JP5963392B2 - モータ - Google Patents

Description

本発明はモータ、特にOA機器に搭載される小型かつ高出力が求められるモータに関する。

従来、このようなモータの軸受保持部材と回路基板との固定方法としては、ネジによる固定部材を用いた固定手段を用いる方法が一般的であった。

特開平１０−１０８４１４

近年、OA機器の小型化・薄型化するのに伴い、モータについても小型化・薄型化が求められている。また、同時にモータの低価格化も求められている。

従来のモータの構造について特許文献１（特開平１０−１０８４１４）の図１および２を参照して、モータのハウジング部２０には、プリント基板１６との軸方向に重合する平坦部数箇所において貫通孔が設けられている。この貫通孔と対応するように、プリント基板１６にも貫通孔が形成されている。これらの貫通孔には、ネジ山と螺合する溝が形成されており、ビス１７が挿通されている。これにより、ハウジング部２０とプリント基板１６とが、締結固定される。しかし、この構造では、ハウジング部２０やプリント基板１６に、ビス１７を挿通するための締結スペースの確保が必要となる。そのため、上述したモータの小型化・薄型化の実現が出来なくなってしまう。また、締結のために、ビス１７が必要となるので、モータの製造コストが上昇してしまい、モータの低価格化も実現することが出来ない問題がある。

本発明の請求項１によれば、上下方向に延びる中心軸に沿って配置されるシャフトと、前記シャフトと共に回転し、蓋部と円筒部とを有するロータホルダと、前記円筒部の内周面に固定される略円筒状のロータマグネットと、前記蓋部よりも軸方向下側において前記シャフトを回転可能に支持する軸受部材と、内周面に前記軸受部材が保持される略円筒状の軸受保持部材と、前記軸受保持部材の径方向外側に配置され、前記ロータマグネットと径方向に対向するステータと、中心に前記軸受保持部材が挿通される開口部を備え、軸方向において前記ステータよりも下側において前記軸受保持部材に固定される回路基板と、を備えるモータであって、前記軸受保持部材は金属材料によって形成され、前記中心軸に略垂直な方向に広がるフランジ部を有し、前記回路基板は樹脂材料によって形成され、前記回路基板の前記開口部の端部には、最外表面に剥き出しの金属層からなるパターンを有し、前記金属層は、軸受保持部材を正投影した際における前記フランジ部の形状とほぼ同形状に形成され、前記パターンは前記回路基板に印刷により形成され、前記軸受保持部材と前記パターンとが接触する箇所の少なくとも一部には、金属イオンと接触すると触媒反応が誘発されて硬化する接着剤が介在することを特徴とする。

本願発明の請求項１に従えば、回路基板が軸受保持部材と接触する開口部の端部には、最外表面に剥き出しの金属層が形成される。また、軸受保持部材も金属材料にて形成される。したがって、軸受保持部材と回路基板との固定について、金属イオンを触媒として硬化する嫌気性接着剤を使用することができる。

本発明によれば、モータの部品点数を増やすことなく、小型化・薄型化を実現したモータを提供することができる。

図１は、モータを軸方向に切った模式断面図である。 図２は、ブッシュの平面図である。 図３は、回路基板の底面図である。

＜モータの全体構造＞
本明細書では、中心軸Ｊ１方向において、図中の上側を単に「上側」と呼び、図中の下側を単に「下側」と呼ぶ。「上側」および「下側」という表現は、必ずしも重力方向と一致する必要はない。

本発明のモータの実施例の一形態について、図１を用いて説明する。図１は、本発明のモータの実施例の一形態を示したものであり、軸方向に仮想的に切ったときの模式断面図である。

モータ１０は、中心軸Ｊ１を中心に回転する回転部２０と、回転部２０を回転自在に支持する軸受部材３０と、２つの軸受部材を保持する静止部４０と、から構成される。

回転部２０は、中心軸Ｊ１と同軸に配置され、軸方向に沿って延びる略円柱形状のシャフト２１と、シャフト２１の軸方向上側に固定されるロータホルダ２２と、ロータホルダ２２に固定されるロータマグネット２３と、から構成される。

シャフト２１の軸方向下側は、複数の溝が形成される歯車部２１１となっており、当該歯車部２１１と外部装置とを係合させることにより、モータ１０のトルクを外部に出力することができる。

ロータホルダ２２は、有蓋略円筒状であり、シャフト２１に固定されるシャフト固定部２２１と、シャフト固定部２２１から径方向外方に広がる略円板状の蓋部２２２と、蓋部２２２の径方向外側の縁から軸方向下側に向かって延伸する略円筒状の円筒部２３３と、を有する。ロータホルダ２２は、例えば、薄板状の磁性材料をプレス加工にて打ち抜いて成型される。

ロータホルダ２２の円筒部２３３の内周面には、略円筒状のロータマグネット２３が固定される。ロータマグネット２３には、界磁用の着磁が施されている。また、ロータマグネット２３の下面には、位置検出用の着磁が施されている。

シャフト２１の外周面には、上側軸受３１と、下側軸受３２とが固定される。上側軸受３１および下側軸受３２は、軸受部材３０を構成する。

静止部４０は、中心軸Ｊ１と同軸の軸心となるよう形成された略円筒形状のブッシュ４２と、ブッシュ４２の外周面に固定されたステータ４１と、ステータ４１の軸方向下側に配置され、ブッシュ４２に固定された回路基板４３と、を備える。

図２は、ブッシュ４２の平面図である。以下、図２を参照して、説明する。ブッシュ４２は、軸受保持部材を構成しており、その内周面には、上側軸受３１および下側軸受３２が挿入または挿入と接着の併用により、保持される。ブッシュ４２は、アルミ合金、亜鉛合金などの金属材料を、ダイカスト法によって成型することによって形成される。ブッシュ４２の外周面は、軸方向上側に位置する第１円筒部４２１と、第１円筒部４２１の下側に位置し、第１円筒部４２１よりも外径が大きい第２円筒部４２２と、第２円筒部４２２の下側に配置され、中心軸Ｊ１に略垂直な方向に広がるフランジ部４２３とを有する。

第１円筒部４２１の上側には、ステータ固定部４２４が、周方向の３箇所に間隔をおいて配置される。

第２円筒部４２２は、周方向の３箇所に間隔をおいて配置されるとともにそれぞれが軸方向下側に向かうにつれ径方向における中心軸J１からの距離が次第に大きくなるガイド部４２５を有する。また、第２円筒部４２２の下側には、基板固定部４２６が、周方向の３箇所に間隔をおいて配置されている。径方向において、中心軸J１から基板固定部４２６の最外部までの距離は、中心軸J１からガイド部４２５の最外部までの距離と、等しいまたは小さくなっている。

フランジ部４２３は、中心軸Ｊ１に垂直な方向に対して面一である上面を有する。また、フランジ部４２３は、周方向に間隔をおいて３箇所配置されるとともに、径方向外側に向かって延びる腕部４２３１を有する。各腕部４２３１には、軸方向に開孔する固定孔４２３２が設けられる。固定孔４２３２内には、ねじ等の固定部材（不図示）が挿入され、装置本体に対してモータ１０を固定することができる。フランジ部４２３は、径方向外側に向かって延びる位置決め部４２３３を有し、位置決め部４２３３には、軸方向上側へ向かって突出する位置決め突起４２３４が配置される。

ステータ４１は、複数枚の磁性鋼鈑が積層されることにより形成される。ステータ４１は、環状のコアバック部４１１１とコアバック部４１１１から径方向外側に放射状に伸びる複数のティース部４１１２とを有するステータコア４１１、および、各ティース部４１１２に巻回されるコイル４１２を、備える。

回路基板４３は、ガラスエポキシ樹脂からなる。回路基板４３の中心には、軸方向に貫通する開口部４３１が設けられている。開口部４３１には、ブッシュ４２の第２円筒部４２２が挿通される。また、開口部４３１の端部には、径方向外側に向かって切りかかれたスリット４３１１が形成されている。スリット４３１１内には、位置決め突起４２３４が挿通される。

回路基板４３の下面には、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応したランド（不図示）が配置されており、ステータ４１のコイル４１２から引き出された導線（不図示）が、各ランドに半田付けされる。

回路基板４３の下面には、磁界の変化によって回転部２０の回転位置を検出するホール素子（不図示）が配置される。

回路基板４３の上面には、ＦＧパターンが配置される。ＦＧパターンは、ロータマグネット２３と軸方向に対向して配置される。ＦＧパターンは、回転部２０の回転に伴うロータマグネット２３の磁界の変化により、電圧を誘起してＦＧ信号を発生させる。ＦＧ信号を読み取ることで、回転体２０の回転位置および速度を検出する。

回路基板４３には、外部電源等と接続されるフレキシブル・フラット・ケーブル（不図示）が半田付けされるランド部（不図示）が配置される。

回路基板４３の下面において、開口部４３１の端部の周囲には、金属層４３２が形成されている。金属層４３２は、ブッシュ４２を正投影した際におけるフランジ部４２３の形状とほぼ同形状に形成されている。（図３参照）。本実施形態において、金属層４３２は銅箔であり、回路基板に基板パターンを印刷する際に、基板パターンが印刷されるのと同時に形成することができる。したがって、金属層４３２を形成する際に、追加の加工工程や部品を不要であり、コストや工程時間を削減することが可能となる。

＜ブッシュと回路基板との固定構造＞
回路基板４３は、フランジ部４２３上に載置される。回路基板４３の金属層４３２と、フランジ部４２３の上面との間には、接着剤が介在している。その接着剤は、たとえば、金属イオンと接触すると触媒反応を誘発し硬化する接着剤を用いることができる。そのような接着剤の材料としては、例えば、アクリル樹脂嫌気性接着剤などの嫌気性接着剤が用いられる。回路基板４３の上面において、開口部４３１の端部では、基板固定部４２６が径方向外側に折り曲げられている。その結果、回路基板４３は、基板固定部４２６とフランジ部４２３に挟持された状態で固定される。この挟持による固定と上述の接着剤による固定とを併用することにより、回路基板４３を、ブッシュ４２に強固に固定することができる。

この点に関して、従来は、回路基板４３とブッシュ４２とをねじなどの固定部材を用いて固定していた。しかし、固定部材を用いると、部品点数の増加や組立の作業性の悪化を招くという問題があった。他方、挟持のみの固定では、クリープにより固定が緩むことがあるため、信頼性の面で問題があった。また、接着のみの固定では、温度変化の激しい使用環境において接着剤の劣化等が起こり、信頼性の面で問題があった。

嫌気性接着剤以外の接着剤を用いることも考えられるが、次の不具合がある。例えば、２液性接着剤であれば、接着剤塗布時に別工程が必要となり、作業性が悪くなる。また、瞬間接着剤であれば、硬化時間が早いため、工程管理が困難である。また、エポキシ系接着剤は、一般に粘度が高いため、作業性が悪い。しかしながら、嫌気性接着剤であれば、上記問題が発生しない。

以上より、本実施例においては、挟持と接着を併用して回路基板４３とブッシュ４２とを固定するので、信頼性を損なうことなく、部品点数を削減することができる。また、回路基板上のパターンを利用するので、追加の加工工程や部品等が不要であり、コストを押さえることができる。

＜モータの組み立て工程＞
次に、本モータの組立工程について説明する。

まず、図２を参照して、説明する。まず、ブッシュ４２の接着剤塗布領域４２７に嫌気性接着剤を塗布する。接着剤塗布領域４２７は、略環状に設けられる。また、接着剤はディスペンサにて塗布される。

次に、回路基板４３の開口部４３１にブッシュ４２を挿入する。この際、ブッシュ４２の第２円筒部４２２の外側に配置されたガイド部４２５により、回路基板４３は、中心軸Ｊ１と開口部４３１とが同軸になるようにガイドされる。また、ガイド部４２５により、基板固定部４２６上に回路基板４３が乗り上げることが防止される。開口部４３１に挿入されたブッシュ４２は、フランジ部４２３の上面に回路基板４３の下面が当接するまで挿入される。この際、開口部４３１のスリット４３１１内に、位置決め突起４２３４が挿入される。これにより、ブッシュ４２と回路基板４３との周方向の位置が位置決めされる。上述したとおり、回路基板４３の下面に形成された金属層４３２は、ブッシュ４２を正投影した際におけるフランジ部４２３の形状とほぼ同形状に形成されている。そのため、金属層４３２は、フランジ部４２３の位置と一致するような状態に位置決めされる。これにより、回路基板４３は、ブッシュ４２のフランジ部４２３と、金属層４３２において当接する。

ブッシュ４２が開口部４３１へ挿入されると、金属層４３２とフランジ部４２３とが接触した状態となる。ブッシュ４２の接着剤塗布領域４２７に塗布された嫌気性接着剤は、毛細管現象により、金属層４３２とフランジ部４２３との間に形成される微細な隙間にいきわたる。ここで、嫌気性接着剤は、外気と遮断されるとともに、金属イオン（すなわち、金属製のブッシュ４２および金属層４３２）と接触することになる。そのため、嫌気性接着剤において、触媒反応が誘発され、その硬化が始まる。この状態において、基板固定部４２６を、回路基板４３の上面と接触させるように、開口部４３１の端部において径方向外側に折り曲げる。これにより、回路基板４３は、基板固定部４２６およびフランジ部４２３に挟持された状態で固定される。基板固定部４２６を折り曲げた後も、嫌気性接着剤の触媒反応は続き、やがては完全に硬化する。

次に、ブッシュ４２の第１円筒部４２１の外周面に嫌気性接着剤を塗布する。接着剤は、ディスペンサにて塗布される。

そして、ブッシュ４２の第１円筒部４２１を、ステータ４１のコアバック４１１１の内側に挿入する。これにより、第１円筒部４２１の外周面に塗布された嫌気性接着剤は、第１円筒部４２１の外周面とコアバック４１１１の間に行き渡ることになる。第１円筒部４２１およびコアバック４１１１は互いに金属であるため、上述と同様に、接着剤の硬化が始まる。コアバック４１１１の下面は、第２円筒部４２２の上端面に当接する。この状態において、ステータ固定部４２４を径方向外側に折り曲げ、コアバック４１１１の上面と接触させる。これにより、ステータ４１は、第２円筒部４２２の上端面およびステータ固定部４２４に挟持された状態で固定される。

最後に、軸受部材３０をブッシュ４２の内側に固定し、回転部２０を挿入することで、モータが完成する。

以上、本発明にかかる一実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限られるものではない。

たとえば、金属層４３２は、開口部４３１の全周にわたって形成する必要はない。周方向における複数箇所に形成してもよい。この場合においても、形成箇所は、望ましくは等間隔に配置するほうが望ましいが、等間隔でなくてもよい。

開口部４３１に形成されるスリット４３１１は、一つだけでなく、複数形成してもよい。また、それにあわせて、位置決め突起部４２３４の数を増やしてもよい。そして、スリット４３１１の数のほうが多ければ、位置決め突起部４２３４の数をスリット４３１１と一致させる必要はない。

基板固定部４２６の数は、３つに限られるものではない。例えば、基板固定部４２６の数をひとつとして、フランジ状に形成して開口部４３１の端部を全周覆うようにしてもよい。また、基板固定部の数を２乃至４以上とすることもできる。さらに、複数の基板固定部４２６の位置は、必ずしも等配でなくてもよい。

また、接着剤の塗布についても、金属層４３２や第１円筒部４２１、接着剤塗布領域４２７においては、必ずしも全領域に接着剤を塗布する必要はない。複数箇所に接着剤を塗布してもよいし、塗布箇所が少なくとも接着剤を広げるようにしてもよい。

接着剤塗布領域４２７は、必ずしも略環状でなくともよく、扇状の領域を複数形成してもよい。

腕部４２３１の数は、３つに限られるものではない。

回路基板４３は、紙フェノール製であってもよい。

本発明は、アウターロータ型のモータだけでなく、インナーロータ型のモータについても、適用可能である。この場合、銅箔等の接着剤塗布領域を回路基板の外周面に形成し、当該回路基板をハウジングに収容するようになる。

１０ モータ
２０ 回転部
３０ 軸受部材
４０ 静止部
４１ ステータ
４２ ブッシュ
４２１ 第１円筒部
４２２ 第２円筒部
４２３ フランジ部
４２４ ステータ固定部
４２５ ガイド部
４２６ 基板固定部
４２７ 接着剤塗布領域
４３１ 開口部
４３２ 金属層
Ｊ１ 中心軸

Claims (5)

1. 上下方向に延びる中心軸に沿って配置されるシャフトと、
   前記シャフトと共に回転し、蓋部と円筒部とを有するロータホルダと、
   前記円筒部の内周面に固定される略円筒状のロータマグネットと、
   前記蓋部よりも軸方向下側において前記シャフトを回転可能に支持する軸受部材と、
   内周面に前記軸受部材が保持される略円筒状の軸受保持部材と、
   前記軸受保持部材の径方向外側に配置され、前記ロータマグネットと径方向に対向する
   ステータと、
   中心に前記軸受保持部材が挿通される開口部を備え、前記軸方向において前記ステータ
   よりも下側において前記軸受保持部材に固定される回路基板と、
   を備えるモータであって、
   前記軸受保持部材は金属材料によって形成され、前記中心軸に略垂直な方向に広がるフランジ部を有し、
   前記回路基板は、樹脂材料によって形成され、
   前記回路基板の前記開口部の端部には、最外表面に剥き出しの金属層からなるパターンを有し、
   前記金属層は、前記軸受保持部材を正投影した際における前記フランジ部の形状とほぼ同形状に形成され、
   前記パターンは前記回路基板に印刷により形成され、
   前記軸受保持部材と前記パターンとが接触する箇所の少なくとも一部には、金属イオンと接触すると触媒反応が誘発されて硬化する接着剤が介在することを特徴とするモータ。
2. 請求項１に記載のモータであって、
   前記軸受保持部材は、前記回路基板を固定保持する基板固定部を有することを特徴とするモータ。
3. 請求項２に記載のモータであって、
   前記シャフトを中心とする前記回路基板の前記軸方向の一方側には、前記軸受保持部材に形成される、前記回路基板を固定保持する前記基板固定部が当接する部位が形成され、
   前記回路基板の前記軸方向の他方側において、前記軸受保持部材と前記回路基板とが前記接着剤を介して固定されることを特徴とするモータ。
4. 請求項１に記載のモータであって、
   前記回路基板の前記パターンは、前記回路基板における前記開口部の前記端部の少なくとも一部に形成されることを特徴とするモータ。
5. 請求項１に記載のモータであって、
   前記回路基板の前記パターンは、前記回路基板の前記開口部の前記端部全周に亘り形成されることを特徴とするモータ。
   

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