixing pin]
By fixing the fixing
In particular, if the gap between the
そして、上インシュレータ１５の端面における上外リブ５８の外側には、金属製で円盤状の結合リング８２が設けられて、各固定用ピン７２の上端を結合リング８２に圧入等で結合している。この場合、固定用ピン７２が結合リング８２によって一体化されるので、分割コア５０Ｂ，５０Ｂ・・の一体性が高まる。
なお、図１２のように固定用ピン７２を分割コア５０Ｂ，５０Ｂの連結に用いる場合、ヒンジ部８０と凹面部８１との内側には、円弧部５１，５１同士が周方向に連続状となる位置よりも回り過ぎないように、互いに当接して回り過ぎを規制するストッパ面８０ａ，８１ａを設けることが望ましい。
A metal disc-shaped
When the fixing
［分割コアの変更例（固定及び放熱構造）］
分割コア５０（５０Ａ，５０Ｂ）の固定は、樹脂による一体成形に限らず、図１４に示すように、外周を圧粉磁心（鉄等の磁性体と樹脂との混合材）８３で被覆したり、図１５に示すように、焼き嵌め又は冷やし嵌めされる筒状で金属製の固定部材８４で固定したりすることによっても可能である。このような圧粉磁心８３や固定部材８４を採用すれば、分割コア５０（５０Ａ，５０Ｂ）の固定が容易に行える。
特に、固定部材８４の外周に、突起部として、上下に延びる複数の突条８５，８５・・を、周方向に等間隔で設けるようにすれば、コイル１６の発熱を固定部材８４を介して効果的に放熱できる。また、各分割コア５０（５０Ａ，５０Ｂ）の外周と固定部材８４との間にワニス又は接着剤を介在させて一体性を向上させるようにしてもよい。固定部材も円筒状に限らず、角筒状としたり、外周面の一部に凹みがあったりしてもよい。
[Example of modification of split core (fixed and heat dissipation structure)]
The fixing of the split cores 50 (50A, 50B) is not limited to integral molding with resin, but can be done by covering the outer periphery with a powder magnetic core (a mixture of a magnetic material such as iron and resin) 83 as shown in FIG. By adopting
In particular, if a plurality of vertically extending
この突条８５は、図１６に示すように、ステータコアの軸方向に対して傾斜させることもできる。このようにすれば突条８５を含む固定部材８４の表面積（冷却面積）が大きくなって放熱効果の向上に繋がる。なお，突条に代えて、複数の突起としてもよい。
また、突条８５や突起を、遠心ファン２８による冷却風を整流するように配置すれば、冷却風による騒音を低減することができる。
なお、下側の軸受２１を保持する軸受保持部７７は、端子ユニット２０でなく固定部材８４に設けることもできる。
The
Also, if the
Note that the
さらに、図１７に示すように、分割コア５０（５０Ａ，５０Ｂ）の円弧部５１の両端は、ステータ１０の軸方向に沿った直線状に形成する構造でなく、軸方向に対して傾斜させて、傾斜端縁５１ａ，５１ａ同士が凹凸嵌合で接合される構造であっても差し支えない。このように接合部を傾斜させれば、スラスト方向での一体性が高まる。
Furthermore, as shown in FIG. 17 , both ends of the
［分割コアの変更例（放熱構造）］
図１８に示すように、各分割コア５０（５０Ａ，５０Ｂ）の円弧部５１の外周面に、複数の突起部８６，８６・・を設けることができる。この突起部８６は、上下方向（電磁鋼板の積み方向）に等間隔で配置される列が、周方向に等間隔をおいて複数設けられるが、周方向に隣接する列同士では、突起部８６，８６が交互に上下方向へ位相がずれるように配置されている。但し、円弧部５１の両端では、突起部８６ａ，８６ａ・・が上下方向へ連続状に並ぶように形成されて、各円弧部５１の端部同士で突起部８６ａ，８６ａの列が隣接している。この隣接する突起部８６ａ，８６ａの列同士を、溶接や別体の挟持部材等で接合することで、分割コア５０（５０Ａ，５０Ｂ）同士の接合が可能となっている。
各突起部８６は、分割コア５０（５０Ａ，５０Ｂ）を形成する電磁鋼板にそれぞれ突起部８６，８６ａの一部を形成することで積層状態で形成されるようにしてもよいし、別体の突起部８６，８６ａを円弧部５１へ接合するようにしてもよい。
[Example of split core modification (heat dissipation structure)]
As shown in FIG. 18, a plurality of projecting
Each projecting
［突起部による放熱構造の効果］
このように、各分割コア５０（５０Ａ，５０Ｂ）の外周面に、複数の突起部８６，８６ａを設けたことで、コイル１６の発熱を効果的に放熱できる。
特にここでは、突起部８６，８６ａを電磁鋼板の積み方向に沿って等間隔で配置しているので、放熱効果を均等に得ることができる。
また、突起部８６ａは、分割コア５０（５０Ａ，５０Ｂ）同士が接合される両端では直線状に並設されて、隣接する分割コア５０（５０Ａ，５０Ｂ）間の突起部８６ａの列同士を溶接等することで分割コア５０（５０Ａ，５０Ｂ）同士を接合しているので、放熱用の突起部８６ａを利用して分割コア５０（５０Ａ，５０Ｂ）同士が接合できる合理的な構造となる。
なお、突起部８６を遠心ファン２８による冷却風を整流するように配置すれば、冷却風による騒音を低減することができる。
[Effect of heat dissipation structure by protrusion]
By providing the plurality of
Especially here, since the
In addition, the projecting
By arranging the
［分割形態の変更例］
上記形態や変更例における分割コア５０（５０Ａ，５０Ｂ）は、ステータコア１３を周方向に分割する円弧部５１とティース５２とからなる構造であるが、分割形態はこれに限らない。例えばステータコア１３を、図１９に示す円筒状の外周部９０と、図２０に示す複数のティース９１，９１・・とに分割することも可能である。ここでは外周部９０の内面でティース９１の配置位置に、上下に貫通するアリ溝９２，９２・・を形成し、各ティース９１の外端に、アリ溝９２に嵌合するアリほぞ９３を形成して、アリほぞ９３に、固定用ピン７２の貫通孔５５を形成している。
一方、上下絶縁部５６，５７を含む樹脂成形部Ｒは、図２１（Ａ）に示すように、ティース９１がアリほぞ９３側から挿入される開口Ｒ１を有してティース９１を覆い、上下外リブ５８，５９からは下絶縁部５７のみが外側へ突出する筒状で一体成形されている。この樹脂成形部Ｒにコイル１６が巻回されて両端末１６ａ，１６ａが端子板６０，６０に接続された状態で形成されている。
[Example of change in division form]
The split core 50 (50A, 50B) in the above embodiment and modified example has a structure composed of the
On the other hand, as shown in FIG. 21A, the resin molded portion R including the upper and lower insulating
よって、同図（Ｂ）に示すように、この樹脂成形部Ｒに内側からティース９１を、アリほぞ９３を先に差し込んで接合させれば、図２２に示すように、アリほぞ９３が外側に突出した分割体９４，９４・・が得られる。この各分割体９４のアリほぞ９３を、外周部９０のアリ溝９２にそれぞれ下方から嵌合させれば、図２３に示すように、外周部９０に各分割体９４が接合されてステータコア１３となるステータ１０が得られる。
Therefore, as shown in FIG. 22B, if
［外周部とティースとの分割形態の効果］
このように、ステータコア１３を、円筒状の外周部９０と、その外周部９０から内側に突出して各コイル１６が巻回される複数のティース９１とに分割して、外周部９０とティース９１との接合によって形成したことで、連続した外周部９０を用いる分、強度を維持することができる。
特にここでは、予めコイル１６を巻回した樹脂成形部Ｒにティース９１を挿入して外周部９０に接合するので、組み付けが容易に行える。
[Effect of split form between outer peripheral part and teeth]
In this way, the
Especially here, since the
なお、アリ溝とアリほぞとの関係は、上記形態と逆にして、外周部にアリほぞを、ティースにアリ溝を形成することもできる。
また、上記分割形態では、ティース９１をそれぞれ独立して形成しているが、図２４に示すように、隣接するティース９１，９１の突出端９５，９５の間に、両突出端を繋ぐ繋ぎ部９６，９６・・を設けて、全てのティース９１，９１・・を突出端９５，９５同士で固定して一体化してもよい。この場合、繋ぎ部９６も含めた形状で電磁鋼板を形成すればよい。
さらに、図２５に示すように、各樹脂成形部Ｒにおいて、隣接するティース９１，９１の突出端９５，９５間に、上下内リブ６３，６４間を接続する接続部９７，９７を一体に設けて、一体成形樹脂である接続部９７を介して全ての樹脂成形部Ｒを一体化することもできる。
このようにティース９１や樹脂成形部Ｒを一体化すれば、外周部９０への組み付けがしやすくなり、管理も容易となる。
In addition, the relationship between the dovetail groove and the dovetail tenon can be reversed from the above embodiment, and the dovetail tenon can be formed on the outer peripheral portion and the dovetail groove can be formed on the teeth.
Further, in the above-described divided form, the
Furthermore, as shown in FIG. 25, in each resin molded portion R, connecting
Integrating the
一方、このような分割形態では、別個に形成することで外周部９０とティース９１との軸方向の長さを異ならせることができる。図２６は、外周部９０をティース９１よりも一端側へ長く形成した例を示すもので、このように外周部９０をティース９１よりも軸方向に長くすれば、３次元磁気回路が形成できて設計の自由度が増し、小型軽量化に繋がる。
また、これらの外周部は円筒状に限らず、外周面や内周面が非円形（多角形や一部に凹凸）であってもよい。
On the other hand, in such a divided form, the axial lengths of the outer
Moreover, these outer peripheral portions are not limited to a cylindrical shape, and the outer peripheral surface and the inner peripheral surface may be non-circular (polygonal or partially uneven).
その他、各発明において、コントローラに設けたスイッチング素子を、熱結合部材を介してステータコアの突起部や固定部材の突条に熱結合させたり、センサ回路基板にスイッチング素子を設けて同様に熱結合部材を介してステータコアの突起部や固定部材の突条に熱結合させたりして放熱を図ってもよい。
また、コイルを形成するマグネットワイヤは、平角線を用いてもよい。
さらに、コイル（スロット）の数は１２に限らず、これ以外の数であっても差し支えない。勿論ハンマドリルに限らず、ブラシレスモータを駆動源として用いるものであれば、インパクトドライバやマルノコ等の他の電動工具であっても上記各発明は適用可能である。
In addition, in each invention, the switching element provided in the controller may be thermally coupled to the protrusions of the stator core or the ridges of the fixing member via a thermal coupling member, or the switching element may be provided in the sensor circuit board and similarly thermally coupled to the protrusions of the stator core or the ridges of the fixing member via the thermal coupling member for heat dissipation.
A flat wire may be used as the magnet wire forming the coil.
Furthermore, the number of coils (slots) is not limited to 12, and any other number may be used. Of course, the above inventions are applicable not only to hammer drills, but also to other power tools such as impact drivers and circular saws, as long as they use a brushless motor as a drive source.
１・・ハンマドリル、２・・モータハウジング、３・・ブラシレスモータ、４・・出力ハウジング、５・・出力部、６・・バッテリー装着部、７・・コントローラ、８・・バッテリーパック、１０・・ステータ、１１・・ロータ、１２・・回転軸、１３・・ステータコア、１４・・上インシュレータ（絶縁部材）、１５・・下インシュレータ（絶縁部材）、１６・・コイル、１６ａ・・端末、１６ｂ・・渡り線、１７・・ロータコア、１８・・永久磁石、１９・・センサ回路基板、２０・・端子ユニット、３０・・ツールホルダ、５０，５０Ａ，５０Ｂ・・分割コア、５１・・円弧部、５２，９１・・ティース、５３・・凸部、５４・・凹部、５６・・上絶縁部、５７・・下絶縁部、６０・・端子板（端子）、６５，６５Ａ，６５Ｂ，９４・・分割体、６６，６７・・ワニス、７２・・固定用ピン、７４・・絶縁リング、７５・・端子金具、７７・・軸受保持部、８０・・ヒンジ部、８１・・凹面部、８２・・結合リング、８４・・固定部材、８５・・突条、８６・・突起部、９０・・外周部、９２・・アリ溝、９３・・アリほぞ、Ｒ・・樹脂成形部。
1
Claims (5)
前記ステータコアは、前記ステータコアの周方向に分割される円弧部と、前記円弧部の内面から内側へ突出されて前記コイルが巻回されるティースとを有する複数の分割コアからなると共に、各前記円弧部における前記周方向の一方の端部には、前記ステータコアの軸方向に延びる凸部が、他方の端部には、前記軸方向に延びて前記凸部が嵌合可能な凹部がそれぞれ形成されて、各前記分割コアは、前記周方向に隣接する前記凸部と前記凹部同士を嵌合させて接合されている一方、
前記絶縁部材は、各前記分割コアごとにそれぞれ設けられて、前記軸方向での前記円弧部の両端面を少なくとも覆う複数の絶縁部に分割されており、
各前記絶縁部には、前記ステータの径方向で前記コイルの外側に位置するリブが、前記ステータコアの軸方向の両端面にそれぞれ立設されて、前記両端面のうちの何れか一方の端面に立設される各前記リブには、前記コイルを前記径方向に露出させるスリットがそれぞれ形成されて、
前記凸部と前記凹部同士の接合部分は、前記ステータコアの軸方向の両端面に露出して、各前記絶縁部は、前記周方向で互いに非接触で対向していることを特徴とする電動工具。 A power tool using a brushless motor including a stator having a stator core formed by laminating electromagnetic steel sheets, a rotor disposed inside the stator and having a rotating shaft, and a plurality of coils wound around the stator core via an insulating member,
The stator core is composed of a plurality of split cores having arcuate portions divided in the circumferential direction of the stator core and teeth protruding inward from the inner surface of the arcuate portion and around which the coil is wound. Each of the arcuate portions has a convex portion extending in the axial direction of the stator core at one end portion in the circumferential direction and a concave portion extending in the axial direction and into which the convex portion can be fitted. and are joined by fitting the recesses together,
The insulating member is provided for each of the split cores and divided into a plurality of insulating portions covering at least both end surfaces of the arc portion in the axial direction ,
In each of the insulating portions, ribs positioned outside the coil in the radial direction of the stator are erected on both end surfaces of the stator core in the axial direction, and each of the ribs erected on one of the end surfaces is formed with a slit that exposes the coil in the radial direction ,
A power tool according to claim 1, wherein joint portions between the convex portion and the concave portion are exposed on both end faces in the axial direction of the stator core, and the respective insulating portions face each other in the circumferential direction in a non-contact manner.
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