(57)【要約】【課題】ロータ側にコイルを設ける場合、回転部材へのコイルの取り付けが容易であり、コイルの通電による発熱を効率良く放熱する構造とする。【解決手段】ハウジング３，４内に永久磁石１４を取り付け、ハウジング３，４内には、永久磁石１４と対向配置するように空芯状の複数のコイルを回転部材１３に対し周方向に取り付け、回転部材１３とシャフト８が一体回転する扁平モータ１において、回転部材１３を金属板１３ａと樹脂板１３ｂが重ね合わされた金属基板より形成し、回転部材１３の表面にはコイル９が配設される金属面１３ｄが露出した凹部１３ｃを形成し、金属面１３ｄ上にコイル９を嵌着させた。【選択図】  図１
2004260975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
該ハウジング内に固定される永久磁石と、
空芯状を呈し、前記永久磁石と対向配置される複数のコイルと、
該コイルが周方向に取り付けられ、前記コイルと一体回転を行う回転部材と、
該回転部材と一体回転を行うシャフトとを備えた扁平モータにおいて、
前記回転部材は金属基板から成り、金属面が露出する凹部が形成され、該凹部に前記コイルが配設されることを特徴とする扁平モータ。
【請求項２】
ハウジングと、
該ハウジング内に固定される永久磁石と、
空芯状を呈し、前記永久磁石と対向配置される複数のコイルと、
該コイルが周方向に取り付けられ、前記コイルと一体回転を行う回転部材と、
該回転部材と一体回転を行うシャフトとを備えた扁平モータにおいて、
前記回転部材は金属板と樹脂板とが重ね合わされた金属基板から成り立っており、前記樹脂板の軸方向に凹部が形成され、該凹部に前記コイルが配設されることを特徴とする扁平モータ。
【請求項３】
前記凹部に、前記コイルが嵌着されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の扁平モータ。
【請求項４】
前記回転部材には、前記コイルが電気的に固定され、前記コイルに給電が成される整流子が印刷により形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の扁平モータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハウジング内部に空芯状の複数のコイルを備えた扁平モータに関するものであり、特に、コイルを固定する回転部材の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、径方向の大きさに対して軸方向の大きさが短いモータは、扁平モータと称される。この様な扁平モータにおいては、ハウジング内に永久磁石が固定されて、永久磁石に対向して空芯状の複数のコイルが回転部材に周方向に設けられる。また、回転部材はシャフトと一体回転を行うようになっており、外部からコイルに対して給電を行うと、コイルと永久磁石との間に電磁力が作用することにより、シャフトが回転を行う。
【０００３】
この場合、複数のコイルは周方向に並ぶよう円盤状の回転部材上に位置決めされた後、コイルの端部は回転部材の中央に設けられた整流子に対して電気的に接続される。扁平モータにおいては回転を行うロータ側にコイルを設ける場合、周方向に配設された複数のコイルは樹脂により一体化され、更に、プリント基板上に設けられた整流子がコイルを固定する樹脂によって一体化される方法が取られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１４５３１７号公報（第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した構成では、コイルを樹脂により一体化を図る場合には、次に示す方法が取られる。例えば、空芯状を呈する複数のコイルを用意して、コイルのそれぞれの端部を整流子に電気的に接続した後、コイルを周方向に配設してインサート成形によりコイルを一体化する場合、コイルをシャフトの周囲に並べて所定位置に位置決めを行ってからインサート成形することが必要になるので、コイルの一体化に対して工数が多くなる。また、コイルをインサート成形により一体化する場合には、成形による樹脂の圧力（樹脂圧）によってコイルと整流子との間で断線が発生し易くなる。更に、コイルが樹脂により覆われて固定されると、コイルに給電が行われた場合、コイルの発熱を十分に放熱することができなくなってしまう。この為、扁平モータの耐熱温度が制約される。
【０００６】
よって、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ロータ側にコイルを設ける場合に回転部材へのコイルの取り付けが容易であること、コイルの通電による発熱を効率良く放熱する構造とすることを技術的課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために講じた第１の技術的手段は、ハウジングと、該ハウジング内に固定される永久磁石と、空芯状を呈し、前記永久磁石と対向配置される複数のコイルと、該コイルが周方向に取り付けられ、前記コイルと一体回転を行う回転部材と、該回転部材と一体回転を行うシャフトとを備えた扁平モータにおいて、前記回転部材は金属基板から成り、金属面が露出する凹部が形成され、該凹部に前記コイルが配設される構成とした。
【０００８】
上記した手段によれば、回転部材は金属基板から成り、金属面が露出する凹部を形成し、凹部にコイルを配設すれば、凹部によるコイルの位置決めがし易くなり、ロータ側にコイルを組付け一体化を行う際の工数が低減される。また、コイルを金属面が露出する部位に設ければ、給電によりコイルが発熱しても、回転部材の金属面によって放熱を行う部品点数を増加させることなく、効率良く放熱が行える。
【０００９】
また、上記した課題を解決するために講じた第２の技術的手段は、ハウジングと、該ハウジング内に固定される永久磁石と、空芯状を呈し、前記永久磁石と対向配置される複数のコイルと、該コイルが周方向に取り付けられ、前記コイルと一体回転を行う回転部材と、該回転部材と一体回転を行うシャフトとを備えた扁平モータにおいて、前記回転部材は金属板と樹脂板とが重ね合わされた金属基板から成り立っており、前記樹脂板の軸方向に凹部が形成され、該凹部に前記コイルが配設される構成とした。
【００１０】
上記した手段によれば、回転部材は金属板と樹脂板とが重ね合わされた金属基板金属基板から構成し、樹脂板の軸方向に凹部を形成して、凹部にコイルを配設すると、樹脂板に形成された凹部によってコイルの位置決めがし易くなり、ロータ側にコイルを組付け一体化を行う際の工数を低減することが可能である。この様に、コイルを樹脂板の凹部に設ければ、給電によりコイルが発熱しても、樹脂板と重ね合わされた金属板へと熱が逃げてゆき、コイルの放熱を行うことが可能となる。それ故に、放熱を行う部品点数を増加させることなく、効率良くコイルの放熱が行える。
【００１１】
この場合、凹部にコイルが嵌着される構成とすれば、コイルを凹部に嵌着させれば良く、簡単にコイルを位置決めしてロータ側に一体化することが可能である。
【００１２】
また、回転部材にはコイルが電気的に固定され、コイルに給電が成される整流子が印刷により形成されると、回転部材に印刷により形成された整流子にコイルが電気的に接続される。この為、回転部材とは別に整流子を持たなくてよいので、扁平モータを構成する部品点数の削減が図れる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、径方向の大きさに対して軸方向の大きさが短い扁平形状のブラシ付モータ（扁平モータ、以下、単にモータと称す）１の構成を示す断面図である。図１に示すモータ１は、中心にシャフト８を備えたロータ１０が、金属製のハウジング３，４の中に２つの軸受６，７によって回転自在に軸支されている。
【００１５】
ハウジング３は有底円筒状を呈し、開口する一方の端部は径方向に延在したフランジ３ｂとなっていると共に、ハウジング３の中央には孔３ａが形成され、この孔３ａに外側から軸受６が嵌着されている。一方、ハウジング４はハウジング３のフランジ３ｂの外径と同径となっており、ハウジング３とでハウジング３の開口を閉塞する。ハウジング４は中央にホルダ５が内側から嵌まる孔４ａが形成され、ハウジング４には孔４ａと同軸で永久磁石１４が側面に接着剤等により固定されている。永久磁石１４はハウジング４の中心と同軸配置されており、周方向において、Ｎ極とＳ極とが交互となる様、複数個（例えば、４個または６個）設けられている。この様なハウジング３，４は、互いに図示しないボルト等の締結部材によって結合されている。
【００１６】
ハウジング４に形成された孔４ａには、中央にフランジ５ｃを有し、後述するロータ１０に対して給電を行うブラシ１１を保持するためのブラシホルダ機能と、ロータ１０の一側をハウジング４によって軸受する軸受機構を有する樹脂から成るホルダ５がハウジング４の内側から嵌っている。
【００１７】
ホルダ５は円筒状を呈し、中央に軸受機能を有する凹部５ａが形成されていると共に、凹部５ａの外径にはブラシ１１が配設される２つのブラシ取り付け孔５ｂがホルダ５の中心に対して対称位置に形成されている。凹部５ａにはシャフト８の一端を軸支する軸受７が圧入により配設され、２つのブラシ取り付け孔５ｂにはそれぞれスプリング１２と、スプリング１２により図１に示す左方向に押圧される金属製のブラシ１１が配設される。
【００１８】
シャフト８は、モータ１の回転を外部に伝達させるものであり、軸受６，７によって回転自在に軸支されている。シャフト８には整流子２およびコイル９を備えた円盤状の回転部材１３が一体で取り付けられている。尚、本実施形態においては、シャフト８と一体回転を行う整流子２及びコイル９を備えた回転部材１３が、ロータ１０を構成する。
【００１９】
そこで、回転部材１３について、図２を参照して説明する。回転部材１３は中央にシャフト８が挿通されてハウジング３，４に支持され回転を行うものである。回転部材１３は放熱性の良い金属（例えば、アルミニウム、銅、銀、鉄等）から成る金属板１３ａと、ガラスエポキシ樹脂から成る樹脂板１３ｂが重ね合わされて一体となった金属基板より成り立っている。回転部材１３の樹脂板１３ｂには、軸方向（板厚方向）において空芯状を呈するコイル９が配設される凹部１３ｃが周方向に形成されている。この凹部１３ｃはコイル９が圧入による嵌着によって取り付けられる様、コイル９の外形形状と略一致する大きさで形成されている。また、回転部材１３には、凹部１３ｃが形成される面において、一体化された金属板１３ａが露出した金属面１３ｄが周方向において形成されている。その周方向に形成された凹部１３ｃの内径の中央には、印刷（例えば、スクリーン印刷等）によって樹脂板上に形成された複数の整流子２が表面に一体で形成されている。この整流子２は、例えば基板上に銅箔を印刷してエッチング処理を施すことで、プリント基板の製造技術を用いて形成され、整流子２は凹部１３ｃの数（例えば、６個）に対応するセグメント２３に分かれ、各セグメント２３は外径の周方向における中央はＵ字状を呈する。
【００２０】
一方、凹部１３ｃに配設されるコイル９は、例えば、導電率が優れた導体金属（例えば、銅線やニッケル線等）から成り、表面に樹脂等の絶縁被膜が形成されたエナメル線を用いている。コイル９は、樹脂から成り形状が台形形状を呈するボビンに巻回されており、コイル９の端部９ａは、図３に示す様に整流子２の各セグメント２３の外径に形成されたＵ字状の部位の両側にスポット溶接または半田付け等により電気的に接続されている。コイル９はシャフト８と同軸且つ周方向に等間隔の凹部内の所定位置にそれぞれ配設された状態では、コイル９の図２に示す下面は金属面１３ｄ上に配設され、複数のコイル９の端部９ａはそれぞれ各セグメント２３に電気的に接続される。尚、コイル９を回転部材１３に取り付ける場合、凹部１３ｃとコイル９とのクリアランスは、回転部材１３が回転した場合にコイル９が凹部１３ｃから外れない程度に設定される。
【００２１】
図１に示す回転を行うロータ１０は、ブラシ１１によって給電が成されるように、周方向に配設された複数のコイル９の内径側にブラシ１１が配設される。ハウジング４側に設けられたブラシ１１はホルダ５内に設けられ、スプリング１２の付勢力によりブラシ１１は整流子２と導電部２５にて接触し、各セグメント２３に対して順次給電が成される。この場合、ロータ１０への給電によってシャフト８が回転すると、ブラシ１１が整流子２のセグメント２３に順次摺接することによって、コイル９への給電が順次行われる。この様にコイル９に給電が成されると、コイル９にはハウジング４に固定された永久磁石１４が軸方向において対向しており、永久磁石１４との電磁力による吸引／反発力によって、コイル９を支持する回転板１３には回転力が発生し、その結果、ロータ１０が回転を行い、ロータ１０の回転によって、回転力がシャフト８より出力される。
【００２２】
以上説明した様に、本実施形態においては、回転部材１３に凹部１３ｃを形成し、凹部１３ｃにコイル９を圧入により嵌着して一体化する構造をとったことから、コイルを樹脂成形により一体化する必要はなく、しかも、空芯状を呈する複数のコイル９の端部９ａを整流子２の各セグメント２３に対して電気的に接続し、コイルを周方向に配設して所定位置に固定してインサート成形を行いコイルを一体化する方法は必要なくなる。よって、コイルをシャフトの周囲に並べて所定位置に位置決めを行ってからインサート成形することが必要なくなるので、回転部材１３へのコイル９の一体化に対しての工数を低減することができる。また、上記した構成では、樹脂成形が必要なくなるので、成形時の樹脂の圧力によってコイル９と整流子２との間で断線が生じない。更に、コイル９が樹脂により覆われて固定されるのではなく、放熱の良い金属面１３ｄ上にコイル９が配設されるので、コイル９に給電が行われコイル９に発熱が発生した場合でも、コイル９の発熱をコイル９が当接する金属板１３ａの部位から金属面１３ｄのみならず金属板１３ａの全域においても放熱することができる為、モータ１の放熱性が良くなり、従来に比べて、扁平モータの耐熱温度が向上する。
【００２３】
尚、本実施形態においては、回転部材１３を構成する樹脂板１３ｂには一例としてガラスエポキシ基板を用いたが、これに限定されるものではなく、その他の樹脂を用いた基板、または、セラミック製基板であっても良い。また、コイル９と凹部１３ｃの形状および数はこれに限定されないものとする。
【００２４】
また、凹部１３ｃに配設されるコイル９は、周囲に絶縁被膜が形成されたエナメル線を用いることによって、回転部材１３の金属面１３ｄとの絶縁を図る構成としたが、これに限定されるものではなく、金属面１３ｄの上にはコイル９の発熱に伴うコイル９の放熱を考慮して、金属板１３ａの板厚に比べ、エポキシ樹脂等による数μｍ〜数ｍｍ程度の極めて薄い絶縁被膜が形成されていても良い。
【００２５】
【発明の効果】
第１の発明によれば、回転部材は金属基板から成り、金属面が露出する凹部を形成し、凹部にコイルを配設すれば、凹部によるコイルの位置決めをし易くすることができるので、ロータ側にコイルの一体化を行う場合の工数を低減できる。また、コイルを金属面が露出する部位に設ければ、回転部材の金属面によってコイルの発熱を金属面の熱伝導によって逃がして放熱を行うことができるので、コイルの発熱を放熱する部品を追加させることなく、安価な構成により効率良く放熱を行うことができる。
【００２６】
第２の発明によれば、回転部材は金属板と樹脂板とが重ね合わされた金属基板金属基板から構成し、樹脂板の軸方向に凹部を形成して、凹部にコイルを配設すると、樹脂板に形成された凹部によってコイルの位置決めをし易くすることができるので、ロータ側にコイルを組付け一体化を行う際の工数を低減できる。また、コイルを樹脂板の軸方向に形成された凹部に設ければ、給電によりコイルが発熱しても、樹脂板と重ね合わされた金属板へとコイルに発生した熱が逃げてゆき、コイルの放熱を行うことができることから、コイルの放熱を行うための部品点数を増加させることなく、効率良くコイルの放熱が行える構成とすることができる。
【００２７】
この場合、凹部にコイルが嵌着される構成とすれば、コイルを凹部に嵌着させて簡単にコイルを位置決めし、ロータ側にコイルを一体化できる。
【００２８】
また、回転部材にはコイルが電気的に固定され、コイルに給電が成される整流子が印刷により形成されると、回転部材に印刷により形成された整流子にコイルを電気的に接続することができるので、回転部材とは別部品として整流子を持たなくて良いことから、扁平モータを構成する部品点数の削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における扁平モータの構成を示す径方向の断面図である。
【図２】図１に示すコイルとコイルが配設される回転部材の形状を示す斜視図である。
【図３】図２に示す回転部材にコイルが配設された場合の平面図である。
【符号の説明】
１  モータ（扁平モータ）
２  整流子
３，４  ハウジング
８  シャフト
９  コイル
９ａ  端部
１０  ロータ
１１  ブラシ
１３  回転部材
１３ａ  金属板
１３ｂ  樹脂板
１３ｃ  凹部
１３ｄ  金属面
１４  永久磁石
【図１】
2004260975.tif 000003
【図２】
2004260975.tif 000004
【図３】
2004260975.tif 000005