JPH04275046A - ペイジャー用振動モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は振動形ポケットベルまた
は移動電話機の呼出用（以下ペイジャーという）に使用
する振動モータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ペイジャーはその外形寸法が小形，薄形
であることが望まれ、振動力が大きく騒音が出ず、消費
電流が少なく、安価であることが必要である。このよう
な市場の要望を満す振動モータとしては、細筒形か極薄
形の界磁として肉薄の希土類永久磁石により構成された
、円筒状あるいは円板状のコアレスロータのマイクロ整
流子モータが使用されている。しかしマイクロ整流子モ
ータにおいては低電圧における刷子，整流子片間の接触
不良による起動不能が生じる恐れがある。ペイジャーの
電源は通常単セルバッテリーで１．３Ｖであり、かつモ
ータの起動不能はペイジング信号の不通につながる重大
欠陥であり、あらゆる環境条件において確実な起動を保
証しなければならない。

【０００３】図４（ａ）は従来の円筒形のコアレスロー
タにて構成された振動モータの半断面図であり、振れ回
り振動を発生するためのカウンタウェイト１、駆動用モ
ータ２、円筒形のコアレスロータ３、ロータ巻線に対向
する薄肉厚の希土類永久磁石界磁４で構成される。コア
レスロータ３はシャフト５に整流子６を介して連結され
ている。モータの駆動は刷子７を経て整流子６よりロー
タ３の巻線に電流を供給することにより達成される。

【０００４】図４（ｂ）はペイジャーのケースへの振動
モータの収納構造と振動モードを示したものであり、駆
動モータ２はケース８内にありケースの厚みＢを薄くす
るためには細径のモータであることが必要である。駆動
モータ２の回転によってカウンタウェイト１が回転中心
Ｐより図に示すように振れ回る。振れ回りモーメントは
カウンタウェイト１の重心と回転中心Ｐとの距離Ｌとカ
ウンタウェイト１の遠心力との積で決まるもので、遠心
力はモータの回転スピードの２乗と重心力とカウンタウ
ェイトの重心運動半径の積によることは明らかである。 振動の方向としてはケース８のＡ面とＢ面の２面を含む
あらゆる方向に発生する。

【０００５】図５（ａ）は従来の偏平形のコアレスロー
タにて構成された振動モータの断面を示したもので、モ
ータ本体９において、その構成は円板状のコアレスロー
タ１０の巻線コイルに対向して薄肉板状の希土類永久磁
石界磁１１、板状のコアレスロータ１０はシャフト１２
に整流子１３を介して連結されている。モータは刷子１
４を経て整流子１３よりロータ１０の巻線に電流を供給
する。ただし円筒形と異なるのはカウンタウェイトのか
わりに板状ロータ１０を軸に対し偏重心にしている。

【０００６】この偏重心の作用に関して図５（ｂ）は偏
平形振動モータの振動モードを表わしている。振動モー
タ９は図５（ｂ−２）に示すようにペイジャーケース１
５に収納されている。振動モードは図５（ｂ−１）のよ
うにモータ軸上の振動で、この発生因は板状ロータ１０
の対称な順方向トルク分布方向の変動分による軸方向の
分力成分である。対称な順方向トルク分布とは、軸周辺
に対称に分布している巻線コイルによる偶力のトルク分
布の結果発生する軸スラスト方向の分力が、偶トルクの
変動分（ワウ）により生ずる軸スラスト方向の変動分で
ある。

【０００７】図５（ｂ−２）によるケース１５のＢ面に
おける振動成分は、たとえばロータ巻線を軸１２の周辺
に非対称に配し、その結果軸周辺に非対称な偶トルクを
発生させるとロータ１０は軸に対し倒れ回りが発生する
。図５（ｂ−３）はロータ１０のコイルを非対称に配置
する図５（ｂ−２）と同一状態により生ずる円板状ロー
タ１０の偏重心や、意図的に偏重心用重錘作用を付加し
た場合に発生する軸の一面上の振れ回りである。ペイジ
ャーの場合図５（ｂ−２），（ｂ−３）に示す振動モー
ドが有効であり、図５（ｂ−２）はケース１５のＢ面の
振れ、図５（ｂ−３）は同Ａ面の振れ成分となる。

【０００８】特に図５（ｂ−２）の振動モードは振動中
心Ｐに対し、振動モーメントは偏トルクの軸方向成分の
動作中心までの距離Ｌに関係し、有効な振動力を取り出
すにはこのモーメント力が大きいことが望ましい。図５
（ｂ−１）の振動モードはモータケースの剛体で押えら
れていて振動出力を取り出すには役立たない。このよう
にカウンタウェイトをもって振れ回らす円筒形振動モー
タと、偏心ロータをもって構成する偏平モータの振動に
寄与する偏重心の役割りは異なっている。特に偏平モー
タにおいては非対称トルク分布が振動力に対して大きな
働きをなす。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前記のようにペイジャ
ーは単セル電池による低電圧で低価格のマイクロ整流子
モータを適用するのが一般的であるが、刷子，整流子の
接触不良による起動不能の恐れが常に付随している。本
発明はその欠点を軽減させると同時に振動力を付加する
ことを目的としたものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者等の研究は整流
子の材質，構造，寸法精度及び刷子材質，構造．バネ圧
等多岐にわたって行なっているが、低電圧例えば０．７
Ｖ程度における起動不能状態は、火花発生状態において
最も厳しい。すなわち刷子が整流子片間を跨る位置にモ
ータが停止している状態の頻度が多いことが分かった。

【００１１】本発明は、電機子ロータに偏重心をもたせ
ることにより振れ回り振動力を取り出す整流子形コアレ
スモータにおいて、界磁の一極対にわたり軟磁性材また
は永久磁石をロータの一部分に取り付け、振れ回り力を
増大せしめると同時に、刷子が整流子片間に跨った位置
にロータが停止しないように軟磁性材または永久磁石に
て停止位置を規制したペイジャー用振動モータである。

【００１２】筒形構造をなすモータにおいては、カウン
タウェイトを磁性材とし、その外周部にモータの整流子
片間に刷子が跨がらない位置に停止するように吸引すべ
き、少くとも一方が永久磁石からなる部材を配し、円筒
形構造をなす回転電機と固定界磁の一極と対向する１個
あるいは軸に対して、それと対をなす対称位置に軟磁性
体を配する。また偏平板状電機子ロータにより構成され
るモータにおいては、板状電機子巻線中において対向す
る固定子界磁の一極に対して１個の軟磁性体からなる部
材を配し、その位置は停止時に刷子が整流子片に跨らな
い位置に吸引して停止するようにし、円板状電機子巻線
中において固定子界磁の極と対向して軸まわりに対する
非対称位置に１個または複数の同極性の永久磁石極を配
する。

【００１３】

【実施例】図１（ａ）は本発明による円筒形モータの一
例を示すもので、構成は図４に準拠している。カウンタ
ウェイト１は軟磁性材よりなり、モータ２にシャフトで
連結されている。カウンタウェイトを周回して置かれた
永久磁石１６、永久磁石１６のカウンタウェイト１の反
対面に貼合されたヨーク１７で構成される。例えば図の
ような偏心カウンタヨーク１に対して永久磁石が２極の
場合、コギング点は４ケ所発生し停止時の吸引点は２ケ
所、永久磁石の極中心にて常にロータは停止する（カウ
ンタウェイトの偏重心の影響を無視する）。

【００１４】カウンタのシャフトに対する固定はロータ
への流入電流の大小で刷子と整流子の関係位置が分かる
ので、刷子が整流子片間に跨らない位置にカウンタウェ
イト１をシャフトに固定することができる。また発生す
るコギングトルクは回転中のカウンタウェイトの速度変
動としてあらわれる。遠心力は偏重心と速度の２乗の積
であるから、この速度変動分も振動要素として補強され
る。図２（ａ）は整流子片が３セグメント、カウンタウ
ェイト１の２極永久磁石１６の吸引停止点が刷子と整流
片間に跨る点から３０゜である点におけるトルク変動ω
を表わしたもので、実線は整流子片切り替わりによる変
動分、点線はカウンタウェイトによる変動分、２点鎖線
は合成トルク変動分である。またこのトルク変動分によ
る回転速度変動分を偏重心による振れ回りによる振動と
してある静止点からの投影ｆとして表わすと、図２（ｂ
）となる。合成振動は図（ｂ）において２点鎖線のよう
になる。 結局、振動変化度及び振幅共補強される。

【００１５】図１（ｂ）は円筒形モータにおける他の実
施例を示すもので、モータは図４のモータに軟鉄板１８
をシャフト５を介して整流子６の支持部の側面に貼合し
たもので、本図の場合軟鉄板１８は２極構成を示してい
る。図３（ａ）は図１（ｂ）各部の関係位置を説明した
図である。すなわち各部の番号は図４及び図１と同一部
品を示している。停止点が整流子６の片間より刷子７が
３０゜ずれた点で軟鉄板１８の極中心と永久磁石界磁４
の極中心が一致し、その時のロータ３の巻線コイルの関
係を示している。このように対称な極をもつ極板による
コギングトルクは図２に示すカウンタウェイトの場合の
２倍極数をもっているので、極数倍大きくなり図２（ｂ
）の振動成分への付与も大きくなる。但し偏重心には軟
鉄板は関与しない。

【００１６】図３（ｂ）は偏平コアレスの振動モータ（
図５）に本発明を適用した３ロータコイル３整流子セグ
メントの例を示したものであり、符号は図５と同一であ
る。本発明として付加した部品はロータ１０の２つの巻
線のうちの２コイル中心に軟鉄極または同極の永久磁石
界極を永久磁石界磁極１１に対向させることにより、偏
重心と図５（ｂ−２）のケース１５のＢ面振れを増大さ
せると同時に、停止時に永久磁石界磁１１と同極性の永
久磁石１９を対向吸引させることにより刷子１４が整流
子１３の片間に跨らないようにした。

【００１７】図３（ｃ）は図３（ｂ）の板状の３ロータ
コイルがＹ結線をなしているのに対しＶ結線をなし、電
気的には対称であるが位置的コイルの配置を非対称とし
て円板状のロータ１１にさらに偏重心量を付加した例を
示したものである。なお本発明は永久磁石界磁の２極に
ついて説明したが、多極の場合でもそれに対向する電気
的同一関係において、ロータコイルの位置の配置におい
て本発明が成立することはいうまでもない。

【００１８】

【発明の効果】本発明により、ペイジャー用振動モータ
において、高い信頼性でモータを起動させることができ
ると同時に、大きな振動力を付加させることが可能にな
った。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による円筒形モータの実施例の概略図及
び矢印方向から見た端面図。

【図２】（ａ）は整流子３セグメント２極永久磁石界磁
における本発明によるトルク変動図であり、（ｂ）は整
流子３セグメント２極永久磁石界磁における本発明によ
る静止点投影の振動の模式図。

【図３】（ａ）は本発明による図２の各構成部の関係位
置説明図で、（ｂ）は本発明による偏平モータの各構成
部の関係位置説明図で、（ｃ）は本発明による偏平モー
タの各構成部の他の一例の関係位置説明図。

【図４】（ａ）は円筒形のコアレスロータにて構成され
た振動モータの部分断面図で、（ｂ）は円筒形のコアレ
スロータにて構成された振動モータのペイジャーケース
内における振動モード説明図。

【図５】（ａ）は本発明による偏平形コアレス振動モー
タの断面図で、（ｂ）は偏平形コアレスの振動モータの
ペイジャーケース内における振動モード説明図。

【符号の説明】

１　　カウンタウェイト ２　　円筒形モータ本体 ３　　コアレスロータ ４　　永久磁石界磁 ５　　シャフト ６　　整流子 ７　　刷子 ８　　ペイジャーケース ９　　偏平形モータ本体 １０　　コアレスロータ １１　　永久磁石界磁 １２　　シャフト １３　　整流子 １４　　刷子 １５　　ペイジャーケース １６　　永久磁石 １７　　ヨーク １８　　軟鉄板 １９　　永久磁石

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　電機子ロータに偏重心をもたせること
   により振れ回り振動力を取り出す整流子形コアレスモー
   タにおいて、界磁の一極対にわたり軟磁性材または永久
   磁石をロータの一部分に取り付け、刷子が整流子片間に
   跨った位置に前記ロータが停止しないように、前記軟磁
   性材または永久磁石にて停止位置を規制したことを特徴
   とするペイジャー用振動モータ。
2. 【請求項２】　　円筒形構造をなすモータのカウンタウ
   ェイトを磁性材とし、その外周部にモータの整流子片間
   に刷子が跨がらない位置に停止するように吸引すべき、
   少くとも一方が永久磁石からなる部材を配した請求項１
   のペイジャー用振動モータ。
3. 【請求項３】　　円筒形構造をなすモータと固定界磁の
   一極と対向する１個あるいは軸に対してそれと対をなす
   対称位置に軟磁性体からなる部材を配した請求項１のペ
   イジャー用振動モータ。
4. 【請求項４】　　偏平板状電機子ロータにより構成され
   るモータにおいて、円板状電機子巻線中において対向す
   る固定子界磁の一極に対して１個の軟磁性体を配し、そ
   の位置は停止時に刷子が整流子片に跨らない位置に吸引
   して停止するようにした請求項１のペイジャー用振動モ
   ータ。
5. 【請求項５】　　偏平板状電機子ロータにより構成され
   るモータにおいて、円板状電機子巻線中において固定子
   界磁の極と対向して軸まわりに対する非対称位置に、１
   個または複数の同極性の永久磁石極を配した請求項１の
   ペイジャー用振動モータ。