JP4402671B2 - 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 - Google Patents
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Description
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。
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、スロットレスコア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）
実開平４−１３７４６３号公報
特開２００２−１４３７６７号公報
特開２０００−２４５１０３号公報
特開２００２−１４２４２７号公報（図８〜図１１）
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、スロットレスコア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）
ところで、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であるため、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、実質的には厚みが犠牲になることには変わりがない。
また、ステータベースを添設したブラケット自体に磁性部分と非磁性部分を形成するものもあるが、ディテント発生機能としては、ステータベース分だけ弱くなる。
このため、大きなディテントトルクを発生させるには、ディテントトルク部をブラケットから立ち上げて空心電機子コイルの内径部に格納させ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。
しかしながら、今度は空心電機子コイルの巻き数が大きくとれない問題がある。すなわち、ディテント部の配置位置は、起動エラーをさけるために磁極の中心、あるいはニュートラルいずれの位置で停動し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位置が犠牲となって起動トルクの減少を招く。
そこで、この発明は、ディテントトルク発生部材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）が設定できるようにし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ものである。
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であるため、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、実質的には厚みが犠牲になることには変わりがない。
また、ステータベースを添設したブラケット自体に磁性部分と非磁性部分を形成するものもあるが、ディテント発生機能としては、ステータベース分だけ弱くなる。
このため、大きなディテントトルクを発生させるには、ディテントトルク部をブラケットから立ち上げて空心電機子コイルの内径部に格納させ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。
しかしながら、今度は空心電機子コイルの巻き数が大きくとれない問題がある。すなわち、ディテント部の配置位置は、起動エラーをさけるために磁極の中心、あるいはニュートラルいずれの位置で停動し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位置が犠牲となって起動トルクの減少を招く。
そこで、この発明は、ディテントトルク発生部材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）が設定できるようにし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ものである。
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持部が配された磁性体ブラケットと、このブラケットに添設された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に配された複数の空心電機子コイルと、この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に配された駆動回路部材とが備えられたステータと、前記ステータに軸方向空隙を介して組み合わせたロータを備え、前記ロータはロータケースに配された複数個の磁極を有する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であって、
前記ステータベースは前記軸支持部に配される中央透孔と、この中央透孔の径方向外方に空けられた少なくとも１個の透孔があり、
前記透孔は、前記空心電機子コイルの中心から前記軸方向空隙型マグネットの磁極の開角の略１／４の配置開角の位置に設けられており、
前記透孔には前記磁性体ブラケットから一体に突き起こして形成されたディテントトルク部が前記ステータベースの厚み内に収まるように格納されたもので達成できる。
具体的には、請求項２に示すように前記磁性体ブラケットのディテントトルク部に隣接して磁気吸着力緩和手段が形成されているものにするのがよい。
前記ステータベースは前記軸支持部に配される中央透孔と、この中央透孔の径方向外方に空けられた少なくとも１個の透孔があり、
前記透孔は、前記空心電機子コイルの中心から前記軸方向空隙型マグネットの磁極の開角の略１／４の配置開角の位置に設けられており、
前記透孔には前記磁性体ブラケットから一体に突き起こして形成されたディテントトルク部が前記ステータベースの厚み内に収まるように格納されたもので達成できる。
具体的には、請求項２に示すように前記磁性体ブラケットのディテントトルク部に隣接して磁気吸着力緩和手段が形成されているものにするのがよい。
請求項１に示す発明では、ディテントトルク部はステータベース内に含まれてしまうので厚みが実質的に無視できることになり、空心電機子コイルの内径に対して無関係の位置に設定して配することができ、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、耐衝撃性が確保された薄型な振動モータが得られる。
請求項２に示す発明では、ディテントトルク部が薄くても隣にある磁気吸着力緩和手段によって十分なディテントトルクが確保できる。
請求項２に示す発明では、ディテントトルク部が薄くても隣にある磁気吸着力緩和手段によって十分なディテントトルクが確保できる。
中央に軸支持部が配された磁性体ブラケットと、このブラケットに添設された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に配された複数の空心電機子コイルと、この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に配された駆動回路部材とが備えられ、さらに、前記ステータベースは前記軸支持部に配される中央透孔と、この中央透孔の径方向外方に空けられた少なくとも１個の透孔があり、この透孔には前記磁性ブラケットから一体に突き起こして形成されたディテントトルク部が前記ステータベースの厚み内に収まるように格納されたもので、図１は、この発明のステータを構成する主要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ブラケットの平面図、図３はこれらの部材を備えたステータの組立図、そして図４は、このようなステータを備えた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１〜図３において、この発明のステータＳＴを構成するブラケット１は磁性ステンレス板（例えばＳＵＳ４３０系）で厚みが０．２ｍｍ程度の薄型で形成され、中央に軸支持部１ａがプレス加工で形成され、その半径方向外方にディテントトルク部として４個の細長い突起１ｂが、６０°のピッチで裏面からプレス加工で突き立てられている。この突起１ｂの高さは、後述のステータベースの厚み内に設定されて、ディテントトルクを発生させる機能を果たしているのが特徴である。このブラケット１は、さらに、後述の駆動回路部材の配置位置に角形の透孔１ｃが空けられ、側方に給電端子載置部１ｄが延設される。
ここで、ディテントトルク発生機能をより効果的にするために前記突起１ｂ隣に複数の小孔あるいは凹み等からなる磁気吸着力緩和手段１ｅを空けておくのが望ましい。
ここで、ディテントトルク発生機能をより効果的にするために前記突起１ｂ隣に複数の小孔あるいは凹み等からなる磁気吸着力緩和手段１ｅを空けておくのが望ましい。
このブラケット１に添設するステータベース２は厚さが０．１ｍｍ程度のフレキシブル基板からなり、前記軸支持部１ａに装着される中央透孔２ａとその外方に６０°ピッチで形成した前記突起１ｂに一致する位置に４個の長孔２ｂが空けられている。
また、中央透孔２ａの外方には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２ｃが空けられ、空心電機子コイルの巻き始め端末導出用逃げ溝２ｉが前記各電機子コイル装着用ガイド孔２ｃと連結して設けられている。そして、これらの孔による強度不足をカバーするために所要の位置に捨てパターン２ｄとコイル結線パターン２ｅ、及び駆動回路結線パターン２ｆが形成される。
ここで、前記長孔２ｂの位置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２ｃの中心から配置開角約１５°の位置に設けられる。
また、側方に前記給電端子載置部１ｄの位置で給電端子部２ｇが延設される。
当然ながら、各パターンは、ハッチングで表示した各結線部を除いてレジスト処理され、容易に折り曲げできるように前記駆動回路結線パターン２ｆの隣に切り込み２ｈが形成されている。
また、中央透孔２ａの外方には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２ｃが空けられ、空心電機子コイルの巻き始め端末導出用逃げ溝２ｉが前記各電機子コイル装着用ガイド孔２ｃと連結して設けられている。そして、これらの孔による強度不足をカバーするために所要の位置に捨てパターン２ｄとコイル結線パターン２ｅ、及び駆動回路結線パターン２ｆが形成される。
ここで、前記長孔２ｂの位置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２ｃの中心から配置開角約１５°の位置に設けられる。
また、側方に前記給電端子載置部１ｄの位置で給電端子部２ｇが延設される。
当然ながら、各パターンは、ハッチングで表示した各結線部を除いてレジスト処理され、容易に折り曲げできるように前記駆動回路結線パターン２ｆの隣に切り込み２ｈが形成されている。
前記配置開角１５°は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ような位置となる。
当然ながら、ロータの軸方向空隙型マグネットの磁極の開角が９０°の場合は、２２．５°に設定するのが望ましい。
当然ながら、ロータの軸方向空隙型マグネットの磁極の開角が９０°の場合は、２２．５°に設定するのが望ましい。
前記ステータベース２には、図３の組み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２ｃ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３が前記空心電機子コイル装着用ガイド孔２ｃ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コイル結線パターン２ｅに半田結線されている。
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、煩雑になるのを防ぐために、空心電機子コイル端末、各結線パターンなどは省略してある。
ここで、前記各電機子コイル装着用ガイド孔２ｃは、各空心電機子コイル３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２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。
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、煩雑になるのを防ぐために、空心電機子コイル端末、各結線パターンなどは省略してある。
ここで、前記各電機子コイル装着用ガイド孔２ｃは、各空心電機子コイル３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２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３を駆動するホールセンサ内蔵型駆動回路部材Ｄが前記空心電機子コイル３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空心電機子コイルの中心から９０°、１５０°、２１０°及び２７０°のいずれかで配置されるように選ばれる。
このようにしたステータベース２は、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、前記長孔２ｂには前記ディテントトルク発生用突起１ｂが装着される。従ってステータベース２の厚み方向に完全に収まり、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。すなわち、前述のように空心電機子コイルの内径に無理に納めることなく最適な位置に設定できることになる。
ここでは、駆動回路部材Ｄの配置した位置に透孔１ｃがあるので、この位置で部分的にステータベース２が落とし込まれ、駆動回路部材Ｄは、その高さが低背に載置できることになる。
本実施例ではそれぞれ４個の長孔２ｂとディテントトルク発生用突起１ｂを設けているが、例えばステータベースの厚みが０．１５ｍｍ以上の場合などには、ディテントトルク発生用突起１ｂの高さも０．１５ｍｍ以上に形成でき、ディテントトルク発生機能をより高めることができるため、これらは１個であっても可能である。一方、モータの厚みを２ｍｍ以下に押さえるためには、ステータベースの厚みも本実施例のように０．１ｍｍ程度にする必要があり、このような場合には長孔２ｂとディテントトルク発生用突起１ｂをそれぞれ２個以上設けることが好ましい。
このようにしたステータベース２は、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、前記長孔２ｂには前記ディテントトルク発生用突起１ｂが装着される。従ってステータベース２の厚み方向に完全に収まり、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。すなわち、前述のように空心電機子コイルの内径に無理に納めることなく最適な位置に設定できることになる。
ここでは、駆動回路部材Ｄの配置した位置に透孔１ｃがあるので、この位置で部分的にステータベース２が落とし込まれ、駆動回路部材Ｄは、その高さが低背に載置できることになる。
本実施例ではそれぞれ４個の長孔２ｂとディテントトルク発生用突起１ｂを設けているが、例えばステータベースの厚みが０．１５ｍｍ以上の場合などには、ディテントトルク発生用突起１ｂの高さも０．１５ｍｍ以上に形成でき、ディテントトルク発生機能をより高めることができるため、これらは１個であっても可能である。一方、モータの厚みを２ｍｍ以下に押さえるためには、ステータベースの厚みも本実施例のように０．１ｍｍ程度にする必要があり、このような場合には長孔２ｂとディテントトルク発生用突起１ｂをそれぞれ２個以上設けることが好ましい。
図４は前述のステータＳＴを備えた軸回転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を示す。
前記ステータに軸方向空隙を介して対向させた偏心ロータＲは、表面にニッケルメッキなどの半田付け容易な被覆が形成された軸方向空隙型マグネット４と、このマグネット４の外周の一部に配された弧状の偏心ウエイト５と、これらを固着する厚みが０．１５ｍｍ程度のロータケース６と、該ロータケース６の回転中心に固着された軸７とが備えられたもので、ハウジングを構成する外部ケース８に格納され、開口部で前記ブラケット１の外周にレーザ溶接Ｙで組み立てられる。
前記ステータに軸方向空隙を介して対向させた偏心ロータＲは、表面にニッケルメッキなどの半田付け容易な被覆が形成された軸方向空隙型マグネット４と、このマグネット４の外周の一部に配された弧状の偏心ウエイト５と、これらを固着する厚みが０．１５ｍｍ程度のロータケース６と、該ロータケース６の回転中心に固着された軸７とが備えられたもので、ハウジングを構成する外部ケース８に格納され、開口部で前記ブラケット１の外周にレーザ溶接Ｙで組み立てられる。
このロータケース６は、軸受支持部６ａとこれに連結した前記マグネット４の上部が接着される平坦部６ｂが形成される。この平坦部６ｂは前記マグネット４の外径より少し小に形成される。
前記偏心ウエイト５は弧状に形成された主要部５ａと、これに一体の内方に天井部５ｂが形成され、前記平坦部６ｂとの間にマグネットが覗かれる間隙が形成されるようになっている。偏心ウエイト５はこの間隙部分で平坦部とマグネット４の一部及び天井部５ｂで鉛フリー半田ＨＤで半田付けによって固着される。
前記偏心ウエイト５の反対側でも同様にしてマグネット４とロータケース６は半田付けで固着される。
これらの半田付けはリフローででき、マグネットは、半田付け後に着磁するのは言うまでもない。
従って、これらの部材は半田付けで固着されるので、耐衝撃性が確保できる。
前記偏心ウエイト５の反対側でも同様にしてマグネット４とロータケース６は半田付けで固着される。
これらの半田付けはリフローででき、マグネットは、半田付け後に着磁するのは言うまでもない。
従って、これらの部材は半田付けで固着されるので、耐衝撃性が確保できる。
このようにした偏心ロータＲは、軸受支持部６ａに装着された含油軸受９を介して軸７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、外部ケース８を被せて組み付けられる。
ここでは、径方向の衝撃に耐えられるように、軸７の先端は、さらにレーザ溶接Ｌされている。
この偏心ロータを覆う外部ケース８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で組み付けられる。
ここでは、径方向の衝撃に耐えられるように、軸７の先端は、さらにレーザ溶接Ｌされている。
この偏心ロータを覆う外部ケース８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で組み付けられる。
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単相ブラシレスモータにも採用できる。また、軸支持部はブラケットに一体立ち上げられた支部でなく、黄銅製の軸受けホルダ型にしてもよく、これらの軸支持部に軸受を固定し、ロータ側に軸を固定すれば軸回転型にもできる。
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ず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。
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ず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。
１ ブラケット
１ａ 軸支持部
１ｂ 突起
１ｃ 透孔
１ｄ 給電端子載置部
１ｅ 磁気吸着力緩和手段
２ ステータベース
２ａ 中央透孔
２ｂ 長孔
２ｃ 空心電機子コイル装着用ガイド孔
２ｄ 捨てパターン
２ｅ コイル結線パターン
２ｆ 駆動回路結線パターン
２ｇ 給電端子部
２ｈ 切り込み
３ 空心電機子コイル
４ 軸方向空隙型マグネット
５ 偏心ウエイト
５ａ 主要部
５ｂ 天井部
６ ロータケース
６ａ 軸受支持部
６ｂ 平坦部
７ 軸
８ 外部ケース
９ 含油軸受
Ｒ 偏心ロータ
Ｄ 駆動回路部材
ＳＴ ステータ
１ａ 軸支持部
１ｂ 突起
１ｃ 透孔
１ｄ 給電端子載置部
１ｅ 磁気吸着力緩和手段
２ ステータベース
２ａ 中央透孔
２ｂ 長孔
２ｃ 空心電機子コイル装着用ガイド孔
２ｄ 捨てパターン
２ｅ コイル結線パターン
２ｆ 駆動回路結線パターン
２ｇ 給電端子部
２ｈ 切り込み
３ 空心電機子コイル
４ 軸方向空隙型マグネット
５ 偏心ウエイト
５ａ 主要部
５ｂ 天井部
６ ロータケース
６ａ 軸受支持部
６ｂ 平坦部
７ 軸
８ 外部ケース
９ 含油軸受
Ｒ 偏心ロータ
Ｄ 駆動回路部材
ＳＴ ステータ
Claims (2)
- 中央に軸支持部が配された磁性体ブラケットと、このブラケットに添設された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に配された複数の空心電機子コイルと、この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に配された駆動回路部材とが備えられたステータと、
前記ステータに軸方向空隙を介して組み合わせたロータを備え、
前記ロータはロータケースに配された複数個の磁極を有する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であって、
前記ステータベースは前記軸支持部に配される中央透孔と、この中央透孔の径方向外方に空けられた少なくとも１個の透孔があり、
前記透孔は、前記空心電機子コイルの中心から前記軸方向空隙型マグネットの磁極の開角の略１／４の配置開角の位置に設けられており、
前記透孔には前記磁性体ブラケットから一体に突き起こして形成されたディテントトルク部が前記ステータベースの厚み内に収まるように格納されていることを特徴とする軸方向空隙型ブラシレス振動モータ。 - 前記磁性体ブラケットのディテントトルク部に隣接して磁気吸着力緩和手段が形成されている請求項１に記載の軸方向空隙型ブラシレス振動モータ。
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