JP7179569B2 - 電動園芸工具 - Google Patents

Description

本発明は、芝刈機を初めとする電動園芸工具に関する。

電動工具等の電動作業機においては、コンパクトで耐久性も高いブラシレスモータが動力源としてよく用いられている。このブラシレスモータは、例えば特許文献１に開示されるように、筒状のステータと、ステータの内部に配置されるロータとを備えるインナロータ型がよく知られている。また、ブラシレスモータでは、ステータコアに樹脂製のインシュレータを介してコイルを巻回することで、内部金属であるステータコアと充電部であるコイルとの間の絶縁を図っている。

特開２０１７－７０６８号公報

しかし、ブラシレスモータが金属製の内側ケースに収容される場合、上記従来の基礎絶縁に加えてステータコアと回転軸との間をさらに絶縁する必要が生じる。

そこで、本発明は、ステータコアと回転軸との間を効果的に絶縁できる電動園芸工具を提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、外側ハウジングと、外側ハウジング内に固定される内側ケースと、
内側ケース内に収容され、ステータコア、コイル、ステータコアとコイルとの間に介在するインシュレータを有するステータと、ステータの内側に配置され、上下方向に延びる回転軸を有するロータとを含むブラシレスモータと、
内側ケースの下方に配置され、内側ケースから下方へ突出する回転軸により駆動する出力部と、を有し、
内側ケースが、ステータを保持すると共に、軸受を介して回転軸を軸支する電動園芸工具であって、
ステータコアと回転軸との間を電気的に絶縁する絶縁手段が設けられていると共に、絶縁手段は、内側ケースと回転軸との間で軸受による軸支部分に設けられ、内側ケースに一体成形される軸受側絶縁部材であることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１の構成において、ロータに設けられるロータコアと回転軸との間に回転軸側絶縁部材が介在されていることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２の構成において、絶縁手段は、内側ケースとステータコアとの間に設けられるステータ側絶縁部材であることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項３の構成において、ステータ側絶縁部材は、内側ケースに一体成形されていることを特徴とする。
上記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、外側ハウジングと、外側ハウジング内に固定される内側ケースと、
内側ケース内に収容され、ステータコア、コイル、ステータコアとコイルとの間に介在するインシュレータを有するステータと、ステータの内側に配置され、上下方向に延びる回転軸を有するロータとを含むブラシレスモータと、
内側ケースの下方に配置され、内側ケースから下方へ突出する回転軸により駆動する出力部と、を有し、
内側ケースが、ステータを保持すると共に、軸受を介して回転軸を軸支する電動園芸工具であって、
ステータコアと回転軸との間を電気的に絶縁する絶縁手段が設けられていると共に、絶縁手段は、内側ケースとステータコアとの間に設けられ、内側ケースに一体成形されるステータ側絶縁部材であることを特徴とする。

本発明によれば、絶縁手段の採用により、ステータコアと回転軸との間を効果的に絶縁可能となる。

芝刈機の中央縦断面図である。 モータユニット部分の拡大図である。 モータユニットの斜視図である。 モータユニットの分解斜視図である。 モータユニットの縦断面図である。 モータユニットの上ケース部分の横断面図である。 モータユニットの下ケース部分の横断面図である。 ステータコアの鋼板及び割り型の説明図である。 ブラシレスモータの斜視図である。 ステータの平面図である。 ステータの底面図である。 短絡部材の斜視図（第１～第３金具のみ実線で示す）である。 短絡部材の斜視図（第１～第３金具のみ実線で示す）である。 短絡部材の分解斜視図である。 コイルの巻線方法の説明図である。 第１～第３金具による結線状態をステータの平面から示す説明図である。 第１～第３金具による結線回路図である。 ステータの回り止めの変更例の説明図である。 （Ａ）～（Ｅ）は回転軸の回り止め部及び滑り止め部の変更例の説明図である。 コンプレッサの二重絶縁構造を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（芝刈機の説明）
図１は、電動作業機の一例である充電式の芝刈機を示す中央縦断面図、図２はモータユニット部分の拡大図である。
この芝刈機１は、前後方向に延びて下面を開口させたベース２と、ベース２の中央上側に連結される本体３と、ベース２から後方斜め上に延びるハンドル４とを備えている。
ベース２は、前後にそれぞれ一対の車輪５，５を有してハンドル４によって前後への進退動が可能となっている。ベース２の後部でハンドル４の下方には、リヤカバー６と集草カゴ７とが設けられている。ハンドル４の後端には、スイッチレバー８が設けられ、その前方には、常態でスイッチレバー８の操作をロックするロックオフボタン９が設けられている。ロックオフボタン９を押し操作してスイッチレバー８のロックを解除すると、スイッチレバー８の引き操作が可能となる。

本体３は、下向きに開口する下端の筒状部１１をベース２内に突出させた本体ハウジング１０を有する。本体ハウジング１０の上部には、電源となるバッテリーパック１３を後方上側から差し込み装着可能なバッテリー装着部１２が前下がり形成されている。バッテリー装着部１２は、バッテリーカバー１４によって開閉可能となっている。
また、本体ハウジング１０の前部には、図示しない制御回路基板を備えたコントローラ１５が上下方向に立設した状態で支持され、その後方でバッテリー装着部１２の下方には、モータユニット１６が設けられている。モータユニット１６からは、後述するブラシレスモータ２１の回転軸２５が下向きに突出しており、その下端にスピンドル１７が同軸で連結されている。このスピンドル１７は、筒状部１１からベース２内へ下向きに突出しており、スピンドル１７の下端には、インナフランジ１８及びボルト１９によって水平な板状の刈刃２０が直交状に取り付けられて、出力部を形成している。

モータユニット１６は、図３，４にも示すように、ブラシレスモータ２１と、ブラシレスモータ２１を保持するモータケース２２とを有する。ブラシレスモータ２１は、筒状のステータ２３と、ステータ２３の内側を貫通して軸心に回転軸２５を有するロータ２４とからなるインナロータ型で、モータケース２２は、ステータ２３を上下から保持して回転軸２５を軸支する上ケース２６と下ケース２７とからなる。ここではモータケース２２の下ケース２７が、筒状部１１の上側に設けたベース２８に対して組み付けられている。ベース２８の上側には、モータユニット１６を上方から覆うモータカバー２９が設けられている。
一方、ベース２８の下側には、スピンドル１７を軸受３１を介して軸支するベアリングリテーナ３０が、下方から複数のネジ３２によって組み付けられており、ベアリングリテーナ３０を貫通するスピンドル１７の下端が、筒状部１１の下端にネジ止めされたバッフル板３３を貫通してベース２内に突出している。刈刃２０を装着するインナフランジ１８には、スピンドル１７の下端が嵌合する筒部３４が設けられて、筒部３４の外周に、遠心ファン３５が設けられている。

（ステータの説明）
ブラシレスモータ２１のステータ２３は、図４～７に示すように、複数の鋼板４０ａ（図８）を軸方向に積層して内側に複数（ここでは１２個）のティース４１，４１・・を突出させたステータコア４０と、ステータコア４０の上下両端に一体成形される樹脂製の電気絶縁部材としての上インシュレータ４２及び下インシュレータ４３と、上下インシュレータ４２，４３と連続して一体成形され、ステータコア４０の内周面及び各ティース４１の突出端面を除く外周面を覆う樹脂製の絶縁部４４と、絶縁部４４を介して各ティース４１に巻回されるコイル４５とを含んでいる。上インシュレータ４２には、コイル４５を形成するワイヤと電気的に接続されて三相結線を形成する短絡部材４６と、ロータ２４の回転位置を検出するセンサ回路基板４７とが組み付けられている。上下インシュレータ４２，４３及び短絡部材４６、センサ回路基板４７の詳細は後述する。

ステータコア４０の周面には、周方向に等間隔をおいて３つの突条４８Ａ，４８Ａ，４８Ｂが形成されている。このうち突条４８Ａ，４８Ａは、周方向の幅がステータコア４０の径方向外側へ行くに従って小さくなるテーパ状の横断面形状となり、突条４８Ｂは、テーパ状でなく、周方向の幅が径方向に沿って変わらない四角形の横断面形状となっている。突条４８Ｂの径方向外側の端面には、周方向に沿って外側へ膨らむ僅かなＲ（曲面）が付与されている。また、各突条４８Ａ，４８Ｂには、それぞれ貫通孔４９が形成されている。
この突条４８Ａ，４８Ｂは、図８に示すように、各鋼板４０ａに形成される突起５０Ａ，５０Ｂが重なって形成されるもので、このうち突起５０Ａは、周方向の幅がステータコア４０の径方向外側へ行くに従って小さくなるテーパ状に形成されて、突起５０Ｂは、テーパ状ではなく、周方向の幅が径方向に沿って変わらない四角形状となって、それぞれに透孔５１が形成されている。突起５０Ｂの径方向外側の端縁には、周方向に沿って外側へ膨らむ僅かなＲ（曲面）が付与されている。また、突起５０Ａ，５０Ｂの間には、切欠き５２，５２・・が形成されて、各突条４８Ａ，４８Ｂの間に、ステータ製造時の位置決め用の溝５３，５３・・が形成されるようになっている。

このように突条４８Ａをテーパ状とした理由は、上下インシュレータ４２，４３及び絶縁部４４を一体成形する際の金型との干渉を考慮したものである。すなわち、図８に二点鎖線で示すように、左右の割り型５４，５４でステータコア４０に上下インシュレータ４２，４３及び絶縁部４４を一体成形する際、各割り型５４，５４に対してテーパ状の２つの突条４８Ａ，４８Ａをそれぞれ左右に位置させることで、図８での左右方向に動作する割り型５４，５４に対し、突条４８Ａ，４８Ａがテーパ面によって干渉しないようにしたものである。この動作方向に対するテーパの角度θは、ここでは３°としているが、１～１０°の範囲で適宜設定して差し支えない。また、突条４８Ｂも端面に外側へ膨らむＲを付与していることで、左右の割り型５４，５４との干渉が防止される。

一方、ロータ２４は、複数の鋼板を軸方向に積層してなる円筒状のロータコア５５の軸心に回転軸２５を貫通させてなり、ロータコア５５と回転軸２５とは、樹脂５６によって一体形成されている。回転軸２５の下端には、面取部５７（図４）が形成されている。
また、回転軸２５の外周で樹脂５６の充填領域には、回り止め部及び滑り止め部としての綾目ローレット２５ａが形成されて、回転軸２５の外周面には、微小な凹凸が格子状に形成されている。
また、ロータコア５５の周縁部には、同心円上に複数（ここでは８個）の磁石孔５８，５８・・が、軸方向に貫通形成されて、各磁石孔５８に板状の永久磁石５９が埋設されている。永久磁石５９の内側には、上下両端を除いて鋼板４０ａに形成した透孔の積層により、空間部（肉盗み）６０，６０・・が形成されて、ロータ２４の軽量化を達成している。

（モータケースの説明）
モータケース２２の上ケース２６及び下ケース２７は、それぞれステータ２３の上部及び下部に被着される円形カップ状を有している。
まず、上ケース２６は、アルミ合金等の非磁性体で形成され、図３～５に示すように、上面外周から側面にかけて、上下方向の放熱用のフィン６５，６５・・が、周方向へ所定間隔をおいて立設されている。また、上ケース２６の上面中央には、上軸受保持部６６が形成され、樹脂製の絶縁キャップ６７を介して軸受６８が保持されて、回転軸２５の上端を支持している。上軸受保持部６６の中心には、透孔６９が形成されて、樹脂キャップ７０によって閉塞されている。
さらに、上ケース２６の周面には、周方向に等間隔をおいて、径方向外側へ膨らむ３つのネジボス部７１Ａ，７１Ａ，７１Ｂが、上下方向に形成されている。このネジボス部７１Ａ，７１Ｂは、ステータコア４０の突条４８Ａ，４８Ｂにそれぞれ対応するもので、ネジボス部７１Ａ，７１Ｂの下端は、それぞれ突条４８Ａ，４８Ｂに嵌合する横断面テーパ状又は横断面四角形状に開口している。上ケース２６の周面で突条４８Ａ，４８Ｂの間には、下端から上向きにスリット７２が形成されている。

次に、下ケース２７は、上ケース２６と同じく中央に下軸受保持部７４が形成される円形の端面部７３と、端面部７３の外周から上向きに立ち上がる筒状部７５とからなり、下軸受保持部７４には、軸受７６が保持されて、下軸受保持部７４を貫通する回転軸２５を支持している。筒状部７５の外周には、ベース２８へのネジ止め用のボス７７，７７・・が、周方向へ等間隔をおいて４箇所下向きに形成されている。
また、下軸受保持部７４を除く端面部７３の内面と、筒状部７５の内周及びボス７７を除く外周とには、端面部７３の内面から筒状部７５の内周及び外周までを連続して被覆する樹脂層７８が形成されている。この樹脂層７８におけるステータコア４０の突条４８Ａ，４８Ｂに対応する位置には、対応する上ケース２６のネジボス部７１Ａ，７１Ｂと同形状のボス部７９Ａ，７９Ｂが軸方向に形成されている。このボス部７９Ａ，７９Ｂの上端は、それぞれ突条４８Ａ，４８Ｂに嵌合する横断面テーパ状又は横断面四角形状に開口して貫通孔を備えている。さらに、ボス部７９Ａ，７９Ｂの下側には、凹溝８０がそれぞれ連続状に形成されている。

こうしてモータケース２２は、上ケース２６をステータ２３の上方から、ステータコア４０の突条４８Ａ，４８Ｂにそれぞれネジボス部７１Ａ，７１Ｂを合わせて被せると共に、ロータ２４の回転軸２５の上端に組み付けた軸受６８を上軸受保持部６６に保持させる。一方、下ケース２７をステータ２３の下方から、ステータコア４０の突条４８Ａ，４８Ｂにそれぞれボス部７９Ａ，７９Ｂを合わせて被せると共に、回転軸２５の下端に組み付けた軸受７６を下軸受保持部７４に保持させる。この状態で、下ケース２７のボス部７９Ａ，７９Ｂに下方からそれぞれネジ８１を差し込んで突条４８Ａ，４８Ｂを貫通させた後、上ケース２６のネジボス部７１Ａ，７１Ｂにねじ込む。すると、ブラシレスモータ２１は、ステータコア４０の外周の一部を除いて上ケース２６と下ケース２７とに覆われた状態となってモータユニット１６が得られる。

この状態でブラシレスモータ２１には、まず、内部金属であるステータコア４０と充電部であるコイル４５との間に介在される基礎絶縁部材（一体成形される上下インシュレータ４２，４３及び絶縁部４４）による基礎絶縁が施される。
これに加えて、回転軸２５とロータコア５５との間に介在される回転軸側絶縁部材としての樹脂５６と、上ケース２６と回転軸２５との間に介在される絶縁キャップ６７と、下ケース２７の筒状部７５とステータコア４０との間に介在される樹脂層７８とによる付加絶縁がそれぞれ施されるため、ステータコア４０と回転軸２５との間は二重に絶縁される。また、上ケース２６と下ケース２７との間に上下方向の隙間が空くことで、ステータ２３の軸方向の寸法が変化しても組み付けが可能となっている。

このモータユニット１６を、ベース２８上で、回転軸２５を下向きにして載置し、ベース２８の下方から各ボス７７にネジをねじ込むと、モータユニット１６はベース２８に固定される。下ケース２７の端面部７３の下面には、筒状部１１に嵌合してモータユニット１６を位置決めする同心円上の円弧リブ７３ａ，７３ａ（図２，５）が形成されている。
ここでモータカバー２９を被せると、上ケース２６の上軸受保持部６６を含む中央部分が露出した状態でモータユニット１６が覆われ、モータカバー２９の内面に上ケース２６のフィン６５，６５・・が近接した状態となる。
よって、ブラシレスモータ２１のステータ２３は、突条４８Ａ，４８Ｂを貫通するネジ８１と、突条４８Ａ，４８Ｂに嵌合する上ケース２６のネジボス部７１Ａ，７１Ｂと下ケース２７のボス部７９Ａ，７９Ｂとによって、モータケース２２に対して回り止めされることになる。

（上下インシュレータの説明）
上インシュレータ４２は、図９，１０に示すように、ステータコア４０の上側端面に一体成形されるリング体で、上面には、短絡部材４６に設けた各ヒュージング端子９９を保持する端子保持部８５，８５・・が、周方向に等間隔で１２個設けられている。この端子保持部８５は、内周側の内壁部８６と、外周側の外壁部８７とを、径方向にワイヤ１１５の直径に略相当する間隔をあけて立設したもので、内壁部８６と外壁部８７との周方向の中央には、ヒュージング端子９９を嵌合させる嵌合溝８８が形成されている。また、上インシュレータ４２の上面には、短絡部材４６の組み付け用の止めボス８９，８９・・が、１つ置きのティース４１の根元に当たる位置で５箇所に突設されている。
下インシュレータ４３は、図１１に示すように、ステータコア４０の下側端面に一体成形されるリング体で、下面には、各ティース４１の根元からやや周方向にずれた位置で、周方向に沿って１２個のガイド壁９０，９０・・が立設されている。

（短絡部材及びセンサ回路基板の説明）
短絡部材４６は、上インシュレータ４２よりも一回り小さい樹脂製のリング体で、外周には、上インシュレータ４２の止めボス８９にそれぞれ上方から嵌合する四角筒状の５つの嵌合ボス９５，９５・・と、ステータコア４０の各溝５３に係合する３つのリブ９６，９６・・とが突設されている。
また、短絡部材４６は、外周から内周へ行くに従って軸方向の厚みが上面から段階的に小さくなる階段状に形成されており、各厚み部分に、図１２～１４に示すように、最も肉厚の外周部分に位置する最大径の第１金具９７Ｕと、その内側の肉厚の中間部分に位置する中間径の第２金具９７Ｗと、その内側の内周部分に位置する最小径の第３金具９７Ｖとがそれぞれ同心円上に配置されてインサート成形されている。各金具に付したＵ，Ｗ，Ｖは、それぞれ対応する三相電流のＵ相、Ｗ相、Ｖ相を意味している。

第１～第３金具９７Ｕ～９７Ｖは、平面視がＣ状の帯板で、両端部と、両端部の点対称位置との４箇所には、径方向外側へ突出する突出片９８，９８・・がそれぞれ形成され、各突出片９８の先端に、一旦下方へ折曲した後、上方へ折り返されてさらに外向きに折曲されるヒュージング端子９９が形成されている。第１金具９７Ｕにおける一方の端部の突出片９８の根元には、電源線１００Ｕをスポット溶接するための溶接部１０１が形成され、第２、第３金具９７Ｗ，９７Ｖにおける第１金具９７Ｕと反対側の端部の突出片９８の根元にも、電源線１００Ｗ，１００Ｖをスポット溶接するための溶接部１０１がそれぞれ形成されている。

この第１～第３金具９７Ｕ～９７Ｖは、短絡部材４６内では、上から第１金具９７Ｕ、第２金具９７Ｗ、第３金具９７Ｖの順で且つ周方向に所定角度ずつ位相をずらして配置されて、インサート成形された状態で、短絡部材４６の外周面から各ヒュージング端子９９，９９・・を互いに非接触状態で、且つ周方向へ略等間隔で突出させている。短絡部材４６には、各金具９７Ｕ～９７Ｖの各溶接部１０１を露出させる透孔１０２，１０２・・が、周方向の一部分に所定間隔をおいて片寄せた状態で形成されて、各溶接部１０１に電源線１００Ｕ～１００Ｖがスポット溶接される。溶接部１０１，１０１の間には、電源線１００Ｕ～１００Ｖを外側へ引き出すための切欠き１０３が、短絡部材４６の下側のみが繋がった状態で形成されている。
また、短絡部材４６の内周で点対称位置には、センサ回路基板４７を取り付けるための取付ボス１０５を備えた支持片１０４，１０４が中心側へ向けて突設されて、支持片１０４，１０４の間で短絡部材４６の内周には、センサ回路基板４７の外周を支持する複数の受け片１０６，１０６・・（図１３）が中心側へ向けて突設されている。

そして、センサ回路基板４７は、短絡部材４６の内側で円弧状に周回する帯板状で、周方向の両端には、支持片１０４，１０４の取付ボス１０５がそれぞれ嵌合する嵌合孔１０７，１０７が形成されている。この嵌合孔１０７，１０７に取付ボス１０５，１０５を嵌合させて受け片１０６，１０６・・に外周を支持させることで、センサ回路基板４７は短絡部材４６の内周側で保持される。センサ回路基板４７の裏面には、ロータ２４に設けた永久磁石５９の磁界を検出するホール素子等の回転検出素子１０８，１０８・・（図１１）が搭載されている。センサ回路基板４７に接続される信号線１０９，１０９・・と電源線１００Ｕ～１００Ｖとは、短絡部材４６の切欠き１０３から外側へ引き出される。この引き出し位置は、モータケース２２の上ケース２６に設けたスリット７２に対応している。

この短絡部材４６は、前述のように外周の５つの嵌合ボス９５を、上インシュレータ４２の上面に設けた止めボス８９に嵌合させて上方からネジ９１（図１０）でそれぞれ止めボス８９にネジ止めすると共に、３つのリブ９６の先端をステータコア４０の溝５３に係合させ、各ヒュージング端子９９を上インシュレータ４２の各端子保持部８５に保持させれば、センサ回路基板４７と共にステータ２３へ組み付けられる。特にリブ９６は、３箇所で溝５３に係合して食いつくため、短絡部材４６を安定支持するアンカーとして機能する。電源線１００Ｕ～１００Ｖ及び信号線１０９は、上ケース２６に設けたスリット７２から、スリット７２に嵌着したスリーブ状のパッキン８２（図３）を介して外部へ引き出される。

（コイルの形成方法の説明）
ここでのコイル４５は、３つの巻線ノズルを用いて、１２０°間隔に位置する３つのティース４１から、図１５に示すように１本のワイヤ１１５（但し、各ワイヤを区別する場合は、１１５Ａ，１１５Ｂ，１１５ＣのようにＡ～Ｃの符号を付す。以下、他の部分でも同じ。）でそれぞれ巻回を開始し、そのままステータ２３の周方向に隣接する４つのティース４１へ順番に巻いていくことで、同時に１２個のコイル４５を形成している。例えば図１５に示すワイヤ１１５Ａでは、最初に対応するヒュージング端子９９に始端１１６Ａを係止させた状態で、右回り方向へ隣接するティース４１にコイル４５を順番に形成する。このときの巻回方向は、ティース４１に向かって反時計回り方向である。また、コイル４５の形成後の渡り線１１７Ａは上インシュレータ４２（結線側）側へ戻してティース４１，４１間のヒュージング端子９９に係止する。

そして、４つめのコイル４５を形成した後は、図１１に示すように、一旦下インシュレータ４３側（反結線側）へ引き出して、巻回しているティース４１の根元のガイド壁９０に外側から巻いた後、再び上インシュレータ４２側へ戻して、隣接する別のワイヤ１１５Ｂの始端１１６Ｂが係止されるヒュージング端子９９に係止させて終端１１８Ａとする。こうすることで、別のワイヤ１１５Ｂの始端１１６Ｂの向きと終端１１８Ａの向きとを一致させて丸で囲んだ部分で同時にカットすることができる。これはワイヤ１１５Ｂの終端１１８Ｂとワイヤ１１５Ｃの始端１１６Ａ、ワイヤ１１５Ｃの終端１１８Ｃとワイヤ１１５Ａの始端１１６Ａとにおいても同様である。

短絡部材４６の第１～第３金具９７Ｕ～９７Ｖは、周方向ではコイル４５の１つ分ずつ位相がずれた状態で配置されて、図１６に示すように、１２個のコイル４５，４５間の渡り線１１７を、間に３つのコイル４５，４５・・をおいてそれぞれヒュージングしている。図１６では各金具９７Ｕ～９７Ｖがヒュージングする渡り線１１７が区別しやすいように、第１金具９７Ｕにハッチング、第２金具９７Ｗに網掛け、第３金具９７Ｖに点描をそれぞれ付している。
こうして周方向に隣接する３つのコイル４５，４５・・は、各相の第１～第３金具９７Ｕ～９７Ｖによって、Ｕ（Ｗ－Ｕ）、Ｖ（Ｕ－Ｖ）、Ｗ（Ｖ－Ｗ）としてデルタ結線されることになる。これが第１～第３金具９７Ｕ～９７Ｖによって４セット順番に並設される訳であるから、ここでの三相回路は、図１７に示すように形成される。これは、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相４つのコイルＵ１～Ｕ４、Ｖ１～Ｖ４、Ｗ１～Ｗ４がそれぞれ並列に接続されたデルタ結線と等価である。

（芝刈機の動作）
以上の如く構成された芝刈機１においては、ロックオフボタン９を押し操作してスイッチレバー８のロックを解除してスイッチレバー８を引き操作すると、メインスイッチがＯＮとなってバッテリーパック１３からコントローラ１５の制御回路基板にＯＮ信号が伝達される。制御回路基板のマイコンは、センサ回路基板４７の回転検出素子１０８から得られる検出信号によってロータ２４の回転状態を取得し、取得した回転状態に応じて制御回路基板に設けたスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ動作させ、ステータ２３の各相のコイル４５へ順番に電流を流すことでロータ２４を回転させる。よって、回転軸２５が回転し、スピンドル１７と共に刈刃２０を回転させるため、ハンドル４を介してベース２を押し操作すれば、車輪５を介して走行しながら刈刃２０による芝刈が可能となる。

このとき、ブラシレスモータ２１では、ステータ２３が、突条４８Ａ，４８Ｂを貫通するネジ８１によって、ベース２８に組み付けられるモータケース２２に対して回り止めされるので、公差による影響が小さく、精度のよい回り止めが可能となる。また、高い強度も得られる。特に、ネジ８１がステータコア４０を直接貫通するため、ステータコア４０の外側で上下ケース２６，２７をネジ８１で連結する構造に比べて、撓みが生じにくくなっている。
さらに、コイル４５を形成するワイヤ１１５同士が交差しないので、ワイヤ１１５同士の接触による削れが生じにくくなり、耐久性も高まる。
そして、ロータ２４では、回転軸２５の外周に綾目ローレット２５ａが設けられているので、樹脂５６の食いつきが良くなって回転方向及び軸方向のスリップトルクが高くなり、刈刃２０の回転によって負荷が大きくなっても回転軸２５とロータコア５５との一体化は保たれる。

（ステータコアに係る発明の効果）
このように、上記形態の芝刈機１によれば、ブラシレスモータ２１のステータコア４０に、ネジ部材（ネジ８１）を通してステータ２３を回り止めするための貫通孔４９が形成されているので、上下インシュレータ４２，４３でなく、精度及び強度の高いステータコア４０を利用してステータ２３の回り止めが可能となる。よって、ステータ２３の回り止めを高い精度且つ高い強度で行うことができる。
また、ここでは、ステータ２３の軸方向の両端には、蓋部材（上ケース２６及び下ケース２７）が設けられて、ステータコア４０の外周には、上ケース２６及び下ケース２７と嵌合する回り止め部（突条４８Ａ，４８Ｂ）が設けられているので、この場合もステータコア４０を利用してモータケース２２に対してステータ２３の回り止めを高い精度且つ高い強度で行うことができる。

さらに、ここでは、ステータコア４０の外周には、蓋部材（上ケース２６及び下ケース２７）と嵌合して回り止めするための凸部（突条４８Ａ，４８Ｂ）が形成され、突条４８Ａ，４８Ｂに、ネジ８１を通すための貫通孔４９が形成されているので、突条４８Ａ，４８Ｂとネジ８１とを用いてモータケース２２に対してステータ２３の回り止めを高い精度且つ高い強度で行うことができる。
そして、突条４８Ａ，４８Ａの横断面形状は、周方向の幅がステータコア４０の半径方向外側へ行くに従って徐々に狭くなるテーパ状となっているので、上下インシュレータ４２，４３及び絶縁部４４を一体成形する際の割り型５４との干渉を防止することができる。

なお、ステータコアに係る発明において、ステータを回り止めする突条の数や形状は上記形態に限らず、突条の数の増減や横断面形状は適宜変更できる。例えば突条をステータコアの上下全長に亘って設ける必要はなく、当該全長よりも短くして上端側や下端側、中間部位等に設けてもよい。突条を設けずにネジ部材をステータコアに貫通させて回り止めを図ることもできる。
また、突条や貫通孔による回り止めに限らず、例えば図１８に示すように、ステータコア４０の外周面で軸方向に沿って凹部６１，６１・・を形成し、この凹部６１にネジ８１を嵌合させて回り止めを図ってもよい。この場合も精度及び強度の高いステータコア４０を利用してステータ２３の回り止めが可能となる。
さらに、貫通孔と凹部とを併用して回り止めを行うこともできる。ネジ部材としてはボルトも含まれる。回り止めの対象もモータケースに限らず、モータケースがなければモータハウジング等に対して貫通孔や凹部を利用して回り止めを行えばよい。

一方、モータケースを介してハウジングに固定される電動作業機を説明しているが、ステータコアに設けた貫通孔を利用して直接ハウジングにネジ止め固定する電動作業機にも適用できる。この場合、突条はハウジングに嵌合させてもよい。
また、突条をハウジングに嵌合させて回り止めする際は、分割したハウジングの挟み込みよりブラシレスモータを固定することもできる。この場合は貫通孔を省略してもよい。
さらに、上記形態では、モータケースを上ケースと下ケースとから形成しているが、この上下はあくまで便宜上の位置関係であり、電動作業機によっては左右・前後・斜めの何れの方向であっても差し支えない。
そして、上ケース等の何れか一方の蓋部材のみでハウジング側へ固定されるようにしてもよい。この場合、他方の蓋部材を省略できるので、組み付けの容易性が向上する。
その他、ステータコアに放熱用のフィンを設けてもよい。また、モータケースと接続される部材を伝熱性の高い部材とすることで、放熱性を向上させることもできる。

（三相コイルの結線方式に係る発明の効果）
このように、上記形態の芝刈機１によれば、ブラシレスモータ２１の三相のコイル４５が、各相４並列でデルタ結線されているので、同じ出力でもスター結線よりもワイヤ１１５Ａ～１１５Ｃの線径を細くでき、生産時の巻線性を向上させることができる。また、巻線ノズルを細くできるため、デッドスペースを低減でき、結果的に出力アップに繋がる。
特にここでは、上インシュレータ４２を介してステータコア４０の周方向に隣接する各ティース４１へそれぞれ巻回されるコイル４５間の渡り線１１７同士を、上インシュレータ４２に取り付けられた複数の板金部材（第１～第３金具９７Ｕ～９７Ｖ）によって短絡することでデルタ結線を形成しているので、複雑な渡り線やクロス線を生じさせることなく結線が可能となる。よって、生産性が高くなる上、ワイヤ１１５同士の削れのおそれも低減することができる。

また、三相のコイル４５は１２個であって、３本のワイヤ１１５でそれぞれステータコア４０の周方向に隣接する４個のコイル４５が連続して形成されて、周方向に隣接する一方のワイヤ１１５の始端１１６と他方のワイヤ１１５の終端１１８とが、短絡部材４６に対する同じ向きで第１～第３金具９７Ｕ～９７Ｖへ電気的に接続されているので、ワイヤ１１５の始端１１６と終端１１８とを同時にカットすることができ、生産性がより向上する。

なお、三相コイルの結線方式に係る発明において、ワイヤの巻回方法は上記形態に限らず、１本や２本、さらには４本や６本の巻線ノズルを用いて、１本や２本、４本や６本のワイヤでコイルを形成しても差し支えない。巻線ノズルが１本の場合は、１２個のティースを全て１本のワイヤで巻くことになり（１２×１）、巻線ノズルが２本の場合は、６個のティースを２本のワイヤでそれぞれ巻くことになる（６×２）。また、巻線ノズルが４本の場合は、３個のティースを４本のワイヤでそれぞれ巻くことになり（３×４）、巻線ノズルが６本の場合は、２個のティースを６本のワイヤでそれぞれ巻くことになる（２×６）。
巻線ノズルが１本の場合は、ワイヤをティースに巻くための時間は掛かるが、巻線ノズルの数が少ないので、設備が小型となり、設備の費用も少なくて済む。巻線ノズルの数が増えるに従ってワイヤをティースに巻くための時間は短くなるが、設備が大型化し、設備の費用もかさむことになる。
上記形態で３本の巻線ノズルを用いたのは、ワイヤを巻くための時間と設備とのバランスが最も好ましいためである。しかし、設備でのメリットを重視する場合は巻線ノズルを１又は２本とすればよいし、時間の短縮を重視する場合は巻線ノズルを４又は６本とすればよい。

また、各相４並列に限らず、５並列以上としてもよい。
さらに、板金部材の形状も上記形態の第１～第３金具に限らず、幅を大きくしたり、同心円上に配置せずに一部を非接触で軸方向にオーバーラップさせたりしてもよい。

（回転軸の綾目ローレットに係る発明の効果）
このように、上記形態の芝刈機１によれば、回転軸２５の外周に、樹脂５６に対する回転方向での回り止め部及び軸方向での滑り止め部となる綾目ローレット２５ａを設けたことで、回転軸２５とロータコア５５との間のスリップトルクを向上させることができる。
特にここでは、綾目ローレット２５ａの採用により、回転方向でのスリップトルクと軸方向でのスリップトルクとを同時に向上させることができる。

なお、回り止め部及び滑り止め部は、綾目ローレットのように双方に作用する形状に限らず、回り止め部と滑り止め部との一方のみを設けることもできる。
例えば回り止め部としては、図１９（Ａ）に示すように平目ローレット２５ｂを設けてもよい。
また、ローレット加工に限らず、回転軸２５の横断面形状を円形以外の異形部とすることでも回り止めは可能である。図１９（Ｂ）（Ｃ）は、異形部として軸方向に面取部２５ｃを１箇所及び２箇所形成した例を、図１９（Ｄ）は軸方向にＶ字状の溝２５ｄを形成した例をそれぞれ示している。但し、面取部の数は３箇所以上でもよいし、溝の数も増やしてよい。Ｖ字状以外の溝でもよい。
さらに、異形部としては面取部や溝に限らず、横断面形状を四角形や多角形としたり、楕円形や長円形としたりしてもよい。
一方、滑り止め部としては、図１９（Ｅ）に示すように、回転軸２５の周方向にリング溝２５ｅを、軸方向に所定間隔をおいて形成することもできる。このリング溝は１箇所でも３箇所以上でもよい。但し、リング状でない溝を周方向に設けてもよい。
そして、これらの回り止め部及び滑り止め部は組み合わせることもできる。例えば平目ローレットにリング溝を組み合わせたり、面取部や溝による異形部にリング溝を組み合わせたりすれば、回り止めと滑り止めとの双方の作用が得られる。

（ステータコアと回転軸との間の絶縁手段に係る発明の効果）
このように、上記形態の芝刈機１によれば、本体ハウジング１０（外側ハウジング）と、本体ハウジング１０内に固定されるモータケース２２（内側ケース）と、モータケース２２内に収容され、ステータコア４０、コイル４５、上下インシュレータ４２，４３を有するステータ２３と、ステータ２３の内側に配置され、回転軸２５を有するロータ２４とを含むブラシレスモータ２１と、回転軸２５により駆動するスピンドル１７（出力部）と、を有し、モータケース２２が、ステータ２３を保持すると共に、軸受６８，７６を介して回転軸２５を軸支して、ステータコア４０と回転軸２５との間を電気的に絶縁する絶縁キャップ６７及び樹脂層７８（絶縁手段）が設けられているので、本体ハウジング１０内のモータケース２２にブラシレスモータ２１が収容される場合であっても、ステータコア４０からモータケース２２を介して回転軸２５に至る導電経路を絶縁でき、二重絶縁が可能となる。

特にここでは、ロータ２４に設けられるロータコア５５と回転軸２５との間に樹脂５６（回転軸側絶縁部材）が介在されているので、より効果的な絶縁が可能となる。
また、絶縁手段を、モータケース２２と回転軸２５との間で軸受６８による軸支部分に設けられる絶縁キャップ６７（軸受側絶縁部材）と、モータケース２２とステータコア４０との間に設けられる樹脂層７８（ステータ側絶縁部材）としているので、絶縁手段が効果的に形成できる。
さらに、樹脂層７８は、モータケース２２の下ケース２７に一体成形されているので、下ケース２７の作製と共に樹脂層７８が簡単に形成可能となる。

なお、絶縁手段は上記形態の絶縁キャップと樹脂層とに限らず、例えば軸受側絶縁部材として軸受と回転軸との間に樹脂を介在させたり、ステータ側絶縁部材としてロータコアの外側に樹脂層を形成したりしてもよい。軸受側絶縁部材をモータケースに一体成形することもできるし、モータケースの上ケースと下ケースとの何れか一方或いは両方を樹脂製として軸受側絶縁部材及び／又はステータ側絶縁部材と兼用することもできる。軸受側絶縁部材とステータ側絶縁部材との何れか一方の省略も可能である。
また、図２０に概略で示すコンプレッサ１２０のように、ハウジング１２１の外側にブラシレスモータ２１のステータ２３を、有底筒状のステータ支持部材１２２を介して支持させて、回転軸２５をハウジング１２１内に延ばして出力部に繋げるような場合は、ステータ支持部材１２２とステータコア４０との間に絶縁部材１２３を、回転軸２５とロータコア５５との間に絶縁部材１２４をそれぞれ介在させて、ステータコア４０と回転軸２５及びハウジング１２１との間を二重絶縁してもよい（ここでは図示しないがコイルとステータコアとの間は基礎絶縁部材によって基礎絶縁が施されている）。
なお、ここでのハウジング１２１とステータ支持部材１２２とは一体であってもよいし、この回転軸２５にも綾目ローレット等の回り止め部及び／又は滑り止め部を加工してもよい。

その他、各発明に共通して、電動作業機としては、芝刈機やコンプレッサ以外に、例えば、園芸工具として、電動のチェーンソー・ヘッジトリマ・草刈機・ブロワ等があり、電動工具として、アングルドリル・グラインダ・ハンマ・ハンマドリル・マルノコ・レシプロソー等がある。

１・・芝刈機、２・・ベース、３・・本体、４・・ハンドル、１０・・本体ハウジング、１５・・コントローラ、１６・・モータユニット、１７・・スピンドル、２０・・刈刃、２１・・ブラシレスモータ、２２・・モータケース、２３・・ステータ、２４・・ロータ、２５・・回転軸、２５ａ・・綾目ローレット、２６・・上ケース、２７・・下ケース、４０・・ステータコア、４０ａ・・鋼板、４１・・ティース、４２・・上インシュレータ、４３・・下インシュレータ、４５・・コイル、４６・・短絡部材、４７・・センサ回路基板、４８Ａ，４８Ｂ・・突条、５０Ａ，５０Ｂ・・突起、５４・・割り型、５５・・ロータコア、６５・・フィン、７１Ａ，７１Ｂ・・ネジボス部、７９Ａ，７９Ｂ・・ボス部、８１・・ネジ、８５・・端子保持部、９７Ｕ～９７Ｖ・・第１～第３金具、９９・・ヒュージング端子、１１５・・ワイヤ、１２０・・コンプレッサ、１２２・・ステータ支持部材、１２３，１２４・・絶縁部材。

Claims (5)

1. 外側ハウジングと、
   前記外側ハウジング内に固定される内側ケースと、
   前記内側ケース内に収容され、ステータコア、コイル、前記ステータコアと前記コイルとの間に介在するインシュレータを有するステータと、前記ステータの内側に配置され、上下方向に延びる回転軸を有するロータとを含むブラシレスモータと、
   前記内側ケースの下方に配置され、前記内側ケースから下方へ突出する前記回転軸により駆動する出力部と、を有し、
   前記内側ケースが、前記ステータを保持すると共に、軸受を介して前記回転軸を軸支する電動園芸工具であって、
   前記ステータコアと前記回転軸との間を電気的に絶縁する絶縁手段が設けられていると共に、前記絶縁手段は、前記内側ケースと前記回転軸との間で前記軸受による軸支部分に設けられ、前記内側ケースに一体成形される軸受側絶縁部材であることを特徴とする電動園芸工具。
2. 前記ロータに設けられるロータコアと前記回転軸との間に回転軸側絶縁部材が介在されていることを特徴とする請求項１に記載の電動園芸工具。
3. 前記絶縁手段は、前記内側ケースと前記ステータコアとの間に設けられるステータ側絶縁部材であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動園芸工具。
4. 前記ステータ側絶縁部材は、前記内側ケースに一体成形されていることを特徴とする請求項３に記載の電動園芸工具。
5. 外側ハウジングと、
   前記外側ハウジング内に固定される内側ケースと、
   前記内側ケース内に収容され、ステータコア、コイル、前記ステータコアと前記コイルとの間に介在するインシュレータを有するステータと、前記ステータの内側に配置され、上下方向に延びる回転軸を有するロータとを含むブラシレスモータと、
   前記内側ケースの下方に配置され、前記内側ケースから下方へ突出する前記回転軸により駆動する出力部と、を有し、
   前記内側ケースが、前記ステータを保持すると共に、軸受を介して前記回転軸を軸支する電動園芸工具であって、
   前記ステータコアと前記回転軸との間を電気的に絶縁する絶縁手段が設けられていると共に、前記絶縁手段は、前記内側ケースと前記ステータコアとの間に設けられ、前記内側ケースに一体成形されるステータ側絶縁部材であることを特徴とする電動園芸工具。

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