JP2002028569A - 直流振動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
直流振動モータを提供する。 【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と周方向に隣接す
る位置に配置された分銅２６とからなる。また、第１及
び第２のコイル２４，２５が固定子１の磁極位置の真正
面となる位置よりもずれた位置で静止するように静止位
置を規定する磁性体からなるピン２８を備える。コイル
２４，２５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１４，１
５とにより電流が供給される。

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振動モータに関し、特に
小型化に適した偏平型直流振動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
等に利用される偏平型直流振動モータとして、従来よ
り、例えば図８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、上述した従来の偏平型直流振動モ
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、周方向にある程度大きくならざるを得ず、大きな偏
心効果が得られないことから、人の身体に感じられる振
動の強さにも限界があった。このため、これまでに市販
されているこの種の振動モータの外径を小型化しようと
すると、振動モータとしての機能を十分に達成できない
という問題があった。

【０００４】そこで、上述した三相コイルの偏平型直流
振動モータで振動を増加させるために、三相コイルの電
機子構造内で重心をなるべく外周側に位置させると共に
半円形の回転子の範囲内に重心を配置することで振動を
増加させるため、図８のＡで示す点線の位置に分銅を配
置した振動モータも提案されている（特開平１１−０５
３４２号）。しかし、この方式で振動を増加させるため
には、外周に配置する分銅の外径をもっと外周方向へ増
加させるか、回転子の上部にある程度の大きさの分銅を
配置するしかない。これは、モータの軽量化、極小化及
び薄型化を阻害する。また、所定の外径内で且つ薄型を
保つため、分銅の周方向長さを回転子の範囲を超えて長
くすると、回転子の重心位置が回転子の中央に移動する
ため、偏心量が小さくなり、振動が低減してしまうとい
う問題がある。

【０００５】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、十分な振動が得られ、しかも従来
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
る直流振動モータを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る直流振動モ
ータは、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
流振動モータにおいて、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、これら第１及び第２のコイルと回転方向に隣接する
ように配置された分銅とを備え、前記電流路形成手段
が、前記第１及び第２のコイルに電気的位相を異ならせ
て電流を供給するものであることを特徴とする。

【０００７】また、本発明に係る直流振動モータの電機
子構造は、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
振動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、これら第１及び第２のコイルと回転方向に隣接す
るように配置された分銅とを備え、前記第１及び第２の
コイルが前記電流路形成手段によって電気的位相を異な
らせて電流をそれぞれ供給されるものであることを特徴
とする。

【０００８】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のコイルにより構
成され、電流路形成手段によって前記第１及び第２のコ
イルに電気的位相が異なるように電流が供給されるの
で、電機子は、見かけ上１コイルモータと同様に構成す
ることができ、偏心効果を高めることができる。しか
も、本発明によれば、第１及び第２のコイルと回転方向
に隣接するように比重の大きな分銅を配置し、且つ第１
及び第２のコイルが１箇所に集中して配置されているこ
とから、コイルと分銅とを殆ど片側に寄せて配置するこ
とができる。このため、外径寸法や厚みなどを増やすこ
となく、周方向の一部に電機子構造を集中させて高い偏
心効果を得ることができ、モータの小型化及び軽量化を
図りつつ、振動量を大幅に増加させることができる。

【０００９】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のコイル及び第２のコイルの各一端及び共通
端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。

【００１０】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
と製造工程は殆ど代わらないので、製造コストを抑える
ことができる。

【００１１】なお、前記電機子は、前記第１及び第２の
コイルが前記固定子の１つの磁極位置の真正面となる位
置よりもずれた位置で静止するように静止位置を規定す
る磁性体からなる静止位置規定手段を備えるようにして
も良い。

【００１２】

【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
施例に係る偏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
偏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、
周方向に隣接する永久磁石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１４，１５とにより構成さ
れている。また、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２
３は、ブラシ１４，１５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）及び第２のコイル２５（内側のコイ
ル）と、これらコイル２４，２５と周方向に隣接するよ
うに配置された扇状の分銅２６と、これらコイル２４，
２５及び分銅２６を一体的に支持する樹脂フレーム２７
と、後述する位置規定用の磁性体のピン２８とを含む。
分銅２６は、偏心効果を高めるためには、例えばその比
重ができるだけ高いことが望ましく、磁気力や渦電流に
よる回転負荷を軽減するためには、非磁性体で且つ非導
電体であることが必要である。

【００１３】第１のコイル２４及び第２のコイル２５
は、例えば図３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の一端、第２のコイル２５の一端
及びこれらコイル２４，２５の共通端に接続される。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１４，１５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、電源からブラシ１４→整
流子２３→第１及び／又は第２のコイル２４，２５→整
流子２３→ブラシ１５→接地の経路で電流が流れる。こ
のとき、２つのブラシ１４，１５は、回転子２の回転に
伴って、第１及び第２のコイル２４，２５の各一端及び
その共通端に接続された整流子２３に順次接続される。
なお、回転子２の回転角度によっては片方のブラシ１４
又は１５が整流子２３の隣接する分割片の中間位置に位
置し、隣接する分割片がブラシ１４又は１５によって短
絡されるようにしても良い。

【００１４】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、第１及び
第２のコイル２４，２５には、電気的位相を異ならせて
電流が供給される。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。

【００１５】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、電源→ブラ
シ１４→整流子２３→第２のコイル２５の内側から外側
（時計回り）→第１のコイル２４の内側から外側（時計
回り）→整流子２３→接地の順に電流が流れる。第１及
び第２のコイル２４，２５は、同じ向きの電流が流れた
状態で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。

【００１６】時刻ｂでは、図５（ｂ）のように、電源に
つながるブラシ１４が第２のコイル２５の内側端につな
がる整流子２３から離れるので、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
電流供給が断たれる。以後、区間ｃでは、同図（ｃ）の
ように、第１のコイル２４のみに電流が流れ、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。

【００１７】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が、その切り替わりの時点
で瞬間的に電流が断たれる。勿論、ブラシ１４が整流子
２３の２つの分割片に同時に接続される場合には、この
ような電流の瞬断はない。区間ｅでは、同図（ｅ）のよ
うに、第２のコイル２５のみに電流が流れ、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、
第１のコイル２４への電流供給が開始される。

【００１８】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
ルにほぼ継続的に電流が流れる。第１，第２のコイル２
４，２５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。もし第３のコイルを別個に設けて第
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２４，２
５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
ついては省略しているので、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。

【００１９】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。このモータでは、２つのコイル２４，２５を
周方向の１箇所にまとめて配置しているため、分銅２６
とコイル２４，２５とを例えば１８０°若しくはそれに
近い角度範囲に収めることができ、高い偏心効果を得る
ことができる。ちなみに、図８に示した従来の３コイル
型で同様に分銅を配置しようとすると、図中Ｂで示す点
線のように配置されることになるが、この場合、電機子
が存在する周方向の範囲は、１８０°を大きく超え、重
心が回転中心に近づいて偏心量が小さくなるため、振動
量は通常の偏心された電機子構造と比べ低下する。

【００２０】また、このモータは、２コイル型であるか
ら、整流子２３の隣接分割片間がブラシ１４又は１５を
介して短絡しても、必ず電源間には、コイル２４又は２
５が介在するので短絡電流は流れない。即ち、１コイル
型の場合には、たまたまコイルが存在しない二相間を介
して電源〜接地間に短絡電流が流れてしまうことがあ
る。このため、１コイル型の場合には、整流子２３の隣
接分割片間でブラシ１４，１５による短絡が起こらない
ように周方向に隣接する分割片の間隔をある程度広くす
る必要がある。このため、電流が流れないデッドポイン
トが発生する。この点、この実施例では、隣接分割片間
が短絡しても電源〜接地間で短絡電流は流れないので、
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。

【００２１】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、電機
子２２に磁性体からなる位置規定用のピン２８を周方向
に突出するように設けている。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、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。この位置は図４及び
図５におけるｄのポイントである。

【００２２】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。

【００２３】また、図５に示した静止位置規制手段とし
てのピン２８と同様の機能を有するものとして、図７に
示すように、ピン３３を、第１及び第２のコイル２４，
２５と回転方向の端の位置で重なるように、且つ磁力線
の向きに沿うように少し傾けて配置するようにしてもよ
い。このようにすることで、電機子２２をよりコンパク
トにすることができる。なおこの場合、ピン３３の角度
は、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に決定すれば良い。

【００２４】

【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のコイルにより構成され、電流路形成手段によって前
記第１及び第２のコイルに電気的位相が異なるように電
流が供給されるので、電機子は、見かけ上１コイルモー
タと同様に構成することができ、偏心効果を高めること
ができる。しかも、本発明によれば、第１及び第２のコ
イルと回転方向に隣接するように比重の大きな分銅を配
置し、且つ第１及び第２のコイルが１箇所に集中して配
置されていることから、コイルと分銅とを殆ど片側に寄
せて配置することができる。このため、外径寸法や厚み
などを増やすことなく、周方向の一部に電機子構造を集
中させて高い偏心効果を得ることができ、モータの小型
化及び軽量化を図りつつ、振動量を大幅に増加させるこ
とができる。

【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】 本発明の更に他の実施例に係る直流振動モー
タの平面図である。

【図８】 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、１４，１５…ブラシ、２１…回転軸、２２…電
機子、２３…整流子、２４，３１…第１のコイル、２
５，３２…第２のコイル、２６…分銅。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｋ 23/54 Ｈ０２Ｋ 23/54 23/58 23/58 Ｚ (72)発明者 宇野 禎倫 青森県上北郡六戸町金矢２の２ 株式会社 青森フジクラ内 (72)発明者 薄田 岳史 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 Ｆターム(参考） 5D107 AA16 BB08 CC08 CC09 DD09 5H607 AA04 BB01 BB04 BB13 CC01 CC03 EE57 KK07 KK10 5H613 AA03 BB04 BB14 5H623 AA02 BB06 GG12 GG13 GG16 GG23 HH04 HH06 HH09 JJ01 JJ05 LL10 LL13 LL14

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振動モータにお
   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、これら第１及び第２
   のコイルと回転方向に隣接するように配置された分銅と
   を備え、 前記電流路形成手段は、前記第１及び第２のコイルに電
   気的位相を異ならせて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振動モータ。
2. 【請求項２】 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のコイル及び第２のコイルの各一端及び共通
   端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記載の直流振動モー
   タ。
3. 【請求項３】 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
   又は２記載の直流振動モータ。
4. 【請求項４】 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又は２記載の直流振動モータ。
5. 【請求項５】 前記第１及び第２のコイルと分銅とは、
   樹脂フレームで一体に固定されていることを特徴とする
   請求項１〜４のいずれか１項記載の直流振動モータ。
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
   直流振動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、これら第１及び第２のコイルと回転
   方向に隣接するように配置された分銅とを備え、前記第
   １及び第２のコイルが前記電流路形成手段によって電気
   的位相を異ならせて電流をそれぞれ供給されるものであ
   ることを特徴とする直流振動モータの電機子構造。