JP3560601B1 - モールド型偏心ロータと同ロータを備えた軸方向空隙型コアレス振動モータ - Google Patents
モールド型偏心ロータと同ロータを備えた軸方向空隙型コアレス振動モータ Download PDFInfo
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Abstract
【課題】偏心ウエイトの形状と配置構造に工夫して小型なモータであっても偏心量を大にする。
【解決手段】第１、第２の面があり、回転中心に軸挿通孔１ａが設けられると共に、その半径方向外方に１７０度以下に偏心した２面の空心電機子コイル載置エリアに巻線型空心電機子コイル２Ａ、２Ｂを配し、狭い方の空所Ｋ２に設けられた平面視非円形の端末結線パターン形成エリアに端末結線パターンの一部が形成され、第１の面で前記軸挿通孔の周囲に複数個のセグメントからなる整流子が形成された印刷配線板１と、回転中心を介して前記空心電機子コイルの間の広い方の空所Ｋ１に配されたタングステン合金製の偏心ウエイト４とが前記空心電機子コイルと共に比重２以下の樹脂５で焼結含油軸受と共に一体化する。
【選択図】 図２
【解決手段】第１、第２の面があり、回転中心に軸挿通孔１ａが設けられると共に、その半径方向外方に１７０度以下に偏心した２面の空心電機子コイル載置エリアに巻線型空心電機子コイル２Ａ、２Ｂを配し、狭い方の空所Ｋ２に設けられた平面視非円形の端末結線パターン形成エリアに端末結線パターンの一部が形成され、第１の面で前記軸挿通孔の周囲に複数個のセグメントからなる整流子が形成された印刷配線板１と、回転中心を介して前記空心電機子コイルの間の広い方の空所Ｋ１に配されたタングステン合金製の偏心ウエイト４とが前記空心電機子コイルと共に比重２以下の樹脂５で焼結含油軸受と共に一体化する。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、移動体通信機器のサイレントコール手段などに用いられるモールド型偏心ロータの改良に係り、同ロータを備えた扁平で薄型な軸方向空隙型コアレス振動モータの構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来ロータ自体で遠心力により振動を発生させるようにしたモールド型偏心ロータは、古くは本出願人らの提案によるものとして空心電機コイルを片側に偏在させた平面視半月型の偏心ロータからなるものがある。（特許文献１参照）
しかしながら、移動体通信機器の小型薄型化志向に伴い、移動体通信機器に搭載される部材もより小型薄型化が要求される。たとえば、直径が１２ｍｍ、厚みが３ｍｍ程度のサイズのものが要求されるようになると、従来直径１４ｍｍ程度のものでは好適な構造とした空心電機コイルを片側に偏在させた平面視半月型偏心ロータでは、重心の移動量が少なくなって遠心力振動が不足するようになるので、高比重部材からなる補助ウエイトが必要になってくる。
このため、モールドする樹脂をタングステン合金粉末あるいはブロックからなる高比重部材を樹脂に一体化、いわゆる２色成形にして重心の移動と重量を得るようにしたものが本出願人から提案されている。（特許文献２）
このようなモールド型偏心ロータは、空心電機子コイルを載置する印刷配線板に当該空心電機子コイルの内径に合わせたガイド孔と、巻き始め結線パターンが設けられ、当該空心電機子コイルを載置した後、印刷配線板を下方にして上方の空心電機コイル側から射出成形によって一体モールドされるようになっているものがある。（特許文献３、４参照）
【０００３】
またコスト上より、３相の３個の空心電機子コイルを１個削除して平面視２個にしたものを片側に偏在させ、さらにこの偏在させた側に、補助的に高比重部材を配して偏心を強調させたものがある。（特許文献５参照）
しかしながら、このような構造はモータ直径が１４ｍｍ程度のものでは良好なものとなるが、直径が１０ｍｍ程度の厚みが２ｍｍ程度のモータになると、このような補助的ウエイト、特にマグネット側に突き出すようなものではロータの厚みが犠牲になって採用しにくく、２個のコイルの配置開角が１２０度のものでは、補助ウエイトの部分が少なく、全体として偏心量が少ないものとなってしまう嫌いがある。
また、このような偏心ロータを備えた扁平型振動モータを移動体通信機器のサイレントコール手段として使用するには、機器の印刷配線板に両面粘着剤などを介して直接載置するため、取り付け面は平坦が要求される。
さらに、ブラシに電力を供給する給電端子はモータの側周部に導出され、機器の印刷配線板に設けられた給電パターンへ接続されるようになっている。
このような扁平型モータは、軸方向界磁型リング状マグネットで駆動されるので、このマグネットの内径部分に配されたブラシに電力を供給する給電構造に工夫が必要である。
【０００４】
このような薄型コアレス振動モータは、たとえば、特開平１０−２６２３５２号公報（特許文献６参照）として開示されたように、ブラケットにブラシベースの形状に合わせてプレス加工によって凹所を形成し、この凹所にブラシベースを埋め込むことにより、ブラスベースの厚みを無視できるようにしたものがある。 しかしながら、プレス加工で凹所を押し潰して形成するのは、かなりのブラケットの厚みが必要であり、このため、従来の技術では厚さが２．５ｍｍ程度が限界であった。すなわち、ブラケットの厚みが０．１５ｍｍ程度になると、部分的に０．１５ｍｍを潰すことはできないものである。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２０５５６５号公報
【特許文献２】特開平１１−７５３４２号公報
【特許文献３】特開平８−１６３８４６号公報
【特許文献４】特開平１１−１１３２３１号公報
【特許文献５】特開２０００−２８６０３０号公報
【特許文献６】特開平１０−２６２３５２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
小型化要求に伴い直径が１０ｍｍ、厚みが２ｍｍといった偏平で小型のモータが期待されるようになると、ロータ自体で遠心力振動を発生させるには、今度は比重１８程度のタングステン合金製の偏心ウエイトの助けが必要になってくる。しかしながら、このようなサイズのモータでは半径方向に重心の移動が少ないため、いくら高比重のタングステン合金製偏心ウエイトを平面視２個の空心電機子コイルの間の偏心側の空所に収めるようにした従来の技術思想では、偏心量の大きなものは期待できない。この発明は、このようなタングステン合金製偏心ウエイトの構造とその配置空間に工夫を凝らしたもので、偏心量を大にしながらも、耐衝撃性を確保できる偏心ロータを提供するのが第１の目的であり、このような偏心ロータと組みあわせ、モータをより薄型化できるようにするのを第２の目的としたものである。さらに、ブラシベースとブラケットを改良することにより、振動モータをさらに薄型化することを第３の目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題の基本的な解決は、請求項１に示す発明のように第１、第２の面があり、回転中心に軸挿通孔（１ａ）が設けられると共に、前記第２面側において前記軸挿通孔を介して半径方向外方に対向するように二つの空心電機子コイル載置エリア（１ｂ、１ｃ）が形成され、この空心電機子コイル載置エリアの間にあるもので外形が切り欠かれた平面視非円形の端末結線パターン形成用空所（Ｋ２）に後述の巻線型空心電機子コイルとオーバーラップしないように端末結線パターン（１ｄ）の少なくとも一部が形成され、さらに、前記第１の面で前記軸挿通孔の周囲に複数個の整流子セグメントからなる整流子（Ｓ）が形成された印刷配線板（１）と、この印刷配線板の前記第２の面の空心電機子コイル載置エリアに開角が１５０°〜１７０°に偏心して配された平面視２個の巻線型空心電機子コイル（２Ａ、２Ｂ）と、回転中心を介して前記空心電機子コイルの間の広い方の空所（Ｋ１）に配されたタングステン合金製の偏心ウエイト（４）とが共に比重２以下の樹脂（５）で一体化されたもので、前記印刷配線板は前記偏心ウエイトの主要配置部分が削除されて非円形となっており、前記偏心ウエイトは比重１７以上で両面の大部分が樹脂から露出されるとともに、一部が前記樹脂に覆われて平面視露出しないように構成された抜け止め手段（４ａ、４ｂ、４ｃ）が設けられ、前記回転中心に１個の焼結含油軸受（３）が備えられ、該軸受は外周に軸方向抜け止め（３ａ）が設けられているもので達成できる。
【０００８】
このようにすれば、１個の焼結含油軸受よって軸とのクリアランスを小にできるので、ロータの傾きが少なくなり、偏心ウエイトは平面視で配置面積を大にでき、印刷配線板の厚み部分だけさらに厚くできるので重量が大きくなって偏心量が多くなり、偏心ウエイトは印刷配線板に載置しないで両面の大部分が樹脂から露出していても抜け止め手段によって十分な補強ができ、軸においても軸方向に十分な抜け止めが確保できる。さらに、空心電機子コイルは２個にしたので、反重心側部分が少なくなり、モータのサイズが小なものでも必要な振動量が期待できる。前記空心電機子コイルの配置開角は１５０度〜１７０度にしたので、摺接開角が１８０度のブラシと６極のマグネットと組みあわせることによって反トルクを発生させるおそれがないようにできる。
【０００９】
具体的には請求項２の発明のように前記抜け止め手段として外側で第１の段差部（４ａ）が形成されると共に、内側で前記印刷配線板の整流子セグメントの反対側に第２の段差部（４ｂ）が形成され、さらに、この反対側に第３の段差部（４ｃ）が形成され、前記樹脂は外径の円弧部分が前記第１の段差部の部分で平面視で前記巻線型空心電機子コイルに係るように前記印刷配線板の外周の一部を含んで軸方向に向かって突出部（５ａ）が形成され、前記軸受の軸方向抜け止めは外周に設けた凸部（３ａ）であるものがよい。
このようにすれば、各段差部と突出部に樹脂が回り込むことよって偏心ウエイトの耐衝撃性を改善でき、外周の凸部によって軸受の抜け強度も十分維持できる。
【００１０】
このような偏心ウエイトを使用して振動モータにするには、請求項３に示すように請求項１又は２に記載のモールド型偏心ロータ（Ｒ）と、このモールド型偏心ロータを支承する軸（８）と、この軸を支承する０．２ｍｍ以下の厚みがあるハウジング（Ｈ）と、このハウジングの一部を構成するブラケット（７）と、このブラケットに添設されたもので接着層を含めた０．１８ｍｍ以下の厚みがあるフレキシブルブラシベース（１２）と、前記偏心ロータに空隙を介して臨ませるようにブラケットの一部に配されたもので６極に磁極を有する界磁マグネット（９）と、前記ブラシベースに配されたもので前記マグネットの内側で摺接開角約１８０度で前記偏心ロータの整流子に摺接させたブラシ（１０Ａ、１０Ｂ）とを備え、前記ハウジングはマグネットが配される部分の一部に透孔（７ａ）が設けられ、この透孔を通って前記ブラシベースの一部がハウジング側方に給電電極部（１２ｂ）として導出されたいるもので達成できる。
このようにすれば、ブラシベースの厚みが無視できるので極めて薄いしかも耐衝撃性の十分な振動モータが実現できる。
【００１１】
偏心ロータの別の具体的な形態は、請求項４に示すように第１、第２の面があり、回転中心に軸挿通孔（１ａ）が設けられると共に、前記第２面側において前記軸挿通孔を介して半径方向外方に対向するように二つの空心電機子コイル載置エリア（１ｂ、１ｃ）が形成され、この空心電機子コイル載置エリアの間にあるもので外形が切り欠かれた平面視非円形の端末結線パターン形成用空所（Ｋ２）に後述の巻線型空心電機子コイルとオーバーラップしないように端末結線パターン（１ｄ）の少なくとも一部が形成され、さらに、前記第１の面で前記軸挿通孔の周囲に複数個の整流子セグメントからなる整流子（Ｓ）が形成された印刷配線板（１）と、この印刷配線板の前記第２の面の空心電機子コイル載置エリアに開角が１２０°〜１４０°に偏心して配された平面視２個の巻線型空心電機子コイル（２Ａ、２Ｂ）と、回転中心を介して前記空心電機子コイルの間の広い方の空所（Ｋ１）に配されたタングステン合金製の偏心ウエイト（４４）とが前記空心電機子コイルと共に比重２以下の樹脂（５）で一体化されたもので、前記印刷配線板は偏心ウエイトの主要配置部分が削除されて非円形となっており、前記偏心ウエイトは両面の大部分が樹脂から露出されるとともに、一部が前記樹脂に覆われて平面視露出しないように構成された抜け止め手段（４ａ、４ｂ、４ｃ）が設けられ、前記回転中心に１個の焼結含油軸受（３）が備えられ、該軸受は外周に軸方向抜け止め（３ａ）が設けられているもので達成できる。
このようにすれば、１個の焼結含油軸受よって軸とのクリアランスを小にできるので、ロータの傾きが少なくなり、偏心ウエイトは平面視で配置面積を大にでき、印刷配線板の部分も厚さに寄与できるので重量が大きくなって偏心量が多くなり、偏心ウエイトは印刷配線板に載置しないで両面の大部分が樹脂から露出していても抜け止め手段によって十分な補強ができ、軸においても軸方向に十分な抜け止めが確保できる。さらに、空心電機子コイルは２個にしたので、反重心側部分が少なくなり、モータのサイズが小なものでも必要な振動量が期待できる。前記空心電機子コイルの配置開角は１２０度〜１４０度にしたので、摺接開角が９０度のブラシと４極のマグネットと組みあわせることによって反トルクを発生させるおそれがないようにできる。
ここでも具体的には、請求項５に示すように前記抜け止め手段として外側で第１の段差部（４ａ）が形成されると共に、内側で前記印刷配線板の整流子セグメントの反対側に第２の段差部（４ｂ）が形成され、さらに、この反対側に第３の段差部（４ｃ）が形成され、前記樹脂は外径の円弧部分が前記第１の段差部の部分で平面視で前記巻線型空心電機子コイルに係るように前記印刷配線板の外周の一部を含んで軸方向に向かって突出部（５ａ）となっており、前記軸受の軸方向抜け止めは外周に設けた凸部（３ａ）であるものがよい。
このようにすれば、各段差部と突出部に樹脂が回り込むことよって偏心ウエイトの耐衝撃性を改善でき、外周の凸部によって軸受の抜け強度も十分維持できる。
そして、請求項６に示すように、請求項４又は５に記載のモールド型偏心ロータ（ＲＲ）と、このモールド型偏心ロータを支承する軸（８）と、この軸を支承する０．２ｍｍ以下の厚みがあるハウジング（Ｈ）と、このハウジングの一部を構成するブラケット（７）と、このブラケットに添設されたもので接着層を含めた０．１８ｍｍ以下の厚みがあるフレキシブルブラシベース（３）と、前記偏心ロータに空隙を介して臨ませるようにブラケットの一部に配されたもので４極に磁極を有する界磁マグネット（９）と、前記ブラシベースに配されたもので前記マグネットの内側で摺接開角約１８０度で前記偏心ロータの整流子に摺接させたブラシ（１０Ａ、１０Ｂ）とを備え、前記ハウジングはマグネットが配される部分の一部に透孔（７ａ）が設けられ、この透孔を通って前記ブラシベースの一部がハウジング側方に給電電極として導出されたもので達成できる。
このようにすればブラシベースの厚みが無視できるので極めて薄い、耐衝撃性のある振動モータが実現できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の実施の形態の図面を説明する。
図１は、この発明の偏心ロータの第１の実施の形態として下面側から見た底面図である。
図２は、同偏心ロータの上面側から見た平面図である。
図３は、同偏心ロータを備えた軸方向空隙型コアレス振動モータを示し偏心ロータの部分が図２のＡ−Ａ線切断断面図である。
図４および図５は、図３の同モータの回転原理を示すもので、図４は空心電機子コイルの配置開角が１５０度の場合、図５は同１７０度の場合の動作説明図である。
図６は、この発明の偏心ロータの第２の実施の形態の下面側から見た底面図である。
図７は、図６の偏心ロータの平面図である。
図８および図９は、図６の同偏心ロータを使用した同モータの回転原理を示すもので、図８は空心電機子コイルの配置開角が１２０度の場合、図９は同１４０度の場合の動作説明図である。
【００１３】
以下、上記各図面に基づく本願発明の実施形態を説明する。
図１，図２にモールド成形された偏心ロータＲを示す。図１は印刷配線板の第１の面側から見た底面図であり、図２は図１の裏側に相当する第２面側から見た平面図である。
この偏心ロータＲは、第１、第２の面があり、回転中心に軸挿通孔１ａが設けられると共に、その半径方向外方にわずかに下方に偏心した２個の空心電機子コイル載置エリア１ｂ、１ｃがあり、全体として平面視で下方が直線状に切り欠かれて変形した非円形の鼓型になっていて前記第１の面で前記軸挿通孔の半径方向外方にこの軸挿通孔１ａを囲むように９個の整流子セグメントＳ１‥‥からなる整流子Ｓが形成された印刷配線板１を備え、この印刷配線板１の前記第２の面の空心電機子コイル載置エリア１ｂ、１ｃに配されたもので配置開角が対向しないように約１６０度に設定した平面視２個の巻線型空心電機子コイル２Ａ、２Ｂと、前記印刷配線板１の前記回転中心に１個の焼結含油軸受３及び回転中心を介して前記空心電機子コイルの間の上方の広い方の空所Ｋ１に配されたタングステン合金製の偏心ウエイト４４の主要部分が金型で押さえ込まれて露出されるようになっていて他の部分にはそれらの隙間を充填するように比重１．８以下の樹脂５で全体として平面視非円形に一体成形されたものである。
【００１４】
前記印刷配線板１の第２面側において、さらに、前記樹脂内部で前記２個の空心電機子コイル間の下方の狭い方の空所Ｋ２に前記空心電機コイル各端末結線用として３個の端末結線パターン１ｄ‥‥が印刷形成されている。
このようにすることによって、偏心ウエイトは平面視で大きな面積が得られるので、重量が大となる。前記２個の空心電機子コイルの端末は、広い方の空所Ｋ１の反対側の空所Ｋ２に形成された３個の端末結線パターン１ｄ‥‥に熱圧着などよって結線するだけなので重心の反移動は少なく偏心量が大きく取れることになる。
印刷配線板１にはこの他に空心電機子コイル２Ａ、２Ｂの端末を３個の端末結線パターン１ｄ‥‥を介してに各セグメントパターンへ接続する導体パターンや、火花防止用印刷抵抗が設けられるがこれらは図示を省略する。
【００１５】
前記巻線型空心電機子コイル２Ａ、２Ｂは巻回数を大にするために内側空間も小さいものとなっているので、巻き始め端末の結線はコイル内部で行わずに、印刷配線板とコイルとの間から各コイル導体と鎖交するように引き出さざるを得ないが、コイル導体が直径０．０４５ｍｍないし０．０５ｍｍ程度のため、レジストでカバーされた導体パターンを避けるようにして引き出されるように配慮してある。
なお、前記巻線型空心電機子コイル２Ａ、２Ｂの端末を３個の端末結線パターン１ｄ‥‥を介して各セグメントパターンへ接続する結線状態は、後述の図４および図５の動作説明図に示してその説明は省略する。
なお、前記巻線各空心電機子コイル２Ａ、２Ｂの有効導体部の実質的な中心は組みあわせるマグネットの磁極の開角にほぼ等くするのがよいが、反トルクが大きくでない範囲で、前記空所Ｋ１，Ｋ２を広く取るために前記有効導体部の実質的な中心をやや少なくする構成にしてもよい。
【００１６】
前記偏心ウエイト４は所定の幅、厚みを有する円弧状で形成され、この円弧部分には第１の段差部４ａが設けられ、偏心ロータＲとして構成した場合、その幅は旋回空間より突出しない範囲で、その厚みは主要部分が空心電機子コイル２Ａ、２Ｂと印刷配線板１を合わせた厚みに収まるようにして偏心ロータＲの外形および厚みが小型化に影響しないようにしてあり、前記印刷配線板１は外形がロータの旋回外径より少し小となってこの外形部分を介して前記リング状マグネット９の外周と、ケース６の内側の空間部分に前記樹脂５の一部５ａが軸方向に突き出され、前記偏心ウエイト４の第１の段差部４ａを利用することによって偏心ウエイト４の軸方向抜け止めの補強手段になっている。
さらに、図３にも示すように前記巻線型空心電機子コイル２Ａ、２Ｂの間を印刷配線板を避けるように第２の段差部４ｂを設けて中心に向かって延ばされることによって重量を稼ぐようになっていて、一部に第３の段差部４ｃを設けて上面が樹脂５で露出しないように覆われ、さらに、中心に配した焼結含油軸受３を一部を囲んで覆うようにした部分４ｄを有する。このため半径方向の衝撃に耐えられる。
なお、この軸受を囲う部分は、偏心ウエイトの径方向の強度が確保できれば無理に設けなくてもよい。
【００１７】
偏心ロータＲは、印刷配線板１は外形がロータの旋回外径、すなわち樹脂の外形より少し小となってこの外形部分を介して前記リング状マグネット９の外周と、ケース６の内側の空間部分に前記樹脂５の一部５ａが軸方向に突き出され、前記偏心ウエイト４の第１の段差部４ａを利用することによって偏心ウエイト４の軸方向抜け止めの補強手段になっている。
また、この偏心ウエイト４には、モータサイズ、たとえば直径１４ｍｍ〜１０ｍｍなどに応動して消費電流と遠心力を勘案して密度（比重）が１７〜１８．４のものが選定される。
前記焼結含油軸受３は、図３に示すように円筒形状で印刷配線板１の軸挿通孔１ａに設けられ、後述の軸８により偏心ロータＲをブラケット７へ回転自在に支持する。また、その円筒軸方向中央部には、外周に凸部３ａが設けられている。 この凸部３ａにより焼結含油軸受３はモールド成形後、偏心ロータＲに対する軸方向への抜け強度を増強することができる。
また、凸部３ａは筒状の焼結含油軸受３の外周全周に亘らず断続して形成しても同様の効果が得られ、このようにすれば、回転方向に対する取り付け強度も強くすることができる。
【００１８】
前記樹脂５は、重心位置をできるだけ相殺してしまわないように密度（比重）が少なく、成形性と再生性のよいポリブチレンテレフタレート樹脂など密度が２以下のものでガラス繊維の入った強度のある１．４程度のものが選定される。
図３は、前述のモールド型偏心ロータＲを採用し、厚み２ｍｍ程度に構成した超薄型コアレス振動モータを示すものである。
この振動モータは０．１５ｍｍの薄い磁性ステンレス板を絞り加工したケース６とこのケースの開口部に取り付けた０．１５ｍｍ程度のブラケット７でハウジングＨが構成されている。
内部には、前記ブラケット７の中心に太さ０．６ｍｍ程度の軸８が圧入固定され、この軸８の半径方向外方にＮＳ交互に６極に着磁した薄いリング状マグネット９が載置されている。
ここで軸８の基端８ａは圧入の代わりにやや遊嵌してレーザ溶接してもよく、圧入してさらに溶接してもよい。
【００１９】
軸８には、厚み０．８ｍｍ程度の前記したモールド型偏心ロータＲが回転自在に装着され、軸方向空隙を介して前記リング状マグネット９に臨ませている。
このモールド型偏心ロータＲは、整流子部１ｓを介して一対のブラシ１０Ａ、１０Ｂにより電力を受けるようになっている。ここでは偏心ロータＲは図２のＡ−Ａ切断断面図で表している。
ここで、偏心ロータＲは、前記リング状マグネット９の外周と、ケース６の内側の空間部分に前記樹脂５の一部が軸方向に突き出されて、前記偏心ウエイト４の段差部４ｂを利用することによって偏心ウエイト４の軸方向抜け止めの補強手段になっている。
前記ブラケット７には、前記マグネット９の内側に摺接部が来るようにブラシ１０Ａ、１０Ｂが基部で半田付あるいは熱溶着などでフレキシブルベース１２に植設される。前記ブラケット７は、ちょうどマグネット９の位置の一部が透孔７ａとなっていて給電リード部分１２ａが半径方向へ延ばされて透孔７ａを通してケース６の側周に給電電極部１２ｂとして導出される。
したがって、フレキシブルベース１２をマグネット９とブラケット７の間から外方に導出するに当たって、前記ブラケット７の厚みが０．１５程度の薄いものであっても、この０．１５程度厚みを有するフレキシブルベース１２の導出空間を容易に確保できることになる。
ここで前記フレキシブルベース１２は所定の面に接着剤が付着されていてブラケット７、マグネット９に接着固定するのがよい。
【００２０】
フレキシブルベース１２の給電電極部１２ｂはブラケット７より突き出された舌片７ｂの部分で折り返され、３方向に半田電極がむき出されて容易に機器側の印刷配線板に半田結線できるようになっている。
一方ハウジングの他部を構成するケース６は、中央に前記細手のステンレス製の軸８の他端が装着されるバーリング状透孔６ａが配され、この透孔６ａの周囲に摺動ロスを避けるために２枚〜３枚のポリイミドフイルムＰを配着する。このポリイミドフイルムＰには前記モールド型偏心ロータＲが前記軸受３を介して前記一対のブラシ１０Ａ、１０Ｂの押接力によって摺接されている。
このため、偏心ロータＲは常時ケース６側に付勢され、ポリイミドフイルムＰで回転自在に押さえられるので、それ以上にケース６側に移動することなく空隙が確保されて当たるおそれがなく、ケース６との空隙を常に一定にして回転位置がばらつくこともなく安定して回転支承させることができる。
ここで、前記軸８の他端は前記ケースに前記バーリング状透孔６ａの部分でレーザ溶接されている。
したがって、前記軸８は落下などの衝撃が加わっても前記透孔６ａから外れてしまうおそれはない。
【００２１】
図４および図５は、上述のように構成した超薄型コアレス振動モータの動作説明をするもので、図４はＮ、Ｓ交互に６極の界磁マグネット９と９極のセグメントＳ１〜Ｓ９からなる整流子Ｓと、この整流子Ｓに前記マグネット９のニュートラル部の位置で１８０度の開角で摺接する正負のブラシ１０Ａ、１０Ｂと１５０度の配置開角で構成した巻線型空心電機子コイル２Ａ、２Ｂの両側の有効導体部がトルクに寄与する状態を示したもので、すなわち、巻線型空心電機子コイル２Ａの巻始め端末は整流子ＳのセグメントＳ１に結線され、同巻終わり端末は、巻線型空心電機子コイル２Ｂの巻終わりと共に、同セグメントＳ３に結線され、同コイル２Ｂの巻終わり端末は、同セグメントＳ５に結線されている。
前記整流子各セグメントは２個毎にショートする３本の導体が印刷配線などで形成され、偏心ロータＲとして前記タングステン合金製のウエイトが広い方に空所Ｋ１に一体化されている。
このようにした偏心ロータＲは、マグネットのニュートラル部分で摺接するようにした正負のブラシ１０Ａ、１０Ｂによって電力が供給されると、ブラシ１０Ａから供給され、ブラシ１０Ｂに落とされた直流電流によってフレミング左手の法則に則し、空心電機子コイル２Ａ、２Ｂに矢印の方向に回転力が生ずる。
【００２２】
図５は、１７０度の配置開角で構成した巻線型空心電機子コイル２Ａ、２Ｂの両側の有効導体部がトルクに寄与する状態を示したもので、結線関係は図４と同様なため省略するが、このようにしても反トルクを発生することなく回転することが判明できる。
したがって、この中間の約１６０度に前記巻線型空心電機子コイル２Ａ、２Ｂに配置するのが、端末結線部の配置空間と偏心ウエイト４のサイズ上から望ましいものとなる。
【００２３】
図６、図７に、本願発明の他の実施形態であるモールド型偏心ロータＲＲを示す。ここでは巻線型空心電機子コイル２２Ａ、２２Ｂは有効導体部が磁極の幅よりやや少なくしたもので、配置開角が約１３０度にしたものを示しており、図６は印刷配線板の第１の面側から見た底面図であり、図７は図１の裏側に相当する第２面側から見た平面図である。
この偏心ロータＲＲは、第１、第２の面があり、回転中心に軸挿通孔１ａが設けられると共に、その半径方向外方に２個の空心電機子コイル載置エリア１１ｂ、１１ｃがあり、全体として平面視変形した鼓型になっていて前記第１の面で前記軸挿通孔の半径方向外方にこの軸挿通孔１ａを囲むように６個の整流子セグメントＳ１‥‥からなる整流子Ｓが形成された印刷配線板１１を備え、この印刷配線板１１の前記第２の面の空心電機子コイル載置エリア１１ｂ、１１ｃに配されたもので配置開角が対向しないように狭い方で約１３０度に設定した平面視２個の巻線型空心電機子コイル２２Ａ、２２Ｂと、前記印刷配線板１１の前記回転中心に１個の焼結含油軸受３及び回転中心を介して前記空心電機子コイルの間の広い方の空所Ｋ１に配されたタングステン合金製の偏心ウエイト４４の主要部分が金型で押さえ込まれて露出されるようになっていて他の部分にはそれらの隙間を充填するように比重１．８以下の樹脂５で一体成形されたものである。
【００２４】
前記印刷配線板１１の第２面側において、さらに、前記樹脂内部で前記２個の空心電機子コイル間の狭い方の空所Ｋ２に前記空心電機コイル各端末結線用として３個の端末結線パターンの内の１個１１ｄが印刷形成され、他の２個１１ｅ、１１ｆが前記空心電機子コイル２２Ａ、２２Ｂの肩に同様に形成されている。
このようにすることによって、偏心ウエイトは平面視で大きな面積が得られるので、重量が大となる。さらに前記２個の空心電機子コイルは反対側の空所Ｋ２に熱圧着など端末結線するだけなので偏心量が大きく取れる。
ここでも前記印刷配線板１１にはこの他に各空心電機子コイル２２Ａ、２２Ｂの端末、この端末を３個の端末結線パターン１１ｄ‥‥を介してに各セグメントパターンへ接続する導体パターンや、火花防止用印刷抵抗が設けられるがこれらは図示を省略する。
また、前記巻線型空心電機子コイル２２Ａ、２２Ｂは巻回数を大にするために内側空間も小さいものとなっているので、巻き始め端末の結線はコイル内部で行わずに、印刷配線板とコイルとの間から各コイル導体と鎖交するように引き出さざるを得ないが、コイル導体が０．０４５ないし０．０５程度のため、レジストでカバーされた導体パターンを避けるようにして引き出されるように配慮してある。
【００２５】
前記巻線型空心電機子コイル２２Ａ、２２Ｂの端末を各セグメントパターンへ接続する結線状態は、後述の図８および図９の動作説明図に示してその説明は省略する。
なお、ここでも前記巻線各空心電機子コイル２２Ａ、２２Ｂの有効導体部の実質的な中心は組みあわせるマグネットの磁極の開角にほぼ等くするのがよいが、反トルクが大きくでない範囲で、前記空所Ｋ１，Ｋ２を広く取るために前記有効導体部の実質的な中心をやや少なくする構成にしてもよい。
前記焼結含油軸受３は前述の図３に示すようなもので円筒形状で印刷配線板１の軸挿通孔１ａに設けられ、後述の軸８により偏心ロータＲＲをブラケット７へ回転自在に支持する。また、その円筒軸方向中央部には、円周上に凸部３ａが設けられているのは変わりがない。
この凸部３ａにより焼結含油軸受３はモールド成形後、偏心ロータＲに対する軸方向への抜け強度を増強することができる。
また、凸部３ａは筒状の焼結含油軸受Ｊの外周全周に亘らず断続して形成しても同様の効果が得られ、さらに回転方向に対する取り付け強度も強くすることができる。樹脂５は、重心位置をできるだけ相殺してしまわないように密度（比重）が少なく、成形性と再生性のよいポリブチレンテレフタレート樹脂など密度が２以下のものでガラス繊維の入った強度のある比重１．４程度のものが選定される。このような偏心ロータを備えてモータに構成するのは、前記図３と同様なため、図３を参照してその構成の説明は省略する。
【００２６】
【発明の効果】
この発明は、上記のように２個の空心電機コイルで構成してコストダウンすると共に、タングステン合金製偏心ウエイトをロータの厚み一杯に構成し、その構造とその配置空間に工夫を凝らしたので、偏心量を大にしながらも、耐衝撃性を確保できる偏心ロータを提供でき、このような偏心ロータと組みあわせ、振動モータとして薄型化と耐衝撃性が確保できる。さらにブラケットに工夫を加え給電装置として導出するにあたってブラシベースの厚みを実質的に無視できるようにしたので、厚みを２ｍｍ程度に極めて薄い扁平型振動モータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の偏心ロータの第１の実施の形態として下面側から見た底面図である。
【図２】同偏心ロータの上面側から見た平面図である。
【図３】同偏心ロータを備えた軸方向空隙型コアレス振動モータを示し、偏心ロータの部分が図２のＡ−Ａ線切断の断面図である。
【図４】図３の同モータの回転原理を示すもので、空心電機子コイルの配置開角が１５０度の場合を示す。
【図５】図３の同モータの回転原理を示すもので、空心電機子コイルの配置開角が１７０度の場合の動作説明図である。
【図６】本発明の偏心ロータの第２の実施の形態の下面側から見た底面図である。
【図７】図６の偏心ロータの平面図である。
【図８】図６の同偏心ロータを使用した同モータの回転原理を示すもので、空心電機子コイルの配置開角が１２０度の場合を示す。
【図９】図６の同偏心ロータを使用した同モータの回転原理を示すもので、空心電機子コイルの配置開角が１４０度の場合の動作説明図である。
【符号の説明】
１、１１ 印刷配線板
２Ａ、２Ｂ、２２Ａ、２２Ｂ 空心電機子コイル
３ 焼結含油軸受
４、４４ 偏心ウエイト
５ 樹脂
６ ケース
７ ブラケット
Ｈ ハウジング
８ 軸
９ マグネット
１０Ａ、１０Ｂ 一対のブラシ
１２ フレキシブルベース
Ｒ，ＲＲ 偏心ロータ
【産業上の利用分野】
この発明は、移動体通信機器のサイレントコール手段などに用いられるモールド型偏心ロータの改良に係り、同ロータを備えた扁平で薄型な軸方向空隙型コアレス振動モータの構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来ロータ自体で遠心力により振動を発生させるようにしたモールド型偏心ロータは、古くは本出願人らの提案によるものとして空心電機コイルを片側に偏在させた平面視半月型の偏心ロータからなるものがある。（特許文献１参照）
しかしながら、移動体通信機器の小型薄型化志向に伴い、移動体通信機器に搭載される部材もより小型薄型化が要求される。たとえば、直径が１２ｍｍ、厚みが３ｍｍ程度のサイズのものが要求されるようになると、従来直径１４ｍｍ程度のものでは好適な構造とした空心電機コイルを片側に偏在させた平面視半月型偏心ロータでは、重心の移動量が少なくなって遠心力振動が不足するようになるので、高比重部材からなる補助ウエイトが必要になってくる。
このため、モールドする樹脂をタングステン合金粉末あるいはブロックからなる高比重部材を樹脂に一体化、いわゆる２色成形にして重心の移動と重量を得るようにしたものが本出願人から提案されている。（特許文献２）
このようなモールド型偏心ロータは、空心電機子コイルを載置する印刷配線板に当該空心電機子コイルの内径に合わせたガイド孔と、巻き始め結線パターンが設けられ、当該空心電機子コイルを載置した後、印刷配線板を下方にして上方の空心電機コイル側から射出成形によって一体モールドされるようになっているものがある。（特許文献３、４参照）
【０００３】
またコスト上より、３相の３個の空心電機子コイルを１個削除して平面視２個にしたものを片側に偏在させ、さらにこの偏在させた側に、補助的に高比重部材を配して偏心を強調させたものがある。（特許文献５参照）
しかしながら、このような構造はモータ直径が１４ｍｍ程度のものでは良好なものとなるが、直径が１０ｍｍ程度の厚みが２ｍｍ程度のモータになると、このような補助的ウエイト、特にマグネット側に突き出すようなものではロータの厚みが犠牲になって採用しにくく、２個のコイルの配置開角が１２０度のものでは、補助ウエイトの部分が少なく、全体として偏心量が少ないものとなってしまう嫌いがある。
また、このような偏心ロータを備えた扁平型振動モータを移動体通信機器のサイレントコール手段として使用するには、機器の印刷配線板に両面粘着剤などを介して直接載置するため、取り付け面は平坦が要求される。
さらに、ブラシに電力を供給する給電端子はモータの側周部に導出され、機器の印刷配線板に設けられた給電パターンへ接続されるようになっている。
このような扁平型モータは、軸方向界磁型リング状マグネットで駆動されるので、このマグネットの内径部分に配されたブラシに電力を供給する給電構造に工夫が必要である。
【０００４】
このような薄型コアレス振動モータは、たとえば、特開平１０−２６２３５２号公報（特許文献６参照）として開示されたように、ブラケットにブラシベースの形状に合わせてプレス加工によって凹所を形成し、この凹所にブラシベースを埋め込むことにより、ブラスベースの厚みを無視できるようにしたものがある。 しかしながら、プレス加工で凹所を押し潰して形成するのは、かなりのブラケットの厚みが必要であり、このため、従来の技術では厚さが２．５ｍｍ程度が限界であった。すなわち、ブラケットの厚みが０．１５ｍｍ程度になると、部分的に０．１５ｍｍを潰すことはできないものである。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２０５５６５号公報
【特許文献２】特開平１１−７５３４２号公報
【特許文献３】特開平８−１６３８４６号公報
【特許文献４】特開平１１−１１３２３１号公報
【特許文献５】特開２０００−２８６０３０号公報
【特許文献６】特開平１０−２６２３５２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
小型化要求に伴い直径が１０ｍｍ、厚みが２ｍｍといった偏平で小型のモータが期待されるようになると、ロータ自体で遠心力振動を発生させるには、今度は比重１８程度のタングステン合金製の偏心ウエイトの助けが必要になってくる。しかしながら、このようなサイズのモータでは半径方向に重心の移動が少ないため、いくら高比重のタングステン合金製偏心ウエイトを平面視２個の空心電機子コイルの間の偏心側の空所に収めるようにした従来の技術思想では、偏心量の大きなものは期待できない。この発明は、このようなタングステン合金製偏心ウエイトの構造とその配置空間に工夫を凝らしたもので、偏心量を大にしながらも、耐衝撃性を確保できる偏心ロータを提供するのが第１の目的であり、このような偏心ロータと組みあわせ、モータをより薄型化できるようにするのを第２の目的としたものである。さらに、ブラシベースとブラケットを改良することにより、振動モータをさらに薄型化することを第３の目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題の基本的な解決は、請求項１に示す発明のように第１、第２の面があり、回転中心に軸挿通孔（１ａ）が設けられると共に、前記第２面側において前記軸挿通孔を介して半径方向外方に対向するように二つの空心電機子コイル載置エリア（１ｂ、１ｃ）が形成され、この空心電機子コイル載置エリアの間にあるもので外形が切り欠かれた平面視非円形の端末結線パターン形成用空所（Ｋ２）に後述の巻線型空心電機子コイルとオーバーラップしないように端末結線パターン（１ｄ）の少なくとも一部が形成され、さらに、前記第１の面で前記軸挿通孔の周囲に複数個の整流子セグメントからなる整流子（Ｓ）が形成された印刷配線板（１）と、この印刷配線板の前記第２の面の空心電機子コイル載置エリアに開角が１５０°〜１７０°に偏心して配された平面視２個の巻線型空心電機子コイル（２Ａ、２Ｂ）と、回転中心を介して前記空心電機子コイルの間の広い方の空所（Ｋ１）に配されたタングステン合金製の偏心ウエイト（４）とが共に比重２以下の樹脂（５）で一体化されたもので、前記印刷配線板は前記偏心ウエイトの主要配置部分が削除されて非円形となっており、前記偏心ウエイトは比重１７以上で両面の大部分が樹脂から露出されるとともに、一部が前記樹脂に覆われて平面視露出しないように構成された抜け止め手段（４ａ、４ｂ、４ｃ）が設けられ、前記回転中心に１個の焼結含油軸受（３）が備えられ、該軸受は外周に軸方向抜け止め（３ａ）が設けられているもので達成できる。
【０００８】
このようにすれば、１個の焼結含油軸受よって軸とのクリアランスを小にできるので、ロータの傾きが少なくなり、偏心ウエイトは平面視で配置面積を大にでき、印刷配線板の厚み部分だけさらに厚くできるので重量が大きくなって偏心量が多くなり、偏心ウエイトは印刷配線板に載置しないで両面の大部分が樹脂から露出していても抜け止め手段によって十分な補強ができ、軸においても軸方向に十分な抜け止めが確保できる。さらに、空心電機子コイルは２個にしたので、反重心側部分が少なくなり、モータのサイズが小なものでも必要な振動量が期待できる。前記空心電機子コイルの配置開角は１５０度〜１７０度にしたので、摺接開角が１８０度のブラシと６極のマグネットと組みあわせることによって反トルクを発生させるおそれがないようにできる。
【０００９】
具体的には請求項２の発明のように前記抜け止め手段として外側で第１の段差部（４ａ）が形成されると共に、内側で前記印刷配線板の整流子セグメントの反対側に第２の段差部（４ｂ）が形成され、さらに、この反対側に第３の段差部（４ｃ）が形成され、前記樹脂は外径の円弧部分が前記第１の段差部の部分で平面視で前記巻線型空心電機子コイルに係るように前記印刷配線板の外周の一部を含んで軸方向に向かって突出部（５ａ）が形成され、前記軸受の軸方向抜け止めは外周に設けた凸部（３ａ）であるものがよい。
このようにすれば、各段差部と突出部に樹脂が回り込むことよって偏心ウエイトの耐衝撃性を改善でき、外周の凸部によって軸受の抜け強度も十分維持できる。
【００１０】
このような偏心ウエイトを使用して振動モータにするには、請求項３に示すように請求項１又は２に記載のモールド型偏心ロータ（Ｒ）と、このモールド型偏心ロータを支承する軸（８）と、この軸を支承する０．２ｍｍ以下の厚みがあるハウジング（Ｈ）と、このハウジングの一部を構成するブラケット（７）と、このブラケットに添設されたもので接着層を含めた０．１８ｍｍ以下の厚みがあるフレキシブルブラシベース（１２）と、前記偏心ロータに空隙を介して臨ませるようにブラケットの一部に配されたもので６極に磁極を有する界磁マグネット（９）と、前記ブラシベースに配されたもので前記マグネットの内側で摺接開角約１８０度で前記偏心ロータの整流子に摺接させたブラシ（１０Ａ、１０Ｂ）とを備え、前記ハウジングはマグネットが配される部分の一部に透孔（７ａ）が設けられ、この透孔を通って前記ブラシベースの一部がハウジング側方に給電電極部（１２ｂ）として導出されたいるもので達成できる。
このようにすれば、ブラシベースの厚みが無視できるので極めて薄いしかも耐衝撃性の十分な振動モータが実現できる。
【００１１】
偏心ロータの別の具体的な形態は、請求項４に示すように第１、第２の面があり、回転中心に軸挿通孔（１ａ）が設けられると共に、前記第２面側において前記軸挿通孔を介して半径方向外方に対向するように二つの空心電機子コイル載置エリア（１ｂ、１ｃ）が形成され、この空心電機子コイル載置エリアの間にあるもので外形が切り欠かれた平面視非円形の端末結線パターン形成用空所（Ｋ２）に後述の巻線型空心電機子コイルとオーバーラップしないように端末結線パターン（１ｄ）の少なくとも一部が形成され、さらに、前記第１の面で前記軸挿通孔の周囲に複数個の整流子セグメントからなる整流子（Ｓ）が形成された印刷配線板（１）と、この印刷配線板の前記第２の面の空心電機子コイル載置エリアに開角が１２０°〜１４０°に偏心して配された平面視２個の巻線型空心電機子コイル（２Ａ、２Ｂ）と、回転中心を介して前記空心電機子コイルの間の広い方の空所（Ｋ１）に配されたタングステン合金製の偏心ウエイト（４４）とが前記空心電機子コイルと共に比重２以下の樹脂（５）で一体化されたもので、前記印刷配線板は偏心ウエイトの主要配置部分が削除されて非円形となっており、前記偏心ウエイトは両面の大部分が樹脂から露出されるとともに、一部が前記樹脂に覆われて平面視露出しないように構成された抜け止め手段（４ａ、４ｂ、４ｃ）が設けられ、前記回転中心に１個の焼結含油軸受（３）が備えられ、該軸受は外周に軸方向抜け止め（３ａ）が設けられているもので達成できる。
このようにすれば、１個の焼結含油軸受よって軸とのクリアランスを小にできるので、ロータの傾きが少なくなり、偏心ウエイトは平面視で配置面積を大にでき、印刷配線板の部分も厚さに寄与できるので重量が大きくなって偏心量が多くなり、偏心ウエイトは印刷配線板に載置しないで両面の大部分が樹脂から露出していても抜け止め手段によって十分な補強ができ、軸においても軸方向に十分な抜け止めが確保できる。さらに、空心電機子コイルは２個にしたので、反重心側部分が少なくなり、モータのサイズが小なものでも必要な振動量が期待できる。前記空心電機子コイルの配置開角は１２０度〜１４０度にしたので、摺接開角が９０度のブラシと４極のマグネットと組みあわせることによって反トルクを発生させるおそれがないようにできる。
ここでも具体的には、請求項５に示すように前記抜け止め手段として外側で第１の段差部（４ａ）が形成されると共に、内側で前記印刷配線板の整流子セグメントの反対側に第２の段差部（４ｂ）が形成され、さらに、この反対側に第３の段差部（４ｃ）が形成され、前記樹脂は外径の円弧部分が前記第１の段差部の部分で平面視で前記巻線型空心電機子コイルに係るように前記印刷配線板の外周の一部を含んで軸方向に向かって突出部（５ａ）となっており、前記軸受の軸方向抜け止めは外周に設けた凸部（３ａ）であるものがよい。
このようにすれば、各段差部と突出部に樹脂が回り込むことよって偏心ウエイトの耐衝撃性を改善でき、外周の凸部によって軸受の抜け強度も十分維持できる。
そして、請求項６に示すように、請求項４又は５に記載のモールド型偏心ロータ（ＲＲ）と、このモールド型偏心ロータを支承する軸（８）と、この軸を支承する０．２ｍｍ以下の厚みがあるハウジング（Ｈ）と、このハウジングの一部を構成するブラケット（７）と、このブラケットに添設されたもので接着層を含めた０．１８ｍｍ以下の厚みがあるフレキシブルブラシベース（３）と、前記偏心ロータに空隙を介して臨ませるようにブラケットの一部に配されたもので４極に磁極を有する界磁マグネット（９）と、前記ブラシベースに配されたもので前記マグネットの内側で摺接開角約１８０度で前記偏心ロータの整流子に摺接させたブラシ（１０Ａ、１０Ｂ）とを備え、前記ハウジングはマグネットが配される部分の一部に透孔（７ａ）が設けられ、この透孔を通って前記ブラシベースの一部がハウジング側方に給電電極として導出されたもので達成できる。
このようにすればブラシベースの厚みが無視できるので極めて薄い、耐衝撃性のある振動モータが実現できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の実施の形態の図面を説明する。
図１は、この発明の偏心ロータの第１の実施の形態として下面側から見た底面図である。
図２は、同偏心ロータの上面側から見た平面図である。
図３は、同偏心ロータを備えた軸方向空隙型コアレス振動モータを示し偏心ロータの部分が図２のＡ−Ａ線切断断面図である。
図４および図５は、図３の同モータの回転原理を示すもので、図４は空心電機子コイルの配置開角が１５０度の場合、図５は同１７０度の場合の動作説明図である。
図６は、この発明の偏心ロータの第２の実施の形態の下面側から見た底面図である。
図７は、図６の偏心ロータの平面図である。
図８および図９は、図６の同偏心ロータを使用した同モータの回転原理を示すもので、図８は空心電機子コイルの配置開角が１２０度の場合、図９は同１４０度の場合の動作説明図である。
【００１３】
以下、上記各図面に基づく本願発明の実施形態を説明する。
図１，図２にモールド成形された偏心ロータＲを示す。図１は印刷配線板の第１の面側から見た底面図であり、図２は図１の裏側に相当する第２面側から見た平面図である。
この偏心ロータＲは、第１、第２の面があり、回転中心に軸挿通孔１ａが設けられると共に、その半径方向外方にわずかに下方に偏心した２個の空心電機子コイル載置エリア１ｂ、１ｃがあり、全体として平面視で下方が直線状に切り欠かれて変形した非円形の鼓型になっていて前記第１の面で前記軸挿通孔の半径方向外方にこの軸挿通孔１ａを囲むように９個の整流子セグメントＳ１‥‥からなる整流子Ｓが形成された印刷配線板１を備え、この印刷配線板１の前記第２の面の空心電機子コイル載置エリア１ｂ、１ｃに配されたもので配置開角が対向しないように約１６０度に設定した平面視２個の巻線型空心電機子コイル２Ａ、２Ｂと、前記印刷配線板１の前記回転中心に１個の焼結含油軸受３及び回転中心を介して前記空心電機子コイルの間の上方の広い方の空所Ｋ１に配されたタングステン合金製の偏心ウエイト４４の主要部分が金型で押さえ込まれて露出されるようになっていて他の部分にはそれらの隙間を充填するように比重１．８以下の樹脂５で全体として平面視非円形に一体成形されたものである。
【００１４】
前記印刷配線板１の第２面側において、さらに、前記樹脂内部で前記２個の空心電機子コイル間の下方の狭い方の空所Ｋ２に前記空心電機コイル各端末結線用として３個の端末結線パターン１ｄ‥‥が印刷形成されている。
このようにすることによって、偏心ウエイトは平面視で大きな面積が得られるので、重量が大となる。前記２個の空心電機子コイルの端末は、広い方の空所Ｋ１の反対側の空所Ｋ２に形成された３個の端末結線パターン１ｄ‥‥に熱圧着などよって結線するだけなので重心の反移動は少なく偏心量が大きく取れることになる。
印刷配線板１にはこの他に空心電機子コイル２Ａ、２Ｂの端末を３個の端末結線パターン１ｄ‥‥を介してに各セグメントパターンへ接続する導体パターンや、火花防止用印刷抵抗が設けられるがこれらは図示を省略する。
【００１５】
前記巻線型空心電機子コイル２Ａ、２Ｂは巻回数を大にするために内側空間も小さいものとなっているので、巻き始め端末の結線はコイル内部で行わずに、印刷配線板とコイルとの間から各コイル導体と鎖交するように引き出さざるを得ないが、コイル導体が直径０．０４５ｍｍないし０．０５ｍｍ程度のため、レジストでカバーされた導体パターンを避けるようにして引き出されるように配慮してある。
なお、前記巻線型空心電機子コイル２Ａ、２Ｂの端末を３個の端末結線パターン１ｄ‥‥を介して各セグメントパターンへ接続する結線状態は、後述の図４および図５の動作説明図に示してその説明は省略する。
なお、前記巻線各空心電機子コイル２Ａ、２Ｂの有効導体部の実質的な中心は組みあわせるマグネットの磁極の開角にほぼ等くするのがよいが、反トルクが大きくでない範囲で、前記空所Ｋ１，Ｋ２を広く取るために前記有効導体部の実質的な中心をやや少なくする構成にしてもよい。
【００１６】
前記偏心ウエイト４は所定の幅、厚みを有する円弧状で形成され、この円弧部分には第１の段差部４ａが設けられ、偏心ロータＲとして構成した場合、その幅は旋回空間より突出しない範囲で、その厚みは主要部分が空心電機子コイル２Ａ、２Ｂと印刷配線板１を合わせた厚みに収まるようにして偏心ロータＲの外形および厚みが小型化に影響しないようにしてあり、前記印刷配線板１は外形がロータの旋回外径より少し小となってこの外形部分を介して前記リング状マグネット９の外周と、ケース６の内側の空間部分に前記樹脂５の一部５ａが軸方向に突き出され、前記偏心ウエイト４の第１の段差部４ａを利用することによって偏心ウエイト４の軸方向抜け止めの補強手段になっている。
さらに、図３にも示すように前記巻線型空心電機子コイル２Ａ、２Ｂの間を印刷配線板を避けるように第２の段差部４ｂを設けて中心に向かって延ばされることによって重量を稼ぐようになっていて、一部に第３の段差部４ｃを設けて上面が樹脂５で露出しないように覆われ、さらに、中心に配した焼結含油軸受３を一部を囲んで覆うようにした部分４ｄを有する。このため半径方向の衝撃に耐えられる。
なお、この軸受を囲う部分は、偏心ウエイトの径方向の強度が確保できれば無理に設けなくてもよい。
【００１７】
偏心ロータＲは、印刷配線板１は外形がロータの旋回外径、すなわち樹脂の外形より少し小となってこの外形部分を介して前記リング状マグネット９の外周と、ケース６の内側の空間部分に前記樹脂５の一部５ａが軸方向に突き出され、前記偏心ウエイト４の第１の段差部４ａを利用することによって偏心ウエイト４の軸方向抜け止めの補強手段になっている。
また、この偏心ウエイト４には、モータサイズ、たとえば直径１４ｍｍ〜１０ｍｍなどに応動して消費電流と遠心力を勘案して密度（比重）が１７〜１８．４のものが選定される。
前記焼結含油軸受３は、図３に示すように円筒形状で印刷配線板１の軸挿通孔１ａに設けられ、後述の軸８により偏心ロータＲをブラケット７へ回転自在に支持する。また、その円筒軸方向中央部には、外周に凸部３ａが設けられている。 この凸部３ａにより焼結含油軸受３はモールド成形後、偏心ロータＲに対する軸方向への抜け強度を増強することができる。
また、凸部３ａは筒状の焼結含油軸受３の外周全周に亘らず断続して形成しても同様の効果が得られ、このようにすれば、回転方向に対する取り付け強度も強くすることができる。
【００１８】
前記樹脂５は、重心位置をできるだけ相殺してしまわないように密度（比重）が少なく、成形性と再生性のよいポリブチレンテレフタレート樹脂など密度が２以下のものでガラス繊維の入った強度のある１．４程度のものが選定される。
図３は、前述のモールド型偏心ロータＲを採用し、厚み２ｍｍ程度に構成した超薄型コアレス振動モータを示すものである。
この振動モータは０．１５ｍｍの薄い磁性ステンレス板を絞り加工したケース６とこのケースの開口部に取り付けた０．１５ｍｍ程度のブラケット７でハウジングＨが構成されている。
内部には、前記ブラケット７の中心に太さ０．６ｍｍ程度の軸８が圧入固定され、この軸８の半径方向外方にＮＳ交互に６極に着磁した薄いリング状マグネット９が載置されている。
ここで軸８の基端８ａは圧入の代わりにやや遊嵌してレーザ溶接してもよく、圧入してさらに溶接してもよい。
【００１９】
軸８には、厚み０．８ｍｍ程度の前記したモールド型偏心ロータＲが回転自在に装着され、軸方向空隙を介して前記リング状マグネット９に臨ませている。
このモールド型偏心ロータＲは、整流子部１ｓを介して一対のブラシ１０Ａ、１０Ｂにより電力を受けるようになっている。ここでは偏心ロータＲは図２のＡ−Ａ切断断面図で表している。
ここで、偏心ロータＲは、前記リング状マグネット９の外周と、ケース６の内側の空間部分に前記樹脂５の一部が軸方向に突き出されて、前記偏心ウエイト４の段差部４ｂを利用することによって偏心ウエイト４の軸方向抜け止めの補強手段になっている。
前記ブラケット７には、前記マグネット９の内側に摺接部が来るようにブラシ１０Ａ、１０Ｂが基部で半田付あるいは熱溶着などでフレキシブルベース１２に植設される。前記ブラケット７は、ちょうどマグネット９の位置の一部が透孔７ａとなっていて給電リード部分１２ａが半径方向へ延ばされて透孔７ａを通してケース６の側周に給電電極部１２ｂとして導出される。
したがって、フレキシブルベース１２をマグネット９とブラケット７の間から外方に導出するに当たって、前記ブラケット７の厚みが０．１５程度の薄いものであっても、この０．１５程度厚みを有するフレキシブルベース１２の導出空間を容易に確保できることになる。
ここで前記フレキシブルベース１２は所定の面に接着剤が付着されていてブラケット７、マグネット９に接着固定するのがよい。
【００２０】
フレキシブルベース１２の給電電極部１２ｂはブラケット７より突き出された舌片７ｂの部分で折り返され、３方向に半田電極がむき出されて容易に機器側の印刷配線板に半田結線できるようになっている。
一方ハウジングの他部を構成するケース６は、中央に前記細手のステンレス製の軸８の他端が装着されるバーリング状透孔６ａが配され、この透孔６ａの周囲に摺動ロスを避けるために２枚〜３枚のポリイミドフイルムＰを配着する。このポリイミドフイルムＰには前記モールド型偏心ロータＲが前記軸受３を介して前記一対のブラシ１０Ａ、１０Ｂの押接力によって摺接されている。
このため、偏心ロータＲは常時ケース６側に付勢され、ポリイミドフイルムＰで回転自在に押さえられるので、それ以上にケース６側に移動することなく空隙が確保されて当たるおそれがなく、ケース６との空隙を常に一定にして回転位置がばらつくこともなく安定して回転支承させることができる。
ここで、前記軸８の他端は前記ケースに前記バーリング状透孔６ａの部分でレーザ溶接されている。
したがって、前記軸８は落下などの衝撃が加わっても前記透孔６ａから外れてしまうおそれはない。
【００２１】
図４および図５は、上述のように構成した超薄型コアレス振動モータの動作説明をするもので、図４はＮ、Ｓ交互に６極の界磁マグネット９と９極のセグメントＳ１〜Ｓ９からなる整流子Ｓと、この整流子Ｓに前記マグネット９のニュートラル部の位置で１８０度の開角で摺接する正負のブラシ１０Ａ、１０Ｂと１５０度の配置開角で構成した巻線型空心電機子コイル２Ａ、２Ｂの両側の有効導体部がトルクに寄与する状態を示したもので、すなわち、巻線型空心電機子コイル２Ａの巻始め端末は整流子ＳのセグメントＳ１に結線され、同巻終わり端末は、巻線型空心電機子コイル２Ｂの巻終わりと共に、同セグメントＳ３に結線され、同コイル２Ｂの巻終わり端末は、同セグメントＳ５に結線されている。
前記整流子各セグメントは２個毎にショートする３本の導体が印刷配線などで形成され、偏心ロータＲとして前記タングステン合金製のウエイトが広い方に空所Ｋ１に一体化されている。
このようにした偏心ロータＲは、マグネットのニュートラル部分で摺接するようにした正負のブラシ１０Ａ、１０Ｂによって電力が供給されると、ブラシ１０Ａから供給され、ブラシ１０Ｂに落とされた直流電流によってフレミング左手の法則に則し、空心電機子コイル２Ａ、２Ｂに矢印の方向に回転力が生ずる。
【００２２】
図５は、１７０度の配置開角で構成した巻線型空心電機子コイル２Ａ、２Ｂの両側の有効導体部がトルクに寄与する状態を示したもので、結線関係は図４と同様なため省略するが、このようにしても反トルクを発生することなく回転することが判明できる。
したがって、この中間の約１６０度に前記巻線型空心電機子コイル２Ａ、２Ｂに配置するのが、端末結線部の配置空間と偏心ウエイト４のサイズ上から望ましいものとなる。
【００２３】
図６、図７に、本願発明の他の実施形態であるモールド型偏心ロータＲＲを示す。ここでは巻線型空心電機子コイル２２Ａ、２２Ｂは有効導体部が磁極の幅よりやや少なくしたもので、配置開角が約１３０度にしたものを示しており、図６は印刷配線板の第１の面側から見た底面図であり、図７は図１の裏側に相当する第２面側から見た平面図である。
この偏心ロータＲＲは、第１、第２の面があり、回転中心に軸挿通孔１ａが設けられると共に、その半径方向外方に２個の空心電機子コイル載置エリア１１ｂ、１１ｃがあり、全体として平面視変形した鼓型になっていて前記第１の面で前記軸挿通孔の半径方向外方にこの軸挿通孔１ａを囲むように６個の整流子セグメントＳ１‥‥からなる整流子Ｓが形成された印刷配線板１１を備え、この印刷配線板１１の前記第２の面の空心電機子コイル載置エリア１１ｂ、１１ｃに配されたもので配置開角が対向しないように狭い方で約１３０度に設定した平面視２個の巻線型空心電機子コイル２２Ａ、２２Ｂと、前記印刷配線板１１の前記回転中心に１個の焼結含油軸受３及び回転中心を介して前記空心電機子コイルの間の広い方の空所Ｋ１に配されたタングステン合金製の偏心ウエイト４４の主要部分が金型で押さえ込まれて露出されるようになっていて他の部分にはそれらの隙間を充填するように比重１．８以下の樹脂５で一体成形されたものである。
【００２４】
前記印刷配線板１１の第２面側において、さらに、前記樹脂内部で前記２個の空心電機子コイル間の狭い方の空所Ｋ２に前記空心電機コイル各端末結線用として３個の端末結線パターンの内の１個１１ｄが印刷形成され、他の２個１１ｅ、１１ｆが前記空心電機子コイル２２Ａ、２２Ｂの肩に同様に形成されている。
このようにすることによって、偏心ウエイトは平面視で大きな面積が得られるので、重量が大となる。さらに前記２個の空心電機子コイルは反対側の空所Ｋ２に熱圧着など端末結線するだけなので偏心量が大きく取れる。
ここでも前記印刷配線板１１にはこの他に各空心電機子コイル２２Ａ、２２Ｂの端末、この端末を３個の端末結線パターン１１ｄ‥‥を介してに各セグメントパターンへ接続する導体パターンや、火花防止用印刷抵抗が設けられるがこれらは図示を省略する。
また、前記巻線型空心電機子コイル２２Ａ、２２Ｂは巻回数を大にするために内側空間も小さいものとなっているので、巻き始め端末の結線はコイル内部で行わずに、印刷配線板とコイルとの間から各コイル導体と鎖交するように引き出さざるを得ないが、コイル導体が０．０４５ないし０．０５程度のため、レジストでカバーされた導体パターンを避けるようにして引き出されるように配慮してある。
【００２５】
前記巻線型空心電機子コイル２２Ａ、２２Ｂの端末を各セグメントパターンへ接続する結線状態は、後述の図８および図９の動作説明図に示してその説明は省略する。
なお、ここでも前記巻線各空心電機子コイル２２Ａ、２２Ｂの有効導体部の実質的な中心は組みあわせるマグネットの磁極の開角にほぼ等くするのがよいが、反トルクが大きくでない範囲で、前記空所Ｋ１，Ｋ２を広く取るために前記有効導体部の実質的な中心をやや少なくする構成にしてもよい。
前記焼結含油軸受３は前述の図３に示すようなもので円筒形状で印刷配線板１の軸挿通孔１ａに設けられ、後述の軸８により偏心ロータＲＲをブラケット７へ回転自在に支持する。また、その円筒軸方向中央部には、円周上に凸部３ａが設けられているのは変わりがない。
この凸部３ａにより焼結含油軸受３はモールド成形後、偏心ロータＲに対する軸方向への抜け強度を増強することができる。
また、凸部３ａは筒状の焼結含油軸受Ｊの外周全周に亘らず断続して形成しても同様の効果が得られ、さらに回転方向に対する取り付け強度も強くすることができる。樹脂５は、重心位置をできるだけ相殺してしまわないように密度（比重）が少なく、成形性と再生性のよいポリブチレンテレフタレート樹脂など密度が２以下のものでガラス繊維の入った強度のある比重１．４程度のものが選定される。このような偏心ロータを備えてモータに構成するのは、前記図３と同様なため、図３を参照してその構成の説明は省略する。
【００２６】
【発明の効果】
この発明は、上記のように２個の空心電機コイルで構成してコストダウンすると共に、タングステン合金製偏心ウエイトをロータの厚み一杯に構成し、その構造とその配置空間に工夫を凝らしたので、偏心量を大にしながらも、耐衝撃性を確保できる偏心ロータを提供でき、このような偏心ロータと組みあわせ、振動モータとして薄型化と耐衝撃性が確保できる。さらにブラケットに工夫を加え給電装置として導出するにあたってブラシベースの厚みを実質的に無視できるようにしたので、厚みを２ｍｍ程度に極めて薄い扁平型振動モータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の偏心ロータの第１の実施の形態として下面側から見た底面図である。
【図２】同偏心ロータの上面側から見た平面図である。
【図３】同偏心ロータを備えた軸方向空隙型コアレス振動モータを示し、偏心ロータの部分が図２のＡ−Ａ線切断の断面図である。
【図４】図３の同モータの回転原理を示すもので、空心電機子コイルの配置開角が１５０度の場合を示す。
【図５】図３の同モータの回転原理を示すもので、空心電機子コイルの配置開角が１７０度の場合の動作説明図である。
【図６】本発明の偏心ロータの第２の実施の形態の下面側から見た底面図である。
【図７】図６の偏心ロータの平面図である。
【図８】図６の同偏心ロータを使用した同モータの回転原理を示すもので、空心電機子コイルの配置開角が１２０度の場合を示す。
【図９】図６の同偏心ロータを使用した同モータの回転原理を示すもので、空心電機子コイルの配置開角が１４０度の場合の動作説明図である。
【符号の説明】
１、１１ 印刷配線板
２Ａ、２Ｂ、２２Ａ、２２Ｂ 空心電機子コイル
３ 焼結含油軸受
４、４４ 偏心ウエイト
５ 樹脂
６ ケース
７ ブラケット
Ｈ ハウジング
８ 軸
９ マグネット
１０Ａ、１０Ｂ 一対のブラシ
１２ フレキシブルベース
Ｒ，ＲＲ 偏心ロータ
Claims (6)
- 第１、第２の面があり、回転中心に軸挿通孔（１ａ）が設けられると共に、前記第２面側において前記軸挿通孔を介して半径方向外方に対向するように二つの空心電機子コイル載置エリア（１ｂ、１ｃ）が形成され、この空心電機子コイル載置エリアの間にあるもので外形が切り欠かれた平面視非円形の端末結線パターン形成用空所（Ｋ２）に後述の巻線型空心電機子コイルとオーバーラップしないように端末結線パターン（１ｄ）の少なくとも一部が形成され、さらに、前記第１の面で前記軸挿通孔の周囲に複数個の整流子セグメントからなる整流子（Ｓ）が形成された印刷配線板（１）と、この印刷配線板の前記第２の面の空心電機子コイル載置エリアに開角が１５０°〜１７０°に偏心して配された平面視２個の巻線型空心電機子コイル（２Ａ、２Ｂ）と、回転中心を介して前記空心電機子コイルの間の広い方の空所（Ｋ１）に配されたタングステン合金製の偏心ウエイト（４）とが共に比重２以下の樹脂（５）で一体化されたもので、前記印刷配線板は前記偏心ウエイトの主要配置部分が削除されて非円形となっており、前記偏心ウエイトは比重１７以上で両面の大部分が樹脂から露出されるとともに、一部が前記樹脂に覆われて平面視露出しないように構成された抜け止め手段（４ａ、４ｂ、４ｃ）が設けられ、前記回転中心に１個の焼結含油軸受（３）が備えられ、該軸受は外周に軸方向抜け止め（３ａ）が設けられているモールド型偏心ロータ。
- 前記抜け止め手段として外側で第１の段差部（４ａ）が形成されると共に、内側で前記印刷配線板の整流子セグメントの反対側に第２の段差部（４ｂ）が形成され、さらに、この反対側に第３の段差部（４ｃ）が形成され、前記樹脂は外径の円弧部分が前記第１の段差部の部分で平面視で前記巻線型空心電機子コイルに係るように前記印刷配線板の外周の一部を含んで軸方向に向かって突出部（５ａ）が形成され、前記軸受の軸方向抜け止めは外周に設けた凸部（３ａ）である請求項１に記載のモールド型偏心ロータ。
- 請求項１又は２に記載のモールド型偏心ロータ（Ｒ）と、このモールド型偏心ロータを支承する軸（８）と、この軸を支承する０．２ｍｍ以下の厚みがあるハウジング（Ｈ）と、このハウジングの一部を構成するブラケット（７）と、このブラケットに添設されたもので接着層を含めた０．１８ｍｍ以下の厚みがあるフレキシブルブラシベース（１２）と、前記偏心ロータに空隙を介して臨ませるようにブラケットの一部に配されたもので６極に磁極を有する界磁マグネット（９）と、前記ブラシベースに配されたもので前記マグネットの内側で摺接開角約１８０度で前記偏心ロータの整流子に摺接させたブラシ（１０Ａ、１０Ｂ）とを備え、前記ハウジングはマグネットが配される部分の一部に透孔（７ａ）が設けられ、この透孔を通って前記ブラシベースの一部がハウジング側方に給電電極部（１２ｂ）として導出された軸方向空隙型コアレス振動モータ。
- 第１、第２の面があり、回転中心に軸挿通孔（１ａ）が設けられると共に、前記第２面側において前記軸挿通孔を介して半径方向外方に対向するように二つの空心電機子コイル載置エリア（１ｂ、１ｃ）が形成され、この空心電機子コイル載置エリアの間にあるもので外形が切り欠かれた平面視非円形の端末結線パターン形成用空所（Ｋ２）に後述の巻線型空心電機子コイルとオーバーラップしないように端末結線パターン（１ｄ）の少なくとも一部が形成され、さらに、前記第１の面で前記軸挿通孔の周囲に複数個の整流子セグメントからなる整流子（Ｓ）が形成された印刷配線板（１）と、この印刷配線板の前記第２の面の空心電機子コイル載置エリアに開角が１２０°〜１４０°に偏心して配された平面視２個の巻線型空心電機子コイル（２Ａ、２Ｂ）と、回転中心を介して前記空心電機子コイルの間の広い方の空所（Ｋ１）に配されたタングステン合金製の偏心ウエイト（４４）とが前記空心電機子コイルと共に比重２以下の樹脂（５）で一体化されたもので、前記印刷配線板は偏心ウエイトの主要配置部分が削除されて非円形となっており、前記偏心ウエイトは両面の大部分が樹脂から露出されるとともに、一部が前記 樹脂に覆われて平面視露出しないように構成された抜け止め手段（４ａ、４ｂ、４ｃ）が設けられ、前記回転中心に１個の焼結含油軸受（３）が備えられ、該軸受は外周に軸方向抜け止め（３ａ）が設けられているモールド型偏心ロータ。
- 前記抜け止め手段として外側で第１の段差部（４ａ）が形成されると共に、内側で前記印刷配線板の整流子セグメントの反対側に第２の段差部（４ｂ）が形成され、さらに、この反対側に第３の段差部（４ｃ）が形成され、前記樹脂は外径の円弧部分が前記第１の段差部の部分で平面視で前記巻線型空心電機子コイルに係るように前記印刷配線板の外周の一部を含んで軸方向に向かって突出部（５ａ）となっており、前記軸受の軸方向抜け止めは外周に設けた凸部（３ａ）である請求項１に記載のモールド型偏心ロータ。
- 請求項４又は５に記載のモールド型偏心ロータ（ＲＲ）と、このモールド型偏心ロータを支承する軸（８）と、この軸を支承する０．２ｍｍ以下の厚みがあるハウジング（Ｈ）と、このハウジングの一部を構成するブラケット（７）と、このブラケットに添設されたもので接着層を含めた０．１８ｍｍ以下の厚みがあるフレキシブルブラシベース（３）と、前記偏心ロータに空隙を介して臨ませるようにブラケットの一部に配されたもので４極に磁極を有する界磁マグネット（９）と、前記ブラシベースに配されたもので前記マグネットの内側で摺接開角約１８０度で前記偏心ロータの整流子に摺接させたブラシ（１０Ａ、１０Ｂ）とを備え、前記ハウジングはマグネットが配される部分の一部に透孔（７ａ）が設けられ、この透孔を通って前記ブラシベースの一部がハウジング側方に給電電極として導出された軸方向空隙型コアレス振動モータ。
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