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【発明の名称】 薄型ステータと同ステータを備えた軸方向空隙型ブラシレス振動モータ
【発明者】 【氏名】山口 忠男

【氏名】蘇原 勝仁

【要約】 【課題】ステータベースの駆動回路部材が配置される部分をブラケットに埋め込むことによって駆動回路部材の厚みを押さえ込み、ロータ側が犠牲にならないようにする。

【構成】中央に軸支承部が配されたブラケット1と;軸支承部の外方で添設されたフレキシブル印刷配線板からなるステータベース4と;該ステータベースに配された単相空心電機子コイル5と;単相空心電機子コイル5と重畳しないようにステータベース4に配された駆動回路部材Dとが備えられ;駆動回路部材Dの配置される下方の部分のブラケットに凹所1bが設けられ;凹所1bにステータベース4の厚み部分の少なくとも一部が埋め込まれている。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
中央に軸支承部が配されたブラケットと;
前記軸支承部の外方で前記ブラケット上に添設されたフレキシブル印刷配線板からなるステータベースと;
このステータベース上面に配された空心電機子コイルと;
前記空心電機子コイルと重畳しないように前記ステータベース上に配された駆動回路部材とが備えられ;
前記ブラケットは前記駆動回路部材の配置される下方の部分に凹所が設けられ;
この凹所に少なくとも前記ステータベースの厚み部分の少なくとも一部が埋め込まれている薄型ステータ。
【請求項2】
前記凹所は凹部もしくは透孔であって、前記ステータベースは前記駆動回路部材が配置された近傍に切り込みが形成されている請求項1に記載の薄型ステータ。
【請求項3】
前記空心電機子コイルは単相空心電機子コイルであり;
前記ステータベースは中央透孔とこの中央透孔から外方に延設された少なくとも1本の溝孔とが備えられ;
前記溝孔には、ディテントトルク発生部材の径方向に延設した少なくとも1本のディテントトルク部が格納されている請求項1に記載の薄型ステータ。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれか1項に記載の薄型ステータと、この薄型ステータに軸方向空隙を介して組み合わせたロータとが備えられ、
前記ロータにはロータヨークと、このロータヨークに固着された軸方向空隙型マグネットと偏心ウエイトとが備えられ、
このロータを覆うように外部ケースが前記ステータに組み付けられた軸方向空隙型ブラシレス振動モータ。
【請求項5】
前記外部ケースは少なくとも天井部が非磁性又は弱磁性で構成されると共に、側周に磁性体があり、その磁性体の下部は周方向にフランジとして延設され、前記ステータのブラケットと組み合わされた請求項4に記載の軸方向空隙型ブラシレス振動モータ。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
この発明は、移動体通信装置の無音報知手段等に用いて好適なもので薄型ステータと同ステータを備えた軸方向空隙型ブラシレス振動モータに関する。
【背景技術】
【0002】
扁平な軸方向空隙型ブラシレス振動モータとしてコアレススロットレス型で1個の軸受からなるものが提案されている。(特許文献1、特許文献2参照)
駆動回路付きのブラシレス振動モータとしては、コアード型で、複数個の等分に配置した突極に電機子コイルを巻回してなるコアード型で駆動回路部材をステータの側方に配置した非円形なものが知られている。(特許文献3参照)
しかしながら、このようなものは、側方向のサイズが大となってしまい、セットの印刷配線板にSMD方式では実装効率が悪く、またコアード型のため、厚みが大とならざるを得ず実用性がない。
また、コアード、コアレススロットレス型を含んだもので複数個の電機子コイルの一部を削除して空所を設け、この空所に駆動回路部材を配置したものが提案されている。(特許文献4参照)
【特許文献1】実開平4−137463号公報
【特許文献2】特開2002−143767号公報
【特許文献3】特開2000−245103号公報
【特許文献4】特開2002−142427号公報(図8〜図11)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
ところで、最近の携帯機器の薄型化志向に沿って搭載される無音報知手段としての振動モータも長寿命で極端に薄いブラシレスモータが要求されているが、厚みが例えば2mm未満となると、搭載されるステータベースと駆動回路部材の厚みがネックとなって必然的にロータ側の厚みが犠牲になり、振動量の確保が難しくなってくる。
また、1個のホールセンサで駆動させる単相型では、ロータのマグネットの位置を次回確実に起動できる特定のところに停止させておくために磁性体からなるディテントトルク発生部材が必要である。
このディテントトルク発生部材は、所要のディテントトルク発生力を得るには、ある程度厚みが必要だから、ブラケット上に配置するものでは、配置空間がなかなか取れず、モータ自体の薄型化に対して逆行する問題となってしまう。
また、このディテントトルク発生部材は、たとえば印刷などで形成する場合、必要なディテントトルク発生力を得るようにするには、やはりある程度の厚みと幅が必要で、幅を大にするとディテントルク発生部の位置が不安定となり、幅を狭くすると今度は実質的には厚みが犠牲になることには変わりがない。
一方、ディテントトルク発生部材のディテントトルク部を空心電機子コイルの内径部に格納させて軸方向に突き出すことによってディテントトルク発生部材の厚みを実質的に無視できるようにしたものも提案されているが、今度はコイル内径のサイズが制約されコイルの巻き数が多く得られない問題がある。すなわち、ディテントトルク部の配置位置は、起動エラーを避けるために磁極の中心、あるいは磁極のニュートラルいずれの位置で停動するようになってもよいようにコイルの中心から故意にずらす必要があるが、コイルの内径が少ないとこのずらし角を大にできない。所定のずらし角が維持できないとトルクに寄与する有効導体部の本数と位置が犠牲となって起動トルクの減少を招く。
【0004】
本発明は、上記の課題に鑑みて創案されたものであり、その目的は、駆動回路部材の厚みが電機子コイルの厚みよりも大きい場合であっても、この駆動回路部材の厚みによってロータ側が犠牲にならないようにして極めて薄いステータと同ステータを備えた軸方向空隙型ブラシレス振動モータを提供することにある。
本発明のさらなる目的は、ディテントトルク発生部材のディテントトルク部の配置厚みを全く無視できるようにしてコイルの内径大小に関わらず所定の最適なディテントトルク発生部材の位置(ずらし角)が得られるようにして極めて薄いステータと同ステータを備えた軸方向空隙型ブラシレス振動モータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記課題を解決するには、請求項1に示すように、中央に軸支承部が配されたブラケットと;前記軸支承部の外方で前記ブラケットに添設されたフレキシブル印刷配線板からなるステータベースと;このステータベース上面に配された空心電機子コイルと;前記空心電機子コイルと重畳しないように前記ステータベース上に配された駆動回路部材とが備えられ;前記ブラケットは前記駆動回路部材の配置される下方の部分に凹所が設けられ;この凹所に少なくとも前記ステータベースの厚み部分の少なくとも一部が埋め込まれているもので達成できる。
具体的には、請求項2に示すように前記凹所は凹部もしくは透孔であって、前記ステータベースは前記駆動回路部材が配置された近傍に切り込みが形成されものにするのがよい。
さらに、請求項3に示すように前記空心電機子コイルは単相空心電機子コイルであり;前記ステータベースは中央透孔と、この中央透孔から外方に延設された少なくとも1本の溝孔とが備えられ;前記溝孔には、ディテントトルク発生部材の径方向に延設した少なくとも1本のディテントトルク部が格納されているのがよい。
このようなステータを使用して軸方向空隙型ブラシレス振動モータにするには、請求項4に示すように請求項1〜3のいずれか1項に記載の薄型ステータと、この薄型ステータに軸方向空隙を介して組み合わせたロータとが備えられ、前記ロータにはロータヨークと、このロータヨークに固着された軸方向空隙型マグネットと、偏心ウエイトとが備えられ、このロータを覆うように外部ケースが前記ステータに組み付けられたもので達成できる。
このような振動モータの別の形態としては、請求項5に示すように前記外部ケースは少なくとも天井部が非磁性又は弱磁性で構成されると共に、側周に磁性体があり、その磁性体の下部は周方向にフランジとして延設され、前記ステータのブラケットと組み合わされたものにするのがよい。
【発明の効果】
【0006】
請求項1に示す発明では、少なくとも駆動回路部材が配置される部分のステータベースをブラケットに埋め込むことにより、特に駆動回路部材の厚みが空心電機子コイルの厚みよりも大きい場合であっても、極めて薄いステータが得られる。
請求項2に示す発明では、ステータベースの所定の位置に切り込みを設けたことにより、ブラケットの凹所にストレスなくステータベースを折り曲げて埋め込みできる。
請求項3に示す発明では、ディテントトルク発生部材の少なくとも1本のディテントトルク部はその厚みがステータベースの厚みに含まれてしまうので、厚みが無視でき、空心電機子コイルの内径に対して無関係の位置に設定することができるので、空心電機子コイルの内径サイズを小にして巻き数を稼ぐことができることになって十分な起動トルクが得られ、ステータを構成する各部材は重畳しないようになっているので、極めて薄く形成できる。
請求項4に示す発明では、軸方向空隙型モータとして駆動回路部材の厚みを押さえ込み、極めて薄い振動モータが得られる。
請求項5に示す発明では、振動モータとして機能するほか、電磁音響変換器の中央磁極に利用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0007】
以下、本発明を一実施例に基づいて説明するが、本発明は本実施例に限定されるものではない。
【実施例1】
【0008】
図1は、本実施例に係るステータの主要構成部材であるステータベースの平面図、図2は前記ステータベースに装着されるディテントトルク発生部材の平面図、図3はこれらの部材を備えたステータの組立図である。
【0009】
図1〜図3において、ステータを構成するブラケット1は非磁性あるいは弱磁性ステンレス板で厚みが0.15mm程度の薄型で形成され、中央に浅いバーリング1aがプレス加工で抜き突き立てられている。この浅いバーリング1aに軸2(図4参照)がはめこまれ、外方からレーザ照射して固定されることによって軸支承部として形成される。
このブラケット1はさらに凹所として角孔1bが空けられ、その延長上に側方に給電端子載置部1cが延設される。
このブラケット1の上面には厚みが0.1mm程度の磁性ステンレス板からなるディテントトルク発生部材3が前記バーリング1aに、位置決め孔3aをブラケット1に設けられている突起1dに合わせながら中央の透孔3bをはめることによって配置される。
このディテントトルク発生部材3は、さらに、前記中央の透孔3bから径方向に後述のステータベースに形成した溝孔4cと同一ピッチで形成したディテントトルク部3cが設けられている。
このディテントトルク発生部材3が組み合わされるステータベース4は印刷配線ランドを含めた厚さが0.15mm程度のフレキシブル基板からなり、中央に前記ディテントトルク発生部材3の中央外形に装着される透孔4aとその外方に60°ピッチで形成した4個の空心電機子コイル装着用ガイド孔4bが空けられ、前記透孔4aに連結して径方向に4本の溝孔4cが配置開角60°で空けられ、空心電機子コイル結線パターン4p、駆動回路部材Dの接続パターン4qが形成される。
前記溝孔4cは配置されるべき空心電機子コイルの中心である前記各電機子コイル装着用ガイド孔4bの中心から配置開角約15°の位置に設けられ、薄いステータベース4の強度確保のため、前記各電機子コイル装着用ガイド孔4bと連結しないように隔離して設けられ、後述の空心電機子コイルの巻き始め端末導出用逃げ溝4eが前記各電機子コイル装着用ガイド孔4bと連結して設けられる。このステータベース4には、さらに側外方に前記給電端子載置部の位置で給電端子部4fが延設される。当然ながら、各ランドパターンは、ハッチングで表示した各半田結線部を除いてレジスト処理される。
前記ディテントトルク部3cの配置開角はコイルの中心から15°となっており、組み合わせるべきロータの軸方向空隙型マグネットの磁極の開角が60°の場合、磁極のピーク、ニュートラルのいずれのところに該マグネットが停止してもよい位置として定められる。
前記ステータベース4には、図3の組立て図でも示すように空心電機子コイル装着用ガイド孔4bとほぼ同サイズの巻軸で卷線された4個の空心電機子コイル5(厚さが0.35mm程度)が前記空心電機子コイル装着用ガイド孔4bの位置にジグなどを利用してUV硬化型嫌気性接着剤で固着され、単相となるようにその端末が前記所定の配線パターン4pに半田結線されている。
上記は薄型狙いのため4個の空心電機子コイルからなるものを示したが、この単相に結線されているからには、厚みが許容されれば1個〜2個の空心電機子コイルで構成してもよい。
なお、図3では、ステータベース4が複雑になるので、空心電機子コイル端末、各結線ランドパターンなどは省略してある。
【0010】
ここで、前記各電機子コイル装着用ガイド孔4bは、各空心電機子コイル5を装着するに当たってジグにコイルの方をはめて接着剤を塗布した後、ステータベース4を被せて接着する工程を採れば、必ずしも設ける必要はない。
前記空心電機子コイル5を駆動するホールセンサ内蔵型駆動回路部材D(厚さが0.5mm程度)が前記空心電機子コイル5と平面視重畳しないように、かつ適切な電気的中性点が得られる位置に半田結線される。ここで、内蔵したホールセンサの位置は、組み合わせるマグネットの磁極に応じて定められ、ここでは6極の磁極からなるマグネットでは前記空心電機子コイルの中心から90°、150°及び210°のいずれかの位置に来るように配置される。
前記ステータベース4には、配置された駆動回路部材Dの両側の位置で前記ブラケット1の角孔1bの位置で切り込み4gが設けられているので、前記ステータベース4はこの駆動回路部材Dの位置で前記角孔1bに容易に折り曲げ埋め込むことが出来る。
このようにしたステータベース4は、紫外線硬化型嫌気性接着剤を介して前記ブラケット1に添設される。この時、前記溝孔4cには前記ディテントトルク部3cが装着され、透孔4aはディテントルク発生部材3の中央部外形の外方に収まるので、厚みが0.1mm程度のディテントトルク発生部材3は少なくともディテントトルク部3cが厚みが0.15mm程度のステータベース4に厚み方向で完全に収まる。つまり、ディテントトルク発生部材3はステータベース上面に突き出ないように配され、結果的にはその厚みは全く考慮しなくてすむことになる。
したがって、ディテントトルク発生部材3を空心電機子コイルの内径に無理に収めることなく、すなわち、コイル内径に無関係になるので、コイルは巻き数を十分な起動トルクが得られるように設定できることになる。
ここで、前記角孔1bから紫外線硬化型嫌気性接着剤が流出しないようにブラケット1に底部をシールして紫外線が透過する透明ジグなどで駆動回路部材Dの高さを整えて紫外線を照射して固着される。
なお、紫外線硬化型嫌気性接着剤の代わりに合成樹脂等の樹脂で駆動回路部材Dを固定したり、前記空心電機子コイル5を含めて一体成形して駆動回路部材Dを固定してもよい。このように、ステータベース4の駆動回路部材Dが配置される部分をブラケット1の角孔1bに埋め込んだ状態で、駆動回路部材Dと共にブラケット1に固着することにより、駆動回路部材Dが浮き上がることを確実に防止することができる。
【0011】
本実施例では、ステータベース4に切り込み4gを設けたことにより、ブラケット1の角孔1bにストレスなくステータベースを折り曲げて埋め込むことができる。そして、ブラケット1の厚さを0.15mm程度とし、厚さ0.35mm程度の空心電機子コイル5と厚さ0.5mm程度の駆動回路部材Dを用い、ブラケット1の角孔1bにステータベース4の駆動回路部材Dが配置される下方の部分を完全に埋め込んだことにより、空心電機子コイル5と駆動回路部材Dの上面がほぼ面一になっている。
このように、少なくとも駆動回路部材Dが配置される部分のステータベースをブラケット1に埋め込むことにより、駆動回路部材Dの厚みが空心電機子コイル5の厚みよりも大きい場合であっても、駆動回路部材Dの厚みによってロータ側が犠牲にならないような極めて薄いステータが得られる。
なお、本実施例では角孔1bを形成しているが、空心電機子コイル5と駆動回路部材Dの厚み関係によっては、完全な孔ではなく凹部(溝)であっても良い。
【実施例2】
【0012】
図4は実施例1のステータを備えた軸固定型の軸方向空隙型コアレススロットレス方式ブラシレス振動モータの縦断面図である。
ステータ側は一部を除いてすでにその構成を説明しているので省略する。
前記ステータSTに軸方向空隙を介して対向させた偏心ロータRは、軸方向空隙型マグネットMと、このマグネットMの外周の一部に配された弧状の偏心ウエイト8と、これらを固着する厚みが0.15mm程度の磁性金属製ロータケース6と、該ロータケース6の回転中心に溶接などで固着されたフランジ型軸受7とが備えられたもので、このロータケース6は、前記マグネットMの上面が接着される平坦部6dとこれに続いて第1の外径側垂下部6eと前記軸受7を支える内径側垂下部6fが形成される。
ここでは、偏心ロータRの重量による耐衝撃性強度確保のために軸2の先端は、外部ケース9の浅いバーリング状中央孔9aにレーザ溶接L2されている。
前記偏心ウエイト8は、電機子コイル5の側外方に垂下された土手部8aを有しており、マグネットMの外方に固着されている。その固着手段としては弧状の偏心ウエイト8の内径部を大きく面取りして凹所8bを形成し、この凹所8bを利用して錫が主体の銀、銅合金製の鉛フリー半田HDでロータケース6の外径側垂下部6eの肩に接合することによって達成できる。より強度を確保するには、上記の下方の脇にも同様に半田付けすればよい。
このようにした偏心ロータRは前記ステータSTに軸支承部として固定された軸2に、互いに径を変えた3枚のスラストワッシャSWを介して回転自在に装着される。
この偏心ロータを覆う外部ケース9の開口部は前記ステータ側のブラケット1の外周でレーザスポット溶接Yで組み付けられる。
【0013】
本実施例の軸方向空隙型ブラシレス振動モータでは、駆動回路部材Dの厚みを押さえ込み、駆動回路部材Dの厚みが空心電機子コイルの厚みよりも大きい場合であっても、極めて薄い振動モータが得られる。
【実施例3】
【0014】
本実施例は、本発明の軸方向空隙型ブラシレス振動モータを電磁音響変換器の中央磁極に採用して好適なように構成したものであり、実施例2の振動モータとの違いを中心に説明する。
本実施例の軸方向空隙型ブラシレス振動モータは、図5に示すように、外部ケース99の下部が周方向にフランジ99aとして延設され、ステータのブラケット11と凹凸結合Kで組み合わされ、外部ケース99の周囲に磁性体99mが配されているもので、図中Mgはスピーカ側の励磁マグネット、Cは励磁コイル、SSは振動薄板、そして、Hはスピーカハウジングである。
ここで、前記外部ケース99は、スピーカ側の励磁マグネットMgの漏洩磁束がロータのマグネットMに影響がでないように非磁性又は弱磁性で構成され、前記励磁マグネットMgの磁束は前記磁性体99mで受け止められる。
なお、スピーカ側の励磁マグネットMgの漏洩磁束がロータのマグネットMに影響がでないようにするためには、外部ケース99の少なくとも天井部を非磁性又は弱磁性で構成すればよい。したがって、磁性体99mを別に配着させるにあたって径方向サイズが問題となるなら、外部ケース99は非磁性円盤板状の天井部と磁性側周部を組み合わせたものにしてもよい。
【0015】
本実施例の軸方向空隙型ブラシレス振動モータによれば、振動モータとして機能するほか、電磁音響変換器の中央磁極に利用でき、極めて薄い電磁音響変換器が得られる。また、前記ステータ側のディテントトルク部は外部ケース99の磁性体部分から十分隔離しているので、スピーカ(電磁音響変換器)側の励磁マグネットMgの影響がでなくなる。
【産業上の利用可能性】
【0016】
この発明のステータは振動モータに限らず、一般的なファンモータなどの通常回転型ブラシレスモータにも採用でき、軸をロータ側に固定してステータ側に軸受けを配した軸回転型にすることもできる。
また、上述の実施例では、駆動回路部材として1個のホールセンサ型の単相空心電機子コイルからなるものを示したが、ディテントトルク発生部材が不要な3個の空心電機子コイルからなるセンサレス型でも構成できる。
この発明は、その技術的思想、特徴から逸脱することなく、他のいろいろな実施の形態をとることができる。そのため、前述の実施の形態は単なる例示に過ぎないため、限定的に解釈してはならない。この発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には拘束されない。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の実施例1に係るステータの主要構成部材であるステータベースの平面図である。
【図2】図1のステータベースに装着されるディテントトルク発生部材の平面図である。
【図3】本発明の実施例1におけるステータの組立図である。
【図4】本発明の実施例2に係る軸方向空隙型ブラシレス振動モータの縦断面図である。
【図5】本発明の実施例3に係る軸方向空隙型ブラシレス振動モータの使用例の縦断面図である。
【符号の説明】
【0018】
1、11 ブラケット
2 軸
3 ディテントトルク発生部材
3a 位置決め孔
3b 透孔
3c ディテントトルク部
4 ステータベース
4a 透孔
4b 空心電機子コイル装着用ガイド孔
4c 溝孔
5 空心電機子コイル
6 ロータケース
7 フランジ型軸受
8 偏心ウエイト
9、99 外部ケース
ST ステータ
R 偏心ロータ
D 駆動回路部材
M 軸方向空隙型マグネット
【出願人】 【識別番号】000220125
【氏名又は名称】東京パーツ工業株式会社
【出願日】 平成18年7月20日(2006.7.20)
【代理人】
【公開番号】 特開2008−23437(P2008−23437A)
【公開日】 平成20年2月7日(2008.2.7)
【出願番号】 特願2006−197615(P2006−197615)