JP4086308B2 - 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

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備えた、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、スピーカ側よりサイレントアラーム手段として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。
また、このような２ｉｎ１型スピーカは、モータがスピーカ側の単極の励磁マグネットの磁界を受ける磁極になる構成のため、スピーカ側の励磁マグネットの磁力の影響を受ける。
特に、センサが内蔵された単相ブラシレスモータでは、ロータを起動させるのに必要な所定の位置に移動させておくディテントトルク発生部材が必要不可欠なものであるが、このディテントトルク発生部材がスピーカ側の励磁マグネットの磁界の影響を受けやすい。
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、モータとしてセンサ、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、モータをスピーカ側の磁極にしてもディテントトルク発生部にきちんとＮＳの磁界を発生させることによってスピーカの励磁マグネットの影響を受けにくいようにするものである。

上記課題を解決するには、請求項１に示すように少なくとも側周に磁性体があるケースと少なくとも一部が非磁性金属板からなるブラケットとからなるハウジングと、単相の空心電機子コイルと共に１個のセンサで駆動される駆動回路部材とが配置され前記ブラケット上面に添設されたステータベースと、前記ブラケットの中心に基端が固着された軸と、中央に軸受が配されたロータヨークと、該ロータヨークに固着された軸方向空隙型マグネットと、前記ロータヨークに配された偏心ウエイトとからなる偏心ロータとが備えられ、前記偏心ロータが前記軸を介して前記ハウジングに回転自在に格納されたもので、前記ブラケットは複数の磁性体からなるディテントトルク発生部と、非磁性金属体からなるエンドブラケットとからなり、前記ディテントトルク発生部は、前記軸方向空隙型マグネットの磁極の開角か、もしくはその整数倍の開角にほぼ等しく、前記ハウジングから磁気的に連続しないように隔離されて前記非磁性エンドブラケットに添設されたもので、前記ディテントトルク発生部の位置に前記軸方向空隙型マグネットの磁極が来るように前記偏心ロータが停止したとき、少なくとも一部のディテントトルク発生部はＮＳ極が一対に現れるように構成された扁平型ブラシレス振動モータで達成できる。
具体的には請求項２に示すように前記ケースは磁性体からなる側周の下部から半径方向外方へ延びる磁気的に連続したフランジが形成され、該フランジに前記ブラケットの外周が重なるように一体化されたものがよい。
そして、扁平型ブラシレス振動モータを電磁音響変換器に採用するには、請求項３に示すように、請求項２に記載の扁平型ブラシレス振動モータがスピーカハウジングに取り付けられた電磁音響変換器であって、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、前記ボイスコイルの内周側に中央磁極として配置されるように前記扁平型ブラシレス振動モータが前記フランジ部分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前記扁平型ブラシレス振動モータと共に磁気回路を構成したものがよい。

請求項１の発明によれば、ディテントトルク発生部には、軸方向空隙型マグネットの磁界のＮＳ極が現れることになり、電磁音響変換器の中央磁極などに採用した場合、励磁マグネットからの磁界が漏洩しても影響を受けにくく、ハウジングの磁性部分から磁気的に隔離されているので電機音響変換器の励磁マグネットなどの外部磁界の影響も受けず、軸方向空隙型マグネット磁極の数と同数のディテント位置でロータが停動することになるので所定の機能を発揮できる。また、ステータの一部として構成されるブラケットはディテントトルク発生部とエンドブラケットで２重に構成されているので、強度が十分確保できる。
請求項２の発明によれば、ケースのフランジとブラケットの外周が重なるように一体化されたので、このフランジ部分を取り付け手段にした場合、モータ本体部分が浮いていても十分な強度が確保できる。
請求項３の発明によれば、扁平型振動ブラシレスモータが電磁変換器の中央磁極に利用でき、重ね合わせたフランジ同士がスピーカハウジング下端などに取り付ける手段になるので、全体的に薄型にできる。しかも、モータのディテントトルク発生部は、モータのハウジング、特にブラケットと磁性体からなるケース側周とから磁気的に隔離しているので、励磁マグネットの影響が無視でき、全体的に薄型でスピーカの磁気回路が効率よく構成できる。

扁平型振動モータはステータとして単相の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これらを載置させたステータベースと、偏心ロータを所定の位置に停動させるディテントトルク発生部とが内蔵され、前記偏心ロータはロータケースに配された軸方向空隙型マグネットと、該マグネットの外周で前記ロータケースに配された偏心ウエイトとが備えられ、この偏心ロータを支える軸と共にハウジングに格納され、該ハウジングの一部が下方で径方向にフランジとして延設され、該フランジに前記励磁マグネットの基部が載置されると共に該フランジを利用することによって前記スピーカハウジングに取り付けられたもので、前記ディテントトルク発生部は複数個で前記励磁マグネットの磁界からの影響を軽減させるために中心から半径方向に放射状に形成され、前記軸方向空隙型マグネットの磁極の開角にほぼ等しく、かつ、該マグネットが磁極のほぼピークに停動したとき、少なくとも一対のディテントトルク発生部にＮＳ極が現れるように構成された。
図１は、この発明の電磁音響変換器の断面図である。（実施例１）
図２は、図１のモータの一部材の平面図である。

図１に示すように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Ｒを内蔵させた扁平型ブラシレス振動モータ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、該可動ボイスコイルの一端が配着され、外周が前記スピーカハウジングに配着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。

この発明を構成するモータ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、ハウジングＨを構成するケース６、ブラケット７にそのまま磁性体を使用すると、強大なマグネット９の磁力によって、起動が困難であるので、空隙を大きく確保する必要があるが、薄型化のためには通常は、ハウジングの一部を構成するブラケット７はディテントトルク発生部８ｂを除いて非磁性体にする必要がある。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、このようなロータＲを覆うケース６も非磁性を採用する必要がある。しかしながら、ケース６を非磁性にするとスピーカ側の励磁マグネット４の磁路が構成できないため、少なくとも側周には磁性体を設けておかなくてはならない。そこで、この実施例では、ロータＲのマグネット９に臨むケース６の天井部だけ非磁性板６ｂを填め込んでいる。
このようなモータＭは、ハウジングＨを構成するケース６は下部から径方向にフランジ６ａが形成され、ブラケット７の径方向に延ばされたフランジ７ａと重畳されて一体化される。ブラケット７は、ディテントトルク発生部材８の一部とこれに一体の非磁性体金属からなるエンドブラケット８８からなる。
図２にも示すように、ディテントトルク発生部材８は、後記の軸方向空隙型マグネット９の磁力を適切に受けるためにディテントトルク発生部８ｂとして薄く構成された部分とエンドブラケット８８のフランジ８８ａと一体化するフランジ８ａと、中央の軸固定部８ｃとからなる。そして、ほぼ磁極の開角か、もしくはその整数倍の開角（軸方向空隙型マグネットが６極で６０°の開角と、駆動回路を配置させる関係上からその整数倍の開角、ここでは６０°と１２０°の組み合わせ）で放射状に形成された４本のディテントトルク発生部８ｂ（８ｂ−１〜８ｂ−４）が所定の位置となるように外径をガイドにしてエンドブラケット８８にスポット溶接、接着などで添設される。前記一体化された各フランジ６ａ、７ａ、８８ａにはスピーカ側の励磁マグネット４が載置され、このフランジを利用して前記スピーカハウジング１にモータＭとして取り付けられる。すなわち、このモータはスピーカの中央に配され、前記励磁マグネット４の単極磁界を受ける磁極ポールとなる。このようにすると、想像線で示すようにディテントトルク発生部８ｂの位置に軸方向空隙型マグネットの磁極が来るように前記偏心ロータが停止した場合は、ディテントトルク発生部８ｂ−１がＮ極になったとき、時計方向に８ｂ−２がＳ極、８ｂ−３がＳ極、そして、８ｂ−４がＮ極となって、実質的にディテントトルク発生部８ｂ上には、ＮＳ極が等分に現れることになる。従って磁気的バランスが取れることになり、スピーカの励磁マグネット４の漏洩磁束の影響が受けにくくなるので停動動作が安定する。この場合、ＮＳ極は全部同数現れるのが望ましいが、ＮＳが確実に現れれば一部だけでも良い。
一方、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から全周に鍔部１０ｃが径方向に形成される。この鍔部は外径が回転中心に対して同心となっており、外部磁界に対して磁気的バランス手段を構成している。
弧状の偏心ウエイトＷは、前記鍔部１０ｃに凹凸組み合わせによって径方向の動きが規制されるように載置され、凹凸嵌合ではめ合わせ、接着剤あるいは溶接で固着される。接着剤は弧状ウエイトの下面と内径面で前記ロータヨークに強く固着される。前記凹凸嵌合によって偏心ウエイト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の外径側垂下部１０ａで覆われているので、ケース６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磁気的バランス部材である鍔部によって外方には漏洩しなくなる。
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の軸固定部８ｃ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。前記ケース６の中央で受けている軸１２の先端も同様に偏心ロータＲを装着した後からレーザ溶接Ｙ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、前記非磁性のエンドブラケット８８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（ここでは１個のホールセンサが内蔵されたもの）で駆動される。
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。

この発明は、扁平型ブラシレス振動モータとして軸固定型を例示したが、軸回転型にも応用できる。ディテントトルク発生部がハウジングから磁気的に隔離できればよいのだから、非磁性体のエンドブラケットに代わり、ディテントトルク発生部８ｂを骨幹となるように樹脂に埋め込んでエンドブラケットを構成しても良い。ディテントトルク発生部は４本に限定することなく、組み合わせる軸方向空隙型マグネットの磁極の数に応じて任意に取り得る。
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の扁平型ブラシレス振動モータの一部材の平面図である。

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 ７ａ フランジ
８ ディテントトルク発生部材 ８ｂ 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 偏心ロータ
Ｓ 電磁音響変換器
Ｈ ハウジング

Claims (3)

1. 少なくとも側周に磁性体があるケースと少なくとも一部が非磁性金属板からなるブラケットとからなるハウジングと、
   単相の空心電機子コイルと共に１個のセンサで駆動される駆動回路部材とが配置され前記ブラケット上面に添設されたステータベースと、
   前記ブラケットの中心に基端が固着された軸と、
   中央に軸受が配されたロータヨークと、該ロータヨークに固着された軸方向空隙型マグネットと、前記ロータヨークに配された偏心ウエイトとからなる偏心ロータとが備えられ、
   前記偏心ロータが前記軸を介して前記ハウジングに回転自在に格納されたもので、
   前記ブラケットは複数の磁性体からなるディテントトルク発生部と、非磁性金属体からなるエンドブラケットとからなり、
   前記ディテントトルク発生部は、前記軸方向空隙型マグネットの磁極の開角か、もしくはその整数倍の開角にほぼ等しく、前記ハウジングから磁気的に連続しないように隔離されて前記非磁性エンドブラケットに添設されたもので、前記ディテントトルク発生部の位置に前記軸方向空隙型マグネットの磁極が来るように前記偏心ロータが停止したとき、少なくとも一部のディテントトルク発生部はＮＳ極が一対に現れるように構成された扁平型ブラシレス振動モータ。
2. 前記ケースは磁性体からなる側周の下部から半径方向外方へ延びる磁気的に連続したフランジが形成され、該フランジに前記ブラケットの外周が重なるように一体化された請求項１に記載の扁平型ブラシレス振動モータ。
3. 請求項２に記載の扁平型ブラシレス振動モータがスピーカハウジングに取り付けられた電磁音響変換器であって、
   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、前記ボイスコイルの内周側に中央磁極として配置されるように前記扁平型ブラシレス振動モータが前記フランジ部分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前記扁平型ブラシレス振動モータと共に磁気回路を構成したことを特徴とする電磁音響変換器。

Images