JP2010154636A - 偏心ロータと同ロータを備えた小型ブラシレス振動モータ - Google Patents

Abstract

【課題】偏心ウエイトの重量を確保しながらもその形状を利用することによって十分な軸受のロータケース取付け強度を得ることができる偏心ロータと同ロータを備えた小型ブラシレス振動モータの提供。
【解決手段】磁性金属製ロータケース１のバーリング孔１ａにはめ込まれ、受け部２ａで係止させる共に、肩部２ｂが前記ロータケース上面より突き出るようになっていて肩部を外方に切り曲げることによって固着された軸受２と、軸受の外方でロータケースの下面に固着されたマグネット３の外方に一部が配されると共に、他部がロータケースの上面に配された偏心ウエイト４とが備えられ、他部に形成した貫通凹所１ｅにロータケースに形成した突起１ｃがはめ込まれ、突起と貫通凹所の部分で接合してなる。
【選択図】図３

Description

この発明は、移動体通信装置の無音報知手段等に用いて好適なもので偏心ロータと同ロータを備えた小型ブラシレス振動モータに関する。

扁平な軸方向空隙型ブラシレス振動モータとしてコアレススロットレス型で１個の軸受から成るものが提案されている。（特許文献１、特許文献２参照）

駆動回路付きのブラシレス振動モータとしては、コアード型で、複数個の等分に配置した突極に電機子コイルを巻回してなるコアード型で駆動回路部材をステータの側方に配置した非円形なものが知られている。（特許文献３参照）

しかしながら、このようなものは、側方向のサイズが大となってしまい、セットの印刷配線板にＳＭＤ方式では実装効率が悪く、またコアード型のため、厚みが大とならざるを得ず実用性がない。

また、コアード、スロットレスコアレス型を含んだもので複数個の電機子コイルの一部を削除して空所を設け、この空所に駆動回路部材を配置したものが提案されている。（特許文献４参照）

実開平４−１３７４６３号公報 特開２００２−１４３７６７号公報 特開２０００−２４５１０３号公報 特開２００２−１４２４２７号公報（図８〜図１１）

ところで、小型ブラシレス振動モータでは、ロータ自体で重心を半径方向にずらして遠心力振動を発生させるためには、タングステン焼結合金製の偏心ウエイトを配着する必要がある。

しかしながら、偏心ウエイトは、偏心ロータにするには径方向のサイズが犠牲になりやすい。モータの径方向サイズとして直径８ｍｍ程度ものが要求されるようになると、マグネットのサイズとして最小限直径５．６ｍｍは必要上、通常はマグネットの外方に偏心ウエイトを納めるだけでは重量が確保できないため、振動量が稼げず、マグネットの上方も利用せざるを得ない。

このような構成では、単に面接着だけでは強度が確保できず、偏心ウエイトの固着手段に工夫が必要となる。

また、ブラシレスモータとして１個のホールセンサで駆動させる単相型では、ロータのマグネットの位置を次回確実に起動できる特定のところに停止させておくために磁性体からなるディテントトルク（コギングトルクともいう）発生部材が必要である。

このディテントトルク発生部材は、所要のディテントトルク発生力を得るには、ある程度厚みが必要だから、ブラケット上に配置するものでは、配置空間がなかなか取れず、モータ自体の薄型化に対して逆行する問題となってしまう。

ディテントトルク発生部材を空心電機子コイルの内径部に格納させて軸方向に突き出すことによってディテントトルク発生部材の厚みを実質的に無視できるようにしたものも提案されているが、今度はコイル内径のサイズが制約されコイルの巻き数が多く得られない問題がある。即ち、ディテントトルク部の配置位置は、起動エラーをさけるためにロータ、即ちマグネットが磁極の中心、或いは磁極のニュートラル何れの位置で停動するようになってもよいようにコイルの中心から故意にずらす必要があるが、コイルの内径が少ないとこのずらし角を大にできない。所定のずらし角が維持できないとトルクに寄与する有効導体部の本数と位置が犠牲となって起動トルクの減少や起動エラーを招く。

この発明は、偏心ウエイトの重量を確保し、該偏心ウエイトの形状を利用してロータケースと接合強度を十分に確保すると共に軸受の取り付け強度を確保できるようにした偏心ロータと、ディテントトルク発生部材の実質的な厚みが無視できる小型なブラシレス振動モータを提供しようとするものである。

上記課題を解決するには、請求項１に示すように磁性金属製ロータケースと、該ロータケースに配された軸受と、前記軸受の外方で前記ロータケースの下面に固着された軸方向空隙型マグネットと、該マグネットの外方に一部が配されると共に、他部が前記ロータケースの上面に配された偏心ウエイトとが備えられた偏心ロータであって、前記軸受は何れか一端が前記偏心ウエイトの他部の厚み以内で前記ロータケース上面より突き出ており、該軸受の何れか一端が受け部として前記ロータケースの回転中心バーリング孔に係止される共に、該受け部の反対端を外方に切り曲げることによって前記ロータケースに固着され、該ロータケースと前記偏心ウエイトを固着する手段として偏心ウエイトの他部に形成した複数の凹所に前記ロータケースに形成した突起がはめ込まれ、少なくとも該突起と前記凹所の部分で接合してなるもので達成できる。

具体的には、請求項２に示すように前記偏心ウエイトの他部に形成した凹所は貫通しており、前記ロータケースに形成した突起には貫通部分が形成され、接合手段として接着によるもので該接着剤が偏心ウエイト上面に突き出ないようになっているものがよい。

また、請求項３に示すように前記マグネットの固着手段の一部として該マグネットの内径に臨むように前記ロータケースから下方に複数の突起が突き出され、該突起を含んで該マグネット内径部分に接着剤が塗布されているのがよい。

このような偏心ロータを使用してブラシレス振動モータにするには、請求項４に示すように請求項１〜４の何れか１項に記載の偏心ロータと、この偏心ロータに軸方向空隙を介して組み合わせたステータが備えられたもので、該ステータは、中央に軸支部が配されたブラケットと、前記軸支部の外方で前記ブラケット上に添設されたフレキシブル印刷配線板からなるステータベースと、このステータベース上面に突き出ないように配されたディテントトルク発生部材と、このステータベース上面に配された単相空心電機子コイルと、前記単相空心電機子コイルと重畳しないように前記ステータベース上に配された駆動回路部材とが備えられたもので達成できる。

請求項１に示す発明では、軸受は何れか一端が前記偏心ウエイトの他部の厚み以内で前記ロータケース上面より突き出ており、該軸受の何れか一端が受け部として前記ロータケースの回転中心孔に係止される共に、該受け部の反対端を外方に切り曲げることによって前記金属製ロータケースに強固に取り付けでき、受け部と切り曲げた反対端で支えているので軸方向の衝撃に十分耐えられる。

ロータケースと前記偏心ウエイトを固着する手段として偏心ウエイトの他部に形成した複数の凹所に前記ロータケースに形成した突起がはめ込まれ、この突起と凹所の部分で接着や溶接によって接合してなるので、単なる面接着でないので耐衝撃性等が確保された信頼性の高い偏心ロータが得られる。

請求項２に示す発明では、凹所は貫通しているので、上面からレーザ溶接したり、接着接合するものでは、貫通部分によって接着剤が回り込むので突起が骨幹として機能することになり強度が確保される。

請求項３に示す発明では、突起に接着剤が回り込みマグネットの固着強度が十分になる。

請求項４の発明では、ディテントトルク発生部材は例えばステータベースやブラケットにはめ込んだ構成によってその厚みが無視できるので低背なステータとなり、小径ながら偏心ウエイトは他部によって重量も十分確保されるので、小型ながらも十分な振動量が期待できるモータが得られる。

図１は、第１の実施の形態（実施例１）に係る偏心ロータの平面図、図２はステータ部分の平面図、図３は偏心ロータとステータを備えた軸方向空隙型ブラシレス振動モータの縦断面図、そして図４は第２の実施の形態（実施例２）に係る偏心ロータの要部断面図である。

本発明の偏心ロータＲは、回転中心に垂下円筒部を形成した磁性金属製ロータケース１と、該垂下円筒部に配された軸受２と、軸受２の外方で前記ロータケース１の下面に固着された軸方向空隙型マグネット３と、該マグネット３の外方に一部が配されると共に、他部が前記ロータケース１の上面に配された偏心ウエイト４とが備えられた偏心ロータＲであって、前記軸受２は垂下部にはめ込まれ、受け部２ａで係止させられ、反対端が肩部２ｂとして前記偏心ウエイト４の他部の厚み以内で前記ロータケース１の上面より突き出ており、該肩部２ｂを外方に切り曲げることによって前記ロータケース１に固着され、該ロータケース１と前記偏心ウエイト４を固着する手段として偏心ウエイト４の他部に形成した複数の貫通凹所４ｃに前記ロータケース１に形成した突起１ａがはめ込まれ、少なくとも該突起１ａと前記貫通凹所４ｃの部分で接合してなる。

図１〜図３において、この発明の偏心ロータＲは、０．１５ｍｍ程度の金属製ロータケース１と、該金属製ロータケースの内方に配された軸受２と、前記軸受の外方で前記ロータケースの下面に固着されたマグネット３と、該マグネット３の外方に一部４ａが配されると共に、他部４ｂが前記ロータケース１の上面に配されたタングステン合金製偏心ウエイト４とが備えられた偏心ロータであって、前記軸受２は前記ロータケース１の円筒部分がある回転中心バーリング孔１ａにはめ込まれ、該バーリング孔１ａの下端に受け部２ａが係止されて支えられる共に、受け部の反対端が肩部２ｂとして前記ロータケース１の上面より前記他部４ｂの厚み以内で突き出ており、該肩部２ｂを楔型ジグ等によって全周を外方に切り曲げることによって前記ロータケース１に固着させている。このようにすると、肩部２ｂは偏心ウエイト４の他部４ｂの厚みを利用して空隙を犠牲にすることなく切り曲げ代を十分に確保できるので、軸受の保持強度は大にできる。尚、ここで前記軸受２は中逃げ２ｃに構成されていて軸受損失を軽減させている。この中逃げ２ｃに構成する手段としては、下部２ｄが軸との適正なクリアランスを維持しながらその上方を軸に対して数ミクロン拡大し、肩部を切り曲げるときの内径部に絞り込まれる変位を利用して適正クリアランスを形成させているものである。この軸受の取り付け強度が不足するようなら接着剤の塗布、或いは２，３点のレーザ、半田付けなどの溶接で強度が補完できる。尚、前記バーリング孔１ａは軸受の軸直度を維持するために円筒部分が必要である。

前記ロータケース１と前記偏心ウエイト４を固着する手段として偏心ウエイトの他部４ｂに形成した複数の凹所（ここでは貫通した透孔）４ｃに前記ロータケース１よりプレスで橋絡状に形成した突起１ｃがはめ込まれ、少なくとも該突起１ｃと前記凹所４ｃの部分に接着剤５を塗布し埋め込むことによって接合してなるものである。このとき突起１ｃは橋絡状に形成したので、貫通部分１ｄが形成されため、接着剤５はこの貫通部分を通って連続しているので、強度が十分にとなる。尚、接合手段として前記突起１ｃをレーザスポットすることによってロータケース１と偏心ウエイト４を溶接してもよい。

前記偏心ウエイト４の他部４ｂには、回転中心に向かう位置に突起４ｄが設けられ、前記ロータケース１の垂下部近傍に配した別の貫通孔１ｅにはめ込まれることによって径方向の強度を確保し、更に、接着剤５をマグネット３の内径部分に至るまで塗布して軸方向の強度も確保している。

前記マグネット３の固着手段は接着剤５によるが、面接着の補助手段の一部としてここでは前記ロータケース１から該マグネット３の内径部に臨むように下方に複数の第２の突起１ｆが突き出され、該突起１ｆを含んで該マグネット内径部分に前記接着剤５が塗布されて強度補完している。このため、マグネット３は外径が前記偏心ウエイト４の一部と、その中心を介して反対側に垂らしたロータケース１の側部１ｇによって囲われ、十分な固着強度が得られる。

一方、前記偏心ロータＲに組み合わせるステータＳは、非磁性或いは弱磁性ステンレス板で厚みが０．２ｍｍ程度の薄型で形成されたブラケット６と、このブラケット６の上面に添設されたステータベース７と、このステータベース７の上面に配され単相結線された２個の空心電機子コイル８，８とが対向して備えられたもので、ブラケット６の中央には軸９の基端を受け止める浅いバーリングがプレス加工で形成され、軸９の基端がはめられ外方からレーザ照射Ｌ１して固定されることによって軸支承部６ａとして形成される。更に、このブラケット６は、一部が側方に給電端子載置部６ｂとして延設されている。

前記ステータベース７は、印刷配線ランドを含めた厚さが０．１５ｍｍ程度のフレキシブル基板からなり、前記空心電機子コイル８の中心から所定の角度の位置にディテントトルク発生部材が格納される透孔７ａが対向して穿設されており、該透孔７ａに磁性ステンレス板で形成され厚みがステータベースの厚みと同等以下のからなる前記ディテントトルク発生部材１０がはめ込まれるようになっている。また、前記コイルの巻き始め端末が潰されないように巻き始め端末導出用長孔７ｂが形成されている。更に前記空心電機子コイル８の巻き始め結線ランド８ａ、同巻き終わり結線ランド８ｂと駆動回路部材１１の接続ランド１１ａが形成される。このステータベース７には、更に側外方に前記給電端子載置部６ｃの位置に重畳するように給電端子部７ｃが延設される。当然ながら、各ランドは、各半田結線部を除いてレジスト処理される。

前記ディテントトルク発生部材１０の配置開角は、組み合わせるべきロータの軸方向空隙型マグネットの磁極の開角が６０°の場合、磁極のピーク、ニュートラルの何れのところに該マグネットが停止しても自起動できる位置として定められ、コイルの中心からの位置として約１５°を基本としてこの位置から何れも磁極の開角と同等な位置にあれば、対向させる必要はない。

前記ステータベース７には、空心電機子コイル８、駆動回路部材１１などはＵＶ硬化型嫌気性接着剤５５で固着される。

尚、図３では、複雑になるので空心電機子コイル端末、各結線ランドなどは省略してある。このようにしたステータベース７は、紫外線硬化型嫌気性接着剤などを介して前記ブラケット６に添設される。ディテントトルク発生部材１０はステータベース７に厚み方向で完全に収まり、結果的にはその厚みは全く考慮しなくてすむことになる。このようにして前記空心電機子コイル５の内径に無理に収めることなく、即ち、コイル内径に無関係になるので、コイルは巻き数を十分な起動トルクが得られるように設定できることになる。

このようにした偏心ロータＲは軸９を介してステータＳと組み合わせられ、ケース１２を被せ、前記軸９の先端を軸承部１２ａにレーザ溶接Ｌ２し、更に、ケース１２とブラケット６の組み付け部分をレーザスポットＬ３して小型ブラシレス振動モータとして完成する。このようにするとモータとして組立構造は全体的にモノコック構造となって薄手の部材ながら強固なものとなる。

軸受とロータケース、及び偏心ウエイトとロータケースの固着手段として図４に示す形態も実施できる。

即ち、図３の偏心ロータ部分の実施例と軸受２２を上下反対にし、偏心ウエイト４４の他部４ｂの厚みを利用して軸受２２の受け部２２ａを反対側に持ってきたもので、回転中心バーリング部１ａの下端に係るように逆方向の肩部２２ｂの全周を外方に折り曲げることによってロータケース１に固着させたものである。偏心ウエイトの他部のある構成によってこのような形態も採用できる。ここでは偏心ウエイト４４の他部４ｂに形成した凹所４４ｃはめくら型に構成してある。その他の部材について、前述と同等なものは同一符号を付してその説明は省略する。

上記は偏心ウエイトとロータケースとの接合手段として接着によるものを開示したが、その他の接合手段として、より強固な接合ができる、半田付け、レーザ溶接などが採用できるのはいうまでもない。当然ながらこれらの固着剤はロータ上面以下になるように配慮される。また、前記バーリング孔は上方に突き出すように構成にしてもよい。

この発明は、その技術的思想、特徴から逸脱することなく、上述の他に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ないため、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。

第１の実施形態（実施例１）に係る偏心ロータの平面図である。 図１のロータに組み合わせるステータの組立図である。 実施例１に係る偏心ロータとステータを備えた軸方向空隙型ブラシレス振動モータの縦断面である。 偏心ロータの第２の実施の形態（実施例２）の要部断面図である。

符号の説明

１ 磁性金属製ロータケース
１ａ 突起
２、２２ 軸受
３ マグネット
４、４４ 偏心ウエイト
４ａ 一部
４ｂ 他部
４ｃ 貫通凹所
４４ｃ めくら型凹所
５ 接着剤
６ ブラケット
７ ステータベース
８ 空心電機子コイル
９ 軸
１０ 駆動回路部材
１１ ケース

Claims (4)

1. 磁性金属製ロータケースと、該ロータケースに配された軸受と、前記軸受の外方で前記ロータケースの下面に固着された軸方向空隙型マグネットと、該マグネットの外方に一部が配されると共に、他部が前記ロータケースの上面に配された偏心ウエイトとが備えられた偏心ロータであって、
   前記軸受は何れか一端が前記偏心ウエイトの他部の厚み以内で前記ロータケース上面より突き出ており、該軸受の何れか一端が受け部として前記ロータケースの回転中心バーリング孔に係止される共に、該受け部の反対端を外方に切り曲げることによって前記ロータケースに固着され、該ロータケースと前記偏心ウエイトを固着する手段として偏心ウエイトの他部に形成した複数の凹所に前記ロータケースに形成した突起がはめ込まれ、少なくとも該突起と前記凹所の部分で接合してなる偏心ロータ。
2. 前記偏心ウエイトの他部に形成した凹所は貫通しており、前記ロータケースに形成した突起には貫通部分が形成され、接合手段として接着によるもので該接着剤が偏心ウエイト上面に突き出ないようになっている請求項１に記載の偏心ロータ。
3. 前記マグネットの固着手段の一部として該マグネットの内径に臨むように前記ロータケースから下方に複数の突起が突き出され、該突起を含んで該マグネット内径部分に接着剤が塗布されている請求項１に記載の偏心ロータ。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の偏心ロータと、この偏心ロータに軸方向空隙を介して組み合わせたステータが備えられたもので、該ステータは、中央に軸支部が配されたブラケットと、前記軸支部の外方で前記ブラケット上に添設されたフレキシブル印刷配線板からなるステータベースと、このステータベース上面に突き出ないように配されたディテントトルク発生部材と、このステータベース上面に配された単相空心電機子コイルと、該単相空心電機子コイルと重畳しないように前記ステータベース上に配された駆動回路部材とが備えられた小型ブラシレス振動モータ。

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