JP5395050B2 - ブラシレスモータ - Google Patents

Description

本発明は、特に、携帯電話などの携帯情報端末機器やＡＶ機器、遊技機器、マッサージ機器、ファンモータなどに組み込まれて利用されるブラシレスモータに関するものである。

従来、このような分野の技術として、特開２００５−１３７０３６号公報がある。この公報に記載されたブラシレスモータは、板状のブラケット上に配置された回路基板と、回路基板上に配置された２個の空芯コイルと、空芯コイルの空芯部内に配置された磁性片とを備えている。

しかしながら、前述した従来のブラシレスモータには、次のような課題が存在している。すなわち、コイルが回路基板上に配置されているため、コイルの配置時に治具による位置決めを行う必要がある。このように治具による位置決めを行うと、治具の形状のばらつき、治具が掴むコイルの形状のばらつきが累積的に影響して、コイルの位置に誤差が生じやすい。そして、コイルの位置に誤差が生じると、マグネットとコイルとの位置関係がずれるため、モータの出力トルクが低下するおそれがあるという問題があり、特にモータを薄型化、小型化すると、誤差の影響が顕著である。

本発明は、コイルの位置精度の向上を図ることができるブラシレスモータを提供することを目的とする。

本発明は、ベース部を有するハウジング内に、シャフトを回転の中心軸とするロータと、ステータとが収容されているブラシレスモータにおいて、ベース部上に配置され、ロータの回転位置を検出する回転位置検出部が固定された回路基板と、回転位置検出部に対面して配置されると共に、ロータに固定されたマグネットと、中央に空芯部を有し、マグネットに対面して配置された空芯コイルと、空芯コイルの空芯部に嵌合して、空芯コイルを位置決めしつつ配置するボス部が上面に形成されると共に、ベース部上で回路基板に並べて配置されたコイルプレートと、を備え、コイルプレートには、シャフトの径方向に差し込まれる回路基板が嵌め合わされることを特徴とする。

本発明のブラシレスモータによれば、ボス部に空芯コイルの空芯部が嵌合して、空芯コイルが位置決めされるので、位置決めを容易且つ確実に行うことができ、コイルの組み付け作業の迅速化を図ることができる。しかも、コイルの位置決めに治具を用いる必要がないので、コイルの位置精度を安定して得ることができ、コイルの位置精度の向上を図ることができる。さらに、コイルが小型化するにつれて、コイルの位置決めが困難になってくるが、本発明では、コイルの薄型化、小型化、すなわちモータの薄型化、小型化に容易に対応することができる。さらに、回路基板とコイルプレートとを並列配置することでも、モータの薄型化、小型化が可能である。

また、コイルプレートには、空芯コイルが少なくとも２個配置されると共に、２個の空芯コイルの間に配置され、マグネットとの協働によりロータの静止位置を規制するための磁性体が固定されていると好適である。この場合、コイルプレートが回路基板に並べて設けられて、磁性体、コイル、及び回路基板が積重しない構成とすることができるので、モータの薄型化の促進に寄与することができる。さらに、磁性体は、２個の空芯コイルの間に配置されるので任意の大きさを選択でき、磁性体をコイルの空芯部に配置した場合と比べて、磁性体を大型化することができ、マグネットとの協働によりロータの静止位置を確実に規制することができる。そして、コイルと磁性体とがコイルプレートに固定されるので、コイルプレートを介してコイルと磁性体との位置関係を精度良く定めることができ、コイルとマグネットとの間に励磁力が生じやすい位置にロータを確実に停止させて、ロータを確実に起動させることができる。

また、コイルプレートには、ロータを回動自在に支持するための座部が一体的に形成されていると好適である。この場合、金属製の部材ではなくコイルプレートの座部がロータを支持するので、ロータとステータとの間の摺動部に樹脂製のワッシャを設ける必要がなく、ワッシャの肉厚分の薄型化が可能となる。また、モータの組み立てにあたってワッシャの組み付け作業を行う必要がなく、モータの組立作業の迅速化に寄与することができる。

また、ベース部の側壁には、回路基板がシャフトの半径方向に挿し込まれる切り欠き部が形成され、コイルプレートには、切り欠き部から挿入された回路基板が嵌め合わされる嵌合凹部と、嵌合凹部に向けて突出して、回路基板を保持する爪部とが形成されていると好適である。このような構成によれば、回路基板をコイルプレートの嵌合凹部に嵌め込むように、回路基板が切り欠き部を介してシャフトの半径方向に挿し込まれると、シャフトの軸線方向に組み付けられる他の部材と干渉することなく、ベース部上で回路基板を確実に組み付けることができる。さらに、爪部の採用によって、モータの組立作業の迅速化が図られ、回路基板とコイルプレートとの間にガタが生じることが規制されるので、振動により回転位置検出部と空芯コイルとの位置関係がずれることが抑制され、モータのトルクの減少防止が図られ、モータの信頼性の向上を図ることができる。

本発明によれば、コイル位置精度の向上を図ることができる。

本発明に係るブラシレスモータの一実施形態を示す分解斜視図である。 図１に示したステータを示す斜視図である。 図１に示したステータを示す平面図である。 図３のＩＶ−ＩＶに沿うブラシレスモータの断面図である。 図３のＶ−Ｖに沿うブラシレスモータの断面図である。 図３のＶＩ−ＶＩに沿う断面図である。

符号の説明

１…ブラシレスモータ、１０…ベース部、１０ａ…側壁、１０ｂ…切り欠き部、１１…蓋部、１２…シャフト、２０…ロータ、２１…軸受、２２…ロータヨーク、２３…マグネット、２４…重り、３０…ステータ、３１…回路基板、３２…コイルプレート、３２ａ…座部、３２ｂ，３２ｃ…ボス部、３２ｈ，３２ｊ…爪部、３２ｋ…嵌合凹部、４１…ホールセンサＩＣ（回転位置検出部）、４２，４３…空芯コイル、４２ａ，４３ｂ…空芯部、４４…コギングプレート（磁性体）、Ｈ…ハウジング。

以下、図面を参照しつつ本発明に係るブラシレスモータの好適な実施形態について詳細に説明する。

図１に示すように、ブラシレスモータ１は、携帯電話等の機器内に収容させるためにコインタイプの小型の振動モータを構成している。このブラシレスモータ１は、回転軸方向で互いに嵌合するベース部１０と、蓋部１１とからなる直径１０ｍｍのハウジングＨを有し、このハウジングＨ内には、シャフト１２が固定され、シャフト１２を回転の中心軸とするロータ２０が収容されている。

ロータ２０は、シャフト１２に挿通される軸受２１と、この軸受２１に固定されて一体的に回動する円板状のロータヨーク２２とを有している。このロータヨーク２２の下面には、シャフト１２を中心としてリング状のマグネット２３が固定され、このマグネット２３には、周方向にＮ極とＳ極とが交互に着磁されている。また、ロータヨーク２２の外周縁の一部には、略三日月状の重り２４が固定され、この重り２４によってロータヨーク２２が偏芯されるので、ロータ２０の回転に伴い振動を発生させることが可能となる。

図２に示すように、ベース部１０の上には、ステータ３０が設けられ、ステータ３０は、マグネット２３の磁気を検知して、ロータ２０の回転位置を検出するホールセンサＩＣ（回転位置検出部）４１を有する回路基板３１と、回路基板３１に並べて設けられた樹脂製のコイルプレート３２とを有している。

図３及び図４に示すように、コイルプレート３２には、シャフト１２を中心とした円形の座部３２ａが一体的に形成されている。この座部３２ａの上には、ロ−タ２０の軸受２１が配置され、軸受２１を介してロータ２０が座部３２ａに回動自在に支持されている。このように、樹脂製の座部３２ａがロータ２０を支持するので、ロータとステータとの間の摺動部にワッシャを設ける必要がなく、ワッシャの肉厚分のモータの薄型化が可能となる。そして、モータの組み立てにあたってワッシャの組み付け作業を行う必要がなく、モータの組立作業の迅速化に寄与する。

図３及び図５に示すように、コイルプレート３２の上には、中央に略台形の空芯部４２ａ，４３ａを有する空芯コイル４２，４３が、マグネット２３に対面して配置されている。コイルプレート３２の上面には、略台形のボス部３２ｂ，３２ｃがシャフト１２を中心として軸対称に配置され、各ボス部３２ｂ，３２ｃは、空芯コイル４２，４３の空芯部４２ａ，４３ａにそれぞれ軽圧入されている。尚、空芯コイル、コイル部はそれぞれ３個以上でもよい。このように、空芯部４２ａ，４３ａがボス部３２ｂ，３２ｃに嵌合されることで、空芯コイル４２，４３をコイルプレート３２で簡単かつ確実に位置決めをすることができ、空芯コイル４２，４３の組み付け作業の迅速化を図ることができる。しかも、空芯コイル４２，４３の位置決めに治具を用いる必要がないので、空芯コイル４２，４３の位置精度を安定して得ることができ、コイルの位置精度の向上を図ることができる。さらに、コイルが小型化するにつれて、コイルの位置決めが困難になってくるが、コイルの空芯部がコイルプレートのボス部に嵌合されることでコイルが簡単に位置決めされるので、コイルの薄型化、小型化、すなわちモータの薄型化、小型化に容易に対応することができる。

さらに、コイルプレート３２の下面には、略扇状の凹部３２ｎが空芯コイル４２，４３の間に形成され、この凹部３２ｎには、同形状のコギングプレート（磁性体）４４が配置されている。このコギングプレート４４は、例えば、珪素鋼板から成形され、マグネット２３との協働によりコギングトルクを発生させることで、ロータ２０の静止位置を規制する。そして、マグネット２３と空芯コイル４２，４３との間に励磁力が生じる位置にロータ２０を停止させることで、ロータ２０の確実な起動を図っている。

このように、コイルプレート３２では、空芯コイル４２，４３とコギングプレート４４とが積重しないように配置されている。そして、コイルプレート３２には、回路基板３１が嵌め込まれる嵌合凹部３２ｋが形成され、ベース部１０上で、回路基板３１とコイルプレート３２とが同一平面状で隣接する。コイルプレート３２が回路基板３１に並べて設けられているので、回路基板３１と、空芯コイル４２，４３と、コギングプレート４４とが積重せず、このような構成は、ブラシレスモータ１の薄型化の促進に寄与する。

また、コイルプレート３２に配置されるコギングプレート４４は、空芯コイル４２，４３の間に配置されるので、コギングプレート４４を大型化させることができ、十分な強さのコギングトルクを発生させて、ロータ２０の静止位置を確実に規制することができる。そして、コイルプレート３２に空芯コイル４２，４３とコギングプレート４４とが固定されるので、コイルプレート３２を介して空芯コイル４２，４３とコギングプレート４４との位置関係を精度良く定めることができ、マグネット２３と空芯コイル４２，４３との間に励磁力が生じやすい位置にロータ２０を正確に停止させて、ロータ２０の起動を容易にすることができる。

図２及び図３に示すように、コイルプレート３２の外周縁には、シャフト１２の半径方向にコイルプレート３２から突出する４つの舌片３２ｄ〜３２ｇが形成され、周方向で互いに離間して配置されている。これらの舌片３２ｄ〜３２ｇは、コイルプレート３２と一体的に形成され、舌片３２ｄ〜３２ｇは、蓋部１１の下端１１ａにより押さえ付けられる。その結果、コイルプレート３２は、舌片３２ｄ〜３２ｇを介してベース部１０と蓋部１１とに挟持されるので、コイルプレート３２とハウジングＨとの固定を簡素な構成で実現することができる。さらに、蓋部１１の下端１１ａに沿ってベース部１０は溶接される。

図１及び図３に示すように、ベース部１０の側壁１０ａには、ベース部１０の上面に沿ってシャフト１２の半径方向に回路基板３１を挿し込み可能にするための切り欠き部１０ｂが形成されている。この切り欠き部１０ｂを介して回路基板３１が挿し込まれて、嵌合凹部３２ｋ内に回路基板３１が嵌まり込むと、ベース部１０に対して回転軸方向に組み付けられる他の部材と干渉することなく、ベース部１０上で回路基板３１を確実に組み付けることができる。

図６に示すように、コイルプレート３２には、嵌合凹部３２ｋに向けて突出する一対の爪部３２ｈ，３２ｊが形成されている。切り欠き部１０ｂから挿し込まれた回路基板３１は、爪部３２ｈ，３２ｊとベース部材１０との間で、回路基板３１の組み付けと同時に保持されるので、モータの組立作業の迅速化が図られる。さらに、回路基板３１とコイルプレート３２との間にガタが生じることが規制されるので、振動によりホールセンサＩＣ４１と空芯コイル４２，４３との位置関係がずれることを抑制することができ、モータのトルクの減少防止が図られるので、モータの信頼性の向上が図られる。

本発明は、前述した実施形態に限定されないことは言うまでもない。例えば、回転位置検出手段として、モータ駆動用のＩＣとホールセンサとが別々になっていても良く、モータを流れる電流やモータの誘起電圧からロータの回転位置を算出する機能を有するモータドライバＩＣを用いても良い。また、磁性体の形状としては、板状の他、棒状のものを用いても良い。ハウジング内には回転するシャフトを設け、回転するシャフトにロータヨークを固定してもよい。

Claims (4)

1. ベース部を有するハウジング内に、シャフトを回転の中心軸とするロータと、ステータとが収容されているブラシレスモータにおいて、
   前記ベース部上に配置され、前記ロータの回転位置を検出する回転位置検出部が固定された回路基板と、
   前記回転位置検出部に対面して配置されると共に、前記ロータに固定されたマグネットと、
   中央に空芯部を有し、前記マグネットに対面して配置された空芯コイルと、
   前記空芯コイルの前記空芯部に嵌合して、前記空芯コイルを位置決めしつつ配置するボス部が上面に形成されると共に、前記ベース部上で前記回路基板に並べて配置されたコイルプレートと、を備え、
   前記コイルプレートには、前記シャフトの径方向に差し込まれる前記回路基板が嵌め合わされることを特徴とするブラシレスモータ。
2. 前記コイルプレートには、前記空芯コイルが少なくとも２個配置されると共に、２個の前記空芯コイルの間に配置され、前記マグネットとの協働により前記ロータの静止位置を規制するための磁性体が固定されていることを特徴とする請求項１記載のブラシレスモータ。
3. 前記コイルプレートには、前記ロータを回動自在に支持するための座部が一体的に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のブラシレスモータ。
4. 前記ベース部の側壁には、前記回路基板が前記シャフトの半径方向に挿し込まれる切り欠き部が形成され、前記コイルプレートには、前記切り欠き部から挿入された前記回路基板が嵌め合わされる嵌合凹部と、前記嵌合凹部に向けて突出して、前記回路基板を保持する爪部とが形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のブラシレスモータ。

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