JP3572484B2 - 高密度部材を備えた偏心ロータと同ロータの製法及び同ロータを用いた扁平コアレス振動モータ - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、移動体通信装置のサイレントコール手段用振動モータ用として高密度部材を備えた偏心ロータの改良と同ロータを用いる扁平コアレス振動モータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ページャや携帯電話機等の移動体通信装置のサイレントコール手段として図８に示すように円筒直流モータＭの出力軸Ｓにタングステン合金製の偏心ウエイトＷを配し、回転時にこの偏心ウエイトＷの遠心力を利用して振動を発生させるようにしたものが知られている。
【０００３】
ところが、上記従来の出力軸Ｓに偏心ウエイトＷを付加するものでは、ページャなどの機器側において、この偏心ウエイトＷの旋回空間を配慮しなくてはならないなど、設計的な制約があり、高価なタングステン合金を使用するためコスト的にも問題があった。
【０００４】
このため、本出願人は先に出力軸をなくして内蔵するロータ自体を偏心させたものとして、扁平型では特公平８−１０９７２号（ＵＳＰ５，０３６，２３９号、カナダ２，０１７，３９５号）を、また円筒コアレス型振動モータでは特願平２−３０９０７０号（米国特許５１０７１５５号）として提案している。
これらのモータは、出力軸、偏心ウエイトがないので、設計的な制約を受けず、使い勝手がよいし、旋回時の危険性がないなど市場に好評をもって迎えられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような内蔵型偏心ロータを備えた振動モータは出力軸が不要となるため軸をハウジングの固定したいわゆる軸固定型モータにすることができる。
このような軸固定型モータとして本出願人は、先に特公平６−８１４４３号、特許２８７２６２３号を提案している。
これらは、極めて細いコアレス巻線を有するので、取り扱いに細心の注意が必要であって、従来はいずれも成形加工が必要であるので、部品点数や加工工数が増加してしまう問題が包合されている。
また、最近においては、携帯機器の小型化志向に伴い、内蔵する振動モータも可及的に小型なものが要求され、扁平型では直径１０ｍｍ以下のものが要求されている。このようなサイズでは、内蔵の空心電機子コイルを偏心させただけでは、重心の半径方向への移動がわずかとなって期待した振動量が得られない。
そこで、どうしてもタングステン合金を混合量を増加して高密度の樹脂を使用せざるを得ないが、今度はコミュテータと樹脂部分との導通性により電源に対して並列低い値の抵抗が入ることになり、消費電流の増大をまねく問題がある。
【０００６】
この発明の第１の目的は、超小型ながらも半径方向への重心の移動大きくを確保して望む振動量を得ようとるものである。
この発明の第２の目的は、金属を含む高密度部材を使用しながらも空心電機子コイルや印刷配線コミュテータと樹脂との絶縁を確保して消費電流が犠牲にならないようにして振動モータに用いて好適な扁平ロータを提供するにある。
この発明の第３の目的は、超小型化された扁平振動モータを提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の基本的な課題解決手段は、請求項１に示す発明のように空心コイル電機子載置面を有し、中心に軸受ホルダを設けると共に、この軸受ホルダの外方に空心電機子コイル位置決め用ガイドを比重６以上の金属を含む高密度部材で偏心させるようにロータベースを設け、前記空心電機子コイル位置決め用ガイドに空心電機子コイルを配し、印刷配線コミュテータ部材を電位のある導体部分を前記高密度部材から絶縁させるように添設し、前記印刷配線コミュテータ部材に前記空心電機コイルとオーバーラップしない位置で旋回外周以内に設けた端末結線パターンに前記空心電機子コイルの端末を結線させたものにすれば達成できる。
具体的な課題解決手段は請求項２、３に示す発明のように前記軸受ホルダと空心電機子コイル位置決めガイドはタングステン合金を含む密度６以上１０以下で動摩擦係数０．５（１．５ｋｇ／ｃｍ２）以下の樹脂で形成し、この樹脂自体で軸承させるようにしたり、前記軸受ホルダと空心電機子コイル位置決めガイドはタングステン合金を含む密度８以上樹脂で形成し、中心に焼結含油軸受を配したもので達成できる。
また、請求項４、５に示す発明のように前記空心電機子コイル位置決めガイドは空心電機子コイルの内径を利用したもので旋回外周以内で前記空心電機子コイルの端末導出部があるものにするか、前記空心電機子コイル位置決めガイドは空心電機子コイルの外径を利用したもので、前記空心電機子コイルの端末導出溝が設けられているもので達成できる。
このような偏心ロータを製造するには、請求項６に示す発明のように空心コイル電機子載置面を有し、中心に軸受ホルダを設けると共に、この軸受ホルダの外方に空心電機子コイル位置決め用ガイドを比重６以上の金属を含む高密度部材で偏心させるようにロータベースを成形し、その後、前記空心電機子コイル位置決め用ガイドに空心電機子コイルを配し、その後、印刷配線コミュテータ部材を前記高密度部材から電位のある導体部分を絶縁させるように添設すると共に、前記印刷配線コミュテータ部材に前記空心電機コイルとオーバーラップしない位置で旋回外周以内に設けた端末結線パターンに前記空心電機子コイルの端末を結線させるようにしたもので達成できる。
そして、このような偏心ロータを振動モータにするには、請求項６に示す発明のように請求項１ないし５のいずれか１項に記載の高密度部材を備えた扁平ロータを用いることにより振動発生機能を持たせたものにすればよい。
【０００８】
上記請求項１に示す課題達成手段によれば、超小型でありながら重心の半径方向に移動量が大となって回転時に良好な振動が得られる。
請求項２に示す課題達成手段によれば、樹脂自体で軸受を兼ねることができる。請求項３に示す課題達成手段によれば、摩擦係数の大なる高密度部材でも摺動ロスの少ない偏心ロータができる。
請求項４、５に示す課題達成手段によれば、空心電機コイルの位置決めが容易にでき、その端末の処理についても断線問題が出ないようになる。
請求項６に示す課題解決手段によれば、超小型ながらも振動が大で断線問題が出ない偏心ロータを製造できる。
請求項７に示す課題解決手段によれば、超小型な扁平型振動モータを得ることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す各実施の形態に基づき本発明の構成を説明する。
図１は本発明の印刷配線コミュテータ部材を備えた偏心ロータの実施の形態として同偏心ロータを構成するロータベースの平面図である。
図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。
図３は同ロータベースに空心電機子コイルを取り付けた状態の平面図である。
図４は同偏心ロータ完成状態の平面図である。
図５は図４のＢ−Ｂ線断面図である。
図６は同偏心ロータの変形例の断面図である。
図７は図４の偏心ロータをＢ−Ｂ線で切断した扁平型コアレス振動モータの縦断面図である。
【００１０】
図１、図２において、１はタングステン合金をポリアミドにバインドした比重８で動摩擦係数が０．４程度（１．５ｋｇ／ｃｍ２）の摺動機能のある高密度樹脂からなるロータベースで、中心に軸受孔１ａを有する軸受ホルダ１ｂとその外方に２個の空心電機子コイル位置決めガイド１ｃ、１ｃ及び後述の印刷配線コミュテータを載置する３個のポール１ｄ‥‥を一括して射出成形することによって立ち上げ、前記２個の空心電機子コイル位置決めガイド１ｃ、１ｃの周囲に後述の空心電機子コイルを載置できる面１ｅを有し、後述の空心電機子コイルを載置したとき、外径部の一部が位置決めされる銀杏葉型ウエイト部１ｆを有し、さらに、前記軸受ホルダ１ｂの外径部分が空心電機子コイルを載置する際位置を規制させるようになっている。
このように、空心電機子コイルの位置決めガイドは外径部を利用してもできるものである。
図中、１ｇは、前記軸受ホルダ１ｂの部分に配された空心電機子コイル端末導出溝、１ｈは、このロータベース１を後述の偏心ロータとして完成してモータに組み込んだ際、ハウジングの一部に摺接させるための土手部である。
なお、高密度部材は比重８から１２程度まで選定でき、比重８程度以下では動摩擦係数０．４（１．５ｋｇ／ｃｍ２）程度が得られるので焼結含油軸受を使用しないで構成できる。
【００１１】
このようにしたロータベース１の前記空心電機子コイル位置決めガイド１ｃ‥‥に、図３に示すように空心電機子コイル２、２をはめ込み、前記空心電機子コイル位置決めガイド１ｃ‥‥の頂部を溶解、あるいは先に前記空心電機子コイル載置面１ｅに接着剤を塗布し接着した後、図４、図５に示すように、印刷配線コミュテータ部材３を前記高密度部材から電位のある導体部分と絶縁させるためにこの電位部分を避けるようにして透孔３ａを前記ポール１ｄにはめ込み、ポール１ｄの頂部を溶解して載置固着し、前記印刷配線コミュテータ部材３に前記空心電機コイル２とオーバーラップしない位置で旋回外周以内で、かつ、前記セグメントの裏側で反重心側に設けられた端末結線パターン３ｂに前記空心電機子コイルの端末２ａ‥‥を結線させるようにして偏心ロータＲとして完成したものである。
ここで印刷配線コミュテータ部材３は、中央に軸挿入孔を設けるとともに平面からみて円形に形成され、片面（一面）に平板型コミュテータを構成する６個の貴金属で表面処理したセグメント３ｓ‥が配され、これらのセグメントの内、対向するセグメント同士をショートする導体をスルーホール３ｃ‥‥を介して裏面に形成してある。
【００１２】
図６に示すものは、上記のような偏心ロータの変形例で、さらに遠心力を大にするためにタングステン合金の混合量を増した比重１０ないし１２の高密度樹脂でロータベース１１を構成したもので、このようにすると、樹脂自体で摺動させるのは、度摩擦係数が増大して軸の摩耗、摺動ロスの問題が生ずるので、拡大した軸受装着孔１１ａにスリーブ型焼結含油軸受１２をはめ込んで偏心ロータＲ１にしたものである。
【００１３】
上記偏心ロータを製造する方法をまとめると、次のような工程になる。
（１） 空心コイル電機子載置面を有し、中心に軸受ホルダを設けると共に、この軸受ホルダの外方に空心電機子コイル位置決め用ガイドを比重６以上の金属を含む高密度部材で偏心させるようにロータベースを成形する。
（２） その後、前記空心電機子コイル位置決め用ガイドに空心電機子コイルを配置してこのガイドの頂部を溶解したり、接着して固定する。
（３） その後、印刷配線コミュテータ部材を前記ポールにはめ込み、ポールの頂部を潰すことにより固定して前記高密度部材から電位のある導体部分を絶縁させるようにする。
（４） 前記印刷配線コミュテータ部材に前記空心電機コイルとオーバーラップしない位置で旋回外周以内に設けた端末結線パターンに前記空心電機子コイルの端末を結線させることによって偏心ロータとして完成させる。
なお、スリーブ型含油軸受を使用する場合は、この工程を入れる必要がある。
【００１４】
このようにした偏心ロータＲを扁平コアレス振動モータにするには、図７に示すようなものとなる。すなわち、偏心ロータＲは、ケース４とブラケット５からなるハウジングＨに格納され、前記ブラケット５の中央に固定された軸Ｊに、前記軸受け孔１ａを介して回転自在に装着し、前記ブラケット５に配され、前記印刷配線コミュテータ部材に摺接させたブラシ６によって電力を供給され、空隙を介して扁平なマグネット７によって駆動されるのである。前記軸受孔１ａは、内部が数ミクロンの中逃げｃとなっていて軸受け損失を少なくさせている。この中逃げｃを形成する手段は図３に示すように樹脂製軸受ホルダ２ａの中間部分の厚みがあつくなっているので、樹脂の収縮率の差を利用して容易にできる。また数ミクロンの中逃げのため金型ピンで無理抜きすることでもできる。
図中、８は前記ブラシ６を植設して外方から電力を供給する０．１ｍｍ厚のエポキシ基板からなるブラシベースである。
【００１５】
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。
【００１６】
【発明の効果】
この発明による扁平ロータは、超小型ながらも半径方向への重心の移動を確保して望む振動量を得ることができ、金属を含む高密度部材を使用しながらも空心電機子コイルや印刷配線コミュテータと樹脂との絶縁を確保でき、空心電機子コイルが容易に取り付けでき、端末の処理も断線問題が出ないように製造でき、超小型化された扁平振動モータを安価に提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の 印刷配線コミュテータ部材を備えた偏心ロータの実施の形態として同偏心ロータを構成するロータベースの平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】同ロータベースに空心電機子コイルを取り付けた状態の平面図である。
【図４】同偏心ロータ完成状態の平面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】同偏心ロータの変形例の平面図である。
【図７】図４の偏心ロータをＢ−Ｂ線で切断した扁平型コアレス振動モータの縦断面図である。
【図８】従来の振動モータの斜視図である。
【符号の説明】
１、１１ ロータベース
１ａ 軸受孔、１ｂ 軸受ホルダ、１ｃ 空心電機子コイル位置決めガイド
１ｄ ポール、１ｅ 銀杏葉型ウエイト部、１ｆ 空心電機子コイル端末導出溝
２ 空心電機子コイル
３ 印刷配線コミュテータ部材
３ｂ 端末結線パターン
４ ケース
５ ブラケット
６ ブラシ
７ マグネット
Ｊ 軸
Ｈ ハウジング

Claims (7)

1. 空心コイル電機子載置面を有し、中心に軸受ホルダを設けると共に、この軸受ホルダの外方に空心電機子コイル位置決め用ガイドを比重６以上の金属を含む高密度部材で偏心させるようにロータベースを設け、前記空心電機子コイル位置決め用ガイドに空心電機子コイルを配し、印刷配線コミュテータ部材を前記高密度部材から電位のある導体部分を絶縁させるように添設し、前記印刷配線コミュテータ部材に前記空心電機コイルとオーバーラップしない位置で旋回外周以内に設けた端末結線パターンに前記空心電機子コイルの端末を結線させた高密度部材を備えた偏心ロータ。
2. 前記軸受ホルダと空心電機子コイル位置決めガイドはタングステン合金を含む密度６以上１０以下で動摩擦係数０．５（１．５ｋｇ／ｃｍ２）以下の樹脂で形成し、この樹脂自体で軸承させるようにした請求項１に記載の高密度部材を備えた偏心ロータ。
3. 前記軸受ホルダと空心電機子コイル位置決めガイドはタングステン合金を含む密度８以上樹脂で形成し、中心に焼結含油軸受を配した請求項１に記載の高密度部材を備えた扁平ロータ。
4. 前記空心電機子コイル位置決めガイドは空心電機子コイルの内径を利用したもので、旋回外周以内で前記空心電機子コイルの端末導出部がある請求項１に記載の高密度部材を備えた偏心ロータ。
5. 前記空心電機子コイル位置決めガイドは空心電機子コイルの外径を利用したもので、旋回外周以内で前記空心電機子コイルの端末導出部が設けられている請求項３に記載の高密度部材を備えた偏心ロータ。
6. 空心コイル電機子載置面を有し、中心に軸受ホルダを設けると共に、この軸受ホルダの外方に空心電機子コイル位置決め用ガイドを比重６以上の金属を含む高密度部材で偏心させるようにロータベースを成形し、その後、前記空心電機子コイル位置決め用ガイドに空心電機子コイルを配し、その後、印刷配線コミュテータ部材を電位のある導体部分を前記高密度部材から絶縁させるように添設すると共に、前記印刷配線コミュテータ部材に前記空心電機コイルとオーバーラップしない位置で旋回外周以内に設けた端末結線パターンに前記空心電機子コイルの端末を結線させるようにした偏心ロータの製造方法。
7. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の高密度部材を備えた偏心ロータを用いることにより振動発生機能を持たせた扁平コアレス振動モータ。

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