JP2017153314A - 振動モータ - Google Patents

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然自 森
村田 充
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Abstract

【課題】軸受剛性を高くすること。【解決手段】振動モータ1は、上下方向を向く中心軸に対して垂直に広がるベース部12と、前記ベース部の上方に配置され、前記ベース部の外縁部に固定されるカバー部11と、前記ベース部に固定される下軸受部22と、前記カバー部に固定される上軸受部21と、前記中心軸に沿って延びるとともに下端部および上端部が前記下軸受部および前記上軸受部により回転可能に支持されるシャフト15と、前記シャフトに取り付けられるロータホルダ16と、複数の磁極を含み、前記ロータホルダに取り付けられる磁石部17と、前記ロータホルダに取り付けられる偏心錘18と、前記ベース部上に配置される回路基板13と、前記回路基板上に取り付けられ、前記磁石部と空隙を介して上下方向に対向するコイル部14と、を備える。【選択図】図2

Description

本発明は、振動モータに関する。
従来より、移動体通信装置等の無音報知デバイスや他の用途として、薄いコイン型のブラシレス振動モータが用いられている。例えば、特開2004−357404号公報の図12に示される振動モータでは、ヨークブラケット111の中央から軸支部11aがバーリング状に上方に突き出され、軸支部11a内に焼結含油軸受7が格納される。焼結含油軸受7には、軸22を介して偏心ロータR4が回転自在に装着される。
特開2004−357404号公報
ところで、特開2004−357404号公報の振動モータでは、軸22の下端部のみが焼結含油軸受7により支持されており、軸22の上端部は支持されていない。このため、軸受剛性を高くすることができず、振動および衝撃に対する耐性の向上に限界がある。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、軸受剛性を高くすることを目的としている。
本発明の一の実施形態に係る例示的な振動モータは、上下方向を向く中心軸に対して垂直に広がるベース部と、前記ベース部の上方に配置され、前記ベース部の外縁部に固定されるカバー部と、前記ベース部に固定される下軸受部と、前記カバー部に固定される上軸受部と、前記中心軸に沿って延びるとともに下端部および上端部が前記下軸受部および前記上軸受部により回転可能に支持されるシャフトと、前記シャフトに取り付けられるロータホルダと、複数の磁極を含み、前記ロータホルダに取り付けられる磁石部と、前記ロータホルダに取り付けられる偏心錘と、前記ベース部上に配置される回路基板と、前記回路基板上に取り付けられ、前記磁石部と空隙を介して上下方向に対向するコイル部と、を備える。
本発明では、軸受剛性を高くすることができる。
図1は、一の実施形態に係る振動モータの斜視図である。 図2は、振動モータの縦断面図である。 図3は、回転部および静止部の斜視図である。 図4は、ロータホルダおよび偏心錘の分解斜視図である。 図5は、静止部の斜視図である。 図6は、静止部の平面図である。 図7は、ベース部の斜視図である。 図8は、ベース部の平面図である。 図9は、第1元部材の平面図である。 図10は、第2元部材の平面図である。 図11は、回路基板の平面図である。 図12は、磁石部、コイル部およびベース部の平面図である。 図13は、他の振動モータの静止部の斜視図である。
本明細書では、振動モータ1の中心軸J1方向における図2の上側を単に「上側」と呼び、下側を単に「下側」と呼ぶ。なお、上下方向は、実際の機器に組み込まれたときの位置関係や方向を示すものではない。また、中心軸J1に平行な方向を「上下方向」と呼ぶ。さらに、中心軸J1を中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸J1を中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。
図1は、本発明の例示的な一の実施形態に係る振動モータ1の外観を示す斜視図である。図2は、振動モータ1の縦断面図である。図2では、細部の断面における平行斜線を省略している。また、図2では、断面よりも奥側の構成も併せて描いている。図3は、振動モータ1の回転部および静止部の斜視図である。図4は、ロータホルダ16および偏心錘18の分解斜視図である。図5は、振動モータ1の静止部の斜視図である。図6は、振動モータ1の静止部の平面図である。図7は、ベース部12の斜視図である。図8は、ベース部12の平面図である。
振動モータ1はコイン型のブラシレスモータである。振動モータ1は、例えば、携帯電話等の移動体通信装置の無音報知デバイスとして用いられる。換言すれば、当該移動体通信装置は振動モータ1を含む。
振動モータ1は、カバー部11と、ベース部12と、を含む。カバー部11は、有蓋略円筒状である。カバー部11は、カバー天蓋部111と、カバー側壁部112と、を含む。カバー天蓋部111は、中心軸J1を中心とする略円環板状の天蓋部である。カバー側壁部112は、中心軸J1を中心とする略円筒状の側壁部である。カバー側壁部112は、カバー天蓋部111の外縁部から下方に延びる。ベース部12は、略平板状である。ベース部12は、上下方向を向く中心軸J1に対して略垂直に広がる。
カバー部11は、ベース部12の上方に配置される。カバー部11は、ベース部12とは別部材である。カバー部11は、ベース部12の外縁部に固定される。ベース部12は、カバー部11の下部の開口を塞ぐ。例えば、カバー部11の下端部の内側面は、ベース部12の外側面に接する。カバー部11は、例えば、カシメによりベース部12に固定される。カバー部11とベース部12とは、例えば、溶接にて互いに固定されてもよい。カバー部11およびベース部12は、金属製である。カバー部11は、例えば、磁性体製である。ベース部12の厚さは、例えば、0.8mm以下である。カバー部11とベース部12とは、一繋がりの部材であってもよい。
振動モータ1は、回路基板13と、コイル部14と、シャフト15と、ロータホルダ16と、磁石部17と、偏心錘18と、上軸受部21と、下軸受部22と、軸受ハウジング部23と、スペーサ24と、をさらに含む。ベース部12、回路基板13、コイル部14、上軸受部21、下軸受部22および軸受ハウジング部23は、静止部に含まれる。シャフト15、ロータホルダ16、磁石部17、偏心錘18およびスペーサ24は、回転部に含まれる。すなわち、振動モータ1は、軸回転型の振動モータである。静止部のベース部12以外の構成、および、回転部の各構成は、上方および側方をカバー部11により覆われる。図3は、振動モータ1からカバー部11、上軸受部21および軸受ハウジング部23を除いた図である。図5および図6は、振動モータ1からカバー部11、上軸受部21、軸受ハウジング部23および回転部を除いた図である。
ベース部12は、第1プレート121と、第2プレート122と、を含む。第1プレート121および第2プレート122はそれぞれ、中心軸J1に対して略垂直に広がる略平板状である。第2プレート122は、第1プレート121上に配置され、第1プレート121に固定される。第1プレート121および第2プレート122のうち、一方のプレートは磁性金属製であり、他方のプレートは非磁性金属製である。以下では、第1プレート121が非磁性金属製であり、第2プレート122が磁性金属製である場合について説明する。第1プレート121は、例えば、オーステナイト系のステンレス鋼製である。第2プレート122は、例えば、鉄製である。
第1プレート121は、第1プレート本体311と、第1プレート側部312と、を含む。第1プレート本体311と第1プレート側部312とは、一繋がりの部材である。第1プレート本体311は、中心軸J1を中心とする略円板状の部位である。第1プレート本体311は、カバー部11の下方に位置する。第1プレート側部312は、平面視において略矩形板状の部位である。第1プレート側部312は、第1プレート本体311から中心軸J1に略垂直に広がり、カバー部11から径方向外方に突出する。第1プレート側部312の上面は、第1プレート本体311の上面と上下方向の略同じ位置に位置する。
第1プレート本体311の中央部には、第1プレート121を上下方向に貫通するベース中央貫通孔が設けられる。当該ベース中央貫通孔は、平面視において、中心軸J1を中心とする略円形である。第1プレート本体311の上面には、ベース中央貫通孔の周囲から上方に突出するベース突出部317が設けられる。ベース突出部317は、例えば、中心軸J1を中心とする略円筒状の部位である。ベース突出部317の内周面は、中心軸J1を中心とする略円筒面である。
第1プレート本体311の上面には、下方へと凹む1つの環状の凹部313(以下、「第1プレート凹部313」という。)が設けられる。換言すれば、第1プレート121は、上面に第1プレート凹部313を含む。第1プレート凹部313は、例えば、第1プレート121の元部材となる略平板状の部材に対してプレス加工が施されることにより形成される。プレス加工により第1プレート凹部313を形成することにより、第1プレート121の重量増加を抑制しつつ剛性を増大させることができる。その結果、ベース部12の重量増加を抑制しつつ剛性を増大させることもできる。第1プレート凹部313の外周縁は、第1プレート本体311の外縁部近傍に位置する。
第1プレート本体311の外縁部には、第1プレート凹部313の底面よりも上方に突出する外縁突出部314が設けられる。換言すれば、第1プレート121は、外縁部にて上方へと突出する外縁突出部314を含む。外縁突出部314の上面は、第2プレート122の上面よりも上方に位置する。外縁突出部314は、第1プレート本体311の外縁に沿って配置される。図7および図8に示す例では、外縁突出部314は、それぞれが略半円周状の2つの部位を含み、当該2つの部位の両端は周方向に離間している。換言すれば、第1プレート本体311の外縁に沿う略環状の外縁突出部314に、2つの切り欠き部315が設けられている。2つの切り欠き部315は、中心軸J1を挟んで反対側に配置される。切り欠き部315は、第1プレート凹部313と連続している。切り欠き部315の底面は、第1プレート凹部313の底面と上下方向の略同じ位置に位置する。切り欠き部315は、第1プレート凹部313の一部と捉えられてもよい。
第2プレート122は、第1プレート凹部313と略同形状である。第2プレート122は、第1プレート凹部313内に配置されて第1プレート121に固定される。第2プレート122は、第1プレート凹部313と実質的に同形状であればよい。例えば、第2プレート122は、第1プレート凹部313よりも僅かに小さく、第1プレート凹部313内に固定された第2プレート122の側面と、第1プレート凹部313の側面との間に僅かな間隙が存在してもよい。
第2プレート122の上面と、第1プレート121の上面のうち第1プレート凹部313の周囲の部位とは、上下方向の略同じ位置に位置する。具体的には、第1プレート121の上面のうち、第1プレート凹部313よりも径方向内側かつベース突出部317よりも径方向外側の部位と、第2プレート122の上面とが、上下方向の略同じ位置に位置する。また、第2プレート122の上面と、第1プレート側部312の上面とも、上下方向の略同じ位置に位置する。
第2プレート122は、第2プレート支持部321と、複数の第2プレート突出部322と、を含む。第2プレート支持部321は、中心軸J1を中心とする略環状の部位である。複数の第2プレート突出部322は、第2プレート支持部321から径方向内方へと突出する。第2プレート支持部321と複数の第2プレート突出部322とは一繋がりの部材である。
複数の第2プレート突出部322の形状は、互いに同じである。複数の第2プレート突出部322のそれぞれの周方向の幅は、径方向内方に向かうに従って小さくなる。複数の第2プレート突出部322は、周方向に略等角度間隔にて配置される。図7および図8に示す例では、6つの第2プレート突出部322が、約60度間隔にて配置される。換言すれば、平面視において、各第2プレート突出部322の周方向中心と中心軸J1とを結ぶ直線と、当該各第2プレート突出部322に隣接する第2プレート突出部322の周方向中心と中心軸J1とを結ぶ直線との成す角度が、約60度である。複数の第2プレート突出部322の数は、適宜変更されてよい。
複数の第2プレート突出部322は、後述する磁石部17と上下方向に対向する位置に配置される。当該位置では、磁性金属製である複数の第2プレート突出部322と、非磁性金属製である第1プレート121の一部とが、略等角度間隔にて周方向に交互に配列される。第2プレート支持部321は、磁石部17と上下方向に対向する位置よりも径方向外側に配置される。
第2プレート支持部321には、第2プレート122を上下方向に貫通する貫通孔323が設けられる。換言すれば、第2プレート122は、磁石部17よりも径方向外側に位置する貫通孔323を含む。第1プレート121は、第1プレート凹部313の底面から上方に突出する凸部316を含む。貫通孔323は、例えば、平面視において略円形である。凸部316は、例えば、略円柱状である。第1プレート121の凸部316は、第2プレート122の貫通孔323と嵌合する。図7および図8に示す例では、2組の凸部316および貫通孔323が、第1プレート121および第2プレート122に設けられる。
ベース部12では、例えば、第1プレート121の凸部316と、第2プレート122の貫通孔323の周囲の部位とが溶接されることにより、第2プレート122が第1プレート121に固定される。この場合、第2プレート122の貫通孔323と第1プレート121の凸部316との境界に溶接痕が設けられる。第1プレート121と第2プレート122との溶接は、凸部316以外の部位にて行われてもよい。また、第2プレート122の第1プレート121に対する固定は、溶接には限定されない。例えば、第2プレート122は、接着剤を介して第1プレート121に固定されてもよい。なお、当該接着剤の概念には、両面テープや粘着剤等も含まれる。以下の説明においても同様である。
第2プレート122は、延出部324をさらに含む。図7および図8に示す例では、2つの延出部324が、第2プレート122の外縁部に設けられる。各延出部324は、第2プレート支持部321の外縁から径方向外方に突出する。換言すれば、延出部324は、第2プレート支持部321から、第2プレート突出部322とは径方向の反対側に突出する。延出部324は、第2プレート突出部322よりも小さい。延出部324の径方向の幅は、第1プレート121の外縁突出部314の径方向の幅とおよそ同じである。延出部324の周方向の幅は、切り欠き部315の周方向の幅とおよそ同じである。第2プレート122の2つの延出部324は、第1プレート121の2つの切り欠き部315に配置される。換言すれば、切り欠き部315に、第2プレート122の外縁部の一部が配置される。
図9および図10は、ベース部12の製造方法の一例を説明するための図である。図9は、第1元部材921の平面図である。第1元部材921は、複数の第1プレート121が第1接続部923により接続された部材である。第1元部材921では、複数の第1プレート121が、同じ方向を向いて直線状に配列される。複数の第1プレート121は、隣接する第1プレート121の切り欠き部315間にて略直線状に延びる帯状の第1接続部923により接続される。第1接続部923の幅は、切り欠き部315の周方向の幅とおよそ同じである。図9に示す例では、第1元部材921において3つの第1プレート121が2つの第1接続部923により接続される。第1元部材921に含まれる第1プレート121の数は、適宜変更されてよい。
図10は、第2元部材922の平面図である。第2元部材922は、複数の第2プレート122が第2接続部924により接続された部材である。第2元部材922では、複数の第2プレート122が、同じ方向を向いて直線状に配列される。複数の第2プレート122は、隣接する第2プレート122の延出部324間にて略直線状に延びる帯状の第2接続部924により接続される。第2接続部924の幅は、延出部324の周方向の幅とおよそ同じである。図10に示す例では、第2元部材922において3つの第2プレート122が2つの第2接続部924により接続される。第2元部材922に含まれる第2プレート122の数は、適宜変更されてよい。
ベース部12が製造される際には、まず、第1元部材921上に第2元部材922が重ねられる。このとき、各第2プレート122は、第1プレート121の第1プレート凹部313内に配置される。第2プレート122の貫通孔323には、第1プレート121の凸部316が嵌合する。第2プレート122の延出部324は、第1プレート121の切り欠き部315に配置される。第2接続部924は、第1接続部923上に配置される。
続いて、第1プレート121の凸部316と、第2プレート122の貫通孔323の周囲の部位とが溶接されることにより、各第2プレート122が第1プレート121に固定される。そして、各第1プレート121の外縁の位置にて第1接続部923および第2接続部924が切断されて除去されることにより、複数のベース部12が形成される。第1接続部923および第2接続部924の切断位置は、第2元部材922における延出部324と第2接続部924との境界の位置である。
ベース部12の上記製造方法では、第2接続部924の両端部が、延出部324として第2プレート122の外縁部に残される、と捉えることもできる。このように、第2元部材922の第2接続部924の両端部を、第1元部材921の切り欠き部315内に配置することにより、第2元部材922に含まれる複数の第2プレート122を、第1元部材921に含まれる複数の第1プレート121に対して容易に位置決めすることができる。その結果、複数の振動モータ1のベース部12の製造を簡素化することができる。
図2に示すように、回路基板13は、ベース部12上に配置される。回路基板13の中央部には、ベース突出部317が挿入される基板中央貫通孔が設けられる。基板中央貫通孔は、平面視において、例えば円形である。回路基板13は、ベース部12の外縁突出部314を除いて、ベース部12の上面のおよそ全体と重なる。図2に示す例では、回路基板13の外縁は、第1プレート本体311上において、第1プレート凹部313の径方向外縁よりも径方向外側に位置し、外縁突出部314の径方向内面に接する。ベース部12の上面のうち回路基板13と重なる領域では、上述のように、第1プレート121の上面と第2プレート122の上面とが上下方向の同じ位置に位置する。回路基板13は、第1プレート121の上面、および、第2プレート122の上面に接し、第1プレート121および第2プレート122により支持される。回路基板13は、例えば、接着剤を用いてベース部12に固定される。回路基板13は、可撓性を有するフレキシブル基板(FPC:Flexible Printed Circuits)である。
図11は、回路基板13を示す平面図である。図11では、図の理解を容易にするために、回路基板13上の配線パターンを太線にて描き、回路基板13の外形、並びに、回路基板13上の電子部品および端子等を細線にて描く。回路基板13は、第1端子131と、第2端子132と、第3端子133と、を含む。第1端子131は、電源と電気的に接続される。第2端子132は、グランドに接続され、アースされる。第3端子133は、図示省略の制御装置に接続される。
第1端子131、第2端子132および第3端子133は、回路基板13のうち、第1プレート側部312上に重なる部位にて、直線上に配列される。図11に示す例では、図中の下側から上側に向かって、第1端子131、第2端子132および第3端子133が順に配置される。第1端子131、第2端子132および第3端子133の配置は、適宜変更されてよい。第1端子131、第2端子132および第3端子133が直線上に配列される場合、好ましくは、第1端子131と第2端子132とが隣接して配置される。換言すれば、直線上に配列される3つの端子のうち、中央に配置される端子は、第1端子131または第2端子132であることが好ましい。
第1端子131から延びる配線パターンである第1配線パターン134には、コンデンサ137が電気的に接続される。当該コンデンサ137は、第2端子132から延びる配線パターンである第2配線パターン135にも電気的に接続される。すなわち、回路基板13は、第1端子131と第2端子132との間に電気的に接続されるコンデンサ137を含む。回路基板13は、好ましくは、第1配線パターン134上および第2配線パターン135上の少なくとも一方に配置されるフェライトビーズ138をさらに含む。図11に示す例では、第1配線パターン134上にフェライトビーズ138が配置され、第2配線パターン135上に他のフェライトビーズ138が配置される。
コイル部14は、回路基板13上に取り付けられる。図5および図6に示す例では、コイル部14は、2つのコイル141を含む。2つのコイル141は、一の径方向上にシャフト15を挟んで配置される。換言すれば、2つのコイル141は、周方向において約180度異なる位置に配置される。各コイル141は、平面視において、シャフト15に平行な軸を囲み、かつ、シャフト15が外側に位置する環状である。コイル141は、例えば、接着剤を用いて回路基板13上に固定される。
コイル部14は、回路基板13に電気的に接続される。具体的には、図5および図6に示すように、2つのコイル141から延びる4本の引き出し線147が、回路基板13上の4つの接続端子139にそれぞれ接続される。4つの接続端子139は、2つのコイル141に対して図中の左側に配置され、略直線上に配列される。したがって、各コイル141からの2本の引き出し線147は、2つのコイル141が配置される方向である上記一の径方向と異なる径方向の一方側に延びる。例えば、各コイル141からの2本の引き出し線147は、上記一の径方向に垂直な径方向の一方側に延びる。具体的には、各コイル141からの2本の引き出し線147は、第1プレート側部312の周方向中央と中心軸J1とを結ぶ径方向において、2つのコイル141を挟んで第1プレート側部312とは反対側に延びる。引き出し線147と回路基板13との接続は、例えば、半田付けにて行われる。引き出し線147と回路基板13との接続は、半田付け以外の方法により行われてもよい。
下軸受部22は、中心軸J1を中心とする筒状である。下軸受部22は、例えば、中心軸J1を中心とする略円筒状である。この実施形態において、下軸受部22は、滑り軸受である。下軸受部22は、他の種類の軸受であってもよい。下軸受部22は、例えば、焼結金属により形成される。好ましくは、下軸受部22には潤滑油を含浸させている。下軸受部22は、他の材料により形成されてもよい。下軸受部22は、ベース部12に固定される。具体的には、下軸受部22は、ベース突出部317の径方向内側に配置され、ベース突出部317に固定される。下軸受部22のベース突出部317への固定は、例えば、接着剤を介して行われる。
軸受ハウジング部23は、中心軸J1を中心とする有蓋筒状である。換言すれば、軸受ハウジング部23は、下方に向かって開口する凹部を有する。軸受ハウジング部23は、例えば、中心軸J1を中心とする有蓋略円筒状である。軸受ハウジング部23は、ベース部12およびカバー部11と別部材である。軸受ハウジング部23は、カバー部11の天蓋部であるカバー天蓋部111の中央部に固定されている。例えば、カバー部11の天蓋部の中央部に形成された貫通孔に、軸受ハウジング部23の上端部が下方から圧入されることにより、軸受ハウジング部23がカバー部11に固定される。
上軸受部21は、中心軸J1を中心とする筒状である。上軸受部21は、例えば、中心軸J1を中心とする略円筒状である。上軸受部21は、滑り軸受である。上軸受部21は、他の種類の軸受であってもよい。上軸受部21は、例えば、焼結金属により形成される。好ましくは、上軸受部21には潤滑油を含浸させている。上軸受部21は、他の材料により形成されてもよい。図2に示す例では、上軸受部21は、軸受ハウジング部23の径方向内側に配置され、軸受ハウジング部23に固定される。これにより、上軸受部21は、軸受ハウジング部23を介してカバー部11に間接的に固定される。上軸受部21の軸受ハウジング部23に対する固定は、例えば、接着剤を介して行われる。上軸受部21が軸受ハウジング部23により支持されることにより、筒状の上軸受部21の上側の端部が閉塞される。上軸受部21は、カバー部11に直接的に固定されてもよい。
シャフト15は、中心軸J1を中心として配置される略円柱状の部材である。シャフト15は、中心軸J1に沿って延びる。シャフト15は、例えば、金属製である。シャフト15は、他の材料により形成されてもよい。シャフト15の下端部は、筒状の下軸受部22の径方向内側に配置される。シャフト15の下端部の外側面は、下軸受部22の内側面と径方向に対向する。シャフト15の下端部は、下軸受部22により回転可能に支持される。換言すれば、シャフト15の下端部は、下軸受部22を介してベース部12により間接的に支持される。
シャフト15の上端部は、筒状の上軸受部21の径方向内側に配置される。シャフト15の上端部の外側面は、上軸受部21の内側面と径方向に対向する。シャフト15の上端部は、上軸受部21により回転可能に支持される。換言すれば、シャフト15の上端部は、上軸受部21および軸受ハウジング部23を介して、カバー部11により間接的に支持される。シャフト15の上側の端面は、軸受ハウジング部23のうち、上軸受部21の上側の端部を閉塞する部位と、上下方向において接する。シャフト15の上側の端面は、上側に向かって凸である凸面である。
ロータホルダ16は、略円環状の部材である。ロータホルダ16は、シャフト15の周囲に配置される。ロータホルダ16は、中心軸J1を中心としてシャフト15と共に回転可能である。ロータホルダ16は、内側筒部161と、ホルダ本体部162と、ホルダ突出部163と、を含む。内側筒部161は、中心軸J1を中心とする略円筒状の部位である。内側筒部161の径方向内側にはシャフト15が配置される。内側筒部161は、シャフト15に固定される。これにより、ロータホルダ16が、シャフト15に取り付けられる。内側筒部161の内側面は、シャフト15の外側面と接する。
ホルダ本体部162は、内側筒部161の上端部から径方向外方に広がる略円環板状の部位である。換言すれば、ホルダ本体部162は、シャフト15側から径方向に広がる。ホルダ突出部163は、ホルダ本体部162の外縁部から上方に突出する。図3および図4に示す例では、2つのホルダ突出部163がロータホルダ16に設けられる。ロータホルダ16は、金属製である。ロータホルダ16は、例えば、非磁性体製である。ロータホルダ16とシャフト15とは、例えば、シャフト15が内側筒部161に圧入されることにより固定される。
ホルダ本体部162の中央部には、当該中央部の周囲の部位よりも下方に凹む凹部が設けられる。当該凹部内には、スペーサ24が配置される。スペーサ24は、中心軸J1を中心とする略円環状である。スペーサ24は、シャフト15に固定される。スペーサ24とシャフト15とは、例えば、シャフト15がスペーサ24に圧入されることにより固定される。スペーサ24の下面は、ホルダ本体部162に接する。スペーサ24の上面は、上軸受部21の下端、および、軸受ハウジング部23の下端に接する。スペーサ24は、磁石部17および偏心錘18と径方向に重なる。
磁石部17は、中心軸J1を中心とする略円環状の部材である。磁石部17は、ロータホルダ16に取り付けられる。詳細には、略円筒状の磁石部17の上面が、ロータホルダ16のホルダ本体部162の下面に取り付けられる。磁石部17は、コイル部14の2つのコイル141の上方に配置され、コイル部14と空隙を介して上下方向に対向する。
また、磁石部17の上方には、カバー天蓋部111が位置する。磁石部17とカバー天蓋部111との間の上下方向の距離は、磁石部17とベース部12との間の上下方向の距離よりも短い。これにより、磁石部17とカバー天蓋部111との間に働く上下方向の引力が、磁石部17とベース部12との間に働く上下方向の引力よりも大きくなる。その結果、磁石部17に上向きの力が働き、シャフト15の上側の端面が、軸受ハウジング部23の上軸受部21を閉塞する部位に接した状態が維持される。なお、磁石部17とカバー天蓋部111との間の上下方向の距離とは、例えば、磁石部17の上下方向における磁力中心と、磁石部17の鉛直上側におけるカバー天蓋部111の下面との間の上下方向の距離である。また、磁石部17とベース部12との間の上下方向の距離とは、例えば、磁石部17の上記磁力中心と、磁石部17の鉛直下側におけるベース部12の上面との間の上下方向の距離である。
偏心錘18は、中心軸J1を中心とする略半円周状の部材である。図3に示す例では、偏心錘18は、略円筒状の部材の左半分に相当する形状を有する。偏心錘18は、錘上部181と、錘側部182と、を含む。錘上部181は、略半円環板状の部位である。錘側部182は、錘上部181の外縁部から下方に延びる略半円筒状の部位である。偏心錘18は、ロータホルダ16に取り付けられる。錘上部181の下面は、ロータホルダ16のホルダ本体部162の上面に接する。錘側部182の内側面は、例えば、ホルダ本体部162の側面と径方向に対向する。偏心錘18の重心は、中心軸J1から径方向に離れている。図2に示す例では、偏心錘18は、上軸受部21と径方向に重なる。詳細には、偏心錘18は、上軸受部21の上下方向の全長に亘って上軸受部21と径方向に重なる。偏心錘18は、軸受ハウジング部23の下部とも径方向に重なる。
図3に示す例では、偏心錘18の周方向の両側の端面183は、2つのホルダ突出部163の側面に接する。偏心錘18の端面183は、偏心錘18の側面の一部である。したがって、偏心錘18の側面は、ホルダ突出部163の側面に接する。ホルダ突出部163の上端は、偏心錘18の上部の少なくとも一部よりも下方に位置する。具体的には、ホルダ突出部163の上端は、偏心錘18のうち、少なくともホルダ突出部163が接する部位の上部よりも下方に位置する。偏心錘18は、例えば、ホルダ突出部163の上端と偏心錘18の側面とが溶接されることにより、ロータホルダ16に固定される。この場合、ホルダ突出部163の上端と偏心錘18の側面との境界に溶接痕が設けられる。
振動モータ1では、回路基板13を介してコイル部14のコイル141に電流が供給されることにより、コイル141と磁石部17との間にトルクが発生する。これにより、回転部が、すなわち、シャフト15、ロータホルダ16、磁石部17、偏心錘18およびスペーサ24が、中心軸J1を中心として回転する。上述のように、偏心錘18の重心は中心軸J1から径方向に離れているため、偏心錘18の回転により振動が発生する。また、コイル部14への電流が停止されると、回転部の回転が停止する。当該回転部の回転が停止する際には、磁石部17の複数の磁極が、周方向の所定の停止位置に位置する。
図12は、磁石部17の停止位置の一例を示す図である。図12は、磁石部17、コイル部14およびベース部12を示す平面図である。図12では、磁石部17とコイル部14とベース部12の複数の第2プレート突出部322との位置関係の理解を容易とするために、回路基板13等の図示を省略する。
磁石部17は、複数の磁極171を含む。複数の磁極171の数は、例えば、2の倍数である。図12に示す例では、磁石部17は、6つの磁極171を含む。すなわち、磁石部17は、3つのN極と、3つのS極と、を含む。3つのN極と3つのS極とは、周方向に交互に配置される。複数の磁極171は、周方向に等角度間隔にて配置される。図12に示す例では、6つの磁極171は、約60度間隔にて配置される。換言すれば、平面視において、各磁極171の周方向中心と中心軸J1とを結ぶ直線と、当該各磁極171に隣接する磁極171の周方向中心と中心軸J1とを結ぶ直線との成す角度が、約60度である。複数の磁極171の数は、適宜変更されてよい。
ベース部12の複数の第2プレート突出部322の数は、好ましくは、複数の磁極171の数以下である。図12に示す例では、複数の第2プレート突出部322の数は、複数の磁極171の数に等しい。上述のように、複数の第2プレート突出部322は周方向に等角度間隔にて配置され、複数の磁極171も周方向に等角度間隔にて配置される。したがって、図12に示す例では、複数の第2プレート突出部322および複数の磁極171はそれぞれ、同じ角度間隔である約60度間隔にて周方向に配置される。
複数の第2プレート突出部322はそれぞれ、磁石部17と上下方向に対向する。各第2プレート突出部322の磁石部17と上下方向に対向する部位において、径方向のいずれの位置においても、各第2プレート突出部322の周方向の幅は、磁石部17の各磁極171の周方向の幅以下である。図12に示す例では、各第2プレート突出部322の磁石部17と上下方向に対向する部位において、径方向のいずれの位置においても、各第2プレート突出部322の周方向の幅は、磁石部17の各磁極171の周方向の幅よりも小さい。
振動モータ1において、コイル部14のコイル141への電流の供給が停止されると、磁性金属製である複数の第2プレート突出部322と磁石部17との間に発生するコギングトルクにより、磁石部17の複数の磁極171がそれぞれ、複数の第2プレート突出部322の上方に位置した状態で回転部が停止する。詳細には、磁極171の周方向中央が、第2プレート突出部322の周方向中央と上下方向に対向する位置にて回転部が停止する。図12に示す例では、6つの磁極171の周方向中央が、6つの第2プレート突出部322の周方向中央と上下方向にそれぞれ重なる。
振動モータ1では、各第2プレート突出部322の周方向中央が、各コイル141の周方向中央と上下方向に重ならないように、第2プレート122とコイル141との位置関係が設定されている。図12に示す例では、各コイル141に周方向において最も近接する第2プレート突出部322は、各コイル141の周方向中央から反時計回り方向に約15度ずれた位置に配置される。このように、第2プレート突出部322の周方向中央がコイル141の周方向中央から周方向にずれることにより、回転部が停止した状態において、磁極171の周方向中央もコイル141の周方向中央から周方向にずれる。これにより、停止状態の回転部において、各磁極171が、回転部の回転開始が阻害されるデッドポイントに位置することが防止される。コイル141の周方向中央、中心軸J1、および、当該コイル141に最も近接する第2プレート突出部322の周方向中央の成す角度は、90度を複数の磁極171の数で除算した値であることが好ましい。
振動モータ1では、第2プレート突出部322の周方向の幅を変更することにより、上述のコギングトルクの大きさを調節することができる。具体的には、第2プレート突出部322の周方向の幅を大きくするとコギングトルクは増大し、第2プレート突出部322の周方向の幅を小さくするとコギングトルクが減少する。また、第2プレート突出部322の厚さを増大または減少させることにより、コギングトルクを増大または減少させることもできる。
以上に説明したように、振動モータ1は、カバー部11と、ベース部12と、回路基板13と、コイル部14と、シャフト15と、ロータホルダ16と、磁石部17と、偏心錘18と、上軸受部21と、下軸受部22と、を含む。ベース部12は、上下方向を向く中心軸J1に対して垂直に広がる。カバー部11は、ベース部12の上方に配置され、ベース部12の外縁部に固定される。下軸受部22は、ベース部12に固定される。上軸受部21は、カバー部11に固定される。シャフト15は、中心軸J1に沿って延びる。シャフト15の下端部および上端部は、下軸受部22および上軸受部21により回転可能に支持される。ロータホルダ16は、シャフト15に取り付けられる。磁石部17は、複数の磁極171を含み、ロータホルダ16に取り付けられる。偏心錘18は、ロータホルダ16に取り付けられる。回路基板13は、ベース部12上に配置される。コイル部14は、回路基板13上に取り付けられ、磁石部17と空隙を介して上下方向に対向する。
このように、振動モータ1では、シャフト15を上軸受部21および下軸受部22により回転可能に支持することにより、固定されたシャフトに軸受部、ロータホルダ、磁石部および偏心錘等が回転可能に取り付けられた振動モータに比べ、駆動時におけるシャフトと軸受部との実質的な接触面積を低減することができる。これにより、振動モータ1の駆動時におけるシャフト15と上軸受部21および下軸受部22との間の摺動抵抗を低減することができる。その結果、振動モータ1の応答性を高くすることができる。したがって、振動モータ1は、即応性が求められる移動体通信装置の無音報知デバイス等に特に適している。また、振動モータ1では、上軸受部21および下軸受部22によりシャフト15の上端部および下端部がそれぞれ支持されるため、シャフトの一方の端部のみが軸受部により支持される場合に比べ、軸受剛性を高くすることができる。
上述のように、上軸受部21および下軸受部22はそれぞれ、シャフト15の外側面と径方向に対向する筒状である。また、振動モータ1は、上軸受部21を支持する軸受ハウジング部23をさらに含む。軸受ハウジング部23は、上軸受部21の上側の端部を閉塞し、シャフト15の上側の端面と上下方向において接する。これにより、シャフト15を含む回転部の上下方向の位置を、所望の位置に維持することが容易に実現される。また、上軸受部21として含油軸受が利用される場合、軸受ハウジング部23により、上軸受部21における潤滑油の保持を容易とすることができる。さらに、軸受ハウジング部23が、カバー部11と別部材であり、カバー部11に固定されることにより、上軸受部21の支持に係る構造の製造を容易とすることができる。振動モータ1では、下軸受部22の下側の端部を閉塞する軸受ハウジング部を設けないことにより、シャフト15の下側の端面における摺動抵抗を低減することができるとともに、振動モータ1を上下方向および径方向に小型化することもできる。
軸受ハウジング部23は、必ずしも上軸受部21を支持する必要はなく、例えば、ベース部12に固定されて下軸受部22を支持してもよい。すなわち、振動モータ1は、上軸受部21および下軸受部22のうちの一方の軸受部を支持する軸受ハウジング部23を含む。そして、軸受ハウジング部23は、当該一方の軸受部の上下方向における一方の端部を閉塞し、シャフト15の端面と上下方向において接する。これにより、上記と同様に、シャフト15を含む回転部の上下方向の位置を、所望の位置に維持することが容易に実現される。また、当該一方の軸受部として含油軸受が利用される場合、軸受ハウジング部23により、当該一方の軸受部における潤滑油の保持を容易とすることができる。さらに、軸受ハウジング部23が、カバー部11およびベース部12と別部材であり、ベース部12またはカバー部11に固定されることにより、当該一方の軸受部の支持に係る構造の製造を容易とすることができる。振動モータ1では、他方の軸受部の端部を閉塞する軸受ハウジング部を設けないことにより、シャフト15の他方の軸受部側の端面における摺動抵抗を低減することができるとともに、振動モータ1を上下方向および径方向に小型化することができる。
上述のように、カバー部11は、磁石部17の上方に位置する磁性体製のカバー天蓋部111を含み、ロータホルダ16は非磁性体製である。振動モータ1では、磁石部17とカバー天蓋部111との間に働く上下方向の引力により、磁石部17に上向きの力が作用するため、磁石部17を含む回転部の上下方向の位置を、所望の位置に維持することが容易に実現される。これにより、回転部が下方へとずれて磁石部17がコイル部14に接することを防止することができる。
振動モータ1では、磁石部17とカバー天蓋部111との間の上下方向の距離は、磁石部17とベース部12との間の上下方向の距離よりも短い。このため、磁石部17とカバー天蓋部111との間に働く上下方向の引力を、磁石部17とベース部12との間に働く上下方向の引力よりも容易に大きくすることができる。これにより、磁石部17を含む回転部の上下方向の位置を、所望の位置に維持することがさらに容易に実現される。
上述のように、偏心錘18と上軸受部21とは径方向に重なる。これにより、振動モータ1を上下方向に小型化することができる。
振動モータ1では、ロータホルダ16は、ホルダ本体部162と、ホルダ突出部163と、を含む。ホルダ本体部162は、シャフト15側から径方向に広がる。ホルダ突出部163は、ホルダ本体部162の外縁部から上方に突出する。偏心錘18の側面は、ホルダ突出部163の側面に接する。これにより、偏心錘18をロータホルダ16に取り付ける際に、偏心錘18の位置決めを容易とすることができる。また、ホルダ突出部163と偏心錘18とを上方から溶接することにより、偏心錘18のホルダ突出部163に対する固定を容易化することができる。
上述のように、ホルダ突出部163の上端は、偏心錘18の上部の少なくとも一部よりも下方に位置する。これにより、ホルダ突出部163の上面と偏心錘18の側面とを溶接することが可能となり、当該溶接により形成される溶接痕が偏心錘18の上面よりも上方に突出することを防止または抑制することができる。その結果、当該溶接痕がカバー部11等に接触することを防止または抑制することができる。
振動モータ1では、コイル部14が、一の径方向上にシャフト15を挟んで配置される2つのコイル141を含む。各コイル141からの2本の引き出し線147は、当該一の径方向と異なる径方向の一方側に延びる。これにより、回路基板13上において、2つのコイル141との接続端子139を、2つのコイル141がその上に並ぶ直線の片側に配置することができる。その結果、回路基板13とコイル部14との接続を容易とすることができる。
上述のように、回路基板13は、第1端子131と、第2端子132と、第3端子133と、コンデンサ137と、を含む。第1端子131は、電源と電気的に接続される。第2端子132は、アースされる。第3端子133は、制御装置に接続される。第1端子131、第2端子132および第3端子133は、直線上に配列される。コンデンサ137は、第1端子131と第2端子132との間に電気的に接続される。これにより、振動モータ1の電気的なノイズを除去することができる。また、第1端子131と第2端子132とは隣接して配置される。これにより、コンデンサ137の配置および上記電気的接続を容易とすることができる。
回路基板13は、第1配線パターン134上および第2配線パターン135上の少なくとも一方に配置されるフェライトビーズ138をさらに含む。これにより、第1配線パターン134および第2配線パターン135を流れる電流から高周波ノイズを除去することができる。その結果、振動モータ1が、例えば移動体通信装置等のアンテナ近傍に配置された場合であっても、上記高周波ノイズによるアンテナの性能低下を防止または抑制することができる。
振動モータ1では、コイル部14に含まれるコイル141の数は2には限定されず、1であっても3以上であってもよい。以下では、コイル部14がコイル141を1つのみ含む振動モータ1の例について説明する。図13は、当該振動モータ1の静止部の斜視図である。
図13に示す例では、コイル部14は、環状の1つのコイル141である。コイル141は、回路基板13上に取り付けられて、回路基板13に電気的に接続される。コイル141は、例えば、接着剤を用いて回路基板13上に固定される。コイル141の内側には、図示省略のシャフト15が配置される。
コイル141は、例えば、平面視において一の径方向に長い略長円環状である。コイル141は、2つの長辺部145と、2つの短辺部146と、を含む。2つの長辺部145は、シャフト15を挟んでコイル141の長手方向である上述の一の径方向に延びる。2つの短辺部146は、2つの長辺部145の両端部を接続する半円周状の部位である。コイル141の径方向外端部である2つの短辺部146は、ベース部12の第2プレート支持部321(図示省略)の上方に位置し、第2プレート支持部321と上下方向に重なる。また、短辺部146は、磁石部17の外周縁よりも径方向外側に位置する。なお、短辺部146は、磁石部17(図示省略)の外周縁よりも径方向内側に位置してもよい。
1つのコイル141から延びる2本の引き出し線147は、回路基板13上の2つの接続端子139にそれぞれ接続される。2つの接続端子139は、コイル141に対して図中の左側に配置される。したがって、コイル141からの2本の引き出し線147は、コイル141を挟んで第1プレート側部312とは反対側に延びる。このように、コイル141からの2本の引き出し線147が、コイル141の長手方向である上記一の径方向と異なる径方向の一方側に延びることにより、回路基板13とコイル部14との接続を容易とすることができる。コイル141からの2本の引き出し線147は、例えば、上記一の径方向に垂直な径方向の一方側に延びる。引き出し線147と回路基板13との接続は、例えば、半田付けにて行われる。引き出し線147と回路基板13との接続は、半田付け以外の方法により行われてもよい。
上述の振動モータ1では、様々な変更が可能である。
振動モータ1では、軸受ハウジング部23は、カバー部11と一繋がりの部材であってもよい。また、振動モータ1では、上軸受部21を支持する軸受ハウジング部23がカバー部11に固定され、下軸受部22を支持するもう1つの軸受ハウジング部23がベース部12に固定されてもよい。
複数の第2プレート突出部322は、必ずしも、第2プレート支持部321から径方向内方へと突出する必要はなく、径方向外方へと突出してもよい。例えば、第2プレート122は、上述の例よりも外径が小さい第2プレート支持部321と、当該第2プレート支持部321から径方向外方へと突出する複数の第2プレート突出部322と、を含んでいてもよい。すなわち、複数の第2プレート突出部322は、第2プレート支持部321から径方向内方または径方向外方へと突出する。
第2プレート122の上面と、第1プレート121の上面のうち第1プレート凹部313の周囲の部位とは、上下方向において実質的に同じ位置に位置していればよい。換言すれば、第2プレート122の上面の上下方向の位置と、第1プレート121の上面のうち第1プレート凹部313の周囲の部位の上下方向の位置とは、厳密に同じであってもよく、実質的に同じであると捉えられる程度であれば僅かに異なっていてもよい。
第1プレート側部312の上面と、第2プレート122の上面とは、上下方向において実質的に同じ位置に位置していればよい。換言すれば、第1プレート側部312の上面の上下方向の位置と、第2プレート122の上面の上下方向の位置とは、厳密に同じであってもよく、実質的に同じであると捉えられる程度であれば僅かに異なっていてもよい。
第2プレート122は、必ずしも、第1プレート凹部313と略同形状である必要はなく、第1プレート凹部313内に配置可能な形状であればよい。
ベース部12の構造は、様々に変更されてよい。例えば、第1プレート121から第1プレート凹部313が省略され、第1プレート121の平坦な上面上に第2プレート122が固定されてもよい。また、ベース部12は、第1プレート121と第2プレート122とが接合された部材である必要はなく、1つの部材であってもよい。この場合、磁石部17の各磁極171がデッドポイントに位置することを防止するために、ベース部12が磁性金属製とされ、ベース部12に貫通孔が設けられてもよい。
磁石部17とカバー天蓋部111との間の上下方向の距離は、磁石部17とベース部12との間の上下方向の距離以上であってもよい。
ベース部12、カバー部11、ロータホルダ16等の各構成は、様々な材料により形成されてよい。
振動モータ1における各部材の取り付けや固定は、間接的でもよい。例えば、回路基板13は、ベース部12上に配置されるのであれば、回路基板13とベース部12との間に他の部材が介在してもよい。コイル部14も、他の部材を介して回路基板13に取り付けられてよい。磁石部17のロータホルダ16への取り付け、偏心錘18のロータホルダ16への取り付け、カバー部11とベース部12との固定等も、他の部材が介在してもよい。
上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。
本発明に係る振動モータは、様々な用途の振動モータとして利用可能である。好ましくは、携帯電話等の移動体通信装置の無音報知デバイスとして用いられる。
1 振動モータ
11 カバー部
12 ベース部
13 回路基板
14 コイル部
15 シャフト
16 ロータホルダ
17 磁石部
18 偏心錘
21 上軸受部
22 下軸受部
23 軸受ハウジング部
111 カバー天蓋部
131 第1端子
132 第2端子
133 第3端子
134 第1配線パターン
135 第2配線パターン
137 コンデンサ
138 フェライトビーズ
141 コイル
147 引き出し線
162 ホルダ本体部
163 ホルダ突出部
J1 中心軸

Claims (12)

  1. 上下方向を向く中心軸に対して垂直に広がるベース部と、
    前記ベース部の上方に配置され、前記ベース部の外縁部に固定されるカバー部と、
    前記ベース部に固定される下軸受部と、
    前記カバー部に固定される上軸受部と、
    前記中心軸に沿って延びるとともに下端部および上端部が前記下軸受部および前記上軸受部により回転可能に支持されるシャフトと、
    前記シャフトに取り付けられるロータホルダと、
    複数の磁極を含み、前記ロータホルダに取り付けられる磁石部と、
    前記ロータホルダに取り付けられる偏心錘と、
    前記ベース部上に配置される回路基板と、
    前記回路基板上に取り付けられ、前記磁石部と空隙を介して上下方向に対向するコイル部と、を備える、振動モータ。
  2. 前記上軸受部および前記下軸受部がそれぞれ、前記シャフトの外側面と径方向に対向する筒状であり、
    前記振動モータが、前記上軸受部および前記下軸受部のうちの一方の軸受部を支持する軸受ハウジング部をさらに備え、
    前記軸受ハウジング部が、前記一方の軸受部の上下方向における一方の端部を閉塞し、前記シャフトの端面と上下方向において接する、請求項1に記載の振動モータ。
  3. 前記軸受ハウジング部が、前記ベース部および前記カバー部と別部材であり、前記ベース部または前記カバー部に固定されている、請求項2に記載の振動モータ。
  4. 前記カバー部が、前記磁石部の上方に位置する磁性体製のカバー天蓋部を備え、
    前記ロータホルダが非磁性体製である、請求項1ないし3のいずれかに記載の振動モータ。
  5. 前記磁石部と前記カバー天蓋部との間の上下方向の距離が、前記磁石部と前記ベース部との間の上下方向の距離よりも短い、請求項4に記載の振動モータ。
  6. 前記偏心錘と前記上軸受部とが径方向に重なる、請求項1ないし5のいずれかに記載の振動モータ。
  7. 前記ロータホルダが、
    前記シャフト側から径方向に広がるホルダ本体部と、
    前記ホルダ本体部の外縁部から上方に突出するホルダ突出部と、
    を備え、
    前記偏心錘の側面が、前記ホルダ突出部の側面に接する、請求項1ないし6のいずれかに記載の振動モータ。
  8. 前記ホルダ突出部の上端が、前記偏心錘の上部の少なくとも一部よりも下方に位置する、請求項7に記載の振動モータ。
  9. 前記コイル部が、一の径方向上に前記シャフトを挟んで配置される2つのコイルを備え、
    各コイルからの2本の引き出し線が、前記一の径方向と異なる径方向の一方側に延びる、請求項1ないし8のいずれかに記載の振動モータ。
  10. 前記コイル部が、前記シャフトが内側に配置されるとともに一の径方向に長い環状の1つのコイルであり、
    前記1つのコイルからの2本の引き出し線が、前記一の径方向と異なる径方向の一方側に延びる、請求項1ないし8のいずれかに記載の振動モータ。
  11. 前記回路基板が、
    電源と電気的に接続される第1端子と、
    アースされる第2端子と、
    制御装置に接続される第3端子と、
    前記第1端子と前記第2端子との間に電気的に接続されるコンデンサと、
    を備え、
    前記第1端子、前記第2端子および前記第3端子が、直線上に配列され、
    前記第1端子と前記第2端子とが隣接して配置される、請求項1ないし10のいずれかに記載の振動モータ。
  12. 前記回路基板が、
    前記第1端子から延びる配線パターン上、および、前記第2端子から延びる配線パターン上の少なくとも一方に配置されるフェライトビーズをさらに備える、請求項11に記載の振動モータ。
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