JPH07110114B2 - 振動型軸方向空隙型電動機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の産業上の利用分野］ 本発明は視聴覚障害者用の信号受信器において，所定の
信号を伝達する目的や，軽いバイブレータを人体等に与
えることができマッサージ効果あるいは軽い振動を必要
とするマッサージ装置，または無線電話呼び出し装置
（ページャ。商標名としてはポケットベルが知られてい
る）等に内蔵され，駆動することで上記ページャ等に振
動を与え，その振動を人体等に与えることで，当該ペー
ジャ等が作動していることを知らせる目的等に使用でき
る装置等，振動を起こさせることができる振動型軸方向
空隙型（直流）電動機に関し，特に電機子コイルが２個
または３個といった少ない数の複数個用いる場合や，電
機子コイルが２相分しか無く，この２相分の電機子コイ
ルを３相構造に構成した電動機に用いてより有用なもの
である。

［従来技術とその問題点］ 振動を人体に伝える目的の装置としては，マッサージ
機，盲人用の信号受信器等種々のものが知られている。

本発明の振動型軸方向空隙型電動機は，上記装置に用い
て有用なものであるが，例えば，ページャについて以下
に示すと，従来では下記の欠点があった。

昨今の情報化社会においてページャは，ビジネスマンに
多用され，その販売台数も増加している必需品である。

ここに，ページャは，場所を問わず大きな音を発して鳴
りだし，その音は周囲の人に迷惑をかけたり，あるいは
その音はページャを持つ人の精神面にも良くない影響を
与えるに至っている。

このような現状下おいて，昨今では音を出す変わりにペ
ージャに振動を起こさせることにより，電話の呼び出し
を伝えることができるようにする試みがなされている。

ページャに振動を起こさせる手段としては，種々のもの
が考えられるが，小型のページャに振動を与えるには，
安価な小型直流モータが有望視されている。特に直流モ
ータは，安価であり，また小型でありながら効率良好
で，高速回転に適することから尚更である。

ここに従来の，ページャ５等に用いられている軸方向空
隙型電動機４としては，例えば第８図及び第９図に示す
ように偏平な軸方向空隙型電動機１の回転軸２に旋回板
３を取り付けた構造となっている。

このように軸方向空隙型電動機１の回転軸２に旋回板３
を取り付けて構成した振動型軸方向空隙型電動機４をペ
ージャ５に内蔵し，これを駆動すればページャ５が振動
することになる。

第10図は，軸方向に偏平な振動型軸方向空隙型電動機４
に用いた軸方向空隙型電動機１の縦断面図で,6,7は磁性
体でできたモータケーシングで，モータケーシング6,7
はステータヨークを兼ねている。

モータケーシング6,7の中心部には軸受8,9が装着され，
該軸受8,9によって回転子を構成するコアレス偏平電機
子10の回転軸２が回動自在に支持されている。

コアレス偏平電機子10は，例えば，効率良好な３相の軸
方向空隙型直流電動機１とするために，第11図及び第12
図に示すように回転軸２と同心円状で且つ周方向に沿っ
て３個の空心型の電機子コイル12−1,12−2,12−３を12
0度の等間隔ピッチで互いに重ならないようにその外周
部をプラスチック［樹脂］23でモールドして一体化して
円板状に形成している。

電機子コイル12−1,・・・,12−３は，半径方向の有効
導体部12a,12a′が発生トルクに寄与し，周方向の導体
部12b,12cは発生トルクに寄与しないものとなってい
る。

また各電機子コイル12−1,・・・,12−３は，効率良好
な電動機１を形成するために，有効導体部12aと12a′と
の開角を，後記にて第13図で示す界磁マグネット14（４
極となっている）の一磁極の幅と等しい幅，すなわち90
度の扇枠状のものに形成している。

コアレス偏平電機子10の下面部には，回転軸２と同心状
に整流子片11−1,・・・,11−６群から成る整流子11が
設けられている。整流子11については，後記する。

整流子11と同心状に，コアレス偏平電機子10の下面に
は，第12図に示すようにプリント配電板13が配設され，
電機子コイル12−1,・・・,12−３と整流子11がプリン
ト配電板13を介して究極的に第15図乃至第18図に示すよ
うに電気的な結線がなされている。第15図及び第16図の
場合は,Y型結線で，第17図及び第18図の場合は，Δ結線
となっている。

コアレス偏平電機子10と軸方向の空隙37を介して対向す
るモータハウジング７面には，第13図に示すようにＮ
極,S極の磁極を交互に90度の開角で有するフラットな円
環状の界磁マグネット（界磁）14が固定されている。

界磁マグネット14の内面には，プラスチックで形成され
た円環状のブラシホルダ15によって支持された２個のブ
ラシ16,17が第14図及び第17図に示すように90度の開角
で摺接している。

コアレス偏平電機子10は，第11図，第12図，第15図乃至
第18図から明らかなように３個の電機子コイル12−1,・
・・,12−３を120度のピッチで配設し，第13図に示す４
極のフラットで円環状をなしている界磁マグネット14と
第10図に示すように軸方向の空隙37を介して面対向して
いる。界磁マグネット14は，第13図から明らかなよう
に,90度の開角幅でＮ極,S極の磁極が交互に４極に着磁
されたものとなっている。

第15図は界磁マグネット14とＹ型結線した場合における
コアレス電機子コイル12−1,・・・,12−３との展開図
で，第16図は,3個の電機子コイル12−1,・・・,12−３
群と６個の整流子片11−1,・・・,11−６群からなる整
流子11とをＹ型結線した場合の結線図で，第17図は界磁
マグネット14とΔ結線した場合におけるコアレス偏平電
機子10との展開図を示し，第18図は３個の電機子コイル
12−1,・・・,12−３と６個の整流子片11−1,・・・,11
−６からなる整流子11とをΔ結線した場合の結線図を示
す。

第15図及び第16図を参照して，電機子コイル12−1,・・
・,12−３は，それぞれの一方の有効導体部12aの端子を
整流子片11−1,11−3,11−５に接続し，他方の端子はそ
れぞれ共通接続し，整流子片11−１と11−４を,11−２
と11−５を,11−３と11−６を電気的に結線している。

第15図を参照して，ブラシ16と17及び電機子コイル12−
1,・・・,12−３は，整流子片11−1,・・・,11−６が60
度のピッチで等間隔に形成しているので，上記電機子コ
イル12−1,・・・,12−３に電気角で180度ずつ正逆方向
の電流を流すことができるように当該２個のブラシ16,1
7を互いに電気角で180度（機械角90度）をずらして摺動
接触させている。

ブラシ16,17は，それぞれ図示しない駆動回路の正側電
源端子18,負側電源端子19に接続している。

第17図及び第18図は，Δ結線を示すもので，電機子コイ
ル12−1,・・・,12−３の一方の有効導体部12bの端子
は，それぞれ整流子片11−1,11−3,11−５に接続し，他
方の端子は，それぞれ整流子片11−2,11−4,11−６に接
続している。

また電機子コイル12−１の他方の有効導体部12bと電機
子コイル12−３の一方の有効導体部12aとを電気的に結
線し，電機子コイル12−２の一方の有効導体部12aと電
機子コイル12−３の他方の有効導体部12bとを電気的に
結線し，電機子コイル12−１の一方の有効導体部12aと
電機子コイル12−２の他方の有効導体部12bとを電気的
に結線している。

従って，ブラシ16,17及び整流子11を介して電機子コイ
ル12−1,・・・,12−３群に通電すると，ブラシ16,17と
接触摺動しつつ，整流子11が回転すると，例えば，第15
図及び第17図の状態では，電機子コイル12−1,12−３に
矢印方向の電流を流すことができ，記号ｆの大きさの回
転トルクを得て，矢印Ｆ方向に電機子コイル12−1,・・
・,12−３群からなるコアレス偏平電機子10を回転させ
ることになる。

従って，このような振動型軸方向空隙型電動機４を有す
るページャ５を身に付けていれば，ページャ５が振動し
て，当該ページャ５の振動で，電話の呼び出しがあった
ことを知ることができる。

上記ページャ５に採用されている軸方向空隙型電動機１
は，確かに有用なものであるが，これを単に，旋回板３
を取り付けてページャ５用に用いるとなると，回転軸２
に旋回板３を取り付けなければならないことから，量産
面において優れず，ページャ５を高価にする欠点がある
ほか，また旋回板３があるため，当該電動機１が軸方向
に長くなり，ページャ５のより一層の小型化・かつコス
トダウン化に支障があるものとなっていた。

［発明の課題］ 本発明は，従来の欠点を解消するためになされたもの
で，回転軸に旋回板を取り付けることなく振動するペー
ジャ等に適する振動型軸方向空隙型電動機を安価且つ軸
方向に厚みが薄く小型軽量に構成できるようにすること
を課題としてなされたものである。特に，カードタイプ
のページャの場合には，円筒形の電動機を振動発生用と
して用いた場合には，厚みが厚くなり適さないし，また
偏平形の軸方向空隙型電動機の回転軸に旋回板を用いて
振動発生用として用いた場合は，旋回板を取り付ける
為，量産性の面で優れず，高価になる。そこで本発明の
課題は，振動を発生させるために旋回板を用いず，軸方
向空隙型電動機の構成要素である回転子としての偏平円
板形状のコアレス電機子の電機子コイルの一部を削除す
るなどコアレス偏平電機子が回転した場合に偏心且つ振
動して回転するように偏重心配置となるように複数の電
機子コイル群を周方向において不等間隔に配置し，しか
も電機子コイル間の空き部分にＮ極またはＳ極のいずれ
か一方の磁極に着磁した永久磁石を配設して永久磁石に
よる吸引・反発力を利用して振動効果を高め、その上更
に、その永久磁石をコアレス電機子の界磁マグネットと
対向する面に配設した場合には，該永久磁石によって界
磁マグネットとコアレス電機子間の空隙長が大きくな
り，トルクが低下することになるから，そのようなこと
が生じさせないような位置に永久磁石を配設して当該コ
アレス電機子が回転した場合に，より大きな振動が発生
するように回転バランスを崩し，実用に適する大きな振
動を発生することを課題になされたものである。またこ
のような課題を達成することにより，旋回板を不要に
し，あるいはその旋回板を取り付けるための回転軸を電
動機の上面から突出させないことを可能にすれば，より
厚みが薄く，薄型且つ小型軽量の振動型軸方向空隙型電
動機が得られることが可能になるので，本発明の課題は
そのような振動型軸方向空隙型電動機を得ることを可能
にすることにある。

［発明の課題達成手段］ かかる発明の課題は,N,Sの磁極を交互に複数個有する界
磁マグネットを固定子として備え，回転中心を基準にし
た同心円状配置の位置において複数のコアレス電機子コ
イルを備えたコアレス偏平電機子を軸方向の空隙を介し
て上記界磁マグネットと相対的回転する回転子とした軸
方向空隙型電動機において，上記コアレス偏平電機子は
回転した場合に偏心且つ振動して回転するように偏重心
配置となるように複数の電機子コイル群を周方向におい
て不等間隔に配置し，電機子コイル間の空き部分にＮ極
またはＳ極のいずれか一方の磁極に着磁した永久磁石を
配設することで達成できる。

その他の目的は以下の説明で明らかにする。

［発明の実施例］ 以下本発明の実施例である,N,Sの磁極を交互に複数個有
する界磁マグネットを固定子として備え，回転中心を基
準にした同心円状配置の位置において複数のコアレス電
機子コイルを備えたコアレス偏平電機子を軸方向の空隙
を介して上記界磁マグネットと相対的回転する回転子と
した軸方向空隙型電動機において，上記コアレス偏平電
機子は回転した場合に偏心且つ振動して回転するように
偏重心配置となるように複数の電機子コイル群を周方向
において不等間隔に配置し，電機子コイル間の空き部分
にＮ極またはＳ極のいずれか一方の磁極に着磁した永久
磁石を配設した振動型軸方向空隙型電動機について説明
するが，カードタイプのページャに用いる振動型軸方向
空隙型電動機の場合，厚みが3mm程度以下で，外径が20m
m以下のものに形成することが望ましいので，用いる電
機子コイルの数は２乃至３個で，効率の良い２乃至３相
通電構造とすることが望ましい。そこで，以下に示す実
施例では，従来の３相通電構造の軸方向空隙型電動機１
を僅かに変えるだけの構造で得られる振動型軸方向空隙
型電動機について説明する。

［発明の第１実施例］ 第１図乃至第６図を参照して，本発明の第１実施例とし
ての振動型軸方向空隙型電動機について説明する。

第１図は，軸方向に偏平な振動型軸方向空隙型電動機20
の縦断面図で，第10図と同一部材には，同一符号を用い
て，その説明を省略する。第２図は，第１図のものを具
体化した振動型軸方向空隙型電動機20の分解斜視図で，
第１図及び第２図に示す振動型軸方向空隙型電動機20
と，第８図乃至第10図の振動型軸方向空隙型電動機４と
が異なるのは，主に電動機20では旋回板３を不要にでき
る点と，この構造の電動機20では，旋回板３を取り付け
る必要が無いことから，回転軸２′を電動機20の上方に
突出させなくて良いので，その分だけ軸方向に短い振動
型軸方向空隙型（直流）電動機20を形成できること及び
電機子コイル12−３がないので，その分だけ電気的結線
が容易になる等の点に於いて，電動機20の外観上におい
て差異が見られる。その他については，以下に詳細に説
明していく。

この電動機20では，軸受8,9によって，コアレス偏平電
機子21が回動自在に支持されているが，このコアレス偏
平電機子21が上記コアレス偏平電機子10と異なるのは，
主にコアレス偏平電機子10の電機子コイル12−３の１個
分をそのまま削除して，電機子コイル12−３が存在して
いた部分を透孔に形成し，この透孔に界磁マグネット14
にＮ極（またはＳ極でも良い）の着磁極を向けて永久磁
石22を埋設している点と回転軸２′が電動機20の上方に
突出させなくても済むため，回転軸２よりも長さが短く
なっている点である。すなわち，第１図から明らかなよ
うに回転軸２′を電動機20の上部に突出させていない。

以上のようにすることによって,N,Sの磁極を交互に複数
個有する界磁マグネット14を固定子として備え，上記の
ように電機子コイル12−３を削除するのみで，コアレス
偏平電機子21が回転した場合に偏心且つ振動して回転す
るように偏重心配置となるように複数の電機子コイル群
12−1,12−２を周方向において不等間隔に配置し，該コ
アレス偏平電機子21の回転バランスを容易に崩すことが
出来る。しかも，電機子コイル12−３が存在しない空き
部分の所定箇所（上記透孔）にＮ極またはＳ極のいずれ
か一方の磁極に着磁した永久磁石22を配設して円板状に
形成したコアレス偏平電機子21を上記界磁マグネット14
と軸方向の空隙を介して面対向し且つ回動自在に支持し
た振動型軸方向空隙型電動機20を極めて容易に形成でき
る。

尚，以上のままでも良いが，本発明の第１実施例では，
このコアレス偏平電機子21を比重が軽いプラスチック23
等によってモールドされた電機子コイル12−１と永久磁
石22との間の部分に，比重の重い非磁性体，例えば鉛，
タングステン等で形成した偏心用金属錘24を設けてい
る。

尚，上記永久磁石22及び偏心用金属錘24をコアレス偏平
電機子21に配設するに当たっては，電機子コイル12−1,
12−２をプラスチック（樹脂）23で円板状にモールドす
る際に同時に一体化するのが好ましい。ここで，プラス
チック23は，電機子コイル12−1,12−２よりも比重が軽
い材質のものを選択することが好ましく，また偏心用金
属錘24は，電機子コイル12−1,12−２よりも比重の重い
金属，例えばタングステン合金を用いると好ましい結果
が得られる。

尚，第２図において，符号25,26は，それぞれ後記第３
図で示す正側電源端子18,負側電源端子19に接続された
リード線を示す。

このように形成したコアレス偏平電機子21を有する振動
型軸方向空隙型電動機20によれば，電機子コイル12−1,
12−２が銅材であるため，偏心用錘として機能するが，
永久磁石22があるため，この永久磁石22と界磁マグネッ
ト14との吸引・反発作用が優先して偏心しながら回転す
るので，軸方向並びに回転方向に振動を発生するので，
この電動機20を内蔵したページャ５が振動することにな
る。なお、錘24は，上記作用を助長するために設けたも
ので，また永久磁石22は，界磁マグネット14との関係
で，適宜な磁力の強さのものを選定する必要がある。永
久磁石22として，あまり磁力の弱いものを用いると，界
磁マグネット14の磁力によって磁化されて，良い結果が
得られなくなるからである。この電動機20においては，
上記電動機１同様に６個の整流子片11−1,・・・,11−
６からなる整流子11及び２個のブラシ16,17があり，ブ
ラシ16,17の配設については上記電動機１の場合と同じ
であるが，整流子11については，第３図乃至第６図に示
すように電気的結線を行っている。

第３図及び第４図は，Δ結線の場合を示し，電機子コイ
ル12−1,12−２の一方の有効導体部12aは，それぞれ整
流子片11−1,11−３に接続し，他方の有効導体部12b
は，それぞれ整流子片11−2,11−４に接続している。

整流子片11−３と11−６を,11−４と11−１を,11−５と
11−２を電気的に結線している。

このように，Δ結線の場合には，電機子コイル12−３を
省くだけで，従来（第17図及び第18図の場合）とほとん
ど同じ電気的結線方法で足りるが,Y型結線の場合には，
そのままでは駄目で，第５図及び第６図に示すように工
夫する必要がある。

以下にその場合のＹ型結線について説明していく。

第５図及び第６図は,Y型結線の場合を示し，整流子片11
−1,・・・,11−６群からなる整流子11とブラシ16,17と
の対応関係は，上記実施例と同じであるが，電機子コイ
ル12−1,12−２は次のように電気的結線がされている。

電機子コイル12−1,12−２の一方の有効導体部12aは，
それぞれ整流子片11−1,11−３に接続されている。また
電機子コイル12−１と12−２の他方の有効導体部12b
は，互いに共通接続している。

整流子片11−１と11−４を,11−２と11−５を,11−３と
11−６とを電気的に結線している。

電機子コイル11−１と11−２との他方の有効導体部12b
同士の接続点27を整流子片11−２に接続してショートさ
せている。

このように電気的なショートを行っている点が，上記Δ
結線の場合と異なっている。

このようにショートしないと,Y型結線の場合には，回転
トルクが発生しない点が出てきて，滑らかな回転が行え
なくなるためである。

［本発明の第２実施例］ 第７図は，第２図の電機子コイル12−１と永久磁石22間
の錘24を除去したもので，この除去した部分もプラスチ
ック23でモールドして形成したコアレス偏平電機子21′
を示す。

［本発明の効果］ 本発明は，従来公知の軸方向空隙型電動機を僅かに改良
するだけで，視聴覚障害者の信号伝達用，バイブレータ
用，ページャ用等に有効に機能でき，しかも，従来に於
いてページャに採用されている振動型軸方向空隙型電動
機に比較して，軸方向に厚みを薄く形成できる利点があ
る。このため上記装置に採用すれば，当該装置を小型且
つ安価に製作できる利点がある。その上，回転バランス
を崩したコアレス偏平電機子の電機子コイル間の空き部
分に更に吸引・反発によって回転バランスを崩すことが
できる永久磁石を配設しているので，より大きな振動を
発生させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明第１実施例の振動型軸方向空隙型電動機
の縦縦断面図，第２図は同分解下面斜視図，第３図及び
第４図は電機子コイル群をΔ結線する場合の説明図，第
５図及び第６図は電機子コイル群をＹ型結線する場合の
説明図，第７図は同第２実施例のコアレス偏平電機子の
下面分解斜視図，第８図は従来の振動型軸方向空隙型電
動機を用いたページャの説明図，第９図は旋回板を用い
た振動型軸方向空隙型電動機の説明図，第10図は同軸方
向空隙型電動機の縦縦断面図，第11図は同軸方向空隙型
電動機のコアレス偏平電機子の上面斜視図，第12図は同
コアレス偏平電機子の下面図，第13図は同軸方向空隙型
電動機に用いた一例としての界磁マグネットの平面図，
第14図は整流子とブラシとの関係の説明図，第15図及び
第16図は電機子コイル群と整流子片群をΔ結線した場合
の説明図，第17図及び第18図は電機子コイル群と整流子
片群をＹ型結線した場合の説明図である。 ［符号の説明］ １……軸方向空隙型電動機,2,2′……回転軸,3……旋回
板,4……振動型軸方向空隙型電動機,5……ページャ,6,7
……モータケーシング,8,9……軸受,10,10′……コアレ
ス偏平電機子,11……整流子,11−1,・・・,11−６……
整流子片,12−1,・・・,12−３……電機子コイル,12a,1
2a′……有効導体部,12b,12c……発生トルクに寄与しな
い導体部,13……プリント配電板,14……界磁マグネッ
ト,15……ブラシホルダ,16,17……ブラシ,18……正側電
源端子,19……負側電源端子,20……振動型軸方向空隙型
電動機,21,21′……コアレス偏平電機子,22……永久磁
石,23……プラスチック,24……偏心用金属錘,25,26……
リード線,27……接続点。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】N,Sの磁極を交互に複数個有する界磁マグ
   ネットを固定子として備え，回転中心を基準にした同心
   円状配置の位置において複数のコアレス電機子コイルを
   備えたコアレス偏平電機子を軸方向の空隙を介して上記
   界磁マグネットと相対的回転する回転子とした軸方向空
   隙型電動機において，上記コアレス偏平電機子は回転し
   た場合に偏心且つ振動して回転するように偏重心配置と
   なるように複数の電機子コイル群を周方向において不等
   間隔に配置し，電機子コイル間の空き部分にＮ極または
   Ｓ極のいずれか一方の磁極に着磁した永久磁石を配設し
   た，振動型軸方向空隙型電動機。
2. 【請求項２】上記偏心且つ振動して回転するように形成
   したコアレス偏平電機子は，コアレス電機子コイル群を
   等間隔に有するコアレス偏平電機子の１以上の電機子コ
   イルを削除して形成した電機子コイルが存在しない空き
   部分にＮ極またはＳ極にいずれか一方の磁極に着磁した
   永久磁石を配設して円板状に形成した，特許請求の範囲
   第（１）項記載の振動型軸方向空隙型電動機。
3. 【請求項３】上記偏心且つ振動して回転するように形成
   したコアレス偏平電機子は，コアレス電機子コイル群を
   等間隔に有するコアレス偏平電機子の所定箇所の電機子
   コイルを１以上削除して透孔を形成し，該透孔部分に上
   記永久磁石を埋設した，特許請求の範囲第（２）項記載
   の振動型軸方向空隙型電動機。
4. 【請求項４】上記偏心且つ振動して回転するように形成
   したコアレス偏平電機子は，樹脂にて円板状に形成し
   た，特許請求の範囲第（１）項乃至第（３）項いずれか
   に記載の振動型軸方向空隙型電動機。
5. 【請求項５】N,Sの磁極を交互に４個有するフラットな
   界磁マグネットを固定子として備え，該界磁マグネット
   と軸方向の空隙を介して面対向し且つ回動自在に支持さ
   れた３個のコアレス電機子コイル群を等間隔に有するコ
   アレス偏平電機子のうちの１個のコアレス電機子コイル
   を削除して２個の電機子コイルにて上記コアレス偏平電
   機子を構成し，該削除した電機子コイルが存在しない空
   き部分に上記永久磁石を配設した，特許請求の範囲第
   （２）項乃至第（４）項いずれかに記載の振動型軸方向
   空隙型電動機。
6. 【請求項６】上記コアレス電機子は,3n（ｎは１以上の
   整数）個の整流子片を有する整流子と，この整流子に界
   磁マグネットの一磁極の幅のｍ（ｍは１以上の奇数）倍
   の開角で２個の正側電源端子，負側電源端子に接続され
   たブラシを備えてなる，特許請求の範囲第（１）項乃至
   第（５）項いずれかに記載の振動型軸方向空隙型電動
   機。
7. 【請求項７】上記コアレス偏平電機子は,6個の整流子片
   を有し，この６個の整流子片と上記２個の電機子コイル
   とはＹ型状結線され，残りの削除した電機子コイルの端
   子が接続されるべき整流子片と上記２個の電機子コイル
   のそれぞれの一端を共通接続した接続点とをショートし
   てなる，特許請求の範囲第（７）項記載の振動型軸方向
   空隙型電動機。