JP4343405B2

JP4343405B2 - 振動モータ

Info

Publication number: JP4343405B2
Application number: JP2000200513A
Authority: JP
Inventors: 則雄宮内
Original assignee: Citizen Holdings Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Holdings Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 2000-07-03
Filing date: 2000-07-03
Publication date: 2009-10-14
Anticipated expiration: 2020-07-03
Also published as: JP2002027692A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、時計等の電子機器に使われる振動モータの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特に腕時計を振動させ該腕時計の使用者に振動でアラームを報知する従来の振動アラーム付腕時計においては、振動アラーム用に振動モータが使われているが、該振動モータは腕に振動を伝えるに十分な振動を発生しなければならないので、そのサイズは、腕時計に入れられるぎりぎりの大きさまでになっている。それゆえに、振動モータ付腕時計にさらに機能を付加しようとしても、その機能のための素子（たとえば、近距離無線通信技術であるｂｌｕｅｔｏｏｔｈを使って携帯電話の着信を前記腕時計の使用者に振動モータの振動で報知する機能のための通信モジュールとそのアンテナ）を搭載できるスペースを腕時計内に確保できない。そこで、振動モータ付腕時計にさらに機能を付加できるためには、振動モータのさらなる小型化が不可欠である。
【０００３】
まず、本出願人による出願の特開平６−２３５７７７号公報に開示されている従来の振動モータの構造について説明する。図２は従来の第１の振動モータを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の直線Ｂ−Ｂ断面図である。図２に示す従来の第１の振動モータ１１は、ロータ軸２ｂを有する２極の永久磁石２ａから成るロータ２と、該ロータ２が入り、該ロータを保持する保持トルクを発生するための２個の段差１３ｂを有するロータ穴１３ａを有し該ロータ２に磁気結合する板状の２極で２個のスリット１３ｃを有する二体のステータ１３と、該ステータ１３に２個のネジ６によって固定され、ワイヤーを巻回したコイル１４から成り、前記ロータ軸２ｂには偏心重り５が固着されている。前記コイル１４は、直線状の巻心１７に電気的絶縁テープ（図は省略）を巻き、また、両端に２個の巻枠１４ｂを差し込み、その上から通常のワイヤーを一様に巻回して形成された直線状コイルである。なお、図２（ａ）、（ｂ）において、ロータ軸２ａの軸受けは省略してある。
【０００４】
図２（ｂ）の直線Ｂ−Ｂ断面図に示すように、前記偏心重り５は、ステータ１３のエッジ１３ｄからコイル１４側に突き出ているおり、コイル１４と干渉しないようにロータ軸２ｂに固着されるので、平面図（ａ）に示すように、ステータ１３とコイル１４間にスペース１８ａが生じる。コイル１４はスペース１８ａにワイヤーを巻回していないので、その分コイル長方向１８ｂに長く巻回することにより、振動モータ１１はコイル長方向１８ｂに長くなっていた。
【０００５】
図３は従来の第２の振動モータを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の直線Ｃ−Ｃ断面図である。図３に示す従来の第２の振動モータ１１ａは、従来の第１の振動モータ１１と同様に、ロータ軸２ｂを有する２極の永久磁石２ａから成るロータ２と、該ロータ２が入り、該ロータ２を保持する保持トルクを発生するための２個の段差２３ｂを有するロータ穴２３ａを有し該ロータ２に磁気結合する板状の２極で２個のスリット２３ｃを有する二体のステータ２３と、該ステータ２３に２個のネジ６によって固定されたコイル１９から成り、ロータ軸２ｂには偏心重り２０が固着されている。前記コイル１９は、直線状の巻心２１に電気的絶縁テープ（図は省略）を巻き、また、両端に２個の巻枠１９ｂを差し込み、その上からワイヤーを巻回して形成された直線状コイルである。なお、図３（ａ）、（ｂ）において、ロータ軸２ａの軸受けは省略してある。
【０００６】
ここで、振動モータの発生する振動について説明する。振動モータが回転によって発生する振動力を通常、偏心重りにかかる遠心力ｍｒω²（ここで、ｍは偏心重りの質量、ｒは偏心重りの重心の半径で、ｍｒは偏心重りの片重り量となる。ωはロータの回転角速度である）で表わす。
【０００７】
従来の第２の振動モータの説明に戻る。図３（ｂ）の直線Ｃ−Ｃ断面図に示すように、前記偏心重り２０はコイル１９と干渉しないようにロータ軸２ｂに固着されている。平面図（ａ）に示すように、ステータ２３とコイル１９間のスペース２４ａは、偏心重り２０がステータ１３のエッジ１３ｄからコイル１９側に出ていないので、振動モータ１１のスペース１８ａに比べ十分小さくとれ、その分、ワイヤーをコイル１９の幅方向に巻回せるので、振動モータ１１ａのコイル長方向２４ｂの長さは、本発明の振動モータ１のそれと同程度となる。
【０００８】
従来の第１の振動モータ１１と異なる点は、偏心重り２０の最大半径は偏心重り５のそれに比べ小さく、偏心重り２０はステータ１３のエッジ１３ｄからコイル１９側に出ていない点である。その結果、偏心重り２０の重心の半径ｒは、従来の第１の振動モータ１１の偏心重り５のそれよりも小さくなる。振動力（ｍｒω²）を維持するためには、第２の振動モータ１１ａの片重り（ｍｒ）を維持しなければならないので、偏心重りの質量ｍを偏心重りの重心の半径ｒの減小に見合って大きくするために偏心重り２０の厚みは厚くなる。実際は偏心重り２０の最大半径が従来の第１の振動モータ１１の偏心重り５の０．８倍になり、片重りは偏心重りの最大半径の３乗に比例し、偏心重りの厚みが同じであると０．５倍になってしまうので、片重りを維持するために、片重りは偏心重りの厚みの１乗に比例することから、図３（ｂ）に示すように従来の第２の振動モータ１１ａの偏心重り２０の厚みを、従来の第１の振動モータ１１の偏心重り５の厚みに比べ２倍にも厚くする必要がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
以上の説明から、従来の第１の振動モータ１１においては、コイル１４が長くなることにより、振動モータはコイル長方向１８ｂで長くなる欠点がある。
【００１０】
一方、従来の第２の振動モータ１１ａにおいては、偏心重り２０が厚くなることにより、振動モータのロータ軸方向２２が厚くなる欠点がある。
【００１１】
本発明の目的は、時計等の電子機器の振動に使用される振動モータの小型化のためのその最適な構造を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の要旨は、ロータ軸を有する２極の永久磁石から成るロータと、該ロータが入るロータ穴を有するステータと、該ステータに磁気的に結合し、ワイヤーを巻回したコイルから成り、該コイルの幅方向でコイルと断面が重なるように前記ロータ軸に偏心重りを固着した振動モータにおいて、前記コイルは該偏心重り側に凹部を有することを特徴とする。
【００１３】
前記偏心重りは、該偏心重りが前記コイルに最接近したとき、該コイルとの干渉をさけるために、該コイルの凹部に入り込むように前記ロータ軸に固着されていることを特徴とする。
【００１４】
前記コイルの巻心は凹部を有していることを特徴とする。
【００１５】
前記コイルの巻心のワイヤー巻回し部には電気的絶縁膜が形成されていることを特徴とする。
【００１６】
前記コイルにおいて、巻心の各部でワイヤーの巻数を異にすることを特徴とする。
【００１７】
前記コイルにおいて、巻心の凹部のワイヤーの巻数は他の直線部分より少ないことを特徴とする。
【００１８】
巻心の凹部が巻心の長手方向の中心付近にある前記コイルにおいて、該コイルは、巻心の長手の一方の端から他方の端まで一様に所定の層数巻回された後、一方の端付近の直線部に所定の層数巻回し、その後、他方の端の直線部に所定の層数巻回されることによって作製されることを特徴とする。
【００１９】
前記ワイヤーは線間融着ワイヤーであることを特徴とする。
【００２０】
前記ステータは段差あるいはノッチ付一体ステータであることを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態での第１の振動モータを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の直線Ａ−Ａ断面図である。図１により本発明の実施の形態を説明する。図１に示す本発明の振動モータ１は、ロータ軸２ｂを有する２極の永久磁石２から成るロータ２と、該ロータ２が入り、該ロータ２を保持する保持トルクを発生するための２個の段差３ｂを有するロータ穴３ａを有し、該ロータ２に磁気結合する２極で２個のブリッジ３ｃを有する加工工数が二体に比べ少なくてすむ一体のステータ３と、該ステータ３に２個のネジ６によって固定されたコイル４から成り、偏心重り５がロータ軸２ｂに固着され、その最大半径付近はステータ３のエッジ３ｄからコイル４側に突き出ている。なお、図１（ａ）、（ｂ）において、ロータ軸２ａの軸受けは省略してある。
【００２２】
巻心７は、ワイヤー巻回し部、すなわち、巻心７の長手方向の中心に凹部７ａとその両側に直線部７ｂを有し、コイル４は、巻心７のワイヤー巻回し部に電気的絶縁膜を形成した後に、該巻心７に熱風をかけながら線間融着ワイヤーを、巻心７のワイヤー巻回し部分の一方の端から巻き始めコイル長方向４ｃに一様に巻回した後、一方の直線部７ｂに巻回し、その後、もう一方の直線部７ｂに巻回すことによって作製され、凹部４ａと直線部４ｂを有する。
【００２３】
図１（ａ）において、前記偏心重り５はコイル４に最接近したときに（図１（ａ）では、偏心重り５がコイル４に最接近している）、該コイル４に干渉することなく、前記コイル４の凹部４ａに入り込むように前記ロータ軸２ａに固定され、また、ステータ３とコイル４の直線部４ｂ間のスペース４ｅは十分小さくなっている。
【００２４】
以上により、本発明の第１の振動モータ１おいては、図２（ａ）に示す従来の第１の振動モータ１１で生じるスペース１８ａにコイル４を巻回したことになるので、コイル４は同巻数でコイル１７に比べ２０％短くなった。なお、コイル４の直線部４ｂの厚みは凹部４ａの厚みより大きくなるが、コイル４の直線部４ｂの最外形は、ロータ軸２ａの軸受け（省略）からロータ軸２ａ方向にはみ出すほどにはならない、つまり、ロータ軸２ａ方向には、振動モータ１は厚くならない。
【００２５】
以上の説明から分かるように、本発明の第１の振動モータの厚みは従来の第１の振動モータ１１のそれと同程度ながら、コイル長方向４ｃの長さは小さくできるので、本発明は振動モータを小型化する効果がある。
【００２６】
凹部７ａを有する巻心７は、該凹部７ａのために、電気的絶縁テープを滑らかに巻回せないので、ワイヤーが該電気的絶縁テープ上に一様に巻回しできない。一方、電気的絶縁膜は塗装あるいは蒸着等によって凹部７ａを有する巻心７でも滑らかに形成されるので、前記巻心７には電気的絶縁膜が適している。また、電気絶縁膜の厚さは、電気的絶縁テープの厚さ約５０μに比べ、約１０μにできるので、その分、ワイヤーの巻数を稼げる効果がある。
【００２７】
さらに、コイル４の外形は異形でかつコイル巻枠を使わないので、その外形がくずれないために、ワイヤーの線材としては、通常の線材ではなく、熱風をかけながら線間融着させる線材が必要である。
【００２８】
またさらに、従来の第１あるいは第２の振動モータのステータ１３あるいは２３は二体のステータであるが、本発明の振動モータのステータ３は一体であるので、該ステータ３の加工工数を削減できるので、製造コストを下げられる効果がある。
【００２９】
図４は本発明の実施形態での第２の振動モータを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の直線Ｄ−Ｄ断面図である。図４により本発明の実施の形態を説明する。図４に示す本発明の振動モータ１０は、図１に示す本発明の第１の振動モータ１とステータ３１のロータ穴３１ａの形状が異なる以外に他は同一なので、該ステータ３１のロータ穴３１ａ形状について説明する。振動モータ１０においては、ステータ３１はブリッジ３１ｃを有し、ロータ穴３１ａは、振動モータ１の保持トルクを発生する段差３ｂに対応する構造として２個のノッチ３１ｂを有している。
【００３０】
振動モータ１０の作用については、振動モータ１と同様なので省略する。
【００３１】
【発明の効果】
上記の説明からわかるように、特許請求項１から９に記載の本発明によれば、腕時計等の電子機器の振動に使われる振動モータを小型化でき、他の機能素子（たとえば、近距離無線通信技術であるｂｌｕｅｔｏｏｔｈを使った携帯電話の着信を前記腕時計の使用者に振動モータの振動で報知する機能のための通信モジュールとそのアンテナ）を腕時計に搭載できるスペースを作る効果があることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による第１の振動モータの平面図、断面図である。
【図２】従来の第１の振動モータの平面図、断面図である。
【図３】従来の第２の振動モータの平面図、断面図である。
【図４】本発明の実施形態による第２の振動モータの平面図、断面図である。
【符号の説明】
１、１０、１１、１１ａ振動モータ
２ロータ
３、３１、１３、２３ステータ
４、１４、１９コイル
４ａコイルの凹部
７ａ巻心の凹部

Claims

ロータ軸を有する２極の永久磁石から成るロータと、該ロータが入るロータ穴を有するステータと、該ステータに磁気的に結合し、ワイヤーを巻回したコイルから成り、該コイルの幅方向でコイルと断面が重なるように前記ロータ軸に偏心重りを固着した振動モータにおいて、前記コイルは該偏心重り側に凹部を有することを特徴とする振動モータ。
前記偏心重りは、該偏心重りが前記コイルに最接近したとき、該コイルとの干渉をさけるために、該コイルの凹部に入り込むように前記ロータ軸に固着されていることを特徴とする請求項１に記載の振動モータ。
前記コイルの巻心は凹部を有していることを特徴とする請求項１に記載の振動モータ。
前記コイルの巻心のワイヤー巻回し部には電気的絶縁膜が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の振動モータ。
前記コイルにおいて、巻心の各部でワイヤーの巻数を異にすることを特徴とする請求項１に記載の振動モータ。
前記コイルにおいて、巻心の凹部のワイヤーの巻数は他の直線部分より少ないことを特徴とする特徴とする請求項１に記載の振動モータ。
巻心の凹部が巻心の長手方向の中心付近にある前記コイルにおいて、該コイルは、巻心の長手の一方の端から他方の端まで一様に所定の層数巻回された後、一方の端付近の直線部に所定の層数巻回し、その後、他方の端の直線部に所定の層数巻回されることによって作製されることを特徴とする請求項６に記載の振動モータ。
前記ワイヤーは線間融着ワイヤーであることを特徴とする請求項１に記載の振動モータ。
前記ステータは段差あるいはノッチ付一体ステータであることを特徴とする請求項１に記載の振動モータ。