JP2001190052A - 直流モータ及びその電機子構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一層の小型化及び軽量化を図ることができる
直流モータを提供する。 【解決手段】 直流振動モータは、固定子１と、この固
定子１に回転自在に装着された回転子２と、回転子２を
密閉する円筒状のカバー３とにより構成されている。固
定子１は、環状に配置されて軸方向に着磁された４つの
永久磁石１２を有する。回転子２は、回転軸２１の周方
向の一部に偏心固定された電機子２２を備える。電機子
２２は、同軸巻回された第１のコイル２４及び第２のコ
イル２５と、これらコイル２４，２５と接続される抵抗
２６とからなる。コイル２４，２５及び抵抗２６には、
回転方向に６分割された整流子２３と９０度の空間位相
角をもって配列されたブラシ１４とにより電流が供給さ
れる。電機子２２には、静止位置規制のための磁性体ピ
ン２８が一体に設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話の着信振
動発生装置等に使用される直流モータに関し、特に小型
化に適した扁平型直流モータ及びその電機子構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】小型の無線電話呼び出し装置や携帯電話
等に利用される扁平型直流振動モータとして、従来よ
り、例えば図７に示すように、回転子を偏心構造とした
ものが知られている（特開平６−２０５５６５号）。こ
の振動モータは、環状に配置されて軸方向に着磁された
４つの永久磁石１０１からなる固定子１０２と、この固
定子１０２の永久磁石１０１と軸方向に対向する電機子
１０３を備えた回転子１０４とからなり、回転子１０４
の電機子１０３が、電流が供給される３つのコイル１０
５を周方向に近接配置させて全体が扇状となるように構
成することにより、回転子１０４を偏心構造としたもの
である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、携帯電話の
普及に伴い、電車内等での着信振動を携帯電話本体では
なく、いつも身につけている腕時計等で感じることがで
きるように、従来よりも更に小型の直流振動モータが望
まれている。しかし、上述した従来の扁平型直流振動モ
ータでは、周方向の一箇所に集中させるとは言うもの
の、三相コイルを周方向に並べて配置するので、回転子
は、ある程度大きくならざるを得ず、この結果、全体の
小型化を図ることが困難であるという問題がある。

【０００４】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたもので、従来に比べてより一層の小型化及
び軽量化を図ることができる直流モータを提供すること
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、周方向の複数
箇所に磁極を持つように軸方向着磁された環状の又は環
状に配置された永久磁石からなる固定子と、この固定子
に対して回転自在に設けられ前記永久磁石の磁極面と対
向する電機子が回転軸に偏心固定された回転子と、この
回転子の回転に伴って前記電機子に極性が順次反転する
電流を供給する電流路を形成する整流子及びブラシから
なる電流路形成手段とを有する直流モータにおいて、前
記電機子が、空間位相が等しくなるように配置された第
１のコイル及び第２のコイルと、空間位相には関わりの
ない抵抗素子と、前記第１及び第２のコイルが前記固定
子の１つの磁極の真正面となる位置よりずれた位置で静
止するように静止位置を規定する静止位置規定手段とを
備え、前記電流路形成手段が、前記第１のコイル、第２
のコイル及び抵抗素子の少なくとも２つに電流を供給す
るものであることを特徴とする。

【０００６】また、本発明は、周方向の複数箇所に磁極
を持つように軸方向着磁された環状の又は環状に配置さ
れた永久磁石からなる固定子に対して、回転子を回転自
在に設けると共に、前記回転子の前記永久磁石の磁極面
と対向する電機子が回転軸に偏心固定され、前記回転子
の回転に伴って前記電機子に極性が順次反転する電流を
供給する電流路を整流子及びブラシからなる電流路形成
手段で形成した直流モータにおける電機子構造におい
て、空間位相が等しくなるように配置された第１のコイ
ル及び第２のコイルと、空間位相には関わりのない抵抗
素子と、前記第１及び第２のコイルが前記固定子の１つ
の磁極の真正面となる位置よりずれた位置で静止するよ
うに静止位置を規定する静止位置規定手段とを備え、こ
れら第１のコイル、第２のコイル及び抵抗素子の少なく
とも２つが前記電流路形成手段によって電流をそれぞれ
供給されることを特徴とする。

【０００７】本発明によれば、電機子が空間位相を等し
くするように配置された第１及び第２のコイルと、空間
位相には関わらない抵抗とにより構成され、前記第１及
び第２のコイル並びに抵抗の少なくとも２つに電流を供
給するように構成されているので、電機子は、見かけ上
１コイルモータと同様に小型、軽量化することができ、
製造コストも低減することができる。しかも、本発明に
よれば、第１及び第２のコイル並びに抵抗を設けたこと
により、整流子とブラシとの位置関係において、電気的
無通電域（デッドポイント）がなく、電源供給さえ確実
に行えばいつでもスムーズな回転が得られる。更に本発
明によれば、電機子と一体に静止位置規定手段を設け
て、電機子はその中心が固定子側の永久磁石の磁極面中
心からずれた状態で静止するようにしている。これによ
り、再通電時に回転起動不能となることがない。静止位
置規定手段としては例えば、電機子の中心より偏位した
位置に、その位置と回転軸を結ぶ線に対して傾斜させた
状態で磁性体ピンを配置すればよい。この磁性体ピンと
永久磁石の間に作用する力により電機子の静止位置が決
定される。

【０００８】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
固定子は、例えば周方向に４つの磁極を有し、前記電機
子の第１及び第２のコイルは、前記固定子の４つの磁極
のうち１乃至２つの磁極を覆う大きさに同軸巻回され、
前記電流路形成手段を構成する整流子は、前記回転子に
取り付けられて前記回転子の回転方向に６分割されると
共に、各対向する分割体が共通接続されて各分割体の対
が前記第１のコイル、第２のコイル及び抵抗にそれぞれ
接続され、前記電流路形成手段を構成するブラシは、前
記固定子に取り付けられて前記整流子に対して９０度の
空間位相差をもってそれぞれ接続される２つのブラシか
らなるものである。

【０００９】また、前記第２のコイルは前記第１のコイ
ルの内側に巻回されたものであっても良いし、前記第１
及び第２のコイルは、２線コイルにより同時に形成され
たものであってもよい。いずれの場合でも１コイル製造
と製造工程は殆ど変わらないので、製造コストを抑える
ことができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面に示した実施例を参照
して、本発明を詳細に説明する。図１は、本発明の一実
施例に係る扁平型直流振動モータを示す分解斜視図、図
２は平面図である。この直流振動モータは、固定子１
と、この固定子１に回転自在に装着された回転子２と、
回転子２を密閉する円筒状のカバー３とにより、全体が
扁平円筒状となるように構成されている。固定子１は、
円盤状のプレート１１と、このプレート１１の上に、Ｓ
極とＮ極とが交互に並ぶように、環状に配置されて軸方
向に着磁された４つの永久磁石１２と、プレート１１の
中央から立ち上がる回転子２の支持用の支持軸１３と、
永久磁石１２の間の隙間からプレート１１の中心部に向
かって延びる、９０度の空間位相をもって配置された２
つのブラシ１４とにより構成されている。

【００１１】回転子２は、支持軸１３に回転自在に支持
される回転軸２１と、この回転軸２１の周方向の一部に
偏心状態で固定された電機子２２と、回転軸２１の外周
面に配置された、周方向に６分割された整流子（コンミ
テータ）２３とを備えて構成されている。整流子２３
は、ブラシ１４と共に電流路形成手段を構成する。電機
子２２は、同軸巻回された第１のコイル２４（外側のコ
イル）と、第２のコイル２５（内側のコイル）と、これ
らコイル２４，２５と接続される抵抗２６と、これらを
一体的に支持する樹脂フレーム２７と、静止位置規定用
の磁性体ピン２８とを含む。

【００１２】第１のコイル２４、第２のコイル２５及び
抵抗２６は、例えば図３（ａ）に示すように、スター結
線される。整流子２３は、６分割された分割片のうち、
対向する分割片同士が接続され、これら接続された分割
片のペアがそれぞれ第１のコイル２４、第２のコイル２
５及び抵抗２６に接続される。この整流子２３に対して
９０度の空間位相差をもって配置されたブラシ１４から
電流が供給される。これにより、回転子２が回転する
と、第１のコイル２４、第２のコイル２５及び抵抗２６
に、電源からブラシ１４及び整流子２３を介して電流が
供給される。このとき、２つのブラシ１４は、第１及び
第２のコイル２４，２５及び抵抗２６に接続された整流
子２３の少なくとも２つと接続される。回転子２の回転
角度によっては片方のブラシ１４に２つの整流子２３が
接触することがあるが、これによって電機子２２の回転
角度によらず、電機子２２に電流を供給し続けることが
できる。また、同図（ｂ）に示すように、これら第１の
コイル２４、第２のコイル２５及び抵抗２６をΔ結線に
よって接続するようにしても良い。抵抗２６は、そのイ
ンピーダンスがコイル２４，２６のインピーダンスと整
合する値に設定されている。

【００１３】図４は、この直流振動モータの動作を説明
するためのトルク波形図であり、図中斜線を示した部分
が電流供給区間を示している。図示のように、コイルに
電流が流れている時の発生トルクは、コイルと磁極位置
との位置関係及び電流値によって決定されるが、第１の
コイル２４と第２のコイル２５とは、空間的位相が等し
いため、電流が供給されている期間での発生トルクはほ
ぼ等しい。なお、抵抗２６には、電流が流れていてもト
ルクは発生しない。

【００１４】図中ａ〜ｆにおける回転子２と固定子１と
の位置関係を図５（ａ）〜（ｆ）にそれぞれ対応して示
す。ａ区間では、図５（ａ）に示すように、ブラシ１４
と整流子２３との位置関係により、第１及び第２のコイ
ル２４，２５に電流が流れ、抵抗２６には電流は流れな
い。２つのコイル２４，２５は、２つの永久磁石１２を
均等にまたがる位置を通過するので、コイル２４，２５
には共に最も大きなトルクが発生する。

【００１５】時刻ｂでは、図５（ｂ）のように、第１の
コイル２４については電流が継続的に流れるが、第２の
コイル２５への電流供給が断たれ、抵抗２６に電流が流
れ始める。以後、区間ｃでは、同図（ｃ）のように、第
１のコイル２４と抵抗２６に電流が流れ、第１のコイル
２４のみに発生するトルクによって回転子２は回転す
る。

【００１６】時刻ｄになると、同図（ｄ）のように、第
１のコイル２４への電流供給が断たれ、第２のコイル２
５への電流供給が開始される。この間、抵抗２６には電
流が流れ続ける。区間ｅでは、同図（ｅ）のように、第
２のコイル２５と抵抗２６とに電流が流れ、次の磁極と
の関係で回転トルクが継続的に発生する。時刻ｆでは、
抵抗２６への電流供給が断たれ、第１のコイル２４への
電流供給が開始される。

【００１７】このように、この直流振動モータでは、電
機子２２がどの角度にあってもいずれか１つ以上のコイ
ルに電流が流れる。第１，第２のコイル２４，２５に電
流が流れると、永久磁石１２の磁力線によってフレミン
グの左手の法則に従った一定の向きの回転トルクが発生
する。もし抵抗２６を第３のコイルとして第１及び第２
のコイル２４，２５と同軸配置したとすると、第３のコ
イルには、第１及び第２のコイル２４，２５とは別の向
きの電流が流れ、磁力の向きが反対になるため、回転子
２の回転負荷となることが予想されるが、この実施例の
モータのように、３相のうちの２相分についてのみコイ
ル２４，２５に電流を流し、他の１相分についてはトル
ク発生がない抵抗２６に電流を流すようにしているの
で、上記のような回転負荷が生じることもなく、スムー
ズな回転が可能になる。回転子２が回転すると、電機子
２２が回転軸２１に対して偏心しているため、遠心力に
より振動が発生する。

【００１８】このモータでは、整流子２３の隣接分割片
間が短絡しても、必ず電源間には、コイル２４，２５又
は抵抗２６が介在するので短絡電流は流れない。このた
め、隣接分割片間を極力短くすることができ、電流が流
れないデッドポイントをゼロにすることができる。これ
により、起動時に電流が流れずに起動不能になるという
現象は防止することができる。

【００１９】しかし、第１及び第２のコイル２４，２５
が１つの磁極の真上に位置した状態で停止すると、電機
子２２は、どちらの向きにでも回転可能になり、回転方
向が定まらなくなる。このため、この実施例では、図２
に示すように電機子２２の上面に一体に磁性体ピン２８
を設けている。磁性体ピン２８は、例えば円柱状、円筒
状、フラットバー状等の鉄であり、電機子２２の中心か
ら周方向に偏位した位置に配置される。またこの場合、
磁性体ピン２８は、その中心と回転中心を結ぶ直線から
は傾斜した状態に配置される。具体的に磁性体ピン２８
の方向は、隣接する永久磁石１２の間の磁力線の向きに
沿うように配置すれば磁気力が最も強くなる。しかしこ
の方向に限られるわけではなく、静止位置及び回転駆動
に影響を及ぼさない程度の磁気吸引力を得るために適切
な角度を決定することができる。これにより、ピン２８
は、永久磁石１２と永久磁石１２との間の位置に磁力を
受けて移動するので、電機子２２の停止状態での位置
は、永久磁石１２の磁極面の中心からずれた、図２に示
すように、必ず一方の回転トルクを受ける位置に位置決
めされることになる。

【００２０】なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れるものではない。上記実施例では、第１のコイル２４
を外側巻線、第２のコイル２５を内側巻線としたが、例
えば図６に示すように、第１のコイル３１及び第２のコ
イル３２を２重巻線で同時に形成するようにしても良
い。第１及び第２のコイル２４，２５をこのように２重
巻線で形成すると、両コイル３１，３２に均等な回転ト
ルクが発生するうえ、１巻コイルの作成と同様に作成す
ることができるので、製造工程も簡単になる。また実施
例では扁平型振動モータを説明したが、振動を目的とす
るもの以外に一般的な小型直流モータに適用することが
できる。

【００２１】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、電機
子が空間位相を等しくするように配置された第１及び第
２のコイルと、空間位相には関わらない抵抗とにより構
成され、前記第１及び第２のコイル並びに抵抗の少なく
とも２つに電流を供給するように構成されているので、
電機子は、見かけ上１コイルモータと同様に小型、軽量
化することができ、製造コストも低減することができる
うえ、第１及び第２のコイル並びに抵抗のどれかには必
ず電流が流れるので、電気的無通電域（デッドポイン
ト）を無くすことが出来、スムーズな起動が可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係る直流振動モータの分
解斜視図である。

【図２】 同直流振動モータの平面図である。

【図３】 同直流振動モータの回路図である。

【図４】 同直流振動モータの発生トルクと時間との関
係を示す図である。

【図５】 同直流振動モータのトルク発生原理を説明す
るための図である。

【図６】 本発明の他の実施例に係る直流振動モータの
平面図である。

【図７】 従来の直流振動モータの平面図である。

【符号の説明】

１，１０２…固定子、２，１０４…回転子、３…カバ
ー、１１…プレート、１２，１０１…永久磁石、１３…
支持軸、１４…ブラシ、２１…回転軸、２２…電機子、
２３…整流子、２４，３１…第１のコイル、２５，３２
…第２のコイル、２６…抵抗、２８…磁性体ピン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松浦 克久 千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ クラ佐倉事業所内 (72)発明者 小川 俊之 千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ クラ佐倉事業所内 (72)発明者 桑原 浩一 千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ クラ佐倉事業所内 Ｆターム(参考） 5H623 AA00 AA10 BB06 GG13 GG17 GG23 HH04 HH06 HH09 JJ03 JJ05 LL14 LL18

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周方向の複数箇所に磁極を持つように軸
   方向着磁された環状の又は環状に配置された永久磁石か
   らなる固定子と、 この固定子に対して回転自在に設けられ前記永久磁石の
   磁極面と対向する電機子が回転軸に偏心固定された回転
   子と、 この回転子の回転に伴って前記電機子に極性が順次反転
   する電流を供給する電流路を形成する整流子及びブラシ
   からなる電流路形成手段とを有する直流モータにおい
   て、 前記電機子は、空間位相が等しくなるように配置された
   第１のコイル及び第２のコイルと、空間位相には関わり
   のない抵抗素子と、前記第１及び第２のコイルが前記固
   定子の１つの磁極の真正面となる位置よりずれた位置で
   静止するように静止位置を規定する静止位置規定手段と
   を備え、 前記電流路形成手段は、前記第１のコイル、第２のコイ
   ル及び抵抗素子の少なくとも２つに電流をそれぞれ供給
   するものであることを特徴とする直流モータ。
2. 【請求項２】 前記静止位置規定手段は、前記電機子と
   一体に前記電機子の中心から周方向に偏位した位置にそ
   の位置と前記回転軸を結ぶ線に対して傾斜させた状態で
   配置された磁性体ピンであることを特徴とする請求項１
   記載の直流モータ。
3. 【請求項３】 前記固定子は、周方向に４つの磁極を有
   し、 前記電機子の第１及び第２のコイルは、前記固定子の４
   つの磁極のうち１乃至２つの磁極を覆う大きさに同軸巻
   回され、 前記電流路形成手段を構成する整流子は、前記回転子に
   取り付けられて前記回転子の回転方向に６分割されると
   共に、各対向する分割体が共通接続されて各分割体の対
   が前記第１のコイル、第２のコイル及び抵抗にそれぞれ
   接続され、 前記電流路形成手段を構成するブラシは、前記固定子に
   取り付けられて前記整流子に対して９０度の空間位相差
   をもってそれぞれ接続される２つのブラシからなるもの
   であることを特徴とする請求項１又は２記載の直流モー
   タ。
4. 【請求項４】 前記第２のコイルは前記第１のコイルの
   内側に巻回されたものであることを特徴とする請求項１
   乃至３のいずれかに記載の直流モータ。
5. 【請求項５】 前記第１及び第２のコイルは、２線コイ
   ルにより同時に形成されたものであることを特徴とする
   請求項１乃至３のいずれかに記載の直流モータ。
6. 【請求項６】 周方向の複数箇所に磁極を持つように軸
   方向着磁された環状の又は環状に配置された永久磁石か
   らなる固定子に対して、回転子を回転自在に設けると共
   に、前記回転子の前記永久磁石の磁極面と対向する電機
   子が回転軸に偏心固定され、前記回転子の回転に伴って
   前記電機子に極性が順次反転する電流を供給する電流路
   を整流子及びブラシからなる電流路形成手段で形成した
   直流モータにおける電機子構造において、 前記電機子は、空間位相が等しくなるように配置された
   第１のコイル及び第２のコイルと、空間位相には関わり
   のない抵抗素子と、前記第１及び第２のコイルが前記固
   定子の１つの磁極の真正面となる位置よりずれた位置で
   静止するように静止位置を規定する静止位置規定手段と
   を備え、 前記第１のコイル、第２のコイル及び抵抗素子の少なく
   とも２つが前記電流路形成手段によって電流をそれぞれ
   供給されることを特徴とする直流モータの電機子構造。