JP2004174296A - センサレス駆動回路が内蔵された軸方向空隙型ブラシレス振動モータ - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で部材点数の軽減と各部材を薄くして強度も十分に得る。
【解決手段】ロータヨーク（６）に軸方向空隙型マグネット（８）と弧状ウエイト（９）がある偏心ロータ（Ｒ）をヨークブラケット（１）に固定した軸（２）に回転自在に装着し、ヨークブラケット（１）に添設され、３相の少なくとも３個の巻線空心電機子コイル（５Ａ、５Ｂ、５Ｃ）を載置したステータベース（３）に平面視重畳しないようにセンサレス駆動回路部材（Ｄ）が配され、これらを覆うカバー部材（１０）を有し、ヨークブラケットの外周にカバー部材の開口部を溶接する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、移動体通信装置の無音報知手段に用いて好適なもので、センサレス駆動回路部材が内蔵された軸方向空隙型ブラシレス振動モータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ブラシレスモータは、ブラシ、コミュテータに代わる駆動回路が必須要件であるが、上記従来の構造は、いずれも駆動回路が内蔵されておらず、外付けのため引き出し端子も４端子以上が必要となって通常の２端子型直流モータのように取り扱うことができない問題があった。
しかも、通常のブラシレスモータでは、ステータは複数個の電機子コイルを均等に全周に配置しており、駆動回路部品もＩＣを始め他の電子部品が必要なため、とても内蔵できるものではなかった。
【０００３】
扁平な軸方向空隙型ブラシレス振動モータとして本出願人は、先にコアレススロットレス型で駆動回路部材を内蔵させないものを提案している。（実用新案文献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、いわゆるＳＭＤ方式では印刷配線板へのセットには実装効率が悪く、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。
【０００４】
そこで、本出願人は、先にコアード、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を提案している。（特許文献４参照）
【０００５】
【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２００２−１４２２２７号公報（図８〜図１１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明は、上記特許文献４に開示された軸方向空隙型ブラシレス振動モータをさらに改良して薄型で簡単な構成で部材点数を少なくし、駆動回路部品を内蔵できるようにして通常の直流モータと同様な取り扱いができるようにし、各部材を薄くしながらも強度も十分なようにして極めて薄い小型ブラシレス振動モータを提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するには、請求項１に示すように、ロータヨークの下方に複数個の磁極を有する軸方向空隙型マグネットを配する共に、このマグネット外周にアンバランス手段を設けてなる偏心ロータと、この偏心ロータを支える軸と、この軸を支えるヨークブラケットと、このヨークブラケットに添設されたステータベースと、このステータベースに配された少なくとも３個の巻線空心電機子コイルを含む３相の空心電機子コイルと、前記巻線空心電機子コイルとそれぞれ平面視重畳しないように前記ステータベースに配されたセンサレス駆動回路部材と、これらを覆うカバー部材とを備え、前記ヨークブラケットは中心の軸支承部から前記空心電機子コイル、前記駆動回路部材の間でこれらの部材の厚み内となるように支幹が半径方向外周に延在されて保持部が形成され、この保持部に前記カバー部材の開口部が組み付けられたもので達成できる。
【０００８】
具体的には、請求項２に示すように、前記ロータヨークは厚みが０．１５以下の磁性体で複数個の補強リブがあるバーリング部を介して前記軸に支えられ、さらに、ヨークブラケットの一部と前記ステータベースの一部が前記カバー部材より側方に突き出されて給電端子部を構成しており、前記カバーとヨークブラケットの組み付ける手段がレーザ溶接によるものであり、前記偏心ウエイトは平面視弧状に形成され、前記軸方向空隙型マグネットの外周でロータヨークに３カ所のレーザ溶接で組み付けられたものにするのがよい。
また、３相の空心電機子コイルは、請求項３に示すように、前記３相の空心電機子コイルは前記各巻線空心電機子コイルとシリーズに結線され、この各巻線空心電機子コイルと重畳されように前記ステータベースの両面に１層に形成された空心電機子コイルと前記駆動回路部材の配置側の反対面の前記ステータベースの一面に１層に形成された空心電機子コイルとからなるものがよい。
【０００９】
さらに、固定軸方式として請求項４、５に示すように、前記ヨークブラケットの中心に前記軸の基端が固定され、前記偏心ロータはロータヨークに軸受が配され、この軸受を介して前記軸に回転自在に装着され、前記軸の先端がカバー部材の中心の凹部にはめ込まれているものか、前記軸は少なくとも先端がカバー部材に溶着されている請求項３に記載のセンサレス駆動回路部材が内蔵されたものがよい。
【００１０】
そして、回転軸方式として請求項６、７に示すように、前記軸は先端が前記ロータヨークに溶着され、この軸を回転自在に支える軸受部がステータベースの中心に配され、前記軸の基端がステータベース側にピボット支承されているものか、前記ピボット支承する手段がマイクロボールベアリングで軸の先端を受けるようにしたものがよい。
【００１１】
請求項１に示す発明では、簡単に駆動回路部材が内蔵できることになり、給電端子も正負の２端子にすることができ、ヨークブラケットの厚みが無視できるので薄型化できる。
請求項２に示す型発明では、ロータを薄型にしても強度が確保でき、偏心ウエイトは弧状にしたので、薄型ながらも重心の移動が大となって回転時に大きな遠心力が発生し、カバーとヨークブラケットはレーザ溶接したので、変形が起きにくく、ヨークブラケットを利用して給電端子の保護ができる。
請求項３に示す発明では、空心電機子コイルが多くなって逆記電圧が容易に検出できる。
請求項４、５に示す発明では、軸は径方向に衝撃があっても、カバーで受け止められるので、細手のものが採用でき、ヨークブラケット、ロータヨークとも薄いのでモータとして極めて薄型にできる。
請求項６、７示す発明では、軸の基端をピボット支承するので、摺動ロスが軽減できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の第１の実施の形態を示すもので、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横方向切断平面図である。
図２は図１のＡ−Ａ切断縦断面図である。
図３は図１の一部材の平面図である。
図４は図１の別の部材の平面図である。
図５は本発明の結線状態を盛り込んだ動作説明図である。
図６はこの発明の第２の実施の形態を示すもので、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の縦断面図である。
【００１３】
以下、この発明の構成を図示する各実施の形態に基づいて説明する。
図１、図２に示すものは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で、すなわち、ヨークブラケット１は弱い磁性を有するステンレス板で厚みが０．２ｍｍ程度で構成され、中央にバーリング状に突き立てて０．５ｍｍの細手の軸２が基端で圧入された軸支承部１ａと、図３に示すような、軸支承部１ａから半径方向延在させた支幹１ｂ及びさらにこの支幹１ｂに一体で、半径方向へ延びた各支幹１ｂの先端を繋いで補強し後述のカバー部材１０との組み付け部を兼ねたリング状保持部１ｃからなり、この保持部の一部がさらに半径方向に突き出されて給電端子載置部１ｄとなっている。
【００１４】
保持部材１は、軸支承部１ａと支幹１ｂに対して、図２における下方向へ一段下がった状態で形成され、ヨークブラケット１の下部、すなわち軸支承部１ａと支幹１ｂの下側には、フレキシブル印刷配線板あるいはガラスクロスエポキシ基板からなるステータベース３が添設される。
また、ステータベース３の一部が突出して構成される給電端子部は、保持部１ｃと軸支承部１ａとの段差を利用して給電端子載置部１ｄの上側に保持される。
このステータベース３には、３相の電機子コイル、すなわち３個の巻線空心電機子コイル５Ａ、５Ｂ、５Ｃと、これらの空心電機子コイルにシリーズに結線された平面視６個の印刷配線空心電機子コイル５ａ、５ｂ‥‥５ｆが形成されている。
【００１５】
巻線空心電機子コイル５Ａ、５Ｂ、５Ｃは、図に示すように片側開角１８０度以内に配置され、６個の印刷配線空心電機子コイル５ａ、５ｂ、５ｃが同位置に重なって配置されている。
ここで、印刷配線コイルの替わりに薄い、たとえば０．０５ｍｍ程度の粘着剤を表面に塗布したシートに直径０．０５ｍｍの絶縁銅線を１層に巻回子ながら付着して形成したものでもよい。
ステータベース３上で、これらの巻線空心電機子コイル５Ａ、５Ｂ、５Ｃの中心を介して反対側には、センサレスＩＣ化された駆動回路部材Ｄとその付属部品が配置される。
当然ながら、これらの電子部材の結線パターンは必要になるのでこの電子部材配置側の印刷配線空心電機子コイル５ａ、５ｂ、５ｃは裏面のみに形成され、表面は前記駆動回路部材の結線パターンを避けて巻き始め端末引き出しパターン程度だけとする。
【００１６】
この結線関係は構造図で図示すると、複雑になってしまうので、図５に示すような結線状態を記載した動作説明図のように結線される。
図２に示すとおり、ステータベース３はヨークブラケット１の軸支承部１ｂと支幹１ｃの下方に位置し、軸支承部１ｂと支幹１ｃは巻線空心電機子コイル５Ａ、５Ｂ、５Ｃおよび駆動回路部材Ｄとその付属部品等を除けた位置で、その厚み以内に設けられる。
そして、これらは前記ヨークブラケット１の支幹１ｂが骨幹となるように液晶、ポリフエニレンサルファイドなどのリフロー半田に耐えられる耐熱性樹脂４で一体化される。
したがって、これらのステータベース３に配置されるコイル、駆動回路部材、支幹１ｂ等は、印刷配線をのぞいて平面視重畳してないことになり、薄型に構成できる。
【００１７】
また、支幹１ｂを一体に樹脂成型することによりステータベース３を中心としたステータ部分の強度を強くすることができる。
特に図示しないが、前記耐熱性樹脂４は一体成形の替わりに前記空心電機子コイル載置ガイドを立ち上げ、このガイドに前記空心電機子コイルを載置してもよい。
【００１８】
図２の実施例では、前記のように支幹１ｂとリング状保持部材１ｃの間に段差を設け、ステータベース３を支幹１ｂの下部に位置させ給電端子部を給電端子載置部１ｄの上側に配置した。ここで、支幹１ｂとリング状保持部材１ｃの間に段差を設けず、給電端子部を給電端子載置部１ｄの下側に配置することもできる。このように、支幹１ｂとリング状保持部材１ｃに段差を設けるか設けないかにより、ステータベース３に設けられた給電端子として、ステータベース３のどちらの面を使用するか選択することができる。
【００１９】
一方、前記軸に回転自在に装着される偏心ロータＲは、中央に設けたバーリング状の軸受保持部６ａに焼結含油軸受７が圧入された０．１ｍｍ程度の薄いロータヨーク６と、この下面接着した軸方向空隙型マグネット８と、このマグネット７の外周で図４にも示すように前記ロータヨーク６に３点でレーザスポット溶接された弧状ウエイト９からなる。
ここで、前記ロータヨーク６には、落下などの衝撃時に変形を防ぐために厚み方向のデッドスペースを利用して補強リブ６ｂが軸保持部６ａから放射状に形成されている。図中、６ｃは前記マグネット８を位置決めすると共に接着時の補強用として垂下させた舌片である。
【００２０】
前記マグネット８は６極着磁され、このように構成した偏心ロータＲは、ブレーキ損失を軽減させるために少なくとも２枚に積層したスラストワッシャＳ１を介して前記軸２に回転自在に装着される。
その後、薄い非磁性もしくは鉄より磁性が弱いステンレス材からなる偏平カップ状のカバー部材１０が被せられ、前記軸の先端がカバー部材１０の中央に形成されたバーリング孔１０ａにスラストワッシャＳ２を介してはめ込まれる。ここで、このバーリング孔は軸径よりさらに細くなっており、軸２の先端が突き出ないようになっていて、この先端部分は変形予防のために前記カバー部材１０にレーザ溶接される。
【００２１】
カバー部材１０の開口部は前記ヨークブラケット１のリング状保持部１ｃにレーザスポット溶接で組み付けられる。
このように溶接によって組み立てられた振動モータは、薄手の部材を使用しても強度が十分得られることになる。
このように構成したセンサレス型扁平モータの駆動原理は、空心電機子コイル自体の逆起電力の方向を検出して駆動するものが採用され、その説明は省略する。
【００２２】
次に図６において、第２の実施の形態である軸回転型の構成を説明する。
以下、上記の実施の形態と同一の部材または同一機能を有する略同一部材については、同一符号を付してその説明を省略する場合がある。
すなわち、ヨークブラケット１１の中央には、第一実施例のそれと比較し少し大径の軸支部１１ａがバーリング状に上方に突き出され、ここに第一実施例位置ではロータヨーク６に取り付けられた焼結含油軸受７が格納される。ヨークブラケット１１のその他の部位は前記第１の実施の形態と同様なためその説明は省略する。
一方、偏心ロータＲ１は、今度はロータヨーク６６の中心に０．６ｍｍの軸２２の先端が直接圧入され、さらにロータヨーク６６にレーザスポット溶接されている。この軸６６の他端は、０．３ｍｍ程度のボールベアリングＢを介してヨークブラケット１１に一体化した耐熱性樹脂の受け部にピボット支承されるようになっている。
【００２３】
ここで前記ボールベアリングＢの替わりに軸に基端を丸く形成してもよい。
偏心ロータＲ１は、ヨークブラケット側へ吸引されるので、スラストワッシャは不要となる。当然ながらカバー部材１００はめくら型でよいことになる。
【００２４】
【発明の効果】
この発明は、上記のように構成したので、簡単な構成で部材点数を少なくし、駆動回路部品を内蔵できるようにして通常の直流モータと同様な取り扱いができるようにし、各部材を薄くしながらも強度も十分なようにして極めて薄いブラシレス振動モータを提供できる。
すなわち、請求項１に示す発明では、簡単に駆動回路部材が内蔵できることになり、給電端子も正負の２端子にすることができ、ヨークブラケットの厚みが無視できるので薄型化できる。
【００２５】
請求項２に示す発明では、偏心ロータを薄型にしても強度が確保でき、偏心ウエイトは弧状にしたので、薄型ながらも重心の移動が大となって回転時に大きな遠心力が発生し、カバーとヨークブラケットはレーザ溶接したので、変形が起きにくく、ヨークブラケットを利用して給電端子の保護ができる。
請求項３に示す発明では、空心電機子コイルが多くなって逆記電圧が容易に検出できる。
【００２６】
請求項４、５に示す発明では、軸は径方向に衝撃があっても、カバーで受け止められるので、細手のものが採用でき、ヨークブラケット、ロータヨークとも薄いのでモータとして極めて薄型にできる。
請求項６、７に示す発明では、軸の基端をピボット支承するので、摺動ロスが軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態を示すもので、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横方向切断平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ切断縦断面図である。
【図３】図１の一部材の平面図である。
【図４】図１の別の部材の平面図である。
【図５】本発明の結線状態を盛り込んだ動作説明図である。
【図６】この発明の第２の実施の形態を示すもので、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の縦断面図である。
【符号の説明】
１、１１ ヨークブラケット
２、２２ 軸
３ ステータベース
４ 耐熱性樹脂
５Ａ、５Ｂ 空心電機子コイル
６、６６ ロータヨーク
Ｒ、Ｒ１ 偏心ロータ
Ｈ ホールセンサ
Ｄ 駆動回路部材
７ 焼結含油軸受
８ 軸方向空隙型マグネット
９ 弧状の偏心ウエイト
１０、１００ カバー部材

Claims (7)

1. ロータヨークの下方に複数個の磁極を有する軸方向空隙型マグネットを配すると共に、このマグネット外周にアンバランス手段を設けてなる偏心ロータと、この偏心ロータを支える軸と、この軸を支えるヨークブラケットと、このヨークブラケットに添設されたステータベースと、このステータベースに配された少なくとも３個の巻線空心電機子コイルを含む３相の空心電機子コイルと、前記巻線空心電機子コイルとそれぞれ平面視重畳しないように前記ステータベースに配されたセンサレス駆動回路部材と、これらを覆うカバー部材とを備え、前記ヨークブラケットは中心の軸支承部から前記空心電機子コイル、前記駆動回路部材の間でこれらの部材の厚み内となるように支幹が半径方向外周に延在されて保持部が形成され、この保持部に前記カバー部材の開口部が組み付けられたことを特徴とするセンサレス駆動回路部材が内蔵された軸方向空隙型ブラシレス振動モータ。
2. 前記ロータヨークは厚みが０．１５以下の磁性体で複数個の補強リブがあるバーリング部を介して前記軸に支えられ、さらに、ヨークブラケットの一部と前記ステータベースの一部が前記カバー部材より側方に突き出されて給電端子部を構成しており、前記カバーとヨークブラケットの組み付ける手段がレーザ溶接によるものであり、前記偏心ウエイトは平面視弧状に形成され、前記軸方向空隙型マグネットの外周でロータヨークに３カ所のレーザ溶接で組み付けられた請求項１に記載のセンサレス駆動回路部材が内蔵された軸方向空隙型ブラシレス振動モータ。
3. 前記３相の空心電機子コイルは前記各巻線空心電機子コイルとシリーズに結線され、この各巻線空心電機子コイルと重畳されるように前記ステータベースの両面に１層に形成された空心電機子コイルと前記駆動回路部材の配置側の反対面の前記ステータベースの一面に１層に形成された空心電機子コイルとからなる請求項１に記載のセンサレス駆動回路部材が内蔵された軸方向空隙型ブラシレス振動モータ。
4. 前記ヨークブラケットの中心に前記軸の基端が固定され、前記偏心ロータはロータヨークに軸受が配され、この軸受を介して前記軸に回転自在に装着され、前記軸の先端がカバー部材の中心の凹部にはめ込まれている請求項１ないし３のいずれか１項に記載のセンサレス駆動回路部材が内蔵された軸方向空隙型ブラシレス振動モータ。
5. 前記軸は少なくとも先端がカバー部材に溶着されている請求項４に記載のセンサレス駆動回路部材が内蔵された軸方向空隙型ブラシレス振動モータ。
6. 前記軸は先端が前記ロータヨークに溶着され、この軸を回転自在に支える軸受部がステータベースの中心に配され、前記軸の基端がステータベース側にピボット支承されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載のセンサレス駆動回路部材が内蔵された軸方向空隙型ブラシレス振動モータ。
7. 前記ピボット支承する手段がマイクロボールベアリングで軸の先端を受けるようにした請求項６に記載のセンサレス駆動回路部材が内蔵された軸方向空隙型ブラシレス振動モータ。

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