JP4046714B2 - 扁平型ブラシレス振動モータと同モータを備えた電磁音響変換器 - Google Patents

Description

本発明は、携帯電話等に搭載される扁平型ブラシレス振動モータと同モータを備えた電磁音響変換器に関する。

近来、携帯電話ではその小型化指向から、音響発生（以下スピーカ）機能と振動発生機能両方を有する、振動発生装置を備えた電磁音響変換器が用いられている。
例えば特開平１０−１１７４７２号公報に示される構成では、１対の板状弾性体を相対向するようにして枠体に支持させ、一方の板状弾性体にヨーク及び磁石からなる磁界発生体を取り付け、他方の板状弾性体にコイルを取り付けて、前記コイルを前記磁界発生体の磁界内に配し、一方の板状弾性体で振動発生装置を構成し、他方の板状発生体で音響を発生させる。（特許文献１参照）
また、振動発生装置として振動モータを用いた構成が特開２００３−１２５４７４号公報に開示されている。
これは、スピーカ用振動板を駆動させる環状ボイスコイルの外周側に振動板駆動用の環状マグネットとを設け、励磁コイルの内周側にキャップ状ヨークを配置して振動板駆動用の磁路を形成すると共に、そのキャップ状ヨークの内側に、ブラシによる給電で回転させる偏心ロータを有する振動モータを構成したものである。（特許文献２参照）
しかしながら、このようなコアード型偏心ロータを用いるものでは、薄型にできない。
しかも、スピーカハウジングの内方にコアード型振動モータを配するようになっているので、さらに厚いものとなる。
特開平１０−１１７４７２号公報 特開２００３−１２５４７４号公報

近年、携帯電話本体はさらに小型化が求められているため、それに搭載する電磁音響変換器も小型化が求められる。また、このような電磁音響変換器では、その寿命は振動モータの寿命に左右されるため、振動発生装置としての振動モータの長寿命化も求められている。
モータを小型化するためには高さおよび直径を小さくすることが必要であるが、小型化に伴い種々の構成部品が小さく、薄くなるためその強度が問題となる。また、モータの小型化にともないスピーカ用の磁路を形成するヨークも小さくなりスピーカの効率が悪くなるという問題がある。

また、モータを長寿命化するにはブラシレスモータのようにブラシ接点を有しないモータが最適である。しかしブラシレスモータはロータとして磁石が回転するため、上記のようにスピーカと一体化すると、スピーカとしての磁路を形成する磁性体がロータに影響してロータの回転が妨げられる問題がある。
すなわち、スピーカの磁石やその磁路を構成するヨークからロータを大きく離すことが必要となり、スピーカとブラシレスモータを利用した扁平型振動モータを組み合わせたときにその機器を小型化することが困難であった。
そこでこの発明の目的は、振動発生装置として振動モータを用いた場合に小型化しても強度を保ち、スピーカの出力を効率化できるようにし、さらに扁平型ブラシレス振動モータを利用して薄型化と長寿命化を図るものである。

上記の課題を解決するため、本発明では請求項１に示すように非磁性体もしくは弱磁性体で形成された蓋（７ａ）と、磁性板材で形成され前記蓋に一体化することによって内部を塞いだ筒状部（７ｂ）と、該筒状部の下端から磁気的に連続して半径方向外方に配されたフランジ（７ｄ）とで構成されたケース（７）と、該ケースに組み付けられる非磁性もしくは弱磁性板で形成されたブラケット（６）とが備えられ、該ブラケットに一端が固定されると共に前記ケースの蓋に他端が固定された軸（１２）と、前記ブラケットにはディテントトルク発生部材（８）とステータベース（１１）が配され、該ステータベースに空心電機子コイルと該コイルに駆動電流を供給する駆動回路部材とが配され、前記軸に回転自在に支持される偏心ロータ（Ｒ）は、ロータケースに配置されたマグネット（９）と、偏心ウエイト（Ｗ）とが備えられ、前記ケースは前記フランジで前記ブラケット外周に固定されているもので達成できる。
このように構成することにより、ケースの蓋が非磁性もしくは弱磁性となっているので、偏心ロータのマグネットの漏洩磁界により、吸着することなくその影響が排除でき、電磁音響変換器に搭載された場合でも、外部の励磁マグネットの影響は磁性体からなる筒状部で受け止められ、モータ側のマグネットに影響が出なくなる。また、フランジとブラケット外周が重なるように固定されているので強固に固定され、このフランジがスピーカハウジング下端などに取り付ける手段になり、薄型にできる。
具体的には、請求項２に示すように、前記筒状部の上側は中心に向かって張り出し部（７ｃ）が形成され、該張り出し部に前記蓋が取り付けられ密閉されているものがよい。
このように構成すると、このようにすれば、張り出し部で蓋は強固に固定でき、外部磁界の影響はさらになくなり、異物の進入が防げる。

さらに、電磁音響変換器としては、請求項３に示すように前記扁平型ブラシレス振動モータは前記フランジを介して前記ブラケットでスピーカハウジング（１）の下端中央に配されたもので達成できる。
このようにすると、スピーカとして薄型にできる。
そして、請求項４に示すように前記スピーカハウジングに外周で取り付けられた振動薄板（３）と該振動薄板に取り付けられたボイスコイル（２）と、該ボイスコイルの外周側に配置され、該ボイスコイルを駆動する磁界を発生する励磁マグネット（４）と、前記振動薄板を覆うキャップ（５）で構成され、前記扁平型ブラシレス振動モータが前記ボイスコイルの内周側に前記励磁マグネットの磁界を受ける中央磁極となるように前記フランジを介して前記スピーカハウジングの下端に取り付けられ、前記フランジの上方に前記励磁マグネットが配置されて磁気回路を構成したことを特徴とするもので達成できる。
このようにすると、フランジ部分が重なっているのでスピーカハウジングに強固に取り付けられ、薄型でスピーカの磁気回路が効率よく構成でき、ブラシレスモータを中央磁極にしているので、長寿命の物が得られる。

図１に本発明の電磁音響変換器の側面構成を示し、ハッチングは要部断面を現す。なお、本実施の形態の電磁音響変換器は、一例として円盤型とし平面図は省略する。下記説明中の上下および左右の向きは図面文字を正立させた状態の向きをいう。

この扁平型振動モータを備えた電磁音響変換器は、スピーカＳとブラシレス振動モータＭで構成されている。
スピーカＳは浅い円筒形状の樹脂製スピーカハウジング（スピーカケース）１と、キャップ５、キャップ５に覆われて外周端部がスピーカハウジング１に固定されたスピーカの振動板３、振動板３に固定されたリング状のボイスコイル２、スピーカハウジング１の内周面に固定されたスピーカ用の励磁マグネット４で構成されている。
キャップ５は音孔５ａが設けられたステンレスや樹脂製の薄板でキャップ状に形成され、その外周端がスピーカハウジング１の上端部に固定されている。
振動板３は樹脂でフィルム状円形に形成され、ダンパ部３ａがハウジング１の上端部側に固定されているスピーカの振動薄板である。
振動板３の励磁コイルとしてのボイスコイル２は円筒状に形成され、その一端２ａが振動板３に取り付けられている。
スピーカ駆動用でボイスコイル２を励磁するマグネット４は、やや厚みのある円筒状で上下にＮＳ２極に着磁され、スピーカハウジング１の内周面に取り付けられている。マグネット４の上面には薄板でリング状のヨーク板４ａがマグネット全周にわたって取り付けられ、マグネット４と共にボイスコイル２に対向している。ここで、マグネット４、ヨーク板４ａおよびボイスコイル２は同心に位置している。
ボイスコイル２はスピーカハウジング１に設けられた切りかき部１ａから導線２ｂが出され、図示しない駆動回路により駆動電流が入力される。

ブラシレス振動モータＭはケース７とブラケット６、ブラケットに固定されたステータＳＴおよび偏心ロータＲで構成され、偏心ロータＲはケース７とブラケット６にそれぞれ端部が固定された軸１２に回転自在に支持されている。
ブラケット６は非磁性あるいは弱磁性板材の円盤型で、その外周側はスピーカハウジング１の下端側に固定され、モータＭをスピーカＳに対し支持している。ブラケット６にはディテントトルク発生部材８とステータＳＴが取り付けられる。ディテントトルク発生部材については種々構成が考えられ、また、本発明に直接関係がないのでその説明は省略する。ブラケット６の中央には軸１２の下端部を固定するための凹所６ｅが形成されている。凹所６ｅは例えばバーリング状の孔で軸１２は圧入等で固定され、さらに溶接等を用いて固定されても良い。
このブラケット６は例えばステータＳＴを構成する部材とケース７を一体に樹脂成形するなどして樹脂で形成されても良い。
ステータＳＴには印刷配線基板からなるステータベース１１にロータ駆動用の空心コイル１４と空心コイル１４に電流を供給する駆動回路部材Ｄが設けられている。ステータベース１１の一端部は給電端子Ｂとして切りかき部１ａからスピーカハウジング１の外へ導出される。空心コイル１４はいわゆる軸方向空隙型モータを形成するようロータに対向して取り付けられている。

偏心ロータＲは円盤状の軸方向空隙型マグネット９が薄い磁性板材で形成されたロータヨーク１０に接着固定されている。このロータヨーク１０はマグネット９の磁界を受けるロータケースであり、平坦部１０ｈ、この平坦部１０ｈと連続して形成された外径側垂下部１０ａと内径側垂下部１０ｂで構成されている。外径側垂下部１０ａはマグネット９の厚み分の高さを有し、その外周を覆う筒状の磁性体である。さらに外径側垂下部１０ａからは舌片１０ｃが複数ヶ所水平方向に延出されている。舌片１０ｃは細く形成され舌片による磁界はほとんど発生しない。
外径側垂下部１０ａの外周側には舌片１０ｃに保持されるようウエイトＷが接着、溶接等で取り付けられている。また、内径側垂下部１０ｂはやはり磁性体の円筒形状であり、その内側には円筒状焼結含油軸受１３が圧入等で固定されている。
偏心ウエイトＷは厚みがロータＲとほぼ同じ厚みで、内周側が外径側垂下部１０ａに沿う円弧形状であり、振動量に合わせ半径方向の寸法、比重等を適宜設定する。

ケース７は磁性板材で円筒状に形成された筒状部７ｂと、筒状部７ｂの下端から連続して形成されているフランジ７ｄで構成され、フランジ７ｄの外周部がスピーカハウジング１の下端側に固定されている。マグネット４はスピーカケース１に取り付けられているが、このフランジ７ｄに取り付けても良い。
ケース７はマグネット４およびヨーク板４ａとともにボイスコイル２に作用するスピーカ用の磁路を形成するとともに、モータＭのケースともなっている。フランジ７ｄは筒状部７ｂに対し磁気的に連続していれば別体を組み合わせても良い。
ケース７の上側端部は中心に向かって延長され、張り出し部としての鍔７ｃが形成されている。この鍔７ｃは環状になるよう筒状部７ｂ上側端部から延長されている。この鍔７ｃはマグネット４から発生する上方からの磁束を引き込む作用を有するため、マグネット４のヨークとなる部分が拡大したこととなる。そのため例えばモータＭが薄型のものを用いた場合で筒状部７ｂの高さが十分でない場合でも、ボイスコイル２にかかる磁束量を増大させることができる。

その鍔７ｃには円盤状の蓋７ａが偏心ロータＲを覆って取り付けられている。この鍔７ｃと蓋７ａがケース７の天井部を形成している。この鍔７ｃと蓋７ａは、例えば鍔７ｃに設けた段差により蓋７ａの外周が位置決めされ、溶接やカシメ等で固定される。蓋７ａは非磁性の金属、樹脂板材あるいは筒状部７ｂより弱磁性のステンレス板材等で形成されている。
この蓋７ａにはその中央に軸１２の一端を固定するための凹部７ｅが設けられ、軸１２はその凹部に溶接、圧入等で固定される。この蓋７ａを設けることで、モータＭを密閉して塵埃の侵入を防ぐことができる。また、実施の形態のように軸１２を固定すれば軸固定型のモータとすることが可能となる。軸１２の他端はブラケット６の凹所６ｅに取付固定されている。
本実施例では鍔７ｃの内周端部７ｃｃは、径方向でウエイトＷの旋回範囲に位置しているが、この内周端部７ｃｃの径方向の位置は外径側垂下部１０ａより外周側とする。そのようにすれば、ロータＲからの漏れ磁束が非常に少ないため、その磁界がケース７に影響せずロータの回転が妨げられることがない。
また、この鍔７ｃによりボイスコイル２へ効率よく磁界が作用するが、ヨークとして筒状部７ｂで十分な場合、この鍔７ｃを設けることなく蓋７ａを筒状部７ｂの上端部へ取り付けても良い。その場合、鍔を形成する工程等が省かれることになる。
また、筒状部７ｂは外径側垂下部１０ａからウエイトＷの分だけ離れて位置している。ウエイトＷを利用してロータＲの外周側を磁性体である筒状部７ｂから離すことで筒状部７ｂがロータに及ぼす影響を無くすことができる。

本発明に係る請求項の構成は実施の形態に限定されることはない。例えば請求項１に係る振動モータはブラシレスモータに限定されなくとも構成可能である。
このように、この発明の技術的範囲は特許請求の範囲に示すもので、実施の形態に限定されるものではない。

この発明の扁平型振動モータを備えた電磁音響発生器の要部断面図である。

符号の説明

１ スピーカハウジング（スピーカケース）
２ ボイスコイル
３ 振動薄板
７ ケース
７ｃ フランジ部
１０ ロータヨーク
１０ａ 外径側垂下部
Ｍ モータ
Ｒ ロータ

Claims (4)

1. 非磁性体もしくは弱磁性体で形成された蓋（７ａ）と、磁性板材で形成され前記蓋に一体化することによって内部を塞いだ筒状部（７ｂ）と、該筒状部の下端から磁気的に連続して半径方向外方に配されたフランジ（７ｄ）とで構成されたケース（７）と、該ケースに組み付けられる非磁性もしくは弱磁性板で形成されたブラケット（６）とが備えられ、該ブラケットに一端が固定されると共に前記ケースの蓋に他端が固定された軸（１２）と、前記ブラケットにはディテントトルク発生部材（８）とステータベース（１１）が配され、該ステータベースに空心電機子コイルと該コイルに駆動電流を供給する駆動回路部材とが配され、前記軸に回転自在に支持される偏心ロータ（Ｒ）は、ロータケースに配置されたマグネット（９）と、偏心ウエイト（Ｗ）とが備えられ、前記ケースは前記フランジで前記ブラケット外周に固定されている扁平型ブラシレス振動モータ。
2. 前記筒状部の上側は中心に向かって張り出し部（７ｃ）が形成され、該張り出し部に前記蓋が取り付けられ密閉されている請求項１に記載の扁平型ブラシレス振動モータ。
3. 請求項１または２に記載の扁平型ブラシレス振動モータが、前記フランジを介して前記ブラケットでスピーカハウジング（１）の下端中央に配されていることを特徴とする扁平型ブラシレス振動モータを備えた電磁音響変換器。
4. 前記スピーカハウジングに外周で取り付けられた振動薄板（３）と該振動薄板に取り付けられたボイスコイル（２）と、該ボイスコイルの外周側に配置され、該ボイスコイルを駆動する磁界を発生する励磁マグネット（４）と、前記振動薄板を覆うキャップ（５）で構成され、前記扁平型ブラシレス振動モータが前記ボイスコイルの内周側に前記励磁マグネットの磁界を受ける中央磁極となるように前記フランジを介して前記スピーカハウジングの下端に取り付けられ、前記フランジの上方に前記励磁マグネットが配置されて磁気回路を構成したことを特徴とする請求項３に記載の扁平型ブラシレス振動モータを備えた電磁音響変換器。

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