JP2002186902A - 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りつつ、十分な
振動が得られ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１４，１５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等に適用さ
れ、特に小型化に適した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
等に利用される偏平型直流振動モータとして、従来よ
り、例えば図１５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１０
４の電機子１０３が、電流が供給される３つのコイル１
０５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】これら３つのコイル１０５に整流子１０６
を介して電流が供給されると、その電流の向きと永久磁
石１０１からの磁力線の向きとによってフレミングの左
手の法則により回転子１０４の回転方向が決定される。
整流子１０６を介した電流は、２つ以上のコイル１０５
に同時に供給され、少なくともそのうちの２つのコイル
１０５は他のコイル１０５の影響より勝るため、回転子
１０４の停止位置に拘わらず、再起動が可能となる。

【０００４】このように３つのコイル１０５を回転子１
０４の一方に偏らせた配置とすることで、回転子１０４
が回転すると偏荷重により振動を発生する。このような
３コイルモータでは、２つのコイルに流れる電流の向き
が違う時でも、これらのコイルと相対する磁石の磁力方
向が異なるように３つのコイルを配置することで、起動
の方向を等しくすることができ、これにより回転子１０
４の静止位置に拘わらずモータ起動を可能にすることが
できる。

【０００５】

【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。

【０００６】そこで、小型でより高い偏心効果を得るた
め、例えば図１６に示すように、回転子２０１の電機子
２０２を、１又は２個のコイル２０３で構成した偏心直
流振動モータも提案されている（特開平１０−３３６９
８３号）。このモータでは、整流子２０３が周方向に４
分割され、対向する整流子分割体同士を共通接続すると
共に、隣接する整流子分割体にそれぞれコイル２０３の
始端と終端とを接続し、９０°配列されたブラシを経由
して整流子分割体に電流を供給する。回転子２０１が回
転すると、回転角度９０°毎にコイル２０３に流れる電
流の向きが反転し、コイル２０３と対向する永久磁石１
０１のＮ／Ｓ極の吸引、反発作用と、コイル２０３の磁
気力とで回転子２０１が回転を持続する。

【０００７】しかし、１コイル型のモータでは、コイル
２０３に流れる電流の向きが切り換わる点で、隣接する
整流子分割体がブラシによって瞬間的に短絡される機構
となっており、この場合、電源ショートになる。従っ
て、このような電源ショートを生じさせないように、ブ
ラシが何れの整流子にも接続されない無通電デッドポイ
ントを設けるようにしている。ところが、このデッドポ
イントで回転子２０１が停止した場合、次の回転時にコ
イル２０３に電流が流れないため、起動不能になる。そ
こで、このデッドポイントでの回転子の停止を防止し
て、確実な起動を確保するため、電機子２０２の一部に
静止位置を規定する磁性体の鉄ピン２０５を設けるよう
にしている。

【０００８】しかし、鉄ピンによる起動位置規定を行う
としても、鉄ピンの存在自体が回転負荷となるうえ、ブ
ラシと整流子との間の経年的な接触摩擦抵抗の増加によ
り、この摩擦抵抗が鉄ピンと永久磁石との間の磁気力に
よる正規の静止位置への復帰力に勝ってしまうと、結
局、回転子は、デッドポイントで静止してしまうことに
なる。また、摩擦力よりも充分大きな磁気力が得られる
ように鉄ピンを配置すると、今度は回転子を始動させよ
うとするコイルの磁気力が鉄ピンと永久磁石との磁気力
を下回り、起動不能という事態を招来する。このため、
磁性体のピンにより静止位置へ規定させる方式では、磁
性体のピンやその配置の設定が難しいという問題があ
る。

【０００９】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、より一層の小型化及び軽量化を図
りつつ、十分な振動が得られ、しかもデッドポイントに
よる起動不能が発生することがない直流モータ及びその
電機子構造を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る第１の直流
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のコイルを
備え、前記電流路形成手段が、前記第１のコイル及び第
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。

【００１１】また、本発明に係る第１の直流モータの電
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
ルを備え、これら第１のコイル及び第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。

【００１２】本発明に係る第２の直流モータは、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
第３のコイルとを備え、前記電流路形成手段は、前記第
１乃至第３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。

【００１３】また、本発明に係る第２の直流モータの電
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第３のコイルとを備え、前記第１乃
至第３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。

【００１４】本発明の第１の直流モータ及びその電気構
造によれば、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、短絡電流が生じないため、
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。

【００１５】本発明に係る第１の直流モータ及び電気構
造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ると共に、それらの
一端が共通接続され、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。

【００１６】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ていても良
い。

【００１７】また、本発明に係る第２の直流モータ及び
その電機子構造によれば、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、これら第
１及び第２のコイルと回転方向に隣接する第３のコイル
とにより構成され、電流路形成手段によって前記第１乃
至第３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２コイルモータと同様
に構成することができ、３コイルモータと比べて偏心効
果を高めることができる。しかも、本発明によれば、３
つ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、電気的無通電区間（デッドポイント）が存在せ
ず、常に確実な起動が可能である。磁性体のピンを使用
しないため、製造工程が簡単で、回転負荷も軽減でき、
起動時を含めて全体的な消費電力を低減することができ
るので、携帯電話のような低消費電力が要求される機器
に好適となる。

【００１８】本発明に係る第２の直流モータ及びその電
機子構造の好ましい実施形態によれば、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、前記第３のコイル
は、前記第１及び第２のコイルが１つの磁極に正対する
ときに他の２つの磁極のほぼ中央に位置するように配置
され、前記第１乃至第３のコイルは、それらの一端が共
通接続され、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乃至第３のコイルの各他端にそ
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９
０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。

【００１９】この場合、前記第１及び第２のコイルと、
前記第３のコイルとを、回転方向にほぼ１３５°の空間
位相差をもって配置するようにすると、第１及び第２の
コイルが、磁石と正対する位置、即ち回転方向のいずれ
の向きにも回転力が発生してしまう位置で回転子が停止
しても、第３のコイルは、必ず特定の回転の向きで起動
されることになるので、起動不能は発生しない。

【００２０】なお、上記第１及び第２の直流モータおよ
びその電機子構造において、前記第２のコイルは前記第
１のコイルの内側に同軸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。

【００２１】また、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するようにする
と、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、第３のコイルを起動用として軽量化す
れば、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。

【００２２】

【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）と、第２のコイル２５（内側のコイ
ル）と、これらコイル２４，２５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。

【００２３】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
及び第１及び第２のコイル２４，２５の共通端にそれぞ
れ接続される。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。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、
並びに共通端に接続された整流子２３に順次接続され
る。これにより、同図（ａ）に示すように、回転子２が
回転して一方のブラシ１４（又は１５）が整流子２３の
分割体の境界に位置したとき、電源からブラシ１４→整
流子２３→第１及び第２のコイル２４，２５→整流子２
３→ブラシ１５→接地の経路で電流が流れる。また、同
図（ｂ）に示すように、回転子２が回転してブラシ１
４，１５が整流子２３の各１つの分割体とそれぞれ接触
したとき、電源からブラシ１４→整流子２３→第１及び
第２のコイル２４，２５の少なくとも１つ→整流子２３
→ブラシ１５→接地の経路で電流が流れる。このよう
に、本発明では片方のブラシ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、２コイル式であるから電源ショートは発生しない。

【００２４】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。

【００２５】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１
４，１５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に同じ向きの電流が流れる。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。

【００２６】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。

【００２７】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１４，１５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。

【００２８】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。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。

【００２９】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又は２５
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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】図８は、本発明の更に他の実施例に係る偏
平型直流振動モータを示す分解斜視図、図９は平面図で
ある。この直流振動モータは、電機子４１の構造が図１
のものと異なっている。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２
５（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第３のコイル（起動コイ
ル）２６と、これらコイル２４，２５及び２６を一体的
に支持する樹脂フレーム４２とを含む。

【００３４】第１のコイル２４、第２のコイル２５及び
第３のコイル２６は、例えば図１０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の一端及び第３のコイル２６の一端にそれ
ぞれ接続される。コイル２４，２５，２６の他端は共通
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。２つのブラシ１４，１５は、回転子２の回転に
伴って、第１乃至第３のコイル２４，２５，２６の各一
端に接続された整流子２３に順次接続される。これによ
り、同図（ａ）に示すように、回転子２が回転して一方
のブラシ１４（又は１５）が整流子２３の分割体の境界
に位置したとき、電源からブラシ１４→整流子２３→第
１乃至第３のコイル２４，２５，２６→整流子２３→ブ
ラシ１５→接地の経路で電流が流れる。また、同図
（ｂ）に示すように、回転子２が回転してブラシ１４，
１５が整流子２３の各１つの分割体とそれぞれ接触した
とき、電源からブラシ１４→整流子２３→第１乃至第３
のコイル２４，２５，２６の少なくとも２つ→整流子２
３→ブラシ１５→接地の経路で電流が流れる。このよう
に、本発明では片方のブラシ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、３コイル式であるから電源ショートは発生しない。

【００３５】図１１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乃
至第３のコイル２４，２５，２６には、電気的位相を例
えば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。

【００３６】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１２（ａ）〜（ｆ）にそれぞれ対応して
示す。ａ区間では、図１２（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。

【００３７】時刻ｂでは、図１２（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と第３のコイル２６の外側端につなが
る整流子２３との境界に位置され、第３のコイル２６の
外側から内側（反時計回り）に電流が流れ始めるから、
瞬間的に３つのコイル２４〜２６に電流が流れるが、直
後に第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及
び第３のコイル２６に電流が流れ、第１のコイル２４及
び第３のコイル２６に発生するトルクによって回転子２
は回転する。

【００３８】時刻ｄになると、同図（ｄ）のように、接
地につながるブラシ１５が第１のコイル２４の外側端に
つながる整流子２３と第２のコイル２５の内側端につな
がる整流子２３との境界に位置するので、第２のコイル
２５への電流供給が開始されるが、第１のコイル２４に
流れる電流とは反対の向きの電流が流れ、直後に第１の
コイル２４に流れる電流が断たれる。このとき、第１及
び第２のコイル２４，２５は、永久磁石１２に正対する
位置にあり、この第１及び第２のコイル２４，２５によ
ってはトルクは発生しない。しかし、第３のコイル２６
には電流が流れ続け、最大のトルクを発生する。区間ｅ
では、同図（ｅ）のように、第２のコイル２５と第３の
コイル２６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が、直後に第３のコイル２６
への電流の供給が断たれる。第２のコイル２５には電流
が流れ続ける。

【００３９】このように、この直流振動モータでは、電
機子４１がどの角度にあってもいずれか２つ以上のコイ
ルにほぼ継続的に電流が流れる。第１乃至第３のコイル
２４，２５，２６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２６を第
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２６には、第１及び第２のコイル２
４，２５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。また、図１２
（ｄ）で示すように、コイル２４，２５が磁石と正対す
る位置では、いずれのコイルにもトルクが発生しないこ
とになるので、この位置で停止すると、起動不能になる
ことが予想される。しかし、この実施例のモータのよう
に、３コイルのうちの２コイル２４，２５についてのみ
同軸配置し、残りの１コイル２６についてはこれらと空
間位相が異なるように配置しているので、回転負荷は生
じることがなく、また、同図（ｄ）の位置で回転子２１
が停止しても、第３のコイル２６によってスムーズな起
動が可能になる。効率的な起動を行うためには、図９に
示すように、第１及び第２のコイル２４，２５と第３の
コイル２６との空間位相を１３５°とすることが望まし
い。

【００４０】回転子２が回転すると、電機子４１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、高い偏心
効果を得ることができる。

【００４１】また、このモータは、３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
介して短絡されても、必ず電源間には、コイル２４，２
５，２６のうちの少なくとも２つ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。

【００４２】図１３は、本発明の更に他の実施例に係る
偏平型直流振動モータを示す分解斜視図である。この実
施例では、電機子５１は、第１及び第２のコイル２４，
２５に隣接する位置に分銅２９を設け、コイル２４，２
５，２６と分銅２９とを樹脂フレーム５２で一体化した
ものである。分銅２９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（例えば１０以
上）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。分銅２９の大きさは、例えば１つの永久磁石
１２よりも僅かに大きめとし、極力、第１及び第２のコ
イル２４，２５の近傍に配置すると、より偏心効果を高
めることができる。

【００４３】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１４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。

【００４４】

【発明の効果】以上述べたように本発明の第１の直流モ
ータ及びその電機子構造によれば、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、前記第１及び第２のコイルの少なくとも１
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構成することがで
き、偏心効果を高めることができる。また、第１及び第
２のコイルにはいつでも電流が流れるので、電気的無通
電域（デッドポイント）がなく、スムーズな起動が可能
である。

【００４５】また、本発明の第２の直流モータ及びその
電機子構造によれば、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、これら第１及
び第２のコイルと回転方向に隣接する第３のコイルとに
より構成され、電流路形成手段によって前記第１乃至第
３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２コイルモータと同様に構
成することができ、３コイルモータと比べて偏心効果を
高めることができる。しかも、本発明によれば、３つの
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、電気的無通電区間（デッドポイント）が存在せず、
常に確実な起動が可能になる。また、第１及び第２のコ
イルと回転方向に隣接する第３のコイルとによる構成の
ため、その円周内に振動を大きくさせる分銅を配置でき
るスペースを確保することができ、振動モータとしての
振動量の増加対策上も有利である。

【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】 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】 本発明の更に他の実施例に係る直流振動モー
タの分解斜視図である。

【図９】 同直流振動モータの平面図である。

【図１０】 同直流振動モータの回路図である。

【図１１】 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１２】 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１３】 本発明の更に他の実施例に係る直流振動モ
ータの分解斜視図である。

【図１４】 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１５】 従来の３コイル型直流振動モータの平面図
である。

【図１６】 従来の１コイル型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、２２，４１，５
１…電機子、２３…整流子、２４，３１…第１のコイ
ル、２５，３２…第２のコイル、２６…第３のコイル、
２７，４２，５２…樹脂フレーム、２８…ピン、２９…
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 23/58 Ｈ０２Ｋ 23/58 Ｚ (72)発明者 真清 実 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 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 AA02 BB08 CC09 DD08 5H603 AA01 BB01 BB04 CA02 CA05 CB02 CB11 CB18 CC02 CC06 CC14 CC18 CC19 CD01 CD04 CD21 EE09 EE10 5H607 BB01 BB04 BB13 CC01 DD02 EE58 JJ01 5H623 AA01 BB06 GG13 GG17 GG23 HH01 HH06 HH09 JJ01

Claims (11)

【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のコイルを備え、 前記電流路形成手段は、前記第１のコイル及び第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
   回されると共に、それらの一端が共通接続され、 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記載の直流モータ。
3. 【請求項３】 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、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第３の
   コイルとを備え、 前記電流路形成手段は、前記第１乃至第３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モータ。
4. 【請求項４】 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、前記第３のコイルは、前記第１及び第２のコイ
   ルが１つの磁極に正対するときに他の２つの磁極のほぼ
   中央に位置するように配置され、前記第１乃至第３のコ
   イルは、それらの一端が共通接続され、 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乃至第３のコイルの各他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３記載の直流モータ。
5. 【請求項５】 前記第１及び第２のコイルと回転方向に
   隣接するように配置された分銅を更に備えてなることを
   特徴とする請求項３又は４記載の直流モータ
6. 【請求項６】 前記第１乃至第３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５記載の直流モータ。
7. 【請求項７】 前記第１及び第２のコイルと、前記第３
   のコイルとは回転方向にほぼ１３５°の空間位相差をも
   って配置されていることを特徴とする請求項４記載の直
   流モータ。
8. 【請求項８】 前記第２のコイルは前記第１のコイルの
   内側に同軸巻回されたものであることを特徴とする請求
   項１〜７のいずれか１項記載の直流モータ。
9. 【請求項９】 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１〜７のいずれか１項記載の直流モータ。
10. 【請求項１０】 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のコイルを備え、これら第１のコイル及び第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
    とする直流モータの電機子構造。
11. 【請求項１１】 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、 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
    に配置された第３のコイルとを備え、 前記第１乃至第３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モータの電機子構造。