JP2002224621A - マイクロ扁平振動モータの最適化構造 - Google Patents
マイクロ扁平振動モータの最適化構造Info
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Abstract
適化を図って電気エネルギーから機械エネルギーまで効
率を最大値に工夫する。同時に小型で、ノイズに強い省
電力、使用寿命の長い最適化された製品を求められる。 【解決手段】回転自在の電機回転子は2個コアレスコイ
ルを等分配置して、プリント基板上の整流子片数は3個
を有し、その整流子片はコンミュテータの全周に120
度ずつを等分配置されである。乾性減摩合金材で作った
軸受は前述した2個コアレスコイルを半田付けした配線
プリント基板と一緒に金型で樹脂成形作業を行う。電機
回転子の回転方向と一致する二本のブラシはフレキ基板
に固定して、N,S二極平面着磁した界磁マグネット永
久磁石を備え、それからシャフトを固定された特別形状
の下ケースに接着して固定する。ローター、上と下スラ
スト軸受ワッシャーを下ケースのシャフトにセットして
から上ケースの中に入って組立作業を行って完成する。
Description
子に180度範囲に置いて2個のコアレスコイルを等分
配置された時,半月形のローターは偏心荷重が重い、高
速回転運動すると遠心力によって強い振動を発生する。
マイクロ扁平振動モータは皆さんがご存知ように携帯電
話、ページャ、マッサージ機、視聴覚障害者用の信号受
信器、時計、玩具などに利用されています。
造は三つコアレスコイルとマグネット磁石の界磁が4極
で構成されである。整流子の片数は6として、随時再起
動する事が出来る。上述の三つコイル扁平振動モータは
一個のコイルを削減したら振動モータになる、但し残し
た二つコイルの配置範囲は180度を越え、ローターの
偏心重量は足らなくになる。ある場合にはコアレスコイ
ル2個を偏心半月状に置いて、N,Sを交互に6磁極を
有する扁平な界磁マグネットと9個の整流子片を有する
整流子で構成されたマイクロ扁平振動モータもある。
は6極N,S交互着磁した界磁マグネットの磁路空間の
磁束線は(図1)磁界境の所で水平方向に流れてしまう
為に直流通電したコイルが磁界境の空間に入ったラジア
ル方向導線に置いてローター回転電磁力の発生は殆どな
いの状況である(図2)。直流通電したコイルは只磁束
線が界磁マグネットの平面に対して垂直状況になってい
る区域に入った時ラジアル方向導線に置いてローター回
転電磁力の発生は働きによってモータ動力源として出力
する事が出来る。ですからマグネット界磁極数の最適化
になっているかどうかは問題のポイントである。モータ
のエネルギー転換効率に対して著しく影響しである。
は6個とか9個とか、単純に言えばその絶縁溝の本数が
増えれば増えるほど、回転する時ブラシの摩擦は激しく
になる。その分の摩擦エネルギー損失は大きくになる
と、モータの効率は勿論悪くになる。ですから整流子片
数の最適化の確認は必要である。ブラシは整流子片の絶
縁溝に渡す時コイルの電源をOFF,ONする為に多少
のスパークは発生しでも、ブラシの磨耗が早くになる。
その同時にコイルの通電状況、つまりモータの出力状況
も影響しである。電源OFF,ON動作により電磁波ノ
イズも出る。ブラシとセグメントの接触導通不良、熱変
形と絶縁溝を渡す阻力の増大など色々な問題点を指摘さ
れている。特にブラシの向きとローター回転の向きが不
一致時前述の問題は著しくになる。実にテストすると向
き逆うブラシの摺動面は完全に磨耗した時順方向のブラ
シの磨耗は僅から済む。その点はモータの使用寿命に対
して直接の要因である。ローターの位置による駆動トル
クリップルの問題も配慮しなければならない。モータ電
気的な再起動性能及び起動トルクリップルの問題は電磁
気的バランスの問題である。上述条件を満たすような構
造一番簡単的なモータは勿論最適化の首選である。製品
一層小型化の為に最簡単構造、しかも電磁気バランスを
得る高性能モータの開発は重要の課題である。
遠心力で潤滑油飛び出すの問題がある。結局モータ内部
汚れている。油を使わない軸受の採用も一つ課題であ
る。如何にシャフトをケースに簡単、確実的に固定する
という問題もひとつ重要な課題である。
平面着磁界磁マグネットを使用。ローター回転トルクを
発生するために必要な磁石平面に対して垂直的に分布し
ている磁束線を有する区域は有効磁場区域という事であ
る。その区域を最大化した選択はN,S磁極2個だけ一
番単純的な界磁構造である(図1)。全周駆動有効磁場
区域を最大化した結果はローター回転中電磁駆動トルク
が働き時間が長くになる。電気エネルギーから機械エネ
ルギーまでの転換率も良くになる。永久磁石の電磁性能
を最大限に発揮することができる。磁石を着磁する時に
着磁の精度も高いし、着磁用ヨークの製造も2極だけで
済む。特に超小型の磁石着磁にとって界磁数最小化のメ
リットが良く分かる。
イル・2磁極・3整流子片」という方式である(図
3)。その電磁気バランスを得られる事は(図4)で説
明する。直観の効果を狙う(図4)で表すようにロータ
ーの任意位置に対して駆動コイルの有効トルクが発生出
来るラジアル方向導線a1,a2とb1,b2を合わせ
て四つの導線の中に二つの導線は常に必ず有効磁場区域
に入る。言いかえればそのモータ回転駆動電磁力の源は
常にローターコアレスコイルの二つの導線から供給確保
されである。特に有効磁場区域中心部の垂直磁束線の密
度は周辺部の密度より高いので、コイルのa1,a2或
いはb1,b2の導線が受けている駆動電磁力の差があ
るから、その差はローターの回転駆動トルクになる。駆
動トルクリップル値は最小化になっている。詳しく分析
した結果は他の電磁気バランスを取ったマイクロ扁平振
動モータの回転駆動電磁力の源も同じ二つの導線から供
給しでも磁石の界磁数は余分以上4か6か或いはもっと
多いので無効磁場区域の範囲も大きくになる。
る。絶縁溝が3本だけで整流子の機能も充分的に発揮で
きる。整流子片数、つまり絶縁溝の本数は6本或いは9
本から2倍3倍まで減らす事が出来るによってローター
回転する時ブラシとコンミュテータの溝を渡す阻力、ノ
イズ、導通不良、熱変形、スパーク発生など被害は大部
軽減出来る。尚且つローター回転方向と一致するブラシ
の構造を使用によってブラシの寿命は長くになる。整流
子片とプリンタ基板反対側の結線はスルーホールを介し
て実施するため、整流子片の個数が減らせばスルーホー
ルの個数も減らす、製造コストダウン出来る。
コイル数は2個である。振動モータの場合にその2個コ
アレスコイルをローターの180度範囲中に等分配置し
た結果は半月形のローターの偏心重量が最大化になる。
その偏心重量とローター回転遠心力の関係は正比例であ
るため、モータの振動強さと直接繋ぐである。3個コイ
ル方式と比べると 2コイルの方がもっと小さい寸法小
型モータの製造は可能になる。
材とか表面物理減摩改性処理技術とか、品質・寿命・コ
ストの最適化を図られる。ローター回転支持用固定シャ
フトの固定方法は特殊形状の下ケース(図5)に圧入す
る。その下ケースの中心部に凸起する円台があり、円台
の中心部に抜き穴がある。穴の入り口はプレス作業した
際円弧状面取りしてある為にシャフトピンの圧入はセッ
トし易い。圧入作業の最後段階にて硬いシャフトの先端
部の周りに下ケースの余った金属が集め、シャフトのス
トッパーリング状構造を形成られる。上ケース中心穴の
位置決めの働きを合わせて振動に耐えられるしっかりし
た固定方法である。
でこの発明の実施例モータを作る。コンミュテータをプ
リントされた2個コイルの配線プリント基板8にコイル
6を配線した後軸受5と一緒に金型にセットして樹脂成
形作業を行う。下ケース12にシャフト4を圧入する。
ブラシ9をフシキ配線基板13にセットして半田付け後
下ケース12に接着固定する。そしてマグネット磁石7
を下ケース12に接着固定工程を行う。ブラシの高さと
軸受のクリアランスを最適化調整した後ローター2(樹
脂フレム)、スラスト軸受としての上、下ワッシャー3
と10を入れて上ケース1と一緒に組立する。
片・順方向ブラシ」という方式のマイクロ扁平振動モー
タは構造最適化の結果として、もっと小さい小型モータ
を作る事が出来る。先ずコアレスコイルの巻線作業から
見ると、(図3)に表すようなコイルa、コイルbの整
列巻線は巻線治具の巻芯断面形状が円に近くしています
から整列巻線をし易い事になる。今までマイクロ扁平振
動モータの最小外径は10Φ近くまでに付いたらロータ
ーの設計と製造は非常に難しくに成る。要するに小さす
ぎる半月状のローターベースにまず3個コイルの等分配
置は工程能力上で難しい。1個コイルの特殊な場合にそ
の配置スベースは足りますがコイルの巻芯の断面形状は
扁形になって整列巻線が難しい。ここに提供した2個コ
イルの案が外径10Φ以下のマイクロ扁平振動モータの
ローター設計・製造に対して可能の道を開ける。半月形
のローターベースに2個のコアレスコイルを等分配置す
ることができる。コンミュテータのセグメント絶縁溝の
広さと界磁溝の広さはもっと狭くて精度高いのは重要に
視される。モータ基本構造を最簡単になっていますから
精密工学の原理で高い精度を得る事が出来る。
置いてモータを構成する各部品設計の最適化の結果とし
て最簡単の基本構造を得られた。省エネルギー、低いノ
イズ、強い振動、もっと小型、起動性能優れ、寿命長
い、出力安定のこのモータ製品を量産する時品質、良品
率、コストダウンなど面でメリットはある。
布図である。
中に置いて回転電磁力を発生することを表す平面図であ
る。
片、順方向ブラシ」マイクロ扁平振動モータの基本構造
及び結線平面図である。
ロ扁平振動モータの全周回転トルクリップル状況直観説
明図である。
図である。
シ」マイクロ扁平振動モータの実施例基本構造断面図で
ある。
ブラシ 10 下スラスト軸受ワッシャー 11 プリント基板上形成された整流子銅箔片 12 特別な形状の下ケース 13 ブラシのベースフレキ基板
2)
Claims (1)
- 【請求項1】下述の構造特徴を備えたDC直流電源マイ
クロ扁平振動モータ:回転自在の電機回転子は半月形1
80度範囲に置いて2個のコアレスコイルを等分配置さ
れである振動モータ;整流子片数が3個を有する、コン
ミュテータの全周に置いて120度ずつを等分配置され
である;N,S二極平面着磁した界磁マグネットを固定
子として、特殊な形状を有する下ケースに接着、固定さ
れである;電機回転子の回転方向と一致する二本のブラ
シが回転円心に対して対称である。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001284135A JP3707027B2 (ja) | 2001-08-16 | 2001-08-16 | マイクロ扁平振動モータの最適化構造 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2001284135A JP3707027B2 (ja) | 2001-08-16 | 2001-08-16 | マイクロ扁平振動モータの最適化構造 |
Publications (2)
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JP (1) | JP3707027B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116383912A (zh) * | 2023-06-02 | 2023-07-04 | 深蓝(天津)智能制造有限责任公司 | 一种提高控制精度的微型电机结构优化方法及系统 |
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2001
- 2001-08-16 JP JP2001284135A patent/JP3707027B2/ja not_active Expired - Fee Related
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CN116383912A (zh) * | 2023-06-02 | 2023-07-04 | 深蓝(天津)智能制造有限责任公司 | 一种提高控制精度的微型电机结构优化方法及系统 |
CN116383912B (zh) * | 2023-06-02 | 2023-08-11 | 深蓝(天津)智能制造有限责任公司 | 一种提高控制精度的微型电机结构优化方法及系统 |
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