JP2006014503A - モータ - Google Patents
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Abstract
【課題】扁平形状のロータのコイルに流れる電流の転流タイミングの精度を向上させるモータを提供する。
【解決手段】モータ1は、樹脂によって形成されたフレーム32にコイル34が埋設された扁平形状のロータ30を有する。ロータ30は、ケースC内に収容されており、ロータ30に設けられる整流子31に摺動接触するブラシ15a,15bを介して、整流子31と電気的に接続されたコイル34に電流が流れることによってロータ30が回転する。このモータ1の整流子31は、絶縁性を有する整流子板36と、整流子板36上に配置されると共にブラシ15a,15bと摺動接触する複数の電極セグメント37a〜37dとを有する。そして、整流子31には、電極セグメントと整流子板とに渡ってロータ30の回転軸線方向に延びる貫通孔38a〜38dが電極セグメント37a〜37d間に形成されており、その貫通孔にフレームの樹脂Rが充填されている。
【選択図】図5
【解決手段】モータ1は、樹脂によって形成されたフレーム32にコイル34が埋設された扁平形状のロータ30を有する。ロータ30は、ケースC内に収容されており、ロータ30に設けられる整流子31に摺動接触するブラシ15a,15bを介して、整流子31と電気的に接続されたコイル34に電流が流れることによってロータ30が回転する。このモータ1の整流子31は、絶縁性を有する整流子板36と、整流子板36上に配置されると共にブラシ15a,15bと摺動接触する複数の電極セグメント37a〜37dとを有する。そして、整流子31には、電極セグメントと整流子板とに渡ってロータ30の回転軸線方向に延びる貫通孔38a〜38dが電極セグメント37a〜37d間に形成されており、その貫通孔にフレームの樹脂Rが充填されている。
【選択図】図5
Description
本発明は、扁平形状のロータを有するブラシ付きモータに関するものである。
近年の情報機器(携帯電話、パソコン、カメラなど)の小型化に応じて、それらに用いられているモータも小型化が図られ、扁平型のものが使われるようになってきている。このような扁平型のモータは、略円筒状のケースを有しており、そのケース内には、コイルを有する扁平なロータと、環状であってN極とS極とが交互に配置されたマグネットとが収容されている。このマグネットは、ケース内面に固定され、ロータの底面は、マグネットと対面して配置されている。更に、ロータを一方向に回すために、ロータには、コイルと電気的に接続された整流子が設けられており、この整流子によって、コイルに流れる電流の向きをマグネットの磁性の変化に応じて反転させることができる。
図6に示すように、従来のロータ100に含まれる整流子101は、円形の整流子板102上に電極セグメント103a,103bが所定の間隔で配置されたものであると共に、樹脂フレーム104上に固定されている。また、各電極セグメント103a,103bは、コイルの両端にそれぞれ電気的に接続されており、ロータ100が回転してブラシ110が電極セグメント103aから次の電極セグメント103bに移動することによって、コイルに流れる電流の向きが反転する。
特開平10―336983号公報
ところで、ブラシ110が電極セグメント103aから次の電極セグメント103bに移行するとき、隣接する電極セグメント103a,103b同士がブラシ110によって導通し、短絡が発生するおそれがある。その短絡を防止するために、電極セグメント103a,103b間において、整流子板102上に中間パッド105が設けられている。しかしながら、このような中間パッド105を設けていると、中間パッド105と電極セグメント103a,103b間の隙間Sにブラシ110が引っ掛かるおそれがあるので、ブラシ110が電極セグメント103aから次の電極セグメント103bに移動する際のタイミングがズレ、コイルに流れる電流の向きが反転するタイミング、すなわち、コイルの転流タイミングの精度が悪くなるという問題点があった。
そこで、本発明は、扁平形状のロータのコイルに流れる電流の転流タイミングの精度を向上させるモータを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係るモータは、樹脂によって形成されたフレームにコイルが埋設された扁平形状のロータがケース内に収容されており、ロータに設けられる整流子に摺動接触するブラシを介して、整流子と電気的に接続されたコイルに電流を流すことによってロータを回転させるモータにおいて、整流子は、絶縁性を有する整流子板と、整流子板上に配置されると共にブラシと摺動接触する複数の電極セグメントとを有し、整流子には、電極セグメントと整流子板とに渡ってロータの回転軸線方向に延びる貫通孔が電極セグメント間に形成されており、貫通孔にフレームの樹脂が充填されていることを特徴とする。
この場合、整流子に形成された貫通孔内にフレームの樹脂が充填されることで、電極セグメント間を電気的に完全に遮断できると同時に、電極セグメント間でのブラシの引っ掛かりが低減されるので、コイルに流れる電流の転流タイミングの精度が向上する。更には、貫通孔の採用により、フレームと整流子との一体化が容易かつ確実になり、モータの寿命も向上する。
また、本発明に係るモータにおける整流子板は、ロータの回転軸が挿入される軸孔を有しており、電極セグメントが配置された整流子板の外形と貫通孔と軸孔とは、プレスによって同時に抜き加工されることが好適である。
上記構成では、電極セグメントが配置された整流子板の外形と貫通孔と軸孔とは、プレスによって同時に抜き加工されるので、軸孔の軸線に対して貫通孔が精度良く配置される。そして、モータの組立時、軸孔にはロータの回転軸が挿入される結果、ロータの回転軸線に対して貫通孔が精度よく配置されることにもなる。また、電極セグメント間に形成されている貫通孔の位置は、コイルに流れる電流の反転部分に相当しているので、前述のプレス加工によって、コイルに流れる電流の反転部分がロータの回転軸線に対して精度良く配置されることは、整流子の角度精度の向上をもたらし、その結果、コイルに流れる電流の転流タイミングの精度向上をもたらす。
また、本発明に係るモータにおいては、貫通孔に充填された樹脂のブラシ側の表面は、電極セグメントの表面と同一平面上に位置することが好ましい。この場合、ブラシと摺動接触する電極セグメントの表面及び樹脂の表面が同一平面上にあるので、ブラシの引っ掛かりがなく、モータの動作音の低減を可能にする。また、電極セグメント間に段差がないことから、チャタリングが防止されて電気摩耗が抑制される結果、モータの耐久性が向上する。
本発明に係るモータによれば、扁平形状のロータのコイルに流れる電流を反転させるタイミングの精度が向上する。
以下、図面を参照して、本発明に係る振動モータの好適な実施形態について説明する。
図1及び図2に示すように、モータ1は、円板状をなす金属製ベース板10と金属製の円筒状カバー20とからなる略円筒形のケースCを有し、このケースC内には、扁平のロータ30が収容されている。このモータ1は、扁平のロータ30が回転することでケースCが振動する振動モータであって、直径約15mm、高さ約3mmの外形寸法を有し、小型化が図られているので、携帯電話機などに内蔵され振動発生源として利用される。ベース板10上には、環状のマグネット11が接着固定されている。このマグネット11は、4つの領域に等分されており、ベース板10の上面に対して略垂直な方向に着磁され、N極11a,11cとS極11b,11dとが交互に配置されたものである。また、ベース板10の中央には、ロータ30を回転可能に支持する回転軸12が配置されている。この回転軸12は、ベース板10の中央に形成されたボス部13に、圧入されて固定されている。
更に、ボス部13を包囲するように、ベース板10上には端子基板14が配置されている。この端子基板14の絶縁基板14a内には一対のリード部14b,14cが埋め込まれており、図示しない外部電源と電気的に接続するために、端子基板14の一部は、ベース板10の周壁10aに形成された切欠部10bから外側に突出する。そして、この突出部分に沿って一対のリード部14b,14cの一端が露出しており、外部電源との電気的接続に利用される。また、一対のリード部14b,14cの他端は、ボス部13の周囲に配置された一対のブラシ15a,15bの基端と半田Hによってそれぞれ接合されている。これにより、一対のブラシ15a,15bに外部電源から電力を供給することができる。また、一対のブラシ15a,15bの自由端は、ロータ30の整流子31に対し確実に摺動接触させるために、端子基板14側からロータ30に向かって突出する。
更に、ロータ30は、樹脂によって形成された半円板形状のフレーム32を有し、このフレーム32には回転軸12を保持する軸受33と、開き角α(図3参照)が約90度である扇状のコアレスコイル(以下、単にコイルという)34と、略円柱状の分銅35とが埋設されている。軸受33は、ロータ30とマグネット11との間に空隙ができるように、フレーム32の底面32aよりも下側(ベース板10側)に向けて突出しているので(図2参照)、ロータ30は、マグネット11に当たることなくスムーズに回転する。そして、分銅35を有するロータ30の回転によって、ケースCが振動する。なお、ロータ30が回転しやすいように、軸受33とボス部13との間にはスペーサ41が設けられている。また、ケースC内に収容された軸受33が、回転軸12の回転軸線方向にガタつかないように、回転軸12には鍔部42が設けられている。
更に、半円板形状のフレーム32には、整流子31がインサート成形法によって固定されている。この整流子31は、図4に示すように、絶縁材料からなる円形の整流子板36を有しており、整流子板36には、軸受33が挿入される軸孔36aが形成されている。そして、その軸孔36aの周囲において、整流子板36上には、ブラシ15a,15bと摺動接触する略扇状の電極セグメント37a,37b,37c,37dが環状に配置されている。
また、電極セグメント37a〜37dのうち互いに対向する電極セグメント37a,37c同士は電気的に接続され、同様に電極セグメント37b,37d同士も電気的に接続されている。更に、電極セグメント37a〜37dのうち隣り合う電極セグメントの一方はコイル34の一端に電気的に接続され、他方はコイル34の他端に接続されている。そして、隣り合う電極セグメント同士は、回転軸12が挿入される軸孔36aの軸線L(すなわち、ロータ30の回転軸線)の方向に延びた4つの貫通孔38a,38b,38c,38dにより分離され、各貫通孔38a〜38dは整流子31の径方向に延在する長穴として形成されている。
図5に示すように、各貫通孔38a〜38dは電極セグメント37a〜37d及び整流子板36に渡って整流子31を貫通するように延在しているので、整流子31がフレーム32にインサート成形される時、フレーム32の溶融樹脂は、電極セグメント37a〜37dの表面と同一平面まで貫通孔38a〜38d内に充填される。これによって、整流子31のブラシ15a,15b側の面(ブラシ摺動面P)が平滑化される。その結果、ブラシ15a,15bが、図3において二点鎖線で示す軌道、すなわち、軸孔36aの軸線Lを中心とした円周上を移動するとき、ブラシ15a,15bは引っ掛かりなくスムーズに摺動する。
また、電極セグメント37a〜37d間の貫通孔38a〜38d内にフレーム32の樹脂Rが充填されていることから、電極セグメント37a〜37d上をブラシ15a,15bが摺動する際、電極セグメント37a〜37dの相互間を電気的に遮断することができ、隣り合う電極セグメント同士が各ブラシ15a,15bによって短絡されるいわゆるセグメント間ブリッジが防止されている。更には、フレーム32の樹脂Rが充填される貫通孔38a〜38dを採用することによって、フレーム32と整流子31との一体化が容易かつ確実になり、モータ1の寿命も向上する。
次に、上記整流子31の製造方法について説明する。先ず、整流子板36となるべき1枚の絶縁基板上に、プリント配線技術に用いられているエッチングによって一組の電極セグメント37a〜37dを多数組形成する。その後、整流子板36の外周(外形)をなすように、絶縁基板をプレス加工によって打ち抜く。このとき、整流子板36の外形抜きと同時に、貫通孔38a〜38d及び軸孔36aを前述のプレスによって抜き加工するので、軸孔36aの軸線Lに対して貫通孔38a〜38dが正確な位置に成形される。また、このような製造方法により、整流子31の大量生産が可能である。
ところで、ロータ30を一方向に継続的に回転させるためには、コイル34に流れる電流を反転させるタイミング、すなわち、転流タイミングが重要になる。ここで、電極セグメント37a〜37d間に形成されている貫通孔38a〜38dの位置がコイル34に流れる電流の反転部分に相当しているので、その反転部分において、ブラシ15a,15bは、貫通孔38a〜38d上を摺動しながらスムーズに通過し、コイル34に流れる電流の転流タイミングのズレが無く、タイミングよく電流が反転する。
また、整流子31の外形形状を成形する際に、軸孔36aと貫通孔38a〜38dとが同時にプレスによって抜き加工されるので、ロータ30の回転軸線に対する貫通孔38a〜38dの位置が正確になるようなモータ1の組立が可能となる。更には、整流子31の角度精度が向上し、コイル34に流れる電流の転流タイミングの精度が向上するので、モータ1の動作が更に安定する。
また、電極セグメント37a〜37d間にフレーム32の樹脂Rが充填されて、ブラシ15a、15bの摺動面Pが平滑化されているので、ブラシ15a、15bの引っ掛かりがなく、モータ1の動作音の低減が可能になる。更に、電極セグメント37a〜37d間に段差がないことから、いわゆるチャタリングが防止されて電気摩耗が抑制される結果、モータ1の耐久性も向上する。また、チャタリングが起きにくいことから、電気的ノイズも低減される。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。例えば、モータ1は、振動モータとしているが、振動モータに限らない。ブラシ付きであって扁平なロータ30を用いているモータならばよい。樹脂Rは、電極セグメント37a〜37dの表面と同一平面まで貫通孔38a〜38d内に充填されていると説明したが、例えば、貫通孔38a〜38d内の樹脂Rが電極セグメント37a〜37dの表面よりも少し盛り上がっていても良い。この場合、ロータ30の停止時に、樹脂R上でブラシ15a,15bが停止することが抑制されるので、起動時においてコイル34に電流が確実に流れ、モータ1の起動時の動作が安定する。また、整流子31は、4つの電極セグメント37a〜37dを有しているが、電極セグメントの数は、4つに限らず、マグネットの磁極の数に応じて代えても良いことはいうまでもない。
1…振動モータ、12…ロータの回転軸、15a,15b…ブラシ、30…ロータ、31…整流子、32…フレーム、34…コイル、36…整流子板、36a…軸孔、37a〜37d…電極セグメント、38a〜38d…貫通孔、C…ケース、R…フレームの樹脂、L…軸孔の軸線(ロータの回転軸線)。
Claims (3)
- 樹脂によって形成されたフレームにコイルが埋設された扁平形状のロータがケース内に収容されており、前記ロータに設けられる整流子に摺動接触するブラシを介して、前記整流子と電気的に接続された前記コイルに電流を流すことによって前記ロータを回転させるモータにおいて、
前記整流子は、
絶縁性を有する整流子板と、
前記整流子板上に配置されると共に前記ブラシと摺動接触する複数の電極セグメントとを有し、
前記整流子には、前記電極セグメントと前記整流子板とに渡って前記ロータの回転軸線方向に延びる貫通孔が前記電極セグメント間に形成されており、前記貫通孔に前記フレームの前記樹脂が充填されていることを特徴とするモータ。 - 前記整流子板は、前記ロータの回転軸が挿入される軸孔を有しており、
前記電極セグメントが配置された前記整流子板の外形と前記貫通孔と前記軸孔とは、プレスによって同時に抜き加工されることを特徴とする請求項1記載のモータ。 - 前記貫通孔に充填された前記樹脂の前記ブラシ側の表面は、前記電極セグメントの表面と同一平面上に位置することを特徴とする請求項1又は請求項2記載のモータ。
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2004
- 2004-06-25 JP JP2004188585A patent/JP2006014503A/ja active Pending
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