JP2006325384A - 偏心型ロータおよび該ロータを有する振動モータ - Google Patents

Abstract

【課題】偏心型ロータおよびかかるロータを有する振動モータを提供する。
【解決手段】偏心型ロータは、挿入孔を有するボードと、ボードの上側で、多数のパターンコイルを有し、複数の層に積層されたパターンコイル層と、ボードの裏面上に形成され、パターンコイルに電気的に連結されて、パターンコイルの整数の倍数に形成される整流子と、を含み、ボードは挿入孔に対して偏心する。偏心型ロータおよびかかるロータを有する振動モータは、小さい容量でありながら、振動量を拡大することができ、かつ製造時間を短縮しつつコストを引き下げることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は偏心型ロータおよび該ロータを有する振動モータに関し、特にパターンコイルを用いた偏心型ロータおよび振動モータに関する。

偏心型ロータを有する振動モータは現在、着信を受ける手段として電気通信機器の寸法が小さくなるにつれ、携帯電話およびＰＤＡその他に広く用いられるようになり、このためより小型でより平坦な振動モータに対する需要は高まっている。

図１は従来の振動モータの構成を示す断面図である。従来の振動モータは底部にブラケット１を有し、シャフト９の一端部はブラケット１の中央部に挿入されるとともに固定され、シャフトの他端部はケース８により固定される。ケース８は外部の干渉から振動モータの他の部分を保護する役割を果たす。微小の厚みを有する可撓性のボード１２はブラケット１の上側に配置される。

交互に変わるＮ、Ｓ極を有する多極磁石２は中央部の可撓性のボード１２の外周部上に配置され、磁石２の中央部の空隙には一対のブラシ３が下方端部を可撓性のボード１２に取り付けられた所望の角度で配置される。シャフト９の所定の位置には、軸受１１が挿入され、軸受の外周部に沿って偏心型ロータ１０が挿入される。ロータ１０の下側にはブラシ３と接触する整流子７が配置される。

図２ａは従来の偏心型ロータ１０の裏面を示す透視図である。

図２ａに示されるように、ロータ１０には平坦な環状プレートから切断されたボード４が設けられ、所定の角度に配置された複数の巻きコイル５はボード４の上側に配置される。また、ロータ１０の偏心率を高くする錘は巻きコイル５の間のボード４の上側に配置される。巻きコイル５および錘１３は、ボード４にプラスチックその他などの材料が鋳造された形で固定される。

図２ｂは従来の偏心型ロータ１０の裏面を示す斜視図である。図２ｂに示されるように、平坦なプレート形状の整流子７はボード４の裏面上のロータの回転軸の周りに放射状に配置される。

このような振動モータにおいては、外部電源からの電流が可撓性のボード１２およびブラシ３から巻きコイル５に入力されると、巻きコイル５と磁石２との間の電気的相互作用によりロータ１０が回転する。ブラケット１およびケース８によりその両方の端部が固定されるシャフト９により偏心的に支持されるように、ロータ１０が偏心的に動作され、この偏心的な駆動力はシャフト９を介してブラケット１に伝達され、この結果、振動が発生する。

したがって振動モータの振動効果は、錘１３などにより不均衡に質量が集中することによるロータ１０の偏心が原因で起こることがわかる。したがって、ロータ１０の偏心率を高めて、より大きい振動を得ることが求められている。

上述されるように巻きコイル５は従来のロータ１０で使用されるが、巻きコイル５は長い製造時間および高コストを伴い、かつ実質的な容量を必要とするため、ロータ１０および振動モータの容量を小さくすることを困難にする。さらに、コイルの厚みは通常は約４５マイクロメートルから５５マイクロメートルの微小なものであり、このためコイルは製造工程中に切れることが多く、巻きコイル５の不適合品率を高くする。

また、巻きコイル５はボード４の中心部から一定の間隔で正確に取り付けられなければならないため、正確な位置調整および巻きコイル５の取り付けは、さらに製造時間および製造コストの増大という問題を招く。

さらに、錘１３はボード４上の制限された空間内に形成されるが、錘１３は巻きコイル５とともに配置されるため、錘１３の寸法を大きくするには困難がある。特にロータ１０の偏心率を増加させるために、錘１３の寸法が大きくされ、巻きコイル５の寸法が小さくされた場合には、ロータ１０の性能を低下させる。したがって図２ａに示されるように、ロータ１０は巻きコイル５間に制限された寸法で配置され、ロータ１０の偏心率を高めるには困難がある。

本発明は上述された諸問題を解決するために開発されたものであり、したがって本発明の目的は、振動性能を向上する偏心型ロータを有する偏心型ロータおよび振動モータを提供することである。本発明の他の目的は、製造時間とコストを低減する偏心型ロータを有する偏心型ロータおよび振動モータを提供することである。

上述された目的を達成するために、本発明は以下の構成を含むものである。

本発明の偏心型ロータは、挿入孔を有するボードと、ボードの上側に形成され、多数のパターンコイルを有し、複数の層に積層されるパターンコイル層と、パターンコイルに電気的に連結されパターンコイルの整数倍に形成され、ボード裏面上に形成される整流子と、を含み、かかるボードは挿入孔に対して偏心する。

上述の構成を有する偏心型ロータは、巻きコイルではなく、パターンコイルの複数の層を用いる。このため、偏心型ロータの寸法を小さくすること、および振動量を増加させることが可能であるばかりでなく、さらに製造時間およびコストを低減することができる。

偏心型ロータはさらに、パターンコイル層上に形成される錘、および錘をパターンコイル層に固定する取付部材を含むことにより振動量を増加させることができる。

本発明の他の偏心型ロータは、挿入孔を有する環状ボードと、ボードの上側に形成され、多数のパターンコイルを有し、複数の層に積層されるパターンコイル層と、パターンコイルの整数倍に形成された、ボード裏面上に形成される整流子と、パターンコイル層上の錘と、錘をパターンコイル層に固定する取付部材と、を含む。

パターンコイル層は、基材の両側にパターンコイル層間に絶縁層を設けた態様で、連続的に積層される。

好ましくは、パターンコイルは一定の間隔をもってボード上に放射状に配置され、６または６以上の層が積層されて、偏心型ロータの振動量を増加させる。錘は好ましくは、タングステンなどの比重量が高い材料であり、ボードの外部周縁と位置合わせされて、振動量を最大限にする。錘は扇状の形状で、中央部の角度は１８０度または１８０度以下である。

取付部材は低密度プラスチック用樹脂の射出成形を介して容易に形成できる。また、取付部材の厚みは好ましくは、錘の厚みと同等であり、このため、ロータの容量が低減されてもよい。

本発明の実施形態の振動モータは、上述のように構成された偏心型ロータと、ボードの挿入孔を介して挿入されたシャフトと、シャフトの両端部を固定するハウジングと、ハウジングに取り付けられ、かつ少なくとも２つの極を有する磁石と、磁石の中央部の空隙内に形成され、かつ整流子に連結された一対のブラシと、を含む。このように構成された振動モータは偏心型ロータの容量を低減できるのみではなく、振動量を増加することができる。また、巻きコイルが用いられていないため、製造時間およびコストが低減できるというさらなる効果が得られる。

好ましくは、シャフトは軸受に仲介されて偏心型ロータに連結される。これにより、偏心型ロータとシャフトとの間の摩擦を小さくして、ロータの回転を滑らかなものにする。さらに、偏心型ロータの裏面はシャフト上に挿入される座金により支持されて、振動モータが衝撃を受けるような場合には偏心型ロータの移動を防止する。好ましくは、パターンコイルは６０度の間隔で配置され、磁石は４つの交番するＮ／Ｓ極により磁化されて、偏心型ロータの振動量を最大限にする。

本発明にしたがったロータを有する偏心型ロータおよび振動モータの実施形態を、添付の図面を参照して以下により詳細に説明する。

図３は、本発明の実施形態にしたがった振動モータを示す断面図である。図３に示されるように、本発明の実施形態にしたがった振動モータは、ブラケット２２とケース２３とを有するハウジング２１と、ハウジング２１に固定されるシャフト３１と、軸受３５の仲介によりシャフト３１に挿入される偏心型ロータ３３と、偏心型ロータ３３の裏面を支持するシャフト３１に挿入される座金３７と、ブラケット２２に取り付けられるドーナツ形の磁石２５と、ブラケット２２上に配置されるプリント回路板２７と、偏心型ロータ３３の裏面と接触し、プリント回路板２７からの電流を偏心型ロータ３３に伝達するブラシ２９と、を含む。

ハウジング２１は内部に、磁石２５と、プリント回路板２７と、ブラシ２９と、シャフト３１と、偏心型ロータ３３と、軸受３５と、座金３７とを有し、ブラケット２２およびケース２３から構成される。

図３に示されるように、ブラケット２２の中央部はブラケット溝部２２ａを形成し、この溝部内にシャフト３１の一端部が挿入される。シャフト３１の下方端部はブラケット溝部２２ａに挿入されて固定される。ブラケット２２の上側にはプリント回路板２７が配置され、プリント回路板２７上にはドーナツ形の磁石２５が配置される。ブラケット２２はケース２３に連結される。

ケース２３の中央部にはケース溝部２３ａが形成され、この溝部内にシャフト３１の他端部が挿入される。シャフト３１の上方端部は、ケース溝部２３ａ内に挿入され固定される。ケース２３の裏面は、偏心型ロータ３３の取付部材３３５から一定の距離だけ離間される。

磁石２５はブラケット２２の上側に配置される。磁石２５はドーナツ形で、その内部空隙にはブラシ２９およびシャフト３１が配置される。磁石２５は少なくとも２つの極を有する。偏心型ロータ３３の電磁力を増加させるために、磁石２５は４または４以上の極を有することが好ましい。磁石２５は同じ規模の交番するＮ極およびＳ極を有する。磁石２５は磁場を形成する。かかる磁場は、偏心型ロータ３３のパターンコイル３３２により発生した電場と相互作用し、フレミングの左手の法則にしたがって電磁力を発生し、偏心型ロータ３３を作動させる。

シャフト３１の両端部はケース溝部２３ａおよびブラケット溝部２２ａに圧入され固定される。これにより、偏心型ロータ３３の回転中に偏心型ロータ３３を支持する役割を果たす。シャフト３１の所定の位置上には、軸受３５が挿入されるとともに固定されて、偏心型ロータ３３の回転を滑らかなものとする。軸受３１はシャフト３１に挿入され、座金３７により支持される。ついで、偏心型ロータ３３の挿入孔３３１ａに配置された取付部材３３５により、偏心型ロータ３３に連結される。

前述の一対のブラシ２９は磁石２５内に配置される。ブラシはそれぞれ、その一端部をプリント回路板２７に電気的に連結され、他端部は偏心型ロータ３３の他の側の整流子（図４ｂの３３３または図７ｂの３３３’）に接触する。ブラシ２９はプリント回路板２７から電流を整流子３３３に伝達する役割を担う。

座金３７はシャフト３１に挿入され、固定される。座金３７は偏心型ロータ３３の裏面または軸受３５と接触し、偏心型ロータ３３を支持する役割を担う。したがって、振動モータ上に外部衝撃がかかる場合においてさえも、偏心型ロータ３３は座金３７により支持されるため、偏心型ロータ３３がその本来の位置から移動することはない。

図４ａおよび図４ｂは本発明の実施形態にしたがった偏心型ロータ３３の上側および裏面を示す透視図および斜視図である。

図４ａおよび図４ｂが示すように、偏心型ロータ３３は、ボード３３１を含む。このボードには、シャフト３１が挿入される挿入孔３３１ａが形成され、パターンコイル層３３８の複数の層がボード３３１の上側に形成され、錘３３４はパターンコイル層３３８の上に形成され、取付部材３３５は錘３３４をパターンコイル層３３８に固定し、平坦な板状の整流子３３３はボード３３１の他の側面上の周縁部に沿って挿入孔３３１ａの周囲に形成される。

シャフト３１はボード３３１を介して挿入され、このボード上にはパターンコイル層３３８が形成され、ボード３３１は錘３３４を支持する。ボード３３１の中央部には、挿入孔３３１ａが穿孔され、この孔を介してシャフト３１が挿入される。ボード３３１上にはパターンコイル層３３８が形成されるが、ボードは、シャフト３１が固定され、かつ回転する際に偏心率を生成するのであれば任意の形状でよい。たとえば、ボード３３１は環状または半環状断面を有してもよい。すなわち、半環状断面を有するためにボード３３１が形成されたのち、ボード３１の形状に対応するパターンコイル層３３８を形成することにより、偏心率がもたらされてもよい。また、磁石２５により生成される磁場と相互作用する電場の規模を増大させるために、図７ａおよび図７ｂに示される実施形態のように、ボード３１は環状形状であってもよい。

本発明の実施形態において、ボード３１は半環状形であるように形成され、かつパターンコイル層３３８はこれに対応して形成される。

図４ｂに示されるように、整流子３３３は平坦な板状の形状をした配線盤であり、ボード３３１の他の側の挿入孔３３１ａの周囲に、その周縁に沿って一定の間隔で配置される。各整流子３３３はパターンコイル３３２に連結され、電流をパターンコイル３３２に提供する。このため整流子３３３の数は好ましくは、単一の層においてパターンコイル３３２の整数倍の数である。たとえば、１つのパターンコイル層でのパターンコイルの数が６である場合、６または１２の整流子３３３が形成されてもよい。

整流子３３３はそれぞれ導電性のパターン３３６によりパターンコイル３３２に電気的に連結され、整流子３３３はブラシ２９と接触する。したがってブラシ２９を介して入力された電流は整流子３３３を通過し、パターンコイル３３２に入力される。

パターンコイル層３３８はフォトリソグラフィまたは厚膜厚膜法により形成されたパターン状のコイルである。図５に示されるように、各パターンコイル層３３８には複数のパターンコイル３３２が一定の間隔で形成されている。

図６は本発明の実施形態にしたがったパターンコイル層３３８を示す断面図である。図６に示されるように、パターンコイル層は、基本材料として作用する基材３３８ａと、基材３３８ａのいずれかまたは両方の側に積層され、パターンコイルが上に形成される銅箔３３８ｂと、銅箔３３８ｂ上に積層される絶縁層３３８ｃと、を含む。

基材３３８ａはエポキシ樹脂その他により形成され、銅箔３３８ｂを支持する役割を担う。パターンコイル３３２はエッチングまたは腐食により銅箔３３８ｂ上に形成される。各銅箔３３８ｂは絶縁層により絶縁される。

パターンコイル層３３８の多層構造は、銅箔３３８ｂと絶縁層３３８ｃとを繰り返し積層することにより形成されてもよい。当然ながら、これがパターンコイル層３３８を積層するための唯一の方法ではなく、パターンコイル層と絶縁層とを基材の一つの側に連続的に積層することにより、パターンコイル層３３８が形成されてもよい。

パターンコイル層３３８は極めて薄く、厚みは０．０２ミリメートルから０．０５ミリメートル（および幅は０．０３ミリメートルから０．０７ミリメートル）であるため、複数の層を積層しても大きい容量をもたらすことがないという利点がある。パターンコイル層３３８は好ましくは、パターンコイル３３８により発生する電場を増大させるために、６または６以上の層により形成される。

パターンコイル３３２は導電性のパターン３３６を介して伝達された電流から電場を形成し、かつ磁石２５とともに電磁力を発生する。パターンコイル３３２はボード３３１の形状に対応して配置される。パターンコイル層３３８の層の数は、振動の所望の規模およびパターンコイルの断面寸法により決定される。

図５に示されるように、単一のパターンコイル層３３８は好ましくは、複数のパターンコイル３３２により形成されて、偏心型ロータ３３に印加されるトルクを上昇させる。

パターンコイル３３２は、従来の巻きコイルと比較するとより容量の小さい層により形成されるため、錘３３４は図４ａに示されるように、より大きく作成されてもよい。また、パターンコイル３３２には従来のプリント回路板を製造するための機械設備を用いてもよく、このため、製造時間が短縮されるとともに製造コストが縮小されるといった利点がある。

錘３３４は扇状で、パターンコイル３３２の上方部に配置される。錘３３４は偏心型ロータ３３の偏心率を上げる役割を担う。すなわち、中央部の挿入孔３３１ａの周りの半環状形状を有するボード３３１により、およびかかるボード３３１の形状に対応して形成されたパターンコイル層３３８により生成された偏心率に対して、錘３３４が加えられ、これが偏心率のさらなる上昇をもたらすこととなる。

錘３３４は好ましくは、タングステンなどの比重量が高い金属により形成されるが、これらの物質に限定されるものではない。錘３３４の寸法は従来のロータのように巻きコイルにより制限されるものではないため、偏心率を上げるために寸法をさらに大きくしてもよい。

偏心率は、錘３３４の中央部の角度が１８０度のときに最も大きくなるが、中央部の角度は必要に応じて変化されてもよい。しかしながら、仮に錘３３４の中央部の角度が１８０度以上である場合、１８０度以上の角度の質量は偏心率を相殺するため、中央部の角度は１８０度または１８０度以下であることが好ましい。また、錘３３４は、好ましくは、さらに偏心率をあげるため、ボード３３１の最も外側の外周部、すなわち、ボード３３１の外周縁部に位置合わせされる。錘３３４は、パターンコイル３３２に取付部材３３５により取り付けられる。

取付部材３３５はプラスチック用樹脂を射出成形した生成物である。取付部材はパターンコイル３３２に射出され、錘３３４をパターンコイル３３２に取り付ける。さらに、取付部材３３５はまたボード３３１の挿入孔３３１ａに挿入され、軸受３５をボード３３１に連結する。図４ａに示されるように、取付部材３３５の中央部の角度は１８０度を超えないことが好ましい。これはつまり、中央部の角度が１８０度を超えた場合、１８０度以上の角度の質量が偏心率を相殺するためである。取付部材３３５の高さは偏心型ロータ３３の厚みを薄くするために、錘３３４の厚みと同様になるように作成されてもよい。または、図８に示されるように、偏心率をさらに上げるとともに、錘３３４をよりしっかりと固定するために錘３３４の厚みより厚くなるように作成されてもよい。

図７ａおよび図７ｂは、本発明の他の実施形態にしたがった偏心型ロータの上側および裏面を示す透視図および斜視図である。図７ａおよび図７ｂに示された偏心型ロータ３３’は、ボード３３１’およびパターンコイル層３３８’の構成以外は、図４ａおよび４ｂに示された偏心型ロータ３３に等しい。よって以下、ボード３３１’およびパターンコイル層３３８’のみを説明する。ボード３３１’は中央部として挿入孔３３１ａ’を有する環状断面を含む。ボード３３１’を環状形状にすることで、ボード３３１’上に形成されるパターンコイル層３３８もまた環状形状を有してもよく、このことにより偏心型ロータ３３’のトルクはさらに大きくなされてもよい。ボード３３１’は挿入孔３３１ａ’を中心とする偏心率を有していないため、錘３３４’は偏心率を生じさせる必要がある。

図９に示されるように、パターンコイル層３３８’は環状ボード３３１’上に等間隔で配置される。複数のパターンコイル（３３２ａ、３３２ｂ、３３２ｃ、３３２ｄ、３３２ｅ、３３２ｆ）は単一のパターンコイル層３３８’上に６０度の間隔で配置される。このため磁石２５は好ましくは、電磁力を増加するために４つの交番する極を有する。当然ながら、必要に応じて層上に配置されるパターンコイル３３２’を変えてもよい。また、各パターンコイル３３２’は整流子３３３’に電気的に連結される。整流子３３３’の数は、パターンコイル３３２’の数の整数倍である。

特定の例示的な実施形態を参照しながら、発明の技術的概念を説明してきたが、実施形態により説明された本発明はこれらに限定されるものではない。本発明の分野を専門とする者であれば、本発明の技術的概念を逸脱することなく、種々の異なる実施形態を実施することが可能であることを理解されたい。

前述された構成によって本発明は以下の効果をもたらすことができる。

本発明は、容量が小さく、かつ振動性能が高い偏心型ロータを有する偏心型ロータおよび振動モータを提供する効果を備える。

本発明は、製造コストが少なく、かつ製造時間が短縮された偏心型ロータを有する偏心型ロータおよび振動モータを提供する効果を備える。

従来の振動モータを示す断面図である。 従来の偏心型ロータの上側を示す透視図である。 従来の偏心型ロータの裏面を示す斜視図である。 本発明の実施形態にしたがった振動モータを示す断面図である。 本発明の実施形態にしたがった偏心型ロータの上側を示す透視図である。 本発明の実施形態にしたがった偏心型ロータの裏面を示す斜視図である。 本発明の実施形態にしたがったパターンコイル層を示す平面図である。 本発明の実施形態にしたがったパターンコイル層を示す断面図である。 本発明の実施形態にしたがった偏心型ロータの上側を示す透視図である。 本発明の実施形態にしたがった偏心型ロータの裏面を示す斜視図である。 本発明の実施形態にしたがった振動モータを示す断面図である。 本発明の実施形態にしたがったパターンコイル層を示す平面図である。

符号の説明

２１ ハウジング
２５ 磁石
２７ プリント回路板
２９ ブラシ
３１ シャフト
３３ 偏心型ロータ
３３１ ボード
３３３ 整流子
３３４ 錘
３３５ 取付部材
３３２ パターンコイル
３３８ パターンコイル層
３５ 軸受
３７ 座金

Claims (15)

1. 偏心型ロータであって、
   挿入孔を有するボードと、
   前記ボードの上側に形成され、多数のパターンコイルを有し、複数の層に積層されたパターンコイル層と、
   前記ボードの裏面上に形成され、前記パターンコイルに電気的に連結されて、前記パターンコイルの整数倍に形成される整流子と、を含み、
   前記ボードは前記挿入孔に対して偏心する偏心型ロータ。
2. 偏心型ロータであって、
   前記パターンコイル層上の錘と、
   前記錘を前記パターンコイル層に固定する取付部材と、
   をさらに含む請求項１に記載の偏心型ロータ。
3. 偏心型ロータであって、
   挿入孔を有する環状ボードと、
   前記ボードの上側に形成され、多数のパターンコイルを有し、複数の層に積層されたパターンコイル層と、
   前記ボードの裏面上に形成され、前記パターンコイルに電気的に連結されて、前記パターンコイルの整数倍に形成される整流子と、
   前記パターンコイル層上の錘と、
   前記錘を前記パターンコイル層に固定する取付部材と、
   を含む偏心型ロータ。
4. 前記パターンコイル層は、基材の両側に連続的に積層され、前記パターンコイル層間に絶縁層を有する請求項１ないし３のいずれかに記載の偏心型ロータ。
5. 前記パターンコイルは放射状に一定の間隔で配置される請求項１に記載の偏心型ロータ。
6. 前記パターンコイルは６または６以上の層に積層された請求項１または３のいずれかに記載の偏心型ロータ。
7. 前記錘はタングステンで構成される請求項２または３のいずれかに記載の偏心型ロータ。
8. 前記錘は前記ボードの前記外周縁部に位置合わせされる請求項２または３のいずれかに記載の偏心型ロータ。
9. 前記錘は扇状で、中央部の角度が１８０度または１８０度以下である請求項２または３のいずれかに記載の偏心型ロータ。
10. 前記取付部材の厚みは、前記錘の厚みと同じである請求項２または３のいずれかに記載の偏心型ロータ。
11. 前記取付部材は射出成形により形成されたプラスチック樹脂である請求項２または３のいずれかに記載の偏心型ロータ。
12. 振動モータであって、
    前記ボードの前記挿入孔を介して挿入されたシャフトと、
    前記シャフトの両端部を固定するハウジングと、
    前記ハウジングに取り付けられ、少なくとも２つの極を有する磁石と、
    前記磁石の中央部の空隙内に形成され、前記整流子に連結された一対のブラシと、
    を含み、請求項１または３のいずれかに記載の前記偏心型ロータを有する振動モータ。
13. 前記シャフトは軸受を仲介にして前記挿入孔に挿入される請求項１２に記載の振動モータ。
14. 前記偏心型ロータは前記シャフトに挿入された座金により支持される請求項１２に記載の振動モータ。
15. 前記パターンコイルは６０度の間隔で配置され、かつ前記磁石は４つの交番するＮ／Ｓ極により磁化される請求項１２に記載の振動モータ。

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