JP2005094899A - ホールセンサと駆動回路が内蔵された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モータ - Google Patents

Abstract

【課題】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くしても強度も十分に得る。
【解決手段】デイテントトルク発生部１ｆと非磁性空間部を有する磁性ヨーク板１ａと、この磁性ヨーク板に張り合わせた非磁性ブラケット板１ｂからなるヨークブラケット１と、このヨークブラケットの中央に配された軸支部１ｃと、この軸支部の外方で前記磁性ヨーク板に添設したステータベース３と、このステータベースに配された単相の空心電機子コイル５Ａ、５Ｂと、この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１個のホールセンサＨと、このホールセンサの出力を受ける駆動回路部材Ｄと、この駆動部材に入力する給電端子部３ａが備えられる。
【選択図】図２

Description

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、ホールセンサと駆動回路部材が内蔵された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モータに関する。

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。
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を提案している。（特許等文献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、セットが印刷配線板に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。
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）
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）

そこで、この発明は、 上記特許文献４に開示された特開２００２−１４２４２７号公報の図８〜図１１の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。

上記課題を解決するには、請求項１に示すように、デイテントトルク発生部と非磁性空間部を有する磁性ヨーク板と、この磁性ヨーク板に張り合わせた非磁性ブラケット板とからなるヨークブラケットと、このヨークブラケットの中央に配された軸支部と、この軸支部の外方で前記磁性ヨーク板に添設したステータベースと、このステータベースに配された単相の空心電機子コイルと、この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１個のホールセンサと、このホールセンサの出力を受ける駆動回路部材と、この駆動部材に入力する給電端子部が備えられたもので達成できる。
具体的には、請求項２に示すように前記ヨークブラケットは前記磁性ヨーク板が厚みが０．１ｍｍ以下で形成されると共に、前記非磁性ブラケット板が厚みが０．１ｍｍ以下で形成され、前記張り合わせる手段として複数のスポット溶接によるもので、前記軸支部の一部として補強部材が固着され、前記駆動回路部材は平面視で前記非磁性空間に位置され、前記ステータベース上に配された各部材の内少なくとも空心電機子コイルが紫外線硬化型接着剤で前記ステータベースに固定されているものにするのがよい。
また、このようなステータを備えて軸方向空隙型モータにするには、請求項３に示すように、請求項１又は２に記載のホールセンサと駆動回路が内蔵されたステータに軸方向空隙を介して回転自在に装着されるロータであってこのロータはロータヨークに複数個の磁極を有する軸方向空隙型マグネットが配され、このロータを覆うようにカバーが開口部で前記ステータに固定されたもので達成できる。
ロータとして偏心させるには、請求項４に示すように、前記ロータはさらにロータヨークにタングステン合金製の偏心ウエイトが固着されているものにすればよい。
このようなロータを備えて軸固定型ブラシレスモータにするには請求項５に示すように、前記ロータはロータヨークの軸支承部に軸受が配され、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にすればよい。
そして、回転軸方式としては請求項６に示すように、前記軸は先端が前記ロータヨークに固着され、この軸を回転自在に支える軸受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にしてもよい。

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、磁性ヨーク板でデイテントトルクを得ることができ、磁性ヨーク板と非磁性ブラケット板の組み合わせによってヨークブラケットは十分な強度が得られる。
請求項２に示す型発明では、補強部材によって軸支部は十分な強度が得られ、空心電機子コイルとはモールド手段などを採用することなく固定でき、軸支部も補強部材と溶接あるいは接着剤でより強度が向上する。
請求項３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４に示す発明では、ロータ自体で遠心力が発生するので薄型な振動モータにできる。
請求項５に示す発明では、軸はヨークブラケットとカバーで保持されるので、径方向の衝撃に耐えることができ耐衝撃性が十分な軸固定型振動モータが得られる。
請求項６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軸回転型振動モータが得られる。

デイテントトルク発生部と非磁性空間部を有する磁性ヨーク板と、この磁性ヨーク板に張り合わせた非磁性ブラケット板からなるヨークブラケットを用い、磁性ヨーク板にフレキシブルステータを添設して単相の空心電機子コイルと、この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１個のホールセンサと、このホールセンサの出力を受ける駆動回路部材と、この駆動部材に入力する給電端子部が備えられた。

図１は、この発明のステータを構成する主要部材の平面図で、図２は、同部材を含むステータの平面図である。
ヨークブラケット１は鉄板より弱い磁性ステンレス板で厚みが０．０５ｍｍないし０．１２ｍｍの薄型で構成されたヨーク板１ａと、このヨーク板１ａに複数のスポット溶接Ｌなどで張り合わせたブラケット板１ｂからなる。このブラケット板１ｂの中央には、軸支部１ｃがバーリング状に立ち上げられ、ここに快削黄銅で作られた円筒状補強部材１ｄが前記ヨーク板１ａの中央部１ｅを押さえ込むように圧入されている。このヨーク板１ａは、前記円筒状補強部材１ｄに押さえ込まれた中央部１ｅと、この中央部１ｅから一体に半径方向に約１２０度開角で延設された３本のデイテントトルク発生部１ｆと、このデイテントトルク発生部１ｆを閉じる保持部１ｇが形成されている。
この３本のデイテントトルク発生部１ｆの幅は、組み合わせる軸方向空隙型マグネットのニュートラルゾーンにほぼ合わせる程度となっている。したがって、デイテントトルク発生部１ｆの間は非磁性の空間１ｈが構成される。
前記ブラケット板１ｂは、外形が前記ヨーク板１ａに合わされて形成され、一部がさらに半径方向に突き出されて給電端子載置部１ｋを構成している。
このように構成したヨークブラケット１の前記軸支部１ｃに補強部材１ｄを介して０．５ないし０．６ｍｍの細手の軸２が基端で圧入されると共に、この周囲にフレキシブル印刷配線板からなるステータベース３が載置され、一部が給電端子部３ａとして前記給電端子載置部１ｋに重畳されている。
前記ステータベース３には、２個の空心電機子コイル５Ａ、５Ｂが対向して載置され、単相となるようにシリーズに結線される。
これらの空心電機子コイル５Ａ、５Ｂ間の空間には、１個のホールセンサＨと、これに対向してＩＣ化された駆動回路部材Ｄが配置される。ここでホールセンサＨはデイテントトルク発生部１ｆ上に、駆動回路部材Ｄは空間部分にそれぞれ平面視で位置されるように設定されている。
ここで、デイテントトルク発生部と単相の空心電機子コイルの位置関係は、空心電機子コイルの有効導体部が後記のマグネットの磁極に合わせて設定され、デイテントトルク発生部１ｆの形状はマグネットの磁力によって停止させておくに当たって最小の停動トルクが得られるように設定されるのがよい。
このようにしたステータは、前記補強部材１ｄの周囲から２個の空心電機子コイル５Ａ、５ＢおよびホールセンサＨ及び駆動回路部材にかけて紫外線硬化型接着剤４でステータベース３に固定される。ここで紫外線硬化型接着剤４による補強は少なくとも前記空心電機子コイルの一部と補強部材の周囲は必要となり、当然ながら対向するロータとの空隙部分には、最小空隙を決める部材（ここでは空心電機子コイル）上にはみ出ないようにその注入量はコントロールされる。ここで補強部材１ｄの周囲はレーザ溶接でヨーク板に溶接しておくのがよい。したがって、これらのステータ部材は、平面視重畳しないことになり、薄型に構成でき、紫外線硬化型接着剤によって耐衝撃性が向上する。

図３は図２のステータを備えた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縦断面図である。
前記軸２に回転自在に装着される偏心ロータＲは、磁性ステンレス製の薄いロータヨーク６と、薄いロータヨーク６に配された軸方向空隙型マグネット７と、このマグネット７の内径部に配された鍔付き焼結含油軸受８からなり、前記ロータヨーク６は、０．１ｍｍの薄手で、前記マグネット７の磁界を受ける平坦部６ａと、弧状の偏心ウエイト９を固着する外径側垂下部６ｂと、軸支承する内径側垂下部６ｃがあり、前記外径側垂下部６ｂから舌片６ｄが一体に水平方向外方に突き出されると共にフランジ６ｅが前記内径側垂下部６ｃから水平方向内方に突き出され、前記舌片６ｄに前記偏心ウエイト９を配着し、前記内径側フランジ６ｅに前記鍔付き焼結含油軸受８をカシメもしくはスポット溶接によって取り付けたものである。このようにすれば、偏心ウエイト９は前記舌片６ｃをろう付あるいは接着で固定し、前記マグネット７は接着あるいは希土類焼結性の金属マグネットの場合はスポット溶接等で取り付けて構成される。
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、薄い非磁性ステンレス材からなるカバー部材１０が被せられ、前記軸の先端が前記カバー部材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と共に、カバー部材１０の開口部は前記ヨークブラケット１の外周でレーザスポット溶接で組み付けられる。
したがって、このように溶接によって組み立てられるので、全体としてモノコック構造になるので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。

図４は、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。
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は中央に少し大形の軸支部１１ｃがこんどは前述とは逆に磁性ヨーク板１１ａからバーリング状に上方に突き出される。前記軸支部１１ｃには焼結含油軸受７７が格納される。１１ｄは前記ヨーク板１１ａのバーリング状の立ち上げ部にはめこまれた補強用スリーブである。
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とマグネット８８の内径部に格納された金属部材６６ａと共にレーザスポット溶接されている。この軸２２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のブラケット板１１ｂにスラストワッシャＳ３を介してピボット支承されるようになっている。
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。
当然ながらカバー部材１００は図示されたようにめくら型でよいことになる。
なお、前記実施例の変形として前記補強部材は、特に図示しないが単なるスリーブに形成し、この外形部分に前記ヨークブラケットをヨーク板１１ａ、ブラケット板１１ｂを一緒に合わせてバーリング状にして圧入したものにしてもよい。このようにすれば、軸に対して補強部材の外形が大となるので、圧入強度が確保できる。また、この補強部材の外周の一部とヨークブラケットのバーリング先端をレーザ溶接して固定してもよい。

この発明は振動モータに限らず、通常回転型モータにも適用できる。
また、ヨークブラケットの材質としては、磁性ヨーク板がパーマロイ、珪素鋼板などでもよく、非磁性ブラケット板がばね性洋白でもよい
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。

この発明のステータを構成する主要部材の平面図である。 同部材を含むステータの平面図である。 （実施例１） 図２のステータを備えた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縦断面図である。（実施例２） 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。（実施例３）

符号の説明

１、１１ ヨークブラケット
１ａ、１１ａ 磁性ヨーク板
１ｂ、１１ｂ 非磁性ブラケット板
２、２２ 軸
３ ステータベース
４ 紫外線硬化型接着剤
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 軸方向空隙型マグネット
８ 鍔付き焼結含油軸受
９ 弧状の偏心ウエイト
１０、１００ カバー部材

Claims (6)

1. デイテントトルク発生部と非磁性空間部を有する磁性ヨーク板と、この磁性ヨーク板に張り合わせた非磁性ブラケット板からなるヨークブラケットと、このヨークブラケットの中央に配された軸支部と、この軸支部の外方で前記磁性ヨーク板に添設したステータベースと、このステータベースに配された単相の空心電機子コイルと、この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１個のホールセンサと、このホールセンサの出力を受ける駆動回路部材と、この駆動部材に入力する給電端子部が備えられたことを特徴とするホールセンサと駆動回路が内蔵されたステータ。
2. 前記ヨークブラケットは前記磁性ヨーク板が厚みが０．１ｍｍ以下で形成されると共に、前記非磁性ブラケット板が厚みが０．１ｍｍ以下で形成され、前記張り合わせる手段として複数のスポット溶接によるもので、前記軸支部の一部として補強部材が固着され、前記駆動回路部材は平面視で前記非磁性空間に位置され、前記ステータベース上に配された各部材の内少なくとも空心電機子コイルが紫外線硬化型接着剤で前記ステータベースに固定されている請求項１に記載のホールセンサと駆動回路が内蔵されたステータ。
3. 請求項１又は２に記載のホールセンサと駆動回路が内蔵されたステータに軸方向空隙を介して回転自在に装着されるロータであってこのロータはロータヨークに複数個の磁極を有する軸方向空隙型マグネットが配され、このロータを覆うようにカバーが開口部で前記ステータに固定された軸方向空隙型ブラシレスモータ。
4. 前記ロータはさらにロータヨークにタングステン合金製の偏心ウエイトが固着されている請求項３に記載の軸方向空隙型ブラシレスモータ。
5. 前記ロータはロータヨークの軸支承部に軸受が配され、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４に記載の軸方向空隙型ブラシレスモータ。
6. 前記軸は先端が前記ロータヨークに固着され、この軸を回転自在に支える軸受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４に記載の軸方向空隙型ブラシレスモータ。

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