▶ ミルウォーキー エレクトリック ツール コーポレイションの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024083312
(43)【公開日】2024-06-20
(54)【発明の名称】動力工具モータロータ構成
(51)【国際特許分類】
H02K 1/2791 20220101AFI20240613BHJP
H02K 1/276 20220101ALI20240613BHJP
H02K 1/2746 20220101ALI20240613BHJP
B25F 5/00 20060101ALI20240613BHJP
【ＦＩ】
H02K1/2791
H02K1/276
H02K1/2746
B25F5/00 H
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023207973
(22)【出願日】2023-12-08
(31)【優先権主張番号】63/386,699
(32)【優先日】2022-12-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/497,485
(32)【優先日】2023-04-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】598073073
【氏名又は名称】ミルウォーキー エレクトリック ツール コーポレイション
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(74)【代理人】
【識別番号】100135079
【弁理士】
【氏名又は名称】宮崎 修
(74)【代理人】
【識別番号】100133983
【弁理士】
【氏名又は名称】永坂 均
(72)【発明者】
【氏名】ゴサリア エス．ローハン
(72)【発明者】
【氏名】ザン ジィウィ
(72)【発明者】
【氏名】エマーソン リネア
(72)【発明者】
【氏名】ブーランジェ キース
(72)【発明者】
【氏名】ハッセンバーガー シー．ジェフリー
(72)【発明者】
【氏名】ベイリー アール．マシュー
(72)【発明者】
【氏名】ファルハン アシャド
【テーマコード（参考）】
3C064
5H622
【Ｆターム（参考）】
3C064AA01
3C064AA02
3C064AA03
3C064AA04
3C064AA06
3C064AA08
3C064AA20
3C064AB02
3C064AC02
3C064BA33
3C064BA36
3C064BB01
3C064CA03
3C064CA06
3C064CA09
3C064CA10
3C064CA11
3C064CA53
3C064CA60
3C064CA61
3C064CA72
3C064CA74
3C064CA75
3C064CA78
3C064CB17
3C064CB19
3C064CB62
3C064CB71
5H622AA02
5H622CA02
5H622CA05
5H622CA10
5H622DD02
5H622PP03
(57)【要約】
【課題】従来技術の問題を解決する。
【解決手段】動力工具は、取り外し可能でありかつ再充電可能であるバッテリパックを受けるように構成されたバッテリパックインターフェースを含むことがある。デバイスが、複数のステータコイルを受けるように構成された複数のステータ歯を含むステータと、ステータの周囲を回転するように構成されたロータとを含む、外側ロータモータを含むことがある。ロータは、ロータの内面上に位置付けられる第１の永久磁石と、ロータの内面に位置付けられる第２の永久磁石と、ロータの内面で第１の永久磁石と第２の永久磁石との間に配置される空気スロットとを含む。空気スロットは、長さおよび幅を有する。空気スロットの長さは、第１の永久磁石または第２の永久磁石の長さよりも大きい。
【選択図】図１
【解決手段】動力工具は、取り外し可能でありかつ再充電可能であるバッテリパックを受けるように構成されたバッテリパックインターフェースを含むことがある。デバイスが、複数のステータコイルを受けるように構成された複数のステータ歯を含むステータと、ステータの周囲を回転するように構成されたロータとを含む、外側ロータモータを含むことがある。ロータは、ロータの内面上に位置付けられる第１の永久磁石と、ロータの内面に位置付けられる第２の永久磁石と、ロータの内面で第１の永久磁石と第２の永久磁石との間に配置される空気スロットとを含む。空気スロットは、長さおよび幅を有する。空気スロットの長さは、第１の永久磁石または第２の永久磁石の長さよりも大きい。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
取り外し可能かつ再充電可能なバッテリパックを受けるように構成されるバッテリパックインターフェースと、
外側ロータモータと、を含み、前記外側ロータモータは、
複数のステータコイルを受けるように構成される複数のステータ歯を含むステータと、
前記ステータの周りを回転するように構成されるロータと、を含み、前記ロータは、
前記ロータの内面に位置付けられる第１の永久磁石と、
前記ロータの前記内面に位置付けられる第２の永久磁石と、
前記ロータの内面で前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石との間に配置される空気スロットと、を含み、前記空気スロットは、長さおよび幅を含み、前記空気スロットの前記長さは、前記第１の永久磁石または前記第２の永久磁石の長さよりも大きい、
動力工具。
外側ロータモータと、を含み、前記外側ロータモータは、
複数のステータコイルを受けるように構成される複数のステータ歯を含むステータと、
前記ステータの周りを回転するように構成されるロータと、を含み、前記ロータは、
前記ロータの内面に位置付けられる第１の永久磁石と、
前記ロータの前記内面に位置付けられる第２の永久磁石と、
前記ロータの内面で前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石との間に配置される空気スロットと、を含み、前記空気スロットは、長さおよび幅を含み、前記空気スロットの前記長さは、前記第１の永久磁石または前記第２の永久磁石の長さよりも大きい、
動力工具。
【請求項2】
前記ステータは、少なくとも１２個のステータスロットを含み、
前記ロータは、少なくとも５個のロータ磁極を含む、
請求項１に記載の動力工具。
前記ロータは、少なくとも５個のロータ磁極を含む、
請求項１に記載の動力工具。
【請求項3】
前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石は、希土類金属で構成される、請求項１に記載の動力工具。
【請求項4】
前記空気スロット内に位置付けられる結果として得られる磁極をさらに含む、請求項１に記載の動力工具。
【請求項5】
前記結果として得られる磁極は、鉄磁極である、請求項４に記載の動力工具。
【請求項6】
前記結果として得られる磁極は、約１ミリメートル～１２ミリメートルの幅を含む、請求項４に記載の動力工具。
【請求項7】
前記ロータは、
内側積層体部分および外側積層体部分を含む、積層体スタックと、
前記積層体スタックの保持を増大させるように構成されるプラスチック成形体と、をさらに含む、
請求項１に記載の動力工具。
内側積層体部分および外側積層体部分を含む、積層体スタックと、
前記積層体スタックの保持を増大させるように構成されるプラスチック成形体と、をさらに含む、
請求項１に記載の動力工具。
【請求項8】
前記内側積層体部分は、前記プラスチック成形体を前記内側積層体部分に固定するために前記プラスチック成形体の第１の部分を保持するように構成される三角形溝部分を含む、請求項７に記載の動力工具。
【請求項9】
前記外側積層体部分は、前記外側積層体部分を前記プラスチック成形体に固定するために前記プラスチック成形体の第２の部分を保持するように構成されるＬ形状部分を含む、請求項８に記載の動力工具。
【請求項10】
前記プラスチック成形体は、非磁性材料で作られる、請求項８に記載の動力工具。
【請求項11】
取り外し可能かつ再充電可能なバッテリパックを受けるように構成されるバッテリパックインターフェースと、
モータと、を含み、前記モータは、
複数のステータコイルを受けるように構成される複数のステータ歯を含むステータと、
前記ステータ内で回転するように構成されるロータと、を含み、前記ロータは、
前記ロータの第１のスロット内に位置付けられる第１の永久磁石と、
前記ロータの第２のスロット内に位置付けられる第２の永久磁石と、
前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石との間に位置付けられ、第１の長さおよび第１の幅を有する、第１の結果として得られる磁極と、
前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石との間に位置付けられ、第２の長さおよび第２の幅を有する、第２の結果として得られる磁極と、を含む、
動力工具。
モータと、を含み、前記モータは、
複数のステータコイルを受けるように構成される複数のステータ歯を含むステータと、
前記ステータ内で回転するように構成されるロータと、を含み、前記ロータは、
前記ロータの第１のスロット内に位置付けられる第１の永久磁石と、
前記ロータの第２のスロット内に位置付けられる第２の永久磁石と、
前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石との間に位置付けられ、第１の長さおよび第１の幅を有する、第１の結果として得られる磁極と、
前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石との間に位置付けられ、第２の長さおよび第２の幅を有する、第２の結果として得られる磁極と、を含む、
動力工具。
【請求項12】
前記ロータは、約２２ミリメートルの外径をさらに含む、請求項１１に記載の動力工具。
【請求項13】
前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石は、希土類金属で構成される、請求項１１に記載の動力工具。
【請求項14】
前記第１の永久磁石は、約１ミリメートル～１２ミリメートルの長さ、および約２ミリメートル～３ミリメートルの幅を含む、請求項１１に記載の動力工具。
【請求項15】
前記ロータは、積層体スタックおよび空気スロットをさらに含む、請求項１１に記載の動力工具。
【請求項16】
前記空気スロットは、前記積層体スタック内に配置され、前記ロータに沿って軸方向に横断方向に延在する、請求項１５に記載の動力工具。
【請求項17】
前記空気スロットは、前記第１の結果として得られる磁極に向かう方向において前記第１の永久磁石から約４５度だけ離れて延在する長さを含む、請求項１５に記載の動力工具。
【請求項18】
取り外し可能かつ再充電可能なバッテリパックを受けるように構成されるバッテリパックインターフェースと、
モータと、を含み、前記モータは、
複数のステータコイルを受けるように構成される複数のステータ歯を含むステータと、
前記ステータ内で回転するように構成されるロータと、を含み、前記ロータは、
積層体スタックと、
前記積層体スタック内に配置され、前記ロータに沿って軸方向に横断方向に延在する、第１の空気スロットと、
前記積層体スタック内に配置され、前記ロータに沿って軸方向に横断方向に延在する、第２の空気スロットと、
前記ロータの第１のスロット内に位置付けられる第１の永久磁石と、
前記ロータの第２のスロット内に位置付けられる第２の永久磁石と、
前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石との間に位置付けられ、第１の長さおよび第１の幅を有する、第１の結果として得られる磁極と、
前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石との間に位置付けられ、第２の長さおよび第２の幅を有する、第２の結果として得られる磁極と、を含む、
動力工具。
モータと、を含み、前記モータは、
複数のステータコイルを受けるように構成される複数のステータ歯を含むステータと、
前記ステータ内で回転するように構成されるロータと、を含み、前記ロータは、
積層体スタックと、
前記積層体スタック内に配置され、前記ロータに沿って軸方向に横断方向に延在する、第１の空気スロットと、
前記積層体スタック内に配置され、前記ロータに沿って軸方向に横断方向に延在する、第２の空気スロットと、
前記ロータの第１のスロット内に位置付けられる第１の永久磁石と、
前記ロータの第２のスロット内に位置付けられる第２の永久磁石と、
前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石との間に位置付けられ、第１の長さおよび第１の幅を有する、第１の結果として得られる磁極と、
前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石との間に位置付けられ、第２の長さおよび第２の幅を有する、第２の結果として得られる磁極と、を含む、
動力工具。
【請求項19】
前記第１の空気スロットは、前記第１の結果として得られる磁極に向かう方向において前記第１の永久磁石から約４５度だけ離れて延在する第１の空気スロット長さを含み、前記第２の空気スロットは、前記第２の結果として得られる磁極に向かう方向において前記第２の永久磁石から約４５度だけ離れて延在する、第２の空気スロット長さを含む、請求項１８に記載の動力工具。
【請求項20】
前記第１の空気スロット長は、前記第１の永久磁石の長さに従ってサイズ決定され、前記第２の空気スロット長さは、前記第２の永久磁石の長さに従ってサイズ決定される、請求項１９に記載の動力工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
（関連出願の参照）
本出願は、２０２２年１２月９日に出願された米国仮特許出願第６３／３８６，６９９号、および２０２３年４月２１日に出願された米国仮特許出願第６３／４９７，４８５号の利益を主張し、それらの各々の内容全体が、参照により本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０２２年１２月９日に出願された米国仮特許出願第６３／３８６，６９９号、および２０２３年４月２１日に出願された米国仮特許出願第６３／４９７，４８５号の利益を主張し、それらの各々の内容全体が、参照により本明細書に組み込まれる。
【0002】
（技術分野）
本明細書に記載される実施形態は、動力工具(パワーツール)のモータに関する。
本明細書に記載される実施形態は、動力工具(パワーツール)のモータに関する。
【発明の概要】
【0003】
本明細書に記載する動力工具は、取り外し可能かつ再充電可能なバッテリパックを受けるように構成されるバッテリパックインターフェースと、外側ロータモータとを含む。外側ロータモータは、複数のステータコイルを受けるように構成される複数のステータ歯を含むステータと、ステータの周りを回転するように構成されるロータとを含む。ロータは、ロータの内面に位置付けられる第１の永久磁石と、ロータの内面に位置付けられる第２の永久磁石と、ロータの内面で第１の永久磁石と第２の永久磁石との間に配置される空気スロットとを含む。空気スロットは、長さおよび幅を含む。空気スロットの長さは、第１の永久磁石または第２の永久磁石の長さよりも大きい。
【0004】
幾つかの態様において、ステータは、少なくとも１２個のステータスロットを含み、ロータは、少なくとも５個のロータ磁極を含む。
【0005】
幾つかの態様において、第１の永久磁石および第２の永久磁石は、希土類金属(レアアース金属)で構成される。
【0006】
幾つかの態様において、ロータは、空気スロット内に位置付けられる結果として得られる磁極をさらに含む。
【0007】
幾つかの態様において、結果として得られる磁極は、鉄磁極である。
【0008】
幾つかの態様において、結果として得られる磁極は、約１ミリメートル～１２ミリメートルの幅を含む。
【0009】
幾つかの態様において、結果として得られる磁極は、鉄磁極である。
【0010】
幾つかの態様において、結果として得られる磁極は、約１ミリメートル～１２ミリメートルの幅を含む。
【0011】
幾つかの態様において、ロータは、内側積層体部分および外側積層体部分を含む、積層体スタックと、積層体スタックの保持を増大させるように構成されるプラスチック成形体と、をさらに含む。
【0012】
幾つかの態様において、内側積層体部分は、プラスチック成形体を内側積層体部分に固定するためにプラスチック成形体の第１の部分を保持するように構成される三角形溝部分を含む。
【0013】
幾つかの態様において、外側積層体部分は、外側積層体部分をプラスチック成形体に固定するためにプラスチック成形体の第２の部分を保持するように構成されるＬ形状部分を含む。
【0014】
幾つかの態様において、プラスチック成形体は、非磁性材料で作られる。
【0015】
本明細書に記載される動力工具は、取り外し可能かつ再充電可能なバッテリパックを受けるように構成されるバッテリパックインターフェースと、モータとを含む。モータは、複数のステータコイルを受けるように構成される複数のステータ歯を含むステータと、ステータ内で回転するように構成されるロータとを含む。ロータは、ロータの第１のスロット内に位置付けられる第１の永久磁石と、ロータの第２のスロット内に位置付けられる第２の永久磁石と、第１の永久磁石と第２の永久磁石との間に位置付けられ、第１の長さおよび第１の幅を有する、第１の結果として得られる磁極と、第１の永久磁石と第２の永久磁石との間に位置付けられ、第２の長さおよび第２の幅を有する、第２の結果として得られる磁極とを含む。
【0016】
幾つかの態様において、ロータは、約２２ミリメートルの外径を含む。
【0017】
幾つかの態様において、第１の永久磁石および第２の永久磁石は、希土類金属で構成される。
【0018】
幾つかの態様において、第１の永久磁石は、約１ミリメートル～１２ミリメートルの長さ、および約２ミリメートル～３ミリメートルの幅を含む。
【0019】
幾つかの態様において、ロータは、積層体スタックおよび空気スロットをさらに含む。
【0020】
幾つかの態様において、空気スロットは、積層体スタック内に配置され、ロータに沿って軸方向に横断方向に(axially transverse direction)延在する。
【0021】
幾つかの態様において、空気スロットは、第１の結果として得られる磁極に向かう方向において第１の永久磁石から約４５度だけ離れて延在する長さを含む。
【0022】
本明細書に記載される動力工具は、取り外し可能かつ再充電可能なバッテリパックを受けるように構成されるバッテリパックインターフェースと、モータとを含む。モータは、複数のステータコイルを受けるように構成される複数のステータ歯を含むステータと、ロータとを含む。ロータは、ステータ内で回転するように構成される。ロータは、積層体スタックと、積層体スタック内に配置され、ロータに沿って軸方向に横断方向に延在する、第１の空気スロットと、積層体スタック内に配置され、ロータに沿って軸方向に横断方向に延在する、第２の空気スロットと、ロータの第１のスロット内に位置付けられる第１の永久磁石と、ロータの第２のスロット内に位置付けられる第２の永久磁石と、第１の永久磁石と第２の永久磁石との間に位置付けられ、第１の長さおよび第１の幅を有する、第１の結果として得られる磁極と、第１の永久磁石と第２の永久磁石との間に位置付けられ、第２の長さおよび第２の幅を有する、第２の結果として得られる磁極とを含む。
【0023】
幾つかの態様において、第１の空気スロットは、第１の結果として得られる磁極に向かう方向において第１の永久磁石から約４５度だけ離れて延在する第１の空気スロット長さを含み、第２の空気スロットは、第２の結果として得られる磁極に向かう方向において第２の永久磁石から約４５度だけ離れて延在する、第２の空気スロット長さを含む。
【0024】
幾つかの態様において、第１の空気スロット長は、第１の永久磁石の長さに従ってサイズ決定され、第２の空気スロット長さは、第２の永久磁石の長さに従ってサイズ決定される。
【0025】
本明細書に記載される動力工具は、取り外し可能かつ再充電可能なバッテリパックを受けるように構成されるバッテリパックインターフェースと、結果として得られる磁極モータとを含む。結果として得られる磁極モータは、複数のステータコイルを受けるように構成されるステータ歯を含むステータと、ステータの周りを回転するように構成されるロータとを含む。ロータは、ロータの内面に位置付けられる第１の永久磁石と、ロータの内面に位置付けられる第２の永久磁石と、ロータの内面で第１の永久磁石と第２の永久磁石との間に配置される結果として得られる磁極とを含む。結果として得られる磁極は、非磁性材料で作られる。
【0026】
本明細書に記載される動力工具は、取り外し可能かつ再充電可能なバッテリパックを受けるように構成されるバッテリパックインターフェースと、結果として得られる磁極モータとを含む。結果として得られる磁極モータは、複数のステータコイルを受けるように構成される複数のステータ歯を含むステータと、ステータ内で回転するように構成されるロータとを含む。ロータは、ロータの第１の凹部内に位置付けられる第１の永久磁石と、ロータの第２の凹部内に位置付けられる第２の永久磁石と、第１の永久磁石と第２の永久磁石との間に位置付けられる第１の結果として得られる磁極と、第１の永久磁石と第２の永久磁石との間に位置付けられる第２の結果として得られる磁極とを含む。第１の結果として得られる磁極は、第１の長さおよび第１の幅を有し、第２の結果として得られる磁極は、第２の長さおよび第２の幅を有する。
【0027】
いずれかの実施形態を詳細に説明する前に、本実施形態は、以下の説明に記載されるあるいは添付の図面に示されるコンポーネントの構成および配置の詳細に適用において限定されないことが理解されるべきである。実施形態は、様々な方法で実施可能であるかあるいは実行可能である。また、本明細書で使用される表現および用語は、説明の目的のためのものであり、限定的であるとみなされるべきではないことが理解されるべきである。「含む(including)」、「含む(comprising)」、または「有する(having)」およびそれらの変形の使用は、その後に列挙される品目およびそれらの均等物ならびに追加の品目を包含することを意味する。特に断りのない限りあるいは限定されない限り、「取り付けられる(mounted)」、「接続される(connected)」、「支持される(supported)」および「結合される(coupled)」という用語およびそれらの変形は、広く使用され、直接的および間接的な取り付け、接続、支持、および結合の両方を包含する。
【0028】
用法の文脈が明確に異なることを示さない限り、冠詞「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、「１つ」または「１つのみ」を意味するものと解釈されるべきではない。むしろ、これらの冠詞は、「少なくとも１つ」または「１つ以上」を意味するものと解釈されるべきである。同様に、用法が明確に異なることを示さない限り、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」によって従前に導入された名詞を指すために用いられるとき、定冠詞「ｔｈｅ」または「前記」は、「少なくとも１つ」または「１つ以上」を意味する。
【0029】
加えて、実施形態は、議論の目的のために、コンポーネントの大部分が、あたかもハードウェアにおいてのみ実装されたかのように図示および記載されることがある、ハードウェア、ソフトウェア、および電子コンポーネントまたはモジュールを含む場合があることが理解されるべきである。しかしながら、当業者は、この詳細な説明の読み取りに基づいて、少なくとも１つの実施形態において、電子ベースの態様がマイクロプロセッサおよび／または特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）のような１つ以上の処理ユニットによって実行可能な（例えば、非一時的コンピュータ読取可能媒体に格納される）ソフトウェアにおいて実装される場合があることを認識するであろう。よって、複数のハードウェアおよびソフトウェアベースのデバイス、ならびに複数の異なる構造コンポーネントが、実施形態を実装するために利用される場合があることが留意さるべきである。例えば、本明細書に記載される「サーバ」、「コンピューティングデバイス」、「コントローラ」、「プロセッサ」などは、１つ以上の処理ユニット、１つ以上のコンピュータ可読媒体モジュール、１つ以上の入出力インターフェース、およびコンポーネントを接続する様々な接続（例えば、システムバス）を含むことができる。
【0030】
量または状態に関連して使用される、例えば、「約」、「ほぼ」、「実質的に」などのような、相対的な用語は、記述された値を含むものとして当業者によって理解され、文脈によって指示される意味を有する（例えば、用語は、少なくとも、特定の値に関連する測定精度、公差（例えば、製造、組立、使用など）に関連する誤差の程度を含む）。そのような用語は、２つのエンドポイントの絶対値によって定義される範囲を開示するものとしても考慮されるべきである。例えば、「約２～約４」という表現は、「２～４」の範囲も開示する。相対的な用語は、指示値の百分率（例えば、１％、５％、１０％）のプラスまたはマイナスを指すことがある。
【0031】
特定の図面は、特定のデバイス内に配置されたハードウェアおよびソフトウェアを図示するが、これらの描写は、単に例示目的のためのものであることが理解されるべきである。１つのコンポーネントによって実行されるものとして本明細書に記載される機能性は、分散された方法で複数のコンポーネントによって実行されてよい。同様に、複数のコンポーネントによって実行される機能性は、単一のコンポーネントによって統合され、実行されてよい。幾つかの実施形態において、図示のコンポーネントは、別々のソフトウェア、ファームウェア、および／またはハードウェアに組み合わされてもよく、あるいは分割されてよい。例えば、単一の電子プロセッサ内に配置されて実行される代わりに、論理および処理は、複数の電子プロセッサ間で分散されてよい。それらがどのように組み合わされるかあるいは分割されるかにかかわらず、ハードウェアおよびソフトウェアのコンポーネントは、同じコンピューティングデバイス上に配置されてよく、あるいは１つ以上のネットワークまたは他の適切な通信リンクによって接続された異なるコンピューティングデバイス間に分散されてよい。同様に、特定の機能性を実行するものとして記載されたコンポーネントは、本明細書に記載されていない追加の機能性を実行してもよい。例えば、特定の方法で「構成」されるデバイスまたは構造は、少なくともその方法で構成されるが、明示的に列挙されていない方法で構成されてもよい。
【0032】
従って、請求項において、装置、方法、またはシステムが、例えば、コントローラ、制御ユニット、電子プロセッサ、コンピューティングデバイス、論理素子、モジュール、メモリモジュール、通信チャネル、またはネットワーク、または、例えば、複数の機能を実行するために特定の方法で構成される他の要素を含むとして特許請求されるならば、請求項または請求項の要素は、１つ以上の要素が、集合として、複数の機能を集合的に実行するように、１つ以上の要素のいずれか１つが、例えば、列挙される複数の機能のいずれか１つ以上を実行するように、特許請求されるように構成される、そのような要素の１つ以上を意味するものとして解釈されるべきである。
【0033】
実施形態の他の態様は、詳細な記述および添付の図面を考慮することによって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0034】
【図1】幾つかの実施形態による、動力工具の斜視図を示す。
【図5A】幾つかの実施形態による、外側ロータモータを示す。
【図5B】幾つかの実施形態による、外側ロータモータを示す。
【図5C】幾つかの実施形態による、外側ロータモータを示す。
【図5D】幾つかの実施形態による、外側ロータモータを示す。
【図6】幾つかの実施形態による、出力電力に対する鋼損失をグラフで示す。
【図7】幾つかの実施形態による、速度に対する鋼損失をグラフで示す。
【図8】幾つかの実施形態による、外側ロータモータおよび結果として得られる磁極モータにおける磁束流を示す。
【図9】幾つかの実施形態による、様々なモータの性能をグラフで示す。
【図10】幾つかの実施形態による、内側ロータモータを示す。
【図12】幾つかの実施形態による、空気流試験治具内の内側ロータモータを示す。
【図13】幾つかの実施形態による、結果として得られる磁極モータロータを示す。
【図14】幾つかの実施形態による、結果として得られる磁極モータロータを示す。
【図15A】幾つかの実施形態による、内部永久磁石モータを示す。
【図15B】幾つかの実施形態による、内部永久磁石モータを示す。
【図15C】幾つかの実施形態による、結果として得られる磁極モータを示す。
【図16】幾つかの実施形態による、結果として得られる磁極モータおよび内部永久磁石モータにおける磁束流を示す。
【図17】幾つかの実施形態による、結果として得られる磁極モータおよび内部永久磁石モータの性能をグラフで示す。
【図18】幾つかの実施形態による、結果として得られる磁極モータの速度に対する鋼損失をグラフで示す。
【図19】幾つかの実施形態による、結果として得られる磁極モータの出力電力に対する鋼損失をグラフで示す。
【図20A】幾つかの実施形態による、結果として得られる磁極モータを示す。
【図20B】幾つかの実施形態による、結果として得られる磁極モータを示す。
【図21】幾つかの実施形態による、様々な結果として得られる磁極モータの性能をグラフで示す。
【図22】幾つかの実施形態による、結果として得られる磁極モータのトルクリプルをグラフで示す。
【図23】幾つかの実施形態による、内部永久磁石モータロータを示す。
【図24A】幾つかの実施形態による、内部永久磁石モータを示す。
【図24B】幾つかの実施形態による、内部永久磁石モータを示す。
【図24C】幾つかの実施形態による、内部永久磁石モータを示す。
【図25】幾つかの実施形態による、モータを示す。
【図26】幾つかの実施形態による、様々なモータの性能をグラフで示す。
【図27】幾つかの実施形態による、結果として得られる磁極モータを示す。
【図28】幾つかの実施形態による、様々なモータの性能をグラフで示す。
【図29】幾つかの実施形態による、内部永久磁石モータを示す。
【図30】幾つかの実施形態による、様々なモータの性能をグラフで示す。
【発明を実施するための形態】
【0035】
図１は、永久磁石モータを含む動力工具(パワーツール)１００を示す。動力工具１００は、例えば、ハウジング１０２を含むハンマードリルである。ハウジング１０２は、ハンドル部分１０４およびモータハウジング部分１０６を含む。動力工具１００は、さらに、（チャックとして示されている）出力ドライバ１０８、トリガ１１０、およびバッテリパックインターフェース１１２を含む。バッテリパックインターフェース１１２は、（取り外し可能なバッテリパックおよび／または再充電可能なバッテリパックとも呼ぶ）動力工具バッテリパックに機械的および電気的に接続するか、あるいはそのような動力工具バッテリパックを受け入れるように構成される。図１は、ハンマードリルを示しているが、幾つかの実施形態において、本明細書に記載するコンポーネント(構成要素)は、ドリルドライバ、インパクトドライバ、インパクトレンチ、アングルグラインダ、丸鋸、レシプロソー、プレート締め固め機、コアドリル、ストリングトリマ、リーフブロワ、バキューム等を含む、他のタイプの動力工具に組み込まれる。動力工具１００のような、永久磁石モータ動力工具において、スイッチング要素は、動力源（例えば、バッテリパック）からの動力を選択的に印加して永久磁石モータを駆動させるために、制御装置からの制御信号によって選択的に有効化および無効化される。
【0036】
図２は、動力工具１００のための制御システム２００を示す。制御システム２００は、コントローラ２０２を含む。コントローラ２０２は、動力工具１００の様々なモジュールまたはコンポーネントに電気的および／または通信的に接続される。例えば、図示のコントローラ２０２は、モータ２０４、バッテリパックインターフェース２０６、（トリガ２１０に接続された）トリガスイッチ２０８、１つ以上のセンサ２１２または感知回路、１つ以上のインジケータ２１４、ユーザ入力モジュール２１６、電力入力モジュール２１８、インバータブリッジまたはＦＥＴスイッチングモジュール２２０（例えば、複数のスイッチングＦＥＴを含む）、およびＦＥＴスイッチングモジュール２２０を駆動するためのゲートドライバ２２４に電気的に接続される。幾つかの実施形態において、モータ２０４は、永久磁石モータである。コントローラ２０２は、とりわけ、例えば、動力工具１００の動作を制御する、動力工具１００の動作を監視する、１つ以上のインジケータ２１４（例えば、ＬＥＤ）を作動させるように動作可能な、ハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせを含む。
【0037】
コントローラ２０２は、コントローラ２０２および／または動力工具１００内のコンポーネントおよびモジュールに電力、動作制御、および保護を提供する、複数の電気および電子コンポーネントを含む。例えば、コントローラ２０２は、とりわけ、処理ユニット２２６（例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、電子コントローラ、電子プロセッサ、または他の適切なプログラマブルデバイス）、メモリ２２８、入力ユニット２３０、および出力ユニット２３２を含む。処理ユニット２２６は、とりわけ、制御ユニット２３４、算術論理ユニット２３６（ＡＬＵ：arithmetic logic unit）、および複数のレジスタ２３８を含み、既知のコンピュータアーキテクチャ（例えば、修正されたハーバードアーキテクチャ、フォンノイマンアーキテクチャなど）を使用して実装される。処理ユニット２２６、メモリ２２８、入力ユニット２３０、および出力ユニット２３２、ならびにコントローラ２０２に接続された様々なモジュールまたは回路は、１つ以上の制御装置および／またはデータバス（例えば、共通バス２４０）によって接続される。制御装置および／またはデータバスは、説明の目的のために図２一般的に示されている。様々なモジュール、回路、およびコンポーネントの間の相互接続およびそれらの間の通信のための１つ以上の制御装置および／またはデータバスの使用は、本明細書に記載の本発明に鑑みて当業者に知られているであろう。
【0038】
メモリ２２８は、非一時的なコンピュータ読取可能媒体であり、例えば、プログラム記憶領域およびデータ記憶領域を含む。プログラム記憶領域およびデータ記憶領域は、ＲＯＭ、ＲＡＭ（例えば、ＤＲＡＭ、ＳＤＲＡＭなど）、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、ハードディスク、ＳＤカード、または他の適切な磁気、光学、物理、または電子メモリデバイスのような、異なるタイプのメモリの組み合わせを含むことができる。処理ユニット２２６は、メモリ２２８に接続され、（例えば、実行中に）メモリ２２８のＲＡＭに、（例えば、概ね永久的なベースで）メモリ２２８のＲＯＭに、あるいは別のメモリまたはディスクのような別の非一時的なコンピュータ読取可能媒体に格納されることができる、ソフトウェア命令を実行する。動力工具１００の実装に含まれるソフトウェアは、コントローラ２０２のメモリ２２８に格納されることができる。ソフトウェアは、例えば、ファームウェア、１つ以上のアプリケーション、プログラムデータ、フィルタ、ルール、１つ以上のプログラムモジュール、および他の実行可能な命令を含む。コントローラ２０２は、メモリ２２８から、とりわけ、本明細書に記載する制御プロセスおよび方法に関連する命令を検索し、実行するように構成される。他の構成において、コントローラ２０２は、追加のコンポーネント、より少ないコンポーネント、または異なるコンポーネントを含む。
【0039】
バッテリパックインターフェース２０６は、バッテリパックとインターフェース接続する（例えば、機械的、電気的および通信的に接続する）ように構成され、かつバッテリパックとインターフェース接続する（例えば、機械的、電気的および通信的に接続する）ように動作可能な、機械的コンポーネント（例えば、レール、溝、ラッチなど）および電気コンポーネント（例えば、１つ以上の端子）の組み合わせを含む。例えば、バッテリパック３００（図３を参照）によって動力工具１００に供給される電力は、バッテリパックインターフェース２０６を通じて電力入力モジュール２１８に提供される。電力入力モジュール２１８は、電力がコントローラ２０２に提供される前に、バッテリパック３００から受け取る電力を調整または制御するための能動および受動コンポーネントの組み合わせを含む。バッテリパックインターフェース２０６は、スイッチングＦＥＴによって切り換えられるＦＥＴスイッチングモジュール２２０にも電力を供給して、モータ２０４に電力を選択的に供給する。バッテリパックインターフェース２０６は、例えば、コントローラ２０２とバッテリパック３００との間に通信ラインまたはリンクを提供するための通信ライン２４２も含む。
【0040】
センサ２１２は、１つ以上の電流センサ、１つ以上の速度センサ、１つ以上のホール効果センサ、１つ以上の温度センサなどを含む。インジケータ２１４は、例えば、１つ以上の発光ダイオード（「ＬＥＤ」）を含む。インジケータ２１４は、動力工具１００の状態または動力工具１００に関連する情報を表示するように構成されることができる。例えば、インジケータ２１４は、動力工具１００の測定された電気特性、動力工具の状態、モータ２０４の状態などを示すように構成される。ユーザ入力モジュール２１６は、コントローラ２０２に動作可能に結合されて、例えば、順方向動作モードまたは逆方向動作モード、（例えば、トルクおよび／または速度スイッチを使用する）動力工具１００のためのトルクおよび／または速度設定などを選択する。幾つかの実施形態において、ユーザ入力モジュール２１６は、１つ以上のノブ、１つ以上のダイヤル、１つ以上のスイッチ、１つ以上のボタンなどのような、動力工具１００の所望のレベルの動作を達成するために必要とされるデジタルおよびアナログ入力または出力デバイスの組み合わせを含む。
【0041】
図３は、バッテリパック３００を示す。バッテリパック３００は、ハウジング３０２と、バッテリパック３００を動力工具１００のような動力工具に接続するためのインターフェース部分３０４とを含む。
【0042】
図４は、バッテリパック３００のための制御システムを示す。制御システムは、コントローラ４００を含む。コントローラ４００は、バッテリパック３００の様々なモジュールまたはコンポーネントに電気的および／または通信的に接続される。例えば、図示のコントローラ４００は、１つ以上のバッテリセル４０２およびインターフェース４０４（例えば、図３に図示されたバッテリパック３００のインターフェース部分３０４）に接続される。コントローラ４００は、１つ以上の電圧センサまたは電圧感知回路４０６、１つ以上の電流センサまたは電流感知回路４０８、および１つ以上の温度センサまたは温度感知回路４１０にも接続される。コントローラ４００は、とりわけ、バッテリパック３００の動作を制御し、バッテリパック３００の状態を監視し、バッテリパック３００の充電を有効化または無効化し、バッテリパック３００の放電を有効化または無効化するなどのように動作可能である、ハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせを含む。
【0043】
コントローラ４００は、コントローラ４００および／またはバッテリパック３００内のコンポーネントおよびモジュールに電力、動作制御、および保護を提供する、複数の電気的および電子コンポーネントを含む。例えば、コントローラ４００は、とりわけ、処理ユニット４１２（例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、電子プロセッサ、電子コントローラ、または別の適切なプログラマブルデバイス）、メモリ４１４、入力ユニット４１６、および出力ユニット４１８を含む。処理ユニット４１２は、とりわけ、制御ユニット４２０、ＡＬＵ４２２、および複数のレジスタ４２４を含み、既知のコンピュータアーキテクチャ（例えば、修正ハーバードアーキテクチャ、フォンノイマンアーキテクチャなど）を使用して実装される。処理ユニット４１２、メモリ４１４、入力ユニット４１６、および出力ユニット４１８、ならびにコントローラ４００に接続される様々なモジュールまたは回路は、１つ以上の制御および／またはデータバス（例えば、共通バス４２６）によって接続される。制御バスおよび／またはデータバスは、説明のために一般的に図４に示されている。様々なモジュール、回路、およびコンポーネントの間の相互接続およびそれらの間の通信のための１つ以上の制御および／またはデータバスの使用は、本明細書に記載する本発明に鑑みて当業者に知られている。
【0044】
メモリ４１４は、非一時的なコンピュータ読取可能媒体であり、例えば、プログラム記憶領域およびデータ記憶領域を含む。プログラム記憶領域およびデータ記憶領域は、ＲＯＭ、ＲＡＭ（例えば、ＤＲＡＭ、ＳＤＲＡＭなど）、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、ハードディスク、ＳＤカード、または他の適切な磁気、光学、物理、または電子メモリデバイスのような、異なるタイプのメモリの組み合わせを含むことができる。処理ユニット４１２は、メモリ４１４に接続され、（例えば、実行中に）メモリ４１４のＲＡＭに、（例えば、概ね永久的なベースで）メモリ４１４のＲＯＭに、あるいは別のメモリまたはディスクのような別の非一時的なコンピュータ読取可能媒体に格納されることができるソフトウェア命令を実行する。バッテリパック３００の実装に含まれるソフトウェアは、コントローラ４００のメモリ４１４内に格納されることができる。ソフトウェアは、例えば、ファームウェア、１つ以上のアプリケーション、プログラムデータ、フィルタ、ルール、１つ以上のプログラムモジュール、および他の実行可能な命令を含む。コントローラ４００は、とりわけ、本明細書に記載の制御プロセスおよび方法に関連する命令をメモリ４１４から検索して、実行するように構成される。他の構成において、コントローラ４００は、追加のコンポーネント、より少ないコンポーネント、または異なるコンポーネントを含む。
【0045】
インターフェース４０４は、バッテリパック３００を別のデバイス（例えば、動力工具、バッテリパック充電器など）とインターフェース接続する（例えば、機械的、電気的、および通信的に接続する）ように構成され、かつ動作可能である、機械的コンポーネント（例えば、レール、溝、ラッチなど）および電気コンポーネント（例えば、１つまたは複数の端子）の組み合わせを含む。例えば、インターフェース４０４は、通信ライン４２８を介してコントローラ４００に通信的に接続するように構成される。
【0046】
図５Ａ～図５Ｂは、様々な実施形態による外側ロータモータを示す。図５Ａに示すように、モータ５００Ａは、内部ステータ５０５と、複数のステータ巻線スロット５１０とを含む。ステータ(固定子)は、ステータ歯５１３も含む。複数のステータ巻線スロット５１０は、ステータ歯５１３の周囲に巻かれた複数の巻線（ステータコイルとも呼ばれる）を受け入れるように構成される。モータ５００Ａは、外側ロータ５１５も含む。ロータ５１５は、内部ステータ５０５の周囲を回転するように構成される。ロータ５１５は、内部ステータ５０５に面して、ロータ５１５の内部に沿って（例えば、内面に沿って）に沿って、複数の永久磁石５２０（例えば、希土類金属で構成される磁石）を含む。図示の実施形態において、ロータは、全部で１０個の磁石を含む。外側ロータ５１５は、空気スロット５２５を含む。幅５３０および長さ５３５としての空気スロット５２５。ロータ５１５の磁石５２０は、Ｎ極５４０またはＳ極５４５を有するように構成される。図５Ｂには、５つの磁石外側ロータ構成におけるモータ５００Ｂが示されている。この構成では、モータ５００Ｂの製造コストを下げ、希土類磁性材料を抽出することの環境打撃を低減するために、磁石５２０の数が減らされる。この構成において、空気スロット長５３５は、空気スロット５２５がロータから除去された永久磁石５２０に対応するように、磁石５２０の間でより大きい。よって、空気スロット長５３５は、ロータ５１５の内部に沿った磁石５２０の長さよりも大きい。
【0047】
図５Ｃには、最適化された結果として得られる磁極モータ構成を有するモータ５００Ｃが示されている。例えば、モータ５００Ｃのような、本明細書に記載の結果として得られる磁極モータの構成の１つは、可変速度制御を提供する能力である。例えば、複数のステータ巻線を通じる電流を調整することによって、モータ５００Ｃは、異なる速度で動作することがある。これは、正確な速度制御が重要である動力工具用途において特に有利なことがある。さらに、モータ５００Ｃのような、本明細書に記載の結果として得られる磁極モータは、従来のモータよりも信頼性が高く、より細かい速度調整をもたらし、一般的によりコンパクトであることがある。幾つかの付加的な利点が図６および図７に示されており、以下により詳細に説明される。幾つかの実施態様において、結果として得られる磁極は、鉄磁極５５０であってよい。幾つかの実施態様において、結果として得られる磁極は、ロータ積層体から構成される。
【0048】
図５Ｄを参照すると、鉄磁極５５０を含むモータ５００Ｃがさらに図示されている。鉄磁極５５０は、幅５５５および長さ５６０を有する。幾つかの実施態様において、鉄磁極５５０の長さ５６０または幅５５５は、モータ５００Ｃの性能を制御するために使用される。例えば、５ｍｍの鉄磁極の長さは、トルクリプル、コギングトルクなどに対する影響を有することがある。幾つかの例において、鉄磁極５５０は、１ｍｍ～１２ｍｍの長さ５６０を有する。例えば、鉄磁極５５０の長さ５６０は、有利には１０ｍｍのサイズであってよい。幾つかの例において、鉄磁極５５０のより長い長さ５６０は、鉄磁極５５０のより狭い長さ５６０と比較したときに、低減されたトルクリプルをもたらすことがある。他の測定は、モータ５００Ｃの性能を変化させることがある。外側ロータの結果として得られる磁極モータは、鉄磁極５５０のサイズを操作することによって最適化されることができる。
【0049】
図６は、従来の外側ロータモータ（例えば、モータ５００Ａ、５００Ｂ）および結果として得られる磁極モータの出力電力に対する鋼損失をグラフで示している。幾つかの例において、結果として得られる磁極モータは、結果として得られる磁極モータ５００Ｃである。グラフ６００は、モータの出力電力６１０と比較したモータの鋼損失６０５を示す。鋼損失は、例えば、ピーク電力レベルまでに亘るステータおよびロータの両方の損失の和である。グラフ６００は、従来の外側ロータモータ６１５、従来の５磁石外側ロータモータ６２０、および結果として得られる磁極モータ６２５についての、出力電力に対する鋼損失のプロットを含む。幾つかの例において、従来の外側ロータモータ６１５と従来の５磁石外側ロータモータ６２０は、２５０ワット～３００ワットの間のほぼ同じレベルの鋼損失６０５から始まる。幾つかの例において、従来の外側ロータモータ６１５の鋼損失は、出力電力６１０が増加するにつれて減少する。同様に、出力電力６１０が増加するにつれて、結果として得られる磁極モータ６２５の鋼損失６０５は減少する。逆に、幾つかの例において、出力電力６１０が増加するにつれて、鋼の損失６０５は従来の５磁石外側ロータモータ６２０において増加する。幾つかの例において、従来の外側ロータモータ６１５における鋼損失は、出力電力６１０が、例えば、約２５００ワットを超え始めるにつれて、再び増加し始める。
【0050】
図７は、従来の外側ロータモータ（例えば、モータ５００Ａ、５００Ｂ）および結果として得られる磁極モータの速度に対する鋼損失をグラフで示している。幾つかの例において、結果として得られる磁極モータは、結果として得られる磁極モータ５００Ｃである。グラフ７００は、モータのモータ速度７１０と比較したモータの鋼損失７０５を示す。グラフ７００は、従来の外側ロータモータ７１５、従来の５磁石外側ロータモータ７２０、および結果として得られる磁極モータ７２５についての、出力電力に対する鋼損失のプロットを含む。グラフ７００に示すモータの全部は、モータが毎分ゼロ回転（「ＲＰＭ」）で停止する同じレベルの鋼損失７０５およびモータ速度７１０で開始する。幾つかの例では、モータ速度７１０が増加するにつれて、従来の外側ロータモータ７１５は、鋼損失７０５が減少し始める約１８，０００ＲＰＭおよび３００ワットの鋼損失まで、鋼損失７０５の増加を受ける。鋼損失７０５は、ひとたびモータ速度が約２８，０００ＲＰＭに達し、鋼損失７０５が約１７５ワットに達すると、従来の外側ロータモータ７１５において再び増加し始める。幾つかの例では、モータ速度７１０が増加すると、従来の５磁石外側ロータモータ７２０は、鋼損失７０５が減少し始める約２８，０００ＲＰＭおよび５４０ワットの鋼損失まで、鋼損失７０５の増加を受ける。幾つかの例では、モータ速度７１０が増加すると、結果として得られる磁極モータ７２５は、鋼損失が水平状態に達する約２０，０００ＲＰＭおよび１２５ワットの鋼損失まで、鋼損失７０５の増加を受ける。鋼損失７０５は、約４０，０００ワットおよび２００ワットの鋼損失で再び水平状態に達するまで、約３０，０００ＲＰＭで再び増加し始める。図示のように、結果として得られる磁極モータの鋼損失は、従来の外側ロータモータの場合よりも有意により少ない。
【0051】
図８は、従来の外側ロータモータにおける磁束流および結果として得られる磁極モータを示す。図示８００は、従来の１０磁石外側ロータモータ８０５と、従来の５磁石外側ロータモータ８１０と、外側ロータの結果として得られる磁極モータ８１５（例えば、モータ５００Ｃ）とを含む。従来の１０磁石外側ロータモータ８０５は、磁北極８２５および磁南極８３０によって生成される磁力線８２０を含む。従来の５磁石外側ロータモータ８１０は、モータ８１０の部分８３５によって強調される５個のより少ない磁石を有する。幾つかの実施態様において、これらの磁石の除去は、低い磁束線密度８４０およびより長い磁束経路８４５をもたらす。従来の外側ロータモータ８０５、８１０において、磁束流設計は、ステータからロータに半径方向外向きに移動する。磁束流は、ステータとロータとの間の空気スロットを横切り、ロータの磁場と反応し、反対極を通じて戻ることによって磁気回路を完成する。磁場の強度および位置は、典型的には、巻線および磁極の物理的セットアップに基づいて固定される。
【0052】
逆に、結果として得られる磁極外側ロータモータ８１５において、ステータは、物理極ごとに２つのセットの巻線を含むことがある。この構成において、磁極の数は、物理極の数を増加させることなく、効果的に２倍にされる。巻線に電圧が通電されると、それらは、重なり合う磁場を生成する。結果として得られる磁場は、各巻線によって生成される磁場の組み合わせである。幾つかの例において、結果として得られる磁極外側ロータモータ８１５における磁束流は、より動的であり、巻線内の電流を変化させることによって制御されることができる。先に記載したように、これは、磁場強度およびパターンの制御された変化を可能にし、ひいては、図９に示され且つ以下に記載されるように、結果として得られる磁極外側ロータモータ８１５の速度およびトルク特性を制御する。
【0053】
先に記載した従来の外側ロータモータ８０５、８１０と同様に、結果として得られる磁極外側ロータモータ８１５における磁束経路は、依然としてステータからロータに半径方向に移動するが、結果として得られる磁極設計における磁場の重なり合う調節可能な性質は、より多用途で制御可能な磁気相互作用をもたらす。幾つかの例において、外側ロータの結果として得られる磁極モータ８１５は、除去された磁石の代わりに結果として得られる磁極を含んで、均一な磁束密度８５０およびより短い磁束経路８５５を生成する。幾つかの実施形態において、外側ロータの結果として得られる磁極モータ８１５の要素は、十分な磁束が通過して、結果として得られる磁極を飽和させることなくループを完成するようにサイズ決定される。
【0054】
図９は、従来の外側ロータモータおよび結果として得られる磁極モータの性能をグラフで示している。グラフ９００は、従来の外側ロータモータ９０５と、従来の５磁石外側ロータモータ９１０と、結果として得られる磁極モータ９１５（例えば、モータ５００Ｃ）とを含む。幾つかの例において、３個のモータ９０５、９１０、９１５の効率は、それぞれ、出力トルクが０ニュートンメートル（「Ｎｍ」）であるほぼ同じレベルで始まる。従来の外側ロータモータ９０５の効率９２０は、０．５Ｎｍで約８５％のピークまで増加する。従来の５磁石外側ロータモータ９１５の効率は、０．２５Ｎｍで約７０％のピークまで増加する。結果として得られる磁極モータ９１５の効率９３０は、０．４Ｎｍで約８５％のピークまで増加する。幾つかの例において、３個のモータ９０５、９１０、９１５の出力電力は、それぞれ、出力トルクが０Ｎｍであるほぼ同じレベルで始まる。従来の外側ロータモータ９０５の出力電力９３５は、１．５５Ｎｍで約３３２５ワットのピークまで増加する。従来の５磁石外側ロータモータ９１０の出力電力９４０は、０．７Ｎｍで約１９００ワットのピークまで増加する。結果として得られる磁極モータ９１５の出力電力９４５は、１．１５Ｎｍで約２５００ワットのピークまで増加する。
【0055】
幾つかの例において、従来の外側ロータモータ９０５および結果として得られる磁極モータ９１５の速度は、ほぼ同じレベルで始まり、ここで、速度は、３９，０００ＲＰＭである。従来の外側ロータモータ９０５の速度９５０は、約１９，５００ＲＰＭおよび１．５Ｎｍまで着実に減少し、その後、速度９５０は、２．２５Ｎｍで０に達するまで、より速い速度で減少し始める。結果として得られる磁極モータ９１５の速度９６０は、１．２Ｎｍで約１９，５００ＲＰＭまで減少し、その時点で、モータ９１５の速度９５５は、より高い速度で減少する。従来の５磁石外側ロータモータ９１０の速度９６０は、約１９，５００ＲＰＭおよび０．８Ｎｍまで減少し、その後、速度９６０は、約１．０５Ｎｍで０に達するまで、より速い速度で減少する。グラフ９００によって証明されるように、結果として得られる磁極モータ９１５および軽負荷領域９６５（例えば、約０．６５Ｎｍ以下）の効率は、従来の外側ロータモータ９０５および従来の５磁石外側ロータモータ９１０よりも大きい。軽負荷領域９６５において、従来の５磁石外側ロータモータ９１０は、より高い速度を受けるが、負荷レベルが増加するにつれて、より大きな比率の速度低下を受ける。従来の５磁石外側ロータモータ９１０も、軽負荷領域９６５において僅かに大きい相対出力電力を受けるが、効率は低い。
【0056】
図１０および図１１は、幾つかの実施形態による、内側ロータモータ１０００を示す。モータ１０００は、第１のエンドキャップ１０１５および第２のエンドキャップ１０２０によってカプセル化されたロータスタック１０１０およびステータスタック１００５を含む。幾つかの実施態様において、第１のエンドキャップ１０１５および第２のエンドキャップ１０２０は、ステータスタック１００５のための単一の一体的な絶縁体として成形される。シャフト１０２５が、ロータスタック１０１０と機械的に接続し、ロータスタック１０１０を通じて延びる。第１のベアリング１０３０が、シャフト１０２５の第１の側１０３５に配置され、第２のベアリング１０４０が、シャフト１０２５の第２の端１０４５に配置される。冷却ファン１０５０が、シャフト１０２５の第１の側１０３５にあるシャフト１０２５の周囲に配置される。
【0057】
図１１は、モータ１０００の分解図である。モータ１０００には、シャフト１０２５の第１の側１０３５で冷却ファン１０５０とロータスタック１０１０との間に位置付けられたＯリング１０５５も含まれる。ブッシュ１０６０(bushing)が、シャフト１０２５の第２の端１０４５に配置される。加えて、ロータスタック１０１０内に配置された複数の磁石１０６５のうちの２つが示されている。幾つかの例において、磁石１０６５は、上述のコンポーネントの残りがシャフト１０２５に圧入される前に、ロータスタック１０１０内に接着される。
【0058】
図１２は、空気流試験フレーム治具１２００(air flow test frame fixture)内のモータを示す。モータ１１００は、ベースプレート１２０５に取り付けられるように示されている。
【0059】
図１３は、幾つかの実施形態による、結果として得られる磁極モータ１３００の一部分を示す。ロータ１３０５が、積層体スタック１３１０および複数の磁石スロット１３１５を含む。プラスチック成形体１３２０が、積層体スタック１３１０の保持を高めるために積層体スタック１３１０に成形される。積層体スタック１３１０は、内側積層体部分１３２５および外側積層体部分１３３０を含む。内側積層体部分１３２５は、プラスチック成形体１３２０の第１の保持部分１３４０を保持するように構成された三角形溝部分１３３５を含む。第１の保持部分１３４０は、三角形溝部分１３３５内に嵌合して、プラスチック成形体１３２０を内側積層体部分１３２５に固定する。同様に、外側積層体部分１３３０は、プラスチック成形体１３２０の第２の保持部分１３５０を保持するように構成されたＬ字形部分１３４５を含む。Ｌ字形部分１３４５および第２の保持部分１３５０は、外側積層体部分１３３０をプラスチック成形体１３２０に固定するように構成される。幾つかの実施態様において、プラスチック成形体１３２０は、非磁性金属材料１３５５で構成される。例えば、幾つかの例において、プラスチック成形体は、アルミニウム、チタン、または他の非磁性金属または合金で作られることがある。
【0060】
図１４は、幾つかの実施形態による、結果として得られる磁極モータ１４００の一部分を示す。ロータ１４０５が、積層体スタック１４１０および複数の磁石スロット１４１５を含む。プラスチック成形体１４２０が積層体スタック１４１０に成形されて、積層体スタック１４１０の保持を高める。積層体スタック１４１０は、内側積層体部分１４２５および外側積層体部分１４３０を含む。内側積層体部分１４２５は、プラスチック成形体１４２０の第１の保持部分１４４０を保持するように構成された第１の蟻継ぎ溝部分１４３５を含む。前述のようなロータ１３０５と同様に、第１の保持部分１４４０は、第１の蟻継ぎ溝部分１４３５内に嵌合して、プラスチック成形体１４２０を内側積層体部分１４２５に固定する。外側積層体部分１４３０は、プラスチック成形体１４２０の第２の保持部分１４５０を保持するように構成された第２の蟻継ぎ部分１４４５を含む。第２の蟻継ぎ部分１４４５および第２の保持部分１４５０は、外側積層体部分１４３０をプラスチック成形体１４２０に固定するように構成される。幾つかの例において、内側積層体部分１４２５および外側積層体部分１４３０は、追加のまたは代替の保持構成（例えば、オーバーモールディング）を含んでよい。
【0061】
幾つかの実施態様において、ロータ１４０５は、内側積層体部分１４２５および外側積層体部分１４３０をプラスチック成形体１４２０に固定するように設計された溝部分の異なる構成を含む。例えば、内側積層体部分１４２５は、第１の蟻継ぎ溝部分１４３５および第１の複数の三角形溝部分１４５５の組み合わせを含んでよい。外側積層体スタックは、第２の複数の三角形溝部分１４６０を含んでよい。幾つかの例において、プラスチック成形体１４２０は、外側積層体保持部分１４６５、内側積層体保持部分１４７０、および磁石保持部分１４７５を含む。
【0062】
図１５Ａ～図１５Ｃは、幾つかの実施形態による、内部永久磁石モータ１５００Ａ、１５００Ｂ、１５００Ｃを示している。幾つかの実施形態において、モータ１５００Ａ、１５００Ｂ、１５００Ｃは、動力工具１００における使用のために構成される。図１５Ａを参照すると、モータ１５００Ａは、内部永久磁石構成を含む。モータ１５００Ａは、ステータ１５０５および複数のステータ巻線スロット１５１０を含む。複数のステータ巻線スロット１５１０は、複数の巻線を受け入れるように構成される。モータ１５００Ａは、ロータ１５１５も含む。幾つかの実施態様において、ロータは、２２ｍｍの外径を有する。ロータ１５１５は、複数のスロット１５２０を含み、各スロットは、磁石１５３０を受け入れるように構成された磁石ハウジング部分１５２５を含む。磁石１５３０は、長さ１５３５および幅１５４０を含む。幾つかの例において、長さ１５３５は、１．０ｍｍ～１２．０ｍｍの範囲であり、幅１５４０は、２．０ｍｍ～３．０ｍｍの範囲である。例えば、磁石１５３０は、１０ｍｍの長さ１５３５および２．５ｍｍの幅を有してよい。ロータ１５１５は、積層体スタック１５４５および空気スロット１５５０をさらに含む。幾つかの例において、空気スロット１５５０は、積層体スタック１５４５内に位置し、空気スロット１５５０は、ロータ１５１５に沿って軸方向に横断方向にロータ１５１５の長さに沿って延びる。空気スロット１５５０は、長さ１５５５および幅１５６０を含む。幾つかの実施形態において、空気スロット１５５０のサイズ、または空気スロット１５５０の長さ１５５５および幅１５６０は、磁石１５３０のサイズとともに増加または減少する。磁石１５３０の長さ１５３５は、例えば、モータ１５００Ａの製造コストを低減するために減少されてよい。従って、空気スロットの長さ１５５５は、減少した磁石サイズとともに増加されてよい。代替的に、幾つかの実施態様において、積層体スタック１５４５は、減少した磁石長さ１５３５の空間を占有するように構成される。
【0063】
図１５Ｂは、幾つかの態様による、内部永久磁石モータの代替的な実施形態１５００Ｂを示している。この実施形態では、２つの磁石１５３０のみが複数のスロット１５２０に挿入される。これらの磁石１５３０は、同じ磁気分極を有するように構成される。交換磁極は、結果として得られる磁極である。図１５Ｃは、積層体スタック１５４５上に配置された結果として得られる磁極１５６５を含む内部永久磁石モータの実施形態１５００Ｃを示している。結果として得られる磁極１５６５は、長さ１５７０および幅１５７５を有する。幾つかの例において、空気スロット１５５０の長さ１５５５は、結果として得られる磁極１５６５に向かう方向において、磁石１５３０の長さ１５３５から約４５度の角度だけ離れて延びる。幾つかの例において、空気スロット１５５０の長さは、磁石１５３０の長さが短くなるにつれて長くなる。製造コストの減少に加えて、より大きな空気スロットは、モータ１５００Ｃ材料における磁気飽和を妨げることがある。幾つかの環境において、磁気飽和は、磁石１５３０が完全に磁化されるときに生じることがある。空気スロット１５５０の長さ１５５５を増加させることによって、磁束密度をより効果的に管理することができ、飽和レベルに達するリスクを低減することができる。幾つかの実施形態において、結果として得られる磁極１５６５の長さ１５７０および幅１５７５は、モータ１５００Ｃの性能を制御するように操作されることができる。
【0064】
図１６は、幾つかの実施形態による、結果として得られる磁極モータおよび内部永久磁石モータにおける磁束流を示している。図示１６００は、従来の４磁石内部永久磁石（「ＩＰＭ」）モータ１６０５（例えば、モータ１５００Ａ）、従来の２磁石内部永久磁石（「２磁石ＩＰＭ」）１６１０（例えば、モータ１５００Ｂ）、および最適化された結果として得られる磁極モータ１６１５（例えば、モータ１５００Ｃ）を含む。従来のＩＰＭモータ１６０５は、磁性Ｎ極１６２５およびＳ極１６３０によって生成される磁力線１６２０を含む。従来の２磁石ＩＰＭモータ１６１０は、モータ１６１０の部分１６３５によって強調された、２つのより少ない磁石を有する。幾つかの実施態様において、これらの磁石の除去は、低い磁束線密度１６４０およびより長い磁束経路１６４５をもたらす。逆に、最適化された結果として得られる磁極モータ１６１５は、除去された磁石の代わりに、結果として得られる磁極を含んで、均一な磁束密度１６５０およびより短い磁束経路１６５５を生成する。
【0065】
図１７は、幾つかの実施形態による、結果として得られる磁極モータ（例えば、モータ１５００Ｃ）および内部永久磁石モータ（例えば、モータ１５００Ａ、１５００Ｂ）の性能をグラフで示している。グラフ１７００は、従来の内部永久磁石モータ１７０５（例えば、モータ１５００Ａ）、最適化された結果として得られる磁極モータ１７１０（例えば、モータ１５００Ｃ）、および従来の２磁石内部永久磁石モータ１７１５（例えば、モータ１５００Ｂ）を含む。幾つかの例において、３個のモータ１７０５、１７１０、１７１５の効率は、出力トルクが０Ｎｍである、ほぼ同じレベルで始まる。従来のＩＰＭモータ１７０５の効率１７２０は、０．２Ｎｍで約８５％のピークまで増加する。最適化されたＣＰＭモータ１７１０の効率１７２５は、０．１５Ｎｍで約８２％のピークまで増加する。２磁石ＩＰＭモータ１７１５の効率１７３０は、０．０８Ｎｍで約６５％のピークまで増加する。幾つかの例において、３つのモータ１７０５、１７１０、１７１５の出力電力は、出力トルクが０Ｎｍであるほぼ同じレベルで始まる。従来のＩＰＭモータ１７０５の出力電力１７３５は、０．５３Ｎｍで約１４００ワットのピークまで増加する。最適化されたＣＰＭモータ１７１０の出力電力１７４０は、０．４Ｎｍで約１２００ワットのピークまで増加する。２磁石ＩＰＭモータ１７１５の出力電力１７４５は、０．３Ｎｍで約６００ワットのピークまで増加する。
【0066】
従来のＩＰＭモータ１７０５の速度１７５０は、０．２５Ｎｍで約４０，０００ ＲＰＭまで非線形的に減少し、その後、速度１７５０は、より線形の速度で減少し始める。最適化されたＣＰＭモータ１７１０の速度１７５５は、約４０，０００ＲＰＭおよび０．２Ｎｍまで凹状に減少し、その後、速度１７５５は、より線形の速度で減少し始める。２磁石ＩＰＭモータ１７１５の速度１７６０は、全てのトルクに亘って急激に低下する。グラフ１７００によって証明されるように、所望の動作領域１７６５（例えば、約０．２Ｎｍ以下）における従来のＩＰＭモータ１７０５および最適化されたＣＰＭモータ１７１０の効率は、ほぼ等しい。他方、２磁石ＩＰＭモータ１７１５の効率は、２磁石ＩＰＭモータ１７１５の効率１７３０が６５％未満に急速に低下する０．０５Ｎｍまで、モータ１７０５および１７１０にほぼ等しい。所望の動作領域１７６５において、従来のＩＰＭモータ１７０５および最適化されたＣＰＭモータ１７１０は、ほぼ同じ出力電力を有する。２磁石ＩＰＭモータ１７１５の出力電力１７４５は、０．８Ｎｍで約４５０ワットでモータ１７０５および１７１０から発散する。これは、従来のＩＰＭモータ１７０５から２つの磁石を除去することが、効率および出力電力の両方を有意に減少させることを示す。しかしながら、最適化されたＣＰＭモータ１７１０は、性能における同様の低下を受けないで、所望の動作領域１７６５内でのより良い性能が、（例えば、より少ない磁性材料を有する）従来のＩＰＭモータ１７０５を使用せずに達成可能であることを示す。
【0067】
図１８は、幾つかの実施形態による、結果として得られる磁極モータの速度に対する鋼損失をグラフで示している。グラフ１８００には、従来の内部永久磁石（「ＩＰＭ」）モータ（例えば、モータ１５００Ａ）鋼損失１８０５、結果として得られる磁極モータ（「ＣＰＭ」）（例えば、モータ１５００Ｃ）鋼損失１８１０、および従来の２磁石内部永久磁石（「２磁石ＩＰＭ」）モータ１８１５が示されている。一般的に、全ての３つのモータタイプの速度損失は、速度が増加するにつれて増加する。従来の２磁石ＩＰＭモータにおいて、鋼損失は、概ね直線的であり、２０，０００ＲＰＭ）で約４０ワットから９０，０００ＲＰＭで１５０ワットまで増加する。逆に、ＣＰＭ鋼損失１８１０は、４２，５００ＲＰＭで約６５ワットまで減少する前に、３０，０００ＲＰＭで約７５ワットまで初期的に増加する。そこから、ＣＰＭ鋼損失１８１０は、約６５，０００ＲＰＭで１１０ワットでピークに達する前に、再び増加する。従来のＩＰＭモータ鋼損失１８０５は、類似のパターンに従い、４２，５００ＲＰＭで６５ワットまで減少する前に、３５，０００ＲＰＭで約７０ワットまで初期的に増加する。ここから、従来のＩＰＭモータ鋼損失１８０５は、約７０，０００ＲＰＭで１２０ワットでピークに達するまで増加する。
【0068】
図１９は、幾つかの実施形態による、結果として得られる磁極モータの出力電力に対する鋼損失をグラフで示している。グラフ１９００には、従来のＩＰＭモータ（例えば、モータ１５００Ａ）の鋼損失１９０５、ＣＰＭ（例えば、モータ１５００Ｃ）の鋼損失１９１０、および従来の２磁石ＩＰＭモータ（例えば、モータ１５００Ｂ）の鋼損失１９１５が示されている。従来のＩＰＭモータと比較して、従来のＩＰＭモータの鋼損失１９０５およびＣＰＭの鋼損失１９１０は、ほぼ等しい。従来のＩＰＭモータの鋼損失１９０５およびＣＰＭの鋼損失１９１０の両方は、約３００ワット～１３００ワットの出力電力範囲について６０ワット～８０ワットの間である。
【0069】
図２０Ａ～図２０Ｂは、幾つかの実施形態による、結果として得られる磁極モータ２０００Ａ、２０００Ｂを示している。図２０Ａを参照すると、モータ２０００Ａは、動力工具１００における使用のために構成される。モータ２０００Ａは、内部永久磁石構成を含む。モータ２０００Ａは、ステータ２００５および複数のステータ巻線スロット２０１０を含む。複数のステータ巻線スロット２０１０は、複数の巻線を受け入れるように構成される。モータ２０００Ａは、ロータ２０１５も含む。ロータ２０１５は、複数のスロット２０２０を含み、各スロットは、磁石２０３０を受け入れるように構成された磁石ハウジング部分２０２５も含む。磁石２０３０は、長さ２０３５および幅２０４０を含む。幾つかの例において、磁石２０３０の長さ２０３５は、約１５ｍｍであり、幅２０４０は、１．５ｍｍ～３．０ｍｍの範囲である。ロータ２０１５は、積層体スタック２０４５および空気スロット２０５０をさらに含む。空気スロット２０５０は、長さ２０５５および幅２０６０を含む。幾つかの実施態様において、空気スロット２０５０のサイズ、または空気スロット２０５０の長さ２０５５および幅２０６０は、磁石２０３０のサイズとともに増加または減少する。例えば、磁石２０３０の長さ２０３５は、モータ２４００の製造コストを低減するために減少されてよい。従って、空気スロットの長さ２０５５は、低減された磁石サイズとともに増加されてよい。代替的に、幾つかの実施態様において、積層体スタック２０４５は、減少した磁石長２０３５の空間を占めるように構成される。ロータ２０１５は、結果として得られる磁極２０６５を含む。長さ２０７０および幅２０７５のような結果として得られる磁極。幾つかの実施形態において、結果として得られる磁極２０６５の長さ２０７０または幅２０７５は、モータ２０００Ａの性能を制御するために制御されることができる。例えば、４ｍｍの結果として得られる磁極の幅は、前述のように、トルクリプルに対する影響を有することがある。幾つかの例において、結果として得られる磁極２０６５は、１ｍｍ～１２ｍｍの幅２０７５を有する。例えば、図２０Ｂに示されるように、モータ２０００Ｂは、例えば、１０．２ｍｍの、結果として得られる磁極の幅２０７５を有する。他の測定値も、モータ２０００Ａ、２０００Ｂの性能を変化させることがある。例えば、幾つかの例において、結果として得られる磁極２０６５が、１０．２ｍｍまで増加した幅２０７５を有するとき、空気スロットの長さ２０５５は減少される。
【0070】
前述のモータ１５００Ａ～１５００Ｃと同様に、結果として得られる磁極モータ２０００Ａ、２０００Ｂについて、空気スロット２０５０の長さ２０５５は、結果として得られる磁極２０６５に向かう方向において、磁石２０３０の長さ２０３５から約４５度の角度だけ離れて延びる。幾つかの例において、空気スロット２０５５の長さ２０５５は、磁石２０３０の長さ２０３５が減少されるにつれて増大される。製造コストの低減に加えて、より大きな空気スロットは、モータ２０００Ａ、２０００Ｂ材料における磁気飽和を防ぐことができる。幾つかの環境では、磁石２０３０が完全に磁化されると、磁気飽和が生じることがある。空気スロット２０５０の長さ２０５５を増加させることによって、磁束密度をより効果的に管理して、飽和レベルに達するリスクを低減することができる。
【0071】
図２１は、幾つかの実施形態による、結果として得られる磁極モータの性能をグラフで示している。グラフ２１００は、より高い磁極幅２１１０を持つ結果として得られる磁極モータ（例えば、モータ２０００Ｂ）およびより低い磁極幅２１０５を持つ結果として得られる磁極モータ（例えば、モータ２０００Ａ）の性能比較を示す。グラフ２１００に示されるように、より低い幅効率２１１５およびより高い幅効率２１２０は、０．２Ｎｍでの約８０％の効率まで、ほぼ同じ効率曲線に従う。この時点で、より低い幅効率２１１５は、効率が０．４８Ｎｍで約０％であるまで発散し、より高い幅効率２１２０は、５．６Ｎｍで０％である。より低い幅の出力電力２１２５は、０．４８Ｎｍで０ワットまで低下する前に、０．３５Ｎｍで約１２００ワットまで上昇する。より高い幅の出力電力２１３０は、０．５６Ｎｍで０ワットまで低下する前に、０．３３Ｎｍで約１２５０ワットまで上昇する。より低い幅速度２１３５およびより高い幅速度２１４０は、ほぼ同じ速度で減少し、より低い幅速度２１３５は、０ＲＰＭおよび０．４８Ｎｍで終わり、より高い幅速度２１４０は、０ＲＰＭおよび０．５６Ｎｍで終わる。グラフ２１００によって観察されるように、より高い極幅２１１０を含む結果として得られる磁極モータは、一般に、より高いトルクレベルでより大きな最大出力電力および改良された効率を有する。
【0072】
図２２は、幾つかの実施形態による、従来のＩＰＭモータおよび結果として得られる磁極モータ２０００Ａ、２０００Ｂのトルクリプルをグラフで示している。グラフ２２００と同様に、結果として得られる磁極モータの結果として得られる磁極の幅は、トルクリプルに影響を及ぼし得る。グラフ２２００には、狭い結果として得られる磁極トルクリプル２２０５が示されている。狭い結果として得られる磁極トルクリプル２２０５の振幅は、１０度で、再び１３０度で、約０．３５Ｎｍでピークを有する。狭い結果として得られる磁極トルクリプル２２０５の振幅は、８５度で、０．１Ｎｍで最低である。他方、より広い結果として得られる磁極トルクリプル２２１０の振幅は、約５度、５０度、１２５度および１７０度で、０．２５Ｎｍでピークを有する。グラフ２２００は、従来の内部永久磁石トルクリプル２２１５を含む。グラフ２２００に示されるように、全体のトルクリプルは、結果として得られる磁極を広げることによって低減される。幾つかの実施形態において、結果として得られる磁極を広げることによるトルクリプルの低減は、ノイズの減少、振動の減少、または結果として得られる磁極モータにおける他の性能向上効果をもたらすことがある。
【0073】
図２３は、幾つかの実施形態による、内部永久磁石モータロータ２３００を示している。ロータ２３００は、積層体スタック２３０５を含む。積層体スタック２３０５は、内側積層体部分２３１０および外側積層体部分２３１５を含む。ロータ２３００は、複数のスロット２３２０を含み、各スロットは、磁石２３３０を受け入れるように構成された磁石ハウジング部分２３２５を含む。磁石２３３０は、長さ２３３５および幅２３４０を含む。ロータ２３００は、ロータスリーブ２３４５も含む。幾つかの実施態様において、ロータスリーブ２３４５は、炭素繊維材料で作られる。幾つかの実施態様において、炭素繊維スリーブは、プラスチック、非磁性金属、ポリカーボネートなどのような、別の材料から作られる。
【0074】
図２４Ａ～図２４Ｃは、幾つかの実施形態による、内部永久磁石モータロータ２４００Ａ、２４００Ｂ、２４００Ｃを示している。図２４Ａに示すように、ロータ２４００Ａは、積層体スタック２４０５を含む。積層体スタック２４０５は、内側積層体部分２４１０および外側積層体部分２４１５を含む。ロータ２４００Ａは、複数のスロット２４２０を含み、各スロット２４２０は、磁石２４３０を受け入れるように構成された磁石ハウジング部分２４２５を含む。磁石２４３０は、長さ２４３５および幅２４４０を含む。積層体スタック２４０５の内側積層体部分２４１０は、第１の軸方向支持部分２４４５を含む。積層体スタック２４０５の外側積層体部分２４１５は、第２の軸方向支持部分２４５０を含む。幾つかの実施態様では、プラスチック成形体２４５５が、積層体スタック２４０５の内側積層体部分２４１０および外側積層体部分２４１５を保持するように構成される。プラスチック成形体２４５５は、プラスチック成形体２４５５を内側積層体部分２４１０に保持するように構成された第１の保持部分２４６０と、プラスチック成形体を外側積層体部分２４１５に保持するように構成された第２の保持部分２４６５とを含んでよい。プラスチック成形体２４５５は、第１の保持部分２４６０および第２の保持部分２４６５を互いに接続し、それによって、内側積層体部分２４１０、外側積層体部分２４１５、および磁石２４３０を保持するための単一の固定要素を生成するように構成される、プレート２４７０も含む。
【0075】
図２４Ｂは、永久磁石モータロータ２４００Ｂを示している。この実施形態において、ロータ２４００Ｂは、第１の軸方向支持部分２４４５、第１の保持部分２４６０、第２の保持部分２４６５、射出成形プラスチック製のプレート２４７０、第２の軸方向支持部分２４５０、およびステンレス鋼製のプレート部分２４７５を含む。ステンレス鋼プレート部分２４７５は、第２の軸方向支持部分２４５０に接続するように構成される。
【0076】
図２４Ｃは、ロータ２４００Ｃのための別の実施形態を示している。この実施形態において、第１の軸方向支持部分２４４５および第２の軸方向支持部分２４５０の両方は、ステンレス鋼で作られ、ステンレス鋼プレート部分２４７５に接続するように構成される。
【0077】
図２５は、幾つかの実施形態による、モータ２５００を示している。モータ２５００は、ステータ２５０５および複数のステータ巻線スロット２５１０を含む。ステータは、ステータ歯２５１３も含む。複数のステータ巻線スロット２５１０は、ステータ歯２５１３の周囲に巻かれた複数の巻線を受け入れるように構成される。モータ２５００は、ロータ２５１５も含む。ロータ２５１５は、永久磁石２５２５を受け入れるように構成された複数の永久磁石スロット２５２０を含む。ロータ２５１５は、複数の磁極２５３０を含む。磁極２５３０は、長さ２５３５および幅２５４０を有する。幾つかの実施形態において、磁極２５３０の長さ２５３５または幅２５４０は、モータ２５００の性能に影響を及ぼすように制御される。磁極２５３０の寸法の影響は、図２６に示されており、以下で詳細に説明される。モータ２５００は、複数の磁石２５２５と磁極２５３０との間に空気スロット２５４５も含む。幾つかの実施態様において、空気スロットは、積層体スタック２５５５の外側リブ２５５０によって囲まれる。
【0078】
図２６は、幾つかの実施形態による、モータ２５００と比較した内部永久磁石（「ＩＰＭ」）モータの性能をグラフで示している。グラフは、モータトルクと比較したときの、ＩＰＭモータ効率２６０５、ＩＰＭモータ出力電力２６１５、ＩＰＭモータ電流２６２５、およびＩＰＭモータ速度２６３５を含む。グラフは、モータトルクと比較したときの、モータ効率２６１０、モータ出力電力２６２０、モータ電流２６３０、およびモータ速度２６４０も含む。グラフ２６００は、ＩＰＭモータおよびモータ２５００の両方が公称に動作する、強調表示された動作領域２６４５も含む。グラフ２６００によって証明されるように、ＩＰＭモータおよびモータ２５００の両方の性能は、動作領域２６４５内で同様である。幾つかの例において、グラフ２６００に表されるＩＰＭモータは、約５５ｇの磁石質量を有する一方で、モータ２５００は、動作領域２６４５内のモータ２５００の性能に有意な影響を与えることなく約２８％の質量低減を有する。
【0079】
図２７は、幾つかの実施形態による、内部永久磁石モータ２７００を示している。モータ２７００は、ステータ２７０５および複数のステータ巻線スロット２７１０を含む。ステータは、ステータ歯２７１３も含む。複数のステータ巻線スロット２７１０は、ステータ歯２７１３の周囲に巻かれた複数の巻線を受け入れるように構成される。ステータ２７０５は、複数のステータ巻線スロット２７１０の間に空気スロット２７１４を含む。モータ２７００は、ロータ２７１５も含む。ロータ２７１５は、永久磁石２７２５を受け入れるように構成された複数の永久磁石スロット２７２０を含む。ロータ２７１５は、複数の結果として得られる磁極２７３０を含む。結果として得られる磁極２７３０は、長さ２７３５および幅２７４０を有する。幾つかの実施態様において、結果として得られる磁極２７３０の長さ２７３５または幅２７４０は、モータ２７００の性能に影響を及ぼすように制御される。結果として得られる磁極２７３０の寸法の影響は、図２８に示されており、以下に詳細に説明される。モータ２７００は、複数の磁石２７２５と結果として得られる磁極２７３０との間に空気スロット２７４５も含む。幾つかの実施態様において、空気スロット２７４５は、積層体スタック２７５５の外側リブ２７５０によって囲まれる。
【0080】
図２８は、内部永久磁石モータと結果として得られる磁極モータ２７００との間の性能比較を示すグラフ２８００を提供する。グラフは、モータトルクと比較したときの、ＩＰＭモータ効率２８０５、ＩＰＭモータ出力電力２８１５、ＩＰＭモータ電流２８２５、およびＩＰＭモータ速度２８３５を含む。グラフは、モータトルクと比較したときの、結果として得られる磁極モータ効率２８１０、結果として得られる磁極モータ出力電力２８２０、結果として得られる磁極モータ電流２８３０、および結果として得られる磁極モータ速度２８４０も含む。グラフ２８００は、約０．１９Ｎｍのターゲット動作負荷２８４５、および約４２，０００ＲＰＭのターゲット動作速度２８５０も含む。グラフ２８００によって証明されるように、より高いトルクレベルで、ＩＰＭモータは、モータ２７００効率２８１０および出力電力２８２０よりも高い効率２８０５および出力電力２８１５で動作する。しかしながら、ＩＰＭモータおよびモータ２７００の両方の性能は、ターゲット動作負荷２８４５の領域内で同様である。幾つかの例において、グラフ２８００に表されるＩＰＭモータは、約７９ｇの磁石質量を有する一方で、モータ２７００は、ターゲット動作負荷２８４５の領域内のモータ２７００の性能に重大な影響を与えることなく約３６％の質量低減を有する。
【0081】
図２９は、幾つかの実施形態による、内部永久磁石モータ２９００を示している。モータ２９００は、ステータ２９０５および複数のステータ巻線スロット２９１０を含む。ステータ２９０５は、ステータ歯２９１３も含む。複数のステータ巻線スロット２９１０は、ステータ歯２９１３の周囲に巻かれた複数の巻線を受け入れるように構成される。モータ２９００は、ロータ２９１５も含む。ロータ２９１５は、複数のスロット２９２０を含み、各スロット２９２０は、磁石２９３０を受け入れるように構成された磁石ハウジング部分２９２５を含む。磁石２９３０は、長さ２９３５および幅２９４０を含む。ロータ２９１５は、内側積層体部分２９５０および外側積層体部分２９５５を含む、積層体スタック２９４５をさらに含む。積層体スタック２９４５の内側積層体部分２９５０は、第１の軸方向支持部分２９６０を含む。積層体スタック２９４５の外側積層体部分２９５５は、第２の軸方向支持部分２９６５を含む。幾つかの実施態様では、プラスチック成形体が、前述のように、図２４Ａ～図２４Ｃに示されるように、内側積層体部分および外側積層体部分を保持するように構成される。モータ２９００は、さもなければ磁石２９３０を囲む外側鋼リブを含まない。
【0082】
図３０は、従来の内部永久磁石モータとモータ２９００との間の性能比較を示すグラフ３０００を含む。グラフ３０００は、モータトルクと比較したときの、従来のＩＰＭモータ効率３００５、従来のＩＰＭモータ出力電力３０１５、従来のＩＰＭモータ電流３０２５、および従来のＩＰＭモータ速度３０３５を含む。グラフ３０００は、モータトルクと比較したときの、モータ２９００のモータ効率３０１０、出力電力３０２０、モータ電流３０３０、およびモータ速度３０４０も含む。グラフ３０００によって証明されるように、従来のＩＰＭモータは、モータ２９００効率３０１０とほぼ同じ効率３００５で動作する。しかしながら、モータ２９００は、従来のＩＰＭモータよりも約５％多くの電力を生成する。
【0083】
よって、本明細書に記載する実施形態は、結果として得られる磁極モータを含む動力工具を提供する。様々な構成および利点は、以下の特許請求の範囲に記載される。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15A】
【図15B】
【図15C】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20A】
【図20B】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24A】
【図24B】
【図24C】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【外国語明細書】