专利名称：扁平型无刷电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及可以适用于搭载在移动电话等上的扁平型振动电机的 扁平型无刷电机。
背景技术：
在日本特开平5-146134中7>开的扁平型无刷电机中，如图11 所示，具有有四个磁极的圆环形^f兹铁1、与其相向设置并用作圆环 形磁铁1的磁轭的磁性材料板2、搭载在所述板2上用来检测转子磁 极的旋转位置的霍尔元件3以及通电时对转子磁极赋予旋转力的两个 驱动线圏4、和切口部5,该切口部5形成在》兹性材料板2的外周缘上 除了霍尔元件3的位置及以其为基准按90。均等分割的位置之外的位 置上。假设转子磁极在驱动线圏4正上方停止的情况下，即在扇形的 磁极面之间的磁极边界线(磁力中性点)L停止在霍尔元件3正上方 的情况下，成为不能进行自起动的止点(死点)，而当转子停止时，磁 极边界线L停止在产生转矩脉动(3《；/夕'卜^夕)的切口部5的切 口中心线(对称轴)O上，因此，磁极面会位于霍尔元件3正上方， 所以可以检测霍尔元件3的磁极，可通过再次通电将转子向顺方向自 起动，可回避止点。
从霍尔元件3的位置到切口中心线O为止的偏角e变得比切口占 有角度小的一半大两倍以上。
专利文献l:日本特开平5 - 146134 (图3、图4)
发明内容
但是，在上述回避止点的技术中存在下述问题。即，在转子即将 停止之前、磁极边界线L到达切口部5上面的状态下，磁极边界线L 移动，直至使集中在切口部5的边缘的磁力线的磁吸引力变得正好一 致，》兹极边界线L与切口部5的切口中心线O几乎吻合地停止在切口中心线o上，尽管如此，在转子即将停止之前、作为扇形的磁极面的 主要磁力的中央部分到达切口部5上面的状态下，磁极边界线L有时 也会停止在霍尔元件3的大致正上方，回避止点的策略不能保证足够 的成功概率。尤其是，在把所述扁平型无刷电机用作在转子上设置偏 心锤的扁平型振动电机的移动电话中，常因伴随停止时电机的姿态产 生的偏心锤的重力方向而造成磁极边界线L不能到达切口部5的上 面。
图12是表示磁极边界线L停止在切口部5正上方的状态的局部 俯视图。该切口部5为扇形，从》兹极(例如N极)面上的点Pi出.来的 磁力线在俯视状态中作为弦路径W,到达切口部5的径线缘5a上的最 短点Qn然后穿过磁性材料板2内，因此，尽管可望产生有效的转矩 脉动成分，但是另一方面，还存在着从磁极面上的点P2出来的磁力线 在俯 f见状态中作为弦路径\￥2到达切口部5的径线缘5a上的最短点 Q2和在俯4见状态中作为径线路径W3到达切口部5的弦线纟彖5b上的最 短点R2的情况。这样的情况对于与上述点左右对称的S极上的点也是 一样的。因此，扇形的切口部5中，俯^L状态下在径线路径大体比弦 路径短的区域E中，磁力线只会飞往弦线缘5b，因而实际上不能指望 所述区域E产生转矩脉动。
在此，为了加强转矩脉动的产生，可考虑把切口部5向中心侧形 成得更深，而加长径线缘5a。但是，切口面积的扩大并不怎么大，而 且磁极边界线L附近部分的起磁力变弱，而且即便使介于中心侧的弦 路径的磁力线多少有所增加，转矩脉动的增强也几乎不能与作为产生 转矩主要原因的转矩长度缩短了的量相当。另一方面，即使把切口部 5在圆孤方向上形成得宽度较宽，加大切口所占的角度小，也依然存在 不能产生转矩脉动的区域E，随着磁束泄漏增多而相应使通电时的转 矩性能恶化。因此，即使扇形的切口部5扩大其空部的宽度，也难以 增强转矩脉动。
鉴于上述问题，本发明的课题是提供一种可以使通电时的转矩性 能不恶化，可以确实回避止点的扁平型无刷电^L。本发明涉及的扁平型无刷电机，设有定子磁性板和转子，定子磁 性板搭载了在支轴周围排列的产生旋转磁场的多个驱动线圈和磁极检
测元件；以n为自然数，转子与定子磁性板面对面地配置圆环形磁铁， 该圆环形磁铁在圆弧角180。/n的扇形磁极面上沿旋转方向上交替地具 有N极和S极，转子旋转自如地支撑在支轴上。在定子磁性板中的与 圆环形磁铁面对着的区域中，设有平面形状关于穿过转子的旋转中心 的孔中心线在右对称的转矩脉动产生用孔，孔中心线位于除了磁极检 测元件的位置以及以该位置为基准按180。/n均等分割的位置之外的位 置；从旋转中心与转矩脉动产生用孔的孔缘相切的一对切线所形成的 孔占有角度(a)为180°/n以下，孔缘形成在圆环形磁铁的外周缘的 内侧。
本发明，第一，在定子磁性板中的与圆环形磁铁面对着的区域中， 不是在定子磁性板的外周侧形成切口部，而是形成具有被定子磁性板 的底板围住的孔缘的转矩脉动产生用孔，具有反转中心侧的外侧孔缘， 因此，在转子停止时N极与S极之间的磁极边界线在转矩脉动产生用 孔的孔中心线的上面与其一致的状态下，来到磁极面的磁力线的一部 分到达外侧孔缘的最短点，因而增强了转矩脉动的产生。所以，把扩 大转矩脉动产生用孔把孔占有角度(a)较大地设定成接近180°/n，则 可以获得有效的转矩脉动。在扇形磁极面将转矩脉动产生用孔完全覆 盖的状态下，扇形磁极面中的磁力最强的中央部分与转矩脉动产生用 孔的中心附近重合，转矩脉动变得极大，但可以将转矩脉动产生用孔 形成得较大，由该孔的两侧使得与扇形磁性面重合的底板部分宽度变 窄，因此，转矩脉动极大附近相对于转子的非常小的旋转角度急剧变 大，作为极大点可以尖锐化，因此，可以有效消除转子的止点。因此， 可以确实回避止点。
第二 ，本发明的特征是孔缘形成在圆环形磁^^的外周缘的内侧。 由于来自圆环形磁铁的外周面的磁力线也集中到反旋转中心侧的外侧 孔缘，所以可以抑制磁束泄漏，不会招致通电时转矩性能的恶化。
由于在非通电时产生转矩脉动，因而即4吏在驱动线圈、^兹极检测元件的下面将转矩脉动产生用孔形成得较大也没关系。这可以提高空 间效率。
优选为，按照绕旋转中心的角度，磁极检测元件的位置和距其最 近的转矩脉动产生用孔的孔中心线所形成的偏角(P)为孔占有角度
(a)的一半以下。在转子停止时，磁极边界线从与孔缘的一方的切 线重合的状态与孔中心线重合而停止，因此，转子可借助转矩脉动确 实地在孔占有角度(a)的一半之间转动。因此，偏角(p)被收在孔 占有角度(a)的一半之间，因而》兹极边界线不会停止在磁极检测元 件的位置。也可以是180。/n-oKP。
进而，为了使磁极面中的来自收在转矩脉动产生用孔内的点的磁 力线到达孔缘的仅l点的最短点，优选为孔缘包含旋转中心侧的内侧 圆弧缘和反旋转中心侧的外侧圆弧缘，可以是半径相同的内侧圆弧缘 与外侧圆弧缘直接连续的圆周缘、可以是由直线缘将半径相同的内侧 圆弧缘与外侧圆弧缘连续的椭圆形缘，也可以是由直线缘将半径小的 内侧圆弧缘与半径大的外侧圆弧缘连续的扇形缘。根据转矩脉动产生
生转矩脉动，不能产生转矩脉动的区域几乎可以消除，可以增强转矩 脉动。
如果定子磁性板中只有一处转矩脉动产生用孔的话，有时转矩脉 动可能不足，而且仅仅一个磁极过度偏颇地被磁力吸引，因此对于通 电时旋转的转子会不平衡。尤其是，在转子具有偏心锤的情况下增加 了端面摆动的可能。在此，优选为，定子磁性板设有相同形状的ii个 转矩脉动产生用孔，n个转矩脉动产生用孔的孔中心线位于每个关于 旋转中心360。/n旋转对称的位置。由此可平衡良好地在各磁极产生转 矩脉动，而且增强转矩脉动。
n-l时，成为具有圆弧角为180。的扇形磁极面的圆环形磁铁，因 此，将孔占有角度(a)接近所述圆弧角进行设定时难以小型化。n-2时圆弧角为卯。，从原理上可以将孔占有角度(a)设定至圆弧角90。, 但是转矩脉动产生的脉冲周期变长。n-3时圆弧角为60。，从原理上可以将孔占有角度(a)设定至圆弧角60°。而在n-4以上的情况下 从原理上也同样可以进行设定，但是偏角(p)变得非常小，因此磁极 检测元件的位置处于磁极边界线附近而使磁力变弱。即使单单因冲击 等造成磁极边界线在孔中心的正反方向上轻微振动，可能就会造成转 子错误地在相反方向上自起动。最优选为n-3。
在转子具有偏心锤的情况下，适合用作扁平型振动电机。不仅可 以如上述那样有效回避止点，而且停止时转子的惯性运动强，且能由 强力的转矩脉动的产生而产生制动作用，可缩短惯性旋转的持续时间。
按照本发明的扁平型无刷电机，可以在通电时不致造成转矩性能 的恶化并可确实回避止点。
图1是表示本发明的实施例涉及的扁平型振动电机的轴测图。 图2是图1的扁平型振动电机的组装轴测图。 图3是表示图1的扁平型振动电机中的定子磁性板的俯视图。 图4是图1中的定子磁性板的轴测图。
图5是表示把供电用柔性基板重合在图1中的定子磁性板上的状 态的俯视图。
图6是表示图1的扁平型振动电机中的转子的止点的俯视图。 图7是表示图l的扁平型振动电机中的转子的停止位置的俯视图。 图8是表示图1的扁平型振动电机中的转子的磁极将转矩脉动产
生用孔覆盖的状态的俯视图。
图9是放大表示图1的转子的停止位置中的转矩脉动产生用孔的
局部俯浮见图。
图IO是表示图l的定子磁性板中的另外的孔形状的转矩脉动产生 用孔的俯视图。
图11 (A)是表示现有的扁平型无刷电机的俯视图，图11 (B) 是表示其磁性材料板的切口部的放大侧面图。
图12是放大表示图11中的扁平型无刷电机中的切口部的局部俯 视图。符号说明
1圆环形磁铁
2磁性材料板
3霍尔元件
4驱动线圈
5切口部
5a径线缘
5b弦线缘
10定子磁性板
11轴承
12底板部
13端子接受板部
20垫圈
30支轴
40供电用柔性基板 41中央孔
42~45空心扁平线圈
46开关集成电路
47电容
48突片部
50圆环形磁铁
50a内周侧缘
50b外周侧缘
60偏心锤
70径向推力轴承
80转子板
90罩
100转子
c旋转中心c,~c3孔中心
Dp山内侧圆弧缘 D2外侧圃弧缘 E不能产生转矩脉动的区域 F「F3孑L缘 F~F3缘部分 G2直线缘 G,、 G2，径线缘 h, h3转矩务》动产生用孔 L磁极边界线(磁力中性点)
检测基准线
m2、 m3分割线
O切口中心线(对称轴)
Pj P3 zf兹极面上的点
Qi、 Q2、 R2、 Ti~T3最短点 S2切线 w2弦路径 w3径线路径 X孔中心线(对称轴) a孔占有角度
p、 e偏角 (J)切口占有角度
Y切线与磁极边界线所成的角度
具体实施例方式
下面，根据
本发明的实施方式。图l是表示本发明的实
施例涉及的扁平型振动电机的轴测图，图2是该扁平型振动电机的组 装轴测图，图3是表示图1的扁平型振动电机中的定子磁性板的俯视 图，图4是该图中的定子磁性板的轴测图，图5是表示把供电用柔性 基板重合在图1中的定子磁性板上的状态的俯视图。本实施例中的扁平型(硬币型)振动电机为无刷电机，设有定 子磁性板10、支轴30、驱动用空心扁平线圈42~45、供电用柔性基 板40、转子板80和磁性材料的罩90,该定子磁性板10具有轴承11 而且用作轭铁，在轴承11的上面重叠垫圈20并将该支轴30的一端压 入该轴承11,该驱动用空心扁平线圈42 ~ 45熔敷在定子磁性板10上， 在中央孔41的周围具有四个该驱动用空心扁平线圈42~45，内装有 霍尔元件(未图示)的开关集成电路46和电容47排列搭载在该供电 用柔性基板40上，该转子板80分别在下面具有圆环形磁铁50、在外 周缘上具有圓弧状的偏心锤60、在中央部具有径向推力轴承70，该圆 环形磁铁50在周向上按照圆弧角为60°的扇形磁极面交互地设有N极 和S极，该转子板80转动自如地支撑在支轴30上，该磁性材料的罩 卯用作轭铁，被支轴30的另一端压入固定并且下端固定在定子磁性 板10上。转子板80和圆环形转子磁铁50构成与定子磁性板10面对 应的转子100。
供电用柔性基板40具有凸片部48,凸片部48具有在外部焊锡焊 接地连接折导线(未图示)的供电模板(未图示)，该供电用柔性基板 40形成有用来连接电容47、开关集成电路46以及空心扁平线圏42 ~ 45的端子的规定的电路配线(未图示)。
定子磁性板10是将铁制等的磁性(强磁性)板冲压成形的平板， 一体地具有用来形成扁平型振动电机的底板的大致圆形的底板部12, 和从底板部12的外周侧的一部分突出的用来接受供电用柔性基板40 的凸片部48的端子接受板部13。在该定子磁性板10上在关于轴承11 的中心(转子IOO的旋转中心)C在120。的旋转对称位置上形成有具 有孔中心C广C3的相同形状的三个转矩脉动产生用圆孔h广h2、 h3。 该转矩脉动产生用圆孔h,、 h2、 h3为正圆而且具有圆周孔缘Fi F3。 从中心C与转矩脉动产生用圆孔h广h3的孔缘F， ~ F3相切的一对切线 S，、S2所形成的孔占有角度ot为扇形磁极面的圆弧角60。以下的约50。。
在所述定子磁性板10上立着支轴30，在其上面将供电用柔性基 板40正确重合并热熔敷着的状态下，如图5所示，检测基准线im穿过开关集成电路46内装着的霍尔元件(未图示)的磁力检测位置，该 检测基准线mi与最近的转矩脉动产生用圆孔h，的孔中心C,所形成的 偏角P为15。，该偏角p为孔占有角度a的一半以下。因此，开关集 成电路46的下面具有转矩脉动产生用圆孔h,,而且在空心扁平线圏 42、 43的下面具有转矩脉动产生用圓孔h2,在空心扁平线圏44、 45 的下面具有转矩脉动产生用圆孔h3，而以该检测基准线im为基准三 等分的分割线iri2、 ni3与孔中心C2、 C3不重合，同样都偏离了偏角p。 转矩脉动产生用圆孔h广h3被供电用柔性基板40覆盖并堵住。
而且，图6~图8示出了把转子100安装在支轴30上的状态下， 除了转子板80和供电用柔性基板40的圆环形磁铁50、定子磁性板10 以及空心扁平线圏42~45的位置关系。图6示出了实际上不会发生的、 圆环形磁铁50的磁极面在空心扁平线圏42~45的正上方，磁力边界 线L重合在检测基准线iiM或分割线m2、m3的上面并停止的止点状态。 转矩脉动产生用圆孔h, h3的孔缘Fi ~ F3中的旋转中心侧的边缘部分 Fi F3从圆环形的磁铁50的内周侧缘50a向内侧伸出了若干，但是孔 缘Ft ~ F3的整体配置则位于圆环形磁铁50的外周侧缘50b的内侧。
图7示出圆环形磁铁50回避了在止点处停止的情况后的实际停止 位置，为圆孔h广h3产生转矩脉动而使磁力边界线L与孔中心C广 C3重合的状态。该状态下，如图9所示，从磁极(例如N极)面上的 点P,~P3中的任一个出来的磁力线都经过半径路径到达孔缘F,的唯 一的最短点T! T3，通过定子磁性板10内。基于转矩脉动产生用圆 孔& ~ h3内的各点的磁力吸引力的磁力边界线L的法线方向成分有望 能确实地产生转矩脉动，可以使不能产生转矩脉动的区域几乎消除， 可增强转矩脉动。
在圆环形磁铁50停止时，磁极边界线L从与孔缘F! F3的一方
的切线S,、 S2重合的状态到与孔中心Ci C3重合而停止，因此，在
孔占有角度(a)的一半之间，圆环形磁铁50借助转矩脉动确实地进 行转动。因此，由于偏角P被收纳在孔占有角度(a)的一半之间， 所以磁极边界线L不会在检观'J基准线mi或分割线m2、 m3 上停止。孔缘F: F3形成在圆环形磁铁50的外周侧缘50b的内侧。因此， 从圆环形磁铁50的外周面出来的磁力线也在孔缘F广F3中的反旋转 中心侧的外侧孔缘集中，因而可以抑制磁束泄漏，不会招致通电时的 转矩性能的恶化。
图8示出扇形》兹极面完全覆盖转矩脉动产生用圓孔h, h3的状 态。该状态是扇形磁极面的磁力大的中央与孔中心重合时的状态，转 矩脉动变得极大，而转矩脉动产生用圆孔lh h3形成得大、孔占有角 度a设定得大，因此，与扇形磁极面重合的定子磁性板10的底板部
分(切线S,、 S2与磁极边界线L所形成的角度Y内的范围)被限定在 5。左右的狭窄幅度，因而转矩脉动极大处附近相对于转子100的非常 小的旋转角急剧变大，作为极大点可尖端锐化，因而可以有效排除转 子的止点。由于把孔占有角度a设定得较大，因此可以有效排除该位 置的圓环形》兹4失50的止点。因此，可以确实地回避止点。在此，2y<p 的关系成立。
转矩脉动产生用孔的孔形状不限于圓孔形状，如图IO(A)所示， 也可以是关于穿过中心C的孔中心线(对称轴)X左右对称的形状、 由作为切线的直线缘Gp G2将相同半径的内侧圆弧缘Dt与外侧圆弧 缘D2连接而成的椭圆形缘，或者也可以如图10 (B)所示那样，是由 作为切线的径线缘(直线缘)G,，、 G2，将半径较小的内侧圆弧缘^和 半径较大的外侧圆弧缘D2连接而成的扇形缘。
权利要求
1. 一种扁平型无刷电机，所述扁平型无刷电机设有定子磁性板和转子，所述定子磁性板搭载了在支轴周围排列的产生旋转磁场的多个驱动线圈和磁极检测元件；以n为自然数，所述转子与所述定子磁性板面对面地配置圆环形磁铁，该圆环形磁铁在圆弧角180°/n的扇形磁极面上沿旋转方向上交替地具有N极和S极，所述转子旋转自如地支撑在所述支轴上；其特征在于，在定子磁性板中的与所述圆环形磁铁面对着的区域中，设有平面形状关于穿过所述转子的旋转中心的孔中心线左右对称的转矩脉动产生用孔，所述孔中心线位于除了所述磁极检测元件的位置以及以该位置为基准按180°/n均等分割的位置之外的位置；从所述旋转中心与所述转矩脉动产生用孔的孔缘相切的一对切线所形成的孔占有角度(α)为180°/n以下，所述孔缘形成在所述圆环形磁铁的外周缘的内侧。
2. 如权利要求1所述的扁平型无刷电机，其特征在于，按照绕所 述旋转中心的角度，所述磁极检测元件的位置和距其最近的所述转矩 脉动产生用孔的所述孔中心线所形成的偏角(P)为所述孔占有角度(a)的一半以下。
3. 如权利要求1或2所述的扁平型无刷电机，其特征在于，所迷 孔缘包含所述旋转中心侧的内侧圆弧缘和反转中心侧的外侧圆弧缘。
4. 如权利要求3所述的扁平型无刷电机，其特征在于，所述孔缘 为圆周缘。
5. 如权利要求3所述的扁平型无刷电机，其特征在于，所述内侧 圆弧缘和所述外侧圆弧缘被直线缘连接着。
6. 如权利要求1~5中的任一项所述的扁平型无刷电机，其特征 在于，所述定子磁性板设有相同形状的n个所述转矩脉动产生用孔， 所述n个转矩脉动产生用孔的所述孔中心线位于每个关于所述旋转中 心360°/n 4t转对称的位置。
7. 如权利要求6所述的扁平型无刷电才几，其特征在于，n = 3。
8.如权利要求1~7中的任一项所述的扁平型无刷电机，其特征 在于，所述转子具有偏心锤。
全文摘要
本发明提供不会在通电时使转矩性能恶化并可以确实回避止点的扁平型无刷电机。扁平型无刷电机设有在支轴(30)周围搭载了驱动线圈(42～45)和磁极检测元件的定子磁性板(10)，和转子(100)，该转子(100)面对定子磁性板(10)配置圆环形磁铁(50)并旋转自如地支撑在支轴(30)上，该圆环形磁铁(50)在周向上按照圆弧角为60°的扇形磁极面交互地设有N极和S极，在定子磁性板(10)中的与圆环形磁铁(50)面对的区域中设有在除了检测基准线(m<sub>1</sub>)和分割线(m<sub>2</sub>、m<sub>3</sub>)之外的位置具有孔中心(C<sub>1</sub>～C<sub>3</sub>)的转矩脉动产生用圆孔(h<sub>1</sub>～h<sub>3</sub>)，孔缘(F<sub>1</sub>～F<sub>3</sub>)形成在圆环形磁铁(50)的外周侧缘(50b)的内侧。
文档编号H02K29/06GK101442248SQ200810149709
公开日2009年5月27日 申请日期2008年9月19日 优先权日2007年11月20日
发明者山口刚, 荒井正树, 齐藤向一郎 申请人:三洋精密株式会社;三洋电机株式会社