JP3627906B2

JP3627906B2 - 樹脂軸受部を備えた整流子と同整流子を用いた軸固定型モータ

Info

Publication number: JP3627906B2
Application number: JP09302099A
Authority: JP
Inventors: 忠男山口
Original assignee: Tokyo Parts Ind Co Ltd
Current assignee: Tokyo Parts Ind Co Ltd
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 1999-03-31
Publication date: 2005-03-09
Anticipated expiration: 2019-03-31
Also published as: JP2000286030A

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やＭＤ装置のピックアップ送り用小型ギヤードモータに用いられる整流子と同整流子を用いた軸固定型モータの改良に関する。
【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の遠心力の差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、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）としてそれぞれ提案している。
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。
また別の軸固定型モータの特長を生かしたものとしてロータにピニオンを配してギヤードモータにすることもできる。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、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。特に扁平コアレス型は一般的には空心電機子コイルを樹脂で射出成形するため加工工数が大となる。
【０００６】
この発明の第１の目的は、整流子自体で軸受部を構成することにより部品点数を減少させ、空心電機子コイルを射出成形しないでコスト的にも有利な樹脂軸受部を備えた整流子を提供することにある。
この発明の第２の目的は、振動モータに用いて好適なように特定形状にした偏心機能のある整流子を提供することにある。
この発明の第３の目的は、軸固定型でかつ摺動性樹脂の特長を生かして扁平ギヤードモータにすることができる整流子の構成を提供することにある。
この発明の第４の目的は、軸受を樹脂で構成する場合の特徴を生かして回転ロスの少ない整流子の構成を提供することにある。
この発明の第５の目的は、電機子コイルの組付けが容易にでき、整流子自体を空心電機子コイルの組み付けガイドにすることにより容易に非モールド型ロータにすることができ、このようなロータを用いて振動モータや扁平なギヤードモータを提供できるようにするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の基本的な第１の課題解決するには、請求項１に示す発明のように、中心に透孔（Ｔ）が設けられると共に少なくとも２個の空心電機子コイル載置部分を有する印刷配線板からなる整流子基材（１、１１）を備え、この整流子基材には、一面側に複数個の整流子片（１ｓ）が形成されと共に他面側に各空心電機子コイルの巻き始め、巻き終わり端末の結線用として前記空心電機子コイル載置面のコイル内径部分に来ないように、かつ、外周から出ないように端末結線パターン（１ａ）が形成され、この整流子基材には、さらに、前記透孔の位置に軸受孔（１ｃ）が有る整流子基部（２、２２）が一体に配されおり、さらに、この整流子基部に他面側において軸方向に延設すると共にその一部が一面側に突き出るように土手部（１ｄ）が形成されることによって前記整流子基材（１）が保持されており、この整流子基材の前記空心電機子コイル載置面には電機子コイル位置決めガイドが偏在して前記整流子基部と一体に樹脂で設けられ、この電機子コイル位置決めガイドを利用することにより前記空心電機子コイル載置面に少なくとも２個の空心電機子コイル（３）が載置されて接着することによって固定され、前記整流子基部の一部は前記整流子基材の一面側に弧状の第２の土手部（１ｅ）として突き出され、前記空心電機子コイルの前記各端末の一部は前記電機子コイル位置決めガイドの一部に配された溝（１ｇ）を介して前記端末結線パターンに前記空心電機子コイルとオーバーラップしないように接続されて振動発生機能を持たせたもので達成できる。
具体的には、請求項２に示すように、前記透孔の位置に整流子基部自体で構成され、軸受孔（１ｃ）に数ミクロンメータ中逃げ（ｃ）が形成された軸受孔（１ｃ）が有るものか、請求項３に示すように、前記透孔の位置の整流子基部に軸受孔（１ｃ）を有する別の軸受が配されたもので達成できる。
別の基本的な課題解決するには、請求項４に示すように、中心に透孔（Ｔ）が設けられると共に３個の空心電機子コイル載置部分を等分に有する印刷配線板からなる平面からみて円盤形の整流子基材（１１）があり、この整流子基材には、一面側に複数個の整流子片（１ｓ）が設けられると共に他面側に各空心電機子コイルの巻き始め、巻き終わり端末の結線用として前記空心電機子コイル載置面のコイル内径部分に来ないように、かつ、外周から出ないように端末結線パターン（１ａ）が設けられ、この整流子基材には、さらに、前記透孔の位置に樹脂自体で形成され、数ミクロンの中逃げ（ｃｃ）が設けられた軸受孔（１ｃ）を有する整流子基部（２３）が配され、この整流子基部は、他面側において軸受孔（１ｃ）の部分でさらに軸方向に延設されて、先端にピニオン（２３ａ）が形成され、、このピニオンは上面が閉じられて不貫通となっており、前記整流子基材の前記空心電機子コイル載置面には電機子コイル位置決めガイドが周方向に３等分の位置に設けられ、この電機子コイル位置決めガイドを利用することにより３個の空心電機子コイル（３３‥‥）が載置されて樹脂で固定され、前記空心電機子コイルの前記各端末は前記端末結線パターンに接続され、扁平型ギヤード機能を持たせたもので達成できる。
このような樹脂軸受部を備えた整流子はモータとして請求項５に示すように、前記請求項１〜３のいずれか１項に記載の樹脂軸受部を備えた整流子がブラケット（５）に基端を固定した軸（１ｃ）に他端から回転自在に装着され、この軸の他端はケース（６）の天井部で受け止められ、前記ブラケットに前記整流子に軸方向空隙を介して臨ませるようにマグネットが配され、このマグネット（４）の内側に配されたブラシ（７）が前記整流子に摺接された振動モータとしての機能を有するものかにするのがよい、
そして、請求項６に示すように、請求項４に記載の樹脂軸受部を備えた整流子を備えたものでケースは中央部分に透孔が設けられ、その透孔に周囲は磁気回路を構成するように磁路を閉じる天井部が備えられ、前記樹脂軸受部を備えた整流子がブラケットに基端を固定した軸（１１ｃ）に他端から回転自在に装着されて前記ピニオン（２３ａ）の部分で軸の先端に受け止められ、このピニオンの部分が前記ケースの透孔に遊嵌されて一部が外部に突き出されるようにすることによりギヤードモータとしての機能を有するものにするのがよい。
【０００８】
上記請求項１に示す課題達成手段によれば、整流子自体に樹脂製軸受部が設けられるので、部品点数が減少してコスト的にも有利なものにでき、電機子コイル位置決めが容易で、端末引き出し溝によって空心電機子コイルの端末の断線が防止でき、空心電機子コイルと離れた端末結線部によって接続が容易にでき、非モールド化によってモールド時の問題点が回避でき、空心電機子コイルを射出成形しなくても樹脂製軸受部によって整流子基材の保持が容易にできる。
請求項２に示す課題達成手段によれば、軸受損失の少ない樹脂軸受にできる。
請求項３によれば、整流子基部と異なる材質の軸受にできるので、整流子基部を高比重部材にすることもできる。
請求項４に示す課題達成手段によれば、ロータには別にピニオンを設ける必要がない。
請求項５に示す課題達成手段によれば、部品点数の少ない振動モータにすることができる。
請求項６に示す課題達成手段によれば、部品点数の少なく、磁気回路のロスが少ない扁平なギヤードモータにできる。
【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は本発明の整流子の第１の実施の形態として偏心整流子を示す平面図、図２は図１の偏心整流子を用いた扁平コアレス振動モータの内部構造を示す平面図、図３は同モータのＹ−Ｘ切断縦断面図、図４は図３の変形例の縦断面図、図５は本発明の第２の実施の形態の整流子を備えた振動モータの縦断面図、図６は同第３の実施の形態の整流子を用いた扁平ギヤードモータの縦断面図、そして図７は図４の整流子の製造方法を説明するための平面図である。
【００１０】
図１において、１は印刷配線板からなる整流子基材で、中心に軸受孔１ｃを形成するために大きめの透孔Ｔが設けられるとともに、スパーク防止用として中心から放射状に斜めのスリットを設けた６個の整流子セグメント１ｓ‥‥が配され、平面からみて拡開した扇型に形成されている。この扇型にした整流子基材１一面（裏面）に平面からみて半月型に高摺動性樹脂（例えばチタン酸カリウムのウイスカ入りのポリアミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリフエニレンサルフアイド等）で一体成形することにより、後述の図３に示すような整流子基部２を添設し、この整流子基部２と一体化した前記透孔Ｔよりやや大に形成した土手部１ｄによって保持されるようになっている。この土手部１ｄの内側には、軸受孔１ｃが良好な機能を果たすために後述に示すようにロータの厚み部分だけ他面側において軸方向に延設されている。前記整流子基材１には、印刷配線パターンで３個の電機子コイル端末結線用端子１ａが反重心側に設けられている。これらの電機子コイル端末結線用端子１ａには、さらに掛け止め用として切り欠きａが設けられている。この電機子コイル端末結線用端子１ａの位置は、後述の空心電機子コイル３、３と平面からみてオーバーラップしないようにして端末の結線が容易になるように離してある。この整流子基材１は、さらに半月型の両端２ａの内部まで補強部１ｂとして延設されている。前記整流子セグメント１ｓ‥‥は、表面やスルーホールを介して裏面などを利用して回転原理上から対向する各整流子片１ｓ‥‥をショートさせている。
このように構成した偏心した整流子Ｓ１には、さらに前記整流子基材１に前記整流子基部２とは別の密度（比重）５の高密度樹脂で一体成形することにより外周部に重心移動用として弧状型の第二の土手部１ｅが設けられ配置開角１２０°で前記６個の整流子片１ｓ‥‥の裏側で破線で示すように後述の空心電機子コイル位置決め固定用コマ１ｆ、１ｆの部分が設けられる。そして自己融着線を巻回してなる空心電機子コイル３、３を前記の空心電機子コイル位置決め固定用コマ１ｆ、１ｆにはめ込み、巻き始め、巻き終わり端末をロータの厚み内からでないようにするため、図２に破線で示すような所定の溝１ｇを介して前記電機子コイル端末結線用端子１ａの切り欠きａに掛け止め半田することにより、偏心した整流子Ｓ１となって偏心ロータＲ１が構成される。なお、空心電機子コイル３、３の固定手段としては粉末または固形エポキシによりリフローで固定したり、紫外線硬化型接着剤で接着するのがよい。
すなわち、この偏心した整流子Ｓ１（偏心ロータＲ１）は非モールドで構成されている。
【００１１】
次に上記のような偏心した整流子Ｓ１を用いた扁平コアレス振動モータの第１の実施の形態を図２，図３で説明すると、上記のような偏心した整流子Ｓ１からなる偏心ロータを備えたものは軸方向空隙型となり、軸方向空隙を介して臨ませた扁平なマグネット４によって駆動される。５は前記マグネット４を保持すると共に磁路となる錫メッキ鋼板製のブラケットで、ケース６と共にハウジングＨを構成している。この偏心した整流子Ｓ１は、前記ブラケット５の中央に固定された軸Ｊに高摺動性樹脂の整流子基部２の部分で軸受を兼ねたもので前記偏心した整流子Ｓ１の軸受孔１ｃを介して回転自在に装着され、前記マグネットの内側で前記ブラケット５に配された一対のブラシ７、７を９０°開角で摺接させることによって前記電機子コイル３、３に電力を供給させるようになっている。
前記偏心した整流子Ｓ１の軸受孔１ｃ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に示すように高摺動性樹脂２の中間部を厚くすることにより樹脂の収縮率の差を利用して中間部分に容易にできる。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。
ここで、前記軸受孔の部分１ｃは、後述のように別の樹脂や多孔質金属製含油軸受を用いて構成させることもできる。
【００１２】
図４は上記の変形例の形態を示すもので、整流子基材１を密度（比重）５の高密度でしかも高摺動性樹脂２２で上記の整流子基部を含めて全部一体化して偏心した整流子Ｓ２にしたものである。
このようにすると単一の部材ですむので構造が簡単となりコスト的に有利となる。
【００１３】
図５は第３の実施の形態としてピニオンを一体化した整流子Ｓ３を用いたギヤードモータを示すもので、高摺動性樹脂で整流子基部２３を印刷配線板１１に一体成形し、先端にピニオン２３ａを形成したものである。このピニオンの部分は同図に示すように軸の先端を受けるようになっている。このようにした整流子Ｓ３は中間部分を厚肉にすることにより軸受孔１１ｃの内部には、中逃げｃｃが形成されている。前記ピニオン２３ａの部分は、ケース６の中央に空けられた透孔に遊嵌されて外方に突き出されてここに想像線で示すような平ギヤＧが組み付けられるようになっている。前記ピニオンの反対側は凹所２３ｂとなっていて、ここに軸Ｊを固定するためにブラケット５から立ち上げたボス部５ａが一部入り込んでいる。このため低姿勢のモータとなっている。ここで、空心電機子コイル３３は、通常回転型のため３個の等分に配置されたものとなっている。図中、ＫＪはロータをマグネット側に付勢しておくための磁性板である。当然ながら、ケース６の前記透孔以外は磁路を構成するために閉じられていて、磁束のロスを避けるようになっている。
【００１４】
このようなギヤードモータまたは振動モータは、図６に示すような円筒型の整流子Ｓ４を用いてもよい。すなわち、円筒型の基台２４を高摺動性樹脂で印刷配線板１１に一体成形し、これに円筒型整流子を構成する複数個の整流子片２４ａを組み付け、基部２４ｂを前記印刷配線板１１に配した印刷形成した整流子用ランド（図示せず）に半田付けしてなるものである。複数個の整流子片２４ａの反対側は本例のように単に図３のようにケース６の天井に突き当てて振動モータにしても、あるいはピニオンにしてもよい。軸受け孔２４ｃに中逃げｃｃを設けるのは上述と同様である。
【００１５】
図７は図４の偏心整流子の製造方法の説明図で、偏心整流子Ｓ２の基材１は連結部ｒ‥‥を介して１０連、２列に形成し、このまま射出成形金型にセットし、上記の密度（比重）５の高密度高摺動性樹脂２２で一体成形することにより、連結した偏心整流子群に形成し、切り離して偏心整流子を製造するものである。この場合、そのまま切り離すか、あるいは空心電機子コイル３、３を配着した後、切り離して偏心ロータアセンブリにするものである。
なお、このような製造方法は上記他の実施の形態にも利用できるのはもちろんである。
【００１６】
前記高密度（比重）高摺動性樹脂としては、高比重性と高摺動性のバランス上から密度（比重）３．０ないし１０のものが選定されるが、携帯電話に搭載する直径１４ミリ程度のモータに用いる場合は、好ましくは、密度（比重）５〜６程度のものがよい。また、より重心の移動と重量を稼ぐために密度（比重）１２程度のものを使用することもできる。ただし、この場合は金属粉末の量が多くなるので、体積抵抗は４００Ω程度となって火花消去性がよくなるが、摺動性が悪化するため、中心に別の樹脂や多孔質金属製含油軸受を用いるのがよい。この体積抵抗は低いほど火花消去効果が大きいが、２００Ω以下になると消費電流が増加し、１０ＫΩ以上では火花消去効果が薄くなる嫌いがある。また、上記はいずれもスター結線型で説明したが、ブラシの位置や界磁磁石の磁極の位置などを変えることによりデルタ結線にすることもできる。
【００１７】
【発明の効果】
この発明は、上述のように整流子自体で軸受部を構成することにより部品点数を減少させ、空心電機子コイル射出成形しないでコスト的にも有利な樹脂軸受部を備えた整流子を提供でき、振動モータに用いて好適なように特定形状にした偏心機能のある整流子を提供できると共に、軸固定型でかつ摺動性樹脂の特長を生かして扁平ギヤードモータにすることができる。
軸受を樹脂で構成する場合は回転ロスの少ない整流子の構成を提供でき、電機子コイルの組付けにあたっても、整流子自体を空心電機子コイルの組み付けガイドにすることにより容易に非モールド型ロータにすることができ、このようなロータを用いて振動モータや扁平なギヤードモータを提供できる。
振動モータにすれば別に偏心部材を必要としないで整流子自体で重心の移動を稼ぐことができ、各電機子コイルは非モールド型にしたので、細線からなる電機子コイルでも断線が防止でき、各電機子コイルと端末結線部が離れているので端末を整流子に結線することが容易にでき、整流子の組み付けも簡単にできる。
またピニオン一体成形型ギヤードモータにすれば、特別にピニオンを配慮する必要がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の整流子の第１の実施の形態として偏心整流子を示す平面図である。
【図２】図１の偏心整流子を用いた扁平コアレス振動モータの内部構造を示す平面図である。
【図３】同モータのＹ−Ｘ切断縦断面図である。
【図４】図３の変形例の縦断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態の整流子を備えた扁平ギヤードモータの縦断面図である。
【図６】同第３の実施の形態の整流子のを備えた扁平ロータの要部縦断面図である。
【図７】図４の整流子の製造方法を説明するための平面図である。
【図８】従来の振動モータの斜視図である。
【符号の説明】
１、１１、整流子基材
１ｓ、１１ｓ整流子片
１ａ端末結線部
１ｃ軸受孔
１ｄ土手部
１ｅ第二の土手部
２整流子基部
２２高密度高摺動性樹脂
２３高摺動性樹脂
２３ａピニオン
Ｓ１、Ｓ２偏心した整流子
３、３３空心電機子コイル
４マグネット
５ブラケット
６ケース
７ブラシ
Ｊ軸
Ｈハウジング

Claims

中心に透孔（Ｔ）が設けられると共に少なくとも２個の空心電機子コイル載置部分を有する印刷配線板からなる整流子基材（１、１１）を備え、この整流子基材には、一面側に複数個の整流子片（１ｓ）が形成されると共に他面側に各空心電機子コイルの巻き始め、巻き終わり端末の結線用として前記空心電機子コイル載置面のコイル内径部分に来ないように、かつ、外周から出ないように端末結線パターン（１ａ）が形成され、この整流子基材には、さらに、前記透孔の位置に軸受孔（１ｃ）が有る整流子基部（２、２２）が一体に配され、さらに、この整流子基部は他面側において軸方向に延設されると共にその一部が一面側に突き出るように土手部（１ｄ）を形成することによって前記整流子基材（１）を保持しており、電機子コイル位置決めガイドが偏在して前記整流子基部と一体に樹脂で設けられ、この電機子コイル位置決めガイドを利用することにより前記空心電機子コイル載置面に少なくとも２個の空心電機子コイル（３）が載置されて接着することによって固定され、前記整流子基部の一部は外周方向に延設されて一部が前記整流子基材の一面側に弧状の第２の土手部（１ｅ）として突き出され、前記空心電機子コイルの前記各端末の一部は前記電機子コイル位置決めガイドの一部に配された溝（１ｇ）を介して前記端末結線パターンに前記空心電機子コイルとオーバーラップしないように接続されて振動発生機能を持たせたことを特徴とする樹脂軸受部を備えた整流子。
前記整流子基部（２２）は、比重３以上の高摺動性で樹脂からなり、前記透孔の位置で前記軸受孔（１ｃ）に数ミクロンメータの中逃げ（ｃ）を有するように整流子基部自体で樹脂軸受を構成している請求項１の樹脂軸受部を備えた整流子。
前記透孔の位置の整流子基部（２）には軸受孔（１ｃ）を有する別の軸受が配された請求項１に記載の樹脂軸受部を備えた整流子。
中心に透孔（Ｔ）が設けられると共に３個の空心電機子コイル載置部分を等分に有する平面からみて円盤形の印刷配線板からなる整流子基材（１１）があり、この整流子基材には、一面側に複数個の整流子片（１ｓ）が形成されると共に他面側に各空心電機子コイルの巻き始め、巻き終わり端末の結線用として前記空心電機子コイル載置面のコイル内径部分に来ないように、かつ、外周から出ないように端末結線パターン（１ａ）が形成され、この整流子基材には、さらに、前記透孔の位置に樹脂自体で形成され、中逃げ（ｃｃ）が設けられた軸受孔（１ｃ）が有る整流子基部（２３）が配され、この整流子基部は、他面側において軸受孔（１ｃ）の部分でさらに軸方向に延設されて先端にピニオン（２３ａ）が形成され、このピニオンは上面が閉じられて不貫通となっており、前記整流子基材の前記空心電機子コイル載置面には電機子コイル位置決めガイドが周方向に３等分の位置に設けられ、この電機子コイル位置決めガイドを利用することにより３個の空心電機子コイル（３３‥‥）が載置されて樹脂で固定され、前記空心電機子コイルの前記各端末は前記端末結線パターンに接続され、扁平型ギヤード機能を持たせたことを特徴とする樹脂軸受部を備えた整流子。
前記請求項１〜３のいずれか１項に記載の樹脂軸受部を備えた整流子がブラケット（５）に基端を固定した軸（１ｃ）に他端から回転自在に装着され、この軸の他端はケース（６）の天井部で受け止められ、前記ブラケットに前記整流子に軸方向空隙を介して臨ませるようにマグネットが配され、このマグネット（４）の内側に配されたブラシ（７）が前記整流子に摺接された振動モータとしての機能を有する軸固定型モータ。
請求項４に記載の樹脂軸受部を備えた整流子を備えたものでケース（６）は中央部分に透孔が設けられ、その透孔に周囲は磁気回路を構成するように磁路を閉じる天井部が備えられ、前記請求項４に記載の樹脂軸受部を備えた整流子がブラケットに基端を固定した軸（１１ｃ）に他端から回転自在に装着されて前記ピニオン（２３ａ）の部分で軸の先端に受け止められ、前記ピニオンの部分が前記ケースの透孔に遊嵌されて一部が外部に突き出されるようにすることによりギヤードモータとしての機能を有する軸固定型モータ。