JP3357333B2

JP3357333B2 - 偏心ロータと同偏心ロータを用いた小型振動モータ

Info

Publication number: JP3357333B2
Application number: JP2000020484A
Authority: JP
Inventors: 忠男山口
Original assignee: Tokyo Parts Ind Co Ltd
Current assignee: Tokyo Parts Ind Co Ltd
Priority date: 1999-01-29
Filing date: 2000-01-28
Publication date: 2002-12-16
Anticipated expiration: 2020-01-28
Also published as: JP2000279886A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、移動体通信装置のサ
イレントコール手段として用いられる偏心ロータと同偏
心ロータを用いた小型振動モータの組立構成の改良に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ページャや携帯電話機等のサ
イレントコール手段として図８に示すように円筒直流モ
ータＭの出力軸Ｓにタングステン合金製の偏心ウエイト
Ｗを配し、回転時にこの偏心ウエイトＷの遠心力を利用
して振動を発生させるようにしたものが知られている。

【０００３】ところが、上記従来の出力軸Ｓに偏心ウエ
イトＷを付加するものでは、ページャなどの機器側にお
いて、この偏心ウエイトＷの旋回空間を配慮しなくては
ならないなど、設計的な制約があり、高価なタングステ
ン合金を使用するためコスト的にも問題があった。

【０００４】このため、本出願人は先に出力軸をなくし
て内蔵するロータ自体を偏心させた円筒コアレス型振動
モータを特願平２−３０９０７０号（米国特許５１０７
１５５号）として提案している。

【０００５】同モータは、出力軸、偏心ウエイトがない
ので、設計的な制約を受けず、使い勝手がよいし、旋回
時の危険性がないなど、市場に好評をもって迎えられて
いるが、反面、３個の円筒コアレス巻線を有するので、
部品点数や加工工数が増加してしまう問題が包合されて
いる。

【０００６】円筒コアレス巻線タイプに代わる有鉄心型
でロータ自体を振動させるために本出願人は、先に特願
平２−２９４４８２号に示すように３突極型の鉄心のう
ち一突極を削除したものを提案している。

【０００７】しかしながら、上記のような２突極型鉄心
タイプのものでは、マッサージャのように比較的大型で
出力のあるモータの場合には好適だが、携帯端末のよう
な低電圧を使用するポータブル機器には、重心の移動が
少なく振動量が少なく不向きである。

【０００８】また、本出願人は先にＵＳＰ５３４１０５
７号に開示したように、ＮＳ交互に着磁した４極の界磁
磁石に磁性体からなる３個の突極を片側に全部偏らせて
配置したロータを臨ませてなる偏心電機子鉄心を備えた
小型振動モータを提案している。さらに、同様な技術的
思想を開示したものとして特開平９−２６１９１８号に
示すようなものもある。しかし、このようなモータは磁
性体からなる３個の電機子鉄心が片側に偏っているの
で、コギングトルク（界磁磁石に吸着される力）が大と
なるため空隙を比較的大にせざるを得ず、モータ自体の
径も小さくできない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のような内蔵型偏
心ロータを備えたものは、小型化されるほど電機子巻線
の間隔がなくなり、その端末を電機子巻線を損傷しない
ようにして整流子に結線するのが至難の技となる。特に
印刷配線板をそのまま平板整流子にしたものであって電
機子巻線の端末をそのまま立ち上げて半田付け結線する
ものでは、その端末の弾力性により印刷パターンから離
れてしまい、容易に半田付けできるものではなかった。
また、通常整流子自体はバランスのとれた円形のもので
あるので、内蔵型偏心ロータでは、別に偏心強調用部材
など部品点数が増加する問題もあった。

【００１０】この発明の第１の目的は、整流子自体で重
心の移動を稼ぐことにより、振動モータに用いる場合、
別に偏心部材を配置する必要のないようにする。すなわ
ち、部品点数を減少した振動モータにすることができる
偏心整流子を備えた偏心ロータを提供することにある。
この発明の第２の目的は、特定形状にした整流子基材の
強度を確保した偏心整流子を備えた偏心ロータを提供す
ることにある。この発明の第３の目的は、電機子コイル
から端末結線部を離すことにより各端末の結線を容易に
できる偏心整流子を備えた偏心ロータを提供することに
ある。この発明の第４の目的は、偏心ロータ自体で軸受
けを兼ねるようにすることにある。この発明の第５の目
的は、このような偏心ロータを用いることにより、部品
点数の少ない、したがってコスト的有利な振動モータを
提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の基本的な課題解決
手段は、請求項１に示す発明のように、印刷配線板から
なる整流子基材（１、１１、１１１）の一面側に複数個
の整流子片（１ｓ）が配され、前記整流子片の一部は延
長されて整流子基材より旋回外周より出ない範囲で結線
端子部（１ａ）となっており、さらに前記整流子基材
は、中心に比重１．３以上の樹脂（２、２２、２２２）
で軸受ホルダ部が他面側で軸方向に延設されると共に、
この他面側で前記軸受ホルダ部の一部が一体に半径方向
にも延在されて前記整流子基材を保持し、さらにこの軸
受ホルダ部の一部が一面側に少し突き出されて土手部
（１ｄ）となっており、前記樹脂（２、２２）の前記半
径方向の延在部分（２ｂ、１ｅ、２２ａ）に前記整流子
基材の一部（１ｂ、１１ｂ、１１１ｂ）が囲い込まれた
偏心整流子（１２、２１、２１１）を有し、平面からみ
て前記結線端子部を避けて２個の電機子コイル（５１、
５２、６、６６）が中心に対して偏在して配され、これ
らの電機子コイルの端末が前記結線端子部（１ａ）に配
線されているもので達成できる。また、請求項２に示す
発明のように、前記整流子基材（１、１１、１１１）は
外形を平面からみて偏心した非円形に形成され、前記整
流子片の少なくとも一部は延長され、前記結線端子部
（１ａ）に連結しており、この前記結線端子部（１ａ）
は整流子基材より旋回外周よりでない範囲となっている
もので達成できる。このような偏心整流子を用いた小型
振動モータとしては、請求項３に示す発明のように、前
記請求項１に記載の偏心ロータ（Ｒ）は配置開角がほぼ
１６０度に設定された磁性突極（５ａ、５ｂ）に絶縁層
を介して巻回された前記電機子コイル（５１、５２）を
備えたもので、前記磁性突極（５ａ、５ｂ）の先端のブ
レード（ａ、ｂ）に前記樹脂の一部を前記電機子コイル
の巻回部を除いて重畳させており、その端末がロータの
厚みからでないように前記結線端子部（１ａ）に配線さ
れているもので達成できる。そして、請求項４に示す発
明のように、前記請求項１に記載の偏心ロータ（Ｒ２、
Ｒ３）は２個の空心電機子コイル（６、６６）を前記偏
心整流子（２１、２１１）に一体化した空心電機子コイ
ル位置決めガイド（１ｆ）に装着したもので、その端末
がロータの厚みからでないように溝（１ｇ）を通して前
記結線端子部（１ａ）に配線されているもので達成でき
る。

【００１２】上記請求項１に示す課題達成手段によれ
ば、整流子自体で重心が移動できるので、他に偏心部材
が必要でないものができる。請求項２に示す課題達成手
段によれば、より偏心量が大にできる。請求項３、４に
示す課題達成手段によれば、部材の点数が減少したコア
ード型振動モータやコアレス型振動モータが容易に得ら
れる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面に示す各実施の形態に
基づき本発明の構成を説明する。図１は本発明の偏心整
流子の第１の実施の形態を示す平面図、図２は同偏心整
流子を用いた小型振動モータの第１の実施の形態として
コアード型振動モータの内部の要部断面平面図、図３は
同モータの縦断面図、図４は本発明の偏心整流子の第２
の実施の形態を示す平面図、図５は同偏心整流子を用い
た小型振動モータの第２の実施の形態としてコアレス型
振動モータの内部の要部断面平面図、図６は図５のＹ−
Ｘ切断縦断面図そして図７は同偏心整流子を用いた小型
振動モータの第３の実施の形態として他のコアレス型振
動モータの内部の要部断面平面図である。

【００１４】図１において、１は９個のセグメントを放
射状に等分に形成した印刷配線板からなる偏心整流子基
材で、この偏心整流子基材１の中心に軸受けホルダ部を
含めて、かつ、この中心から一部を半径方向に延在させ
て平面からみて碇型に比重１．３〜８位までの高密度高
摺動性樹脂２で一体成形することにより偏心整流子１２
を構成している。この比重１．３〜８位の高密度高摺動
性樹脂２は金属粉末をポリアミドでバインドしているた
め、９ＫΩ程度の体積抵抗を有しているので、あたかも
整流子片間に抵抗が入ったことになるため火花防止の効
果がある。前記偏心整流子基材１には、スパーク防止用
として斜めのスリットを設けた９個の整流子片１ｓ‥‥
が配され、そのうち重心移動側の３個の整流子片から後
述の電機子コイル端末の結線用端子１ａとして碇型の底
部より突き出されている。この偏心整流子基材１は、さ
らに高密度高摺動性樹脂２で形成した碇型の両端２ａの
内部まで補強用腕木１ｂとして前記結線用端子１ａの内
両側より延ばされたパターンと共に中心から半径方向に
延設されている。前記整流子片１ｓ‥‥は表面、スルー
ホールを介して裏面などを利用して回転原理上から各整
流子片１ｓ‥‥は２個おきにショートさせている。この
偏心整流子１２の中心には軸受孔１ｃが設けられ、前記
高密度高摺動性樹脂２で形成した土手部１ｄによって偏
心整流子基材１が保持されるようになっている。

【００１５】次に上記のような偏心整流子１２を用いた
コアード型振動モータを図２、３において説明する。３
は希土類プラスチック製のリング状界磁磁石でＮ、Ｓ交
互に６極等分に磁化されている。４はこの界磁磁石３を
保持すると共に磁路となる錫メッキ鋼板製のケーシング
である。５は珪素鋼板（磁性体）からなる偏心コアで、
２個のブレードａ、ｂを全体としての開角が前記マグネ
ットの４極＋Ｎ（Ｎは無着磁部）以内になるように形成
するとともに、各ブレードａ、ｂに一体の２個の突極５
ａ、５ｂ（巻線部）は、前記樹脂２の延在部分に重なら
ないように両側で中心から偏在され、コアの中心から放
線方向にならないようにかつ各ブレードａ、ｂの中心か
らずれた位置で、しかもコアの中心から偏心した位置で
後述の電機子コイルが容易に巻線できるようにするた
め、各ブレードａ、ｂは配置開角が中心からみてほぼ１
６０度になるように、かつ、突極５ａ、５ｂの巻き幅部
分が全体に切り開かれて設定される。そしてこの突極５
ａ、５ｂにコーティング層（図示せず）を介して電機子
コイル５１、５２が巻回され、前記偏心整流子１２は中
心孔５ｃにはめ込むことによって添設され、碇型の底部
から突き出された電機子コイル端末結線用端子１ａにそ
の端末が結線されて偏心ロータＲ１を構成している。こ
こで前記偏心整流子１２の両端２ｂ、２ｂは、重量を増
加するために、前記電機子コイル５１、５２が巻回され
た空間を利用して前磁性体突極３ａ、３ｂの先端の各ブ
レードａ、ｂに一部を重畳させている。

【００１６】このような偏心ロータＲ１を使用したモー
タは、前記ケーシング４と共にハウジングＨを構成する
ブラケット７に固定された軸Ｊに、軸受を兼ねた前記偏
心整流子１２の軸受孔１ｃを介して回転自在に装着し、
前記ブラケット７に配された一対のブラシ８、８を前記
偏心整流子１２に１８０°開角で摺接させることによっ
て前記電機子コイル５１、５２に電力を供給させるよう
になっている。前記偏心整流子１２の碇型の底部２ｃは
ブレードａ、ｂの間の部分が厚くなっていて重心の移動
を稼いでいる。

【００１７】図４は本発明の偏心整流子の第２の実施の
形態を示すもので、すなわち、１１は印刷配線板からな
る偏心整流子基材で、平面からみて拡開した扇型に形成
されている。この偏心整流子基材１１を囲い込むよう
に、平面からみて半月型に比重６の高密度高摺動性樹脂
２２で一体成形することにより偏心整流子２１を構成し
ている。前記偏心整流子基材１１には、一面側にスパー
ク防止用として斜めのスリットを設けた９個の整流子片
１ｓ‥‥が配され、そのうち重心移動側の３個の整流子
片から後述の電機子コイル端末結線用端子１ａとして半
月型の底部より突き出されている。この偏心整流子基材
１１は、他面側において後述のようにさらに高密度高摺
動性樹脂２２で形成した半月型の両端２２ａの内部まで
補強部１１ｂとして径方向に延在されている。前記整流
子片１ｓ‥‥は表面、スルーホールを介して裏面などを
利用して回転原理上から各整流子片１ｓ‥‥は２個おき
にショートさせている。この偏心整流子２１の中心には
軸受孔１ｃが設けられ、他面側において中心の軸受孔の
部分に軸方向に延設した軸受けホルダ部とこの軸受ホル
ダ部より一体に半径方向に延在させた高密度高摺動性樹
脂２２で形成したもので、半月型の両端２２ａの内部ま
で前記補強部１１ｂを覆うようになっている。前記軸受
部の一面側において前記高密度高摺動性樹脂２２でリン
グ状の土手部１ｄが形成され、この土手部１ｄによって
偏心整流子基材１１が保持されている。このように構成
した偏心整流子１１には、さらに半月型の外周部に重心
移動用として円弧状の第二の土手部１ｅが設けられ、配
置開角１６０°で前記９個の整流子片１ｓ‥‥の裏側で
破線で示すように後述の空心電機子コイル位置決めガイ
ドとして固定用コマ１ｆ、１ｆが前記高密度高摺動性樹
脂２２で一体成形されている。

【００１８】図５、図６は上記図４の偏心整流子を用い
た小型振動モータの第２の実施の形態としてコアレス型
振動モータを示すもので、自己融着線を巻回してなる空
心電機子コイル６、６を前記の空心電機子コイル位置決
めガイドとしての固定用コマ１ｆ、１ｆにはめ込み、巻
き始め、巻き終わり端末をロータの厚み内からでないよ
うに所定の溝１ｇを介して前記電機子コイル端末結線用
端子１ａに巻き付けてディピング半田して偏心ロータＲ
２に構成している。空心電機子コイル６、６の固定手段
としては粉末または固形エポキシによりリフローで固定
するのがよい。このような偏心ロータＲ２を備えたもの
は軸方向空隙型となり、扁平なマグネット９によって駆
動されるその他の構成は上記第一の実施の形態と同様な
ため同一符号を付してその説明を省略する。

【００１９】図７は上記第２の実施の形態の変形例を示
すもので、すなわち、１１１は印刷配線板からなる偏心
整流子基材で、平面からみて拡開した扇型に形成され、
この偏心整流子基材１１１を囲い込むように、平面から
みて半月型に比重６の高密度高摺動性樹脂２２２で一体
成型することにより偏心整流子２１１を構成している。
前記偏心整流子基材１１１には、スパーク防止用として
斜めのスリットを設けた６個の整流子片１１ｓ‥‥が配
され、そのうち重心移動側の３個の整流子片から後述の
電機子コイル端末結線用端子１ａとして半月型の底部よ
り突き出されている。この偏心整流子基材１１１は、さ
らに高密度高摺動性樹脂２２で形成した半月型の両端２
２ａの内部まで補強部１１１ｂとして延設されている。
前記整流子片１１ｓ‥‥は表面、スルーホールを介して
裏面などを利用して回転原理上から対向する各整流子片
１ｓ‥‥をショートさせている。この偏心整流子２１１
の中心には軸受孔１ｃが設けられ、前記高密度高摺動性
樹脂２２で形成した土手部１ｄによって偏心整流子基材
１１１が保持されている。さらに半月型の外周部に重心
移動用として第二の土手部１ｅが設けられ、配置開角１
２０°で前記６個の整流子片１ｓ‥‥の裏側で破線で示
すように２個の後述の空心電機子コイルの位置決め固定
用コマ１１ｆ、１１ｆが前記高密度高摺動性樹脂２２で
一体成型されている。この位置決め固定用コマ１１ｆ、
１１ｆは効率上（すなわち、巻き上がった空心電機子コ
イルが基準電気開角であるマグネットの磁極に等しい開
角となるように）から開角を１２０゜にしてある。した
がって、ここでは、想像線示すように扁平なマグネット
９９はＮＳ交互に４極着磁したものが用いられる。な
お、ここでは、ブラシは図示してないが、回転原理上か
ら摺接開角９０゜で各整流子片に当接するようになって
いる。ここでも自己融着線を巻回してなる２個の空心電
機子コイル６６、６６を前記の位置決め固定用コマ１１
ｆ、１１ｆにはめ込み、各巻き始め、巻き終わり端末を
ロータの厚み内からでないように所定の溝（図示せず）
を介して前記電機子コイル端末結線用端子１ａに巻き付
けてディピング半田して偏心ロータＲ３に構成してい
る。空心電機子コイル６６、６６の固定手段としては前
述の粉末または固形エポキシによりリフローで固定する
のがよい。このような偏心ロータＲ３を備えたものは想
像線で示す扁平マグネット９９で駆動される軸方向空隙
型となる。図中、想像線で示すＫは偏心整流子基材１１
１を多数製造するのに好都合な連結部であり、当然なが
ら高密度高摺動性樹脂２２で一体成型するときにも利用
されモールド後に切断されて用いられるなお、このよう
な製造方法は上記他の実施の形態にも利用できるのはも
ちろんである。

【００２０】なお、前記密度（比重）１．３以上の高摺
動性樹脂としては、高比重性と高摺動性のバランス上か
ら比重１．３ないし８位のものが選定されるが、より重
心の移動と重量を稼ぐために比重１０程度のものを使用
することもできる。ただし、この場合は金属粉末の量が
多くなるので、体積抵抗は４００Ω程度となって火花消
去性がよくなるが、摺動性が悪化するため中心に別の樹
脂や多孔質金属含油軸受を用いるのがよい。この体積抵
抗は低いほど火花消去効果が大きいが、２００Ω以下に
なると消費電流が増加し、１０ＫΩ以上では火花消去効
果が薄くなる嫌いがある。また、上記はいずれもスター
結線型で説明したが、ブラシの位置や界磁磁石の磁極の
位置などを変えることによりデルタ結線にすることもで
きる。

【００２１】

【発明の効果】この発明による偏心整流子とこの偏心整
流子を用いた小型振動モータは上記のように構成したの
で、別に偏心部材を必要としないで整流子自体で重心の
移動を稼ぐことができ、各電機子コイルは非モールド型
したものでは、細線からなる電機子コイルでも断線が防
止でき、各電機子コイルと端末結線部が離れているので
端末を整流子に結線することが容易にでき、整流子の組
み付けも簡単にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の偏心整流子の第１の実施の形態を示す
平面図である。

【図２】同偏心整流子を用いた小型振動モータの第１の
実施の形態としてコアード型振動モータの内部の要部断
面平面図である。

【図３】同モータの縦断面図である。

【図４】本発明の偏心整流子の第２の実施の形態を示す
平面図である。

【図５】同偏心整流子を用いた小型振動モータの第２の
実施の形態としてコアレス型振動モータの内部の要部断
面平面図である。

【図６】図５のＹ−Ｘ切断縦断面図である。

【図７】同偏心整流子を用いた小型振動モータの第３の
実施の形態として他のコアレス型振動モータの内部の要
部断面平面図である。

【図８】従来の小型振動モータの斜視図である。

【符号の説明】

１、１１、１１１偏心整流子基材１ｓ整流子片１ａ端末結線部１ｃ軸受孔１ｄ土手部１ｅ第二の土手部２、２２、２２２高密度高摺動性樹脂１２，２１、２１１偏心整流子３界磁磁石４ケーシング５ａ、５ｂ突極５１、５２電機子コイル６，６６空心電機子コイル７ブラケット８、８８ブラシ９、９９マグネットＪ軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＨ０２Ｋ 23/00 Ｈ０２Ｋ 23/00 Ａ 23/54 23/54 23/58 23/58 Ｚ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H06B 1/00 - 1/20 H02K 7/00 - 7/20 H02K 13/00 - 13/14 H02K 23/00 - 23/68

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】印刷配線板からなる整流子基材（１、１
１、１１１）の１面側に複数個の整流子片（１ｓ）が配
され、前記整流子片の一部は延長されて整流子基材より
旋回外周より出ない範囲で結線端子部（１ａ）となって
おり、さらに前記整流子基材は、中心に比重１．３以上
の樹脂（２、２２、２２２）で軸受ホルダ部が他面側で
軸方向に延設されると共に、この他面側で前記軸受ホル
ダ部の一部が一体に半径方向にも延在されて前記整流子
基材を保持し、さらにこの軸受ホルダ部の一部が一面側
に少し突き出されて土手部（１ｄ）となっており、前記
樹脂（２、２２）の前記半径方向の延在部分（２ｂ、１
ｅ、２２ａ）に前記整流子基材の一部（１ｂ、１１ｂ、
１１１ｂ）が囲い込まれた偏心整流子（１２、２１、２
１１）を有し、平面からみて前記結線端子部を避けて２
個の電機子コイル（５１、５２、６、６６）が中心に対
して偏在して配され、これらの電機子コイルの端末が前
記結線端子部（１ａ）に配線されている偏心ロータ。
【請求項２】前記整流子基材（１、１１、１１１）は
外形を平面からみて偏心した非円形に形成され、前記整
流子片の少なくとも一部は延長され、前記結線端子部
（１ａ）に連結しており、この前記結線端子部（１ａ）
は整流子基材より旋回外周よりでない範囲となっている
請求項１に記載の偏心ロータ。
【請求項３】前記請求項１に記載の偏心ロータ（Ｒ）
は配置開角がほぼ１６０度に設定された磁性突極（５
ａ、５ｂ）に絶縁層を介して巻回された前記電機子コイ
ル（５１、５２）を備えたもので、前記磁性突極（５
ａ、５ｂ）の先端のブレード（ａ、ｂ）に前記樹脂の一
部を前記電機子コイルの巻回部を除いて重畳させてお
り、前記電機子コイルの端末がロータの厚みからでない
ように前記結線端子部（１ａ）に配線されている小型振
動モータ。
【請求項４】前記請求項１に記載の偏心ロータ（Ｒ
２、Ｒ３）は２個の空心電機子コイル（６、６６）を前
記偏心整流子（２１、２１１）に一体化した空心電機子
コイル位置決めガイド（１ｆ）に装着したもので、その
端末がロータの厚みからでないように溝（１ｇ）を通し
て前記結線端子部（１ａ）に配線されている小型振動モ
ータ。