TWI422122B - Brushless motor - Google Patents

Description

無刷馬達

本發明是關於一種無刷馬達，特別是關於一種被裝配在手機等的攜帶式資訊端末機器、AV機器、遊藝機器、按摩機器、風扇馬達等之中來加以利用的無刷馬達。

以往，作為此種領域的技術，有日本特開2005-137036號公報所揭示的技術。被記載於此公報中的無刷馬達，具備：被配置在板狀的支架上的電路基板、被配置在電路基板上的2個空心線圈、及被配置在空心線圈的空心部內的磁性片。

然而，上述以往的無刷馬達，仍存在以下的問題。亦即，由於線圈被配置在電路基板上，所以在配置線圈時，需要利用治具來進行定位。若如此地利用治具來進行定位，則治具形狀的偏差、治具所夾持的線圈的形狀的偏差，會累積地影響，於是線圈的位置容易產生誤差。而且，一旦線圈的位置產生誤差，則由於磁鐵和線圈的位置關係偏離，所以會有馬達的輸出轉矩降低這樣的問題，特別是若將馬達薄型化、小型化，則該誤差的影響變顯著。

本發明之目的在於提供一種能謀求提高線圈的位置精 度之無刷馬達。

本發明，是在具有基底部之殼內，收容著轉子與定子之形態的無刷馬達，其特徵在於具備：電路基板，其被配置在基底部上，並固定著用以檢測轉子的旋轉位置之旋轉位置檢測部；磁鐵，其被配置成面對旋轉位置檢測部，並被固定於轉子；空心線圈，其在中央具有空心部，且被配置成面對磁鐵；以及線圈板，在其頂面上形成有凸座部，該凸座部嵌合於空心線圈的空心部中，一邊將空心線圈定位一邊將其配置，並且該線圈板與電路基板並列地被設置在基底部上。

若根據本發明的無刷馬達，由於空心線圈的空心部嵌合於凸座部，於是空心線圈被定位，所以能容易且確實地進行定位，並能謀求線圈的組裝作業的迅速化。而且，由於線圈的定位不需要使用治具，所以能安定地得到線圈的位置精度，並能謀求提高線圈的位置精度。進而，雖然隨著線圈的小型化，線圈的定位會越來越困難，但在本發明中，能容易地對應線圈的薄型化、小型化，亦即容易對應馬達的薄型化、小型化。進而，利用將電路基板與線圈板並列配置，可使馬達薄型化、小型化。

又，較佳是：在上述線圈板，至少配置2個空心線圈，並固定有磁性體；該磁性體係被配置於2個空心線圈之 間，藉由與磁鐵的協同作用，用以限制轉子的靜止位置。此情況，由於線圈板被設置成與電路基板並列，所以磁性體、線圈及電路基板、空心線圈沒有構成堆積，所以有助於促進馬達的薄型化。進而，由於磁性體是被配置在2個空心線圈之間，所以能選擇任意的尺寸，相較於將磁性體配置在線圈的空心部的情況，能使磁性體大型化，而藉由與磁鐵之間的協同作用，能確實地限制轉子的靜止位置。而且，由於線圈與磁性體被固定於線圈板，所以經由線圈板，能精度佳地決定線圈與磁性體的位置關係，使轉子確實地停止在線圈與磁鐵之間的容易產生勵磁力的位置，而能使轉子確實地啟動。

又，較佳是：在線圈板，一體地形成用以將轉子支持成可旋轉自如的底座。此情況，由於不是金屬製的構件而是線圈板的底座來支持轉子，所以在轉子和定子之間的滑動部，不需要設置樹脂製的墊圈，可免除墊圈所佔的厚度來使馬達薄型化。而且，當組裝馬達時，也不需要墊圈的組裝作業，而有助於馬達組裝作業的迅速化。

又，較佳是：在基底部的側壁，形成切口部，電路基板，往軸的半徑方向而被插入該切口部；在線圈板，形成：嵌合凹部，從切口部插入的電路基板要被嵌合於其中；以及爪部，其朝向嵌合凹部突出，用以保持電路基板。

若根據此構成，以使電路基板嵌入線圈板的嵌合凹部的方式，電路基板經由切口部而往軸的半徑方向被插入， 則不會干擾到要被組裝在軸的軸線方向上的其他構件，而能確實地將電路基板安裝在基底部上。進而，藉由採用爪部，可謀求馬達的組裝作業的迅速化，且由於在電路基板與線圈板之間產生構件鬆動的情況會被抑制，所以能抑制由於振動而發生的旋轉位置檢測部與空心線圈之間的位置關係的偏移，並可謀求防止馬達轉矩的減少，而能謀求提高馬達的可靠度。

若根據本發明，能謀求提高線圈的位置精度。

以下，一邊參照圖式一邊詳細地說明有關本發明的無刷馬達的較佳實施形態。

如第1圖所示，無刷馬達1，為了使其可收容在手機等的機器內，而構成硬幣型式的小型振動馬達。此無刷馬達1，具有：在旋轉軸方向互相嵌合的基底部10、及由蓋部11所構成的直徑10mm的殼H；在此殼H內，軸12被固定於其中，並收容有以軸12為旋轉的中心軸之轉子20。

轉子20，具有：要被軸12插通之軸承21、及被固定於此軸承21上而一體地旋轉之圓板狀的轉子軛22。在此轉子軛22的底面，以軸12為中心，固定著環狀的磁鐵23，且在此磁鐵23中，於圓周方向，N極和S極交替地被磁化。又，約為新月狀的配重24，被固定在轉子軛22的外周緣的一部份，藉由此配重24，轉子軛22會被偏心，所以可 伴隨著轉子20的旋轉而發生振動。

如第2圖所示，在基底部10上，設有定子30；定子30，具備：電路基板31、及與電路基板31並列地設置之樹脂製的線圈板32；該電路基板31，具有霍爾感測器IC(旋轉位置檢測部)41，用以探測出磁鐵23的磁性，來檢測轉子20的旋轉位置。

如第3圖及第4圖所示，在線圈板32，一體地形成以軸12為中心的圓形底座32a。在此底座32a上，配置轉子20的軸承21，於是轉子20經由軸承21而轉動自如地被支持在底座32a上。如此，樹脂製的底座32a支持轉子20，所以在轉子和定子之間的滑動部，不需要設置墊圈，可免除墊圈所佔的厚度來使馬達薄型化。而且，當組裝馬達時，也不需要墊圈的組裝作業，而有助於馬達組裝作業的迅速化。

如第3圖及第5圖所示，在線圈板32上，空心線圈42、43被配置成面對磁鐵23；該空心線圈42、43，在其中央具有大約梯形的空心部42a、43a。在線圈板32的頂面大約梯形的凸座(boss)部32b、32c，以軸12為中心，被配置成軸對稱；各凸座部32b、32c，分別被輕壓入空心線圈42、43的空心部42a、43a。另外，空心線圈、線圈部，也可以分別為3個以上。如此，利用空心部42a、43a被嵌合在凸座部32b、32c上，能利用線圈板32簡單且確實地將空心線圈42、43定位，而能謀求空心線圈42、43的組裝作業的迅速化。並且，空心線圈42、43的定位，並不需 要使用治具，所以能安定地獲得空心線圈42、43的定位精度，並能謀求提高線圈的定位精度。進而，隨著線圈的小型化，線圈的定位會越來越困難，但只要利用線圈的空心部被嵌合在線圈板32的凸座部，線圈便能簡單地被定位，所以能容易地對應線圈的薄型化、小型化，亦即容易對應馬達的薄型化、小型化。

進而，在線圈板32的底面，大約扇形的凹部32n，被形成於空心線圈42、43之間，在此凹部32n內，配置相同形狀的齒槽效應板(磁性體)44。此齒槽效應板44，例如是由矽鋼板成形而得，藉由與磁鐵23之間的協同作用而產生齒槽效應轉矩，藉此來限制轉子20的靜止位置。而且，利用使轉子20停止在磁鐵23與空心線圈42、43之間的會產生勵磁力的位置，可謀求轉子20的確實啟動。

如此，在線圈板32上，空心線圈42、43與齒槽效應板44，是被配置成沒有堆積。而且，線圈板32，形成有嵌合凹部32k，電路基板31要被嵌入其中；在基底部10上，於同一平面，電路基板31與線圈板32鄰接。由於線圈板32被設置成與電路基板31並列，所以電路基板31、空心線圈42、43及齒槽效應板44沒有堆積，如此的構成，有助於促進無刷馬達1的薄型化。

又，要被配置於線圈板32中的齒槽效應板44，由於是被配置在空心線圈42、43之間，所以能使齒槽效應板44大型化而產生充分強力的齒槽效應轉矩，能確實地限制轉子20的停止位置。而且，由於空心線圈42、43與齒槽效 應板44被固定於線圈板32，所以經由線圈板32，能精度佳地決定空心線圈42、43與齒槽效應板44的位置關係，並使轉子20正確地停止在磁鐵23與空心線圈42、43之間的容易產生勵磁力的位置，而能使轉子的啟動變容易。

如第2圖及第3圖所示，在線圈板32的外周緣，往軸12的半徑方向，形成從線圈板32突出的4個舌片32d~32g，並在圓周方向被配置成互相隔開。這些舌片32d~32g，與線圈板32形成一體；舌片32d~32g，藉由蓋部11的下端11a而被按壓。結果，線圈板32，經由舌片32d~32g，被基底部10與蓋部11夾持，所以能以簡單的構成來實現線圈板32與殼H的固定。進而，沿著蓋部11的下端11a，基底部10被焊接。

如第1圖及第3圖所示，在基底部10的側壁10a，沿著基底部10的頂面，往軸12的半徑方向，形成切口部10b，而可用以使電路基板31插入。經由此切口部10b，電路基板31被插入，若電路基板31嵌入嵌合凹部32k內，則不會干擾到相對於基底部10而要被組裝在旋轉軸方向上的其他構件，而能確實地將電路基板31安裝在基底部10上。

如第6圖所示，在線圈板32，形成朝向嵌合凹部32k而突出的一對爪部32h、32j，從切口部10b被插入的電路基板31，在爪部32h、32j與基底部10之間，由於隨著電路基板31的組裝，會同時地被保持住，所以可謀求馬達組裝作業的迅速化。進而，在電路基板31與線圈板32之間產生構件鬆動的情況會被抑制，所以能抑制由於振動而發 生的霍爾感測器IC41與空心線圈42、43之間的位置關係的偏移，並可謀求防止馬達轉矩的減少，所以可謀求提高馬達的可靠度。

本發明當然並未被限定於上述實施形態。例如，作為旋轉位置檢測手段，馬達驅動用的IC與霍爾感測器也可以個別地構成，也可以採用具有可根據流過馬達的電流、馬達的感應電壓等來算出馬達的旋轉位置之馬達驅動IC。又，作為磁性體的形狀，除了板狀以外，也可以採用棒狀的磁性體。也可以在殼內設置旋轉軸，並將轉子軛固定於旋轉軸上。

1‧‧‧無刷馬達

10‧‧‧基底部

10a‧‧‧側壁

10b‧‧‧切口部

11‧‧‧蓋部

12‧‧‧軸

20‧‧‧轉子

21‧‧‧軸承

22‧‧‧轉子軛

23‧‧‧磁鐵

24‧‧‧配重

30‧‧‧定子

31‧‧‧電路基板

32‧‧‧線圈板

32a‧‧‧底座32a

32b、32c‧‧‧凸座部

32d~32g‧‧‧舌片

32h、32j‧‧‧爪部

32k‧‧‧嵌合凹部

32n‧‧‧凹部

41‧‧‧霍爾感測器IC(旋轉位置檢測部)

42、43‧‧‧空心線圈

42a、43a‧‧‧空心部

44‧‧‧齒槽效應板(磁性體)

H‧‧‧殼

第1圖是表示有關本發明的無刷馬達的一實施形態的分解斜視圖。

第2圖是表示第1圖所示的定子的斜視圖。

第3圖是表示第1圖所示的定子的平面圖。

第4圖是沿著第3圖的IV-IV線之無刷馬達的剖面圖。

第5圖是沿著第3圖的V-V線之無刷馬達的剖面圖。

第6圖是沿著第3圖的VI-VI線之剖面圖。

1‧‧‧無刷馬達

10‧‧‧基底部

10a‧‧‧側壁

10b‧‧‧切口部

11‧‧‧蓋部

12‧‧‧軸

20‧‧‧轉子

21‧‧‧軸承

22‧‧‧轉子軛

23‧‧‧磁鐵

24‧‧‧配重

30‧‧‧定子

31‧‧‧電路基板

32‧‧‧線圈板

32a‧‧‧底座32a

32b、32c‧‧‧凸座部

32d~32g‧‧‧舌片

32h、32j‧‧‧爪部

32k‧‧‧嵌合凹部

32n‧‧‧凹部

41‧‧‧霍爾感測器IC(旋轉位置檢測部)

42、43‧‧‧空心線圈

42a、43a‧‧‧空心部

44‧‧‧齒槽效應板(磁性體)

H‧‧‧殼

Claims (5)

1. 一種無刷馬達，是在具有基底部之殼內，收容著轉子與定子之形態的無刷馬達，其特徵在於具備：電路基板，其被配置在上述基底部上，並固定著用以檢測上述轉子的旋轉位置之旋轉位置檢測部；磁鐵，其被配置成面對上述旋轉位置檢測部，並被固定於上述轉子；空心線圈，其在中央具有空心部，且被配置成面對上述磁鐵；以及線圈板，在其頂面上形成有凸座部，該凸座部嵌合於上述空心線圈的上述空心部中，一邊將上述空心線圈定位一邊將其配置，並且該線圈板與上述電路基板並列地被設置在上述基底部上。
2. 如申請專利範圍第1項所述的無刷馬達，其中在上述線圈板，至少配置2個上述空心線圈，並固定有磁性體；該磁性體係被配置於2個上述空心線圈之間，藉由與上述磁鐵的協同作用，用以限制上述轉子的靜止位置。
3. 如申請專利範圍第1項所述的無刷馬達，其中在上述線圈板，一體地形成用以將上述轉子支持成可旋轉自如的底座。
4. 如申請專利範圍第2項所述的無刷馬達，其中在上述線 圈板，一體地形成用以將上述轉子支持成可旋轉自如的底座。
5. 如申請專利範圍第1~4項中任一項所述的無刷馬達，其中在上述基底部的側壁，形成切口部，上述電路基板，往上述軸的半徑方向而被插入該切口部；在上述線圈板，形成：嵌合凹部，從上述切口部插入的上述電路基板要被嵌合於其中；以及爪部，其朝向上述嵌合凹部突出，用以保持上述電路基板。