JPH11191950A - 扁平モータの電機子構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】１個または２個のコイルで電機子を構成した場
合にも、始動させる際に回転が確実にかつスムーズに行
なわれるような電機子構造を提供することで、扁平モー
タのより一層の極小化および軽量化を図れるようにする
ものである。 【解決手段】Ｎ，Ｓ極の磁極を交互に有する界磁マグネ
ット上に、界磁マグネットと軸方向の空隙を介して相対
的に回転するように設けられた、１個または複数個のコ
アレス電機子コイルを保持したフレームを有する扁平モ
ータの電機子において、前記フレームの外周側の端部を
周方向に延長して重心を外側に移動させたことを特徴と
する扁平モータの電機子構造。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は振動を人体に伝え
る目的の装置に適用される扁平モータの電機子構造に関
し、特に１個または複数個のコアレス電機子コイルで構
成された電機子を、常時スムーズに再起動させるための
ものである。

【０００２】

【従来の技術】振動を人体に伝える目的の装置として
は、無線電話呼び出し装置（以下ページャという）や携
帯電話、軽い振動を人体に与えてマッサージ効果を発揮
するマッサージ機、視聴覚障害者用の信号受信器等、種
々のものが知られており、電機子を偏心させた扁平モー
タが内蔵されている。

【０００３】このような扁平モータとして、例えば図１
１および図１２に示すような扁平型の振動発生装置が知
られている（特開平６−２０５５６５号）。この振動発
生装置１はケーシング２の底部に固定された円形の平板
状界磁マグネット３と、この界磁マグネット３と面対向
するように配置された回転自在の電機子４と、この電機
子４のかなめに配されたシャフト５とで構成されてい
る。前記電機子４は３個のコイル６ａ，６ｂ，６ｃを逆
扇形になるように配置し、樹脂フレーム７と一体成形し
たものである。また、電機子４はコイル６ａ，６ｂ，６
ｃと一緒に回転する整流子８を備えており、この整流子
８がケーシング２の下部から延びた２本の電極ブラシ９
に接触して３個のコイル６ａ，６ｂ，６ｃの極性が交互
に切り替わり、そのたびに界磁マグネット３との間で引
合力と反発力が発生するために電機子４が回転し続け
る。特に、振動発生装置として用いる場合には、上述の
ように電機子４自体を大きく偏心させることで、電機子
４が大きな遠心力を持って回転するため、装置全体に強
い振動が発生することとなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、最近はペー
ジャや携帯電話、マッサージ機、視聴覚障害者用の信号
受信器等の小型化がますます進み、それに合わせて振動
発生装置の極小化および軽量化の要請も厳しいものがあ
る。しかしながら上述したように、電機子４は、極性が
交互に切り替わるコイル６ａ，６ｂ，６ｃと界磁マグネ
ット３との間の引合力と反発力の繰り返しによって回転
力が発生することから、少なくとも３個のコイル６ａ，
６ｂ，６ｃが必要となる。すなわち、図１３に示したよ
うに、回転中心角がほぼ９０°の１個コイル６で電機子
４を構成した場合、電機子４が停止したときにＮ，Ｓ極
を４等分したマグネット３の一つの極性（図１３ではＳ
極）内に入ってしまうと、次に電機子４を始動させよう
としたときに、電機子４の回転方向が定まらずスムーズ
に始動しない事態が発生してしまうからである。これ
は、コイル６の巻幅に相当するマグネット３上の領域Ｚ
内にコイル６の両側部６ｄ，６ｅが留まっている場合に
見られる現象である。

【０００５】そこで本発明は、１個または２個のコイル
で電機子を構成した場合にも、始動させる際に回転が確
実にかつスムーズに行なわれるような電機子構造を提供
することで、扁平モータのより一層の極小化および軽量
化を図れるようにするものである。

【０００６】また本発明は、電機子を構成するコイルの
個数を減らすことにより、製造工程の簡略化と製造原価
の低廉化を図るものである。

【０００７】さらに本発明は、電機子を翼形にして電機
子の重心を外側に移動させることにより、本発明の扁平
モータの電機子構造を振動モータに適用したときに、よ
り大きな振動を得ることができるようにしたものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわちこの発明におけ
る扁平モータの電機子構造は、Ｎ，Ｓ極の磁極を交互に
有する界磁マグネット上に、界磁マグネットと軸方向の
空隙を介して相対的に回転するように設けられた、１個
または複数個のコアレス電機子コイルを保持したフレー
ムを有する扁平モータの電機子において、前記フレーム
の外周側の端部を周方向に延長して重心を外側に移動さ
せたことを特徴とするものである。

【０００９】この発明における扁平モータの電機子構造
は、Ｎ，Ｓ極の磁極を交互に有する界磁マグネット上
に、界磁マグネットと軸方向の空隙を介して相対的に回
転するように設けられた、１個または複数個のコアレス
電機子コイルを保持したフレームを有する扁平モータの
電機子において、前記フレームに磁性体もしくはＮ，Ｓ
極の磁極を有する永久磁石を設け、電機子の回転を停止
させたときに上記永久磁石を前記界磁マグネットのＮ，
Ｓ極の磁極の境に位置させて、界磁マグネットのＮ，Ｓ
極の磁極と永久磁石のＮ，Ｓ極の磁極とが吸引し合うよ
うにすることにより、コアレス電機子コイルが起動可能
位置にくるようにし、さらにフレームの外周側の端部を
周方向に延長して重心を外側に移動させたことをも特徴
とするものである。

【００１０】この発明における扁平モータの電機子構造
は、前記コアレス電機子コイルは１個または複数個で構
成され、コアレス電機子コイルを保持するフレームの１
側部に磁性体もしくはＮ，Ｓ極の磁極を有する永久磁石
を突出させたことをも特徴とするものである。

【００１１】この発明における扁平モータの電機子構造
は、前記コアレス電機子コイルは１個または複数個で構
成され、コアレス電機子コイルを保持するフレーム内に
磁性体もしくはＮ，Ｓ極の磁極を有する永久磁石を埋め
込んだことをも特徴とするものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明に係
る扁平モータの電機子構造の実施例を詳細に説明する。

【００１３】図１および図２は、この発明の扁平モータ
の電機子構造の第１実施例を示すものである。電機子１
０は、ほぼ１／２．５〜３円形の樹脂フレーム１１の内
部に１／４円形からなる１個のコアレス電機子コイル１
２を配して両者を一体に成形したものである。このよう
に構成することで、コアレス電機子コイル１２の保持が
より確実になるとともに、コアレス電機子コイル１２も
樹脂フレーム１１と一緒に成形できるので、製造工程が
容易となる。

【００１４】樹脂フレーム１１のかなめ部分１３には、
円を４等分した整流子１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ
が設けられ、その中心には電機子１０の回転中心となる
軸孔１５が開設されている。コアレス電機子コイル１２
は、樹脂フレーム１１の形状にほぼ対応した形状の１巻
コイルであり、両側縁の開き角度θ１は約９０度であ
る。また前記整流子１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ
は、対角線方向の２個ずつ１４ａと１４ｃ、１４ｂと１
４ｄがそれぞれ共通に接続されており、その一方にコア
レス電機子コイル１２の内側の巻線端部２５が、他方に
外側の巻線端部２６が接続されている。

【００１５】なお、上記電機子１０を振動発生モータと
して利用する場合には、遠心力を大きくするためにコア
レス電機子コイル１２の空心部１６に、錘１７を配設す
るのが望ましい（図では錘１７の一部を切り欠いてあ
る）。また、上記図１の電機子１０は回転中心角が約９
０度であるが、特に約９０度に限定されるものではな
い。

【００１６】上記樹脂フレーム１１は、その外周側の端
部を周方向に延長して翼形としてある。もちろん、この
翼部１８にも錘を内蔵しておくことができる。このよう
に翼部１８を設けることにより、電機子１０の重心を外
側に移動させてあるので、この扁平モータの電機子構造
を振動モータに適用したときに、より大きな振動を得る
ことができる。

【００１７】この実施例では、上記樹脂フレーム１１の
一側縁１１ａに、鉄ピン等からなる磁性体もしくはＮ，
Ｓ極の磁極を有する永久磁石２０が内蔵させてある。こ
の磁性体もしくはＮ，Ｓ極の磁極を有する永久磁石２０
は、細い丸棒状もしくは円筒状に形成され、軸孔１５を
回転中心とする円弧の一部を構成するように内側にやや
湾曲している。すなわち、磁性体もしくはＮ，Ｓ極の磁
極を有する永久磁石２０の方向は、電機子１０の回転方
向または逆回転方向とほぼ平行であり、一側縁１１ａと
直交している。なお、上記磁性体もしくはＮ，Ｓ極の磁
極を有する永久磁石２０の断面形状を丸棒状にしたこと
によって磁性体もしくはＮ，Ｓ極の磁極を有する永久磁
石２０の両側にＮ極とＳ極とを形成しやすくなる。もち
ろん磁性体もしくはＮ，Ｓ極の磁極を有する永久磁石２
０が円筒形状であっても同様の効果を得ることができ
る。

【００１８】上記磁性体もしくはＮ，Ｓ極の磁極を有す
る永久磁石２０の磁力の強さは、磁性体もしくはＮ，Ｓ
極の磁極を有する永久磁石２０の長さや断面積などに依
存するので、適宜選択する必要がある。すなわち、電機
子１０を停止するときには、所定の位置で強制的に停止
させる磁力が必要である一方、電機子１０が回転してい
るときには、その回転運動を妨げない程度の磁力でなけ
ればならない点を考慮する必要がある。なお、磁性体も
しくはＮ，Ｓ極の磁極を有する永久磁石２０の形状とし
ては、上述の磁性体もしくはＮ，Ｓ極の磁極を有する永
久磁石２０のような細い丸棒状や円筒状に限らず、平板
状の小片を内蔵させたり、楕円体を内蔵させても同様の
効果が得られる。

【００１９】図３は、上記構成からなる電機子１０を界
磁マグネット２１で停止させたときの位置関係を示した
ものである。界磁マグネット２１は、円板を４等分して
Ｎ極とＳ極を交互に配列したもので、界磁マグネット２
１の中心部で電機子１０のかなめ部分１３を回転可能に
支持している。電機子１０を界磁マグネット２１上で時
計回りまたは反時計回りに回転させた後、電機子１０の
コアレス電機子コイル１２に供給する電源をオフにする
と、磁性体もしくはＮ，Ｓ極の磁極を有する永久磁石２
０のＳ極とＮ極とが界磁マグネット２１のＮ極とＳ極と
に引き付けられ、長手方向の真ん中が界磁マグネット２
１のＮ極とＳ極との境界線２２上に位置した状態で電機
子１０が停止する。すなわち、電機子１０は、常に磁性
体もしくはＮ，Ｓ極の磁極を有する永久磁石２０の半分
の長さ分だけ角度θ２をずらした状態で界磁マグネット
２１のＮ極上に停止し、コアレス電機子コイル１２の一
側部１２ａが隣接する他方側のＳ極内にはみ出した状態
となる。これは、電機子１０が停止する際に磁性体もし
くはＮ，Ｓ極の磁極を有する永久磁石２０と界磁マグネ
ット２１とが、界磁マグネット２１のＮ極に対しては磁
性体もしくはＮ，Ｓ極の磁極を有する永久磁石２０のＳ
極、Ｓ極に対してはＮ極が互いに引き付けあい、電機子
１０の自由回転に打ち勝って強制的にその位置で停止さ
せるものである。このように、コアレス電機子コイル１
２の一側部１２ａは、電機子１０が始動しにくいとされ
る界磁マグネット２１上の領域Ｚ内よりも大きくＳ極側
にはみ出しているので、電機子１０を始動させたときに
はスムーズに回転することになる。

【００２０】次に、本発明に係る電機子の回転原理を図
４ないし図６に基づいて説明する。界磁マグネット２１
上には２本の電極ブラシ２３，２４が延び、その先端部
に電機子１０の各整流子１４ａ，１４ｃ，１４ｂ，１４
ｄが接触する。そして、各電極ブラシ２３，２４は、電
機子１０の回転に伴って整流子１４ａ，１４ｂ，１４
ｃ，１４ｄの上を約９０度ずれて摺動しながら順次移っ
ていく。図４は電機子１０が停止しているときの状態を
示す。上述したように、このとき磁性体もしくはＮ，Ｓ
極の磁極を有する永久磁石２０は、界磁マグネット２１
のＮ１極とＳ２極の境界線上に位置し、コアレス電機子
コイル１２の大部分が界磁マグネット２１のＮ１極上に
位置しており、一側部１２ａが界磁マグネット２１のＳ
１極上に位置している。この状態でスイッチを入れる
と、電極ブラシ２３の先端が接触する整流子１４ｄおよ
びこれと共通の整流子１４ｂを介してコアレス電機子コ
イル１２の外側の巻線端部２６からコアレス電機子コイ
ル１２に電流が流れ、さらに内側巻線端部２５から整流
子１４ａ，１４ｃを介して電極ブラシ２４側に電流が流
れることでコアレス電機子コイル１２に磁界が発生す
る。このときコアレス電機子コイル１２の界磁マグネッ
ト２１と向かい合う側に発生した磁界の極性がＮ極であ
るとすると、その直下の界磁マグネット２１の極性Ｎ１
と同じ極性Ｎ極同士となって反発力が発生する一方、界
磁マグネット２１の隣の極性Ｓ１とは互いに引き合うた
めに、その方向（時計回り方向）に回転力が発生して電
機子１０が始動する。

【００２１】そして、電機子１０が図５に示した位置ま
で回転すると、一方の電極ブラシ２３の先端接触部が整
流子１４ｃと１４ｄとの隙間に、また他方の電極ブラシ
２４の先端接触部が整流子１４ａと１４ｂとの隙間に入
ってしまうためにコアレス電機子コイル１２には電流が
流れずに磁気がなくなるが、電機子１０は回っている勢
いでそのまま回り続ける。

【００２２】さらに、電機子１０が図６の位置まで回転
すると、図４のときとは逆に電極ブラシ２３から供給さ
れた電流は整流子１４ｃ，１４ａを介して内側巻線端部
２５からコアレス電機子コイル１２に流れ、外側巻線端
部２６から整流子１４ｄを通って電極ブラシ２４に抜け
る。このため、コアレス電機子コイル１２には界磁マグ
ネット２１と向かい合う側に逆の極性Ｓ極ができて界磁
マグネット２１の下側の極Ｓ１と反発し合い、同じ方向
の回転力が付与されて回り続けることになる。

【００２３】このように、電機子１０は、回転しながら
Ｎ，Ｓを交互に繰り返し、界磁マグネット２１との間で
反発と引き合いを繰り返すことで回転し続けることがで
きる。また、上述のように１個のコアレス電機子コイル
１２で電機子１０を構成し、さらに錘１７だけでなく、
樹脂フレーム１１の両端部外周に翼部１８を設けること
で大きな遠心力を得ることができ、振動発生装置として
利用する場合の効果が大きい。

【００２４】なお、電機子１０を逆方向（反時計回り方
向に）に回転させる場合には、電流の供給方向を逆にす
るか、またはコアレス電機子コイル１２の巻き方向を逆
にすることによって回転方向を容易に変更することがで
きる。

【００２５】上記実施例では磁性体もしくはＮ，Ｓ極の
磁極を有する永久磁石２０を樹脂フレーム１１の１側縁
１１ａとほぼ直交する方向に内蔵させているが、磁性体
もしくはＮ，Ｓ極の磁極を有する永久磁石２０の両側に
Ｎ，Ｓ極を発生させることができれば必ずしも直交でな
くてもよい。また樹脂フレーム１１の他側縁１１ｂに磁
性体もしくはＮ，Ｓ極の磁極を有する永久磁石２０を設
けることはもちろん、図７に示したように、コアレス電
機子コイル１２の空心部１６に突出させることも可能で
ある。さらに、図８に示したように、かなめ部分１３を
挟んでコアレス電機子コイル１２とは反対側にアーム部
３０を延ばし、このアーム部３０に磁性体もしくはＮ，
Ｓ極の磁極を有する永久磁石２０を突出させることもで
きる。また、図９に示したように、コアレス電機子コイ
ル１２と一体成形の樹脂フレーム１１の一側部に切込み
１１ｂを形成し、この切込み１１ｂに磁性体もしくは
Ｎ，Ｓ極の磁極を有する永久磁石２０を取り付けてもよ
い。なお、上記実施例では界磁マグネット２１を４等分
してＮ，Ｓの極性を交互に付与した場合について説明し
たが、コアレス電機子コイル１２の回転中心角との関係
では８等分した方が適当となる場合もある。

【００２６】以上は電機子１０を構成するコアレス電機
子コイル１２が１個の場合の実施例であるが、図１０に
示したように、コアレス電機子コイル１２が２個の場合
も電機子１０の回転始動に関する問題は同様である。こ
の場合にも上記コアレス電機子コイル１２が１個構成の
電機子１０と同様に、磁性体もしくはＮ，Ｓ極の磁極を
有する永久磁石２０をコアレス電機子コイル１２の樹脂
フレーム１１の一側縁１１ａに突出させるだけで、回転
始動が滑らかに行なえるものである。

【００２７】上記実施例はこの発明の扁平モータの電機
子構造を振動発生装置に適用した場合について説明した
が、本発明は普通の回転モータや、ステッピングモータ
にも応用できるものである。

【００２８】

【発明の効果】このように構成されたこの発明の扁平モ
ータの電機子構造においては、電機子に永久磁石を設
け、電機子の回転を停止させたときに永久磁石を前記界
磁マグネットのＮ極とＳ極との境に位置させ、コイルが
起動可能位置にくるようにしたので、コイルが２個ある
いは１個構成の電機子であっても、電機子を始動させる
際の回転が確実かつスムーズに行なわれ、結果的に扁平
モータのより一層の極小化および軽量化を図れるととも
に製造工数、製造コスト低減の観点から１個または２個
構成の電機子モータの実現に有効であるし、一方、振動
発生装置としてのモータとしては、より大きな振動を得
るという目的から偏心作用の大きい１個構成にする効果
が大きい。

【００２９】また上記において電機子は、その外周側の
端部を周方向に延長して翼形としてある。このように翼
部を設けることにより、電機子の重心を外側に移動させ
てあるので、この扁平モータの電機子構造を振動モータ
に適用したときには、より大きな振動を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の扁平モータの電機子構造の第１実施
例を示す平面図である。

【図２】上記電機子の要部を示す斜視図である。

【図３】界磁マグネット上における電機子の停止位置を
示す平面図である。

【図４】１個コイルで構成された電機子の回転原理を示
す始動時の説明図である。

【図５】１個コイルで構成された電機子の回転原理を示
す始動直後の説明図である。

【図６】１個コイルで構成された電機子の回転原理を示
す回転継続の説明図である。

【図７】永久磁石を電機子の内部に配したときの平面図
である。

【図８】永久磁石をコイルとは反対側のアーム部に設け
たときの平面図である。

【図９】永久磁石を樹脂フレームの１側部に設けた切込
みに取り付けた電機子の平面図である。

【図１０】２個のコイルで構成した電機子の平面図であ
る。

【図１１】従来の扁平モータの１例を示す縦断面図であ
る。

【図１２】従来の扁平モータに使用される電機子の１例
を示す平面図である。

【図１３】従来の電機子が界磁マグネット上で始動しな
いときの位置関係を示す平面図である。

【符号の説明】

１０ 電機子 １１ 樹脂フレーム １１ａ １側縁 １１ｂ 切込み １２ コアレス電機子コイル １３ かなめ部分 １４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ 整流子 １５ 軸孔 ２５，２６ 巻線端部 １６ 空心部 １７ 錘 １８ 翼部 ２０ 永久磁石 ２１ 界磁マグネット ２２ 境界線 ３０ アーム部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｎ，Ｓ極の磁極を交互に有する界磁マグ
   ネット上に、界磁マグネットと軸方向の空隙を介して相
   対的に回転するように設けられた、１個または複数個の
   コアレス電機子コイルを保持したフレームを有する扁平
   モータの電機子において、 前記フレームの外周側の端部を周方向に延長して重心を
   外側に移動させたことを特徴とする扁平モータの電機子
   構造。
2. 【請求項２】 Ｎ，Ｓ極の磁極を交互に有する界磁マグ
   ネット上に、界磁マグネットと軸方向の空隙を介して相
   対的に回転するように設けられた、１個または複数個の
   コアレス電機子コイルを保持したフレームを有する扁平
   モータの電機子において、 前記フレームに磁性体もしくはＮ，Ｓ極の磁極を有する
   永久磁石を設け、電機子の回転を停止させたときに上記
   永久磁石を前記界磁マグネットのＮ，Ｓ極の磁極の境に
   位置させて、界磁マグネットのＮ，Ｓ極の磁極と永久磁
   石のＮ，Ｓ極の磁極とが吸引し合うようにすることによ
   り、コアレス電機子コイルが起動可能位置にくるように
   し、さらにフレームの外周側の端部を周方向に延長して
   重心を外側に移動させたことを特徴とする扁平モータの
   電機子構造。
3. 【請求項３】 前記コアレス電機子コイルは１個または
   複数個で構成され、コアレス電機子コイルを保持するフ
   レームの１側部に磁性体もしくはＮ，Ｓ極の磁極を有す
   る永久磁石を突出させたことを特徴とする請求項２に記
   載の扁平モータの電機子構造。
4. 【請求項４】 前記コアレス電機子コイルは１個または
   複数個で構成され、コアレス電機子コイルを保持するフ
   レーム内に磁性体もしくはＮ，Ｓ極の磁極を有する永久
   磁石を埋め込んだことを特徴とする請求項２に記載の扁
   平モータの電機子構造。