JP4748429B2 - 小型モータ - Google Patents

Description

本発明はコアレスタイプの小型モータに係り、特に回転軸の一端に偏心分銅が取り付けられた振動発生用の小型モータに関するものである。

近年、我々の日常生活においては、様々な電子機器に小型モータが搭載されており、それぞれの機器に対し、目的に応じたモータの小型化、軽量化、及び高出力化などの技術開発がなされている。

無線通信機器である携帯電話においても、この小型モータが搭載されており、例えば、美術館、コンサートホール等の人が集まる静粛な公衆の場や、商談あるいは重要な会議の席において、携帯電話の突然の着信音が、周囲の人に多大な迷惑となる場合がある時などには、着信報知をバイブレーションにより体感振動で知らせる振動発生用の小型モータが用いられる。

前記振動発生用の小型モータ（以下、必要に応じて振動モータとする）の場合、駆動する回転軸に偏重心の分銅を取り付けて、ロータ部の回転動作時に分銅等の偏重心位置が振れ回る不均等な遠心力を利用して、携帯電話機全体を振動させるもので、それら携帯電話の普及が進むに連れ、その搭載率及び使用頻度も日々高まっている。

特許文献１に記載の小型モータは、円筒状のモータハウジングの一端部に細い外径の磁石収納部が形成され、軸受と、磁界を発生させる円筒状磁石とは、前記細い外径の磁石収納部の同一面に共に配置され、固定されるようになっている。そのため、円筒状磁石の中心孔に挿入されモータハウジングに対して、円筒状磁石を所定の位置に固定するスリーブを設置する必要がなく、小型モータの径方向の寸法を小さくし、小型モータのさらなる小型化を図ることができる構造となっている。

また、特許文献２に記載の小型モータのモータハウジングには、軽量化と部品点数削減のため、金属部分を樹脂に代替した樹脂モールド体が取り付けられている。この樹脂モールド体は、回転軸を支持するための軸受部と、円筒状磁石をモータハウジングの所定の位置に固定するスリーブ部と、樹脂モールド体をモータハウジングから外れないようにする保持部と、を樹脂により一体的に形成した部材である。

特開２００１−００９３７２号公報 特開２００１−１３６７０４号公報

特許文献１に記載の小型モータは、細い外径の収納部の先端側に取り付けられた軸受に対して、円筒状磁石を前記軸受と同一保持面に位置し、スラスト方向で接し対向するように取り付けられたものである。そのため落下衝撃などで円筒状磁石がスラスト方向に移動するような強い力が加えられた場合には、自重が大きい円筒状磁石が移動して、軸受に接触して押す力が働き、押された軸受が前記細い外径の収納部から外れてしまうという問題がある。

また、特許文献２に記載の小型モータは、円筒状磁石に対して軸受側に移動するような力が加えられた場合であっても、軸受と一体的に形成された樹脂モールド体は、モータハウジングの内外を結ぶ保持部により、モータハウジングから外れないように構成されている。しかし樹脂モールド体には、スリーブ部分が備えられているので、モータのさらなる小型化のためには、円筒状磁石の外径寸法を小さくする必要がある。この場合、同時に円筒状磁石の表面磁束密度も低減され、小型モータの出力を低下させるという問題があり、モータ小型化への障害となっていた。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、円筒状磁石に対して、スラスト方向軸受側に移動するような強い力が加えられた場合であっても、軸受が磁石収納部から外れることを防ぐことができ、さらに小型モータの出力を低下させずに、さらなる小径と小型化を図ることができる小型モータを提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、
ステータ部として、一端部が開口されるとともに、他端部が前記一端部開口径より小径に開口された小径部を有するモータハウジングと、前記モータハウジングの少なくとも小径部側端部内径に収納され、ロータ部中心の回転軸を軸支する軸受と、前記モータハウジング内に位置し磁界を発生させる磁石と、前記モータハウジングの前記小径部側端部近傍の内径で、前記磁石を保持固定する磁石収納部と、を備えてなる小型モータにおいて、
前記磁石収納部の一部に、前記回転軸と直交する段差が形成されるとともに、前記段差には、前記磁石が回転軸スラスト方向で当接することにより、前記軸受に対して、前記磁石を回転軸スラスト方向で非接触位置に保持する磁石止面を備える小型モータとしている。

つまり、モータハウジングの内部に、回転軸を支持する軸受と、磁界を発生させる磁石と、が備えられた小型モータにおいて、前記モータハウジングの小径部側端部近傍には、前記磁石を前記軸受と非接触状態の位置に固定配置する磁石止面を有する磁石収納部の段差が備えられている。

また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の小型モータにおいて、
前記磁石収納部の径方向の一部に、前記磁石の外形外周面と当接して、前記磁石をモータハウジングの同心位置に保持固定する磁石固定面を備える小型モータとしている。

また、請求項３に記載の発明では、請求項１又は請求項２に記載の小型モータにおいて、
前記モータハウジングの磁石収納部が、前記小径部側端部内径の軸受収納部と異なる内径寸法位置に配置された小型モータとしている。

また、請求項４に記載の発明では、請求項１〜請求項３に記載の小型モータにおいて、
前記ロータ部回転軸の一端に、偏心分銅が取り付けられている振動モータとしている。

以上のように、請求項１に記載された発明によれば、例えば、落下衝撃などにより、自重がある磁石に対して強い力が加えられた場合であっても、磁石の移動（磁石側から端部軸受方向に対して直接的に力が加えられること）を磁石止面の段差で完全に受け止めることができるので、軸受が磁石に押されてモータハウジング端部外方のスラスト方向に外れてしまうことを防ぐことができる。つまりモータハウジングに対し磁石を強固に固定することができ、耐衝撃性に優れた小型モータが得られる。

また請求項２に記載の発明によれば、モータハウジングの同心位置に、円筒状磁石を配置する固定構造として、磁石収納部をモータハウジング内径面の一部、つまりモータハウジングの小径部側円筒部に前記磁石固定面として形成することにより、前記円筒状磁石の外形外周部と前記モータハウジングの小径部側円筒部内径の磁石固定面とで嵌合固定することができる。よってモータハウジングに対して、磁石を中心位置に固定するスリーブなどの固定部材を別個に備える必要がなくなる。そのため、円筒状磁石の外径寸法を小さくした場合であっても、同時に内径側寸法も小さくできるので、表面磁束密度を実質低下させることがなく、小型モータの出力も低下させずに、モータの特性を維持又は向上させるという効果がある。また同時に、磁石を中心位置に固定するスリーブなどの固定部材を別個に備える必要がなくなるので、部品点を削減することができる。

また請求項３に記載の発明によれば、前記モータハウジングの磁石収納部が、前記小径部側端部内径の軸受収納部と異なる内径寸法位置に配置されることにより、モータハウジング内径に対し、磁石と軸受とがそれぞれ個別に安定して固定配置することができる。

また請求項４に記載の発明によれば、回転軸に偏心分銅が取り付けられた小型モータとして使用条件の厳しい状態の振動モータであっても、モータハウジングに対し磁石を強固に、かつ安定して固定配置することができ、耐衝撃性において、前記と同様な効果を奏する。

例えば、落下等の衝撃により、偏心分銅を備えた回転軸に対し、スラスト方向により大きな力が発生した場合、モータハウジングに形成された磁石収納部の磁石止面が、偏心分銅を取り付けた回転軸に押されて、スラスト方向磁石側から軸受方向に対して、強い力が加えられたとしても、磁石の移動及びズレを防ぐことができる。

以下、本発明に係る実施形態の構成を、図１〜図３を参照しながら説明する。この実施形態では、小型モータの一形態として、回転軸に偏心分銅を備えたコアレスタイプの円筒型振動モータを例にとって説明する。

図１に、本発明の最良の実施形態の一例を概略断面図で示す。図に示すように、小型モータ1の本体は、一端部が開口されるとともに、他端部が前記一端部開口径より小径に段階を経て開口された小径部を有して略円筒形状に形成されたモータハウジング3で構成される。このモータハウジング3には、図２に詳細を示すように、図１の小型モータ1の駆動機構の大半を収納するハウジング本体部31が備えられ、このハウジング本体部31の一端側は図のように大きく開口状態に形成されている。またハウジング本体部31の他端側には、前記ハウジング本体部31よりも一段小径な磁石収納部32が設けられ、この磁石収納部32の端部側には、段差となる磁石止面32bが形成されている。また磁石収納部32の端部先端側には、前記磁石収納部32よりもさらに一段小径で開口するように形成された軸受収納部33が設けられている。このように、モータハウジング3の小径部側端部は、図に示す形状で段階的に径方向の段差が設けられている。

さらに前記磁石収納部32の内径側には、図３で示すように、モータハウジング3の内部で磁界を発生させる円筒状磁石5の一端が収納されている。この円筒状磁石5の一端は、前記磁石止面32bと当接するように配置されており、当接によって、円筒状磁石5は、軸受収納部33方向にこれ以上移動できない構造となっている。

また同時に、円筒状磁石5の一端外周面は、前記磁石収納部32の内周面（図２又は図３参照）である磁石固定面32a周縁で嵌合し、接着剤40により固着される。これにより円筒状磁石5は、円筒状磁石5の中心軸がモータハウジング3の中心軸と同一軸上の配置位置になるように、モータハウジング3側に固定される。

一方、これに対し前記軸受収納部33には、出力軸フロント側に位置する軸受6が、前記円筒状磁石5の一端面と実質的に非接触となるように装着されている。図１に示すように、円筒状磁石5の中心孔の内部には、ロータ部の中心軸となる回転軸2が貫通し、前記フロント側軸受6及びリア側軸受7によりロータを回転自在に軸支している。リア側の軸受7は、前記ハウジング本体部31の開口側に取り付けられる蓋体形状のエンドキャップ4の貫通孔4aに装着される。

回転軸2の一部には、回転軸2と同一軸上に、整流子11をモールドした樹脂成形材からなるコイルホルダ10を用いて、円筒状磁石5の外周面とハウジング本体31内周面の間で、エアギャップを介して対向する位置に巻線コイル8が配置され、カップ状のロータ部を構成している。

一方、前述のエンドキャップ4には、前記整流子11に外部からの電流を供給するブラシ9が装着固定されており、このブラシ9には、図示しない給電端子を経て、電流が供給される。

また、この小型モータ1では、モータハウジング3の外方の出力軸となる回転軸2の一端に、タングステン等の高比重焼結合金から形成された半円柱状の偏心分銅12が取り付けられ、いわゆる振動モータとして動作する構造を有している。この振動モータは、回転軸2で偏心分銅12を回転駆動させることにより、偏重心位置が振れ回る力が発生し、モータ全体が振動する。

次に、本実施の形態における作用効果について説明する。
例えば、偏心分銅12が取り付けられた小型モータ1（振動モータ）を携帯電話機に搭載した場合は、着信モード選択により、小型モータ1が動作し、偏心分銅12が高速回転して携帯電話機に振動が加えられることを利用して、携帯電話機の使用者に体感振動による着信を告知する。また同様にゲーム機のコントローラや腕時計型目覚まし時計等に、上記小型モータ1を搭載した場合であっても、振動体感発生装置として機能する。

ところが、これらの携帯電話機または前記振動モータを搭載した装置類は、人が手で持って使用するものなので、誤って落下させてしまうことも考えられる。例えば、振動発生装置としての小型モータ1を搭載した携帯電話機が、たまたま偏心分銅12の側から地面等に落下した際には、スラスト方向に強い衝撃力が加わる。この時、比重の大きい偏心分銅12を取り付けた回転軸2に当然ながら強いスラスト方向の力が加わり、一体のロータ部全体が円筒状磁石5に接するライナー20（図１参照）を強く押すこととなる。よって円筒状磁石5は、フロント側の軸受6側のスラスト方向に移動するような力が瞬間的に加えられることになる。

しかし、円筒状磁石5は、その一端面を磁石止面32bにより、磁石収納部32の先端側、つまり軸受6側スラスト方向への移動を制限され、また一方軸受6は、円筒状磁石5の一端面と非接触となるように、軸受収納部33に装着されるので、上記落下事故の際であっても、円筒状磁石5に生じた上記強い力を磁石止面32bで受けることができる。よって、軸受収納部33に配置した軸受6は、上記落下によるモータ全体への衝撃力を受けたとしても、円筒状磁石5からは直接、スラスト方向への強い力を加えられることはない。

また同時に、円筒状磁石5は、その一端の円筒外周面でモータハウジング3の磁石固定面32aと嵌合し、モータハウジング3の中心軸と同一軸上の位置になるように接着固定されているので、円筒状磁石5の中心孔に固定用のスリーブを配置する必要がなくなる。

このよに、本実施の形態によれば、円筒状磁石5のスラスト方向軸受6側への移動を磁石止面32bにより制限し、さらに、軸受6を円筒状磁石5の一端面と常に非接触となるように軸受収納部33に装着することで、落下衝撃などにより、軸受6が軸受収納部33の開口部から外れてしまう原因の一つであった円筒状磁石5から軸受6方向に加えられる力を防ぐことができる。このため、落下衝撃に強い、信頼性の高い偏心分銅を取り付けた小型モータを提供することができる。

また、小型モータ1は、前述の従来のスリーブを備える必要がない構成となっているので、スリーブを備える小型モータよりもモータハウジングの径寸法を小さく設計することができる。また、同様に前記スリーブを備える必要がない構成となっているので、部品点数を削減できるのは勿論、小型モータ1の外径寸法を変更せずに、スリーブが配置されていた領域分だけ円筒状磁石5の内径寸法を小さく設定し、表面磁束密度が大きくなるように円筒の厚みを増し、体積の大きな円筒状磁石5を適用することができ、高出力の小型モータを設計することができるという効果がある。

主に、振動機能が必要とされる携帯電話を始めとする多機能型携帯電話、腕時計型ＰＨＳ、構内型小型無線通信機などのモバイル通信機器、及び携帯型のＰＤＡ等の各種情報通信端末機器、及び体感振動を伴うゲーム機コントローラや、ポケットゲーム機などの電子玩具を含む電子機器全般に搭載される。

本発明に係る小型モータを示した断面図である。 本発明に係る小型モータのモータハウジング部分を示した断面図である。 本発明に係る小型モータのモータハウジングと、軸受及び円筒状磁石の配置を示した断面図である。

符号の説明

1 小型モータ
2 回転軸
3 モータハウジング
31 ハウジング本体部
32 磁石収納部
32a 磁石固定面
32b 磁石止面
33 軸受収納部
4 エンドキャップ
40 接着剤
5 円筒状磁石
6 軸受
7 軸受
8 巻線コイル
9 ブラシ部
10 コイルホルダ
11 整流子
12 偏心分銅

Claims (4)

1. ステータ部として、
   一端部が開口されるとともに、他端部が前記一端部開口径より小径に開口された小径部を有するモータハウジングと、
   前記モータハウジングの少なくとも小径部側端部内径に収納され、ロータ部中心の回転軸を軸支する軸受と、
   前記モータハウジング内に位置し磁界を発生させる磁石と、
   前記モータハウジングの前記小径部側端部近傍の内径で、前記磁石を保持固定する磁石収納部と、
   を備えてなる小型モータにおいて、
   前記磁石収納部の一部に、前記回転軸と直交する段差が形成されるとともに、
   前記段差には、前記磁石を回転軸スラスト方向で当接して固着することにより、前記軸受に対して、前記磁石を回転軸スラスト方向で非接触位置に保持する磁石止面を備えている
   ことを特徴とする小型モータ。
2. 前記磁石収納部の径方向の一部に、前記磁石の外形外周面と当接して、前記磁石をモー
   タハウジングの同心位置に保持固定する磁石固定面を備えている
   ことを特徴とする請求項１ に記載の小型モータ。
3. 前記モータハウジングの磁石収納部が、前記小径部側端部内径の軸受収納部と異なる内
   径寸法位置に配置されたことを特徴とする請求項１ 又は請求項２ に記載の小型モータ。
4. 前記ロータ部回転軸の一端に、偏心分銅が取り付けられている
   ことを特徴とする請求項１ 〜 請求項３ に記載の小型モータ。

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