JPH1042517A - 振動モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低速で実用上十分な大きさの振動が得られる
小型の振動モータを低価格で提供する。 【解決手段】 電機子１２を比重の大きな鋼板１０を積
層して構成し、突極１６を電機子１２の回転中心より片
側半分の１８０度の範囲のみに形成することで、電機子
の重心２９を回転中心２８から大きく偏倚させ加振力を
機械的に増加させる。また、通常のモータ同様に突極１
６の先端外周面２６に所定の間隙ｄを設けて固定磁極を
駆動マグネット２５として対面配置することで合理的に
磁路を形成し、電磁気的回転力による機械的な不平衡回
転加速度を効率よく振動として利用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、極めて小型の直流
モータに係わり、特に具体的には、ポケットベル、簡易
型携帯電話、視聴覚障害者の呼び出し信号用等に使用す
るそれ自体が振動発生源として機能する微小な振動モー
タに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のモータは、図５（ａ），
（ｂ）に示したように、成形樹脂の偏心回転体５０に装
着した空心コイル５１の巻回面に固定磁極５２を対面配
置し、整流子５３を介して通電により空心コイル５１に
発生される交番電流磁界と固定磁極５２間の電磁相互作
用により、偏心回転体５０の軸受５４を枢支して両端が
ケース５５に固設されている固定軸５６の回りに偏心回
転体５０を回転させ、振動を発生させている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】振動モータは適用機器
の性質上可能な限り小型な製品が望まれるので、この場
合、装置が扁平に構成でき、少ない消費電力で作動でき
ることはメリットであるが、装置が小型になればなるほ
ど慣性質量が少なくなるので加振力が不足して、効果的
に人体に訴えるに必要な振動が得られなくなる。偏心回
転体５０を高速回転させることで所要の振動を得ること
ができるが、整流子５３とブラシ５７との接触部分の摩
耗量が大きくなって、モータ寿命を短くする。

【０００４】一方、空心コイル５１と固定磁極５３の対
面構造は、回転トルクが小さいので磁束密度の大きなマ
グネットが必要となる。しかしながら、大きな磁束密度
が得られる例えば希土類マグネットは高価でコストの高
騰を招く。慣性質量の増大のために、偏心回転体５０の
母材となる樹脂に比重の大きな材料を配合する手段も限
界があり顕著な効果は期し難い。

【０００５】本発明の目的は、上記の問題点の解消にあ
り、低速で実用上十分な大きさの振動が得られる小型の
振動モータを低価格で提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係わる振動モータは、装備されたケーシ
ングの内周側面に駆動マグネットが装着固定され、また
このケーシング内には電機子が突極を前記駆動マグネッ
トに対向させて回転自在に支持されている。この電機子
の突極に３相のコイルが巻回され、この各相のコイルに
は整流子が電気的に接続されている。

【０００７】前記電機子の突極は３本で構成され、隣接
する突極の中心線の開き角度がそれぞれ６０度、６０
度、２４０度に設定される。そして前記整流子は、６個
のセグメントに等分され、前記駆動マグネットは、４極
の磁極からなる。また電機子は複数の磁性板を積層して
構成され、さらに好適には、前記電機子の突極は突出方
向外側のリブの幅を突出方向内側のリブの幅よりも広く
成形する。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の要旨は、電機子を比重の
大きな鋼板を積層して構成し、突極を電機子の回転中心
より片側半分の１８０度の範囲のみに形成することで、
電機子の重心を回転中心から大きく偏倚させ加振力を機
械的に増加させること、および、通常のモータ同様に突
極の先端外周面に所定の間隙を設けて固定磁極を駆動マ
グネットとして対面配置することで合理的に磁路を形成
し、これにより電磁気的回転力すなわち回転加速度を効
率よく振動生成に利用することである。

【０００９】３相コイルを６個の整流子セグメントで電
気の供給の切り替えを行い、対応する磁極を４極とした
場合、隣接する突極の中心線間の開き角度（中心角）が
それぞれ概ね６０度の整数倍のときに回転力が発生する
ことは公知である。電機子の重心を回転中心から大きく
偏倚させるため、突極は片側半分の１８０度の範囲のみ
に形成して、残り半分に突極は設けない。

【００１０】また、コイル巻線の占める空間を残してそ
れ以外を全て電機子のコアとすることが理想的であり、
慣性力の増大のためには重量配分は電機子の外周の重量
増加が望ましい。電機子の突極を突出方向外側のリブの
幅が突出方向内側のリブの幅よりも広く構成することに
よって重心の偏倚をさらに大きくすることができ、限定
された寸法の範囲内で最大の加振力が得られるようにな
る。

【００１１】しかも外周磁極対向型の通常のモータ構造
によれば、磁路の形成および磁束の集束を容易にするた
めに突極の先端部を拡大させて傘部を設け、隣接する傘
部両端間の隙間をできるだけ狭く構成することは公知で
あって、このことは重心の偏倚をさらに広げることに効
果的に作用する。このようにして、例えば直径φ１４ｍ
ｍ程度あるいはそれ以下の確実に機能する振動モータが
実現可能となる。

【００１２】さらに、電機子のリブが先端側で広く、基
部に向かって徐々に細くなる形状は、コイルの巻線抵抗
を向上させることができるので、コイルの電流値を下げ
ながらモータ特性を向上させることができる。

【００１３】その上、このリブの先き太形状は、コイル
の巻回に好都合で、巻線機のノズルから放出される線材
の流れが順当に導出されて、一部分に集塊して団子状に
なることがなく、全体的に均一な巻き回し制御が容易と
なり、モータ特性をさらに向上させることができる。

【００１４】

【実施例】以下本発明に係わる振動モータの実施例につ
いて、図面を参照しながら説明する。図１（ａ）は振動
モータの平面図、図１（ｂ）はその断面図である。カッ
プ状のケース１およびその開口面を閉鎖する底板２の中
央に設けたボス３，４の内周面には焼結含油合金軸受
６，７が装着され、回転軸８を回転自在に枢支してい
る。この回転軸８の外周面に磁性珪素鋼板１０を積層し
て構成した電機子１２の基部１３が固定されている。

【００１５】電機子１２は、基部１３側から先端に向け
て次第に太くなるリブ１４およびその先端に拡開する傘
部１５からなる同一形状の突極１６を備え、リブ１４を
コアとしてコイル１７が巻回されている。突極１６は３
極で、回転軸８の片側半分の１８０度の範囲内にある条
件において、設定された３相配線の整流子セグメント数
が６で磁極数が４という関係から、隣合う各突極１６の
中心線１８同士のなす中心角は６０度、６０度および２
４０度である。

【００１６】さらに、電機子１２の基部１３には扇型の
６セグメントに分割されて３相配線ｕ，ｖ，ｗを構成す
る整流子２０が電気的絶縁層２１を介して均一な間隔で
円形に配設されており、電機子１２と一体に回転する。
整流子２０とコイル１７とは公知の手段で結線されてい
る。

【００１７】一方、ケース１の側壁２２の内面２３に
は、Ｓ極およびＮ極を交互に配列した４極の磁極からな
る駆動マグネット２５が固装されており、電機子１２の
突極１６先端の傘部１５の外周面２６と均等な所定の間
隙ｄを介して対向している。

【００１８】整流子２０の特定セグメントにブラシ２７
が摺接し、ブラシ２７を介してコイル１７に通電する
と、電機子１２の回転にともなって摺接セグメントは順
次切り替えられ、電機子１２は連続回転駆動される。こ
の駆動マグネット２５と電機子１２の外周における磁極
対向構造は回転トルクが大きく低速回転で十分な振動が
得られるため、整流子２０とブラシ２７との摺接による
摩擦負担が減少し、モータ寿命を伸ばすことができる。

【００１９】また外周磁極対向構造によれば、駆動マグ
ネット２５に高価な希土類マグネットを使用せずに、一
般的な安価なマグネットで十分な振動トルクを得ること
ができる。あるいは逆に希土類マグネットを積極的に使
用することでモータサイズのさらに薄型化や小型化を図
ることができる。

【００２０】図２は、本発明に係わる振動モータの第２
実施例で、第１実施例と同様の部材には同じ符号を用い
て図示してある。９は固定軸で、焼結含油合金軸受１１
を嵌入した電機子１２の基部１３を枢支している。すな
わち、固定軸９はケース１および底板２の中心に固装さ
れて回転せず、電機子１２は固定軸９の外周に焼結含油
合金軸受１１が摺接支持されて回転自在である。

【００２１】第２実施例は、軸固定構造であるから、ケ
ース１および底板２相互の軸受６，７に相当する心合わ
せに関して特に留意する必要がなく、組み立てが容易で
ある。また軸孔は貫通させておく必要がないので、ケー
シング内へ塵埃その他異物の侵入に対する防護用蓋部材
等の後付けは必要なく、ケーシングを密閉状態に組立て
ることが容易にできる。その他の部材および機能に関し
ては第１実施例と同様であるので説明を省略する。

【００２２】図３は電機子１２を構成する磁性珪素鋼板
１０の好適な一実施例の形状を拡大図示したものであ
る。実測によれば、電機子の回転直径（Ｄ）＝１０ｍ
ｍ、厚さ（ｔ）＝２．１ｍｍ、巻線後の総重量（ｗ）＝
０．６７ｇおよび巻線後における回転中心２８から重心
２９までの重心の偏心量（ｋ）＝１．６７ｍｍで、従っ
て重心の偏心モーメント（ｗ・ｋ）＝１．１２ｇ・ｍｍ
である。

【００２３】第１および第２実施例における整流子２０
は平面構造であるが、円筒構造および円錐構造が可能で
あり、図４に整流子に関するその他の実施例を図示す
る。その他の部材で上記実施例と共通する部材には同一
の符号が用いてある。

【００２４】平面構造の整流子２０では、装置全体を扁
平に構成できる効果はあるが、円盤状であるためブラシ
２７が摺接する面における内周側と外周側で回転周速が
異なり摺接面内では摩擦が均等に作用せず、ブラシ２７
は支持部に対して捩じりモーメントを受けるから構造的
配慮が必要となる。

【００２５】図４（ａ）は円筒構造の整流子３０でブラ
シ３１との摺接面は円筒側面となるから全面に均一な面
圧がかかり、しかも周速は摺接面全体で同じである。さ
らに円筒外径を小さくすることによって、摺接面の周速
が遅くなり、同一摺接圧に対しては回転抵抗の割合が減
少するから消費電流が減少し、また摩耗に体する耐久性
を向上させることができる。

【００２６】図４（ｂ）は円錐構造の整流子４０で、底
板２の円筒枠４１の内側に案内されスプリング４２で図
中上方に付勢されているリング状ブラシ４３とのテーパ
面となって、スプリング４２による摺接圧がラジアル方
向ｒおよびスラスト方向ｔの両方向の分力となり、整流
子４０とブラシ４３の間には安定した確実な接触が得ら
れ耐久性が向上できる。

【００２７】上記実施例は本発明を限定するものではな
く、上記以外にも本発明の思想および特許請求の範囲内
で多種多様な変更並びに部品の再構成が可能であること
はいうまでもない。

【００２８】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明に係わる振動
モータによれば、コイル巻線を施した電機子の重心を回
転中心から偏倚させ、磁極と外周対向構造にしたので、
小型化による回転体自体の慣性質量低下を重心の偏心量
で補って大きな加振力を得ることができる。また空心型
の従来品と比べた場合、振動の質量ともに優れた製品が
得られ、さらなる小型化にも対応できる。また、低速回
転で大きな出力が得られるので耐久性が向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる振動モータの第１実施例の
（ａ）は平面図で、（ｂ）は断面図である。

【図２】本発明に係わる振動モータの第２実施例の断面
図である。

【図３】本発明に係わる振動モータの電機子の平面図で
ある。

【図４】本発明に係わる振動モータの整流子の実施例
で、（ａ）は円筒構造の側面図、（ｂ）は円錐構造の側
面図である。

【図５】従来の空心型振動モータの（ａ）は平面図、
（ｂ）は断面図である。

【符号の説明】

１ ケース ２ 底板 ３，４ ボス ６，７ 焼結含油合金軸受 ８ 回転軸 １０ 磁性珪素鋼板 １２ 電機子 １３ 基部 １４ リブ １５ 傘部 １６ 突極 １７ コイル ２０ 整流子 ２５ 駆動マグネット（固定磁石） ２７ ブラシ ２８ 回転中心 ２９ 重心

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシングと、このケーシングの内周側
   面に装着固定された駆動マグネットと、前記ケーシング
   内で回転自在に支持されるとともに突極が前記駆動マグ
   ネットに対向配置された電機子と、この電機子の突極に
   巻回された３相のコイルと、この各相のコイルに電気的
   に接続された整流子とを備え、前記電機子の突極が３本
   で構成され、隣接する突極の中心線の開き角度がそれぞ
   れ６０度、６０度、２４０度であり、前記整流子は、６
   個に等分されたセグメントを有し、前記駆動マグネット
   は、４極の磁極からなることを特徴とする振動モータ。
2. 【請求項２】 前記電機子が、積層した複数の磁性板で
   構成されていることを特徴とする請求項１記載の振動モ
   ータ。
3. 【請求項３】 前記電機子の突極は、突出方向外側のリ
   ブの幅が突出方向内側のリブの幅よりも広いことを特徴
   とする請求項１または２記載の振動モータ。