ディスクモータ及びそれを備えた電動作業機、並びにディスクモータのバランス調整方法
【課題】別部材を追加する場合と比較して部品点数の増加及びコストアップを抑え且つディスクモータの長所である扁平を維持でき、さらにモータ完成品の状態でのバランス取りが可能なディスクモータ及びそれを備えた電動作業機、並びにディスクモータのバランス調整方法を提供する。
【解決手段】コイルパターン９２の外周部はバランス取り用領域として確保され、バランス取り用領域に、コイルパターン９２とは電気的に絶縁されたバランス取り用パターン９３が設けられている。バランス取り用パターン９３は、コイルパターン９２と同材質であり、絶縁基板９０からの高さがコイルパターン９２と略同一である。バランス取り用パターン９３は、コイルパターン９２を囲む連続したリング状である。バランス取り用領域に穴開け加工、切欠加工をしたり、バランス取り用パターン９３上にハンダ盛りを形成することで、バランス調整が可能である。
【解決手段】コイルパターン９２の外周部はバランス取り用領域として確保され、バランス取り用領域に、コイルパターン９２とは電気的に絶縁されたバランス取り用パターン９３が設けられている。バランス取り用パターン９３は、コイルパターン９２と同材質であり、絶縁基板９０からの高さがコイルパターン９２と略同一である。バランス取り用パターン９３は、コイルパターン９２を囲む連続したリング状である。バランス取り用領域に穴開け加工、切欠加工をしたり、バランス取り用パターン９３上にハンダ盛りを形成することで、バランス調整が可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルディスクを有して出力軸を回転駆動するディスクモータ及びそれを備えた電動作業機、並びにディスクモータのバランス調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１のディスクモータは、出力軸と、出力軸に固定され略円板状であってコイルパターンが印刷されたコイルディスクと、コイルパターンと接続される整流子と、コイルパターンに対向するように配置される磁石と、整流子に電流を供給するためのブラシとから主に構成される。
【０００３】
ディスクモータの回転数は、ブラシから供給される電圧、ディスクモータの電流、コイルディスクのコイルパターン、磁石の磁束、ブラシの数（極数）等により決定される。ブラシから供給される電圧及びディスクモータの電流が一定である場合には、コイルディスクのコイルパターン、磁石の磁束、ブラシの数を変更することによりディスクモータを所望の回転数に設定することが可能となる。
【０００４】
ディスクモータを高回転で用いる場合には、モータ（特にロータ）のアンバランス（不釣合い）による振動、騒音の増加、ひいてはモータの出力低下が問題として挙げられる。従って、ディスクモータの製造過程でバランス取りができるような構成にすることが重要である。下記特許文献１のディスクモータでは、コイル基板一枚一枚のコイルパターンの隙間にバランサが設けられている。下記特許文献２、３のディスクモータでは、ロータヨークやフランジに穴を設け又はウェイトを付すことでロータの不釣合い（回転軸に対する重量のアンバランス）を修正するとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許３６３６７００号公報
【特許文献２】特開２０１１−７８２５５号公報
【特許文献３】特開２０１１−７８２５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のディスクモータは、コイル基板一枚一枚の不釣合いは修正できるが、複数のコイル基板を合わせてロータの組立を完了した後は、バランス修正することができない。特許文献２、３のディスクモータは、ロータの外径に対して出力軸に近い側での修正となるため、大きくバランス調整をする場合に作業（穴開け又はウェイト付加）の量が多くなり、調整作業が困難となる可能性がある。また、特許文献２では、穴を開ける場合、穴の深さ方向の延長上にコイルパターンが存在するため、コイルパターンを傷つけないように穴を形成する困難性がある。
【０００７】
本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、特許文献２及び３と比較して出力軸から遠い位置でバランス調整可能とすることで、少ない作業量で大きくバランス調整をすることができるとともに、コイルパターンを傷つけるリスクが低く、さらにロータの組立完了後にバランス取りが可能なディスクモータ及びそれを備えた電動作業機、並びにディスクモータのバランス調整方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある態様は、ディスクモータである。このディスクモータは、
コイルパターンが形成されたコイルディスクと、
前記コイルパターンに電流を供給する電流供給手段と、
前記コイルパターンに対向する磁束発生部と、
前記コイルディスクの回転力で回転する出力軸とを備え、
前記コイルディスクは、前記コイルパターンの外周部にバランス取り用領域を有する。
【０００９】
前記バランス取り用領域に外側パターンが形成されていてもよい。
【００１０】
複数の前記コイルディスクを積層した構造を有し、各コイルディスクの前記バランス取り用領域のうち少なくとも他のコイルディスクとの対向する前記バランス取り用領域に外側パターンが形成されていてもよい。
【００１１】
他の基板との接触面となっていない前記バランス取り用領域に外側パターンが導電材で形成されていて、前記外側パターン上に導電材からなる突起部が設けられていてもよい。
【００１２】
前記外側パターンが前記コイルパターンと同材質からなってもよい。
【００１３】
前記外側パターンが前記コイルパターンから絶縁されていてもよい。
【００１４】
前記外側パターンは、前記コイルディスクの基板面からの高さが前記コイルパターンと略同一であってもよい。
【００１５】
前記バランス取り用領域に穴が形成されていてもよい。
【００１６】
前記バランス取り用領域に切欠が形成されていてもよい。
【００１７】
本発明のもう一つの態様も、ディスクモータである。このディスクモータは、
整流子ディスク及びコイルパターンが形成された少なくとも１枚のコイルディスクを有するロータと、
前記コイルパターンに電流を供給する電流供給手段と、
前記コイルパターンに対向する磁束発生部と、
前記コイルディスクの回転力で回転する出力軸とを備え、
前記ロータは、外周部にバランス取り用領域を有し、他の基板との接触面となっていない前記バランス取り用領域に外側パターンが導電材で形成されていて、前記外側パターン上に導電材からなる突起部が設けられている。
【００１８】
本発明のもう一つの態様は、前記ディスクモータを備えた電動作業機である。
【００１９】
本発明のもう一つの態様は、ディスクモータのバランス調整方法である。この方法は、
ディスクモータのバランスを調整する方法であって、
前記ディスクモータは、コイルパターンが形成されたコイルディスクと、前記コイルパターンに電流を供給する電流供給手段と、前記コイルパターンに対向する磁束発生部と、前記コイルディスクの回転力で回転する出力軸とを備え、前記コイルディスクは前記コイルパターンの外周部にバランス取り用領域を有し、
前記バランス取り用領域に穴又は切欠を形成する工程を含む。
【００２０】
本発明のもう一つの態様も、ディスクモータのバランス調整方法である。この方法は、
ディスクモータのバランスを調整する方法であって、
前記ディスクモータは、整流子ディスク及びコイルパターンが形成された少なくとも１枚のコイルディスクを有するロータと、前記コイルパターンに電流を供給する電流供給手段と、前記コイルパターンに対向する磁束発生部と、前記コイルディスクの回転力で回転する出力軸とを備え、前記ロータは外周部にバランス取り用領域を有し、他の基板との接触面となっていない前記バランス取り用領域に外側パターンが形成されていて、
前記外側パターン上に導電材からなる突起部を形成する工程を含む。
【００２１】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現をシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、外周部にバランス取り用領域を有するため、前記バランス取り用領域を利用してディスクモータのバランスを調整できる。このため、特許文献２及び３と比較して出力軸から遠い位置でバランス調整可能で、少ない作業量で大きくバランス調整をすることができるとともに、コイルパターンを傷つけるリスクが低く、さらにロータの組立完了後にバランス取りが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態に係る電動作業機としての刈払機の斜視図。
【図２】図１に示す刈払機の駆動部の正断面図。
【図３】図２に示すステータの模式的平面図。
【図４】図２に示すロータの、左半分を断面とした正面図。
【図５】図４に示す整流子基板の平面図。
【図６】（Ａ）は、図４に示す第１コイルディスクの平面図。（Ｂ）は、同コイルディスクの底面図。
【図７】第１コイルディスクのコイルパターン説明図。
【図８】バランス取り用領域にバランス取り用穴を設けたロータの一部拡大平面図。
【図９】バランス取り用領域にバランス取り用切欠を設けたロータの一部拡大平面図。
【図１０】バランス取り用パターン上にバランス取り用突起部を設けたロータの一部拡大平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００２５】
図１は、本発明の実施の形態に係る刈払機１の斜視図である。電動作業機の例示である刈払機１は、電源部３と、パイプ部４と、ハンドル部５と、駆動部６と、刈刃７とを備える。
【００２６】
電源部３は、電源たるバッテリ３０１を着脱可能に有する。パイプ部４は、電源部３と駆動部６とを機械的に接続する（連結する）。また、パイプ部４の内部には、電源部３と駆動部６とを電気的に接続する配線（図示せず）が挿通されている。この配線により、電源部３から駆動部６に電力が供給される。駆動部６は、ヘッドハウジング６１の内部にディスクモータを収容しており、電源部３からの供給電力により刈刃７を回転駆動する。ディスクモータの構成は後述する。
【００２７】
ハンドル部５は、パイプ部４の中間、すなわち電源部３と駆動部６との間に取り付け固定されている。ハンドル部５は、一対のアーム５１の先端にそれぞれグリップ５２を取り付けてなる。一方のグリップ５２には、スロットル５３が設けられている。作業者は、スロットル５３を操作することにより、駆動部６への供給電力を調整可能、すなわち刈刃７の回転数を調整可能である。刈刃７は、略円板状で、その周縁に鋸歯が形成されている。また、刈刃７中心には後述するディスクモータの出力軸に装着される孔（図には現れず）が形成されている。
【００２８】
図２は、図１に示す刈払機１の駆動部６の正断面図である。なお、図２に示すように、出力軸３１の延出方向を上下方向と定義する。駆動部６は、ヘッドハウジング６１の内部にディスクモータ８０を有する。ヘッドハウジング６１は、カバー部６２及びベース部６３を嵌合一体化してなる。ディスクモータ８０は、ステータ８１と、ロータ８２と、一対のブラシ８３とを有する。一対のブラシ８３は、ディスクモータ８０の回転軸（出力軸３１）について対称に設けられ、カバー部６２のブラシホルダ６５に支持される。各ブラシ８３は、下面が後述する整流子基板３５上の銅等の導体の整流子パターンと当接するように、バネ８３Ａによって整流子基板３５側（下側）に付勢される。ブラシ８３は、図１の電源部３に接続されており、ロータ８２の後述するコイルパターンに電流を供給する電流供給部として機能する。
【００２９】
ステータ８１は、磁束発生部としてのマグネット４１と、軟磁性体である上ヨーク４２及び下ヨーク４３とを有する。リング状の上ヨーク４２は、カバー部６２の下面に例えばネジ６２２で固定される。上ヨーク４２と略同径のリング状の下ヨーク４３は、ベース部６３の下面に形成されたリング状溝部６３１内に例えばネジ６３２で固定される。マグネット４１は、ベース部６３の上面に形成された穴部６３３内に嵌め込み固定される。
【００３０】
図３は、図２に示すステータ８１の模式的平面図である。本図に示すように、例えば円板形状のマグネット４１は、例えば１０個、円周上に等角度ピッチで並んで配置される（マグネット４１を収容する図２の穴部６３３も円周上に同数並んで存在する）。円周の中心は、ディスクモータ８０の回転中心と略一致する。隣り合うマグネット４１は、上面の磁極が相互に異なる。マグネット４１としては、ネオジム磁石等の希土類磁石が好ましいが、フェライト磁石等の焼結磁石を用いてもよい。上ヨーク４２及び下ヨーク４３は、後述するロータ８２のコイルパターンに印加される磁束密度を高めるものである。
【００３１】
図２に示すように、ロータ８２は、出力軸３１（ロータシャフト）と、整流子基板３５と、コイル部３６と、フランジ３７とを有する。出力軸３１は、カバー部６２に固定された上側軸受け３１１及びベース部６３に固定された下側軸受け３１２によって回転自在に支持される。出力軸３１の下方側端部には雄ネジ３１Ａが形成されており、図示せぬ留め具によって図１の刈刃７が固定される。整流子基板３５の上面は、ブラシ８３の摺動面である。図１に示す電源部３からブラシ８３及び整流子基板３５を介してコイル部３６に電流が供給される。
【００３２】
図４は、図２に示すロータ８２の、左半分を断面とした正面図である。本図に示すように、出力軸３１に同軸的に固定された例えばアルミ等の金属製のフランジ３７は、略円筒形状の円筒部３７Ａと、略円板形状の円板部３７Ｂとから構成される。円板部３７Ｂは、円筒部３７Ａの側面から出力軸３１と垂直に外側に突出する。軸方向視で円板部３７Ｂと同形状の絶縁板３８，３９が、同じく同形状のシート状の接着層５０２，５０３（絶縁性）によって円板部３７Ｂの上下面に接着固定される。絶縁板３８の上面には、シート状の接着層５０１（絶縁性）を介して整流子基板３５が接着固定される。絶縁板３９の下面には、シート状の接着層５０５（絶縁性）を介してコイル部３６が接着固定される。
【００３３】
コイル部３６は、第１コイルディスク３６１〜第４コイルディスク３６４をシート状の接着層５０７（絶縁性）を挟んで積層してなる。シート状の接着層５０７は、各コイルディスクと軸方向視で同形状であり、各コイルディスクの表面略全体を覆う。第１コイルディスク３６１〜第４コイルディスク３６４は、円板部３７Ｂよりも大径であり、それぞれ両面に後述のコイルパターンが形成されている。整流子基板３５から第４コイルディスク３６４までを貫く導体ピン４０は、整流子基板３５の整流子パターンと、第１コイルディスク３６１〜第４コイルディスク３６４の少なくともいずれかのコイルパターンとを電気的に接続する。円板部３７Ｂの貫通孔（ピン４０の挿通孔）には絶縁パイプ４０１が嵌め込まれ、ピン４０とフランジ３７との絶縁を確保する。
【００３４】
図５は、図４に示す整流子基板３５の平面図である。円板状の整流子基板３５（整流子ディスク）の中心にある貫通孔３５Ａは、図４の円筒部３７Ａを挿通させるものである。ピン挿通孔３５Ｂは、整流子基板３５の中心から等距離に所定数設けられ、図４に示すピン４０が一部のピン挿通孔３５Ｂに選択的に挿通される。整流子基板３５上に形成された整流子パターン３５１は、放射状に４０セグメントに分かれている。例えば間に７つのセグメントを挟んだ２つのセグメント（１番目と９番目、２番目と１０番目等）は、内側に形成された接続パターン３５２と反対面に形成された不図示の接続パターンにより相互に接続されている。
【００３５】
図６（Ａ）は、図４に示す第１コイルディスク３６１の平面図である。図６（Ｂ）は、同コイルディスクの底面図である。なお、他のコイルディスクも第１コイルディスク３６１と同じ構造であり且つ同じパターン（コイルパターン及びバランス取り用パターン）を有するので、ここでは第１コイルディスク３６１についてのみ説明する。
【００３６】
第１コイルディスク３６１は、円板状の絶縁基板９０（例えばガラス繊維強化エポキシ樹脂基板等の絶縁樹脂基板）の両面にそれぞれコイルパターン９２と、外側パターンとしてのバランス取り用パターン９３とを有する。絶縁基板９０の中心にある貫通孔９１は、図４の円筒部３７Ａを挿通させるものである。ピン挿通孔９４は、絶縁基板９０の中心からの角度９０°おきに４個ずつ、合計１６個形成される。各ピン挿通孔９４から絶縁基板９０の中心までの距離は相互に等しい。各ピン挿通孔９４は、整流子基板３５に形成されたピン挿通孔３５Ｂのうち１つと連通する。
【００３７】
銅その他の導電材からなるコイルパターン９２は、相互に近接した略同一幅の２列のパターンからなる部分コイルパターン群９２０を片面につき２０個ずつ有する。部分コイルパターン群９２０は、内側連絡パターン群９２Ａと、放射状パターン群９２Ｂと、外側連絡パターン群９２Ｃとを順に接続したものである。両面の内側連絡パターン群９２Ａ同士は、端部近傍に形成されたスルーホール９２１によって相互に電気的に接続される。両面の外側連絡パターン群９２Ｃ同士は、端部近傍に形成されたスルーホール９２２によって相互に電気的に接続される。放射状パターン群９２Ｂは、絶縁基板９０の中心側から半径方向外側に延びて内側連絡パターン群９２Ａと外側連絡パターン群９２Ｃとを渡す。両面の放射状パターン群９２Ｂ同士は、軸方向視で略同一位置に存在する。
【００３８】
各々の面の放射状パターン群９２Ｂは、絶縁基板９０の中心から等角度ピッチで存在する。したがって、絶縁基板９０の表面において、隣り合う放射状パターン群９２Ｂの間には、コイルパターン９２の存在しない領域がある。
【００３９】
通常、コイルディスクはコイルパターン９２を包含する最小半径Ｒ１の大きさとするが、本実施の形態ではコイルディスクを最小半径Ｒ１よりも大きくし、コイルパターン９２の外周部（外側連絡パターン群９２Ｃの外周部）をバランス取り用領域として確保している。そして、リング状のバランス取り用領域に、コイルパターン９２とは電気的に絶縁されたバランス取り用パターン９３が設けられている。バランス取り用パターン９３は、コイルパターン９２と同材質であり、絶縁基板９０からの高さがコイルパターン９２と略同一である。バランス取り用パターン９３は、図示の例ではコイルパターン９２を囲む連続したリング状である。バランス取り用領域を利用したバランス調整については後述する。
【００４０】
図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、第１コイルディスク３６１のコイルパターン説明図である。なお、これらの図は、振られている符号を除き、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）と同一である。第１コイルディスク３６１のコイルパターン９２は、２つのコイルを含む。一方のコイルの始点をＡ１−１、終点をＡ１−２と図７（Ａ）中に示している。また、他方のコイルの始点をＡ２−１、終点をＡ２−２と同図中に示している。一方のコイルは、始点Ａ１−１から点Ｐ１１、Ｐ１１'、Ｐ１２'、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１３'、・・・Ｐ１９'、Ｐ２０'と繋がる。これで上から見て始点Ａ１−１から時計回りに一周となる。そして、さらに点Ｐ２０'から同様に点Ｐ２０，Ｐ２１，Ｐ２１'、Ｐ２２'、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２３'、・・・、Ｐ２９'、Ｐ３０'と繋がる。これで上から見て始点Ａ１−１から時計回りに二周となる。そして、点Ｐ３０'から点Ｐ３１'、Ｐ３１、Ｐ３２、Ｐ３２'、Ｐ３３'と反時計回りに同様に繋がり、点Ｐ３０'から二周して終点Ａ１−２に至る。他方のコイルも同様に、始点Ａ２−１から終点Ａ２−２まで繋がっている。
【００４１】
そして、このように構成される第１コイルディスク３６１〜第４コイルディスク３６４が、軸方向（積層方向）に４枚積層されてコイル部３６が構成される。異なるコイルディスクのコイル間は、図４で既述のピン４０によって電気的に接続される。４枚のコイルディスクの接続を成すのに必要なピン４０は１２本である。ここで、各コイルディスクの出力軸３１周りの角度（位相）を所定角度ずらすことで、各コイルディスクに形成されたコイルパターン９２を直列に接続することができる。
【００４２】
以下、ディスクモータ８０の製造方法について簡単に説明する。
【００４３】
円板状の絶縁基板の両面に銅箔等の導電材を積層したものにマスクを被せてエッチング処理する（エッチング工程）。必要なスルーホール及びピン挿通孔は、エッチング処理の前もしくは後に加工する。これにより、図６（Ａ）等に示すコイルパターン９２及びバランス取り用パターン９３を形成した４枚のコイルディスク３６１〜３６４を得る。また、図５に示す整流子パターン３５１等を形成した整流子基板３５も同様に得る。
【００４４】
図４に示すように、ピン４０を通し、層間にプリプレグ状態のシート状の接着層５０１〜５０３，５０５，５０７（例えば、ガラス布基材にエポキシ樹脂を含浸させ半硬化状態にした薄いシート）を挟んで各部材をフランジ３７に積層し、金型にセットしてホットプレス（加熱した状態で積層方向に加圧）する（接着工程）。なお、ホットプレスに先だって、コイルディスク３６１〜３６４を積層した状態でピン４０と各コイルディスクとをハンダ付けしておく。また、ホットプレス後、整流子基板３５とピン４０とをハンダ付けし、突出したピン４０の不要部分をカットする。こうして得られた図４のロータ８２を、図２に示すようにステータ８１及びブラシ８３と組み合わせ、ディスクモータ８０が完成する。
【００４５】
本実施の形態では、バランス取り用領域を利用して、ロータ８２の組立完了後にバランス調整が可能である。以下、これについて説明する。
【００４６】
まず、上記のように構成したロータ８２のバランス計測を行う。バランス計測は、市販のバランスマシンを用いて実施可能である。バランスマシンにより、ロータ８２のアンバランス（アンバランス量とアンバランス位置角度）が特定される。そして、当該アンバランスを減じるようにバランス調整を行う。バランス調整では、マイナスバランス方式（マイナス修正）の場合、例えば図８に示すようにバランス取り用領域（バランス取り用パターン９３）にバランス取り用穴９３１（貫通孔であっても非貫通孔であってもよい）をドリル等で穴開け加工して設けるか、例えば図９に示すようにバランス取り用領域にバランス取り用切欠９３２を削り加工等で設ける。プラスバランス方式（プラス修正）の場合、例えば図１０に示すようにバランス取り用パターン９３上に導電材からなるバランス取り用突起部９３３を形成する（例えばハンダ付けによりハンダ盛りを形成する）。なお、バランス計測とバランス調整は複数回繰り返してもよい。また、バランス取り用穴９３１、バランス取り用切欠９３２、及びバランス取り用突起部９３３の２つ以上を組み合わせてもよい。こうして、ロータ８２、ひいてはディスクモータ８０のアンバランス（不釣り合い）を修正できる。
【００４７】
本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。
【００４８】
(1) コイルディスクがコイルパターンの外周部にバランス取り用領域を有するため、前記バランス取り用領域を利用してロータ８２ひいてはディスクモータ８０のバランスを調整できる。このため、出力軸３１から遠い位置でバランス調整が可能で、少ない作業量（少しの加工）で大きくバランスの調整が可能となる。また、ロータ８２の組立完了後にバランス取りが可能となる。さらに、バランス調整のために別部材を追加する場合と比較して部品点数の増加及びコストアップを抑え且つディスクモータの長所である扁平（薄型）も維持できる。
【００４９】
(2) コイルパターン９２を包含する最小半径Ｒ１以内の領域でバランス調整をすることを考えると、穴開けの場合は例えばコイルパターンを断線するリスクがあり、ハンダ付けの場合はコイルパターンを短絡するリスクがあり、現実的でない。特にコイルディスクを複数積層する場合、内層のコイルパターン９２は目視不可能であり、最小半径Ｒ１以内の領域でのバランス調整はリスクが大きいといえる。これに対し、本実施の形態では、コイルディスクを最小半径Ｒ１よりも大きくし、コイルパターン９２の外周部をバランス取り用領域として確保しているため、当該バランス取り用領域を利用して安全にバランス調整が可能である。
【００５０】
(3) バランス取り用領域にバランス取り用パターン９３を形成しているため、コイルディスク同士の接着強度が高い。すなわち、バランス取り用パターン９３が無い場合、バランス取り用領域はコイルパターン９２表面と比較して高さが低くてコイルディスク同士の接着への寄与が小さい（又は寄与がない）ため、コイルディスク同士の接着強度が低いという問題がある。これに対し本実施の形態では、基板面からコイルパターン９２と略同一高さのバランス取り用パターン９３を設けたことで、バランス取り用パターン９３の表面もコイルディスク同士の接着に寄与させることができ、接着強度が高められる。このため、振動の大きな製品や使い方によっては衝撃が加わりやすい製品においても、高い信頼性を確保できる。
【００５１】
(4) バランス取り用パターン９３を設けたことで、プラスバランス方式（プラス修正）によるバランス調整がハンダ付け等で容易にできる。
【００５２】
(5) バランス取り用パターン９３がコイルパターン９２と同材質かつ基板面から同じ高さであるから、両者を一度のエッチング工程で一括的に形成することができ、製造容易かつコスト安である。すなわち、バランス取り用パターン９３の形成のために別途工程が増やす必要がない。
【００５３】
以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。
【００５４】
バランス取り用パターン９３は、連続したリング状に替えて、例えば複数の小パターンをリング状に配列したものであってもよい。
【００５５】
バランス取り用パターン９３は、コイルパターン９２を短絡（部分的短絡を含む）しない限り、コイルパターン９２に接続されていてもよい（すなわちコイルパターン９２から絶縁されていなくてもよい）。
【００５６】
他のコイルディスクとの接着面となっていない面上のバランス取り用領域にはバランス取り用パターン９３を設けなくてもよい。この場合、プラスバランス方式によるバランス調整は難しくなるものの、接着力への影響はない。また、接着力の要求が厳しくない場合は接着面上のバランス取り用領域にもバランス取り用パターン９３を設けなくてもよい。
【００５７】
尚、プラスバランス方式によるバランス調整であれば、バランス取り用パターンの形成位置はコイルディスクの外周側に限られるものではなく、例えば軸方向の寸法が若干大きくはなるが、コイル部３６の最も軸方向外側（第１コイルディスク３６１の上側）にコイルパターンが形成されないバランス調整用ディスクを設け、その外周側にバランス取り用パターンを設けるようにしてもよい。この場合、バランス取り用パターンは、各コイルディスクの磁石と対向する部分より外周側に、リング状に形成されていてもよい。
【００５８】
コイルディスクは１枚又は全てが片面基板であってもよい。
【００５９】
コイルディスク及び整流子基板の形状は、厳密な円板状でなくてもよいが、軸方向視で実質的に円とみなせる範囲であるとよい。
【００６０】
上記に加え、マグネットの個数とその配置角度ピッチ、コイルパターンの周回数（コイルパターンの列数）、コイルディスクの積層数、ピン挿通孔やスルーホールの数、その他のパラメータは、要求される性能やコストに応じて適宜設定可能である。また、コイルパターンの周回数は、コイルディスクごとに異なってもよい。なお、コイルパターンが１列の場合は、実施の形態の説明における「部分コイルパターン群」、「内側連絡パターン群」、「放射状パターン群」、及び「外側連絡パターン群」の各用語を、「群」を除いて読み替える。
【００６１】
電動作業機は、実施の形態で示した刈払機のほか、ディスクモータを搭載したベルトサンダーやロータリバンドソー等、ディスクモータによる回転駆動部を有する種々の電動工具であってもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１ 刈払機
３ 電源部
４ パイプ部
５ ハンドル部
６ 駆動部
７ 刈刃
３０１ バッテリ
３１ 出力軸（ロータシャフト）
３５ 整流子基板
３６ コイル部
３７ フランジ
４１ マグネット
４２ 上ヨーク
４３ 下ヨーク
５１ アーム
５２ グリップ
５３ スロットル
６１ ヘッドハウジング
６２ カバー部
６３ ベース部
６５ ブラシホルダ
８０ ディスクモータ
８１ ステータ
８２ ロータ
８３ ブラシ
９２ コイルパターン
９２Ａ 内側連絡パターン群
９２Ｂ 放射状パターン群
９２Ｃ 外側連絡パターン群
９３ バランス取り用パターン
９２０ 部分コイルパターン群
３６１〜３６４ コイルディスク
５０１〜５０３，５０５，５０７ 接着層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルディスクを有して出力軸を回転駆動するディスクモータ及びそれを備えた電動作業機、並びにディスクモータのバランス調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１のディスクモータは、出力軸と、出力軸に固定され略円板状であってコイルパターンが印刷されたコイルディスクと、コイルパターンと接続される整流子と、コイルパターンに対向するように配置される磁石と、整流子に電流を供給するためのブラシとから主に構成される。
【０００３】
ディスクモータの回転数は、ブラシから供給される電圧、ディスクモータの電流、コイルディスクのコイルパターン、磁石の磁束、ブラシの数（極数）等により決定される。ブラシから供給される電圧及びディスクモータの電流が一定である場合には、コイルディスクのコイルパターン、磁石の磁束、ブラシの数を変更することによりディスクモータを所望の回転数に設定することが可能となる。
【０００４】
ディスクモータを高回転で用いる場合には、モータ（特にロータ）のアンバランス（不釣合い）による振動、騒音の増加、ひいてはモータの出力低下が問題として挙げられる。従って、ディスクモータの製造過程でバランス取りができるような構成にすることが重要である。下記特許文献１のディスクモータでは、コイル基板一枚一枚のコイルパターンの隙間にバランサが設けられている。下記特許文献２、３のディスクモータでは、ロータヨークやフランジに穴を設け又はウェイトを付すことでロータの不釣合い（回転軸に対する重量のアンバランス）を修正するとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許３６３６７００号公報
【特許文献２】特開２０１１−７８２５５号公報
【特許文献３】特開２０１１−７８２５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のディスクモータは、コイル基板一枚一枚の不釣合いは修正できるが、複数のコイル基板を合わせてロータの組立を完了した後は、バランス修正することができない。特許文献２、３のディスクモータは、ロータの外径に対して出力軸に近い側での修正となるため、大きくバランス調整をする場合に作業（穴開け又はウェイト付加）の量が多くなり、調整作業が困難となる可能性がある。また、特許文献２では、穴を開ける場合、穴の深さ方向の延長上にコイルパターンが存在するため、コイルパターンを傷つけないように穴を形成する困難性がある。
【０００７】
本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、特許文献２及び３と比較して出力軸から遠い位置でバランス調整可能とすることで、少ない作業量で大きくバランス調整をすることができるとともに、コイルパターンを傷つけるリスクが低く、さらにロータの組立完了後にバランス取りが可能なディスクモータ及びそれを備えた電動作業機、並びにディスクモータのバランス調整方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある態様は、ディスクモータである。このディスクモータは、
コイルパターンが形成されたコイルディスクと、
前記コイルパターンに電流を供給する電流供給手段と、
前記コイルパターンに対向する磁束発生部と、
前記コイルディスクの回転力で回転する出力軸とを備え、
前記コイルディスクは、前記コイルパターンの外周部にバランス取り用領域を有する。
【０００９】
前記バランス取り用領域に外側パターンが形成されていてもよい。
【００１０】
複数の前記コイルディスクを積層した構造を有し、各コイルディスクの前記バランス取り用領域のうち少なくとも他のコイルディスクとの対向する前記バランス取り用領域に外側パターンが形成されていてもよい。
【００１１】
他の基板との接触面となっていない前記バランス取り用領域に外側パターンが導電材で形成されていて、前記外側パターン上に導電材からなる突起部が設けられていてもよい。
【００１２】
前記外側パターンが前記コイルパターンと同材質からなってもよい。
【００１３】
前記外側パターンが前記コイルパターンから絶縁されていてもよい。
【００１４】
前記外側パターンは、前記コイルディスクの基板面からの高さが前記コイルパターンと略同一であってもよい。
【００１５】
前記バランス取り用領域に穴が形成されていてもよい。
【００１６】
前記バランス取り用領域に切欠が形成されていてもよい。
【００１７】
本発明のもう一つの態様も、ディスクモータである。このディスクモータは、
整流子ディスク及びコイルパターンが形成された少なくとも１枚のコイルディスクを有するロータと、
前記コイルパターンに電流を供給する電流供給手段と、
前記コイルパターンに対向する磁束発生部と、
前記コイルディスクの回転力で回転する出力軸とを備え、
前記ロータは、外周部にバランス取り用領域を有し、他の基板との接触面となっていない前記バランス取り用領域に外側パターンが導電材で形成されていて、前記外側パターン上に導電材からなる突起部が設けられている。
【００１８】
本発明のもう一つの態様は、前記ディスクモータを備えた電動作業機である。
【００１９】
本発明のもう一つの態様は、ディスクモータのバランス調整方法である。この方法は、
ディスクモータのバランスを調整する方法であって、
前記ディスクモータは、コイルパターンが形成されたコイルディスクと、前記コイルパターンに電流を供給する電流供給手段と、前記コイルパターンに対向する磁束発生部と、前記コイルディスクの回転力で回転する出力軸とを備え、前記コイルディスクは前記コイルパターンの外周部にバランス取り用領域を有し、
前記バランス取り用領域に穴又は切欠を形成する工程を含む。
【００２０】
本発明のもう一つの態様も、ディスクモータのバランス調整方法である。この方法は、
ディスクモータのバランスを調整する方法であって、
前記ディスクモータは、整流子ディスク及びコイルパターンが形成された少なくとも１枚のコイルディスクを有するロータと、前記コイルパターンに電流を供給する電流供給手段と、前記コイルパターンに対向する磁束発生部と、前記コイルディスクの回転力で回転する出力軸とを備え、前記ロータは外周部にバランス取り用領域を有し、他の基板との接触面となっていない前記バランス取り用領域に外側パターンが形成されていて、
前記外側パターン上に導電材からなる突起部を形成する工程を含む。
【００２１】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現をシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、外周部にバランス取り用領域を有するため、前記バランス取り用領域を利用してディスクモータのバランスを調整できる。このため、特許文献２及び３と比較して出力軸から遠い位置でバランス調整可能で、少ない作業量で大きくバランス調整をすることができるとともに、コイルパターンを傷つけるリスクが低く、さらにロータの組立完了後にバランス取りが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態に係る電動作業機としての刈払機の斜視図。
【図２】図１に示す刈払機の駆動部の正断面図。
【図３】図２に示すステータの模式的平面図。
【図４】図２に示すロータの、左半分を断面とした正面図。
【図５】図４に示す整流子基板の平面図。
【図６】（Ａ）は、図４に示す第１コイルディスクの平面図。（Ｂ）は、同コイルディスクの底面図。
【図７】第１コイルディスクのコイルパターン説明図。
【図８】バランス取り用領域にバランス取り用穴を設けたロータの一部拡大平面図。
【図９】バランス取り用領域にバランス取り用切欠を設けたロータの一部拡大平面図。
【図１０】バランス取り用パターン上にバランス取り用突起部を設けたロータの一部拡大平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００２５】
図１は、本発明の実施の形態に係る刈払機１の斜視図である。電動作業機の例示である刈払機１は、電源部３と、パイプ部４と、ハンドル部５と、駆動部６と、刈刃７とを備える。
【００２６】
電源部３は、電源たるバッテリ３０１を着脱可能に有する。パイプ部４は、電源部３と駆動部６とを機械的に接続する（連結する）。また、パイプ部４の内部には、電源部３と駆動部６とを電気的に接続する配線（図示せず）が挿通されている。この配線により、電源部３から駆動部６に電力が供給される。駆動部６は、ヘッドハウジング６１の内部にディスクモータを収容しており、電源部３からの供給電力により刈刃７を回転駆動する。ディスクモータの構成は後述する。
【００２７】
ハンドル部５は、パイプ部４の中間、すなわち電源部３と駆動部６との間に取り付け固定されている。ハンドル部５は、一対のアーム５１の先端にそれぞれグリップ５２を取り付けてなる。一方のグリップ５２には、スロットル５３が設けられている。作業者は、スロットル５３を操作することにより、駆動部６への供給電力を調整可能、すなわち刈刃７の回転数を調整可能である。刈刃７は、略円板状で、その周縁に鋸歯が形成されている。また、刈刃７中心には後述するディスクモータの出力軸に装着される孔（図には現れず）が形成されている。
【００２８】
図２は、図１に示す刈払機１の駆動部６の正断面図である。なお、図２に示すように、出力軸３１の延出方向を上下方向と定義する。駆動部６は、ヘッドハウジング６１の内部にディスクモータ８０を有する。ヘッドハウジング６１は、カバー部６２及びベース部６３を嵌合一体化してなる。ディスクモータ８０は、ステータ８１と、ロータ８２と、一対のブラシ８３とを有する。一対のブラシ８３は、ディスクモータ８０の回転軸（出力軸３１）について対称に設けられ、カバー部６２のブラシホルダ６５に支持される。各ブラシ８３は、下面が後述する整流子基板３５上の銅等の導体の整流子パターンと当接するように、バネ８３Ａによって整流子基板３５側（下側）に付勢される。ブラシ８３は、図１の電源部３に接続されており、ロータ８２の後述するコイルパターンに電流を供給する電流供給部として機能する。
【００２９】
ステータ８１は、磁束発生部としてのマグネット４１と、軟磁性体である上ヨーク４２及び下ヨーク４３とを有する。リング状の上ヨーク４２は、カバー部６２の下面に例えばネジ６２２で固定される。上ヨーク４２と略同径のリング状の下ヨーク４３は、ベース部６３の下面に形成されたリング状溝部６３１内に例えばネジ６３２で固定される。マグネット４１は、ベース部６３の上面に形成された穴部６３３内に嵌め込み固定される。
【００３０】
図３は、図２に示すステータ８１の模式的平面図である。本図に示すように、例えば円板形状のマグネット４１は、例えば１０個、円周上に等角度ピッチで並んで配置される（マグネット４１を収容する図２の穴部６３３も円周上に同数並んで存在する）。円周の中心は、ディスクモータ８０の回転中心と略一致する。隣り合うマグネット４１は、上面の磁極が相互に異なる。マグネット４１としては、ネオジム磁石等の希土類磁石が好ましいが、フェライト磁石等の焼結磁石を用いてもよい。上ヨーク４２及び下ヨーク４３は、後述するロータ８２のコイルパターンに印加される磁束密度を高めるものである。
【００３１】
図２に示すように、ロータ８２は、出力軸３１（ロータシャフト）と、整流子基板３５と、コイル部３６と、フランジ３７とを有する。出力軸３１は、カバー部６２に固定された上側軸受け３１１及びベース部６３に固定された下側軸受け３１２によって回転自在に支持される。出力軸３１の下方側端部には雄ネジ３１Ａが形成されており、図示せぬ留め具によって図１の刈刃７が固定される。整流子基板３５の上面は、ブラシ８３の摺動面である。図１に示す電源部３からブラシ８３及び整流子基板３５を介してコイル部３６に電流が供給される。
【００３２】
図４は、図２に示すロータ８２の、左半分を断面とした正面図である。本図に示すように、出力軸３１に同軸的に固定された例えばアルミ等の金属製のフランジ３７は、略円筒形状の円筒部３７Ａと、略円板形状の円板部３７Ｂとから構成される。円板部３７Ｂは、円筒部３７Ａの側面から出力軸３１と垂直に外側に突出する。軸方向視で円板部３７Ｂと同形状の絶縁板３８，３９が、同じく同形状のシート状の接着層５０２，５０３（絶縁性）によって円板部３７Ｂの上下面に接着固定される。絶縁板３８の上面には、シート状の接着層５０１（絶縁性）を介して整流子基板３５が接着固定される。絶縁板３９の下面には、シート状の接着層５０５（絶縁性）を介してコイル部３６が接着固定される。
【００３３】
コイル部３６は、第１コイルディスク３６１〜第４コイルディスク３６４をシート状の接着層５０７（絶縁性）を挟んで積層してなる。シート状の接着層５０７は、各コイルディスクと軸方向視で同形状であり、各コイルディスクの表面略全体を覆う。第１コイルディスク３６１〜第４コイルディスク３６４は、円板部３７Ｂよりも大径であり、それぞれ両面に後述のコイルパターンが形成されている。整流子基板３５から第４コイルディスク３６４までを貫く導体ピン４０は、整流子基板３５の整流子パターンと、第１コイルディスク３６１〜第４コイルディスク３６４の少なくともいずれかのコイルパターンとを電気的に接続する。円板部３７Ｂの貫通孔（ピン４０の挿通孔）には絶縁パイプ４０１が嵌め込まれ、ピン４０とフランジ３７との絶縁を確保する。
【００３４】
図５は、図４に示す整流子基板３５の平面図である。円板状の整流子基板３５（整流子ディスク）の中心にある貫通孔３５Ａは、図４の円筒部３７Ａを挿通させるものである。ピン挿通孔３５Ｂは、整流子基板３５の中心から等距離に所定数設けられ、図４に示すピン４０が一部のピン挿通孔３５Ｂに選択的に挿通される。整流子基板３５上に形成された整流子パターン３５１は、放射状に４０セグメントに分かれている。例えば間に７つのセグメントを挟んだ２つのセグメント（１番目と９番目、２番目と１０番目等）は、内側に形成された接続パターン３５２と反対面に形成された不図示の接続パターンにより相互に接続されている。
【００３５】
図６（Ａ）は、図４に示す第１コイルディスク３６１の平面図である。図６（Ｂ）は、同コイルディスクの底面図である。なお、他のコイルディスクも第１コイルディスク３６１と同じ構造であり且つ同じパターン（コイルパターン及びバランス取り用パターン）を有するので、ここでは第１コイルディスク３６１についてのみ説明する。
【００３６】
第１コイルディスク３６１は、円板状の絶縁基板９０（例えばガラス繊維強化エポキシ樹脂基板等の絶縁樹脂基板）の両面にそれぞれコイルパターン９２と、外側パターンとしてのバランス取り用パターン９３とを有する。絶縁基板９０の中心にある貫通孔９１は、図４の円筒部３７Ａを挿通させるものである。ピン挿通孔９４は、絶縁基板９０の中心からの角度９０°おきに４個ずつ、合計１６個形成される。各ピン挿通孔９４から絶縁基板９０の中心までの距離は相互に等しい。各ピン挿通孔９４は、整流子基板３５に形成されたピン挿通孔３５Ｂのうち１つと連通する。
【００３７】
銅その他の導電材からなるコイルパターン９２は、相互に近接した略同一幅の２列のパターンからなる部分コイルパターン群９２０を片面につき２０個ずつ有する。部分コイルパターン群９２０は、内側連絡パターン群９２Ａと、放射状パターン群９２Ｂと、外側連絡パターン群９２Ｃとを順に接続したものである。両面の内側連絡パターン群９２Ａ同士は、端部近傍に形成されたスルーホール９２１によって相互に電気的に接続される。両面の外側連絡パターン群９２Ｃ同士は、端部近傍に形成されたスルーホール９２２によって相互に電気的に接続される。放射状パターン群９２Ｂは、絶縁基板９０の中心側から半径方向外側に延びて内側連絡パターン群９２Ａと外側連絡パターン群９２Ｃとを渡す。両面の放射状パターン群９２Ｂ同士は、軸方向視で略同一位置に存在する。
【００３８】
各々の面の放射状パターン群９２Ｂは、絶縁基板９０の中心から等角度ピッチで存在する。したがって、絶縁基板９０の表面において、隣り合う放射状パターン群９２Ｂの間には、コイルパターン９２の存在しない領域がある。
【００３９】
通常、コイルディスクはコイルパターン９２を包含する最小半径Ｒ１の大きさとするが、本実施の形態ではコイルディスクを最小半径Ｒ１よりも大きくし、コイルパターン９２の外周部（外側連絡パターン群９２Ｃの外周部）をバランス取り用領域として確保している。そして、リング状のバランス取り用領域に、コイルパターン９２とは電気的に絶縁されたバランス取り用パターン９３が設けられている。バランス取り用パターン９３は、コイルパターン９２と同材質であり、絶縁基板９０からの高さがコイルパターン９２と略同一である。バランス取り用パターン９３は、図示の例ではコイルパターン９２を囲む連続したリング状である。バランス取り用領域を利用したバランス調整については後述する。
【００４０】
図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、第１コイルディスク３６１のコイルパターン説明図である。なお、これらの図は、振られている符号を除き、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）と同一である。第１コイルディスク３６１のコイルパターン９２は、２つのコイルを含む。一方のコイルの始点をＡ１−１、終点をＡ１−２と図７（Ａ）中に示している。また、他方のコイルの始点をＡ２−１、終点をＡ２−２と同図中に示している。一方のコイルは、始点Ａ１−１から点Ｐ１１、Ｐ１１'、Ｐ１２'、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１３'、・・・Ｐ１９'、Ｐ２０'と繋がる。これで上から見て始点Ａ１−１から時計回りに一周となる。そして、さらに点Ｐ２０'から同様に点Ｐ２０，Ｐ２１，Ｐ２１'、Ｐ２２'、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２３'、・・・、Ｐ２９'、Ｐ３０'と繋がる。これで上から見て始点Ａ１−１から時計回りに二周となる。そして、点Ｐ３０'から点Ｐ３１'、Ｐ３１、Ｐ３２、Ｐ３２'、Ｐ３３'と反時計回りに同様に繋がり、点Ｐ３０'から二周して終点Ａ１−２に至る。他方のコイルも同様に、始点Ａ２−１から終点Ａ２−２まで繋がっている。
【００４１】
そして、このように構成される第１コイルディスク３６１〜第４コイルディスク３６４が、軸方向（積層方向）に４枚積層されてコイル部３６が構成される。異なるコイルディスクのコイル間は、図４で既述のピン４０によって電気的に接続される。４枚のコイルディスクの接続を成すのに必要なピン４０は１２本である。ここで、各コイルディスクの出力軸３１周りの角度（位相）を所定角度ずらすことで、各コイルディスクに形成されたコイルパターン９２を直列に接続することができる。
【００４２】
以下、ディスクモータ８０の製造方法について簡単に説明する。
【００４３】
円板状の絶縁基板の両面に銅箔等の導電材を積層したものにマスクを被せてエッチング処理する（エッチング工程）。必要なスルーホール及びピン挿通孔は、エッチング処理の前もしくは後に加工する。これにより、図６（Ａ）等に示すコイルパターン９２及びバランス取り用パターン９３を形成した４枚のコイルディスク３６１〜３６４を得る。また、図５に示す整流子パターン３５１等を形成した整流子基板３５も同様に得る。
【００４４】
図４に示すように、ピン４０を通し、層間にプリプレグ状態のシート状の接着層５０１〜５０３，５０５，５０７（例えば、ガラス布基材にエポキシ樹脂を含浸させ半硬化状態にした薄いシート）を挟んで各部材をフランジ３７に積層し、金型にセットしてホットプレス（加熱した状態で積層方向に加圧）する（接着工程）。なお、ホットプレスに先だって、コイルディスク３６１〜３６４を積層した状態でピン４０と各コイルディスクとをハンダ付けしておく。また、ホットプレス後、整流子基板３５とピン４０とをハンダ付けし、突出したピン４０の不要部分をカットする。こうして得られた図４のロータ８２を、図２に示すようにステータ８１及びブラシ８３と組み合わせ、ディスクモータ８０が完成する。
【００４５】
本実施の形態では、バランス取り用領域を利用して、ロータ８２の組立完了後にバランス調整が可能である。以下、これについて説明する。
【００４６】
まず、上記のように構成したロータ８２のバランス計測を行う。バランス計測は、市販のバランスマシンを用いて実施可能である。バランスマシンにより、ロータ８２のアンバランス（アンバランス量とアンバランス位置角度）が特定される。そして、当該アンバランスを減じるようにバランス調整を行う。バランス調整では、マイナスバランス方式（マイナス修正）の場合、例えば図８に示すようにバランス取り用領域（バランス取り用パターン９３）にバランス取り用穴９３１（貫通孔であっても非貫通孔であってもよい）をドリル等で穴開け加工して設けるか、例えば図９に示すようにバランス取り用領域にバランス取り用切欠９３２を削り加工等で設ける。プラスバランス方式（プラス修正）の場合、例えば図１０に示すようにバランス取り用パターン９３上に導電材からなるバランス取り用突起部９３３を形成する（例えばハンダ付けによりハンダ盛りを形成する）。なお、バランス計測とバランス調整は複数回繰り返してもよい。また、バランス取り用穴９３１、バランス取り用切欠９３２、及びバランス取り用突起部９３３の２つ以上を組み合わせてもよい。こうして、ロータ８２、ひいてはディスクモータ８０のアンバランス（不釣り合い）を修正できる。
【００４７】
本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。
【００４８】
(1) コイルディスクがコイルパターンの外周部にバランス取り用領域を有するため、前記バランス取り用領域を利用してロータ８２ひいてはディスクモータ８０のバランスを調整できる。このため、出力軸３１から遠い位置でバランス調整が可能で、少ない作業量（少しの加工）で大きくバランスの調整が可能となる。また、ロータ８２の組立完了後にバランス取りが可能となる。さらに、バランス調整のために別部材を追加する場合と比較して部品点数の増加及びコストアップを抑え且つディスクモータの長所である扁平（薄型）も維持できる。
【００４９】
(2) コイルパターン９２を包含する最小半径Ｒ１以内の領域でバランス調整をすることを考えると、穴開けの場合は例えばコイルパターンを断線するリスクがあり、ハンダ付けの場合はコイルパターンを短絡するリスクがあり、現実的でない。特にコイルディスクを複数積層する場合、内層のコイルパターン９２は目視不可能であり、最小半径Ｒ１以内の領域でのバランス調整はリスクが大きいといえる。これに対し、本実施の形態では、コイルディスクを最小半径Ｒ１よりも大きくし、コイルパターン９２の外周部をバランス取り用領域として確保しているため、当該バランス取り用領域を利用して安全にバランス調整が可能である。
【００５０】
(3) バランス取り用領域にバランス取り用パターン９３を形成しているため、コイルディスク同士の接着強度が高い。すなわち、バランス取り用パターン９３が無い場合、バランス取り用領域はコイルパターン９２表面と比較して高さが低くてコイルディスク同士の接着への寄与が小さい（又は寄与がない）ため、コイルディスク同士の接着強度が低いという問題がある。これに対し本実施の形態では、基板面からコイルパターン９２と略同一高さのバランス取り用パターン９３を設けたことで、バランス取り用パターン９３の表面もコイルディスク同士の接着に寄与させることができ、接着強度が高められる。このため、振動の大きな製品や使い方によっては衝撃が加わりやすい製品においても、高い信頼性を確保できる。
【００５１】
(4) バランス取り用パターン９３を設けたことで、プラスバランス方式（プラス修正）によるバランス調整がハンダ付け等で容易にできる。
【００５２】
(5) バランス取り用パターン９３がコイルパターン９２と同材質かつ基板面から同じ高さであるから、両者を一度のエッチング工程で一括的に形成することができ、製造容易かつコスト安である。すなわち、バランス取り用パターン９３の形成のために別途工程が増やす必要がない。
【００５３】
以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。
【００５４】
バランス取り用パターン９３は、連続したリング状に替えて、例えば複数の小パターンをリング状に配列したものであってもよい。
【００５５】
バランス取り用パターン９３は、コイルパターン９２を短絡（部分的短絡を含む）しない限り、コイルパターン９２に接続されていてもよい（すなわちコイルパターン９２から絶縁されていなくてもよい）。
【００５６】
他のコイルディスクとの接着面となっていない面上のバランス取り用領域にはバランス取り用パターン９３を設けなくてもよい。この場合、プラスバランス方式によるバランス調整は難しくなるものの、接着力への影響はない。また、接着力の要求が厳しくない場合は接着面上のバランス取り用領域にもバランス取り用パターン９３を設けなくてもよい。
【００５７】
尚、プラスバランス方式によるバランス調整であれば、バランス取り用パターンの形成位置はコイルディスクの外周側に限られるものではなく、例えば軸方向の寸法が若干大きくはなるが、コイル部３６の最も軸方向外側（第１コイルディスク３６１の上側）にコイルパターンが形成されないバランス調整用ディスクを設け、その外周側にバランス取り用パターンを設けるようにしてもよい。この場合、バランス取り用パターンは、各コイルディスクの磁石と対向する部分より外周側に、リング状に形成されていてもよい。
【００５８】
コイルディスクは１枚又は全てが片面基板であってもよい。
【００５９】
コイルディスク及び整流子基板の形状は、厳密な円板状でなくてもよいが、軸方向視で実質的に円とみなせる範囲であるとよい。
【００６０】
上記に加え、マグネットの個数とその配置角度ピッチ、コイルパターンの周回数（コイルパターンの列数）、コイルディスクの積層数、ピン挿通孔やスルーホールの数、その他のパラメータは、要求される性能やコストに応じて適宜設定可能である。また、コイルパターンの周回数は、コイルディスクごとに異なってもよい。なお、コイルパターンが１列の場合は、実施の形態の説明における「部分コイルパターン群」、「内側連絡パターン群」、「放射状パターン群」、及び「外側連絡パターン群」の各用語を、「群」を除いて読み替える。
【００６１】
電動作業機は、実施の形態で示した刈払機のほか、ディスクモータを搭載したベルトサンダーやロータリバンドソー等、ディスクモータによる回転駆動部を有する種々の電動工具であってもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１ 刈払機
３ 電源部
４ パイプ部
５ ハンドル部
６ 駆動部
７ 刈刃
３０１ バッテリ
３１ 出力軸（ロータシャフト）
３５ 整流子基板
３６ コイル部
３７ フランジ
４１ マグネット
４２ 上ヨーク
４３ 下ヨーク
５１ アーム
５２ グリップ
５３ スロットル
６１ ヘッドハウジング
６２ カバー部
６３ ベース部
６５ ブラシホルダ
８０ ディスクモータ
８１ ステータ
８２ ロータ
８３ ブラシ
９２ コイルパターン
９２Ａ 内側連絡パターン群
９２Ｂ 放射状パターン群
９２Ｃ 外側連絡パターン群
９３ バランス取り用パターン
９２０ 部分コイルパターン群
３６１〜３６４ コイルディスク
５０１〜５０３，５０５，５０７ 接着層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルパターンが形成されたコイルディスクと、
前記コイルパターンに電流を供給する電流供給手段と、
前記コイルパターンに対向する磁束発生部と、
前記コイルディスクの回転力で回転する出力軸とを備え、
前記コイルディスクは、前記コイルパターンの外周部にバランス取り用領域を有する、ディスクモータ。
【請求項２】
前記バランス取り用領域に外側パターンが形成されている請求項１に記載のディスクモータ。
【請求項３】
複数の前記コイルディスクを積層した構造を有し、各コイルディスクの前記バランス取り用領域のうち少なくとも他のコイルディスクとの対向する前記バランス取り用領域に外側パターンが形成されている、請求項１に記載のディスクモータ。
【請求項４】
他の基板との接触面となっていない前記バランス取り用領域に外側パターンが導電材で形成されていて、前記外側パターン上に導電材からなる突起部が設けられている、請求項１に記載のディスクモータ。
【請求項５】
前記外側パターンが前記コイルパターンと同材質からなる請求項２から４のいずれか一項に記載のディスクモータ。
【請求項６】
前記外側パターンが前記コイルパターンから絶縁されている請求項２から５のいずれか一項に記載のディスクモータ。
【請求項７】
前記外側パターンは、前記コイルディスクの基板面からの高さが前記コイルパターンと略同一である、請求項２から６のいずれか一項に記載のディスクモータ。
【請求項８】
前記バランス取り用領域に穴が形成されている請求項１から７のいずれか一項に記載のディスクモータ。
【請求項９】
前記バランス取り用領域に切欠が形成されている請求項１から８のいずれか一項に記載のディスクモータ。
【請求項１０】
整流子ディスク及びコイルパターンが形成された少なくとも１枚のコイルディスクを有するロータと、
前記コイルパターンに電流を供給する電流供給手段と、
前記コイルパターンに対向する磁束発生部と、
前記コイルディスクの回転力で回転する出力軸とを備え、
前記ロータは、外周部にバランス取り用領域を有し、他の基板との接触面となっていない前記バランス取り用領域に外側パターンが導電材で形成されていて、前記外側パターン上に導電材からなる突起部が設けられている、ディスクモータ。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載のディスクモータを備えた電動作業機。
【請求項１２】
ディスクモータのバランスを調整する方法であって、
前記ディスクモータは、コイルパターンが形成されたコイルディスクと、前記コイルパターンに電流を供給する電流供給手段と、前記コイルパターンに対向する磁束発生部と、前記コイルディスクの回転力で回転する出力軸とを備え、前記コイルディスクは前記コイルパターンの外周部にバランス取り用領域を有し、
前記バランス取り用領域に穴又は切欠を形成する工程を含む、ディスクモータのバランス調整方法。
【請求項１３】
ディスクモータのバランスを調整する方法であって、
前記ディスクモータは、整流子ディスク及びコイルパターンが形成された少なくとも１枚のコイルディスクを有するロータと、前記コイルパターンに電流を供給する電流供給手段と、前記コイルパターンに対向する磁束発生部と、前記コイルディスクの回転力で回転する出力軸とを備え、前記ロータは外周部にバランス取り用領域を有し、他の基板との接触面となっていない前記バランス取り用領域に外側パターンが形成されていて、
前記外側パターン上に導電材からなる突起部を形成する工程を含む、ディスクモータのバランス調整方法。
【請求項１】
コイルパターンが形成されたコイルディスクと、
前記コイルパターンに電流を供給する電流供給手段と、
前記コイルパターンに対向する磁束発生部と、
前記コイルディスクの回転力で回転する出力軸とを備え、
前記コイルディスクは、前記コイルパターンの外周部にバランス取り用領域を有する、ディスクモータ。
【請求項２】
前記バランス取り用領域に外側パターンが形成されている請求項１に記載のディスクモータ。
【請求項３】
複数の前記コイルディスクを積層した構造を有し、各コイルディスクの前記バランス取り用領域のうち少なくとも他のコイルディスクとの対向する前記バランス取り用領域に外側パターンが形成されている、請求項１に記載のディスクモータ。
【請求項４】
他の基板との接触面となっていない前記バランス取り用領域に外側パターンが導電材で形成されていて、前記外側パターン上に導電材からなる突起部が設けられている、請求項１に記載のディスクモータ。
【請求項５】
前記外側パターンが前記コイルパターンと同材質からなる請求項２から４のいずれか一項に記載のディスクモータ。
【請求項６】
前記外側パターンが前記コイルパターンから絶縁されている請求項２から５のいずれか一項に記載のディスクモータ。
【請求項７】
前記外側パターンは、前記コイルディスクの基板面からの高さが前記コイルパターンと略同一である、請求項２から６のいずれか一項に記載のディスクモータ。
【請求項８】
前記バランス取り用領域に穴が形成されている請求項１から７のいずれか一項に記載のディスクモータ。
【請求項９】
前記バランス取り用領域に切欠が形成されている請求項１から８のいずれか一項に記載のディスクモータ。
【請求項１０】
整流子ディスク及びコイルパターンが形成された少なくとも１枚のコイルディスクを有するロータと、
前記コイルパターンに電流を供給する電流供給手段と、
前記コイルパターンに対向する磁束発生部と、
前記コイルディスクの回転力で回転する出力軸とを備え、
前記ロータは、外周部にバランス取り用領域を有し、他の基板との接触面となっていない前記バランス取り用領域に外側パターンが導電材で形成されていて、前記外側パターン上に導電材からなる突起部が設けられている、ディスクモータ。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載のディスクモータを備えた電動作業機。
【請求項１２】
ディスクモータのバランスを調整する方法であって、
前記ディスクモータは、コイルパターンが形成されたコイルディスクと、前記コイルパターンに電流を供給する電流供給手段と、前記コイルパターンに対向する磁束発生部と、前記コイルディスクの回転力で回転する出力軸とを備え、前記コイルディスクは前記コイルパターンの外周部にバランス取り用領域を有し、
前記バランス取り用領域に穴又は切欠を形成する工程を含む、ディスクモータのバランス調整方法。
【請求項１３】
ディスクモータのバランスを調整する方法であって、
前記ディスクモータは、整流子ディスク及びコイルパターンが形成された少なくとも１枚のコイルディスクを有するロータと、前記コイルパターンに電流を供給する電流供給手段と、前記コイルパターンに対向する磁束発生部と、前記コイルディスクの回転力で回転する出力軸とを備え、前記ロータは外周部にバランス取り用領域を有し、他の基板との接触面となっていない前記バランス取り用領域に外側パターンが形成されていて、
前記外側パターン上に導電材からなる突起部を形成する工程を含む、ディスクモータのバランス調整方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−７８１８９（Ｐ２０１３−７８１８９Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１６０８３（Ｐ２０１１−２１６０８３）
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００５０９４）日立工機株式会社 (1,861)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００５０９４）日立工機株式会社 (1,861)
【Ｆターム（参考）】
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