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CN111869060A - 电动工具 - Google Patents

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CN111869060A
CN111869060A CN201980019743.4A CN201980019743A CN111869060A CN 111869060 A CN111869060 A CN 111869060A CN 201980019743 A CN201980019743 A CN 201980019743A CN 111869060 A CN111869060 A CN 111869060A
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CN
China
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rotor
rotor core
permanent magnets
core
axial direction
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Application number
CN201980019743.4A
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English (en)
Inventor
青山清
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Makita Corp
Original Assignee
Makita Corp
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Publication date
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Abstract

作为电动工具的震动电钻具有无刷电机，该无刷电机具有转子(24)和用于检测转子(24)的旋转的传感器电路基板。转子(24)具有筒状的转子铁芯(110)和以沿转子铁芯(110)的轴向延伸的方式被保持在转子铁芯(110)内的4个永久磁铁(112)。传感器电路基板与转子铁芯(110)的前端部(第1端部)相邻。转子铁芯(110)具有凹槽(122)，该凹槽(122)在相邻的永久磁铁(112)之间的外侧的侧表面从前端部开始以不到达与前端部相向的后端部(第2端部)的状态沿转子铁芯(110)的轴向延伸。据此，能够确保无刷电机中转子的旋转检测精度优良且能确保转子的扭矩。

Description

电动工具
技术领域
本发明涉及一种以电钻(driver drill)为主的电动工具。
背景技术
如日本发明专利公开公报特开2015-123515号(专利文献1)所示，已知一种使用无刷电机的电钻。
该电钻的无刷电机具有圆筒状的定子以及被配置在该定子内侧的圆柱状的转子。
定子具有6个线圈和传感器电路基板。
转子具有转子铁芯、电机轴和4个永久磁铁，其中，所述转子铁芯层叠有多个钢板；所述电机轴贯插于转子铁芯的中心并与该转子铁芯一体化；所述4个永久磁铁分别插入于转子铁芯中沿其轴向形成的4个通孔。4个永久磁铁以占据四棱柱的4个侧表面的各中央部的方式配置，其磁极在周向(旋转方向)上对齐。
以在制造转子时(将永久磁铁插入转子铁芯时)进行转子铁芯的定位为目的，而在转子铁芯的外周面且位于各永久磁铁的两端外侧的部分总计设置有8个倒角部(图5的(A))。在夹着相邻的永久磁铁的端部的倒角部之间的内部、且在各永久磁铁的端部的相邻部分设置有磁通屏障(flux barrier)，该磁通屏障抑制磁通的通过并调整磁通的朝向等。或者，以相同的目的，在转子铁芯的外周面且在位于各永久磁铁的两端外侧的部分总计设置有4个截面呈V字状的凹槽(图5的(B))。在该情况下，由于凹槽调整磁通的流动等，因此在转子铁芯内部未设置磁通屏障。
无刷电机通过微型计算机以如下方式进行旋转。即，微型计算机得到旋转检测信号从而获取转子的旋转状态，并按照获取到的旋转状态使电流依次流过线圈，从而使线圈的磁力作用于永久磁铁，其中，所述旋转检测信号是由传感器电路基板的旋转检测元件输出的表示永久磁铁的位置的信号。
通常，微型计算机通过在旋转方向上相邻的永久磁铁的端部之间最接近的时间点前后由旋转检测元件检测到的N极和S极之间的磁极的切换，来获取转子的旋转状态。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本发明专利公开公报特开2015-123515号
发明内容
[发明所要解决的技术问题]
上述电钻的无刷电机内，在转子铁芯设置有倒角部的图5的(A)的结构中，在夹着相邻的永久磁铁的端部的倒角部之间的部分包括磁通屏障，并相对于其他部分向径向外侧突出。因此，如图8的(b)所示，旋转检测元件在切换磁极的时间点检测磁极的反转R。这种磁极的反转R能够对旋转检测信号的精度造成影响。为了减轻这种影响，考虑增大旋转检测元件和永久磁铁之间的距离而使得几乎检测不到反转R，但相应地需要空间，整体的旋转检测信号的精度受到影响，由于输出增加，因此线圈的磁力(无刷电机的电功率)越大，则旋转检测元件越难以检测永久磁铁的位置。
另一方面，在转子铁芯设置有凹槽的图5的(B)的结构中，凹槽相对于其他部分向径向内侧凹陷。因此，如图8的(c)所示，旋转检测元件在切换磁极的时间点不检测磁极的反转R。但是，与图5的(A)的结构相比，在图5的(B)的结构中转子的扭矩相应减少了凹槽的量，具体而言，当将图5的(A)的结构中的扭矩设为100时，图5的(B)的结构中的扭矩为99.5。
本发明的主要目的在于提供一种无刷电机中的转子的旋转检测精度优良的电动工具。
本发明的另一主要目的在于提供一种确保无刷电机中的转子的扭矩的电动工具。
[用于解决技术问题的技术方案]
技术方案1所记载的发明是一种电动工具，其具有无刷电机，该无刷电机具有转子和传感器电路基板，其中，所述传感器电路基板用于检测所述转子的旋转，该电动工具的特征在于，所述转子具有转子铁芯和多个永久磁铁，其中，所述转子铁芯为筒状或柱状；多个所述永久磁铁以沿所述转子铁芯的轴向延伸的方式被保持于所述转子铁芯，所述传感器电路基板与所述转子铁芯的第1端部相邻，所述转子铁芯具有凹槽，该凹槽在相邻的所述永久磁铁之间的外侧的侧表面从所述第1端部开始以不到达与所述第1端部相向的第2端部的状态沿所述转子铁芯的轴向延伸。
在上述发明的基础上，技术方案2所记载的发明的特征在于，所述凹槽在所述转子铁芯的轴向上的长度为1.0毫米以上。
在上述发明的基础上，技术方案3所记载的发明的特征在于，所述转子铁芯通过在轴向上层叠多个钢板而形成，所述凹槽通过在所述第1端部侧的一部分所述钢板上形成向径向内侧凹进的凹进部而形成。
在上述发明的基础上，技术方案4所记载的发明的特征在于，所述传感器电路基板为环状，并且具有通过磁性检测所述转子的旋转的旋转检测元件。
技术方案5所记载的发明是一种电动工具，其具有无刷电机，该无刷电机具有转子和传感器电路基板，其中所述传感器电路基板用于检测所述转子的旋转，所述电动工具的特征在于，所述转子具有转子铁芯和多个永久磁铁，其中，所述转子铁芯为筒状或柱状；多个所述永久磁铁以沿所述转子铁芯的轴向延伸的方式被保持于所述转子铁芯，所述传感器电路基板与所述转子铁芯的第1端部相邻，所述转子铁芯具有磁通屏障和槽部，其中，所述磁通屏障的截面为半圆形，并且所述磁通屏障以使其曲面在所述永久磁铁周向上的端部与该端部相向的方式配置；所述槽部在相邻的所述永久磁铁之间的外侧的侧表面从所述第1端部沿所述转子铁芯的轴向延伸。
在上述发明的基础上，技术方案6所记载的发明的特征在于，所述槽部不到达与所述第1端部相向的第2端部。
在上述发明的基础上，技术方案7所记载的发明的特征在于，所述槽部在所述转子铁芯的轴向上的长度为1.2毫米以上。
在上述发明的基础上，技术方案8所记载的发明的特征在于，所述转子铁芯通过在轴向上层叠多个钢板而形成，所述槽部通过在所述第1端部侧的一部分所述钢板上形成向径向内侧凹进的凹进部而形成。
在上述发明的基础上，技术方案9所记载的发明的特征在于，所述转子铁芯在所述磁通屏障的径向外侧的侧表面为半圆筒状，并且具有平行于所述磁通屏障中与所述永久磁铁相向的表面的部分。
在上述发明的基础上，技术方案10所记载的发明的特征在于，所述传感器电路基板为环状，并具有通过磁性检测所述转子的旋转的旋转检测元件。
技术方案11所记载的发明的特征在于，具有电机轴、多个永久磁铁、转子铁芯和磁传感器，其中，多个所述永久磁铁沿所述电机轴的轴向延伸；所述转子铁芯被所述电机轴贯穿；所述磁传感器用于检测所述永久磁铁的旋转，所述转子铁芯在所述磁传感器侧的部分和与其相反一侧的部分具有不同的形状。
技术方案12所记载的发明的特征在于，具有电机轴、多个永久磁铁、转子铁芯和磁传感器，其中，多个所述永久磁铁沿所述电机轴的轴向延伸；所述转子铁芯被所述电机轴贯穿；所述磁传感器用于检测所述永久磁铁的旋转，所述电动工具构成为，根据所述转子铁芯的形状在切换磁极时不会发生磁极的反转。
发明的技术效果
本发明的主要技术效果在于，提供一种无刷电机中的转子的旋转检测精度优良的电动工具。
本发明的另一主要技术效果在于，提供一种确保无刷电机中的转子的扭矩的电动工具。
附图说明
图1是本发明的第1方式所涉及的震动电钻的右视图(局部中央纵剖视图)。
图2是图1的局部放大图。
图3是图1中的定子的立体图。
图4是图1的转子的立体图。
图5的(a)是图4的侧视图，图5的(b)是(a)中A-A的剖视图。
图6的(a)是从图5旋转了45°时的侧视图，图6的(b)是(a)中B-B的剖视图。
图7是图4中的转子铁芯的主视图。
图8的(a)是表示在本发明中一个旋转检测元件在转子半旋转的期间检测到的磁通密度的曲线图，图8的(b)是与比较例1的(a)相同的曲线图。
图9的(a)是凹槽在前后方向上的长度L＝0.9mm、1.0mm、1.5mm这3种情况下的、与图8的(a)相同的曲线图，图9的(b)是(a)的局部放大图。
图10是本发明的第2方式所涉及的震动电钻的转子的与图4相同的图。
图11是第2方式所涉及的与图5相同的图。
图12是第2方式所涉及的与图6相同的图。
图13是第2方式所涉及的与图7相同的图。
图14是第2方式所涉及的与图8的(a)相同的图。
图15是本发明的第3方式所涉及的震动电钻的转子的与图4相同的图。
图16是第3方式所涉及的与图5相同的图。
图17是第3方式所涉及的与图6相同的图。
图18是第3方式所涉及的与图7相同的图。
图19是第3方式所涉及的与图8的(a)相同的图。
图20是第3方式所涉及的与图9相同的图(其中，涉及槽部在前后方向上的长度L2＝1.1mm、1.2mm、1.3mm)。
具体实施方式
下面，根据附图对本发明的实施方式及其变形例适宜地进行说明。该方式和变形例中的前后上下左右是为了便于说明而规定的方向，有时根据作业的状况和移动的部件的状态等而变化。另外，本发明并不限定于下述方式和变形例。
[第1方式]
图1是本发明的第1方式所涉及的、作为电动工具一例的震动电钻1的右视图(局部中央纵剖视图)。图2是图1的局部放大图。
震动电钻1具有：筒状的主体部2，其以中心轴为前后方向；手柄部3，其以从主体部2的下部向下方突出的方式形成。
在主体部2的前端设置有作为顶端工具保持部的钻夹头4，其能够在顶端部把持钻头(顶端工具)。此外，在图1中右侧为前方。
另外，在手柄部3的下端安装有成为电源的电池组5。
作为主体部2的后半部分和手柄部3的外部轮廓的电机外壳6通过由多个左右方向的螺钉7组装对开的左电机外壳6a和右电机外壳6b而形成。
在电机外壳6的后方，通过多个(上下2处)前后方向的螺钉10组装有向上下左右扩展的圆盘状的端盖外壳8。
在电机外壳6的主体部2的后部内保持有无刷电机20。
无刷电机20具有还如图3所示的筒状的定子22和还如图4至图6示出的圆柱状的转子24。转子24被配置在定子22的内部，能够相对于定子22旋转，且为内转子型。转子24具有电机轴26。
在无刷电机20的前侧依次保持有行星齿轮机构30、离合器机构(省略图示)、振动机构(省略图示)和主轴(省略图示)。行星齿轮机构30经由齿轮壳体31被保持在电机外壳6。离合器机构、振动机构和主轴被保持于前壳体32。前壳体32由多个前后方向的螺钉33被组装在电机外壳6的上前部。
行星齿轮机构30使无刷电机20的电机轴26的旋转减速并传递给主轴。钻夹头4被安装于主轴。
齿轮壳体31后部的开口部被向上下左右扩展的板状的端盖34覆盖。在端盖34的中央保持有前电机轴承35，所述前电机轴承35将电机轴26以能够旋转的方式进行支承。另一方面，在端盖外壳8的中央保持有后电机轴承36，所述后电机轴承36将电机轴26以能够旋转的方式进行支承。
另外，在电机轴26的前端部固定有小齿轮37。小齿轮37与行星齿轮机构30的第1级行星齿轮啮合。此外，小齿轮37可以是形成在电机轴26的顶端部的齿。
在前壳体32的前方依次设置有模式切换环38、离合器调整环39。在离合器调整环39的前方配置有钻夹头4。
在主体部2的下方且在手柄部3的上部配置有从电机外壳6露出的触发开关40。触发开关40与被保持在电机外壳6的主开关(省略图示)连接。
在主开关的上方设置有正反切换按钮42，其用于切换电机轴26的旋转方向，照射钻夹头4前方的LED(省略图示)朝着斜上方被收容在所述正反切换按钮42的前方。
在主体部2的上部且在行星齿轮机构30的上方配置有速度切换操作柄44，该速度切换操作柄44用于切换钻夹头4的旋转速度。
在手柄部3的下端形成有供电池组5从前方滑动安装的安装部50。
在安装部50内保持有端子座(省略图示)和控制器(省略图示)，其中，所述端子座具有与电池组5电连接的安装部侧端子。控制器具有控制电路基板和保持控制电路基板的控制器壳体。控制电路基板具有用于控制无刷电机20的微型计算机和6个开关元件等，并与主开关及无刷电机20的定子22电连接。
在安装部50的左右设置有钩安装部52(在图1中仅示出右侧)，其用于安装悬挂用的钩(省略图示)。
在电池组5上设置有：充电电池(省略图示)，其包括10个充电电池单元且能够施加18V的电压；电池侧端子(省略图示)，其在安装时与安装部侧端子连接；防脱用的电池爪(省略图示)，其在安装时卡止于安装部50的被卡止部；和按钮(省略图示)，其进行电池爪的卡止解除操作。
并且，三相无刷电机20的定子22具有：筒状的定子铁芯60，其以前后方向为轴向；作为电气绝缘部件的前绝缘体61和后绝缘体62；和多个(6个)线圈64。
定子铁芯60通过向上下左右扩展的环状的多个钢板在前后方向上层叠而形成。在定子铁芯60的内周部沿周向等间隔地配置有相对于内周部的其他部分向内侧突出的6个齿66(在图1中仅示出2个)。
前绝缘体61具有环状的前部和从该前部分别向后方呈半圆筒状突出的6个突出部，前绝缘体61被组装于定子铁芯60的前端面。所述突出部覆盖相对应的齿66的侧部。
后绝缘体62为环状，被组装在定子铁芯60的后端面。
各线圈64经由前绝缘体61和后绝缘体62被卷绕在相对应的齿66上。
在前绝缘体61的前表面上沿周向等间隔地配置有多个(6组)熔接端子保持部68，该熔接端子保持部68具有相对于其他部分分别向前方突出并在周向上排列的一对突起。在各熔接端子保持部68的一对突起的径向内侧形成有沿前后方向延伸的槽。
另外，在熔接端子保持部68之间(除上下之外的4处)配置有向前方呈圆筒状突出的螺纹凸起(省略图示)。
并且，在前绝缘体61的后表面且在左右的熔接端子保持部68的后方部分分别设置有相对于其他部分向后方凹进的上下一对凹部70(在图3中仅示出右侧的一对凹部70)。另外，在前绝缘体61中的夹持左右凹部70的上下侧分别形成有第1凹陷部72(在图3中仅示出右侧一对第1凹陷部72)，该第1凹陷部72相对于前绝缘体61前部中的侧周面的其他部分向径向内侧呈三角形凹陷。除此之外，在前绝缘体61前部的上部中央形成有第2凹陷部74，该第2凹陷部74相对于侧周面的其他部分向径向内侧呈四边形凹陷。
在各熔接端子保持部68装入有金属制的熔接端子76。各熔接端子76具有基座部和搭接线接受部，其中，所述基座部呈板状，供与熔接端子保持部68中的一对突起的各槽对应的边部进入；所述搭接线接受部截面呈“J”字形，从所述基座部外表面的后端部向径向外侧和前方连续地延伸。
各线圈64通过1根导线按顺序卷绕于各齿66，在规定的线圈64之间形成有搭接线78。搭接线78穿过熔接端子保持部68的径向外侧以及被配置在所述一对突起之间的熔接端子76的搭接线接受部内，通过由熔接端子76熔接而与熔接端子76电连接。
在前绝缘体61的前表面且各熔接端子保持部68的内侧安装有环状(donut shape)的传感器电路基板80。
传感器电路基板80具有4个突出部82，该4个突出部82在具有与前绝缘体61前部的螺纹凸起对应的透孔的状态下分别向径向外侧突出，通过在各突出部82的透孔内穿过螺纹凸起，传感器电路基板80被定位在前绝缘体61的前部。
传感器电路基板80搭载有多个(3个)旋转检测元件83(霍尔IC)，该多个(3个)旋转检测元件83通过磁性来检测转子24的旋转位置并输出旋转检测信号。各旋转检测元件83与从传感器电路基板80下部伸出的一对旋转检测信号线84(在图1至图3中仅示出一部分)电连接。
在传感器电路基板80的前侧安装有与传感器电路基板80为大致同径的环状的短路部件90。
短路部件90具有与传感器电路基板80的突出部82同样配置的圆筒状的凸起部92。各凸起部92与前绝缘体61前部中所对应的螺纹凸起的前部对准，通过穿过前后方向的螺钉94，短路部件90被固定于前绝缘体61。短路部件90(各凸起部92)按压传感器电路基板80，或者与传感器电路基板80接触或相邻。
短路部件90具有树脂制的短路部件主体部96和3个圆弧状(半圆状)的板金部98。在各板金部98的两端部形成有向径向外侧突出的短路片99。各板金部98被配置为，在彼此不接触的状态下且在各板金部98的弧的中心在前后方向上排列的状态下，除短路片99以外的部分位于短路部件主体部96内。短路部件90通过嵌件成型而形成，在该嵌件成型中，在嵌入各板金部98的状态下成型短路部件主体部96。在各板金部98连接有U相、V相、U相电源线中任一电源线100(在图1至图3中仅示出一部分)。3条电源线100全部从短路部件90的下部向下方伸出。
各短路片99具有供对应的熔接端子76(基座部的上端部)进入的狭缝。各短路片99通过钎焊与对应的熔接端子76电气接合。据此，位于点对称位置的熔接端子76分别在板金部98处短路，相邻的线圈64之间的各搭接线78电连接的方式为：3条对角搭接线彼此电连接。据此，6个线圈64成为对角绕组的三角形接线。
此外，熔接端子76、传感器电路基板80、短路部件90和螺钉94中的至少任一个也可以为定子22的结构要素。
无刷电机20(定子22)由多个电机支承肋102保持，所述多个电机支承肋102从电机外壳6的内表面向内侧突出。
另外，从电机外壳6的内表面向内侧突出的突起(省略图示)进入各凹部70(在定子22的侧表面上由凹部70和定子铁芯60前表面形成的朝向径向内侧的孔)，将无刷电机20定位在前后方向(轴向)和周向(绕轴线旋转的方向)上。
此外，在将无刷电机20保持在用于圆锯等的筒型外壳的情况下，能够通过将筒型外壳内的肋插入第1凹陷部72和第2凹陷部74来进行无刷电机20的定位。
转子24具有电机轴26、小齿轮37、圆筒状的转子铁芯110(图7)、4个板状的永久磁铁(烧结磁铁)112、前止挡件114和后止挡件116、风扇118，其中，所述永久磁铁(烧结磁铁)112被固定在转子铁芯110的内部；所述前止挡件114和后止挡件116作为止挡部件。此外，也可以省略前止挡件114、后止挡件116和风扇118中的至少任一个。另外，风扇118也可以为独立于转子24(无刷电机20)的结构要素。
转子铁芯110同轴状地配置在电机轴26的周围，并被电机轴26贯穿。转子铁芯110通过层叠多个(80片)钢板而形成。各钢板向上下左右扩展，并具有用于与相邻钢板连结的敛缝部120。
各永久磁铁112被插入到通孔中的任一个，并在转子铁芯110内通过基于粘接剂的粘接和压入中的至少一种方式被固定，其中，所述通孔形成为分别位于转子铁芯110的横截面(向上下左右扩展的表面)上以电机轴26为中心的正方形的四边的各角部以外的位置。各永久磁铁112沿电机轴26的轴向延伸。
在转子铁芯110的80片钢板内的前5片钢板中永久磁铁112的正方形的各角部形成有凹进部(与日本发明专利公开公报特开2015-123515号中的图5的(B)相同)，所述凹进部向径向内侧呈三角形凹进，通过层叠这前5片钢板，在转子铁芯110的前端部形成前后方向的凹槽122。凹槽122在前后方向上的长度L为1.0mm(毫米)。
在转子铁芯110剩余的75片钢板中，在各永久磁铁112的两端部设置有磁通屏障(空隙)124，所述磁通屏障(空隙)124的横截面为向转子铁芯110的径向外侧变窄的半三角形(与日本发明专利公开公报特开2015-123515号的图5的(A)相同)。从永久磁铁112的径向外侧的角部到永久磁铁112的壁厚的大约三分之二的靠内侧的部位设置有各磁通屏障124。转子铁芯110中相邻一对磁通屏障124的外侧(在旋转方向上相邻的永久磁铁112之间的外侧)成为相对于转子铁芯110的侧表面的其他部分向径向外侧鼓出的鼓出部125。各鼓出部125的外形为圆弧状。各鼓出部125的前端成为凹槽122的后端，凹槽122仅配置在转子铁芯110的前端部。或者，也可以理解为凹槽122形成在各鼓出部125的前端部。即，凹槽122从与转子铁芯110的传感器电路基板80相邻的前端部开始以不到达后端部的状态来设置。
由于在转子铁芯110的前5片钢板中形成有凹进部(凹槽122)，因此在各永久磁铁112的两端部未形成有磁通屏障124，而钢板和各永久磁铁112的两端部(适宜地通过粘接剂)彼此接触。前5片钢板中各永久磁铁112的两端部外侧的部分的宽度(凹槽122的内壁面和永久磁铁112之间的距离)为0.7mm以上0.8mm以下。
另一方面，转子铁芯110的后75片钢板中各永久磁铁112的两端部在径向外侧的部分的宽度(在磁通屏障124的径向外侧上的钢板部分的宽度)为0.6mm。
因此，转子铁芯110的前5片钢板中相邻的永久磁铁112之间的部分的尺寸(0.7mm)比转子铁芯110的后75片钢板中相邻的永久磁铁112之间的部分的尺寸(0.6mm)大。即，转子铁芯110的凹槽122的壁体的壁厚(0.7mm)比凹槽122后方的磁通屏障124的壁体的壁厚(0.6mm)大。
并且，在前5片钢板中的各凹进部在周向上的两个外侧的外形、和后75片钢板中的4组相邻的磁通屏障124的两个外侧的外形上设置有与永久磁铁112的外表面平行的直线状部分，通过将这些直线状部分前后连接，而形成有与永久磁铁112的外表面平行且在前后方向上沿转子铁芯110整体延伸的倒角部126。倒角部126被配置在各鼓出部125和各凹槽122的周向上的两侧。
此外，转子铁芯110中的各种结构能够进行各种变更，各种钢板的层叠片数、凹槽122的长度L、凹槽122的壁体的壁厚、凹槽122的个数、凹槽122的配置、磁通屏障124的壁体的壁厚、倒角部126在前后方向上的长度以及倒角部126的宽度中的至少任一个也可以相对于上述内容进行增减或变更。
另外，以下，设通过层叠80片与转子铁芯110中的后75片钢板相同的钢板而成的不属于本发明的转子铁芯为比较例1，设通过层叠80片与转子铁芯110中的前5片钢板相同的钢板(其中凹槽122的壁体的壁厚为0.6mm)而成的不属于本发明的转子铁芯为比较例2。
前止挡件114是圆筒状的金属(黄铜)制部件，在与转子铁芯110隔开间隙的状态下与电机轴26同轴状地被固定，且被配置在转子铁芯110和前电机轴承35之间。前止挡件114的外径比转子铁芯110的外径小。另外，前止挡件114的外径比各永久磁铁112的内接圆的直径大，且前止挡件114位于各永久磁铁112的前方。前止挡件114形成为前端部的外径比中心部的外径小的台阶形状，其前端部仅与前电机轴承35的内圈抵接，而避免与外圈干涉。
后止挡件116是具有与转子铁芯110相同外径的圆盘状的金属(黄铜)制部件，且与电机轴26同轴状地被固定，且被配置在转子铁芯110和风扇118之间。转子铁芯110被固定在后止挡件116的前表面。
在前止挡件114的外周形成有用于调整平衡的缺口127。此外，也可以代替前止挡件114或者与前止挡件114一起，在后止挡件116形成有缺口127。另外，如果保持平衡，则可以省略前止挡件114的缺口127和后止挡件116的缺口127中的至少一个。
风扇118是具有多个散热片(fin)的离心风扇，且同轴状地固定于电机轴26，并且被配置在后电机轴承36和后止挡件116之间。
在端盖外壳8的位于风扇118的径向外侧的侧表面形成有排气口128，在电机外壳6的位于定子22的径向外侧的侧表面设置有进气口(省略图示)。
前止挡件114位于传感器电路基板80的径向内侧。转子铁芯110的前表面与传感器电路基板80的后表面以非接触的状态相邻。
传感器电路基板80的各旋转检测元件83检测被配置于转子24的永久磁铁112的位置(磁传感器)。各旋转检测元件83在周向上隔开规定间隔而配置在传感器电路基板80的后表面，在此被配置在上、左上和左下。
各旋转检测元件83以能够与转子铁芯110的各凹槽122相邻的方式配置。即，各旋转检测元件83和各凹槽122分别被配置为，各旋转检测元件83和各凹槽122在径向上距旋转轴(电机轴26在前后方向上的中心轴)的距离相等。转子铁芯110的前部和后部具有不同的形状，其中，前部是各旋转检测元件83一侧的部分，且配置有各凹槽122；后部是与各旋转检测元件83相反一侧的部分，且未配置有各凹槽122。
此外，可以为，传感器电路基板80搭载有温度检测元件，其温度检测信号被发送给控制器，控制器监视该信号并且在掌握了检测到规定温度以上的温度的情况时停止无刷电机20的驱动。在该情况下，能够抑制无刷电机20的温度上升，尤其是在18V的震动电钻1中比较容易发生温度上升，因此能够有效地抑制温度上升。
各旋转检测元件83检测自身的相邻部分(后侧)的磁通密度，控制器通过切换磁极来掌握转子24的旋转位置，其中，所述磁极在相邻的永久磁铁112之间的部分(凹槽122)经过各旋转检测元件83的前侧时产生。
图8的(a)是表示由1个旋转检测元件83在转子24半旋转的期间检测到的磁通密度(设N极为正、S极为负)的曲线图。该曲线图的纵轴表示磁通密度(单位T(Tesla：特斯拉))，横轴表示当磁通密度为0时设为0°的情况下的转子24的旋转角度(转子角度，单位°)。在由震动电钻1的旋转检测元件83所检测的磁通密度中，在切换磁极时(曲线图中央的磁通密度为0的部分)的前后没有发生磁极的反转R。
图8的(b)是与上述的比较例1(在整个前后方向上包含磁通屏障的类型)中的图8的(a)相同的曲线图。在比较例1中，在切换磁极时，一旦磁极返回到相反方向就会发生磁极的反转R。
在比较例2中，检测到的磁通密度的变化与本发明相同，且在该变化中切换磁极时不会发生磁极的反转R。但是，当将比较例1中的转子的扭矩设为100时，比较例2的转子的扭矩下降到99.5。与此相对，本发明的第1方式所涉及的转子24的扭矩为99.9，保持在与比较例1相同的程度。
震动电钻1的动作例如下所述。
当使用者扣动触发开关40而接通主开关时，控制器的微型计算机得到从传感器电路基板80的旋转检测元件83输出的表示转子24的永久磁铁112的位置的旋转检测信号，从而获取转子24的旋转状态，并按照获取到的旋转状态来控制各开关元件的接通(ON)/断开(OFF)，通过使励磁电流依次流过定子22的各相的线圈64来使转子24旋转。
当根据磁极的切换来掌握旋转检测信号时，由于在切换磁极时不会发生反转R，因此能够更准确地掌握旋转检测信号。因此，线圈64的开关和转子24的旋转精度优良，能够更准确地驱动无刷电机20。
图9的(a)是凹槽122在前后方向上的长度L＝0.9mm、1.0mm、1.5mm这3种情况下的与图8的(a)相同的曲线图。图9的(b)是图9的(a)的局部放大图。
在L＝0.9mm的情况下，在切换磁极时能够观察到轻微的反转R。在L＝1.0mm、1.5mm的情况下，在切换磁极时没有观察到反转R。在L＝1.5mm的情况下，磁极的切换与其他情况相比更急剧。
因此，当凹槽122在前后方向上的长度L＝1.0mm以上时，能够充分确保无刷电机20准确地驱动。
另一方面，相对于不设置凹槽122时的转子的扭矩，凹槽122在前后方向上的长度L越短，越能够抑制转子24的扭矩的下降。
通过这样的控制，驱动无刷电机20而使电机轴26旋转，主轴和钻夹头4通过行星齿轮机构30按照所选择的动作模式进行旋转，将被安装于钻夹头4进行旋转的钻头应用于被加工件。
关于动作模式，通过操作模式切换环38，能够选择驱动模式、钻模式和震动模式，其中，所述驱动模式是通过设定扭矩来切断旋转传递的离合器机构发挥作用的模式；所述钻模式是离合器机构不发挥作用的模式；所述震动模式是主轴前后震动的模式。另外，通过操作离合器调整环39，能够设定驱动模式下离合器机构进行动作的扭矩。
当风扇118随着电机轴26的旋转而旋转时，空气从排气口128排出，形成从电机外壳6的侧表面的进气口通过定子22的外侧和内侧(与转子24之间)而到达排气口128的风，由此冷却无刷电机20。
并且，由于在转子24的前后设置有前止挡件114和后止挡件116，因此，各永久磁铁112在前后方向上的移动被限制，从而防止从转子铁芯110脱落，使无刷电机20的可靠性变高。
以上的第1方式所涉及的震动电钻1具有无刷电机20，该无刷电机具有转子24和传感器电路基板80，其中，所述传感器电路基板80用于检测转子24的旋转，转子24具有筒状的转子铁芯110和4个永久磁铁112，其中，4个所述永久磁铁112以沿转子铁芯110的轴向延伸的方式保持在转子铁芯110内，传感器电路基板80与转子铁芯110的前端部(第1端部)相邻，转子铁芯110具有凹槽122，所述凹槽122在相邻的永久磁铁112之间的外侧的侧表面从前端部开始以不到达与前端部相向的后端部(第2端部)的状态沿转子铁芯110的轴向延伸。因此，传感器电路基板80检测转子铁芯110的旋转的检测精度提高，从而准确地驱动无刷电机20，充分确保转子铁芯110的扭矩，提供一种动作准确且输出更大的震动电钻1。
另外，凹槽122在转子铁芯110的轴向上的长度L为1.0毫米以上。因此，检测转子铁芯110的旋转的检测精度十分良好。
并且，震动电钻1具有电机轴26、多个永久磁铁112、转子铁芯110和旋转检测元件83，其中，多个所述永久磁铁112沿电机轴26的轴向延伸；所述转子铁芯110被电机轴26贯穿；所述旋转检测元件83用于检测永久磁铁112的旋转，转子铁芯110在旋转检测元件83侧的部分(前部)和与其相反一侧的部分(后部)具有不同的形状。因此，传感器电路基板80检测转子铁芯110的旋转的检测精度提高，而准确地驱动无刷电机20，充分地确保转子铁芯110的扭矩，从而提供一种动作准确且输出更大的震动电钻1。
另外，震动电钻1具有电机轴26、多个永久磁铁112、转子铁芯110和旋转检测元件83，其中，多个所述永久磁铁112沿电机轴26的轴向延伸；所述转子铁芯110被电机轴26贯穿；所述旋转检测元件83用于检测永久磁铁112的旋转，所述震动电钻1构成为，根据转子铁芯110的形状，在切换磁极时不会发生磁极的反转。因此，传感器电路基板80检测转子铁芯110的旋转的检测精度提高，而准确地驱动无刷电机20，充分地确保转子铁芯110的扭矩，从而提供一种动作准确且输出更大的震动电钻1。
此外，本发明的方式并不限定于上述第1方式，例如还能够适宜地对上述方式实施如下变更。
关于无刷电机20，转子铁芯110可以为方筒状、圆柱状或棱柱状，线圈64可以由多条线材形成，各相的线圈64可以为Y型接线，磁极数和齿数中的至少一方可以增减，转子24可以通过在表面配置永久磁铁112的SPM方式代替埋入永久磁铁112的IPM方式来形成，转子24的永久磁铁112可以采用沿旋转方向弯曲的永久磁铁来代替平板状的永久磁铁。电源线100可以经由传感器电路基板80连接于定子22(线圈64)。用于安装传感器电路基板80的螺钉94可以包含压入销和爪销中的至少一方。传感器电路基板80中的旋转检测元件83的配置可以以跨整周的配置为主来进行各种变更。旋转检测信号线84可以沿定子22的轴向延伸。在传感器电路基板80上也可以设置有形成逆变电路的开关元件。在该情况下，开关元件可以配置于在轴向上与旋转检测元件83重合的位置，也可以配置于在轴向上不与旋转检测元件83重合的位置。传感器电路基板80可以设置在定子铁芯60的后方。
另外，在除有无设置凹槽122之外的方式中，转子铁芯110可以在旋转检测元件83侧的部分和与其相反一侧的部分具有不同的形状。并且，可以构成为，通过具有与上述转子铁芯110的形状之外的形状的转子铁芯，在切换磁极时不会发生磁极的反转。
风扇118可以配置在比定子22靠前方的位置。电池组5可以使用10.8V、14.4V、18V(最大20V)、25.2V、28V、36V等10.8～36V的任意的锂离子电池，也可以使用低于10.8V或者超过36V电压的锂离子电池，还可以使用其他种类的电池。
外壳的划分数量、行星齿轮的设置数量和级数、减速机构的级数、滚珠的数量、辊的数量、各种突体的数量、突片的数量、螺钉的数量、各种传感器的数量以及各种信号线和电源线的数量中的至少任一种的数量可以增加或减少。
各种部件的数量、形式、材质、配置和大小等可以适宜地变更，例如主开关的切换形式由触发开关40变更为按钮或者操作柄、永久磁铁112为线圈(电磁铁)等。
另外，可以将本发明应用于输出轴(顶端工具保持部)的方向与动力部的方向(电机的轴向或者传递其旋转力的机构的传递方向)不同(为大致90度)的角电动工具(anglepower tools)。并且，本发明还可以应用于以下电动工具：以由商用电源驱动为主的非充电式(电池驱动)的电钻、不进行震动的电钻、电扳手(Impact driver)、研磨机、圆锯、电锤和锤钻等其他电动工具、以及清洁器、鼓风机或者以园林修剪器为主的园林工具等。
[第2方式]
图10是本发明第2方式所涉及的震动电钻的与图4相同的图。图11是该震动电钻的与图5相同的图。图12是该震动电钻的与图6相同的图。图13是该震动电钻的与图7相同的图。
除了转子之外，第2方式所涉及的震动电钻与第1方式同样地构成。对与第1方式相同的部件和部分标注相同的附图标记，并适宜地省略说明。
第2方式所涉及的震动电钻中的转子204的转子铁芯210通过层叠80片具有磁通屏障224的相同形状的钢板而成。转子铁芯210没有设置第1方式的凹槽122，该第1方式的凹槽122在前后方向上跨传感器电路基板80侧的一部分。
各磁通屏障224的横截面为半圆形。从永久磁铁112的径向外侧的角部到永久磁铁112的壁厚的大约三分之二靠内侧的部位设置有各磁通屏障224。各磁通屏障224以使半圆筒状的曲面与永久磁铁112的端部相向的方式设置。
在转子铁芯210中的各磁通屏障224外侧的部分成为呈半圆筒状鼓出的鼓出部225。鼓出部225的外表面，即鼓出部225中的转子铁芯210的侧表面为半圆筒状。鼓出部225在前后方向上跨转子铁芯210整体。在周向上相邻的鼓出部225之间成为槽部222。鼓出部225有8个，槽部222有4个。各槽部222被倒角成半圆筒状。可以理解为，在这种结构中，在包括一对磁通屏障224并且与第1方式的鼓出部125相同的4个鼓出部中的周向中央形成有占据整个前后方向的槽部222。
鼓出部225的外表面具有与磁通屏障224中的曲面(与永久磁铁112相向的表面)平行的部分。鼓出部225的外表面与磁通屏障224的曲面的径向外侧的大约一半平行，鼓出部225的外表面的曲率半径的中心和磁通屏障224的曲面的曲率半径的中心一致。
图14是第2方式所涉及的与图8的(a)相同的图。在第2方式中切换磁极时也不会发生磁极的反转R。
另外，与上述相同，将比较例1的转子的扭矩设为100，第2方式的转子204的扭矩为99.8，被保持在与比较例1相同的程度。
在第2方式所涉及的震动电钻中具有无刷电机，该无刷电机具有转子204和传感器电路基板80，其中，所述传感器电路基板80用于检测转子204的旋转，转子204具有筒状的转子铁芯210和4个永久磁铁112，其中，4个所述永久磁铁112以沿转子铁芯210的轴向延伸的方式保持在转子铁芯210内，传感器电路基板80与转子铁芯210的前端部(第1端部)相邻，转子铁芯210具有磁通屏障224和槽部222，其中，所述磁通屏障224的截面为半圆形，并且以使其曲面在永久磁铁112周向上的端部与该端部相向的方式配置；所述槽部222在相邻的一对永久磁铁112之间的外侧的侧表面从前端部沿转子铁芯210的轴向延伸。因此，传感器电路基板80检测转子铁芯210的旋转的检测精度提高，而准确地驱动无刷电机，充分地确保转子铁芯210的扭矩，从而提供一种动作准确且输出更大的震动电钻1。
另外，转子铁芯210在磁通屏障224的径向外侧上的侧表面为半圆筒状，且具有平行于磁通屏障224中的与永久磁铁112相向的表面的部分。因此，用于准确的驱动和充分确保的扭矩的、截面为半圆形的磁通屏障224和槽部222被设置为结构紧凑且强度充分。
此外，第2方式适宜地具有与第1方式相同的变形例。另外，槽部222的形状也可以不是圆筒状。并且，转子铁芯210的侧表面与磁通屏障224平行的部分可以配置在其他部分，转子铁芯210的侧表面也可以与磁通屏障224的整个曲面平行。
[第3方式]
图15是本发明的第3方式所涉及的震动电钻的与图4相同的图。图16是该震动电钻的与图5相同的图。图17是该震动电钻的与图6相同的图。图18是该震动电钻的与图7相同的图。
除了转子之外，第3方式所涉及的震动电钻与第2方式同样地构成。对与第2方式相同的部件和部分标注相同的附图标记，并适宜地省略说明。
第3方式所涉及的震动电钻中的转子304的转子铁芯310通过层叠80片钢板而成。
前6片钢板与第2方式的钢板形状形同。
剩余74片钢板与第1方式的75片钢板形状相同。
通过层叠这些钢板，转子铁芯310具有槽部322和一对鼓出部325，其中，所述槽部322除了前后方向上的长度之外，与第2方式的各槽部222相同；一对鼓出部325除了前后方向上的长度之外，与第2方式的一对鼓出部225相同。槽部322和一对鼓出部325延伸到鼓出部326的前端，不到达转子铁芯310的后端部。槽部322和一对鼓出部325在前后方向上的长度L2为1.2mm。
转子铁芯310具有多个与第1方式的磁通屏障124相同的磁通屏障324，其中，转子铁芯310沿前后方向贯穿磁通屏障324。各磁通屏障324前部的截面形状与第2方式的磁通屏障224的截面形状相同，各磁通屏障324后部的截面形状与第1方式的磁通屏障124的截面形状相同。
图19是第3方式所涉及的与图8的(a)相同的图。在第3方式中切换磁极时也不会发生磁极的反转R。
另外，与上述相同，将比较例1的转子的扭矩设为100，第3方式的转子304的扭矩为99.9，被保持在与比较例1相同的程度。
图20的(a)是在槽部322在前后方向上的长度L2＝1.1mm、1.2mm、1.3mm这3种情况下的与图8的(a)相同的曲线图。图20中的(b)是图20的(a)的局部放大图。
在L2＝1.1mm的情况下，切换磁极时能够观察到轻微的反转R。在L＝1.2mm、1.3mm的情况下，切换磁极时没有观察到反转R。
因此，当槽部322在前后方向上的长度L2＝1.2mm以上时，能够充分确保无刷电机20准确地驱动。
另一方面，相对于不设置槽部322时的转子的扭矩，槽部322在前后方向上的长度L2越短，越能够抑制转子304的扭矩的下降。
在第3方式所涉及的震动电钻中，具有无刷电机，该无刷电机具有转子304和传感器电路基板80，其中，所述传感器电路基板80用于检测转子304的旋转，转子304具有筒状的转子铁芯310和4个永久磁铁112，其中，4个所述永久磁铁112以沿转子铁芯310的轴向延伸的方式保持在转子铁芯310内，传感器电路基板80与转子铁芯310的前端部(第1端部)相邻，转子铁芯310具有磁通屏障324和槽部322，其中，所述磁通屏障324的截面为半圆形，并且以使其曲面在永久磁铁112周向上的端部处与该端部相向的方式配置；所述槽部322在相邻的一对永久磁铁112之间的外侧的侧表面从前端部开始以不到达与前端部相向的后端部(第2端部)的状态沿转子铁芯310的轴向延伸。因此，传感器电路基板80检测转子铁芯310的旋转的检测精度提高，而准确地驱动无刷电机，充分地确保转子铁芯310的扭矩，从而提供一种动作准确且输出更大的震动电钻1。
另外，槽部322在转子铁芯310的轴向上的长度L2为1.2毫米以上。因此，检测转子铁芯310的旋转的检测精度十分良好。
并且，第3方式所涉及的震动电钻具有电机轴26、多个永久磁铁112、转子铁芯310和旋转检测元件83，其中，多个所述永久磁铁112沿电机轴26的轴向延伸；所述转子铁芯310被电机轴26贯穿；所述旋转检测元件83用于检测永久磁铁112的旋转，转子铁芯310在旋转检测元件83侧的部分(前部)和与其相反一侧的部分(后部)具有不同的形状。因此，传感器电路基板80检测转子铁芯310的旋转的检测精度提高，而准确地驱动无刷电机，充分地确保转子铁芯310的扭矩，从而提供一种动作准确且输出更大的震动电钻。
另外，第3方式所涉及的震动电钻具有电机轴26、多个永久磁铁112、转子铁芯310和旋转检测元件83，其中，多个所述永久磁铁112沿电机轴26的轴向延伸；所述转子铁芯310被电机轴26贯穿；所述旋转检测元件83用于检测永久磁铁112的旋转，所述震动电钻构成为，根据转子铁芯310的形状，在切换磁极时不会发生磁极的反转。因此，传感器电路基板80检测转子铁芯310的旋转的检测精度提高，而准确地驱动无刷电机，充分地确保转子铁芯310的扭矩，从而提供一种动作准确且输出更大的震动电钻。
此外，第3方式适宜地具有与第2方式相同的变形例。另外，槽部322和鼓出部325的长度也可以更长。
[附图标记说明]
1：震动电钻(电动工具)；20：无刷电机；24、204、304：转子；26：电机轴；80：传感器电路基板；83：旋转检测元件(磁传感器)；110、210、310：转子铁芯；112：永久磁铁；122：凹槽；124、224、324：磁通屏障；222、322：槽部。

Claims (12)

1.一种电动工具，其具有无刷电机，该无刷电机具有转子和传感器电路基板，其中所述传感器电路基板用于检测所述转子的旋转，
所述电动工具的特征在于，
所述转子具有转子铁芯和多个永久磁铁，其中，所述转子铁芯为筒状或柱状；多个所述永久磁铁以沿所述转子铁芯的轴向延伸的方式被保持于所述转子铁芯，
所述传感器电路基板与所述转子铁芯的第1端部相邻，
所述转子铁芯具有凹槽，该凹槽在相邻的所述永久磁铁之间的外侧的侧表面从所述第1端部开始以不到达与所述第1端部相向的第2端部的状态沿所述转子铁芯的轴向延伸。
2.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于，
所述凹槽在所述转子铁芯的轴向上的长度为1.0毫米以上。
3.根据权利要求1或2所述的电动工具，其特征在于，
所述转子铁芯通过在轴向上层叠多个钢板而形成，
所述凹槽通过在所述第1端部侧的一部分所述钢板上形成向径向内侧凹进的凹进部而形成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电动工具，其特征在于，
所述传感器电路基板为环状，并且具有通过磁性来检测所述转子的旋转的旋转检测元件。
5.一种电动工具，其具有无刷电机，该无刷电机具有转子和传感器电路基板，其中所述传感器电路基板用于检测所述转子的旋转，
所述电动工具的特征在于，
所述转子具有转子铁芯和多个永久磁铁，其中，所述转子铁芯为筒状或柱状；多个所述永久磁铁以沿所述转子铁芯的轴向延伸的方式被保持于所述转子铁芯，
所述传感器电路基板与所述转子铁芯的第1端部相邻，
所述转子铁芯具有磁通屏障和槽部，其中，
所述磁通屏障的截面为半圆形，并且所述磁通屏障以使其曲面在所述永久磁铁周向上的端部与该端部相向的方式配置；
所述槽部在相邻的所述永久磁铁之间的外侧的侧表面从所述第1端部开始沿所述转子铁芯的轴向延伸。
6.根据权利要求5所述的电动工具，其特征在于，
所述槽部不到达与所述第1端部相向的第2端部。
7.根据权利要求6所述的电动工具，其特征在于，
所述槽部在所述转子铁芯的轴向上的长度为1.2毫米以上。
8.根据权利要求6或7所述的电动工具，其特征在于，
所述转子铁芯通过在轴向上层叠多个钢板而形成，
所述槽部通过在所述第1端部侧的一部分所述钢板上形成向径向内侧凹进的凹进部而形成。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的电动工具，其特征在于，
所述转子铁芯在所述磁通屏障的径向外侧的侧表面为半圆筒状，且具有平行于所述磁通屏障中与所述永久磁铁相向的表面的部分。
10.根据权利要求5至9中任一项所述的电动工具，其特征在于，
所述传感器电路基板为环状，且具有通过磁性来检测所述转子的旋转的旋转检测元件。
11.一种电动工具，其特征在于，
具有电机轴、多个永久磁铁、转子铁芯和磁传感器，其中，
多个所述永久磁铁沿所述电机轴的轴向延伸；
所述转子铁芯被所述电机轴贯穿；
所述磁传感器用于检测所述永久磁铁的旋转，
所述转子铁芯在所述磁传感器侧的部分和与其相反一侧的部分具有不同的形状。
12.一种电动工具，其特征在于，
具有电机轴、多个永久磁铁、转子铁芯和磁传感器，其中，
多个所述永久磁铁沿所述电机轴的轴向延伸；
所述转子铁芯被所述电机轴贯穿；
所述磁传感器用于检测所述永久磁铁的旋转，
所述电动工具构成为，根据所述转子铁芯的形状在切换磁极时不会发生磁极的反转。
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