JP2004320875A - 小型振動用リニアモータ - Google Patents

Abstract

【課題】携帯電話等に要される振動発生装置において、巻線を施すコイルボビンの弾性を持った結線板により巻線スペースの無効部が生じる課題を解決し、限られたスペース内で巻線スペースの有効活用を目的とする。
【解決手段】コイルボビン１０の片側フランジ部１１に弾性を持った結線板２１、２２を設け、巻線の端末を処理した端子をヨーク４１に設けた溝４１ａ、４１ｂに配置することにより、巻線を施す部分から弾性を持った結線板による無効部を排除することができるとともに、耐落下衝撃性を向上させることができるという効果が得られる。
【選択図】 図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は携帯電話、ページャー、携帯情報端末のような着信、呼び出し、および特定の時間を知らせる等のアラーム機能に使用するリニア振動発生装置並びにそれを搭載する携帯機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在前述の携帯機器、ことに携帯電話における着信時の振動呼び出し機能は不可欠なものとなっている。これら携帯機器の高機能化に伴い、その限られた機器容量の中により多くの機能を詰め込むために、その回路はますます高密度実装が求められるとともに、これらの機器に使用される振動発生装置も、小型、薄型化がより強く求められている。
【０００３】
その反面このような振動発生装置には近年１０，０００Ｇを超えるような極めて高い衝撃に対する耐性が求められている。
【０００４】
また、このような用途に用いられる振動発生装置には、機器組立時の工数削減、及び機器の回路基板と振動発生装置との電気的接続部信頼性向上のため、リフローによる実装が望まれている。
【０００５】
従来このような振動発生装置としては、次のようなものが用いられている。
【０００６】
第一に、円筒型のモータのシャフトに扇型の高比重金属により成型された偏心分銅を取り付け、モータの回転に伴い偏心分銅が回転し、この分銅の遠心力により、機器を振動させるものである。
【０００７】
第二に、扁平型のモータの回転子に偏心手段、たとえば回転子を構成する巻線の一部を欠落させるもしくは回転子の一部に高比重金属または樹脂を埋め込む等により、回転子にアンバランスを持たせ、この回転子の遠心力により機器を振動させるものである。
【０００８】
しかしながら、円筒型のモータでは機器への取り付けのために例えばモータ本体を覆うラバーホルダーが必要であり、モータの径以上のスペースが必要である。また、扁平型のモータでは、振動方向が機器、特に携帯電話の筐体底面と平行方向に発生するため、体感が円筒型モータに対して悪化するという課題がある。
【０００９】
そこで、本発明者は小型、特に薄型でありながら、体感振動の向上を目指したモータの構造として、モータのシャフト方向に可動子が運動する所謂リニア型のモータに着目した。リニア型のモータであれば、振動方向を機器への取り付け面（筐体底面と平行な面）に対し直角にすることができるので、機器、特に携帯電話の装着者に確実に振動を伝えることが可能となる。
【００１０】
リニア型のモータは、モータのシャフト方向に変位する可動子と、この可動子を電磁力で駆動する固定子により構成される。このリニア型のモータを、その内周方向に単極着磁を施した永久磁石により可動子を構成し、巻線を施したコイルボビンに対し上下に二分割された略カップ状ヨークを嵌め込んで固定子を構成することにより、小型化を図る方法がある。このような構成を取ることにより、コイルボビンに施した巻線に供給する通電方向を変えることにより可動子の変位方向を変えることができる。従って、巻線は一層で、またヨークも一対で良いので、小型に構成することができる。そして、リニア型のモータを小型化する場合には、上記の他、コイルボビンに巻回した巻線を、モータ外部の電力供給源に接続するための構成、中でも巻線の端末処理部の形状が大きな影響を及ぼすことを考慮する必要がある。
【００１１】
従来、たとえば電磁ソレノイドの様にコイルボビンに巻回した巻線の端末処理方法としては、コイルボビンのフランジ部にＬ型の結線ピンを埋め込み、巻線の巻き始めおよび巻き終わりを前記結線ピンのフランジ部径方向より露出した部分にそれぞれ接続し、結線ピンの他端、すなわち下部フランジ側から下方へ露出した部分でコネクタ接続しているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【００１２】
図６、および図７に従来の結線方法を示す。図６、７において、結線ピン３４はコイルボビン３１の一方のフランジ３３に埋め込まれた金属製のピンであり、接続端部３４ａにより巻線３２の巻き始め、巻き終わりを巻きつけ結線している。また、ボビン３１の下部フランジ３３の下面には、絶縁材料から形成されるコネクタホルダー（保持手段）３５が装着されている。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００１−３５７１９号公報（第３−４頁、図４）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の構成では、コイルボビンのフランジに並べて埋めこまれた結線ピンに巻線の巻き始め、巻き終わりを巻きつけ結線するので、コイルボビンの巻線部に影響を及ぼさないから巻線の巻数が制限されるという点は改善されるが、巻線への通電のために、前記結線ピンの下部フランジ側から下方に露出した部分にコネクタを接続しており、また、このコネクタの保持のためにコネクタホルダーをコイルボビンに形成するので、限られた高さ方向の中でコイルボビンの長手方向にスペースを取られ、巻線を巻くスペースが減少してしまう。このような構成では薄型化を達成するのが困難になるという課題があった。
【００１５】
また、巻線への電源供給部はコネクタ接続であるので、耐衝撃性を考慮されたものではなく、更に、結線ピンと巻線の接合処理をはんだ付けで行うので、モータをリフローにより機器に実装する場合、リフロー時の熱により接合部のはんだが再溶融し、結線ピンと巻線の接合不良を引き起こす恐れがあった。
【００１６】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、コイルボビンの巻線可能な範囲を最大限にすると共に、少ないスペースで結線処理ができて、かつ結線部にストレスを加えることなく、小型で、確実な、さらに耐衝撃性を兼ね備えた結線手段を提供することを目的とする。
【００１７】
さらに結線の工法として、アーク溶接等の溶接工法を用いることにより、はんだを使わない接合を行い、環境に配慮した製品を提供するとともに、リフロー実装に対応した製品を提供することを目的とする。
【００１８】
そして上記によって、小型、薄型化を図りながら高い電気接続信頼性を有する小型振動用リニアモータを提供し、組み立て易く且つ信頼性に優れた携帯機器の実現に資することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、内周方向に単極に着磁を施された永久磁石及びこの永久磁石を内側に取り付けた環状の重量体からなる可動子と、両端にフランジ部を有するコイルボビンとこのコイルボビンに巻回され前記可動子に対して推力磁界を発生させる巻線と前記コイルボビンの上下両側に配置される一対の略カップ状ヨークとを有する固定子と、前記可動子と前記固定子を連結する弾性体と、前記固定子を保持するモータベースとにより構成される小型振動用リニアモータにおいて、少なくとも一部がモータベースの底面側に露出して取り付けられる複数の電極を前記モータベースに設け、コイルボビンの片側のフランジ部に巻線の端末処理を施す弾性を有する結線板を一対取り付け、前記ヨークの底面及び側面に前記結線板を挿入できる様に一対の溝を形成し、前記端末処理部を前記ヨークの溝内に配置し、前記結線板の巻線端末処理部とは反対側の端末を、前記モータベースの電極と電気的接続して構成される小型振動用リニアモータをその主旨とするものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、内周方向に単極に着磁を施された永久磁石及びこの永久磁石を内側に取り付けた環状の重量体からなる可動子と、両端にフランジ部を有するコイルボビンとこのコイルボビンに巻回され前記可動子に対して推力磁界を発生させる巻線と前記コイルボビンの上下両側に配置される一対の略カップ状ヨークとを有する固定子と、前記可動子と前記固定子を連結する弾性体と、前記固定子を保持するモータベースとこのモータベースに少なくとも一部がモータベースの底面側に露出して取り付けられる複数の電極とを備え、前記コイルボビンはその片側フランジ部に巻線の端末処理を施す弾性を有する結線板を一対有し、前記ヨークの底面及び側面には前記結線板に対応する位置に一対の溝が形成され、前記端末処理部を前記ヨークの溝内に配置し、前記結線板の巻線端末処理部とは反対側の端末を、前記モータベースの電極と電気的接続して構成される小型振動用リニアモータであり、この構成により下記の作用を有するものである。
【００２１】
第一に、巻線端末処理用の結線板をコイルボビンのフランジ部に取り付ける構成にして巻線部と径方向に干渉しない様にしたので、コイルボビン巻線部の径方向の肉厚を成型に必要な最小限の肉厚に抑えることが可能であり、コイルボビンに許される径方向の限られたスペースを有効に利用し巻線を施すことが可能になる。
【００２２】
第二に、コイルボビンに設けた端末処理部を、前記コイルボビンと共に固定子を構成する略カップ状ヨークの底面部及び側面部に形成した一対の溝内にその外周より飛び出さないように配置することで、前記端末処理部に必要なスペースを別途設ける必要がない。
【００２３】
さらに第三に、結線板に弾性を持たせることにより、機器を落下した場合にモータベースの電極を介して加わる衝撃の巻線の端末処理部への伝達を低減できるので、微細な巻線を使用することができるという効果を有する。
【００２４】
また、本発明の請求項２に記載の発明は、結線板をコイルボビンの片側端部にインサート成型により固定することを特徴とする小型振動用リニアモータであり、コイルボビンに許される長手方向の限られたスペースの中で結線板を確実にコイルボビンに取り付けることができるという作用を有するものである。
【００２５】
請求項３に記載の発明は、端末処理を溶接によって行うことを特徴とする請求項１記載の小型振動用リニアモータであり、下記の作用を有するものである。
【００２６】
第一に、有害な鉛を含んだはんだを使用せず、環境に配慮した結線を可能にするとともに、鉛による巻線のはんだ喰われを無くし、微細な巻線の使用を可能にすることができる。
【００２７】
第二に、モータの機器への取り付けとしてリフロー実装を考えた場合に、結線部の接合が再溶融することにより導通不良することのない接合を行うことができる。
【００２８】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の小型振動用リニアモータを備えた携帯機器であり、この構成により小型、薄型化を図りながら高い電気接続信頼性を有する小型振動用リニアモータを搭載した、組み立て易く且つ信頼性に優れた携帯機器を実現することができる。
【００２９】
【実施例】
以下本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
【００３０】
（実施例１）
図４に本発明による小型振動用リニアモータの一実施例の断面構造図を示す。図４において、環状の重量体８０の内側には内周方向に単極に着磁を施された永久磁石７０が取り付けられ可動子を形成している。一方、両端にフランジ部１１を有するコイルボビン１０とこのコイルボビン１０に巻回され前記可動子に対して推力磁界を発生させる巻線４３と前記コイルボビン１０の上下に配置される一対の略カップ状ヨーク４１、４２とからなり、前記コイルボビン１０の両側から前記ヨーク４１、４２を嵌め込んで固定子が形成されている。そして、前記可動子は、その重量体８０の上下両側で弾性体９１、９２を介して前記固定子の上下両側に連結され、前記固定子と同心に上下方向に運動可能に支持されている。また前記固定子は樹脂等で成形されたモータベース５０の中央部に保持されており、このモータベース５０には複数の通電端子（電極）６１、６２の少なくとも一部がモータベース５０の底面側に露出して取り付けられている。
【００３１】
続いて、上記固定子の詳細について図１乃至図３を参照しながら説明する。
図１においてコイルボビン１０は、樹脂により成型された後、略Ｌ時型に曲げを施した弾性を有する結線板２１、２２を前記コイルボビン１０の片側フランジ部１１に設けた溝に挿入固定している。この時、弾性を有する結線板２１、２２はコイルボビン１０の片側フランジ部１１にコイルボビン１０の中心に対して略１８０度の位置関係になるように固定されている。
【００３２】
そして、弾性を有する一方の結線板２１の結線処理部２１ａに巻線の端末を絡げた後にコイルボビン１０に所定の回数巻回し、他方の弾性を有する結線板２２の結線処理部２２ａに絡げて切断する。その後、絡げ部２１ａ、２２ａにおいてはんだ揚げ等により巻線と結線板との電気的導通を施す。
【００３３】
次に、図２乃至図３に示すように前記電気的導通を施された絡げ部２１ａ、２２ａを、一対の略カップ状のヨーク４１、４２の一方のヨーク４１の側面及び底面に形成された一対の溝４１ａ、４１ｂの内側に挿入しつつ、前記コイルボビン１０を前記ヨーク４１、４２の間に上下から挟み込んで固定子を形成する。このとき前記コイルボビン１０のフランジ部１１に固定された結線板２１、２２並びに前記ヨーク４１の側面及び底面の溝４１ａ、４１ｂは共にコイルボビン１０の中心に対して略１８０度の位置関係になるように配置され、また、前記コイルボビン１０のフランジ部１１に固定された結線板２１、２２の結線処理部２１ａ、２２ａが前記ヨーク４１、４２の外周径よりはみ出さないように構成されている。 以上の構成により、コイルボビンの限られた寸法を有効に生かしながら巻線を施すとともに、容易に結線処理を行うことができる。加えて、前記結線板２１の結線処理部２１ａと結線板２２の結線処理部２２ａ並びに前記ヨーク４１の側面及び底面に形成された溝４１ａと４１ｂとが共にコイルボビン１０の中心に対して対称に形成されるので組み立て時の位置合わせが容易である。また、前記一対のヨーク４１と４２を同一形状に形成することも可能であり、この場合は、コイルボビン１０の上下から挟み込むヨークの区別を無くすことができるので組み立てが容易となる。
【００３４】
次に、図４を参照しながら上記結線板２１、２２と前記モータベース５０に設けられた通電端子（電極）６１、６２との接続構造について説明する。
【００３５】
図４において、前記結線板２１、２２の前記コイルボビン１０に施された巻線４３と前記結線板２１、２２との接続部（結線処理部２１ａ、２２ａ）とは反対側の端末２１ｃ、および２２ｃを前記モータベース５０の外周側に向けて折り曲げ、前記モータベース５０に配設された通電端子（電極）６１、６２と前記端末２１ｃ及び２２ｃにおいて電気的、機械的に接続されている。この構成により、機器を落下した場合にモータベース５０の通電端子（電極）６１、６２を介して加わる衝撃が巻線４３の結線処理部２１ａ、２２ａへ伝達されるのを低減できるので、微細な巻線を使用することができる。
【００３６】
そして、図５に示すように、前記結線板２１、２２をコイルボビン１０のフランジ部１１にインサート成形により一体に固定した場合は、コイルボビンに許される長手方向の限られたスペースの中で結線板を確実にコイルボビンに取り付けることができる。
【００３７】
（実施例２）
次に、本発明による小型振動用リニアモータの他の実施例を再び図５を参照して説明する。
【００３８】
図５においてコイルボビン１０の巻線４３の末端は、結線板の端末２１ｂ、２２ｂを溶接時のグランドとして利用し、アーク溶接にて結線処理部２１ａ、２２ａと電気的、機械的に接続されている。
【００３９】
そしてこの実施例によれば、従来コイルボビン１０の巻線４３を結線板２１、２２に絡げてからその絶縁皮膜の剥離と電気接続のために行われていた、はんだ揚げの工程が不要となる。近年環境に対する関心が高まり、はんだを使う工程では鉛フリーのはんだへの転換が要請されているが、この方式によりはんだ自身を使用することなく、モータを構成することができる。
【００４０】
一般に鉛フリーはんだの融点はこれまでの共晶はんだの融点よりも２０〜３０℃高く、部品の耐久性への影響が懸念されている。さらに携帯機器の様な小型・薄型化が要求される用途に用いられる小型モータは、使用される巻線が直径数十μｍという極細径の巻線である。従って鉛による巻線の銅喰われ現象が細線の処理を困難にしている。本工法を使用することで加熱の時間も短く、また銅喰われの心配もなく、細線の巻線を採用することができる。
【００４１】
（実施例３）
図６に本発明による小型振動用リニアモータを搭載する携帯機器の一実施例の断面構造図を示す。
【００４２】
上記の作用を有する小型振動用リニアモータを用いて携帯機器の代表例である携帯電話を構成したものである。
【００４３】
図６において１０１は携帯電話であり、筐体１０２の内部には電子部品を搭載する基板１０３が収容されている。そして、上述した本願発明による小型振動用リニアモータ１０４が前記基板１０３に実装されている。そして、そしてこの実施例によれば、本願発明による小型振動用リニアモータを採用したので、その他の電子部品と同様にリフローにより実装することができる。さらに、この構成により小型、薄型化を図りながら高い電気接続信頼性を有する小型振動用リニアモータを搭載した、組み立て易く且つ信頼性に優れた携帯電話を実現することができる。
【００４４】
【発明の効果】
上記実施例の記載から明らかなように、請求項１記載の発明によれば、下記のような効果を得ることができる。
【００４５】
第一に小型のモータを構成するときに課題となる、巻線スペースを十分に確保することができる。
【００４６】
第二に、コイルボビンに設けた端末処理部を、前記コイルボビンと共に固定子を構成する略カップ状ヨークの底面部及び側面部に形成した一対の溝内にその外周より飛び出さないように配置することで、前記端末処理部に必要なスペースを別途設ける必要がない。
【００４７】
第三に、結線板に弾性を持たせることにより、巻線の端末処理部にストレスを加えることなく、モータベースに取り付けられた電極との結線を行うことが可能になる。加えて、落下時に巻線及び電極との接続部にかかる衝撃を結線板の弾性により吸収し、耐落下衝撃性を向上させることができる。
【００４８】
また、請求項２記載の発明によれば、コイルボビンに結線板をインサート成型にて取り付けることにより、組み立て工数の削減を図るとともに、限られたスペース内で結線板を確実に取り付けることができるので巻線可能なスペースを最大にすることができるという効果が得られるものである。
【００４９】
また、請求項３記載の発明によれば、下記のような効果を得ることができる。
【００５０】
第一に、はんだの鉛フリー化という流れの中、はんだを使用しない環境にやさしい微細結線工法が得られるものである。
【００５１】
第二に、モータの機器への取りつけとしてリフロー実装を考えた場合に、結線部の接合が再溶融することにより導通不良することのない接合を行うことができる。
【００５２】
そして請求項４記載の発明によれば、小型振動用リニアモータを携帯電話のその他の電子部品と同様にリフローにより実装することができる。さらに、この構成により小型、薄型化を図りながら高い電気接続信頼性を有する小型振動用リニアモータを搭載した、組み立て易く且つ信頼性に優れた携帯電話を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における小型振動用リニアモータのコイルボビンを示す斜視図
【図２】本発明の実施例１における小型振動用リニアモータのヨークを示す斜視図
【図３】本発明の実施例１における小型振動用リニアモータのコイルボビンとヨークの位置関係を示す斜視図
【図４】本発明の実施例１における小型振動用リニアモータの断面構造図
【図５】本発明の実施例２における小型振動用リニアモータのコイルボビンを示す斜視図
【図６】本発明の実施例３における携帯機器を示す断面構造図
【図７】従来のソレノイドの一部を示す断面図
【図８】従来のソレノイドの一部を示す分解斜視図
【符号の説明】
１０ コイルボビン
１１ フランジ
２１、２２ 結線板
２１ａ、２２ａ 結線処理部
２１ｂ、２２ｂ グランド部
２１ｃ、２２ｃ 端末
３１ コイルボビン
３２、４３ 巻線
３３ 下部フランジ
３４ 結線ピン
３４ａ 巻線接続端部
３４ｂ コネクタ接続端部
３５ コネクタホルダー（保持手段）
４１、４２ ヨーク
４１ａ、４１ｂ 溝
５０ モータベース
６１、６２ 通電端子（電極）
７０ 永久磁石
８０ 重量体
９１、９２ 弾性体
１０１ 携帯電話
１０２ 筐体
１０３ 基板
１０４ リニア振動モータ

Claims (4)

1. 内周方向に単極に着磁を施された永久磁石及びこの永久磁石を内側に取り付けた環状の重量体からなる可動子と、両端にフランジ部を有するコイルボビンとこのコイルボビンに巻回され前記可動子に対して推力磁界を発生させる巻線と前記コイルボビンの上下両側に配置される一対の略カップ状ヨークとを有する固定子と、前記可動子と前記固定子を連結する弾性体と、前記固定子を保持するモータベースとこのモータベースに少なくとも一部がモータベースの底面側に露出して取り付けられる複数の電極とを備え、前記コイルボビンはその片側フランジ部に巻線の端末処理を施す弾性を有する結線板を一対有し、前記ヨークの底面及び側面には前記結線板に対応する位置に一対の溝が形成され、前記端末処理部を前記ヨークの溝内に配置し、前記結線板の巻線端末処理部とは反対側の端末を、前記モータベースの電極と電気的接続して構成される小型振動用リニアモータ。
2. 結線板は、インサート成型により上記コイルボビンと一体に構成されていることを特徴とする請求項１記載の小型振動用リニアモータ。
3. 巻線の端末処理を溶接によって行うことを特徴とする請求項１記載の小型振動用リニアモータ。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の小型振動用リニアモータを備えた携帯機器。

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