(57)【要約】【課題】空心電機子コイルの構成に工夫を加え、有効導体数を確保することによって起動を容易にさせ、薄くしながらも振動を確保する。【解決手段】印刷配線基材（１）の両面に３個重畳しないように等分に印刷配線型空心電機子コイル（Ｒｂ１‥‥）を形成し、このうち１個の印刷配線型空心電機子コイル（Ｒｂ２）と重畳しないように、かつ、残りの２個の印刷配線空心電機子コイル（Ｒｂ１、Ｒｂ３）と一部が重畳するように２個の多層巻線型空心電機子コイル（Ｒａ、Ｒｃ）を配置開角が約１６０度で載置し、印刷配線型空心電機子コイル（Ｒｂ２）の位置に偏心部材（Ｗ）を備える。【選択図】　　　図５
2004129319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷配線基板を用いた平板整流子部材の中心に軸挿通孔が設けられると共に、上記印刷配線基板の第１面で前記軸挿通孔の半径方向外方に９個の整流子セグメントパターンが印刷形成され、これらの整流子セグメントパターンを３個目毎にショートする導体を有し、前記第１面およびそれと反対面である第２面のいずれか少なくとも一方の面に、少なくとも１個の一層空心電機子コイルが形成され、このうち一つの一層空心電機子コイルの径方向両側に配置開角がほぼ１６０度となる２個の多層巻線空心電機子コイルが配され、前記一層空心電機子コイルの位置に偏心部材を備えた偏心ロータ。
【請求項２】
前記一層空心電機子コイルが、前記第１、第２のいずれか少なくとも一方の面に平面視３個で互いに重畳しないように等分に形成され、このうち１個の一層空心電機子コイルと重畳しないように、かつ、残りの２個の一層空心電機子コイルと一部が重畳するように前記２個の多層巻線型空心電機子コイルを配置開角が約１６０度で載置し、この多層巻線空心電機子コイルが重畳しない前記一層空心電機子コイルの位置に偏心部材が備えられた請求項１記載の偏心ロータ。
【請求項３】
前記一層空心電機子コイルは、前記印刷配線基板に印刷されたパターンで形成されたことを特徴とする請求項１または２記載の偏心ロータ。
【請求項４】
前記偏心部材は比重１０以上のタングステン合金を含む請求項１乃至３に記載の偏心ロータ。
【請求項５】
前記偏心部材はブロック状あるいは粉状の合金を混入した
樹脂で巻線型空心電機子コイルと共に一体成形された請求項１乃至３に記載の偏心ロータ。
【請求項６】
前記請求項１乃至５のいずれか１項に記載の偏心ロータと
、この偏心ロータを軸を介して支持するケースとブラケットからなるハウジングと、この偏心ロータに空隙を介して磁力を与えるためにＮＳ交互に６極に磁化され、ハウジングの一部に配された扁平なマグネットと、この扁平なマグネットの内径部で基端がブラシベースに配され、先端が前記整流子セグメントを介して前記空心電機子コイル群に摺接開角１８０度で摺接することによって電力を供給するブラシとを備えた偏平コアレス振動モータ。
【請求項７】
前記軸は少なくとも一端が前記ハウジングに溶着されると共に、このハウジングを構成するケースとブラケットは溶着で組み立て結合され、このハウジングは厚みが０．２ｍｍ以下で構成されると共に、前記ブラシベースはフレキシブルで接着層を含めた厚みが０．１８ｍｍ以下で構成され、前記ハウジングはマグネットが配される部分に透孔が設けられ、この透孔を通って前記フレキシブルベースの一部がハウジング側方に導出されている請求項６に記載の偏平コアレス振動モータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、移動体通信機器のサイレントコール手段などに用いられる薄型モータの改良に係り、厚さが２ミリ程度の超薄型偏平コアレスモータと同モータに搭載する偏心ロータの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動体通信機器の小型薄型化志向に伴い、移動体通信機器に搭載される部材も小型薄型化の要求がつよい。
たとえば、最近においては、扁平化の要求は極端なものとなり、モータのサイズも直径１０ｍｍ、厚みも２ｍｍ程度まで要求がある。
このような状況下においては、偏心ロータも厚みが極限まで追い込まれる。
このロータだけで振動を発生させるようにした扁平型振動モータの先行技術としては、３個の空心電機子コイルを片側に偏在させるようにしたもの（特許文献１参照）か、３個の等分に位置した空心電機子コイルの内、１個を小さくしてアンバランスを発生するもの（特許文献２参照）がある。
【０００３】
しかしながら、前述のように偏心ロータの厚みが極限まで追い込まれるようになると、ロータ自体、特に空心電機子コイルだけでアンバランスにしたものでは、振動量が少なく実用的には、タングステン等の高比重ウエイトを補助的に単相の空心電機子コイル間に付加させる構成にする必要がある。（特許文献３参照）また、移動体通信機器のサイレントコール手段の一つに扁平型振動モータでは、機器側の印刷配線板に両面粘着剤などを介して直接載置するため、取り付け面は平坦が要求され、ブラシに電力を供給する給電端子はモータの側周部に導出されるようになっている。
【０００４】
このような扁平型モータは、軸方向界磁型リング状マグネットで駆動されるので、このマグネットの内径部分に配されたブラシに電力を供給する給電構造に工夫が必要である。このため、ブラシに電力を供給する給電構造前記マグネットと、このマグネットを載置したハウジングの一部であるブラケットとの間から導出させる必要がある。
このような薄型コアレス振動モータは、ブラケットにブラシベースの形状に合わせてプレス加工によって凹所を形成し、この凹所にブラシベースを埋め込むことにより、ブラスベースの厚みを無視できるようにしたものがある。（特許文献４参照）
【０００５】
【特許文献１】米国特許５０３６２３９公報
【特許文献２】特開平２−１７８５３号公報
【特許文献３】特開２０００−２２４８０５号公報
【特許文献４】特開平１０−２６２３５２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献３のものは、単相のためロータの電機子コイルの位置決めが必要で、ロータ自体を薄型にできない。
また、特許文献４のようにハウジングを押し潰してプレス加工で凹所を押し潰して形成するのは、かなりのブラケットの厚みが必要であり、このため、従来の技術では厚さが２．５ｍｍ程度が限界であった。
そこで、この発明は、偏心ロータを構成する空心電機子コイルの構成に工夫を加え、有効導体数を確保することによって起動を容易にさせ、薄くしながらも振動を確保でき、ハウジングにも工夫を加え、モータの厚みを２ｍｍ程度にできるようにしたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題の基本的な解決は、請求項１に示す発明のように、印刷配線基板を用いた平板整流子部材の中心に軸挿通孔が設けられると共に、上記印刷配線基板の第１面で前記軸挿通孔の半径方向外方に９個の整流子セグメントパターンが印刷形成され、これらの整流子セグメントパターンを３個目毎にショートする導体を有し、前記第１面およびそれと反対面である第２面のいずれか少なくとも一方の面に、少なくとも１個の一層空心電機子コイルが形成され、このうち一つの一層空心電機子コイルの径方向両側に配置開角がほぼ１６０度となる２個の多層巻線空心電機子コイルが配され、前記一層空心電機子コイルの位置に偏心部材を備えたもので達成できる。
このようにすれば、ロータ自体が薄型にでき、偏心部材で振動を確保できる。また、別途位置決め手段を設ける必要がない。
【０００８】
さらに、請求項２に示す発明のように、前記一層空心電機子コイルが、前記第１、第２のいずれか少なくとも一方の面に平面視３個で互いに重畳しないように等分に形成され、このうち１個の一層空心電機子コイルと重畳しないように、かつ、残りの２個の一層空心電機子コイルと一部が重畳するように前記２個の多層巻線型空心電機子コイルを配置開角が約１６０度で載置し、この多層巻線空心電機子コイルが重畳しない前記一層空心電機子コイルの位置に偏心部材が備えられたものにするのがよい。
このようにすれば、有効導体数が多く、ブラシの摺接も１８０度のため、ロータに均一に応接するのでロータが傾くことがないため、起動が容易となる。
また、請求項３に示すように、一層空心電機子コイルを印刷配線基板に印刷されるパターンで形成すれば、部品点数を増やしたり、コストを上げることなくコイル数を増やすことが可能となる。
【０００９】
さらに、請求項４、５に示す発明のように、前記偏心部材は比重１０以上のタングステン合金を含むものか、タングステン合金のブロックあるいは合金粉末を混入した樹脂で巻線型空心電機子コイルを一体成形されたものにするのがよい。
このようにすれば、偏心量を大にすることができる。
【００１０】
このような偏心ロータを使用して超薄型コアレス振動モータにするには、請求項６に示すように、前記請求項１ないし５のいずれか１項に記載の偏心ロータと、この偏心ロータを軸を介して支持するケースとブラケットからなるハウジングと、この偏心ロータに空隙を介して磁力を与えるためにＮＳ交互に６極に磁化され、ハウジングの一部に配された扁平なマグネットと、この扁平なマグネットの内径部で基端がブラシベースに配され、先端が前記整流子セグメントを介して前記空心電機子コイル群に摺接開角１８０度で摺接することによって電力を供給するブラシとを備えたものにすれば達成できる。
このような薄型コアレス振動モータは、薄型ながらも振動量が確保できる。
【００１１】
そしてフレキシブルベースをマグネットとブラケットの間から導出するに当たってたとえば、ブラケットの厚みを０．１５〜０．２ミリでも潰すような無理な手段が不要となるので、薄型化に対してフレキシブルベースの厚みを考慮しなくて済み、２ｍｍ厚のモータにすることができる。
すなわち、請求項７に示すように、前記軸は少なくとも一端が前記ハウジングに溶着されると共に、このハウジングを構成するケースとブラケットは溶着で組み立て結合され、このハウジングは厚みが０．２以下で構成されると共に、前記ブラシベースはフレキシブルで接着層を含めた厚みが０．１８以下で構成され、前記ハウジングはマグネットが配される部分に透孔が設けられ、この透孔を通って前記フレキシブルベースの一部がハウジング側方に導出されているものにするのがよい。
このようにすれば、軸がたとえば、０．５ミリ程度にものでも、確実に保持でき、落下など衝撃がロータに加わっても軸の変形が防止でき、たとえばブラケットの厚みを０．１５〜０．２ミリしたものでも潰すような無理な手段が不要となるので、薄型化に対してフレキシブルベースの厚みを考慮しなくて済み、２ｍｍ厚のモータにすることができる。しかも、比重１０以上の偏心ウエイトによって振動量が大となるものが得られる。
【００１２】
【発明の実施の態様】
次に、この発明の実施の形態の図面を説明する。
図１は、この発明の第１の実施の形態の偏心ロータを備えた超薄型コアレス振動モータの断面図である。
図２は、図１の給電構造の特徴を示す底面図である。
図３は、図１の偏心ロータの平面図である
図４は、図１のモータの回転原理説明図である。
図５は、偏心ロータの別の実施の形態の平面図である
図６は、図５の偏心ロータを搭載したモータの回転原理説明図である。
【００１３】
以下、上記各図面に基づく実施形態を説明する。
図１は、厚み２ｍｍ程度に構成した超薄型偏平コアレス振動モータを示す。このモータは厚さ０．１５ｍｍの薄い磁性ステンレス板を絞り加工したケース１と、このケースの開口部にレーザ溶接Ｙで取り付けた厚さ０．２ｍｍ程度のブラケット２でハウジングＨが構成される。内部には、前記ブラケット２の中心２ａに直径０．５ｍｍ程度の軸３が圧入固定される。そしてこの軸３の半径方向外方に薄いリング状マグネット４が載置されている。
ここで軸３の基端は本例のように圧入後、レーザ溶接Ｙしてもよい。
【００１４】
前記軸３には、厚み０．６ｍｍ程度の偏心ロータＲが偏心ロータＲに取りつけられた軸受Ｂにより回転自在に装着され、軸方向空隙を介して前記リング状マグネット４に臨ませている。
この偏心ロータＲには、後述の図３に示すような配置開角が約１６０度で磁極の幅の開角にした２個の多層巻線からなる空心電機子コイル（以後多層巻線型空心電機子コイル）Ｒａ、Ｒｃと、多層巻線型空心電機子コイルの間に重畳させないように磁極の幅の開角で一層に形成した１個の空心電機子コイルＲｂと、さらにこの一層の空心電機子コイルＲｂの位置に載置した偏心ウエイトＷからなり、ここでは複雑になるため図示しないが、図４に示すように裏側の９極のセグメントを有する印刷配線コミュテータ５を介して一対の正負のブラシ６、７により電力を受けるようになっている。
【００１５】
ここでは、偏心ロータＲは、後述の図３のＡ−Ａ’線切断断面で表している。前記ブラケット２には、図２にも示すように、ちょうど前記マグネット４の位置が透孔２ａとなっていて、前記ブラシ６、７を植設したフレキシブルベース８は、前記ブラシを植設したパターン６ａ、７ａを半径方向へ延在させてこの透孔２ａを通して前記ケース１の側周に導出される。したがって、フレキシブルベース８をマグネット４とブラケットの間から外方に導出するに当たって、この０．１５程度の厚みを有するフレキシブルベース８の導出空間を容易に確保できることになる。ここで前記フレキシブルベース８は所定の面に接着剤が付着されていてブラケット、マグネットに接着で固定するのがよい。
前記フレキシブルベース８の給電電極部はブラケット２より突き出された舌片２ｂの部分で折り返され、３方向に半田電極がむき出されて容易に機器側の印刷配線板に半田結線できるようになっている。
【００１６】
一方ハウジングの他部を構成するケース１は、中央に前記細手のステンレス製の軸３の他端が装着される浅いバーリング状透孔１ａが配され、この透孔１ａの周囲の突部にポリイミドフイルムＰを配着し、このポリイミドフイルムＰを介して前記偏心ロータＲの軸受Ｂの上面を前記一対のブラシ６，７の押接力によって摺接させている。このため、偏心ロータＲは常時ケース１側に付勢され、ポリイミドフイルムＰで軸の周囲を回転自在に押さえられるので、ケース１側に移動して当たるおそれがなく、空隙を常に一定にして回転位置がばらつくこともなく安定して回転支承させることができる。
ここで、前記軸３の他端は前記ケースに前記バーリング状透孔１ａの部分でレーザ溶接Ｙされている。
また、ケース１とブラケット２はレーザ溶接接合されているので、薄手の部材でも変形が起きにくく、前記軸３は前記偏心ロータの落下などの衝撃が加わっても透孔から外れてしまうおそれはない。
【００１７】
図３に、前記概略説明した図１の偏心ロータＲの構成を示す。空心電機子コイルＲａおよびＲｃは多層巻線で形成され、印刷配線基板９に１６０度の配置開角となるよう配置される。空心電機子コイルＲｂは空心電機子コイルＲａおよびＲｃの配置開角１６０度の中間部に、コイルが重畳しないよう設けられる。空心電機子コイルＲｂは一層の巻線で形成され印刷配線基板９上に配置されるか、印刷配線基板９に印刷されるパターンをコイル状に形成（以後印刷配線型という）して配置する。パターンを利用した場合、コイル端末を印刷配線基板９の接続パターンへ接続する手間が省ける。
【００１８】
空心電機子コイルＲｂの位置には、コイルの層数の違いあるいは印刷パターンの厚みと多層の厚みの違いだけ空間が形成される。この空間には密度１５程度の例えばタングステン合金製のウェイトＷを載置する。そして、空心電機子コイルＲａ、ＲｃとウェイトＷ（空心電機子コイルＲｂを一層の巻き線コイルで形成した場合はこの空心電機子コイルＲｂも）を樹脂成形により印刷配線基板９と一体化する。
この際、一体化するための樹脂にタングステン合金のブロック、粉末等の金属を混入させ、高比重樹脂Ｊとして成型し一体化してもよい。金属としては、比較的比重の大きい金属であればよい。
【００１９】
図３に示すように樹脂をコイル側へ偏在させることで、より振動量の多いロータが構成可能である。また、高比重樹脂Ｊの比重を高める（例えば密度１０以上）ことで、別体のウェイトＷを用いず、空心電機子コイルＲｂの部分の空間に満たされた高比重樹脂ＪをウェイトＷとして利用することも可能である。ウェイトＷは、求められる振動量等にあわせ、適宜その大きさ、形状、密度や比重を選択すればよい。
ウェイトＷは、厚み方向で多層巻線で形成された空心電機子コイルＲａおよびＲｃより突きでないかあるいは樹脂一体成型のための若干の突き出しであれば、この空間を有効利用してのロータの薄型化が可能となる。
【００２０】
また、印刷配線基板９は、紙フェノール、ガラスエポキシ等の平板状の基板や、薄いフィルム状フレキシブル基板等を用いることができる。この印刷配線基板９の形状は、樹脂成形される部分だけの扇形としてもよいし、図３に示すように円形に形成し樹脂成形される部分を扇型に形成してもよい。この場合、印刷配線基板９の面上で樹脂のない部分に、空心電機子コイルＲａおよびＲｃのコイル巻付端末接続のためのパターンが設けられる。
樹脂成形されない部分の印刷配線基板９の重量はそれほど大きくないため、偏心（振動）の量にそれほど影響を与えず、接続パターンを設けることが可能となり、接続作業が容易となる。
この樹脂成形部分には、焼結含油軸受Ｂが取りつけられ、このロータＲを軸３に回転自在に装着する。
ここで、他面側に概略構成として記載された平板コミュテータ５は、この薄いフレキシブル基板に形成するか、または、このフレキシブル基板に別の薄い印刷配線板で平板コミュテータを形成したものを添設してもよい。
【００２１】
ここで、樹脂成形部の多層巻線型空心電機子コイルの厚みによる段差部分には、風損を防ぐ意味からテーパ部分Ｔを配慮するのは望ましい。
このコミュテータ５は、図４の回転原理説明図に示すようにＮ、Ｓ交互に６極に着磁されたマグネットと組みあわせる場合は、３個毎にショートした９極のセグメントＳ１ないしＳ９からなる公知のものが用いられる。今、この結線状態を説明すると、多層巻線型空心電機子コイルＲａの巻き始めは、多層巻線型空心電機子コイルＲｃの巻き終わりと共に、整流子セグメントＳ４に結線され、マイナス側のブラシ７を介してマイナス電源に接続されており、前記巻線型空心電機子コイルＲａの巻き終わりは、一層の空心コイルＲｂの巻き始めと共に整流子セグメントＳ２に結線され、前記巻線型空心電機子コイルＲｃの巻き始めは、前記一層の空心コイルＲｂの巻き終わりと共に、整流子セグメントＳ４、Ｓ１を介してプラス側のブラシ６を経てプラス電源より電力が供給されるようになっている。ここでは小さい矢印は電流の方向を示し、大きい矢印はロータの回転移動する方向を示しているが、いずれも、反トルクは発生しない。
【００２２】
図５に示すものは、偏心ロータの変形例で前記一層の空心電機子コイルＲｂ１、Ｒｂ２及びＲｂ３は印刷配線型からなり、第１、第２のいずれか少なくとも一方の面、ここでは内径のスルーホールを介して両面に平面視では３個で互いに重畳しないように等分（すなわち、１２０度ピッチで）に形成され、この内、１個の印刷配線型空心電機子コイルＲｂ１と重畳しないように、かつ、残りの２個の印刷配線空心電機子コイルＲｂ２、Ｒｂ３と一部が重畳するように前記２個の多層巻線型空心電機子コイルＲａ、Ｒｃを配置開角が約１６０度で載置し、この多層巻線型空心電機子コイルが重畳しない前記印刷配線型空心電機子コイルＲｂ１の位置に比重１５程度の偏心部材Ｗが備えられ、重心の移動を大にさせるため、前記樹脂Ｊで前記残りの２個の印刷配線空心電機子コイルＲｂ２、Ｒｂ３と一部が重畳しない部分を除いて一体成形されたものである。
この第５図の構成は、印刷配線型空心電機子コイルＲｂ２、Ｒｂ３以外は図３に示す構成と同様である。
なお、前記偏心部材Ｗの比重は、モータサイズにもよるが、比重１０〜１７．５程度のものが選定できる。
【００２３】
ここでも、樹脂成形部の多層巻線型空心電機子コイルの厚みによる段差部分には、風損を防ぐ意味からテーパ部分Ｔを配慮するのは望ましい。
なお、端末の結線などは、後述の図６に示すようになっているので、この図５では複雑になるため省略し、さらに、本図の裏側である第１面側の平板コミュテータも省略しているが、このコミュテータ５は、後述の図６の回転原理説明図に示すようにＮ、Ｓ交互に６極に着磁されたマグネットと組みあわせる場合は、３個毎にショートした９極のセグメントＳ１ないしＳ９からなる公知のものが用いられる。
このよう構成にすれば、図３で説明した構成と同様に、円盤形でもタングステンの高比重による重量と空心電機子コイルの偏心部材側よりによって偏心ウエイト側Ｗ側に大きく重心が来るので、偏心量の大なる偏心ロータを形成することができる。
印刷配線型空心電機子コイルも平面視３個あるので、モータのサイズが直径１０ｍｍ程度でも合計巻回数が約６０以上と比較的多くなるので起動トルクも大にすることができる。
【００２４】
図６は、図５に示す偏心ロータＲ１の結線状態と回転原理の説明図で、すなわち、印刷配線型空心電機子コイルは３個（Ｒｂ１，Ｒｂ２およびＲｂ３）に分散され、シリーズに接続されており、今、この結線状態を説明すると、巻線型空心電機子コイルＲａの巻き始めは、巻線型空心電機子コイルＲｃの巻き終わりと共に、整流子セグメントＳ４に結線され、マイナス側のブラシ７を介してマイナス電源に落ちており、前記巻線型空心電機子コイルＲａの巻き終わりは、印刷配線型空心電機子コイルＲｂ３の巻き始めと共にセグメントＳ２に結線され、巻線型空心電機子コイルＲａの巻き始めは、印刷配線型空心電機子コイルＲｂ１の巻き終わりと共にセグメントＳ４に結線され、同セグメントＳ１、プラス側ブラシ６を介してプラス電源から供給され、同巻き始めは、印刷配線型空心電機子コイルＲｂ２の巻き終わりに、同コイルＲｂ２の巻き始めは、印刷配線型空心電機子コイルＲｂ３の巻き終わりにに結線されている。
したがって、この状態では、セグメントＳ１、Ｓ４を介して各空心電機子コイルには矢印のように電流が流れ、マイナス電源に落ちるので、フレミング左手の法則にしたがって、全空心電機子コイルに大矢印の向きに全トルクが発生することになるので、起動電圧を低減できる。
【００２５】
【発明の効果】
この発明の偏心ロータはは上記のように構成したので、ロータ自体が薄型にでき、偏心部材で振動を確保でき、特に請求項２に示す発明では、有効導体数が多く、ブラシの摺接も１８０度のため、ロータに均一に応接するのでロータが傾くことがないため、起動が容易となる。
フレキシブルベースをマグネットとブラケットの間から導出するに当たってたとえば、ブラケットの厚みが０．１５〜０．２ミリのものでも潰すような無理な手段が不要となるので、薄型化に対してフレキシブルベースの厚みを考慮しなくて済み、２ｍｍ厚のモータにすることができる。
【００２６】
このような偏心ロータを備えた薄型コアレス振動モータは、請求項５，６に示すようにすると、薄型ながらも振動量が確保でき、軸がたとえば、０．５ミリ程度のものでも、確実に保持でき、落下など衝撃がロータに加わっても軸の変形が防止でき、たとえばブラケットの厚みを０．１５〜０．２ミリしたものでも潰すような無理な手段が不要となるので、薄型化に対してフレキシブルベースの厚みを考慮しなくて済み、２ｍｍ厚のモータにすることができる。しかも、比重１０以上の偏心ウエイトによって振動量が大となるものが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態の偏心ロータを備えた薄型コアレス振動モータの断面図である。
【図２】図１の給電構造の特徴を示す底面図である。
【図３】図１の図１の偏心ロータの平面図である。
【図４】図１の同モータの回転原理説明図である。
【図５】図１の偏心ロータの変形例の平面図である。
【図６】図５の同モータの回転原理説明図である。
【符号の説明】
Ｈ　ハウジング
１　ケース
２　ブラケット
２ａ　透孔
３　軸
４　ネオジム製のリング状マグネット
Ｒ、Ｒ１　偏心ロータ
５　平板コミュテータ
６、７　一対のブラシ
８　フレキシブルベース
９　印刷配線基板
【図１】
2004129319.tif 000003
【図２】
2004129319.tif 000004
【図３】
2004129319.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004129319.tif 000007
【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年12月11日(2003.12.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】印刷配線基板（９）には中心に軸挿通孔が設けられると共に、第１面で前記軸挿通孔の半径方向外方に９個の整流子セグメント（Ｓ１‥‥）からなる平板コミュテータ（５）が配され、前記第１面およびそれと反対面である第２面のいずれか少なくとも一方の面に少なくとも１個の一層空心電機子コイル（Ｒｂ）が形成され、このうち１個の一層空心電機子コイルの両側に配置開角がほぼ１６０度となる２個の多層巻線型空心電機子コイル（Ｒａ、Ｒｃ）が配され、前記一層空心電機子コイルの位置に偏心ウエイト（Ｗ）を備えた偏心ロータ。
【請求項２】前記一層空心電機子コイル（Ｒｂ１、Ｒｂ２、Ｒｂ３）は前記第１、第２のいずれか少なくとも一方の面に平面視３個で互いに重畳しないように前記印刷配線基板（９）にパターンで印刷形成されたもので、このうち１個の一層空心電機子コイル（Ｒｂ２）は前記２個の多層巻線型空心電機子コイルと重畳しないように形成すると共に残りの２個の一層空心電機子コイルと一部が重畳するように形成され、前記偏心ウエイトはブロック状もしくは粉末状にしたタングステン合金を樹脂（Ｊ）で一体化したものである請求項１記載の偏心ロータ。
【請求項３】前記請求項１又は２記載の偏心ロータと、この偏心ロータ（Ｒ）を軸（３）を介して回転自在に支持するケース（１）とブラケット（２）からなるハウジングと、このハウジングの一部に固定された細手の軸（３）と、この偏心ロータに空隙を介して磁力を与えるためにＮＳ交互に６極に磁化され、ハウジングの一部に配された扁平なマグネット（４）と、この扁平なマグネットの内径部で基端がブラシベース（８）に配され、先端が前記整流子セグメント（Ｓ１‥‥）に摺接開角１８０度で摺接することによって前記空心電機子コイル群に電力を供給するブラシ（６、７）とを備え、前記ハウジングを構成するケースとブラケットは溶着で組立て結合され、さらに、このハウジングは０．２ｍｍ以下の厚みがあると共に、前記ブラシベース（８）はフレキシブル基板で接着層を含めて０．１８ｍｍ以下の厚みがあるもので構成され、前記ケースに前記軸の先端がはめ込まれる凹所が形成されると共に、前記ブラケット（２）にはマグネットが配される部分に透孔（２ａ）が設けられ、この透孔を通って前記ブラシベースの一部がハウジング側方に給電端子として導出された扁平コアレス振動モータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、移動体通信機器のサイレントコール手段などに用いられる薄型モータの改良に係り、厚さが２ミリ程度の超薄型偏平コアレスモータと同モータに搭載する偏心ロータの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動体通信機器の小型薄型化志向に伴い、移動体通信機器に搭載される部材も小型薄型化の要求がつよい。
たとえば、最近においては、扁平化の要求は極端なものとなり、モータのサイズも直径１０ｍｍ、厚みも２ｍｍ程度まで要求がある。
このような状況下においては、偏心ロータも厚みが極限まで追い込まれる。
このロータだけで振動を発生させるようにした扁平型振動モータの先行技術としては、３個の空心電機子コイルを片側に偏在させるようにしたもの（特許文献１参照）か、３個の等分に位置した空心電機子コイルの内、１個を小さくしてアンバランスを発生するもの（特許文献２参照）がある。
【０００３】
しかしながら、前述のように偏心ロータの厚みが極限まで追い込まれるようになると、ロータ自体、特に空心電機子コイルだけでアンバランスにしたものでは、振動量が少なく実用的には、タングステン等の高比重ウエイトを補助的に単相の空心電機子コイル間に付加させる構成にする必要がある。（特許文献３参照）
また、移動体通信機器のサイレントコール手段の一つに扁平型振動モータでは、機器側の印刷配線板に両面粘着剤などを介して直接載置するため、取り付け面は平坦が要求され、ブラシに電力を供給する給電端子はモータの側周部に導出されるようになっている。
【０００４】
このような扁平型モータは、軸方向界磁型リング状マグネットで駆動されるので、このマグネットの内径部分に配されたブラシに電力を供給する給電構造に工夫が必要である。このため、ブラシに電力を供給する給電構造前記マグネットと、このマグネットを載置したハウジングの一部であるブラケットとの間から導出させる必要がある。
このような薄型コアレス振動モータは、ブラケットにブラシベースの形状に合わせてプレス加工によって凹所を形成し、この凹所にブラシベースを埋め込むことにより、ブラスベースの厚みを無視できるようにしたものがある。（特許文献４参照）
【０００５】
【特許文献１】米国特許５０３６２３９公報
【特許文献２】特開平２−１７８５３号公報
【特許文献３】特開２０００−２２４８０５号公報
【特許文献４】特開平１０−２６２３５２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献３のものは、単相のためロータの電機子コイルの位置決めが必要で、ロータ自体を薄型にできない。
また、特許文献４のようにハウジングを押し潰してプレス加工で凹所を押し潰して形成するのは、かなりのブラケットの厚みが必要であり、このため、従来の技術では厚さが２．５ｍｍ程度が限界であった。
そこで、この発明は、偏心ロータを構成する空心電機子コイルの構成に工夫を加え、有効導体数を確保することによって起動を容易にさせ、薄くしながらも振動を確保でき、ハウジングにも工夫を加え、モータの厚みを２ｍｍ程度にできるようにしたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題の基本的な解決は、請求項１に示す発明のように印刷配線基板（９）の中心に軸挿通孔が設けられると共に、上記印刷配線基板の第１面で前記軸挿通孔の半径方向外方に９個の整流子セグメント（Ｓ１‥‥）からなる平板コミュテータ（５）が配され、前記第１面およびそれと反対面である第２面のいずれか少なくとも一方の面に少なくとも１個の一層空心電機子コイル（Ｒｂ）が形成され、このうち１個の一層空心電機子コイルの両側に配置開角がほぼ１６０度となる２個の多層巻線型空心電機子コイル（Ｒａ、Ｒｃ）が配され、前記一層空心電機子コイルの位置に偏心ウエイト（Ｗ）を備えたもので達成できる。
このようにすれば、ロータ自体が薄型にでき、偏心ウエイトで十分な振動を確保できる。また、巻線型コイルの間に収めるので別途位置決め手段を設ける必要がない。
【０００８】
さらに、請求項２に示す発明のように前記一層空心電機子コイル（Ｒｂ１、Ｒｂ２、Ｒｂ３）は前記第１、第２のいずれか少なくとも一方の面に平面視３個で互いに重畳しないように前記印刷配線基板（９）にパターンで印刷形成されたもので、このうち１個の一層空心電機子コイル（Ｒｂ２）は前記２個の多層巻線型空心電機子コイルと重畳しないように形成すると共に残りの２個の一層空心電機子コイルと一部が重畳するように形成され、前記偏心ウエイトはブロック状もしくは粉末状にしたタングステン合金を樹脂（Ｊ）で一体化したものにするのがよい。
このようにすれば、コミュテータは９極からなるためブラシの摺接も１８０度となり、ロータに均一に応接するのでロータが傾くことがなく、有効導体数が多くなるので起動が容易となる。また偏心ウエイトは樹脂で一体化しているので強度確保できる。
また、このような偏心ロータを備えて振動モータにするには、請求項３に示すように前記請求項１又は２記載の偏心ロータと、この偏心ロータ（Ｒ）を軸（３）を介して回転自在に支持するケース（１）とブラケット（２）からなるハウジングと、このハウジングの一部に固定された細手の軸（３）と、この偏心ロータに空隙を介して磁力を与えるためにＮＳ交互に６極に磁化され、ハウジングの一部に配された扁平なマグネット（４）と、この扁平なマグネットの内径部で基端がブラシベース（８）に配され、先端が前記整流子セグメント（Ｓ１‥‥）に摺接開角１８０度で摺接することによって前記空心電機子コイル群に電力を供給するブラシ（６、７）とを備え、前記ハウジングを構成するケースとブラケットは溶着で組立て結合され、さらに、このハウジングは０．２ｍｍ以下の厚みがあると共に、前記ブラシベース（８）はフレキシブル基板で接着層を含めて０．１８ｍｍ以下の厚みがあるもので構成され、前記ケースに前記軸の先端がはめ込まれる凹所が形成されると共に、前記ブラケット（２）にはマグネットが配される部分に透孔（２ａ）が設けられ、この透孔を通って前記ブラシベースの一部がハウジング側方に給電端子として導出されたもので達成できる。
　このようにすれば、コミュテータは９極からなるため　ブラシの摺接も１８０度となり、ロータに均一に応接するのでロータが傾くことがないため、起動が容易となり、軸がたとえば、０．５ミリ程度にものでも、確実に保持でき、落下など衝撃がロータに加わっても軸の変形が防止でき、たとえばブラケットの厚みを０．１５〜０．２ミリしたものでもブラシベースを導出するにあたって潰すような無理な手段が不要となるので、薄型化に対してブラシベースの厚みを考慮しなくて済み、２ｍｍ厚のモータにすることができる。
【０００９】
【発明の実施の態様】
次に、この発明の実施の形態の図面を説明する。
図１は、この発明の第１の実施の形態の偏心ロータを備えた超薄型コアレス振動モータの断面図である。
図２は、図１の給電構造の特徴を示す底面図である。
図３は、図１の偏心ロータの平面図である
図４は、図１のモータの回転原理説明図である。
図５は、偏心ロータの別の実施の形態の平面図である
図６は、図５の偏心ロータを搭載したモータの回転原理説明図である。
【００１０】
以下、上記各図面に基づく実施形態を説明する。
図１は、厚み２ｍｍ程度に構成した超薄型偏平コアレス振動モータを示す。このモータは厚さ０．１５ｍｍの薄い磁性ステンレス板を絞り加工したケース１と、このケースの開口部にレーザ溶接Ｙで取り付けた厚さ０．２ｍｍ程度のブラケット２でハウジングＨが構成される。内部には、前記ブラケット２の中心２ａに直径０．５ｍｍ程度の軸３が圧入固定される。そしてこの軸３の半径方向外方に薄いリング状マグネット４が載置されている。
ここで軸３の基端は本例のように圧入後、レーザ溶接Ｙしてもよい。
【００１１】
前記軸３には、厚み０．６ｍｍ程度の偏心ロータＲが偏心ロータＲに取りつけられた軸受Ｂにより回転自在に装着され、軸方向空隙を介して前記リング状マグネット４に臨ませている。
この偏心ロータＲには、後述の図３に示すような配置開角が約１６０度で磁極の幅の開角にした２個の多層巻線からなる空心電機子コイル（以後多層巻線型空心電機子コイルという）Ｒａ、Ｒｃと、この多層巻線型空心電機子コイルの間に重畳させないように磁極の幅の開角で一層に形成した１個の空心電機子コイルＲｂと、さらにこの一層の空心電機子コイルＲｂの位置に載置した偏心ウエイトＷからなり、ここでは複雑になるため図示しないが、図４に示すように裏側の９極のセグメントを有する印刷配線コミュテータ５を介して一対の正負のブラシ６、７により電力を受けるようになっている。
【００１２】
ここでは、偏心ロータＲは、後述の図３のＡ−Ａ’線切断断面で表している。
前記ブラケット２には、図２にも示すように、ちょうど前記マグネット４の位置が透孔２ａとなっていて、前記ブラシ６、７を植設したブラシベース８は、前記ブラシを植設したパターン６ａ、７ａを半径方向へ延在させてこの透孔２ａを通して前記ケース１の側周に導出される。したがって、ブラシベース８をマグネット４とブラケットの間から外方に導出するに当たって、この０．１５程度の厚みを有するブラシベース８の導出空間を容易に確保できることになる。ここで前記ブラシベース８は所定の面に接着剤が付着されていてブラケット、マグネットに接着で固定するのがよい。
前記ブラシベース８の給電電極部はブラケット２より突き出された舌片２ｂの部分で折り返され、３方向に半田電極がむき出されて容易に機器側の印刷配線板に半田結線できるようになっている。
【００１３】
一方ハウジングの他部を構成するケース１は、中央に前記細手のステンレス製の軸３の他端が装着される浅いバーリング状透孔１ａが配され、この透孔１ａの周囲の突部にポリイミドフイルムＰを配着し、このポリイミドフイルムＰを介して前記偏心ロータＲの軸受Ｂの上面を前記一対のブラシ６，７の押接力によって摺接させている。このため、偏心ロータＲは常時ケース１側に付勢され、ポリイミドフイルムＰで軸の周囲を回転自在に押さえられるので、ケース１側に移動して当たるおそれがなく、空隙を常に一定にして回転位置がばらつくこともなく安定して回転支承させることができる。
ここで、前記軸３の他端は前記ケースに前記バーリング状透孔１ａの部分でレーザ溶接Ｙされている。
また、ケース１とブラケット２はレーザ溶接接合されているので、薄手の部材でも変形が起きにくく、前記軸３は前記偏心ロータの落下などの衝撃が加わっても透孔から外れてしまうおそれはない。
【００１４】
図３に、前記概略説明した図１の偏心ロータＲの構成を示す。空心電機子コイルＲａおよびＲｃは多層巻線で形成され、印刷配線基板９に１６０度の配置開角となるよう配置される。空心電機子コイルＲｂは空心電機子コイルＲａおよびＲｃの配置開角１６０度の中間部に、コイルが重畳しないよう設けられる。空心電機子コイルＲｂは一層の巻線で形成され印刷配線基板９上に配置されるか、印刷配線基板９に印刷されるパターンをコイル状に形成（以後印刷配線型という）して配置する。パターンを利用した場合、コイル端末を印刷配線基板９の接続パターンへ接続する手間が省ける。
【００１５】
空心電機子コイルＲｂの位置には、コイルの層数の違いあるいは印刷パターンの厚みと多層の厚みの違いだけ空間が形成される。この空間には密度１５程度の例えばタングステン合金製のウェイトＷを載置する。そして、空心電機子コイルＲａ、ＲｃとウェイトＷ（空心電機子コイルＲｂを一層の巻き線コイルで形成した場合はこの空心電機子コイルＲｂも）を樹脂成形により印刷配線基板９と一体化する。
この際、一体化するための樹脂にタングステン合金のブロック、粉末等の金属を混入させ、高比重樹脂Ｊとして成型し一体化してもよい。金属としては、比較的比重の大きい金属であればよい。
【００１６】
図３に示すように樹脂をコイル側へ偏在させることで、より振動量の多いロータが構成可能である。また、高比重樹脂Ｊの比重を高める（例えば密度１０以上）ことで、別体のウェイトＷを用いず、空心電機子コイルＲｂの部分の空間に満たされた高比重樹脂ＪをウェイトＷとして利用することも可能である。ウェイトＷは、求められる振動量等にあわせ、適宜その大きさ、形状、密度や比重を選択すればよい。
ウェイトＷは、厚み方向で多層巻線で形成された空心電機子コイルＲａおよびＲｃより突きでないかあるいは樹脂一体成型のための若干の突き出しであれば、この空間を有効利用してのロータの薄型化が可能となる。
【００１７】
また、印刷配線基板９はガラスエポキシ等の平板状の基板や、薄いフィルム状フレキシブル基板等を用いることができる。この印刷配線基板９の形状は、樹脂成形される部分だけの扇形としてもよいし、図３に示すように平面視円形に形成して樹脂成形される部分を扇型に形成してもよい。この場合、印刷配線基板９の面上で樹脂のない部分に、空心電機子コイルＲａおよびＲｃのコイル巻付端末接続のためのパターンが設けられる。
樹脂成形されない部分の印刷配線基板９の重量はそれほど大きくないため、偏心（振動）の量にそれほど影響を与えず、接続パターンを設けることが可能となり、接続作業が容易となる。
この樹脂成形部分には、焼結含油軸受Ｂが取りつけられ、このロータＲを軸３に回転自在に装着する。
ここで、他面側に概略構成として記載された平板コミュテータ５は、この薄いフレキシブル基板に形成するか、または、このフレキシブル基板に別の薄い印刷配線板で平板コミュテータを形成したものを添設してもよい。
【００１８】
ここで、樹脂成形部の多層巻線型空心電機子コイルの厚みによる段差部分には、風損を防ぐ意味からテーパ部分Ｔを配慮するのは望ましい。
このコミュテータ５は、図４の回転原理説明図に示すようにＮ、Ｓ交互に６極に着磁されたマグネットと組みあわせる場合は、３個毎にショートした９極のセグメントＳ１ないしＳ９からなる公知のものが用いられる。今、この結線状態を説明すると、多層巻線型空心電機子コイルＲａの巻き始めは、多層巻線型空心電機子コイルＲｃの巻き終わりと共に、整流子セグメントＳ４に結線され、マイナス側のブラシ７を介してマイナス電源に接続されており、前記巻線型空心電機子コイルＲａの巻き終わりは、一層の空心コイルＲｂの巻き始めと共に整流子セグメントＳ２に結線され、前記巻線型空心電機子コイルＲｃの巻き始めは、前記一層の空心コイルＲｂの巻き終わりと共に、整流子セグメントＳ４、Ｓ１を介してプラス側のブラシ６を経てプラス電源より電力が供給されるようになっている。　ここでは小さい矢印は電流の方向を示し、大きい矢印はロータの回転移動する方向を示しているが、いずれも、反トルクは発生しない。
【００１９】
図５に示すものは、偏心ロータの変形例で前記一層の空心電機子コイルＲｂ１、Ｒｂ２及びＲｂ３は印刷配線型からなり、第１、第２のいずれか少なくとも一方の面、ここでは内径のスルーホールを介して両面に平面視では３個で互いに重畳しないように等分（すなわち、１２０度ピッチで）に形成され、この内、１個の印刷配線型空心電機子コイルＲｂ１と重畳しないように、かつ、残りの２個の印刷配線空心電機子コイルＲｂ２、Ｒｂ３と一部が重畳するように前記２個の多層巻線型空心電機子コイルＲａ、Ｒｃを配置開角が約１６０度で載置し、この多層巻線型空心電機子コイルが重畳しない前記印刷配線型空心電機子コイルＲｂ１の位置に比重１５程度の偏心ウエイトＷが備えられ、重心の移動を大にさせるため、前記樹脂Ｊで前記残りの２個の印刷配線空心電機子コイルＲｂ２、Ｒｂ３と一部が重畳しない部分を除いて一体成形されたものである。
この第５図の構成は、印刷配線型空心電機子コイルＲｂ２、Ｒｂ３以外は図３に示す構成と同様である。
なお、前記偏心ウエイトＷの比重は、モータサイズにもよるが、比重１０〜１７．５程度のものが選定できる。
【００２０】
ここでも、樹脂成形部の多層巻線型空心電機子コイルの厚みによる段差部分には、風損を防ぐ意味からテーパ部分Ｔを配慮するのは望ましい。
なお、端末の結線などは、後述の図６に示すようになっているので、この図５では複雑になるため省略し、さらに、本図の裏側である第１面側の平板コミュテータも省略しているが、このコミュテータ５は、後述の図６の回転原理説明図に示すようにＮ、Ｓ交互に６極に着磁されたマグネットと組みあわせる場合は、３個毎にショートした９極のセグメントＳ１ないしＳ９からなる公知のものが用いられる。
このよう構成にすれば、図３で説明した構成と同様に、円盤形でもタングステンの高比重による重量と空心電機子コイルの偏心ウエイト側よりによって大きく重心が来るので、偏心量の大なる偏心ロータを形成することができる。
印刷配線型空心電機子コイルも平面視３個あるので、モータのサイズが直径１０ｍｍ程度でも合計巻回数が約６０以上と比較的多くなるので起動トルクも大にすることができる。
【００２１】
図６は、図５に示す偏心ロータＲ１の結線状態と回転原理の説明図で、すなわち、印刷配線型空心電機子コイルは３個（Ｒｂ１，Ｒｂ２およびＲｂ３）に分散され、シリーズに接続されており、今、この結線状態を説明すると、巻線型空心電機子コイルＲａの巻き始めは、巻線型空心電機子コイルＲｃの巻き終わりと共に、整流子セグメントＳ４に結線され、マイナス側のブラシ７を介してマイナス電源に落ちており、前記巻線型空心電機子コイルＲａの巻き終わりは、印刷配線型空心電機子コイルＲｂ３の巻き始めと共にセグメントＳ２に結線され、巻線型空心電機子コイルＲａの巻き始めは、印刷配線型空心電機子コイルＲｂ１の巻き終わりと共にセグメントＳ４に結線され、同セグメントＳ１、プラス側ブラシ６を介してプラス電源から供給され、同巻き始めは、印刷配線型空心電機子コイルＲｂ２の巻き終わりに、同コイルＲｂ２の巻き始めは、印刷配線型空心電機子コイルＲｂ３の巻き終わりにに結線されている。
したがって、この状態では、セグメントＳ１、Ｓ４を介して各空心電機子コイルには矢印のように電流が流れ、マイナス電源に落ちるので、フレミング左手の法則にしたがって、全空心電機子コイルに大矢印の向きに全トルクが発生することになるので、起動電圧を低減できる。
【００２２】
【発明の効果】
この発明の偏心ロータは上記のように構成したので、ロータ自体が薄型にでき、偏心ウエイトで振動を確保でき、特に請求項２に示す発明では、有効導体数が多く、ブラシの摺接も１８０度のため、ロータに均一に応接するのでロータが傾くことがないため、起動が容易となる。
ブラシベースをマグネットとブラケットの間から導出するに当たってたとえば、ブラケットの厚みが０．１５〜０．２ミリのものでも潰すような無理な手段が不要となるので、薄型化に対してブラシベースの厚みを考慮しなくて済み、２ｍｍ厚のモータにすることができる。
【００２３】
このような偏心ロータを備えた薄型コアレス振動モータは、請求項３に示すようにすると、薄型ながらも振動量が確保でき、軸がたとえば、０．５ミリ程度のものでも、確実に保持でき、落下など衝撃がロータに加わっても軸の変形が防止でき、たとえばブラケットの厚みを０．１５〜０．２ミリしたものでも潰すような無理な手段が不要となるので、薄型化に対してブラシベースの厚みを考慮しなくて済み、２ｍｍ厚のモータにすることができる。しかも、比重１０以上の偏心ウエイトによって振動量が大となるものが得られる。【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態の偏心ロータを備えた薄型コアレス振動モータの断面図である。
【図２】図１の給電構造の特徴を示す底面図である。
【図３】図１の図１の偏心ロータの平面図である。
【図４】図１の同モータの回転原理説明図である。
【図５】図１の偏心ロータの変形例の平面図である。
【図６】図５の同モータの回転原理説明図である。
【符号の説明】
Ｈ　ハウジング
１　ケース
２　ブラケット
２ａ　透孔
３　軸
４　ネオジム製のリング状マグネット
Ｒ、Ｒ１　偏心ロータ
５　平板コミュテータ
６、７　一対のブラシ
８　ブラシベース
９　印刷配線基板