WO2021192654A1 - ブラシレスモータ及び電動工具 - Google Patents
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Definitions
- the present disclosure relates generally to brushless motors and power tools, and more specifically to brushless motors and power tools having a cooling mechanism.
- Patent Document 1 a cooling mechanism for an electric motor is known (see Patent Document 1).
- a rotor and a stator are arranged in a motor case, and a motor cooling air passage for guiding cooling air to at least one of the rotor and the stator is formed in the motor case. Further, a holder member provided with a drive circuit on one side in the rotor rotation axis direction of the motor case is assembled, and a circuit cooling air passage for guiding cooling air is formed in the drive circuit of the holder member.
- the circuit cooling air passage and the motor cooling air passage are communicated with each other, and a fan that rotates integrally with the rotor and generates cooling air in each cooling air passage is arranged in the communication passage of these cooling air passages.
- the motor and the circuit can be assembled, and the cooling of the motor itself and the cooling of the drive circuit can be efficiently performed with a small number of parts without causing an increase in size as a whole. Can provide a motor.
- the cooling air only passes through the gap between the rotor and the stator, and the coil that generates heat due to the flow of current cannot be directly cooled, and a sufficient cooling effect cannot be obtained.
- the present disclosure has been made in view of the above problems, and an object of the present disclosure is to provide a brushless motor and an electric tool capable of increasing the cooling efficiency of the coil.
- the brushless motor according to one aspect of the present disclosure is an inner rotor type brushless motor having a plurality of phases of coil phases arranged around a rotation axis, and a plurality of brushless motors for connecting the plurality of phases of coil phases to a switching circuit. It has a terminal part. The plurality of terminal portions are arranged inside the circumscribed circle of the plurality of phases of the coil phase.
- the power tool includes the brushless motor and a housing for accommodating the brushless motor.
- FIG. 1 is a schematic view illustrating a power tool according to an embodiment.
- FIG. 2 is a schematic view illustrating the brushless motor and the housing of the same.
- FIG. 3 is a schematic view illustrating the brushless motor of the above.
- FIG. 4 is a schematic view illustrating the internal structure of the brushless motor of the above.
- FIG. 5 is an exploded perspective view of the brushless motor of the same as above.
- FIG. 6 is a top view of the brushless motor of the same as above.
- FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line AA of the brushless motor of the above.
- the electric tool 10 includes a brushless motor 1 and a housing 11 for accommodating the brushless motor 1. Further, as shown in FIG. 1, the power tool 10 further includes a power supply 101, a drive transmission unit 102, an output unit 103, a chuck 104, a tip tool 105, a trigger volume 106, and a control circuit 107. Be prepared. That is, the electric tool 10 is a tool that drives the tip tool 105 with the driving force of the brushless motor 1.
- the brushless motor 1 is a drive source for driving the tip tool 105.
- the power supply 101 is a DC power supply that supplies a current for driving the brushless motor 1.
- the power supply 101 includes, for example, one or more secondary batteries.
- the drive transmission unit 102 adjusts the output (driving force) of the brushless motor 1 and outputs the output to the output unit 103.
- the output unit 103 is driven (for example, rotated) by the driving force output from the drive transmission unit 102.
- the chuck 104 is fixed to the output unit 103, and the tip tool 105 is detachably attached to the chuck 104.
- the tip tool 105 (bit) is, for example, a screwdriver, socket or drill. Of the various tip tools 105, the tip tool 105 according to the application is attached to the chuck 104 and used. As a result, the tip tool 105 of the power tool 10 rotates.
- the trigger volume 106 accepts an operation for controlling the rotation of the brushless motor 1.
- the brushless motor 1 can be switched on and off.
- the trigger volume 106 is pulled in to switch the state of the brushless motor 1 from the off state to the on state.
- the state of the brushless motor 1 is switched from the on state to the off state by stopping the pulling operation on the trigger volume 106.
- the rotation speed of the output unit 103 that is, the rotation speed of the brushless motor 1
- the control circuit 107 rotates or stops the brushless motor 1 according to the operation input to the trigger volume 106, and also controls the rotation speed of the brushless motor 1.
- the tip tool 105 is attached to the chuck 104. Then, the rotation speed of the tip tool 105 is controlled by controlling the rotation speed of the brushless motor 1 by operating the trigger volume 106.
- the power tool 10 of the present embodiment is provided with the chuck 104, so that the tip tool 105 can be replaced according to the application, but the tip tool 105 does not have to be replaceable.
- the power tool 10 may be a power tool that can be used only with a specific tip tool 105.
- the brushless motor 1 is a three-phase brushless motor having 6 poles and 9 slots.
- the pole means the number of poles of the permanent magnet 21 of the rotor 2, and the north pole and the south pole form a pair.
- One N-pole permanent magnet forms one pole number
- one S-pole permanent magnet forms one pole number.
- the number of poles of the brushless motor is 6, the permanent magnets of the N pole are formed by three and the permanent magnets of the S pole are formed by three.
- the number of slots means the number of coils 32.
- a three-phase motor is a motor having three independent coils at intervals of 120 degrees.
- the brushless motor 1 is an inner rotor type brushless DC motor. As shown in FIG. 5, the brushless motor 1 includes a rotor 2, a stator 3, a sensor substrate 4, an insulator 5 (coil frame), and a substrate 6. Further, the brushless motor 1 includes a first bearing 14, a second bearing 16, a fan 15, and a plurality of coil phases U1 to U3, V1 to V3, W1 to W3 having a plurality of phases (three phases in the present embodiment). The terminal portion 8 of the above and a plurality of holding members 507 are further provided.
- the housing 11 is an outer cylinder that houses the brushless motor 1.
- the housing 11 has a cylindrical shape centered on the rotation shaft C1.
- the housing 11 has a first housing 114 and a second housing 115.
- the housing 11 includes an exhaust port 12 and an intake port 13.
- the intake port 13 is a hole for sucking air from the outside in order to air-cool the coil 32 of the brushless motor 1 according to the operation of the fan 15 of the brushless motor 1.
- the exhaust port 12 is a hole for exhausting the intake air together with heat. Air flows from the second substrate side to the fan 15 side.
- the rotor 2 includes a cylindrical rotor core 22, a plurality of (six in FIG. 5) permanent magnets 21, and an output shaft 20.
- the output shaft 20 is held inside the rotor core 22 with the rotor core 22 and the rotating shaft C1 coaxial with each other.
- the plurality of permanent magnets 21 are fitted into the plurality of holes 23 formed in the rotor core 22, respectively.
- the plurality of permanent magnets 21 are arranged like a polygon (hexagon in FIG. 5) surrounding the center of the rotor core 22.
- the shape of the rotor core 22 is circular when viewed from the direction of the rotation axis C1 of the rotor core 22, and the center of the rotor core 22 corresponds to the center of the circle.
- the rotor core 22 includes a plurality of steel plates.
- the rotor core 22 is formed by laminating a plurality of steel plates in the thickness direction.
- Each steel plate is formed of a magnetic material (for example, a silicon steel plate).
- the output shaft 20 is held inside the rotor core 22.
- the rotor core 22 has a shaft hole 221 through which the output shaft 20 is passed.
- the rotor core 22 is rotatable with respect to the stator 3 together with the output shaft 20, and is rotated by a magnetic field generated by a current flowing through a plurality of coils 32 of the stator 3. That is, the rotor core 22 has a permanent magnet 21 and rotates with a magnetic field generated by the permanent magnet 21 and a magnetic field generated by a current flowing through the coil 32 of the stator 3, and transmits the generated torque to the output shaft 20.
- the material of the rotor core 22 is, for example, iron.
- the iron core of the rotor core 22 for example, silicon steel mixed with silicon, permalloy, or ferrite is used. Further, since the rotor core 22 is required to have high strength in order to transmit the generated torque to the output shaft 20, an alloy such as iron, nickel, copper, or carbon may be used.
- Each of the permanent magnets 21 is, for example, a neodymium magnet.
- the two magnetic poles in each circumferential direction of the permanent magnet 21 are aligned in the circumferential direction of the rotor core 22.
- Each of the permanent magnets 21 is magnetized in the radial direction.
- Two permanent magnets adjacent to each other in the circumferential direction of the rotor core 22 are arranged so that different poles come to each other. That is, the north and south poles of the magnets are alternately arranged on the outer circumference of the plurality of permanent magnets 21 in the circumferential direction.
- the stator 3 includes a plurality of (nine in the illustrated example) coils 32, a stator core 34, and an insulator 5.
- the stator 3 is a plurality of phases provided for passing a current through the multi-phase coil phases U1 to U3, V1 to V3, W1 to W3, and the multi-phase coil phases U1 to U3, V1 to V3, W1 to W3.
- a coil unit 9 having a plurality of coil terminals 801 having a one-to-one correspondence with the coil phases U1 to U3, V1 to V3, and W1 to W3 is included.
- the plurality of coils 32 have a one-to-one correspondence with the coil phases U1 to U3, V1 to V3, and W1 to W3.
- the coil phases W1, V1, U1, W2, V2, U2, W3, V3, U3 are arranged in this order in the counterclockwise direction with respect to the coil phase W1.
- the rotor 2 has a rotation axis C1 as the central axis of the yoke portion 30, and is arranged inside the stator core 31 at intervals from a plurality of tooth portions 35.
- the stator core 34 has a stator core 31 and a yoke portion 30.
- the yoke portion 30 is attached to the stator core 31.
- the stator core 31 has a cylindrical connecting portion 33 and a plurality of (nine in FIG. 6) tooth portions 35.
- the rotor 2 is arranged in the space 36 inside the connecting portion 33.
- Each of the plurality of teeth portions 35 includes a body portion 351 and two tip pieces 352.
- the body portion 351 projects outward from the connecting portion 33 in the radial direction of the connecting portion 33.
- the two tip pieces 352 extend from a portion on the tip end side of the body portion 351 in a direction intersecting the projecting direction of the body portion 351.
- the connecting portion 33 connects at least a part of adjacent teeth portions 35.
- the plurality of teeth portions 35 project from the inner peripheral surface of the yoke portion 30, and a plurality of phase coil phases U1 to U3, V1 to V3, and W1 to W3 are provided one-to-one.
- a plurality of coils 32 are arranged in each of the plurality of teeth portions 35 via an insulator 5. That is, the coil 32 is wound around the body portion 351 via the insulator 5.
- the connecting portion 33 is located closer to the rotor 2 than the coil 32. That is, the connecting portion 33 is located between the coil 32 and the rotor 2.
- the plurality of teeth portions 35 may be configured to be divisible. Since the plurality of teeth portions 35 can be divided, the coil 32 can be wound in the divided state, and the stator core 31 can be formed later. Therefore, the space factor of the winding is improved, the copper loss is reduced, and the efficiency of the brushless motor 1 is improved.
- the space factor means the area occupied by the copper wire with respect to the portion around which the copper wire is wound.
- the two tip pieces 352 are provided as retaining stoppers for preventing the coil 32 from falling off from the body portion 351. That is, when the coil 32 tries to move to the tip side of the body portion 351, the coil 32 is caught by the two tip pieces 352, so that the coil 32 can be prevented from falling off.
- the stator core 31 of the stator core 34 of the stator 3 contains a plurality of steel materials.
- the stator core 31 is formed by accumulating a plurality of steel plates in the thickness direction.
- Each steel plate is made of a magnetic material and is, for example, a silicon steel plate.
- the shape of the connecting portion 33 is cylindrical.
- the axial direction of the connecting portion 33 coincides with the thickness direction of the plurality of steel plates.
- the connecting portion 33 is continuous in the circumferential direction. In other words, the connecting portion 33 is connected without interruption in the circumferential direction.
- the shape of the body portion 351 of the plurality of teeth portions 35 is a rectangular parallelepiped shape.
- the connecting portion 33 and the teeth portion 35 are integrally formed.
- the body portion 351 projects outward from the connecting portion 33 in the radial direction of the connecting portion 33.
- the body portions 351 of the plurality of teeth portions 35 are provided at equal intervals in the circumferential direction of the connecting portions 33.
- the two tip pieces 352 extend from the tip side portion of the body portion 351 in a direction intersecting the protruding direction of the body portion 351. More specifically, the two tip pieces 352 are provided on both sides of the connecting portion 33 in the circumferential direction at the portion on the tip side of the body portion 351. The two tip pieces 352 extend in the circumferential direction of the connecting portion 33.
- the yoke portion 30 includes a plurality of steel plates.
- the yoke portion 30 is formed by laminating a plurality of steel plates in the thickness direction.
- Each steel plate is made of a magnetic material, for example, a silicon steel plate.
- the shape of the yoke portion 30 is cylindrical.
- the yoke portion 30 is attached to the plurality of teeth portions 35 and surrounds the plurality of teeth portions 35.
- the yoke portion 30 has a plurality of (nine) fitting portions 301 on the inner circumference of the yoke portion 30.
- the yoke portion 30 has the same number of fitting portions 301 as the teeth portions 35.
- Each of the plurality of fitting portions 301 is a recess provided on the inner peripheral surface of the yoke portion 30.
- the plurality of fitting portions 301 correspond one-to-one with the plurality of teeth portions 35.
- Each of the plurality of fitting portions 301 and the teeth portion 35 corresponding to the fitting portion 301 among the plurality of teeth portions 35 are fitted by moving at least one of them in the radial direction of the connecting portion 33. As a result, the yoke portion 30 is attached to the plurality of teeth portions 35.
- each of the fitting portions 301 is fitted with a portion of the teeth portion 35 including two tip pieces 352. Therefore, the length of each fitting portion 301 in the circumferential direction of the yoke portion 30 is the protruding tip of one tip piece 352 of the two tip pieces 352 protruding from the body portion 351 and the protruding tip of the other tip piece 352. Is equal to the length between.
- "equal" in the present specification is not limited to the case where a plurality of values completely match each other, and also includes the case where they differ within an allowable error range. For example, the case where there is an error within 3%, within 5%, or within 10% is also included.
- the yoke portion 30 is attached to the plurality of teeth portions 35 by, for example, shrink fitting. That is, the stator core 31 is arranged inside the yoke portion 30 in a state where the yoke portion 30 is heated and expanded in the radial direction. As a result, the inner surface of the yoke portion 30 faces the tips of the plurality of teeth portions 35 in the radial direction of the connecting portion 33 with a slight gap between the yoke portions 30 and the plurality of teeth portions 35.
- the inner surface of the yoke portion 30 comes into contact with the tips of the plurality of teeth portions 35. That is, as the yoke portion 30 contracts, the plurality of fitting portions 301 move inward in the radial direction of the yoke portion 30, so that the plurality of fitting portions 301 and the plurality of teeth portions 35 are fitted together.
- the yoke portion 30 applies a radial inward contact pressure of the yoke portion 30 to the plurality of tooth portions 35.
- the insulator 5 is a member having electrical insulation.
- the insulator 5 is made of, for example, a resin such as 66 nylon containing about 30% by weight of a filler such as glass fiber.
- the insulator 5 is fixed to the end face of the stator core 31 in the rotation axis direction X.
- the insulator 5 fixes the sensor substrate 4 to the stator 3.
- the stator 3 and the sensor substrate 4 can be electrically insulated.
- the insulator 5 includes a first insulator 51 and a second insulator 52.
- the first insulator 51 and the second insulator 52 are, for example, insert-molded with the stator core 34 of the stator 3.
- the first insulator 51 and the second insulator 52 are arranged so as to be aligned in the rotation axis direction X.
- the first insulator 51 covers one end side of the stator core 34 in the rotation axis direction X.
- the first insulator 51 has an annular portion 505 and a plurality of covering portions 506 (nine, which is the same number as the teeth portion 35 in the present embodiment).
- the outer diameter of the annular portion 505 is substantially the same as the outer diameter of the cylindrical connecting portion 33 of the stator core 34.
- the annulus portion 505 covers one side (for example, the upper half in the rotation axis direction X) of the connecting portion 33 and the teeth portion 35 in the rotation axis direction X.
- the covering portions 506 are provided on the inner peripheral surfaces at equal intervals in the circumferential direction of the annular portion 505.
- the coil 32 is formed by winding a winding around a teeth portion 35 coated with a covering portion 506 and 511. That is, the insulator 5 is wound with a coil 32 having a winding axis in a direction intersecting the rotation axis direction X of the output shaft 20.
- the second insulator 52 covers the other end side of the stator core 34 in the rotation axis direction X.
- the second insulator 52 has an annular portion 510 and a plurality of covering portions 511 (nine, which is the same number as the teeth portion 35 in the present embodiment).
- the outer diameter of the annular portion 510 is substantially the same as the outer diameter of the cylindrical connecting portion 33 of the stator core 34. It covers the other side of the connecting portion 33 and the teeth portion 35 in the rotation axis direction X.
- the covering portions 511 are provided on the inner peripheral surface at equal intervals in the circumferential direction of the annular portion 510.
- the nine coils 32 are provided corresponding to the nine teeth portions 35.
- the nine coils 32 are electrically connected to each other.
- the coil 32 has a winding axis in a direction intersecting the rotation axis direction X of the output shaft 20.
- the windings constituting each of the coils 32 are, for example, enamel wires. This winding has a linear conductor and an insulating coating that covers the conductor.
- the coil 32 is located outside the connecting portion 33. That is, the connecting portion 33 is located inside the coil 32 (on the rotor 2 side).
- the nine coils 32 are arranged around the rotation axis C1 and have a plurality of phases of coils. Since the brushless motor 1 of the present embodiment is a three-phase brushless motor, the coil phase of the plurality of phases is formed by the coil phases of the three phases. Specifically, the three phases are formed of a U phase, a V phase, and a W phase, and the nine coils 32 are formed of U1 to U3, V1 to V3, and W1 to W3.
- the coil phase V1 is arranged adjacent to the coil phase U1 and the coil phase W1 is arranged adjacent to the coil phase V1.
- the coil phase U2 is arranged adjacent to the coil phase W1, the coil phase V2 is arranged adjacent to the coil phase U2, and the coil phase W2 is arranged adjacent to the coil phase V2.
- the coil phase U3 is arranged adjacent to the coil phase W2, the coil phase V3 is arranged adjacent to the coil phase U3, and the coil phase W3 is arranged adjacent to the coil phase V3.
- the coil phase W3 is adjacent to the coil phase V1.
- the coil phases of the plurality of phases are arranged around the rotation axis C1 in the order described above.
- Coil phases U1 to U3 are connected to each other to form a U-phase coil.
- the coil phases V1 to V3 are connected to each other to form a V-phase coil.
- the coil phases W1 to W3 are connected to each other to form a W-phase coil.
- the brushless motor 1 has a plurality of (three in the illustrated example) terminal portions 8 connected to the switching circuit 600.
- the plurality of terminal portions 8 are arranged inside (center axis side) of the circumscribed circles C2 of the plurality of phase coil phases U1 to U3, V1 to V3, and W1 to W3.
- the circumscribed circle is a polygon connecting the outside of the coils 32 of the multi-phase coil phases U1 to U3, V1 to V3, and W1 to W3 arranged around the rotation axis C1. It is a circumscribed circle. It is more desirable that the plurality of terminal portions 8 are arranged inside (center side) of the inscribed circle C3 of the plurality of phase coil phases U1 to U3, V1 to V3, W1 to W3.
- the inscribed circle is a polygon connecting the outside of the coils 32 of the multi-phase coil phases U1 to U3, V1 to V3, W1 to W3 arranged around the rotation axis C1 as viewed from the rotation axis C1.
- the coil 32 has three coil phases, and each coil phase is connected. Specifically, as described above, each U1 to U3, each V1 to V3, and each W1 to W3 are connected.
- the three-phase coil phase has a total of six coil terminals 801 from each of the coil phase U1, the coil phase V1, the coil phase W1, the coil phase U2, the coil phase V2, and the coil phase W2. It has a coil terminal 801 of.
- the coil terminal 801 means a stump of the coil 32 that is wound.
- a plurality of (three in FIG. 6) terminal portions 8 Is forming.
- the brushless motor 1 further includes a plurality of (three in FIG. 6) holding members 507 that correspond one-to-one to each of the plurality of terminal portions 8 and hold the corresponding terminal portions 8 among the plurality of terminal portions 8. ing.
- the plurality of holding members 507 are held by an insulator 5 having electrical insulation.
- the plurality of holding members 507 and the insulator 5 are integrally formed.
- the plurality of holding members 507 are integrally formed with at least a part of the insulator 5, for example, the first insulator 51.
- Each of the plurality of holding members 507 fits one-to-one with each of the plurality of terminal portions 8. As shown in FIG.
- each of the plurality of terminal portions 8 fitted with the plurality of holding members 507 is inside surrounded by the plurality of phase coil phases U1 to U3, V1 to V3, W1 to W3, and the tip of the output shaft from the insulator 5 It protrudes in the opposite direction.
- each of the plurality of terminal portions 8 is arranged between a pair of tooth portions 35 adjacent to each other among the plurality of teeth portions 35. This is because, in manufacturing, the space between the pair of adjacent tooth portions 35 is the largest, which facilitates the work and improves the work efficiency.
- each of the plurality of terminal portions 8 includes two holding portions 805, a wiring connecting portion 804, a protruding portion 802, and a joining portion 803.
- each of the plurality of terminal portions 8 is held by the insulator 5.
- the coil phase U1 and the coil phase V1, the coil phase W1 and the coil phase U2, and the coil phase V2 and the coil phase W2, which are electrically connected each have one coil terminal 801. I have.
- the wiring connection portion 804 and the joint portion 803 sandwich the two coil terminals 801 to be connected so that the coils are electrically connected to each other.
- the wiring connection portion 804 of the first terminal portion 8 of the three terminal portions 8 sandwiches the U1 phase coil terminal 801 and the V1 phase coil terminal 801 together with the joint portion 803.
- the wiring connection portion 804 of the second terminal portion 8 sandwiches the W1 phase coil terminal 801 and the U2 phase coil terminal 801 together with the joint portion 803.
- the wiring connection portion 804 of the third terminal portion 8 sandwiches the V2 phase coil terminal 801 and the W2 phase coil terminal 801 together with the joint portion 803.
- Various methods such as soldering can be considered as the connection method between the coil terminal 801 and the terminal portion, but fusing is desirable. Further, the connection method may be a combination of soldering and fusing. Further, the connection method may be soldering.
- the protruding portion 802 protrudes from the insulator 5 in the direction opposite to the tip of the output shaft. As shown in FIG. 7, the protruding portion 802 holds the coil terminal 801 at the wiring connecting portion 804 by joining with the joining portion 803.
- the plurality of holding members 507 and the insulator 5 are integrally formed, but the plurality of holding members 507 and the insulator 5 may be formed separately.
- the insulator 5 (second insulator 52) holds the second bearing (bearing) 16.
- the second insulator 52 has a bearing receiver 17.
- the second insulator 52 holds the second bearing 16, and the plurality of holding members 507 and the insulator 5 are integrally formed.
- a plurality of holding members 507 hold the second bearing 16.
- the plurality of holding members 507 and the insulator 5 are integrally formed, it can be said that the bearing 16 is held by the plurality of holding members 507.
- the sensor board 4 is arranged between the plurality of holding members 507 and the rotor 2.
- the sensor substrate 4 detects the rotation angle of the rotor 2 so as to face the plurality of holding members 507. That is, the sensor board 4 is a circuit board for detecting the rotational position of the rotor 2.
- the sensor substrate 4 is arranged on the second insulator 52 side of the rotor 2 in the rotation axis direction X in parallel with the end surface of the rotor 2.
- a sensor element is mounted on the sensor substrate 4.
- the sensor element is, for example, a Hall element or an angle sensor (GMR).
- the sensor element is an element that detects the rotational position of the rotor 2.
- a plurality of holding members 507, a sensor board 4, and a rotor 2 are arranged side by side in the rotation axis direction X, and the sensor board 4 is arranged between the plurality of holding members 507 and the rotor 2.
- the substrate 6 includes a drive substrate 60, a heat radiating sheet 61, a potting 62, and a heat radiating table 63.
- the drive board 60 includes a switching FET (Field Effect Transistor) 600, a large-capacity Zener diode 601 and three holes 602.
- the switching FET 600 is connected to the coil phases U1 to U3, V1 to V3, and W1 to W3 of the coil 32, and the current flow direction and energization of the coil phases U1 to U3, the coil phases V1 to V3, and the coil phases W1 to W3. Control the on / off of.
- Each switch element of such a switch circuit can be configured by using, for example, a power MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor field-effect transistor).
- the PWM control circuit repeats the on / off operation of each switch element of the switch circuit at the PWM-controlled pulse repetition frequency.
- the arithmetic processing circuit transmits a signal including the energization switching timing and the rotation speed command to the PWM control circuit.
- the large-capacity Zener diode 601 is an element for absorbing surge current.
- the three holes 602 fit into the three terminal portions 8. That is, as shown in FIG. 4, the three terminal portions 8 penetrate through the holes 602 provided in the drive board 60.
- the heat dissipation sheet 61 promotes heat dissipation from the switching FET substrate that generates heat.
- the heat radiating table 63, the heat radiating sheet 61, and the drive board 60 are coupled by the potting 62.
- the potting 62 is used when protecting the drive board 60 from vibration, when protecting the drive board 60 from dirt such as humidity and dust, and the like.
- the material of the potting 62 is, for example, urethane resin.
- the heat radiating table 63 promotes heat radiating from the potting 62 including the drive board 60.
- the brushless motor 1 rotatably supports the output shaft 20 by two bearings, a first bearing 14 and a second bearing 16.
- the first bearing 14 is arranged in the recessed portion of the fan 15.
- the second bearing 16 is arranged on the bearing receiver 17 of the second insulator 52 of the insulator 5.
- the inner ring of the first bearing 14 and the second bearing 16 is fixed to the output shaft 20, and the outer ring is fixed to the main body of the brushless motor 1.
- the inner ring of the first bearing 14 and the second bearing 16 rotates together with the output shaft 20 as the rotor 2 rotates, while the balls and lubricating oil held by the retainers of the first bearing 14 and the second bearing 16
- the outer ring of the first bearing 14 and the second bearing 16 can hold the output shaft 20 while smoothly rotating.
- the main materials of the first bearing 14 and the second bearing 16 are, for example, high carbon chromium steel, medium carbon steel, and silicon nitride ceramics.
- the fan 15 causes an air flow to cool the stator 3 of the brushless motor 1 and the drive substrate with air.
- the fan 15 takes in air into the inside of the housing 11 by rotating, and exhausts the taken-in air together with heat from the exhaust port 12.
- the fan 15 has a recessed portion in the central portion of the fan 15 that accommodates the first bearing 14.
- the fan 15 is provided with a blade portion 150 extending from the recessed portion along the radial direction of the fan 15.
- Each switch circuit can change the direction and magnitude of the generated magnetic field by switching the direction of current flow and the on / off of energization. Further, each switch circuit supplies a drive current according to the rotation position of the rotor 2. As a result, the rotor 2 can obtain a driving force according to the rotation position.
- the coil phases U1 to U3, V1 to V3, W1 to W3 are arranged on the same circumference with the rotation axis C1 at equal angular intervals.
- the angle interval is 40 °.
- the coil phases U1 to U3 are arranged at an angular interval of 120 ° from each other.
- the coil phases V1 to V3 are arranged at an angular interval of 120 ° from each other.
- the coil phases W1 to W3 are arranged at an angular interval of 120 ° from each other.
- the coil phase U1 and the coil phase V1 are adjacent to each other, and the coil phase V1 and the coil phase W1 are adjacent to each other.
- the angle interval is 40 ° as described above, but since the rotor 2 has 6 poles, the coil phases U1 to U3, the coil phases V1 to V3, and the coil phases W1 to W3 Maintains the rotation of the rotor 2 by switching the energization every time the rotor 2 rotates by 20 °. That is, the rotor 2 is rotating by changing the magnitude and direction of the currents of the coil phases U1 to U3, the coil phases V1 to V3, and the coil phases W1 to W3 by the switching FET circuit.
- the coil 32 generates heat when energized.
- the heat-generating coil 32 is air-cooled by a fan 15 that rotates in synchronization with the rotation of the brushless motor 1. That is, the air taken in from the intake port 13 is exhausted when it is discharged from the exhaust port 12.
- the plurality of terminal portions 8 are the coil phases U1 to U3, V1 to V3, W1 to W3 of the plurality of phases (three phases in FIG. 6). It is provided inside the inscribed circle C3 to be formed. Therefore, the cooling air from the fan 15 can cool the coil 32 without being hindered by the three terminal portions 8. Therefore, it is possible to suppress an increase in the resistance of the coil 32 due to Joule heat.
- the brushless motor 1 becomes highly efficient. Further, since the cooling air from the fan 15 can cool the coil 32 without being hindered by the three terminal portions 8, it is possible to suppress temperature variation depending on the location of the stator core 31 due to the presence of the three terminal portions 8. be able to.
- the substrate 6 includes the heat radiating sheet 61, but the configuration is not limited to this.
- the heat radiating sheet 61 may not be provided.
- each of the plurality of terminal portions 8 is configured to exist between the adjacent teeth portions 35 among the plurality of teeth portions 35, but the configuration is not limited to this. Although it is more preferable that it exists between the adjacent teeth portions 35, it does not have to be provided between the adjacent teeth portions 35.
- the plurality of terminal portions 8 are arranged inside the inscribed circles of the plurality of phase coil phases U1 to U3, V1 to V3, W1 to W3, but the present invention is not limited to this configuration. ..
- the plurality of terminal portions 8 may be arranged inside the circumscribed circles of the plurality of phase coil phases U1 to U3, V1 to V3, and W1 to W3.
- the coil phases U1 to U3, V1 to V3, and W1 to W3 of the plurality of phases may be arranged directly above along the rotation axis direction X.
- the brushless motor (1) has a plurality of phase coil phases (U1 to U3, V1 to V3, W1 to W3) arranged around a rotation shaft (C1). It is an inner rotor type brushless motor that has.
- the brushless motor (1) has a plurality of terminal portions (8) for connecting a plurality of phase coil phases (U1 to U3, V1 to V3, W1 to W3) to a switching circuit (600).
- the plurality of terminal portions (8) are arranged inside the circumscribed circle (C2) of the plurality of phase coil phases (U1 to U3, V1 to V3, W1 to W3).
- the plurality of terminal portions (8) are arranged inside the circumscribed circle (C2) of the plurality of phase coil phases (U1 to U3, V1 to V3, W1 to W3), whereby the coil (32) is arranged. ),
- a brushless motor (1) and an electric tool (10) capable of increasing the cooling efficiency can be provided. Therefore, heat generation due to Joule heat is suppressed, and the efficiency of the brushless motor (1) is improved.
- the brushless motor (1) according to the second aspect has a one-to-one correspondence with each of the plurality of terminal portions (8), and the corresponding terminal portion (8) among the plurality of terminal portions (8). ) Is further provided with a plurality of holding members (507).
- the plurality of holding members (507) enable the plurality of terminal portions (8) to be stably held by the insulator (5).
- the brushless motor (1) according to the third aspect further includes a yoke portion (30), a stator core (31), a stator (3), and an insulator (5) in the second aspect.
- the stator core (31) protrudes from the inner peripheral surface of the yoke portion (30), and a plurality of teeth portions (35) in which a plurality of phase coil phases (U1 to U3, V1 to V3, W1 to W3) are provided one-to-one.
- the stator (3) is used to pass a current through the multi-phase coil phases (U1 to U3, V1 to V3, W1 to W3) and the multi-phase coil phases (U1 to U3, V1 to V3, W1 to W3).
- a coil portion (9) having a plurality of coil terminals (801) having a one-to-one correspondence with the provided plurality of coil phases (U1 to U3, V1 to V3, W1 to W3) is included.
- the rotor (2) has a rotation axis (C1) as the central axis of the yoke portion (30), and is arranged inside the stator core (31) at intervals from a plurality of tooth portions (35).
- the insulator (5) is fixed to the end face of the stator core (31) in the rotation axis direction (X).
- the plurality of holding members (507) are held by the insulator (5).
- the plurality of holding members (507) are held by the insulator (5), the plurality of coil terminals (801) can be stably installed.
- the plurality of holding members (507) are integrally formed with the insulator (5).
- the plurality of holding members (507) are integrally formed with the insulator (5), so that the strength can be kept constant. In addition, by reducing the number of parts in manufacturing, it is possible to reduce the defective rate.
- the plurality of teeth portions (35) are configured to be separable.
- the space factor of the winding is improved by being configured so that the plurality of teeth portions (35) can be divided. Therefore, a highly efficient motor can be formed.
- the plurality of holding members (507) further hold the rolling bearing (16).
- the plurality of holding members (507) further hold the bearing (16), so that the bearing (16) can be received inside the brushless motor (1).
- a plurality of the brushless motors (1) are located between the plurality of holding members (507) and the rotor (2) in the rotation axis direction (X).
- a sensor board (4) for detecting the rotation angle of the rotor (2) is arranged with respect to the holding member (507) of the rotor (2).
- the sensor board (4) can be installed stably.
- each of the plurality of terminal portions (8) has a plurality of phase coil phases (U1 to U3, V1 to V3). It protrudes from the inside surrounded by W1 to W3) in the direction opposite to the tip of the output shaft (20).
- each of the plurality of terminal portions (8) is surrounded by a plurality of phase coil phases (U1 to U3, V1 to V3, W1 to W3), and is opposite to the tip of the output shaft (20).
- the connection distance between the plurality of terminal portions (8) and the switching circuit (600) can be shortened.
- each of the plurality of terminal portions (8) is a pair of adjacent teeth of the plurality of teeth portions (35). It exists between parts (35).
- the plurality of terminal portions (8) have a plurality of phase coil phases (U1 to U3, V1 to V3, W1 to W1 to It exists inside the inscribed circle (C3) of W3).
- the plurality of terminal portions (8) penetrate through the holes (602) provided in the drive board (60). ..
- the plurality of terminal portions (8) and the plurality of switching circuits (600) provided on the drive board (60) are close to each other, and the wiring length can be shortened.
- the power tool (10) according to the twelfth aspect includes a brushless motor (1) according to any one of the first to eleventh aspects and a housing (11) for accommodating the brushless motor (1).
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Abstract
コイルの冷却効率を高めることができるブラシレスモータ及び電動工具を提供する。ブラシレスモータ(1)は、回転軸(C1)を中心に配置された複数相のコイル相(U1~U3,V1~V3,W1~W3)を有するインナーロータ型のブラシレスモータである。ブラシレスモータ(1)は、複数相のコイル相(U1~U3,V1~V3,W1~W3)をスイッチング回路(600)に接続する複数の端子部(8)を有する。複数の端子部(8)は、複数相のコイル相(U1~U3,V1~V3,W1~W3)の外接円(C2)よりも内側に配置されている。
Description
本開示は、一般にブラシレスモータ及び電動工具に関し、より詳細には冷却機構を有するブラシレスモータ及び電動工具に関する。
従来、電動機の冷却機構が知られている(特許文献1参照)。
特許文献1では、モータケース内にロータとステータとを配置し、これらロータおよびステータの少なくとも一方に冷却風を導くモータ冷却風路をモータケースに形成する。また、モータケースのロータ回転軸方向一側に駆動回路が設けられたホルダ部材を組み付け、このホルダ部材の駆動回路に冷却風を導く回路冷却風路を形成する。この回路冷却風路とモータ冷却風路とを連通させ、これら冷却風路の連通路にロータと一体的に回転して各冷却風路に冷却風を生じさせるファンを配置している。
特許文献1の電動機の冷却装置によると、電動機と回路とを組み付け、電動機自体の冷却と駆動回路との冷却とを全体としての大型化を招くことなく、また、少ない部品点数で効率的に行なえる電動機を提供することができる。
しかしながら、冷却風は、ロータとステータとの間の隙間を通過するのみで、電流が流れることにより発熱するコイルを直接冷却することができず、十分な冷却効果を上げることができない。
本開示は上記課題に鑑みてなされ、コイルの冷却効率を高めることができるブラシレスモータ及び電動工具を提供することを目的とする。
本開示の一態様に係るブラシレスモータは、回転軸を中心に配置された複数相のコイル相を有するインナーロータ型のブラシレスモータであって、前記複数相のコイル相をスイッチング回路に接続する複数の端子部を有する。前記複数の端子部は、前記複数相のコイル相の外接円よりも内側に配置されている。
本開示の一態様に係る電動工具は、前記ブラシレスモータと、前記ブラシレスモータを収容するハウジングと、を備えている。
以下に説明する各実施形態及び変形例は、本開示の一例に過ぎず、本開示は、各実施形態及び変形例に限定されない。これらの実施形態及び変形例以外であっても、本開示に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
(実施形態1)
以下、本実施形態に係るブラシレスモータ1及び電動工具10について、図1~図7を用いて説明する。
以下、本実施形態に係るブラシレスモータ1及び電動工具10について、図1~図7を用いて説明する。
(1)概要
電動工具10は、図1及び図2に示すように、ブラシレスモータ1と、ブラシレスモータ1を収容するハウジング11と、を備える。また、図1に示すように、電動工具10は、電源101と、駆動伝達部102と、出力部103と、チャック104と、先端工具105と、トリガボリューム106と、制御回路107と、を更に備える。すなわち、電動工具10は、先端工具105をブラシレスモータ1の駆動力で駆動する工具である。
電動工具10は、図1及び図2に示すように、ブラシレスモータ1と、ブラシレスモータ1を収容するハウジング11と、を備える。また、図1に示すように、電動工具10は、電源101と、駆動伝達部102と、出力部103と、チャック104と、先端工具105と、トリガボリューム106と、制御回路107と、を更に備える。すなわち、電動工具10は、先端工具105をブラシレスモータ1の駆動力で駆動する工具である。
ブラシレスモータ1は、先端工具105を駆動する駆動源である。電源101は、ブラシレスモータ1を駆動する電流を供給する直流電源である。電源101は、例えば、1又は複数の2次電池を含む。駆動伝達部102は、ブラシレスモータ1の出力(駆動力)を調整して出力部103に出力する。出力部103は、駆動伝達部102から出力された駆動力で駆動(例えば回転)される。チャック104は、出力部103に固定されており、先端工具105が着脱自在に取り付けられる。先端工具105(ビット)は、例えば、ドライバ、ソケット又はドリルである。各種の先端工具105のうち用途に応じた先端工具105が、チャック104に取り付けられて用いられる。これにより、電動工具10の先端工具105は回転する。
トリガボリューム106は、ブラシレスモータ1の回転を制御するための操作を受け付ける。トリガボリューム106に対する操作により、ブラシレスモータ1のオンとオフが切替可能である。ブラシレスモータ1がオフ状態時に、トリガボリューム106が引き込まれることにより、ブラシレスモータ1の状態がオフ状態からオン状態に切り替えられる。ブラシレスモータ1がオン状態時に、トリガボリューム106に対する引き込み操作を止めることにより、ブラシレスモータ1の状態がオン状態からオフ状態に切り替えられる。また、トリガボリューム106を引き込む操作の操作量で、出力部103の回転速度、つまりブラシレスモータ1の回転速度が調整可能である。制御回路107は、トリガボリューム106に入力された操作に応じて、ブラシレスモータ1を回転又は停止させ、また、ブラシレスモータ1の回転速度を制御する。この電動工具10では、先端工具105がチャック104に取り付けられる。そして、トリガボリューム106への操作によってブラシレスモータ1の回転速度が制御されることで、先端工具105の回転速度が制御される。
なお、本実施形態の電動工具10はチャック104を備えることで、先端工具105が、用途に応じて交換可能であるが、先端工具105が交換可能である必要は無い。例えば、電動工具10は、特定の先端工具105のみ用いることができる電動工具であってもよい。
(2)構成
図2~図7を参照して、ブラシレスモータ1の構成について説明する。ブラシレスモータ1は、一例として、6極9スロットの3相ブラシレスモータである。極とは、ロータ2の永久磁石21の極数を意味し、N極とS極とが対を形成している。1つのN極の永久磁石で1つの極数を形成し、1つのS極の永久磁石で1つの極数を形成している。本実施形態では、ブラシレスモータの極数は、6極であるので、N極の永久磁石が3つ、S極の永久磁石が3つで形成されている。また、スロット数は、コイル32の数を意味している。3相モータとは、120度間隔で独立したコイルが3個あるモータのことである。
図2~図7を参照して、ブラシレスモータ1の構成について説明する。ブラシレスモータ1は、一例として、6極9スロットの3相ブラシレスモータである。極とは、ロータ2の永久磁石21の極数を意味し、N極とS極とが対を形成している。1つのN極の永久磁石で1つの極数を形成し、1つのS極の永久磁石で1つの極数を形成している。本実施形態では、ブラシレスモータの極数は、6極であるので、N極の永久磁石が3つ、S極の永久磁石が3つで形成されている。また、スロット数は、コイル32の数を意味している。3相モータとは、120度間隔で独立したコイルが3個あるモータのことである。
ブラシレスモータ1は、インナーロータ型のブラシレスDCモータである。ブラシレスモータ1は、図5に示すように、ロータ2と、ステータ3と、センサ基板4と、インシュレータ5(コイル枠)と、基板6と、を備える。また、ブラシレスモータ1は、第1ベアリング14と、第2ベアリング16と、ファン15と、複数相(本実施形態では3相)のコイル相U1~U3,V1~V3,W1~W3と、複数の端子部8と、複数の保持部材507と、を更に備える。
(2-1)ハウジング
ハウジング11は、図2に示すように、ブラシレスモータ1を収容する外筒である。ハウジング11は、回転軸C1を中心とした円筒状である。ハウジング11は、第1筐体114と、第2筐体115と、を有する。ハウジング11は、排気口12と、吸気口13と、を備える。吸気口13は、ブラシレスモータ1のファン15の動作に従って、ブラシレスモータ1のコイル32を空冷するために外部から空気を吸気する孔である。排気口12は、吸気した空気を熱とともに排気する孔である。空気は第2基板側からファン15側へと流れる。
ハウジング11は、図2に示すように、ブラシレスモータ1を収容する外筒である。ハウジング11は、回転軸C1を中心とした円筒状である。ハウジング11は、第1筐体114と、第2筐体115と、を有する。ハウジング11は、排気口12と、吸気口13と、を備える。吸気口13は、ブラシレスモータ1のファン15の動作に従って、ブラシレスモータ1のコイル32を空冷するために外部から空気を吸気する孔である。排気口12は、吸気した空気を熱とともに排気する孔である。空気は第2基板側からファン15側へと流れる。
(2-2)ロータ
ロータ2は、円筒状のロータコア22と、複数(図5では6つ)の永久磁石21と、出力軸20と、を備える。出力軸20は、ロータコア22と、回転軸C1を同軸として、ロータコア22の内部に保持されている。複数の永久磁石21は、ロータコア22に穿たれた複数の孔23にそれぞれ嵌合する。複数の永久磁石21は、ロータコア22の中心を囲む多角形(図5では六角形)のように配置されている。
ロータ2は、円筒状のロータコア22と、複数(図5では6つ)の永久磁石21と、出力軸20と、を備える。出力軸20は、ロータコア22と、回転軸C1を同軸として、ロータコア22の内部に保持されている。複数の永久磁石21は、ロータコア22に穿たれた複数の孔23にそれぞれ嵌合する。複数の永久磁石21は、ロータコア22の中心を囲む多角形(図5では六角形)のように配置されている。
ロータコア22の形状は、ロータコア22の回転軸C1の方向から見て円状であり、ロータコア22の中心とは当該円の中心に相当する。
ロータコア22は、複数の鋼板を含んでいる。ロータコア22は、複数の鋼板を厚さ方向に積層して形成されている。各鋼板は、磁性材料(例えば、ケイ素鋼板)により形成されている。
ロータコア22の内側には、出力軸20が保持されている。図5に示すように、ロータコア22は、出力軸20が通される軸孔221を有している。ロータコア22は、出力軸20とともにステータ3に対して回転可能であり、ステータ3の複数のコイル32に電流が流れることにより発生する磁界により回転する。つまり、ロータコア22は、永久磁石21を有し、永久磁石21による磁界とステータ3のコイル32に電流が流れることにより発生する磁界とで回転し、発生するトルクを出力軸20に伝える。ロータコア22の材料は、例えば、鉄である。ロータコア22の鉄心は、例えば、ケイ素が混入されたケイ素鋼、パーマロイ、フェライトが用いられる。また、ロータコア22は、発生するトルクを出力軸20に伝えるために高強度が求められることから、鉄、ニッケル、銅、炭素等の合金が使用されることもある。
永久磁石21の各々は、例えば、ネオジム磁石である。永久磁石21の各々の周方向の2つの磁極は、ロータコア22の周方向に並んでいる。永久磁石21の各々は、径方向に着磁されている。ロータコア22の周方向において隣接する2つの永久磁石は、それぞれ異なる極が来るように配置されている。つまり、複数の永久磁石21の周方向の外周には磁石のN極とS極が交互に配置される。
(2-3)ステータ
ステータ3は、複数(図示例では、9つ)のコイル32と、ステータ鉄心34と、インシュレータ5と、を備える。ステータ3は、複数相のコイル相U1~U3,V1~V3,W1~W3、及び複数相のコイル相U1~U3,V1~V3,W1~W3に電流を流すために設けられた複数相のコイル相U1~U3,V1~V3,W1~W3に一対一に対応する複数のコイル端子801を有するコイル部9と、を含む。複数のコイル32は、コイル相U1~U3,V1~V3,W1~W3に一対一に対応している。本実施形態では、コイル相W1を基準として左回りに、コイル相W1、V1,U1,W2,V2,U2,W3,V3,U3の順の配置されている。
ステータ3は、複数(図示例では、9つ)のコイル32と、ステータ鉄心34と、インシュレータ5と、を備える。ステータ3は、複数相のコイル相U1~U3,V1~V3,W1~W3、及び複数相のコイル相U1~U3,V1~V3,W1~W3に電流を流すために設けられた複数相のコイル相U1~U3,V1~V3,W1~W3に一対一に対応する複数のコイル端子801を有するコイル部9と、を含む。複数のコイル32は、コイル相U1~U3,V1~V3,W1~W3に一対一に対応している。本実施形態では、コイル相W1を基準として左回りに、コイル相W1、V1,U1,W2,V2,U2,W3,V3,U3の順の配置されている。
ロータ2は、ヨーク部30の中心軸を回転軸C1とし、ステータコア31の内側において、複数のティース部35と間隔をあけて配置されている。
ステータ鉄心34は、ステータコア31と、ヨーク部30と、を有している。ヨーク部30は、ステータコア31に取り付けられる。ステータコア31は、図5に示すように、円筒状の連結部33と、複数(図6では9つ)のティース部35と、を有している。連結部33の内側の空間36には、ロータ2が配置される。複数のティース部35の各々は、胴部351と、2つの先端片352と、を含んでいる。胴部351は、連結部33から連結部33の径方向において、外向きに突出している。2つの先端片352は、胴部351の先端側の部位から胴部351の突出方向と交差する方向に延びている。
連結部33は、少なくとも一部の隣り合うティース部35を連結する。
複数のティース部35は、ヨーク部30の内周面から突出し、複数相のコイル相U1~U3,V1~V3,W1~W3が一対一に設けられている。
複数のティース部35には、複数のコイル32が、各々、インシュレータ5を介して配置される。つまり、胴部351には、インシュレータ5を介してコイル32が巻かれる。連結部33は、コイル32よりもロータ2の側に位置している。すなわち、コイル32とロータ2との間に連結部33が位置している。
複数のティース部35は、分割可能に構成されていてもよい。複数のティース部35が分割できることにより、分割された状態でコイル32を巻回し、後からステータコア31を形成することができる。そのため、巻線の占積率が向上し、銅損が低下し、ブラシレスモータ1の効率が向上する。ここで、占積率とは、銅線を巻く部分に対する銅線の占める面積のことを意味している。
2つの先端片352は、コイル32が胴部351から脱落することを抑制する抜け止めとして設けられている。つまり、胴部351の先端側にコイル32が移動しようとする場合に、コイル32が2つの先端片352に引っ掛かることで、コイル32の脱落を抑制できる。
ステータ3のステータ鉄心34のステータコア31は、複数の鋼材を含む。ステータコア31は、複数の鋼板を厚さ方向に蓄積して形成されている。各鋼板は、磁性材料より形成され、例えば、ケイ素鋼板である。
図5に示すように、連結部33の形状は、円筒状である。連結部33の軸方向は、複数の鋼板の厚さ方向と一致している。連結部33は、周方向において連続している。言い換えると、連結部33は、周方向において途切れることなく繋がっている。
図5に示すように、複数のティース部35の胴部351の形状は、直方体状である。連結部33とティース部35とが一体に形成されている。胴部351は、連結部33から連結部33の径方向において外向きに突出している。複数のティース部35の胴部351は、連結部33の周方向において等間隔に設けられている。
2つの先端片352は、胴部351の先端側の部位から、胴部351の突出方向と交差する方向に延びている。より詳細には、2つの先端片352は、胴部351の先端側の部位において、連結部33の周方向の両側に設けられている。そして、2つの先端片352は、連結部33の周方向に延びている。
ヨーク部30は、複数の鋼板を含む。ヨーク部30は、複数の鋼板を厚さ方向に積層して形成されている。各鋼板は、磁性材料により形成されており、例えば、ケイ素鋼板である。ヨーク部30の形状は、円筒状である。ヨーク部30は、複数のティース部35に取り付けられ、複数のティース部35を囲んでいる。
ヨーク部30は、図5に示すように、複数(9つ)の嵌合部301をヨーク部30の内周に有している。ヨーク部30は、ティース部35と同数の嵌合部301を有している。複数の嵌合部301の各々は、ヨーク部30の内周面に設けられた窪みである。複数の嵌合部301は、複数のティース部35と、一対一で対応している。複数の嵌合部301の各々と、複数のティース部35のうちこの嵌合部301と対応するティース部35とは、少なくとも一方が連結部33の径方向に移動することで嵌まり合う。これにより、ヨーク部30が複数のティース部35に取り付けられる。
嵌合部301の各々には、ティース部35のうち2つの先端片352を含む部位が嵌め込まれる。そのため、ヨーク部30の周方向における各嵌合部301の長さは、胴部351から突出した2つの先端片352のうち一方の先端片352の突出先端と、他方の先端片352の突出先端との間の長さと等しい。なお、本明細書において「等しい」とは、複数の値が互いに完全に一致する場合に限定されず、許容される誤差の範囲内で異なっている場合をも含む。例えば、3%以内、5%以内、又は10%以内の誤差がある場合をも含む。
ステータコア31にインシュレータ5が装着されコイル32が巻かれた状態で、ヨーク部30は、例えば、焼嵌めにより複数のティース部35に取り付けられる。すなわち、ヨーク部30を加熱して径方向に膨張させた状態で、ヨーク部30の内側にステータコア31を配置する。これにより、ヨーク部30の内面は、複数のティース部35との間に僅かに隙間を空けて連結部33の径方向における複数のティース部35の先端に対向する。その後、ヨーク部30の温度が低下してヨーク部30が収縮すると、ヨーク部30の内面が複数のティース部35の先端に接する。つまり、ヨーク部30の収縮に伴って複数の嵌合部301がヨーク部30の径方向内向きに移動することにより、複数の嵌合部301と複数のティース部35とが嵌まり合う。ヨーク部30は、複数のティース部35に対してヨーク部30の径方向内向きの接圧を加えている。
インシュレータ5は、電気絶縁性を有する部材である。インシュレータ5は、例えば、ガラス繊維等のフィラーを約30重量%含む66ナイロン等の樹脂製である。
インシュレータ5は、ステータコア31の回転軸方向Xの端面に固定されている。インシュレータ5は、ステータ3にセンサ基板4を固定している。これにより、ステータ3とセンサ基板4とを電気的に絶縁することができる。
図5に示すように、インシュレータ5は、第1インシュレータ51及び第2インシュレータ52を含む。第1インシュレータ51及び第2インシュレータ52は、例えば、ステータ3のステータ鉄心34とインサート成形されている。第1インシュレータ51と第2インシュレータ52とは、回転軸方向Xで並ぶように配置されている。
第1インシュレータ51は、回転軸方向Xにおけるステータ鉄心34の一端側を被覆している。具体的には、第1インシュレータ51は、円環部505と、複数の被覆部506(本実施形態ではティース部35と同数の9つ)と、を有する。円環部505の外径は、ステータ鉄心34の円筒状の連結部33の外径と略同一である。円環部505は、回転軸方向Xにおける連結部33とティース部35との片側(例えば、回転軸方向Xにおける上側半分)を被覆している。被覆部506は、円環部505の周方向において内周面に等間隔で設けられている。
コイル32は、被覆部506,511で被覆されたティース部35に巻線が巻回されて形成されている。つまり、インシュレータ5は、出力軸20の回転軸方向Xと交差する方向を巻回軸とするコイル32が巻かれている。
第2インシュレータ52は、回転軸方向Xにおけるステータ鉄心34のもう一端側を被覆している。具体的には、第2インシュレータ52は、円環部510と、複数の被覆部511(本実施形態ではティース部35と同数の9つ)と、を有する。円環部510の外径は、ステータ鉄心34の円筒状の連結部33の外径と略同一である。回転軸方向Xにおける連結部33とティース部35とのもう一方の片側を被覆している。被覆部511は、円環部510の周方向において内周面に等間隔で設けられている。
コイル32は、9つのティース部35に対応して9つ備えられている。9つのコイル32は、互いに電気的に接続されている。コイル32は、出力軸20の回転軸方向Xと交差する方向を巻回軸とする。コイル32の各々を構成する巻線は、例えば、エナメル線である。この巻線は、線状の導体と、導体を覆う絶縁被覆と、を有している。
コイル32は、連結部33より外側に位置している。すなわち、コイル32の内側(ロータ2側)に連結部33が位置している。
9つのコイル32は、回転軸C1を中心に配置され、複数相のコイル相を有する。本実施形態のブラシレスモータ1は、3相ブラシレスモータであるので、複数相のコイル相は3相のコイル相で形成されている。具体的には、3相としてU相、V相、W相から形成され、9つのコイル32は、U1~U3,V1~V3,W1~W3で形成されている。コイル相U1に隣接してコイル相V1は配置され、コイル相V1に隣接してコイル相W1は配置される。コイル相W1に隣接してコイル相U2は配置され、コイル相U2に隣接してコイル相V2は配置され、コイル相V2に隣接してコイル相W2は配置される。コイル相W2に隣接してコイル相U3は配置され、コイル相U3に隣接してコイル相V3は配置され、コイル相V3に隣接してコイル相W3は配置される。コイル相W3はコイル相V1と隣接している。先述した順に複数相のコイル相は回転軸C1を中心に配置されている。
コイル相U1~U3はそれぞれ接続され、U相コイルを形成する。コイル相V1~V3はそれぞれ接続され、V相コイルを形成する。コイル相W1~W3はそれぞれ接続され、W相コイルを形成する。
ブラシレスモータ1は、スイッチング回路600に接続する複数(図示例では3つ)の端子部8を有する。複数の端子部8は、複数相のコイル相U1~U3,V1~V3,W1~W3の外接円C2よりも内側(中心軸側)に配置されている。ここで、外接円とは、回転軸C1を中心に配置された複数相のコイル相U1~U3,V1~V3,W1~W3のコイル32の回転軸C1から見て外側を結んだ多角形に外接する円のことである。複数の端子部8は、複数相のコイル相U1~U3,V1~V3,W1~W3の内接円C3よりも内側(中心側)に配置されていることがより望ましい。ここで、内接円とは、回転軸C1を中心に配置された複数相のコイル相U1~U3,V1~V3,W1~W3のコイル32の回転軸C1から見て外側を結んだ多角形に内接する円のことである。本実施形態では、コイル32は3相のコイル相を有し、各コイル相は接続されている。具体的には、先述したように、各U1~U3、各V1~V3、各W1~W3はそれぞれ接続されている。図6に示すように、3相のコイル相は、コイル相U1、コイル相V1、コイル相W1、コイル相U2、コイル相V2、コイル相W2からそれぞれコイル端子801が1本ずつ、合計6本のコイル端子801を有する。ここで、コイル端子801とは、巻回されているコイル32の断端を意味している。コイル相U1とコイル相V1と、コイル相W1とコイル相U2と、コイル相V2とコイル相W2と、がそれぞれ電気的に接続されることにより、複数(図6では3つ)の端子部8を形成している。
ブラシレスモータ1は、複数の端子部8のそれぞれに一対一に対応し、複数の端子部8のうち対応する端子部8を保持する複数(図6では3つ)の保持部材507を、更に備えている。複数の保持部材507は、電気絶縁性を有するインシュレータ5に保持されている。本実施形態では、図5に示すように、複数の保持部材507とインシュレータ5とは一体に形成されている。具体的には、複数の保持部材507は、インシュレータ5の少なくとも一部と、例えば、第1インシュレータ51と、一体に形成されている。複数の保持部材507の各々は、複数の端子部8の各々と一対一に対応して嵌合する。複数の保持部材507は、図5に示すように、凹部として形成されている。複数の保持部材507と嵌合する複数の端子部8のそれぞれは、複数相のコイル相U1~U3,V1~V3,W1~W3で囲まれた内側において、インシュレータ5から出力軸の先端とは反対方向に突出している。複数の端子部8のそれぞれは、図6に示すように、複数のティース部35のうち隣接する一対のティース部35の間に配置されている。これは、製造において、隣接する一対のティース部35の間が最もスペースが取れることから、作業がしやすくなり、作業効率が良くなるためである。
複数の端子部8の各々は、図6及び図7に示すように、2つの保持部805と、配線接続部804と、突出部802と、接合部803と、を備えている。2つの保持部805がインシュレータ5の保持部材507と嵌合することによって、複数の端子部8の各々はインシュレータ5に保持されている。図6に示すように、電気的に接続される、コイル相U1とコイル相V1と、コイル相W1とコイル相U2と、コイル相V2とコイル相W2と、はそれぞれコイル端子801を1本ずつ備えている。配線接続部804は、接合部803とともに、接続される2本のコイル端子801を挟み込むことにより、コイル同士は電気的に接続される。具体的には、3つの端子部8のうち1つ目の端子部8の配線接続部804は、接合部803とともに、U1相のコイル端子801とV1相のコイル端子801とを挟み込む。2つ目の端子部8の配線接続部804は、接合部803とともに、W1相のコイル端子801とU2相のコイル端子801とを挟み込む。3つ目の端子部8の配線接続部804は、接合部803とともに、V2相のコイル端子801とW2相のコイル端子801とを挟み込む。コイル端子801と端子部との接続方法ははんだ付け等様々な手法が考えられるが、ヒュージングが望ましい。また、はんだ付けとヒュージングを合わせた接続方法であってもよい。また、接続方法は、はんだ付けでもよい。突出部802は、インシュレータ5から出力軸の先端とは反対方向へ突出している。図7に示すように、突出部802は、接合部803と接合することで、配線接続部804においてコイル端子801を保持している。
本実施形態では、複数の保持部材507とインシュレータ5とは一体に形成されているが、複数の保持部材507とインシュレータ5とは別々に形成されていてもよい。
インシュレータ5(第2インシュレータ52)は、第2ベアリング(軸受)16を保持している。第2インシュレータ52は、ベアリング受け17を有している。複数の保持部材507とインシュレータ5とが別体として形成されている場合には、第2インシュレータ52が第2ベアリング16を保持し、複数の保持部材507とインシュレータ5とが一体として形成されている場合には複数の保持部材507が第2ベアリング16を保持する。本実施形態では、複数の保持部材507とインシュレータ5とが一体に形成されているので、軸受16は、複数の保持部材507により保持されていると言える。
(2-4)センサ基板
複数の保持部材507とインシュレータ5とが一体として形成されている場合には、複数の保持部材507とロータ2との間にはセンサ基板4が配置されている。センサ基板4は、複数の保持部材507に対向してロータ2の回転角度を検出する。つまり、センサ基板4は、ロータ2の回転位置を検出するための回路基板である。センサ基板4は、回転軸方向Xにおいてロータ2の第2インシュレータ52側で、ロータ2の端面と平行に配置されている。センサ基板4には、センサ素子が実装されている。センサ素子は、例えば、ホール素子又は角度センサ(GMR)等である。センサ素子は、ロータ2の回転位置を検出する素子である。
複数の保持部材507とインシュレータ5とが一体として形成されている場合には、複数の保持部材507とロータ2との間にはセンサ基板4が配置されている。センサ基板4は、複数の保持部材507に対向してロータ2の回転角度を検出する。つまり、センサ基板4は、ロータ2の回転位置を検出するための回路基板である。センサ基板4は、回転軸方向Xにおいてロータ2の第2インシュレータ52側で、ロータ2の端面と平行に配置されている。センサ基板4には、センサ素子が実装されている。センサ素子は、例えば、ホール素子又は角度センサ(GMR)等である。センサ素子は、ロータ2の回転位置を検出する素子である。
回転軸方向Xにおいて、複数の保持部材507とセンサ基板4とロータ2とが並んでおり、センサ基板4は複数の保持部材507とロータ2との間に配置されている。
(2-5)基板
基板6は、駆動基板60と、放熱シート61と、ポッティング62と、放熱台63と、を含んでいる。駆動基板60は、図3及び図4に示すように、スイッチングFET(Field Effect Transistor)600と、大容量ツェナーダイオード601と、3つの孔602と、を備えている。スイッチングFET600は、コイル32の各コイル相U1~U3、V1~V3、W1~W3に接続され、各コイル相U1~U3、コイル相V1~V3、コイル相W1~W3の電流の流れる方向及び通電の入り切りを制御する。このようなスイッチ回路の各スイッチ素子は、例えばパワーMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor field-effect transistor)を用いて構成することができる。PWM制御回路は、PWM制御されたパルス繰り返し周波数で、スイッチ回路の各スイッチ素子の入り切り動作を繰り返す。演算処理回路は、通電切替タイミングと、回転速度指令と、を含む信号をPWM制御回路に伝達する。大容量ツェナーダイオード601は、サージ電流を吸収するための素子である。3つの孔602は、3つの端子部8と嵌合する。つまり、図4に示すように、3つの端子部8は、駆動基板60に設けられた孔602に貫通している。
基板6は、駆動基板60と、放熱シート61と、ポッティング62と、放熱台63と、を含んでいる。駆動基板60は、図3及び図4に示すように、スイッチングFET(Field Effect Transistor)600と、大容量ツェナーダイオード601と、3つの孔602と、を備えている。スイッチングFET600は、コイル32の各コイル相U1~U3、V1~V3、W1~W3に接続され、各コイル相U1~U3、コイル相V1~V3、コイル相W1~W3の電流の流れる方向及び通電の入り切りを制御する。このようなスイッチ回路の各スイッチ素子は、例えばパワーMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor field-effect transistor)を用いて構成することができる。PWM制御回路は、PWM制御されたパルス繰り返し周波数で、スイッチ回路の各スイッチ素子の入り切り動作を繰り返す。演算処理回路は、通電切替タイミングと、回転速度指令と、を含む信号をPWM制御回路に伝達する。大容量ツェナーダイオード601は、サージ電流を吸収するための素子である。3つの孔602は、3つの端子部8と嵌合する。つまり、図4に示すように、3つの端子部8は、駆動基板60に設けられた孔602に貫通している。
放熱シート61は、発熱するスイッチングFET基板からの放熱を促す。ポッティング62により、放熱台63と、放熱シート61と、駆動基板60とは結合している。
ポッティング62は、振動から駆動基板60を保護する場合、湿度や粉塵等の汚れから駆動基板60を保護する場合等に用いられる。ポッティング62の材料は、例えば、ウレタン樹脂である。放熱台63は、駆動基板60を含めたポッティング62からの放熱を促す。
(2-6)ベアリング
ブラシレスモータ1は、第1ベアリング14と第2ベアリング16との2つの軸受(ベアリング)により出力軸20を回転可能に支持する。第1ベアリング14は、ファン15の窪み部に配置されている。第2ベアリング16は、インシュレータ5の第2インシュレータ52のベアリング受け17に配置されている。第1ベアリング14と第2ベアリング16とは、内輪が出力軸20に固定され、外輪はブラシレスモータ1の本体に固定される。第1ベアリング14と第2ベアリング16との内輪は、ロータ2の回転とともに出力軸20と一緒に回転する一方で、第1ベアリング14と第2ベアリング16とのリテーナーに保持されたボールと潤滑油をシールしていることにより、回転は滑らかに行いながら第1ベアリング14と第2ベアリング16との外輪は出力軸20を保持することができる。第1ベアリング14と第2ベアリング16との主な材料は、例えば、高炭素クロム鋼、中炭素鋼、窒化シリコンセラミックスである。
ブラシレスモータ1は、第1ベアリング14と第2ベアリング16との2つの軸受(ベアリング)により出力軸20を回転可能に支持する。第1ベアリング14は、ファン15の窪み部に配置されている。第2ベアリング16は、インシュレータ5の第2インシュレータ52のベアリング受け17に配置されている。第1ベアリング14と第2ベアリング16とは、内輪が出力軸20に固定され、外輪はブラシレスモータ1の本体に固定される。第1ベアリング14と第2ベアリング16との内輪は、ロータ2の回転とともに出力軸20と一緒に回転する一方で、第1ベアリング14と第2ベアリング16とのリテーナーに保持されたボールと潤滑油をシールしていることにより、回転は滑らかに行いながら第1ベアリング14と第2ベアリング16との外輪は出力軸20を保持することができる。第1ベアリング14と第2ベアリング16との主な材料は、例えば、高炭素クロム鋼、中炭素鋼、窒化シリコンセラミックスである。
(2-7)ファン
ファン15は、ブラシレスモータ1のステータ3及び駆動基板を空気により冷却するために空気の流れを起こす。ファン15は、回転することで、ハウジング11の内側へ空気を吸気し、吸気した空気を熱とともに排気口12から排気する。
ファン15は、ブラシレスモータ1のステータ3及び駆動基板を空気により冷却するために空気の流れを起こす。ファン15は、回転することで、ハウジング11の内側へ空気を吸気し、吸気した空気を熱とともに排気口12から排気する。
ファン15は、ファン15の中央部において、第1ベアリング14を収容する窪み部を有する。ファン15は、窪み部からファン15の径方向に沿って延びる羽根部150が設けられている。
(3)動作
各コイル相U1~U3、V1~V3、W1~W3には、通電によって電流が流れると、磁界が発生する。各スイッチ回路は、電流の流れる向き、通電の入り切りを切替えることにより、発生する磁界の向き、大きさを変えることができる。また、各スイッチ回路は、ロータ2の回転位置に応じて駆動電流を供給する。このことにより、ロータ2は、回転位置に応じた駆動力を得ることができる。
各コイル相U1~U3、V1~V3、W1~W3には、通電によって電流が流れると、磁界が発生する。各スイッチ回路は、電流の流れる向き、通電の入り切りを切替えることにより、発生する磁界の向き、大きさを変えることができる。また、各スイッチ回路は、ロータ2の回転位置に応じて駆動電流を供給する。このことにより、ロータ2は、回転位置に応じた駆動力を得ることができる。
コイル相U1~U3,V1~V3,W1~W3は、回転軸C1を中心として、同一円周上に、互いに等しい角度間隔で配置される。本実施形態では、コイル32は9つのコイル相U1~U3,V1~V3,W1~W3で構成されているため、角度間隔は40°である。コイル相U1~U3は、それぞれ互いに120°の角度間隔で配置される。コイル相V1~V3は、それぞれ互いに120°の角度間隔で配置される。コイル相W1~W3は、それぞれ互いに120°の角度間隔で配置されている。図5に示すように、コイル相U1とコイル相V1は隣接しており、コイル相V1とコイル相W1とは隣接している。
ブラシレスモータ1は、9スロットであるので、角度間隔は上述したように40°であるが、ロータ2が6極であるので、コイル相U1~U3、コイル相V1~V3、コイル相W1~W3は、ロータ2が20°回転する毎に通電を切替えることにより、ロータ2の回転を維持している。つまり、スイッチングFET回路がコイル相U1~U3、コイル相V1~V3、コイル相W1~W3のそれぞれの電流の大きさ及び向きを変えることにより、ロータ2は回転している。
コイル32は通電されることにより発熱する。発熱しているコイル32は、ブラシレスモータ1の回転と同期して回転するファン15により空冷される。すなわち、吸気口13から取り込まれた空気は、排気口12から排出されるときに排熱している。本実施形態では、図6に示すように、複数(図6では3つ)の端子部8は、複数相(図6では3相)のコイル相U1~U3,V1~V3,W1~W3の形成する内接円C3よりも内側に設けられている。そのため、ファン15による冷却風は3つの端子部8に阻害されることなくコイル32を冷却することができる。このため、ジュール熱によってコイル32の抵抗が上昇することを抑制することができる。その結果として、ブラシレスモータ1は高効率となる。また、ファン15による冷却風は、3つの端子部8に阻害されることなくコイル32を冷却することができるために、3つの端子部8が存在することによるステータコア31の場所による温度ばらつきを抑えることができる。
(4)利点
複数の端子部8が複数相のコイル相U1~U3,V1~V3,W1~W3の外接円よりも内側に配置されることで、コイル32の冷却効率を高めることができるブラシレスモータ1及び電動工具10を提供することができる。
複数の端子部8が複数相のコイル相U1~U3,V1~V3,W1~W3の外接円よりも内側に配置されることで、コイル32の冷却効率を高めることができるブラシレスモータ1及び電動工具10を提供することができる。
コイル32の冷却効率を高めることで、ジュール熱による発熱が抑制されることでコイル32の抵抗が低減し、ブラシレスモータ1の効率が向上する。
(5)変形例
以下に、変形例について列記する。なお、以下に説明する変形例は、上記実施形態と適宜組み合わせて適用可能である。
以下に、変形例について列記する。なお、以下に説明する変形例は、上記実施形態と適宜組み合わせて適用可能である。
実施形態1では、基板6において放熱シート61を含む構成としたが、この構成に限定されない。放熱シート61はない構成であってもよい。
実施形態1では、複数の端子部8のそれぞれは、複数のティース部35のうち隣接するティース部35の間に存在する構成としたが、この構成に限定されない。隣接するティース部35の間に存在することはより好適ではあるものの、隣接するティース部35の間に設けられなくてもよい。
実施形態1では、複数の端子部8は、複数相のコイル相U1~U3,V1~V3,W1~W3の内接円よりも内側に配置されている構成としたが、この構成に限定されない。複数の端子部8は、複数相のコイル相U1~U3,V1~V3,W1~W3の外接円よりも内側に配置されていればよい。例えば、複数相のコイル相U1~U3,V1~V3,W1~W3の回転軸方向Xに沿って直上に配置されていてもよい。
(まとめ)
以上、説明したように、第1の態様に係るブラシレスモータ(1)は、回転軸(C1)を中心に配置された複数相のコイル相(U1~U3,V1~V3,W1~W3)を有するインナーロータ型のブラシレスモータである。ブラシレスモータ(1)は、複数相のコイル相(U1~U3,V1~V3,W1~W3)をスイッチング回路(600)に接続する複数の端子部(8)を有する。複数の端子部(8)は、複数相のコイル相(U1~U3,V1~V3,W1~W3)の外接円(C2)よりも内側に配置されている。
以上、説明したように、第1の態様に係るブラシレスモータ(1)は、回転軸(C1)を中心に配置された複数相のコイル相(U1~U3,V1~V3,W1~W3)を有するインナーロータ型のブラシレスモータである。ブラシレスモータ(1)は、複数相のコイル相(U1~U3,V1~V3,W1~W3)をスイッチング回路(600)に接続する複数の端子部(8)を有する。複数の端子部(8)は、複数相のコイル相(U1~U3,V1~V3,W1~W3)の外接円(C2)よりも内側に配置されている。
この構成によると、複数の端子部(8)が複数相のコイル相(U1~U3,V1~V3,W1~W3)の外接円(C2)よりも内側に配置されることで、コイル(32)の冷却効率を高めることができるブラシレスモータ(1)及び電動工具(10)を提供することができる。そのため、ジュール熱による発熱が抑制され、ブラシレスモータ(1)の効率が向上する。
第2の態様に係るブラシレスモータ(1)は、第1の態様において、複数の端子部(8)のそれぞれに一対一に対応し、複数の端子部(8)のうち対応する端子部(8)を保持する複数の保持部材(507)を、更に備える。
この構成によると、複数の保持部材(507)により、複数の端子部(8)は安定してインシュレータ(5)に保持できるようになる。
第3の態様に係るブラシレスモータ(1)は、第2の態様において、ヨーク部(30)と、ステータコア(31)と、ステータ(3)と、インシュレータ(5)と、を更に備える。ステータコア(31)は、ヨーク部(30)の内周面から突出し、複数相のコイル相(U1~U3,V1~V3,W1~W3)が一対一に設けられた複数のティース部(35)を有する。ステータ(3)は、複数相のコイル相(U1~U3,V1~V3,W1~W3)、及び複数相のコイル相(U1~U3,V1~V3,W1~W3)に電流を流すために設けられた複数相のコイル相(U1~U3,V1~V3,W1~W3)に一対一に対応する複数のコイル端子(801)を有するコイル部(9)と、を含む。ロータ(2)は、ヨーク部(30)の中心軸を回転軸(C1)とし、ステータコア(31)の内側において、複数のティース部(35)と間隔をあけて配置されている。インシュレータ(5)はステータコア(31)の回転軸方向(X)の端面に固定されている。複数の保持部材(507)は、インシュレータ(5)に保持される。
この構成によると、複数の保持部材(507)がインシュレータ(5)に保持されることで、複数のコイル端子(801)が安定して設置することができる。
第4の態様に係るブラシレスモータ(1)では、第3の態様において、複数の保持部材(507)は、インシュレータ(5)と一体に形成されている。
この構成によると、複数の保持部材(507)はインシュレータ(5)と一体に形成されることで、強度を一定に保つことができる。また、製造上、部品点数が減ることで、不良率の低減につなげることができる。
第5の態様に係るブラシレスモータ(1)では、第3又は第4の態様において、複数のティース部(35)は、分割可能に構成されている。
この構成によると、複数のティース部(35)が分割可能に構成されることで、巻線の占積率が向上する。このため、高効率なモータを形成することができる。
第6の態様に係るブラシレスモータ(1)では、第2~第5のいずれかの態様において、複数の保持部材(507)は、転動する軸受(16)を更に保持する。
この構成によると、複数の保持部材(507)が軸受(16)を更に保持することによって、ブラシレスモータ(1)の内部で軸受(16)を受けることが可能になる。
第7の態様に係るブラシレスモータ(1)では、第3~第5のいずれかの態様において、回転軸方向(X)において複数の保持部材(507)とロータ(2)との間に、複数の保持部材(507)に対してロータ(2)の回転角度を検出するセンサ基板(4)が配置される。
この構成によると、センサ基板(4)を安定して設置することができる。
第8の態様に係るブラシレスモータ(1)では、第1~第7のいずれかの態様において、複数の端子部(8)のそれぞれは、複数相のコイル相(U1~U3,V1~V3,W1~W3)で囲まれた内側から、出力軸(20)の先端とは反対方向に突出する。
この構成によると、複数の端子部(8)のそれぞれが複数相のコイル相(U1~U3,V1~V3,W1~W3)で囲まれた内側から、出力軸(20)の先端とは反対方向に突出することで、複数の端子部(8)とスイッチング回路(600)との接続距離を短くすることができる。
第9の態様に係るブラシレスモータ(1)では、第1~第8のいずれかの態様において、複数の端子部(8)のそれぞれは、複数のティース部(35)のうち隣接する一対のティース部(35)の間に存在する。
この構成によると、コイル(32)とスイッチング回路(600)とを接続する工程において、設備(製造装置)を用いて製造する場合には、設備が入るスペースがあった方が製造しやすい。巻線が巻いているところと巻いているところは、一番スペースがあるので、そこに端子があれば作業がしやすい。
第10の態様に係るブラシレスモータ(1)では、第1~第9のいずれかの態様において、複数の端子部(8)は、複数相のコイル相(U1~U3,V1~V3,W1~W3)の内接円(C3)の内側に存在する。
この構成によると、複数の端子部(8)が内接円(C3)の内側に存在することで、ステータ(3)の外周部に冷却風を阻害する要因はなくなり、コイル(32)の冷却効率が向上する。コイル(32)の冷却効率が向上すると、ジュール熱による発熱が抑制され、ブラシレスモータ(1)の効率が向上する。
第11の態様に係るブラシレスモータ(1)では、第1~第10のいずれかの態様において、複数の端子部(8)は、駆動基板(60)に設けられた孔(602)に貫通する。
この構成によると、複数の端子部(8)と、駆動基板(60)に設けられた複数のスイッチング回路(600)と、が近接し、配線長を短くすることができる。
第12の態様に係る電動工具(10)は、第1~第11のいずれかの態様のブラシレスモータ(1)と、ブラシレスモータ(1)を収容するハウジング(11)と、を備える。
この構成によると、複数の端子部(8)が存在することによるステータコア(31)の場所による温度ばらつきを抑えることができるブラシレスモータ(1)を採用することで、高効率なモータを備えた電動工具(10)を提供することができる。
1 ブラシレスモータ
2 ロータ
3 ステータ
5 インシュレータ
507 保持部材
9 コイル部
10 電動工具
11 ハウジング
16 第2ベアリング(軸受)
20 出力軸
30 ヨーク部
31 ステータコア
32 コイル
35 ティース部
60 駆動基板
8 端子部
600 スイッチング回路
602 孔
C1 回転軸
C2 外接円
C3 内接円
U1,U2,U3,V1,V2,V3,W1,W2,W3 コイル相
2 ロータ
3 ステータ
5 インシュレータ
507 保持部材
9 コイル部
10 電動工具
11 ハウジング
16 第2ベアリング(軸受)
20 出力軸
30 ヨーク部
31 ステータコア
32 コイル
35 ティース部
60 駆動基板
8 端子部
600 スイッチング回路
602 孔
C1 回転軸
C2 外接円
C3 内接円
U1,U2,U3,V1,V2,V3,W1,W2,W3 コイル相
Claims (12)
- 回転軸を中心に配置された複数相のコイル相を有するインナーロータ型のブラシレスモータであって、
前記複数相のコイル相をスイッチング回路に接続する複数の端子部を有し、
前記複数の端子部は、前記複数相のコイル相の外接円よりも内側に配置された、
ブラシレスモータ。 - 前記複数の端子部のそれぞれに一対一に対応し、前記複数の端子部のうち対応する端子部を保持する複数の保持部材を、更に備える、
請求項1に記載のブラシレスモータ。 - ヨーク部、及び前記ヨーク部の内周面から突出し、前記複数相のコイル相が一対一に設けられた複数のティース部を有するステータコアと、
前記複数相のコイル相、及び前記複数相のコイル相に電流を流すために設けられた前記複数のコイル相に一対一に対応する複数のコイル端子を有するコイル部と、を含むステータと、
前記ヨーク部の中心軸を回転軸とし、前記ステータコアの内側において、前記複数のティース部と間隔をあけて配置されたロータと、
前記ステータコアの回転軸方向の端面に固定されたインシュレータと、を更に備え、
前記複数の保持部材は、前記インシュレータに保持される、
請求項2に記載のブラシレスモータ。 - 前記複数の保持部材は、前記インシュレータと一体に形成されている、
請求項3に記載のブラシレスモータ。 - 前記複数のティース部は、分割可能に構成されている、
請求項3又は4に記載のブラシレスモータ。 - 前記複数の保持部材は、転動する軸受を更に保持する、
請求項2~5のいずれか1項に記載のブラシレスモータ。 - 回転軸方向において前記複数の保持部材と前記ロータとの間に、前記複数の保持部材に対向して前記ロータの回転角度を検出するセンサ基板が配置される、
請求項3~5のいずれか1項に記載のブラシレスモータ。 - 前記複数の端子部のそれぞれは、前記複数相のコイル相で囲まれた内側から、出力軸の先端とは反対方向に突出する、
請求項1~7のいずれか1項に記載のブラシレスモータ。 - 前記複数の端子部のそれぞれは、前記複数のティース部のうち隣接する一対のティースの間に存在する、
請求項1~8のいずれか1項に記載のブラシレスモータ。 - 前記複数の端子部は、前記複数相のコイル相の内接円の内側に存在する、
請求項1~9のいずれか1項に記載のブラシレスモータ。 - 前記複数の端子部は、駆動基板に設けられた孔に貫通する、
請求項1~10のいずれか1項に記載のブラシレスモータ。 - 請求項1~11のいずれか1項に記載のブラシレスモータと、
前記ブラシレスモータを収容するハウジングと、を備えた、
電動工具。
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5466103U (ja) * | 1977-10-20 | 1979-05-10 | ||
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JP2017188981A (ja) * | 2016-04-01 | 2017-10-12 | 株式会社ミツバ | ステータ、その製造方法、およびブラシレスモータ |
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JP2007318885A (ja) | 2006-05-25 | 2007-12-06 | Mabuchi Motor Co Ltd | ブラシレスモータ |
JP2014143858A (ja) * | 2013-01-24 | 2014-08-07 | Asmo Co Ltd | ブラシレスモータ |
JP2017188981A (ja) * | 2016-04-01 | 2017-10-12 | 株式会社ミツバ | ステータ、その製造方法、およびブラシレスモータ |
WO2019082710A1 (ja) * | 2017-10-27 | 2019-05-02 | 日本電産株式会社 | モータ |
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