JP4057004B2 - 扁平型ブラシレス振動モータおよび電磁音響変換器 - Google Patents

Description

この発明は、電磁音響変換器（俗称マイクロスピーカ）に係り、特にサイレントアラーム手段として扁平型ブラシレス振動モータを内蔵し、該モータハウジングをスピーカのヨークにした、いわゆる２ｉｎ１と称されるものに関する。

従来、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、磁石からなる磁界発生体を取り付け、他方のフイルム状弾性体にリング状の可動ボイスコイルを取り付け、該コイルを前記磁界発生体の磁界内に配して周波数の異なる電流を切替え可能に与えたものがある。（特許文献１参照）
また、振動源として遠心力振動を得るために出力軸に偏心分銅を配した円筒型振動モータを横方向に配置したものがある。（特許文献２参照）しかしながら、このような構成では、電磁音響変換器として平面視で小型なものはできない。
この対策として、コアード型、すなわち径方向空隙型にしたモータを内蔵させるものがある。（特許文献３参照）
しかしながら、このような構成では、コアード型でしかも出力軸に錘を取り付けているので低姿勢にできないし、ブラシーコミュテータ方式のため、高回転のモータのためスピーカの寿命に対抗できない。
このような電磁音響変換器は、スピーカ側よりも、サイレントアラーム手段としてのモータ側の寿命に左右されるので、長寿命なモータの出現が望まれ、全体の姿勢も薄型なものが要求されている。
この長寿命モータとしては整流装置のない、いわゆるブラシレスモータにするのがよいが、軸方向空隙型で厚みが２ｍｍ程度のものが要求されるようになると、マグネットからの漏洩磁束の影響を受けやすく、小型化されるほど、ハウジングを非磁性もしくは弱磁性にする必要があるが、今度はスピーカのリターンパスプレートを構成できない。
特開平１０−１１７４７２号公報 特開２００１−１０３５８９号公報 特開２００３−１２５４７４号公報

そこで、この発明の目的は、モータとして駆動回路を内蔵した扁平型ブラシレス振動モータを採用して給電構造が簡単で薄型と長寿命を図り、スピーカの振動薄板の断面形状に注目して当該モータのケース形状を選定して全体の厚みを犠牲にすることなく磁性体でも構成できるようにしてヨークを兼ねさせることができるようにしたものである。

上記の課題を解決するため、本発明の扁平型ブラシレス振動モータは、磁性体からなるケースと、非磁性金属板からなるブラケットとが備えられたモータハウジングと、前記ブラケットに添設されたステータベースと、該ステータベースに単相空心電機子コイルと１個のセンサで駆動される駆動回路部材と、ディテントトルク発生部と、中心に固着された軸とが備えられたステータと、軸方向空隙型マグネットと、該マグネットを支持するロータヨークと、該ロータヨークに配されるもので少なくとも一部が前記マグネットの上方で前記ロータヨーク上面に接着剤を含む樹脂で固着された偏心ウエイトとが備えられ、中心の軸受を介して前記軸に回転自在に装着され、前記ハウジングに格納された偏心ロータとが備えられ、前記ケースは前記偏心ウエイトの少なくとも一部に臨む天井部に前記マグネットの外径より少し大径となるように軸方向に膨出部が形成されると共に下部が半径方向にフランジとして延設され、該フランジ部分で前記ブラケットの外周と重ね合わせで接合されていることを特徴としているものである。
このようなモータを用いて電磁音響変換器を達成するには、スピーカはスピーカハウジングと該スピーカハウジングに外周で取り付けられたもので、断面が丘状に形成された合成樹脂製の振動薄板と、該振動薄板に取り付けられたボイスコイルと、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と、前記振動薄板を覆うキャップで構成され、前記扁平型ブラシレス振動モータは膨出部を形成したケースが前記ボイスコイルの内周側に空隙を介して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の接合部分で前記スピーカハウジングの下端に外方から取り付けられたもので達成できる。

請求項１に係る扁平型ブラシレス振動モータは、軸方向空隙型マグネットとケース間の空隙が膨出部によって実質的に大となるので、該マグネットからの漏洩磁束が多少あってもモータとして回転に支承はない。偏心ウエイトは、膨出部を利用してマグネットの上面に配されるようにしたので、重量が十分となって回転時の振動量を得る遠心力が大となり、フランジ同士が互いに面接合になって接合強度が確保される。
請求項２に係る電磁音響変換器に同モータを採用した場合には、磁性体ケースによってスピーカ側の励磁マグネットリターンパスプレートとして機能させることができ、磁性体ケースが全体を覆うようになっていても、膨出部があるのでスピーカ側の励磁マグネットの磁界がモータ側のマグネット影響がでないようになり、モータ側マグネットの漏洩磁界が少なくなってスピーカ側に影響がでなくなる。また、半径方向に延設したフランジで容易に、しかも強固にスピーカハウジングに取り付けでき、他のリターンパスプレートを用意する必要はない。

樹脂製スピーカハウジングの中央に配され、軸方向マグネットと偏心ウエイトとを備えたロータを内蔵させた扁平型ブラシレス振動モータと、該モータの径方向外周に空隙を介して臨ませたリング状の可動ボイスコイルと、該コイルの一端が配着され、外周が前記ハウジングに配着された振動薄板と、該可動コイルの外周に空隙を介して前記ハウジングに配されたリング状の励磁マグネットとが備えられ、前記扁平型ブラシレス振動モータの少なくともケースが前記励磁マグネットのヨークとして機能させるために磁性体からなり、該ケースは前記振動薄板の丘状を利用して天井部の一部が軸方向外方に膨出され、下部が半径方向にフランジとして延設され、このフランジ部分でブラケットと接合されて前記スピーカハウジングに取り付けられた。
図１は、この発明の電磁音響変換器の要部断面図である。（実施例１）
図２は、図１のロータ部分の変形例の要部断面図である。（実施例２）

この発明の電磁音響変換器Ｓは、浅い円筒型の樹脂製のスピーカハウジング１と、中央に配され、偏心ロータを内蔵させた扁平型振動モータＭと、該モータの径方向外周に空隙を介して臨ませたもので、多層ソレノイド型にしたリング状の可動ボイスコイル２と、該コイルの一端が配着され、外周が前記ハウジングに配着され、断面形状が丘状にプレス成形された合成樹脂製のフイルム状振動薄板３と、該可動ボイスコイル２の外周に空隙を介して前記ハウジングに配されたリング状の励磁マグネット４とが備えられる。前記可動ボイスコイル２の端末２ａは前記振動薄板３に接着などで沿わされ、前記スピーカハウジング１の側面の一部の空間１ａを介して給電端子部Ｂに導出される。
これらの各部材は、外周部分で前記樹脂製のスピーカハウジング１に前記振動薄板３の外周を押さえ込むように取り付けられた逆皿状のキャップ５で覆われる。ここで該キャップは非磁性ステンレスで形成され、前記振動薄板から発生した音声を外部に導出するための放音孔５ａが多数設けられている。ここで振動薄板３は極めて薄いため、簡略化して一本の実線で表している。
ここで前記扁平型振動モータＭのハウジングの一部であるケース６は、天井部の一部６ａが前記フイルム状振動薄板３の丘状断面形状に合わせて軸方向外方に膨出されているのが特徴で、この膨出部６ａの大きさは、内蔵された軸方向空隙型マグネットの外径と同程度か少し大にしてある。
このようにすることによって、該マグネットの漏洩磁束のケース頂部に対する影響がなくなる。
該ケース６の下部は半径方向にフランジ６ｂとして延設され、ブラケット７の外周に接合される。
この接合手段は、凹凸構成のカシメ、スポット溶接など種々の接合手段が採用できる。
前記励磁マグネット４の上部には、このマグネットの全周を覆うヨーク板４ａが配され、前記磁性体と共に磁気回路が構成される。

この発明に構成する前記モータＭは、ホールセンサ型単相ブラシレスモータからなる。周知のように単相ブラシレスモータは、自起動させるには、ロータを所定位置に停止させておく必要があるが、前記ブラケット７に磁性体を使用すると、強大なマグネットの磁力によって、起動が困難であるので、通常は、ディテントトルク発生部８を除いて非磁性体にする必要がある。モータの厚みが２ｍｍ程度のものでは、マグネットを保持するロータケース側も薄いものを採用せざるを得なく、上方に反空隙側の漏洩磁束も多くなり、このため、ケースの天井部に前記振動薄板３の丘状の断面形状に合わせて前述のようにマグネットの外径にほぼ合わせるか、少し大にした膨出部が形成される。
偏心ロータＲは、軸方向空隙型マグネット９が薄いロータヨーク１０に接着される。この薄いロータヨーク１０は、前記軸方向空隙型マグネット９の磁界を受ける平坦部１０ｈとこの平坦部１０ｈに一体の外径側垂下部１０ａと内径側垂下部１０ｂを有し、前記軸方向空隙型マグネット９を囲うようになっているので、強い接着力を得ている。
この薄いロータヨーク１０は、外径側垂下部１０ａから一体に所定の開角で２カ所舌片１０ｃが法線方向で水平方向に突き出される。
弧状の偏心ウエイトＷは、前記舌片１０ｃに受け止められるような舌片１０ｃの厚みと同程度の凹所Ｗａが一面側に前記舌片１０ｃと一致する位置に形成される。前記偏心ウエイトＷは前記ロータヨーク１０の外径側垂下部１０ａに前記凹所Ｗａをそれぞれ舌片１０ｃをはめ合わせながら前記外径側垂下部１０ａに接着などで固着される。前記舌片１０ｃは図示しないが２カ所法線方向に形成しているので、偏心ウエイトＷの径方向の動きが規制される。前記軸方向空隙型マグネット９の外周は、ロータヨーク１０の側周の垂下部で覆われているので、ケース７に磁束が漏洩するのは少なくなるが、さらに、偏心ウエイトＷの配置空間があるため、前記軸方向空隙型マグネットの半径方向外方への漏洩磁束はケースの側周に影響がでない。
このようにした偏心ロータＲは、予めブラケット側（ここではディテントトルク発生部材８の中心）に外方からレーザ溶接Ｌで基端が固定された軸１２に軸受１３を介して回転自在に装着される。軸の先端も同様に偏心ロータを装着した後からレーザ溶接される。ケース６の開口部にも同様にブラケット側がレーザ溶接されるようになっている。したがって、モータとしてモノコック構造となるので、薄手の部材でも強度が確保される。
前記偏心ロータＲを駆動するステータは、前記非磁性ブラケット７にスポット溶接などで取り付けられたディテントトルク発生部材８と、その上方でフレキシブル基板からなるステータベース１１に配着され、互いにシリーズに結線された２個の単相空心電機子コイル（図示は一個分のみ）１４と、該コイル１４と重畳しないように配着された駆動回路部材ＤとからなるステータＳＴで駆動される。ここで駆動回路部材Ｄは厚みがあるので前記ディテントトルク発生部材８のない位置に設置される。
したがって、このように構成されたブラシレスモータＭは駆動回路部材Ｄが内蔵されているので給電端子部Ｂは正負の２端子で済み、前記可動ボイスコイル２の通電する２端子と共に４個の給電端子で済むので構成が極めて簡単となる。

図２に示すものは、偏心ウエイトの重量を増やすために、前記膨出部の内側の空間を利用したものである。すなわち、膨出部６ａは、内蔵した軸方向空隙型マグネットの外径より少し大となっていて、膨出部の内側の空間を利用して偏心ウエイトＷＷの一部Ｗ１がロータヨーク１０の上面にも配され、ロータＲＲを構成していることに特徴がある。
この偏心ウエイトＷＷは、ロータヨーク１０にレーザ溶接Ｙなどで取り付けられる。
このようにすると、偏心ウエイトの重量が増加して回転時の遠心力振動を大にできる。
なお、この偏心ウエイトとロータヨークは樹脂で一体化して固着してもよい。

この発明の構成はモータとして１個のホールセンサ型ブラシレスモータからなるものを示したが、センサレス型でもよく、また軸固定型のものを例示したが、軸回転型にも採用できる。
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。

この発明の電磁音響変換器の要部断面図である。（実施例１） 図１のロータ部分の変形例の要部断面図である。（実施例２）

符号の説明

１ スピーカハウジング
２ 可動ボイスコイル
３ 振動薄板
４ 励磁マグネット
５ キャップ
６ ケース
７ ブラケット
８ ディテントトルク発生部
９ マグネット
１０ ロータヨーク
１１ ステータベース
１２ 軸
１３ 軸受
１４ 単相空心電機子コイル
Ｍ 扁平型ブラシレス振動モータ
Ｒ、ＲＲ 偏心ロータ
Ｓ スピーカ
ＳＴ ステータ

Claims (2)

1. 磁性体からなるケース（６）と、非磁性金属板からなるブラケット（７）とが備えられたモータハウジングと、
   前記ブラケットに添設されたステータベース（１１）と、該ステータベースに単相空心電機子コイル（１４）と１個のセンサで駆動される駆動回路部材（Ｄ）と、ディテントトルク発生部（８）と、中心に固着された軸（１２）とが備えられたステータ（ＳＴ）と、軸方向空隙型マグネット（９）と、該マグネットを支持するロータヨーク（１０）と、該ロータヨークに配されるもので少なくとも一部（Ｗ１）が前記マグネットの上方で前記ロータヨーク上面に接着剤を含む樹脂で固着された偏心ウエイト（ＷＷ）とが備えられ、
   中心の軸受（１３）を介して前記軸に回転自在に装着され、前記ハウジングに格納された偏心ロータ（ＲＲ）とが備えられ、
   前記ケースは前記偏心ウエイトの少なくとも一部に臨む天井部に前記マグネットの外径より少し大径となるように軸方向に膨出部（６ａ）が形成されると共に下部が半径方向にフランジ（６ｂ）として延設され、該フランジ部分で前記ブラケットの外周と重ね合わせで接合されている扁平型ブラシレス振動モータ。
2. 請求項１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であって、
   スピーカ（Ｓ）はスピーカハウジング（１）と該スピーカハウジングに外周で取付けられたもので、断面が丘状に形成された合成樹脂製の振動薄板（３）と、該振動薄板に取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（Ｍ）は膨出部（６ａ）を形成したケース（６）が前記ボイスコイルの内周側に空隙を介して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の接合部分で前記スピーカハウジングの下端に外方から取り付けられた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。

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