JP2004274846A - 超小型筒状振動モータおよび折り畳み型携帯電話機 - Google Patents

超小型筒状振動モータおよび折り畳み型携帯電話機 Download PDF

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智幸 宮坂
Masayuki Eguchi
昌行 江口
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Abstract

【課題】本発明は、円筒状振動モータであっても、起動を容易にするとともに、分銅の分長さが短く、かつ大きな振動力を得ることができる超小型筒状振動モータおよび折り畳み型携帯電話機を提供する。
【解決手段】本発明は、分銅を備えていない円筒状振動モータであり、電機子鉄心の形状を偏心させている。前記電機子鉄心は、中心軸から中央突極の端部までの距離を前記中心軸から左右突極の端部までの距離より長くすることにより、中央突極と界磁磁石とのギャップが左右突極と界磁磁石とのギャップより小さくしている。また、前記偏心している電機子鉄心は、前記中央突極に巻回する巻線の太さを左右突極に巻回する巻線の太さより太くしたり、あるいは前記巻回する巻線のターン数を少なくしている。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話機、ページャ、あるいは電子腕時計のような呼び出し、または時報の伝達を必要とする携帯無線機器等に備えられている振動発生装置を構成する超小型筒状振動モータに関するものである。また、本発明は、分銅等を備えていない超小型筒状振動モータに関するものである。なお、本発明でいう前記ページャ等は、携帯している者に対して音または振動により、メッセージ等が伝送されていることを知らせる一方向のもの、あるいは双方向の送受信が可能なものを含む。
【0002】
本発明は、分銅を備えていない振動の強力な超小型筒状振動モータを折り畳み型携帯電話のヒンジ部に収納して、折り畳み型携帯電話をより小型化にするための折り畳み型携帯電話機に関するものである。
【0003】
【従来の技術】
近年、携帯電話機、ページャ、あるいは電子腕時計等のような呼び出し、または時報の伝達を必要とする携帯無線機器、あるいは携帯用電子機器は、多数普及されるようになってきた。たとえば、携帯電話機は、モータの回転軸に取り付けられた高比重合金からなる偏心した振動子から構成される振動発生装置が取り付けられており、前記モータの回転により回転軸に取り付けられた振動子を回転させている。このような携帯電話機は、呼び出し音の代わりに携帯者の身体に前記振動子の振動を伝え、呼び出しのあったことを知らせ、周囲の者に不快感を与えないというものである。
【0004】
高比重合金からなる分銅を回転させる振動モータは、たとえば、直径が3mm、長さが15mmと小型化されたものが開発されている。一方、高比重合金からなる分銅を備えていない偏平型(ボタン型)の振動モータが開発されている。たとえば、前記偏平型振動モータは、特開2002−59080号公報に記載されている。
【0005】
【特許文献1】
特開2002−59080号公報
【0006】
図5は偏平型振動モータの従来例を説明するための概略図である。図5において、偏平型ケーシング61の内側には、界磁磁石57(N極およびS極が交互に配置されている)が配置されている。偏平型ケーシング61の中心部には、回転軸62が配置されているとともに、前記回転軸62に電機子鉄心50が取り付けられている。
【0007】
前記電機子鉄心50は、たとえば、中央突極51、左突極52、右突極53、およびこれらに巻回されている中央突極巻線54、左突極巻線55、右突極巻線56から構成されている。また、前記左突極52と前記右突極53とは、回転軸62に対して対照ではなく、中央突極51側に偏って配置されている。さらに、各突極の先端部と前記回転軸62との距離は、略同じであるため、界磁磁石57と各突極の先端部とのギャップGは、等しくなっている。
【0008】
また、折り畳み型携帯電話機には、たとえば、特開2001−53872号公報に記載されているように、小型の発電機をケースのヒンジ部に収納し、蓋を開閉することによって、二次電池に充電し、電池切れの緊急時に備えようとするものである。
【0009】
図6は従来例の折り畳み型携帯電話機を説明するための図である。図6において、携帯電話機は、下部ケース63と上部ケース64とがヒンジ部65で回動自在に取り付けられている。前記下部ケース63には、テンキー66、マイク67、機能ボタン等が設けられている。また、前記上部ケース64には、液晶表示部68、スピーカ69等が設けられている。
【0010】
前記折り畳み型携帯電話機のヒンジ部65は、下部ケース63と上部ケース64とを回動自在にする係合部651があり、前記係合部651の内部に小型発電機を内蔵している。前記小型発電機は、二次電池の蓄電エネルギーが無くなった場合、一次的に、上部ケース64を回動させることにより、前記発電機を回転させて、前記二次電池に充電を図る。前記二次電池の充電により、一時的に、電話機能を回復させることができる。
【0011】
【特許文献2】
特開2001−53872号公報
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
円筒状振動モータは、分銅により、充分な振動力を得ることができるが、径が小さい代わりに、長さが長いという課題を有する。また、前記円筒状振動モータは、分銅を取り付ける手間やコストが余計にかかるという課題を有する。さらに、図5に示した従来例の偏平型振動モータは、左右の突極周辺に、周方向磁束が発生し、左右相反する方向の電機子の起動を拘束する磁気トルクが発生する。
【0013】
前記磁気トルクの発生のため、前記突極は、常に、ランダムな位置で停止または起動位置を取る。前記位置で停止した突極からなる偏平型振動モータは、起動が容易でないという課題があった。前記課題を解決するために、図5に示された従来例は、ギャップG、特に、左右方向の突極52、53と界磁磁石57とのギャップを中央突極51と界磁磁石57とのギャップより広くしていた。
【0014】
しかし、円筒状振動モータは、偏平型振動モータと比較して径が小さいため、中央突極および左右突極と、界磁磁石との距離に差を持たせたとしても、その差を大きく取ることができず、振動モータの起動時に前記のような問題が残されることになる。
【0015】
また、前記偏平型振動モータの振動は、携帯電話機をポケットに入れた場合、身体に対して平行方向であるため、振動が体に伝達する点で大きな欠点を有していた。さらに、分銅を有する振動モータは、携帯電話機をポケットに入れた場合、振動が身体に対して垂直方向であるため、振動が体に伝達する点で有利であった。しかし、前記分銅を有する振動モータは、分銅の分だけ長さが長くなるため、携帯電話機の大さが大きく、発電機に代わってヒンジ部に収納しようとする発想がなかった。
【0016】
以上のような課題を解決するために、本発明は、円筒状振動モータであっても、起動時の課題を解決するとともに、分銅の分長さが短く、かつ大きな振動力を得ることができる超小型筒状振動モータを提供することを目的とする。また、本発明は、折り畳み携帯電話機のヒンジ部に前記超小型筒状振動モータを収納して形状をより小型化した折り畳み型携帯電話機を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
(第1発明)
第1発明の超小型筒状振動モータは、円筒状ケーシングと、前記円筒状ケーシング内側に設けられた6極の磁極が着磁された円筒状の界磁磁石と、前記界磁磁石内に配置された偏心している電機子鉄心、前記電機子鉄心に巻回された巻線、前記巻線に接続された整流子片から構成されたローターと、整流子片に電力を供給するブラシと、前記ローターの回転軸を支持する軸承けと、前記ブラシを保持するエンドキャップと、を少なくとも有し、前記偏心している電機子鉄心は、中心軸から中央突極の端部までの距離を前記中心軸から左右突極の端部までの距離より長くするとともに、前記中央突極に巻回する巻線の太さを左右突極に巻回する巻線の太さより太くしたことを特徴とする。
【0018】
(第2発明)
第2発明の超小型筒状振動モータにおいて、偏心している電機子鉄心は、中心軸から中央突極の端部までの距離を前記中心軸から左右突極の端部までの距離より長くするとともに、前記中央突極に巻回する巻線のターン数を左右突極に巻回する巻線のターン数より少なくしたことを特徴とする。
【0019】
(第3発明)
第3発明の超小型筒状振動モータにおいて、前記偏心している電機子鉄心は、中心軸から中央突極の端部までの距離を前記中心軸から左右突極の端部までの距離より長くするとともに、前記中央突極に巻回する巻線の太さを左右突極に巻回する巻線の太さより太くし、かつ、前記中央突極に巻回する巻線のターン数を左右突極に巻回する巻線のターン数より少なくしたことを特徴とする。
【0020】
(第4発明)
第4発明の折り畳み型携帯電話機において、第1発明ないし第3発明の超小型筒状振動モータは、折り畳み型携帯電話機のヒンジ部における下部係止部と上部係止部との内部にフレキシブル印刷配線基板と共に収納されていることを特徴とする。
【0021】
(第5発明)
第5発明の折り畳み型携帯電話機において、第1発明ないし第3発明の超小型筒状振動モータは、印刷配線基板の突出部における回路部に電気的な弾性接触により接続されていることを特徴とする。
【0022】
(第6発明)
第6発明の折り畳み型携帯電話機において、第1発明ないし第3発明の超小型筒状振動モータは、フレキシブル印刷配線基板における回路部に直接接続されていることを特徴とする。
【0023】
【発明の実施の形態】
(第1発明)
第1発明の超小型筒状振動モータは、円筒状ケーシングと、前記円筒状ケーシングの内側に設けられた6極の磁極が着磁された円筒状の界磁磁石と、前記界磁磁石の内側に回転自在に配置された偏心している電機子鉄心、前記電機子鉄心に巻回された巻線、前記巻線に接続された整流子片から構成されたローターと、整流子片に電力を供給するブラシと、前記ローターの回転軸を支持する軸承けと、前記ブラシを保持するとともに前記円筒状ケーシングの端部を閉塞するエンドキャップと、を少なくとも有する。
【0024】
前記偏心している電機子鉄心は、中心軸から中央突極の端部までの距離を前記中心軸から左右突極の端部までの距離より長くすることにより、中央突極と界磁磁石とのギャップが左右突極と界磁磁石とのギャップより小さくしている。また、前記偏心している電機子鉄心は、前記中央突極に巻回する巻線の太さを左右突極に巻回する巻線の太さより太くしている。
【0025】
第1発明は、偏心している電機子鉄心の形状を前記のようにするだけでなく、前記中央突極に巻回する巻線の太さを太くすることにより、前記中央突極に左右突極より多くの電流を流して、起動を容易でかつ正確に行えるようにするとともに、高い振動力を保持することができるようにした。また、第1発明の超小型筒状振動モータは、高い振動力を保持するだけでなく、従来の円筒状のものと比較して、長さを短くすることができた。
【0026】
(第2発明)
第2発明における偏心している電機子鉄心の形状は、第1発明と同じであるが、さらに、前記電機子鉄心の突極に巻回する巻線のターン数を変えている。すなわち、前記電機子鉄心における中央突極に巻回する巻線のターン数は、左右突極に巻回する巻線のターン数より少なくして、多くの電流を流すようにして、回転時の起動を容易、かつ、正確に行えるようにするとともに、高い振動力を得ることができる。
【0027】
(第3発明)
第3発明における偏心している電機子鉄心の形状は、第1発明および第2発明と同じである。第1発明および第2発明と異なるのは、前記電機子鉄心の突極に巻回する巻線の太さおよびターン数を中央突極と左右突極とで変えている点にある。すなわち、第3発明は、第1発明と第2発明の構成を同時に備えているため、回転時の起動および振動力の点でさらに優れた特性を得ることができる。
【0028】
(第4発明)
第4発明の折り畳み型携帯電話機は、分銅を備えていない第1発明ないし第3発明の超小型筒状振動モータが、下部ケースと上部ケースの筒状体ヒンジ部として構成されている下部係止部と上部係止部との内部にフレキシブル印刷配線基板と共に収納されている。第4発明は、分銅の部分を無くすことができたため、携帯電話機をポケットに入れた場合、身体に対して、垂直方向に大きく振動させることができるだけでなく、超小型にすることができる。
【0029】
(第5発明)
第5発明の折り畳み型携帯電話機は、第1発明ないし第3発明の超小型筒状振動モータが、印刷配線基板に突出部を設け、この突出部に設けられている回路部に電気的な弾性接触により接続されている。第5発明は、印刷配線基板を突出させることにより、特別の配線を行うことなく、超小型筒状振動モータに直接電力を供給することができる。前記弾性接触は、モータの振動を吸収できるので、経年変化によっても電気的な不良が発生しない。
【0030】
(第6発明)
第6発明の折り畳み型携帯電話機は、下部ケースおよび上部ケースのヒンジ部において、超小型筒状振動モータがフレキシブル印刷配線基板に取り付けられている。前記フレキシブル印刷配線基板は、元々下部ケースから上部ケースに電力を供給するためのもので、ヒンジ部の内部に収納されていた。超小型筒状振動モータが小型化されたこと、および分銅をなくすことができたため、ヒンジ部におけるフレキシブル印刷配線基板に直接接続することが可能になった。超小型筒状振動モータの振動は、フレキシブル印刷配線基板によって吸収されるので、経年変化によっても電気的な不良が発生しない。
【0031】
【実施例】
図1は本発明の一実施例で、円筒状振動モータを説明するための水平方向断面概略図である。図2は本発明の一実施例で、円筒状振動モータを説明するための垂直方向の一部断面概略図である。図1および図2において、円筒状ケーシング1の内側には、6極の磁極が着磁された円筒状の界磁磁石17が配置されている。前記界磁磁石17は、N極およびS極が交互に配置されている。
【0032】
円筒状ケーシング1は、その中心部に回転軸2が配置されているとともに、両端に前記回転軸2を受ける軸承け27、28が取り付けられている。エンドプレート29およびエンドプレート29′は、円筒状ケーシング1の両端部に取り付けられている。また、一方の前記エンドプレート29′には、通常の振動モータのようにブラシ26が取り付けられている。前記円筒ケーシング1の大きさは、長さが10mmないし20mm、好ましくは10mmないし15mm、径は、3mmないし8mm、好ましくは4mmないし6mmである。
【0033】
前記回転軸2には、たとえば、積層された電機子鉄心10が取り付けられている。前記電機子鉄心10は、たとえば、中央突極11、左突極12、右突極13、およびこれらに巻回されている中央突極巻線14、左突極巻線15、右突極巻線16から構成されている。また、前記左突極12と前記右突極13とは、回転軸2に対して対照ではなく、中央突極11に偏って配置されている。また、左右突極12、13の形状は、その中心線に対して偏らして、振動力を持たせている。
【0034】
さらに、中央突極11の先端部と前記界磁磁石17との距離(ギャップG1)は、左右突極12、13の先端部と前記界磁磁石17との距離(ギャップG2、G3)より小さくなるように配置されている。
すなわち、
中央突極11の先端部と前記界磁磁石17との距離は、
ギャップG1<ギャップG2=ギャップG3
という関係にある。
【0035】
ただし、円筒状振動モータは、径が小さいため、偏平型モータと比較して、ギャップG1とギャップG2(ギャップG3)との差を大きくすることができない。そこで、中央突極11に巻回する巻線の太さを他の突極の巻線の太さより太くすること、および/または中央突極11の巻線のターン数を他の突極の巻線のターン数より少なくすることにより、中央突極11に大きな電流を流し、振動モータの回転起動を容易にしている。
【0036】
図3は本発明の他の実施例で、円筒状振動モータのケーシングを説明するための垂直方向の一部断面概略図である。図3において、円筒状ケーシング1は、たとえば、下方がエンドプレート29によって閉塞される。また、前記円筒状ケーシング1の他方端部は、前記円筒状ケーシング1の垂直部に連設された部分が折り返されているため、エンドプレートを新たに設ける必要がない。前記円筒状ケーシング1は、絞り加工等でできるため、簡単に作製されるだけでなく、組立作業を一工程減らすことができる。
【0037】
以上のように、本発明は、超小型円筒状振動モータで、中央突極と左右突極のギャップの差異が少ないにもかかわらず、巻線の太さ、ターン数、突極の太さ等の差異により、中央突極に多くの電流を流すことができるため、前記中央突極の止まる位置が常に一定となり、大きい起動力が発生する。このため、本発明の超小型円筒状振動モータは、起動が容易であるだけでなく、トルクの大きい振動モータを得ることができるようになった。
【0038】
図4は本発明の他の実施例で、超小型筒状振動モータを折り畳み型携帯電話機のヒンジ部に内蔵した例を説明するための概略構成図である。図4において、下部ケース41と上部ケース42とは、ヒンジ部43によって、折り畳み自在に構成されている。前記下部ケース41は、ヒンジ部43で回動自在に連結するために、第1係止部411、第2係止部412、第3係止部413を有する。
【0039】
また、前記上部ケース42は、前記第1係止部411、第2係止部412、第3係止部413の間に配置する可動第1係止部421および可動第2係止部422を有する。そして、一方のヒンジ部43は、第1係止部411と可動第1係止部421とに嵌合されて、軸431と軸受け432とによって、可動第1係止部421を回動自在にする。また、他方のヒンジ部43′は、第3係止部413と可動第2係止部422とに嵌合されて、軸431′と軸受け432′とによって、可動第2係止部422を回動自在にする。
【0040】
下部ケース41の内部に収納されている下部印刷配線基板44の先端部には、突出部が設けられており、超小型筒状振動モータに電力を供給する回路部441が設けられている。前記回路部441の配線面と反対側には、前記下部印刷配線基板44と電気的に接続されているフレキシブル印刷配線基板442が接続されている。前記フレキシブル印刷配線基板442は、第2係止部412および可動第2係止部422の内部を通り、上部ケース42に収納されている上部印刷配線基板423に接続されている。
【0041】
また、前記第2係止部412と可動第2係止部422の内部には、前記フレキシブル印刷配線基板442と共に、超小型筒状振動モータ45が内蔵されている。前記超小型筒状振動モータ45は、前記下部印刷配線基板44から突出した回路部441に電気的な弾性接触により接続されている。また、前記フレキシブル印刷配線基板442は、前記回路部441の裏側に配置させることができる。
【0042】
前記回路部441と超小型筒状振動モータ45との電気的接続は、超小型筒状振動モータ45の電極をバネ状にして回路部441の上部に接触するようにする。このようにすることで、超小型筒状振動モータ45が振動しても、前記振動をバネ状電極と回路部441の接触によって吸収する。
【0043】
超小型筒状振動モータ45に対する電力の供給は、第2係止部412と可動第2係止部422の内部にある前記フレキシブル印刷配線基板442を用いることができる。この場合、超小型筒状振動モータ45の電極と前記フレキシブル印刷配線基板442の回路部441とは直接はんだ付け等が可能である。すなわち、超小型筒状振動モータ45の振動は、フレキシブル印刷配線基板442によって吸収される。
【0044】
また、他の実施例において、超小型筒状振動モータ45は、携帯電話機のヒンジ部の中央部に設けられていたが、一方のヒンジ部内に設けることもできる。この場合、前記超小型筒状振動モータ45は、その振動が直接フレキシブル印刷配線基板442に伝わらないので、前記フレキシブル印刷配線基板442における断線等が起こらない。具体的には、ヒンジ部のバネは、一方のみにして、他方のヒンジ部に前記超小型筒状振動モータ45を設ける。前記他方のヒンジ部は、回動できる構成のみにする。
【0045】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではない。そして、本発明は、特許請求の範囲に記載された事項を逸脱することがなければ、種々の設計変更を行うことが可能である。たとえば、電機子鉄心は、金属鋼板の代わりにフェライト等の焼結材を使用することができる。また、振動モータに使用する材質、ブラシの周り等の構成は、公知または周知の技術を適用することができる。
【0046】
超小型筒状振動モータの電極と印刷配線基板等の接続は、出願中の技術を含めて利用することができる。
【0047】
【発明の効果】
本発明によれば、超小型モータ円筒状振動モータにおいて、中央突極と界磁磁石とのギャップ、および左右突極と界磁磁石とのギャップに差異が少ないにもかかわらず、中央突極に巻回する巻線の太さ、ターン数、突極の太さ等に差異を持たせることにより、中央突極に多くの電流を流すことができるため、起動が容易である。
【0048】
本発明によれば、分銅を備えていないにもかかわらず、身体に対して垂直方向にトルクの大きい振動を与える超小型筒状振動モータを得ることができた。
【0049】
本発明によれば、超小型筒状振動モータの分銅を無くすことにより、折り畳み型携帯電話機のヒンジ部に収納できるようになったため、携帯電話機をより小型にできるとともに、身体に対して垂直方向の大きな振動を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例で、円筒状振動モータを説明するための水平方向断面概略図である。
【図2】本発明の一実施例で、円筒状振動モータを説明するための垂直方向の一部断面概略図である。
【図3】本発明の他の実施例で、円筒状振動モータのケーシングを説明するための垂直方向の一部断面概略図である。
【図4】本発明の他の実施例で、超小型筒状振動モータを折り畳み型携帯電話機のヒンジ部に内蔵した例を説明するための概略構成図である。
【図5】偏平型振動モータの従来例を説明するための概略図である。
【図6】従来例の折り畳み型携帯電話機を説明するための図である。
【符号の説明】
1・・・円筒状ケーシング
2・・・回転軸
10・・・電機子鉄心
11・・・中央突極
12・・・左突極
13・・・右突極
14・・・中央突極巻線
15・・・左突極巻線
16・・・右突極巻線
17・・・界磁磁石
25・・・電極
26・・・ブラシ
27、28・・・軸承け
29、29′・・・エンドプレート
41・・・下部ケース
411・・・第1係止部
412・・・第2係止部
413・・・第3係止部
42・・・上部ケース
421・・・可動第1係止部
422・・・可動第2係止部
423・・・上部印刷配線基板
43、43′・・・ヒンジ部
431、431′・・・軸
432、432′・・・軸受け
44・・・下部印刷配線基板
441・・・回路部
442・・・フレキシブル印刷配線基板
45・・・超小型筒状振動モータ

Claims (6)

  1. 円筒状ケーシングと、前記円筒状ケーシング内側に設けられた6極の極磁が着磁された円筒状の界磁磁石と、前記界磁磁石内に配置された偏心している電機子鉄心、前記電機子鉄心に巻回された巻線、前記巻線に接続された整流子片から構成されたローターと、整流子片に電力を供給するブラシと、前記ローターの回転軸を支持する軸承けと、前記ブラシを保持するエンドキャップと、を少なくとも有する超小型筒状振動モータにおいて、
    前記偏心している電機子鉄心は、中心軸から中央突極の端部までの距離を前記中心軸から左右突極の端部までの距離より長くするとともに、前記中央突極に巻回する巻線の太さを左右突極に巻回する巻線の太さより太くしたことを特徴とする超小型筒状振動モータ。
  2. 前記偏心している電機子鉄心は、中心軸から中央突極の端部までの距離を前記中心軸から左右突極の端部までの距離より長くするとともに、前記中央突極に巻回する巻線のターン数を左右突極に巻回する巻線のターン数より少なくしたことを特徴とする請求項1に記載された超小型筒状振動モータ。
  3. 前記偏心している電機子鉄心は、中心軸から中央突極の端部までの距離を前記中心軸から左右突極の端部までの距離より長くするとともに、前記中央突極に巻回する巻線の太さを左右突極に巻回する巻線の太さより太くし、かつ、前記中央突極に巻回する巻線のターン数を左右突極に巻回する巻線のターン数より少なくしたことを特徴とする請求項1に記載された超小型筒状振動モータ。
  4. 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載された超小型筒状振動モータは、ヒンジ部における下部係止部と上部係止部との内部にフレキシブル印刷配線基板と共に収納されていることを特徴とする折り畳み型携帯電話機。
  5. 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載された超小型筒状振動モータは、印刷配線基板の突出部における回路部に電気的な弾性接触により接続されていることを特徴とする折り畳み型携帯電話機。
  6. 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載された超小型筒状振動モータは、フレキシブル印刷配線基板における回路部に直接接続されていることを特徴とする折り畳み型携帯電話機。
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