芝刈機
【課題】電動モータの回転数が小さく且つ集草効率の高い芝刈機を提供する。また、小型で操作性に優れた芝刈機を提供する。
【解決手段】芝刈機の動力源であるモータ５０は、出力軸５２と一体に回転する回転子５３と、ハウジング３０に固定された固定子５４とを有し、出力軸５２が略鉛直となるように配置される。回転子５３は、出力軸５２の軸方向視において出力軸５２を中心に円周方向に配列した略環上の複数のコイルが設けられた円板状のコイルディスクを有し、固定子５４は、コイルディスクを出力軸５２の軸方向に通過する磁束を発生するマグネット７１と上ヨーク７２および下ヨーク７３とを有する。モータ５０の出力軸５２には、芝草を刈るための回転刃３３が取付けられる。また、モータ５０と刈り取った芝草を送るファン３７とには、動力伝達機構４６が取付けられ、モータ５０からの動力が増速してファン３７に伝達される。
【解決手段】芝刈機の動力源であるモータ５０は、出力軸５２と一体に回転する回転子５３と、ハウジング３０に固定された固定子５４とを有し、出力軸５２が略鉛直となるように配置される。回転子５３は、出力軸５２の軸方向視において出力軸５２を中心に円周方向に配列した略環上の複数のコイルが設けられた円板状のコイルディスクを有し、固定子５４は、コイルディスクを出力軸５２の軸方向に通過する磁束を発生するマグネット７１と上ヨーク７２および下ヨーク７３とを有する。モータ５０の出力軸５２には、芝草を刈るための回転刃３３が取付けられる。また、モータ５０と刈り取った芝草を送るファン３７とには、動力伝達機構４６が取付けられ、モータ５０からの動力が増速してファン３７に伝達される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、芝刈機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の芝刈機として、電動モータにより回転刃を回転させて芝草を刈り取り、刈り取った芝草をファンにより案内して集草ケースに捕集するものがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１で開示された芝刈機では、出力軸の軸方向が鉛直となるように電動モータを配置し、出力軸にファンを取付けると共に出力軸にギヤを介して芝刈り用の回転刃を取付けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１５９６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述の芝刈機では、出力軸の軸方向が鉛直となるように電動モータが配置されることによって、電動モータからの動力が効率よくファンや回転刃に伝達されるものの、電動モータが鉛直方向に大きく突出するために、電動モータや回転刃を含む芝刈機の作業部の高さが大きくなってしまう。作業部の高さが大きいと、植木やベンチの下などの芝を刈り取ることが困難となる。また、特に、敷石やレンガが置かれた敷地では、こうした敷石やレンガに沿って芝刈機を曲線状に移動させたり芝刈機を持ち上げて移動させる必要があるが、電動モータが鉛直方向に大きく突出して作業部の重心の位置が高いと、移動によって操作者にかかる負担も大きくなる。
【０００５】
また、上述の芝刈り機では、電動モータの出力軸にファンを直結し、減速して回転刃を駆動させているが、ファンでの風量を得るためにはファンの回転数を高くする必要があるため、高回転用に設計された電動モータを要する。しかし、高回転でのモータの使用はブラシ等の磨耗が大きくなったり、ロータの耐久性において不利となる場合があった。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、電動モータの回転数が小さく且つ集草効率の高い芝刈機を提供することや、小型で操作性に優れた芝刈機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る芝刈機は、
車輪を有し、少なくとも所定の前方に移動可能な本体と、
前記本体に設けられ、回転子と、固定子と、前記回転子と同軸一体に設けられた出力軸と、を有する電動モータと、
前記出力軸に取り付けられた回転刃と、
前記回転刃により刈り取られた芝を捕集する集草ケースと、
前記出力軸の後方に設けられ、前記回転刃により刈り取られた芝を前記集草ケース側に送るファンと、
前記電動モータからの動力を増速して前記ファンに伝達する動力伝達機構と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
前記電動モータは、前記出力軸の軸線が略鉛直に配置され、前記回転子と前記固定子との何れか一方は、複数のコイルが設けられたコイルディスクを有し、前記回転子と前記固定子との何れか他方は、前記コイルディスクを前記出力軸の軸方向に通過する磁束を発生する磁束発生手段を有してもよい。
【０００９】
前記ファンは、一部が前記出力軸の軸方向視において前記回転子と重なる位置に設けられてもよい。
【００１０】
また、前記動力伝達機構は、前記電動モータの回転子に取付けられた第１のギヤを含んでもよい。
【００１１】
さらに、前記第１のギヤは、円環状の２つの部材からなり、該円環状の２つの部材が、前記出力軸の軸方向の両端から前記回転子に取付けられてもよい。
【００１２】
また、前記動力伝達機構は、前記第１のギヤと、前記ファンの回転軸に取付けられた第２のギヤとから構成されてもよい。
【００１３】
さらに、前記回転刃は、前記回転刃から離れる方向に周縁が折り曲げられた折り曲げ板が取付けられてもよい。
【００１４】
また、前記コイルディスクは、コイルの導体パターンが形成されたプリント配線板から構成されてもよい。
【００１５】
さらに、前記磁束発生手段は、マグネットを備えてもよい。
【００１６】
また、前記ファンの周囲には前記集草ケースに連通するボリュート部が形成され、前記ボリュート部の前記集草ケースに通じる開口が、前記回転刃の後方側上方に位置してもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、モータの回転数が小さく且つ集草効率の高い芝刈り機を提供することができると共に小型で操作性に優れた芝刈機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態としての芝刈機を横から見た様子の一例を示す断面図である。
【図２】芝刈機を上から見た様子の一例を示す説明図である。
【図３】芝刈機のハウジング周辺を拡大した様子の一例を示す拡大図である。
【図４】出力軸と回転子とモータ側ギヤとを分解した様子の一例を示す分解図である。
【図５】回転子をコミュテータディスク側から軸方向視した様子の一例を示す説明図である。
【図６】コイル基板の一方の面の様子の一例を示す説明図である。
【図７】コイル基板の他方の面の様子の一例を示す説明図である。
【図８】コイル基板に形成された２つのコイルのうち一方を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態としての芝刈機２０を横から見た様子の一例を示す断面図であり、図２は、芝刈機２０を上から見た様子の一例を示す説明図である。実施形態の芝刈機２０は、図示するように、操作者が把持するハンドル２２と、ハンドル２２に接続される主棹部２６と、芝地などの芝刈りを行う作業部３０と、芝刈機２０全体を移動させるための車輪２１ａ，２１ｂとを備える。なお、以下の説明では、図１の左側（図２の下側）を芝刈機２０の前側とし、図１の右側（図２の上側）を芝刈機２０の後側とする。
【００２０】
ハンドル２２は、軽量で丈夫な材料（例えば、強化プラスチックなど）によって中空に形成され、主棹部２６の後端部に取り付けられている。ハンドル２２には、外部電源に接続して電力を作業部３０に供給する電源プラグ２３ａおよび電源コード２３ｂや、ハンドル２２に対して揺動可能にレバー２５が取付けられ、ハンドル２２の内部には、電源コード２３ｂに接続されて操作者によるレバー２５の操作に応じて作業部３０に電力を供給する電源配線２４（作業部３０側の一部は図示せず）が設けられている。なお、電源配線２４には、ヒューズ２４ａが設けられている。
【００２１】
主棹部２６は、軽量で丈夫な材料（例えば、強化プラスチックなど）によって中空棒状に形成され、ハンドル２２と作業部３０とを接続する。主棹部２６は、ハンドル２２と内部で連通し、電源配線２４が内部に配設されている。主棹部２６の中段には、芝刈機２０を持って移動するときや芝刈機２０を持ち上げて芝刈りを行うときに用いられる補助ハンドル２７が取付けられている。また、主棹部２６は、作業部３０に対して回動可能に取付けられており、操作者は、収納時には主棹部２６を起立させておくなど、利用状況に応じて主棹部２６を前後方向に回動させることができる。
【００２２】
作業部３０は、主棹部２６の前端に連結されたハウジング（本体）４０と、芝草などを刈り取る刈り取り部３２と、刈り取られた芝草を捕集する集草ケース３８と、動力を出力するモータ（電動モータ）５０と、刈り取られた芝草を集草ケース３８に送るファン３７と、モータ５０からの動力をファン３７に伝達する動力伝達機構４６と、を備える。また、作業部３０には、刈り取り部３２による芝草の刈り取りの高さを調整する高さ調節機構３９が設けられている。図３にハウジング４０周辺を拡大した様子を示す。
【００２３】
ハウジング４０は、刈り取り部３２やモータ５０，ファン３７，動力伝達機構４６を内部に収容し、後側に集草ケース３８が取付けられている。ハウジング４０は、前方の下側に刈り取り部３２を収容し、刈り取り部３２の前側に当たる位置に、前方が開口する前方開口部４３が形成されている。また、ハウジング４０は、刈り取り部３２の後方に当たる位置に前方開口部４３と連通するボリュート部４４が形成され、このボリュート部４４の上壁にファン３７が取付けられている。ボリュート部４４の後方には、上方に向けて開口する後方開口部４５が形成されており、この後方開口部４５に集草ケース３８が取付けられる。
【００２４】
刈り取り部３２は、図３に示すように、モータ５０からの動力によって回転する回転刃３３と、芝草の絡みつきを防止すると共に刈り取った芝草をファン３７側に案内する芝草案内板３４と、ハウジング４０に固定された固定刃３５と、を備える。回転刃３３や芝草案内板３４，固定刃３５は、ハウジング４０の前端に、それぞれ板面が水平となるように配置されている。回転刃３３は、モータ５０の出力軸５２に連結され、外周の複数箇所（例えば、２，３カ所）に外周方向に凸となる刃部（図示せず）が形成されている。回転刃３３には、上側に、回転刃３３と一体に回転する芝草案内板３４が取付けられている。芝草案内板３４は、周縁が回転刃３３から離れるように上側に折り曲げられた円皿状に形成されている。固定刃３５は、前方（図２では、前方の２４０度程度）の外周に所定間隔毎に凸となる複数の刃部３５ａが形成されている。こうした構成の刈り取り部３２は、モータ５０の動力を受けて回転刃３３が回転することで、回転刃３３と固定刃３５とに挟まれる芝草を刈り取ることができる。また、芝草案内板３４が回転刃３３と一体に回転することにより、回転刃３３の内側に芝草が入り込んでモータ５０に芝草が絡まってしまうのを抑制することができると共に、刈り取られた芝草は芝草案内板３４の回転に連れられてハウジング４０内で移動し、芝草をボリュート部４５に案内することができる。また、固定刃及び回転刃は、前後方向において、車輪２１ａ、２１ｂと略同じ位置に配置することにより、芝の際刈り作業を良好に行うことができる。
【００２５】
モータ５０は、電力を受けて出力軸５２に動力を出力する整流子モータとして構成され、出力軸５２と、出力軸５２に連結されて出力軸５２と一体に回転する回転子５３と、ハウジング４０に支持された固定子５４および摺動子（図示せず）と、を備える。モータ５０は、軸受４１ａ，４１ｂによって出力軸５２がハウジング４０に軸支されている。図４に、出力軸５２と回転子５３を分解した様子の一例を示す。
【００２６】
回転子５３は、フランジ６１と、コミュテータディスク６２と、４つのコイル基板６４が積層されて形成されたコイルディスク６３と、複数の絶縁板６７，６８とから構成されている。フランジ６１は、例えばアルミニウム合金により形成され、中空円筒状の軸部６１ａと、軸部６１ａから延出する円板状のフランジ部６１ｂと、を有する。フランジ６１は、軸部６１ａの内周面が出力軸５２の外周面と嵌合して互いに回り止め固定され（図４では、固定された状態を示している）、軸部６１ａの外周面には、フランジ部６１ｂの一端側に絶縁板６７を介してコミュテータディスク６２が取り付けられ、フランジ部６２ｂの他端側に絶縁板６８を介してコイルディスク６３が取り付けられている。
【００２７】
コミュテータディスク６２と、コイルディスク６３を構成する４つのコイル基板６４とは、絶縁体基板と導体パターンとから構成されたプリント配線板により形成される。図５に、回転子５３をコミュテータディスク６２側から軸方向視した様子の一例を示し、図６に、コイルディスク６３を図５と同じ方向から（上から）見た様子の一例を示し、図７に、コイルディスク６３を図５と逆の方向から（下から）見た様子の一例を示す。なお、図５から図７には、後述する固定子５４のマグネット７１の位置を２点鎖線で示している（符号は示さず）。コミュテータディスク６２と４つのコイル基板６４とは、図５から図７に示すように、中心にフランジ６１の軸部６１ａが挿入される穴が開いた円板状にそれぞれ形成されている。実施形態では、コイルディスク６３は、同一の導体パターンが印刷された４つのコイル基板６４が積層されて構成されるものとした。
【００２８】
コミュテータディスク６２の上面（図５）および下面（図示せず）には、コミュテータ（整流子）の導体パターンが円環状に形成されている。コミュテータディスク６２は、導体パターンのそれぞれ外周側の端部にコミュテータディスク６２を軸方向に貫通するスルーホール６２ａが設けられ、このスルーホール６２ａに半田などが充填されて、コミュテータディスク６２の上面に形成された導体パターンと下面に形成された導体パターンとが電気的に接続される。
【００２９】
コイル基板６４の上面（図６）及び下面（図７）には、コイルの導体パターンがそれぞれ円環状に形成されている。コイル基板６４に形成された導体パターンの一部（図５から図７中、一転鎖線で囲んだ部位）を部分コイル６５と定義する。実施形態では、図６及び図７に示すように、コイル基板６４には、それぞれ２０個の部分コイル６５が設けられている。部分コイル６５は、ぞれぞれ、外周側と内周側の端部にコイル基板６４を軸方向に貫通するスルーホール６６ａ，６６ｂが設けられ、このスルーホール６６ａ，６６ｂに半田などが充填されて、コイル基板６４の上面に形成された導体パターンと下面に形成された導体パターンとが電気的に接続される。部分コイル６５は、軸中心に対して略垂直な直線部を有し、直線部から内周側と外周側とで折れ曲がって全体的にはクランク状に形成されている。コイル基板６４の上面に印刷された部分コイル６５のうち２つ（図６中、部分コイル６５ａ）は、内周側で接続されており、また、コイル基板６４の下面に印刷された部分コイル６５のうち４つ（図５中、部分コイル６５ｂ）は、内周側でコイル基板６４を軸方向に貫通するスルーホール６４ａに接続されて他のコイル基板６４やコミュテータディスク６２に電気的に接続される。こうした部分コイル６５が、コイル基板６４の内周側端および外周側端でスルーホール６６ａ，６６ｂによって上面と下面とで電気的に接続され、コイル基板６４に２本のコイルが形成される。図８に、コイル基板６４に形成される２本のコイルのうちの一方のみを示す。図８では、１本のコイルのうち、上面に印刷されたコイルパターンについては実線で示し、下面に印刷されたコイルパターンについては破線で示している。図示するように、上面に印刷されたコイルパターンと下面に印刷されたコイルパターンとは、スルーホール６６ａ，６６ｂの位置で重なり、この地点で電気的に接続される。コイル基板６４に形成されたコイルは、コミュテータディスク６２や他のコイル基板６４との接続点であるスルーホール６４ａを両端として、上面と下面とを交互に行き来し、上面の部分コイル６５同士（部分コイル６５ａの部分）の接続点で折り返して、コイル基板６４を円周方向に２周するように、形成されている。このように構成される４つのコイル基板６４は、軸方向視においてそれぞれに形成された導体パターンが一致するように、または、それぞれ予め定められた角度ずつズレるように積層されてコイルディスク６３を構成する。
【００３０】
固定子５４は、図４および図５に示すように、永久磁石であるマグネット７１と、一対の上ヨーク７２および下ヨーク７３と、から構成されている。上ヨーク７２および下ヨーク７３は、鉄等の磁性体によって円環板状に形成されており、ハウジング４０にそれぞれ固定されている。上ヨーク７２は、回転子５３の上面と対向するように、詳細にはコミュテータディスク６２より外周側に配置されてコイル基板６４の部分コイル６５の直線部と対向するように、ハウジング４０に固定されている。下ヨーク７３は、回転子５３の下面と対向するように、詳細にはコイル基板６４の部分コイル６５の直線部と対抗するように、ハウジング４０に固定されている。マグネット７１は、複数の磁極が円環状に配置されるよう形成されており、下ヨーク７３の上面に固着されている。こうした構成により、上ヨーク７２および下ヨーク７３は、マグネット７１から発生される磁束がコミュテータディスク６２及びコイルディスク６３を出力軸５２の軸方向に通過するように、磁路を形成する。なお、マグネット７１と上ヨーク７２および下ヨーク７３とは、本発明の磁束発生手段を構成している。
【００３１】
摺動子は、回転子５３のコミュテータディスク６２の上面に摺接するように、ハウジング４０に固定されている（図示せず）。摺動子は、ハウジング４０に固定されたブラシホルダに、電気伝導性を有する素材（例えば、カーボンなど）によって形成されたブラシが入れられて、ブラシホルダ内でバネの付勢力によってブラシが回転子５３に押しつけられる。摺動子は、電源配線２４に接続され、操作者によってレバー２５が操作されたときに、電源配線２４を通じて電力が供給される。
【００３２】
ファン３７は、ハウジング４０の後方に形成されたボリュート部４４に設けられ、その回転軸３７ａが軸受４２ａ，４２ｂによってハウジング４０に軸支されている。ファン３７は、実施形態では、図３に示すように、その一部が、出力軸５２の軸方向視（図３中の上下方向）において回転刃３３と重なる位置に配置されている。ファン３７は、モータ５０からの動力によって回転し、ハウジング４０内でボリュート部４４から後方開口部４５に向かう空気の流れを生成する。このように、ファン３７の一部を、出力軸５２の軸方向視において回転刃３３と重なる位置に配置することにより、作業部３０の前後方向の長さを小さくすることができる。
【００３３】
動力伝達機構４６は、図３に示すように、モータ５０の回転子５３に取付けられたモータ側ギヤ（第１のギヤ）４７と、ファン３７の回転軸３７ａに取付けられたファン側ギヤ（第２のギヤ）４８とから構成されている。モータ側ギヤ４７は、２つの円環状のギヤ構成部材４７ａ，４７ｂによって構成され、図４に示すように、この２つのギヤ構成部材４７ａ，４７ｂでモータ５０の回転子５３を両側から挟んで、互いにボルトなどにより締結することにより、回転子５３に取付けられている。ファン側ギヤ４８は、モータ側ギヤ４７と噛み合うようにファン３７の回転軸３７ａに取付けられている。こうした動力伝達機構４６により、モータ５０からの動力は、モータ側ギヤ４７からファン側ギヤ４８に伝達されてファン３７に伝達される。この動力伝達機構４６では、環状の２つのギヤ構成部材４７ａ，４７ｂで構成されるモータ側ギヤ４７が、モータ５０の回転子５３に一体に取付けられているから、モータ５０の出力軸５２にギヤを設けるものに比して、ギヤを設けるために出力軸５２を長くする必要などがなく、作業部３０全体の高さを小さくすることができる。また、実施形態の動力伝達機構４６は、回転子５３に取付けられたモータ側ギヤ４７の歯数より、ファン３７の回転軸３７ａに取付けられたファン側ギヤ４８の歯数を少なくして、モータ５０からの動力が増速されてファン３７に伝達されるものとした。これにより、ファン３７を高回転で駆動して、ファン３７による芝草の集草ケース３７への搬送を効率よく行うことができ、ファン３７による芝草の搬送力の増加や、ファン３７の軽量化、小型化を図ることができる。また、ファン３７は、出力軸５２より進行方向の後方側に位置することで、集草ケース３８に近くなり、効率よく芝草を集草ケース３８に集めることができる。また、ファン３７は、車輪２１ａ，２１ｂの間で前後方向に重なる位置に配設されていることから、空間を有効に利用することができ、作業部３０をコンパクトに構成することができる。
【００３４】
こうして構成される実施形態の芝刈機２０では、操作者が、ハンドル２２に設けられたレバー２５を操作することにより、モータ５０の摺動子に所定の電圧が印加される。このモータ５０の摺動子に印加された電圧は、コミュテータディスク６２を介して回転子５３のコイル基板６２に形成されたコイルに印加される。回転子５３には、固定子５４が発生する磁束が軸方向に通過しており、回転子５３に流れる電流は、この磁束と垂直方向かつ出力軸５２の中心軸と直交するように流れるため、出力軸５２を中心とする回転力が発生し、回転子５３と出力軸５２とが回転する。モータ５０の出力軸５２が回転すると、出力軸５２に一体に取付けられた回転刃３３が回転して、固定刃３５の刃部３５ｂと回転刃３３の刃部とで芝草を挟んで刈り取ることができる。刈り取られた芝草は、芝草案内板３４の回転に連れられて前方開口部４３からハウジング４０内に移動し、ファン３７が設けられたボリュート部４４まで案内される。そして、ボリュート部４４まで案内された芝草は、ファン３７によって生成された空気の流れによって後方開口部４５を通って集草ケース３８に送られ、集草ケース３８に捕集される。実施形態の芝刈機２０では、ファン３７は、その一部が、出力軸５２の軸方向視において回転刃３３と重なる位置に設けられるから、刈り取られた芝草が、回転刃３３や芝草案内板３４によって後方に運ばれたときに、ファン３７によって生成された空気によって、効率よく芝草を集草ケース３８に捕集することができる。また、実施形態の芝刈機２０では、刈り取り部３２がハウジング４０の前端に配置されているため、操作者は、敷地の隅まで効率よく芝草を刈ることができ、芝刈機２０を傾けて敷地の角の芝草を刈ることなどもできる。さらに、実施形態では、モータ５０の出力軸５２に直接に芝刈りのための回転刃３３を取付けると共にモータ５０に動力伝達機構４８を介してファン３７を取付けることにより、ファン３７を高回転で駆動してファン３７の小型化を図ることができると共に比較的小さい定格回転数のモータ５０を用いることができる。また、モータ５０を低回転で使用することができるため、摺動子のブラシの磨耗が抑えられて寿命が向上するとともに、ロータの耐久性に有利とすることができる。また、回転刃３３の回転軸とモータ５０の出力軸５２とを同軸にすることにより、ファン３７の軸上にはモータ５０が配置されていないから、ファン３７を小型化することで容易に装置全体を小型化することができる。なお、モータ５０による回転刃３３とファン３７との駆動としては、例えば、回転刃３３を２０００〜３０００ｒｐｍ程度で回転させ、ファン３７を１２０００〜１４０００ｒｐｍに回転させるなどとすることができる。
【００３５】
また、実施形態のモータ５０は、プリント配線板であるコミュテータディスク６２と４つのコイル基板６４とから構成された円板状の回転子５３を備えており、所謂コアに巻回されたコイルを有するモータと比較して、回転子５３が軽量であり、高効率という利点を有する。また、上記構成の回転子５３は所謂コイルエンド（所謂コアに巻回されたコイルにおいて、コアからはみ出す屈曲部分）を必要としないため、モータ５０を扁平化及び小型化することができるほか、コイル基板６４のコイルの発熱を抑制することができる。さらに、上記構成の回転子５３は放熱面積が大きく、コイルの冷却能力が高いため、モータ５０を冷却するための機構を低減したり省略して、部品点数を低減したり装置全体の小型化を図ることができる。
【００３６】
このように実施形態の芝刈機２０は、従来のモータと比較して扁平かつ小型なモータ５０を用いているから、作業部３０の高さを小さくして、植木やベンチの下などの芝草を効率よく刈り取ることができる。また、作業部３０の高さを小さくして重心を低くすることにより、例えば、敷石などのある敷地内を敷石などに沿って曲線状に芝刈機２０を移動させるときや、方向転換して芝刈機２０による芝刈り作業を行うときなど、芝刈機２０の安定性を向上させて操作性を向上させることができる。
【００３７】
上述した芝刈機２０では、モータ５０の回転子５３を、出力軸５２の軸方向両端から円環状の２つのギヤ構成部材４７ａ，４７ｂで挟んでモータ側ギヤ４７が形成されるものとしたが、モータ側ギヤ４７は、１つの円環状の部材から構成されて回転子５３の一方側から取付けられるものとしてもよい。また、モータ５０からの動力をファン３７側に伝達するギヤを、モータ５０の出力軸５２に設けてもよい。さらに、動力伝達機構４６は、モータ側ギヤ４７とファン側ギヤ４８との２つの部材から構成されるものとしたが、モータ５０からの動力を増速してファン４８に伝達するものであれば如何なるものとしてもよく、ベルトや３つ以上のギヤを用いて構成されてもよい。
【００３８】
上述した芝刈機２０では、周縁が上側に折り曲げられて円皿状に形成された芝草案内板３４を、回転刃３３と一体に回転するように設けるものとしたが、例えばプレス加工や打ち抜き加工などによって回転刃３３の板面の一部を上側に折り曲げてもよい。また、こうした芝草案内板３４などの機構を設けなくてもよい。
【００３９】
上述した芝刈機２０では、モータ５０の回転子５３は、４つのコイル基板６４が積層されてコイルディスク６３が形成されるものとしたが、コイル基板６４は、１つとしてもよいし、４つ以外の数が積層されてコイルディスクが形成されてもよい。また、コミュテータディスク６２に変えて内周にコミュテータの導体パターンが形成され外周にコイルの導体パターンが形成されたコイル・コミュテータディスクを用いてもよい。さらに、実施形態のコミュテータディスク６２やコイル基板６４は、プリント配線板から構成されていたが、円板状に配列された薄型コイルなどから構成されてもよい。
【００４０】
上述した芝刈機２０では、一面に２０個の部分コイル６５が印刷されたコイル基板６４を用いるものとしたが、コイルディスク６３にコイルが形成されれば如何なる導体パターンがコイル基板６４に形成されてもよく、部分コイル６５の数は２０個に限定されるものではない。また、同一の導体パターンが形成されたコイル基板を積層するものに限定されるものではなく、それぞれに異なる導体パターンが形成された複数のコイル基板が積層されてコイルディスクが形成されてもよい。
【００４１】
上述した芝刈機２０では、モータ５０の固定子５４は、マグネット７１と上ヨーク７２および下ヨーク７３とから構成されるものとしたが、回転子５３のコイル基板６２を出力軸５２の軸方向に通過する磁束を発生するものであればよく、複数の永久磁石や、電磁石、コイルのみ等から構成されてもよい。
【００４２】
上述した芝刈機２０では、モータ５０は、コイルディスク６３を有する回転子５３とマグネット７１を有する固定子５４とを備えるものとしたが、コイルディスクを有する固定子とコイルディスクを出力軸の軸方向に通過する磁束を発生させる回転子とを備えるブラシレスモータであってもよい。
【００４３】
上述した芝刈機２０では、モータ５０は電源コード２３ａや電源プラグ２３ｂを介して外部電源の電力により駆動されるものとしたが、バッテリを搭載してバッテリの電力により駆動されてもよい。この場合、バッテリとして、燃料電池や二次電池が搭載されてもよく、電源コード２３ａや電源プラグ２３ｂによって充電可能としたり、取り外して交換可能としてもよい。
【００４４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、様々な変更をなし得ることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００４５】
２０ 芝刈機
２１ａ，２１ｂ 車輪
２２ ハンドル
２３ａ 電源プラグ
２３ｂ 電源コード
２４ 電源配線
２５ レバー
２６ 主棹部
２７ 補助ハンドル
３０ 作業部
３２ 刈り取り部
３３ 回転刃
３４ 芝草案内部
３５ 固定刃
３７ ファン
３７ａ 回転軸
３８ 集草ケース
４０ ハウジング
４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ 軸受
４３ 前方開口部
４４ ボリュート部
４５ 後方開口部
４６ 動力伝達機構
４７ モータ側ギヤ
４７ａ，４７ｂ ギヤ構成部材
４８ ファン側ギヤ
５０ モータ
５２，１５２ 出力軸
５２ａ フランジ部
５３ 回転子
５４ 固定子
６１ フランジ
６１ａ 軸部
６１ｂ フランジ部
６２ コミュテータディスク
６２ａ スルーホール
６３ コイルディスク
６４ コイル基板
６４ａ スルーホール
６５ 部分コイル
６５ａ，６５ｂ スルーホール
６７，６８ 絶縁版
７１ マグネット
７２ 上ヨーク
７３ 下ヨーク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、芝刈機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の芝刈機として、電動モータにより回転刃を回転させて芝草を刈り取り、刈り取った芝草をファンにより案内して集草ケースに捕集するものがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１で開示された芝刈機では、出力軸の軸方向が鉛直となるように電動モータを配置し、出力軸にファンを取付けると共に出力軸にギヤを介して芝刈り用の回転刃を取付けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１５９６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述の芝刈機では、出力軸の軸方向が鉛直となるように電動モータが配置されることによって、電動モータからの動力が効率よくファンや回転刃に伝達されるものの、電動モータが鉛直方向に大きく突出するために、電動モータや回転刃を含む芝刈機の作業部の高さが大きくなってしまう。作業部の高さが大きいと、植木やベンチの下などの芝を刈り取ることが困難となる。また、特に、敷石やレンガが置かれた敷地では、こうした敷石やレンガに沿って芝刈機を曲線状に移動させたり芝刈機を持ち上げて移動させる必要があるが、電動モータが鉛直方向に大きく突出して作業部の重心の位置が高いと、移動によって操作者にかかる負担も大きくなる。
【０００５】
また、上述の芝刈り機では、電動モータの出力軸にファンを直結し、減速して回転刃を駆動させているが、ファンでの風量を得るためにはファンの回転数を高くする必要があるため、高回転用に設計された電動モータを要する。しかし、高回転でのモータの使用はブラシ等の磨耗が大きくなったり、ロータの耐久性において不利となる場合があった。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、電動モータの回転数が小さく且つ集草効率の高い芝刈機を提供することや、小型で操作性に優れた芝刈機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る芝刈機は、
車輪を有し、少なくとも所定の前方に移動可能な本体と、
前記本体に設けられ、回転子と、固定子と、前記回転子と同軸一体に設けられた出力軸と、を有する電動モータと、
前記出力軸に取り付けられた回転刃と、
前記回転刃により刈り取られた芝を捕集する集草ケースと、
前記出力軸の後方に設けられ、前記回転刃により刈り取られた芝を前記集草ケース側に送るファンと、
前記電動モータからの動力を増速して前記ファンに伝達する動力伝達機構と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
前記電動モータは、前記出力軸の軸線が略鉛直に配置され、前記回転子と前記固定子との何れか一方は、複数のコイルが設けられたコイルディスクを有し、前記回転子と前記固定子との何れか他方は、前記コイルディスクを前記出力軸の軸方向に通過する磁束を発生する磁束発生手段を有してもよい。
【０００９】
前記ファンは、一部が前記出力軸の軸方向視において前記回転子と重なる位置に設けられてもよい。
【００１０】
また、前記動力伝達機構は、前記電動モータの回転子に取付けられた第１のギヤを含んでもよい。
【００１１】
さらに、前記第１のギヤは、円環状の２つの部材からなり、該円環状の２つの部材が、前記出力軸の軸方向の両端から前記回転子に取付けられてもよい。
【００１２】
また、前記動力伝達機構は、前記第１のギヤと、前記ファンの回転軸に取付けられた第２のギヤとから構成されてもよい。
【００１３】
さらに、前記回転刃は、前記回転刃から離れる方向に周縁が折り曲げられた折り曲げ板が取付けられてもよい。
【００１４】
また、前記コイルディスクは、コイルの導体パターンが形成されたプリント配線板から構成されてもよい。
【００１５】
さらに、前記磁束発生手段は、マグネットを備えてもよい。
【００１６】
また、前記ファンの周囲には前記集草ケースに連通するボリュート部が形成され、前記ボリュート部の前記集草ケースに通じる開口が、前記回転刃の後方側上方に位置してもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、モータの回転数が小さく且つ集草効率の高い芝刈り機を提供することができると共に小型で操作性に優れた芝刈機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態としての芝刈機を横から見た様子の一例を示す断面図である。
【図２】芝刈機を上から見た様子の一例を示す説明図である。
【図３】芝刈機のハウジング周辺を拡大した様子の一例を示す拡大図である。
【図４】出力軸と回転子とモータ側ギヤとを分解した様子の一例を示す分解図である。
【図５】回転子をコミュテータディスク側から軸方向視した様子の一例を示す説明図である。
【図６】コイル基板の一方の面の様子の一例を示す説明図である。
【図７】コイル基板の他方の面の様子の一例を示す説明図である。
【図８】コイル基板に形成された２つのコイルのうち一方を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態としての芝刈機２０を横から見た様子の一例を示す断面図であり、図２は、芝刈機２０を上から見た様子の一例を示す説明図である。実施形態の芝刈機２０は、図示するように、操作者が把持するハンドル２２と、ハンドル２２に接続される主棹部２６と、芝地などの芝刈りを行う作業部３０と、芝刈機２０全体を移動させるための車輪２１ａ，２１ｂとを備える。なお、以下の説明では、図１の左側（図２の下側）を芝刈機２０の前側とし、図１の右側（図２の上側）を芝刈機２０の後側とする。
【００２０】
ハンドル２２は、軽量で丈夫な材料（例えば、強化プラスチックなど）によって中空に形成され、主棹部２６の後端部に取り付けられている。ハンドル２２には、外部電源に接続して電力を作業部３０に供給する電源プラグ２３ａおよび電源コード２３ｂや、ハンドル２２に対して揺動可能にレバー２５が取付けられ、ハンドル２２の内部には、電源コード２３ｂに接続されて操作者によるレバー２５の操作に応じて作業部３０に電力を供給する電源配線２４（作業部３０側の一部は図示せず）が設けられている。なお、電源配線２４には、ヒューズ２４ａが設けられている。
【００２１】
主棹部２６は、軽量で丈夫な材料（例えば、強化プラスチックなど）によって中空棒状に形成され、ハンドル２２と作業部３０とを接続する。主棹部２６は、ハンドル２２と内部で連通し、電源配線２４が内部に配設されている。主棹部２６の中段には、芝刈機２０を持って移動するときや芝刈機２０を持ち上げて芝刈りを行うときに用いられる補助ハンドル２７が取付けられている。また、主棹部２６は、作業部３０に対して回動可能に取付けられており、操作者は、収納時には主棹部２６を起立させておくなど、利用状況に応じて主棹部２６を前後方向に回動させることができる。
【００２２】
作業部３０は、主棹部２６の前端に連結されたハウジング（本体）４０と、芝草などを刈り取る刈り取り部３２と、刈り取られた芝草を捕集する集草ケース３８と、動力を出力するモータ（電動モータ）５０と、刈り取られた芝草を集草ケース３８に送るファン３７と、モータ５０からの動力をファン３７に伝達する動力伝達機構４６と、を備える。また、作業部３０には、刈り取り部３２による芝草の刈り取りの高さを調整する高さ調節機構３９が設けられている。図３にハウジング４０周辺を拡大した様子を示す。
【００２３】
ハウジング４０は、刈り取り部３２やモータ５０，ファン３７，動力伝達機構４６を内部に収容し、後側に集草ケース３８が取付けられている。ハウジング４０は、前方の下側に刈り取り部３２を収容し、刈り取り部３２の前側に当たる位置に、前方が開口する前方開口部４３が形成されている。また、ハウジング４０は、刈り取り部３２の後方に当たる位置に前方開口部４３と連通するボリュート部４４が形成され、このボリュート部４４の上壁にファン３７が取付けられている。ボリュート部４４の後方には、上方に向けて開口する後方開口部４５が形成されており、この後方開口部４５に集草ケース３８が取付けられる。
【００２４】
刈り取り部３２は、図３に示すように、モータ５０からの動力によって回転する回転刃３３と、芝草の絡みつきを防止すると共に刈り取った芝草をファン３７側に案内する芝草案内板３４と、ハウジング４０に固定された固定刃３５と、を備える。回転刃３３や芝草案内板３４，固定刃３５は、ハウジング４０の前端に、それぞれ板面が水平となるように配置されている。回転刃３３は、モータ５０の出力軸５２に連結され、外周の複数箇所（例えば、２，３カ所）に外周方向に凸となる刃部（図示せず）が形成されている。回転刃３３には、上側に、回転刃３３と一体に回転する芝草案内板３４が取付けられている。芝草案内板３４は、周縁が回転刃３３から離れるように上側に折り曲げられた円皿状に形成されている。固定刃３５は、前方（図２では、前方の２４０度程度）の外周に所定間隔毎に凸となる複数の刃部３５ａが形成されている。こうした構成の刈り取り部３２は、モータ５０の動力を受けて回転刃３３が回転することで、回転刃３３と固定刃３５とに挟まれる芝草を刈り取ることができる。また、芝草案内板３４が回転刃３３と一体に回転することにより、回転刃３３の内側に芝草が入り込んでモータ５０に芝草が絡まってしまうのを抑制することができると共に、刈り取られた芝草は芝草案内板３４の回転に連れられてハウジング４０内で移動し、芝草をボリュート部４５に案内することができる。また、固定刃及び回転刃は、前後方向において、車輪２１ａ、２１ｂと略同じ位置に配置することにより、芝の際刈り作業を良好に行うことができる。
【００２５】
モータ５０は、電力を受けて出力軸５２に動力を出力する整流子モータとして構成され、出力軸５２と、出力軸５２に連結されて出力軸５２と一体に回転する回転子５３と、ハウジング４０に支持された固定子５４および摺動子（図示せず）と、を備える。モータ５０は、軸受４１ａ，４１ｂによって出力軸５２がハウジング４０に軸支されている。図４に、出力軸５２と回転子５３を分解した様子の一例を示す。
【００２６】
回転子５３は、フランジ６１と、コミュテータディスク６２と、４つのコイル基板６４が積層されて形成されたコイルディスク６３と、複数の絶縁板６７，６８とから構成されている。フランジ６１は、例えばアルミニウム合金により形成され、中空円筒状の軸部６１ａと、軸部６１ａから延出する円板状のフランジ部６１ｂと、を有する。フランジ６１は、軸部６１ａの内周面が出力軸５２の外周面と嵌合して互いに回り止め固定され（図４では、固定された状態を示している）、軸部６１ａの外周面には、フランジ部６１ｂの一端側に絶縁板６７を介してコミュテータディスク６２が取り付けられ、フランジ部６２ｂの他端側に絶縁板６８を介してコイルディスク６３が取り付けられている。
【００２７】
コミュテータディスク６２と、コイルディスク６３を構成する４つのコイル基板６４とは、絶縁体基板と導体パターンとから構成されたプリント配線板により形成される。図５に、回転子５３をコミュテータディスク６２側から軸方向視した様子の一例を示し、図６に、コイルディスク６３を図５と同じ方向から（上から）見た様子の一例を示し、図７に、コイルディスク６３を図５と逆の方向から（下から）見た様子の一例を示す。なお、図５から図７には、後述する固定子５４のマグネット７１の位置を２点鎖線で示している（符号は示さず）。コミュテータディスク６２と４つのコイル基板６４とは、図５から図７に示すように、中心にフランジ６１の軸部６１ａが挿入される穴が開いた円板状にそれぞれ形成されている。実施形態では、コイルディスク６３は、同一の導体パターンが印刷された４つのコイル基板６４が積層されて構成されるものとした。
【００２８】
コミュテータディスク６２の上面（図５）および下面（図示せず）には、コミュテータ（整流子）の導体パターンが円環状に形成されている。コミュテータディスク６２は、導体パターンのそれぞれ外周側の端部にコミュテータディスク６２を軸方向に貫通するスルーホール６２ａが設けられ、このスルーホール６２ａに半田などが充填されて、コミュテータディスク６２の上面に形成された導体パターンと下面に形成された導体パターンとが電気的に接続される。
【００２９】
コイル基板６４の上面（図６）及び下面（図７）には、コイルの導体パターンがそれぞれ円環状に形成されている。コイル基板６４に形成された導体パターンの一部（図５から図７中、一転鎖線で囲んだ部位）を部分コイル６５と定義する。実施形態では、図６及び図７に示すように、コイル基板６４には、それぞれ２０個の部分コイル６５が設けられている。部分コイル６５は、ぞれぞれ、外周側と内周側の端部にコイル基板６４を軸方向に貫通するスルーホール６６ａ，６６ｂが設けられ、このスルーホール６６ａ，６６ｂに半田などが充填されて、コイル基板６４の上面に形成された導体パターンと下面に形成された導体パターンとが電気的に接続される。部分コイル６５は、軸中心に対して略垂直な直線部を有し、直線部から内周側と外周側とで折れ曲がって全体的にはクランク状に形成されている。コイル基板６４の上面に印刷された部分コイル６５のうち２つ（図６中、部分コイル６５ａ）は、内周側で接続されており、また、コイル基板６４の下面に印刷された部分コイル６５のうち４つ（図５中、部分コイル６５ｂ）は、内周側でコイル基板６４を軸方向に貫通するスルーホール６４ａに接続されて他のコイル基板６４やコミュテータディスク６２に電気的に接続される。こうした部分コイル６５が、コイル基板６４の内周側端および外周側端でスルーホール６６ａ，６６ｂによって上面と下面とで電気的に接続され、コイル基板６４に２本のコイルが形成される。図８に、コイル基板６４に形成される２本のコイルのうちの一方のみを示す。図８では、１本のコイルのうち、上面に印刷されたコイルパターンについては実線で示し、下面に印刷されたコイルパターンについては破線で示している。図示するように、上面に印刷されたコイルパターンと下面に印刷されたコイルパターンとは、スルーホール６６ａ，６６ｂの位置で重なり、この地点で電気的に接続される。コイル基板６４に形成されたコイルは、コミュテータディスク６２や他のコイル基板６４との接続点であるスルーホール６４ａを両端として、上面と下面とを交互に行き来し、上面の部分コイル６５同士（部分コイル６５ａの部分）の接続点で折り返して、コイル基板６４を円周方向に２周するように、形成されている。このように構成される４つのコイル基板６４は、軸方向視においてそれぞれに形成された導体パターンが一致するように、または、それぞれ予め定められた角度ずつズレるように積層されてコイルディスク６３を構成する。
【００３０】
固定子５４は、図４および図５に示すように、永久磁石であるマグネット７１と、一対の上ヨーク７２および下ヨーク７３と、から構成されている。上ヨーク７２および下ヨーク７３は、鉄等の磁性体によって円環板状に形成されており、ハウジング４０にそれぞれ固定されている。上ヨーク７２は、回転子５３の上面と対向するように、詳細にはコミュテータディスク６２より外周側に配置されてコイル基板６４の部分コイル６５の直線部と対向するように、ハウジング４０に固定されている。下ヨーク７３は、回転子５３の下面と対向するように、詳細にはコイル基板６４の部分コイル６５の直線部と対抗するように、ハウジング４０に固定されている。マグネット７１は、複数の磁極が円環状に配置されるよう形成されており、下ヨーク７３の上面に固着されている。こうした構成により、上ヨーク７２および下ヨーク７３は、マグネット７１から発生される磁束がコミュテータディスク６２及びコイルディスク６３を出力軸５２の軸方向に通過するように、磁路を形成する。なお、マグネット７１と上ヨーク７２および下ヨーク７３とは、本発明の磁束発生手段を構成している。
【００３１】
摺動子は、回転子５３のコミュテータディスク６２の上面に摺接するように、ハウジング４０に固定されている（図示せず）。摺動子は、ハウジング４０に固定されたブラシホルダに、電気伝導性を有する素材（例えば、カーボンなど）によって形成されたブラシが入れられて、ブラシホルダ内でバネの付勢力によってブラシが回転子５３に押しつけられる。摺動子は、電源配線２４に接続され、操作者によってレバー２５が操作されたときに、電源配線２４を通じて電力が供給される。
【００３２】
ファン３７は、ハウジング４０の後方に形成されたボリュート部４４に設けられ、その回転軸３７ａが軸受４２ａ，４２ｂによってハウジング４０に軸支されている。ファン３７は、実施形態では、図３に示すように、その一部が、出力軸５２の軸方向視（図３中の上下方向）において回転刃３３と重なる位置に配置されている。ファン３７は、モータ５０からの動力によって回転し、ハウジング４０内でボリュート部４４から後方開口部４５に向かう空気の流れを生成する。このように、ファン３７の一部を、出力軸５２の軸方向視において回転刃３３と重なる位置に配置することにより、作業部３０の前後方向の長さを小さくすることができる。
【００３３】
動力伝達機構４６は、図３に示すように、モータ５０の回転子５３に取付けられたモータ側ギヤ（第１のギヤ）４７と、ファン３７の回転軸３７ａに取付けられたファン側ギヤ（第２のギヤ）４８とから構成されている。モータ側ギヤ４７は、２つの円環状のギヤ構成部材４７ａ，４７ｂによって構成され、図４に示すように、この２つのギヤ構成部材４７ａ，４７ｂでモータ５０の回転子５３を両側から挟んで、互いにボルトなどにより締結することにより、回転子５３に取付けられている。ファン側ギヤ４８は、モータ側ギヤ４７と噛み合うようにファン３７の回転軸３７ａに取付けられている。こうした動力伝達機構４６により、モータ５０からの動力は、モータ側ギヤ４７からファン側ギヤ４８に伝達されてファン３７に伝達される。この動力伝達機構４６では、環状の２つのギヤ構成部材４７ａ，４７ｂで構成されるモータ側ギヤ４７が、モータ５０の回転子５３に一体に取付けられているから、モータ５０の出力軸５２にギヤを設けるものに比して、ギヤを設けるために出力軸５２を長くする必要などがなく、作業部３０全体の高さを小さくすることができる。また、実施形態の動力伝達機構４６は、回転子５３に取付けられたモータ側ギヤ４７の歯数より、ファン３７の回転軸３７ａに取付けられたファン側ギヤ４８の歯数を少なくして、モータ５０からの動力が増速されてファン３７に伝達されるものとした。これにより、ファン３７を高回転で駆動して、ファン３７による芝草の集草ケース３７への搬送を効率よく行うことができ、ファン３７による芝草の搬送力の増加や、ファン３７の軽量化、小型化を図ることができる。また、ファン３７は、出力軸５２より進行方向の後方側に位置することで、集草ケース３８に近くなり、効率よく芝草を集草ケース３８に集めることができる。また、ファン３７は、車輪２１ａ，２１ｂの間で前後方向に重なる位置に配設されていることから、空間を有効に利用することができ、作業部３０をコンパクトに構成することができる。
【００３４】
こうして構成される実施形態の芝刈機２０では、操作者が、ハンドル２２に設けられたレバー２５を操作することにより、モータ５０の摺動子に所定の電圧が印加される。このモータ５０の摺動子に印加された電圧は、コミュテータディスク６２を介して回転子５３のコイル基板６２に形成されたコイルに印加される。回転子５３には、固定子５４が発生する磁束が軸方向に通過しており、回転子５３に流れる電流は、この磁束と垂直方向かつ出力軸５２の中心軸と直交するように流れるため、出力軸５２を中心とする回転力が発生し、回転子５３と出力軸５２とが回転する。モータ５０の出力軸５２が回転すると、出力軸５２に一体に取付けられた回転刃３３が回転して、固定刃３５の刃部３５ｂと回転刃３３の刃部とで芝草を挟んで刈り取ることができる。刈り取られた芝草は、芝草案内板３４の回転に連れられて前方開口部４３からハウジング４０内に移動し、ファン３７が設けられたボリュート部４４まで案内される。そして、ボリュート部４４まで案内された芝草は、ファン３７によって生成された空気の流れによって後方開口部４５を通って集草ケース３８に送られ、集草ケース３８に捕集される。実施形態の芝刈機２０では、ファン３７は、その一部が、出力軸５２の軸方向視において回転刃３３と重なる位置に設けられるから、刈り取られた芝草が、回転刃３３や芝草案内板３４によって後方に運ばれたときに、ファン３７によって生成された空気によって、効率よく芝草を集草ケース３８に捕集することができる。また、実施形態の芝刈機２０では、刈り取り部３２がハウジング４０の前端に配置されているため、操作者は、敷地の隅まで効率よく芝草を刈ることができ、芝刈機２０を傾けて敷地の角の芝草を刈ることなどもできる。さらに、実施形態では、モータ５０の出力軸５２に直接に芝刈りのための回転刃３３を取付けると共にモータ５０に動力伝達機構４８を介してファン３７を取付けることにより、ファン３７を高回転で駆動してファン３７の小型化を図ることができると共に比較的小さい定格回転数のモータ５０を用いることができる。また、モータ５０を低回転で使用することができるため、摺動子のブラシの磨耗が抑えられて寿命が向上するとともに、ロータの耐久性に有利とすることができる。また、回転刃３３の回転軸とモータ５０の出力軸５２とを同軸にすることにより、ファン３７の軸上にはモータ５０が配置されていないから、ファン３７を小型化することで容易に装置全体を小型化することができる。なお、モータ５０による回転刃３３とファン３７との駆動としては、例えば、回転刃３３を２０００〜３０００ｒｐｍ程度で回転させ、ファン３７を１２０００〜１４０００ｒｐｍに回転させるなどとすることができる。
【００３５】
また、実施形態のモータ５０は、プリント配線板であるコミュテータディスク６２と４つのコイル基板６４とから構成された円板状の回転子５３を備えており、所謂コアに巻回されたコイルを有するモータと比較して、回転子５３が軽量であり、高効率という利点を有する。また、上記構成の回転子５３は所謂コイルエンド（所謂コアに巻回されたコイルにおいて、コアからはみ出す屈曲部分）を必要としないため、モータ５０を扁平化及び小型化することができるほか、コイル基板６４のコイルの発熱を抑制することができる。さらに、上記構成の回転子５３は放熱面積が大きく、コイルの冷却能力が高いため、モータ５０を冷却するための機構を低減したり省略して、部品点数を低減したり装置全体の小型化を図ることができる。
【００３６】
このように実施形態の芝刈機２０は、従来のモータと比較して扁平かつ小型なモータ５０を用いているから、作業部３０の高さを小さくして、植木やベンチの下などの芝草を効率よく刈り取ることができる。また、作業部３０の高さを小さくして重心を低くすることにより、例えば、敷石などのある敷地内を敷石などに沿って曲線状に芝刈機２０を移動させるときや、方向転換して芝刈機２０による芝刈り作業を行うときなど、芝刈機２０の安定性を向上させて操作性を向上させることができる。
【００３７】
上述した芝刈機２０では、モータ５０の回転子５３を、出力軸５２の軸方向両端から円環状の２つのギヤ構成部材４７ａ，４７ｂで挟んでモータ側ギヤ４７が形成されるものとしたが、モータ側ギヤ４７は、１つの円環状の部材から構成されて回転子５３の一方側から取付けられるものとしてもよい。また、モータ５０からの動力をファン３７側に伝達するギヤを、モータ５０の出力軸５２に設けてもよい。さらに、動力伝達機構４６は、モータ側ギヤ４７とファン側ギヤ４８との２つの部材から構成されるものとしたが、モータ５０からの動力を増速してファン４８に伝達するものであれば如何なるものとしてもよく、ベルトや３つ以上のギヤを用いて構成されてもよい。
【００３８】
上述した芝刈機２０では、周縁が上側に折り曲げられて円皿状に形成された芝草案内板３４を、回転刃３３と一体に回転するように設けるものとしたが、例えばプレス加工や打ち抜き加工などによって回転刃３３の板面の一部を上側に折り曲げてもよい。また、こうした芝草案内板３４などの機構を設けなくてもよい。
【００３９】
上述した芝刈機２０では、モータ５０の回転子５３は、４つのコイル基板６４が積層されてコイルディスク６３が形成されるものとしたが、コイル基板６４は、１つとしてもよいし、４つ以外の数が積層されてコイルディスクが形成されてもよい。また、コミュテータディスク６２に変えて内周にコミュテータの導体パターンが形成され外周にコイルの導体パターンが形成されたコイル・コミュテータディスクを用いてもよい。さらに、実施形態のコミュテータディスク６２やコイル基板６４は、プリント配線板から構成されていたが、円板状に配列された薄型コイルなどから構成されてもよい。
【００４０】
上述した芝刈機２０では、一面に２０個の部分コイル６５が印刷されたコイル基板６４を用いるものとしたが、コイルディスク６３にコイルが形成されれば如何なる導体パターンがコイル基板６４に形成されてもよく、部分コイル６５の数は２０個に限定されるものではない。また、同一の導体パターンが形成されたコイル基板を積層するものに限定されるものではなく、それぞれに異なる導体パターンが形成された複数のコイル基板が積層されてコイルディスクが形成されてもよい。
【００４１】
上述した芝刈機２０では、モータ５０の固定子５４は、マグネット７１と上ヨーク７２および下ヨーク７３とから構成されるものとしたが、回転子５３のコイル基板６２を出力軸５２の軸方向に通過する磁束を発生するものであればよく、複数の永久磁石や、電磁石、コイルのみ等から構成されてもよい。
【００４２】
上述した芝刈機２０では、モータ５０は、コイルディスク６３を有する回転子５３とマグネット７１を有する固定子５４とを備えるものとしたが、コイルディスクを有する固定子とコイルディスクを出力軸の軸方向に通過する磁束を発生させる回転子とを備えるブラシレスモータであってもよい。
【００４３】
上述した芝刈機２０では、モータ５０は電源コード２３ａや電源プラグ２３ｂを介して外部電源の電力により駆動されるものとしたが、バッテリを搭載してバッテリの電力により駆動されてもよい。この場合、バッテリとして、燃料電池や二次電池が搭載されてもよく、電源コード２３ａや電源プラグ２３ｂによって充電可能としたり、取り外して交換可能としてもよい。
【００４４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、様々な変更をなし得ることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００４５】
２０ 芝刈機
２１ａ，２１ｂ 車輪
２２ ハンドル
２３ａ 電源プラグ
２３ｂ 電源コード
２４ 電源配線
２５ レバー
２６ 主棹部
２７ 補助ハンドル
３０ 作業部
３２ 刈り取り部
３３ 回転刃
３４ 芝草案内部
３５ 固定刃
３７ ファン
３７ａ 回転軸
３８ 集草ケース
４０ ハウジング
４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ 軸受
４３ 前方開口部
４４ ボリュート部
４５ 後方開口部
４６ 動力伝達機構
４７ モータ側ギヤ
４７ａ，４７ｂ ギヤ構成部材
４８ ファン側ギヤ
５０ モータ
５２，１５２ 出力軸
５２ａ フランジ部
５３ 回転子
５４ 固定子
６１ フランジ
６１ａ 軸部
６１ｂ フランジ部
６２ コミュテータディスク
６２ａ スルーホール
６３ コイルディスク
６４ コイル基板
６４ａ スルーホール
６５ 部分コイル
６５ａ，６５ｂ スルーホール
６７，６８ 絶縁版
７１ マグネット
７２ 上ヨーク
７３ 下ヨーク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪を有し、少なくとも所定の前方に移動可能な本体と、
前記本体に設けられ、回転子と、固定子と、前記回転子と同軸一体に設けられた出力軸と、を有する電動モータと、
前記出力軸に取り付けられた回転刃と、
前記回転刃により刈り取られた芝を捕集する集草ケースと、
前記出力軸の後方に設けられ、前記回転刃により刈り取られた芝を前記集草ケース側に送るファンと、
前記電動モータからの動力を増速して前記ファンに伝達する動力伝達機構と、
を備えることを特徴とする芝刈機。
【請求項２】
前記電動モータは、前記出力軸の軸線が略鉛直に配置され、前記回転子と前記固定子との何れか一方は、複数のコイルが設けられたコイルディスクを有し、前記回転子と前記固定子との何れか他方は、前記コイルディスクを前記出力軸の軸方向に通過する磁束を発生する磁束発生手段を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の芝刈機。
【請求項３】
前記ファンは、一部が前記出力軸の軸方向視において前記回転子と重なる位置に設けられる、
ことを特徴とする請求項２に記載の芝刈機。
【請求項４】
前記動力伝達機構は、前記電動モータの回転子に取付けられた第１のギヤを含む、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の芝刈機。
【請求項５】
前記第１のギヤは、円環状の２つの部材からなり、該円環状の２つの部材が、前記出力軸の軸方向の両端から前記回転子に取付けられる、
ことを特徴とする請求項４に記載の芝刈機。
【請求項６】
前記動力伝達機構は、前記第１のギヤと、前記ファンの回転軸に取付けられた第２のギヤとから構成される、
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の芝刈機。
【請求項７】
前記回転刃は、前記回転刃から離れる方向に周縁が折り曲げられた折り曲げ板が取付けられる、
ことを特徴とする請求項２乃至６の何れか１項に記載の芝刈機。
【請求項８】
前記コイルディスクは、コイルの導体パターンが形成されたプリント配線板から構成される、
ことを特徴とする請求項２乃至７の何れか１項に記載の芝刈機。
【請求項９】
前記磁束発生手段は、マグネットを備える、
ことを特徴とする請求項２乃至８の何れか１項に記載の芝刈機。
【請求項１０】
前記ファンの周囲には前記集草ケースに連通するボリュート部が形成され、前記ボリュート部の前記集草ケースに通じる開口が、前記回転刃の後方側上方に位置する、
ことを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の芝刈機。
【請求項１】
車輪を有し、少なくとも所定の前方に移動可能な本体と、
前記本体に設けられ、回転子と、固定子と、前記回転子と同軸一体に設けられた出力軸と、を有する電動モータと、
前記出力軸に取り付けられた回転刃と、
前記回転刃により刈り取られた芝を捕集する集草ケースと、
前記出力軸の後方に設けられ、前記回転刃により刈り取られた芝を前記集草ケース側に送るファンと、
前記電動モータからの動力を増速して前記ファンに伝達する動力伝達機構と、
を備えることを特徴とする芝刈機。
【請求項２】
前記電動モータは、前記出力軸の軸線が略鉛直に配置され、前記回転子と前記固定子との何れか一方は、複数のコイルが設けられたコイルディスクを有し、前記回転子と前記固定子との何れか他方は、前記コイルディスクを前記出力軸の軸方向に通過する磁束を発生する磁束発生手段を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の芝刈機。
【請求項３】
前記ファンは、一部が前記出力軸の軸方向視において前記回転子と重なる位置に設けられる、
ことを特徴とする請求項２に記載の芝刈機。
【請求項４】
前記動力伝達機構は、前記電動モータの回転子に取付けられた第１のギヤを含む、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の芝刈機。
【請求項５】
前記第１のギヤは、円環状の２つの部材からなり、該円環状の２つの部材が、前記出力軸の軸方向の両端から前記回転子に取付けられる、
ことを特徴とする請求項４に記載の芝刈機。
【請求項６】
前記動力伝達機構は、前記第１のギヤと、前記ファンの回転軸に取付けられた第２のギヤとから構成される、
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の芝刈機。
【請求項７】
前記回転刃は、前記回転刃から離れる方向に周縁が折り曲げられた折り曲げ板が取付けられる、
ことを特徴とする請求項２乃至６の何れか１項に記載の芝刈機。
【請求項８】
前記コイルディスクは、コイルの導体パターンが形成されたプリント配線板から構成される、
ことを特徴とする請求項２乃至７の何れか１項に記載の芝刈機。
【請求項９】
前記磁束発生手段は、マグネットを備える、
ことを特徴とする請求項２乃至８の何れか１項に記載の芝刈機。
【請求項１０】
前記ファンの周囲には前記集草ケースに連通するボリュート部が形成され、前記ボリュート部の前記集草ケースに通じる開口が、前記回転刃の後方側上方に位置する、
ことを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の芝刈機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１５７２８２（Ｐ２０１２−１５７２８２Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９０４３（Ｐ２０１１−１９０４３）
【出願日】平成２３年１月３１日（２０１１．１．３１）
【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８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月３１日（２０１１．１．３１）
【出願人】（０００００５０９４）日立工機株式会社 (1,861)
【Ｆターム（参考）】
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