(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース部材上に設けられたフラックスプレートと、
前記フラックスプレート上に設けられると共に、基材上の配線を被覆するレジスト層を有する回路基板と、
前記回路基板の前記レジスト層上に配置されると共に、導電性の線材が環状に巻かれた２個のコイルと、
前記回路基板上に設けられたホール素子と、
前記２個のコイルの間に配置させたシャフトと、
前記シャフトに固定されて、前記シャフトと一体的に回動するロータと、
前記コイルに対面して配置されると共に、前記ロータに固定したマグネットとを備えるブラシレスモータであって、
前記回路基板には、前記レジスト層が設けられずに当該回路基板の前記基材を露出させた基材露出部が形成されており、
前記コイルの内周側から出された前記線材の端部は、前記コイルと前記基材との間に出現した前記基材露出部を通って、前記コイルの内周側から前記コイルの外側まで延在させたことを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項２】
前記線材の直径は、０．０１ｍｍ以上０．１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ。
【請求項３】
前記基材露出部には、前記コイルと前記回路基板とを接着する接着剤が充填されており、当該基材露出部を通る前記線材の端部は、前記接着剤によって固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のブラシレスモータ。
【請求項４】
前記ロータには、分銅が取付けられていることを特徴とする１〜３のいずれか一項に記載のブラシレスモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブラシレスモータに係り、特に、携帯電話などの携帯情報端末機器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。
【０００２】
【従来の技術】
従来から一般的に利用されているブラシレスモータにおいては、配線が印刷形成された回路基板上に、環状のコイルが設置されている。そして、このコイルの両接続端部は、コイルの内側及び外側の位置にそれぞれ１つずつ設けられた回路基板側の端子に電気的に接続される。しかしながら、近年のブラシレスモータ及び当該ブラシレスモータに採用されるコイルの小型化に伴い、コイルの内側スペースに端子形成用のスペースを確保することが困難になってきた。そこで、コイルを構成する線材のコイル内周側の端部を、コイルの下側を通してコイル外側に導き、線材の端部両方を、コイル外側に設けられた２つの端子と電気的に接続させているものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
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、線材の端部をコイルの下側を通してコイルの外側に導くと、コイルは回路基板の表面から線材の直径分だけ浮き上がり、それによりコイル自体に傾きが生じてしまう。その傾きによって、コイルと、このコイルと対面して配置されるマグネットとが接触しないように、マグネットとコイルとを必要以上に離間させなければならなかった。従って、回路基板とマグネットとの距離が増加して、ブラシレスモータの薄型化を促進させる方法としては不適切であった。
【０００４】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、更なる薄型化を可能にしたブラシレスモータを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るブラシレスモータは、ベース部材上に設けられたフラックスプレートと、フラックスプレート上に設けられると共に、基材上の配線を被覆するレジスト層を有する回路基板と、回路基板のレジスト層上に配置されると共に、導電性の線材が環状に巻かれた２個のコイルと、回路基板上に設けられたホール素子と、２個のコイルの間に配置させたシャフトと、シャフトに固定されて、シャフトと一体的に回動するロータと、コイルに対面して配置されると共に、ロータに固定したマグネットとを備えるブラシレスモータであって、回路基板には、レジスト層が設けられずに当該回路基板の基材を露出させた基材露出部が形成されており、コイルの内周側から出された線材の端部は、コイルと基材との間に出現した基材露出部を通って、コイルの内周側からコイルの外側まで延在させたことを特徴とする。
【０００６】
このブラシレスモータのベース部材上に設けられたフラックスプレートの上には、基材上の配線を被覆するレジスト層をもった回路基板が設けられ、この回路基板のレジスト層上にコイルが配置されている。そして、コイルの内周側から出された線材の端部は、基材露出部でできた空間を有効活用しながら、外方に導き出されるので、コイルの下を通す線材の影響を受けにくくしながら、コイルとマグネットとの近接状態を維持させることができる。このことは、ブラシレスモータの更なる薄型化を図る上で効果的である。特に、マグネットとコイルとの隙間が０．５ミリにも満たないような小型のロータをもった薄型のブラシレスモータでは、ミクロン単位で有効になる。
【０００７】
また、線材の直径は、０．０１ｍｍ以上０．１ｍｍ以下であることが好ましい。これは、小型化が図られるブラシレスモータに適用できる範囲において、線材の直径が０．０１ｍｍ以上０．１ｍｍ以下であることにより、現実的な範囲で線材を選択することができる。
【０００８】
また、基材露出部には、コイルと回路基板とを接着する接着剤が充填されており、当該基材露出部を通る線材の端部は、接着剤によって固定されていることが好ましい。この場合、回路基板にコイルを接着するにあたって、基材露出部内に入り込んだ接着剤によって、線材の端部を確実に固定することができ、コイル下での断線が起こり難くなる。
【０００９】
また、ロータには、分銅が取付けられていることが好ましい。このような分銅をロータに設けることで、ブラシレスモータを適切な振動発生源として利用することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
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。
【００１１】
図１及び図２に示すように、ブラシレスモータ１０は、携帯電話等の機器内に収容させるために小型のブラシレス振動モータを構成している。このブラシレスモータ１０は、図示しない機器の実装基板上に載置させる載置面１２ａと、これに対向する部品搭載面１２ｂとをもったベース部材１２を有する。このベース部材１２は、例えばプラスチック、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ，ＧＦＲＰ，ＣＦＲＰ）などの材料から形成されており、外形が略正方形状をなす。
【００１２】
このベース部材１２の部品搭載面１２ｂ上にはフラックスプレート１４が固定され、このフラックスプレート１４は、例えば珪素鋼板で成形されて、モータ１０の起動を滑らかにする機能をもっている。また、ベース部材１２の部品搭載面１２ｂ上で支持した回路基板１６は、フラックスプレート１４を覆うように固定されている。この回路基板１６は、外形が略正方形状をなし、ベース部材１２と同程度の大きさを有している。この回路基板１６は、フレキシブル配線基板などから形成されており、上面には配線が印刷形成されている。
【００１３】
また、ベース部材１２には、側方に突出する４本の端子２１〜２４が固定され、各端子２１〜２４は、折り曲げ成形された金属製の板バネからなる。そして、左右一対の端子２１，２２の基端は、回路基板１６の所定の回路部位に半田を介して電気的に接続され、左右一対の端子２３，２４の基端は、回路基板１６に接続されることなく、ベース部材１２に埋設されるようにして固定されている。
【００１４】
更に、ベース部材１２の部品搭載面１２ｂの中央には、ラジアル軸受１８が設けられ、このラジアル軸受１８は、シャフト２０を回転自在に支持している。また、回路基板１６上には、シャフト２０を挟むように２個のコイル２５が固定されている。これらのコイル２５は偏平コイルにより構成されている。更に、回路基板１６上には、磁気を検知するホール素子（磁電変換素子）２７、モータ駆動用素子２６及びその他の電子部品が搭載されている。そしてホール素子２７からの電気信号に基づいてコイル２５への給電を制御する。
【００１５】
更に、図１及び図２に示すように、シャフト２０の先端には、シャフト２０と一体的に回転する直径８ｍｍ程度の小型の円板状ロータ３０が固定されている。そして、ロータ３０の下面には、回路基板１６上に設けられたコイル２５と対向するように、リング状のマグネット３１が接着剤を介して固定されている。また、ベース部材１２とカバー３２とで筐体１９を構成し、この筐体１９は、例えば、縦１１ｍｍ×横１１ｍｍ×高さ３．６ｍｍの大きさを有し、小型化が図られている。
【００１６】
このようなモータ１０は、振動モータとして構成させる必要があるので、図３に示すように、ロータ３０には、シャフト２０に対する重量配分を不均等にするために、ロータ３０の少なくとも一部に焼結タングステンなどの高比重の材料からなる分銅３３が偏心的に固定されている。この分銅３３は、図３及び図４に示すように、ロータ３０の平面部分３０ａに当接配置させる半月状の分銅支持部３４と、分銅支持部３４に一体的に形成されると共にロータ３０の外周縁３０ｂからロータ３０のラジアル方向に迫り出した円弧状の分銅本体部３５とからなる。そして、分銅支持部３４は、ロータ３０の平面部分３０ａに当接させた状態で、レーザ溶接などによる２カ所の溶接部３６をもってロータ３０に固定されている。なお、２カ所の溶接部３６は、後述の各起立爪３７と分銅支持部３４とに架け渡されるようにそれぞれ設けられている。分銅支持部３４は、ロータ３０の平面部分３０ａに当接させた状態で、この当接部分を接着剤によってロータ３０に固定させてもよい。
【００１７】
このように、分銅３３は、ロータ３０の外周縁３０ｂからラジアル方向に迫り出した分銅本体部３５のみならず、この分銅本体部３５と一体をなす分銅支持部３４を有している。そして、この分銅支持部３４は、ロータ３０の平面部分３０ａに当接配置させる平板形状を有しているので、この当接部分にスポット溶接等が施し易く、これにより、ロータ３０に分銅３３を固定させる際の作業性が良くなる。特に、直径１０ミリにも満たないような小径のロータ３０においては、分銅３３の取り付け作業性は良くなる。
【００１８】
更に、分銅３３の構成要素のうちで分銅本体部３５は、振動バランスに与える影響が大きく、精度良く成形する必要がある。そこで、焼結成形時の収縮変形を考慮して、分銅本体部３５に焼結成形時の変形が起こりにくいように、分銅本体部３５は、分銅支持部３４と一体的に形成させている。特に、分銅本体部３５が、ロータ３０の外周縁に沿うような円弧状を有している場合には、焼結成形時において分銅本体部３５が変形し易いので、分銅３３が、前述したような分銅支持部３４をもつことは有効な方策といえる。
【００１９】
また、分銅本体部３５は、ロータ３０の外周縁３０ｂに沿って円弧状に形成されると共に、ロータ３０の外周縁３０ｂからシャフト２０の軸線方向に沿うようにコイル２５側に向けて延び出る。このような分銅本体部３５の採用により、分銅３３の重量バランスを良くしながら、分銅３３の重量を適切に大きくすることができる。
【００２０】
更に、図３及び図５に示すように、ロータ３０の外周縁３０ｂには、分銅３３をロータ３０のラジアル方向に支持する２本の起立爪３７が折り加工によって形成されている。また、各起立爪３７は、分銅本体部３５からロータ３０の外周縁３０ｂに沿って延びる分銅支持部３４の円弧状縁部３４ａに当接させる。そして、左右一対の起立爪３７，３７間に分銅本体部３５を配置させるようにして、２本の起立爪３７，３７で分銅支持部３４を、ロータ３０のラジアル方向に支持する。
【００２１】
このように、各起立爪３７に分銅支持部３４の縁部３４ａを当接させることで、ロータ３０に対する分銅３３の位置決めが容易になり、組み立て作業性が極めて良好になる。特に、直径１０ミリにも満たないような小径のロータ３０では、分銅３３の取り付け作業性が極めて良好になる。しかも、ロータ３０の高速回転時に発生する遠心力によって、分銅３３がロータ３０から外れるような事態を、各起立爪３７によって適切に回避させることができ、ブラシレスモータ１０の耐久性の向上に寄与することになる。
【００２２】
また、図５に示すように、ロータ３０の外周縁３０ｂには、マグネット３１をロータ３０のラジアル方向に支持する２本の爪部３８が折り加工によって形成されている。また、各爪部３８は、ロータ３０の外周縁３０ｂに沿って延在するリング状のマグネット３１の縁部３１ａに当接させる。そして、２本の起立爪３８，３８でマグネット３１を、ロータ３０のラジアル方向に支持する。
【００２３】
このように、各爪部３８にマグネット３１の縁部３１ａを当接させることで、ロータ３０に対するマグネット３１の位置決めが容易になり、組み立て作業性が極めて良好になる。特に、直径１０ミリにも満たないような小径のロータ３０では、マグネット３１の取り付け作業性が極めて良好になる。しかも、ロータ３０の高速回転時に発生する遠心力によって、マグネット３１がロータ３０から外れるような事態を、各爪部３８によって適切に回避させることができ、ブラシレスモータ１０の耐久性の向上に寄与することになる。
【００２４】
図６及び図７に示すように、プラスチック製のベース部材１２には、インサート成形によって４本の端子２１〜２４が固定されている。また、左右一対の端子２１，２２の基端は、回路基板１６の所定の回路部位に半田４５を介して電気的に接続され、左右一対の端子２３，２４の基端は、回路基板１６に接続されることなく、ベース部材１２に埋設するようにして固定されている。そして、各端子２１〜２４は、ベース部材１２に埋設させた端子本体部４０と、端子本体部４０から側方に延在してベース部材１２から張り出すように露出させたバネ性の脚部４１とを有する。
【００２５】
更に、端子２１，２２の端子本体部４０は、ベース部材１２内に確実に埋設させるために矩形の平板からなり、端子２３，２４の端子本体部４０は、ベース部材１２内に確実に埋設させるためにＬ字状の平板からなる。このように、ベース部材１２に端子２１〜２４の端子本体部４０をインサート成形により埋設させると、半田付けのみで機械的支持強度を担保している場合に比べて、端子２１〜２４自体の耐久性や信頼性が格段に向上することになる。また、各端子２１〜２４を、ベース部材１２の側方から張り出させることで、各端子２１〜２４を携帯電話などの機器の所望の電気接点に半田付けした後において、半田付けが良好か否かの確認作業を外部から行い易くなる。その結果として、目視や撮像カメラなどを利用した外観からの半田付けの良否判断が可能になり、このことは、モータ１０の生産性向上の一助をなすものである。
【００２６】
また、各端子２１〜２４において、バネ性の脚部４１は、階段状に折り曲げ形成させてバネ性を担保している。このように、バネ性をもった脚部４１を採用する結果として、機器の電気接点に脚部４１を押し付けるだけであっても十分な電気的接合ができる。
【００２７】
更に、回路基板１６に対して電気的に接続させる端子２１，２２において、端子本体部４０には、切り起こし部としての接続片４３を立設させている。この接続片４３は、回路基板１６に設けられた円形の貫通孔４４内を挿通して、コイル２５側に露出する。そして、ベース部材１２に植立された突起部（図示せず）を回路基板１６を貫通させて、突起部を加締ることで、ベース部材１２上に回路基板１６を固定させた状態において、回路基板１６のコイル２５側から端子２１，２２の接続片４３を露出させ、各接続片４３を、回路基板１６の所定の回路部位に半田４５を介して電気的に接続する。このように、端子２１，２２と回路基板１６との電気的接合作業をコイル２５側から行うことができるので、モータ１０の組み立て作業性が格段に向上する。
【００２８】
また、図８に示すように、回路基板１６は、繊維強化プラスチック（例えば、ＦＲＰ等）で形成された基材５０を有している。そして、基材５０上には、銅箔によってプリント配線５２が施されている。また、プリント配線５２は、このプリント配線５２と回路基板１６上のコイル２５との短絡を防止するレジスト層５４によって覆われている。また、レジスト層５４上において、コイル２５の搭載領域（コイル搭載領域）には、シルク印刷により文字やマーキングが形成された印刷部５６が形成されている。絶縁性を有する印刷部５６によって、回路基板１６上に搭載されるコイル２５とプリント配線５２との絶縁をより確実にしている。
【００２９】
また、回路基板１６には基材露出部６２が形成されている。この基材露出部６２においては、プリント配線５２、レジスト層５４及び印刷部５６が基材５０上に積層されておらず、基材５０が露出されている。この基材露出部６２は、印刷部５６の一部を切除するように、環状のコイル搭載領域の内周側と外周側とを結んで形成されている。よって、回路基板１６上のコイル搭載領域にコイル２５が搭載されると、図９に示したように、コイル２５下に位置する基材露出部６２においては、コイル２５の線材を通すことのできる空間が形成される。なお、コイル２５と基材５０との間の間隙の高さは、例えば約０．１ｍｍである。また、この基材露出部６２は、回路基板１６のプリント成形時に形成される。
【００３０】
更に、回路基板１６上には、プリント配線５２の所定の配線部位と導通する４個の端子６４が、コイル２５の外周の周辺位置に形成されている。そして、これらの端子６４は、コイル２５の外周側の線材の端部（外周側線材端部）６６及び内周側の線材の端部（内周側線材端部）６８と半田を介して電気的に接続されている。更に、各内周側線材端部６８に接続された２個の端子６４は、半田若しくは溶接で形成された端子連接部７０によって電気的に接続されている。また、各外周側線材端部６６に接続された２個の端子６４は、電気機器等の電源と電気的に接続されており、それにより、これらの端子６４を介してコイル２５の両方に電力が供給される。
【００３１】
なお、コイル２５の内周側線材端部６８は、コイルの内周面２５ａから出ており、この内周側線材端部６８はコイル２５の外方に位置する端子６４と接続させる必要がある。そこで、コイル２５の内周側線材端部６８は、上述した基材露出部６２に形成された間隙を通されて、コイル２５の内周側からコイル２５の外側の端子６４まで導かれる。以下、基材露出部６２における内周側線材端部６８の状態を、図９を参照しつつ詳細に説明する。
【００３２】
図９に示すように、コイル２５と回路基板１６とは、接着剤７２を介して接着されている。また、コイル２５と回路基板１６との間に介在する接着剤７２は、基材露出部６２の間隙にも充填されている。そして、直径が約０．０７ｍｍである内周側線材端部６８は、接着剤７２が充填された基材露出部６２内の基材５０上を這うようにしてコイル２５の内周側からコイル２５の外側まで延在する。このように、内周側線材端部６８は、コイル２５と回路基板１６とを接着する接着剤７２によって固定されているため、コイル２５の下で確実に固定される。
【００３３】
また、コイル２５の線材の直径、すなわち内周側線材端部６８の直径は、例えば、約０．０７ｍｍであり、基材露出部６２の間隙の高さと略同じである。そのため、回路基板１６上に搭載されるコイル２５は、基材露出部６２上においても浮き上がることなく回路基板１６と略平行に配置される。このように、基材露出部６２を介して、コイル２５の内周側線材端部６８をコイル２５の外側に導き出すことで、コイル２５の部分的な浮き上がりを防止しながら、コイル２５の内周側線材端部６８と端子６４とを適切に接続することができる。従って、コイル２５の不用意な浮き上がりに伴うコイル２５の傾きを無くすことができるため、コイル２５とマグネット３１とを近接させることができ、マグネット３１とコイル２５との隙間Ｐが０．５ミリにも満たないようなブラシレスモータ１０の薄型化の一助をなす。
【００３４】
なお、内周側線材端部６８の直径と基材露出部６２の高さとは、必ずしも同程度である必要はなく、基材露出部６２がわずかでも形成されていればよい。この場合でも、コイル２５の浮き上がりを抑制することが可能である。また、コイル２５の外周側線材端部６６及び内周側線材端部６８を含むコイル２５の線材の直径は、０．０１ｍｍ以上０．１ｍｍ以下の範囲であればよい。すなわち、直径０．０１ｍｍ未満の線材は、小型のブラシレスモータの作成上困難を伴う。また、直径が０．１ｍｍより大きい線材をブラシレスモータ１０に適用した場合、この線材から形成されるコイルが大型化してしまい、それに伴ってブラシレスモータ１０が大型化し、ブラシレスモータ１０の小型化を推進する上で好ましくない。
【００３５】
次に、以上で説明したブラシレスモータ１０と同様の構成を採用したファンモータについて、図１０を参照しつつ説明する。なお、ブラシレスモータ１０と同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００３６】
図１０に示すように、ブラシレスファンモータ８０においては、筐体８２の構成が、ブラシレスモータ１０の筐体１９の構成と異なる。すなわち、ファンモータ８０の筐体８２は、上面及び下方若しくは側方に開口部を有する直方体形状のベース部材８４と、ベース部材８４の開放側を閉蓋する正方形状のカバー８６とで構成されている。
【００３７】
また、ファンモータ８０は、分銅３３の代わりに複数（例えば、５枚）の羽根８８がロータ３０に固定されている点で振動発生のためのブラシレスモータ１０と異なる。この羽根８８は、ロータ３０又はシャフト２０に固定されていると共に、ロータ３０若しくはシャフト２０の外周縁からラジアル方向に迫り出している。また、各羽根８８は、ロータ３０と一体になって回転する。
【００３８】
更に、カバー８６において、羽根８８と対応する位置には空気導入孔８６ａが形成されている。よって、ロータ３０と一体となって羽根８８が回転すると、この空気導入孔８６ａを介してファンモータ８０内に強制的に空気が導入される。また、ベース部材８４の下面において、羽根８８が迫り出した部分に対応する位置には、空気排出孔８４ａが形成されている。そして、ロータ３０と一体となって羽根８８が回転すると、この空気排出孔８４ａを介してファンモータ８０内から強制的に空気が排出される。
【００３９】
なお、このファンモータ８０においても、回路基板１６には、基材露出部６２が形成されている（図９参照）。従って、基材露出部６２を介してコイル２５の内周側線材端部６８をコイル２５の外側に導き出すことにより、コイル２５自体が内周側線材端部６８で浮き上がることなく、コイル２５の内周側線材端部６８と端子６４とを接続することができる。このようにして、ファンモータ８０の薄型化を促進させている。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によるブラシレスモータは、以上のように構成されているため、次のような効果を得る。すなわち、ベース部材上に設けられたフラックスプレートと、フラックスプレート上に設けられると共に、基材上の配線を被覆するレジスト層を有する回路基板と、回路基板のレジスト層上に配置されると共に、導電性の線材が環状に巻かれた２個のコイルと、回路基板上に設けられたホール素子と、２個のコイルの間に配置させたシャフトと、シャフトに固定されて、シャフトと一体的に回動するロータと、コイルに対面して配置されると共に、ロータに固定したマグネットとを備えるブラシレスモータであって、回路基板には、レジスト層が設けられずに当該回路基板の基材を露出させた基材露出部が形成されており、コイルの内周側から出された線材の端部は、コイルと基材との間に出現した基材露出部を通って、コイルの内周側からコイルの外側まで延在させたことにより、更なる薄型化を可能にしている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るブラシレスモータの一実施形態を示す平面図である。
【図２】図１に示したブラシレスモータにカバーを装着した状態でのＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】ロータに分銅を装着した状態を示す平面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】カバー及びロータを外した状態のブラシレスモータを示す平面図である。
【図７】図６に示したブラシレスモータにカバー及びロータを装着した状態でのＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。
【図８】図１に示したブラシレスモータの回路基板及びコイルを示す平面図である。
【図９】図８に示した基材露出部におけるコイルの線材の配線状態を示した要部拡大断面図である。
【図１０】本発明に係るブラシレスモータの他の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１０…ブラシレス振動モータ（ブラシレスモータ）、１２…ベース部材、１４…フラックスプレート、１６…回路基板、２０…シャフト、２５…コイル、２７…ホール素子、３０…ロータ、３１…マグネット、３３…分銅、５０…基材、５２…プリント配線、５４…レジスト層、５６…印刷部、６２…基材露出部、６４…端子、６８…内周側線材端部、７２…接着剤、８０…ブラシレスファンモータ（ブラシレスモータ）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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