(57)【要約】    【課題】  振動モータで偏心されて回動するロータの組立構造を改善して、高耐久性で低振動音のブラシレス振動モータを提供する。    【解決手段】  上部方向に突出したバーリング部を形成し、該バーリング部にシャフトの一方の側が嵌入されて固定される固定プレートと、固定プレートの上部面に配置されて所定の電流が流れ込む少なくとも一つ以上のコイルからなるステータと、ステータのコイルと空隙を形成して回転電磁気力を発生させる多極着磁マグネットが設けられて偏心回転を生じさせる釣り合い重りが形成されるヨークと、内周面にシャフトの他方の側と摺動を行う軸受が圧入されてヨークに結合される軸受ホルダを備え、シャフトの他方の側の端部に枢支されるロータと、ステータとロータが保護されるように囲繞されつつ固定プレートに結合されるカバーとを含んで構成される。【選択図】  図４
2004215486.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部方向に突出したバーリング部を形成し、該バーリング部にシャフトの一方の側が嵌入されて固定される固定プレートと、
該固定プレートの上部面に配置されて所定の電流が流れ込む少なくとも一つ以上のコイルからなるステータと、
該ステータのコイルと空隙を形成して回転電磁気力を発生させる多極着磁マグネットが設けられて偏心回転を生じさせる釣り合い重り(counter weight)が形成されるヨークと、内周面に前記シャフトの他方の側と摺動を行う軸受が圧入されて前記ヨークに結合される軸受ホルダを備えて、前記シャフトの他方の側の端部に枢支されるロータと、
前記ステータとロータが保護されるように囲繞されつつ前記固定プレートに結合されるカバーとを含んで構成されることを特徴とするブラシレス振動モータ。
【請求項２】
前記ロータは、軸受ホルダと該軸受ホルダに圧入された軸受によって形成される内部空間にスラスト座金を挿入して該スラスト座金にシャフトの端部が接支されることを特徴とする、請求項１に記載のブラシレス振動モータ。
【請求項３】
前記シャフトの端部は、所定の曲率を有して丸みを帯びるように形成して前記スラスト座金に点接触で支持されることを特徴とする、請求項２に記載のブラシレス振動モータ。
【請求項４】
前記軸受とスラスト座金及びシャフトによって形成される内部空間には、外部へ空気が通じるように所定径の空気循環穴が穿設されることを特徴とする、請求項２または３に記載のブラシレス振動モータ。
【請求項５】
前記ヨークの材質は軟磁性体であることを特徴とする、請求項１に記載のブラシレス振動モータ。
【請求項６】
前記ロータは、
下向けに開放されたキャップ形状であり、内周面には前記シャフトの所定支点と摺動を行う軸受が圧入され、内周面と軸受によって形成される内部空間に所定の曲率で円状に形成されたシャフトの端部に点接触で支持されるスラスト座金が挿入される軸受ホルダと、
該軸受ホルダの外周面に圧入結合され、シャフトを基準に一方の側の半径上に釣り合い重りが挿入固定される上部ヨークと、
前記軸受ホルダの外周面に圧入結合されて輪状のマグネットが設けられる下部ヨークと、を含んで構成されることを特徴とする、請求項１に記載のブラシレス振動モータ。
【請求項７】
前記下部ヨークの材質は、軟磁性体であることを特徴とする、請求項６に記載のブラシレス振動モータ。
【請求項８】
前記ロータは、
下向けに開放されたキャップ形状であり、内周面には前記シャフトの所定支点と摺動を行う軸受が圧入され、内周面と軸受とによって形成される内部空間に所定の曲率で円状に形成されたシャフトの端部に点接触で支持されるスラスト座金が挿入される軸受ホルダと、  該軸受ホルダの外周面と圧入結合され、上部には前記軸受ホルダとともに釣り合い重りを軸方向と半径方向へ拘束されるように固設し、下部には輪状のマグネットが設けられるヨークと、
を含んで構成されることを特徴とする、請求項１に記載のブラシレス振動モータ。
【請求項９】
前記ロータは、
下向けに開放されたキャップ形状であり、内周面には前記シャフトの所定支点と摺動を行う軸受が圧入され、内周面と軸受によって形成される内部空間に所定の曲率で丸みを帯びるように形成されたシャフトの端部に点接触で支持されるスラスト座金が挿入される軸受ホルダと、
該軸受ホルダの外周面に圧入結合されてロータが偏心回転するようにシャフトを中心に非対称状に形成される上部ヨークと前記軸受ホルダの外周面に圧入結合されて下部に輪状のマグネットが設けられる下部ヨークと、
を含んで構成されることを特徴とする、請求項１に記載のブラシレス振動モータ。
【請求項１０】
前記下部ヨークの材質は、軟磁性体であることを特徴とする、請求項９に記載のブラシレス振動モータ。
【請求項１１】
前記上部ヨークの材質は、比重が１０以下の金属であることを特徴とする、請求項９に記載のブラシレス振動モータ。
【請求項１２】
前記ロータは、
下向けに開放されたキャップ形状であり、内周面には前記シャフトの所定支点と摺動を行う軸受が圧入される軸受ホルダと、前記軸受ホルダの上部面に装着結合されて輪状のマグネットと偏心回転を生じさせる釣り合い重りが設けられるヨークと、
を含んで構成されることを特徴とする、請求項１に記載のブラシレス振動モータ。
【請求項１３】
前記ロータは、軸受ホルダの上部中心部に所定径の通穴を穿設し、前記通穴と前記ヨークの下部面によって形成される空間に所定の曲率で丸みを帯びるように形成されたシャフトの端部に点接触で支持されるように挿入されるスラスト座金をさらに含んで構成されることを特徴とする、請求項１２に記載のブラシレス振動モータ。
【請求項１４】
前記ヨークの端部は、下向けに屈曲されて拡張され、マグネットはその内周面が半径方向へ前記軸受ホルダの外周面に支持されるように前記ヨークに設けられ、前記釣り合い重りはロータの回転時に偏心量を増加させるように半径方向の外側へ段付状に突出した段を形成し、前記マグネットの外周面と前記ヨークの屈曲端部との内周面の間に設けられることを特徴とする、請求項１２に記載のブラシレス振動モータ。
【請求項１５】
前記軸受とスラスト座金及びシャフトが形成する内部空間には、外部へ空気が通じるように所定径の空気循環穴が穿設されることを特徴とする、請求項１３に記載のブラシレス振動モータ。
【請求項１６】
前記ブラシレス振動モータの駆動方式は、単相駆動方式であり、前記固定プレートまたはカバーの所定支点に設けられてロータの回転時に不起動点が除去されるようにするコーギングトルク発生手段をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のブラシレス振動モータ。
【請求項１７】
前記コーギングトルク発生手段は、前記固定プレートに設けられるコイルの中心線を基準に、マグネットの一つの極の角度の１/４角度の位置に設けられることを特徴とする、請求項１６に記載のブラシレス振動モータ。
【請求項１８】
前記マグネットが６極に着磁され、前記コーギングトルク発生手段はコイルの中心線を基準に１５°になる固定プレートの所定支点に複数が設けられることを特徴とする、請求項１７に記載のブラシレス振動モータ。
【請求項１９】
前記マグネットが６極に着磁され、前記コーギングトルク発生手段はコイルの中心線を基準に１５°になるカバーの所定支点に複数が設けられることを特徴とする、請求項１７に記載のブラシレス振動モータ。
【請求項２０】
上部方向に突出したバーリング部を形成し、前記バーリング部にシャフトの一方の側が嵌入されて固定される固定プレートと、
該固定プレートの上部面に配置されて所定の電流が流れ込む少なくとも一つ以上のコイルを含んでなるステータと、
前記ステータのコイルと空隙を形成して回転電磁気力を発生させる多極着磁マグネットが設けられて偏心回転を生じさせる釣り合い重りが形成されるヨークと、内周面に前記シャフトの他方の側と摺動する軸受が圧入されて前記ヨークと結合される軸受ホルダを備え、前記シャフトの他方の側の端部に枢支されるロータと、
前記コイルが配置されて残りの固定プレートの上部面の所定支点に前記ロータに対向されるように設けられて、前記コイルに流れ込む電流を制御するモータドライブICと、
前記ステータとロータ及びモータドライブICが保護されるように囲繞されつつ前記固定プレートに結合されるカバーと、
を含んで構成されることを特徴とするブラシレス振動モータ。
【請求項２１】
前記モータドライブICは、前記マグネットの極性を感知するホール素子と一体に形成されることを特徴とする、請求項２０に記載のブラシレス振動モータ。
【請求項２２】
前記コイルとモータドライブICは、固定プレートの上部面に設けられたプリント回路基板上に設けられることを特徴とする、請求項２０に記載のブラシレス振動モータ。
【請求項２３】
前記固定プレートの上部面または下部面に外部機器または外部基板に連結できる端子が形成され、前記端子が前記プリント回路基板に電気的に連結されることを特徴とする、請求項２２に記載のブラシレス振動モータ。
【請求項２４】
前記固定プレートの上部面または下部面に外部機器または外部基板に連結できるプリント回路基板が設けられて、該プリント回路基板がコイルとモータドライブICを設けられたプリント回路基板に電気的に連結されることを特徴とする、請求項２２に記載のブラシレス振動モータ。
【請求項２５】
前記固定プレートは、選択的に断面または両面プリント回路基板であることを特徴とする、請求項２０に記載のブラシレス振動モータ。
【請求項２６】
前記ロータは、軸受ホルダと該軸受ホルダに圧入された軸受によって形成される内部空間にスラスト座金を挿入して前記スラスト座金にシャフトの端部が接支されることを特徴とする、請求項２０に記載のブラシレス振動モータ。
【請求項２７】
前記シャフトの端部は、所定の曲率を有して丸みを帯びるように形成して、前記スラスト座金に点接触で支持されることを特徴とする、請求項２６に記載のブラシレス振動モータ。
【請求項２８】
前記軸受とスラスト座金及びシャフトによって形成される内部空間には、外部へ空気が通じるように所定径の空気循環穴が穿設されることを特徴とする、請求項２６または２７に記載のブラシレス振動モータ。
【請求項２９】
前記ヨークの材質は、軟磁性体であることを特徴とする請求項２０に記載のブラシレス振動モータ。
【請求項３０】
前記ロータは、
下向けに開放されたキャップ形状であり、内周面には前記シャフトの所定支点と摺動を行う軸受が圧入され、内周面と軸受によって形成される内部空間に所定の曲率で丸みを帯びるように形成されたシャフトの端部に点接触で支持されるスラスト座金が挿入される軸受ホルダと、
該軸受ホルダの外周面に圧入結合され、シャフトを基準に一方の側の半径上に釣り合い重りが挿入固定される上部ヨークと、
前記軸受ホルダの外周面に圧入結合され、輪状のマグネットが設けられる下部ヨークと、
を含んで構成されることを特徴とする、請求項２０に記載のブラシレス振動モータ。
【請求項３１】
前記下部ヨークの材質は軟磁性体であることを特徴とする、請求項３０に記載のブラシレス振動モータ。
【請求項３２】
前記ロータは、
下向けに開放されたキャップ形状であり、内周面には前記シャフトの所定支点と摺動を行う軸受が圧入され、内周面と軸受が形成する内部空間に所定の曲率で丸みを帯びるように形成されたシャフトの端部に点接触で支持されるスラスト座金が挿入される軸受ホルダと、
該軸受ホルダの外周面に圧入結合され、上部には前記該軸受ホルダとともに釣り合い重りを軸方向と半径方向へ拘束されるように固設し、下部には輪状のマグネットが設けられるヨークと、
を含んで構成されることを特徴とする、請求項２０に記載のブラシレス振動モータ。
【請求項３３】
前記ロータは、
下向けに開放されたキャップ形状であり、内周面には前記シャフトの所定支点と摺動を行う軸受が圧入され、内周面と軸受とによって形成される内部空間に所定の曲率で丸みを帯びるように形成されたシャフトの端部に点接触で支持されるスラスト座金が挿入される軸受ホルダと、
該軸受ホルダの外周面に圧入結合され、ロータが偏心回転するようにシャフトを中心に非対称状に形成される上部ヨークと,
前記軸受ホルダの外周面に圧入結合され、下部に輪状のマグネットが設けられる下部ヨークと、
を含んで構成されることを特徴とする、請求項２０に記載のブラシレス振動モータ。
【請求項３４】
前記下部ヨークの材質は軟磁性体であることを特徴とする、請求項３３に記載のブラシレス振動モータ。
【請求項３５】
前記上部ヨークの材質は比重が１０以下の金属であることを特徴とする、請求項３３に記載のブラシレス振動モータ。
【請求項３６】
前記ロータは、
下向けに開放されたキャップ形状であり、内周面には前記シャフトの所定支点と摺動を行う軸受が圧入される軸受ホルダと,
前記軸受ホルダの上部面に装着結合されて輪状のマグネットと偏心回転を生じさせる釣り合い重りが設けられるヨークと、
を含んで構成されることを特徴とする、請求項２０に記載のブラシレス振動モータ。
【請求項３７】
前記ロータは、軸受ホルダの上部中心部に所定径の通穴を穿設し、該通穴と前記ヨークの下部面とによって形成される空間に所定の曲率で丸みを帯びるように形成されたシャフトの端部に点接触で支持されるように挿入されるスラスト座金をさらに含んで構成されることを特徴とする、請求項３６に記載のブラシレス振動モータ。
【請求項３８】
前記ヨークの端部は、下向けに屈曲されて拡張され、マグネットはその内周面が半径方向へ前記軸受ホルダの外周面に支持されるように前記ヨークに設けられ、前記釣り合い重りはロータの回転時に偏心量を増加させるように半径方向の外側へ段付状に突出した段を形成し、前記マグネットの外周面と前記ヨークの屈曲端部の内周面との間に設けられることを特徴とする、請求項３６に記載のブラシレス振動モータ。
【請求項３９】
前記軸受とスラスト座金及びシャフトが形成する内部空間には、外部へ空気が通じるように所定径の空気循環穴が穿設されることを特徴とする、請求項３７に記載のブラシレス振動モータ。
【請求項４０】
前記ブラシレス振動モータの駆動方式は、単相駆動方式であり、前記固定プレートの所定の支点に設けられてロータの回転時に不起動点が除去されるようにするコーギングトルク発生手段をさらに含むことを特徴とする、請求項２０に記載のブラシレス振動モータ。
【請求項４１】
前記コーギングトルク発生手段は、前記固定プレートに設けられるコイルの中心線を基準にマグネットの一つの極の角度の１/４角度の位置に設けられることを特徴とする、請求項４０に記載のブラシレス振動モータ。
【請求項４２】
前記マグネットが６極に着磁され、前記コーギングトルク発生手段はコイルの中心線を基準に１５°になる固定プレートの所定支点に複数が設けられることを特徴とする、請求項４１に記載のブラシレス振動モータ。
【請求項４３】
前記マグネットが６極に着磁され、前記コーギングトルク発生手段はコイルの中心線を基準に１５°になるカバーの所定支点に複数が設けられることを特徴とする、請求項４１に記載のブラシレス振動モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシレス振動モータに関し、より詳しくは、携帯電話などの移動通信手段に装着されて着信またはアラームとして使用されるブラシレス振動モータにおいて、ロータの組立構造と軸構造を改善して耐久性、振動特性、負荷減少及び回転特性を向上させたブラシレス振動モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
このところ、ディジタル技術の急速な発達に伴って各種態様の有線、無線通信手段が開発されて使用されている。ディジタル技術に基づく有線、無線通信の発達は多様であるとともに、多量の情報データを迅速に相手方に伝送できることから、現代人は場所と時間に関係なく所望の情報データが得られるようになった。かかる情報データの迅速、かつ広範にわたる流れは物資を移送する交通手段の発達とともに世界を身近にすることに一役を担っている。
【０００３】
無線通信技術中の代表的なものは、当の個人の携帯移動通信端末機であるが、個人の携帯通信装備としてはセルラーホン態様の携帯電話とPCSがある。セルラーホンは加入者が移動電話を利用して最寄りにある発信機に無線接続をするアナログまたはディジタル短波伝送の一つの態様であり、発信機のそれぞれのサービス区域の幅をセルという。
【０００４】
PCS(Personal Communication System)は、セルラーホンとやや似通った無線電話サービスであるが、個人用サービスに重点をおいて移動性を拡張したものである。これは、ディジタルセルラーホンと呼ばれることもあるが、セルラーのようにPCSもやはり移動中のユーザーのためのものであって、サービス地域をカバーするために多数のアンテナを必要とし、ユーザーの動きにつれてそのユーザーの電話信号は最寄りのアンテナによって取らえられるようになり、無線ネットワークが接続されている基地局に送られるように設計されている。
【０００５】
通常、セルラーシステムは、８２４〜８４９MHz程度の周波数帯域で営まれるのに対し、PCSは１８５０〜１９９０MHz帯域で営まれることになる。PCSは従来データ伝送率が８ー１３Kbps程度に過ぎなかったことから、映像などの高速データの伝送が不可能であったが、今後さらに発展されると、高速データ、パケット、映像などのマルチメディア個人通信が可能になって、世界いずれの地域においても音声電話、テレックス、無線呼出し、電子郵便などのサービスを提供されるようになるものと見通しされる。
【０００６】
さらに、かかる通信と電子部品技術の発達及び電子装置の集積化、小型化、さらに、多技能化のなりゆきに従って個人端末機のPCSなどの携帯電話にもユーザーの利便のための各種の進歩された装置が開発あるいは設けられているが、その一例として、イメージ伝送のためのディジタルカメラ、高和音と多重チャンネルで着信を知らせる音響素子、高解像度と広い視野角及び高速応答速度の画面特性でイメージを出力するディスプレーなどが構成される。
【０００７】
かかる個人携帯端末機で電話の着信、電子メールの受信、設定された時間に鳴らすアラームはベル音または一定の振動音で具現化され、ベル音の場合には、携帯電話の製作時点で多様な態様で自動貯蔵されるか、それぞれのユーザーがインターネットを通してベル音の供給者からダウンを受けることもできる。振動モードは偏心されたロータをもつ振動モータを通してなされる。いま携帯電話に使用されている振動モータでは主としてバータイプ(bar type)とコインタイプ(coin type)のブラシまたはブラシレス振動モータが多く使われている。
【０００８】
以下、添付図面を参照して、従来において一般的に使用される振動モータ中、コーインタイプのブラシ型振動モータの構成とその動作について先に説明し、その後、かかるブラシ振動モータの短所を改善したブラシレス振動モータについて述べることにする。
【０００９】
図１は、携帯電話などの個人移動通信から一定の振動を発生させるように装着されるコーインタイプのブラシ型振動モータの断面を示しており、図２は図１の分解斜視図である。さらに、図３ａ、３ｂはロータを構成するコイルと釣り合い重りの配置状態と整流子のコミユテーターを示す。
【００１０】
図１、２に示すように、板状の固定プレートのブラケット１の中心部は上向けに突出したバーリング部(図示せず)が形成され、該バーリング部には垂直方向へ起立されるシャフト５の一端部が嵌入されて座金で支持固定される。前記ブラケット１の上部面にはフレキシブルプリント回路基板２）（FPCB; Flexible Printed Circuits Board)が設けられ、前記FPCB２には一定パターンの回路が形成され、電源を印加される端子も備える。
【００１１】
前記ブラケット１とFPCB２の上部面には、シャフト５を中心に輪状のマグネット３が装着される。該マグネット３は複数のN、S極で着磁される。さらに、前記FPCB２にはブラシ４の一端が連結され、他端はマグネット３の上部外周面より高く位置されて整流子のセグメントに接触される。
【００１２】
前記シャフト５の外周縁にはロータ１０が枢設されるが、ロータ１０は偏心を起こしてモータに振動を発生させる釣り合い重り１３と交番電流が流れるコイル１２とロータ１０の回動時にシャフト５との摩擦を減少させる軸受６と前記コイル１２との間の絶縁物のレジン１１がそれぞれ射出成形方式によって一体に構成される。
【００１３】
つまり、偏心を起こす釣り合い重り１３を一方の側に配置し、整流子から電流を交番されて磁気力を発生させるコイル１２をロータ１０の回転方向へ配置し、中心部にはシャフト５が挿入される軸受６を位置させ、絶縁物のレジン１１であき空間を充填させてロータ１０を構成することになる。
【００１４】
振動モータで採用される前記ロータの形状は、振動が望ましく生じるように多様に変形されて使用されている。モータの駆動方式に応じてコイル１２の設置個数と配置は少しずつ異なることになるが、コイル１２の配置とステータのマグネット３の着磁を変化させると、マグネット３とコイル１２との間の空隙から発生する回転電磁気力が変化して、トルクと回転速度が変化するようになる。３相駆動方式の場合は、通常コイルが３の倍数で設けられる。
【００１５】
ロータ１０の下部にはプリント回路基板１４が設けられ、該プリント回路基板１４には複数のセグメントで構成されてロータ１０のコイル１０へ電流を流れ込ませる整流子が設けられる。ロータ１０が回転すると、それぞれのセグメントが回転位置に対応してブラシ４に接触するようになる。
【００１６】
さらに、下部方向へキャップ状を取りつつ内周面がシャフト５の他端部を固支するカバー２０が前記ロータ１０とマグネット３を囲繞しつつ前記ブラケット１の外側端部に結合される。
【００１７】
以下、上記のごとき構成を有するブラシ振動モータの動作について述べる。まず、ブラシ４側へ電流が流れ込んでブラシ４に接触した整流子のセグメントを通してコイル１２には所定の電流が流れるようになる。該電流はコイル１２を励磁させるが、電流が流れる周囲空間にフレミングの電磁気法則によって磁束が発生し、該磁束はコイル１２の下部に設けられた多極に着磁されたマグネット３が発生する磁束と鎖交されつつ回転電磁気力が生成される。
【００１８】
コイル１２とマグネット３との間の電磁気力でロータ１０は回転を開始するようになり、整流子のそれぞれのセグメントがブラシ４に接触を異にしつつロータ１０に配置されたコイル１２へ電流を通電または非通電させる。したがって、回転電磁気力が変化されてロータ１０は継続して回転を保持することになる。
【００１９】
前記ロータ１０は、釣り合い重り１３によって偏心されて回転することから、所定の振動力が発生して携帯電話全体に釣り合うように加わることになって、ユーザーは信号が着信されるのを分かるようになる。
【００２０】
かかる構成と作用を有するブラシタイプの振動モータは、整流子とブラシとからなる機械的接点部の耐久性及び製造工程上の組立性が主として問題となる。つまり、ブラシと整流子は摩擦が進行されると摩耗が進行されることから、金属粉末とか黒煙が飛散するようになってモータの寿命が減少するようになり、摩耗時に接点間に発生されるアークによってフレッシュオーバー現象が生じることによって、火災の危険も発生するようになる。
【００２１】
ブラシ振動モータの有する上記問題点を解消するために開発されたのが、このブラシレス振動モータである。ブラシレス振動モータはブラシモータの整流子とブラシとの機械的な接点部を半導体IC素子に取り替えたものであって、電子的な無接点整流が行われる構成を有する。
【００２２】
無接点方式は、磁気的または光学的方式で設計されうるが、通常、ロータが永久磁石からなっていることから、ホール素子をロータの位置検出に使用する場合、ロータから発生される磁束を利用できることから、特別な磁界を新設する必要がなくなる長所がある。
【００２３】
さらに、モータの構造が単純になり、摩擦に伴うノイズが発生しないで、耐久性と組立性もまた優れるものになる。ところで、モータのドライブを制御するための電子部品が別途に構成されることから、製品値段の側面ではブラシモータより不利となる短所もある。
【００２４】
つまり、従来のブラシレスタイプの振動モータは、ブラシタイプと比較して、固定密度、高信頼性の長所を有しているのに反し、モータ駆動制御用電子部品の付加設置によって振動モータの全体的な製造コストアップとなる問題点があった。
【００２５】
さらに、従来のブラシレス振動モータの有するその他の問題点は、品質基準となるロータの組立構造からも見つけ出すことができる。従来のブラシレス振動モータはロータを構成するコイルと釣り合い重りとシャフトと摩擦される軸受の全体的な結合がボンディング工程からなることから、ロータの構造がシャフトの軸方向または半径方向へ堅固に拘束されない問題点があった。
【００２６】
よって、振動モータの剛性と耐久性が減少して、外部からの衝撃に弱くなり、ロータの偏心回転時に不安定な回転運動によって振動音が一様に発生あるいは伝達されない問題点があった。よって、当然製品の欠陷に伴う保持及び補修費用が上昇することになる。
【００２７】
ブラシタイプの振動モータの場合にも射出成形方式でロータを製作することによって、射出工程に伴う製造コストがさらに上昇して、コイルの間に充填された射出成形物に伴う回転磁気力の特性と射出物の重量に伴う安定感あるいは回転運動などを期待しがたいし、従来のブラシと整流子との間の摩耗に伴う問題点も、今なお残っている。
【００２８】
さらに、従来のブラシレスモータのその他の問題点としては、互換性の問題であるが、携帯電話を生産する企業の立場では振動モータの駆動方式が同一でないと製品間に互換が順調に行われない問題点があった。
【００２９】
つまり、モータの駆動方式に応じてモータ駆動用電子部品が取替えられるべきである。従来の携帯電話では振動モータの駆動方式に応じてモータ駆動を制御する電子部品がモータと別に分離されて設けられることによって、振動モータの駆動方式が異なる場合には、モータ駆動用ICを含む電子部品を毎度取替えるようになることによって、モータ間に互換性が劣ることになる。それゆえ、製品を生産する立場からもこれを使用または修理しなければならない個人の立場からも振動モータの効率性が減少されることになる。
【００３０】
それゆえ、最近では携帯電話間の駆動方式が異なっても別途の電子部品を再設置しなければならない問題点を解消するよう、モータの駆動用電子部品を振動モータに内装してモータと一体に形成しようとする技術が開発されている。
【００３１】
ところで、かかる従来の技術は、主としてモータ駆動電子部品を固定子を構成するコイルと固定プレートの同一領域に配置させずに固定プレートの別途の領域に分離配置することによって、コイルが設けられて残った所定の余裕空間を活用できなくなる問題点と、固定プレートの直径もやはり増加される問題点があった。
【００３２】
さらに、固定プレートの底面にモータ駆動電子部品を設けて、その直径を減少させる振動モータも開発されているが、かかる構造では振動モータの高さがやや増加される問題点があることから、振動モータの小型化に反することになる。
【００３３】
ブラシレス振動モータの他の問題点としては、その駆動方式が単相である場合は、コイルとマグネットだけによっては回転のための一様なトルクが得がたいことになって、ロータの回転が行われないようになる不起動点が生じることになるという点にある。
【００３４】
つまり、不起動点は、単相振動モータでマグネットの極中心がコイルの磁気中心と一致される時点でトルクがゼロ(０)状態になって起動が生じないようになる位置であるが、３相駆動方式ではそれぞれの相から発生されるトルクが合成されることから、合成トルクは常時ゼロ以上になって不起動点が存在しないようになる。
【００３５】
ところで、単相駆動方式に比べて駆動回路は複雑であることによってモータのサイスが大きくなり、製造コストアップとなる。それゆえ、ブラシレス振動モータの駆動方式を単相に採り入れながらも不起動点を解消してモータの製造コストを節減させるようにすることが好ましい。
【００３６】
したがって、従来のブラシタイプのモータより優れた信頼性及び制御性を保持しながらも、ロータの組立構造を改善してコストを節減して効果的な振動を発生させるブラシレス振動モータの開発と、振動モータの小型化と互換性に一助し、かつ単相駆動方式においても不起動点の問題を解消できるブラシレス振動モータの開発が必要に迫られる実情にある。
【００３７】
さらに、ロータの組立構造の改善時には組立構造の改善とともに、ロータの回動中心部に位置したシャフトの軸系構造もより安定になり、効果的に改善してロータの回動時に負荷は減少され、省電力でありながらも回転特性がさらに向上するように開発することが必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３８】
そこで、本発明は上記種々の問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、振動モータにおいて偏心しながら回動するロータの組立構造を改善して、耐久性の増加と振動音が安定になるように発生されるブラシレス振動モータを提供することにある。
【００３９】
さらに、本発明はロータの組立構造を改善するとともに、振動モータにモータ駆動用電子部品を一体に内装することによって、製造コストを節減させて振動モータの駆動方式が他の移動通信機器間に振動モータの互換が容易になるようにするブラシレス振動モータを提供することにある。
【００４０】
さらに、本発明のその他の目的は、ロータの組立構造を改善するとともに、振動モータが単相方式で駆動される場合に発生される不起動点が解消されるように、コーギングトルク発生手段を形成したブラシレス振動モータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００４１】
上記目的を達成するためになされた本発明のブラシレス振動モータは、上部方向に突出したバーリング部を形成し、該バーリング部にシャフトの一方の側が嵌入されて固定される固定プレートと、該固定プレートの上部面に配置されて所定の電流が流れ込む少なくとも一つ以上のコイルからなるステータと、該ステータのコイルと空隙を形成して回転電磁気力を発生させる多極着磁マグネットが設けられて偏心回転を生じさせる釣り合い重り(counter weight)が形成されるヨークと、内周面に前記シャフトの他方の側と摺動を行う軸受が圧入されて前記ヨークに結合される軸受ホルダを備え、前記シャフトの他方の側の端部に枢支されるロータと、前記ステータとロータが保護されるように囲繞されつつ前記固定プレートに結合されるカバーとを含んで構成されることを特徴とする。
【００４２】
さらに、本発明のブラシレス振動モータは、前記ロータは軸受ホルダと該軸受ホルダに圧入された軸受によって形成される内部空間にスラスト座金を挿入して該スラスト座金にシャフトの端部が接支されることを他の特徴とする。
【００４３】
さらに、本発明のブラシレス振動モータは、前記シャフトの端部は、所定の曲率を有して丸みを帯びるように形成して前記スラスト座金に点接触で支持されることをさらに付加的な特徴とする。
【００４４】
さらに、本発明のブラシレス振動モータは、前記軸受とスラスト座金及びシャフトによって形成される内部空間には、外部へ空気が通じるように所定径の空気循環穴が穿設されることをさらに付加的な特徴とする。
【００４５】
さらに、本発明のブラシレス振動モータは、前記ヨークの材質は、軟磁性体であることをさらに付加的な特徴とする。
【００４６】
さらに、本発明のブラシレス振動モータは、前記ロータは、下向けに開放されたキャップ形状であり、内周面には前記シャフトの所定支点と摺動を行う軸受が圧入され、内周面と軸受によって形成される内部空間に所定の曲率で円状に形成されたシャフトの端部に点接触で支持されるスラスト座金が挿入される軸受ホルダと、該軸受ホルダの外周面に圧入結合され、シャフトを基準に一方の側の半径上に釣り合い重りが挿入固定される上部ヨークと、前記軸受ホルダの外周面に圧入結合されて輪状のマグネットが設けられる下部ヨークを含んで構成されることをさらに付加的な特徴とする。
【００４７】
さらに、本発明のブラシレス振動モータは、前記下部ヨークの材質は、軟磁性体であることをさらに付加的な特徴とする。
【００４８】
さらに、本発明のブラシレス振動モータは、前記ロータは、下向けに開放されたキャップ形状であり、内周面には前記シャフトの所定支点と摺動を行う軸受が圧入され、内周面と軸受とによって形成される内部空間に所定の曲率で円状に形成されたシャフトの端部に点接触で支持されるスラスト座金が挿入される軸受ホルダと、該軸受ホルダの外周面と圧入結合され、上部には前記軸受ホルダとともに釣り合い重りを軸方向と半径方向へ拘束されるように固設し、下部には輪状のマグネットが設けられるヨークとを含んで構成されることをさらに付加的な特徴とする。
【００４９】
さらに、本発明のブラシレス振動モータは、前記ロータは、下向けに開放されたキャップ形状であり、内周面には前記シャフトの所定支点と摺動を行う軸受が圧入され、内周面と軸受によって形成される内部空間に所定の曲率で丸みを帯びるように形成されたシャフトの端部に点接触で支持されるスラスト座金が挿入される軸受ホルダと、該軸受ホルダの外周面に圧入結合されてロータが偏心回転するようにシャフトを中心に非対称状に形成される上部ヨークと前記軸受ホルダの外周面に圧入結合されて下部に輪状のマグネットが設けられる下部ヨークとを含んで構成されることをさらに付加的な特徴とする。
【００５０】
さらに、本発明のブラシレス振動モータは、前記上部ヨークの材質は、比重が１０以下の金属であることをさらに付加的な特徴とする。
【００５１】
さらに、本発明のブラシレス振動モータは、前記ロータは、下向けに開放されたキャップ形状であり、内周面には前記シャフトの所定支点と摺動を行う軸受が圧入される軸受ホルダと前記軸受ホルダの上部面に装着結合されて輪状のマグネットと偏心回転を生じさせる釣り合い重りが設けられるヨークとを含んで構成されることをさらに付加的な特徴とする。
【００５２】
さらに、本発明のブラシレス振動モータは、前記ロータは、軸受ホルダの上部中心部に所定径の通穴を穿設し、前記通穴と前記ヨークの下部面によって形成される空間に所定の曲率で丸みを帯びるように形成されたシャフトの端部に点接触で支持されるように挿入されるスラスト座金をさらに含んで構成されることをさらに付加的な特徴とする。
【００５３】
さらに、本発明のブラシレス振動モータは、前記ヨークの端部は、下向けに屈曲されて拡張され、マグネットはその内周面が半径方向へ前記軸受ホルダの外周面に支持されるように前記ヨークに設けられ、前記釣り合い重りはロータの回転時に偏心量を増加させるように半径方向の外側へ段付状に突出した段を形成し、前記マグネットの外周面と前記ヨークの屈曲端部との内周面の間に設けられることをさらに付加的な特徴とする。
【００５４】
さらに、本発明のブラシレス振動モータは、前記ブラシレス振動モータの駆動方式は、単相駆動方式であり、前記固定プレートまたはカバーの所定支点に設けられてロータの回転時に不起動点が除去されるようにするコーギングトルク発生手段をさらに含むことを特徴とする。
【００５５】
さらに、本発明のブラシレス振動モータは、前記コーギングトルク発生手段は、前記固定プレートに設けられるコイルの中心線を基準に、マグネットの一つの極の角度の１/４角度の位置に設けられることを異なる特徴とする。
【００５６】
さらに、本発明のブラシレス振動モータは、前記マグネットが６極に着磁され、前記コーギングトルク発生手段はコイルの中心線を基準に１５°になる固定プレートの所定支点に複数が設けられることをさらに付加的な特徴とする。
【００５７】
さらに、本発明のブラシレス振動モータは、前記マグネットが６極に着磁され、前記コーギングトルク発生手段はコイルの中心線を基準に１５°になるカバーの所定支点に複数が設けられることをさらに付加的な特徴とする。
【００５８】
さらに、本発明のブラシレス振動モータは、上部方向に突出したバーリング部を形成し、前記バーリング部にシャフトの一方の側が嵌入されて固定される固定プレートと、該固定プレートの上部面に配置されて所定の電流が流れ込む少なくとも一つ以上のコイルを含んでなるステータと、前記ステータのコイルと空隙を形成して回転電磁気力を発生させる多極着磁マグネットが設けられて偏心回転を生じさせる釣り合い重りが形成されるヨークと、内周面に前記シャフトの他方の側と摺動する軸受が圧入されて前記ヨークに結合される軸受ホルダを備え、前記シャフトの他方の側の端部に枢支されるロータと、前記コイルが配置されて残りの固定プレートの上部面の所定支点に前記ロータに対向されるように設けられて、前記コイルに流れ込む電流を制御するモータドライブICと、前記ステータとロータ及びモータドライブICが保護されるように囲繞されつつ前記固定プレートに結合されるカバーとを含んで構成されることを特徴とする。
【００５９】
さらに、本発明のブラシレス振動モータは、前記モータドライブICは、前記マグネットの極性を感知するホール素子と一体に形成されることを異なる特徴とする。
【００６０】
さらに、本発明のブラシレス振動モータは、前記コイルとモータドライブICは、固定プレートの上部面に設けられたプリント回路基板上に設けられることをさらに付加的な特徴とする。
【００６１】
さらに、本発明のブラシレス振動モータは、前記固定プレートの上部面または下部面に外部機器または外部基板に連結できる端子が形成され、前記端子が前記プリント回路基板に電気的に連結されることをさらに付加的な特徴とする。
【００６２】
さらに、本発明のブラシレス振動モータは、前記固定プレートの上部面または下部面に外部機器または外部基板に連結できるプリント回路基板が設けられて、該プリント回路基板がコイルとモータドライブICを設けられたプリント回路基板に電気的に連結されることをさらに付加的な特徴とする。
【００６３】
さらに、本発明のブラシレス振動モータは、前記固定プレートは、選択的に断面または両面プリント回路基板であることをさらに付加的な特徴とする。
【００６４】
さらに、本発明のブラシレス振動モータは、前記ロータは、軸受ホルダと該軸受ホルダに圧入された軸受によって形成される内部空間にスラスト座金を挿入して前記スラスト座金にシャフトの端部が接支されることをさらに付加的な特徴とする。
【００６５】
さらに、本発明のブラシレス振動モータは、前記シャフトの端部は、所定の曲率を有して丸みを帯びるように形成して、前記スラスト座金に点接触で支持されることをさらに付加的な特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６６】
以下、本発明に係るブラシレス振動モータの好ましい実施例について、添付図面に沿って詳述する。
【実施例１】
【００６７】
この実施例は、とりわけ、ロータの組立構造とシャフトに支持されて回転するロータ軸の構造を改善して振動モータの耐久性及び回転特性を向上させ、コイルとモータドライブICを固定プレートの同一平面に配置構成して振動モータの小型化と互換性を増加させてコーギングトルク発生手段によって単相駆動方式から生じる不起動点を解消することができる。
【００６８】
図４は、本発明のブラシレスモータに係る実施例１の断面図であり、図５は部分切開斜視図、図６は図５の分解斜視図である。
【００６９】
図４〜６に示すように、上部面と側面と下部面を有する板状の固定プレート１００の中心部には、上方向へ突出して所定の内径を有するバーリング部１０２が形成される。該バーリング部１０２にはバーリング部１０２の内径に整合される外径を有するシャフト１０５の一方の側部が圧入されて垂直方向へ起立固定される。
【００７０】
前記固定プレート１００の上部面には、プリント回路基板１３０が位置され、プリント回路基板１３０上にはコイル１１０とコイル１１０に流れ込む電流を制御してロータ２００を回動させるモータドライブIC１２０が設けられる。ここで、モータドライブIC１２０はロータ２００のマグネット２１６の極性を判別するホール素子と一体に形成されるか、分離されて設けられることもできる。ところで、この実施例においてモータドライブIC１２０とは、ホール素子(図示せず)を含んで指称される。
【００７１】
前記プリント回路基板１３０には複数の端子が形成されており、該端子を通してコイル１１０とモータドライブIC１２０に電気的に接続され、さらに、外部電源とも連結される。振動モータが携帯電話セットに実装されるために固定プレート１００の下部面には外部機器または他の外部基板に接続される端子が必要となるが、この場合、固定プレート１００の下部面に追加プリント回路基板または端子を構成して該プリント回路基板１３０の端子に連結されるようにする。
【００７２】
外部機器または外部の基板に連結される追加端子またはプリント回路基板は、固定プレート１００の上部面または下部面に選択的に構成することも可能であるが、好ましくは、前記固定プレート１００をプリント回路基板として構成するようになると、モータドライブIC１２０を含む電子部品の設置と接続端子の形成と配線構造が簡単になる。
【００７３】
さらに好ましくは、前記固定プレート１００を両面プリント回路基板として構成すると、上部面と下部面に端子の形成と配線がより容易にして簡単になり、外部機器の基板にさらに密着されて結合されるようになる。
【００７４】
さらに、この実施例のブラシレス振動モータは、その駆動方式が単相である関係によって不起動点が生じるようになるが、該不起動点が解消されるようにコイル１１０が設けられる固定プレート１００の所定支点には磁性体からなるコーギングトルク発生手段１１５が構成される。コーギングトルク発生手段１１５は固定プレート１００を成形して固定プレート１００と一体に形成されうるし、別途に形成されて固定プレート１００の所定支点に付着固定されることもできる。
【００７５】
ここで、ステータをなすコイル１１０と該コイル１１０の電流を制御するモータドライブIC１２０と固定プレート１００に形成されるコーギングトルク発生手段１１５の配置と構成は、ロータ２００の構造を先に述べた後に、図７〜１１に沿って詳述することにする。
【００７６】
ロータ２００は、前記コイル１１０の上部にコイル１１０とモータドライブIC１２０とは対向されつつ所定の間隔を隔てて設けられる。ロータ２００は軸受２２２を内装された軸受ホルダ２２０とマグネット２１６と釣り合い重り２１８を設けられるヨーク２１０と、さらに、シャフト１０５に接触されるスラスト座金２２４を含んで構成される。
【００７７】
まず、軸受ホルダ２２０について述べると、固定プレート１００に嵌入されて固定されるシャフト１０５の他方の側と摺動を行う軸受２２２が軸受ホルダ２２０の内周面に圧入される。軸受ホルダ２２０は図に示すように、下向けに開放されてシャフト１０５に軸受２２２を通して回転されるよう所定径の内径を有して軸受ホルダ２２０が形成する内部空間、つまり、内周面に軸受２２２が圧入される。さらに、軸受ホルダ２２０の上部中心部は軸受２２２が圧入される内径より小径を有する通穴が穿設され、軸受ホルダ２２０の上部外周面は外側へ拡張されるように形成される。
【００７８】
ロータ２００の回転時に固定プレート１００に挿入固定されたシャフト１０５を中心に軸受２２２がシャフト１０５の外周面を伝って摺動するようになる。軸受２２２はシャフト１０５の外周面と潤滑膜を形成してロータ２００が摩擦なしに安定されて円滑に回転できるように適切に選択されるべきであり、この実施例で軸受２２２は潤滑油を含む焼結軸受を使用した。
【００７９】
前記軸受ホルダ２２０の上部外周面には、マグネット２１６の磁束パスの役割をするヨーク２１０がシャフト１０５を中心に半径が均一になるように装着され、スポット溶接(spot welding)などを通して軸受ホルダ２２０に固結される。ヨーク２１０の外周縁端部は下部へ所定に屈曲されて拡張され、全体的に下向けキャップ状を有する。ヨーク２１０の材質は磁束が望ましく流れるよう軟磁性体(soft magnetics)からなる。
【００８０】
前記ヨーク２１０の下部面と軸受ホルダ２２０の通穴は所定の空間を形成するようになるが、このあき空間、つまり、軸受ホルダ２２０の通穴の内径部にスラスト座金２２４が挿入される。ヨーク２１０と軸受ホルダ２２０を通してスラスト座金２２４が固定されることから、スラスト座金２２４を拘束する別途の装置が必要なくなる。
【００８１】
さらに、前記スラスト座金２２４は、軸受２２２と半径方向へ枢支されるシャフト１０５の他方の側の端部１０５aに接触してロータ２００を全体的に軸方向へ枢支するようになる。この実施例では前記シャフト１０５の端部１０５aを所定の曲率で丸みを帯びるように形成して前記スラスト座金２２４に点接触されるように構成したが、かかる構造では小さい負荷でロータ２００、つまり、ロータ２００の荷重を軸方向へ支持できることから、振動モータのRPM(分当り回転数)が上昇して、消費電流と騷音が減少するようになる。
【００８２】
この実施例でのごとく、シャフト１０５の端部１０５aが必らずロータ２００の軸受ホルダ２２０に設けられたスラスト座金２２４によって枢支されるように限定されるのではないが、好ましくは、ロータ２００の中心部に設けられた座金を通してシャフト１０５の端部１０５aが接触し、さらに好ましくは、ヨーク２１０と軸受ホルダ２２０との結合構造に応じて上記のごとく軸受ホルダ２２０の通穴とヨーク２１０の形成する内部空間または下記の他実施例でのごとく、軸受ホルダ２２０と軸受２２２が形成する内部空間にスラスト座金２２４を挿入し、該スラスト座金２２４にシャフト１０５の端部１０５aが接触するようにする。より好ましくは、スラスト座金２２４にシャフト１０５の端部１０５aを丸みを帯びるように形成して点接触するようにする。
【００８３】
前記ヨーク２１０の下部面、つまり、内周面には輪状の多極着磁マグネット２１６が前記固定プレート１００のコイル１１０に対向されて設けられる。マグネット２１６の高さ方向へ内周面の一部面が軸受ホルダ２２０の上部側に拡張された外周面に接支されて半径方向へ拘束される。
【００８４】
前記シャフト１０５を中心に二分されるヨーク２１０の一方の側半径部には、ロータ２００が偏心して回転するように所定の重さと半円形の曲率と長さを有する釣り合い重り２１８が設けられる。釣り合い重り２１８は前記マグネット２１６の外周面とヨーク２１０の屈曲端部の内周面、つまり、ヨーク２１０の内径部の間に位置しているが、この実施例では偏心量をより増加させるために釣り合い重り２１８の外側部に段付状に段２１８aを形成し、段２１８aの上部一部だけがヨーク２１０に支持されて結合されるようにした。
【００８５】
釣り合い重り２１８をかかる構造で形成すると、釣り合い重り２１８の一部だけがヨーク２１０と固結されながらも、残余部分が回転中心から遠く離れることができるために、偏心量が増大する。
【００８６】
さらに、下向けに開放されたキャップ状のカバー３００がロータ２００とステータのコイル１１０とモータドライブIC１２０及びコーギングトルク発生手段１１５を空間的に囲繞しつつ固定プレート１００に結合される。
【００８７】
一方で、ブラシレス振動モータが単相駆動方式の場合は不起動点が存在するが、２相とか３相駆動方式に比べてモータドライブIC１２０を小さく製造することができるし、コイル１１０を１つだけを使用しても駆動が可能となるため、振動モータの小型化の条件を満たすのに適した方式である。
【００８８】
この実施例のブラシレス振動モータは、単相駆動方式によって駆動され、ロータ２００に付着されてコイル１１０と相互に電磁気力を発生させるマグネット２１６は６極に着磁され、単相駆動方式の短所である不起動点を除去するようコーギングトルク手段１１５がさらに設けられ、振動モータの小型化と互換性のためにモータドライ部IC１２０がコイル１１０とともに固定プレート１００に位置して振動モータに一体に構成される。
【００８９】
以下、固定プレート１００に設けられてステータを構成するコイル１１０とモータドライブIC１２０及びコーギングトルク発生手段１１５の配置と構成を添付された図７〜１１に沿って詳述する。
【００９０】
図７は、ロータ２００の回転時に回転角度に応じて発生するそれぞれのトルクをグラフ化したものであり、図８は６極に着磁されたマグネット２１６を示し、図９は６極マグネット２１６に応じるコイル１１０とモータドライブIC１２０及びコーギングトルク発生手段１１５の配置を示している。
【００９１】
図７に示すように、単相駆動方式においてコイル１１０とマグネット２１６の相互作用を通して発生するコイルトルクは、トルクの長さがゼロになる支点が存在することになる。つまり、モータが回転しない不起動点があることになる。このような場合、図示のごときコーギングトルクを発生させると、コイルトルクとコーギングトルクが合成されて全体合成トルクはロータ２００の回転の位置とは関係なく常に所定の値以上に保持されて、ロータ２００は回転力を継続して保持することになる。
【００９２】
さらに、コイル１１０とモータドライブIC１２０を配置時には、通常、固定プレート１００に設けられるコイル１１０の１つの長さがマグネット２１６の１極の長さと似通うようになる場合、効果的な回転トルクが発生する。
【００９３】
さらに、モータドライブIC１２０のホール素子がマグネット２１６の極と極、つまり、N、極の中央に位置されると、マグネット２１６の磁極を感知してコイル１１０に流れる電流を効果的に交番して制御できることから、コイル１１０の１つとマグネット２１６の１極が真っ向から対向されて重なるようコイル１１０を配置させて、ホール素子の位置がマグネット２１６の極と極との間に位置されるべきである。
【００９４】
したがって、ロータ２００が良好に回転するように固定プレート１００の同一平面上にコイル１１０とモータドライブIC１２０の配置と、さらに、マグネット２１６と相互に作用してコーギングトルクを発生させる磁性体が置かれる位置は、かかる点を総合的に考量に入れて配置すべきである。
【００９５】
図９に示すように、固定プレート１００に置かれているプリント回路基板１３０上に、６極マグネット２１６の１極の角度の６０°に当たるそれぞれの長さ、つまり、扁平形コイル１１０の２つの角がシャフト１０５の中心を基準になす角度が６０°のコイル１１０の４つが固定プレート１００の上部面、つまり、プリント回路基板１３０上に配置される。
【００９６】
コイル１１０の占める全体面積は角度の上では２４０°を占めることによって、残りの１２０°の余裕空間にホール素子を含めるモータドライブIC１２０が配置されるが、ホール素子がマグネット２１６の磁極を感知するように、モータドライブIC１２０の中心は１２０°を２等分する中心である図面上のシャフト１０５の軸方向と直角方向へ交差する水平線を基準に回転方向へ２７０°上に位置するようになる。
【００９７】
一方で、コーギングトルク発生手段１１５は、図９に示すように、固定プレート１００の所定支点に４つが設けられる。コーギングトルク発生手段１１５はシャフト１０５を中心にコイル１１０を２等分するコイル１１０の中心線から６極マグネット２１６の一つの極の角度である６０°の１/４である１５°角度に離隔された位置に所定の高さで突設される。
【００９８】
前記コーギングトルク発生手段１１５は、コイル１１０に形成される磁束を変化させて所定のコーギングトルクを発生するように磁性体からなる。この実施例において、コーギングトルク発生手段１１５の位置をコイル１１０の中心から１５°離隔して配置した理由は、６極マグネット２１６の一つの極が６０°であり、その角の１/４支点でコーギングトルクが実験的に望ましく発生したからである。
【００９９】
さらに、この実施例ではコイル１１０の数と一致するようにコーギングトルク発生手段１１５を構成したが、必ずしも、これに限定されるのではない。図９に示すように、コーギングトルク発生手段１１５の位置がコイル１１０の中心から１５°に離隔されることから、相互間には６０°ずつ離隔されることになるが、３６０°の空間には６つのコーギングトルク発生手段１１５が配置されうることから、全体的には６つまでコーギングトルク発生手段１１５を設けることができる。
【０１００】
さらに、この実施例では固定プレート１００の所定支点にコーギングトルク発生手段１１５を設けたが、必ずしも、これに限定されるのではなく、変更されるコイル１１０の配置に応じてコーギングトルク発生手段１１５の設置支点の空間が足らないため設置しがたい場合は、カバー３００にも設けることができる。
【０１０１】
一方、図１０、１１は、マグネット２１６が４極に着磁された場合、これに伴うコイル１１０とモータドライブIC１２０及びコーギングトルク発生手段１１５の他の配置を示している。
【０１０２】
図１１に示すように、マグネット２１６の１極の角度が９０°であるから９０°の角度を有するコイル１１０の２つを固定プレート１００のプリント回路基板１３０上に設け、残りのあき空間の１８０°上にモータドライブIC１２０がマグネット２１６の磁極を感知するように配置した。
【０１０３】
さらに、コーギングトルク発生手段１１５は、コイル１１０の中心からマグネット２１６の１極の角度の１/４である２２.５°にそれぞれ離隔させて設けられて２つのコーギングトルク発生手段１１５が相互９０°に離隔されるように設けられる。
【０１０４】
単相駆動方式におけるマグネット２１６の着磁に伴う他の配置構成と、単相駆動方式でない２相または３相の駆動方式におけるコイル１１０とモータドライブIC１２０の配置は、マグネット２１６とコイル１１０の相互間の回転電磁気力とロータ２００の回転特性を総合的に考量に入れて設定すればいい。
【０１０５】
以下、上記のごとく構成された本発明のブラシレス振動モータの実施例１の作用について詳述する。
【０１０６】
まず、振動モータを回転させる所定の信号がモータドライブIC１２０に伝達されると、モータドライブIC１２０の半導体スイッチング素子がオンして前記スイッチング素子の動作を制御されるコイル１１０に外部の電源供給部から電流が流れ込むようになる。
【０１０７】
電流が流れ込んだコイル１１０の周辺には磁界が形成され、該磁界はロータ２００の下部に装着されてコイル１１０と所定の空隙を有するマグネット２１６が発生する磁界と相互作用を起こすことになり、ここで、発生される磁束とマグネット２１６の磁束は軟磁性体のヨーク２１０を通して磁路を形成する。
【０１０８】
ロータ２００のマグネット２１６とステータコイル１１０との間の相互の磁束作用によって所定の回転電磁気力が空隙で相互に作用をし、マグネット２１６は電磁気力が加えられる方向へ回転しようとする。この際、シャフト１０５の外周縁と枢支される軸受２２２が摺動するようになり、軸受２２２を圧入している軸受２２２ホルダ２２０もやはり回転方向へ移動するようになる。
【０１０９】
軸受ホルダ２２０が回転すると、軸受ホルダ２２０に結合された上部のヨーク２１０も回転を開始し、これによってロータ２００は全体的にトルクをもって所定の速度で回転するようになる。軸受ホルダ２２０の通穴に嵌入されてロータ２００の中心部に置かれたスラスト座金２２４の下部面はシャフト１０５の端部１０５aに点接触をしつつ回転するようになる。かかるロータ２００の軸構造を通してシャフト１０５はロータ２００の荷重を軸方向へ支持しながらもロータ２００とは小さい負荷がかかるようになることから、回転速度が向上して供給される電流の消耗が少ないため、電力損失が減少するようになる。
【０１１０】
さらに、シャフト１０５と、軸受２２２と、軸受ホルダ２２０と、スラスト座金２２４とで囲繞された空間が外部から遮断されて密閉空間が形成されると、内部が摩擦に伴う温度の上昇によって空気が膨脹して軸受２２２とシャフト１０５との摺動が不安定になりうる。この実施例では軸受２２２のホルダの所定支点に小径の空気循環穴(図示せず)を穿設して外部の空気が循環されるようにした。
【０１１１】
一方で、ロータ２００が回転すると、図９に示すように、配置されたモータドライブIC１２０のホール素子が回転するマグネット２１６の極性を判別するようになる。ロータ２００が回転する場合、マグネット２１６の磁極位置がコイル１１０を基準に回転に応じて変化するようになる。したがって、マグネット２１６の磁極位置に対応したコイル１１０が励磁されてこそ、結局、回転方向へコイル１１０とマグネット２１６との相互間に作用する回転電磁気力が継続して保持されてロータ２００が一方向へ回転できるようになる。
【０１１２】
とりわけ、単相ブラシレス振動モータでは、整流子とブラシの役割を位置センサのホール素子を通して行われるが、ホール素子が回転するマグネット２１６の極性を感知してその出力をモータドライブIC１２０にその出力を伝達すると、モータドライブIC１２０は該当コイル１１０に連結されるスイッチング素子を適切にオン/オフ制御してそれぞれのコイル１１０に電流を伝達するようになる。
【０１１３】
その後、それぞれのコイル１１０に交互に流れる電流の方向と長さに応じてそれぞれのコイル１１０にはロータ２００が望ましく回転されるように磁極がそれぞれ形成され、該磁極はマグネット２１６のごとき極を斥力で押し出し、反対の極を引っ張ることによって、ロータ２００が安定に回転するようになる。したがって、振動モータの製造時には、とりわけ、回転するロータ２００のトルクと速度を考量に入れてステータのコイル１１０の配置及びその巻線方向を設定すべきである。
【０１１４】
コイル１１０における磁気中心とマグネット２１６の磁気中心とが一致すると、磁気中心位置の不起動点でトルクが弱化されて停止するか、初期起動が行われないようになる。したがって、コイル１１０の一方の側にコーギングトルク発生手段１１５を設けると、マグネット２１６の磁極に対向する位置のコイル１１０側の磁束とコーギングトルク手段１１５による磁束が合成されてマグネット２１６の磁気中心と相互に食い違いが生じ、電磁気力の特性によってロータ２００は初期の不起動がなくなり、磁気起動が可能になって継続して回転することができるようになる。
【０１１５】
換言すれば、図７に示すように、磁気中心が相互に食い違うことによってコーギングトルク発生手段１１５は、ロータ２００の回転時にコイル１１０トルクが最下に落とされる支点のモータの不起動点からコーギングトルクを発生させて、コーギングトルクがコイルトルクに合致して、全体トルクが不起動点でゼロにならないようになる。
【０１１６】
ロータ２００のマグネット２１６が前記コイル及びコーギングトルク発生手段１１５と相互に電磁気力によって回転するようになると、ロータ２００のヨーク２１０の一方の側に設けられる釣り合い重り２１８によってロータ２００は偏心を生じつつ振動を発生させるようになり、ユーザーは信号が着信されるか、設定されたアラームが発生するのを認識するようになる。
【０１１７】
さらに、カバー３００は、前記ロータ２００とコイル１１０と、さらに、モータドライブIC１２０を全体的に囲繞しつつ外部からの衝撃を防止して異物の流入を遮断して振動モータのそれぞれの構成部分を保護することになる。
【０１１８】
上記のごとき実施例１のブラシレス振動モータは、ロータ２００の組立構造を従来の軸受ホルダ２２０または軸受２２２が固定プレート１００に形成されるか、シャフト１０５の他端部、つまり、端部１０５aをカバー３００の内周面に枢支されるように構成する技術と異なるように、ロータ２００を構成するそれぞれの構成部の組立構造と軸構造を改善することによって、ロータ２００の剛性と耐久性及び回転特性がより良好になる。
【実施例２】
【０１１９】
以下、本発明のブラシレス振動モータの実施例２の構成と作用について詳述することにする。
【０１２０】
図１２は、実施例２の断面図であり、図１３はその切開斜視図である。図１２、１３に示すように、この実施例は前記実施例とロータ２００の組立構造が異なることにその特徴がある。前記実施例１と同一に繰返す構成と作用は前記実施例を通して十分理解されうることから、ここでは特徴的な部分についてのみ述べることにする。
【０１２１】
図に示すように、ロータ２００が前記コイル１１０の上部へコイル１１０とモータドライブIC１２０とは対向されつつ所定の間隔を隔てて設けられる。ロータ２００は軸受２２２が内周面に圧入された軸受ホルダ２２０と、磁束を発生させるマグネット２１６と偏心を生じさせる釣り合い重り２１８が設けられるヨーク２１０と、さらに、シャフト１０５に接触されるスラスト座金２２４とを含んで構成される。
【０１２２】
軸受ホルダ２２０は、図に示すように、下向けに開放されてシャフト１０５に軸受２２２を通して回転されるよう所定径の内径を有する。さらに、軸受ホルダ２２０が形成する内部空間、つまり、内周面に軸受２２２が圧入されてロータ２００の回転時に固定プレート１００に挿入固定されたシャフト１０５を中心に軸受２２２がシャフト１０５の外周面を伝って摺動するようになる。
【０１２３】
軸受２２２は、シャフト１０５の外周面と潤滑膜を形成してロータ２００が摩擦なしに安定的に円滑に回転できるように適切に選択されるべきであり、この実施例で軸受２２２は潤滑油を含む焼結軸受を使用した。
【０１２４】
さらに、前記軸受ホルダ２２０は、上部ヨーク２１２と下部ヨーク２１４の内周面にそれぞれ圧入されて固定される。下部ヨーク２１４はマグネット２１６の磁束パスの役割をするように軟磁性体からなり、その下部面には輪状のマグネット２１６が設けられて固定プレート１００に設けられたコイル１１０に対向される。下部ヨーク２１４の内周面は下方へ拡張され、該拡張面にマグネット２１６の内周面、つまり、内径部が嵌入されて固定される。
【０１２５】
さらに、下部ヨーク２１４を圧入された軸受ホルダ２２０の外周面の上側には上部ヨーク２１２が圧入される。上部ヨーク２１２の一方の側の半径部と下部ヨークの形成するあき空間には釣り合い重り２１８が嵌入されて半径方向と軸方向へ上部ヨーク２１２と下部ヨーク２１４を通して機構的に堅固に拘束される。
【０１２６】
さらに、前記釣り合い重り２１８は、偏心量が増加しながらも上部ヨーク２１２とは結合強度を高めるために内側と外側には上部が下部より狭幅の段付状に形成して、前記釣り合い重り２１８に対応される空間を有する上部ヨーク２１２に挿入固定した。上部ヨーク２１２の他方の側の半径部には内部のあき空間が形成される。したがって、ロータ２００は偏心が効果的に行われつつ回転するようになる。
【０１２７】
さらに、軸受２２２を圧入された軸受ホルダ２２０の上部内周面には、スラスト座金２２４が挿入されて外周面と軸受２２２とが摺動を行うシャフト１０５の他方の側の端部１０５aが前記スラスト座金２２４に接支される構造からなる。スラスト座金２２４はロータ２００を全体的に軸方向へ枢支し、シャフト１０５の端部１０５aが所定の曲率で丸みを帯びるように形成されることから、スラスト座金２２４とは点接触される。したがって、小さい負荷でロータ２００の荷重を軸方向へ支持できることから、振動モータのRPM(分当たりの回転数)が上昇して、消費電流と騷音が減少するようになる。
【０１２８】
さらに、実施例１と同様、軸受ホルダ２２０と軸受２２２及びシャフト１０５とに囲繞された空間が外部と熱交換が行われるように空気循環穴(図示せず)を軸受ホルダ２２０またはロータ２００の所定支点に設けた。
【０１２９】
さらに、ロータ２００の下部へはロータ２００に対向されるステータのコイル１１０とモータドライブIC１２０とコーギングトルク発生手段１１５とが固定プレート１００の上部面に設けられたプリント回路基板１３０上に適切に配置される。実施例２においても同様、単相駆動方式で設計されることから、前記コイル１１０とモータドライブIC１２０とコーギングトルク発生手段１１５は実施例１と同一の構成を有する。他の相(phase)で駆動される場合にも、コイル１１０とモータドライブIC１２０の配置及びコーギングトルク発生手段１１５は、マグネット２１６とコイル１１０との相互間の回転電磁気力とロータ２００の回転特性を総合的に考量に入れて設定すればいい。
【０１３０】
上記のごとく構成された実施例２の動作及び作用は、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば、実施例１を通して理解できるものと思われるから、ここでは省くことにする。
【実施例３】
【０１３１】
以下、添付された図１４、１５に沿って、本発明のブラシレス振動モータの実施例３について述べることにする。図１４は実施例３の断面を示し、図１５はその部分切開斜視図である。
【０１３２】
図１４、１５に示すように、この実施例は前記実施例１、２とロータ２００の組立構造が異なることにその特徴がある。前記実施例と同一に繰返される構成と作用は前記実施例を通して十分理解されうることから、特徴的部分についてのみ述べることにする。
【０１３３】
図に示すように、ロータ２００は固定プレート１００に設けられたコイル１１０とモータドライブIC１２０とは対向されつつ上方向へ所定の間隔を隔てて設けられる。ロータ２００は軸受２２２を内装された軸受ホルダ２２０とマグネット２１６と釣り合い重り２１８を設けられるヨーク２１０と、さらに、シャフト１０５に接触されるスラスト座金２２４を含んで構成される。
【０１３４】
軸受ホルダ２２０と軸受ホルダ２２０に圧入される軸受２２２と、軸受２２２が摺動してロータ２００の回転中心軸を形成するシャフト１０５と、該シャフト１０５に枢支されて軸受ホルダ２２０に挿入されたスラスト座金２２４の構成は、図１４に示すように、前記実施例２と同一である。ただし、軸受ホルダ２２０の上部外周面はヨーク２１０に設けられる釣り合い重り２１８を軸方向へ拘束するよう上部の外周面を下部より外側方向へ拡張されるように形成した。
【０１３５】
ヨーク２１０は、磁束のパスを容易ならしめるように軟磁性体からなり、ヨーク２１０の内周面に軸受ホルダ２２０が圧入される。さらに、ヨーク２１０の下部に設けられてコイル１１０に対向される輪状のマグネット２１６もやはりその内径部に前記軸受ホルダ２２０が圧入されてマグネット２１６は全体的に半径方向へは軸受ホルダ２２０によって拘束され、軸方向へはヨーク２１０によって拘束される。
【０１３６】
さらに、前記ヨーク２１０の上部面の一方の側半径部には偏心を生じさせる釣り合い重り２１８が設けられるが、ヨーク２１０のシャフト１０５を基準に外側と内側端部を上方向へ拡張させて釣り合い重り２１８の設置が容易になるようにした。したがって、図１４に示すように、前記釣り合い重り２１８のシャフト１０５方向の内側は軸受ホルダ２２０の外周面とヨーク２１０を拡張された内周面に対応されて、釣り合い重り２１８の上部内側は軸受ホルダ２２０を拡張された外周面に接触され、釣り合い重り２１８の外側はヨーク２１０の外側拡張内周面に結合される。
【０１３７】
さらに、ロータ２００の下部へはロータ２００に対向されるステータのコイル１１０とモータドライブIC１２０とコーギングトルク発生手段１１５とが固定プレート１００の上部面に設けられたプリント回路基板１３０上に適切に配置される。実施例３もやはり単相駆動方式で設計されることから、前記コイル１１０とモータドライブIC１２０とコーギングトルク発生手段１１５は実施例１と同一の構成を有する。
【０１３８】
上記のごとく構成された実施例３の動作及び作用は、実施例１を通して当該技術分野における通常の知識を有する者であれば自明であるため、省くことにする。
【実施例４】
【０１３９】
以下、添付された図１６、１７に沿って、本発明のブラシレス振動モータの実施例４について述べることにする。図１６は、実施例４の断面図であり、図１７はその部分切開斜視図である。図１６、１７に示すように、ロータ２００は固定プレート１００に設けられたコイル１１０とモータドライブIC１２０とは対向されつつ上方向へ所定の間隔を隔てて設けられる。ロータ２００は軸受２２２を内装された軸受ホルダ２２０とマグネット２１６を設けられる下部ヨーク２１４と、偏心量を増加させて釣り合い重りの役割を担う上部ヨーク２１２と、さらに、シャフト１０５に接触されるスラスト座金２２４とを含んで構成される。
【０１４０】
ロータ２００の組立構造における軸受ホルダ２２０と軸受ホルダ２２０に圧入される軸受２２２と、軸受２２２が摺動してロータ２００の回転中心軸を形成するシャフト１０５と、該シャフト１０５に枢支されて軸受ホルダ２２０に挿入されたスラスト座金２２４の構成は、図１６に示すように、前記実施例２、３と同様であり、ただし、この実施例は前記実施例と異なる組立構造を有するヨークが設けられる。
【０１４１】
ヨークは、上部ヨーク２１２と下部ヨーク２１４とに仕分けられる。上部ヨーク２１２はその内周面に軸受ホルダ２２０の上部側が圧入されてシャフト１０５を中心に非対称的に形成される。つまり、シャフト１０５を中心に一方の側の半径は小さく形成し、他方の側の半径は大きくする。したがって、主として半径が小さい部分はロータ２００が回転するように軸支をし、半径が大きい部分はロータ２００の偏心を起こす。全体的には上部ヨーク２１２は半円状を呈している。さらに、偏心量を増加させるために上部ヨーク２１２の半径が大きい部分の外側方向の外周面は、下方へ拡張された端部２１２aを有するように形成される。
【０１４２】
下部ヨーク２１４は、磁束のパスを容易ならしめるように、軟磁性体からなり、下部ヨーク２１４の内周面にも軸受ホルダ２２０が圧入されて下部ヨーク２１４は上部ヨーク２１２とともに軸受ホルダ２２０と固結される。下部ヨーク２１４の下部面にはコイル１１０に対向される輪状のマグネット２１６が設けられる。
【０１４３】
かかる実施例４のロータ２００の構造は、釣り合い重りを追って構成されずに上部ヨーク２１２を非対称形状に製造して偏心量を増大させた構造である。かかる構成によって高価格で、高比重(比重１０以上)のタングステン焼結物(比重１８)の釣り合い重りを別途に使用しないことになることから、製造コストを節減させることができる。さらに、タングステン焼結物でない通常の金属(比重１０以下)である、例えば、鉄、銅、アルミニウムで上部ヨーク２１２を製造することから、タングステン焼結物とは異なり、プレース加工などで製造できるようになる。したがって、寸法精度が向上して軸受ホルダ２２０に容易に圧入されて組立工程が簡単になる。さらに、ロータ２００の組立上の寸法精度と軸に対するランアウト(run out:回転時の回転物の上下または半径方向への振幅)が向上されて振動モータの全体的な品質が向上される。
【０１４４】
換言すれば、釣り合い重りのタングステン焼結物をロータ２００に固定するためには、別途の接着工程を要するか、または追加のヨークを使用して釣り合い重りを圧入固定すべきであるが、この実施例では接着工程なしに上部ヨーク２１２自体が釣り合い重りの役割を果すようになる。
【０１４５】
さらに、実施例１、２、３と同様、ロータ２００の下部方向へはロータ２００に対向されるステータのコイル１１０とモータドライブIC１２０とコーギングトルク発生手段１１５とが固定プレート１００の上部面に設けられたプリント回路基板１３０上に適切に配置される。実施例４もやはり単相駆動方式で設計されることから、前記コイル１１０とモータドライブIC１２０とコーキングトルク発生手段１１５は実施例１と同一の構成を有する。
【０１４６】
上記のごとく構成された実施例４の動作及び作用は、実施例１を通して当該技術分野における通常の知識を有する者であれば自明であるから、ここでは省くことにする。
【０１４７】
本発明は上記の実施例のみに限定されることなく、本発明の請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内で多様な態様に変形できることは、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば、自明であることが明白である。
【産業上の利用可能性】
【０１４８】
上述のような作用をする本発明は、ロータをボンディング工程またはプラスチック射出工程でない、ロータを構成するそれぞれの構成部分を機構的に堅固に結合することによって、振動モータの耐久性と工程、作業性を向上させて生産コストが減少するようになる。さらに、ロータの軸構造を改善することによって、シャフトにかかる負荷が減少され、回転特性が向上して省電力が図られうる長所がある。
【０１４９】
さらに、本発明はモータドライブICが振動モータにコイルと同一の平面上に一体に内装されて形成されることによって、モータの構造及びICの変化にもモータ間に互換性が増大して振動モータを小型化させうる長所がある。
【０１５０】
さらに、本発明は単相駆動方式においてコーギングトルク発生手段を設けることによって、振動モータの回転が停止する不起動点が解消できることから、異なる駆動方式によるモータドライブICとステータの構造を変更するのに要するコストを節減できる長所がある。
【０１５１】
さらに、本発明はブラシタイプの振動モータに比べて組立構造が簡単になるため、生産工程が単純化され、耐久性が向上するし、ノイズが減少し、振動モータの寿命特性が上昇するなどの長所がある。
【図面の簡単な説明】
【０１５２】
【図１】従来のブラシタイプの振動モータの断面図である。
【図２】図１の分解斜視図である。
【図３ａ】図１のコイルと釣り合い重りの配置を示すロータの平面図である。
【図３ｂ】図１の振動モータでブラシに接触する整流子の平面図である。
【図４】本発明のブラシレス振動モータに従う実施例１の断面図である。
【図５】図４の実施例１の部分切開斜視図である。
【図６】図４の実施例１の分解斜視図である。
【図７】ブラシレス振動モータの単相駆動方式でコイルトルクとコーギングトルク及び合成トルクのグラフである。
【図８】図４の実施例１が単相駆動方式の場合に使用されるマグネットの例示図である。
【図９】図８のマグネット着磁に伴うコイルとコーギングトルク発生手段の配置例示図である。
【図１０】図４の実施例が単相駆動方式の場合に使用されるマグネットの他の例示図である。
【図１１】図１０のマグネット着磁に伴うコイルとコーギングトルク発生手段の配置例示図である。
【図１２】本発明のブラシレス振動モータに係る実施例２の断面図である。
【図１３】図１２の実施例２の部分切開斜視図である。
【図１４】本発明のブラシレス振動モータに係る実施例３の断面図である。
【図１５】図１４の実施例３の部分切開斜視図である。
【図１６】本発明のブラシレス振動モータに係る実施例４の断面図である。
【図１７】図１６の実施例４の部分切開斜視図である。
【符号の説明】
【０１５３】
１００  固定プレート
１０２  バーリング部
１０５  シャフト
１１０  コイル
１１５  コーギングトルク発生手段
１２０  モータドライブIC
１３０  プリント回路基板
２１０  ヨーク
２１６  マグネット
２１８  釣り合い重り
２２０  軸受ホルダ
２２２  軸受
２２４  スラスト座金
３００  カバー
【図１】
2004215486.tif 000003
【図２】
2004215486.tif 000004
【図３ａ】
2004215486.tif 000005
【図３ｂ】
2004215486.tif 000006
【図４】
2004215486.tif 000007
【図５】
2004215486.tif 000008
【図６】
2004215486.tif 000009
【図７】
2004215486.tif 000010
【図８】
2004215486.tif 000011
【図９】
2004215486.tif 000012
【図１０】
2004215486.tif 000013
【図１１】
2004215486.tif 000014
【図１２】
2004215486.tif 000015
【図１３】
2004215486.tif 000016
【図１４】
2004215486.tif 000017
【図１５】
2004215486.tif 000018
【図１６】
2004215486.tif 000019
【図１７】
2004215486.tif 000020