JP2007020311A - 組立式整流子およびこれを用いた小型モータ - Google Patents

Abstract

【課題】構成部材点数を減らして組立精度を高めるなかで、軽量・小型化に有効に寄与させることができる組立式整流子およびこれを用いた小型モータの提供。
【解決手段】回転軸１２に対し鍔状に固着される支持台１３と、該支持台１３側に沿わせるべく形成された支脚片部２３ａと、回転軸１２側に沿わせるべく支脚片部２３ａ側から折曲形成された起立片部２３ｂとを有して各別に配置される複数個の整流子片２３とを少なくとも備え、これら整流子片２３のそれぞれは、相互間に空隙を介在させ、かつ、回転軸１２と支持台１３との接触面に絶縁層２４を介在させてこれら回転軸１２と支持台１３との側に位置固定させて整流子１１を形成するとともに、該整流子１１を整流子として組み込むことで小型モータを形成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、組立精度が高く、小型・軽量化および低コスト・長寿命化にも有効に寄与させることができる組立式整流子およびこれを用いた小型モータに関する技術である。

近時、小型モータは、携帯電話、歯ブラシ、目覚まし時計など、各種機器に振動を発生させるための駆動源として搭載されており、機器自体に対するさらなる小型化への要請が強まるなかで、より一層の微小化が求められきている。

このような小型モータに対するさらなる微小化への要請は、その構成部品である整流子の微小化をも求められることになり、その組立精度を高めるなかで部品点数を減らして軽量化を図ろうとする動きも活発である。

下記特許文献１には、部品点数を減らすことでその組立工数も減らすことができるようにした円筒型マイクロ振動モータが開示されている。
特開２００１−１７９１８号公報

図７は、上記特許文献１を含めて従来から一般的に採用されている組立式整流子の構造例を拡大して示す縦断面図である。同図によれば、整流子１は、回転軸２に対し鍔状に固着される金属製の支持台３と、該支持台３を介して支持される合成樹脂製の基台４と、該基台４側に接着剤を介して固着配置される複数個の整流子片５と、これら整流子片５を位置固定する固定用リング６とを備えて形成されている。

この場合、基台４は、底面側の軸周りに設けた凹陥部に位置させた支持台３を介して支持される大径な基体部４ａと、該基体部４ａと一体となって回転軸２の軸方向に突設された筒体部４ｂとを備え、回転軸２の挿通が自在となって形成されている。

また、各整流子片５は、基台４における基体部４ｂの面方向に沿わせて配置される狭幅な支脚片部５ａと、支脚片部５ａ側から回転軸２の軸方向に向けて折曲された広幅な起立片部５ｂとを備えて形成されている。

そして、相互間に間隙を介在させて回転軸２の軸周りに各別に配置され各整流子片５は、固定用リング６を介することで、基台４における筒体部４ｂとともに、回転軸２に対し同心円状となって位置固定されている。

しかし、図７に示す整流子１は、支持台３に支持させた基台４を介して各整流子片５が配設され、かつ、固定用リング６を用いて位置固定するものであることから、４種類の構成部材が必要になり、それだけ組立工数が増えたりコストアップや重量増加を招く不都合があった。

しかも、各整流子片５は、金属に比べ加工精度の劣る合成樹脂材からなる基台４を介して配置されることから、その組立精度も低下してしまう不具合があった。

本発明は、従来からある整流子にみられた上記課題に鑑み、構成部品点数を減らすなかで、その組立精度を高めることができるようにした組立式整流子およびこれを用いた小型モータを提供することに目的がある。

本発明は、上記目的を達成すべくなされたものであり、そのうちの第１の発明（組立式整流子）は、回転軸に対し鍔状に固着される支持台と、該支持台側に沿わせるべく形成された支脚片部と、前記回転軸側に沿わせるべく前記支脚片部側から折曲形成された起立片部とを有して各別に配置される複数個の整流子片とで少なくとも構成され、これら整流子片のそれぞれは、相互間に空隙を介在させ、かつ、前記支持台と前記回転軸との接触面に絶縁層を介在させてこれら支持台と回転軸との側に位置固定させたことを最も主要な特徴とする。

この場合、前記整流子片における前記支持台と前記回転軸との接触面側には、それぞれ予め絶縁層を一体的に形成し、該絶縁層との間に接着剤を介在させて各整流子片を位置固定させることができる。また、前記整流子片のそれぞれは、前記支持台と前記回転軸との間に絶縁性接着剤を介在させてせて位置固定させることもできる。

さらに、前記整流子片のそれぞれは、これら整流子片と前記回転軸とに同心円状となった配置関係で嵌め込まれる固定用リングを介して止着することもできる。この場合、前記固定用リングは、前記整流子片との接触面に前記支脚片部および／または前記起立片部の位置決めを自在としたガイド部を具備させておくことができる。また、前記支持台は、その下面側を開口させた中空部を有するものを用いることができるほか、さらに、該中空部を画成する周壁部に切欠部を有しているものを用いることもできる。

一方、第２の発明（小型モータ）は、以上に記載の組立式整流子を整流子として組み込んで形成したことを最も主要な特徴とする。

第１の発明によれば、少ない部品点数のもとで組立精度を高めた組立式整流子を形成することができるので、軽量・小型化とコスト低減とを実現することができ、従来は必要であった図７に示すような基台４が不要となることから、該基台４における筒体部４ｂ分だけその小径化を図ることができる。

第２の発明によれば、部品点数を少なくするなかで、その組立精度を高めた組立式整流子を整流子として用いているので、それだけ性能を向上することができるほか、全体形状の小型化と全体重量の軽量化、およびブラシなどの長寿命化、ならびにモータ自体のより一層の小型化を実現することもできる。

図１は、本発明のうち、第１の発明を３極モータ用の整流子に適用させた際の一例についての拡大縦断面図を、図２は、図１に対応させた平面図をそれぞれ示す。また、図３は、図１に対応させた全体形状をブラシ５１との関係で示す斜視図である。

これらの図によれば、整流子１１の全体は、回転軸１２に対し鍔状に固着される支持台１３と、該支持台１３を介して配置される複数個の整流子片２３と、これらの整流子片２３を位置固定する固定用リング３３とを備えて形成されている。

このうち、支持台１３は、例えば図６に示す小型モータ４１のケーシング４２の内径との関係で定まる適宜の外径、例えば直径が約２．５〜３ｍｍ程度で、その厚さが約０．３ｍｍ程度のステンレスまたは銅合金などの円形金属材により形成されている。

この場合、支持台１３は、その中心位置に形成されている通孔１４を介して例えば直径が０．６ｍｍ程度のステンレス等の金属材からなる回転軸１２の適宜位置にまで圧入することで、該回転軸１２に一体的となって固着されている。

このようにして回転軸１２に固着された支持台１３に対しては、３個の整流子片２３が位置決めして各別に位置固定される。

すなわち、例えば０．０５〜０．１５ｍｍ程度の厚さの適宜の導電材料からなる各整流子片２３は、支持台１３の面方向に沿わせて配置される支脚片部２３ａと、該支脚片部２３ａの奥端（回転軸１２）側を直上方向に折曲して形成される起立片部２３ｂとを備えて形成されている。

この場合、各整流子片２３における起立片部２３ｂの側は、モータの極数によりその横幅も増減し、図示例では整流子１１が３極モータ用として整流子片２３が３分割されていることから、回転軸１２の外周回りとの関係で相対的に幅広となる。また、整流子片２３における支脚片部２３ａは、モータの極数とは無関係な一定幅のもとで形成されている。例えば３極モータ用の場合には、起立片部２３ｂとの関係で相対的に狭幅となるが、電極配線の都合上、組付け安定性確保の観点から支脚片部２３ａと同幅もしくは末広がり状とするのが好ましい。

しかも、各整流子片２３における起立片部２３ｂは、回転軸１２の曲面に沿わせて配置する必要があるので、それぞれがその極数に応じて定まる長さの円弧形状を呈して形成されている。

また、各整流子片２３は、支脚片部２３ａにおける支持台１３との接触面と、起立片部２３ｂにおける回転軸１２との接触面とのそれぞれに、例えば図５に示されているように例えば３〜３０μｍ程度の厚さの絶縁層２４が予め形成されている。この場合、該絶縁層２４は、予め絶縁塗料を塗布したり、絶縁シートを接着剤を用いて貼着するなどして形成することができる。

適宜の合成樹脂材を用いて形成される固定用リング３３は、各整流子片２３を相互間に電気的な非導通状態を確保する例えば１０〜１５０μｍ程度の幅の空隙２５を介在させた上で、回転軸１２の側と支持台１３の側とに位置固定させるべく、各整流子片２３と回転軸１２とに対し同心円状となった配置関係のもとで嵌め込まれている。

また、図４は、整流子片２３を位置ずれさせることなく配置することができる固定用リング３３を用いて形成される整流子の具体的な形状を例示した説明図である。この例における固定用リング３３は、各整流子片２３との接触面に支脚片部２３ａおよび起立片部２３ｂの位置決めを自在としたガイド部３４を備えている。

すなわち、図４に示す固定用リング３３は、例えば３極の場合、その内周端面３３ａから軸心方向に１２０度ずつその位置をずらして突設された計３個の位置決め突起３４ａと、位置決め突起３４ａ，３４ａ相互間に位置する部位の底面にその周方向とは直交する位置関係で形成された計３条の案内溝３４ｂとからなるガイド部３４を備えて形成されている。なお、この例においては、所望により突起３４ａのみで、もしくは案内溝３４ｂのみでガイド部３４を形成することもできる。

図５（ａ）〜（ｃ）は、支持台１３の具体的な形状を例示した説明図であり、そのうちの（ａ）は単なる板状部材となって形成されている例を、（ｂ）は支持台１３の下面側を絞り加工により開口させた中空部１５を設けた例を、（ｃ）は（ｂ）に示す例において中空部１５を画成している周壁部１６に所要間隔で曲げ加工により切欠部１７を設けた例をそれぞれ示す。これらのうち、図５（ｂ）および（ｃ）に示す例は、支持台１３自体のより一層の軽量化を図る観点から採用されるものである。

一方、図６は、上記構成からなる第１の発明（組立式整流子）を組み込んで形成される第２の発明（小型モータ）を円筒型振動マイクロ振動モータに適用した際の一例を、その要部を切り欠いて示す拡大説明図である。

同図によれば、小型モータ４１は、一端部を細径化したパイプ形状を呈してヨークとしての機能をも有する外径が例えば約４ｍｍ程度で肉厚が０．２ｍｍ程度のケーシング４２と、該ケーシング４２の他端側に位置する開口部４３内に圧入されたブラシホルダ４４と、該ブラシホルダ４４にその一端部１２ａ側が軸支された回転軸１２に各整流子片２３を取り付けてなる整流子１１とを含んでその全体が形成されている。

また、小型モータ４１は、ケーシング４２の頂端４２ａ側から突出させた回転軸１２の他端部１２ｂに対し、その重心が周回するように偏心させて固定した振動発生用の偏心ウエイト４５を備えている。なお、図中の符号４６は円筒型コアレス電機子を、４７は界磁マグネットを、４８はマグネット保持部を、４９，５０はリード線を、５１は整流子１１と電機子４８との結線をそれぞれ示す。

次に、第１の発明（組立式整流子）の作用・効果を図１〜図３に示す例に基づいて説明すれば、各整流子片２３は、絶縁層２４を有するので、回転軸１２に固着されている金属材からなる支持台１３に直接支持させた状態のもとで、固定用リング３３を用いて位置固定することができることから、回転軸１２を除き３種類の部材点数により整流子１１を形成することができる。

つまり、整流子１１は、図７に示す基台４を構成部材として用いることなく形成することができるので、それだけ部品点数を減らすことができ、組立工数を少なくするなかで軽量・小型化およびコストダウンを実現することができる。したがって、このような全体重量の軽量化と、図７に示す基台４が不要となったことによりその筒状部４ｂ分の小径化が図れ、整流子１１の摺動部径の小径化となり、その円周方向での長さを短寸化することでブラシの摩耗低減によるモータ自体の長寿命化に寄与させることができる。

しかも、各整流子片２３の支脚片部２３ａを支持する支持台１３は、図７に示す基台４とは異なり加工精度の高い金属材により形成されているので、それだけ組立精度も高めてやることができる。

また、各整流子片２３の支脚片部２３ａと起立片部２３ｂとは、いずれもが絶縁層２４を介在させて支持台１３と回転軸１２とに固定用リング３３を用いて位置固定されているので、電気的なトラブルの発生を確実に防止することができる。

また、固定用リング３３に図４に示すように位置決め突起３４ａおよび／または案内溝３４ｂからなるガイド部３４が形成されている場合には、各整流子片２３における支脚片部２３ｂは案内溝３４ｂに、起立片部２３ｂは隣り合う位置決め突起３４ａ，３４ａ相互間に位置させることで、組み立て時の位置ずれや、回転軸１２の回転時における各整流子片２３のぐらつきを効果的に防止することができ、組み立て後の整流子１１の長寿命化を図ることができる。

しかも、支持台１３を図５（ａ）に代えて図５（ｂ），（ｃ）に示すようにして形成してある場合には、その重量をより一層軽くすることができるので、整流子１１の全体重量の軽量化に有効に寄与させることができる。

一方、第２の発明（小型モータ）は、以上に説明した作用・効果が得られる整流子１１を組み込んで形成されているので、より一層の軽量・小型化を図るなかで性能にも優れ、長寿命なモータを提供することができることになる。

以上は、本発明を図示例に基づいて説明したものであり、その具体的な内容は、本発明の要旨を逸脱しない限り、種々の変形を加えたものとすることができる。例えば、第１の発明に係る整流子は、３極モータに対応させた例が示されているが、５極モータや７極モータに対応させるなど、その極数との関係で定まる適宜の個数の整流子片を用いて形成することもできる。

また、各整流子片２３は、回転軸１２と支持台１３との間に絶縁性接着剤を介在させてせて位置固定することもできる。さらに、各整流子片２３は、固定用リング３３を用いることなく接合固着するだけで固定配置することもできる。さらにまた、各整流子片２３は、接着剤を用いることなく、単に絶縁層２４のみを介在させた状態のもとで固定用リング３３を用いて位置固定させたものであってもよい。

一方、第２の発明に係る小型モータについては、円筒型振動マイクロ振動モータに適用した例が示されているが、第１の発明に係る整流子が組み込まれているものでさえあれば、その大きさや種類は適宜選択するすることができる。

第１の発明を３極モータ用の整流子に適用させた際の一例を示す拡大縦断面図。 図１との対応関係のもとで示す平面図。 図１に対応させた全体形状をブラシとの関係で示す斜視図。 第１の発明の他例をその一部を分解して示す説明図。 第１の発明の構成部材である支持台の構造を（ａ）〜（ｃ）としてパターン別に示す拡大斜視図。 図１に示す第１の発明を組み込んで形成される第２の発明を円筒型振動マイクロ振動モータに適用した際の一例を、その要部を切り欠いて示す拡大説明図。 従来から一般的に採用されている組立式整流子の構造例を拡大して示す縦断面図。

符号の説明

１１ 整流子
１２ 回転軸
１２ａ 一端部
１２ｂ 他端部
１３ 支持台
１４ 通孔
１５ 中空部
１６ 周壁部
１７ 切欠部
２３ 整流子片
２３ａ 支脚片部
２３ｂ 起立片部
２４ 絶縁層
２５ 空隙
３３ 固定用リング
３３ａ 内周端面
３４ ガイド部
３４ａ 位置決め突起
３４ｂ 案内溝
４１ 小型モータ
４２ ケーシング
４３ 開口部
４４ ブラシホルダ
４５ 偏心ウエイト
４６ 円筒型コアレス電機子
４７ 界磁マグネット
４８ マグネット保持部
４９，５０ リード線
５１ ブラシ
５２ 整流子と電機子との結線

Claims (8)

1. 回転軸に対し鍔状に固着される支持台と、該支持台側に沿わせるべく形成された支脚片部と、前記回転軸側に沿わせるべく前記支脚片部側から折曲形成された起立片部とを有して各別に配置される複数個の整流子片とで少なくとも構成され、
   これら整流子片のそれぞれは、相互間に空隙を介在させ、かつ、前記支持台と前記回転軸との接触面に絶縁層を介在させてこれら支持台と回転軸との側に位置固定させたことを特徴とする組立式整流子。
2. 前記整流子片における前記支持台と前記回転軸との接触面側には、それぞれ予め絶縁層を一体的に形成し、該絶縁層との間に接着剤を介在させて位置固定させた請求項１に記載の組立式整流子。
3. 前記整流子片のそれぞれは、前記支持台と前記回転軸との間に絶縁性接着剤を介在させてせて位置固定させた請求項１に記載の組立式整流子。
4. 前記整流子片のそれぞれは、これら整流子片と前記回転軸とに同心円状となった配置関係で嵌め込まれる固定用リングを介して止着させた請求項１ないし３のいずれかに記載の組立式整流子。
5. 前記固定用リングは、前記整流子片との接触面に前記支脚片部および／または前記起立片部の位置決めを自在としたガイド部を備える請求項４に記載の組立式整流子。
6. 前記支持台は、その下面側を開口させた中空部を有する請求項１ないし５のいずれかに記載の組立式整流子。
7. 前記支持台は、前記中空部を画成する周壁部に切欠部を有する請求項６に記載の組立式整流子。
8. 整流子が請求項１ないし７のいずれかに記載の組立式整流子であることを特徴とする小型モータ。
   

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