JP2001104882A - 扁平型振動モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電機子コイルを２個にして製造コストの低減を
図るとともに、起動死点のない扁平型振動モータを提供
すること。 【解決手段】ケーシング３内には周方向に４等分される
とともにＮ極とＳ極とに交互に着磁されたリング状の固
定子４と、該固定子４に面対向するとともに、回転自在
な略扇状のロータ５が配置され、該ロータ５にはコイル
巻き角度６０°、拡開度１００°の２つの電機子コイル
１１が配置ピッチ１２０°で配設され、上記２つの電機
子コイル１１の間には非磁性体の錘部材２１が配設され
るとともに、周方向に６個のコンミテータ１０が並設さ
れたコンミテータ基板１４が固定され、１対のブラシ１
２は電気角９０°で上記コンミテータ１０に接触するよ
うに形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話やポケッ
トベル等で着信を振動で知らせる為に用いられる小型の
扁平型振動モータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の扁平型振動モータとして
は、例えば、特開平６ー２０５５６５号公報に開示され
ている扁平鉄芯レス振動モータが知られている。この扁
平鉄芯レス振動モータは、ケーシングの底部に固定され
たマグネット部と、このマグネット部と面対向するよう
に配置された回転自在の略扇状のロータと、このロータ
の要の部分に配されたシャフトとで構成され、ロータに
は３個の電機子コイルを略扇状に配設し、樹脂材で一体
に成形したもので、ロータ自身を偏心させたことで、ロ
ータの回転時に遠心力が働いて振動を発生させるととも
に、３個の電機子コイルをロータ上に装備することによ
って起動死点が発生しないように設計されているもので
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
扁平型振動モータでは、電流の流れる方向が交互に切り
替わる３つのコイルに対しマグネットとの磁界によって
トルクが発生することから、少なくとも３個のコイルが
必要になる。これは、回転角が約９０°以下の電機子コ
イルではロータが停止したときに、マグネットの極性の
中に位置した電機子コイルには回転力が発生しないた
め、従来の扁平型振動モータにおける３個の電機子コイ
ルを備えたロータから単純に電機子コイルを減らす事は
できなかった。

【０００４】本発明は上記問題点を解消し、電機子コイ
ルを２個にして製造コストの低減を図るとともに、起動
死点のない扁平型振動モータを提供すること。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明に係る扁平型振動モータは、以下の要件を備
えることを特徴とする。 （イ）扁平な円筒状のケーシング内にはリング状の固定
子が設けられ、該固定子は周方向に４等分されるととも
にＮ極とＳ極とに交互に着磁されていること （ロ）上記ケーシング内には略扇状のロータが上記固定
子に面対向するとともに回転自在に軸支され、該ロータ
にはコイル巻き角度を６０°で拡開度を１００°に形成
した第１と第２との２つの電機子コイルが配置ピッチ１
２０°で配設されるとともに、上記２つの電機子コイル
の間には非磁性体の錘部材が配設されていること （ハ）上記ロータには周方向に６個のコンミテータが並
設されたコンミテータ基板が設けられ、第１、第４のコ
ンミテータを第１の導電体に、第２、第５のコンミテー
タを第３の導電体に、第３、第６のコンミテータを第２
の導電体にそれぞれ短絡し、第１の導電体には第１の電
機子コイルの巻き始めが、第２の導電体には第２の電機
子コイルの巻き始めが、第３の導電体には第１及び第２
の電機子コイルの巻き終りが結線されていること （ニ）上記電機子コイルに電力を供給する１対のブラシ
は電気角９０°で上記コンミテータに接触するように形
成されていること

【０００６】

【発明の実施の形態】図１及び図２は、本発明に係る扁
平型振動モータ（以下、モータという）の分解斜視図及
び要部縦断面図を示し、このモータは、上端が塞がれた
扁平な円筒状のケース１と、このケース１の下端側の開
口部に嵌合する円板状のブラケット２とからなるケーシ
ング３の内部に、リング状の固定子４と略扇状のロータ
５とが配置されている。

【０００７】ブラケット２にはリング状の固定子４と、
ロータ５の下面に設けられた後述するコンミテータ１０
に接触し、電機子コイル１１に電流を流す一対のブラシ
１２ａ、１２ｂとが配置され、このブラシ１２ａ、１２
ｂは、端部１３ａに図示しないリード線をハンダ付けし
て電源に接続できるように形成されたブラシベース１３
上にハンダ付けされ、正極のブラシ１２ａと負極のブラ
シ１２ｂとは、図３に示すように、接触点ａ、ｂが電気
角９０°で上記コンミテータ１０に接触するように配置
されている。

【０００８】なお、上記固定子４は周方向に４等分され
て、それぞれ拡開９０°の扇状に形成された４つの固定
子４ａ〜４ｄからなり、各固定子はＮ極とＳ極とに交互
に着磁され、磁極の境界に２つのブラシ１２ａ、１２ｂ
のコンミテータ１０に接触する接触点ａ、ｂが一致する
ようにブラケット２上に接着剤等の適宜手段で固定され
ている。

【０００９】ロータ５は、図４（ａ）（ｂ）（ｃ）の平
面図、底面図、及び、平面図のＸーＸ’線断面図に示す
ように、ロータ５の要の部分に設けられた回転軸１６を
挟んで配置ピッチ１２０°に配置されたコイル巻き角度
６０°の略台形の平板な第１と第２の２つの電機子コイ
ル１１ａ、１１ｂと、上記第１の電機子コイル１１ａと
第２の電機子コイル１１ｂとの間に配置された非磁性体
の金属で拡開度６０°の略扇状に形成された平板な錘部
材２１とが、略扇状の板状のコンミテータ基板１４上に
樹脂１５で固定され一体に形成されたもので、図１に及
び図２に示すように、回転軸１６がケース１の中心に形
成された開口部１７に嵌合するメタル１８と、ブラケッ
ト２の中心に形成された開口部１９に嵌合するメタル１
８とでコンミテータ基板１４が固定子４に面対向すると
ともに、ケーシング３に回転自在に軸支されている。

【００１０】なお、上記電機子コイル１１ａ、１１ｂ
は、図５に示すように、巻線をコイル巻き角度αを６０
°で略台形状に巻き、巻き終った電機子コイルのロータ
の中心からの最大拡開度βが約１００°になり、径方向
のコイルの巻き幅γの角度が約２０°になるように巻線
を巻いて形成されている。本発明では直径が１２ミリの
ロータ上に、電機子コイルの内側の幅Ｗと高さＨとを
４．７ミリと２．３ミリにして巻線を約１ミリの幅で巻
くことにより、最大拡開度βを約１００°の角度にし
た。

【００１１】そして、図６（ａ）（ｂ）は、第１の電機
子コイル１１ａ、第２の電機子コイル１１ｂ及び錘部材
２１が樹脂１５で固定される前のコンミテータ基板１４
の平面図及び底面図を示し、このコンミテータ基板１４
の表面には、第１の電機子コイル１１ａ、第２の電機子
コイル１１ｂの始端と終端とをそれぞれハンダ付けする
為の導電体であるプリント配線２０ａ、２０ｂ、２０ｃ
が形成され、第１の電機子コイル１１ａの始端が第１の
導電体であるプリント配線２０ａの半田付け部２２に、
第２の電機子コイル１１ｂの始端が第２の導電体である
プリント配線２０ｂの半田付け部２３に、第１の電機子
コイル１１ａと第２の電機子コイル１１ｂとの終端が第
３の導電体であるプリント配線２０ｃの半田付け部２
４、２５にそれぞれ半田付けされている。

【００１２】さらに、図６（ｂ）に示すように、コンミ
テータ基板１４の裏面にはコンミテータ１０が形成され
ている。このコンミテータ１０は放射状に配設された第
１から第６のコンミテータ１０ａ〜１０ｆで構成され、
第１のコンミテータ１０ａはスルーホール３０ａを通し
て第１の導電体であるプリント配線２０ａに短絡され、
第２のコンミテータ１０ｂと第５のコンミテータ１０ｅ
とはそれぞれスルーホール３０ｂ、３０ｄを通して第３
の導電体であるプリント配線２０ｃに短絡され、第３の
コンミテータ１０ｃと第６のコンミテータ１０ｆとはそ
れぞれスルーホール３０ｃ、３０ｅを通して第２の導電
体であるプリント配線２０ｂに短絡され、第４のコンミ
テータ１０ｄはリング状のプリント配線３２で第１のコ
ンミテータ１０ａを介して第１の導電体であるプリント
配線２０ａに短絡され、図７（ａ）の結線図に示すよう
に電気的に結線されている。

【００１３】なお、図７（ａ）において、符号３５は電
気ノイズ防止用の抵抗である。また、図７（ｂ）は、ロ
ータ５、コンミテータ１０ａ〜１０ｆ、固定子４ａ〜４
ｄ及びブラシ１２ａ、１２ｂの接点ａ、ｂの相対位置を
示す展開図を示している。

【００１４】次に、図８〜図１０を参照して、上述の扁
平型振動モータの作動態様を説明する。

【００１５】ブラシを介してコイルに電圧が印加されて
いる間はコイルに流れる電流の方向と固定子の磁界とに
よってフレミングの法則によりコイルに一定方向に力が
作用し、この作用が回転力となってロータが回転し、電
圧が印加されないとコイルには電流が流れない為、固定
子の磁界による力の作用を受けずロータの回転は停止す
ることになるが、その停止位置は特定されることはな
い。

【００１６】図８（ａ）はロータが０°の時の位置を示
し、電流はブラシ１２ａ→コンミテータ１０ｂ→電機子
コイル１１ａ→コンミテータ１０ａ→ブラシ１２ｂ及
び、ブラシ１２ａ→コンミテータ１０ｂ→電機子コイル
１１ｂ→コンミテータ１０ｃ→プリント配線２０ｂ→コ
ンミテータ１０ｆ→ブラシ１２ｂの順に矢印の方向に流
れるので、フレミングの左手の法則により固定子４ｂ、
４ｃと電機子コイル１１ｂの間に矢印Ａ、Ａ’及び固定
子４ａ、４ｄと電機子コイル１１ａの間に矢印Ｂ、Ｂ’
方向に４Ｆの回転力が発生し、ロータ５を起動させるこ
とができる。

【００１７】次に、図８（ｂ）はロータが３０°の時の
位置を示し、電流はブラシ１２ａ→コンミテータ１０ｂ
→電機子コイル１１ｂ→コンミテータ１０ｃ→プリント
配線２０ｂ→コンミテータ１０ｆ→ブラシ１２ｂの順に
矢印の方向に流れるので、フレミングの左手の法則によ
り固定子４ｂ、４ｃと電機子コイル１１ｂとの間に矢印
Ｃ、Ｃ’の方向に２Ｆの回転力が発生し、ロータ５を起
動させることができる。

【００１８】そして、図８（ｃ）はロータが６０°の時
の位置を示し、電流はブラシ１２ａ→コンミテータ１０
ａ→電機子コイル１１ａ→コンミテータ１０ｂ→プリン
ト配線２０ｃ→コンミテータ１０ｅ→ブラシ１２ｂの順
に矢印の方向に電流が流れるので、フレミングの左手の
法則により固定子４ａ、４ｂと電機子コイル１１ａとの
間に矢印Ｄ、Ｄ’の方向に２Ｆの回転力が発生し、ロー
タ５を起動させることができる。

【００１９】さらに、図８（ｄ）はロータが９０°の時
の位置を示し、電流はブラシ１２ａ→コンミテータ１０
ａ→電機子コイル１１ａ→コンミテータ１０ｂ→プリン
ト配線２０ｃ→コンミテータ１０ｅ→ブラシ１２ｂ及
び、ブラシ１２ａ→コンミテータ１０ｆ→プリント配線
２０ｂ→コンミテータ１０ｃ→電機子コイル１１ｂ→コ
ンミテータ１０ｂ→プリント配線２０ｃ→コンミテータ
１０ｅ→ブラシ１２ｂの順に矢印の方向に流れるので、
フレミングの左手の法則により固定子４ａ、４ｂと電機
子コイル１１ａの間に矢印Ｅ、Ｅ’及び固定子４ｃ、４
ｄと電機子コイル１１ｂの間に矢印Ｆ、Ｆ’の方向に４
Ｆの回転力が発生し、ロータ５を起動させることができ
る。

【００２０】同様に、図９（ａ）〜（ｄ）に示すよう
に、ロータが１２０°、１５０°、１８０°、２１０
°、図１０（ａ）〜（ｄ）に示すように、ロータが２４
０°、２７０°、３００°３３０°の位置にあっても同
様にロータを起動させることができる。

【００２１】上述のように、ロータ５がどのような位置
にあってもブラシ１２ａ、１２ｂは必ずコンミテータ１
０に接触しているので、ブラシを介して供給される電流
は、固定子の磁界によって電機子コイル１１ａ、１１ｂ
の何れか一方又は両方に常に同一方向に作用する力（２
Ｆまたは４Ｆ）が発生するように、電機子コイル１１
ａ、１１ｂの何れか一方又は両方に選択的に電流が流れ
るので、ロータの停止位置を予め定めた位置に規制しな
くても起動死点のないモータを実現することができる。

【００２２】また、図８（ａ）〜（ｄ）、図９（ａ）〜
（ｄ）及び図１０（ａ）〜（ｄ）はロータがどの位置に
あっても起動できることを説明するとともに、ロータが
同一方向に継続して回転することを示し、ブラシに電圧
が供給されている間は、電機子コイル１１ａ、１１ｂの
何れか一方又は両方には固定子４に対し常に一定方向に
トルク（２Ｆまたは４Ｆ）が発生するように電流が流れ
るので回転を持続することができ、電機子コイルが２つ
であっても起動死点のない振動モータを実現することが
できる。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、モータへの電圧の供給
を止めてロータが停止してもブラシは常にコンミテータ
に接触した状態にあり、しかも、固定子の磁界によって
電機子コイルに常に同一方向に作用する力が一定のトル
クで発生するように電機子コイルに電流を流すことがで
きるので、ロータの停止位置を規制することなく、ロー
タを確実に一定方向に起動及び回転をさせることができ
る。さらに、全体として電機子コイルと錘部材とを回転
軸を中心にロータの片側に集中して設けたので小型であ
りながら、より大きな振動を発生させることができる。
また、コイルの数を２つにすることにより製
造コストの低減を図ることができるとともに、ロータの
停止位置を特定する為の特別な加工をコイルに施したり
特別な部品を追加する必要がないので製造工程の簡略化
と製品の歩留の向上を図ることができ、生産効率の高い
モータを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る扁平型振動モータの分解斜視図

【図２】上記扁平型振動モータの要部縦断面図

【図３】ブラシの平面図

【図４】（ａ）〜（ｃ）はロータの平面図、底面図、及
び、平面図のＸーＸ’線断面図

【図５】電機子コイルの形状を説明する平面図

【図６】（ａ）（ｂ）はコンミテータ基板の平面図及び
底面図

【図７】（ａ）（ｂ）はロータの結線図と、ロータ、コ
ンミテータ、固定子及びブラシ接点の相対位置を示すモ
ータの展開模式図

【図８】（ａ）〜（ｄ）はロータが０°〜９０°におけ
るモータの回転原理を示す動作説明図

【図９】（ａ）〜（ｄ）はロータが１２０°〜２１０°
におけるモータの回転原理を示す動作説明図

【図１０】（ａ）〜（ｄ）はロータが２４０°〜３３０
°におけるモータの回転原理を示す動作説明図

【符号の説明】

３ ケーシング ４ 固定子 ５ ロータ １０ コンミテータ １１ 電機子コイル １２ ブラシ １４ コンミテータ基板 ２０ａ 第１の導電体（プリント配線） ２０ｂ 第２の導電体（プリント配線） ２０ｃ 第３の導電体（プリント配線） ２１ 錘部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 以下の要件を備えることを特徴とする扁
   平型振動モータ。 （イ）扁平な円筒状のケーシング内にはリング状の固定
   子が設けられ、該固定子は周方向に４等分されるととも
   にＮ極とＳ極とに交互に着磁されていること （ロ）上記ケーシング内には略扇状のロータが上記固定
   子に面対向するとともに回転自在に軸支され、該ロータ
   にはコイル巻き角度を６０°で拡開度を１００°に形成
   した第１と第２との２つの電機子コイルが配置ピッチ１
   ２０°で配設されるとともに、上記２つの電機子コイル
   の間には非磁性体の錘部材が配設されていること （ハ）上記ロータには周方向に６個のコンミテータが並
   設されたコンミテータ基板が設けられ、第１、第４のコ
   ンミテータを第１の導電体に、第２、第５のコンミテー
   タを第３の導電体に、第３、第６のコンミテータを第２
   の導電体にそれぞれ短絡し、第１の導電体には第１の電
   機子コイルの巻き始めが、第２の導電体には第２の電機
   子コイルの巻き始めが、第３の導電体には第１及び第２
   の電機子コイルの巻き終りが結線されていること （ニ）上記電機子コイルに電力を供給する１対のブラシ
   は電気角９０°で上記コンミテータに接触するように形
   成されていること