ディスクモータ及び電動作業機
【課題】ディスクモータの設計の自由度を向上させたコイルディスク、ディスクモータ及び電動作業機の提供。
【解決手段】ディスクモータ３は、出力軸３１と、出力軸３１に固定されたコイルディスク３６Ａと、ブラシ３４と、ステータ３３とから構成される。コイルディスク３６Ａは略円板形状であって、少なくとも２本のコイル３６Ｂが設けられている。コイル３６Ｂは、出力軸３１の回転中心から半径方向外方に放射状に延びる複数の部分コイルＡを接続することにより構成される。少なくとも２本のコイル３６Ｂのうちの、一のコイル３６Ｂを構成する直線部３６Ｅの総数と、他のコイル３６Ｂを構成する直線部３６Ｅの総数とは互いに異なっている。
【解決手段】ディスクモータ３は、出力軸３１と、出力軸３１に固定されたコイルディスク３６Ａと、ブラシ３４と、ステータ３３とから構成される。コイルディスク３６Ａは略円板形状であって、少なくとも２本のコイル３６Ｂが設けられている。コイル３６Ｂは、出力軸３１の回転中心から半径方向外方に放射状に延びる複数の部分コイルＡを接続することにより構成される。少なくとも２本のコイル３６Ｂのうちの、一のコイル３６Ｂを構成する直線部３６Ｅの総数と、他のコイル３６Ｂを構成する直線部３６Ｅの総数とは互いに異なっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はディスクモータ及びディスクモータを搭載した電動作業機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来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複数のコイルにより構成される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（例えば、特許文献１参照）。
【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】
従来、複数のコイルディスクを積層しているディスクモータにおいて所望の回転数に設定したい場合には、コイルディスク上における全てのコイルのコイルパターンを変更していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許３６３６７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、全てのコイルのコイルパターンを変更してしまうと回転数の変化量も大きい。例えば、全てのコイルの周回数を増加させる（磁束を通過するコイルの本数を倍増させる）ことにより回転数を変化させることができる。しかし、この場合ではディスクモータの回転数が大幅に減少していたため、ディスクモータの回転数を微調整することができなかった。コイルパターンの変更によって所望の回転数に設定することは困難となっていたため、ディスクモータの設計の自由度が限られていた。
【０００７】
そこで本発明は、ディスクモータの設計の自由度を向上させたディスクモータ及びディスクモータを搭載した電動作業機を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、出力軸と、略円板状であって、前記出力軸に同軸的に固定され、前記出力軸の回転中心から半径方向外方に放射状に延びる複数の部分コイルが接続されたことにより構成される少なくとも２本のコイルが形成されたコイルディスクと、前記複数の部分コイルに電流を供給する電流供給部と、前記部分コイルに対向するように配置される磁石と、を有し、前記少なくとも２本のコイルのうちの一のコイルを構成する第１部分コイルの総数と他のコイルを構成する第２部分コイルの総数とは互いに異なることを特徴とするディスクモータを提供している。
【０００９】
このような構成によると、第１部分コイルの総数と第２部分コイルの総数とが互いに異なることにより、磁石上を通過する部分コイルを自在に調整することができる。これにより、ディスクモータの回転数の微調整が可能となり、ディスクモータの設計の自由度を向上させることができる。
【００１０】
また、前記第１部分コイルと前記第２部分コイルとは互いに隣接するように交互に前記コイルディスク上に形成されていることが好ましい。
【００１１】
このような構成によると、第１部分コイルと第２部分コイルとが互いに隣接するように交互に配置されていることにより、コイルディスク全体の重量バランスの均一化が可能となり、ディスクモータ動作時の振動などを防止することができる。さらに、ディスクモータのバランス調整等の作業が容易になる。
【００１２】
また、前記第１部分コイルの幅と前記第２部分コイルの幅とは互いに異なることが好ましい。
【００１３】
また、前記第１部分コイルの総数は前記第２部分コイルの総数よりも少なく、前記第１部分コイルの幅は前記他第２部分コイルの幅よりも広いことが好ましい。
【００１４】
このような構成によると、第１部分コイルは第２部分コイルよりも幅が広いため、第１部分コイルは抵抗が少なくなるとともに放熱性に優れることにより、ディスクモータの出力を上げることが可能となる。
【００１５】
また、前記コイルディスクは、前記出力軸と直交する面である表面と裏面とを有し、前記部分コイルは前記表面と前記裏面の少なくともいずれか一方に形成されていることが好ましい。
【００１６】
本発明の別の観点では、上述の特徴を有するディスクモータを備えた電動作業機を提供している。
【００１７】
このような構成によると、電動作業機の特性に合ったディスクモータを備える電動作業機を実現することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ディスクモータの設計の自由度を向上させたディスクモータ及びディスクモータを搭載した電動作業機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施の形態の電動作業機の外観図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の電動作業機のヘッドハウジングの断面図。
【図３】本発明の第１の実施の形態の電動作業機のディスクモータの部分断面図。
【図４】本発明の第１の実施の形態の一のコイルディスクの平面図。
【図５】本発明の第１の実施の形態の一のコイルディスクの背面図。
【図６】本発明の第１の実施の形態の一のコイルディスクを構成する２本のコイルのうちの１本のみを表示した図。
【図７】本発明の第１の実施の形態の他のコイルディスクの平面図。
【図８】本発明の第１の実施の形態の他のコイルディスクの背面図。
【図９】本発明の第１の実施の形態の他のコイルディスクを構成する２本のコイルのうちの１本のみを表示した図。
【図１０】本発明の第１の実施の形態のコイルと磁石との位置関係を説明するための図。
【図１１】本発明の第１の実施の形態のディスクモータのコイルパターンと回転数との関係性を示す表。
【図１２】本発明の第２の実施の形態のコイルディスクの平面図。
【図１３】本発明の第２の実施の形態のコイルディスクの背面図。
【図１４】本発明の第２の実施の形態のディスクモータのコイルパターンと回転数との関係性を示す表。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の第１の実施の形態の電動作業機の一例である刈払機１を図１から１１を参照して説明する。刈払機１は、ヘッドハウジング２と、ディスクモータ３（図２）と、パイプ部４と、ハンドル部５と、電源部６とから主に構成されており、ヘッドハウジング２に装着される刈刃７で刈払い作業を行う電動作業機である。
【００２１】
ディスクモータ３は、ヘッドハウジング２内に収容されており、出力軸３１と、ロータ３２と、ステータ３３と、ブラシ３４とから構成されている。出力軸３１は、ヘッドハウジング２に回転可能に支承されている。図２に示すように、出力軸の延出方向を上下方向と定義する。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刈刃７が固定されている。
【００２２】
図２及び３に示すように、ロータ３２は、図示せぬ整流子が設けられた整流子基板３５と、コイル部３６と、フランジ３７と、絶縁板３８と、絶縁シート３９と、を有する。整流子基板３５は、略円板形状であってその軸芯と出力軸３１の軸芯とが一致するように出力軸３１に同軸的に固定されている。整流子基板３５の中心には、出力軸３１が挿入される挿入孔３５ａが形成され、中心から所定距離離間した位置にはピン４０が挿入されるピン孔３５ｂが形成されている。整流子基板３５、コイル部３６、フランジ３７、絶縁板３８、及び絶縁シート３９は、ピン４０によって貫通されると共に互いに接着されている。
【００２３】
コイル部３６は、略円板状の４枚のコイルディスク３６Ａを積層しそれらを接着することにより構成されている。より詳細には、コイル部３６は、図４から６に示す一のコイルディスク３６Ａ３枚と図７から１０に示す他のコイルディスク３６Ａ１枚とを積層することにより構成されている。コイルディスク３６Ａは、出力軸３１と直交する面である上面と下面とを有し、それぞれの面は平板状のコイル３６Ｂが設けられる層を構成している（図５）。つまり、コイル部３６は４枚８層のコイルディスク３６Ａから構成されている。詳細な構成は後述する。
【００２４】
フランジ３７は、出力軸３１に同軸的に固定されており、略円筒形状の円筒部３７Ａと、略円板形状の円板部３７Ｂとから構成されている（図３）。円板部３７Ｂは円筒部３７Ａから半径方向外方に突出するように設けられており、絶縁板３８によって上下方向から挟まれている。円板部３７Ｂはロータ３２の強度を上げるために設けられていて、各部材を貫通することにより整流子基板３５と各コイル３６Ｂとを電気的に接続するピン４０がピン４０外周とフランジ３７との間に絶縁層を有して貫通している。絶縁シート３９は、各コイルディスク３６Ａ間及び円板部３７Ｂと絶縁板３８との間に設けられている。
【００２５】
ステータ３３は、磁石４１と、ヨーク４２とから構成されている（図２）。磁石４１は、ヘッドハウジング２に支持され、コイル３６Ｂの後述する直線部３６Ｅと対向する位置に貫通孔３６ａを中心として円周状且つ、隣接する磁石４１とは極が異なるように配置されている（図１０の点線）。ヨーク４２は、ヘッドハウジング２に支持され、磁石４１の磁力を強化するために磁石４１の周囲に配置されている。磁石４１から発生する磁束は、図２の矢印で示す上下方向にコイル部３６を通過する。ブラシ３４からコイル部３６に電流が供給されている場合は、コイルディスク３６Ａ上に磁束の方向と直交するように設けられたコイル３６Ｂに電流が流れることにより、コイル部３６に出力軸３１を中心とする円周方向にトルクが発生し、ロータ３２が回転する。
【００２６】
図２に示すように、ブラシ３４は、出力軸３１を中心に対極に２つ設けられていて、ヘッドハウジング２に支持されている。ブラシ３４は、下面が整流子基板３５上の図示せぬ整流子と当接するようにバネ３４Ａによって整流子基板３５側（下側）に付勢されている。
【００２７】
図１に示すように、パイプ部４は、ヘッドハウジング２と電源部６とを接続しており、ヘッドハウジング２と電源部６との間にハンドル部５が配置されている。
【００２８】
ハンドル部５には、一対の腕部を有するアーム５１と、アーム５１の一対の腕の先端に配置されたハンドル５２と、一方のハンドル５２に設けられ、ディスクモータ３の出力調整を行うスロットル５３とを有している。
【００２９】
電源部６には、電源たるバッテリー６１が着脱可能に設けられている。パイプ部４の内部には配線が挿通され、電源部６によりバッテリー６１から供給される電力が配線を介してブラシ３４に接続されている。
【００３０】
刈刃７は、略円板状に構成され、その周縁に鋸歯が形成され、円板状の略中央部分に出力軸３１に装着される図示せぬ孔が形成されている。
【００３１】
作業者は、スロットル５３を操作することによりバッテリー６１からコイル３６Ｂに供給する電力を調整することができる。これにより、ディスクモータ３が回転し、その回転力が出力軸３１に伝達され刈刃７が回転する。このときのディスクモータ３の回転数については後述するものとする。
【００３２】
次に図４から１１を用いて、コイル部３６の詳細な構成について説明する。コイル部３６を構成する４枚のコイルディスク３６Ａのうちの３枚を構成する一のコイルディスク３６Ａを図４から６に示す。コイルディスク３６Ａの中心には、出力軸３１の軸方向に貫通し出力軸３１が挿通される貫通孔３６ａが形成されている。コイルディスク３６Ａの上面（図４）及び下面（図５）には、コイル３６Ｂが貫通孔３６ａを中心に半径方向外方に放射状に延びている。コイル３６Ｂは、一端部３６Ｆを一端とし他端部３６Ｇを他端とする連続する１本のコイルである。コイルディスク３６Ａの下面にはそれぞれ２つの一端部３６Ｆ及び他端部３６Ｇが設けられていることから、一のコイルディスク３６Ａは２本の連続したコイル３６Ｂから構成されている。
【００３３】
図４及び５中のコイル３６Ｂであって、点線で囲まれた領域を部分コイルＡと定義する。コイルディスク３６Ａの上面には、２０個の部分コイルＡが設けられている。また、コイルディスク３６Ａの下面にも、２０個の部分コイルＡが設けられている。このような部分コイルＡの配置によって、コイルディスク３６Ａのコイルパターンが形成される。部分コイルＡ領域内のコイル３６Ｂは、半径方向内方の内方接続部３６Ｃと、半径方向外方の外方接続部３６Ｄと、内方接続部３６Ｃと外方接続部３６Ｄとを繋ぎ半径方向に直線状に延びる直線部３６Ｅとから構成される。部分コイルＡ領域内のコイル３６Ｂは、内方接続部３６Ｃ及び外方接続部３６Ｄにて反対面のコイル３６Ｂと接続している。図６は、コイルディスク３６Ａを構成する連続した２本のコイル３６Ｂのうちの１本のみを示した図である。上面のコイル３６Ｂを実線で示し、下面のコイル３６Ｂを点線で示す。上面のコイル３６Ｂの内方接続部３６Ｃと下面のコイル３６Ｂの内方接続部３６Ｃとが重なり合っている箇所が上面のコイル３６Ｂと下面のコイル３６Ｂとの接続箇所であり、同様に上面のコイル３６Ｂの外方接続部３６Ｄと下面のコイル３６Ｂの外方接続部３６Ｄとが重なり合っている箇所が上面のコイル３６Ｂと下面のコイル３６Ｂとの接続箇所である。コイルディスク３６Ａ上のコイル３６Ｂは、一端部３６Ｆを一端として上面と下面とを交互に行き来してコイルディスク３６Ａを円周方向に１周した後、他端である他端部３６Ｇに至る。
【００３４】
貫通孔３６ａの周囲には、貫通孔３６ａを中心として９０°毎に領域３６ａ１、３６ａ２、３６ａ３、３６ａ４が規定されており、各領域３６ａ１、３６ａ２、３６ａ３、３６ａ４には４つ並んだ接続孔３６ｂがそれぞれ形成されている。４つ並んだ接続孔３６ｂのうちの２つの接続孔３６ｂには、一端部３６Ｆ及び他端部３６Ｇが接続されピン４０が挿通される。これにより、一端部３６Ｆ及び他端部３６Ｇは、ピン４０を介して他のコイルディスク３６Ａと電気的に接続されている。
【００３５】
４枚のコイルディスク３６Ａのうちの残り１枚を構成する他のコイルディスク３６Ａを図７から９に示す。一のコイルディスク３６Ａ上のコイル３６Ｂの配置と他のコイルディスク３６Ａのコイル３６Ｂの配置とは略同一であるため、差異点のみ以下に述べる。コイルディスク３６Ａ上に部分コイルＢを定義する。他のコイルディスク３６Ａ上のコイル３６Ｂは、一のコイルディスク３６Ａ上のコイル３６Ｂと比較すると幅が狭く、部分コイルＢの領域内におけるコイル３６Ｂの本数が多い（本実施の形態では２本）。図９に示すように、他のコイルディスク３６Ａ上のコイル３６Ｂの一端部３６Ｆは、コイルディスク３６Ａを２周した後に他端部３６Ｇに至っている。図７上には、２つの一端部３６Ｆ及び他端部３６Ｇが設けられていることから、２本の連続したコイル３６Ｂがコイルディスク３６Ａを２周している。
【００３６】
ディスクモータ３の回転数は、電源部６からコイル３６Ｂに供給される電圧、ディスクモータ３の電流、磁石４１の磁束、ブラシ３４の数（極数）、部分コイルＡ、Ｂなどによって決定される。なお、本実施の形態における部分コイルとは、磁石４１から発生する磁束に対して、直交するように配置されるコイルの纏りのことである。
【００３７】
本実施の形態では、様々なコイルパターンによってディスクモータ３の回転数をより細かいレンジで調整しようとするものである。ここで、仮想的に図４，５に示す一のコイルディスク３６Ａを４枚積層することにより８層から構成されるディスクモータ（以下、第１ディスクモータと呼ぶ）と、図６，７に示す他のコイルディスク３６Ａを４枚積層することにより８層から構成されるディスクモータ（以下、第２ディスクモータと呼ぶ）とを比較する。第１及び第２ディスクモータにおける全導体数は、磁石４１上における直線部３６Ｅの数と比例関係にある。具体的には、第１ディスクモータの一のコイルディスク３６Ａの上面（図４）の全部分コイルＡ内の直線部３６Ｅの数は２０個であり、下面（図５）において直線部３６Ｅの数は２０個であるため、１枚当たりのコイルディスク３６Ａの全導体数は、４０（２０+２０）となる。第１ディスクモータは一のコイルディスク３６Ａを４枚積層させているため、全導体数は１６０（４０×４）となる。第２ディスクモータの他のコイルディスク３６Ａは、上面（図６）の全部分コイルＡ内の直線部３６Ｅの数は４０個であり、下面（図７）における直線部３６Ｅの数も４０個であって、他のコイルディスクを４層積層させていることから、第２ディスクモータにおける全導体数は３２０（８０×４）となる。
【００３８】
一般的にモータの回転数は磁束を横切る全導体数（磁石４１から発生する磁束に直交するように配置される直線部３６Ｅの数（コイル３６Ｂの巻き数、部分コイルＡの個数））に反比例するため、第２ディスクモータの回転数Ｎ２は第１ディスクモータの回転数Ｎ１の半分になる。
【００３９】
次に、図１１を用いて、第１ディスクモータと、第２ディスクモータと、第１の実施の形態のディスクモータ３と、コイルパターン（コイル３６Ｂの巻き数）を変更した第３ディスクモータから第５ディスクモータと、における回転数を比較する。各ディスクモータは、４枚８層のコイルディスクから構成されている。図１１では、第１ディスクモータの回転数を１００としたときの各ディスクモータにおける回転数及び第１ディスクモータに対する回転数減少率を示す。
【００４０】
上述したように第２ディスクモータでは、全８層の直線部３６Ｅの数が第１ディスクモータの倍となるため、第２ディスクモータの回転数は５０となり、回転数減少率は５０％となる。従来は、第２ディスクモータのように全層における部分コイルＡを変更することによりディスクモータ３の回転数の調整を行っていた。
【００４１】
第３ディスクモータは、従来の方法によってディスクモータの回転数を変更した場合の他の一例である。第３ディスクモータは、コイルディスク３６Ａにおいて２本のコイル３６Ｂを３周させたコイルディスク３６Ａを４枚積層させたものである。第３ディスクモータの回転数は約３３となり、回転数減少率は約６７％となる。このように、従来の方法によると全層のコイルパターンを変更していたため回転数の微調整が困難であった。
【００４２】
本実施の形態のディスクモータ３では、第１から３枚目（１から６層目）の直線部３６Ｅの数は４０であり、第４枚目（７及び８層目）のみ直線部３６Ｅの数が８０となっているため、全層の直線部３６Ｅの合計は２００となる。従って、本実施の形態のディスクモータ３の回転数は８０となり、回転数減少率は２０％となる。そのため、従来のディスクモータの回転数の変更方法と比べて回転数減少率が低くなり、ディスクモータ３の回転数の微調整が可能となる。
【００４３】
第４ディスクモータは、本実施の形態における一のコイルディスク３６Ａ２枚と他のコイルディスク３６Ａ２枚とを積層したディスクモータである。第４ディスクモータの場合は、回転数は約６７となり、回転数減少率は約３３％となる。第５ディスクモータは、本実施の形態における一のコイルディスク３６Ａ１枚と他のコイルディスク３６Ａ３枚とを積層したディスクモータである。第５ディスクモータの場合は、回転数は約５７となり、回転数減少率は約４３％となる。第４ディスクモータ及び第５ディスクモータについても本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４４】
また、本実施の形態では、コイル部３６は４枚積層した状態で、出力軸３１と直交しコイル部３６の中心を通る中心軸Ｅ（図５）に対して軸対称となるように構成されている。より詳細には、１枚目のコイルディスク３６Ａでは一端部３６Ｆ及び他端部３６Ｇは領域３６ａ１、３６ａ２に接続されていて、２枚目のコイルディスク３６Ａでは一端部３６Ｆ及び他端部３６Ｇは領域３６ａ２、３６ａ３に接続されていて、３枚目のコイルディスク３６Ａでは一端部３６Ｆ及び他端部３６Ｇは領域３６ａ３、３６ａ４に接続されていて、４枚目のコイルディスク３６Ａでは一端部３６Ｆ及び他端部３６Ｇは領域３６ａ４、３６ａ１に接続されている。
【００４５】
図４に示す部分コイルＡのうち、内方接続部３６Ｃが他の部分コイルＡの内方接続部３６Ｃと直接接続しているもの（以下、直接接続部３６Ｈという）が領域３６ａ１、３６ａ４の直近に設けられている。これについても同様に、１枚目のコイルディスク３６Ａでは直接接続部３６Ｈは領域３６ａ４、３６ａ１の近傍に位置し、２枚目のコイルディスク３６Ａでは直接接続部３６Ｈは領域３６ａ１、３６ａ２の近傍に位置し、３枚目のコイルディスク３６Ａでは直接接続部３６Ｈは領域３６ａ２、３６ａ３の近傍に位置し、４枚目のコイルディスク３６Ａでは直接接続部３６Ｈは領域３６ａ３、３６ａ４の近傍に位置している。一端部３６Ｆ、他端部３６Ｇ、及び直接接続部３６Ｈ以外の部分コイルＡの形状は同一であることから、コイル部３６は、コイルディスク３６Ａが４枚積層された状態で中心軸Ｅに対して軸対称になるように構成されている。これにより、コイルディスク３６Ａにおける重量バランスが均等となり、ディスクモータ３動作時の振動などを防止することができる。
【００４６】
本実施の形態によるディスクモータを搭載した電動作業機では、一のコイルディスク３６Ａの部分コイルＡの本数と他のコイルディスク３６Ａの部分コイルＢの本数を互いに異らせることにより、磁石４１上を通過する部分コイルを自在に調整することができる。これにより、ディスクモータ３の回転数の微調整が可能となり、ディスクモータ３の設計の自由度を向上させることができる。
【００４７】
また、本実施の形態によるディスクモータを搭載した電動作業機では、部分コイルＡは部分コイルＢよりも幅が広いため、部分コイルＡを構成するコイル３６Ｂは抵抗が少なくなるとともに放熱性に優れることにより、ディスクモータ３の出力を上げることが可能となる。
【００４８】
次に、本発明の第２の実施の形態のディスクモータ１０３について図１２から１４に基づいて説明する。第２の実施の形態では、コイルディスク１３６Ａ上の部分コイルが第１の実施の形態のディスクモータ３と異なるため、以下、差異点についてのみ説明する。
【００４９】
コイルディスク１３６Ａ上には、連続する２本のコイル１３６Ｂが設けられていて、それぞれのコイル１３６Ｂは一端部１３６Ｆ、１３６Ｆ´と他端部１３６Ｇ、１３６Ｇ´とを有する。また、コイルディスク１３６Ａには、部分コイルＣと部分コイルＤとが規定されていて、第１の実施の形態と同様に貫通孔１３６ａ及び接続孔１３６ｂが形成される。
【００５０】
部分コイルＣと部分コイルＤは、コイルディスク１３６Ａの円周方向に交互に配置される。部分コイルＣ及びＤ内の領域のコイル１３６Ｂは、半径方向内方の内方接続部１３６Ｃと、半径方向外方の外方接続部１３６Ｄと、内方接続部１３６Ｃと外方接続部１３６Ｄとを繋ぎ半径方向に直線状に延びる直線部１３６Ｅとから構成される。直線部１３６Ｅが本発明の部分コイルに相当する。上面のコイル１３６Ｂと下面のコイル１３６Ｂとは、内方接続部１３６Ｃ及び外方接続部１３６Ｄで互いに接続されている。部分コイルＤを構成する直線部は本発明の第１部分コイルに相当し、部分コイルＣを構成する直線部は本発明の第２部分コイルに相当する。
【００５１】
部分コイルＣではコイル１３６Ｂの本数が１本であり、部分コイルＤではコイル１３６Ｂの本数が２本である。これは、図１３に示す２つの一端部１３６Ｆ、１３６Ｆ´のうち、複数の部分コイルＣにより構成されるコイル１３６Ｂの一端部１３６Ｆ´はコイルディスク１３６Ａを２周した後に他端部１３６Ｇ´に至っていて、複数の部分コイルＤにより構成されるコイル１３６Ｂの一端部１３６Ｆはコイルディスク１３６Ａを１周した後に他端部１３６Ｇに至っているからである。これにより、部分コイルＣ内のコイル１３６Ｂの幅は、部分コイルＤ内のコイル１３６Ｂの幅の約２倍となっている。このような構成によると、コイルディスク１３６Ａの上面における直線部１３６Ｅの数は３０個となり、下面における直線部の数も３０個となるため、コイルディスク１３６Ａ上の全直線部の数は６０個となる。
【００５２】
図１４に、第２の実施の形態のコイルディスク１３６Ａを用いた第６ディスクモータ、第７ディスクモータの回転数と、第１ディスクモータの回転数と、を比較した表を示す。
【００５３】
第６ディスクモータは、第１の実施の形態における一のコイルディスク３６Ａ３枚と第２の実施の形態のコイルディスク１３６Ａ１枚とを積層したディスクモータである。第６ディスクモータの場合は、回転数は約８９となり、回転数減少率は約１１％となる。第７ディスクモータは、第１の実施の形態における一のコイルディスク３６Ａ１枚と第２の実施の形態のコイルディスク１３６Ａ３枚とを積層したディスクモータである。第７ディスクモータの場合は、回転数は約７３となり、回転数減少率は約２７％となる。このように、第２の実施の形態のコイルディスク１３６Ａを用いることで、ディスクモータ１０３の回転数をより詳細に調整することが可能となる。
【００５４】
本実施の形態によるディスクモータでは、１枚のコイルディスク１３６Ａ上における部分コイルＣの本数と部分コイルＤの本数とを互いに異ならせることにより、磁石４１上を通過する部分コイルを自在に調整することができる。これにより、第１の実施の形態のディスクモータ３と比較すると、ディスクモータ１０３の回転数の更なる微調整が可能となり、ディスクモータ１０３の設計の自由度を大幅に向上させることができる。また、部分コイルＤは部分コイルＣよりも幅が広いため、部分コイルＤを構成するコイル３６Ｂは抵抗が少なくなるとともに放熱性に優れることにより、ディスクモータ３の出力を上げることが可能となる。
【００５５】
上述したような構成によると、部分コイルＣと部分コイルＤとが互いに隣接するように交互に配置されていることにより、コイルディスク１３６Ａ全体の重量バランスの均一化が可能となり、ディスクモータ１０３動作時の振動などを防止することができる。さらに、ディスクモータ１０３のバランス調整等の作業が容易になる。
【００５６】
本発明によるディスクモータ及び電動作業機は上述した実施の形態に限定されず、たとえば特許請求の範囲に記載された発明の要旨の範囲内で種々の変更が可能である。
【００５７】
本実施の形態では、コイル部３６は４枚のコイルディスク３６Ａ、１３６Ａによって構成されたが、コイルディスクの枚数はこれに限られない。コイルディスク１枚でコイル部を構成してもよく、４枚以上のコイルディスクを積層してもよい。また、コイル３６Ｂは、コイルディスク３６Ａ、１３６Ａの両面に設けられていたが、上面又は下面の一方の面にのみ設けてもよい。これにより、コイルディスク３６Ａ、１３６Ａ上の直線部３６Ｅ、１３６Ｅの数をさらに減らすことができるため、ディスクモータ３、１０３の回転数をより詳細に調整することが可能となる。
【００５８】
また、第１の実施の形態ではコイル部３６を構成する複数のコイルディスク３６Ａのうち一のコイルディスク３６Ａではコイル３６Ｂを１周させ、他のコイルディスク３６Ａではコイル３６Ｂを２周させたが、コイルの周回数はこれに限られない。一のコイルディスク３６Ａの周回数と他のコイルディスク３６Ａの周回数とが異なっていれば本発明の効果を得ることができる。
【００５９】
また、第２の実施の形態では、コイルディスク３６Ａ上の一のコイル３６Ｂは１周であって、他のコイルは２周であったが、コイルの周回数はこれに限られない。同一のコイルディスク３６Ａで一のコイル３６Ｂと他のコイル３６Ｂの周回数が異なっていれば本発明の効果を得ることができる。
【００６０】
また、本実施の形態では、コイルディスク３６Ａは２本の連続したコイル３６Ｂにより構成されたが、コイル３６Ｂの本数はこれに限られない。コイルディスク３６Ａを３本の連続したコイルで構成しても良く、またそれ以上の本数のコイルで構成してもよい。
【００６１】
また、本実施の形態の部分コイルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、貫通孔３６ａ、１３６ａを中心として半径方向に放射状に設けられていたがこの形状に限られない。
【００６２】
また、本実施の形態では、電動作業機の一例として刈払機１を用いたが、ディスクモータを搭載した電動工具であればこれに限られない。例えば、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などの電動工具に適用しても良い。
【符号の説明】
【００６３】
１・・刈払機 ２・・ヘッドハウジング ３，１０３・・ディスクモータ ４・・パイプ部 ５・・ハンドル部 ６・・電源部 ７・・刈刃 ３１・・出力軸 ３２・・ロータ ３３・・ステータ ３４・・ブラシ ３５・・整流子基板 ３６・・コイル部 ３６Ａ、１３６Ａ・・コイルディスク ３６Ｂ、１３６Ｂ・・コイル ３７・・フランジ ３８・・絶縁板 ３９・・絶縁シート ４１・・磁石 ４２・・ヨーク Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ・・部分コイル
【技術分野】
【０００１】
本発明はディスクモータ及びディスクモータを搭載した電動作業機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来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複数のコイルにより構成される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（例えば、特許文献１参照）。
【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】
従来、複数のコイルディスクを積層しているディスクモータにおいて所望の回転数に設定したい場合には、コイルディスク上における全てのコイルのコイルパターンを変更していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許３６３６７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、全てのコイルのコイルパターンを変更してしまうと回転数の変化量も大きい。例えば、全てのコイルの周回数を増加させる（磁束を通過するコイルの本数を倍増させる）ことにより回転数を変化させることができる。しかし、この場合ではディスクモータの回転数が大幅に減少していたため、ディスクモータの回転数を微調整することができなかった。コイルパターンの変更によって所望の回転数に設定することは困難となっていたため、ディスクモータの設計の自由度が限られていた。
【０００７】
そこで本発明は、ディスクモータの設計の自由度を向上させたディスクモータ及びディスクモータを搭載した電動作業機を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、出力軸と、略円板状であって、前記出力軸に同軸的に固定され、前記出力軸の回転中心から半径方向外方に放射状に延びる複数の部分コイルが接続されたことにより構成される少なくとも２本のコイルが形成されたコイルディスクと、前記複数の部分コイルに電流を供給する電流供給部と、前記部分コイルに対向するように配置される磁石と、を有し、前記少なくとも２本のコイルのうちの一のコイルを構成する第１部分コイルの総数と他のコイルを構成する第２部分コイルの総数とは互いに異なることを特徴とするディスクモータを提供している。
【０００９】
このような構成によると、第１部分コイルの総数と第２部分コイルの総数とが互いに異なることにより、磁石上を通過する部分コイルを自在に調整することができる。これにより、ディスクモータの回転数の微調整が可能となり、ディスクモータの設計の自由度を向上させることができる。
【００１０】
また、前記第１部分コイルと前記第２部分コイルとは互いに隣接するように交互に前記コイルディスク上に形成されていることが好ましい。
【００１１】
このような構成によると、第１部分コイルと第２部分コイルとが互いに隣接するように交互に配置されていることにより、コイルディスク全体の重量バランスの均一化が可能となり、ディスクモータ動作時の振動などを防止することができる。さらに、ディスクモータのバランス調整等の作業が容易になる。
【００１２】
また、前記第１部分コイルの幅と前記第２部分コイルの幅とは互いに異なることが好ましい。
【００１３】
また、前記第１部分コイルの総数は前記第２部分コイルの総数よりも少なく、前記第１部分コイルの幅は前記他第２部分コイルの幅よりも広いことが好ましい。
【００１４】
このような構成によると、第１部分コイルは第２部分コイルよりも幅が広いため、第１部分コイルは抵抗が少なくなるとともに放熱性に優れることにより、ディスクモータの出力を上げることが可能となる。
【００１５】
また、前記コイルディスクは、前記出力軸と直交する面である表面と裏面とを有し、前記部分コイルは前記表面と前記裏面の少なくともいずれか一方に形成されていることが好ましい。
【００１６】
本発明の別の観点では、上述の特徴を有するディスクモータを備えた電動作業機を提供している。
【００１７】
このような構成によると、電動作業機の特性に合ったディスクモータを備える電動作業機を実現することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ディスクモータの設計の自由度を向上させたディスクモータ及びディスクモータを搭載した電動作業機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施の形態の電動作業機の外観図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の電動作業機のヘッドハウジングの断面図。
【図３】本発明の第１の実施の形態の電動作業機のディスクモータの部分断面図。
【図４】本発明の第１の実施の形態の一のコイルディスクの平面図。
【図５】本発明の第１の実施の形態の一のコイルディスクの背面図。
【図６】本発明の第１の実施の形態の一のコイルディスクを構成する２本のコイルのうちの１本のみを表示した図。
【図７】本発明の第１の実施の形態の他のコイルディスクの平面図。
【図８】本発明の第１の実施の形態の他のコイルディスクの背面図。
【図９】本発明の第１の実施の形態の他のコイルディスクを構成する２本のコイルのうちの１本のみを表示した図。
【図１０】本発明の第１の実施の形態のコイルと磁石との位置関係を説明するための図。
【図１１】本発明の第１の実施の形態のディスクモータのコイルパターンと回転数との関係性を示す表。
【図１２】本発明の第２の実施の形態のコイルディスクの平面図。
【図１３】本発明の第２の実施の形態のコイルディスクの背面図。
【図１４】本発明の第２の実施の形態のディスクモータのコイルパターンと回転数との関係性を示す表。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の第１の実施の形態の電動作業機の一例である刈払機１を図１から１１を参照して説明する。刈払機１は、ヘッドハウジング２と、ディスクモータ３（図２）と、パイプ部４と、ハンドル部５と、電源部６とから主に構成されており、ヘッドハウジング２に装着される刈刃７で刈払い作業を行う電動作業機である。
【００２１】
ディスクモータ３は、ヘッドハウジング２内に収容されており、出力軸３１と、ロータ３２と、ステータ３３と、ブラシ３４とから構成されている。出力軸３１は、ヘッドハウジング２に回転可能に支承されている。図２に示すように、出力軸の延出方向を上下方向と定義する。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刈刃７が固定されている。
【００２２】
図２及び３に示すように、ロータ３２は、図示せぬ整流子が設けられた整流子基板３５と、コイル部３６と、フランジ３７と、絶縁板３８と、絶縁シート３９と、を有する。整流子基板３５は、略円板形状であってその軸芯と出力軸３１の軸芯とが一致するように出力軸３１に同軸的に固定されている。整流子基板３５の中心には、出力軸３１が挿入される挿入孔３５ａが形成され、中心から所定距離離間した位置にはピン４０が挿入されるピン孔３５ｂが形成されている。整流子基板３５、コイル部３６、フランジ３７、絶縁板３８、及び絶縁シート３９は、ピン４０によって貫通されると共に互いに接着されている。
【００２３】
コイル部３６は、略円板状の４枚のコイルディスク３６Ａを積層しそれらを接着することにより構成されている。より詳細には、コイル部３６は、図４から６に示す一のコイルディスク３６Ａ３枚と図７から１０に示す他のコイルディスク３６Ａ１枚とを積層することにより構成されている。コイルディスク３６Ａは、出力軸３１と直交する面である上面と下面とを有し、それぞれの面は平板状のコイル３６Ｂが設けられる層を構成している（図５）。つまり、コイル部３６は４枚８層のコイルディスク３６Ａから構成されている。詳細な構成は後述する。
【００２４】
フランジ３７は、出力軸３１に同軸的に固定されており、略円筒形状の円筒部３７Ａと、略円板形状の円板部３７Ｂとから構成されている（図３）。円板部３７Ｂは円筒部３７Ａから半径方向外方に突出するように設けられており、絶縁板３８によって上下方向から挟まれている。円板部３７Ｂはロータ３２の強度を上げるために設けられていて、各部材を貫通することにより整流子基板３５と各コイル３６Ｂとを電気的に接続するピン４０がピン４０外周とフランジ３７との間に絶縁層を有して貫通している。絶縁シート３９は、各コイルディスク３６Ａ間及び円板部３７Ｂと絶縁板３８との間に設けられている。
【００２５】
ステータ３３は、磁石４１と、ヨーク４２とから構成されている（図２）。磁石４１は、ヘッドハウジング２に支持され、コイル３６Ｂの後述する直線部３６Ｅと対向する位置に貫通孔３６ａを中心として円周状且つ、隣接する磁石４１とは極が異なるように配置されている（図１０の点線）。ヨーク４２は、ヘッドハウジング２に支持され、磁石４１の磁力を強化するために磁石４１の周囲に配置されている。磁石４１から発生する磁束は、図２の矢印で示す上下方向にコイル部３６を通過する。ブラシ３４からコイル部３６に電流が供給されている場合は、コイルディスク３６Ａ上に磁束の方向と直交するように設けられたコイル３６Ｂに電流が流れることにより、コイル部３６に出力軸３１を中心とする円周方向にトルクが発生し、ロータ３２が回転する。
【００２６】
図２に示すように、ブラシ３４は、出力軸３１を中心に対極に２つ設けられていて、ヘッドハウジング２に支持されている。ブラシ３４は、下面が整流子基板３５上の図示せぬ整流子と当接するようにバネ３４Ａによって整流子基板３５側（下側）に付勢されている。
【００２７】
図１に示すように、パイプ部４は、ヘッドハウジング２と電源部６とを接続しており、ヘッドハウジング２と電源部６との間にハンドル部５が配置されている。
【００２８】
ハンドル部５には、一対の腕部を有するアーム５１と、アーム５１の一対の腕の先端に配置されたハンドル５２と、一方のハンドル５２に設けられ、ディスクモータ３の出力調整を行うスロットル５３とを有している。
【００２９】
電源部６には、電源たるバッテリー６１が着脱可能に設けられている。パイプ部４の内部には配線が挿通され、電源部６によりバッテリー６１から供給される電力が配線を介してブラシ３４に接続されている。
【００３０】
刈刃７は、略円板状に構成され、その周縁に鋸歯が形成され、円板状の略中央部分に出力軸３１に装着される図示せぬ孔が形成されている。
【００３１】
作業者は、スロットル５３を操作することによりバッテリー６１からコイル３６Ｂに供給する電力を調整することができる。これにより、ディスクモータ３が回転し、その回転力が出力軸３１に伝達され刈刃７が回転する。このときのディスクモータ３の回転数については後述するものとする。
【００３２】
次に図４から１１を用いて、コイル部３６の詳細な構成について説明する。コイル部３６を構成する４枚のコイルディスク３６Ａのうちの３枚を構成する一のコイルディスク３６Ａを図４から６に示す。コイルディスク３６Ａの中心には、出力軸３１の軸方向に貫通し出力軸３１が挿通される貫通孔３６ａが形成されている。コイルディスク３６Ａの上面（図４）及び下面（図５）には、コイル３６Ｂが貫通孔３６ａを中心に半径方向外方に放射状に延びている。コイル３６Ｂは、一端部３６Ｆを一端とし他端部３６Ｇを他端とする連続する１本のコイルである。コイルディスク３６Ａの下面にはそれぞれ２つの一端部３６Ｆ及び他端部３６Ｇが設けられていることから、一のコイルディスク３６Ａは２本の連続したコイル３６Ｂから構成されている。
【００３３】
図４及び５中のコイル３６Ｂであって、点線で囲まれた領域を部分コイルＡと定義する。コイルディスク３６Ａの上面には、２０個の部分コイルＡが設けられている。また、コイルディスク３６Ａの下面にも、２０個の部分コイルＡが設けられている。このような部分コイルＡの配置によって、コイルディスク３６Ａのコイルパターンが形成される。部分コイルＡ領域内のコイル３６Ｂは、半径方向内方の内方接続部３６Ｃと、半径方向外方の外方接続部３６Ｄと、内方接続部３６Ｃと外方接続部３６Ｄとを繋ぎ半径方向に直線状に延びる直線部３６Ｅとから構成される。部分コイルＡ領域内のコイル３６Ｂは、内方接続部３６Ｃ及び外方接続部３６Ｄにて反対面のコイル３６Ｂと接続している。図６は、コイルディスク３６Ａを構成する連続した２本のコイル３６Ｂのうちの１本のみを示した図である。上面のコイル３６Ｂを実線で示し、下面のコイル３６Ｂを点線で示す。上面のコイル３６Ｂの内方接続部３６Ｃと下面のコイル３６Ｂの内方接続部３６Ｃとが重なり合っている箇所が上面のコイル３６Ｂと下面のコイル３６Ｂとの接続箇所であり、同様に上面のコイル３６Ｂの外方接続部３６Ｄと下面のコイル３６Ｂの外方接続部３６Ｄとが重なり合っている箇所が上面のコイル３６Ｂと下面のコイル３６Ｂとの接続箇所である。コイルディスク３６Ａ上のコイル３６Ｂは、一端部３６Ｆを一端として上面と下面とを交互に行き来してコイルディスク３６Ａを円周方向に１周した後、他端である他端部３６Ｇに至る。
【００３４】
貫通孔３６ａの周囲には、貫通孔３６ａを中心として９０°毎に領域３６ａ１、３６ａ２、３６ａ３、３６ａ４が規定されており、各領域３６ａ１、３６ａ２、３６ａ３、３６ａ４には４つ並んだ接続孔３６ｂがそれぞれ形成されている。４つ並んだ接続孔３６ｂのうちの２つの接続孔３６ｂには、一端部３６Ｆ及び他端部３６Ｇが接続されピン４０が挿通される。これにより、一端部３６Ｆ及び他端部３６Ｇは、ピン４０を介して他のコイルディスク３６Ａと電気的に接続されている。
【００３５】
４枚のコイルディスク３６Ａのうちの残り１枚を構成する他のコイルディスク３６Ａを図７から９に示す。一のコイルディスク３６Ａ上のコイル３６Ｂの配置と他のコイルディスク３６Ａのコイル３６Ｂの配置とは略同一であるため、差異点のみ以下に述べる。コイルディスク３６Ａ上に部分コイルＢを定義する。他のコイルディスク３６Ａ上のコイル３６Ｂは、一のコイルディスク３６Ａ上のコイル３６Ｂと比較すると幅が狭く、部分コイルＢの領域内におけるコイル３６Ｂの本数が多い（本実施の形態では２本）。図９に示すように、他のコイルディスク３６Ａ上のコイル３６Ｂの一端部３６Ｆは、コイルディスク３６Ａを２周した後に他端部３６Ｇに至っている。図７上には、２つの一端部３６Ｆ及び他端部３６Ｇが設けられていることから、２本の連続したコイル３６Ｂがコイルディスク３６Ａを２周している。
【００３６】
ディスクモータ３の回転数は、電源部６からコイル３６Ｂに供給される電圧、ディスクモータ３の電流、磁石４１の磁束、ブラシ３４の数（極数）、部分コイルＡ、Ｂなどによって決定される。なお、本実施の形態における部分コイルとは、磁石４１から発生する磁束に対して、直交するように配置されるコイルの纏りのことである。
【００３７】
本実施の形態では、様々なコイルパターンによってディスクモータ３の回転数をより細かいレンジで調整しようとするものである。ここで、仮想的に図４，５に示す一のコイルディスク３６Ａを４枚積層することにより８層から構成されるディスクモータ（以下、第１ディスクモータと呼ぶ）と、図６，７に示す他のコイルディスク３６Ａを４枚積層することにより８層から構成されるディスクモータ（以下、第２ディスクモータと呼ぶ）とを比較する。第１及び第２ディスクモータにおける全導体数は、磁石４１上における直線部３６Ｅの数と比例関係にある。具体的には、第１ディスクモータの一のコイルディスク３６Ａの上面（図４）の全部分コイルＡ内の直線部３６Ｅの数は２０個であり、下面（図５）において直線部３６Ｅの数は２０個であるため、１枚当たりのコイルディスク３６Ａの全導体数は、４０（２０+２０）となる。第１ディスクモータは一のコイルディスク３６Ａを４枚積層させているため、全導体数は１６０（４０×４）となる。第２ディスクモータの他のコイルディスク３６Ａは、上面（図６）の全部分コイルＡ内の直線部３６Ｅの数は４０個であり、下面（図７）における直線部３６Ｅの数も４０個であって、他のコイルディスクを４層積層させていることから、第２ディスクモータにおける全導体数は３２０（８０×４）となる。
【００３８】
一般的にモータの回転数は磁束を横切る全導体数（磁石４１から発生する磁束に直交するように配置される直線部３６Ｅの数（コイル３６Ｂの巻き数、部分コイルＡの個数））に反比例するため、第２ディスクモータの回転数Ｎ２は第１ディスクモータの回転数Ｎ１の半分になる。
【００３９】
次に、図１１を用いて、第１ディスクモータと、第２ディスクモータと、第１の実施の形態のディスクモータ３と、コイルパターン（コイル３６Ｂの巻き数）を変更した第３ディスクモータから第５ディスクモータと、における回転数を比較する。各ディスクモータは、４枚８層のコイルディスクから構成されている。図１１では、第１ディスクモータの回転数を１００としたときの各ディスクモータにおける回転数及び第１ディスクモータに対する回転数減少率を示す。
【００４０】
上述したように第２ディスクモータでは、全８層の直線部３６Ｅの数が第１ディスクモータの倍となるため、第２ディスクモータの回転数は５０となり、回転数減少率は５０％となる。従来は、第２ディスクモータのように全層における部分コイルＡを変更することによりディスクモータ３の回転数の調整を行っていた。
【００４１】
第３ディスクモータは、従来の方法によってディスクモータの回転数を変更した場合の他の一例である。第３ディスクモータは、コイルディスク３６Ａにおいて２本のコイル３６Ｂを３周させたコイルディスク３６Ａを４枚積層させたものである。第３ディスクモータの回転数は約３３となり、回転数減少率は約６７％となる。このように、従来の方法によると全層のコイルパターンを変更していたため回転数の微調整が困難であった。
【００４２】
本実施の形態のディスクモータ３では、第１から３枚目（１から６層目）の直線部３６Ｅの数は４０であり、第４枚目（７及び８層目）のみ直線部３６Ｅの数が８０となっているため、全層の直線部３６Ｅの合計は２００となる。従って、本実施の形態のディスクモータ３の回転数は８０となり、回転数減少率は２０％となる。そのため、従来のディスクモータの回転数の変更方法と比べて回転数減少率が低くなり、ディスクモータ３の回転数の微調整が可能となる。
【００４３】
第４ディスクモータは、本実施の形態における一のコイルディスク３６Ａ２枚と他のコイルディスク３６Ａ２枚とを積層したディスクモータである。第４ディスクモータの場合は、回転数は約６７となり、回転数減少率は約３３％となる。第５ディスクモータは、本実施の形態における一のコイルディスク３６Ａ１枚と他のコイルディスク３６Ａ３枚とを積層したディスクモータである。第５ディスクモータの場合は、回転数は約５７となり、回転数減少率は約４３％となる。第４ディスクモータ及び第５ディスクモータについても本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４４】
また、本実施の形態では、コイル部３６は４枚積層した状態で、出力軸３１と直交しコイル部３６の中心を通る中心軸Ｅ（図５）に対して軸対称となるように構成されている。より詳細には、１枚目のコイルディスク３６Ａでは一端部３６Ｆ及び他端部３６Ｇは領域３６ａ１、３６ａ２に接続されていて、２枚目のコイルディスク３６Ａでは一端部３６Ｆ及び他端部３６Ｇは領域３６ａ２、３６ａ３に接続されていて、３枚目のコイルディスク３６Ａでは一端部３６Ｆ及び他端部３６Ｇは領域３６ａ３、３６ａ４に接続されていて、４枚目のコイルディスク３６Ａでは一端部３６Ｆ及び他端部３６Ｇは領域３６ａ４、３６ａ１に接続されている。
【００４５】
図４に示す部分コイルＡのうち、内方接続部３６Ｃが他の部分コイルＡの内方接続部３６Ｃと直接接続しているもの（以下、直接接続部３６Ｈという）が領域３６ａ１、３６ａ４の直近に設けられている。これについても同様に、１枚目のコイルディスク３６Ａでは直接接続部３６Ｈは領域３６ａ４、３６ａ１の近傍に位置し、２枚目のコイルディスク３６Ａでは直接接続部３６Ｈは領域３６ａ１、３６ａ２の近傍に位置し、３枚目のコイルディスク３６Ａでは直接接続部３６Ｈは領域３６ａ２、３６ａ３の近傍に位置し、４枚目のコイルディスク３６Ａでは直接接続部３６Ｈは領域３６ａ３、３６ａ４の近傍に位置している。一端部３６Ｆ、他端部３６Ｇ、及び直接接続部３６Ｈ以外の部分コイルＡの形状は同一であることから、コイル部３６は、コイルディスク３６Ａが４枚積層された状態で中心軸Ｅに対して軸対称になるように構成されている。これにより、コイルディスク３６Ａにおける重量バランスが均等となり、ディスクモータ３動作時の振動などを防止することができる。
【００４６】
本実施の形態によるディスクモータを搭載した電動作業機では、一のコイルディスク３６Ａの部分コイルＡの本数と他のコイルディスク３６Ａの部分コイルＢの本数を互いに異らせることにより、磁石４１上を通過する部分コイルを自在に調整することができる。これにより、ディスクモータ３の回転数の微調整が可能となり、ディスクモータ３の設計の自由度を向上させることができる。
【００４７】
また、本実施の形態によるディスクモータを搭載した電動作業機では、部分コイルＡは部分コイルＢよりも幅が広いため、部分コイルＡを構成するコイル３６Ｂは抵抗が少なくなるとともに放熱性に優れることにより、ディスクモータ３の出力を上げることが可能となる。
【００４８】
次に、本発明の第２の実施の形態のディスクモータ１０３について図１２から１４に基づいて説明する。第２の実施の形態では、コイルディスク１３６Ａ上の部分コイルが第１の実施の形態のディスクモータ３と異なるため、以下、差異点についてのみ説明する。
【００４９】
コイルディスク１３６Ａ上には、連続する２本のコイル１３６Ｂが設けられていて、それぞれのコイル１３６Ｂは一端部１３６Ｆ、１３６Ｆ´と他端部１３６Ｇ、１３６Ｇ´とを有する。また、コイルディスク１３６Ａには、部分コイルＣと部分コイルＤとが規定されていて、第１の実施の形態と同様に貫通孔１３６ａ及び接続孔１３６ｂが形成される。
【００５０】
部分コイルＣと部分コイルＤは、コイルディスク１３６Ａの円周方向に交互に配置される。部分コイルＣ及びＤ内の領域のコイル１３６Ｂは、半径方向内方の内方接続部１３６Ｃと、半径方向外方の外方接続部１３６Ｄと、内方接続部１３６Ｃと外方接続部１３６Ｄとを繋ぎ半径方向に直線状に延びる直線部１３６Ｅとから構成される。直線部１３６Ｅが本発明の部分コイルに相当する。上面のコイル１３６Ｂと下面のコイル１３６Ｂとは、内方接続部１３６Ｃ及び外方接続部１３６Ｄで互いに接続されている。部分コイルＤを構成する直線部は本発明の第１部分コイルに相当し、部分コイルＣを構成する直線部は本発明の第２部分コイルに相当する。
【００５１】
部分コイルＣではコイル１３６Ｂの本数が１本であり、部分コイルＤではコイル１３６Ｂの本数が２本である。これは、図１３に示す２つの一端部１３６Ｆ、１３６Ｆ´のうち、複数の部分コイルＣにより構成されるコイル１３６Ｂの一端部１３６Ｆ´はコイルディスク１３６Ａを２周した後に他端部１３６Ｇ´に至っていて、複数の部分コイルＤにより構成されるコイル１３６Ｂの一端部１３６Ｆはコイルディスク１３６Ａを１周した後に他端部１３６Ｇに至っているからである。これにより、部分コイルＣ内のコイル１３６Ｂの幅は、部分コイルＤ内のコイル１３６Ｂの幅の約２倍となっている。このような構成によると、コイルディスク１３６Ａの上面における直線部１３６Ｅの数は３０個となり、下面における直線部の数も３０個となるため、コイルディスク１３６Ａ上の全直線部の数は６０個となる。
【００５２】
図１４に、第２の実施の形態のコイルディスク１３６Ａを用いた第６ディスクモータ、第７ディスクモータの回転数と、第１ディスクモータの回転数と、を比較した表を示す。
【００５３】
第６ディスクモータは、第１の実施の形態における一のコイルディスク３６Ａ３枚と第２の実施の形態のコイルディスク１３６Ａ１枚とを積層したディスクモータである。第６ディスクモータの場合は、回転数は約８９となり、回転数減少率は約１１％となる。第７ディスクモータは、第１の実施の形態における一のコイルディスク３６Ａ１枚と第２の実施の形態のコイルディスク１３６Ａ３枚とを積層したディスクモータである。第７ディスクモータの場合は、回転数は約７３となり、回転数減少率は約２７％となる。このように、第２の実施の形態のコイルディスク１３６Ａを用いることで、ディスクモータ１０３の回転数をより詳細に調整することが可能となる。
【００５４】
本実施の形態によるディスクモータでは、１枚のコイルディスク１３６Ａ上における部分コイルＣの本数と部分コイルＤの本数とを互いに異ならせることにより、磁石４１上を通過する部分コイルを自在に調整することができる。これにより、第１の実施の形態のディスクモータ３と比較すると、ディスクモータ１０３の回転数の更なる微調整が可能となり、ディスクモータ１０３の設計の自由度を大幅に向上させることができる。また、部分コイルＤは部分コイルＣよりも幅が広いため、部分コイルＤを構成するコイル３６Ｂは抵抗が少なくなるとともに放熱性に優れることにより、ディスクモータ３の出力を上げることが可能となる。
【００５５】
上述したような構成によると、部分コイルＣと部分コイルＤとが互いに隣接するように交互に配置されていることにより、コイルディスク１３６Ａ全体の重量バランスの均一化が可能となり、ディスクモータ１０３動作時の振動などを防止することができる。さらに、ディスクモータ１０３のバランス調整等の作業が容易になる。
【００５６】
本発明によるディスクモータ及び電動作業機は上述した実施の形態に限定されず、たとえば特許請求の範囲に記載された発明の要旨の範囲内で種々の変更が可能である。
【００５７】
本実施の形態では、コイル部３６は４枚のコイルディスク３６Ａ、１３６Ａによって構成されたが、コイルディスクの枚数はこれに限られない。コイルディスク１枚でコイル部を構成してもよく、４枚以上のコイルディスクを積層してもよい。また、コイル３６Ｂは、コイルディスク３６Ａ、１３６Ａの両面に設けられていたが、上面又は下面の一方の面にのみ設けてもよい。これにより、コイルディスク３６Ａ、１３６Ａ上の直線部３６Ｅ、１３６Ｅの数をさらに減らすことができるため、ディスクモータ３、１０３の回転数をより詳細に調整することが可能となる。
【００５８】
また、第１の実施の形態ではコイル部３６を構成する複数のコイルディスク３６Ａのうち一のコイルディスク３６Ａではコイル３６Ｂを１周させ、他のコイルディスク３６Ａではコイル３６Ｂを２周させたが、コイルの周回数はこれに限られない。一のコイルディスク３６Ａの周回数と他のコイルディスク３６Ａの周回数とが異なっていれば本発明の効果を得ることができる。
【００５９】
また、第２の実施の形態では、コイルディスク３６Ａ上の一のコイル３６Ｂは１周であって、他のコイルは２周であったが、コイルの周回数はこれに限られない。同一のコイルディスク３６Ａで一のコイル３６Ｂと他のコイル３６Ｂの周回数が異なっていれば本発明の効果を得ることができる。
【００６０】
また、本実施の形態では、コイルディスク３６Ａは２本の連続したコイル３６Ｂにより構成されたが、コイル３６Ｂの本数はこれに限られない。コイルディスク３６Ａを３本の連続したコイルで構成しても良く、またそれ以上の本数のコイルで構成してもよい。
【００６１】
また、本実施の形態の部分コイルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、貫通孔３６ａ、１３６ａを中心として半径方向に放射状に設けられていたがこの形状に限られない。
【００６２】
また、本実施の形態では、電動作業機の一例として刈払機１を用いたが、ディスクモータを搭載した電動工具であればこれに限られない。例えば、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などの電動工具に適用しても良い。
【符号の説明】
【００６３】
１・・刈払機 ２・・ヘッドハウジング ３，１０３・・ディスクモータ ４・・パイプ部 ５・・ハンドル部 ６・・電源部 ７・・刈刃 ３１・・出力軸 ３２・・ロータ ３３・・ステータ ３４・・ブラシ ３５・・整流子基板 ３６・・コイル部 ３６Ａ、１３６Ａ・・コイルディスク ３６Ｂ、１３６Ｂ・・コイル ３７・・フランジ ３８・・絶縁板 ３９・・絶縁シート ４１・・磁石 ４２・・ヨーク Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ・・部分コイル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力軸と、
略円板状であって、前記出力軸に同軸的に固定され、前記出力軸の回転中心から半径方向外方に放射状に延びる複数の部分コイルが接続されたことにより構成される少なくとも２本のコイルが形成されたコイルディスクと、
前記複数の部分コイルに電流を供給する電流供給部と、
前記部分コイルに対向するように配置される磁石と、を有し、
前記少なくとも２本のコイルのうちの一のコイルを構成する第１部分コイルの総数と他のコイルを構成する第２部分コイルの総数とは互いに異なることを特徴とするディスクモータ。
【請求項２】
前記第１部分コイルと前記第２部分コイルとは互いに隣接するように交互に前記コイルディスク上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のディスクモータ。
【請求項３】
前記第１部分コイルの幅と前記第２部分コイルの幅とは互いに異なることを特徴とする請求項１又は２に記載のディスクモータ。
【請求項４】
前記第１部分コイルの総数は前記第２部分コイルの総数よりも少なく、前記第１部分コイルの幅は前記他第２部分コイルの幅よりも広いことを特徴とする請求項３に記載のディスクモータ。
【請求項５】
前記コイルディスクは、前記出力軸と直交する面である表面と裏面とを有し、前記部分コイルは前記表面と前記裏面の少なくともいずれか一方に形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のディスクモータ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１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、
略円板状であって、前記出力軸に同軸的に固定され、前記出力軸の回転中心から半径方向外方に放射状に延びる複数の部分コイルが接続されたことにより構成される少なくとも２本のコイルが形成されたコイルディスクと、
前記複数の部分コイルに電流を供給する電流供給部と、
前記部分コイルに対向するように配置される磁石と、を有し、
前記少なくとも２本のコイルのうちの一のコイルを構成する第１部分コイルの総数と他のコイルを構成する第２部分コイルの総数とは互いに異なることを特徴とするディスクモータ。
【請求項２】
前記第１部分コイルと前記第２部分コイルとは互いに隣接するように交互に前記コイルディスク上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のディスクモータ。
【請求項３】
前記第１部分コイルの幅と前記第２部分コイルの幅とは互いに異なることを特徴とする請求項１又は２に記載のディスクモータ。
【請求項４】
前記第１部分コイルの総数は前記第２部分コイルの総数よりも少なく、前記第１部分コイルの幅は前記他第２部分コイルの幅よりも広いことを特徴とする請求項３に記載のディスクモータ。
【請求項５】
前記コイルディスクは、前記出力軸と直交する面である表面と裏面とを有し、前記部分コイルは前記表面と前記裏面の少なくともいずれか一方に形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のディスクモータ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１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５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−８０６３２（Ｐ２０１２−８０６３２Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２１９５６（Ｐ２０１０−２２１９５６）
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【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２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（０００００５０９４）日立工機株式会社 (1,861)
【Ｆターム（参考）】
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