(57)【要約】【課題】有効磁界中における印刷配線板による有効磁束密度の低下を避けることによってロスが出ないようにし、ロータの樹脂を利用してコミュテータ基部を形成することによってコミュテータ片を直接組み付けて低姿勢を図ると共に、整流装置の摺接部分を厚くして長寿命を図る。【解決手段】印刷配線板１に空心電機子コイル３を重畳しないように配され、一側に円筒型コミュテータＣが備えられ、コミュテータは基部２ａに互いに隔離されて組み付けられた弧状の摺接部４ａと軸方向に延設された端子部４ｂとからなる複数のコミュテータ片４を備え、空心電機子コイルの端末結線パターンと接続部とが備えられ、接続部に端子部の先端が接続され、空心電機子コイルが印刷配線板１と共に樹脂２で一体化された。【選択図】図１
2009124884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心に軸支承孔を備えた印刷配線板と、
該印刷配線板と重畳しないように配された複数の巻線型空心電機子コイルと、
前記印刷配線板の一側の回転中心に配された円筒型コミュテータとが備えられ、
前記円筒型コミュテータは樹脂で形成された基部と、該基部に互いに隔離されて組み付けられた弧状の摺接部と該摺接部に連続して軸方向に延設された端子部とからなる複数のコミュテータ片を備えたもので、
前記印刷配線板には、さらに前記巻線型空心電機子コイルの端末結線パターンと、該端末結線パターンに連結された接続部とが備えられ、
該接続部に前記端子部の先端が接続され、前記巻線型空心電機子コイルが前記印刷配線板と共に前記樹脂で一体化された軸方向空隙型ロータ。
【請求項２】
前記巻線型空心電機子コイルの少なくとも一部と重畳しないように配置され、一部で半田付けされることによって前記印刷配線板に固着されたタングステン合金製の偏心ウエイトが備えられた請求項１に記載の軸方向空隙型ロータ。
【請求項３】
前記巻線型空心電機子コイルの端末保護手段が前記樹脂によって形成されている請求項２に記載の軸方向空隙型ロータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の軸方向空隙型ロータを用いた軸方向空隙型コアレスモータであって、前記軸方向空隙型ロータはケースとブラケットとからなるハウジングに軸を介して回転自在に支持され、前記コミュテータに径方向から摺接されたブラシとこのブラシの外方に配されたマグネットとが備えられた軸方向空隙型コアレスモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、移動体通信装置の無音報知手段等に用いて好適なもので軸方向空隙型ロータと該ロータを備えた軸方向空隙型モータの改良に係り、特に起動トルクが十分に得られ、高速回転ながら長寿命が得られるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信装置の無音報知手段として遠心力振動を利用した振動モータが一般的で、このような振動モータは、通常回転型筒型モータの出力軸に断面が銀杏の葉のような形状の偏心ウエイトを取り付けたものがある。また、軸方向空隙型の扁平なモータでは、内蔵するロータ自体で遠心力振動を発生するものを本出願人らは提案している。ロータ内蔵型振動モータは、出力軸が不要なので、軸回転型から近年では軸受を１個削除できる軸固定型にしたものが賞用されている。このような軸固定型として通常は、ブラケットにバーリング孔を設けて軸の基端を圧入固定し、ケース側で該軸の他端を受けるようにしている。（特許文献１参照）
さらに、本出願人らは、ケースにバーリング孔を設けて軸の基端を圧入固定し、該軸の他端を支持しないでフリーにしたものを提案している。（特許文献２参照）
これらのモータは低背化のために一般的に軸方向摺接型となる。
この軸方向摺接型モータとしては、一般的にコミュテータを印刷配線板で複数個のセグメント片を印刷で形成し数ミクロンの貴金属メッキをし、４０ミクロン乃至６０ミクロンの軸方向摺接型ブラシと組みあわせて用いられる。携帯電話機の無音アラーム手段として振動モータに採用される場合、着信報知用のみに使用されるものは一日十数回のモード（合計で数分以下）で使用されるので比較的寿命は短時間でよいことになるが、ゲームなどの振動を利用する機能に採用される場合は、かなり長寿命が要求される。
そこで、セグメント片を厚く採ることができる円筒型コミュテータにすることがクローズアップされてきた。
軸方向空隙型モータに円筒型コミュテータを採用した先行技術があるが、このものはコミュテータそのものを後付けするため薄型化にネックとなっている。（特許文献３参照）
【特許文献１】特許第３２６１３２９号公報
【特許文献２】特許第２８７２６２３号公報
【特許文献３】特許第２１３４７１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般的に軸方向空隙型モータ、すなわち扁平なロータでは円筒型コミュテータを後付けすることは、ロータの厚みが増加して好ましいものではなく、後付型ではモータ全体として３．５ｍｍ程度の厚みが最小限必要であった。そこでロータ自体で円筒型コミュテータを構成させれば厚み３ｍｍ以下のモータにすることができるようになる。
また、このような扁平ロータは、一般的には、印刷配線板の一側に複数の巻線型空心電機子コイルを配置し、この空心電機子コイルの反対側、すなわち、軸方向空隙型マグネットに対向するようにコミュテータを配する構成が採用されている。
しかしながら薄い印刷配線板であっても銅箔やレジストなどによって厚みが０．２ｍｍ程度となり、組合わせる軸方向空隙型マグネットとの空隙をこの印刷配線板分だけ多く採らざるを得ず、巻線型空心電機子コイルに掛かる有効空隙磁束密度が低下し効率が悪化する。特にモータとして直径１０ｍｍ程度の小型で厚みが２．５ｍｍの薄型で小型なものが要求されるようになると、ロータの厚みが０．６ｍｍ程度にしなくてはならないが、印刷配線板上に配置する構成では、空心電機子コイルの厚みが０．４ｍｍまで追い込まれ、細線を巻き回しなくてはならず、このため、電機子抵抗が増加して起動トルクが十分に得られなくなる。
【０００４】
この発明の目的は、トルクに寄与する磁界中に印刷配線板を配置しないようにして印刷配線板による有効磁束密度の低下を避けることによってロスが出ないようにし、ロータの樹脂を利用してコミュテータ基部を形成することによってコミュテータ片を直接組み付けて低姿勢を図ると共に、整流装置の摺接部分を厚くして長寿命を図ろうとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するには、基本的な構成として請求項１に示すように中心に軸支承孔を備えた印刷配線板と、該印刷配線板と重畳しないように配された複数の巻線型空心電機子コイルと、前記印刷配線板の一側の回転中心に配された円筒型コミュテータとが備えられ、前記円筒型コミュテータは樹脂で形成された基部と、該基部に互いに隔離されて組み付けられた弧状の摺接部と該摺接部に連続して軸方向に延設された端子部とからなる複数のコミュテータ片を備えたもので、前記印刷配線板には、さらに前記巻線型空心電機子コイルの端末結線パターンと、該端末結線パターンに連結された接続部とが備えられ、該接続部に前記端子部の先端が接続され、前記巻線型空心電機子コイルが前記印刷配線板と共に前記樹脂で一体化されたもので達成できる。
具体的には、請求項２に示すように前記巻線型空心電機子コイルの少なくとも一部と重畳しないように配置され、一部で半田付けされることによって前記印刷配線板に固着されたタングステン合金製の偏心ウエイトが備えられたものがよい。
また、より具体的には請求項３に示すように前記巻線型空心電機子コイルの端末保護手段が樹脂によって形成されているものがよい。
このような軸方向空隙型ロータを使用してモータにするには請求項４に示すように請求項１〜３のいずれか１項に記載の軸方向空隙型ロータを用いた軸方向空隙型コアレスモータであって、前記軸方向空隙型ロータはケースとブラケットとからなるハウジングに軸を介して回転自在に支持され、前記コミュテータに径方向から摺接されたブラシとこのブラシの外方に配されたマグネットとが備えられたもので達成できる。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１の発明によれば、有効磁界中に印刷配線板が来ないので、その分軸方向空隙型空心電機子コイルの厚みが薄くできることになり、コイルに掛かる磁束密度の低下を招くことが無く高効率となる。
当然ながら、印刷配線板の厚み分だけコイルとして太線を巻き回できるようにもなるので、この場合、起動トルクが十分に確保できる。
請求項２の発明によれば、偏心ウエイトは印刷配線板に半田付けで固定されるので、樹脂で一体成型時に互いに骨幹として機能することになり、偏心ロータとして十分な耐衝撃性が得られる。
請求項３の発明によれば、巻線型空心電機子コイルの端末は射出成型時に金型に潰されないように保護されるので射出成型時の断線などの問題が出なくなる。
請求項４の発明によれば、円筒形コミュテータでもコミュテータ片の一部が樹脂に埋め込まれるようにできるので摺接部だけ露出することになり、低姿勢なものモータにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
中心に軸支承孔を備えた印刷配線板と、該印刷配線板と重畳しないように配された複数の巻線型空心電機子コイルと、前記印刷配線板の一側の回転中心に配された円筒型コミュテータとが備えられ、前記円筒型コミュテータは樹脂で形成された基部と、該基部に互いに隔離されて組み付けられた弧状の摺接部と該摺接部に連続して軸方向に延設された端子部とからなる複数のコミュテータ片を備えたもので、前記印刷配線板には、さらに前記巻線型空心電機子コイルの端末結線パターンと、該端末結線パターンに連結された接続部とが備えられ、該接続部に前記端子部の先端が接続され、前記巻線型空心電機子コイルが前記印刷配線板と共に前記樹脂で一体化されたもので、図１は、本発明の軸方向空隙型ロータを備えた軸方向空隙型コアレスモータの断面図である（実施例１）。図２は図１のロータの底面図、図３は図１のロータの上面図、図４はブラシを含めたコミュテータの要部断面図で、図５はコミュテータ片の拡大斜視図、そして、図６は図３のロータの変形例の上面図である（実施例２）。
【実施例１】
【０００８】
この発明の軸方向空隙型ロータとしてここでは振動発生用として偏心ロータからなるもので説明する。図１〜図３において、偏心ロータＲは、中心に軸支承孔１ａを形成した印刷配線板１と、熱変形温度が２５０℃以上の樹脂２で一体に立ち上げられた円筒型コミュテータ基部２ａと、この基部２ａの半径方向周囲に約６０°の配置開角で前記印刷配線板１と重畳しないように配された３個の巻線型空心電機子コイル３Ａ、３Ｂおよび３Ｃと、前記印刷配線板の一側の回転中心に配された円筒型コミュテータＣと、前記印刷配線板１に一部が半田付けされた後述の偏心ウエイトＷと、前記軸支承孔１ａに配された軸受Ｊとが前記樹脂２で一体成形されたものである。
【０００９】
前記円筒型コミュテータＣは前記円筒型基部２ａと、該基部２ａの外周に配された円弧状の摺接部４ａと、この摺接部４ａから軸方向に延びた端子部４ｂで構成された６個のコミュテータ片４とからなるもので、前記円筒型基部２ａは、内側に前記軸受Ｊを受け止める金型用穴２ｂと外周にジグなどを利用してコミュテータ片４を組み付けるときの位置決めガイドとなるような各コミュテータ片４を隔離するスリット溝２ｃが設けられ、前記コミュテータ片４は、射出成形した後、前記基部２ａに組み付けられ、軸方向に延びた端子部４ｂが後述の貫通型角状凹所からなる接続部１ｂに填め込まれて半田結線される。
【００１０】
さらに、前記印刷配線板１は、中心に軸支承孔１ａが空けられ、外周の一部が前記空心電機子コイル３Ａ、３Ｂおよび３Ｃの外形に合わせたガイドとなって、前記中心の軸支承孔１ａには前記コミュテータ片４の端子部が填め込まれる前記貫通型角状凹所からなる接続部１ｂが６個等分に形成され、対向するコミュテータ片４がショートするためにスルーホール１ｃなどを介してショートするパターン１ｄ、前記空心電機子コイルの各巻き始め端末ａ、ｂおよびｃを半田結線する端末結線パターン１ｅ、１ｆおよび１ｇが形成され、さらに、巻き終わり端末ｄを一括半田結線する端末結線パターン１ｈが印刷形成されている。このように構成された印刷配線板１は各空心電機コイルの端末を半田結線した後、さらに前記偏心ウエイトＷが内方の段差部Ｗａで半田付けされることによって固着され、前記空心電機子コイルの厚み内となるように前記樹脂２で一体成形される。したがって、これらの部材は樹脂の内部に収められるので骨幹として機能することになり、十分な強度が確保される。ここで前記接続部１ｂの位置にはコミュテータ片の端子部４ｂが先端に付着した練り半田を介して差し込まれるものであるが、上方からレーザあるいは熱風半田付けできるように各逃げ孔２ｇが形成される。
【００１１】
この偏心ロータＲは、樹脂の部分が端末保護手段として少し盛り上がり部２ｈが形成され、前記空心電機子コイルの各巻き始め端末ａ，ｂおよびｃが射出成型時に金型で潰されないように配慮されている。さらに前記コミュテータ片４が配される面の外周全周に亘って垂下部２ｄが形成され、この垂下部２ｄには各電機子コイルの巻き終わり端末ｄが一括して通されることによって樹脂で端末保護手段を構成すると共にこの部分が厚くなることによって偏心ウエイトＷの落下などによる抜け止めとしての機能を果たしている。
【００１２】
前記偏心ウエイトＷは重量を確保するためにロータの厚み一杯にする必要があり、すなわち主要な両面が露出されるように成形されると共に内外に段差部Ｗａ、Ｗｂを有するように形成され、前記段差部Ｗａの半田付ｎで固着と各段差部Ｗａ、Ｗｂが樹脂２に覆われることによって抜け強度を確保している。このようにすることによって前記空心電機子コイル３Ａ、３Ｂ及び３Ｃと偏心ウエイトＷの比重差、体積比により十分な偏心量が得られる。
【００１３】
この偏心ロータＲは、さらに中心に含油軸受Ｊが一体に埋め込まれると共に、軸方向に付勢させる磁性塗料５が前記盛り上がり部２ｈに塗布され、ブラケット６の中央の小径の透孔を有する凹所６ａにレーザ溶接で基端を固定された軸７に前記含油軸受Ｊ、スラストワッシャＳを介して回転自在に装着される。このようにした偏心ロータＲは、図４に示すように前記円筒型コミュテータＣに径方向から９０°の開角で摺接されたブラシＢとこのブラシＢの外方で前記ブラケット６に配されたマグネット８と空隙を介して対向させ、ハウジングとしてのケース９に格納される。該ケース９の前記盛り上がり部２ｈに臨む位置には、空隙を確保するため逃げ部９ｂが配される。軸７の先端は、ケース９の中心に小径の透孔を有する凹所９ａに填め込まれ、外方から必要に応じてレーザ溶接され、前記ブラケット６の外周とケース９の開口部でやはりレーザ溶接されて組み立てられる。図中２ｅは、射出成形時に位置決めとして利用するガイドピンよる抜け穴であり、２ｆはモールドゲート、さらにＷｃは偏心ウエイトの位置決め凹所である。
【００１４】
ここでブラシＢは、図４にも示すように厚みが０．０３ｍｍ〜０．１ｍｍ、好ましくは厚みが０．０５ｍｍ程度のばね性洋白の２本フォーク型に連結してプレス加工したブラシバネ部Ｂａと、該ばね部に連結した状態で９０°折り曲げて形成したターミナル部Ｂｂと、厚み０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ、好ましくは０．１５ｍｍ程度のフープ材の摺動面に０．０８ｍｍ程度に貴金属クラッドした摺接片Ｂｃを同一ピッチで合わせてスポット溶接し、連結部分を切り離して製造したもので、前記ブラケットに添設したブラシベース１０にターミナル部Ｂｂが半田付け接続されているものである。このブラシＢを植設したブラシベース１０は図１に示すように一部１０ａが前記ブラケット６に空けられた透孔６ｃを通ってケース９の側方に導出され給電端子となっている。図中、１０ｃは偏心ロータＲを組み込むときに円筒型コミュテータＣによってブラシＢが変形してしまわないようにブラシＢを少し開いておくためのジグ挿入孔である。
【００１５】
図４の６個のコミュテータ片４は、図５に示すような構造のもので、弧状の摺接部４ａとこれより少し小幅の端子部４ｂからなり、前述のようにロータＲを樹脂成形後、基部２ａに填め込み、前記の貫通型角状凹所からなる接続部１ｂに嵌入して上面側から半田付け接続されるようになっている。なお、前記コミュテータ片４の摺接部４ａの一部は、樹脂による同型の弧状孔２ｉが空けられ、コミュテータ片４は後付するとき径方向の動きが規制され確実に固定される。
【実施例２】
【００１６】
図６は、図３の変形例を示すもので、有効導体部を組み合わせるマグネットの磁極の開角（ここでは４極９０°）まで開いて効率を上げるようにした巻き線型空心電機子コイル３Ｄ、３Ｅを２個で構成したものであり、ここでも印刷配線板１１はこれらのコイルと重畳させないように配慮してある。巻き始め結線パターン１ｊ、１ｋが形成され、巻き終わり一括結線パターン１ｈが各コイル間に形成されている。その他の部材は前述と同等なので同一符号を付してその説明は省略するが、空心電機子コイルが２個となっているため、端末処理が少なくなって各結線パターン１ｋなどはかなり省略できる。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
上記の実施例は、軸方向空隙型ロータとして振動モータにしたもので説明したが、軸固定型は出力軸がモータより突き出ていないので、たとえば、特許第３３９８５４６号に示すような通常回転型ギヤードモータに応用できる。
また、ロータには焼結含油軸受を内蔵したものを説明したが、樹脂自体に摺動性を持たせた樹脂軸受にしてもよいし、また、これらは軸回転型にも構成できる。
さらに、ブラシは２本フォークからなるものを例示したが、１本フォーク型で摺接面が断面波形になるように形成したものをコミュテータ片に接触させるようにしたものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の軸方向空隙型ロータを備えた軸方向空隙型コアレス振動モータの断面図である。
【図２】図１のロータの底面図である。
【図３】図１のロータの上面図である。
【図４】ブラシを摺接させた状態のコミュテータの要部断面図である。
【図５】コミュテータ片の拡大斜視図である。
【図６】図３の変形例の上面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１、１１  印刷配線板
１ａ  軸支承孔
１ｂ  接続部
１ｃ  スルーホール
１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ、１ｊ、１ｋ  結線パターン
２  樹脂
２ａ  コミュテータの基部
２ｂ  金型用穴
２ｃ  スリット溝
２ｄ  垂下部
２ｅ  抜け穴
２ｆ  モールドゲート
２ｇ  逃げ孔
２ｈ  盛り上がり部
２ｉ  弧状孔
３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅ  巻線型空心電機子コイル
４  コミュテータ片
４ａ  摺接部
４ｂ  端子部
５  磁性塗料
６  ブラケット
７  軸
８  マグネット
９  ケース
Ｂ  ブラシ
Ｃ  コミュテータ
Ｊ  軸受
Ｒ  偏心ロータ
Ｗ  偏心ウエイト
Ｗａ、段差部
Ｗｂ  段差部
【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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