CN101309029A - 薄型定子及具备该定子的轴向空隙型无刷振动电动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种薄型定子及具备该定子的轴向空隙型无刷振动电动机，能够完全忽略厚度地配置制动转矩产生部件，消除定子底座的绕组配置区域的部分，确保绕组的厚度，以达到增强转矩的目的。通过绝缘保护膜(1g)在中央配置了轴支承部(1a)的非磁性或弱磁性体的支架(1)的上面配置多个空心电枢绕组(5)，不与该空心电枢绕组(5)重叠地配置定子底座(4)，将驱动电路部件(D)配置在定子底座(4)上，将制动转矩产生部件(3)埋设在支架(1)中，所述制动转矩产生部件(3)具有形成为组合的转子的磁铁的磁极张角的多个制动转矩产生部(3a)。

Description

薄型定子及具备该定子的轴向空隙型无刷振动电动机

发明领域

本发明涉及适用于移动体通讯装置的无声告知单元等的薄型定子和具备该定子的轴向空隙型无刷振动电动机。

背景技术

作为轴向空隙型无刷振动电动机，提案有由单轴构成的无心无槽型电动机(参照专利文献1、专利文献2)。

并且，作为带驱动电路的无刷振动电动机，我们知道将电枢绕组缠绕到等分地配置的多个凸极上而构成的、将驱动电路部件配置在定子一侧的有心型非圆形电动机(参照专利文献3)。

但是，上述电动机由于侧方向的尺寸变大、配置在印制电路板上的SMD方式安装效率差、并且是有心型电动机，因此厚度不得不很大，没有实用性。

并且，还提案有取消掉多个电枢绕组的一部分空出空隙，将驱动电路部件配置到该空地中的包含有心型、无心无槽型电动机(参照专利文献4)。

[专利文献1]日本实开平4-137463号公报

[专利文献2]日本特开2002-143767号公报

[专利文献3]日本特开2000-245103号公报

[专利文献4]日本特开2002-142427号公报(图8～图11)

但是，由一个霍尔式传感器驱动的单相型电动机为了可靠地启动，需要使转子磁铁的磁极位置预先停止在特定的位置的制动转矩产生部件。

由于该制动转矩产生部件从来就是有厚度的部件，配置到支架上非常难以获得配置空间，存在对电动机自身的薄型化起反作用的问题。

并且，提案有将制动转矩产生部件放置到空心电枢绕组的内径部，实质上能够忽略制动转矩产生部件的厚度的电动机。

但是，为使即便磁铁的磁极中心或磁极的中性区中的任何一个停止在制动转矩产生部件的位置上也能够可靠地启动，需要故意地使制动转矩产生部件偏离绕组的中心，因此在将制动转矩产生部件放置到空心电枢绕组的内径部时，如果绕组的内径小，则存在不能增大该偏角的问题。并且，如果制动转矩产生部件不偏离绕组中心规定的角度的话，则存在牺牲了有助于转矩的有效导体部的位置，导致启动转矩减小的问题。

另一方面，如果为使制动转矩产生部件偏离绕组中心规定的角度而增大绕组内径的话，则由于尺寸上限制了绕组的外径，这又产生不能增加绕组的圈数，同样导致启动转矩减小的问题。

并且，轴向空隙型无刷电动机的定子一般是将空心电枢绕组配置到印制电路板上，但如果为实现薄型化，就不能忽略定子底座的厚度，存在牺牲了空心电枢绕组的厚度、仍然导致转矩降低的问题。

发明内容

因此，本发明的目的在于能够完全忽略制动转矩产生部件的配置厚度，不管绕组的内径多大都能够获得最合适的制动转矩产生部件的位置(偏离绕组中心的角度)，并且也能够忽略定子底座的厚度，相应地增加绕组的厚度来增大转矩。

为了解决上述问题，如技术方案1那样能够达到：具备在中央配置有轴支承部，由非磁性或弱磁性体构成的支架；以及，配置在支架上，由与空心电枢绕组的末端接线并且配置有驱动电路部件的印制电路板构成的定子底座；在上述定子底座上形成有绕组安装引导孔，上述空心电枢绕组经由该绕组安装引导孔配置在上述支架上，使上述空心电枢绕组不与上述定子底座重叠，并且，制动转矩产生部件埋入上述支架中。

具体地，如技术方案2那样，可以在上述定子底座和上述支架上与上述绕组安装引导孔连续地形成有上述空心电枢绕组的开始卷绕末端导出用凹陷部，在上述支架的上述空心电枢绕组的配置区域形成有绝缘保护膜。

并且，如技术方案3那样，上述制动转矩产生部件可以具有多个制动转矩产生部，该多个制动转矩产生部形成为张角为组合的转子的磁铁的磁极张角的整数倍。

并且，如技术方案4那样，可以是在上述支架的配置上述驱动电路的位置上形成通孔，上述定子底座由柔性基板构成，该定子底座在配置有上述驱动电路部件的附近形成有切槽，上述定子底座、上述空心电枢绕组和上述驱动电路部件由树脂一体地形成在上述支架上，以便上述驱动电路部件经由该定子底座落入上述通孔中。

作为轴向空隙型无刷振动电动机，如技术方案5那样，具备上述技术方案1～4中任一方案中所述的薄型定子和经由轴向空隙组合在该定子上的转子；上述转子旋转自由地安装在被上述轴支承部支承的轴上，该转子具有转子磁轭、固定在该转子磁轭上的具有多个磁极的轴向空隙型磁铁、以及偏心平衡块，外部壳体组装在上述定子的外周以覆盖上述转子。

发明效果

在技术方案1中示出的发明中，由于在配置空心电枢绕组的区域没有定子底座，并且制动转矩产生部件的厚度实质上能够忽略，而且制动转矩产生部件不进入空心电枢绕组的内径部，因此能够使空心电枢绕组更厚并且使内径部更小，即使在电动机小型薄型化、空心电枢绕组小直径化的情况下，也能够增加绕组的圈数而获得足够的转矩。

在技术方案2中示出的发明中，由于用空心电枢绕组的开始卷绕末端导出用凹陷部能够不断线地导出开始卷绕末端，并且在绕组与支架之间存在绝缘保护膜，所以即使假设在绕组的绝缘保护膜破损的情况下，与支架的绝缘也可靠，能够提高可靠性。

在技术方案3中示出的发明中，能够使转子预先可靠地停止在容易获得磁性吸附平衡、能够启动的位置上。

在技术方案4中示出的发明中，由于利用切槽使定子底座容易弯曲，因此能够降低驱动电路部件的姿态进行配置。并且由于不仅是薄型定子而且是用树脂整体成型的，因此各部件作为骨干发挥作用，所以刚性高，耐冲击性强。

在技术方案5中示出的发明中，能够使空心电枢绕组更厚并且使内径部更小，能够实现可以获得足够转矩的薄型轴向空隙型无刷振动电动机。

附图说明

图1是构成本发明的第1实施方式涉及的定子的支架的俯视图。

图2是安装在图1的支架上的制动转矩产生部件的俯视图。

图3是配设在图1的支架上的定子底座的俯视图。

图4是本发明的第1实施方式例涉及的定子的组装图。

图5是本发明的第2实施方式涉及的轴向空隙型无刷振动电动机的纵剖视图。

具体实施方式

下面用附图说明本发明的实施方式例，但本发明并不局限于这些实施方式。

(第1实施方式)

图1所示的构成本实施方式涉及的定子的支架1用厚度为0.2mm左右的非磁性或弱磁性不锈钢薄板形成。并且，通过激光焊接L1(参照后述的图5)从外面(图1的图面内侧)将轴2的基端固定在支架1中央的轴支承部1a上。而且，在支架1的轴2的直径方向的外侧开有中央一侧连接、朝直径方向扩张成V字形的4个通孔1b，彼此相邻接的通孔1b的张角设定为与后述组合转子的轴向空隙型磁铁10(参照图5)的磁极张角(60°)相等。另外，支架1也可以是导电性或非导线性材料。

为了即使在组合转子的轴向空隙型磁铁10的磁极中心或磁极的中性区中的任何一个停止在通孔1b上的情况下也能够可靠地启动转子，该通孔1b的位置设定在偏离配置于支架1上的后述各空心电枢绕组5(参照图4)的中心15°的位置上。

在支架1的隔着轴2与通孔1b相反的一侧配置在后述定子底座4(参照图4)上的驱动电路部件D的位置上，开有方形通孔1c，在该通孔1c的外侧，突出地形成有供电端子配置部1d，而且，在通孔1c的两侧开有树脂通过孔1e。1f为为了避让空心电枢绕组5的开始卷绕末端而设置的凹陷部，用冲压成型的方法冲压形成，但如后述那样用树脂6(参照图5)整体成形的情况下，由于用树脂堵塞，因此也可以做成贯穿的长孔。

为了更可靠地与各空心电枢绕组5绝缘，这种结构的支架1至少在后述的制动转矩产生部件3或支架1的放置空心电枢绕组5的区域上涂敷例如厚度为0.02mm左右的抗蚀剂形成的绝缘保护膜1g。并且，从作业性方面考虑，绝缘保护膜1g也可以涂敷在支架1的整个面上。另外，绝缘保护膜1g也可以是具有绝缘性的薄片或薄膜。

通过压入等方法将具有像图2所示那样中央一侧连接、朝径向方向扩张成V字形的4个制动转矩产生部3a的制动转矩产生部件3埋入支架1的通孔1b中，设定为使其上表面低于支架1的上表面。

该制动转矩产生部件3用厚度为0.15mm左右的SUS430等磁性不锈钢板形成，由于彼此相邻接的制动转矩产生部3a的张角和通孔1b一样与转子的轴向空隙型磁铁10的磁极张角(60°)相等，因此交错地出现一对N、S极。因此，磁性平衡良好。

而且，在使用稍微有些厚度的支架1的情况下，也可以冲压形成凹陷部而取代通孔1b，也可以将制动转矩产生部件3埋入该凹陷部。并且，只要能起到产生制动转矩的功能，制动转矩产生部3a的张角就不需要严格地与组合的轴向空隙型磁铁10的磁极张角一致。

图3所示的定子底座4用厚度为0.12mm左右的柔性基板(印制电路板)形成，中心开有与支架1的轴支承部1a相配合的中央孔4a。在该中央孔4a的径向方向的外周上，开有形状与空心电枢绕组5的外形部分配合的连接型绕组安装引导孔4b，这里为以60°的间隔能够安装4个空心电枢绕组5的结构。

因此如图4所示那样4个空心电枢绕组5通过绕组安装引导孔4b分别不与定子底座4重叠地安装于支架1。并且，所有的空心电枢绕组5的厚度相同，用粘接剂固定在支架1上。另外，由于空心电枢绕组5用绝缘电线构成，因此可以直接粘接。

在该绕组安装引导孔4b的一部分上形成作为空心电枢绕组5开始卷绕末端导出用的凹陷部的切槽4bb，以导出空心电枢绕组5开始卷绕末端。而且，在各该绕组安装引导孔4b的各外径一侧的中间，用印制电路形成接线焊接区4c用于单相接线，在隔着轴2与该绕组安装引导孔4b相反的一侧，形成2个单相接线终端接线焊接区4d，被这2个终端接线焊接区4d夹着而形成驱动电路部件D的焊锡植设焊接区4e，在其顶端形成供电端子焊接区4f。

在驱动电路部件D的焊锡植设焊接区4e的两侧，形成有细长的切槽4g，以便使该部分的定子底座4能够容易地折弯变形。并且，至少形成了驱动电路部件D的焊锡植设焊接区4e的部分的定子底座4落入方形通孔1c内，能够忽略该部分的实质上的定子底座4的厚度。而且，在该定子底座4的俯视与形成在支架1上的树脂通孔1e的相同位置上，形成同样的树脂通孔4h。在焊锡植设焊接区4e的用虚线表示的位置上，焊锡植设有内置了霍尔式传感器的单相全波电动机驱动电路部件D，从其顶端的供电端子焊接区4f提供电力。该驱动电路部件D采用尺寸为2mm～2.2mm角、厚度为0.5mm左右的部件，除了采用PWM驱动方式的部件等4端子引线以外，根据需要也可以采用能够分启动时和稳定时2级驱动的多端子引线型部件。

由于空心电枢绕组5形成得比绕组安装引导孔4b稍微小一点，用UV硬化型厌气粘接剂使朝向中心的一方一致地粘接在支架1上，因此各空心电枢绕组5的位置为一定。

这样构成的定子底座4利用外周等与供电端子焊接区4f和供电端子配置部1d准确地对齐位置，用UV硬化型厌气粘接剂固定在支架1上。

如以上构成的本实施方式的定子S像图4所示那样地组装，但由于各接线焊接区复杂，因此省略说明。

并且，像后述的图5所示那样，这里用比较有耐热性的射出成形树脂6使空心电枢绕组5的上表面和驱动电路部件D的上表面分别露出地一体成形。由于用树脂通孔1e、4h让树脂通过进行连接，因此定子底座4和各部件以足够的强度固定在支架1上。该树脂通孔1e、4h的部分也可以采用来自支架1的底面的树脂成形的浇口。如果这样成形的话，由于将各空心电枢绕组5一侧设置于模具，因此没有在合模时损伤各绕组的危险。这样，由于用树脂成形固定作为定子S的所有部件，因此确保薄型并具有足够的强度。

(第2实施方式)

本实施方式为使用了第1实施方式涉及的定子S的轴向空隙型无刷振动电动机的一例。

组合到定子S上的偏心转子R如图5所示。即，转子壳体7形成有磁性不锈钢制的厚度0.2mm左右的平坦部7a、外周侧垂下部7b和内径侧垂下部7c，圆弧状的钨制偏心平衡块8通过锡焊或激光焊接固定在外周侧垂下部7b上，烧结含油轴承9通过铆接、激光焊接或锡焊等固定在内径侧垂下部7c上。磁化成6个极的轴向空隙型磁铁10通过粘接等固定在平坦部7a的内侧。

而且，作为偏心平衡块8的固定方法，除上述方法外，还可以采取将转子壳体7的外周延伸，进行凹凸结合铆接或凹凸结合后再焊接等的方法。另外，故意使轴向空隙型磁铁10的内径侧缩小而接近内径侧垂下部7c，在其周围填充粘接剂确保粘接强度。该内径一侧产生未被磁化的区域，但这有利于制动转矩产生部件3的设定。

这样构成的偏心转子R通过推力垫圈SW和轴承9旋转自由地安装在轴2上，用外部壳体11覆盖，在该外部壳体11的开口部***到支架1的外周，从外面对其一部分进行激光焊接L2，轴2的顶端嵌入该外部壳体11的浅内缘翻边孔11a中，从外面进行激光焊接L3，通过这样完成轴向空隙型无刷振动电动机。如果这样制造，整体为单壳体结构，非常耐落下等冲击。

如果采用这种各实施例，能够实现尺寸为直径10mm、厚度在2mm以下的极薄的轴向空隙型无刷振动电动机，作为定子S中最需要厚度的空心电枢绕组5的厚度只增加与定子底座的厚度相等的厚度，即从0.35mm增加到0.45mm，能够达到将转矩增强25％强的目的。

产业上的可利用性

本发明的定子并不局限于振动电动机，如果是轴旋转型的话，也可以应用于一般的风扇电动机等普通的旋转型单相无刷电动机。

本发明能够在不脱离其技术思想和特征的范围内采取其他各种各样的实施方式。因此，上述实施方式仅仅是示例，不能解释为限制。本发明的技术范围用权利要求的范围表示，不受说明书正文的约束。

Claims (5)

1.一种薄型定子，具备：支架，在中央配置有轴支承部，由非磁性或弱磁性体构成；以及，定子底座，配置在该支架上，由与空心电枢绕组的末端接线并且配置有驱动电路部件的印制线路板构成；

在上述定子底座上形成有绕组安装引导孔，上述空心电枢绕组经由该绕组安装引导孔配置在上述支架上，使上述空心电枢绕组不与上述定子底座重叠，并且，制动转矩产生部件埋入上述支架中。

2.如权利要求1所述的薄型定子，在上述定子底座和上述支架上与上述绕组安装引导孔连续地形成有上述空心电枢绕组的开始卷绕末端导出用凹陷部，在上述支架的上述空心电枢绕组的配置区域形成有绝缘保护膜。

3.如权利要求1所述的薄型定子，上述制动转矩产生部件具有多个制动转矩产生部，该多个制动转矩产生部形成为张角为组合的转子的磁铁的磁极张角的整数倍。

4.如权利要求1所述的薄型定子，在上述支架的配置上述驱动电路的位置上形成通孔，上述定子底座由柔性基板构成，该定子底座在配置有上述驱动电路部件的附近形成有切槽，上述定子底座、上述空心电枢绕组和上述驱动电路部件由树脂一体地形成在上述支架上，以便上述驱动电路部件经由该定子底座落入上述通孔中。

5.一种轴向空隙型无刷振动电动机，具备权利要求1～4中的任一项所述的薄型定子和经由轴向空隙组合在该定子上的转子；上述转子旋转自由地安装在被上述轴支承部支承的轴上，该转子具有转子磁轭、固定在该转子磁轭上的具有多个磁极的轴向空隙型磁铁、以及偏心平衡块，外部壳体组装在上述定子的外周以覆盖上述转子。

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