JP3615497B2 - 扁平型振動モータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話、又はポケベル等に内蔵されてベル機能とともに着信手段として使用される振動モータに関し、より詳しくは、２相の半波駆動時に現れる機構的な誤差による非通電状態が回避されて安定した駆動が持続的に維持される扁平型振動モータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な通信機器で必ず必要となる機能のひとつが着信機能である。
【０００３】
即ち、通話又はメッセージを受信するためには、通信機器の使用者が受信していることを感じ取らなければならないため、着信機能が必要となる。この着信機能で最も多く使われているのがメロディやベルのような音と、機器を震えさせる振動である。
【０００４】
換言すれば、使用者が予め着信に必要とした機能を選択しておけば、着信時には選択された機能が作動し、使用者に着信を知らせるのである。
【０００５】
こうした着信機能のうちで、特に、振動機能は多くの人々が殺到した場所で着信音による迷惑を掛けないようにするための配慮として主に使われている。
【０００６】
着信機能のうち、メロディやベルのような音機能は、主に内部に予め入力された多様な種類のメロディやベルを小型のスピーカを介して外部に伝達して着信を感知できるようにしている。一方、振動機能は、小型の振動モータを駆動させて振動力が機器のケースに伝えられて機器を振動させるのが一般的である。
【０００７】
本発明は、このような着信機能のうち、特に、振動機能を遂行する振動モータに関し、図１は、こうした振動モータの代表的な構造である扁平型振動モータを示した断面図である。
【０００８】
扁平型振動モータは、底部に下部ケース１を具備し、下部ケース１の中央にはシャフト２が固定され、下部ケース１の上部面には下部基板３が付着され、その下部基板３には外部からの電源を入力する回路が印刷されている。
【０００９】
この下部基板３は、通常、下部ケース１の上部面に微細に凹入された溝に挟まれて付着されている。このように下部基板３が付着された下部ケース１の上部面の外側には、中央が一定の直径で上下に貫通されたドーナツ形状のマグネット４を、円形の周面に等間隔でＮ・Ｓ極が交互となるように着磁されている。
【００１０】
そして、マグネット４の貫通された中央空間部の下方に設けられる下部基板３には入力端子と出力端子にそれぞれ一端が連結し、他端はマグネット４の上部面より高く位置される一対のブラシ５が一定の角度で離隔して設けられている。
【００１１】
一方、下部ケース１の外周縁の端部には上部から下部ケース１をカバーする上部ケース６が結合されている。この上部ケース６は、下部ケース１で下端が軸支持されているシャフト２の上端を同様に軸支持している。
【００１２】
このように下部ケース１によって支持されるシャフト２と下部基板３、そしてマグネット４、一対のブラシ５、及び上部ケース６は、振動モータでの固定子を構成する。この固定子に対して、回転可能に設けられているのが上部基板７、 整流子８、及び捲線コイル９からなる回転子である。
【００１３】
上部基板７は、円形の平板を任意の角度に切り欠いてシャフト２にベアリング７ａによって偏心回転可能に支持された印刷回路基板である。
【００１４】
このような上部基板７で回路が印刷された底面には、ベアリング７ａによって支持されるシャフト２の部位に対応するように多数のセグメントからなる整流子８が一体に設けられ、整流子８のセグメントには下端部が下部基板３に連結した状態である一対のブラシ５の上端部が接触して弾力支持されている。
【００１５】
そして、上部基板７で回路が印刷されない上部面には捲線コイル９が付着されている。この捲線コイル９は、振動モータの駆動方式、即ち、単相、２相、又は３相の駆動方式によって一つのコイル、又は２以上のコイルとして設けられるようにし、特に、２以上のコイルとして設けられる場合には各コイル間が一定の角度に離隔されている。
【００１６】
一方、上部基板７の捲線コイル９が付着されていない面には上部基板７での 捲線コイル間の絶縁と偏心荷重の増大のため、絶縁物７ｂが一体に設けられている。こうした絶縁物７ｂは、上部基板７の製作時、上部基板７に付着される整流子８と捲線コイル９とともにインサート射出によって同時に形成される。
【００１７】
従って、外部から電源が下部基板３を介して入力されると、下部基板３に下端が連結したブラシ５を介して整流子８に誘導され、整流子８では上部基板７に印刷された回路に沿って捲線コイル９に供給されるようにし、捲線コイル９で発生する磁束とマグネット４で発生する磁束間の相互作用によって電磁気力を発生させるようになり、回転可能に支持される回転子が偏心回転される。
【００１８】
このような回転子の偏心回転力は、側圧を誘発するようになり、こうした側圧は、シャフト２を介して下部ケース１と上部ケース６に伝達される。特に、下部ケース１は、機器の固定構造物に付着されているため、下部ケース１を介して伝えられる側圧が機器を震わせて振動が感知されるようにする。
【００１９】
このような振動力発生のために振動モータに適用される駆動方式は、大部分、３相の駆動方式が一般的であるが、最近ではより多様な駆動方式としての駆動が提案されたり、構成をより簡素化した２相、又は単相の駆動方式が紹介されたりしている。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、３相の駆動方式とは異なり、２相又は単相の駆動方式では、振動モータの連続的な駆動力維持が難しく、安定した駆動性の解決が課題として残る。
【００２１】
即ち、単相の駆動方式では捲線コイルとマグネットの相互作用によって回転子を駆動させるとき、捲線コイルで電流の方向が反転されて極性が変換される瞬間、駆動力が喪失される不起動点が発生するようになる。
【００２２】
このため、単相の駆動方式では現在、別途のコギング発生装置を具備して不起動点で適切なコギングを発生させて持続的に円滑な駆動を隨行させている。しかし、こうしたコギング発生装置は、たいへん微細な大きさであるため、正確な位置に同一にコギング発生装置を具備させるのは、たいへん困難である。
【００２３】
従って、モータ製作時、生産性が落ちるだけでなく、特に大量生産時にはコギング発生装置の位置の偏差が微細に発生しつつ、モータごとにトルク偏差が発生する問題がある。
【００２４】
一方、２相の駆動方式では、電源の入力時、上部基板７に設けられる２相の捲線コイル９のうち少なくとも一つの捲線コイル９に電流が誘導されなければならないが、これには整流子８に接続される一対のブラシ５が常に一定の接続角度を維持しなければならない。
【００２５】
即ち、マグネット４の極数によって決定される整流子８のセグメントの数をｎ個としたとき、一対のブラシ５の角度は、３６０゜をｎ／２で分けた角度を必ず維持しなければならない。
【００２６】
例を挙げて説明すると、セグメントの数が４個であるときは、図２のように、ブラシ５の角度は、必ず１８０゜にならなければならず、セグメントの数が８個であるときには図３のようにブラシ５の角度は必ず９０゜にならなければならない。
【００２７】
このように、角度から外れ、それより小さかったり、大きかったりする状態になるときには、図４又は図５のように、一対のブラシ５が互いに他の位相を有する捲線コイル９にそれぞれ接続されるため、捲線コイル９には電流が流れない非通電区間が発生する。
【００２８】
従って、２相駆動方式では、整流子８のセグメントにブラシ５が弾力的に接触するようになる接続角度をセグメントの数に従って一定の角度で正確に維持しなければならない。
【００２９】
だが、実際、モータを製作するとき、一対のブラシ５を正確に一定の角度に形成させる作業は、ほとんど不可能なため、製作されたモータでの機構的な誤差発生で大量に生産されるとき、製品間の駆動性能に偏差が発生し、不良品が多数生産される問題がある。
【００３０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的は、上部基板に付着される捲線コイルが４相に設けられるようにしつつ、それら各捲線コイルが中性点で共通接続されるようにしてブラシの接続角度に関係なく２相の半波駆動特性と４相駆動特性を同時に示しつつ安定した駆動性を発揮させる点にある。
【００３１】
また、本発明は、整流子のセグメントと接触するブラシの接続角度をより一層余裕があるように設置してブラシの組立性を向上させ、ひいては製造作業の能率を向上させる点に他の目的がある。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、下部ケースと、前記下部ケースの上部をカバーする上部ケースと、前記下部ケースと上部ケースの中心間を連結するシャフトと、前記下部ケースの上側面に設けられる下部基板と、前記下部基板の外側であって前記下部ケースの上側面に設けられて２以上の偶数個の磁極が着磁されたマグネットと、前記シャフトの周囲に設けられ、かつ偏心するように形成された上部基板と、前記上部基板の底面で軸中心の周縁部において、マグネットの磁極数の２倍のセグメントを備えてなる整流子と、一端は前記下部基板に固定され、他端は前記整流子に接触されて互いにπ／２より大きく３π／２より小さい電気角で接続角度を有する一対のブラシと、前記上部基板の上部面に設けられて順次通電される４個のアマチュアコイルからなり、前記４個のアマチュアコイルは、一対ずつ二重に捲線されつつ通電される順序によって順次π／２の電気的位相差を有し、各アマチュアコイルが中性点で共通接続される捲線コイルと、を備えることを特徴とする。
【００３３】
また、本発明における前記捲線コイルの各アマチュアコイルは、コイルピッチが電気角でπであることを特徴とする。
【００３４】
また、前記捲線コイルの各アマチュアコイルは、コイルピッチが電気角でπ／２であることを特徴とする。
【００３５】
【発明の実施の形態】
本発明は、図６に示すように、上部基板７０の上部面に配置される捲線コイル９０を、互いに他の位相を有する４個のアマチュアコイル９１，９２，９３，９４として具備しつつ、これらアマチュアコイル９１，９２，９３，９４は中性点で同時に接続されるようにし、２相の駆動特性とともに４相の駆動特性を同時に備えた振動モータである。
【００３６】
即ち、図７に示すように、扁平型振動モータで固定子は、下部ケース１０、上部ケース２０、シャフト３０、下部基板４０、マグネット５０、ブラシ６０とから構成され、回転子は、ベアリングによって偏心支持される上部基板７０、整流子８０及び捲線コイル９０とから構成されている。
【００３７】
下部ケース１０には上部ケース２０が結合され、下部ケース１０の上部がカバーされるようにし、下部ケース１０と上部ケース２０との中央部は、シャフト３０によって連結されて堅固な結合状態が維持されている。
【００３８】
下部ケース１０の上側面の中央部上には、外部から電源が誘導されるように 回路が印刷された下部基板４０が挿入接合されている。この下部基板４０の外側には、下部ケース１０の上側面の外周縁部に円形のマグネット５０が付着されている。
【００３９】
このときマグネット５０は、周面にＮ、Ｓ極が２ｎ個、即ち、２個、４個、６個…が交互に着磁されている。なお、マグネット５０の極数に伴って内部の部品数が増減されるを勘案して部品構成が簡素化できるようにマグネット５０の極数は２〜６個として形成することが最も望ましい。
【００４０】
下部ケース１０と上部ケース２０の中央を連結するシャフト３０には、円形の平板を所定の角度に切り欠いた上部基板７０が回転可能に支持されている。
【００４１】
このときの上部基板７０は、一側面、即ち、底面に回路が印刷されている印刷回路基板であって、一側に重さの中心が偏心される不均衡な状態であるため、回転時には偏心駆動する駆動部材である。
【００４２】
このように、上部基板７０の底面には軸中心部の周縁部に多数のセグメントからなる整流子８０が備えられるようにし、セグメントは、通常、マグネット５０の磁極数の２倍である個数で形成されるのが一般的である。
【００４３】
一方、下部基板４０と整流子８０との間には、一端が下部基板４０に固定されて電気的に連結し、他端は上部基板７０側の整流子８０にすべり接触されるようにする一対のブラシ６０が設けられている。
【００４４】
一対のブラシ６０間は、一定の角度で離隔され、このときのブラシ６０間の離隔角度は、電気角でπ／２より大きく３π／２より小さい範囲内で維持されるようにしている。
【００４５】
一対のブラシ６０のうち一側のブラシ６０は、下部基板４０を介して誘導される電源が整流子８０に伝達されるようにする電源入力機能を、他側のブラシ６０は、他の一つの整流子８０に誘導される電源を下部基板４０に伝達する電源出力機能を各々遂行する。
【００４６】
以上のような構成は、従来の振動モータとほぼ同一であるが、但し、本発明では、整流子８０が設けられる上部基板７０の底面と対応する上部面に、底面側に印刷された回路と各々接続される捲線コイル９０を具備している。この捲線コイル９０における均一な電気的位相差を有する４個のアマチュアコイルの一例として、図面でのＡコイル９１、Ｂコイル９２、Ｃコイル９３、Ｄコイル９４として構成されるようにする。
【００４７】
特に、捲線コイル９０は、ブラシ６０と整流子８０のセグメント間の接続によって電源が入力される順に、Ａコイル９１、Ｂコイル９２、Ｃコイル９３、Ｄコイル９４として配列され、各アマチュアコイルは、一端が上部基板７０の 印刷された回路と連結し、他端は中性点Ｃで互いに共通接続されるようにする。
【００４８】
一方、上部基板７０で各アマチュアコイルは、通電される順序によって順次互いにπ／２の電気的位相差を有することが本発明の特徴的構成である。
【００４９】
即ち、Ａコイル９１に対してはＢコイル９２とＤコイル９４が、Ｂコイル９２に対してはＡコイル９１とＣコイル９３が、Ｃコイル９３に対してはＢコイル９２とＤコイル９４が、そして、Ｄコイル９４に対してはＣコイル９３とＡコイル９１が各々π／２の電気的位相差を有するように構成されている。
【００５０】
このように電気的位相差を有するようにするため、上部基板７０で各アマチュアコイルは、次の実施形態のように多様な配置構成が可能である。
【００５１】
図８の実施形態では、マグネット５０が２極の極性からなる構成での適用例が図示されている。
【００５２】
このときの各アマチュアコイルは、各々ピッチが電気角でπ／２をなし、同じ方向に捲線させたコイル同士は、上部基板７０の同一平面上で電気角でπ／２の幅だけ離隔させて配置されるようにし、既に配置されたコイルには各々捲線方向が反対であるコイルを二重に捲線させるようにするのである。
【００５３】
ここで、 前記上部基板は所定の角度を有する扇状であることを特徴とする。
【００５４】
又、前記二重に捲線される各アマチュアコイルは、通常、ポリエチレン、又はそれに該当する非導電性絶縁物で被覆されるように構成されている。
【００５５】
このとき、前記コイルに覆われる被覆の厚さは、必要とする絶縁電圧によって変わるが、大部分の場合にはコイル捲線直径の１／１０、又は １／１００以下になる程度に薄く覆われることが望ましい。
【００５６】
一方、上記のように被覆された一対のアマチュアコイルを二重に捲線させた状態で所定温度を有する熱を加えると、コイルが巻かれた状態を維持できるようになる。
【００５７】
このようにして、上部基板７０には捲線方向が反対の２個のコイルを結合した一対の結合体が備えられ、これらコイル結合体間は、電気角でπ／２の幅ほど離隔されるようにして離隔させた幅に応じた電気的位相差を有するようにする。
【００５８】
例を挙げて説明すると、図８に示すように、上部基板７０で一側にはＡコイル９１を具備し、このＡコイル９１から電気角でπ／２ぐらい離隔させた位置にはＡコイル９１と同じ方向に捲線させたＢコイル９２が設けられるようにする。
【００５９】
そして、Ａコイル９１とＢコイル９２には、各々二重でＡコイル９１及びＢコイル９２とは、コイルの捲線方向が反対であるＣコイル９３とＤコイル９４が捲線されるようにしている。
【００６０】
従って、Ａコイル９１とＢコイル９２が電気角でπ／２の間隔ほど離隔され、Ａコイル９１とＢコイル９２にはＣコイル９３とＤコイル９４が各々二重に捲線される構成によって、Ａコイル９１とＢコイル９２との間、Ｂコイル９２とＣコイル９３との間、Ｃコイル９３とＤコイル９４との間、Ｄコイル９４とＡコイル９１との間には、電気的信号周期が離隔させた間隔と同様のπ／２の位相差を示すようになるのである。
【００６１】
このように、互いに反対方向にコイルを捲線させた一対のコイル結合体を互いにπ／２の電気的位相差を有するようにし、捲線コイル９０を具備させる構成は、マグネット５０が４極である構造でも適用が可能である。
【００６２】
但し、マグネット５０が４極である構造では、各コイルのピッチが電気角でπ又はπ／２である場合のどちらも可能である。
【００６３】
但し、マグネット５０が４極である構造でコイルピッチがπである場合は、マグネット５０が２極である構成で電気角でπ／２である場合と機械角としては同一である。
【００６４】
即ち、図９に示すように、電気角でコイルピッチをπとして形成すると、マグネット５０が２極である場合のように、コイル結合体間を電気角でπ／２になるように形成させることができない。
【００６５】
即ち、マグネット５０が４極である構成では、コイルピッチが電気角でπである一対のコイル結合体間を単純に電気角でπ／２ほど離隔させるならば、これらコイル結合体間は、一部が重なるようになる問題が発生する。
【００６６】
このように一対のコイル結合体が重なるようになると、結局、捲線コイル９０の幅が広すぎるようになり、これはモータ内での空間的制限のため、到底適用するのは困難である。
【００６７】
従って、捲線コイル９０は、前述の図面のように、コイル結合体間を電気角でπ／２である場合と同じ電気的特性を有する３π／２ほど離隔されるようにすることが最も望ましい。
【００６８】
これをより詳細に説明すれば、２個のコイルが定方向にπ／２の電気的位相差を有する場合の電気的特性は、逆方向にπ／２の電気的位相差を有する場合の電気的特性と同一であり、このような逆方向のπ／２の電気的位相差は、４相の構造でみれば、定方向に３π／２の電気的位相差を有する位置と同一である。
【００６９】
例えば、全体の電気的位相角が２πであるとき、位相角がゼロである位置で捲線コイル９０が配置される上部基板７０の回転方向に従って、３π／２の位置にあるコイルは、逆に３π／２の位置にあるコイルを基準にみれば、位相角がゼロである位置のコイルは、結局、上部基板７０の回転方向に対してπ／２の電気的位相差を示す。
【００７０】
即ち、２個のコイルのうち、どのコイルを基準とするかによって位相角は、３π／２であることもでき、π／２になることもできるが、本実施形態では、３π／２の位相角を有するようにすることで、コイル間の電気的位相差がπ／２に維持されるようにしているのである。
【００７１】
従って、捲線コイル９０の各コイルピッチをπの電気角で大きく形成させるようになる構造では、２個のコイル間を、二重に捲線させた一対のコイル結合体間を電気角で３π／２の位相角ほど離隔させるようにして一対のコイル結合体が上部基板７０で同一平面上に配置されるようにし、これで機器内部での捲線コイル９０形成のための空間的限界を克服する。
【００７２】
一方、マグネット５０が４極である構造での場合は、４個の互いに他の位相を有する４個のコイルが各コイルのピッチがより縮小されるようにすることで、上部基板７０ですべてが同一平面上に配置されるようにすることができる。
【００７３】
このとき、各コイルは、捲線方向がすべて同一である。
【００７４】
一方、４個のアマチュアコイルを上部基板７０の回転方向で各々π／２の電気的位相差を有するように配置し、下部基板４０と整流子８０のセグメントとの間を連結する一対のブラシ６０間の接続角度をマグネット５０が２極であるときと、４極であるときとを分けて説明すると、次のとおりである。
【００７５】
このとき、一対のブラシ６０間の接続角度は、π／２より大きく３π／２より小さい範囲に限定されるようにする。
【００７６】
図１０は、マグネット５０が２極である構造で、整流子８０に接続されるブラシ６０の接続角度が電気角でπ／２より大きく３π／２より小さい範囲（機械角では９０゜より大きく２７０゜より小さい範囲）内に配置されるようにする回路を概略的に示している。４個のアマチュアコイル、即ち、Ａコイル９１、Ｂコイル９２、Ｃコイル９３、Ｄコイル９４は、整流子８０のａセグメント、ｂセグメント、ｃセグメント、ｄセグメントに各々の一端が回路的に連結され、他端は中性点Ｃで共通接続されるようにする構造を図示している。
【００７７】
このような接続構造で、図１１は、ブラシ６０の接続角度がπ／２より大きくπより小さな電気角をなすようにしたときの作用を図示したもので、上部電極７０の回転によるブラシ６０と整流子８０のセグメント間の接続関係は、次の表１に示すとおりである。
【００７８】
【表１】

【００７９】
表１に示すように、マグネット５０が２極である構造で整流子８０のセグメントに連結する入力側ブラシ６０と出力側ブラシ６０は、その接続される整流子８０のセグメントとコイルを介して持続的に通電状態を維持させる。
【００８０】
即ち、入力側ブラシ６０が図１１に図示したとおり、正確にａセグメントと接続されていれば、出力側ブラシ５０は、ｂ又はｃセグメントと接続されたり、ｂとｃセグメントに同時に接続される状態となる。
【００８１】
従って、電源が１つのセグメントを介して入力されても、中性点Ｃを過ぎつつ、１つ又は２つのセグメントを介して出力されるため、捲線コイル９０は通電状態になり、こうした捲線コイル９０とマグネット５０の相互作用によって駆動力を誘発させ、上部基板７０がシャフト３０を基準に回転するようになる。
【００８２】
これとは反対に、入力側ブラシ６０が２つのセグメントに同時に接続される状態になると、出力側ブラシ６０は、取りあえず１つのセグメントとのみ接続されるため、電流は２つのセグメントと２つのコイルを介して中性点Ｃを過ぎ、１つのコイルとセグメントを経て、出力側ブラシ６０を介して出力される。
【００８３】
即ち、大部分の場合は、図面に示したように、１つのセグメントとコイルを介して中性点Ｃを過ぎて１つのコイルとセグメントを介して電流が流れつつ、捲線コイル９０が通電される状態になるが、どちらか片方のブラシ６０が２個のセグメントに同時に接続される場合には、２個のセグメントを介して電流が入力されたり、出力されたりしながら、捲線コイル９０を通電させるようになる。そのため、結局、捲線コイル９０には、通電状態が持続的に維持されつつ、捲線コイル９０とマグネット５０の相互作用によって駆動力を誘発させ、上部基板７０を回転させるようになるのである。
【００８４】
そして、図１２は、マグネット５０が２極である構造で整流子８０に接続されるブラシ６０の接続角度がπより大きく３π／２より小さい電気角の範囲（機械角では１８０゜より大きく２７０゜より小さい範囲）内に配置されるようにする回路を概略的に図示している。上部電極７０の回転によるブラシ６０と整流子８０のセグメント間の接続関係は、次の表２に示すとおりである。
【００８５】
【表２】

【００８６】
表２に示すように、マグネット５０が２極である構造でブラシ６０の接続角度をπよりは大きく、３π／２よりは小さい電気角の範囲内に位置させるようになる場合にも上記実施形態の構造と同様に、捲線コイル９０を持続的に通電状態に維持させるようになる。
【００８７】
即ち、入力側ブラシ６０が図１２に示したとおり、正確に一つのセグメントであるａセグメントと接続されているようになれば、出力側ブラシ６０はｃ又はｄセグメントと接続されたり、ｃ及びｄセグメントに同時に接続される状態となる。
【００８８】
また、入力側ブラシ６０が２つのセグメントに同時に接続される状態になると、出力側ブラシ６０は必ず１つのセグメントとのみ接続される状態となる。
【００８９】
従って、上部基板７０の回転角度がいかなる状態になっても、捲線コイル９０には電流が円滑に流れつつ、マグネット５０との相互作用によって駆動力を誘発させて上部基板７０を持続的に回転させるようになるのである。
【００９０】
一方、整流子８０のセグメントと接続される一対のブラシ６０間の接続角度が図１３のように、正確にπの電気角（機械角で１８０゜）をなせば、ブラシ６０には各々１つのセグメントのみ接続されたり、各々のブラシ６０に２個のセグメントが同時に接続される状態となる。
【００９１】
即ち、入力側ブラシ６０と出力側ブラシ６０が各々１つのセグメントとのみ接続される場合には、上部基板７０が回転しつつ、各アマチュアコイルからは各々π／２の電気的位相角を有する信号が出力されるが、図面の一点鎖線で表示された状態のように、入力側ブラシ６０と出力側ブラシ６０が整流子８０の互いに隣接した２個のセグメントに同時に接続される状態になると、捲線コイル９０の４個のアマチュアコイルには、同時に電流が流れるようになる。
【００９２】
このように、一対のブラシ６０に１つのセグメントのみ接続されつつ駆動される場合には４相の駆動特性を示すようになるが、一対のブラシ６０に各々２つのセグメントが同時に接続されて駆動される場合には、２相の半波駆動特性を示すようになる。
【００９３】
以上のように、マグネット５０が２極である構成で、上部基板７０に４個のアマチュアコイルをπ／２の電気的位相差が生じるように配置すると、捲線コイル９０には常に電流が誘導されつつ、持続的に駆動力を発生させるようになる。そのため、ブラシ６０の形成時、一対のブラシ間の離隔角度設定に余裕が生まれ、製作が容易になる。
【００９４】
図１４は、マグネット５０が４極である構造での整流子８０のセグメントと捲線コイル９０間の接続関係を図示したものである。
【００９５】
即ち、マグネット５０が４極になると、整流子８０のセグメントは、通常、マグネット５０の極数の２倍となる８個に形成されるのであるが、回転する方向に４個のセグメントは、順次、４個のアマチュアコイルと回路的に連結し、これらアマチュアコイルは、中性点Ｃで共通接続されている。
【００９６】
そして、アマチュアコイルに直接連結しない残り４個のセグメントは、各々アマチュアコイルと電気的に連結したセグメント等と回路的に連結して実際の構造は、マグネット５０が２極であるときと類似している。
【００９７】
このように、整流子８０のセグメントが８個である構成でのブラシ接続角度は、前記実施形態等と同様で、π／２より大きく３π／２より小さい範囲の電気角（機械角では９０゜より大きく２７０゜より小さい範囲）内に配置されるようにする。
【００９８】
これをマグネット５０が２極である構成と同様に、整流子８０に接続されるブラシ６０の接続角度をπの電気角を基準にπ／２より大きくπより小さい場合と、πより大きく３π／２より小さい場合を各々わけて説明すると、次のとおりである。
【００９９】
図１５は、マグネット５０が４極である構成で整流子８０のセグメントに接続されるブラシ６０の接続角度を電気角でπ／２より大きくπより小さい範囲（機械角では４５゜より大きく９０゜より小さい範囲）内に位置させるときの実施形態を図示した回路図で、上部電極７０の回転によるブラシ６０と整流子８０のセグメント間の接続関係は、次の表３に示すとおりである。
【０１００】
【表３】

【０１０１】
即ち、表３に示すように、一対のブラシ６０の接続角度を電気角でπ／２より大きくπより小さい角度の範囲内に位置させるようになるとき、一対のブラシ６０と４個のセグメント、即ち、ａセグメント，ｂセグメント，ｃセグメント，ｄセグメントとの接続関係は、表１とほぼ同一である。
【０１０２】
但し、本実施形態では、ａセグメント，ｂセグメント，ｃセグメント，ｄセグメントに続き、ａ’セグメント，ｂ’セグメント，ｃ’セグメント，ｄ’セグメントが設けられる構成に差異があるけれども、このときのａ’セグメント，ｂ’セグメント，ｃ’セグメント，ｄ’セグメントは、各々ａセグメント，ｂセグメント，ｃセグメント，ｄセグメントに回路的に連結しているため、結局、一対のブラシ６０がａ’セグメント，ｂ’セグメント，ｃ’セグメント，ｄ’セグメントに接続される場合、電流は一 旦ａセグメント，ｂセグメント，ｃセグメント，ｄセグメントを介して捲線コイル９０に誘導されて、ａセグメント，ｂセグメント，ｃセグメント，ｄセグメントに直接接続されるときと同様の作動性を示すようになる。
【０１０３】
即ち、ブラシ６０は、ａセグメント，ｂセグメント，ｃセグメント，ｄセグメント，ａ’セグメント，ｂ’セグメント，ｃ’セグメント，ｄ’セグメントの順で接続されるが、ａ’セグメント，ｂ’セグメント，ｃ’セグメント，ｄ’セグメントに接続されるブラシ６０を介して入力又は出力される電流は、ａセグメント，ｂセグメント，ｃセグメント，ｄセグメントを介して必ず電流が 入力又は出力される、といった差があるに過ぎない。
【０１０４】
従って、マグネット５０が４極に形成されつつ、整流子８０のセグメントが８個になる構成でも上部基板７０の捲線コイル９０には常に電流が流れるようになり、マグネット６０との相互作用によって持続的に駆動力を生成するようになる。
【０１０５】
図１６は、マグネット５０が４極である構成で整流子８０のセグメントに接続されるブラシ６０の接続角度を電気角でπより大きく３π／２より小さい範囲（機械角では９０゜より大きく１８０゜より小さい範囲）内に位置させるときの実施形態を示した回路図で、上部電極７０の回転によるブラシ６０と整流子８０のセグメント間の接続関係は次の表４のとおりである。
【０１０６】
【表４】

【０１０７】
表４に示すように、一対のブラシ６０の接続角度を電気角でπより大きく３π／２より小さい角度範囲内に位置させるときにも、一対のブラシ６０と４個のセグメント、即ち、ａセグメント，ｂセグメント，ｃセグメント，ｄセグメントとの接続関係は表２とほぼ同一である。
【０１０８】
但し、本実施形態では、ａセグメント，ｂセグメント，ｃセグメント，ｄセグメントに続き、ａ’セグメント，ｂ’セグメント，ｃ’セグメント，ｄ’セグメントが設けられる８個のセグメントからなる構成に差異があるけれども、このときのａ’セグメント，ｂ’セグメント，ｃ’セグメント，ｄ’セグメントは、各々ａセグメント，ｂセグメント，ｃセグメント，ｄセグメントに直接 回路的に連結しているため、結局、一対のブラシ６０は、ａ’セグメント，ｂ’セグメント，ｃ’セグメント，ｄ’セグメントに接続される場合、電流は、一旦ａセグメント，ｂセグメント，ｃセグメント，ｄセグメントを介して捲線コイル９０に誘導され、ａセグメント，ｂセグメント，ｃセグメント，ｄセグメントに直接接続されるときと同様の作動性を有する。
【０１０９】
換言すれば、整流子８０が上部基板７０の回転方向にａセグメント，ｂセグメント，ｃセグメント，ｄセグメント，ａ’セグメント，ｂ’セグメント，ｃ’セグメント，ｄ’セグメントの順に配列され、この整流子８０に一対のブラシ６０が電気角でπより大きく３π／２より小さい角度を維持したまま、接続されるようにすると、一対のブラシ６０は、少なくとも２個以上の捲線コイル９０、即ち、入力側アマチュアコイルと出力側アマチュアコイルに各々接続されつつ、通電状態を維持するようになるため、本発明のモータは、２相の駆動特性を備えれば持続的な駆動が可能になる。
【０１１０】
一方、一対のブラシ６０が、整流子８０に接続される角度が正確にπを維持するようになると、大部分の駆動状態では、２相の駆動特性を備えるが、各ブラシ６０が同時に２個のセグメントに同時接続される状態になると、４個の捲線コイル９０にはすべて電流が通じるようになりつつ、４相の駆動特性を示すようになる。
【０１１１】
従って、前記の実施形態を介して回転部材である上部基板７０に４個の捲線コイル９０を具備しつつ、これら捲線コイル９０が中性点Ｃで共通接続されるようにするとともに、順次、一定の電気角で配置されるようにすると、一対のブラシ８０の接続角度に従ってπに設定したときは２相の駆動特性とともに間欠的に４相の駆動特性を示す。ブラシ８０の接続角度がπ／２より大きくπより小さい角度や、πより大きく３π／２より小さい角度に設定されたときには２相の駆動特性のみを示しながら安定的に駆動力が発生される、といった駆動性を発揮することがわかる。
【０１１２】
図１７は、本発明に係る駆動特性を示した動作図表を示したもので、捲線コイル９０の各アマチュアコイル９１，９２，９３，９４は、電気的にπ／２の位相差を有し、図面でｃコイルとｄコイルの前に付けた「−」の表示は、捲線コイル９０の捲線方向が反対であることを示したものである。
【０１１３】
詳述したとおり、本発明は、４個の捲線コイル９０を中性点Ｃで共通接続されるようにしつつ、これら捲線コイル９０からは信号周期がπ／２の電気的位相差が起こるようにして、従来のモータ製作で最も困難な一対のブラシ５０間の角度設定を余裕もって設定することができるようになる、といった効果を奏する。
【０１１４】
特に、本発明の捲線コイル９０は、従来の２相の駆動モータに適用した捲線コイルと同じ捲線数を維持した状態で単純にコイルを４個に分離し、捲線方向が互いに反対であるコイル同士が二重に捲線される構造であるため、製作的な面では従来の２相の駆動モータとほとんど同じでありながらも、その大きさは、より一層小型化させることができる、といった効果を奏する。
【０１１５】
また、本発明では整流子８０のセグメントに接続する一対のブラシ６０間の接続角度を、余裕をもって設定することができるようにし、ブラシ６０の組立をより一層簡便に遂行することができる、といった効果を奏する。
【０１１６】
そして、前記捲線コイル９０の各アマチュアコイル間を中性点Ｃで共通に接続されるようにし、従来の２相の駆動モータで引き起こされた被通電区間が完全に除去され、安定した駆動性の維持が可能になる、といった効果を奏する。
【０１１７】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明は単相の駆動モータでの不起動点と２相の駆動モータでの非通電区間、そして３相の駆動モータでの複雑な構成を同時に回避しつつ、捲線コイルの単純な構造改善によって、まったく新しい次元のモータを提供するとともに、モータの大量生産時の機構的な誤差による不良がほとんど発生しないため、生産性が向上し生産の効率性を増大させる一方、安定した駆動性を提供して性能に対する信頼性を向上させるという、非常に有用な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的な扁平型振動モータの構造を示した縦断面図である。
【図２】一般的な２相駆動振動モータで４個のセグメントからなる整流子とブラシと捲線コイル間の接続状態を示した回路図である。
【図３】一般的な２相駆動振動モータで８個のセグメントからなる整流子、ブラシ、及び捲線コイル間の接続状態を図示した回路図である。
【図４】４個のセグメントが設けられる２相の駆動振動モータでブラシの接続角度が１８０゜以下であるときのブラシ、整流子、及び捲線コイル間の回路図である。
【図５】４個のセグメントが設けられる２相の駆動振動モータでブラシの接続角度が１８０゜以下であるときのブラシ、整流子、及び捲線コイル間の回路図である。
【図６】本発明に従う捲線コイルの捲線される状態を示した構造図である。
【図７】本発明に係る振動モータの分解斜視図である。
【図８】本発明のマグネットが２極である構造で捲線コイルの形成構造を示した要部図である。
【図９】本発明のマグネットが４極である構造で捲線コイルの一実施形態を示した要部図である。
【図１０】本発明に係るブラシ、整流子、及び捲線コイル間の回路図である。
【図１１】本発明に係るマグネットが２極である構造で一対のブラシ間の接続角度がπ／２より大きくπより小さいときの回路図である。
【図１２】本発明に係るマグネットが２極である構造で一対のブラシ間の接続角度がπより大きく３π／２より小さいときの回路図である。
【図１３】本発明に係るマグネットが２極である構造で一対のブラシ間の接続角度がπであるときの回路図である。
【図１４】本発明に係るマグネットが４極である構造で整流子のセグメント間の接続状態を図示した回路図である。
【図１５】本発明に係るマグネットが４極である構造で一対のブラシ間の接続角度がπ／２より大きくπより小さいときの回路図である。
【図１６】本発明に係るマグネットが２極である構造で一対のブラシ間の接続角度がπより大きく３π／２より小さいときの回路図である。
【図１７】本発明に係る駆動特性図である。
【符号の説明】
１０ 下部ケース
２０ 上部ケース
３０ シャフト
４０ 下部基板
５０ マグネット
６０ ブラシ
７０ 上部基板
８０ 整流子
９０ 捲線コイル
９１，９２，９３，９４ アマチュアコイル

Claims (4)

1. 下部ケースと、
   前記下部ケースの上部をカバーする上部ケースと、
   前記下部ケースと上部ケースの中心との間を連結するシャフトと、
   前記下部ケースの上側面に設けられる下部基板と、
   前記下部基板の外側であって前記下部ケースの上側面に設けられて２以上の偶数個の磁極が着磁されたマグネットと、
   前記シャフトの周囲に設けられ、かつ偏心するように形成された上部基板と、
   前記上部基板の底面で軸中心の周縁部において、マグネットの磁極数の２倍のセグメントを備えてなる整流子と、
   一端は前記下部基板に固定され、他端は前記整流子に接触されて互いにπ／２より大きく３π／２より小さい電気角で接続角度を有する一対のブラシと、
   前記上部基板の上部面に設けられて順次通電される４個のアマチュアコイルからなり、前記４個のアマチュアコイルは、一対ずつ二重に捲線されつつ通電される順序によって順次π／２の電気的位相差を有し、各アマチュアコイルが中性点で共通接続される捲線コイルと、
   を備えることを特徴とする扁平型振動モータ。
2. 前記上部基板は所定の角度を有する扇状であることを特徴とする、請求項１記載の扁平型振動モータ。
3. 前記捲線コイルの各アマチュアコイルは、コイルピッチが電気角でπである、請求項１記載の扁平型振動モータ。
4. 前記捲線コイルの各アマチュアコイルは、コイルピッチが電気角でπ／２である、請求項１記載の扁平型振動モータ。

Images