JP3863149B2 - 軸固定型モータと同モータの製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、移動体通信装置の無音報知手段等に用いて好適なもので軸固定型モータと同モータの製造方法の改良に係り、特に薄型な軸方向空隙型モータに採用して好適なものに関する。

移動体通信装置の無音報知手段として遠心力振動を利用した振動モータがある。このような振動モータは、通常回転型筒型モータの出力軸に断面が銀杏の葉のような形状の偏心ウエイトを取り付けたものがある。また、軸方向空隙型の扁平なモータでは、内蔵するロータ自体で遠心力振動を発生するものを本願出願人らは提案している。ロータ内蔵型振動モータは、出力軸が不要なので、軸回転型から近年では軸受を１個削除できる軸固定型にしたものが賞用されている。このような軸固定型として通常は、マグネットの厚み分を利用してブラケットにバーリング孔を設けて軸の基端を圧入し、ケース側で該軸の他端を受けるようにしている。（特許文献１参照）
さらに、本願出願人らは、ケースにバーリング孔を設けて軸の基端を圧入し、該軸の他端を支持しないでフリーにしたものを提案している。（特許文献２参照）
このような構成のものはモータ自体の厚みが許容されればよいが、モータサイズが直径で１０ｍｍ、厚みが２ｍｍ程度のものが要求されるようになると、このようなロータの中にバーリング孔を設けて保持する構成は実現できないので、今度は軸の固定手段に溶接する必要がある。この軸固定に溶接による技術として本出願人らはロータ装着後にケース外方から軸の先端をレーザなどで溶接する構造を開示している。このようなものは、モータ自体の厚みがあるものでは、内蔵するロータに影響があまりでないが、薄型になると、いくらレーザによる局所溶接でも、ロータの損傷は避けられないし、溶接時の溶けた滓がケースから内方に延びて空隙が犠牲になってしまうことが判明した。特に軸の先端をはめ込む透孔の部分の厚みがケースの板厚程度で、軸のケース間に隙間があったり（特許文献３）、軸とケースの透孔が同一なもので挿入部分が少ないもの（特許文献４）では、ケースが溶けたとき、その滓が内部に進入しやすいのでこの対策が望まれていた。
特許第３２６１３２９号公報 特許第２８７２６２３号公報 特開２００１−７８４０７号公報 特開２００３−２１９６０２号公報

このような振動モータは携帯電話機等の移動体通信装置に搭載される場合、サイズが極限まで薄くかつ小型化が要求され、偏心ロータを構成する軸も０．６ｍｍ以下のものが採用せざるを得ないようになっているので、耐衝撃性に十分配慮しなくてはならない。したがって、軸はハウジング、特にマグネット、ブラシなどの厚み要素がないケース側に溶着などの確実な固定手段を採用する必要がある。しかしながら、ハウジング、特にブラケットに固定した軸にロータを回転自在に組み込みした後から該ケースの外方から軸の先端を溶接する場合は、たとえレーザースポットのような局所溶接にしても、ケース自体が薄いため内蔵するスラストワッシャ、ロータ等が加熱損傷するおそれがある。

この発明の目的は、溶接による軸固定方式の改良するもので、ハウジングの一方に特殊な形状の凹所を設けて溶接滓が内部に進入するのを防ぐと共に、この凹所に軸の端部をロータ装着前に溶接固定しておくことによって内蔵するロータの損傷を防止すると共に、組み付け作業が簡単にできるようにし、モノコック構造に構成して耐衝撃性を改善した軸固定型モータを得ようとするものである。

上記課題を解決するには、請求項１に示すようにケースとブラケットからなるハウジングに軸を介して回転自在にロータが装着されたもので、該ロータは前記ハウジングのいずれか一方に付勢された軸方向空隙型モータにおいて、該ロータを回転自在に支承する軸は第１端部が付勢される側のハウジングの中央にに配した凹所にはめ込まれて外方からレーザー溶接で該ハウジングに前記ロータが格納される前に固定され、該軸の第２端部から前記ロ−タが軸受を介して回転自在に装着され、該軸の第２端部が前記他方のハウジングの中央に設けた凹所にはめ込まれ、前記ハウジングの一方が開口縁でハウジングの他方に取り付けられたもので、前記付勢される側のハウジングの中央にに配した凹所は軸の端面に接する部分の少なくとも一部が閉じられているもので達成できる。
具体的には、請求項２、３に示す発明のように前記ロータは複数個の空心電機子コイルと、該空心電機子コイルの少なくとも一部が載置された印刷配線板からなる整流子基材と、タングステン合金からなる偏心ウエイトと、これらを一体に成形する樹脂と、回転中心に配された軸受とが備えられ、ハウジングは前記軸の第１端部が固定されたケースと、前記軸の第２端部がはめ込まれる凹所を中心に設けたハウジングの一方を構成するブラケットとからなり、該ブラケットには前記ロータを軸方向空隙を介して駆動するマグネットと、該マグネットの内径部で前記整流子基材に摺接させることによって前記ロータをハウジングの他方を構成するケース側に付勢させる一対のブラシと、該ブラシの基部が植設され、一部が前記マグネットの下方を横断して側方に給電端子として導出されたフレキシブルベースとが備えられたものか、前記ロータはリング状マグネットと、このマグネットにヨーク板を介して配された偏心ウエイトと、前記マグネットの内側に配された軸受とが備えられ、前記ハウジングは前記軸の第１端部が固定されたブラケットと、前記軸の第２端部がはめ込まれる凹所を中心に設けたハウジングの一方を構成するケースとからなり、前記ブラケットには前記軸の第１端部が溶接によって固定され、前記ロータを駆動するステータとして該ブラケットに添設されたステータベースと、該ステータベースの前記凹所の周囲に配された複数個の空心電機子コイルと、該空心電機子コイルを駆動させる駆動部材と、側方から前記駆動部材に電力を供給する給電端子とが備えられたもので達成できる。
これらは、具体的には請求項４に示すように前記軸の第２端部もレーザー溶接で固定され、前記ケースの開口縁とブラケットもレーザー溶接で取り付けられているものがよい。
そして、このようなモータを製造するには、請求項５に示す発明のようにケースとブラケットからなるハウジングの一方の中心にジグを利用して軸の第１端部をレーザー溶接で固定する工程；その後、ロータを前記軸の第２端部から回転中心に配した軸受を介して回転自在に装着する工程；その後、前記軸の第２端部をハウジングの他方に設けた凹所にはめ込んでハウジングの一方と他方を組みあわせ、ケースの開口縁をブラケットに取り付ける工程とからなるもので達成できる。

請求項１の発明によれば、先にハウジングの一方に軸の端部をレーザー溶接しておくことによって、内蔵するロータの損傷を防止すると共に、軸とハウジングとの接触ノイズが生ずるおそれがなく、組み付け作業も一方からできるので簡単にでき、自動組立もできるようになり、前記凹所は軸の端面の少なくとも一部が閉じられていて、軸の端部は突部で囲われているので、溶接時の滓はハウジング内部に進入が避けられ、良好な設計空隙が得られる。
請求項２の発明によれば、軸溶接型ながらも装着前に軸を溶接するものであるから、組み込み後に溶接するときに発生する溶接滓などの空隙を悪化させる問題がなく、ロータを装着するにあたってロータの損傷を防止すると共に、回転時の振動による軸とケースとのチャタリング等の接触ノイズが生ずるおそれがなく、組み付け作業が簡単にできる軸方向空隙型コアレス振動モータが得られる。
請求項３の発明によれば、同様に軸方向空隙型ブラシレス振動モータが得られる。
請求項４の発明によれば、各組み合わせ部分がレーザー溶接によってモノコック構造に構成されるので細手の軸、薄手のハウジングからなるものでも強度が十分あり、耐衝撃性が改善され、ロータ組み込み完成後にハウジングの他方を溶接するものであってもロータとハウジングは空隙が十分あるので、空隙に影響が出る問題がなくなる。
請求項５の発明によれば、先に軸の第１端部を付勢される側のハウジングに溶接することによって内蔵するロータの損傷を防止すると共に、組み付け作業が簡単にでき、モノコック構造に構成されるので強度が十分あり、耐衝撃性が改善される製造方法が得られる。

ケースとブラケットからなるハウジングにロータが格納されたもので、該ロータを回転自在に支承する軸はロータ装着前に第１端部が前記ケースの中央にレーザー溶接されることによってケースに固定され、該軸に前記ロ−タが軸受を介して回転自在に装着され、この軸の第２端部が前記ブラケットの中央に設けた透孔にはめ込まれてブラケットにレーザー溶接され、前記ケースは開口縁で該ブラケットにレーザー溶接で取り付けられた。

図１において（ａ）は、本発明の軸固定型モータのケースと軸の組立を説明する断面図であり、（ｂ）は、同ケースと軸を使用した軸方向空隙型コアレス振動モータの組立斜視図である。（実施例１）
図２は図１のモータの縦断面図である。
図３は、本発明の軸方向空隙型ブラシレス振動モータの縦断面図である。（実施例２）

図１（ａ）において、軸１は直径０．５〜０．６ｍｍ、長さ２ｍｍの細手ステンレス材からなり、ジグＡの中心孔Ａａにはめ込まれる。軸１とケース２は直角度、平行度を出すために該ジグＡの外周は組み込まれるケース２の内周にほぼ一致し、ジグの平面と軸装着孔の直角度は極めて精度が出ているものである。該ケース２は中心に軸１の第１端部１ａが入る凹所２ａが設けられる。該凹所２ａは軸とほぼ同寸となっていてその周囲にはプレス加工によって内側に突き出された同心の突部２ｂが設けられると共に、先端に軸の第１端部１ａを周囲から覆うように平坦に形成して中心に軸径より小径の透孔２ｄが空けられている。該ケース２をジグＡにはめ込み、凹所２ａに前記軸の第１端部１ａがはめ込まれて先端が平坦部より突き出ないようになっていて前記透孔２ｄにレーザ照射することによって該第１端部１ａをこの透孔２ｄの部分で溶接Ｌ１する。このようにすることによって、ケースと軸が一体化されるが、ジグＡによって軸とケース天井部の直角度、軸とケース内径部の平行度及び固定された軸の長さが一定に維持できる。

このように準備されたケースと軸は、同図（ｂ）のようにして軸方向空隙型コアレス振動モータに組み立てられる。すなわち、軸１が準備されたケース２は反対にされ、ジグ（図示せず）等にはめ込み、２枚の摺動性のよいワッシャＰが軸１に第２端部１ｂから遊嵌され、その上からロータＲが軸受Ｒｂを介して回転自在に軸１に第２端部１ｂに装着される。
さらに、ブラシ、マグネットなどを配して準備されたブラケット３がバーリング状透孔３ａを介して前記軸１の第２端部１ｂにはめ込まれることによってモータとして仮組み立てされる。
その後、ケース２の開口縁２ｃとブラケット３の外周をレーザー溶接することによって完成するのである。
このように一方方向から組み立てることができるので、自動組立も容易にできる。

次に、上述の各部材の構造は、図２に示すモータ完成状態で説明する。
前記ブラケット３は中心に凹所としてバーリング状の透孔３ａが設けられ、この周囲にリング状の軸方向空隙型マグネット４が配され、該マグネット４の内径部にブラシ５、５の基端が配されたフレキシブルベース６が接着で載置され、その一部が細長く延長されて前記マグネット４の下方を通って側方に導出され、ブラケット３から突き出された長方形状舌片３ｂ上で給電端子６ａを構成している。ここで前記ブラケット３には、前記マグネットを横断する部分に細長い角形の透孔３ｃが空けられて、前記フレキシブルベースの一部はこの透孔３ｃを通って再度ブラケット上面に引き上げられるようになっている。したがって、フレキシブルベース６の実質的な厚みが無視できる。前記軸の第２端部は、より強度を向上させるために前記ブラケット３の透孔３ａにレーザ溶接Ｌ２される。

一方、マグネット４の磁力を受けるロータは、印刷配線板からなる平板コミュテータ７と、この平板コミュテータ７の他側に載置された複数個の空心電機子コイル８‥‥と、中心に配された前記軸受Ｒｂと、この軸受Ｒｂを介して前記空心電機子コイル８‥‥の反対側に設けられたタングステン合金からなる偏心ウエイトＷが一体に樹脂Ｊで成形されて振動モータ用として偏心ロータＲとなっている。該偏心ロータＲは、前記ブラシの摺接圧でケース側に付勢され、この偏心ロータＲが格納されたケース２は開口縁が前記ブラケットに少なくとも３カ所でレーザ溶接Ｙされることによって取り付けられる。
ここでより強度を得るために軸１の第２端部１ｂをレーザ溶接で前記ブラケット３のバーリング状の透孔３ａにレーザ溶接しても良い。このようにモータ完成後にブラケット外方からレーザ溶接しても、偏心ロータＲと透孔のあるバーリング部分は隔離されているので溶接による影響は出ない。このように構成された軸方向空隙型コアレス振動モータは、偏心ロータＲがケース側に摺接するものであっても、完成後に軸の第１端部を溶接する方式でないため、溶接によるワッシャＰ等のロータ部材が損傷するおそれがない。

次に、ブラシレスモータに採用したものを示す。図３において、軸を固定するにあたって今度は軸１の第１端部１ａは、ハウジングの一方を構成するヨークブラケット３３の中心に設けた凹所３３ａに先にレーザ溶接Ｌ２される。この凹所３３ａは、ちょうど前記実施例のケース２と同様に、とほぼ同寸となっていてその周囲にはプレス加工によって内側に突き出された同心の突部３３ｂが設けられると共に、先端に軸の第１端部１ａを周囲から覆うように平坦に形成して中心に軸径より小径の透孔３３ｅが空けられている。
このように固定した軸１の周囲には、前記ヨークブラケット３３上でステータベース３４が添設され、さらにこのステータベース３４上に設けた巻線型空心電機子コイル８、ホールセンサＨおよび図示しない駆動回路部材と、外部へ導出された一対の給電端子３３ｄからなるステータＳを構成している。

前記軸１に第２端部１ｂから回転自在に装着されるロータは偏心しているもので、この偏心したロータＲ１を構成する一部材であるヨーク板９には軸方向空隙型マグネット４４が接着される。このヨーク板９は、前記軸方向空隙型マグネット４４の磁界を受ける平坦部９ｈとこの平坦部９ｈに一体の外径側垂下部９ａと内径側垂下部９ｂを有し、前記軸方向空隙型マグネット４４は平坦部９ｈとこの平坦部９ｈに一体の外径側垂下部９ａによって強い接着力を得ている。弧状の偏心ウエイトＷ１が固着される前記ヨーク板９の外径側垂下部９ａには、舌片９ｃがさらに一体に水平に法線方向外方に突き出されると共に、フランジ９ｄが前記内径側垂下部９ｂから水平に内方に突き出され、前記舌片９ｃに偏心ウエイトＷ１がろう付、接着などで配着され、前記内径側フランジ９ｄに鍔付き焼結含油軸受Ｒｃを内径側垂下部９ｂの一部をカシメることによって取り付けたものである。このようにすれば、弧状の偏心ウエイトＷ１を舌片９ｃにろう付あるいは接着で前記平坦部９ｈとマグネット４４面から軸方向に出ないように固定して偏心ロータＲ１として容易に構成できる。

このように構成した偏心ロータＲ１は、少なくとも２枚のスラストワッシャＳ１を介して前記固定された軸１に回転自在に装着される。この偏心ロータＲ１を覆うカバーとして機能する薄い非磁性ステンレス製のケース２２が被せられ、その開口部で前記ヨークブラケットにレーザー溶接Ｙで取り付けられる。このケース２２は基本的には図１のケース２と同等となるものである。前記軸の第２端部１１ｂがはめ込まれる凹所２２ａは、ちょうど前記実施例のケース２と同様に軸とほぼ同寸となっていてその周囲にはプレス加工によって内側に突き出された同心の突部２２ｂが設けられると共に、先端に軸の第２端部１ｂを周囲から覆うように平坦に形成され、中心に軸径より小径の透孔２２ｄが空けられている。この透孔２２ｄの部分で前記偏心ロータを組み込み後、外方から軸の第２端部１ｂを前記透孔２２ｄにレーザー溶接Ｌ１する。ここで、このような軸方向空隙型スロットレスブラシレスモータの場合は、ロータはマグネットによってステータ側に付勢されるのでロータとケースとは隔離されることになり、ロータ組み込み後に溶接してもロータ側に影響が出ないことになる。したがって、このように溶接によってモノコック構造に組み立てられるので、細手の軸、薄手のブラケット、ケースなどの部材を使用しても強度が十分得られることになる。ステータベース３４上に設けた巻線型空心電機子コイル８、ホールセンサＨおよび図示しない駆動回路部材などからなるステータＳをケース２２の内部に格納することによってモータ外部へは一対の給電端子３３ｄを導出するだけでよいので、ブラシレスモータでありながら通常の直流モータと同様に取り扱うことができる。

上記の実施例は、コアレス、ブラシレスとも振動モータにしたもので説明したが、軸固定型は出力軸がモータより突き出ていないので、たとえば、特許第３３９８５４６号に示すような通常回転型ギヤードモータに応用できる。
前記凹所として軸の端面の一部を塞ぐようにした小径の透孔からなるものを示したが、透孔に替わりプレス加工によって軸の端面を受ける部分を薄く潰して全部塞ぐように袋型にし、外方からこの薄い部分を通して軸の先端もろともレーザで溶接させるようにしても良い。
また、レーザ溶接はロータが付勢される方のみに該ロータを組み込み前にするものであれば、他方は圧入でも構成させることができる。

（ａ）は本発明の軸固定型モータのケースと軸の組立を説明する断面図であり、（ｂ）は同ケースと軸を使用した軸方向空隙型コアレス振動モータの組立斜視図である。（実施例１） 図１のモータの縦断面図である。 本発明の軸方向空隙型ブラシレス振動モータの縦断面図である。（実施例２）

符号の説明

１ 軸
２、２２ ケース
３、３３ ブラケット
３４ ステータベース
４、４４ 軸方向空隙型マグネット
５ ブラシ
６ フレキシブルベース
７ 平板コミュテータ
８ 空心電機子コイル
９ ヨーク板
Ｒ、Ｒ１、偏心ロータ

Claims (5)

1. ケースとブラケットとからなるハウジングに軸を介して回転自在にロータが装着されたもので、該ロータは前記ハウジングのいずれか一方に付勢された軸方向空隙型モータにおいて、該ロータを回転自在に支承する軸は第１端部が付勢される側のハウジングの中央に配した凹所にはめ込まれて外方からレーザー溶接によって前記ロータが格納される前に固定され、該軸の第２端部から前記ロ−タが軸受を介して回転自在に装着され、該軸の第２端部が前記他方のハウジングの中央に設けた凹所にはめ込まれ、前記ハウジングの一方が開口縁でハウジングの他方に取り付けられたもので、前記付勢される側のハウジングの中央にに配した凹所は軸の端面に接する部分の少なくとも一部が閉じられている軸固定型モータ。
2. 前記ロータは複数個の空心電機子コイルと、該空心電機子コイルの少なくとも一部が載置された印刷配線板からなる整流子基材と、タングステン合金からなる偏心ウエイトと、これらを一体に成形する樹脂と、回転中心に配された軸受とが備えられ、ハウジングは前記軸の第１端部が固定されたケースと、前記軸の第２端部がはめ込まれる凹所を中心に設けたハウジングの一方を構成するブラケットとからなり、該ブラケットには前記ロータを軸方向空隙を介して駆動するマグネットと、該マグネットの内径部で前記整流子基材に摺接させることによって前記ロータをハウジングの他方を構成するケース側に付勢させる一対のブラシと、該ブラシの基部が植設され、一部が前記マグネットの下方を横断して側方に給電端子として導出されたフレキシブルベースとが備えられた請求項１に記載の軸固定型モータ。
3. 前記ロータはリング状マグネットと、このマグネットにヨーク板を介して配された偏心ウエイトと、前記マグネットの内側に配された軸受とが備えられ、前記ハウジングは前記軸の第１端部が固定されたブラケットと、前記軸の第２端部がはめ込まれる凹所を中心に設けたハウジングの一方を構成するケースとからなり、前記ブラケットには前記軸の第１端部が溶接によって固定され、前記ロータを駆動するステータとして該ブラケットに添設されたステータベースと、該ステータベースの前記凹所の周囲に配された複数個の空心電機子コイルと、該空心電機子コイルを駆動させる駆動部材と、側方から前記駆動部材に電力を供給する給電端子とが備えられた請求項１に記載の軸固定型モータ。
4. 前記軸の第２端部もレーザー溶接で固定され、前記ケースの開口縁とブラケットもレーザー溶接で取り付けられている請求項１〜３のいずれか１項に記載の軸固定型モータ。
5. ケースとブラケットからなるハウジングの一方の中心にジグを利用して軸の第１端部をレーザー溶接で固定する工程；その後、ロータを前記軸の第２端部から回転中心に配した軸受を介して回転自在に装着する工程；その後、前記軸の第２端部をハウジングの他方に設けた凹所にはめ込んでハウジングの一方と他方を組みあわせ、ケースの開口縁をブラケットに取り付ける工程とからなる軸固定型モータの製造方法。

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