(57)【要約】【課題】  組み立て工数を削減し、コストダウンを図ることができるブラシレスモータを提供する。【解決手段】  ブラシレスモータ１のステータ２９は、ベース部材３上に設けられたフラックスプレート９と、フラックスプレート９上に設けられた回路基板１３と、回路基板１３上に１個のみ設けられたコイル２３と、回路基板１３上に設けられ、ロータ１９のマグネット３４〜３７の磁気を検知するホール素子と、回路基板１３上に設けられ、コイル２３に供給される電流を制御する駆動ＩＣ２７と、ロータ１９にアンバランスに設けられた分銅３９と、を有している。そして、ロータ１９には、４極のマグネット３４〜３７が設けられており、ロータ１９は、ベース部材３に支持されるシャフト１５を中心にして回転する。【選択図】  図１
2007104740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータに設けられたマグネットの磁気を検知し、検知した磁気に基づいてコイルに供給される電流を制御しながら前記ロータを回転させるブラシレスモータにおいて、
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た回路基板と、前記回路基板上に１個のみ設けられた前記コイルと、前記回路基板上に設けられ、前記マグネットの磁気を検知するホール素子と、を有するステータと、
前記コイルと対面する位置にＮＳ交互に配列された４極の磁極を有する前記マグネットが設けられ、前記ベース部材に支持されるシャフトを中心にして回転する前記ロータと、
前記回路基板上に設けられると共に前記回路基板と前記ロータとの間に位置し、前記コイルに供給される電流を制御するモータ駆動用素子と、
前記ロータにアンバランスに設けられる重りと、を備えたことを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項２】
ロータに設けられたマグネットの磁気を検知し、検知した磁気に基づいてコイルに供給される電流を制御しながら前記ロータを回転させるブラシレスモータにおいて、
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た回路基板と、前記回路基板上に１個のみ設けられた前記コイルと、前記回路基板上に設けられ、前記マグネットの磁気を検知するホール素子と、を有するステータと、
前記コイルと対面する位置にＮＳ交互に配列された４極の磁極を有する前記マグネットが設けられ、前記ベース部材に支持されるシャフトを中心にして回転する前記ロータと、
前記回路基板上に設けられると共に前記回路基板と前記ロータとの間に位置し、前記コイルに供給される電流を制御するモータ駆動用素子と、
前記ロータに設けられ、前記ロータの回転により風を発生させる羽根と、を備えたことを特徴とするブラシレスモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、振動モータやファンモータとして利用されるブラシレスモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような分野の技術として、下記特許文献１に記載のブラシレスモータが知られている。この文献に記載されたブラシレスモータは、２つのコイルが設けられた回路基板を有するステータと、６極のマグネットを有するロータとを備えている。
【特許文献１】特開２００３−８８８０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、この種のブラシレスモータにおいては、コストダウンを図るべく、組み立て工数を削減することが求められている。そこで、本発明は、組み立て工数を削減し、コストダウンを図ることができるブラシレスモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明に係るブラシレスモータは、ロータに設けられたマグネットの磁気を検知し、検知した磁気に基づいてコイルに供給される電流を制御しながらロータを回転させるブラシレスモータにおいて、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た回路基板と、回路基板上に１個のみ設けられたコイルと、回路基板上に設けられ、マグネットの磁気を検知するホール素子と、を有するステータと、コイルと対面する位置にＮＳ交互に配列された４極の磁極を有するマグネットが設けられ、ベース部材に支持されるシャフトを中心にして回転するロータと、回路基板上に設けられると共に回路基板とロータとの間に位置し、コイルに供給される電流を制御するモータ駆動用素子と、ロータにアンバランスに設けられる重りと、を備えたことを特徴とする。
【０００５】
このブラシレスモータは、ステータに設けられたコイルへの供給電流を制御しながら、マグネットが設けられたロータを回転させるものである。そして、このブラシレスモータは、ロータにアンバランスに設けられる重りを備えているので、ロータが回転することで振動を発生させる振動モータを構成する。このブラシレスモータのステータには、回転するロータのマグネットの磁気を検知するホール素子が設けられており、ロータの回転を発生するためのコイルへの供給電流の制御は、このホール素子によって検知された磁気に基づいて行われる。そして、このブラシレスモータは、上記ステータに設けられるコイルが、１個のみとされている。このような構成によれば、コイルの削減による部品点数の減少に加え、コイルへの配線の引き回しが複数コイルの場合に比べて格段にシンプルになるので、コイルを１個とすることにより削減される組み立て工数は非常に大きい。従って、コイルの単数化によって、ブラシレスモータのコストダウンを図ることができる。
【０００６】
また、ステータ側ではなくロータ側にコイルが設けられる構成が一般的となっているブラシ付きのモータにおいて、仮に、コイルを１個にしようとすれば、コイルの均等な配置でロータの重量バランスを取ることが出来なくなってしまうため、ムラのないロータの回転を得るためのロータの重心設定が困難になる。これに対し、コイルがステータ側に設けられるブラシレスモータの場合には、ロータの重心位置を考慮することなくコイルを１個にすることができるので、コイルを１個とする構成は、上記のようなブラシレスモータにおいてこそ、有効である。
【０００７】
また、このブラシレスモータは、回路基板上に設けられ、コイルに供給される電流を制御するモータ駆動用素子を備えている。このように、モータ駆動用素子を回路基板上に備えることで、駆動回路がモータ外部に設けられている場合と比較して、モータ使用時における利便性が向上する。また、コイルを１個のみとする構成により、回路基板上の空きスペースが広くなるので、モータ駆動用素子の設置場所を確保することが容易となる。更に、このモータ駆動用素子は、回路基板とロータとの間に設けられている。このような構成により、回路基板上においてコイルの厚みに相当するスペースを利用してモータ駆動用素子を設置することができるので、スペースの有効利用によりモータの小型化が図られる。
【０００８】
また、本発明に係るブラシレスモータは、ロータに設けられたマグネットの磁気を検知し、検知した磁気に基づいてコイルに供給される電流を制御しながらロータを回転させるブラシレスモータにおいて、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た回路基板と、回路基板上に１個のみ設けられたコイルと、回路基板上に設けられ、マグネットの磁気を検知するホール素子と、を有するステータと、コイルと対面する位置にＮＳ交互に配列された４極の磁極を有するマグネットが設けられ、ベース部材に支持されるシャフトを中心にして回転するロータと、回路基板上に設けられると共に回路基板とロータとの間に位置し、コイルに供給される電流を制御するモータ駆動用素子と、ロータに設けられ、ロータの回転により風を発生させる羽根と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
このブラシレスモータは、ステータに設けられたコイルへの供給電流を制御しながら、マグネットが設けられたロータを回転させるものである。そして、このブラシレスモータは、ロータに設けられ、ロータの回転により風を発生させる羽根を備えているので、風を発生させるファンモータを構成する。このブラシレスモータのステータには、回転するロータのマグネットの磁気を検知するホール素子が設けられており、ロータの回転を発生するためのコイルへの供給電流の制御は、このホール素子によって検知された磁気に基づいて行われる。そして、このブラシレスモータは、上記ステータに設けられるコイルが、１個のみとされている。このような構成によれば、コイルの削減による部品点数の減少に加え、コイルへの配線の引き回しが複数コイルの場合に比べて格段にシンプルになるので、コイルを１個とすることにより削減される組み立て工数は非常に大きい。従って、コイルの単数化によって、ブラシレスモータのコストダウンを図ることができる。
【００１０】
また、ステータ側ではなくロータ側にコイルが設けられる構成が一般的となっているブラシ付きのモータにおいて、仮に、コイルを１個にしようとすれば、コイルの均等な配置でロータの重量バランスを取ることが出来なくなってしまうため、ムラのないロータの回転を得るためのロータの重心設定が困難になる。これに対し、コイルがステータ側に設けられるブラシレスモータの場合には、ロータの重心位置を考慮することなくコイルを１個にすることができるので、コイルを１個とする構成は、上記のようなブラシレスモータにおいてこそ、有効である。
【００１１】
また、このブラシレスモータは、回路基板上に設けられ、コイルに供給される電流を制御するモータ駆動用素子を備えている。このように、モータ駆動用素子を回路基板上に備えることで、駆動回路がモータ外部に設けられている場合と比較して、モータ使用時における利便性が向上する。また、コイルを１個のみとする構成により、回路基板上の空きスペースが広くなるので、モータ駆動用素子の設置場所を確保することが容易となる。更に、このモータ駆動用素子は、回路基板とロータとの間に設けられている。このような構成により、回路基板上においてコイルの厚みに相当するスペースを利用してモータ駆動用素子を設置することができるので、スペースの有効利用によりモータの小型化が図られる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ブラシレスモータにおいて、組み立て工数を削減し、コストダウンを図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。
【００１４】
（第１実施形態）
図１〜図３に示すように、本実施形態のブラシレスモータ１は、携帯電話等の機器内に収容される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１は、機器の実装基板（図示せず）上に載置させる載置面３ａと、これに対向する部品搭載面３ｂとをもったベース部材３を有する。更に、ブラシレスモータ１は、ベース部材３と一緒に筐体５を構成するカバー７を有している。このベース部材３及びカバー７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、外形が略正方形をなす。そして、この筐体５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。
【００１５】
このベース部材３の部品搭載面３ｂ上にはフラックスプレート９が固定され、このフラックスプレート９は、例えば珪素鋼板で成形されて、モータ１の起動を滑らかにする機能をもっている。フラックスプレート９は、その中心と部品搭載面３ｂの中心とが一致するように配置されている。そして、フラックスプレート９には、中心角９０°の扇形をなす１対の切り欠き部９ａ，９ｂが、中心を挟んで互いに対称な位置に形成されている。また、ベース部材３の部品搭載面３ｂ上で支持された回路基板１３は、このフラックスプレート９を覆うように固定されている。この回路基板１３は、外形が略正方形状をなし、ベース部材３と同程度の大きさを有している。この回路基板１３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。
【００１６】
また、この回路基板１３上には、１個の扁平のコイル２３が固定されている。更に、回路基板１３上には、磁気を検知するホール素子２５、駆動ＩＣ（モータ駆動用素子）２７及びその他の電子部品が搭載されている。そして、駆動ＩＣ２７は、ホール素子２５からの電気信号に基づいて電流を制御しながらコイル２３へ電流を供給する。このような駆動ＩＣ２７が回路基板１３上に設けられているので、コイル２３への給電を行う駆動回路がモータ１外部に別途設けられている場合と比較して、使用時における利便性が高い。また、このブラシレスモータ１では、回路基板１３上にコイル２３が１個のみしか存在しないので、回路基板１３上に十分な空きスペースがあり、駆動ＩＣ２７の設置場所を容易に確保することができる。
【００１７】
更に、このベース部材３の中央及びカバー７の中央には、それぞれ、円形の凹部をなすシャフト保持部３ｄ，７ｄが設けられている。このシャフト保持部３ｄ，７ｄに、断面円形をなすシャフト１５の両端が保持されることで、シャフト１５が筐体５に固定されている。そして、このシャフト１５は、ラジアル軸受け１７を介してロータ１９を回転可能に支持しており、上述した筐体５、フラックスプレート９、回路基板１３、シャフト１５、コイル２３、ホール素子２５及び駆動ＩＣ２７は、ロータ１９を回転させるためのステータ２９を構成している。
【００１８】
このステータ２９におけるフラックスプレート９、コイル２３、ホール素子２５及び駆動ＩＣ２７の各部品の位置関係は以下の通りである。この位置関係を説明するため、以下、図２に示すように、フラックスプレート９の切り欠き部９ａを形成する縁部９ｅをシャフト１５から見た方向を「基準方向Ａ」として定め、シャフト１５から見た各部品の方向を表すものとする。この場合、コイル２３は、この基準方向Ａから時計回りに１１５°の方向（方向Ｂ）及び２０２．５°の方向（方向Ｃ）に、それぞれコイル２３の両端部２３ａ，２３ｂの中央が存在するように配置されている。また、ホール素子２５は、基準方向Ａから時計回りに２２．５°の方向（方向Ｄ）に存在するように配置され、駆動ＩＣ２７は、基準方向Ａから反時計回りに６７．５度の方向（方向Ｅ）に存在するように配置されている。
【００１９】
以上説明したステータ２９に対して回転するロータ１９は、ラジアル軸受け１７を介してシャフト１５に回転可能に支持された直径８ｍｍ程度の回転円板３３を有している。この回転円板３３の回路基板１３と対向する側の面には、４つのマグネット３４，３５，３６，３７が固定されている。この４つのマグネットのうち、マグネット３４，３６は、回路基板１３と対向する側の面がＮ極になるように磁化され、マグネット３５，３７は、回路基板１３と対向する側の面がＳ極に磁化されている。このように、それぞれ中心角９０°の扇形に形成された４つのマグネット３４〜３７は、シャフト１５を中心として円周方向に配列されて、いわゆる４極のマグネットを構成している。
【００２０】
また、回転円板３３には、シャフト１５を中心としたロータ１９の重量配分を不均等にするために、焼結タングステンなどの高比重の材料からなる半月状の分銅３９が偏心的に固定されている。このような分銅３９が設けられたロータ１９が回転することにより、ブラシレスモータ１は、振動を発生させるための振動モータとして機能する。
【００２１】
以上の構成に基づいて、駆動ＩＣ２７からコイル２３に電流が供給されると、コイル２３の端部２３ａ，２３ｂでは、ロータ１９における半径方向の電流が生じる。この半径方向の電流により、マグネット３４〜３７には円周方向の電磁力が働き、この電磁力によりロータ１９がシャフト１５を中心として回転することになる。そして、上述したようなコイル２３とホール素子２５との位置関係によれば、ロータ１９の回転中に、コイル２３の端部２３ａ，２３ｂの位置のマグネット３４〜３７が入れ替わるのと同じタイミングで、ホール素子２５の位置のマグネット３４〜３７も入れ替わることになる。すなわち、このとき、マグネット３４〜３７によってコイル２３の端部２３ａ，２３ｂの位置に生じる磁界が反転し、それと同じタイミングでホール素子２５で検知されるマグネットの極が反転することになる。従って、ホール素子２５で検知される極の反転のタイミングに合わせてコイルに供給する電流を反転させるように、駆動ＩＣ２７によるコイル２３への給電が制御されることで、マグネット３４〜３７には常に同じ方向の電磁力が働くことになり、ロータ１９がこの電磁力によって継続的に回転する。
【００２２】
このようなブラシレスモータ１で得られるトルクを図４に示している。図４中、線図Ｔ１で示したグラフは、コイル２３の端部２３ａ，２３ｂで得られる力に起因するトルクＴ１を示し、線図Ｔ２は、フラックスプレート９とマグネット３４〜３７との相互作用によるコギングトルクＴ２を示している。そして、線図Ｔ３は、トルクＴ１とトルクＴ２とを合成した、実際にモータ１から出力されるトルクを示している。この図４に示されるように、１個のみのコイル２３を備えたブラシレスモータ１によっても、問題のないトルク特性が得られ、問題ない回転が得られる。
【００２３】
また、ロータ１９が停止する時には、フラックスプレート９とマグネット３４〜３７との相互作用によって、マグネット３４〜３７同士の境界線のうちの１つが、基準方向Ａから時計回りに４５°の方向Ｆに停止することになる。このような停止状態であれば、コイル２３の端部２３ａ，２３ｂの位置には、デッドポイントであるマグネット３４〜３７の境界線が停止していることがないので、モータ１の起動の際には、ロータ１９が滑らかに回転し始める。
【００２４】
以上のように、ブラシレスモータ１においては、コイルを１個のみとしたので、コイルの削減による部品点数の減少に加え、コイルへの配線の引き回しが複数コイルの場合に比べて格段にシンプルになる。従って、このようなブラシレスモータ１では、組み立て工数が大きく削減され、コストダウンを図ることができる。
【００２５】
なお、仮に、ステータ側ではなくロータ側にコイルが設けられる構成が一般的となっているブラシ付きのモータにおいて、コイルを１個にしようとすれば、コイルの均等な配置でロータの重量バランスを取ることが出来なくなってしまうため、ムラのないロータの回転を得るためのロータの重心設定が困難になる。これに対し、ブラシレスモータ１の場合には、ステータ２９側にコイルが設けられるので、ロータ１９の重心位置を考慮することなく、コイル２３を１個にすることができる。すなわち、コイルを１個とする構成は、モータ１のようなブラシレスモータにおいてこそ、有効である。
【００２６】
また、ブラシレスモータ１には、前述の通り、利便性向上のために駆動ＩＣ２７が内蔵されているが、コイルを１個とする構成により、回路基板１３上に十分な空きスペースが存在するので、駆動ＩＣ２７の設置場所を容易に確保することができる。更に、この駆動ＩＣ２７は、コイル２３の厚みに相当するスペースを利用して、回路基板１３とロータ１９との間に配置されており、このようなスペースの有効利用によりブラシレスモータ１の小型化が図られている。また、ブラシレスモータ１は、４極のマグネットを採用しているので、６極や８極のマグネットを用いる場合よりも、ホール素子２５の取り付け位置精度が緩和され、駆動ＩＣ２７によるコイル２３への給電の制御も容易になる。
【００２７】
（第２実施形態）
図５に示すように、本実施形態のブラシレスモータ５１においては、ロータ５３の回転円板５５が、シャフト５７に固定されている。そして、このシャフト５７が、軸受け５９を介し、ベース部材６１の軸受け保持部６１ａに対して回転可能に支持されている。このような構成に基づき、シャフト５７は、ロータ５３と一体となって回転し、ロータ５３に設けられた分銅３９によって振動を発生する。なお、このブラシレスモータ５１において、ブラシレスモータ１と同一又は同等な構成については、図面に同一符号を付し、その説明は省略する。
【００２８】
（第３実施形態）
図６に示すように、本実施形態のブラシレスモータ７１では、ロータ７３が、分銅３９の代わりに羽根７５を有している。この羽根７５は、ロータ７３の回転方向に等間隔で複数（例えば５枚）が配列されており、ロータ７３の回転円板７７に固定されていると共に、回転円板７７の外周縁から半径方向に迫り出している。このような羽根７５は、ロータ７３及びシャフト５７と一体になって回転し、回転方向に垂直な方向に流動する風を発生させる。すなわち、このような羽根７５を有するロータ７３は、回転によって風を発生するファンとして機能する。
【００２９】
更に、カバー７９及びベース部材８３には、羽根７５に対応する位置において、通風口８５が形成されている。上記ロータ７３の回転によって発生した風は、この通風口８５を通過してブラシレスモータ７１の外部に流動する。すなわち、このブラシレスモータ６１は、ファンモータとして機能する。なお、ブラシレスモータ６１において、ブラシレスモータ１，５１と同一又は同等な構成については、図面に同一符号を付し、その説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係るブラシレスモータの第１実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示すブラシレスモータのステータを示す平面図である。
【図３】図２のステータにロータを取り付けた状態の平面図である。
【図４】図１のブラシレスモータにおけるロータ回転角と発生トルクとの関係を示すグラフである。
【図５】本発明に係るブラシレスモータの第２実施形態を示す断面図である。
【図６】本発明に係るブラシレスモータの第３実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１，５１，７１…ブラシレスモータ、３，６１，８３…ベース部材、９…フラックスプレート、１３…回路基板、１５，５７…シャフト、１９，５３，７３…ロータ、２３…コイル、２５…ホール素子、２７…駆動ＩＣ（モータ駆動用素子）、２９…ステータ、３４〜３７…マグネット、３９…分銅（重り）、７５…羽根。
【図１】
2007104740.tif 000003
【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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