JP2007135307A - ファン付き偏心ロータと同ロータを備えた扁平コアレス型ファン付き振動モータ及び同モータの携帯機器搭載構造。 - Google Patents

Abstract

【課題】ファン付き偏心ロータにして振動発生が出来る軸方向空隙型マイクロファンモータにすることによって発熱を抑え、移動体機器に効果的な搭載構造にすることによって、発熱部材の冷却を図る。
【解決手段】回転中心に設けられた軸支部と、印刷配線板１の一側に備えられたコミュテータ１ｂと、該印刷配線板の他側で前記軸支部の半径方向外方に配され前記コミュテータから電力を受ける空心電機子コイル２、２２と、タングステン製偏心ウエイト３３が備えられ、外周の少なくとも一部に後ろ向き翼型インパラ５５ｅが設けられ、前記タングステン製偏心ウエイトも外周に旋回外径をほぼ合わせてインパラ３３ｄに構成し、これらの各インパラは軸方向に垂下部が形成された。
【選択図】図３

Description

この発明は、ファン付き偏心ロータと同ロータを備えた扁平コアレス型ファン付き振動モータ及び同モータの携帯機器搭載構造に係り、冷却と無音報知手段を兼ねたものに関する。

携帯電話機などの携帯機器はますます多機能化が図られ、この多機能化携帯通信装置のサイレントアラーム手段等のバイブレーション機能を果たす他に、他の振動源として活用する時勢となり、断続動作ながら通電時間が多くなってきている。
従来、扁平型コアレス振動モータとして複数の空心電機子コイルとこのコイルが位置されていない空間にタングステン製の偏心ウエイトを配し、樹脂で一体化した偏心ロータを軸方向空隙型マグネットで駆動させるようにしたものが知られている。（特許文献１参照）

近年、携帯電話機等の多機能化はめざましいものがあり、格納された能動電子部材の発熱の問題が新たにクローズアップされてきた。特に中央演算素子などの局所的にかなり発熱するものがある部位のあるケースなどは、操作時に熱くなって人体に不快なものとなる。
この局所的発熱を分散させてしまうために、セラミックシート、カーボングラファイトシート、ヒートパイプなどの吸熱放散用固定素子を格納する提案も一部では採用されているが、このような固定素子による吸熱だけでは対応が困難となり、空気を強制的に循環させたり、給排気機能を持たせるファンモータの搭載が考えられる。
しかしながら、従来のパソコンなどに搭載される６０ｍｍ角の軸流ファンモータでは、サイズ的に収まるはずはなく、最近では、２０ｍｍ角サイズに薄小型化して径方向にヒートシンクを配したものが知られている。（特許文献２参照）
しかしながら、携帯機器、たとえば携帯電話機に内蔵させるには、まだ大きすぎる。
携帯電話機などは、最近はサイレントアラーム手段として振動モータを搭載させるのは必須でさらに冷却用ファンモータを搭載させる空間は設計的にはほとんど配慮できない。 従来、筒型モータの出力軸に偏心ウエイトを装着し、振動モータとして使用されるものがあり、この偏心ウエイトの外周にさらにインパラを形成したものが開示されている。（特許文献３参照）
しかしながら、このような構成は、偏心ウエイトにさらにインパラがあるので、旋回時の危険性が無視できないし、インパラのためにモータ本体よりかなり旋回外周を配慮しなくてはならず、設計的な制約を受ける嫌いがある。
特許第３５１４７５０号公報 特開平９−１０７６５３号公報 特開２００４−７２４２０号公報

そこで、この発明は、内蔵させた偏心ロータの外周にインペラを設けることによって、ファン付き偏心ロータにして危険性に配慮しなくて済み、振動発生と送風ができる軸方向空隙型振動機能付きマイクロファンモータに構成することによって振動発生と共に、能動電子部材の発熱を押さえ、携帯機器に効果的な搭載構造にすることによって携帯機器発熱部材の冷却を図ろうとするものである。

上記課題を解決するには、請求項１に示すように回転中心に設けられた軸支部と、印刷配線板の一側に備えられたコミュテータと、該印刷配線板の他側で前記軸支部の半径方向外方に配され前記コミュテータから電力を受ける空心電機子コイルとが備えられ、回転中心から半径方向に重心が偏在され、外周の少なくとも一部にインパラが設けられたもので達成できる。
具体的には、請求項２、３に示すように前記インパラは非磁性金属板で外周の全部に形成されて一部が軸方向に垂下され、前記重心偏在手段としてタングステン製偏心ウエイトが配されたものか、前記インパラは後ろ向き翼型に形成され、前記重心偏在手段としてタングステン製偏心ウエイトが前記インパラの旋回外周と同径まで形成されて肉厚の後ろ向き翼型インパラとして構成され、各インパラは一部が軸方向に垂下されているものがよい。
さらに具体的には、請求項４に示すように前記空心電機子コイルと前記ウエイトとは前記印刷配線板を介して樹脂で一体化され、前記インパラも少なくとも一部が前記同樹脂で形成されたものがよい。
このようなファン付き偏心ロータを備えて扁平コアレス型ファン付き振動モータにするには、請求項５、６に示すように請求項１ないし４のいずれか１項に記載のファン付き偏心ロータを格納するケースとブラケットからなるハウジングに前記ファン付き偏心ロータに臨ませるように軸方向空隙型マグネットが配され、このマグネットの内側で前記ファン付き偏心ロータのコミュテータに先端部が摺接するように基端部がブラシベースに配されたブラシと、このブラシを介して前記偏心ロータに電力を供給する給電端子が側方に備えられ、前記ハウジングは空気流入口と同流出口が設けられたものか、前記ハウジングは少なくとも一部が平面視で角形で形成され角形のコーナに放熱フィンが配されたヒートシンクとなっているもので達成できる。
そして、このような扁平コアレス型ファン付き振動モータの機器搭載構造としては請求項７、８に示すように請求項５又は６に記載の扁平コアレス型ファン付き振動モータを携帯機器に搭載するもので、該携帯機器の外ケースに設けられた透孔の少なくとも一部に、前記ハウジングに配された外気流出入口の位置をほぼ合わせるように取り付けられたものか、請求項５又は６に記載の扁平コアレス型ファン付き振動モータを携帯機器に搭載するもので、前記ハウジングから径方向に伝熱部材が延設され、該伝熱部材を発熱電子部材に接触させたもので達成できる。

請求項１の発明によれば、単一のロータながら重心が偏在していることによって回転時に遠心力振動を発生させると共に、インパラで送風を生じさせることができる。
請求項２の発明にすれば、垂下された部分はステータ側のマグネットの外周のデットスペースを利用することができるので厚みが犠牲にならず、振動量、送風量が大にできる。
請求項３の発明によれば、旋回空間が偏心部材を含め全周が後ろ向き翼型ファンとなっているので負圧を利用した軸方向から吸い込みと径方向押し出し送風が得られ、垂下された部分はステータ側のマグネットの外周のデットスペースを利用することができるので、厚みが犠牲にならずに振動量、送風量が大にできる。
請求項４の発明にすれば、コイルと強固に一体化でき、特に低比重側ファンを樹脂にし、偏在手段をタングステン製偏心ウエイトにしたものでは、比重差を１５以上に大にできるため重心の位置が大きく半径方向に変位して遠心力振動量が大となる。
請求項５の発明にすれば、ケースに配した外気流出入口によって外気流入と押し出し送風が効果的にでき、携帯機器の振動機能と冷却機能が同時に得られ、インパラがむき出しになっていないので危険性がない。
請求項６の発明にすれば、ブラケットを放熱フィンにしたものは効率のよいハウジングの冷却ができる。
請求項７、８の発明によれば、十分な外気による冷却と発熱電子部材の熱は伝熱部材を経由してこの放熱フィンで十分に冷却も図れる。

回転中心に設けられた軸支部と、印刷配線板の一側に備えられたコミュテータと、該印刷配線板の他側で前記軸支部の半径方向外方に配され前記コミュテータから電力を受ける空心電機子コイルと、タングステン製偏心ウエイトが備えられ、外周の少なくとも一部に後ろ向き翼型インパラが設けられ、前記タングステン製偏心ウエイトも外周に旋回外径をほぼ合わせてインパラに構成し、これらの各インパラは軸方向に垂下部が形成された。
図１は本発明のファン付き偏心ロータの平面図である。（実施例１）
図２は図１のロータを内蔵したものでＡ−Ａ線で切断した場合のファン付き扁平コアレス型振動モータの断面図である。
図３は図１のファン付き偏心ロータの変形例の平面図である。（実施例２）
図４は図３のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。
図５は図２の変形例の要部断面図である。（実施例３）
図６は図５のステータ部分の平面図である。
図７は図２のファン付き扁平コアレス型振動モータの機器搭載構造の要部断面図である。（実施例４）
以下、この発明の構成を図示する各実施例に基づいて説明する。

図１、図２において、ファン付き偏心ロータＲは、回転中心に透孔１ａが空けられた印刷配線板１の一側に金メッキされてコミュテータとして機能するコミュテータセグメント１ｂを形成するとともに他側で前記透孔１ａの半径方向外方に配されて前記コミュテータセグメント１ｂから電力を受けるもので、３相の１相を欠相させた１２０°の配置開角で２個の空心電機子コイル２とが備えられ、回転中心から半径方向にタングステン製の比重１８の偏心ウエイト３が前記２個の空心電機子コイル２の前記透孔１ａを介した反対側に配され、銅とタングステンの比重差によって重心が偏心ウエイト３側に偏在されている。
前記空心電機子コイル２と偏心ウエイト３の上面には、アクリル系両面接着剤４を介して厚みが０．１８ｍｍ程度の非磁性ステンレス薄板５が配されている。
この非磁性ステンレス薄板５は軸方向下方にバーリングした中央部５ａと同下方に絞り込まれた垂下部５ｂが形成され、中央部５ａが前記透孔１ａに、垂下部５ｂが外周にそれぞれはめ込まれることによって、前記空心電機子コイル２と偏心ウエイト３をサンドイッチ状に挟持している。ここで偏心ウエイト３は、落下などの衝撃に耐えられるように、前記非磁性ステンレス薄板５に設けた鍵部５ｃと印刷配線板１に空けられたガイド孔１ｃにそれぞれ凹凸係止される。前記中央部５ａには焼結含油軸受５ｄが固着され軸支部として機能している。
さらに、前記垂下部５ｂの一部が外方に切り開かれ、本願の特徴である８個の回転方向に対して後ろ向き翼型インパラ５ｅが形成されている。
図中、５ｆは回転時に外気を効率よく引き込む切り欠きである。
ここで、偏心ウエイト３は２個の空心電機子コイルが偏在しているので重心が偏在されるから、ロータのサイズによっては削除することもできる。

このように構成されたファン付き偏心ロータＲは、磁性ステンレス製ケース６と同ブラケット７からなるハウジングＨに格納されるのであるが、ブラケット７には、中央に上方にバーリングされた軸支承部７ａに軸８が圧入され、この軸８に前記ファン付き偏心ロータＲが回転自在に装着されるようになっている。このブラケット７には、さらに前記ファン付き偏心ロータＲに臨ませるように軸方向空隙型マグネット９が配され、このマグネットの内側で前記ファン付き偏心ロータＲのコミュテータ１ｂに先端部が摺接するように基端部でブラシベース７ｂに配された正負のブラシ１０と、このブラシ１０を介して前記偏心ロータに電力を供給するものでブラシベースと同体の給電端子７ｃが側方に備えられる。給電端子７ｃはブラケット７の給電端子載置部７ｄで保護される。この給電端子７ｃは前記マグネット９の載置される部分のブラケット７に設けた角孔７ｅを通して通電されるようになっているので、この部分の前記ブラシベース７ｂの厚みは無視できる。すなわち、厚みを犠牲にしないで給電できることになる。
前記ハウジングの一方を構成するケース６には、天井部に外気流入口６ａと側方に同流出口６ｂが設けられ、組み込み時に中央で前記軸８の先端が受け止められ、レーザ溶接Ｌされる。ケース側周は組み込み時にやはり、開口部が前記ブラケット７の外周の一部とレーザ溶接Ｙされる。
このようにすると、モノコック構造となって十分な耐衝撃性が得られ、外気は想像線で示すようにケースの天井部に設けた流入口６ａから引き込まれ、側方の流出口６ｂから押し出されるので、機器側に搭載すれば、機器に局所的発生した熱気を全体に循環させることによって平均させ低温化できる。
前述のコミュテータはセグメントに金メッキしたものをそのままコミュテータとして機能させるようにしたものを開示したが、モータとして厚みに余裕があれば、円筒形コミュテータをセグメントに配着させたものに、径方向からブラシを摺接させるようにしてもよい。

図３、図４は、ファン付偏心ロータＲ１の変形例で、効率をアップするために等分配置し、３個の空心電機子コイルと偏心ウエイトからなるもので、回転中心に透孔１１ａが空けられた印刷配線板１１の一側にコミュテータセグメント１ｂを形成するとともに他側で前記透孔１１ａの半径方向外方に配されて前記コミュテータセグメント１ｂから電力を受けるもので、１２０°の配置開角で３個の等分に有効導体部が磁極の開角まで広げられた空心電機子コイル２、２２が載置される。
ここでは、偏心量を確保するために１個の空心電機子コイル２２が他の２個の空心電機子コイル２に比べて薄くなっていてここに偏心ウエイト３３の一部である平坦部３３ａが両面接着剤４ａを介して接着されることによって重畳され、偏重心量が大となるように配慮してある。
前記他の２個の空心電機子コイル２側には、やはり両面接着剤４を介して非磁性ステンレス薄板５５が接着される。この非磁性ステンレス薄板５５は、中央のバーリング部５５ａに中逃げ軸受５５ｄがはめ込まれて軸支部を構成し、前記２個の空心電機子コイル２の内径部の位置に浅い漏斗状の突き出し部５５ｂが形成され、外周にインパラ５５ｅの骨幹５５ｃとなるように形成され、この骨幹５５ｃを含めて低比重樹脂Ｊで前記インパラ５５ｅが一体成形される。このとき、前記印刷配線板１１には、樹脂Ｊの通過溝１１ｂが空けられ、コイル内径まで樹脂が行き渡り、前記漏斗状の突き出し部５５ｂに樹脂が回って非磁性ステンレス薄板５５は保持されることになる。
一方、偏心ウエイト３３は、前記非磁性ステンレス薄板５５と鍵状の凹凸係止部５３で組み合わされ径方向に抜けないように配慮してある。前記薄い空心電機子コイル２２の内径に入り込む段差付き垂下部３３ｂと抜け止めとして機能する樹脂通過孔３３ｃが設けられ、前記のような印刷配線板１１に空けた樹脂Ｊの通過溝１１ｂを介して前記樹脂Ｊで一体に組み付けられて保持されている。
この偏心ウエイトの外周は、回転時の旋回外径が前記樹脂インパラ５５ｅとほぼ一致した厚肉の３個の後ろ向き翼型インパラ３３ｄに形成されている。
従って、この実施例でも、全外周から押しだし送風ができる。上記の各インパラ５５ｅ、３３ｄとも風量を稼ぐため外周が軸方向に垂下している。

図５、図６は、ブラケット７７を平面視角形にしたアルミダイキャストで４隅に放熱フィンを設けたヒートシンクに構成し、中央に立ち上げた軸支承部７７ａと角形の４隅に流入した空気を押し出し流出口として機能する溝７７ｂと放熱壁７７ｃを有する放熱フィンＦが形成され、前記軸支承部７７ａには軸８が圧入で固着される。
この軸支承部７７ａの外方で後述の軸方向空隙型マグネットの載置位置には、磁性ヨーク板７８が埋め込まれ、その上面には、印刷配線板からなるブラシベース７９が接着によって配置され、側方に配された給電端子載置部７７ｄに給電端子７９ｂが載置される。
前記ブラケット７７には、さらに磁性ステンレスからなるケース６６の取り付け脚部を固定する係止部７７ｆが、前記放熱フィンＦの外側の放熱壁７７ｃに形成される。
磁性ステンレスからなるケース６６は、軸方向に複数設けた外気流入口６６ａと取り付け脚部６６ｃを除いた位置で径方向に送風できるように側方に外気流出口６６ｄが空けられ、取り付け脚部６６ｃがブラケット７７の係止部７７ｆに掛け止められて組み付けられる。この外気流出口は、特定の方向に１カ所でも、あるいは全体に送風できるように４カ所設けてもよい。

図７に示すものは、中央演算素子、パワーアンプなどの発熱能動電子部材ＣＰに前記扁平型ファン付きブラシレス振動モータを重畳させる空間がない場合に、前記発熱能動電子部材ＣＰの横方に当該モータＢＭを搭載させるようにしたもので、伝熱シートＣＳで連結させたものである。
すなわち、メイン基板Ｋ上に配設された前記発熱能動電子部材ＣＰあるいはパワーアンプ等の上面に粘着剤あるいは熱伝導性のよいグリースなどを介して前記グラファイトからなる伝熱シートＣＳを配し、該伝熱シートＣＳは横方向に延ばされて前記モータＢＭのブラケット（ここでは実施例１のブラケット７で例示）の底面まで到達させるように構成したものである。該モータの上面のキャビネットＫａ２には、外気導入用透孔Ｋｂと異物の進入を防ぐメッシュシートＭが配され、該モータの回転に応じて外気は該モータのケース６に空けられた軸方向透孔６ａに導かれ、該モータに軸方向から外気が取り入れられ、前記流出口６ｂから径方向、たとえば前記発熱能動電子部材ＣＰに送風することもできる。
なお、当然ながら、ここでも実施例３の放熱フィン型ブラケット７７でもよい。
したがって、前記発熱能動電子部材ＣＰで発生した熱は伝熱シートＣＳを介して前記モータＢＭのブラケットを兼ねたヒートシンクで冷却され、さらに外気によって効率よく冷却されることになり、発熱能動電子部材ＣＰの局所的な発熱、温度上昇を抑制できる。
ここで、外気導入用透孔Ｋｂの位置は該モータと特に対向させる必要はなく、外気が導かれるならキャビネットの隙間を利用してもよい。
図中Ｋｃは振動周波数を下げ、振幅を大にし、密閉を兼ねたスポンジである。

以上のようにこの発明の技術的思想の展開として携帯電話機以外にゲーム付きＰＤＡなどの携帯型小型コンピュータ機器にも採用できる。
なお、上記の伝熱シートは銅箔などの熱伝導率のよい金属シートでもよい。
また、この発明の構成は軸固定型のものを例示したが、軸回転型にも採用できる。
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。

本発明のファン付き偏心ロータの平面図である。（実施例１） 図１のロータを内蔵したものでＡ−Ａ線で切断した場合のファン付き扁平コアレス型振動モータの断面図である。 図１のファン付き偏心ロータの変形例の平面図である。（実施例２） 図３のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。 図２の変形例の要部断面図である。（実施例３） 図５のステータ部分の平面図である。 図２のファン付き扁平コアレス型振動モータの機器搭載構造の要部断面図である。（実施例４）

符号の説明

１、１１ 印刷配線板
１ａ 透孔
１ｂ コミュテータセグメント
２、２２ 空心電機子コイル
３、３３ 偏心ウエイト
４、４ａ 両面接着剤
５、５５ 非磁性ステンレス薄板
５ｄ 軸受
５ｅ インパラ
６、６６ ケース
６ａ 外気流入口
６ｂ 外気流出口
７、７７ ブラケット
８ 軸
９ 軸方向空隙型マグネット
１０ ブラシ
Ｆ 放熱フィン
ＣＰ 発熱能動電子部材
ＣＳ 伝熱シート

Claims (8)

1. 回転中心に設けられた軸支部と、印刷配線板の一側に備えられたコミュテータと、該印刷配線板の他側で前記軸支部の半径方向外方に配され前記コミュテータから電力を受ける空心電機子コイルとが備えられ、回転中心から半径方向に重心が偏在され、外周の少なくとも一部にインパラが設けられたファン付き偏心ロータ。
2. 前記インパラは非磁性金属板で外周の全部に形成されて一部が軸方向に垂下され、前記重心偏在手段としてタングステン製偏心ウエイトが配された請求項１に記載のファン付き偏心ロータ。
3. 前記インパラは後ろ向き翼型に形成され、前記重心偏在手段としてタングステン製偏心ウエイトが前記インパラの旋回外周と同径まで形成されて肉厚の後ろ向き翼型インパラとして構成され、各インパラは一部が軸方向に垂下されている請求項１に記載のファン付き偏心ロータ。
4. 前記空心電機子コイルと前記ウエイトとは前記印刷配線板を介して樹脂で一体化され、前記インパラも少なくとも一部が前記同樹脂で形成された請求項２又は３に記載のファン付き偏心ロータ。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載のファン付き偏心ロータを格納するケースとブラケットからなるハウジングに前記ファン付き偏心ロータに臨ませるように軸方向空隙型マグネットが配され、このマグネットの内側で前記ファン付き偏心ロータのコミュテータに先端部が摺接するように基端部がブラシベースに配されたブラシと、このブラシを介して前記偏心ロータに電力を供給する給電端子が側方に備えられ、前記ハウジングは空気流入口と同流出口が設けられた扁平コアレス型ファン付き振動モータ。
6. 前記ハウジングは少なくとも一部が平面視で角形で形成され角形のコーナに放熱フィンが配されたヒートシンクとなっている請求項５に記載の扁平コアレス型ファン付き振動モータ。
7. 請求項５又は６に記載の扁平コアレス型ファン付き振動モータを携帯機器に搭載するもので、該携帯機器の外ケースに設けられた透孔の少なくとも一部に、前記ハウジングに配された外気流出入口の位置をほぼ合わせるように取り付けられた扁平コアレス型ファン付き振動モータの携帯機器搭載構造。
8. 請求項５又は６に記載の扁平コアレス型ファン付き振動モータを携帯機器に搭載するもので、前記ハウジングから径方向に伝熱部材が延設され、該伝熱部材を発熱電子部材に接触させた扁平コアレス型ファン付き振動モータの携帯機器搭載構造。
   

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