JP3127911B2 - ブラシレスモータ及びその組立方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は小型ブラシレスモー
タの構造と組立方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯情報機器は小型化が進展して
いる。そしてそれに用いられるブラシレスモータ（以下
モータという）もまた、小型化を求められている。

【０００３】小型で偏平なブラシレスモータは一般に、
金属からなるベースに各部品を組み付けた構造が採られ
る。モータは機器の回転動力源であるから、機器に十分
な剛性をもって取付ける必要があること、金属ベースは
精度が高くモータの組立基準として適していることなど
による。モータを組立てるときは、ベースをパレット
（位置決め作業台）上に置き、それに各部品を取付けて
いく。

【０００４】この組立方法の場合、ベースをパレットに
載せるときは、ベースの上下を確認し、方向を合わせ、
位置を決めて載せる。しかし、モータが小さくなるに従
い、この作業に要する時間が延びる傾向にある。部品が
小さいとハンドリング・取り扱いが困難になるからであ
る。この傾向はモータのベースに限らず、プリント基板
に電子部品を組み付けるときも同様である。小さいプリ
ント基板に能率良く電子部品を実装することは困難であ
る。

【０００５】また携帯機器に使うモータは、小型化とと
もに軽量化要求も厳しい。しかしモータを小型軽量にす
るにあたってはモータの特性を犠牲にしてはならない。
故にロータ・ステータは自ずと一定の大きさ・重さが必
要である。従ってそれ以外の、ロータ・ステータを保持
する構造、ステータと外部との電気接続構造を中心とす
る周辺部材の占める体積・重量を低減することが課題と
なってきた。

【０００６】ところで、従来から各種機器の内蔵回路を
作るとき日常的に用いられている、「連基板」と称され
るプリント基板組立方式がある。プリント基板の外形が
小さいか異形であるとき、これを多数並べてその間をブ
リッジやフレームで繋ぎ、電子部品実装機で取り扱いや
すい形状にする。そしてこれに電子部品を実装した後、
ブリッジを切断除去してプリント基板組立体を取り出
し、組み立て完成とするものである。

【０００７】しかしこの方法でも、更に小型化を求めら
れたときには不都合な点がある。まず、プリント基板が
小さくなってくるとブリッジやフレームの占める面積が
相対的に増加し、材料資源の利用率が低下する。また、
プリント基板を更に小型化することを望まれたとして
も、ブリッジの切断に剪断機を用いたとき、その刃を避
けること、及び剪断による応力を避けることが必要とな
り、剪断部分の近傍には部品を配置できない。ブリッジ
を折ったり割ったりすることもあるが、分離した部分は
粗い破断面となって外観や寸法精度を悪化させる。これ
らの欠点によって小型部品には不向きであった。さらに
組立完成後に分離するから、剪断に伴う衝撃によって完
成品の品質が低下する虞があった。

【０００８】従って、プリント基板に部品を高密度に実
装してコンパクトなモータを構成しようとする場合、こ
れらの問題点を解決できる組立方法が望まれていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】これらの要望に応える
こと、すなわち、小型軽量のモータを実現することが本
発明の第一の目的である。そのために、ロータ・ステー
タを保持する構造、ステータと外部との電気接続構造、
それらの部材の占める体積・重量を低減することが課題
である。また同時に、より組立生産性を向上させること
が目的である。そのために、いかに取り扱いやすく組み
立てやすい構造、組立方法とするかが課題である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明のモータ組立方法は、モータ用ベース連結体を
用いる。モータ用ベース連結体は、板状の材料を基材と
するモータ用ベースを有し、複数のモータ用ベースとそ
の打ち抜き残部であるスケルトンとを有し、スケルトン
に複数のモータ用ベースを嵌め戻し保持している。そし
て各々のモータ用ベースについて、ステータ取付け面に
軸受装置及びステータを固着する工程、ロータを軸受装
置に組み付ける工程、モータをスケルトンから外す工程
を経て組立完了する。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に係るモータ用
ベース連結体は、以下の要件を備え構成されている。 (a)板状の材料を基材とするモータ用ベースを有する。 (b)複数のモータ用ベースとその打ち抜き残部であるス
ケルトンとを有する。 (c)スケルトンに複数のモータ用ベースを嵌め戻し保持
している。

【００１２】さらにスケルトンには、スケルトンを位置
決めするための孔を設けるとよい。これらによって、モ
ータ用ベースはスケルトンに保持され、自動組立に適し
たものとなる。またさらにスケルトンのモータ用ベース
近傍にスリットを設けると、嵌め戻し（プッシュバッ
ク）によるスケルトンの応力が緩和されて反りや変形が
軽減する。

【００１３】ここでモータ用ベースは、底面と、その裏
面であるステータ取付け面と、外周側面とを有し、ステ
ータ取付け面にはステータを固着する板材である。また
モータ用ベースとしては、板状の電気絶縁材料を基材と
する印刷配線基板、セラミック基板、金属基板などが望
ましい。中でも、両面プリント基板を使えばモータが小
型軽量にでき特に良い。

【００１４】請求項２に係るブラシレスモータの組立方
法は、以下の要件を備える。 (a)請求項１に示したモータ用ベース連結体と、ステー
タと軸受装置とロータとを用いる。 (b)各々のモータ用ベースはステータ取付け面と底面と
を有し、ステータ取付け面に軸受装置及びステータを固
着する工程、ロータを軸受装置に組み付ける工程、モー
タをスケルトンから外す工程を有する。

【００１５】このように、モータ用ベースを連結体とし
て取り扱うことができるので、モータ用ベースはその位
置及び方向が高精度に規制でき、モータの組立を、部品
実装機を用いて高速且つ高品質に行うことができる。ま
た、モータをスケルトンから外すとき剪断しないから、
剪断に伴う衝撃による品質低下の虞がない。

【００１６】ここで、必要あらば、接着剤を一括加熱硬
化する工程、一括リフロー半田付けを行う工程、カバー
を付ける工程、検査工程などを加えることができる。ま
たモータは、コア付きアウタロータ型、平面対向コアレ
ス型のいずれの構造でもよいが、平面対向コアレス型で
はモータ用ベースに鉄基板を用いると、磁路の役割を担
うことができる。

【００１７】請求項３に係るブラシレスモータは、以下
の要件を備え構成されている。 (a)ステータと、ベースと、軸受装置と、ロータとを備
える。 (b)ステータは、ステータコアとそれに巻回したコイル
とを有する。 (c)ベースは、電気絶縁材料を基材とする板状の基板で
あり、底面と、その裏面であるステータ取付け面と、外
周側面とを有し、外周側面の少なくとも一部若しくは２
箇所以上がスケルトンによって保持されるべく露出して
いて、ステータ取付け面には軸受装置とステータとが同
軸に固着されていて、底面又はステータ取付面には複数
の端子が配置されている。 (d)ロータは、ロータヨークとそれに固着したマグネッ
トとを有し、ロータヨークはステータの周囲を取り囲
み、軸受装置にて回転可能に支承されている。

【００１８】ここでベースは、樹脂板、印刷配線基板な
どが望ましい。このようなベースを備えているので、底
面側、ステータ側の各々に端子を付け、板材を貫通して
両面の端子を電気接続することにより、モータの外形を
ロータ径に近い小型なものとすることができる。端子
は、ランド、板、線、有頭形状のピンなどのいずれかで
形成すればよい。また、外周側面の少なくとも一部若し
くは２箇所以上がスケルトンによって保持されるべく露
出しているから、連結体として搬送する合理的な組立方
法を採ることができる。

【００１９】請求項４に係るブラシレスモータは、以下
の要件を備え構成されている。 (a)請求項３に示した要件を備える。 (b)ベースは両面プリント基板であり、底面側とステー
タ側の各々には複数のランドがある。

【００２０】このようにベースを両面プリント基板とし
たので、モータ組立における半田付けでの耐熱性、モー
タを保持する機械的強度、外周側面を保持して搬送する
工法への適性に優れている。対応するランドを互いにス
ルーホール接続すると、軽量コンパクトに電気接続でき
る。また、外周打ち抜き部にスルーホールを設けておく
と、カバーをこのスルーホールに挿入してモータ用ベー
スの外周端で固定する工程を採ることができる。モータ
用ベースと略同寸法のカバーを付けるのに好適である。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図を参照して
説明する。

【００２２】（実施例１）図１は本発明の第一の実施例
に係るモータの構造断面図である。図２（ａ）はモータ
用ベース連結体にモータ部品を組み付ける順を示す平面
図、（ｂ）はその側面図である。図３（ａ）はモータ用
ベース連結体の上でモータを組み立てた状態の平面図、
（ｂ）はその側面図である。

【００２３】本実施例のモータは、主として携帯電話に
使われるブラシレス振動モータである。図１においてモ
ータの外殻は、上面と側面と底面とを有する偏平形状で
ある。上面側から見た形状は８角形状である。上面の略
中央には吸引チャックが対向可能な吸着面５ａがある。
側面は８面の壁面によって全周に亘って囲まれている。

【００２４】モータは、ステータ１と、ベース２と、軸
受装置３と、ロータ４と、カバー５とを備えている。カ
バー５が上面と側面を主に形成し、ベース２が側面の一
部と底面を形成している。

【００２５】ステータ１は、ステータコア６の表面を絶
縁皮膜で覆ったのち、コイル７を巻回して形成されてい
る。ベース２には両面スルーホール基板が用いられてい
る。ベース２は、底面と、その裏面であるステータ取付
け面と、外周側面とを持っている。

【００２６】ベース２の底面には複数のランド２ａ、２
ｅがある。ステータ取り付け面側にも複数のランド２ｂ
がある。また外周側面には半田付け可能な金属面２ｃが
形成されている。これはスルーホール２ｄと同時に形成
したものである。

【００２７】このベース２のステータ取付け面には軸受
装置３とステータ１とが同軸に固着されている。ステー
タコア６のコイル７の終端は、ステータコア６と一体の
ターミナル（図では表示していない）に保持されなが
ら、ステータ取り付け面側のランド２ｂに半田付けされ
ている。このランド２ｂは底面側のランド２ａにスルー
ホール２ｄにて電気接続されている。

【００２８】軸受装置３は、有底のハウジング８と、含
油メタル９と、スラスト受１０と、その中に挿入され一
端をロータ４の中央に固着したシャフト１１とで構成さ
れる。

【００２９】ロータ４は、ロータヨーク１２とそれに固
着したマグネット１３とを有し、ロータヨーク１２の中
央には上記のシャフト１１が固着されている。ロータヨ
ーク１２はステータ１の周囲を取り囲み、軸受装置３に
より回転可能に支承されている。ロータ４はさらにアン
バランス手段を有している。アンバランスを得る手段は
種々あるが、本実施例においてはロータヨーク１２の外
周に円弧状の重り１４を固着することで得ている。

【００３０】カバー５は既に述べたように、上面と側面
とその先端である端部とを有する８角形をした略カップ
形状であり、薄い金属からなる軽量のシェルである。カ
バー５はロータ４を覆い、端部はベース２のステータ取
り付け面の外周端付近に当接している。図１（ｂ）に示
すように端部にはさらに突出部５ｂが形成されていて、
突出部５ｂは相対するベース２の金属面２ｃに半田付け
固定されている。

【００３１】以上のように構成されたモータは、機器の
基板に直接実装される。モータは、底面のランド（図１
で２ａ、２ｅ）で機器の基板のランドとリフロー半田付
けされる。機器の基板にはモータ駆動回路があり、端子
（ランド２ａ）を介してステータ１を励磁し制御する。
そしてマグネット１３を駆動してロータ４を回転させ
る。ロータ４はアンバランス手段（円弧状の重り１４）
を有しているから、機器にはロータ４の回転に伴う振動
が伝わり、呼出、アラームなどの情報を携帯者に体感伝
達できる。

【００３２】次にこのモータの組立方法を、図２および
図３を参照して説明する。本モータは、モータ用ベース
連結体を用いて組み立てるのが特徴である。図２におい
て、モータ用ベース連結体２０は１５個のベース２とそ
のスケルトン２１とからなっている。これは、図２
（ｂ）の右端に示したように、ベース２を打ち抜き工程
で抜いた後、再び元の位置に戻した（プッシュバック）
ものである。主として金属部品のプレス金型において金
属部品を搬送する方法として使われている。スケルトン
とは、その金属部品を打ち抜いたあとに残る抜きカスで
ある。

【００３３】このように作製したモータ用ベース連結体
２０の各々のベース２は、上面がステータ取付面でもう
一方が底面である。そのステータ取付け面にあらかじめ
接着剤とクリーム半田を塗布し、ステータと軸受装置と
の組立体１６を装着する。そしてロータ４を挿入し、カ
バー５を装着する。その後、一括加熱リフロー半田工程
を通せば、ステータと軸受装置との組立体１６とベース
２との接着、コイル７の終端とランド２ｂとの半田接
続、カバー５とベース２の外周側面の金属面２ｃとの半
田固着が同時に完了する。

【００３４】この工程で、カバー５の側面の端部はベー
スの外周端に当接し、突出部５ｂはベース２とスケルト
ン２１との境界にある小判型スルーホール２２に挿入さ
れる。そして小判型スルーホール２２に金属面２ｃが形
成されていて突出部５ｂと金属面２ｃとが半田固着され
る。

【００３５】モータの組立が完了したら、図３の状態で
各々のモータの底面のランド２ａにプローブを当てて検
査を行う。良品にはマーキング１５を行い、図３（ｂ）
右端に示したように個別に取り出して包装して出荷す
る。

【００３６】あるいは、取りはずさないでそのまま出荷
してもよい。モータが整列供給されるから、自動組立機
を用いて機器に取付けるときに好都合である。

【００３７】以上説明したように本実施例のモータは、
モータ用ベース連結体２０を用い、それに各部品を載置
しながらモータを組み立てていく方法を採っている。こ
の方法は、モータ用ベース２を高精度に位置決め保持す
るので、整列、反転、並べ替え、ベース用パレットなど
を不要にできて生産性が向上する。また完成したモータ
をスケルトン２１から外すとき剪断しない。従って剪断
に伴う衝撃がなく、モータ品質低下の虞がない。加えて
外径形状に制限がないこと、外形を金型精度にできるか
ら小型モータに適することといった優れた特性を持って
いる。

【００３８】また本実施例のモータは、このようなモー
タ用ベース連結体２０を用いるので、スケルトン２１が
ベース２を保持するからブリッジのような無駄な材料が
発生しない。従ってベースのコストを低減できる。また
ブリッジを切断する必要がないから、切断刃の入るスペ
ースは不要であり、且つ切断に伴う応力による歪みが及
ぶ虞がない。従ってベースにフルに部品を配置できる。
あるいは必要最小限の面積にでき、モータを小型軽量に
できる。ブリッジのように連結に関する制約がないから
ベースの形状は自由である。且つ、外形形状は金型精度
ででき高精度であるから小型化に向く。

【００３９】また本実施例のモータのベース２は両面プ
リント基板を用いている。そして底面側とステータ側の
各々には複数のランドがあり、対応するランドは互いに
スルーホール接続されている。従って他に電気接続部材
が不要でステータと外部接続端子とをコンパクトに繋ぐ
ことができ、モータを小さく軽くできる。さらに両面プ
リント基板は、半田耐熱性・機械的強度がある、外周側
面保持可能、厚み方向に対称性があるから加熱しても反
りが小さいなど本発明の工法への適性がある。これらに
より高品質・高生産性を実現できる。

【００４０】このように本発明のモータは、基板を単な
る電気配線部材としてではなくモータの主要な構造体
（ベース）として用いて部品点数の削減と軽量化を図っ
た。さらにそのベースは電気絶縁材料を基材とする板状
の基板とした。電気絶縁材料を用いることにより、基板
の片面にモータ構成部材を配し他面に外部接続端子を配
する構造を採ることができ、必要な機能をコンパクトに
凝縮できた。基板の強度が金属よりも低下することにつ
いては、全部品の軽量化とコンパクト化で対応した。

【００４１】また、ベースの外周側面を露出させたまま
のモータ構造としたことにより、モータ完成まで連結体
として一貫して保持することが可能となった。さらに基
板の保持は、基板の小型高精度化に最も適したプッシュ
バック方式とした。このように計画された連基板を用
い、その片面に部品を重ねていくだけでモータの組立が
行われる構造とした。さらにそれをリフロー加熱するだ
けで全ての部品の固着接合が完成される構造とした。こ
のようにして、小型・軽量・高生産性の偏平ブラシレス
モータが完成した。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ス
ケルトンを用いてモータ用ベースを保持して組立てるの
で、ブリッジ方式のように剪断に伴う余分なスペースが
不要となって小型軽量化が図れる。また完成品の剪断分
離に伴う衝撃がなく高品質を維持できる。

【００４３】またモータはベースを絶縁性の板材とした
から、軽量且つ小型コンパクトなモータとなると同時
に、上記のように保持して組立てることができて生産性
が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るモータの構造断面図

【図２】（ａ）モータ用ベース連結体にモータ部品を組
み付ける順を示す平面図 （ｂ）その側面図

【図３】（ａ）モータ用ベース連結体の上でモータを組
み立てた状態の平面図 （ｂ）その側面図

【符号の説明】

１ ステータ ２ ベース（モータ用ベース） ２ａ、２ｂ、２ｅ ランド（端子） ２ｃ 金属面 ２ｄ スルーホール ３ 軸受装置 ４ ロータ ５ カバー ５ａ 吸着面 ５ｂ 突出部 ５ｃ （側面側にある）平面 ６ ステータコア ７ コイル ８ ハウジング ９ 含油メタル １０ スラスト受 １１ シャフト １２ ロータヨーク １３ マグネット １４ 円弧状の重り（アンバランス手段） １５ マーキング １６ ステータと軸受装置との組立体 ２０ モータ用ベース連結体 ２１ スケルトン ２２ 小判型スルーホール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 智明 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 板倉 一仁 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平10−52018（ＪＰ，Ａ) 特開2000−197331（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−336963（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−317579（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 29/00 H02K 15/02

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板状の材料を基材とするモータ用ベース
   を有し、複数の前記モータ用ベースとその打ち抜き残部
   であるスケルトンとを有し、前記スケルトンに複数の前
   記モータ用ベースを嵌め戻し保持しているモータ用ベー
   ス連結体。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のモータ用ベース連結体
   とステータと軸受装置とロータとを用い、各々の前記モ
   ータ用ベースはステータ取付け面と底面とを有し、前記
   ステータ取付け面に前記軸受装置及び前記ステータを固
   着する工程、前記ロータを前記軸受装置に組み付ける工
   程、モータをスケルトンから外す工程を有するブラシレ
   スモータの組立方法。
3. 【請求項３】 ステータとベースと軸受装置とロータと
   を備え、前記ステータはステータコアとそれに巻回した
   コイルとを有し、前記ベースは電気絶縁材料を基材とす
   る板状の基板であって、底面とその裏面であるステータ
   取付け面と外周側面とを有し、前記外周側面の少なくと
   も一部若しくは２箇所以上がスケルトンによって保持さ
   れるべく露出していて、前記ステータ取付け面には軸受
   装置とステータとが同軸に固着されていて、前記底面又
   は前記ステータ取付面には複数の端子が配置されてい
   て、前記ロータはロータヨークとそれに固着したマグネ
   ットとを有し、前記ロータヨークは前記ステータの周囲
   を取り囲み、軸受装置にて回転可能に支承されているブ
   ラシレスモータ。
4. 【請求項４】 ベースは両面プリント基板であって、底
   面側とステータ側の各々には複数のランドがある請求項
   ３に記載のブラシレスモータ。