JP2005218206A - Eccentric rotor and vibration motor using the eccentric rotor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、携帯電話等の携帯通信端末機器で着信を振動で知らせるのに用いられる小型の振動モータに関する。 The present invention relates to a small vibration motor used for notifying an incoming call by vibration in a mobile communication terminal device such as a mobile phone.
携帯電話等の携帯通信端末機器には、機器を振動させて着信を使用者に報知するため振動モータが搭載されている。
振動モータには主に円筒状のハウジングでハウジング外部に突き出た出力軸に錘を固定した筒型振動モータと、コイン型のハウジングで軸がハウジングに固定され、ハウジング内のロータを偏心させた扁平型振動モータがある。
扁平型振動モータのロータは、それ自体を偏心させハウジングに固定された軸に回転支持するため、軸受、錘やコイルを、整流子基板を構成する印刷配線基板と共に樹脂で一体成型する構成が用いられる。
A mobile communication terminal device such as a mobile phone is equipped with a vibration motor to notify the user of an incoming call by vibrating the device.
The vibration motor is mainly a cylindrical housing with a cylindrical housing with a weight fixed to the output shaft protruding outside the housing, and a flat housing with a coin-shaped housing with the shaft fixed to the housing and the rotor in the housing being eccentric. There is a type vibration motor.
Since the rotor of the flat vibration motor is eccentric and eccentrically supported on a shaft fixed to the housing, a structure in which a bearing, a weight and a coil are integrally molded with a resin together with a printed wiring board constituting a commutator board is used. It is done.
例えば特開2002−177885号公報には、整流子基板を構成する印刷配線板上に3個の空心電機子コイルが円盤状ロータの片側半分に配置され、他の片側半分には錘を配置し、各部材(印刷配線板、コイル、錘等)を樹脂で一体成型される構成が開示されている。
また、特開2002−28570号公報および特開2001−104882号公報には2個の空心電機子コイルと錘を樹脂で印刷配線板と共に一体成型した構成が開示されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-28570 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-104882 disclose a configuration in which two air-core armature coils and a weight are integrally molded together with a printed wiring board using a resin.
これら公報に開示された構成は、いずれも整流子基板を構成する印刷配線基板上に錘およびコイルが載置され、それらが樹脂成形で一体化されることにより扁平な偏心ロータを形成するもので、射出成形による樹脂成型で製造されるのが一般的である。 Each of the configurations disclosed in these publications forms a flat eccentric rotor by placing weights and coils on a printed wiring board constituting a commutator board and integrating them by resin molding. Generally, it is manufactured by resin molding by injection molding.
近年振動モータが搭載される機器の小型化が進むのに伴い、振動モータも小型化が迫られる。モータが小型化されても振動量は確保する必要があるため、回転数や偏心量を大きくするのに、コイルの占める面積や錘の大きさの割合いがモータの大きさに対し高くなってくる。
しかし振動モータ自体の大きさが小型化されると、搭載される錘の大きさも相対的に小さくせざるを得ず、振動量を確保するため錘以外の部分で偏心量を大きくする必要がある。
さらに、モータを構成する部材が小さくなるに従って、部材個々の強度が小さくなってくるため、ロータを樹脂で一体化することにより個々の部材の強度を補う必要がある。
この発明は、モータの小型化に伴うこれらの問題点を解決し、小型で強度的にも優れた偏心ロータおよびそのロータを用いた振動モータを提供するものである。
In recent years, with the progress of miniaturization of devices on which vibration motors are mounted, vibration motors are also required to be miniaturized. Since it is necessary to ensure the amount of vibration even if the motor is downsized, the area occupied by the coil and the proportion of the size of the weight are higher than the size of the motor in order to increase the rotation speed and eccentricity. come.
However, if the size of the vibration motor itself is reduced, the size of the weight to be mounted must be relatively small, and it is necessary to increase the amount of eccentricity at a portion other than the weight in order to secure the amount of vibration. .
Furthermore, since the strength of each member becomes smaller as the members constituting the motor become smaller, it is necessary to supplement the strength of each member by integrating the rotor with resin.
The present invention solves these problems associated with miniaturization of the motor, and provides an eccentric rotor that is small in size and excellent in strength, and a vibration motor that uses the rotor.
上記課題を解決するため、本願発明では請求項1記載の構成のように、一面に複数の整流子片が印刷形成され、他面に複数の巻線空心電機子コイルが載置されると共に回転中心となる軸が挿通される軸挿通孔を有する平板状の整流子基板が、前記巻線空心電機子コイルと共に樹脂成形により平盤状に一体化された偏心ロータであって、前記複数の巻線空心電機子コイルは前記回転中心を基準として重心側に片寄って配置され、樹脂成形により形成される樹脂部には、凹部が前記軸挿通孔を間にして重心と反対側に設けられるようにする。
このようにすれば、樹脂の肉抜きでひけや歪みを防止し偏心量を大きくできる。
In order to solve the above-described problems, in the present invention, as in the configuration of the first aspect, a plurality of commutator pieces are printed on one surface and a plurality of wound air-core armature coils are placed on the other surface and rotated. A flat commutator substrate having a shaft insertion hole through which a central shaft is inserted is an eccentric rotor integrated into a flat plate shape by resin molding together with the wound air-core armature coil, and the plurality of windings The wire-core armature coil is arranged so as to be offset toward the center of gravity with respect to the center of rotation, and the resin portion formed by resin molding is provided with a recess on the opposite side of the center of gravity with the shaft insertion hole therebetween. To do.
In this way, sinking and distortion can be prevented and the amount of eccentricity can be increased by removing the resin.
そして請求項2記載のように凹部を形成すると、ロータの外縁が所定の厚みを持つことでロータの強度が保てる構成とすることができる。
また、ケースとブラケットからなるハウジングに軸により回転可能に支持された請求項1あるいは2記載の偏心ロータ、ハウジングに取り付けられたマグネット、ハウジング外部から電力が供給される端子およびこの端子に電気的に接続されるブラシから構成すれば、この偏心ロータを用いて軸固定型振動モータや軸回転型振動モータが構成できる。
When the concave portion is formed as described in
3. The eccentric rotor according to
本願発明によれば、ロータの強度をあげることができるため、例えば薄い整流子基板を用いても偏心ロータの強度を保つことができる。
そして、重心と反対側で樹脂を肉抜きし凹部を形成することで、ロータの偏心量を高くすることが可能となるとともに、樹脂のひけやゆがみによるロータの歪みを防止できる。
According to the present invention, since the strength of the rotor can be increased, the strength of the eccentric rotor can be maintained even when, for example, a thin commutator substrate is used.
Further, by forming the concave portion by removing the resin on the side opposite to the center of gravity, it is possible to increase the amount of eccentricity of the rotor, and it is possible to prevent the rotor from being distorted due to resin sink or distortion.
図1は本願発明の偏心ロータを示す図で、(a)はその平面図、(b)はA−A断面を示す。
図2は図1に示す偏心ロータを構成する印刷配線板を示す平面図である。
図3は図2に示す偏心ロータを構成するウエイトを示す図で、(a)はその平面図、(b)はB−B断面を示す。
図4は本願発明の偏心ロータを用いた振動モータの側面要部断面を示す図である。
1A and 1B are diagrams showing an eccentric rotor of the present invention, in which FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA.
FIG. 2 is a plan view showing a printed wiring board constituting the eccentric rotor shown in FIG.
3A and 3B are views showing the weights constituting the eccentric rotor shown in FIG. 2, wherein FIG. 3A is a plan view thereof, and FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a principal part of a side surface of a vibration motor using the eccentric rotor of the present invention.
振動モータMに用いられるロータRは、整流子基板としてのいわゆるガラスエポキシ基板やフレキシブル基板といった薄い印刷配線板1と、その上に配置される有効導体開角が40〜90度の巻線型空心電機子コイル(以下コイル)20A、20B、ロータRの重心を偏心させる錘としてウエイト30および焼結含油軸受け(以下軸受)40が射出成形等の樹脂成形でD型平板状に形成されている。
印刷配線板1は、コイルが載置されるコイル載置面3A、3B、端末結線部4A、4B、軸受40が載置される中心部5およびウエイト30の保持用凸部31を直接あるいは間接的に保持する保持部6で構成されている。
端末結線部4A、4Bはコイルの端末22A、23A、22B、23Bを対応するセグメント2に結線するための端末結線パターン7A、8A、7B、8Bが配置される領域である。
The rotor R used in the vibration motor M includes a thin printed
The printed
The terminal connection portions 4A and 4B are areas where
ウエイト30は、重量をできるだけ大きくするため、平板状のロータR両面に露出する厚みを有し、二つのコイル間に配置される。ウエイト30は樹脂に対し強度を保って固定されるよう樹脂に埋め込まれる部分を有しており、例えば外形部37のC面32によりロータRの外周側に、C面33により内周側に、そしてロータRの厚みより薄い保持用凸部31が樹脂部15にそれぞれ埋め込まれる。
ウエイト30の樹脂に埋め込まれる部分には、ロータを樹脂成形する際にその位置を決定する位置決め部としてガイド用凹部34、35、36が形成されている。
In order to increase the weight as much as possible, the
軸受40は焼結含油金属により円筒状に形成され、両端部には通常面取りが外周及び内周に形成されている。軸受40にはモータMのハウジングに固定された軸11が挿通され、ロータRがモータM内部に回転支持される。
軸受40が載置される印刷配線板1の中心部5には軸挿通孔5aが形成されているが、その軸挿通孔5aの孔径は回転軸より大きく、軸受40の外径より小さく、かつ樹脂が軸挿通孔5aより露出しないよう、軸受40の端部が中心部5に触れるよう載置されている。
ロータMは例えばポリエステル系の熱可塑性樹脂により成形されるが、樹脂成形の特性として肉厚の厚い部分に引けやゆがみが生ずる。そのため樹脂部15のDカット側には外周部に壁部19を設けつつ凹部18を形成する。
The
A shaft insertion hole 5a is formed in the
The rotor M is molded from, for example, a polyester-based thermoplastic resin. As a characteristic of the resin molding, the rotor M is attracted or distorted. Therefore, the
図1乃至図4により本願発明の実施例1を説明する。
ロータRは印刷配線板1、その印刷配線板1に載置される二つのコイル20A、20B、ウエイト30および軸受40が射出成形等の樹脂成形により平板状に形成され、樹脂部15による外形がD字状に形成されている。
D字状になっているのは、振動モータとして偏心量を大きくするため、ウエイト30の回転軸をはさんで反対側を軽くするためである。
ウエイト30はタングステン合金等の高比重材料でできており、その重量効果が十分であれば基板は円形の基板であっても良い。
コイル20A、20Bは有効導体開角が40°から90°を有する巻線空心コイルで、それぞれのコイルに2本の端末22A,23Aと22B、23Bを有している。コイル20A、20Bは配置各約140°でロータRに配置される。このコイル配置に関しては、例えばコイル20Aおよびコイル20Bをそれぞれ複数段重ねたものとすることもでき、2カ所に配置されるコイルとすることが可能で、有効導体開角や配置角は適宜決定できる。コイル数も3個(3カ所配置)にすることも可能である。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the rotor R, the printed
The reason why it is D-shaped is to make the opposite side lighter across the rotating shaft of the
The
The coils 20A and 20B are wound air-core coils having an effective conductor opening angle of 40 ° to 90 °, and each coil has two terminals 22A, 23A and 22B, 23B. The coils 20A and 20B are arranged on the rotor R at an arrangement of about 140 °. With respect to this coil arrangement, for example, a plurality of coils 20A and 20B can be stacked, and two coils can be provided, and the effective conductor opening angle and arrangement angle can be appropriately determined. . The number of coils can also be set to 3 (3 locations).
樹脂部15の最大厚みはウエイト30の最大厚みおよび印刷配線板1とそれに載置したコイル20A、20Bと同じに形成する。そうするとウエイト30の最大厚み部38がロータRの両面に露出し、印刷配線板1の下面1Aとコイル20A、20Bの上面がロータRから露出される。このようにすると各部材を有効に利用しつつロータRの厚みを最小にでき、特にウエイト30は印刷配線基板の厚み分まで偏心量を増やすことができる。
段差16は軸受40の上端部40Bを樹脂部15の上面から突出させるための段差である。
印刷配線板1には、上面1B側にコイル20A、20Bが載置されるコイル載置部3A、3Bと、コイル20A、20Bの端末22A,23Aと22B、23Bを結線する端末結線パターン7A、8A、7B、8Bが上面1B側に形成された端末結線部4A、4Bが形成されている。また、印刷配線板1の下面1A側には複数の整流子片2(本実施例の場合6個)が印刷形成されている。
これらパターンや整流子片を接続する回路構成は本願発明に直接関係がないのでその説明は省略する。
印刷配線板1の中心部5には軸11が通る軸挿通孔5aが形成され、上面1B側に円筒状の軸受40が配置されている。軸挿通孔5aの開口径は軸11より少し大きく、軸受40の外径より小さくして軸受40の一端部40Aと印刷配線板1の上面1Bが直接接するようになっている。
The maximum thickness of the
The
The printed
Since the circuit configuration for connecting these patterns and commutator pieces is not directly related to the present invention, the description thereof will be omitted.
A shaft insertion hole 5a through which the shaft 11 passes is formed in the
軸受40は例えば焼結含油金属製で、その両端部40A、40Bには面取りとしてC面41が形成されている場合が多い。軸受40と印刷配線板1はそのC面41以外の端部で円筒の端部全周が接するようにする。
このように軸受を印刷配線基板に載置してロータRを樹脂成形で形成すれば、軸11方向の衝撃がモータMに加わっても軸受が印刷配線板で支持されるため、軸受と樹脂部15が分離されてしまうことが無く、極めて衝撃に強いロータRを構成することができる。
The
If the bearing is placed on the printed wiring board and the rotor R is formed by resin molding in this way, the bearing is supported by the printed wiring board even if an impact in the direction of the shaft 11 is applied to the motor M. Thus, the rotor R can be configured to be extremely resistant to impact.
コイル20Aと20BはロータRに約140°の配置角で配置されているが、その140°側のコイル間にはロータRを偏心させるためのウエイト30が配置される。ウエイト30は例えばタングステン合金を焼結して形成される高比重の錘で、外形部37がロータRの外周に沿って円弧状に形成されたT字状に形成されている。最大厚み部38をロータRの厚みと同じとし、ロータRの両面に露出するようにすれば偏心量を大きく取ることができる。印刷配線板1にはウエイトの最大厚み部38を露出させるよう凹状切り欠き部9を形成しておく。
The coils 20A and 20B are arranged on the rotor R at an arrangement angle of about 140 °, and a
最大厚み部38の周囲には、ウエイト30を樹脂に埋め込むためのC面32がロータRの外周に沿って円弧状に、C面33がコイル20A、20Bの外形に沿ってやはり円弧状に形成されている。そのC面を利用して成形時にウエイト30の周りに樹脂が良く回り込むようにしウエイト30を樹脂部15に埋め込み、ウエイト30がロータRに対し強固に固定される。ウエイト30にはまたC面33と連続して軸11方向に向かって保持用凸部31が形成されている。
この保持用凸部31は樹脂部15に埋め込まれると共に、印刷配線板1に形成された保持部6で軸11方向に支持される。保持用凸部31の厚みを薄くすれば印刷配線板1の上面1Bと保持用凸部31の間には樹脂が回り込み、安定してロータRにウエイト30を固定でき、かつ印刷配線板1により間接的に厚み方向に支持されることになる。
このウエイト30の外形部でC面32とC面33が交差する部分には樹脂成形時にウエイト30の位置を決めるガイド用凹部34、35が形成されている。樹脂成形時ウエイト30を成形金型へ装着する際、金型に取り付けられたガイドピンへこのガイド用凹部34、35を合わせて装着する。
このガイド用凹部34,35は最大厚み部38には形成せず、C面32、33の部分に設けることでウエイト30の偏心量が減ることをできるだけ避けることができる。このC面32、33はウエイト30の外形部を樹脂へ埋め込むようにするためのものなので、その形状はC面に限らず外形部が連続して凹状に形成されていればよい。また、ガイド用凹部34,35はC面32、33の交差部ではなく樹脂の流れを妨げない程度にC面32あるいはC面33にそれぞれ複数個設けても良い。
樹脂部15に形成された穴17はそのガイドピンにより形成されたものである。
Around the
The holding
Guide recesses 34 and 35 for determining the position of the
The guide recesses 34 and 35 are not formed in the
The
このガイド用凹部は保持用凸部31に設けても良い。例えば図3に示すように凹部36を保持用凸部31に設けることで最大厚み部38の偏心量が減ることがない。この凹部36は厚み方向に貫通した開口でも良いし、必要に応じて印刷配線板1の対応する位置に開口を設ければ基板との相対的位置も同時に合わせることが可能となる。
ウエイト30の外形部37にはロータRの外方に向かって球状の二つの凸部39が形成されている。ウエイト30を成形金型に装着する際、装着しやすくするためガイドピンとガイド用凹部34、35の間には遊びを設ける。その遊びによりウエイト30ががたついた際外形部37が金型の内壁面に接するとウエイト30の外周側への樹脂の流れが悪くなる。
ウエイト30ががたついた際、金型の内壁面に凸部39が当たることで外形部37が金型の内壁面に接することを防止し、樹脂がウエイト30へ良く流れることで樹脂部15が形成できる。この凸部39の形状は球状に限られず、先端側が小面積で金型に接するような形状で樹脂の流れを妨げないものであればよい。
The guide concave portion may be provided in the holding
On the outer shape portion 37 of the
When the
上記構成ではウエイト30の最大厚み部分がロータRの両面側に露出する構成としたが、ウエイト30全体が印刷配線板1の上面1Bに載置され、最大厚み部がロータの片側に露出する場合でも、樹脂に埋め込まれる部分にガイド用凹部あるいはガイド用開口を設け、印刷配線板の対応する位置にガイドピン用穴を形成すれば、ウエイトの最大厚み部分の偏心量を犠牲にすることなくウエイトの位置決めが可能となる。
また、ウエイト30の位置決めを金型のガイドピンで行うことで、ウエイト30を基板上に接着する必要がないため工程が低減される。
In the above configuration, the maximum thickness portion of the
In addition, by positioning the
上述のようにロータRは印刷配線板1とコイル20A、20B、ウエイト30および軸受40が樹脂成形で一体化され、樹脂部15によりD字型の平板状に形成される。このときコイル20A、20Bやウエイト30は全て軸11を基準に180°の範囲内(重心側)に収まれば良いが、各部材の大きさにより困難な場合が多い。
本実施例でもコイル20A、20Bの一部や結線パターン7A、8A、7B、8B等を軸受40を挟んでウエイト30の反対側、すなわち重心と反対側に配置せざるを得ない。このような場合重心と反対側の部分はできるだけ重量を減らす必要がある。
また、樹脂成形の場合樹脂の肉厚が厚いとひけやゆがみを生じるため肉厚は薄い方が望ましい。
しかし、偏心ロータの小型化に伴い印刷配線板1は極薄いものが用いられるため、偏心ロータとしての強度を保つために、また、結線パターン7A、8A、7B、8Bの部分に形成される樹脂部15は端末22、23を半田付けし、また結線部を樹脂で覆って断線防止とするためある程度肉厚が必要である。
そのため印刷配線板1の外縁に壁部19を有した状態で、重心と反対側の樹脂部15部に、結線パターン7A、8A、7B、8Bおよび端末22A、23A、22B、23Bを避けて凹部18が設けられている。この壁部19は前述の最大厚みと同じかそれより低く、また凹部の厚み18bより高いようにする。
As described above, in the rotor R, the printed
Also in this embodiment, a part of the coils 20A and 20B, the
Further, in the case of resin molding, if the thickness of the resin is large, sinking or distortion occurs, so that it is desirable that the thickness is thin.
However, since the printed
Therefore, with the
凹部18により重心と反対側の重量を減らすと共に肉厚によるゆがみを防止し、壁部19によりロータ外縁部の強度を確保してロータRの平面度および強度を保っている。
この凹部形状は結線パターン7A、8A、7B、8Bや端末22A、23A、22B、23Bの配置により適宜定めることができる。
また、この壁部19の外縁と印刷配線板1の外縁は必ずしも一致する必要はなく、図1に示すように印刷配線板1の外縁が内側にあってもその作用効果は同じである。
さらに、空心電機子コイルを偏心させて配置することで必要な振動量が得られたり、コイルを3個以上偏心させて配置することにより必要な振動量が得られる場合、錘30は設けなくても良い。
The
The shape of the recess can be appropriately determined by the arrangement of the
Further, the outer edge of the
Further, when the required amount of vibration can be obtained by arranging the air-core armature coil eccentrically, or when the necessary amount of vibration can be obtained by arranging three or more coils eccentrically, the
図4で上述のロータを用いた振動モータの一例を示す。
モータMはステンレス薄板製円筒キャップ状のケース51にステンレス薄板製円盤状のブラケット52が固定されてハウジングを形成し、ブラケット52のバーリング部55に軸11が固定され、ロータRが軸11に回転支持されている。
ブラケット52にはフレキシブル基板あるいはガラスエポキシ基板等薄板の印刷配線板で形成され、ブラシ54により電力をロータへ供給するブラシベース53が取り付けられている。
ブラシベース52の軸11周囲には一対のブラシ54(図1では片側を示す)が取り付けられ、一端側は給電端子52aとしてハウジングの外側へ開口51aから導出される。ブラケット52には給電端子55を載置する端子載置部52aが設けられている。ブラシ54の自由端側はロータRの整流子片2と摺接する。
ブラケット52の内側面にはリング状のマグネットGが取り付けられている。マグネットGは円周方向に4極の磁極が着磁された軸方向空隙型マグネットで、ロータRに対向している。
FIG. 4 shows an example of a vibration motor using the above-described rotor.
In the motor M, a stainless steel thin disc-shaped
The
A pair of brushes 54 (one side is shown in FIG. 1) is attached around the shaft 11 of the
A ring-shaped magnet G is attached to the inner surface of the
軸11は1端がブラケット52の中央に設けられたバーリング部55に圧入固定され、さらに他端が摺動シート56を間にしてハウジング51の中央に設けられた凹部51aに取り付けられている。ロータRは軸受40により軸11に回転支持される。
ロータRはブラシ54でケース51側に常に押されているため、ロータRの上面側は、軸受40の上端部が直接摺動シート56に接し、下面側は印刷配線板1の下面1A側中心部5が摺動性のあるワッシャでできたスラスト受57と対向している。
この振動モータにMに軸11方向の衝撃が加わると、ロータRは軸方向へ移動する。上方向へ移動すると軸受40の端部40Bがハウジングに当たり、下方向へ移動すると下面1Aがスラスト受57へ当たることになる。
いずれの場合でも軸受40と印刷配線基板1が接して一体化されているため軸受40のロータに対する取り付け強度が大きく、軸受け部分が破損することがない。
この振動モータMを構成するハウジング、ブラシベース53等ロータRの構成は種々考えられ、上記実施例に限定される必要はない。たとえば本願実施例のような軸固定型振動モータとしても良いし、ロータに回転軸を固定し、ハウジングに固定した軸受けで回転軸を回転可能に支持する軸回転型振動モータとすることもできる。
One end of the shaft 11 is press-fitted and fixed to a burring
Since the rotor R is always pushed to the
When an impact in the direction of the shaft 11 is applied to the vibration motor, the rotor R moves in the axial direction. When moved upward, the end 40B of the bearing 40 hits the housing, and when moved downward, the lower surface 1A hits the
In any case, since the
Various configurations of the rotor R such as the housing and the
R ロータ
1 印刷配線板
2 セグメント
5a 軸挿通孔
15 樹脂部
18 凹部
19 壁部
20A、20B コイル
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- 2004-01-29 JP JP2004020713A patent/JP2005218206A/en active Pending
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