JP2000224824A - 偏平型直流モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 厚み方向に４極が着磁された永久磁石１３７
の磁場と、コイル２個を用いて電機子２５０が構成され
た振動発生用の偏平型直流モータにおいて、起動死点を
解消して始動の安定性を図ると共に電磁雑音を低減でき
る部品点数の少ない小型化、薄型化、コストダウンがで
きる整流子を有する電機子を提案する。 【解決手段】 整流子を、軸方向に形成された多角柱状
の中心孔と該中心孔の周辺に複数個の針状孔を有するリ
ング状樹脂座２５２、２５３、２５４で、整流子１２０
の電気角で９０°より大きく１２０以下の角度幅を有す
るセグメントで形成するリング状セグメント座２５５、
２６０を挟持して整流子基体１２１の周囲に構成し、整
流子１２０と係合する互いに電気角で１８０°ずらした
一対の整流ブラシ接触部１３５ｄ、１３６ｄを永久磁石
１３７のニュートラルゾーンの近傍に配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯機器に用いら
れている振動モータを形成する偏平型の直流モータの構
成に関するもので、特に起動死点をなくして電磁雑音を
低減できる小型化、薄型化が可能で、部品点数が少ない
安価な整流子を有する電機子の構成に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来からＰＨＳや携帯電話等の携帯機器
には、コンサート会場や病院等の受信時の静粛な環境を
乱さないように、受信音による発音によらず、振動モー
タの振動によって受信を携帯機器の利用者に感知させる
振動モータが搭載されている場合が多い。前述の振動モ
ータには、軽薄短小と低消費電力化、低コスト化を図る
ために、一層の改善が要求されている。このために、当
然振動モータの簡略化した構成が種々試みられている。
例えば、電機子コイルを１個として構造を簡略化する提
案や、また、しばしば生じる起動不安定の状態を避ける
ために、回転子に磁性体を埋め込み、永久磁石の吸引力
を利用して回転子の停止位置を固定子磁極に対してずら
して起動しやすくする方法等々の開示された技術が知ら
れている。以下では従来例を列挙して詳細に説明する。

【０００３】特開平４ー３５５６４２号公報（以下文献
Ａ）には、電機子コイルを１個とする偏平振動モータが
開示されている。従って、電機子コイルを１個とする偏
平振動モータの構成は公知である。また、電機子に磁性
体を設ける従来例としては、特開昭６１ー５４８５４号
公報（文献Ｂ）に永久磁石型同期電動機として開示さ
れ、そして特開平８ー３１７６１７号公報（文献Ｃ）に
は単相リラクタンス電動機・スイッチドリラクタンスド
ライブズが開示されている。従って、回転子または固定
子に永久磁石または磁性体を設けて回転子の位置を一定
に保持させる構成は公知である。更に、複数個の電機子
コイルを用いた偏心回転子による振動用の偏平型直流モ
ータの構成例としては、コイルを２個用いる直流モータ
としては特開平１０ー１７４３６１号公報（文献Ｄ）及
びコイルを３個用いる直流モータとしては特開平５ー２
０５５６５号公報（文献Ｅ）が知られている。

【０００４】しかしながら、引用文献には夫々以下のよ
うな問題があった。文献Ａでは、電機子コイルは１個で
あるが、正逆方向に巻回されており、同心円の円盤状の
２個の永久磁石は夫々２極と４極のように極数が異な
り、構造が複雑である。

【０００５】また、文献Ｂでは、永久磁石回転子型の同
期電動機の回転子に鉄心（磁性体）が設けられたもの
で、前記鉄心に固定子からの磁束が係合して振動が励起
されて、振動振幅が大きくなってやがて回転起動するも
のであり、直流モータのように最初から定方向に回転起
動が期待されるものには応用できない。

【０００６】また、文献Ｃでは、固定子の一部に永久磁
石を設けて、リラクタンス回転子の停止位置を固定子の
磁極からずらしておいて、起動しやすいようにする提案
である。文献Ｂと同様に、回転子の停止位置を固定子か
らずらすという構成が示されているが、いずれも外部か
らの同期信号に同期するモータに関するもので、このま
までは、直流モータには適用できない。

【０００７】また、文献Ｄでは、２個のコイルのコイル
辺の相互の角度を５５°〜６５°とし、コイルのコイル
辺の角度を６５°〜８０°として、整流子のセグメント
数が６、９個であって平板状であること等が開示されて
いる。しかしながら、整流子の小型化、薄型化が実現で
きる具体的な構成の開示はなく、また、整流に伴う電磁
雑音の低減及び起動死点をなくす具体的な作用効果が説
明されていない。

【０００８】更にまた、文献Ｅでは、図１６に示すよう
に電機子コイルを３個用いた偏平型直流モータの主要構
成が示されている。以下では文献Ｅを図面に基づいて説
明する。図１７は、図１６のＡーＡ線断面図である。

【０００９】図１６、図１７に示すように、この振動発
生用の偏平型直流モータ３００は、ケーシング３１０の
底部に固定された厚み方向に４極が着磁された円板状永
久磁石３１１と、空隙を介して面対向する３個の扇型コ
イル３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃがほぼ同一平面状に
配設されて、回転子軸３１２に複数個のセグメントを有
する整流子３１３と共に固定されてなる電機子３１４
と、前記整流子３１３に接触する一対のブラシ３１５か
ら構成される。一対のブラシ３１５に直流電源が接続さ
れると、３個の扇型のコイル３０１ａ、３０１ｂ、３０
１ｃには整流された電流が流れて電機子３１４は所定の
方向に回転する。振動発生用モータとして用いるために
は、電機子３１４を大きく偏芯させることによって電機
子３１４に大きな遠心力が発生して回転することで装置
全体に強い振動が発生することになる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】最近の傾向として、振
動発生用の偏平型直流モータには一層の軽量化と小型
化、低価格化が厳しく要求されている。しかしながら、
上述したように文献Ｅの図１６、図１７では、扇型コイ
ル３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃを３個用いるために前
述の要求に答えることが困難である。また、コイルを２
個用いる文献Ｄでは、整流子のセグメントを６個、９個
とした場合の具体的な構成と、起動死点がなく電磁雑音
が低減される電機子電流の機能が説明されていない。更
にまた、前述の従来例の電機子コイルまたは固定子コイ
ル（単相）が１個のもの（文献Ａ）では、しばしば起動
死点が生じて重欠点となる恐れがあった。

【００１１】起動死点の問題を解決するためには、偏平
型直流モータの電機子の永久磁石に対する停止位置を安
定させるか、または常時起動死点のない構成が必要であ
る。常時起動死点のない従来例の構成にすると、コイル
数が２個を越えて３個以上となり構造の複雑化とコスト
アップは避けられない。一方、コイル１個の電機子の構
成では、起動死点をなくすことが困難であった。本発明
の目的は、前述の欠点を除去して、２組の電機子コイル
と８個のセグメントを有する整流子を用いて、起動死点
をなくすと共に小型化、薄型化及びコストダウンが可能
で、総合的な電気特性の改善を図ることができる偏平型
直流モータの整流子の構成を提案するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】課題を解決するためにな
された本発明の請求項１の偏平型直流モータは、厚み方
向に複数極が着磁された円板状の永久磁石の磁極面と対
向するカップ状ケースとで形成される磁場中に、前記永
久磁石の磁極面と空隙を介して複数個の扇型コイルがほ
ぼ同一平面状に配設されて、回転軸に複数個のセグメン
トからなる整流子と共に固定されてなる電機子と、前記
整流子に接触する一対のブラシからなる偏平型直流モー
タにおいて、電機子の回転軸と直角にほぼ一定の厚みを
有する扇状に設けたコイルサポートと、該コイルサポー
トと垂直に設けた整流子基体とが一体で樹脂成形された
電機子フレームに前記整流子を形成する８個のセグメン
トの中で、回転軸に関して点対称となる４対のセグメン
トを等電位に接続し、該４対のセグメントを互いに電気
的に絶縁して整流子の外周側面に形成し、前記少なくと
も２組のコイルのコイル辺を互いに電気角で９０°ずら
し、前記電機子を形成する８個のセグメントに対するコ
イルの端末の接続は、前記２組の第１のコイルの巻き初
めの端末を接続したセグメントに対して巻き終りの端末
を、前記セグメントから一つ置いたセグメントに接続
し、前記２組の第２のコイルの巻き初めの端末を前記一
つ置いたセグメントに接続し、前記２組の第２のコイル
の巻き終りの端末を前記２組の第１のコイルの巻き終り
の端末が接続されたセグメントに対して一つ置いて隣り
の前記セグメントに接続し、前記整流子と電気的に係合
する一対の整流ブラシを設けたことを特徴とする。

【００１３】また、課題を解決するためになされた本発
明の請求項２の偏平型直流モータは、前記永久磁石の極
数を４極とし、前記電機子のコイルを２個とし、前記整
流子のセグメント数を８個として、前記整流ブラシ接触
部の配設位置を前記永久磁石のほぼニュートラル近傍と
し、該整流ブラシの配設角度を電気角で１８０°とした
ことを特徴とする。

【００１４】更にまた、課題を解決するためになされた
本発明の請求項３の偏平型直流モータは、整流子基体の
軸方向に、複数個の針状孔を有して夫々外周側面に４個
のセグメントを形成する一対の、合成樹脂、強誘電性部
材で形成されたリング状セグメント部材を、複数個の針
状孔を有する複数個のリング状樹脂部材で挟持し、前記
針状孔に針状端子を接続して整流子基体の軸方向に配設
して前記電機子を形成し、針状端子の先端部を前記コイ
ルサポートに突出させ、前記電機子を形成する８個のセ
グメントに対するコイルの端末は、前記２組の第１のコ
イルの巻き初めの端末を接続したセグメントに対して巻
き終りの端末を、前記セグメントから一つ置いたセグメ
ントに接続し、前記２組の第２のコイルの巻き初めの端
末を前記一つ置いたセグメントに接続し、前記２組の第
２のコイルの巻き終りの端末を前記２組の第１のコイル
の巻き終りの端末が接続されたセグメントに対して一つ
置いて隣りの前記セグメントに接続したことを特徴とす
る。

【００１５】更にまた、課題を解決するためになされた
本発明の請求項４の偏平型直流モータは、前記整流子の
セグメントを形成する一対のリング状セグメント座を、
絶縁性部材である樹脂または強誘電性材料から形成され
た多角柱状の中心孔を有する円盤状部材で軸方向に重ね
て構成し、前記セグメント間の絶縁角度幅より大きい角
度幅を有する導電性部材からなる４個のセグメントを前
記リング状セグメント座の外周側面に配設し、前記一対
のセグメントの角度幅の両側が回転角方向に関してオー
バーラップするようにして、前記セグメントの中で前記
中心孔に対して点対称となるセグメントを等電位となる
ように、前記円盤状部材の上下面に、前記中心孔に対し
て点対称となるセグメント間を相互に絶縁してスルーホ
ールを経由して引き回し線を配設し、前記スルーホール
に針状端子を接続すると共に該針状端子をコイルサポー
トの上面に突出させてコイルの接続端子としたことを特
徴とする。

【００１６】更にまた、課題を解決するためになされた
本発明の請求項５の偏平型直流モータは、前記整流子外
周と当接する前記整流ブラシの先端部の形状を、前記一
対のセグメント座の外周側面と複数の並列回路が形成さ
れるように構成したことを特徴とする。

【００１７】更にまた、課題を解決するためになされた
本発明の請求項６の偏平型直流モータは、前記電機子の
２組の扇型コイルの一対のコイル辺がなすコイルの狭角
部が回転子軸の外周部または内周部に位置するように前
記コイルサポートを配設して電機子を形成し、前記コイ
ル辺の一対の中心部が回転子軸になす角度をほぼ電気角
で１８０°に設けたことを特徴とする。

【００１８】更にまた、課題を解決するためになされた
本発明の請求項７の偏平型直流モータは、前記整流子基
体の軸方向に設けられたリング状セグメント座を、強誘
電材料として前記セグメントとほぼ同一の外直径に形成
し、直径方向への段差をなくしたことを特徴とする。

【００１９】更にまた、課題を解決するためになされた
本発明の請求項８の偏平型直流モータは、前記整流ブラ
シの接触部は、互いに回転角方向に電気角で１８０°に
配設され、また整流子の各セグメントの角度幅は、ほぼ
電気角で９０°より大きく１２０°以下に形成され、該
セグメントの中で点対称となるセグメントは同電位に接
続されたことを特徴とする。

【００２０】更にまた、課題を解決するためになされた
本発明の請求項９の偏平型直流モータは、前記偏平型直
流モータの外形フレームを、前記永久磁石と軸受けをモ
ールド成形した下ケースと、一対の整流ブラシばね板を
インサート成形した中ケースと、軸受けをインサート成
形した上ケースとで構成したことを特徴とする。

【００２１】更にまた、課題を解決するためになされた
本発明の請求項１０の偏平型直流モータは、前記偏平型
直流モータの外形フレームを構成する下ケースと、一対
の整流ブラシばね板をインサート成形した中ケース及び
軸受けをインサート成形した上ケースを、磁性粉末を充
填した樹脂で成形したことを特徴とする。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下では、本発明の実施の形態を
図面に基づいて説明する。図１は本発明の偏平型直流モ
ータの外形フレームの主要上面図である。図２は、図１
のＡーＡ線断面図である。図３（Ａ）、（Ｂ）は、本発
明の偏平型直流モータの整流ブラシばね板がインサート
成形された外形フレームの中ケースの組み立て図であ
る。図４は、整流ブラシばね板の加工展開図である。図
５は、整流ブラシの完成斜視図である。図６は、本発明
の偏平型直流モータの電機子の主要構成部品の展開斜視
図である。図７は、本発明のリング状セグメント座の斜
視図である。図８は、図７の正面図である。図９は、本
発明の別のリング状セグメント座の斜視図である。図１
０は、図９の正面図である。図１１は、本発明の整流子
と一対の整流ブラシとの関係説明図である。図１２は第
１、第２コイルの通電説明図である。図１３、図１４
は、電機子電流と駆動トルクとの関係説明図である。図
１５は、電機子電流の説明図である。

【００２３】図１、図２において、本発明の偏平型直流
モータの外形フレームは、上中下の樹脂製のケースで構
成される。底面を有する方形状の４辺を側壁で形成され
た下ケース１３３には、厚み方向に４極が着磁された中
空１３７ａを有する円盤状永久磁石１３７と、含油軸受
け等の軸受け１３４がインサート成形されている。底面
のない方形状の４辺を側壁で形成された中ケース１３２
には、後述する整流ブラシばね板がインサート成形され
ている。上面を有する方形状の４辺を側壁で形成された
上ケース１３１には、軸受け１３４が成形されている。
永久磁石１３７の中空１３７ａに整流子１２０が空隔を
介して挿入され、電機子１００の回転子軸１１７が回転
自在に上下軸受け１３４で支持される。上中下の樹脂製
のケース１３１、１３２、１３３は、望ましくは磁気回
路の能率を向上させることと、モータの磁束の漏れを低
減して電磁雑音を減少させるために磁性粉末、例えばソ
フトフエライトを充填した樹脂がよい。また、同じ目的
のために、上中下の樹脂製のケース１３１、１３２、１
３３の内外周に磁性材料、例えば薄板状のパーマロイ、
バルクフエライト（図略）等を配設してもよい。

【００２４】図３（Ａ）、（Ｂ）において、一対の整流
ブラシばね板１３５、１３６の夫々二股に枝別れした端
子部１３５ｂ、１３５ｃ、１３６ｂ、１３６ｃが中ケー
ス１３２にインサート成形されて、先端部は１３５ａ、
１３６ａのように形成される。また、一対のブラシばね
板１３５、１３６の先端部１３５ａ、１３６ａは機械的
に不安定にならないよう半円筒状樹脂１３８、三角柱状
樹脂１３９にインサートする。仕様によっては、半円筒
状樹脂１３８、三角柱状樹脂１３９は不要である。

【００２５】図４、図５において、一対の整流ブラシば
ね板１３５、１３６は図のように、洋白、またはステン
レス材等のフープ材から連続的にプレス加工で形成され
る。点線のＵ1、Ｕ2、Ｖ1、Ｖ2で折り曲げられて、また
整流ブラシ先端部１３５ａ、１３６ａは板状でよく、斜
線で示した整流ブラシ接触部１３５ｄ、１３６ｄでセグ
メントに接触する。そして、整流ブラシ接触部１３５
ｄ、１３６ｄがある整流ブラシ先端部１３５ａ、１３６
ａ（図省略）には、後述する整流子１２０の一対のリン
グ状セグメント座の外周側面と夫々接触する。図５では
２並列回路となる最小先端部（１３５ａ１、１３５ａ
２、１３５ａ３、１３５ａ４）、（１３６ａ１、１３６
ａ２、１３６ａ３、１３６ａ４（図省略））が形成され
る。これは、整流子１２０との電気的接触で、整流ブラ
シ接触部１３５ｄ、１３６ｄがばね性を有して柔軟に接
触することと、並列回路となる最小先端部（１３５ａ
１、１３５ａ２、１３５ａ３、１３５ａ４）、（１３６
ａ１、１３６ａ２、１３６ａ３、１３６ａ４（図省
略））の中でどれかが最悪でも整流子１２０と接触通電
するようにするためである。

【００２６】次に、本発明の整流子を有する電機子の実
施例について説明する。図６において、電機子２５０
は、第１のコイルサポート１１５ａと第２のコイルサポ
ート１１５ｂからなる扇型のほぼ一定の厚みを有して２
段に形成されたコイルサポート１１５と、コイルサポー
ト１１５にインサート成形される回転子軸１１７と一体
で樹脂成形される整流子基体１２１とで形成された略１
／２円形の電機子フレーム２５１から構成される。整流
子基体１２１と、中心部に回転子軸１１７を支持する回
転子軸孔１２１ｂを共有するコイルサポート１１５は、
回転子軸孔１２１ｂの外周部に挟角部１１４が形成さ
れ、挟角部１１４と対向する位置には４個の針状孔部１
４１ａ、１４１ｂ、１４１ｃ、１４１ｄが設けられてお
り、一定の厚みで回転子の半径方向に広げた２段の扇形
をなしている。第１のコイルサポート１１５ａと第２の
コイルサポート１１５ｂの夫々の外周側面１４２ａ，１
４２ｂに扇型のコイル１１１Ａ、１１１Ｂが夫々、巻線
固定され、コイル１１１Ａのコイル辺１１１Ａａ、１１
１Ａｂ、コイル１１１Ｂのコイル辺１１１Ｂａ、１１１
Ｂｂの夫々のコイル辺中心部が回転子軸１１７となす開
き角は、電気角でほぼ１８０°（機械角では９０°）に
形成される。

【００２７】整流子基体１２１には、多角柱状（図では
８角形状であるがこれに限定される必要はない）の外周
側面１２１ａと、回転子軸孔１２１ｂに回転子軸１１７
が取り付けられていて、後述する整流子１２０が形成さ
れる。合成樹脂部材で形成されるリング状樹脂座Ａ・２
５２には、針状端子１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１
４５ｄを案内する４個の針状孔部２５２ａ、２５２ｂ、
２５２ｃ、２５２ｄと８角形状孔部２５２ｅが設けられ
ている。リング状樹脂座Ａ・２５２の８角形状孔部２５
２ｅは、整流子基体１２１のコイルサポート１１５方向
に８角形状外周側面１２１ａと合せ、更にコイルサポー
ト１１５の４個の針状孔部１４１ａ、１４１ｂ、１４１
ｃ、１４１ｄとリング状樹脂座Ａ・２５２の針状孔部２
５２ａ、２５２ｂ、２５２ｃ、２５２ｄが夫々合わされ
て圧入される。

【００２８】リング状樹脂座Ａ・２５２、リング状樹脂
座Ｂ・２５３及びリング状樹脂座Ｃ・２５４には、針状
端子１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄを案内す
る、夫々針状孔部（２５２ａ、２５２ｂ、２５２ｃ、２
５２ｄ）、（２５３ａ、２５３ｂ、２５３ｃ、２５３
ｄ）、（２５４ａ、２５４ｂ、２５４ｃ、２５４ｄ）を
有し、その中心に８角形状孔部２５２ｅ、２５３ｅ、２
５４ｅがある。

【００２９】同様に、合成樹脂または強誘電体材料から
基板が円盤状に形成されたリング状セグメント座Ｘ・２
５５、リング状セグメント座Ｙ・２６０にも針状端子１
４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄを案内する、夫
々スルーホールを形成する針状孔部（２５５ｂ、２５５
ｄ、２６０a 、２６０c ）と、スルーホールではない針
状孔部（２５５ａ、２５５ｃ、２６０b 、２６０d ）を
有し、その中心には８角形状孔部２５５ｅ、２６０ｅが
ある。

【００３０】針状端子１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、
１４５ｄは、夫々リング状樹脂座Ｃ・２５４、合成樹脂
または強誘電体材料から基板が円盤状に形成されたリン
グ状セグメント座Ｙ・２６０、リング状樹脂座Ｂ・２５
３、リング状セグメント座Ｘ・２５５、リング状樹脂座
Ａ・２５２の順で夫々の針状孔部（２５４ａ、２５４
ｂ、２５４ｃ、２５４ｄ）、（２６０ａ、２６０ｂ、２
６０ｃ、２６０ｄ）、（２５３ａ、２５３ｂ、２５３
ｃ、２５３ｄ）、（２５５ａ、２５５ｂ、２５５ｃ、２
５５ｄ）、（２５２ａ、２５２ｂ、２５２ｃ、２５２
ｄ）に挿入されてその先端部がコイルサポート１１５
ａ、１１５ｂの上面に突き出されて整流子１２０が完成
する。

【００３１】次に、第１のコイル１１１Ａの巻き始めと
巻き終りは、第１のコイルサポート１１５ａの上面に出
ている針状端子１４５ａ、１４５ｃの先端部に絡げられ
て半田接続され、第２のコイル１１１Ｂの巻き始めと巻
き終りは、針状端子１４５ｂ、１４５ｄの先端部に絡げ
られて半田接続されて、電機子２５０が完成する。

【００３２】図７、図８において、整流子１２０を構成
する８個のセグメントの中のＡ、Ｃ、Ｅ、Ｇは、リング
状セグメント座Ｘ・２５５の外周に等間隔に分離されて
形成され、リング状セグメント座Ｘ・２５５の中心には
８角形状の中心孔２５５ｅが形成されている。セグメン
トＡとセグメントＥは、リング状セグメント座X・２５５
の下面に形成された円弧状の引き回し線２５６ａと引き
出し線２５６ａ１及び引き出し線２５６ａ２によって等
電位に接続され、スルーホールＡ・２５５ｂを有してい
る。セグメントＣとセグメントＧは、リング状セグメン
ト座Ｘ・２５５の上面に形成された引き出し線２５６ｂ
１、引き出し線２５６ｂ２、スルー ホールＣ・２５５
ｄを経由してリング状セグメント座Ｘ・２５５の上面に
形成された円弧状の引き回し線２５６ｂによって等電位
に接続される。そして、セグメントＡの両縁Ａ1、Ａ2、
セグメントＣの両縁Ｃ1、Ｃ2、セグメントＥの両縁Ｅ
1、Ｅ2、セグメントＧの両縁Ｇ1、Ｇ2が夫々回転子軸１
１７に張るセグメント幅角度θ1は、セグメントの絶縁
幅角度θ2より大きく、即ち電気角で９０°より大きく
１２０°より小さく設定される。これは、セグメント幅
角度θ1が９０°より小さいと整流ブラシと相隣れるセ
グメントの同時接触が困難となり起動死点が生じる恐れ
があり、また１２０°より大きくなると第１のコイル１
１１Ａと第２のコイル１１１Ｂに同時に流れる電流が増
加して全体の消費電流が増える恐れがあるからである。

【００３３】図９、図１０において、セグメントＢとセ
グメントＦは、リング状セグメント座Ｙ・２６０の上面
に形成された引き出し線２６１ａ１，２６１ａ２，スル
ーホールＢ・２６０ｃを経由してリング状セグメント座
Ｙ・２６０の上面に形成された円弧状の引き回し線２６
１ａによって等電位に接続される。セグメントＤとセグ
メントＨは、リング状セグメント座Ｙ・２６０の下面に
形成された引き出し線２６１ｂ１，２６１ｂ２と円弧状
の引き回し線２６１ｂによって等電位に接続され、スル
ーホールＤ・２６０ａを有している。このように、リン
グ状セグメント座Ｘ・２５５、リング状セグメント座Ｙ
・２６０の中心孔２５５ｅ、２６０ｅに関して点対称と
なるセグメント（Ａ、Ｅ）、（Ｂ、Ｆ）、（Ｃ、Ｇ）、
（Ｄ、Ｈ）は等電位である。また、リング状セグメント
座Ｘ・２５５とリング状セグメント座Ｙ・２６０の８個
のセグメントＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ及びスル
ーホール２５５ｂ、２５５ｄ、２６０ａ、２６０ｃ及び
引き回し線２５６ａ、２５６ｂ、２６１ａ、２６１ｂ、
引き出し線２５６ａ１、２５６ａ２、２５６ｂ１、２５
６ｂ２、２６１ａ１、２６１ａ２、２６１ｂ１、２６１
ｂ２は、銅下地のニッケル等の無電解メッキが施された
後で、ホトリソ法等によって形成され、特にセグメント
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈの外周側面には銀、パ
ラジウム等の貴金属合金が積層されることが信頼性向上
の観点から望ましい。そして、セグメントＢの両縁Ｂ
1、Ｂ2、セグメントＤの両縁Ｄ1、Ｄ2、セグメントＦの
両縁Ｆ1、Ｆ2、セグメントＨの両縁Ｈ1、Ｈ2が夫々回転
子軸１１７に張るセグメント幅角度θ1は、セグメント
の絶縁幅角度θ2より大きく、電気角で９０°より大き
く１２０°より小さく設定される。これは、セグメント
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、の両縁が回転角に関
してオーバーラップして後述する整流ブラシ接触部１３
５ｄ、１３６ｄとコイル１１１Ａ、１１１Ｂが並列に電
源１６０と接続されて起動死点を無くすためである。

【００３４】図１１において、本発明の偏平直流モータ
の作動は、次のようになる。電源１６０は電気角で１８
０°離れた整流ブラシ接触部１３５ｄ、１３６ｄを経
て、８個のセグメントを構成する回転子軸１１７に関し
て対称となる同電位に接続された４対のセグメント
（Ａ、Ｅ）、（Ｂ、Ｆ）、（Ｃ、Ｇ）、（Ｄ、Ｈ）から
なる整流子１２０と接触通電する。この場合、整流ブラ
シ接触部１３５ｄ、１３６ｄは相隣なれるセグメント、
例えばＡとＢ、またはＣとＤに同時に接触して通電する
場合がある。そして、この状態が起動性の改善に役にた
っているのである。即ち、本発明ではコイル１１１Ａ、
１１１Ｂの２個しか用いていないのにかかわらず電機子
電流２００が図１５に示すようにオーバーラップ時間τ
を含み常時流れるので起動死点は存在しないのである。

【００３５】図１２、図１５において、斜線を施した部
分は、第１のコイル１１１Ａ及び第２のコイル１１１Ｂ
がオフとなるオフ区間１４８、１４９である。第１のコ
イル１１１Ａ及び第２のコイル１１１Ｂには、夫々コイ
ル電流２０１、２０２が流れ、第１のコイル１１１Ａ及
び第２のコイル１１１Ｂがオフ時には実線で示すように
２０１ａ、２０２ａとなり零である。第１のコイル１１
１Ａ及び第２のコイル１１１Ｂの電流２０１、２０２は
永久磁石１３７の極性に対応して反転しながら永久磁石
１３７の磁極の中心に対して±２２．５°〜±３０°で
オンとなり、電流２０１、２０２が流れてこれを繰り返
す。（電源１６０から見れば一定方向の流れとなる。）
第１のコイル１１１Ａ及び第２のコイル１１１Ｂがオフ
となるオフ区間１４８、１４９内に、第１のコイル１１
１Ａ及び第２のコイル１１１Ｂに蓄積された電磁エネル
ギーは整流子１２０の強誘電体材料からなるリング状セ
グメント座Ｘ・２５５、リング状セグメント座Ｙ・２６
０で形成されたコンデンサによって、一旦前記コンデン
サに吸収された後で消失されるようになる。

【００３６】本発明の偏平型直流モータでは、起動死点
が存在しない理由を、図１３、図１４を用いて更に詳細
に説明する。（尚、本発明のセグメントの角度幅を９０
°より広げる事例を、簡単のためにここでは整流ブラシ
接触部１３５ｄ、１３６ｄを広げた等価模式図で表すこ
とにする。）一対の整流ブラシ接触部１３５ｄ、１３６
ｄは永久磁石１３７のニュートラルゾーン（磁束密度が
零）の近傍に機械角９０°で配設される。第１のコイル
１１１Ａは、セグメントＡとセグメントＣに接続されて
いる。第２のコイル１１１Ｂは、セグメントＢとセグメ
ントＤに接続されている。既に説明したように、セグメ
ントＡとセグメントＥ、セグメントＢとセグメントＦ、
セグメントＣとセグメントＧ、セグメントＤとセグメン
トＨは夫々等電位に接続されている。４磁極の永久磁石
１３７は、機械角９０°で１磁極が形成されている。第
１のコイル１１１Ａ及び第２のコイル１１１Ｂの夫々の
コイル辺間は機械角でほぼ９０°に、また、第１のコイ
ル１１１Ａ及び第２のコイル１１１Ｂのコイル辺間は機
械角でほぼ４５°に形成されている。電機子２５０が、
今、２２．５°ずつ矢印の方向に回転する場合を想定す
る。（Ａ）〜（Ｉ）は電機子２５０の第１のコイル１１
１Ａ及び第２のコイル１１１Ｂに流れる電流の向きと駆
動トルクとの関係が示されている。

【００３７】（Ａ）；第２のコイル１１１Ｂにのみ磁束
密度が最大値のとき電流が流れる。第１のコイル１１１
Ａはオープンとなる。 （Ｂ）；第１のコイル１１１Ａ及び第２のコイル１１１
Ｂに電流が流れて、駆動トルクは最大となる。 （Ｃ）；第１のコイル１１１Ａにのみ磁束密度が最大値
のとき電流が流れる。第２のコイル１１１Ｂはオープン
となる。 （Ｄ）；第１のコイル１１１Ａ及び第２のコイル１１１
Ｂに電流が流れて、駆動トルクは最大となる。 （Ｅ）；第２のコイル１１１Ｂにのみ磁束密度が最大値
のとき電流が流れる。第１のコイル１１１Ａはオープン
となる。 （Ｆ）；第１のコイル１１１Ａ及び第２のコイル１１１
Ｂに電流が流れて、駆動トルクは最大となる。 （Ｇ）；第１のコイル１１１Ａにのみ磁束密度が最大値
のとき電流が流れる。第２のコイル１１１Ｂはオープン
となる。 （Ｈ）；第１のコイル１１１Ａ及び第２のコイル１１１
Ｂに電流が流れて、駆動トルクは最大となる。 （Ｉ）＝（Ａ）；省略。 以上の説明から分かるように起動死点は存在しない。

【００３８】図１５において、第１のコイル１１１Ａ及
び第２のコイル１１１Ｂに夫々、（１）の電流２０１が
流れ、（２）の電流２０２が流れ、電機子２５０の合計
電流（３）＝（１）＋（２）は２００となる。

【００３９】図６に示したように、本発明によれば電機
子２５０の第１のコイル１１１Ａ、第２のコイル１１１
Ｂには、電源投入と同時に電機子の全電流２００が流れ
るので、起動死点は存在しない。（１）のオフ期間の電
流２０１ａを零とする電流２０１が流れ、（２）のオフ
期間の電流２０２ａを零とする電流２０２が流れ、電機
子２５０の合計電流（３）は２００となる。

【００４０】また、第１のコイル１１１Ａと、第２のコ
イル１１１Ｂを回転子軸１１７を回周しないで同一平面
状に配設して本発明の偏平型直流モータを薄型に構成す
ることが本発明に含まれることは明らかである。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、小型化、薄型化、軽量
化が可能で整流ブラシばねの折り曲げによる表面実装に
効果的なコスト力のある振動発生用の偏平型直流モータ
が容易に実現できることである。

【００４２】また、本発明によれば、電磁雑音の発生の
少ない電磁環境適合性の良い、始動再現性の優れた信頼
性の高い振動発生用の偏平型直流モータが容易に実現で
きることである。

【００４３】更にまた、本発明によれば、リング状セグ
メント座に強誘電性部材等が用いられるためリング状セ
グメント座のセグメント間に形成されるコンデンサによ
って、整流時のマイクロアークが著しく低減されるの
で、長寿命で雑音の少ない電磁環境適合性の優れた振動
発生用の偏平型直流モータが容易に実現でき実用効果は
顕著である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の偏平型直流モータの外形フレームの主
要上面図である。

【図２】図１のＡーＡ線断面図である。

【図３】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の偏平型直流モータ
の整流ブラシばね板がインサート成形された外形フレー
ムの中ケースの組み立て図である。

【図４】整流ブラシばね板の加工展開図である。

【図５】整流ブラシの完成斜視図である。

【図６】本発明の偏平型直流モータの電機子の主要構成
部品の展開斜視図である。

【図７】本発明のリング状セグメント座の斜視図であ
る。

【図８】図７の正面図である。

【図９】本発明の別のリング状セグメント座の斜視図で
ある。

【図１０】図９の正面図である。

【図１１】本発明の整流子と一対の整流ブラシとの関係
説明図である。

【図１２】第１、第２コイルの通電説明図である。

【図１３】電機子電流と駆動トルクとの関係説明図であ
る。

【図１４】電機子電流と駆動トルクとの関係説明図であ
る。

【図１５】電機子電流の説明図である。

【図１６】電機子コイルを３個用いた偏平型直流モータ
の主要構成図である。

【図１７】図１６のＡーＡ線断面図である。

【符号の説明】

２５０ 電機子 ２５１ 電機子フレーム １１１Ａ 第１のコイル １１１Ｂ 第２のコイル １１１Ａａ、１１１Ａｂ、１１１Ｂａ、１１１Ｂｂ コ
イル辺 １１４ 挟角部 １１５ａ 第１のコイルサポート １１５ｂ 第２のコイルサポート １１７ 回転子軸 １２０ 整流子 １２１ 整流子基体 １３１ 上ケース １３２ 中ケース １３３ 下ケース １３５、１３６ 整流ブラシ板ばね １３５ａ、１３６ａ 整流ブラシ先端部 １３５ｂ、１３５ｃ、１３６ｂ、１３６ｃ 整流ブラシ
端子部 １３５ｄ、１３６ｄ 整流ブラシ接触部 １３５ａ１、１３５ａ２、１３５ａ３、１３５ａ４、１
３６ａ１、１３６ａ２、１３６ａ３、１３６ａ４、 整
流ブラシ最小先端部 １３７ 永久磁石 １３８ 半円筒状樹脂 １３９ 三角柱状樹脂 １４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄ 針状端子 ２００ 電機子の全電流 ２０１ 第１のコイル１１１Ａに流れる電流 ２０２ 第２のコイル１１１Ｂに流れる電流 ２５２ リング状樹脂座Ａ ２５２ａ、２５２ｂ、２５２ｃ、２５２ｄ 針状孔部 ２５２ｅ ８角形状孔部 ２５５ リング状セグメント座Ｘ ２５５ａ、２５５ｃ、 針状孔部 ２５５ｅ ８角形状孔部 ２５３ リング状樹脂座Ｂ ２５３ａ、２５３ｂ、２５３ｃ、２５３ｄ 針状孔部 ２５３ｅ ８角形状孔部 ２６０ リング状セグメント座Ｙ ２６０ｂ、２６０ｄ 針状孔部 ２６０ｅ ８角形状孔部 ２５６ａ、２５６ｂ、２６１ａ、２６１ｂ 引き回し線 ２５５ｂ、２５５ｄ、２６０ａ、２６０ｃ スルーホー
ル

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 厚み方向に複数極が着磁された円板状の
   永久磁石の磁極面と対向するカップ状ケースとで形成さ
   れる磁場中に、前記永久磁石の磁極面と空隙を介して複
   数個の扇型コイルがほぼ同一平面状に配設されて、回転
   軸に複数個のセグメントからなる整流子と共に固定され
   てなる電機子と、前記整流子に接触する一対のブラシか
   らなる偏平型直流モータにおいて、電機子の回転軸と直
   角にほぼ一定の厚みを有する扇状に設けたコイルサポー
   トと、該コイルサポートと垂直に設けた整流子基体とが
   一体で樹脂成形された電機子フレームに前記整流子を形
   成する８個のセグメントの中で、回転軸に関して点対称
   となる４対のセグメントを等電位に接続し、該４対のセ
   グメントを互いに電気的に絶縁して整流子の外周側面に
   形成し、前記少なくとも２組のコイルのコイル辺を互い
   に電気角で９０°ずらし、前記電機子を形成する８個の
   セグメントに対するコイルの端末の接続は、前記２組の
   第１のコイルの巻き初めの端末を接続したセグメントに
   対して巻き終りの端末を、前記セグメントから一つ置い
   たセグメントに接続し、前記２組の第２のコイルの巻き
   初めの端末を前記一つ置いたセグメントに接続し、前記
   ２組の第２のコイルの巻き終りの端末を前記２組の第１
   のコイルの巻き終りの端末が接続されたセグメントに対
   して一つ置いて隣りの前記セグメントに接続し、前記整
   流子と電気的に係合する一対の整流ブラシを設けたこと
   を特徴とする偏平型直流モータ。
2. 【請求項２】 前記永久磁石の極数を４極とし、前記電
   機子のコイルを２個とし、前記整流子のセグメント数を
   ８個として、前記整流ブラシ接触部の配設位置を前記永
   久磁石のほぼニュートラル近傍とし、該整流ブラシの配
   設角度を電気角で１８０°としたことを特徴とする請求
   項１に記載の偏平型直流モータ。
3. 【請求項３】 整流子基体の軸方向に、複数個の針状孔
   を有して夫々外周側面に４個のセグメントを形成する一
   対の、合成樹脂または強誘電性部材で形成されたリング
   状セグメント座を、複数個の針状孔を有する複数個のリ
   ング状樹脂部材で挟持し、前記針状孔に針状端子を接続
   して整流子基体の軸方向に配設して前記電機子を形成
   し、針状端子の先端部を前記コイルサポートに突出さ
   せ、前記電機子を形成する８個のセグメントに対するコ
   イルの端末は、前記２組の第１のコイルの巻き初めの端
   末を接続したセグメントに対して巻き終りの端末を、前
   記セグメントから一つ置いたセグメントに接続し、前記
   ２組の第２のコイルの巻き初めの端末を前記一つ置いた
   セグメントに接続し、前記２組の第２のコイルの巻き終
   りの端末を前記２組の第１のコイルの巻き終りの端末が
   接続されたセグメントに対して一つ置いて隣りの前記セ
   グメントに接続したことを特徴とする請求項１または請
   求項２に記載の偏平型直流モータ。
4. 【請求項４】 前記整流子のセグメントを有する一対の
   リング状セグメント座を絶縁性部材である樹脂または強
   誘電性材料からなる多角柱状の中心孔を有する円盤状部
   材で形成して軸方向に重ねて構成し、前記セグメント間
   の絶縁角度幅より大きい角度幅を有する導電性部材から
   なる４個のセグメントを前記リング状セグメント座の外
   周側面に配設し、前記一対のセグメントの角度幅の両側
   が回転角方向に関してオーバーラップするようにして、
   前記セグメントの中で前記中心孔に対して点対称となる
   セグメントを等電位となるように、前記円盤状部材の上
   下面に、前記中心孔に対して点対称となるセグメント間
   を相互に絶縁して、スルーホールを経由して引き回し線
   を配設し、前記スルーホールに針状端子を接続すると共
   に該針状端子をコイルサポートの上面に突出させてコイ
   ルの接続端子としたことを特徴とする請求項１乃至請求
   項３のいずれかに記載の偏平型直流モータ。
5. 【請求項５】 前記整流子外周と当接する前記整流ブラ
   シの先端部の形状を、前記一対のセグメント座の外周側
   面と複数の並列回路が形成されるように構成したことを
   特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の偏
   平型直流モータ。
6. 【請求項６】 前記電機子の２組の扇型コイルの一対の
   コイル辺がなすコイルの狭角部が回転子軸の外周部また
   は内周部に位置するように前記コイルサポートを配設し
   て電機子を形成し、前記コイル辺の一対の中心部が回転
   子軸になす角度をほぼ電気角で１８０°に設けたことを
   特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の記
   載の偏平型直流モータ。
7. 【請求項７】 前記整流子基体の軸方向に設けられたリ
   ング状セグメント部材を、強誘電材料として前記セグメ
   ントとほぼ同一の外直径に形成し、直径方向への段差を
   なくしたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいず
   れかに記載の偏平型直流モータ。
8. 【請求項８】 前記整流ブラシの接触部は、互いに回転
   角方向に電気角で１８０°に配設され、また整流子の各
   セグメントの角度幅は、ほぼ電気角で９０°より大きく
   １２０°以下に形成され、該セグメントの中で点対称と
   なるセグメントは同電位に接続されたことを特徴とする
   請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の偏平型直流モ
   ータ。
9. 【請求項９】 前記偏平型直流モータの外形フレーム
   を、前記永久磁石と軸受けをモールド成形した下ケース
   と、一対の整流ブラシばね板をインサート成形した中ケ
   ースと、軸受けをインサート成形した上ケースとで構成
   したことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか
   に記載の偏平型直流モータ。
10. 【請求項１０】 前記偏平型直流モータの外形フレーム
    を構成する下ケースと、一対の整流ブラシばね板をイン
    サート成形した中ケース及び軸受けをインサート成形し
    た上ケースを、磁性粉末を充填した樹脂で成形したこと
    を特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の
    偏平型直流モータ。