ディスクモータ及びそれを備えた電動作業機
【課題】従来と比較して放熱性の良好なディスクモータ及びそれを備えた電動作業機を提供する。
【解決手段】各面の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の存在しない放射状パターン群間領域がある。この放射状パターン群間領域に、独立放熱用パターン９３又は延長放熱用パターン９５が設けられる。独立放熱用パターン９３は、略円周方向に複数延びていて、自身の存在する層のコイルパターン９２とは非接続である。一方、延長放熱用パターン９５は、自身の存在する層の延長元放射状パターンから延長している。第１層の独立放熱用パターン９３と、第２層の延長放熱用パターン９５とは、放熱用スルーホール９４で接続されている。
【解決手段】各面の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の存在しない放射状パターン群間領域がある。この放射状パターン群間領域に、独立放熱用パターン９３又は延長放熱用パターン９５が設けられる。独立放熱用パターン９３は、略円周方向に複数延びていて、自身の存在する層のコイルパターン９２とは非接続である。一方、延長放熱用パターン９５は、自身の存在する層の延長元放射状パターンから延長している。第１層の独立放熱用パターン９３と、第２層の延長放熱用パターン９５とは、放熱用スルーホール９４で接続されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルパターンが形成されたコイルディスクを有するディスクモータ及びそれを備えた電動作業機に関する。
【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】
また、特許文献２では、整流子モータにおいて、固定子コイルの冷却放熱表面積を増加させ固定子コイルの冷却放熱性能を向上させる技術について開示されている。
【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２００４−８０９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ディスクモータにおいて高出力を得るためには、コイルパターンに流す電流を増やす必要がある。電流を増やすと、コイルパターンの電気抵抗による発熱が問題となる。この発熱の問題への対応策については、いずれの特許文献にも好適な開示はない。なお、特許文献２の技術は、コアに巻線を施した構成のコイルの冷却に関するものであり、コイルパターンを有するコイルディスクの放熱には不向きである。
【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、従来と比較して放熱性の良好なディスクモータ及びそれを備えた電動作業機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、
出力軸と、
前記出力軸に同軸的に固定され、中心側から半径方向外方に延びる複数の放射状パターン又は放射状パターン群を含むコイルパターンが片面又は両面に形成された少なくとも１枚のコイルディスクと、
前記コイルパターンに電流を供給する電流供給部と、
前記放射状パターン又は放射状パターン群に対して磁束を発生する磁束発生手段とを備え、
前記コイルディスクに、前記コイルパターンから延びる延長放熱用パターンが形成されている。
【０００９】
前記延長放熱用パターンは、少なくとも一方の面の隣り合う前記放射状パターン又は放射状パターン群の間に形成されていてもよい。
【００１０】
前記延長放熱用パターンは、任意の１つの前記放射状パターンのみから延長していてもよい。
【００１１】
前記延長放熱用パターンは、前記コイルパターンのうち自身の延長元になっている部分と同等以下の幅であってもよい。
【００１２】
前記延長放熱用パターンが前記放射状パターンから略円周方向に延びていてもよい。
【００１３】
前記延長放熱用パターンは、隣り合う前記放射状パターンの双方から櫛の歯状に複数延び、一方側から延びる延長放熱用パターン同士の間に他方側から延びる延長放熱用パターンが入り込むパターン形状であってもよい。
【００１４】
前記放射状パターンと前記延長放熱用パターンとが同材質であってもよい。
【００１５】
前記コイルパターンのうち前記延長放熱用パターンの延長元になっている部分を流れる電流が、前記延長放熱用パターンを流れる電流よりも大きくてもよい。
【００１６】
前記コイルパターンが少なくとも第１層及び第２層に形成され、
前記第１層の隣り合う前記放射状パターン又は放射状パターン群の間に、前記第１層の前記コイルパターンとは絶縁された独立放熱用パターンが形成され、
前記第２層に前記延長放熱用パターンが形成され、
前記独立放熱用パターンと前記延長放熱用パターンとが、層間を貫く熱伝導性材で相互に接続されていてもよい。
【００１７】
前記第１層及び前記第２層は、それぞれ１枚のコイルディスクの一方の面上と他方の面上に位置する層であってもよい。
【００１８】
前記独立放熱用パターンと前記延長放熱用パターンとを渡す放熱用穴が前記コイルディスクの基板を貫通し、前記放熱用穴は内面に導体膜を有する又は内側が導体で埋められていてもよい。
【００１９】
前記第２層は、自身が形成されているコイルディスクと、当該コイルディスクに積層された別のコイルディスクとに挟まれる位置に存在してもよい。
【００２０】
前記独立放熱用パターンの表面が全面的に空気と接していてもよい。
【００２１】
前記独立放熱用パターンは、前記放射状パターンと同等以下の幅であってもよい。
【００２２】
前記複数の放射状パターン又は放射状パターン群は、前記コイルディスクの周方向について所定の間隔をもって配置形成されていてもよい。
【００２３】
本発明の別の態様は、前記ディスクモータを備えた電動作業機である。
【００２４】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法や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】
【００２５】
本発明によれば、コイルパターンから延びる延長放熱用パターンがコイルディスクに形成されているため、従来と比較して放熱性の良好なディスクモータ及びそれを備えた電動作業機を実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【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に示す整流子ディスクの平面図。
【図６】図４に示すロータの平面図。
【図７】図６の一部透視図。
【図８】（Ａ）は、独立放熱用パターンが無い場合の第１コイルディスクの参考平面図。（Ｂ）は、延長放熱用パターンが無い場合の第１コイルディスクの参考底面図。
【図９】図４に示すロータのコイルディスク各層の一部透視平面図。
【図１０】層間の独立放熱用パターンと延長放熱用パターンとの接続構造を示す概略断面図。
【図１１】独立放熱用パターンと延長放熱用パターンの幅、及び放射状パターンの幅の説明図。
【図１２】第２層の放熱用パターンの変形例の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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ディスク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によって整流子ディスク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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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、整流子ディスク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。整流子ディスク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及び整流子ディスク３５を介してコイル部３６に電流が供給される。
【００３５】
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）を介して整流子ディスク３５が接着固定される。整流子ディスク３５は、円板状の絶縁基板に整流子パターンを形成したものである。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。
【００３６】
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はそれぞれ、円板部３７Ｂよりも大径の円板状の絶縁基板の両面に後述のコイルパターンを形成してなる。整流子ディスク３５から第４コイルディスク３６４までを貫く導体ピン４０は、整流子ディスク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。
【００３７】
図５は、図４に示す整流子ディスク３５の平面図である。整流子ディスク３５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、整流子ディスク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。整流子ディスク３５の整流子パターン３５１は、放射状に４０セグメントに分かれている。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。
【００３８】
図６は、図４に示すロータ８２の平面図である。図７は、図６の一部透視図であり、第１コイルディスク３６１の下面の導電パターンを図中右上部分に透視して示す。これらの図に示すように、第１コイルディスク３６１は、上面にコイルパターン９２及び独立放熱用パターン９３を有し、下面にコイルパターン９２及び延長放熱用パターン９５を有する。図８（Ａ）は、独立放熱用パターン９３が無い場合の第１コイルディスク３６１の参考平面図である。図８（Ｂ）は、延長放熱用パターン９５が無い場合の第１コイルディスク３６１の参考底面図である。なお、他のコイルディスクも第１コイルディスク３６１と同じコイルパターンを有するので、ここでは第１コイルディスク３６１のコイルパターンについてのみ説明する。
【００３９】
銅などの導電材からなるコイルパターン９２は、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ことで形成されている。コイルパターン９２は、相互に近接した略同一幅の４列の部分コイルパターンからなる部分コイルパターン群９２０を片面（１層）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。放射状パターン群９２Ｂは、図２及び図３に示すマグネット４１の配列円周（各マグネット４１の中心が配列される円周）の真上に位置する。つまり、各コイルディスクの回転に伴って放射状パターン群９２Ｂはマグネット４１の真上を通過する。放射状パターン群９２Ｂに流れる電流とマグネット４１の発生する磁界との間の電磁力により回転力が得られる。
【００４０】
各々の面の放射状パターン群９２Ｂは、コイルディスク中心から等角度ピッチで存在する。したがって、各面の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（以下「放射状パターン群間領域」とも表記）がある。この放射状パターン群間領域に、図６及び図７に示すように、独立放熱用パターン９３又は延長放熱用パターン９５が設けられる。
【００４１】
図９は、図４に示すロータ８２のコイルディスク各層の一部透視平面図である。本図において、第１コイルディスク３６１の上面の層を第１層３６１Ａ、下面の層を第２層３６１Ｂ、第２コイルディスク３６２の上面の層を第３層３６２Ａ、下面の層を第４層３６２Ｂ、第３コイルディスク３６３の上面の層を第５層３６３Ａ、下面の層を第６層３６３Ｂ、第４コイルディスク３６４の上面の層を第７層３６４Ａ、下面の層を第８層３６４Ｂとしている。
【００４２】
第１層３６１Ａの放射状パターン群間領域には、独立放熱用パターン９３が設けられている。同様に、第３層３６２Ａ、第６層３６３Ｂ、及び第８層３６４Ｂの放射状パターン群間領域に独立放熱用パターン９３が設けられている。また、第２層３６１Ｂの放射状パターン群間領域には、延長放熱用パターン９５が設けられている。同様に、第４層３６２Ｂ、第５層３６３Ａ、及び第７層３６４Ａの放射状パターン群間領域に延長放熱用パターン９５が設けられている。第１層３６１Ａ及び第８層３６４Ｂの独立放熱用パターン９３の表面は、全面的に露出して空気と接している。
【００４３】
図１０は、層間の独立放熱用パターン９３と延長放熱用パターン９５との接続構造を示す概略断面図である。第１層３６１Ａの独立放熱用パターン９３と、第２層３６１Ｂの延長放熱用パターン９５とは、放熱用穴としての放熱用スルーホール９４で接続されている。第３層３６２Ａと第４層３６２Ｂ、第５層３６３Ａと第６層３６３Ｂ、並びに第７層３６４Ａと第８層３６４Ｂの各組についても、独立放熱用パターン９３と延長放熱用パターン９５とが放熱用スルーホール９４で接続されている。放熱用スルーホール９４は、内面が銅などの高熱伝導率材料がメッキされている。あるいは、放熱用スルーホール９４は、内側が銅などの高熱伝導率材料で埋められていてもよい。
【００４４】
図９に示すように、独立放熱用パターン９３は、略円周方向に複数延びていて、自身の存在する層のコイルパターン９２とは非接続である（絶縁されている）。一方、延長放熱用パターン９５は、自身の存在する層の放射状パターン群９２Ｂを構成する放射状パターンのうち放射状パターン群間領域に臨むもの（以下「延長元放射状パターン」）から延長している。具体的には、延長放熱用パターン９５は、放射状パターン群間領域を挟んで対向する延長元放射状パターンの双方から略円周方向に櫛の歯状に複数延び、一方の延長元放射状パターンから延びる延長放熱用パターン同士の間に他方の延長元放射状パターンから延びる延長放熱用パターンが入り込むパターン形状である。
【００４５】
独立放熱用パターン９３と延長放熱用パターン９５は、銅などの高熱伝導率材料であって、好ましくはコイルパターン９２と同材質とする。また、図１１に示すように、独立放熱用パターン９３と延長放熱用パターン９５の幅Ｗ１は、延長元放射状パターンの幅Ｗ２と同等以下である（Ｗ１≦Ｗ２）。各々の延長放熱用パターン９５は、１つの延長元放射状パターンの１箇所のみから延びるため、電流経路としては行き止まりである。延長放熱用パターン９５を通る電流経路は、延長元放射状パターンを通る電流経路と比較して電気抵抗が高い。このため、コイルパターン９２に供給された電流のうち延長放熱用パターン９５に漏出するものは、延長元放射状パターンに流れる電流と比較して十分に小さくすることが可能である。
【００４６】
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。
【００４７】
(1) 独立放熱用パターン９３及び延長放熱用パターン９５を設けて放熱用スルーホール９４で相互に接続したことにより、それらが無い場合と比較してコイルパターン９２を効率的に冷却可能である。以下、具体的に説明する。コイルパターン９２に電流が流れることで発生する熱は、延長放熱用パターン９５に伝達され、放熱される。延長放熱用パターン９５は、コイルパターン９２の電流が通過する経路に対して電気抵抗が高く形成されていることから、電流が流れ難く、電流の損失を抑えながら放熱効率を向上させることができる。更に多層構造の場合、真ん中の層のコイルパターン９２ほど冷却が難しくなる。本実施の形態の構成では、第４層３６２Ｂ及び第５層３６３Ａの冷却が最も困難で、第３層３６２Ａ及び第６層３６３Ｂ、第２層３６１Ｂ及び第７層３６４Ａ、第１層３６１Ａ及び第８層３６４Ｂと表層に行くほど冷却しやすくなる。そこで、第１層３６１Ａよりも冷却が困難な第２層３６１Ｂには延長放熱用パターン９５を設け、第１層３６１Ａには独立放熱用パターン９３を設け、それらを放熱用スルーホール９４で相互に熱的に接続させている。このため、第２層３６１Ｂのコイルパターン９２の発熱は、延長放熱用パターン９５、放熱用スルーホール９４、独立放熱用パターン９３と順に伝わって、比較的冷却の容易な第１層３６１Ａにおいて放熱される。第３層３６２Ａ及び第４層３６２Ｂ、第８層３６４Ｂ及び第７層３６４Ａ、第６層３６３Ｂ及び第５層３６３Ａについても、同様の冷却効果が成り立つ。このように、冷却風の流れない積層コイルディスク内部の高熱部の熱を、延長放熱用パターン９５及び放熱用スルーホール９４を介して冷却しやすい表層側にある独立放熱用パターン９３に伝えるため、冷却効率が良い。特に、第１層３６１Ａと第８層３６４Ｂの独立放熱用パターン９３は、空気と接するため冷却風で効率的に冷却できる。
【００４８】
(2) 独立放熱用パターン９３及び延長放熱用パターン９５の幅は、放射状パターン幅と同等以下である。このため、幅広パターンの場合と比較して、独立放熱用パターン９３及び延長放熱用パターン９５に生じる渦電流による損失（発熱）を低減できるため、冷却効率が良い。
【００４９】
(3) 延長放熱用パターン９５が放射状パターンと同材質であるため、コイルパターン９２で生じた発熱が延長放熱用パターン９５に伝わり易くなり、冷却効率が良い。さらに、延長放熱用パターン９５をコイルパターン９２と同時にエッチング処理で形成することができるため、製造工程を簡略化でき、生産コストの上昇を抑制することができる。独立放熱用パターン９３も放射状パターンと同材質であり、同時にエッチング処理で形成することができる。
【００５０】
(4) 独立放熱用パターン９３及び延長放熱用パターン９５を通る電流経路は、放射状パターン群９２Ｂを通る電流経路よりも電気抵抗が大きいため、コイルパターン９２に供給した電流は独立放熱用パターン９３及び延長放熱用パターン９５には流れ難い。このため、独立放熱用パターン９３及び延長放熱用パターン９５の発熱量は非常に小さく、冷却効率が良い。また、独立放熱用パターン９３及び延長放熱用パターン９５を設けたことによるモータ駆動への悪影響は十分に少ない又は無いといえる。
【００５１】
(5) 独立放熱用パターン９３及び延長放熱用パターン９５は、従来は有効に使えていなかった放射状パターン群間領域に設けており、それらのパターンを設けるためにコイルディスクの基板面積を増大させる必要はない。すなわち、本実施の形態によれば、基板面積を増大させずに冷却性能を向上させることができる。
【００５２】
(6) 上記のように冷却性能に優れるため、高出力のディスクモータとした場合の発熱にも耐えることができ、ディスクモータ及びそれを備える電動作業機の性能向上にも有利である。
【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】
図１２は、第２層３６１Ｂの放熱用パターンの変形例の説明図である。本図の例では、櫛の歯状に延びる延長放熱用パターン９５の先端同士を渡す細パターン９５Ａが設けられている。そして、隣り合う延長放熱用パターン９５の間には独立放熱用パターン９３が設けられる。細パターン９５Ａの幅は、延長放熱用パターン９５よりも狭く、電気抵抗が高い。このため、延長放熱用パターン９５の先端同士を細パターン９５Ａで渡した本変形例でも、延長放熱用パターン９５に流れる電流は十分に小さい。第４層３６２Ｂ、第５層３６３Ａ、第７層３６４Ａについても同様の変形が可能である。また、延長用放熱パターン９５は、電気抵抗が極めて高く形成されていれば、隣り合う部分コイルパターン群９２０同士が接続されていても良い。
【００５５】
独立放熱用パターン９３は、径方向に延びていてもよい。この場合も、独立放熱用パターン９３は一つの放射状パターン群間領域につき延長放熱用パターン９５と同数設け、放熱用スルーホール９４によって延長放熱用パターン９５と熱的に接続する。
【００５６】
また、延長放熱用パターン９５についても、径方向に延びていてもよい。この場合、実施形態のように放射状に延びるコイルパターン９２のうち磁石と対向する部分でなく、半径方向内側及び外側に位置する円周方向に屈曲した部分（例えば内側連絡パターン又は外側連絡パターン）から延びるようにしてもよい。
【００５７】
尚、独立放熱用パターン９３及び延長放熱用パターン９５は、全周において均等な重量バランスになるよう配設されていることが望ましく、ロータ８２が安定して回転することができる。実施形態においては、同様のパターンが回転軸について対称な位置に表れるよう形成されている。
【００５８】
コイルディスク及び整流子ディスクの形状は、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。
【００５９】
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。
【００６０】
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】
【００６１】
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 独立放熱用パターン
９５ 延長放熱用パターン
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、コイルパターンが形成されたコイルディスクを有するディスクモータ及びそれを備えた電動作業機に関する。
【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】
また、特許文献２では、整流子モータにおいて、固定子コイルの冷却放熱表面積を増加させ固定子コイルの冷却放熱性能を向上させる技術について開示されている。
【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２００４−８０９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ディスクモータにおいて高出力を得るためには、コイルパターンに流す電流を増やす必要がある。電流を増やすと、コイルパターンの電気抵抗による発熱が問題となる。この発熱の問題への対応策については、いずれの特許文献にも好適な開示はない。なお、特許文献２の技術は、コアに巻線を施した構成のコイルの冷却に関するものであり、コイルパターンを有するコイルディスクの放熱には不向きである。
【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、従来と比較して放熱性の良好なディスクモータ及びそれを備えた電動作業機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、
出力軸と、
前記出力軸に同軸的に固定され、中心側から半径方向外方に延びる複数の放射状パターン又は放射状パターン群を含むコイルパターンが片面又は両面に形成された少なくとも１枚のコイルディスクと、
前記コイルパターンに電流を供給する電流供給部と、
前記放射状パターン又は放射状パターン群に対して磁束を発生する磁束発生手段とを備え、
前記コイルディスクに、前記コイルパターンから延びる延長放熱用パターンが形成されている。
【０００９】
前記延長放熱用パターンは、少なくとも一方の面の隣り合う前記放射状パターン又は放射状パターン群の間に形成されていてもよい。
【００１０】
前記延長放熱用パターンは、任意の１つの前記放射状パターンのみから延長していてもよい。
【００１１】
前記延長放熱用パターンは、前記コイルパターンのうち自身の延長元になっている部分と同等以下の幅であってもよい。
【００１２】
前記延長放熱用パターンが前記放射状パターンから略円周方向に延びていてもよい。
【００１３】
前記延長放熱用パターンは、隣り合う前記放射状パターンの双方から櫛の歯状に複数延び、一方側から延びる延長放熱用パターン同士の間に他方側から延びる延長放熱用パターンが入り込むパターン形状であってもよい。
【００１４】
前記放射状パターンと前記延長放熱用パターンとが同材質であってもよい。
【００１５】
前記コイルパターンのうち前記延長放熱用パターンの延長元になっている部分を流れる電流が、前記延長放熱用パターンを流れる電流よりも大きくてもよい。
【００１６】
前記コイルパターンが少なくとも第１層及び第２層に形成され、
前記第１層の隣り合う前記放射状パターン又は放射状パターン群の間に、前記第１層の前記コイルパターンとは絶縁された独立放熱用パターンが形成され、
前記第２層に前記延長放熱用パターンが形成され、
前記独立放熱用パターンと前記延長放熱用パターンとが、層間を貫く熱伝導性材で相互に接続されていてもよい。
【００１７】
前記第１層及び前記第２層は、それぞれ１枚のコイルディスクの一方の面上と他方の面上に位置する層であってもよい。
【００１８】
前記独立放熱用パターンと前記延長放熱用パターンとを渡す放熱用穴が前記コイルディスクの基板を貫通し、前記放熱用穴は内面に導体膜を有する又は内側が導体で埋められていてもよい。
【００１９】
前記第２層は、自身が形成されているコイルディスクと、当該コイルディスクに積層された別のコイルディスクとに挟まれる位置に存在してもよい。
【００２０】
前記独立放熱用パターンの表面が全面的に空気と接していてもよい。
【００２１】
前記独立放熱用パターンは、前記放射状パターンと同等以下の幅であってもよい。
【００２２】
前記複数の放射状パターン又は放射状パターン群は、前記コイルディスクの周方向について所定の間隔をもって配置形成されていてもよい。
【００２３】
本発明の別の態様は、前記ディスクモータを備えた電動作業機である。
【００２４】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法や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】
【００２５】
本発明によれば、コイルパターンから延びる延長放熱用パターンがコイルディスクに形成されているため、従来と比較して放熱性の良好なディスクモータ及びそれを備えた電動作業機を実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【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に示す整流子ディスクの平面図。
【図６】図４に示すロータの平面図。
【図７】図６の一部透視図。
【図８】（Ａ）は、独立放熱用パターンが無い場合の第１コイルディスクの参考平面図。（Ｂ）は、延長放熱用パターンが無い場合の第１コイルディスクの参考底面図。
【図９】図４に示すロータのコイルディスク各層の一部透視平面図。
【図１０】層間の独立放熱用パターンと延長放熱用パターンとの接続構造を示す概略断面図。
【図１１】独立放熱用パターンと延長放熱用パターンの幅、及び放射状パターンの幅の説明図。
【図１２】第２層の放熱用パターンの変形例の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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ディスク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によって整流子ディスク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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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、整流子ディスク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。整流子ディスク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及び整流子ディスク３５を介してコイル部３６に電流が供給される。
【００３５】
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）を介して整流子ディスク３５が接着固定される。整流子ディスク３５は、円板状の絶縁基板に整流子パターンを形成したものである。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。
【００３６】
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はそれぞれ、円板部３７Ｂよりも大径の円板状の絶縁基板の両面に後述のコイルパターンを形成してなる。整流子ディスク３５から第４コイルディスク３６４までを貫く導体ピン４０は、整流子ディスク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。
【００３７】
図５は、図４に示す整流子ディスク３５の平面図である。整流子ディスク３５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、整流子ディスク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。整流子ディスク３５の整流子パターン３５１は、放射状に４０セグメントに分かれている。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。
【００３８】
図６は、図４に示すロータ８２の平面図である。図７は、図６の一部透視図であり、第１コイルディスク３６１の下面の導電パターンを図中右上部分に透視して示す。これらの図に示すように、第１コイルディスク３６１は、上面にコイルパターン９２及び独立放熱用パターン９３を有し、下面にコイルパターン９２及び延長放熱用パターン９５を有する。図８（Ａ）は、独立放熱用パターン９３が無い場合の第１コイルディスク３６１の参考平面図である。図８（Ｂ）は、延長放熱用パターン９５が無い場合の第１コイルディスク３６１の参考底面図である。なお、他のコイルディスクも第１コイルディスク３６１と同じコイルパターンを有するので、ここでは第１コイルディスク３６１のコイルパターンについてのみ説明する。
【００３９】
銅などの導電材からなるコイルパターン９２は、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ことで形成されている。コイルパターン９２は、相互に近接した略同一幅の４列の部分コイルパターンからなる部分コイルパターン群９２０を片面（１層）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。放射状パターン群９２Ｂは、図２及び図３に示すマグネット４１の配列円周（各マグネット４１の中心が配列される円周）の真上に位置する。つまり、各コイルディスクの回転に伴って放射状パターン群９２Ｂはマグネット４１の真上を通過する。放射状パターン群９２Ｂに流れる電流とマグネット４１の発生する磁界との間の電磁力により回転力が得られる。
【００４０】
各々の面の放射状パターン群９２Ｂは、コイルディスク中心から等角度ピッチで存在する。したがって、各面の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（以下「放射状パターン群間領域」とも表記）がある。この放射状パターン群間領域に、図６及び図７に示すように、独立放熱用パターン９３又は延長放熱用パターン９５が設けられる。
【００４１】
図９は、図４に示すロータ８２のコイルディスク各層の一部透視平面図である。本図において、第１コイルディスク３６１の上面の層を第１層３６１Ａ、下面の層を第２層３６１Ｂ、第２コイルディスク３６２の上面の層を第３層３６２Ａ、下面の層を第４層３６２Ｂ、第３コイルディスク３６３の上面の層を第５層３６３Ａ、下面の層を第６層３６３Ｂ、第４コイルディスク３６４の上面の層を第７層３６４Ａ、下面の層を第８層３６４Ｂとしている。
【００４２】
第１層３６１Ａの放射状パターン群間領域には、独立放熱用パターン９３が設けられている。同様に、第３層３６２Ａ、第６層３６３Ｂ、及び第８層３６４Ｂの放射状パターン群間領域に独立放熱用パターン９３が設けられている。また、第２層３６１Ｂの放射状パターン群間領域には、延長放熱用パターン９５が設けられている。同様に、第４層３６２Ｂ、第５層３６３Ａ、及び第７層３６４Ａの放射状パターン群間領域に延長放熱用パターン９５が設けられている。第１層３６１Ａ及び第８層３６４Ｂの独立放熱用パターン９３の表面は、全面的に露出して空気と接している。
【００４３】
図１０は、層間の独立放熱用パターン９３と延長放熱用パターン９５との接続構造を示す概略断面図である。第１層３６１Ａの独立放熱用パターン９３と、第２層３６１Ｂの延長放熱用パターン９５とは、放熱用穴としての放熱用スルーホール９４で接続されている。第３層３６２Ａと第４層３６２Ｂ、第５層３６３Ａと第６層３６３Ｂ、並びに第７層３６４Ａと第８層３６４Ｂの各組についても、独立放熱用パターン９３と延長放熱用パターン９５とが放熱用スルーホール９４で接続されている。放熱用スルーホール９４は、内面が銅などの高熱伝導率材料がメッキされている。あるいは、放熱用スルーホール９４は、内側が銅などの高熱伝導率材料で埋められていてもよい。
【００４４】
図９に示すように、独立放熱用パターン９３は、略円周方向に複数延びていて、自身の存在する層のコイルパターン９２とは非接続である（絶縁されている）。一方、延長放熱用パターン９５は、自身の存在する層の放射状パターン群９２Ｂを構成する放射状パターンのうち放射状パターン群間領域に臨むもの（以下「延長元放射状パターン」）から延長している。具体的には、延長放熱用パターン９５は、放射状パターン群間領域を挟んで対向する延長元放射状パターンの双方から略円周方向に櫛の歯状に複数延び、一方の延長元放射状パターンから延びる延長放熱用パターン同士の間に他方の延長元放射状パターンから延びる延長放熱用パターンが入り込むパターン形状である。
【００４５】
独立放熱用パターン９３と延長放熱用パターン９５は、銅などの高熱伝導率材料であって、好ましくはコイルパターン９２と同材質とする。また、図１１に示すように、独立放熱用パターン９３と延長放熱用パターン９５の幅Ｗ１は、延長元放射状パターンの幅Ｗ２と同等以下である（Ｗ１≦Ｗ２）。各々の延長放熱用パターン９５は、１つの延長元放射状パターンの１箇所のみから延びるため、電流経路としては行き止まりである。延長放熱用パターン９５を通る電流経路は、延長元放射状パターンを通る電流経路と比較して電気抵抗が高い。このため、コイルパターン９２に供給された電流のうち延長放熱用パターン９５に漏出するものは、延長元放射状パターンに流れる電流と比較して十分に小さくすることが可能である。
【００４６】
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。
【００４７】
(1) 独立放熱用パターン９３及び延長放熱用パターン９５を設けて放熱用スルーホール９４で相互に接続したことにより、それらが無い場合と比較してコイルパターン９２を効率的に冷却可能である。以下、具体的に説明する。コイルパターン９２に電流が流れることで発生する熱は、延長放熱用パターン９５に伝達され、放熱される。延長放熱用パターン９５は、コイルパターン９２の電流が通過する経路に対して電気抵抗が高く形成されていることから、電流が流れ難く、電流の損失を抑えながら放熱効率を向上させることができる。更に多層構造の場合、真ん中の層のコイルパターン９２ほど冷却が難しくなる。本実施の形態の構成では、第４層３６２Ｂ及び第５層３６３Ａの冷却が最も困難で、第３層３６２Ａ及び第６層３６３Ｂ、第２層３６１Ｂ及び第７層３６４Ａ、第１層３６１Ａ及び第８層３６４Ｂと表層に行くほど冷却しやすくなる。そこで、第１層３６１Ａよりも冷却が困難な第２層３６１Ｂには延長放熱用パターン９５を設け、第１層３６１Ａには独立放熱用パターン９３を設け、それらを放熱用スルーホール９４で相互に熱的に接続させている。このため、第２層３６１Ｂのコイルパターン９２の発熱は、延長放熱用パターン９５、放熱用スルーホール９４、独立放熱用パターン９３と順に伝わって、比較的冷却の容易な第１層３６１Ａにおいて放熱される。第３層３６２Ａ及び第４層３６２Ｂ、第８層３６４Ｂ及び第７層３６４Ａ、第６層３６３Ｂ及び第５層３６３Ａについても、同様の冷却効果が成り立つ。このように、冷却風の流れない積層コイルディスク内部の高熱部の熱を、延長放熱用パターン９５及び放熱用スルーホール９４を介して冷却しやすい表層側にある独立放熱用パターン９３に伝えるため、冷却効率が良い。特に、第１層３６１Ａと第８層３６４Ｂの独立放熱用パターン９３は、空気と接するため冷却風で効率的に冷却できる。
【００４８】
(2) 独立放熱用パターン９３及び延長放熱用パターン９５の幅は、放射状パターン幅と同等以下である。このため、幅広パターンの場合と比較して、独立放熱用パターン９３及び延長放熱用パターン９５に生じる渦電流による損失（発熱）を低減できるため、冷却効率が良い。
【００４９】
(3) 延長放熱用パターン９５が放射状パターンと同材質であるため、コイルパターン９２で生じた発熱が延長放熱用パターン９５に伝わり易くなり、冷却効率が良い。さらに、延長放熱用パターン９５をコイルパターン９２と同時にエッチング処理で形成することができるため、製造工程を簡略化でき、生産コストの上昇を抑制することができる。独立放熱用パターン９３も放射状パターンと同材質であり、同時にエッチング処理で形成することができる。
【００５０】
(4) 独立放熱用パターン９３及び延長放熱用パターン９５を通る電流経路は、放射状パターン群９２Ｂを通る電流経路よりも電気抵抗が大きいため、コイルパターン９２に供給した電流は独立放熱用パターン９３及び延長放熱用パターン９５には流れ難い。このため、独立放熱用パターン９３及び延長放熱用パターン９５の発熱量は非常に小さく、冷却効率が良い。また、独立放熱用パターン９３及び延長放熱用パターン９５を設けたことによるモータ駆動への悪影響は十分に少ない又は無いといえる。
【００５１】
(5) 独立放熱用パターン９３及び延長放熱用パターン９５は、従来は有効に使えていなかった放射状パターン群間領域に設けており、それらのパターンを設けるためにコイルディスクの基板面積を増大させる必要はない。すなわち、本実施の形態によれば、基板面積を増大させずに冷却性能を向上させることができる。
【００５２】
(6) 上記のように冷却性能に優れるため、高出力のディスクモータとした場合の発熱にも耐えることができ、ディスクモータ及びそれを備える電動作業機の性能向上にも有利である。
【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】
図１２は、第２層３６１Ｂの放熱用パターンの変形例の説明図である。本図の例では、櫛の歯状に延びる延長放熱用パターン９５の先端同士を渡す細パターン９５Ａが設けられている。そして、隣り合う延長放熱用パターン９５の間には独立放熱用パターン９３が設けられる。細パターン９５Ａの幅は、延長放熱用パターン９５よりも狭く、電気抵抗が高い。このため、延長放熱用パターン９５の先端同士を細パターン９５Ａで渡した本変形例でも、延長放熱用パターン９５に流れる電流は十分に小さい。第４層３６２Ｂ、第５層３６３Ａ、第７層３６４Ａについても同様の変形が可能である。また、延長用放熱パターン９５は、電気抵抗が極めて高く形成されていれば、隣り合う部分コイルパターン群９２０同士が接続されていても良い。
【００５５】
独立放熱用パターン９３は、径方向に延びていてもよい。この場合も、独立放熱用パターン９３は一つの放射状パターン群間領域につき延長放熱用パターン９５と同数設け、放熱用スルーホール９４によって延長放熱用パターン９５と熱的に接続する。
【００５６】
また、延長放熱用パターン９５についても、径方向に延びていてもよい。この場合、実施形態のように放射状に延びるコイルパターン９２のうち磁石と対向する部分でなく、半径方向内側及び外側に位置する円周方向に屈曲した部分（例えば内側連絡パターン又は外側連絡パターン）から延びるようにしてもよい。
【００５７】
尚、独立放熱用パターン９３及び延長放熱用パターン９５は、全周において均等な重量バランスになるよう配設されていることが望ましく、ロータ８２が安定して回転することができる。実施形態においては、同様のパターンが回転軸について対称な位置に表れるよう形成されている。
【００５８】
コイルディスク及び整流子ディスクの形状は、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。
【００５９】
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。
【００６０】
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】
【００６１】
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 独立放熱用パターン
９５ 延長放熱用パターン
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】
出力軸と、
前記出力軸に同軸的に固定され、中心側から半径方向外方に延びる複数の放射状パターン又は放射状パターン群を含むコイルパターンが片面又は両面に形成された少なくとも１枚のコイルディスクと、
前記コイルパターンに電流を供給する電流供給部と、
前記放射状パターン又は放射状パターン群に対して磁束を発生する磁束発生手段とを備え、
前記コイルディスクに、前記コイルパターンから延びる延長放熱用パターンが形成されている、ディスクモータ。
【請求項２】
前記延長放熱用パターンは、少なくとも一方の面の隣り合う前記放射状パターン又は放射状パターン群の間に形成されている、請求項１に記載のディスクモータ。
【請求項３】
前記延長放熱用パターンは、任意の１つの前記放射状パターンのみから延長している、請求項１又は２に記載のディスクモータ。
【請求項４】
前記延長放熱用パターンは、前記コイルパターンのうち自身の延長元になっている部分と同等以下の幅である、請求項１から３のいずれか一項に記載のディスクモータ。
【請求項５】
前記延長放熱用パターンが前記放射状パターンから略円周方向に延びている請求項１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】
前記延長放熱用パターンは、隣り合う前記放射状パターンの双方から櫛の歯状に複数延び、一方側から延びる延長放熱用パターン同士の間に他方側から延びる延長放熱用パターンが入り込むパターン形状である、請求項１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】
前記放射状パターンと前記延長放熱用パターンとが同材質である請求項１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】
前記コイルパターンのうち前記延長放熱用パターンの延長元になっている部分を流れる電流が、前記延長放熱用パターンを流れる電流よりも大きい、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】
前記コイルパターンが少なくとも第１層及び第２層に形成され、
前記第１層の隣り合う前記放射状パターン又は放射状パターン群の間に、前記第１層の前記コイルパターンとは絶縁された独立放熱用パターンが形成され、
前記第２層に前記延長放熱用パターンが形成され、
前記独立放熱用パターンと前記延長放熱用パターンとが、層間を貫く熱伝導性材で相互に接続されている、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】
前記第１層及び前記第２層は、それぞれ１枚のコイルディスクの一方の面上と他方の面上に位置する層である、請求項９に記載のディスクモータ。
【請求項１１】
前記独立放熱用パターンと前記延長放熱用パターンとを渡す放熱用穴が前記コイルディスクの基板を貫通し、前記放熱用穴は内面に導体膜を有する又は内側が導体で埋められている、請求項９又は１０に記載のディスクモータ。
【請求項１２】
前記第２層は、自身が形成されているコイルディスクと、当該コイルディスクに積層された別のコイルディスクとに挟まれる位置に存在する、請求項９から１１のいずれか一項に記載のディスクモータ。
【請求項１３】
前記独立放熱用パターンの表面が全面的に空気と接している請求項９から１２のいずれか一項に記載のディスクモータ。
【請求項１４】
前記独立放熱用パターンは、前記放射状パターンと同等以下の幅である、請求項９から１３のいずれか一項に記載のディスクモータ。
【請求項１５】
前記複数の放射状パターン又は放射状パターン群は、前記コイルディスクの周方向について所定の間隔をもって配置形成されている、請求項１から１４のいずれか一項に記載のディスクモータ。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれか一項に記載されたディスクモータを備えた電動作業機。
【請求項１】
出力軸と、
前記出力軸に同軸的に固定され、中心側から半径方向外方に延びる複数の放射状パターン又は放射状パターン群を含むコイルパターンが片面又は両面に形成された少なくとも１枚のコイルディスクと、
前記コイルパターンに電流を供給する電流供給部と、
前記放射状パターン又は放射状パターン群に対して磁束を発生する磁束発生手段とを備え、
前記コイルディスクに、前記コイルパターンから延びる延長放熱用パターンが形成されている、ディスクモータ。
【請求項２】
前記延長放熱用パターンは、少なくとも一方の面の隣り合う前記放射状パターン又は放射状パターン群の間に形成されている、請求項１に記載のディスクモータ。
【請求項３】
前記延長放熱用パターンは、任意の１つの前記放射状パターンのみから延長している、請求項１又は２に記載のディスクモータ。
【請求項４】
前記延長放熱用パターンは、前記コイルパターンのうち自身の延長元になっている部分と同等以下の幅である、請求項１から３のいずれか一項に記載のディスクモータ。
【請求項５】
前記延長放熱用パターンが前記放射状パターンから略円周方向に延びている請求項１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】
前記延長放熱用パターンは、隣り合う前記放射状パターンの双方から櫛の歯状に複数延び、一方側から延びる延長放熱用パターン同士の間に他方側から延びる延長放熱用パターンが入り込むパターン形状である、請求項１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】
前記放射状パターンと前記延長放熱用パターンとが同材質である請求項１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】
前記コイルパターンのうち前記延長放熱用パターンの延長元になっている部分を流れる電流が、前記延長放熱用パターンを流れる電流よりも大きい、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】
前記コイルパターンが少なくとも第１層及び第２層に形成され、
前記第１層の隣り合う前記放射状パターン又は放射状パターン群の間に、前記第１層の前記コイルパターンとは絶縁された独立放熱用パターンが形成され、
前記第２層に前記延長放熱用パターンが形成され、
前記独立放熱用パターンと前記延長放熱用パターンとが、層間を貫く熱伝導性材で相互に接続されている、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】
前記第１層及び前記第２層は、それぞれ１枚のコイルディスクの一方の面上と他方の面上に位置する層である、請求項９に記載のディスクモータ。
【請求項１１】
前記独立放熱用パターンと前記延長放熱用パターンとを渡す放熱用穴が前記コイルディスクの基板を貫通し、前記放熱用穴は内面に導体膜を有する又は内側が導体で埋められている、請求項９又は１０に記載のディスクモータ。
【請求項１２】
前記第２層は、自身が形成されているコイルディスクと、当該コイルディスクに積層された別のコイルディスクとに挟まれる位置に存在する、請求項９から１１のいずれか一項に記載のディスクモータ。
【請求項１３】
前記独立放熱用パターンの表面が全面的に空気と接している請求項９から１２のいずれか一項に記載のディスクモータ。
【請求項１４】
前記独立放熱用パターンは、前記放射状パターンと同等以下の幅である、請求項９から１３のいずれか一項に記載のディスクモータ。
【請求項１５】
前記複数の放射状パターン又は放射状パターン群は、前記コイルディスクの周方向について所定の間隔をもって配置形成されている、請求項１から１４のいずれか一項に記載のディスクモータ。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれか一項に記載されたディスクモータを備えた電動作業機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図８】
【図１０】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図８】
【図１０】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−１３１６７（Ｐ２０１３−１３１６７Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４２４６１（Ｐ２０１１−１４２４６１）
【出願日】平成２３年６月２８日（２０１１．６．２８）
【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１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２８日（２０１１．６．２８）
【出願人】（０００００５０９４）日立工機株式会社 (1,861)
【Ｆターム（参考）】
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