WO1997018616A1 - Moteur - Google Patents

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WO1997018616A1
WO1997018616A1 PCT/JP1996/003338 JP9603338W WO9718616A1 WO 1997018616 A1 WO1997018616 A1 WO 1997018616A1 JP 9603338 W JP9603338 W JP 9603338W WO 9718616 A1 WO9718616 A1 WO 9718616A1
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stage
poles
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core
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PCT/JP1996/003338
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Hiroyasu Fujinaka
Hiroyoshi Teshima
Kouji Kuyama
Miyuki Furuya
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a small mobile phone used for information / communication equipment, video / audio equipment, etc., a mobile pager (pager), a mobile phone generating vibration for transmitting to a human body in a mobile phone, and the like. It is. Background art
  • Fig. 58 shows a cross-sectional view of a conventional inner-mouth-one-night brushless mode.
  • the inner cylindrical part of the hollow cylindrical magnet 130 is inserted and fixed to the shaft 13 1, and one end of the shaft 13 1 is attached to the frame case 13 2 Bearing 13 3 The other end of the shaft 13 1 was attached to the bracket 1 36 It is supported by bearings 1 3 and 4 and constitutes an inner bite of a two-sided support structure.
  • a magnet 13 attached to a shaft 13 1 rotatably held by bearings 13 3 and 13 4 is magnetized to two poles N and S, and a cylindrical core 1 having three salient poles 1
  • the magnet 130 rotates by the magnetic flux generated by energizing the coil 12 wound around the 28 salient poles.
  • the circuit board 135 has electronic components mounted thereon.
  • the salient poles of core 128 have a three-phase winding structure that turns into U-phase, V-phase, and W-phase windings, respectively.
  • the electronic circuits are energized and driven such that the phases of the induced voltages generated in the three phases are shifted by 120 degrees each. That is, it is driven as a three-phase brushless mode.
  • Fig. 61 (a) is a cross-sectional view of a conventional oval type portable motor with a core for a pager
  • Fig. 61 (b) is a cross-sectional view on a plane perpendicular to the axis. is there.
  • a motor core 14 2 with a silicon steel sheet laminated on the shaft 13 9 is fixed, and the resin molded into a core shape is inserted into the core 14 2 and a commutator is inserted. Press the terminal block 14 4 into the shaft 13 9. Further, a coil 14 3 is wound around the core 14 2, a current-carrying portion of the coil 14 3 is attached to a predetermined position of the commutator terminal block 144, and conduction is performed with solder. Of the armature winding assembly. Next, the commutator surface of the commutator terminal block 144 of the armature winding assembly is wrapped, and the entire armature winding assembly is cleaned.
  • the sintered bearing 140 is fixed to the center of the frame case 133, and the frame case 133 has an oval shape, and two arcs on the inner peripheral side of the arc of the frame case 133.
  • the magnetic poles are magnetized to different poles inside the two magnets. Insert the washed armature assembly shaft 1 3 9 into the sintered bearing 1 40, attach the brush 1 4 6 and the bracket 1 4 7 with the sintered bearing 1 4 1 to the frame case 1 3 7 Assemble the motor.
  • the magnetic flux of magnet 138 exits the inner surface of one magnet 138, passes through core 144, then enters the inner surface of the other magnet 138, and A magnet circuit is formed by passing through the magnet 13 and returning to the first magnet 13. That is, a magnetic circuit is formed on a plane perpendicular to the shaft 139.
  • a weight 1 4 8 for imbalance is fixed to the shaft 1 3 9.
  • the shaft 13 9 to which the weight 1 48 for imbalance is fixed vibrates, and the vibration is transmitted to the frame case 13 7, which can be used for a portable pager.
  • Fig. 62 shows a quadrilateral coreless motor as a mobile communication device, and Fig. 62 (a) shows its plan view and Fig. 62 (b) shows its cross section. Things.
  • the shaft 149 is fixed to a coreless coil group 151 through a commutator 150.
  • the hollow cylindrical magnet 15 2 is fixed to the housing 15 3, and is arranged with a space inside the coil group 15 1.
  • the frame case 154 has a flat portion on the outer periphery, and the housing 153 to which the magnet 155 is fixed is fixed so as to be arranged with a space inside the coil group 155, and A magnetic circuit is configured with the Gnet 152.
  • the bearing 155 is fixed to the housing 153, and rotatably supports the shaft 149.
  • the brush 156 energizes the coil group 151 via the commutator 150.
  • a weight 157 for imbalance is fixed to the shaft 149.
  • the conventional configuration described above has the following problems in response to the demand for a small and high-efficiency motor with the progress of miniaturization of equipment.
  • Figure 59 (a) is a simplified cross-sectional view of the magnetic circuit of an inner-lower-type brushless motor.
  • Fig. 59 (b) is a view of the mode from the inside of the core. The figure is described below. In the following, magnetic flux leakage is ignored for simplicity.
  • ⁇ is the effective magnetic flux of the core
  • T is the number of coil turns
  • R is the coil resistance.
  • the effective magnetic flux ⁇ of the core is expressed as (Equation 2).
  • D is the outside diameter of the mouth
  • L is the length of the mouth
  • B g is the magnetic flux density of the gap.
  • the gap magnetic flux density Bg is expressed as (Equation 3).
  • B r and r are called residual magnetic flux density and recoil permeability, respectively, and are constants determined by the material of the magnet.
  • Lm is the thickness of the magnet and Lg is the air gap between the magnet and the core.
  • K is a proportionality constant determined by the coil conductivity and the space factor of the winding
  • 1 is the average length per turn of the coil
  • S is the cross-sectional area of the coil.
  • This 1 is a coil Neglecting the resistance of
  • Lc is the coil height
  • Dc is the coil width
  • Equation 6 can be obtained by substituting (Equation 2), (Equation 3), (Equation 4) and (Equation 5) into (Equation 1).
  • This formula does not include the components of the coil resistance R and the number of coil turns T, indicating that the efficiency does not change due to the change in the winding specification.
  • the number of turns of the coil wound around the salient pole must be increased in order to output a torque exceeding a specified value.
  • the outer diameter of the motor becomes larger, which makes it difficult to reduce the size of the motor.
  • the motor with a core for a portable pager, as shown in Fig. 61 is less reliable than a brushless motor because it has a brush.
  • winding becomes difficult when the size is reduced.
  • the mobile communication device such as the one shown in Fig. 62 has a coreless type brush, so its reliability is lower than brushless, and the smaller the size, the lower the output torque.
  • the amount to be taken out is smaller than with core.
  • the coil wire used for the coil group must also be used in a range of 0.01 to 0.02 mm, which reduces the yield of coil group processing and makes it impossible to supply motors at low cost. . Disclosure of the invention
  • An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and to provide a motor with high efficiency, which can be reduced in size and thickness, and which has a high degree of freedom in attachment to equipment.
  • a first means of the present invention comprises K (K is an integer of 2 or more) magnet bodies in which the N and S poles are alternately magnetized in the circumferential direction around the mouth, K magnet bodies are stacked in K stages in the axial direction, and are integrally held on the central rotating shaft.
  • the rotor is rotatably supported by a pair of bearings.
  • the core has salient poles wound with K-stage coils corresponding to each magnet body. The magnetizing positions of the N and S poles of the magnet body in each stage are shifted in the circumferential direction, and the phases of the induced voltages generated in the salient poles wound with the coils in each stage rotate the magnet body in the same stage. Is set so that the phase is suitable for.
  • the magnetic poles of the magnet body of the rotor and the salient poles formed by winding the coils of the core can be arranged in the K direction in the axial direction.
  • the magnetic poles of the magnet body are dispersed on the plane of K stages that are developed in the axial direction.
  • a salient pole in which a core coil is wound can be arranged, and a motor can be provided which is advantageous in terms of efficiency improvement, miniaturization, thinning, and freedom of attachment to equipment.
  • the second means is that a rotor provided with a K-stage (K is an integer of 2 or more) magnet body in which the magnetization positions of the N and S poles in the circumferential direction are shifted from each other at each stage is rotatable by a pair of bearings. And a flat exterior body comprising a pair of long sides and a pair of short sides opposed to each other in a cross section perpendicular to the axial direction of the mouth. A core is provided on at least one of the short sides of the outer body, which has K pieces of salient poles in which coils corresponding to the magnet bodies of each stage are wound in a line parallel to the axial direction of the mouth. It is established.
  • K-stage K is an integer of 2 or more
  • the third means is to support a rotor having a K-stage (K is an integer of 2 or more) magnet body in which the magnetization positions of the N and S poles in the circumferential direction are shifted from each other at each stage by a pair of bearings.
  • the core is provided with salient poles in which coils corresponding to the magnet bodies of the respective stages are wound in the K stage, and the outer body is provided with a pair of short sides opposed to a pair of long sides having a cross section perpendicular to the axial direction of the rotor. Vibration is generated by the rotation of the rotor, with an unbalanced weight that has a flat shape with sides and rotates integrally with the rotor.
  • the magnetic poles of the magnet body and the salient poles formed by winding the core coil can be distributed and arranged in K stages in the axial direction, so that the cross-sectional shape of the exterior body can be reduced and the cross-sectional shape can be reduced. Any shape can be easily obtained, a flat cross-section can be obtained, and the number of turns of the coil wound around the salient pole can be easily increased. Can be achieved. As described above, it is possible to provide a highly efficient vibration generation module that can reduce the cross-sectional shape of the outer body and can have an arbitrary shape. Can be. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
  • FIG. 1 (a) is a longitudinal sectional view of a motor according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 1 (b) is a transverse sectional view of the same motor
  • FIG. FIG. 3 is a perspective view showing the state of magnetism
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing the relationship between the magnet body, core salient poles, and coils of the motor
  • FIG. 4 is a diagram showing the waveform of the induced voltage of the motor
  • FIG. Fig. 5 (a) is a simplified cross-sectional view of the magnetic circuit of the motor
  • Fig. 5 (b) is a view of the motor expanded from the inside of the core
  • Fig. 6 is the efficiency of the motor compared to the conventional brushless motor.
  • Fig. 5 (a) is a longitudinal sectional view of a motor according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 1 (b) is a transverse sectional view of the same motor
  • FIG. FIG. 3 is a perspective view showing the state
  • FIG. 7 shows a comparison
  • Fig. 7 schematically shows the relationship between the magnet body, core salient poles, and the coil when the magnetization of the magnet of the same motor was shifted by 60 degrees.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view showing an example of a motor having a flat portion on an outer peripheral portion.
  • FIG. 9 is a diagram schematically showing a relationship between a magnet body, core salient poles, and a coil of an example of the motor according to the second embodiment of the present invention
  • FIG. 10 is a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram schematically illustrating a relationship between a magnet body, a core salient pole, and a coil in another example of the example.
  • FIG. 11 (a) is a longitudinal sectional view of a motor according to a third embodiment of the present invention
  • FIG. 11 (b) is a partially cutaway top view of the motor
  • FIG. Fig. 13 is a perspective view showing the magnetized state of the magnet body
  • Fig. 13 is a diagram schematically showing the relationship between the magnet body, core salient poles and coils of the motor
  • Fig. 14 is the induction of the motor.
  • Fig. 15 (a) is a simplified cross-sectional view of the motor's magnetic circuit.
  • Fig. 15 (b) is a view of the motor from the inside of the core.
  • Fig. 16 Fig. 17 shows the efficiency of the motor compared to a conventional brushless motor
  • Fig. 17 schematically shows the relationship between the magnets, core salient poles, and coils in another example of the third embodiment.
  • FIG. 18 is a perspective view showing a magnetized state of an example of a magnet body of a motor according to a fourth embodiment of the present invention
  • FIG. 19 is a perspective view showing another example of the motor according to the fourth embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a perspective view showing a magnetized state of a magnet body.
  • FIG. 20 (a) is a longitudinal sectional view of a motor according to a fifth embodiment of the present invention
  • FIG. 20 (b) is a transverse sectional view of the motor
  • FIG. 21 is a magnet body of the motor.
  • FIG. 22 is a model diagram illustrating the unbalance amount of the motor
  • FIG. 23 is a perspective view of an unbalance weight of the motor
  • a) is a characteristic diagram showing the relationship between the center of gravity deviation amount of weights for ⁇ E I DOO OD / / shaft diameter of the motor, the second 4 diagram (b) in wait for weights outside diameter Z shaft diameter of the motor evening
  • Fig. 24 (c) is a characteristic diagram showing the relationship between the area of the motor and the centrifugal force of the jet with respect to the weight outer diameter and the Z-shaft diameter of the motor
  • Fig. 25 is the characteristic diagram of the motor.
  • Enlarged sectional view of the pivot bearing Fig. 26 shows the characteristics of the maximum bearing pressure and friction torque of the pivot bearing
  • Fig. 27 shows the self-aligning bearing.
  • FIG. 28 is a perspective view of an example of salient poles of the motor
  • FIG. 30 is a perspective view of another example of the salient pole of the motor
  • FIG. 30 is a perspective view of another example of the salient pole of the motor
  • FIG. 31 is an exploded perspective view of the motor
  • FIG. 33 (a) is a longitudinal sectional view of a sixth embodiment of the present invention
  • FIG. 33 (b) is a transverse sectional view of the same motor
  • FIG. 34 is a magnetic pole of a magnet body of the motor.
  • FIG. 35 is a perspective view illustrating the positional relationship
  • FIG. 35 is an exploded perspective view illustrating the magnetic pole positioning of the magnet body of the motor
  • FIG. 36 is a magnetic pole positioning of another example of the magnet body of the motor.
  • a perspective view, Fig. 37 is a perspective view of an example of salient poles of the motor
  • Fig. 38 is a perspective view of salient poles wound with coils of the motor
  • Fig. 39 is a terminal of the motor.
  • FIG. 40 is a perspective view of a salient pole having a plate attached thereto
  • FIG. 40 is an exploded perspective view for explaining the assembly of the motor.
  • FIG. 41 (a) is a longitudinal sectional view of a motor according to a seventh embodiment of the present invention
  • FIG. 41 (b) is a transverse sectional view of the motor
  • FIG. 42 is a bearing of the same motor.
  • Fig. 43 is a perspective view of the mouth-mounted magnet with a bush attached.
  • Fig. 43 is a model diagram illustrating the unbalance amount of the motor.
  • Fig. 44 is a diagram showing the winding and terminals of the motor.
  • FIG. 45 is a perspective view of a salient pole incorporating a plate, and FIG. 45 is an exploded perspective view for explaining the assembly of the motor.
  • FIG. 46 (a) is a longitudinal sectional view of the motor of the eighth embodiment of the present invention
  • FIG. 46 (b) is Fig. 47 (a) is a side view of the motor core
  • Fig. 47 (b) is a cross sectional view of the motor core
  • Fig. 48 (a) is the motor core.
  • Fig. 48 (b) is a side view
  • Fig. 48 (c) is a plan view
  • Fig. 49 is a core, back yoke, and rotor magnet of the motor.
  • Fig. 50 shows the relationship between the core angle ⁇ of the motor and cogging torque.
  • Fig. 50 shows the relationship between the core angle ⁇ of the motor and cogging torque.
  • Fig. 51 shows the relationship between the core angle ⁇ - / 3 of the motor and cogging torque.
  • Fig. 52 (a) is a front view of the rotor magnet of the motor
  • Fig. 52 (b) is its bottom view
  • Fig. 53 (a) is an unbalanced bearing for the motor.
  • Fig. 53 (b) shows the case where the center of gravity of the weight is installed outside the two bearings.
  • Fig. 54 shows the relationship between the loss torque of the motor and the distance L1 between the bearings and the distance L2 from the bearing to the weight
  • Fig. 55 (a) shows the motor torque of the motor.
  • Figure 55 shows the load on the shaft when one balance weight is used.
  • Figure 55 (b) shows the load on the shaft when two unbalance weights are used.
  • Fig. 4 shows the relationship between shaft deflection ⁇ 5 and the distance L3 from the bearing to the weight in the same mode.
  • FIG. 57 is a sectional view of a motor according to a ninth embodiment of the present invention.
  • Fig. 58 is a cross-sectional view of a conventional motor
  • Fig. 59 (a) is a simplified cross-sectional view of the magnetic circuit of the motor
  • Fig. 59 (b) is a view of the motor expanded from inside the core
  • Fig. 60 shows the efficiency of the motor and motor
  • Fig. 61 (a) is a partially cutaway cross-sectional view of another example of the conventional motor and motor
  • Fig. 61 (b) is its cross-sectional view
  • Fig. 62 (A) is a plan view of another example of the conventional motor
  • FIG. 62 (b) is a longitudinal sectional view thereof.
  • FIG. 1 is a sectional view of a motor according to a first embodiment of the present invention.
  • the rotor is a hollow cylindrical magnet with two magnetic poles, N and S poles. Insert the inner cylindrical portions of the magnet bodies 4 a, 4 b, 4 c into the shaft 6 and fix them, with the net bodies 4 a, 4 b, 4 c sandwiching the spacer 5, and fix one end of the shaft 6 Is supported by a bearing 9a mounted on a frame case 10, and the other shaft end is supported by a bearing 9b mounted on a bracket 8, forming an inner opening having a structure that supports both ends.
  • the cylindrical core 1a, lb, 1c having two salient poles 7a to 7c is formed by laminating silicon steel sheets in the thrust direction by press forming, and is made of resin-made insulator 2a.
  • the core is insulated by 2b and 2c.
  • terminal pins 12 are integrally formed with the insulators 2a, 2b, and 2c, and the winding start and end of the coils 3a, 3b, and 3c are determined at the time of coil winding. It is easy to automate by wrapping it around the pin 12 several times and treating it with solder.
  • Three cores 1 a to 1 lc are connected in series with reference to positioning pins formed by protruding a part of the insulators 2 a to 2 c and inserted into the inner periphery of the topped cylindrical frame case 10.
  • the coils 3 a, 3 b, and 3 c are connected to the terminal pins 12, and the board 11 is fixed to the terminal pins 12 by soldering.
  • the bracket 8 to which the bearing 9 b is fixed is inserted and fixed into the opening of the frame case 10.
  • FIG. 2 is a diagram showing a state of magnetization of a low-speed magnet of the motor.
  • the rotor magnet composed of the magnet bodies 4a, 4b, and 4c stacked in three stages has the magnetizing positions of the N and S poles of the magnet bodies 4a, 4b, and 4 of each stage. It is magnetized so that it shifts by 120 degrees at c.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing the relationship between the magnets 4a, 4b, 4 and the cores la, 1b, 1c, and the coils 3a, 3b, 3c.
  • the cores la, lb, and one salient pole 7 &, 7b, 7c are arranged at the same circumferential position, and each of them is vertically aligned.
  • the coils 3 a, 3 b, 3 c are one conductor, and both salient poles 7 a, 7 b, 7 c are continuous. Are wound in the same direction.
  • the winding directions of the coils 3a, 3b, 3c are the same as shown in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing a waveform of an induced voltage generated in each of the coils 3a, 3b, 3c when the magnet bodies 4a, 4b, 4c rotate with this configuration.
  • the induced voltages Va, Vb, and Vc generated in the coils 3a, 3b, and 3c have the angles of the magnets 4a, 4b, and 4c shifted by 120 degrees each.
  • the waveform becomes out of phase by 120 degrees.
  • one end of each coil 3a, 3b, 3c is connected in common, and the common connection end is called COM.
  • the three phases are distributed to the other end of each of the remaining, and torque is generated by energizing and driving the electronic circuit on the substrate 11 in accordance with the induced voltages of the three phases, and the magnet bodies 4a, 4b, and 4c rotate. I do. That is, it can be driven as a three-phase brushless motor.
  • the electronic circuit on the substrate 11 is supplied with current from a DC power supply.
  • Fig. 5 (a) is a simplified cross-sectional view of the magnetic circuit of the above-mentioned brushless motor
  • Fig. 5 (b) is a view of the motor expanded from inside the core.
  • FIG. 5 will be described.
  • the reciprocal of the speed fluctuation rate is often used as a value representing the motor efficiency 77, and this speed fluctuation rate ⁇ generally has a relationship such as (Equation 7) as explained in the conventional example. .
  • ⁇ is the effective magnetic flux of the core
  • T is the number of coil turns
  • R is the coil resistance.
  • the effective magnetic flux ⁇ of the core is expressed as (Equation 8).
  • D is the outer diameter of the rotor
  • L is the rotor length
  • B g is the magnetic flux density of the gap.
  • the gap magnetic flux density Bg is expressed as (Equation 9).
  • Br and ⁇ r are called residual magnetic flux density and recoil permeability, respectively, and are constants determined by the material of the magnet.
  • Lm is the thickness of the magnet and Lg is the air gap between the magnet and the core.
  • K is a proportionality constant determined by the coil conductivity and the space factor of the winding
  • 1 is the average length per turn of the coil
  • S is the cross-sectional area of the coil. This 1 is expressed as (Equation 11) if the resistance of the coil is ignored.
  • Lc is the coil height
  • Dc is the coil width
  • This equation does not include the components of the coil resistance R and the number of coil turns T, indicating that the efficiency does not change due to the change in the winding specification.
  • the rotor volume (TTD'LZA) will be constant.
  • the relationship between the mouth length / diameter (L ZD) and the efficiency ⁇ is as shown in Fig. 6.
  • the dotted line indicates the case of the conventional brushless model of inner mouth and mouth.
  • L / D infinity in the final convergence value, that is, (Equation 12)
  • the efficiency of the motor of the present invention reaches 1.5 times the efficiency of the conventional motor.
  • the magnets 4a, 4b, and 4c are magnetized so as to be shifted by 120 degrees, but the magnets 4a, 4b, and 4c are shifted by 60 degrees.
  • the coils 3a and 3c and the coil 3b can be reversed in the winding direction, or the winding direction is the same and the connection of the coil is reversed.
  • the phases of the induced voltages are shifted by 120 degrees each, and three-phase driving is also possible.
  • FIG. 1 shows a case where the outer diameters of the cores la, lb, and 1c are circular. However, as shown in FIG. It is possible to provide motors with good attachment to equipment.
  • the magnetizing directions of the magnets 4 a, 4 b, and 4 c are configured such that the phases of the induced voltages in the three stages are shifted by 120 degrees by shifting the magnetization directions.
  • the direction between salient poles 7 &, 7b, 7c or core 1a, 1b, one salient pole 73, 7b, 7c and magnetnet body 4a, 4b , 4c, the phase of the induced voltage can be shifted by 120 degrees at a time, and can be similarly driven as a three-phase brushless motor. is there.
  • FIG. 10 the number of magnetized poles of the magnet body is not two, but is larger.
  • the configuration excluding the number of magnetized poles of the magnet body and the salient poles and coils of each core corresponding to these is the same as that shown in the first embodiment.
  • FIG. 9 shows the case where the number of magnetized poles of the magnet bodies 14a, 14b, 14c is 6 poles, and the salient poles 16a, 16b, 16c of the cores 15a, 15b, 15c are 4 poles.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship among a magnet body, a core, and a coil.
  • the common connection terminal is represented by COM, and the rest are represented by U, V, and W, respectively.
  • Figure 10 is similar.
  • FIG. 9 shows a cylindrical magnet body 14a, 14b, 14c having six poles magnetized with N and S poles at a pitch of 60 degrees in the circumferential direction, and a magnet body 14a, 14 salient poles 16a, 16b, 16c corresponding to the magnetized pitches of 14b, 14c and two N and S poles, respectively
  • the cores 15a, 15b, and 15c, which are arranged by poles, are vertically arranged in three stages.
  • FIG. 5 is a diagram showing another example of the relationship between the magnet body, the core, and the coil in FIG.
  • Fig. 10 shows a cylindrical magnet 14a, 14b, 14c having six poles magnetized with N and S poles at a pitch of 60 degrees in the circumferential direction, and a magnet body 14a,
  • the four salient poles 16a, 16b, and 16c corresponding to the two magnetized N and S poles, respectively, are concentrated on one side as shown in the figure.
  • the cores 15a, 15b, and 15c are vertically arranged in three stages.
  • a motor having a smaller dimension on one side with respect to the axis centers of the cores 15a, 15b, and 15c can be configured. If this motor is restricted to only one direction in the circumferential direction of the motor when it is mounted on the equipment, for example, it can be used for a spindle motor in an optical disk drive to increase the size of the motor even at the same height. Therefore, it can be used as a high output motor.
  • N and S poles are attached at equal angular pitch in the circumferential direction.
  • Three cores with salient poles of 2 m poles (m is an integer of 1 or more, m ⁇ n) corresponding to the above are stacked vertically in three stages in the axial direction. By shifting the angle by 120 / n degrees in each of the three stages, it can be driven as a three-phase brushless motor.
  • the motor has a three-stage configuration.
  • K 2, 3, 4
  • the motor can be widely used for a brushless motor having a ⁇ phase. it can.
  • FIG. 11 a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 11 to 17.
  • FIG. 11 a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 11 to 17.
  • the mouth is composed of three hollow magnets 21a, 21b, and 21c sandwiching the spacer 22 and the magnets 21a, 21 and 21c.
  • the inner cylindrical portion is inserted into and fixed to a shaft 23, and both ends of the shaft 23 are supported by bearings 25 attached to a frame 24, thereby providing an inner rotor having a structure that supports both ends.
  • the two cores 19 located on both sides are made by cutting iron ingots, and each of the three salient poles 18a, 18b, 18c provided in three stages in a vertical line, and a magnetic circuit connecting them.
  • the road is formed and insulated by electrodeposition coating.
  • This core 19 After winding the coils 203, 20b, and 20c on the poles 18a, 18b, and 18 (:, insert both ends of the core 19 into the frame 24, and insert the terminal wires of the coils 20a, 20b, and 20c.
  • the connection pattern is soldered to the printed circuit board 26.
  • the cover 27 forms a part of the exterior body.
  • FIG. 12 is a diagram showing a state of magnetization of the magnet body in the above mode.
  • the magnet bodies 21a, 21b, and 21c are magnetized such that the magnetization direction is shifted by 120 degrees in the circumferential direction between the stages.
  • Fig. 13 shows the magnet bodies 21a, 21b, 21c and the salient poles 18a of the core 19,
  • FIG. 9 is a diagram schematically showing a relationship between 18b, 18c and coils 20a, 20b, 20c.
  • the coils 20a, 20b, and 20c are connected with one stage of the magnet bodies 21a, 21b, and 21c as one group.
  • FIG. 14 is a diagram showing the waveform of the induced voltage generated by each coil when the rotor rotates with this configuration.
  • the induced voltages Va, Vb> Vc generated in the coils 20a, 20b, 20c are different by 120 degrees from the magnetizing angles of the magnets 21a, 21b, 21c. Therefore, the phase is shifted by 120 degrees.
  • one end of each coil 20a, 20b, 20c is connected in common as COM, three phases are distributed to the other end, and the torque is generated by energizing and driving the electronic circuit according to the induced voltages of these three phases. Occurs and the magnet rotates. That is, it can be driven as a three-phase brushless motor.
  • FIG. 15 (a) is a simplified cross-sectional view of the magnetic circuit of the brushless motor of the present invention
  • FIG. 15 (b) is a view in which the motor is developed from inside the core.
  • the following is a description of this figure. In the following, for simplicity, it is assumed that magnetic flux leakage is neglected, and the equation representing the efficiency r? Of the c- mode is the same as that of the first embodiment in the present embodiment.
  • This equation does not include the components of the coil resistance R and the number of coil turns T, indicating that the efficiency is not changed by changing the winding specification.
  • the thickness of the motor in the radial direction can be reduced to almost the same as the diameter of the magnet bodies 21a, 21b, and 21c. Therefore, when the thickness is considered to be the same, a high-output motor can be configured because the diameter of the magnet bodies 21a, 21b, and 21c can be increased.
  • FIG. 17 shows the cores and magnets when the number of magnetized poles of the magnets 31a, 31b, and 31c is four, the number of cores 29 is three, and the number of salient poles 28a, 28b, and 28c is three.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the relationship between a call and a call.
  • the common gun contact terminals of the terminals of the coils 30a, 30b, and 30c are represented by COM, and the rest are represented by U, V, and W, respectively.
  • FIG. 17 four poles with N and S poles polarized at 90 ° pitch in the circumferential direction 3 pole salient poles 28 a, 28 b, 28 c arranged in parallel to the axial direction with respect to the cylindrical magnet body 31 a, 31 b, 31 c
  • the core 29, which integrally fixes the magnetic circuit connecting the poles 28a, 28b, 28c, is arranged in accordance with the magnetizing pitch of the magnet bodies 31a, 31b, 31c. ing.
  • the restriction is applied only in one direction in the circumferential direction of the motor.
  • the size of the motor can be reduced even at the same height. Therefore, a high-output motor can be obtained.
  • the motor has a three-stage configuration.
  • the rotor is configured such that three magnet bodies are inserted and fixed to the shaft with a spacer interposed therebetween.
  • a single low magnetic magnet 32 is inserted into and fixed to the shaft 33, and the low magnetic magnet 32 is magnetized by switching to three stages as shown in FIG. ing.
  • the magnet was magnetized by switching between three stages to form an integral magnet.
  • the same effect as in FIG. 18 can be obtained when skew magnetization is performed by continuously changing the magnetization distribution position of the mouth magnet 34. Furthermore, when skewing is performed, the switching of magnetic flux is smooth, and the cogging torque of the motor is also reduced.
  • FIG. 20 (a) is a longitudinal sectional view of a vibration calling pager motor for mobile communication
  • FIG. 20 (b) is a transverse sectional view of the motor.
  • the outer body 90 of the motor of this embodiment has a flat rectangular cross section perpendicular to the axial direction of the roller 37, and the pair of short sides 90a, 90a are connected together. It is composed of iron plates 47 and 48, and a pair of long sides 90 b and 90 b are composed of a printed board 51 and a sheet 53.
  • the cross-sectional shape of the exterior body 90 may be a flat cross-sectional shape such as an oval shape.
  • the mouth 37 is composed of three magnet bodies 38a, 38b, 38c, spacers 44a, 44b interposed between the magnet bodies, and a shaft 39. I have.
  • the salient poles 35a, 35b, 35c, 36a, 36b, and 36c are insulated by electrodeposition coating, respectively, and from above the insulating layer.
  • the coil has 42 windings.
  • the salient poles 35a, 35b, and 35c around which the coil 42 is wound are attached to the yoke plate 47 at intervals in the axial direction of the shaft 39, and the first core (core assembly) 54 is attached.
  • a second core (core assembly) 55 is provided at an opposite position via the shaft 39, and the second core 55 includes salient poles 36 a and 36 b around which the coil 42 is wound.
  • 36c are attached to the yoke plate 48 with an interval in the axial direction of the shaft 39.
  • Each magnet body 38a, 38b, 38c of the rotor 37 is a hollow cylindrical radially anisotropic sintered magnet, which is magnetized to two poles of N and S poles, respectively.
  • the three magnets 38a, 38b, 38c are arranged with their polarities shifted by 120 degrees, and the magnets 38a, 38b
  • the shaft 39 is inserted into the hollow cylindrical part of the 38c, and the magnet bodies 38a and 28b38c are provided with the spacers 44a and 44b inserted between them.
  • the three magnet bodies 38a, 38b, 38c are fixed to the shaft 39 at intervals.
  • the center of gravity is located at a position distant from the rotation center (axis center).
  • the weight 4 5 Uses the energy transmitted by the centrifugal force of the center of gravity of the motor to the stay side of the motor.
  • the distance from the bearing 40 to the weight 45, the spacer 44a, the spacer 44b is L1, L2, L3, the distance from the bearing 40 to the bearing 41 is L, the axis center is the X axis, and the axis is perpendicular to the X axis.
  • R 2 Rx 2 + Ry 2 (1 7)
  • R 2 Rx 2 + Ry 2
  • Reaction force R is maximum when R2 is maximum.
  • Equation 18 the rotational angular velocity ⁇ , the masses ml, m2, m3, the eccentric distances r1, r2, r3 and the axial distances LI, L2, L3 are known by design, and the unknowns are angles 02, ⁇ 3 It is.
  • the eccentric direction of the stirrer be the same as the eccentric direction of the weights 4544a and 44b, and the mouth of the present embodiment is also configured so. Therefore, a large unbalanced load acting on the bearing 41 can be applied.
  • the weight 45 Since the shape of the weight 45 has an important effect on vibration, consider a gate model as shown in Fig. 23.
  • the weight 45 has a sector shape with an angle reduced by an angle 2 ⁇ from a semicircle, and the outermost diameter of the weight 45 is D, which is hereinafter referred to as a weight outer diameter.
  • Figures 24 (a), (b), and (c) show the relationship between the center of gravity deviation g of the weight 45, the area A of the weight 45, and the centrifugal force F4 with respect to the weight outer diameter D / shaft diameter d, with the angle ⁇ as a parameter. (c).
  • the shaft diameter d l
  • the thickness of the weight 45, the specific gravity of the weight 45, and the square of the rotation speed were unchanged.
  • Fan-shaped weight 45 The displacement is expressed by a linear equation with respect to the ratio (DZd) between the weight outer diameter D and the shaft diameter d.
  • the area A of the weight 45 is expressed by the following equation with respect to the ratio (DZd) of the weight outer diameter D to the shaft diameter d. Since the centrifugal force is expressed by (Equation 13), the centrifugal force F4 is proportional to the product of the area A of the weight 45 and the displacement g of the center of gravity.
  • the outer diameter of the weight 45 is preferably as large as possible in order to increase the vibration caused by the weight 45, but as shown in FIG. 20, in the case of a motor having a flat cross-sectional shape, There is almost no case where the weight outer diameter D is longer than the length of the short side 90a, except in special cases.
  • the outer diameter D of the weight 45 is specified as follows.
  • the sheet 53 and the printed circuit board 51 are thinner in terms of the characteristics of the motor. If the outer diameter of the magnet body of the rotor is Dm, it is preferable to select the weight outer diameter D as shown in (Equation 20). .
  • the bearing 40 is a cylindrical bearing that receives a radial load
  • the thrust load is constituted by a pivot bearing formed by the arc at the tip of the shaft 39 and the thrust plate 46.
  • the thrust plate 46 a low sliding resin material is used. Also, assuming that the radius of the spherical shape at the tip of the shaft 39 is r, the maximum surface pressure Pmax and the friction torque Tp can be obtained by (Equation 21).
  • Fig. 26 shows the relationship between the maximum surface pressure Pmax and the ratio of the maximum surface pressure and friction torque, with the friction torque Tp being 1, for a given radius rO.
  • Radius r at the tip of shaft 39 If the thrust plate 46 is made of resin, the friction torque Tp decreases, but the surface pressure Pmax increases. Therefore, if the thrust plate 46 is made of resin, increasing the surface pressure too much may impair reliability.
  • the radius r is increased, the surface pressure Pmax decreases, but the friction torque Tp increases, and the loss torque becomes heat, which increases the temperature and may impair reliability.
  • a pivot bearing is formed as shown in (Equation 22), where the relationship between the radius r of the shaft tip of the thrust bearing and the shaft diameter d is shown in (Equation 22).
  • the thrust plate 46 is made of a general polymer material.
  • a motor When used in a battery-driven or portable device, it is preferable to use a polyacetal resin having excellent lubricity for the thrust plate 43 in order to reduce long-term friction torque.
  • a polyimide or Teflon resin When used at high temperatures, select a polyimide or Teflon resin that has excellent heat resistance.
  • bearings 40 and 41 use oil-impregnated sintered bearings I do.
  • the base oil used for oil-impregnated bearings has a viscosity of 10 cst: up to 50 cst.
  • the bearing is made by mixing low-friction resin, for example, fine powder of Teflon with a particle size of 1 / zm or less, as a sintered material, Teflon will intervene in metal gaps and act as a binder.
  • the resin is scattered on the bearing surface with respect to the shaft 39, so that the bearing loss can be reduced more than in the case of using only oil. In addition to being able to start the motor at low voltage, it is also possible to extend the battery life.
  • FIG. 27 (a) is a view showing a state where the shaft 39 has penetrated the bearing 41 on the weight side
  • FIG. 27 (b) is a view showing a part of the bearing 40 on the pivot bearing side.
  • Fig. 27 (a) shows that even though the shaft perpendicularity to the bracket 49 is slightly poor due to the bending of the shaft 39 due to assembly distortion or imbalance, the inner diameter of the bearing 41 is arc-shaped. The contact between 1a and the shaft 39 becomes a point contact, and the bearing 41 has a self-aligning property.
  • Fig. 27 (a) is a view showing a state where the shaft 39 has penetrated the bearing 41 on the weight side
  • FIG. 27 (b) is a view showing a part of the bearing 40 on the pivot bearing side.
  • Fig. 27 (a) shows that even though the shaft perpendicularity to the bracket 49 is slightly poor due to the bending of the shaft 39 due to assembly distortion or imbalance, the inner diameter of the bearing 41 is arc-shaped. The contact
  • the printed circuit board 51 of the present embodiment is a flexible printed circuit board.
  • drive circuit electronic components such as an integrated circuit 52 are mounted, and a land 51 a for connecting to a power supply on the device side is provided. I have. Since the flexible printed circuit board is arranged on one surface of the long side 90b side as in the present embodiment, it has a relatively large board shape even though the thickness of the circuit board is thin, and the drive circuit components are flexible printed. It is easy to mount on a board, and is thin and small Sumo overnight can be configured.
  • a sheet 53 is stuck on the side opposite to the printed circuit board 51.
  • the inside of the motor has a sealed structure, so there is no dirt inside the motor.Dust from the outside between the core 37 and the cores 54, 55 can be trapped. There will be no decrease in the speed of the sunset. That is, it is a dust-proof measure.
  • the serial number and the name of the manufacturer can be described on the sheet 53, rational use can be performed.
  • the salient poles 35a to 35c :, 36a to 36c and the yoke plates 47, 48 are not integral, but the salient poles 35a to 35c, 36a to 3 6 c is configured as a separate piece.
  • FIG. 35a to 35c and 36a to 36c has a structure as shown in FIG. If the salient poles in Fig. 28 are denoted by reference numeral 56, the surface 57a of the protruding portion 57 of the salient pole 56 facing the roof 57 becomes an arc surface along the radius of curvature centered on the rotation axis. ing.
  • the rear surface 57b of the surface 57a of the protruding portion 57 facing the rotor has a curved surface portion, and on the surface 57b a tooth portion 58 having a cylindrical cross section for winding a coil is formed.
  • a cylindrical portion 59 having a cross-sectional diameter smaller than hi is formed at the tip of the tooth portion 58.
  • the cylindrical portion 59 is to be inserted into the hole made in the yoke plates 47, 48.
  • the tip surface of the cylindrical portion 59 is concave.
  • Piece-shaped salient poles have an example shape as shown in Fig. 29. If salient poles in Fig. 29 are represented by reference numeral 60, the surface 61a of the salient poles 60 facing the crown 61 will be an arc surface along the radius of curvature centered on the rotation axis. I have.
  • the back surface 6 1 b of the surface 6 1 a facing the rotor of the protrusion 6 1 has a curved surface portion, and the surface 6 1 b has a square around which a coil is wound.
  • a tooth section 62 having a rectangular cross section is formed. The square section of the tooth section 62 has a length in a direction perpendicular to the rotation axis as h2 and a length in the rotation axis direction as h3. 24).
  • a cylindrical portion 63 having a cross-sectional diameter smaller than the length of the side of the square is formed at the tip of the tooth portion 62.
  • the cylindrical part 63 is to be engaged and inserted into the hole made in the yoke plates 47 and 48, and is smaller than the cross section of the teeth part 62 because the insertion position of the yoke plates 47 and 48 at the step is determined. This is to make the air gap between the mouth and the facing surface 61 a uniform at each salient pole 60.
  • Piece-shaped salient poles have an example shape as shown in Fig. 30. If the salient poles in FIG. 30 are represented by reference numeral 64, the surface 65a of the protruding portion 65 of the salient pole 64 facing the surface is an arc surface along the radius of curvature centered on the rotation axis.
  • the rear surface 65b of the surface 65a facing the mouth of the protrusion 65 has a curved surface, and the surface 65b is formed with a square-shaped tooth portion 66 for winding a coil, and a cylindrical portion having a small diameter cross section. It is formed integrally with 67.
  • the teeth 66 in FIG. 30 are rectangles having the relationship shown in (Equation 25).
  • the tooth portion 66 of the salient pole 64 has a long dimension parallel to the axial direction because of the following advantages. . That is, in FIGS. 28, 29, and 30, when the coil 42 is wound around the teeth 58, 62, and 66, the length of the teeth 58, 62, and 66 in the width direction is changed. Same. That is, as shown in (Equation 26).
  • the salient poles are made into pieces, an example of a manufacturing method thereof will be described.
  • a mixture of gold powder and resin is molded by injection molding, and after molding, the resin is baked and solidified to create salient poles by the so-called metal injection manufacturing method with the resin removed.
  • metal injection manufacturing method with the resin removed.
  • it is more mass-producible, and the curvature of the opposing surfaces 57a, 61a and 65a of the magnet body in Fig. 28 to Fig. 30 remains unchanged after firing. Since the required dimension is within the tolerance range, variations in motor characteristics are reduced.
  • salient poles are made using metal injection (also known as metal powder injection molding) technology
  • metal injection also known as metal powder injection molding
  • small salient poles with complicated shapes such as those shown in Figs. 28, 29, and 30 can be finished It is possible to make the final shape that does not need to be spun.
  • An example of powdered material used for salient poles is Fe-Si-based material, but post-processing is almost impossible because it is difficult to process.
  • salient poles that have a caulking process use a pure iron powder material.
  • the raw metal powder of each component of the chemical composition regulated by reduction and reduction and the binder of the resin are weighed, mixed and kneaded with the sieved set particle size to produce a material that can be injection molded.
  • Injection molding is performed using a mold. After molding, the binder is removed from the resin. By heating this, sufficient interatomic bonds are generated between the particles, and the powder metal is sintered to form a metal sintering bond. To the state with. If there are many pores, the dimensions after sintering will change. For parts with severe precision such as salient poles, use fine powder particles with uniform particle diameter to increase the density.
  • salient poles When salient poles are made by forging, the salient poles are made into pieces and small, so large quantities can be made with a small forging machine.
  • the corners In forging, the corners are rounded, and in salient poles 64 as shown in Fig. 30, the corners are rounded, but there is no effect on the curvature of the surface 65a facing the magnet body in Rhoyu.
  • the motor characteristics There is no difference in the motor characteristics due to the salient pole shape compared to the metal powder molded product.
  • the magnetic flux flows in the same direction as the direction of flow of the metal composition, so there is no magnetic flux loss, but loss occurs due to distortion of the metal crystal grains due to forging. Anneal the salient poles to coarsen the crystal grains and reduce losses.
  • a thrust plate 46 is installed, and three salient poles are assembled by winding a coil around a yoke plate 47 from the axial direction at one notch 50a of the bracket 50 to which the bearing 40 is fixed by press fitting.
  • the lower projections 54a of the first core 54 are fitted into the lower projections 55a of the second core 55 having three salient poles assembled on the yoke plate 48. Insert the other notch 50b of the knob 50 into the other notch 50b.
  • the magnets 38a to 38c and the spacers are fixed to the shaft 39 in a predetermined number and a predetermined position, and the rotor 37 is assembled.
  • the lower end of the shaft 39 of the shaft 37 is inserted into the bearing 40 of the bracket 50.
  • the upper protrusion 5 4 b of the first core 54 is fitted into one notch 49 a of the bracket 49, and the upper protrusion 55 b of the second core 55 is connected to the bracket 49. Fit into the other notch 49b.
  • the bracket 49 is assembled after first inserting the upper end of the shaft 39 into the bearing 41 of the bracket 49. Such an assembly can be built in from the axial direction.
  • the weights 45 for imbalance are attached to the shaft 39, the printed circuit board 51 on which the electronic components are mounted, and the coil terminal is attached to the land 51 on the printed circuit board 51. Solder to a. Then, attach sheet 53.
  • Fig. 32 schematically shows the relationship between the magnet body 38a to 38c, salient poles 35a to 35c, 36a to 36, and the coil 42 (sequentially 43a, 43b, 43c from the top).
  • FIG. 32 schematically shows the relationship between the magnet body 38a to 38c, salient poles 35a to 35c, 36a to 36, and the coil 42 (sequentially 43a, 43b, 43c from the top).
  • the salient poles 35a to 35c and 36a to 36c are arranged at the same circumferential position in the cores 54 and 55, respectively, and are arranged in a vertical line.
  • 43a, 43b, 43c are continuously wound in the same direction around the salient poles 35a to 35c, 36a to 36c of the first core 54 and the second core 55 by one conductor.
  • the winding directions of the coils 43a, 43b, 43c in each stage are the same as shown in FIG.
  • the induced voltages Va, Vb, and Vc generated in the coils 43a, 43b, and 43c when the rotor 37 rotates are such that the angles of the magnet bodies 38a, 38b, and 38c are each 120 °. Because of the shift, the waveforms are shifted by 120 ° in phase, and have the same waveforms as in FIG. 14 of the first embodiment, and the motor of this embodiment rotates according to the same principle.
  • the motor has a three-stage configuration.
  • FIG. 33 (a) is a longitudinal sectional view of a vibration calling pager motor for mobile communication
  • FIG. 33 (b) is a transverse sectional view of the motor.
  • the description of the same portions as in the fifth embodiment will be omitted, and only the differences will be described. Also, the same components as those shown in FIG. 20 are denoted by the same reference numerals in FIG.
  • the outer body 90 has a flat rectangular cross section perpendicular to the axial direction of the rotor 73, and its short sides 90a, 90a are composed of a pair of yoke plates 47, 48. ing.
  • one of the long sides 90b and 9Ob is open, and the other is composed of a plate 68 and a flexible printed circuit board 69.
  • the magnet bodies 74a, 74b, and 74c that make up the mouth 73 are hollow cylindrical magnets that are magnetized into two N and S poles, respectively. As shown in Fig. 34, the three magnet bodies 74a, 74b, and 74c are arranged with their polarities shifted by 120 ° between each stage, and are placed in the hollow cylindrical portions of the magnet bodies 74a to 74c. Shaft 39 is inserted and fixed. It can be considered as an integral rotor 73 whose surface pole distribution is axially stratified.
  • three magnets 74a, 74b, and 74c are used to position the polarities of the three magnets 74a, 74b, and 74c at predetermined positions.
  • Each has 75 and 76 irregularities to determine the angle.
  • the projections and depressions 75 and 76 are aligned up and down, the magnet bodies 74a, 74b and 74c are shifted by exactly 120 °.
  • the magnets 74a, 74b, and 74c are magnetized based on the irregularities 75 and 76, and only by combining them so that the irregularities 75 and 76 match, a predetermined magnetic pole can be obtained. Assembly becomes easy. Further, as in the fifth embodiment, a spacer may be provided between the magnet bodies, and a positioning mechanism may be provided in the spacer. An example will be described below.
  • FIG. 36 shows a configuration in which three magnet bodies 77a, 77b, 77c and spacers 78a, 78b are provided therebetween.
  • the three magnet bodies 77a, 77b, 77c are provided with a recess 80, and the two spacers 78a, 78b are provided with a protrusion 79 corresponding to the magnet body.
  • the convex portions 79 of the spacers 78 and 78b are provided at positions vertically shifted by 120 °, and the concave portions 80 of the magnet bodies 77a, 77b and 77c and the spacers 78a and 78b are provided.
  • the magnets 77a to 77c are shifted by exactly 120 ° when the convex portions 79 are combined together.
  • the magnets 77a, 77b, and 77c are magnetized with reference to the recess 80.
  • a predetermined magnetic pole can be obtained simply by combining the matts 7 7 a, 7 7 b, 7 7 c so that the recess 80 of the spacers 7 8 a, 7 8 b fits the protrusions 79 of the spacers 7 8 a, 7 8 b
  • the spacers 78a and 78b serve as weights for imbalance as well as play a role in positioning the magnet bodies with each other, and can prevent leakage of magnetic flux between the upper and lower magnet bodies.
  • the unbalanced weight 45 is moved away from the center of rotation (shaft center) in order to take out the vibration generated by the motor. It is provided so that it may be in a position.
  • the outer diameter of the weights 45 is as large as possible.
  • the outer diameter D of the weight 45 is Equation 28).
  • the center of the shaft 39 is not necessarily located at the center of the bracket 70, since the rotor 73 rotates, the direct connection between the magnet bodies 74a to 74c and the gate 4
  • the relationship with the diameter of 5 can be selected as shown in (Equation 29).
  • the outer diameter of the magnet body is Dm
  • the outer diameter of the unbalance weight is D.
  • the bearing portion 70a of the bracket 70 is formed by making the peripheral edge of the bearing hole thinner, and as shown in Fig. 33 (a), a low friction resin layer is coated on the inner peripheral surface thereof. ing. Therefore, since the shaft 39 contacts the low friction coating material 81, the bearing loss is small, and the thickness of the low friction coating material 81 is, for example, 100 or less. Since it acts as strong rigidity, the force acting on the bearing 70 a by the unbalance weight 45 is transmitted as vibration to the outer shell of the motor without attenuating. Table 1 shows examples of low friction coating materials used. Table 1
  • the bracket 71 is made of a low-friction resin, and is integrally formed with a bearing 71 a of a spherical concave portion. Since the bracket 71 is an injection molded product, a complicated shape can be formed around the bearing 71 a.
  • the low friction resin one of fluororesin, polyacetal resin, and polyimide resin is used.
  • Fluororesins have chemical resistance, heat resistance, and non-stick properties in addition to low friction properties, and are used in a wide range of fields.
  • the bracket 71 is made of a metal material
  • the low friction coating material used for the bearing portion 70a of the bracket 70 can be coated to form a pivot bearing.
  • the flexible printed circuit board 69 On the flexible printed circuit board 69, drive circuit electronic components such as an integrated circuit 82 are mounted, and the flexible printed circuit board 69 is attached and fixed to a plate 68.
  • the terminals of the coils 42 wound around the salient poles 35 a to 35 c and 36 a to 36 c are connected to the terminal board 72 on the flexible printed circuit board 69, and the terminals are connected via the terminal board 72.
  • the flexible printed circuit board 69 is constituted by the surface of the long side 90b as in this embodiment, the drive circuit components are mounted on the flexible printed circuit board 69 despite the thin motor. It is easy to mount, and a thin and small brushless motor can be constructed.
  • the surface on the opposite side of the flexible printed circuit board 69 is open.
  • the salient poles 35 a to 35 c and 36 a to 36 c of the present embodiment are also shown.
  • the yoke plates 47 and 48 are not integral with each other, but have a configuration in which salient poles are individually made into separate parts.
  • An example of the pieced salient pole has the structure shown in Fig. 37. If the salient poles in FIG. 37 are represented by reference numeral 83, the surface 8 4a of the salient poles 83 facing the projections 84 of the salient poles 8 4 is centered on the axis 85 of the mouth 73. It is not a circular arc of curvature, but an arc surface with a center of curvature farther than this axis 85. If the radius R 2 of the arc surface is infinite, it becomes a plane.
  • Fig. 38 shows the salient pole 83 of Fig. 37 wound with a coil 88 having a flat rectangular cross section.
  • the shape of the hole for inserting the salient pole 83 shown in Fig. 37 into the yoke plates 47, 48 is not a circle but a square, so the joint of the salient pole 83 to be engaged is joined.
  • the cross-sectional shape of the part 87 is also rectangular. If the shape to be inserted is a polygon other than a circle, positioning for inserting the salient poles 83 into the yoke plates 47, 48 becomes possible.
  • each of the salient poles 35a to 35c and 36a to 36c is insulated by electrodeposition coating.
  • the coil 42 is wound around the insulating layer on each salient pole, the coil 42 is wound in a state where the terminal plate 72 is press-fitted into the insertion portion of the yoke plate and assembled. Terminal of the terminal plate 72 near the salient pole.
  • FIG. 39 shows a state where the terminal plate 72 is attached to the pieced salient pole 83.
  • the terminal plate 72 has a metal plate 89 and an insulating resin 90 molded integrally, and the metal plate 89 has two parts for the salient poles 83, and one of the metal plates 89 is wound.
  • the salient poles 83 made into pieces are in the form of parts that are easy to mount, such as chip resistors, with the winding applied. Has become. Next, a method of assembling the motor shown in FIG. 33 of this embodiment will be described with reference to FIG.
  • a flexible printed circuit board 69 on which electronic components such as an integrated circuit 82 are mounted is pasted on the plate 68, and a magnetic body 7 4a to 74c and a shaft 39 are assembled.
  • the bracket 70 is inserted into the plate 68 with the bracket 70 inserted into the bearing 70 a of the bracket 70, and the other bracket 71 is further engaged so that the bearing 71 a fits with the shaft 39.
  • the coil 42 is wound, and the salient poles 35a to 35c with terminal treatment applied to each terminal plate 72 are attached to the yoke plate 47 at intervals in the axial direction of the shaft 39.
  • the first core 54 and the second core 55 similarly attached to the yoke plate 48 with salient poles 36a to 36c, etc. are fitted to brackets 70 and 71 and assembled. .
  • This assembly can be built in from the direction perpendicular to the axis.
  • the unbalanced weights 45 are attached to the shaft 39.
  • Fig. 41 (a) is a longitudinal sectional view of a vibration call pager mode for mobile communication
  • Fig. 41 (b) is a transverse sectional view of the same mode.
  • the description of the same portions as in the fifth embodiment will be omitted, and only the differences will be described.
  • the same components as those shown in FIG. 20 are denoted by the same reference numerals in FIG.
  • the mouth-to-mouth magnet 91 is a cylindrical magnet having an integral structure.
  • the row and the roof are divided into three magnet bodies 38a to 38c, but in the present embodiment, the mouth is constituted by an integral magnet. ing.
  • the magnetized state is the same as in the case of the fifth embodiment and the sixth embodiment. Therefore, in FIG.
  • the magnets are magnetized such that the phases of the magnetic poles are shifted by 120 °. Is shown.
  • the integrated magnet 91 eliminates the need for magnetic pole positioning and other operations.
  • a cylindrical portion 95 having a small outer diameter is provided at both ends of the low magnet 91, and a ring-shaped bearing bush 966, 97 is press-fitted and fixed to the cylindrical portion 95.
  • the bearing bushes 96 and 97 have thick semicircular portions 96a and 97a as shown in FIG. 41 or FIG. Generating balance force. Further, bearing holes 96b, 97b are provided in the center of the bearing bushes 96, 97.
  • the upper and lower bearing brackets 9 2 and 9 3 have bearing pins 9 2 a and 9 3 a projecting from their respective centers.
  • the bearing holes 9 6 b and 9 7 b The overnight magnet net 91 is rotatably supported by upper and lower bearing brackets 92,93.
  • the present embodiment is a vibration pager motor for mobile communication
  • a bearing bush whose center of gravity is distant from the center of rotation (shaft center) is used.
  • the centrifugal force of the center of gravity of the bearing bushes 96, 97 due to the rotation utilizes the energy transmitted to the motor side.
  • the larger the radial load acting on the bearing pins 92a and 93a the greater the vibration.
  • the load acting on the bearing pins 92a and 93a is shown in the model diagram of Fig. 43. explain.
  • R 3 2 R 3 + R 3y 2
  • R 4 R 4y is the XY component of the reaction force R 4 .
  • the product of the unbalance mass and the center of gravity is as large as possible.
  • the outer diameter of the outer periphery of the bearing bush is also large, Assuming that the outer diameter of the rotor magnet 91 is Dm and the outermost diameter of the bearing bush is Db, the relationship of (Equation 35) is obtained.
  • the dimensions of the unbalanced bearing bush 96 97 are restricted by the dimensions of the short side 90a of the outer body 90. You need to choose. If the dimension of the short side 90a of the outer body 90 is a (see Fig. 41 (b)) and the outermost diameter of the bearing bush 96697 is Db, then it is selected as shown in (Equation 36). I do.
  • the salient poles 35 a 35 c 36 a 36 c of this embodiment are not integral with the yoke
  • the poles are individually pieced into separate parts.
  • the coil 42 is wound around the pieced salient poles 35 a to 35 c 36 a 36 c, and a terminal plate 99 in which a metal piece 98 is integrally molded with resin is wound.
  • the terminal of the coil 42 is connected to the metal piece 98 of the terminal board 99.
  • the end of the coil 42 is connected to the metal piece 98 by heat-welding welding, and the start and end of winding of the coil 42 are connected.
  • the protruding portion 100 of the salient pole 35 a 35 c 36 a 36 c has a circular arc surface facing the rhodium magnet 91.
  • Each of the salient poles 35a 35c 36a 36c has a cylindrical portion 101 for positioning and insertion into the yoke plate 4748.
  • Fig. 45 fix both sides of the flexible printed circuit board 94 on the yoke plates 47 and 48, and set the salient poles 35a to 35c and 36a to 36c as specified.
  • the cylindrical portions 101 are inserted into the holes 102 provided in the yoke plates 47, 48.
  • Cream solder is applied to the flexible print substrate 94 in advance, and electronic components such as the integrated circuit 103 are mounted. Therefore, the metal pieces 98 of the terminal board 99 are placed on the lands 104 of the flexible printed circuit board 94, and thereafter, the electronic components and the coils can be made conductive by passing through the reflow furnace.
  • the yoke plates 47, 48 with salient poles 35a to 35c, 36a to 36c, etc. assembled are erected from both sides, respectively, and the bearing bushes 96, 97 are mounted.
  • the assembled rotor magnet 91 is placed between the two yoke plates 47,48.
  • insert the bearing brackets 92, 93 from both the upper and lower sides from the axial direction assemble the Rho Magnet 91, and fix it to both the yoke plates 47, 48.
  • a sheet 105 is pasted. By attaching the sheet 105, the inside of the motor becomes a sealed structure.
  • the bearing brackets 92, 93 are provided with bearing pins 92a, 93a.
  • the rotor magnet 91 of this embodiment has a solid cylindrical shape. Unlike the fifth and sixth embodiments, the magnet has no shaft. 7 is inserted from both the upper and lower sides of the low magnet 91, and these bearing holes 96b, 97b constitute a bearing portion.
  • the portions that engage with the bearings are the bearing pins 92 a and 93 a provided on the bearing brackets 92 and 93.
  • the bearing brackets 92, 93 are made of a metal plate, the bearing pins 92a, 93a can be integrally formed by a coining press.
  • FIG. 46 An eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 46 to 56.
  • FIG. 46 An eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 46 to 56.
  • FIG. 46 (a) shows a vertical sectional view of a pager motor for mobile communication
  • FIG. (b) shows a cross-sectional view of the motor.
  • the core 106 and the back yoke 109 are arranged to face each other with the mouth 110 therebetween.
  • the core 106 is symmetrical with respect to the row 110 as in the fifth to seventh embodiments.
  • the balance is good, but since the number of coils 113 is six, the terminal of coil 113 also has twelve force points, and connection of the winding and the terminal is very troublesome. Therefore, in this embodiment, the number of cores 106 is one, and a back yoke 109 is attached instead of another core.
  • Rho 110 has the same configuration as that shown in Fig. 34, and is divided into three vertical magnet bodies 120a, 120b, and 120c, each of which is worn in a three-stage manner with the polarity shifted by 120 °.
  • the shaft 111 is inserted into the hollow cylindrical portion of the magnet body 120a to 120c.
  • Both ends of the shaft 111 are rotatably held by bearings 112a and 112b inserted and fixed to upper and lower brackets 114 and 115.
  • the printed circuit board 116 is fixed to the core 106, the back yoke 109, and the brackets 114, 114, and the dust cover 119 is finally covered.
  • the exterior body 90 has a flat rectangular cross section perpendicular to the axial direction of the rotor 110, one long side 90b of which is formed by the printed circuit board 116, and the other long side 90b.
  • a pair of short sides 90a and 90a are formed of dustproof covers 119 on three sides.
  • FIG. 47 is a diagram showing a configuration of the core 106.
  • FIG. 47 (a) is a side view of the core 106
  • FIG. 47 (b) is a cross-sectional view.
  • the core 106 is formed by connecting two identically shaped core parts 106a and 106b, which are divided in half by a plane where the motor center axis and the core 106 come.
  • Each of the core components 106a and 106b may be formed by laminating a plurality of silicon steel sheets, or may be formed by a single metal plate. Is also good.
  • the efficiency is best when laminated along a plane parallel to the direction in which the magnetic flux flows, due to the eddy current loss of the core 106.
  • the flow of magnetic flux is as shown by the arrow in Fig. 47 (a).
  • the efficiency is highest when the layers are stacked in a direction perpendicular to the plane formed by the shaft and the core.
  • the core 106 has a configuration in which two core parts 106 a and 106 b are stacked in the direction in which the magnetic flux flows, and eddy current loss is smaller than when a single molding is performed. Less efficient.
  • FIG. 48 is a diagram showing the configuration of the core 106 and the resin insulator 108.
  • the two core parts 106a and 106b of the core 106 are integrally fixed to the insulating resin insulator 108 by resin molding, and at the same time, the winding part of the core 106.
  • An insulating layer is formed on the printed circuit board, and pins 122 for press-fitting and fixing the printed circuit board 116 on the printed circuit board 116 side of the core 106 are formed.
  • the mobile phone of this embodiment is a pager mobile phone for mobile communication, it is driven by a battery. Therefore, it is necessary to start up reliably at a low voltage of about 1.2 to 3.3 V.
  • Factors attributable to the motor start-up voltage include shaft loss, cogging torque generated by the attractive force between the core and magnet, and voltage drop in the drive circuit.In this embodiment, the cogging torque is reduced. The following measures have been taken.
  • FIG. 49 is a diagram schematically showing the relationship between the core 106, the back yoke 109, and the mouth 110.
  • the angle ⁇ of the portion of the salient poles 107 a to 107 c of the core 106 shown in FIG. 49 facing the row 110 and the angle / 3 of the back yoke 109 are closely related to the cogging torque.
  • the cogging torque is minimized at two points around 90 ° and around 150 °. Therefore, the cogging torque can be suppressed by setting the angle to around 90 ° or 150 °.
  • the angle is set to 90 °, the magnetic efficiency decreases due to the increased leakage of the magnetic flux.
  • FIG. 51 is a diagram showing an example in a case where ⁇ + is fixed and ⁇ ) 3 is changed. As shown in Fig. 51, the cogging torque is minimized around ⁇ 30 ° and ⁇ 90 °. However, when the angle is set to ⁇ 90 °, the magnetic efficiency is poor due to poor balance on both sides, and the case where the angle is set to ⁇ 30 ° is more excellent.
  • weights 117 and 118 whose centers of gravity are separated from the axis are provided in order to extract vibrations from the moder.
  • the energy transmitted by the centrifugal force of 117 and 118 to the stay side is used.
  • the shaft 110 is penetrated through the mouth 110 and the unbalanced weights 111, 118 are fixed to both ends of the shaft 111 by caulking.
  • both ends of the row 110 are bonded and fixed to the weights 117 and 118 for imbalance using an adhesive.
  • FIG. 53 is a diagram showing the relationship between the positions of the centers of gravity of the unbalance weights 1 17 (118) with respect to the bearings 112a and 112b.
  • Fig. 53 (a) shows the case where the center of gravity G of the unbalance weight 1 17 (1 18) is set outside the two bearings 1 12a and 1 12b
  • Fig. 53 (b) Is the case where the center of gravity G of the unbalanced weight 1 17 (118) is installed between the two bearings 1 12a and 1 12b.
  • the distance between the two bearings 1 12a and 1 1213 is B, and the axial distance from one bearing 11 12a to the weight center of gravity G is L2, with the direction of the other bearing 1 1 2b being positive.
  • the loads F6 and F7 applied to the bearings 112a and 112b are as shown in (Formula 37).
  • Tr Tc + kf (38)
  • Tc is a constant component regardless of the load
  • k is a proportional constant
  • Tr Tc + k (IF6 I + IF7 I) (39)
  • FIG. 54 is a diagram showing the relationship between the loss torque Tr and LI, L2.
  • the loss torque Tr is small when L2 is between 0 and L1, that is, when the center of gravity G of the unbalance weight 117 (118) is installed between the two bearings 112a and 112b.
  • the position of the center of gravity of the unbalance weight 1 17 (118) is considered.
  • the unbalance weight 1 17 (1 18) Consider the overall center of gravity G.
  • the center of gravity G of the entire unbalance weight 117 (118) is located in the middle between the two bearings 112a and 112b, and the motor has an advantage in both shaft loss and life. It is.
  • FIG. 55 shows the shaft 1 1 1 with unbalance weight 117 (1 18).
  • FIG. Fig. 55 (a) shows the case where one unbalanced weight 1 17 (118) is used, and Fig. 55 (b) shows the case where two unbalanced weights 1 17 and 118 are used.
  • FIG. Fig. 55 shows the shaft 1 1 1 with unbalance weight 117 (1 18).
  • FIG. Fig. 55 (a) shows the case where one unbalanced weight 1 17 (118) is used
  • Fig. 55 (b) shows the case where two unbalanced weights 1 17 and 118 are used.
  • 55 (a) and 55 (b) are completely equivalent when considering the shaft 111 as a rigid body, but slightly different when considering the deflection of the shaft 111.
  • E is the longitudinal modulus of elasticity of the shaft
  • I is the second moment of area of the shaft.
  • the deflection of the shaft 1 1 1 when two unbalance weights 1 1 1 7 and 1 18 are used (5 is one side from the bearings 1 12a and 112b)
  • the equation becomes as shown in (Equation 42).
  • Figure 56 shows the relationship between deflection ⁇ and L3.
  • the dotted line indicates the weight for comparison. It shows the deflection of the shaft 111 when one is used.
  • the deflection ⁇ 5 is 0, which is the best, but it is practically impossible because of the bearings 112a and 112b. Accordingly, the deflection ⁇ is the smallest when the unbalance weights 117 and 118 are arranged closest to the bearings 112a and 112b.
  • the weights 117 and 118 for the umbrellas are attached to both ends of the mouth 110, so that the shaft 1 11 has a small deflection ⁇ , and accordingly, a thin shaft 1 11 is used. In this way, shaft loss is reduced.
  • the motor of this embodiment uses the thin shaft 111 to reduce shaft loss, but when the shaft 111 is thin, the imbalance with respect to the shaft 111 is used.
  • the mounting of the weights 1 1 1 and 1 1 8 for the balance and the low speed 1 110 is more disadvantageous in terms of fixed strength than a thick shaft.
  • the mechanical strength of many of them is weaker than that of metals, etc., making it more difficult to secure the strength.
  • the shaft 110 is penetrated through the shaft 110, and unbalanced weights 1 17 and 1 18 are provided at both ends of the shaft 110 of the shaft 111.
  • the adhesive torque is applied to 8 to secure the rotational torque Tn for the weights 110 and 118 of the rope 110.
  • the configuration of the present embodiment is such that, with respect to the rotor 110, the minimum withdrawal strength Fn with respect to the shaft 111 and the rotational torque with respect to the weights 117, 118 for imbalance are secured.
  • the configuration is suitable for the evening.
  • the core 106 and the back yoke 109 are provided as a pair.
  • a configuration including only the core 106 may be adopted.
  • Each of the fifth to eighth embodiments described above relates to a brushless motor for generating vibration, and is superior in reliability as compared with a motor with a brush. Therefore, by incorporating these motors into portable pagers (pagers) and portable telephones, vibrations generated in the motors can be transmitted to the human body.
  • portable pagers pagers
  • portable telephones vibrations generated in the motors can be transmitted to the human body.
  • the present invention can be applied to a brush-equipped module described in the conventional example. That is, a brush and a commutator that distribute DC power and apply current to the coils so that the phase of the induced voltage generated at the salient poles around which the coils of each stage are wound is suitable for rotating the magnet body of the same stage. It is also possible to configure a vibration-generating motor that operates as a brushed motor.
  • all of the fifth to eighth embodiments relate to a vibrationless brushless motor, and a brushless motor without an unbalanced weight can be configured.
  • magnets 1 2 2a ⁇ : I 2 2c, cores 1 2 3, salient poles 1 2 4a ⁇ 1 2 4c, coils 1 2 5a ⁇ 1 2 5c It is constructed in the same way as the second embodiment shown in Fig. 11 and has a brush 127 and a commutator 128, and direct current power is distributed to each coil 125a to 125c.
  • the configuration is such that the induced voltages of the corresponding salient poles 124a to 124c in each of the three stages are shifted by 120 degrees from each other.
  • a rotor including K (K is an integer of 2 or more) magnet bodies in which the N and S poles are alternately magnetized in the circumferential direction, and the K magnet bodies are arranged in the axial direction.
  • K is an integer of 2 or more
  • the central rotation axis which is stacked in K stages and held together, and the K A core having salient poles wound with coils, and a pair of bearings that rotatably support the mouth, the magnetized positions of the N and S poles of the magnet body in each stage are shifted from each other in the circumferential direction.
  • the phase of the induced voltage generated in the salient poles around which the coils of each stage are wound is set to be a phase suitable for rotating the magnet body of the same stage, the magnetic poles of the rotor magnet body are set. And the salient poles around which the core coil is wound can be distributed and arranged on the plane of the K-stage that is deployed in the axial direction, improving efficiency, miniaturizing, thinning, and mounting flexibility to equipment. It is possible to provide an advantageous mode.
  • a flat outer package comprising a pair of long sides and a pair of short sides opposed to each other, a mouth passing through the center of the outer package, and a core disposed on at least one short side of the outer package.
  • the salient poles around which the magnetic poles of the magnet body and the core coil are wound can be distributed and arranged in K stages in the direction of the rotatable axis. Since it is possible to place the sensor only on the short side, the dimension of the short side is It can be reduced to close to the diameter. In addition, since it is easy to increase the number of turns of the coil wound around the salient pole, the efficiency of the motor can be improved, and the reliability can be improved because the brushless mode is the evening. As described above, a highly reliable, highly efficient, and thin motor can be provided.
  • each stage has a K-stage (K is an integer of 2 or more) magnet body in which the magnetizing positions of the N and S poles in the circumferential direction are shifted from each other, and a coil corresponding to the magnet body of each stage.
  • K is an integer of 2 or more
  • the magnetic poles of the body and the salient poles wound with the core coil can be arranged in K stages in the rotor axis direction, and the cross-sectional shape of the exterior body can be reduced, and the cross-sectional shape can be any shape This makes it easy to achieve a flat cross-sectional shape, and furthermore, it is easy to increase the number of turns of the coil wound around the salient pole, so that the efficiency of the motor can be improved. .
  • the cross-sectional shape of the exterior body can be made small and any shape, and a high-efficiency motor for generating vibration can be provided.

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Description

明 細 書
発明の名称
モータ 技術分野
本発明は、 情報 ·通信機器、 映像 ·音響機器等に使用される小型のモー夕や携帯 用ページャ （ポケットベル） 、 携帯用電話機等において人体に伝えるための振動を 発生するモー夕等に関するものである。 背景技術
最近、 情報 ·通信機器、 映像 ·音響機器の小型化、 高精度、 高信頼性の要望に伴 い、 ブラシ付のモー夕からブラシレスモータへの移行が進んでいる。 ブラシ付モー 夕でも小型薄型化の中で、 コア付モー夕では円筒型のフレームケースから小判型の フレームケ一スのモ一夕が使用されるようになってきており、 コアレスモータでも、 円筒型から小判型ないし角型フレームケースのモータが開発され、 携帯通信機器用 モー夕として使用されている。 携帯型機器の電池駆動のモ一夕は、 厚み方向につい ては寸法的な規制が厳しい上に、 電池寿命の関係から消費電流は低い要望があり、 従来の小判や円筒型の構成では、 高工ネルギ積のマグネットを使用しても、 モー夕 の効率を上げることが難しくなってきている。
従来、 この種のモータは第 5 8図、 第 6 1図または第 6 2図に示すように構成し ていた。 以下、 その構成について説明する。
第 5 8図は、 従来のインナ一口一夕タイプのブラシレスモー夕の断面図を示すも のである。
第 5 8図に示すように、 シャフト 1 3 1に中空円筒のマグネット 1 3 0の内円筒 部が挿入固定され、 シャフト 1 3 1の一方端はフレームケース 1 3 2に取り付けら 軸受 1 3 3に支承され、 シャフト 1 3 1の他方端はブラケッ卜 1 3 6に取り付けた 軸受 1 3 4に支承されて両持ち支持構造のインナ一口一夕を構成している。 軸受 1 3 3 , 1 3 4で回転自在に保持されたシャフト 1 3 1に取付けたマグネット 1 3 0 は N、 Sの 2極に着磁され、 3極の突極を有する円筒状のコア 1 2 8の突極に巻回 したコイル 1 2 9に通電することにより発生する磁束によりマグネット 1 3 0は回 転する。
回路基板 1 3 5は電子部品を実装したものである。 コア 1 2 8の突極はそれぞれ U相、 V相、 W相の巻線となる 3相の巻線構造である。 3相に発生する誘起電圧の 位相がそれぞれ 1 2 0度ずつずれて発生するように電子回路で通電駆動させている。 すなわち、 3相ブラシレスモ一夕として駆動している。
つぎに、 第 6 1図 （a ) は従来の小判型断面の携帯型ページャ用コア付モータの 断面図、 第 6 1図 （b ) は軸に対して直角面上の断面図を示すものである。
第 6 1図に示すように、 シャフト 1 3 9に珪素鋼板を積層したモータのコア 1 4 2を固定し、 コア形状に榭脂成形したインシユレ一夕をコア 1 4 2に挿入し、 整流 子端子台 1 4 4をシャフト 1 3 9に圧入する。 さらに、 コア 1 4 2にコイル 1 4 3 を巻回して、 そのコイル 1 4 3の通電箇所を整流子端子台 1 4 4の所定の位置に取 り付け、 半田で導通させて、 モ—夕のアマチュア巻線組立体を構成する。 次に、 ァ マチュア巻線組立体の整流子端子台 1 4 4の整流子面をラッピング処理し、 ァマチ ユア巻線組立体全体を洗浄する。 フレームケース 1 3 7の中央部に焼結軸受 1 4 0 を固定し、 そのフレームケース 1 3 7は小判型形状で、 フレームケース 1 3 7の円 弧部の内周側の 2箇所に円弧状のマグネット 1 3 8をそれぞれ取付け、 その 2個の マグネット 1 3 8の内側は磁極が異極に着磁されている。 洗浄したアマチュア巻線 組立体のシャフト 1 3 9を焼結軸受 1 4 0に挿入し、 ブラシ 1 4 6と焼結軸受 1 4 1のついたブラケット 1 4 7をフレームケース 1 3 7に取り付けてモータを組み立 てる。
マグネット 1 3 8の磁束は一方のマグネット 1 3 8の内側表面から出て、 コア 1 4 2を通り、 次いでもう一方のマグネット 1 3 8の内側表面に入り、 フレームケ一 ス 1 3 7を通って、 はじめのマグネット 1 3 8に戻る磁気回路を構成している。 す なわち、 シャフト 1 3 9に対して直角面上に磁気回路を構成している。 シャフト 1 3 9にアンバランス用のウェイト 1 4 8を固着している。
モー夕の回転により、 アンバランス用のウェイト 1 4 8を固着したシャフト 1 3 9が振動し、 その振動がフレームケース 1 3 7に伝わり、 携帯型ページャに使用す ることができる。
つぎに、 第 6 2図は携帯用通信機器用モー夕として、 四角形断面のコアレスモー 夕を示し、 第 6 2図 （a ) はその平面図、 第 6 2図 （b ) はその断面図を示すもの である。
第 6 2図において、 シャフト 1 4 9は、 整流子 1 5 0を介して無鉄心型のコイル 群 1 5 1に固定されている。 中空円筒状のマグネット 1 5 2は、 ハウジング 1 5 3 に固定され、 コイル群 1 5 1の内側に空間をもって配置している。 フレームケース 1 5 4は、 外周に平面部を有しており、 マグネット 1 5 2を固定したハウジング 1 5 3をコイル群 1 5 1の内側に空間を持って配置するように固定するとともに、 マ グネット 1 5 2との間で磁気回路を構成している。 軸受 1 5 5は、 ハウジング 1 5 3に固定され、 シャフト 1 4 9を回転自在に支持している。 ブラシ 1 5 6は、 整流 子 1 5 0を介してコイル群 1 5 1に通電する。 シャフト 1 4 9にはアンバランス用 のウェイト 1 5 7が固着されている。
しかしながら上記従来の構成では、 機器の小型化が進み、 小型でなおかつ高効率 のモータの要求に対して、 つぎのような課題を有している。
第 5 8図に示したインナ一口一夕タイプのブラシレスモータは、 コア 1 2 8が円 筒状であるため、 シャフト 1 3 1に直角の面での寸法に規制があると、 コイル 1 2 9をある程度確保しないと巻線作業ができなくなり、 マグネット 1 3 0の径が小さ くなつてくると作業は極端に困難となる。
このようなインナ一口一夕タイプのブラシレスモータの場合、 モ一夕の体積効率 があまり良くない傾向にある。 以下はその理由について述べる。 第 59図 （a) はインナ一ロー夕タイプのブラシレスモー夕の磁気回路を簡略化 した断面図である。 第 59図 （b) はそのモー夕をコア内側から展開した図である。 以下、 この図について述べる。 なお、 以下では簡単のために磁束の漏れは無視して 考えるものとする。
モー夕の効率 r?を表す値として速度変動率/ の逆数がよく用いられるが、 この速 度変動率^には一般的に （式 1) のような関係がある。
1 φ 2Τ2
—— = (1) a R
ここで、 Φはコアの有効磁束、 Tはコイル夕一ン数、 Rはコイル抵抗である。 コアの有効磁束 Φは （式 2) のように表される。
$^DLBg (2)
ここで、 Dは口一夕外径、 Lは口一夕長さ、 B gはギャップの磁束密度である。 ギャップ磁束密度 Bgは （式 3) のように表される。
B r
Bg= (3)
r
1 +
し m/L g
ここで、 B r、 rはそれぞれ残留磁束密度、 リコイル透磁率と呼ばれ、 マグネ ッ卜の材質によって決まる定数である。 Lmはマグネットの厚み、 Lgはマグネッ 卜、 コア間のエアギャップである。
また、 コイルターン数丁と、 コイル抵抗 Rの関係は （式 4) のように表される。
2 kT21
R= (4)
S
ここで、 Kはコイルの導電率、 巻線の占積率によって定まる比例定数、 1はコィ ル 1ターン当たりの平均長さ、 Sはコイルの断面積である。 また、 この 1はコイル の抵抗分を無視すると （式 5) のように表される,
L %
1=2 (L c +Dc) =2 —— +—— D (5)
3 2
ここで、 Lcはコイル高さ、 Dcはコイル幅である。
以上より （式 1) に （式 2) 、 （式 3) 、 （式 4) 、 （式 5) を代入して整理す ると、 （式 6) のようになる。
Figure imgf000007_0001
この式には、 コイル抵抗 R、 コイルターン数 Tの成分は含まれておらず、 巻線仕 様の変更により効率が変化しないことを示している。
この式において他の変数を固定し、 ロー夕の体積（7cD2LZ4)が一定となるよ うに L、 Dを変化させた場合、 口一夕長さ/径 （LZD) と効率 7?の関係は第 60 図に示すようになる。 第 60図によると、 口一夕が長くなるほど効率は良くなるが、 そのカーブは緩やかになり、 ある値に収束しこれ以上では効率が上がらなくなり、 限界がある。
また、 第 58図に示すようなインナ一口一夕タイプのブラシレスモータでは、 所 定値以上のトルクを出力するためには、 突極に卷回するコイルのターン数を大にし なければならず、 突極の突出量が大となる結果、 モー夕外径が大となって、 モー夕 の小型化が困難になるという問題がある。 また、 インナ一口一夕の周囲にコイルを 巻回した突極を等間隔で配したコアを配置する必要があり、 モータの横断面形状が 円形ないしこれに近い形状となり、 モータの薄型化が困難になるという問題がある。 つぎに、 第 61図に示すような携帯型ページャ用コア付モータは、 ブラシ付であ るためにブラシレスモータに比べ、 信頼性が劣るし、 モー夕を小判型にすることに よる対応では、 小形になると巻線が困難となるという問題がある。
また、 第 6 2図に示すような携帯用通信機器用モー夕は、 コアレスタイプのブラ シ付きであるので、 ブラシレスに比べて信頼性が低く、 また、 小形になればなるほ ど出力トルクを取り出す量がコア付に対して少なくなつてくる。 すなわち、 径が小 さくなれば、 高効率の小形のコアレスモー夕や振動発生用コアレスモータの実現が 困難になってくる。 さらに、 コイル群に使用するコイル線も 0 . 0 1〜0 . 0 2 m mを使用しなくてはならず、 コイル群の加工の歩留まりが悪くなり、 安価にモー夕 を供給することができなくなる。 発明の開示
本発明は上記従来の課題を解決するもので、 効率が良く、 小型化で、 かつ薄型化 が可能で、 さらに、 機器に対する取付の自由度が高いモー夕を提供することを目的 とする。
上記目的を達成するために、 本発明の第 1の手段は、 口一夕に周方向に N、 S極 を交互に着磁した K個 （Kは 2以上の整数） のマグネット体を備え、 K個のマグネ ット体を軸方向に K段に積み重ねて中心回転軸に一体に保持し、 このロー夕を一対 の軸受により回転自在に支持する。 コアは各マグネット体に対応する K段のコイル を巻回した突極を有する。 各段のマグネット体の N、 S極の着磁位置が相互に周方 向にずれ、 各段のコイルを巻回した突極に発生する誘起電圧の位相が同じ段のマグ ネット体を回転させるに適する位相となるように設定する。
これにより、 ロータのマグネット体の磁極およびコアのコイルを巻回した突極を、 軸方向に K段に振り分けて配置することができる。 すなわち、 マグネット体の磁極 およびコアのコイルを巻回した突極が同一平面上に配置展開された従来例に比較し、 軸方向に展開される K段の平面上に分散してマグネット体の磁極およびコアのコィ ルを卷回した突極を配置でき、 効率の向上、 小型化、 薄型化、 機器に対する取付の 自由度の各点で有利なモータを提供することができる。 また、 第 2の手段は、 各段において周方向の N、 S極の着磁位置が互いにずれた K段 （Kは 2以上の整数） のマグネット体を備えたロータを一対の軸受により回転 自在に支持し、 この口一夕の軸方向に直角の断面形状が対向する一対の長辺と対向 する一対の短辺からなる扁平形状の外装体を備え、 この外装体の中心部をロー夕が 貫通し、 外装体の少なくとも一方の短辺部に、 各段のマグネット体に対応するコィ ルを卷回した突極を口一夕の軸方向に平行に一列状態で K個備えたコアが配設され ている。
これにより、 マグネット体の磁極およびコアのコイルを巻回した突極を口一夕軸 方向に K段に振り分けて配置することができ、 コイルを巻回した突極を外装体の短 辺部に限定して配置することが可能になるので、 その短辺部の寸法をロー夕の外径 に近いところまで短くできる。 また、 突極に巻回するコイルの夕一ン数を増大させ ることが容易になるので、 モー夕の効率化を図ることができ、 さらに、 ブラシレス モータであるので信頼性を高めることができる。 このように、 信頼性が高く、 高効 率で、 薄型のモータを提供することができる。
また、 第 3の手段は、 各段において周方向の N、 S極の着磁位置が互いにずれた K段 （Kは 2以上の整数） のマグネット体を備えたロータを一対の軸受により支持 し、 コアは各段のマグネット体に対応するコイルを卷回した突極を K段に備え、 外 装体をロータの軸方向に直角の断面形状が対向する一対の長辺と対向する一対の短 辺からなる扁平形状とし、 ロー夕と一体回転するアンバランス用のウェイトにより、 ロータの回転により振動を発生させるようにする。
これにより、 マグネット体の磁極およびコアのコイルを巻回した突極を口一夕軸 方向に K段に振り分けて配置することができ、 外装体の断面形状を小さくできると ともに、 その断面形状を任意の形状とすることが容易となり、 扁平な断面形状とす ることが可能であり、 さらに、 突極に巻回するコイルのターン数を増大させること が容易になるので、 モー夕の効率化を図ることができる。 このように、 外装体の断 面形状を小さく、 かつ任意の形状にでき、 高効率の振動発生用モ一夕を提供するこ とができる。 図面の簡単な説明
第 1図 （a ) は本発明の第 1の実施例のモータの縦断面図、 第 1図 （b ) は同モ 一夕の横断面図、 第 2図は同モー夕のマグネット体の着磁の状態を示す斜視図、 第 3図は同モータのマグネット体、 コアの突極、 コイルの関係を模式的に表した図、 第 4図は同モータの誘起電圧の波形を示す図、 第 5図 （a ) は同モー夕の磁気回路 を簡略化した断面図、 第 5図 （b ) は同モータをコア内側から展開した図、 第 6図 は同モータの効率を従来のブラシレスモータと比較して示す図、 第 7図は同モー夕 のマグネットの着磁を 6 0度ずつずらした場合のマグネット体、 コアの突極、 コィ ルの関係を模式的に表した図、 第 8図は外周部に平面部を有するモー夕の一例を示 す分解斜視図である。
第 9図は本発明の第 2の実施例のモータの一例のマグネット体、 コアの突極、 コ ィルの関係を模式的に表した図、 第 1 0図は本発明の第 2の実施例の他の例のマグ ネット体、 コアの突極、 コイルの関係を模式的に表した図である。
第 1 1図 （a ) は本発明の第 3の実施例のモータ縦断面図、 第 1 1図 （b ) は同 モー夕の一部切欠した上面図、 第 1 2図は同モー夕のマグネット体の着磁の状態を 示す斜視図、 第 1 3図は同モー夕のマグネット体、 コアの突極、 コイルの関係を模 式的に表した図、 第 1 4図は同モータの誘起電圧の波形を示す図、 第 1 5図 （a ) は同モータの磁気回路を簡略化した断面図、 第 1 5図 （b ) は同モー夕をコア内側 から展開した図、 第 1 6図は同モータの効率を従来のブラシレスモ一夕と比較して 示す図、 第 1 7図は第 3の実施例の他の例におけるマグネット、 コアの突極、 コィ ルの関係を模式的に表した図である。
第 1 8図は本発明の第 4の実施例のモータの一例のマグネット体の着磁状態を示 す斜視図、 第 1 9図は本発明の第 4の実施例のモータの他の例のマグネット体の着 磁状態を示す斜視図である。 第 2 0図 （a ) は本発明の第 5の実施例のモー夕の縦断面図、 第 2 0図 （b ) は 同モータの横断面図、 第 2 1図は同モー夕のマグネット体の磁極位置関係を説明す る斜視図、 第 2 2図は同モータのアンバランス量を説明するモデル図、 第 2 3図は 同モータのアンバランス用のウェイトの斜視図、 第 2 4図 （a ) は同モータのゥェ ィト外径/ /シャフト径に対するウェイトの重心偏位量の関係を示す特性図、 第 2 4 図 （b ) は同モー夕のウェイト外径 Zシャフト径に対するウェイトの面積の関係を 示す特性図、 第 2 4図 （c ) は同モー夕のウェイト外径 Zシャフト径に対するゥェ ィ卜の遠心力の関係を示す特性図、 第 2 5図は同モータのピポット軸受部の拡大断 面図、 第 2 6図はピボット軸受部の最大面圧ト摩擦トルクの特性図、 第 2 7図は自 動調心軸受を示し、 同図 （a ) はシャフト上端部の断面図、 同図 （b ) はシャフト 下端部の断面図、 第 2 8図は同モータの突極の一例の斜視図、 第 2 9図は同モー夕 の突極の他の例の斜視図、 第 3 0図は同モー夕の突極の別の例の斜視図、 第 3 1図 は同モー夕の分解斜視図、 第 3 2図は同モー夕の回耘原理を示す図である。
第 3 3図 （a ) は本発明の第 6の実施例の縦断面図、 第 3 3図 （b ) は同モ一夕 の横断面図、 第 3 4図は同モータのマグネット体の磁極位置関係を説明する斜視図、 第 3 5図は同モ一夕のマグネット体の磁極位置決めを説明する分解斜視図、 第 3 6 図は同モータの他の例のマグネット体の磁極位置決めを説明する斜視図、 第 3 7図 は同モ一夕の突極の一例の斜視図、 第 3 8図は同モー夕のコイルを巻回した突極の 斜視図、 第 3 9図は同モータの端子板を取付た突極の斜視図、 第 4 0図は同モー夕 の組立を説明する分解斜視図である。
第 4 1図 （a ) は本発明の第 7の実施例のモー夕の縦断面図、 第 4 1図 （b ) は 同モータの横断面図、 第 4 2図は同モ一夕の軸受ブッシュを装着した口一夕マグネ ットの斜視図、 第 4 3図は同モ一夕のアンバランス量を説明するモデル図、 第 4 4 図は同モ一夕のコイルを巻回すると共に端子板を組み込んだ突極の斜視図、 第 4 5 図は同モータの組立を説明する分解斜視図である。
第 4 6図 （a ) は本発明の第 8の実施例のモータの縦断面図、 第 4 6図 （b ) は 同モータの横断面図、 第 47図 （a) は同モー夕のコアの側面図、 第 47図 （b) は同モータのコアの横断面図、 第 48図 （a) は同モータのコアと樹脂インシユレ —夕の構成を示す正面図、 第 48図 （b) はその側面図、 第 48図 （c) はその平 面図、 第 49図は同モー夕のコアとバックヨークとロータマグネッ卜の関係を模式 的に表した図、 第 50図は同モータのコアの角度 αとコギングトルクの関係を示す 図、 第 5 1図は同モータのコアの角度 α— /3とコギングトルクの関係を示す図、 第 52図 （a) は同モータのロー夕マグネットの正面図、 第 52図 （b) はその底面 図、 第 53図 （a) は同モー夕の軸受に対するアンバランス用のウェイトの重心を 2つの軸受の外側に設置した場合を示す図、 第 53図 （b) はアンバランス用のゥ エイトの重心を 2つの軸受間に設置した場合を示す図、 第 54図は同モ一夕のロス トルクと軸受間の距離 L1 、 軸受からウェイトまでの距離 L2 の関係を示す図、 第 55図 （a) は同モータのアンバランス用のウェイトを 1個用いた場合のシャフト にかかる負荷を示す図、 第 55図 （b) はアンバランス用のウェイトを 2個用いた 場合のシャフ卜にかかる負荷を示す図、 第 56図は同モー夕のシャフトのたわみ <5 と軸受からウェイ卜までの距離 L3 の関係を示す図である。
第 57図は本発明の第 9の実施例のモー夕の断面図である。
第 58図は従来のモー夕の断面図、 第 59図 （a) は同モータの磁気回路を簡略 化した断面図、 第 59図 （b) は同モー夕をコア内側から展開した図、 第 60図は 同モー夕の効率を示す図、 第 6 1図 （a) は従来のモー夕の他の例の一部切欠断面 図、 第 61図 （b) はその横断面図、 第 62図 （a) は従来のモータの他の例の平 面図、 第 62図 （b) はその縦断面図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の実施例について、 図面を参照しながら説明する。
第 1図は、 本発明の第 1の実施例のモータの断面図である。
第 1図に示すように、 ロータは、 N、 S極の 2極の磁極を有する中空円筒のマグ ネット体 4 a、 4 b、 4 cをスぺ一サ 5を挟んで、 各マグネット体 4 a、 4 b、 4 cの内円筒部をシャフト 6に挿入、 固定し、 そのシャフト 6の一方端はフレームケ ース 10に取り付けた軸受 9 aに支承され、 もう一方のシャフト端はブラケット 8 に取り付けた軸受 9 bに支承され、 両端を支持する構造のインナ一口一夕となって いる。
また、 2極の突極 7 a〜7 cを有する円筒状のコア 1 a、 l b、 1 cは、 プレス 成形により珪素鋼板をスラスト方向に積層して構成し、 樹脂製のィンシュレ一夕 2 a、 2 b、 2 cによりコアを絶縁処理している。 また、 このインシユレ一夕 2 a、 2 b、 2 cには、 端子ピン 12が一体に成形されており、 コイル巻線時にコイル 3 a、 3 b、 3 cの卷始めと巻終わりをこの端子ピン 12に数回巻き付け、 はんだに より処理することにより、 自動化を容易にしている。
コア 1 a〜l cは、 インシユレ一タ 2 a〜2 cの一部を突出させて成形した位置 決めピンを基準として 3個直列に接続し、 有頂円筒形のフレームケース 10の内周 に挿入固定し、 端子ピン 12にはコイル 3 a、 3 b、 3 cを結線して、 端子ピン 1 2に基板 1 1を半田付けにより固定している。 フレームケース 10の開口部分には 軸受 9 bを固定したブラケット 8を揷入固定する構成となっている。
第 2図は、 上記モータのロー夕マグネットの着磁の状態を示す図である。
3段に積み重ねられたマグネット体 4 a、 4 b、 4 cからなるロータマグネット は、 第 2図に示すように、 N、 S極の着磁位置が各段のマグネット体 4 a、 4b, 4 cにおいて 120度ずつずれるように着磁されている。
第 3図はそのマグネット体 4 a、 4 b、 4じと、 コア l a、 1 b、 l c、 コイル 3 a、 3 b、 3 cの関係を模式的に表した図である。
第 3図および第 1図に示すように、 コア l a、 l b、 1じの突極7 &、 7 b、 7 cは、 夫々対応するものが同一周方向位置にて配置され、 夫々が縦一列となってお り、 又 1個のコア l a、 l b、 1 cに対して、 コイル 3 a、 3 b、 3 cは 1本の導 線で連続に両突極 7 a、 7 b、 7 cに同一方向に巻かれている。 また、 各段におけ るコイル 3 a、 3 b、 3 cの巻き方向は、 第 3図に示すように、 同一方向である。 第 4図は、 この構成によりマグネット体 4 a、 4 b、 4 cが回転したときに各コ ィル 3 a、 3 b、 3 cに発生する誘起電圧の波形を示す図である。
第 4図に示すように、 コイル 3 a、 3 b、 3 cに発生する誘起電圧 V a、 Vb、 Vcは、 マグネット体 4 a、 4 b、 4 cの角度がそれぞれ 120度ずつずれている ために、 位相が 120度ずつずれた波形となる。 ここで各コイル 3 a、 3 b, 3 c の一端を共通接続し、 その共通接続端を COMという。 残りの夫々の他端に 3相を 振り分け、 この 3相の誘起電圧に合わせ基板 1 1上の電子回路で通電駆動させるこ とによりトルクが発生し、 マグネット体 4 a、 4b、 4 cは回転する。 すなわち、 3相ブラシレスモー夕として駆動することができる。 基板 1 1上の電子回路は直流 電源から電流が供給されている。
第 5図 （a) は上記ブラシレスモータの磁気回路を簡略化して示した断面図、 第 5図 （b) はそのモー夕をコア内側から展開した図である。 以下、 第 5図について 述べる。 なお、 以下では簡単のために磁束の漏れは無視して考えるものとする。 モー夕の効率 77を表す値として速度変動率 の逆数が良く用いられるが、 この速 度変動率 ^には、 従来例で説明したように、 一般的に （式 7) のような関係がある。
1 ΦΤ
η=—— = (7)
U R
ここで、 Φはコアの有効磁束、 Tはコイルターン数、 Rはコイル抵抗である。 コアの有効磁束 Φは （式 8) のように表される。
I> = 7uDLBg (8)
ここで、 Dはロー夕外径、 Lはロータ長さ、 B gはギャップの磁束密度である。 ギャップ磁束密度 Bgは （式 9) のように表される。 B
Bg (9)
+
Lm/L g
ここで、 Br, μ rはそれぞれ残留磁束密度、 リコイル透磁率と呼ばれ、 マグネ ットの材質によって決まる定数である。 Lmはマグネットの厚み、 Lgはマグネッ 卜、 コア間のエアギャップである。
また、 コイルターン数 Tと、 コイル抵抗 Rの関係は （式 10) のように表される。
2 kT21
R= (10)
S
ここで、 Kはコイルの導電率、 巻線の占積率によって定まる比例定数、 1はコィ ル 1ターン当たりの平均長さ、 Sはコイルの断面積である。 また、 この 1はコイル の抵抗分を無視すると （式 11) のように表される。
L 7C
1=2 (L c +D c) =2 —— +—— D ···· (11)
3 2
ここで、 Lcはコイル高さ、 Dcはコイル幅である。
以上より （式 7) に （式 8) 、 （式 9) 、 （式 10) 、 （式 11) を代入して整 理すると、 （式 12) のようになる。
Figure imgf000015_0001
この式には、 コイル抵抗 R、 コイルターン数 Tの成分は含まれておらず、 卷線仕 様の変更により効率が変化しないことを示している。
この式において他の変数を固定し、 ロータの体積（TTD'LZA)が一定となるよ うにロータ長さ L、 口一夕径 Dを変化させた場合、 口一夕長さ/径 （L ZD) と効 率 τίの関係は第 6図に示すようになる。 なお、 第 6図において、 点線は従来のイン ナ一口一夕タイプのブラシレスモ一夕の場合である。 第 6図より明らかなように、 本発明のモー夕は口一夕が短い時は従来のブラシレスモ一夕に比べ効率が悪いもの の、 口一夕が長くなるほど効率は良くなり、 ある時点で逆転する。 また、 最終的な 収束値、 すなわち、 （式 1 2 ) において L/D =無限大とした場合、 本発明のモー 夕の効率は、 従来のモータの効率の 1 . 5倍に達する。
なお、 上記実施例では、 マグネッ卜体 4 a、 4 b、 4 cは 1 2 0度ずつずれるよ うに着磁しているが、 マグネット体 4 a、 4 b、 4 cを 6 0度ずつずれるように着 磁した場合も、 第 7図に示すように、 コイル 3 a、 3 cとコイル 3 bの巻方向を逆 にするか、 あるいは巻き方向は同じでコイルの接続を逆にすることにより、 誘起電 圧の位相は 1 2 0度ずつずれた形となり、 同様に 3相駆動が可能となる。
また、 第 1図では、 コア l a、 l b、 1 cの外径は円形の場合を示しているが、 第 8図に示すように、 外周部に平面部 1 pを設けた形状にすることにより機器への 取付性が良いモー夕を提供することが可能となる。
さらに、 本実施例では、 着磁方向をずらすことにより、 3段の誘起電圧の位相が それぞれ 1 2 0度ずれるように構成している力 マグネット体 4 a、 4 b、 4 cの 着磁方向を一定として、 コア l a、 l b、 1。の突極7 &、 7 b、 7 c間の方向を ずらした場合、 あるいは、 コア 1 a、 1 b、 1 じの突極7 3、 7 b、 7 cおよびマ グネット体 4 a、 4 b、 4 cの両方の各段間の方向をずらした場合も、 誘起電圧の 位相が 1 2 0度ずつずれるようにすることができ、 同様に 3相ブラシレスモータと して駆動することが可能である。 特に、 コア l a、 1 b、 1 じの突極7 &、 7 b、 7 cおよびマグネット体 4 a、 4 b、 4 cの両方の各段間の方向をずらした場合は、 上下コア 1 a、 1 cの巻線を中間のコア 1 bのスロット部分に納めることにより、 高さを抑えることが可能となり、 さらにモータの小型化を可能とすることができる なお、本実施例では、モータを 3段の構成としたが、 K段（K = 2、 3、 4 ) の構成とすることにより、 K相のブラシレスモータに一般的に、 広く用いることが できる。
つぎに、 本発明の第 2の実施例について第 9図および第 10図を参照しながら説 明する。 第 2の実施例は、 マグネット体の着磁極数を 2極ではなく、 それよりも多 くしたものである。 なお、 マグネット体の着磁極数、 これらに対応する各コアの突 極およびコイルを除いた構成は上記第 1の実施例に示すものと同様である。
第 9図は、 マグネット体 14 a、 14 b、 14 cの着磁極数が 6極で、 コア 15 a、 15 b, 15 cの突極 16 a、 16 b、 16 cが 4極の場合における、 マグネ ット体、 コア、 コイルの関係を示した図である。 コイル 17 a、 17 b、 17じの 端末処理は、 共通接続端子を COMで表し、 残りをそれぞれ U、 V、 Wとして表し ている。 第 10図も同様である。
第 9図に示すものは、 周方向に 60度ピッチで N、 S極を着磁した、 6極の着磁 を有する円筒状のマグネット体 14 a、 14b、 14 cと、 マグネット体 14 a、 14 b, 14 cの着磁ピッチに合わせ、 着磁の N、 S極それぞれ 2極ずつに対応す る 4極の突極 16 a、 16 b、 16 cを図示のように対向する両側に 2極ずつ配置 したコア 15 a、 15 b, 15 cを、 各 3段縦にならべた構成としている。
この構成の場合、 図示のように、 コア 15 a、 15 b> 15 cに平坦部 13を設 けることが容易となり、 多スロットのモー夕においても、 モータの径方向の一方の 寸法が小さい、 いわゆる小判型のモータが容易に構成できる。
第 10図は、 マグネット体 14 a、 14 b, 14 cの着磁極数が 6極で、 コア 1 5 a、 15 b、 15 cの突極 16 a、 16 b、 16 cが 4極の場合における、 マグ ネット体、 コア、 コイルの関係の他の例を示した図である。
第 10図に示すものは、 周方向に 60度ピッチで N、 S極を着磁した、 6極の着 磁を有する円筒状のマグネット 14 a、 14 b, 14 cと、 マグネット体 14 a、 14b、 14 cの着磁ピッチに合わせ、 着磁の N、 S極それぞれ 2極ずつに対応す る 4極の突極 16 a、 16 b, 16 cを図示のように片側に集中して 4極配置した コア 1 5 a、 15 b、 15 cを、 各 3段縦にならべた構成としている。
この構成の場合、 図示のように、 コア 15 a、 15 b、 15 cの軸センタに対し て片側の寸法が小さいモータを構成できる。 このモータは、 機器に取り付ける際に、 モー夕の周方向の一方向にのみ規制がかかる場合、 例えば、 光ディスク装置のスピ ンドルモー夕等に用いることにより、 同じ高さでも、 モータのサイズを大きくとれ るため高出力のモー夕として使用することができる。
以上のように、 マグネット体 14 a、 14 b, 14 cの極数とコア 15 a、 15 b、 15 cの突極数が異なる場合も、 周方向に等角度ピッチで N、 S極を着磁した、 2 n極 （nは 1以上の整数） の着磁を有する円筒状のマグネット体を 3個と、 マグ ネット体の着磁ピッチに合わせ、 着磁の N、 S極それぞれ m極ずつに対応する 2 m 極 （mは 1以上の整数、 m≤n) の突極を有するコアを 3個を、 軸方向に縦に 3段 積み重ね、 かつ、 マグネット体の着磁とコアの相対的な角度を、 各 3段で 120/ n度ずつずらして構成することにより、 同様に 3相のブラシレスモー夕として駆動 できる。
さらに、本実施例では、モータを 3段の構成としたが、 K段（K=2、 3、 4 ) の構成とすることにより、 Κ相のブラシレスモー夕に一般的に、 広く用いることが できる。
つぎに、 本発明の第 3の実施例について、 第 11図〜第 17図を参照しながら説 明する。
第 1 1図に示すように、 口一夕は、 中空円筒の 3段のマグネット体 21 a、 21 b、 21 cをスぺーサ 22を挟んで、 各マグネット体 21 a、 21 , 21 cの内 円筒部をシャフト 23に挿入固定し、 そのシャフト 23の両端をフレーム 24に取 り付けた軸受 25に支承し、 両端を支持する構造のインナ一ロータとなっている。 また、 両側部に位置する 2個のコア 19は、 それぞれ鉄塊を切削により、 縦一列 に 3段に設けられた 3個の突極 18 a、 18 b、 18 cと、 それらをつなぐ磁気回 路部を形成し、 電着コーティングにより絶縁処理されている。 このコア 19は、 突 極 18 a、 18 b、 18 (：にコィル203、 20 b、 20 cを巻いた後、 コア 19 の両端を、 フレーム 24に揷入し、 コイル 20 a、 20 b, 20 cの端末線を接続 パターンがプリントされた基板 26に半田付けしている。 カバ一 27は外装体の一 部を形成している。
第 12図は、 上記モ一夕のマグネット体の着磁の状態を示す図である。
第 12図に示すように、 マグネット体 21 a、 21 b、 21 cは、 各段間におい て着磁の方向が周方向に 120度ずつずれるように着磁されている。
第 13図は、 マグネット体 21 a、 21 b、 21 cと、 コア 19の突極 18 a、
18 b, 18 cと、 コイル 20 a、 20 b, 20 cの関係を模式的に表した図であ る。
第 13図に示すように、 コイル 20 a、 20 b、 20 cは、 マグネット体 21 a、 21 b, 21 cの一段を 1つのグループとして接続されている。
第 14図は、 この構成によりロー夕が回転したときに各コイル発生する誘起電圧 の波形を示した図である。 第 14図に示すように、 コイル 20 a、 20 b、 20 c に発生する誘起電圧 V a、 Vb> Vcは、 マグネット体 21 a、 21 b、 21 cの 着磁角度がそれぞれ 120度ずつずれているために、 位相が 120度ずつずれた形 となる。 ここで、 各コイル 20 a、 20 b、 20 cの一端を COMとして共通接続 し、 もう一端にそれぞれ 3相を振り分け、 この 3相の誘起電圧に合わせて電子回路 で通電駆動させることによりトルクが発生し、 マグネットは回転する。 すなわち、 3相ブラシレスモータとして駆動することができる。
第 15図 （a) は、 本発明のブラシレスモータの磁気回路を簡略化した断面図、 第 15図 （b) はそのモー夕をコア内側から展開した図である。 以下はこの図につ いて述べる。 なお、 以下では簡単のために磁束の漏れは無視して考えるものとする c モー夕の効率 r?を表す式は、 本実施例の場合も第 1の実施例の場合と同様に、
Figure imgf000020_0001
が成り立つ。
この式には、 コイル抵抗 R、 コイル夕一ン数 Tの成分は含まれておらず、 巻線仕 様の変更により効率が変化しないことを示している。
この式において、 他の変数を固定し、 口一夕の体積 （7CD2LZ4)が一定となる ように、 ロータ長さ L、 ロータ径 Dを変化した場合、 ロー夕長さ Z径 （L/D) と 効率 77の関係は第 16図のようになる。 なお、 第 16図において、 点線は従来のィ ンナ一口一夕夕イブのブラシレスモー夕の場合である。 第 16図より明らかなよう に、 本発明のモータはロータが短い時は従来のブラシレスモー夕に比べ効率が悪い ものの、 口一夕が長くなるほど効率はよくなり、 ある時点で逆転する。 また、 最終 的な収束値、 すなわち、 （式 12) において LZD =無限大とした場合は、 本発明 のモー夕の効率はは、 従来のモー夕の効率の 1. 5倍に達する。
また、 本実施例では、 3段の突極 18 a、 18b、 18 cを一体に備えたコア 1 9が 2個の場合を示したが、 q個 （Q=l、 2、 3、 4 · ■ · ·) 用いた場合にも 広く利用できる。 特に、 本実施例のようにコア 19を 2個 （あるいは 1個） 用いた 場合は、 モータの径方向の厚みをマグネット体 21 a、 21 b、 21 cの径とほぽ 同じところまで薄く出来るため、 同じ厚みで考えた場合では、 マグネット体 21 a、 21b, 21 cの径を大きくできる分、 高出力のモータを構成することができる。 第 17図は、 マグネット体 31 a、 31b, 31 cの着磁極数が 4極で、 コア 2 9が 3個で突極 28 a、 28b、 28 cが 3極の場合の、 コア、 マグネット体、 コ ィルの関係の一例を示した図である。 コイル 30a、 30b、 30 cの端末の共通 接銃端子を COMで表し、 残りをそれぞれ U、 V、 Wとして表している。
第 17図において、 周方向に 90度ピッチで、 N、 S極を着磁した 4極の着磁を 有する円筒状のマグネット体 3 1 a、 3 1 b、 3 1 cに対して、 軸方向と平行に配 置された 3極の突極 2 8 a、 2 8 b、 2 8 cと、 これら突極 2 8 a、 2 8 b、 2 8 cをつなぐ磁気回路を一体に固定したコア 2 9をマグネット体 3 1 a、 3 1 b、 3 1 cの着磁ピッチに合わせて配置して構成している。
この構成により、 モータを機器に取り付ける際に、 モータの周方向の一方向にの み規制がかかる場合、 例えば、 光ディスク装置のスピンドルモ一夕等に用いること により、 同じ高さでも、 モータのサイズを大きくとれるため高出力なモータを得る ことができる。
さらに、本実施例では、モータを 3段の構成としたが、 K段（K= 2、 3、 4 ) の構成とすることにより、 Κ相のブラシレスモータに、 一般的に、 広く用いること ができる。
つぎに、 本発明の第 4の実施例について、 第 1 8図および第 1 9図を参照しなが ら説明する。
第 1 8図において、 上記第 1の実施例〜第 3の実施例では、 ロー夕は 3個のマグ ネット体をスぺ一サを挟んでシャフトに挿入固定する構成となっているが、 本実施 例では、 単一のロー夕マグネット 3 2をシャフト 3 3に揷入固定して構成し、 ロー 夕マグネット 3 2は、 第 2図に示すものと同様に、 3段に切り替えて着磁している。 この構成により、 3つに分かれていた部品が 1つになるため、 部品のコストが抑え られると同時に、 組立による 3段のマグネッ卜の角度精度によるモー夕特性の悪化 が少なくなる。
また、 第 1 8図のロータマグネットの場合では、 3段の切り替えで着磁し、 一体 の口一夕マグネットを構成していた。 第 1 9図のように、 口一夕マグネット 3 4の 着磁分布位置を連続的に変化させたスキュー着磁を行った場合も、 第 1 8図と同様 の効果がある。 さらに、 スキュ一着磁を行った場合は、 磁束の切り替えが滑らかに なり、 モータのコギングトルクが小さくなるという特徴もある。
つぎに、 本発明の第 5の実施例について、 第 2 0図〜第 3 2図を参照しながら説 明する。
第 2 0図 （a ) は、 移動体通信用の振動呼び出しページャ用モー夕の縦断面図で、 第 2 0図 （b ) は同モータの横断面図を示すものである。
本実施例のモー夕の外装体 9 0は、 ロー夕 3 7の軸方向に直角の断面形状が、 扁 平長方形となっていて、 その一対の短辺 9 0 a、 9 0 aが共に継鉄板 4 7、 4 8で 構成され、 その一対の長辺 9 0 b、 9 0 bがプリント基板 5 1とシート 5 3で構成 されている。 外装体 9 0の断面形状は小判形等の扁平断面形状とすることも可能で ある。 口一夕 3 7は 3個のマグネット体 3 8 a、 3 8 b、 3 8 cとマグネット体間 に介装されるスぺーサ 4 4 a、 4 4 bとシャフト 3 9とで構成している。
第 2 0図において、 突極 3 5 a、 3 5 b , 3 5 c、 3 6 a、 3 6 b、 3 6 cはそ れぞれ電着塗装で絶縁処理され、 絶縁処理層の上から、 コイル 4 2を巻回している。 コイル 4 2が巻回された突極 3 5 a、 3 5 b , 3 5 cは継鉄板 4 7にシャフト 3 9 の軸方向に間隔をもって取り付け、 第 1のコア （コア組立体） 5 4を構成している。 また、 シャフト 3 9を介した反対位置には、 第 2のコア （コア組立体） 5 5を設け、 第 2のコア 5 5はコイル 4 2を巻回した突極 3 6 a、 3 6 b、 3 6 cを継鉄板 4 8 にシャフト 3 9の軸方向に間隔をもって取付けた構成となっている。
ロータ 3 7の各マグネット体 3 8 a、 3 8 b , 3 8 cは中空円筒のラジアル異方 性焼結のマグネットで、 それぞれ N、 S極の 2極に着磁されている。 第 2 1図に示 すように、 3個のマグネット体 3 8 a、 3 8 b、 3 8 cは 1 2 0度ずつ極性がずれ た状態で配置され、 マグネット体 3 8 a、 3 8 b、 3 8 cの中空円筒部にシャフト 3 9を挿入し、 さらに、 マグネット体 3 8 a、 2 8 b 3 8 c間にはスぺ一サ 4 4 a、 4 4 bを挿入した状態で、 3個のマグネット体 3 8 a、 3 8 b、 3 8 cは間隔 をおいてシャフト 3 9に固定される。
本実施例は移動体通信用の振動呼び出しページャ用モー夕であるので、 モー夕か ら発生させる振動を取り出すために、 重心が回転中心 （軸芯） から離れた位置にあ るアンバランス用のウェイト 4 5を設けることによって、 回転によるウェイ卜 4 5 の重心の遠心力がモータのステ一夕側に伝わるエネルギを利用している。
この場合は、 軸受 41に作用するラジアル荷重が大きい方が振動は大きいので、 軸受 41に作用する荷重を増やすためにスぺ一サ 44 a、 44 bも偏心荷重となる ように、 重心を回転中心から離している。 軸受 41に作用するラジアル方向の負荷 荷重はアンバランス力を作用力とする反力となる。 その反力の大きさに及ぼすゥェ イト 45の重心位置とスぺ一サ 44 a、 44 bの重心位置の影響を第 22図の説明 図で説明する。
質量 mの物体の重心が、 回転軸から rだけ偏心して、 軸が回転角速度 ωで回転す る場合、 遠心力 Fは （式 13) で表される。
F=m · r ω2 (13)
遠心力によって口一夕の弾性変形 Ρを検討すると、 全遠心力 Fは （式 14) で表 される。
F=m ( r + ρ) ω2 (14)
弾性変形 ιοは rに比べて無視できるので、 遠心力 Fは （式 13) となる。
軸受 40からウェイト 45、 スぺーサ 44 a、 スぺーサ 44 bまでの距離を L 1 、 L2 、 L3 、 軸受 40から軸受 41までの距離を L、 軸中心を X軸、 X軸に垂直な 軸を Y軸とする。 ウェイト 45、 スぺ一サ 44 a、 44 bの遠心力 Fl 、 F2 、 F3 を X、 Y軸方向に分解すると、 （式 1 5) に示すようになる。
F lx=ml r 1 ω 2 = F 1
Fly=0
F2x=m2 r 2 ω2 c o s Θ2 =F2 c o s 02
F2y=m2 r 2 ω2 s i n 6> 2 =F2 s i η θ2
F3x=m3 r3 ω2 c o s 03 =F3 c o s ΘΖ
F3y=m3 r 3 ω2 s i n Θ3 =F3 s i n (1 5) 軸受 41の反力を Rとすれば、 反力 Rも X、 Y方向に分解し、 軸受 40を支点と してモーメントを考えると、 （式 16) に示すようになる。 LRx =L1 Flx+L2 F2x+L3 F3x
LRy =L1 Fly+L2 F2y+L3 F3y (1 6) 反力 Rの分力 RX 、 RY を合成すると、 （式 1 7) に示すようになる。
R2 =Rx 2 +Ry 2 (1 7)
従って、 反力 Rの 2乗は、 （式 18) で表される。
R2 =Rx 2 +Ry 2
= (Fix - (LI XL) +F2x · (L2 /L) +F3x - (L3 ZL) ) 2 + (Fly - (LI /L) +F2y · (L2 ZL) +F3y - (L3 ZL) ) 2 = (Fl - (LI /L) +F2c o s Θ2 · (L2 /L) +F3c o s Θ3
· (L3 /L) ) 2 + (F2 s i n Θ2 · (L2 /L) +F3 s i n ^3
• (L3 /L) ) 2 (18)
反力 Rは R2 が最大のとき最大である。 （式 1 8) において、 回転角速度 ωや質 量 ml 、 m2 、 m3 、 偏心距離 r 1 、 r2 、 r3 や軸方向の距離 LI 、 L2 、 L3 は設計上既知であり、 未知数は角度 02 、 Θ3 である。 反力 Rが最大となるのは、 Θ2 =Θ =0である。 すなわち、 スぺーサの遠心力がウェイトの遠心力と同一方 向になる場合である。
上記説明から、 スぺ一ザの偏心方向はウェイト 4544 a、 44 bの偏心方向と 同じ方向とするとよく、 本実施例の口一夕もそのように構成されている。 そのため、 軸受 41に作用するアンバランス負荷荷重を大きく作用させることができる。
ウェイト 45の形状は振動に重要な影響をおよぼすので、 第 23図のようなゥェ ィトのモデルを考える。 ウェイト 45が半円形から角度 2 αだけの減少した角度の 扇型形状として、 ウェイト 45の最外周の直径を Dとし、 これを以後ウェイト外径 と記す。 ウェイト外径 D/シャフト径 dに対する、 ウェイト 45の重心偏位量 g、 ウェイト 45の面積 A、 遠心力 F4 との関係を角度 αをパラメ一夕として第 24図 (a) 、 (b) 、 (c) に表す。 ただし、 シャフト径 d= l、 ウェイト 45の厚み、 ウェイト 45の比重、 回転速度の 2乗は不変とした。 扇形のウェイト 45の重心偏 位量は、 ウェイト外径 Dとシャフト径 dの比 （DZd) に対して 1次式で表される。 ウェイト 45の面積 Aはウェイト外径 Dとシャフト径 dの比 （DZd) に対して高 次の式で表される。 遠心力は （式 13) で表されるから、 遠心力 F4 はウェイト 4 5の面積 Aと重心偏位量 gの積に比例する。
ウェイト 45による振動を大きくするには、 少しでもウェイト 45の外径が大き い方が好ましいことが、 第 24図からいえるが、 第 20図のように、 扁平な横断面 形状のモー夕では、 その短辺 90 aの長さ以上のウェイト外径 Dにすることは、 特 殊な場合以外ほとんどない。 第 20図のように扁平な横断面形状のモ一夕では、 以 下のようにウェイト 45の外径 Dを規定する。
短辺 90 aの長さを a (第 20図 （b) 参照） とすると、 ウェイト外径 Dを （式 19) のように規制する。
0. 6 X a<D<a (19)
さらに、 シート 53、 プリント基板 51は薄い方が、 モータの特徴上好ましいの で、 ロータのマグネット体の外径を Dm とすると、 ウェイト外径 Dは （式 20) の ように選べば好適である。
0. 8 XDm <D< 1. 1 X Dm (20)
つぎに、 第 25図に示すように、 軸受 40はラジアル方向の荷重を受ける円筒状 の軸受で、 スラスト方向の荷重はシャフ卜 39の先端の円弧とスラスト板 46との ピボット軸受で構成されている。 スラスト板 46には、 低摺動樹脂材料を使用する。 また、 シャフト 39の先端球形状の半径を rとすると、 最大面圧 Pmax と摩擦ト ルク Tp は （式 21) で求められる。
Pmax = a X r2 3
Tp =bx r 1/3 (21)
ただし、 aおよび bは係数である。
ある半径 rO の場合の最大面圧 Pmax と摩擦トルク Tp を 1とした最大面圧、 摩 擦トルクのそれぞれの比率の関係を第 26図に示す。 シャフト 39の先端の半径 r を小さくすると摩擦トルク Tp は下がるが、 面圧 Pmax が大きくなるので、 スラス ト板 4 6が樹脂の場合は面圧を余り大きくすることはかえつて信頼性を損ねること がある。 また、 半径 rを大きくすると、 面圧 Pmax は低下するが、 摩擦トルク Tp が増えて、 その損失トルクが熱となり、 温度が上昇して信頼性を損ねることがある ので、 2 0 0 0 r p m回転以上の高速では、 スラスト軸受のシャフトの先端の半径 rとシャフト直径 dとの関係を （式 2 2 ) に示すように、 ピボット軸受を構成して いる。
1 0 X d > r > 1 . 5 x d / 2 ( 2 2 )
スラスト板 4 6は一般的な高分子材料で構成されている。 し力 ^し、 電池駆動、 携 帯タイプの装置にモータを使用する場合は、 長期摩擦トルクを低減するために、 潤 滑性に優れたポリアセタール樹脂をスラスト板 4 3に使用すると好適である。 高温 時での使用が多いときには、 耐熱性の優れるポリイミド樹脂、 テフロン樹脂を選定 して使用する。
また、 スラスト板 4 6の外径 D s とシャフト外径 dの関係を （式 2 3 ) に示すよ うにする。
Ds > d ( 2 3 )
このようにすることにより、 シャフト挿入時にスラスト板 4 6が軸受 4 0から抜 け落ちないので、 作業が安定する。 シャフト 3 9がスラスト方向に移動しても、 注 油オイルゃ軸受 4 0のオイルのためにスラスト板 4 6はブラケット 5 0に密着して 動かないが、 面方向には動く場合があり、 軸受ロスを低減するためには、 動きを規 制する必要がある場合もある。 （式 2 3 ) の関係にすることにより、 接触面積が多 くなり、 動きにくい上に、 軸受 4 0の円筒部の径で規制することもできる。 ブラケ ット 5 0にスラスト板 4 6を挿入し軸受 4 0を固定して組立ることによって （式 2 3 ) の関係の軸受が構成できる。
モータが小形になってくると、 発生するトルクに対して軸受ロスの割合が大きく なるので、 軸受ロスを低減する必要があり、 軸受 4 0、 4 1は含油焼結軸受を使用 する。 含油軸受の基油オイルの粘度は粘度 1 0 c s t：〜 5 0 c s tのものを使用す る。
また、 焼結材料も低摩擦の樹脂、 例えば粒径 1 /z m以下のテフロンの微細粉末を 混成させて軸受を作れば、 テフロンが金属の隙間に介在し、 バインダーのような働 きとなる上に、 シャフト 3 9に対した軸受面に樹脂が点在し、 含油だけの場合以上 に軸受ロスを低減することが可能となる。 モータの低電圧起動が可能となる上に、 電池寿命を長くすることも可能となる。
さらに、 軸受の内径の形状を第 2 7図のように断面円弧状にすれば、 軸受ロスを 低減できる。 第 2 7図 （a ) はシャフト 3 9がウェイト側の軸受 4 1を貫通した状 態の図で、 第 2 7図 （b ) はピボット軸受側の軸受 4 0の部分を表わす図である。 第 2 7図 （a ) は組立上のこじれやアンバランスによるシャフト 3 9の曲がりなど によるブラケット 4 9に対する軸垂直性が少し悪くても、 軸受 4 1の内径が円弧状 のために円弧部 4 1 aとシャフト 3 9との接触は点接触となり、 軸受 4 1が自動調 心性を有することとなる。 第 2 7図 （b ) の場合も、 組立上のこじれやアンバラン スによるシャフ卜 3 9の曲がりなどによる軸受 4 0とシャフト 3 9との接触は軸受 4 0の円弧部 4 0 aの一点で点接触する。 軸受 4 0、 4 1の内径を円弧状にして、 シャフト 3 9と点接触するようにすることにより、 軸受ロスを低減することができ る。
つぎに、 外装体 9 0の一つの長辺 9 0 bを構成するプリント基板 5 1のランド 5 1 aには、 各突極 3 5 a〜3 5 c、 3 6 a〜 3 6 cに巻回したコイル 4 2の端末を 間接または直接的に導通させている。 本実施例のプリント基板 5 1はフレキシブル プリント基板であり、 フレキシブルプリント基板の上に、 集積回路 5 2などの駆動 回路電子部品を実装し、 装置側の電源に接続するランド 5 1 aを設けている。 本実施例のように、 フレキシブルプリント基板を長辺 9 0 b側の一面に配設する ので、 モ一夕の厚さが薄い割には、 比較的大きな基板形状となり、 駆動回路部品を フレキシブルプリント基板上に実装することが容易となり、 薄型で小型のブラシレ スモ一夕が構成できる。
また、 プリント基板 5 1とは逆面側にシート 5 3が貼られている。 シート 5 3を 貼ることにより、 モー夕内部は密閉構造となるので、 モータ内部にごみの入り込み が無く、 ロー夕 3 7とコア 5 4、 5 5との間に外部からのごみをかみ込み、 ロー夕 の回転が低下するようなことがなくなる。 すなわち、 防塵対策となる。 また、 この シート 5 3に製造番号や製造社名などを記載できるので、 合理的な使用が行える。 本実施例の突極 3 5 a〜3 5 c：、 3 6 a〜 3 6 cと継鉄板 4 7、 4 8は一体では なく、 突極 3 5 a〜3 5 c、 3 6 a〜 3 6 cが個々に別部品にピース化された構成 となっている。 そのピース化された突極 3 5 a〜3 5 c、 3 6 a〜 3 6 cの一例は 第 2 8図のような構造である。 第 2 8図の突極を符号 5 6で表すと、 突極 5 6の突 出部 5 7のロー夕に対向する面 5 7 aは回転軸を中心にした曲率半径に沿う円弧面 となっている。 突出部 5 7のロータに対向する面 5 7 aの裏面部 5 7 bは曲面部を もち、 その面 5 7 bにはコイルを巻回する円筒断面形状のティース部 5 8が形成さ れ、 そのティース部 5 8の円筒断面の直径を h 1とすると、 h iより小さい断面直 径の円筒部 5 9がティース部 5 8の先に形成されている。 円筒部 5 9は継鉄板 4 7、 4 8に開けた穴に係合挿入するためで、 ティース部 5 8の円筒部径より小さいのは、 その段差部で継鉄板 4 7、 4 8との挿入位置決めすることによって、 口一夕と対向 面 5 7 aとのエアーギャップをそれぞれの突極 5 6において均一にできるためであ る。 円筒部 5 9の先端面は凹面になっている。 突極 5 6を継鉄板 4 7、 4 8に挿入 した状態で円筒部 5 9の凹面の外周部をかしめて、 継鉄板 4 7、 4 8に固定する。 突極 5 6と継鉄板 4 7、 4 8の固定にはかしめ以外に、 圧入や接着などの方法があ る。
ピース化された突極は、 第 2 9図に示すような形状の例もある。 第 2 9図の突極 を符号 6 0で表すと、 突極 6 0の突出部 6 1のロー夕に対向する面 6 1 aは回転軸 を中心にした曲率半径に沿う円弧面となっている。 突出部 6 1のロータに対向する 面 6 1 aの裏面部 6 1 bは曲面部をもち、 その面 6 1 bにはコイルを巻回する四角 形断面のティース部 62が形成され、 このティース部 62の四角形断面は回転軸に 直角方向の長さを h2 , 回転軸方向の長さを h3 とすると、 第 29図のティース部 62は （式 24) に示す関係になっている。
h2 =h3 (24)
その四角形の辺の長さより小さい断面直径の円筒部 63がティース部 62の先に 形成されている。 円筒部 63は継鉄板 47、 48に開けた穴に係合挿入するためで、 ティース部 62の断面より小さいのは、 その段差部で継鉄板 47、 48との挿入位 置決めすることによって、 口一夕と対向面 61 aのエア一ギャップをそれぞれの突 極 60において均一にするためである。
ピース化された突極は第 30図に示すような形状の例もある。 第 30図の突極を 符号 64で表すと、 突極 64の突出部 65のロー夕に対向する面 65 aは回転軸を 中心にした曲率半径に沿う円弧面となっている。 突出部 65の口一夕に対向する面 65 aの裏面部 65 bは曲面部をもち、 その面 65 bにはコイルを巻回する四角形 断面のティース部 66が形成され、 小径断面の円筒部 67と一体に形成されている。 ティース部 66の四角形断面は回転軸に直角方向の長さを h4 、 回転軸方向の長さ を h5 とすると、 第 30図のティース部 66は （式 25) に示す関係の長方形であ る。
h4 <h5 (25)
(式 25) に示すように、 扁平長方形断面のモータにおいて、 突極 64のティ一 ス部 66を軸方向に平行の寸法を長い形状としているのは、 次のような利点がある からである。 すなわち、 第 28図、 第 29図、 第 30図において、 コイル 42をテ ィ一ス部 58、 62、 66に巻回した場合、 ティース部 58、 62、 66の幅の方 向の長さを同じとする。 すなわち、 （式 26) に示すようにする。
hi =h2 =h4 (26)
その結果、 （式 27 ) に示すようになり、 第 30図のティース部 66の断面積が 第 28図、 第 29図に示すものに比較し最大となる。 ( π / 4 ) h l 2< h 2 - h 3 < h 4 - h 5 ( 2 7 ) したがって、 ティース部の断面積を同じにすれば、 突極の幅方向の長さは、 第 3 0図の h 4 が小さくなるので、 コイル 4 2の巻線高さを厚くでき、 ターン数を多く 巻き込むことができる。
上記突極はピース化されているので、 その製造方法としての一例を説明する。 金 厲の粉末と樹脂の混合物を射出成形により成形し、 成形後焼き固めることにより、 榭脂を取り除いた、 いわゆるメタルインジェクション製法によって突極を作成する。 切削や研磨に比べて、 量産性に優れ、 また第 2 8図から第 3 0図のロー夕のマグネ ット体に対する対向面 5 7 a、 6 1 a、 6 5 aの曲率は焼成後も求める寸法の公差 範囲であるので、 モータ特性のばらつきは少なくなる。
突極をメタルインジェクション （金属粉末射出成形ともいう） 技術を使用して作 ると、 第 2 8図、 第 2 9図、 第 3 0図のような形状が複雑な小さな突極は、 後仕上 げをしなくてもよい最終形状にできる。 突極に使用する粉末材料の一例として F e 一 S i系材料があるが、 難加工材であるため後加工はほとんどできない。 かしめェ 程があるような突極の場合は、 純鉄系の粉末材料を使用する。
メタルインジェクションの製造工程は、 ふるい分けした設定粒度で、 還元減量で 規制された化学組成の各成分の原料金属粉末と樹脂のバインダーを秤量混合して混 練し、 射出成形可能な材料をつくり、 金型を用いて射出成形し、 成形後にバインダ —の樹脂除去を行い、 これを加熱によって、 粒子間に充分な原子間結合を生じさせ て、 粉末金属を焼結させて金属焼結結合させ、 気孔のある状態にする。 この気孔が 多くあると焼結後の寸法が変化するので、 突極など精度が厳しい部品には粉末粒子 が微細で、 粒子径が均一であるものを使用して、 密度を高める。
気孔が小さくなり突極の密度が上昇することによって、 突極の磁束密度が大きな ところまで対処可能な構造とすることができる。 焼結金属面や気孔部に樹脂の絶縁 皮膜が形成されるように、 樹脂を最終工程で含浸させるか、 バインダ一樹脂が少し 残るようにする。 突極の内部構造的な絶縁皮膜よつて、 渦電流の発生は押さえるこ とができる。
突極の製造方法としての別の例を説明する。
鍛造成形により突極を作ると、 突極がピース化されて小さいので、 小さな鍛造機 で大量に作ることができる。 鍛造では角部は丸くなり、 第 3 0図のような突極 6 4 では、 角部は丸くなるが、 ロー夕のマグネット体との対向する面 6 5 aの曲率には 影響がないので、 金属粉末成形品にくらベて突極形状によるモー夕の特性には差が 発生しない。 鍛造製の突極の場合は、 金属組成の流れの方向と同じように磁束が流 れるので、 磁束損失とはならないが、 金属の結晶粒子が鍛造による歪で損失が発生 する。 結晶粒子を粗大化させ、 ロスを減少させるために、 突極を焼鈍する。
つぎに、 本実施例の第 2 0図に示したモータの組立て方法を第 3 1図を参照しな がら説明する。 スラスト板 4 6を設置し、 軸受 4 0を圧入で固定したブラケット 5 0の一方の切り込み部 5 0 aに軸方向から、 継鉄板 4 7にコイルを巻回した 3個の 突極が組み立てられた第 1のコア 5 4の下側突部 5 4 aをはめ込み、 また、 継鉄板 4 8に 3個の突極が組立てられた第 2のコア 5 5の下側突部 5 5 aをブラケッ卜 5 0の他方の切り込み部 5 0 bにはめ込む。 また、 マグネット体 3 8 a〜3 8 cとス ぺーサが所定数量、 所定位置で、 シャフト 3 9に固定されてロー夕 3 7が組立てら れる。 このロー夕 3 7のシャフト 3 9の下端をブラケット 5 0の軸受 4 0に挿入す る。
ついで、 第 1のコア 5 4の上側突部 5 4 bをブラケット 4 9の一方の切り込み部 4 9 aにはめ込み、 さらに、 第 2のコア 5 5の上側突部 5 5 bをブラケット 4 9の 他方の切り込み部 4 9 bにはめ込む。 このブラケット 4 9の組み立ては、 シャフト 3 9の上端をはじめにブラケッ卜 4 9の軸受 4 1に挿入した上で行っている。 この ような組立は、 軸方向からビルトインで組立ができる。 モータの枠組みができあが つたところで、 シャフト 3 9にアンバランス用のウェイト 4 5を取り付け、 電子部 品が実装されたプリント基板 5 1を取り付け、 コイル端末をプリント基板 5 1上の ランド 5 1 aに半田付けする。 さらに、 シート 5 3を貼る。 つぎに、 本実施例のモー夕の回転原理を第 32図に基づき説明する。
第 32図は、 マグネット体 38 a〜38 cと突極 35 a〜35 c、 36 a〜36 じと、 コイル 42 (上段より順次 43 a、 43b、 43 cとする） の関係を模式的 に表した図である。
第 32図に示すように、 突極 35 a〜 35 c、 36 a〜 36 cはそれぞれコァ 5 4、 55において同一周方向位置にて配置され、 縦一列となっており、 各段におい てコイル 43 a、 43 b, 43 cは 1本の導線で連続に第 1のコア 54および第 2 のコア 55の突極 35 a〜35 c、 36 a〜 36 cに同一方向に巻かれている。 ま た、 各段におけるコイル 43 a、 43 b, 43 cの巻き方向は、 第 32図に示すよ うに、 同一方向である。
この構成により、 ロータ 37が回転したときにコイル 43 a、 43 b, 43 cに 発生する誘起電圧 V a、 Vb、 Vcは、 マグネット体 38 a、 38b、 38 cの角 度がそれぞれ 120° ずつずれているために、 位相が 120° ずつずれた波形とな り、 第 1の実施例の第 14図と同じ波形となり、 本実施例のモー夕も同様の原理で 回転する。
なお、 本実施例では、 モ一夕を 3段の構成としたが、 K段 （n=2、 3、 4···) のマグネット体および突極を有する構成とすることにより、 K相のブラシレスモ一 夕に、 一般的に、 広く用いることができる。
つぎに、 本発明の第 6の実施例について、 第 33図〜第 40図を参照しながら説 明する。
第 33図 （a) は、 移動体通信用の振動呼び出しページャ用モータの縦断面図で、 第 33図 （b) は同モータの横断面図を示すものである。 なお、 第 5の実施例と同 じところは説明を省略し、 相違点について説明する。 また、 第 20図に示した構成 と同じものは、 第 33図で同じ符号を付している。
第 33図に示すように、 外装体 90はロータ 73の軸方向に直角の断面形状が扁 平長方形となっていてその短辺 90 a、 90 aがー対の継鉄板 47、 48で構成し ている。 一方、 長辺 90b、 9 O bは一方を開放し、 他方はプレート 68及びフレ キシブルプリント基板 69で構成されている。
口一夕 73を構成するマグネット体 74 a、 74 b, 74 cは中空円筒のマグネ ッ卜で、 それぞれ N、 S極の 2極に 2分されて着磁されている。 第 34図に示すよ うに、 3個のマグネット体 74 a、 74b、 74 cは各段間で 120 ° ずつ極性が ずれた状態で配置され、 各マグネット体 74 a〜74 cの中空円筒部にシャフト 3 9を挿入して固定している。 表面の磁極分布が軸方向に層別された一体のロータ 7 3と見なすことができる。
3個のマグネット体 74 a、 74b、 74 cの極性のずれを決められた位置に位 置決めするために、 第 35図のように、 3個のマグネット体 74 a、 74b、 74 じに、 それぞれ角度決めのための凹凸 75、 76を付けている。 この凹凸 75、 7 6は、上下を合わせると、マグネット体 74 a、 74 b, 74 cがちょうど 120° ずつずれるようになつている。
この構成により、 マグネット体 74 a、 74b、 74 cの着磁をこの凹凸 75、 76を基準で行い、 これらを凹凸 75、 76が合うように組み合わせるだけで、 所 定の磁極が得られるため、 組立が容易になる。 また、 第 5の実施例のように、 マグ ネット体間にスぺーサを設け、 そのスぺーザに位置決め機構を設けることもできる。 一例として、 次に説明する。
第 36図は、 3個のマグネット体 77 a、 77 b, 77 cとそれらの間にスぺ一 サ 78 a、 78 bを設けた構成である。 3個のマグネット体 77 a、 77 b、 77 cに凹部 80を設け、 2個のスぺーサ 78 a、 78 bにマグネット体に対応する凸 部 79を設けている。 スぺ一サ 78 , 78 bの凸部 79は、 上下で 120° 角度 がずれた位置に設けており、 マグネット体 77 a、 77 b, 77 cの凹部 80とス ぺーサ 78 a、 78 bの凸部 79を合わせて組み合わせると、 マグネット体 77 a 〜77 cがちょうど 120° ずつずれるようになつている。
この構成により、 マグネット体 77 a、 77 b、 77 cの着磁を凹部 80を基準 で行い、 マダット体 7 7 a、 7 7 b , 7 7 cの凹部 8 0とスぺーサ 7 8 a、 7 8 b の凸部 7 9が合うように組み合わせるだけで、 所定の磁極が得られるため、 組立が 容易になり量産に適した構成となる。 スぺーサ 7 8 a、 7 8 bはアンバランス用の ウェイトにもなると共に、 マグネット体相互の位置決めとしての役割りを果し、 上 下のマグネット体間の磁束の漏洩を防ぐこともできる。
本実施例は、 移動体通信用の振動呼び出しページャ用モ一夕であるので、 モータ から発生させる振動を取り出すために、 アンバランス用のウェイト 4 5はその重心 が回転中心 （軸芯） から離れた位置になるように設けている。
ウェイト 4 5による振動を大きくするには、 少しでもウェイト 4 5の外径が大き い方が好ましい。 本実施例において、 外装体 9 0の短辺 9 0 aの寸法を a (第 3 3 図 （b ) 参照） とすると、 第 5の実施例と同様に、 ウェイト 4 5の外径 Dは （式 2 8 ) のようにする。
0 . 6 X a <D < a ( 2 8 )
さらに、 シャフト 3 9の中心がブラケッ卜 7 0の中央にあるとはかならずしもい えないが、 ロー夕 7 3は回転するので、 マグネット体 7 4 a〜7 4 cの直怪とゥェ イト 4 5の直径との関係を （式 2 9 ) のように選べばよい。 ただし、 マグネット体 の外径を Dm 、 アンバランス用のウェイトの外径を Dとする。
0 . 8 X Dm <D< 1 . 1 Dm ( 2 9 )
ブラケット 7 0の軸受部 7 0 aは軸受用孔の周縁部を薄肉にして構成し、 第 3 3 図 （a ) に示すように、 その内周面に低摩擦榭脂層をコ一ティングしている。 した がって、 シャフト 3 9は低摩擦コーティング材 8 1を介して接触するため、 軸受ロ スが少ない上に、 低摩擦コ一ティング材 8 1の厚さが例えば 1 0 0 以下であつ て、 強い剛性として働くので、 アンバランス用のウェイト 4 5によって軸受部 7 0 aに作用する力は減衰することなく、 モー夕の外郭部へ振動として伝達する。 第 1 表に使用する低摩擦コーティング材の材料例を示す。 第 1表
Figure imgf000035_0001
また、 ブラケット 7 1は、 低摩擦樹脂製で、 球面状凹部の軸受部 7 1 aを一体に 形成している。 このブラケット 7 1は射出成形品であるので、 軸受部 7 1 aの周り も複雑な形状が可能である。
例えば、 低摩擦樹脂はフッ素樹脂、 ポリアセタール樹脂、 ポリイミド樹脂のいず れかを使用する。 フッ素樹脂は低摩擦性以外に、 耐薬品性、 耐熱性、 非粘着性の特 性があり、 広い分野で使用されている。
また、 ブラケット 7 1が金属材料の場合では、 ブラケット 7 0の軸受部 7 0 aに 使用した低摩擦コーティング材をコ一ティングしてピポット軸受を構成することが できる。
フレキシブルプリント基板 6 9は、 集積回路 8 2など駆動回路電子部品を実装し、 プレート 6 8に貼り付けて固定する。 フレキシブルプリント基板 6 9には、 各突極 3 5 a〜3 5 c、 3 6 a〜3 6 cに卷回したコイル 4 2の端末を端子板 7 2に接続 し、 端子板 7 2を介してフレキシブルプリント基板 6 9上のランドに導通させる。 本実施例のように、 フレキシブルプリン卜基板 6 9を長辺 9 0 bの面で構成すると、 モータの厚さが薄い割には、 駆動回路部品をフレキシブルプリン卜基板 6 9上に実 装することが容易となり、 薄型で小型のブラシレスモー夕を構成できる。 なお、 フ レキシブルプリント基板 6 9の反対側の面は開放されている。
本実施例の突極 3 5 a〜3 5 c、 3 6 a〜 3 6 cも。 第 5の実施例と同様に、 継 鉄板 4 7、 4 8とは一体ではなく、 突極が個々に別部品にピース化された構成とな つている。 そのピース化された突極の一例は第 3 7図のような構造となっている。 第 3 7図の突極を符号 8 3であらわすと、 突極 8 3の突出部 8 4のロー夕 7 3に 対向する面 8 4 aは口一夕 7 3の軸 8 5を中心にした曲率の円弧ではなく、 この軸 8 5より遠くに曲率中心を持つ円弧面である。 その円弧面の半径 R 2 が無限大の場 合は平面になる。
突出部 8 4のロータ 7 3に対向する面 8 4 aの裏面部 8 4 bは平面であり、 ティ ース部 8 6の断面形状は長方形であるので、 扁平四角断面のコイルを巻回する場合 は巻ずれが少なく、 巻形状がきれいで信頼性の高い巻線処理ができる。 第 3 8図に 第 3 7図の突極 8 3に扁平四角断面のコイル 8 8を巻回したものを示す。
また、 第 3 7図に示す突極 8 3を継鉄板 4 7、 4 8に係合挿入する穴の形状は円 形ではなく、 四角形であるので、 係合する突極 8 3の方の接合部 8 7の断面形状も 四角形である。 挿入する形状が円以外の多角形であると、 突極 8 3を継鉄板 4 7、 4 8に挿入する位置決めが可能となる。
第 3 3図において、 突極 3 5 a〜 3 5 c、 3 6 a〜 3 6 cのそれぞれは電着塗装 で絶縁処理されている。 各突極に絶縁処理層の上から、 コイル 4 2を巻回する場合、 端子板 7 2が継鉄板挿入部に圧入して組立てられた状態にコイル 4 2を巻回してコ ィル 4 2の端子を端子板 7 2の突極近傍に圧接接続する。 第 3 9図にピース化され た突極 8 3に端子板 7 2を取り付けた状態を示す。 端子板 7 2は金属板 8 9と絶縁 用樹脂 9 0とが一体成形されていて、 金属板 8 9は突極 8 3に対して 2個の構成で あり、 金属板 8 9の一方は巻始め線を処理し、 もう一方は巻終わりの線を処理をす るので、 ピース化された突極 8 3は巻線が施された状態で、 チップ抵抗のように実 装しやすい部品形態になっている。 つぎに、 本実施例の第 3 3図に示したモー夕の組立て方法を第 4 0図を参照しな がら説明する。
プレート 6 8の上に集積回路 8 2などの電子部品を実装したフレキシブルプリン ト基板 6 9を貼り付け、 マグネット体 7 4 a〜7 4 cとシャフト 3 9との組立体で あるロー夕 7 3をブラケット 7 0の軸受部 7 0 aに挿入した状態で軸直角方向から プレート 6 8に組立て、 さらに、 もう一方のブラケット 7 1を軸受部 7 1 aがシャ フト 3 9と嵌合するように、 やや斜め軸方向から組み立てる。 その状態で、 コイル 4 2を巻回され、 それぞれの端子板 7 2に端末処理を施された突極 3 5 a〜3 5 c を継鉄板 4 7にシャフト 3 9の軸方向に間隔をもって取り付けた第 1のコア 5 4と、 同様に突極 3 6 a〜3 6 c等が継鉄板 4 8に取付けた第 2のコア 5 5をブラケッ卜 7 0 , 7 1に嵌合して組立る。
この組立ては、 軸直角方向からビルトインで組立てができる。 モータの枠組みが できあがったところで、 シャフト 3 9にアンバランス用のウェイト 4 5を取り付け る。
つぎに、 本発明の第 7の実施例について、 第 4 1図から第 4 5図を参照しながら 説明する。
第 4 1図 （a ) は、 移動体通信用の振動呼び出しページャ用モー夕の縦断面図で、 第 4 1図 （b ) は同モー夕の横断面図を示すものである。 なお、 第 5の実施例と同 じところは説明を省略し、 相違点について説明する。 また、 第 2 0図に示した構成 と同じものは、 第 4 1図で同じ符号を付している。
第 4 1図に示すように、 口一夕マグネット 9 1は、 円柱体のマグネットで、 一体 構造のものである。 第 5の実施例および第 6の実施例では、 ロー夕が 3つのマグネ ット体 3 8 a〜 3 8 cに分かれていたが、 本実施例では一体のマグネッ卜で口一夕 を構成している。 しかし、 その着磁状態は、 第 5の実施例および第 6の実施例の場 合と同様であるので、 第 4 2図では、 説明上口一夕マグネット 9 1を 3段に分けて 3個のマグネットの磁極の位相が 1 2 0 ° ずつずれた状態で着磁されているように 示している。 一体のロー夕マグネット 9 1であるので磁極の位置決めなどの作業を なくすることができる。 ロー夕マグネット 9 1の両端に外径が小さい円筒部 9 5を 設け、 円筒部 9 5に一部リング状の軸受ブッシュ 9 6、 9 7を圧入固定する。
軸受ブッシュ 9 6、 9 7は、 第 4 1図または第 4 2図に示すように、 厚肉の半円 形部 9 6 a、 9 7 aを有し、 これらを利用して回転に伴うアンバランス力を発生さ せている。 また、 軸受ブッシュ 9 6、 9 7の中央部には軸受用穴 9 6 b、 9 7 bを 設けている。 上下の軸受ブラケット 9 2、 9 3は、 それぞれの中心に軸受ピン 9 2 a、 9 3 aを突設しており、 軸受用穴 9 6 b、 9 7 bがこれに嵌合して、 口一夕マ グネット 9 1は上下の軸受ブラケット 9 2、 9 3に回転自在に支持される。
本実施例は、 移動体通信用の振動呼び出しページャ用モータであるので、 モー夕 から発生させる振動を取り出すために、 重心が回転中心 （軸芯） から離れた位置に ある軸受ブッシュ 9 6、 9 7を設けることによって、 回転による軸受ブッシュ 9 6、 9 7の重心の遠心力がモー夕のステ一夕側に伝わるエネルギを利用している。 この 場合は、 軸受ピン 9 2 a、 9 3 aに作用するラジアル荷重が大きい方が振動は大き いので、 軸受ピン 9 2 a、 9 3 aに作用する荷重を第 4 3図のモデル図で説明する。 軸受ピン 9 3 aから軸受ブッシュ 9 6、 軸受ブッシュ 9 7までの距離を L 5、 L e とし、 軸受ピン 9 3 aから軸受ピン 9 2 aまでの距離を Lとし、 軸受ブッシュ 9 6 の重心と軸中心との距離を r 5 、 軸受ブッシュ 9 7の重心と軸中心との距離を r 6 とする。 また軸中心を X軸とし、 X軸に垂直に Y軸をとる。 軸受ブッシュ 9 6、 9 7の遠心力 F 5 、 F B を X、 Y軸方向に分解すると、 （式 3 0 ) に表される。 ただ し ωは回転角速度、 m5 、 m6 はそれぞれ軸受ブッシュ 9 6、 軸受ブッシュ 9 7の 質量である。
F =rru r 5 ω 2 = F 5
F 6 y = 0
F 6 r β ω 2 c o s θ 6 ― F 6 c o s θ 6
F 6 y=m6 r 6 ω 2 s Ί n Θ , = F 6 s Ί n Θ e ( 3 0 ) 軸受ブッシュ 96に対する軸受ピン 92 aの反力を R3 とすれば、反力 R3 を X、 Y方向に分解した R3x、 は、 軸受ブッシュ 9 7の軸受ピン 9 3 aを支点とした モーメントを考えると、 （式 3 1) のようになる。
L IV 3 = L 5 6x
L R3y=L5 F5y+L6 F6y (3 1)
反力 R3 の 2乗は （式 32) で表される。
R3 2=R3 +R3y 2
= (Fsx - (Ls /L) +Fex - (Le /L) ) 2
+ (F5y - (Ls /L) +F . · (Le ノ L) ) 2
= (F5 - (Ls /L) +F6 c o s 0e - (L6/L) ) 2
+ (F6 s i n / 6 · (Le /L) ) 2 (32)
(式 3 2) において回転角速度ゃ軸受ブッシュの質量、 偏心距離や軸方向の距離 は設計上既知であり、 未知数は角度 06 である。 R3 が最大となるのは θ6 =0で ある。 すなわち、 2個の軸受ブッシュ 9 6、 9 7の遠心力が同一方向になる場合で ある。
上記説明から、 軸受ブッシュ 96に対応する軸受ピン 92 aに作用するアンバラ ンス負荷荷重を大きく作用させるためには、 2個の軸受ブッシュ 96、 9 7の重心 の偏心方向を同じ方向となるように構成させる必要がある。 実際、 組立精度の関係 で （式 3 3) の関係となる。
| 06 | <3 0° (33)
軸受ブッシュ 96に対応する軸受ピン 92 aを支点として、 軸受ブッシュ 97に 対応する軸受ピン 93 aに作用する反力！^ を求めると、 （式 34) のようになる。
= (Fs - ( (L-Ls ) /L) +F6, - ( (L-Ls ) /L) ) 2
+ (F5y * ( (L-L5 ) /L) +F6y - ( (L-Ls ) /L) ) 2 = (F5 · ( (L-L, ) L) +Fe c o s θ β · ( (L-Ls ) /L ) ) 2
+ (F6 s i η θ^ · ( (L-Le ) /L) ) 2 (34)
ただし R4 R4yは反力 R4 の X Y方向分力である。
(式 34) から、 軸受ブッシュ 9 7に対応する軸受ピン 9 3 aの反力 R4 が最大 になるのは軸受ブッシュの重心の偏心角度がー致したときである。
アンバランスによる振動を大きくするには、 少しでもアンバランスの質量と重心 の積が大きい方が好ましいので、 軸受ブッシュも最外周直径が大きく、 モー夕の外 装体 9 0に接触しない寸法でなくてはならないので、 ロータマグネット 9 1の外径 を Dmとし、 軸受ブュシュの最外周直径を Db とすると、 （式 3 5) の関係になる。
0. 8 XDm <Db < 1. 1 X Dm (3 5) また、 アンバランス用軸受ブッシュ 96 9 7の寸法は、 外装体 9 0の短辺 90 aの寸法によって規制されるので、 以下のように選ぶ必要がある。 外装体 9 0の短 辺 9 0 aの寸法を a (第 4 1図 （b) 参照） 、 軸受ブッシュ 9 6 9 7の最外周直 径を Db とすると、 （式 3 6) のように選定する。
0. 6 a<Db <a (36) 本実施例の突極 3 5 a 3 5 c 36 a 3 6 cも、 第 5の実施例と同様に、 継 鉄板 47 48とは一体ではなく、 突極が個々に別部品にピース化された構成とな つている。 第 44図に示すように、 そのピース化された突極 3 5 a~35 c 36 a 3 6 cにコイル 42が巻回され、 金属片 9 8を樹脂で一体成形した端子板 99 を巻回時に設置し、 端子板 9 9の金属片 9 8にコイル 42の端末を接続処理する。 コイル 42の端末は金属片 9 8にヒユージングの熱圧接で接続し、 コイル 4 2の巻 始めと巻終わりを接続処理している。 突極 3 5 a 3 5 c 3 6 a 36 cの突出 部 1 00は、 ロー夕マグネット 9 1に対向する面が円弧面になっている。 また突極 3 5 a 3 5 c 36 a 36 cは継鉄板 47 48に位置決め挿入するための円 筒部 1 0 1を有している。 つぎに、 本実施例の第 4 1図に示したモータの組立て方法を第 4 5図を参照しな がら説明する。
第 4 5図に示すように、 継鉄板 4 7、 4 8の上にフレキシブルプリント基板 9 4 の両側部を固定し、 突極 3 5 a〜3 5 c、 3 6 a〜 3 6 cを所定数配置し、 これら の円筒部 1 0 1を継鉄板 4 7、 4 8に設けた穴 1 0 2に挿入する。 フレキシブルプ リント基板 9 4にはあらかじめクリーム半田を塗布しておき、 集積回路 1 0 3など の電子部品を実装している。 したがって、 端子板 9 9の金属片 9 8はフレキシブル プリント基板 9 4のランド 1 0 4上に設置され、 その後、 リフロー炉を通すことに よって、 電子部品やコイルを導通させることができる。
導通処理が終了し、 突極 3 5 a〜3 5 c、 3 6 a〜 3 6 c等が組み付けられた継 鉄板 4 7、 4 8をそれぞれ両側から起立させ、 軸受ブッシュ 9 6、 9 7を組み付け たロータマグネット 9 1を両継鉄板 4 7、 4 8の間に配置する。 その状態で軸方向 から、 軸受ブラケット 9 2、 9 3を上下両側から揷入し、 ロー夕マグネット 9 1を 組み付けると共に両継鉄板 4 7、 4 8に固定する。 さらに、 シート 1 0 5を貼る。 シート 1 0 5を貼ることにより、 モータ内部は密閉構造になる。
軸受ブラケット 9 2、 9 3には軸受ピン 9 2 a、 9 3 aが設けられている。 本実 施例のロー夕マグネット 9 1は中実円柱形状のものであり、 第 5の実施例および第 6の実施例と異なり、 シャフトがない構造のものであるので、 軸受ブッシュ 9 6、 9 7をロー夕マグネット 9 1の上下両側から挿入し、 これらの軸受用穴 9 6 b、 9 7 bで軸受部を構成する。 その軸受部に係合する部分が、 軸受ブラケット 9 2， 9 3に設けた軸受ピン 9 2 a、 9 3 aである。 この軸受ピン 9 2 a、 9 3 aは、 軸受 ブラケット 9 2、 9 3が金属板で構成されている場合はコイニングプレスで一体形 成することができる。
つぎに、 本発明の第 8の実施例について、 第 4 6図〜第 5 6図を参照しながら説 明する。
第 4 6図 （a ) は、 移動体通信用のページャモータの縦断面図を示し、 第 4 6図 (b) は同モー夕の横断面図を示すものである。
第 46図に示すように、 本実施例では、 コア 106とバックヨーク 109を口一 夕 1 10を挟んだ位置に対向して配置している。 3つの突極 107 a、 107 b, 107 cを軸方向と平行に配置したモー夕では、 第 5の実施例〜第 7の実施例のよ うに、 コア 106をロー夕 1 10に対して対称に 2個配置した場合がバランス的に はよいが、 コイル 1 13が 6個になるため、 コイル 1 13の端末も 12力所となり 巻線、 端末の接続ともに非常に手間がかかる。 そこで、 本実施例では、 コア 106 は 1個とし、 もう一つのコアの代わりにバックヨーク 109を取り付けいる。 この 構成により、 コイル 1 13は 3個、 コイル 1 13の端末も 6力所になり巻線、 端末 の接続ともに大幅に手間が省け、 コス卜ダウンができる構成とすることができる。 ロー夕 1 10は、 第 34図に示すものと同様に構成され、 縦 3段のマグネット体 120 a、 120 b、 120 cに分けて、 それぞれ 3段で 120° ずつ極性がずれ た状態で着磁され、 マグネット体 120 a〜l 20 cの中空円筒部にはシャフト 1 1 1を挿入している。
このシャフト 1 1 1の両端は上下のブラケット 1 14、 1 15に揷入固定した軸 受 1 12 a、 1 12 bにより回転自在に保持している。
コア 106、 バックヨーク 109、 ブラケット 1 14、 1 14には、 それぞれプ リント基板 1 16を固定し、 最後に防塵カバー 1 19をかぶせた構成となっている。 外装体 90は、 ロー夕 1 10の軸方向に直角の断面形状が、 扁平長方形となって いて、 その一方の長辺 90 bをプリント基板 1 16で構成し、 他方の長辺 9 O b及 び一対の短辺 90 a、 90 aの三方は防塵カバー 1 19で構成している。
第 47図は、 コア 106の構成を示した図である。 図 47 (a) はコア 106の 側面図、 図 47 (b) は横断面図である。 このコア 106は、 モータ中心軸とコア 106がっくる平面で半分に分割された 2つの同じ形状のコア部品 106 a、 10 6 bを結合することにより構成している。 それぞれのコア部品 106 a、 106 b は、 複数枚の珪素鋼板を積層して構成してもよく、 また、 1枚の金属板で構成して もよい。
珪素鋼板を積層してコア 1 0 6を構成する場合、 コア 1 0 6の渦電流損の関係か ら、 磁束の流れる方向と平行な面に沿って積層する場合が最も効率が良い。 3つの 突極 1 0 7 a〜 l 0 7 cが軸方向と平行に配置されたモータの場合、 磁束の流れは、 第 4 7図 （a ) の矢印に示すように、 突極 1 0 7 a〜 l 0 7 cでは軸に対して放射 状方向に流れ、 3極の突極 1 0 7 a〜 l 0 7 cをつないだ部分では、 軸と平行な方 向に流れる。 したがって、 本実施例の場合、 軸とコアがつくる平面に対して垂直な 方向に積層した場合が最も効率がよい。
本実施例の場合、 コア 1 0 6は磁束が流れる方向に 2枚のコア部品 1 0 6 a、 1 0 6 bを積み重ねた構成となっており、 単一で成形した場合より渦電流損が少なく 効率がよい。
また、 このコア 1 0 6は、 軸とコア 1 0 6がっくる平面で半分に分割した 2つの 同じ形状のコア部品 1 0 6 a、 1 0 6 bに分割されて構成されているため、 板材を 用いて、 曲げ加工、 切断加工のみで製作できる結果、 プレス製法により容易に製作 でき、 絞り、 鍛造等に適さない珪素鋼板等を用いても比較的容易に製作できる。 第 4 8図は、 上記コア 1 0 6と樹脂インシユレ一夕 1 0 8の構成を示した図であ る。 コア 1 0 6の 2つのコア部品 1 0 6 a、 1 0 6 bは、 樹脂成形により絶縁性の 樹脂インシユレ一夕 1 0 8に一体に固定されており、 同時にコア 1 0 6の卷線部分 には絶縁層が形成され、 コア 1 0 6のプリン卜基板 1 1 6側には、 プリン卜基板 1 1 6に圧入固定するピン 1 2 1が形成されている。
この構成により、 コア部品 1 0 6 a、 1 0 6 bの締結とコア 1 0 6の絶縁とが同 時に行えるため製作にかかる手間が少なく、 量産に適した構成となる。 さらに、 樹 脂一体成形は、 樹脂成形の形状自由度の高さを活かし、 他の機能を持たせることが 容易である。
また、 この構成により、 コア 1 0 6を固定する場合は、 ピン 1 2 1を圧入するの みで良いのと同時に、 プリント基板 1 1 6に対して、 コア 1 0 6の位置決めを行う ことができる。
また、 本実施例のモー夕は、 移動体通信用のページャモー夕であるので、 電池で 駆動される。 そのため 1. 2〜3. 3 V程度の低電圧で確実に起動する必要がある。 モー夕の起動電圧に起因する要因としては、 軸ロス、 コアとマグネット間の吸引力 により発生するコギングトルク、 駆動回路の電圧降下等があるが、 本実施例では、 このうちコギングトルクの低減について以下のような対策を講じている。
第 49図は、 コア 106、 バックヨーク 109、 口一夕 1 10の関係を模式的に 表した図である。 第 49図に示すコア 106の突極 107 a〜 107 cのロー夕 1 10に対向する部分の角度 αとバックヨーク 109の角度 /3は、 コギングトルクと 密接な関係がある。
第 50図は、 α = として角度 αを変化させたときの角度 αとコギングトルクの 関係を示した図である。 第 50図に示す通り、 コギングトルクは 90° 付近と 15 0° 付近の 2力所で極小となる。 したがって、 角度ひを 90° あるいは 150° 前 後に設定することにより、 コギングトルクが抑えられる。 但し 90° とした場合は、 磁束の漏れが多くなるために磁気的な効率が悪くなるため、 1 50° とした場合が より優れている。
さらに、 コア 106の突極 107 a〜l 07 cの角度 αとバックヨーク 109の 角度 0は、 それぞれコギングトルクと密接な関係があることは上記に示したが、 α と βを異なる値にした場合の αと j3の関係についても同様にコギングトルクと密接 な関係がある。
第 51図は、 α + を一定とし、 α— ) 3を変化させた場合の一例を示した図であ る。 第 51図に示すとおり、 コギングトルクは ±30° 、 ±90° 付近で極小とな る。 但し ±90° とした場合は、 両側のバランスが悪いために磁気的な効率が悪く, ±30° とした場合がより優れている。
なお、 本実施例ではコア 106とバックヨーク 109を用いた場合を示したが、 第 5の実施例〜第 7の実施例のように、 コアを 2個用いた場合も同様に 2個のコア の角度の差を土 30° とすることにより同様の効果が得られる。
つぎに、 アンバランス用のウェイト 1 1 7、 1 18について説明する。
本実施例は、 移動体通信用のページャモー夕に係るものであるため、 モー夕から 振動を取り出すために、 重心が軸芯から離れたウェイト 1 1 7、 1 1 8を設けるこ とによって、 ウェイト 1 1 7、 1 1 8の遠心力がステ一夕側に伝わるエネルギを利 用している。
第 52図に示すように、 口一夕 1 10には、 シャフト 1 1 1が貫通されて、 シャ フト 1 1 1の両端部分にアンバランス用のウェイト 1 1 7、 1 18をかしめにより 固定し、 さらにロー夕 1 1 0の両端部分を接着剤を用いてアンバランス用のウェイ ト 1 1 7、 1 18に接着固定した構成となっている。
第 53図は、 軸受 1 12 a、 1 12 bに対するアンバランス用のウェイト 1 1 7 (1 18) の重心位置の関係を示した図である。 第 53図 （a) はアンバランス用 のウェイト 1 1 7 (1 1 8) の重心 Gを 2つの軸受 1 12 a、 1 12 bの外側に設 置した場合てあり、 第 53図 （b) はアンバランス用のウェイト 1 1 7 (1 18) の重心 Gを 2つの軸受 1 1 2 a、 1 12 b間に設置した場合である。 両軸受 1 12 a、 1 1213間の距離を乙1 、 片側の軸受 1 1 2 aからのウェイ卜重心 Gまでの軸 方向距離を、 もう一方の軸受 1 1 2 bの方向を正として L2 、 遠心力による負荷を Fとすると軸受 1 12 a、 1 1 2 bそれぞれにかかる負荷 F6 、 F7 は、 （式 37 ) に示すようになる。
F6 = ( (LI -L2 ) /L1 ) · F
F7 = (L2 / \ ) · F (37)
ここで、 第 53図 （a) のようにアンバランス用のウェイト 1 1 7 (1 1 8) の 重心 Gを 2つの軸受 1 12 a、 1 12 bの外側に設置した場合は、 負荷 F7 が負と なる。 これは負荷の方向が逆になることを表したものである。
また、 一般的に軸受のロストルク Tr は、 負荷を f として （式 38) のように近 似される。 Tr =Tc +k f (38)
ここで Tc は負荷によらず一定な成分、 kは比例定数である。
従って、 2つの軸受 1 12 a、 1 12 bのロストルクを合計すると （式 39) の ようになる。
Tr =Tc +k ( I F6 I + I F7 I ) (39)
第 54図は、 ロストルク Tr と LI 、 L2 の関係を示した図である。
第 54図より、 L2 が 0と L1 の間、つまりアンバランス用のウェイト 1 17 (1 18)の重心 Gを 2つの軸受 1 12 a、 1 12 b間に設置した場合がロストルク Tr が少ない。
さらに、 軸受の寿命を考えた場合、 軸受 112 a、 1 12 bのそれぞれにかかる 負荷 F6 、 F7 はそれぞれ少ない方が望ましく、 （式 40) に示すようにした場合、 つまり、 アンバランス用のウェイト 1 17 (1 18) の重心 Gを 2つの軸受 112 a、 1 12 b間の真ん中に設置した場合、 F6 と F7 が共に小さく寿命の面で有利 である。
L2 =L1 / 2 (40)
第 53図においては、 アンバランス用のウェイト 1 17 (118) の重心位置を 考えたが、 本実施例のようにアンバランス用のウェイトを 2個以上用いた場合も、 アンバランス用のウェイト 1 17 (1 18) 全体の重心 Gを考えればよい。 本実施 例ではアンバランス用のウェイト 1 17 (1 18) 全体の重心 Gは、 2つの軸受 1 12 a, 112 b間の真ん中に設置した形になっており、 軸ロス、 寿命とも有利な モータである。
また、 軸ロスをさらに小さくしょうとした場合、 シャフト 1 1 1の径を小さくす ることは、 非常に有効な手段である。 しかしながら、 シャフト 1 1 1を細くした場 合、 シャフト 1 1 1のたわみが無視できなくなり、 ロータの当たり等の問題が発生 する。
第 55図は、 アンバランス用のウェイト 117 (1 18) によりシャフト 1 1 1 にかかる負荷を示した図である。 第 55図 （a) はアンバランス用のウェイト 1 1 7 (1 18) を 1個用いた場合、 第 55図 （b) はアンバランス用のウェイ卜 1 1 7、 1 18を 2個用いた場合の図である。
シャフト 1 1 1を剛体と考えた場合、 第 55図 （a) 、 第 55図 （b) は全く等 価であるが、 シャフト 1 1 1のたわみを考えた場合は、 若干異なる。
第 55図 （a) のように、 アンバランス用のウェイ卜 1 17 (118) を 1個用 いた場合のシャフト 11 1のたわみ <5は、 （式 41) に示すようになる。
d =FL1V48 E I (41)
ここで、 Eはシャフトの縦弾性係数、 Iはシャフトの断面二次モーメントである。 同様に、 第 55図 （b) のように、 アンバランス用のウェイト 1 1 7、 118を 2個用いた場合のシャフト 1 1 1のたわみ (5は、 軸受 1 12 a、 112 bから片側 のアンバランス用のウェイト 1 17、 1 18までの軸方向距離を、 もう一方の軸受 1 12 b, 1 12 aの方向を正として L3 とすると、 （式 42 ) に示すようになる。
(5= (FL3 2 (LI -L3 ) 2 ) /3 LI E I (42) 第 56図は、 たわみ δと L3 の関係を示した図である。 第 56図において、 点線 は比較のためにウェイトを 1個用いた場合のシャフト 1 11のたわみを示したもの である。
第 56図より明らかなように、 L3 が 0のときがたわみ <5が 0となり、 最も良い が、 軸受 1 12 a、 1 12 bがあるため実際上不可能である。 従って、 最もたわみ δが少ないのは、 アンバランス用のウェイト 1 17、 1 18を軸受 1 12 a、 1 1 2 bの一番近くに配置した場合である。
本実施例では、 アンバラス用のウェイト 1 17、 1 18を口一夕 1 10の両端部 分に取り付けることにより、 シャフト 1 1 1のたわみ δが少なく、 その分、 細いシ ャフト 1 1 1を用いることにより、 軸ロスの低減を図っている。
また、 前述の通り、 本実施例のモータは、 軸ロス低減のために細いシャフト 1 1 1を用いているが、 シャフト 1 1 1が細い場合、 シャフト 1 11に対するアンバラ ンス用のウェイト 1 1 7、 1 1 8、 ロー夕 1 1 0の取付は、 固定強度の面で、 太い シャフトの場合より不利になる。
一般的によく使われている、 カシメ固定、 圧入固定の場合を例にとって考えると、 抜け強度 F n 、 回転トルク Tn とシャフト径 dには、 （式 4 3 ) に示す関係がある。
F n x d
Tn oc d 2 ( 4 3 )
従って、 シャフト 1 1 1が細い場合は、 特に回転トルク Tn については強度の確 保が難しい。
特に、 口一夕 1 1 0については、 金属等に比べ、 機械的強度が弱いものが多く強 度確保はさらに難しくなる。
そこで、 本実施例では、 ロー夕 1 1 0には、 シャフト 1 1 1が貫通されて、 シャ フト 1 1 1のロー夕 1 1 0の両端部分にアンバランスウェイト 1 1 7、 1 1 8を力、 しめにより固定することにより、 ロー夕 1 1 0のシャフト 1 1 1に対する抜け強度 F n を確保し、 さらに口一夕 1 1 0の両端部分をアンバランス用のウェイト 1 1 7、 1 1 8に接着固定することにより、 ロー夕 1 1 0のウェイト 1 1 7、 1 1 8に対す る回転トルク Tn を確保している。
本実施例は、 移動体通信用のページャモー夕であるため、 モー夕の外部に出力軸 を取り出す必要はなく、 ロー夕 1 1 0はシャフト 1 1 1に対する抜け強度 F n とァ ンバランス用のウェイト 1 1 7、 1 1 8に対する回転トルク Tn が確保されていれ ば問題ない。 本実施例の構成は、 ロー夕 1 1 0について、 シャフト 1 1 1に対する 抜け強度 F n とアンバランス用のウェイト 1 1 7、 1 1 8に対する回転トルクを最 小限確保したものであり、 ページャモー夕に適した構成である。
なお、 本実施例は、 コア 1 0 6とバックヨーク 1 0 9とを対で備えているが、 コ ァ 1 0 6のみを備えた構成とすることも可能である。
上記第 5の実施例〜第 8の実施例は、 いずれも振動発生用ブラシレスモータに関 するものであり、 ブラシ付きモ一夕に比較して信頼性において優れるものである。 したがって、 これらのモータを携帯用ページャ （ポケットベル） 、 携帯用電話機に 組み込むことにより、 モータに発生した振動を人体に伝えることができる。
また、 本発明を従来例で説明したブラシ付きモ一夕に適用することも可能である。 すなわち、 直流電源を分配し、 各段のコイルを巻回した突極に発生する誘起電圧の 位相が同じ段のマグネット体を回転させるに適する位相となるようにコイルに電流 を与えるブラシ及び整流子を備えて、 ブラシ付きモー夕として作動する振動発生用 モータを構成することも可能である。
さらに、 上記第 5の実施例〜第 8の実施例は、 いずれも振動発生用ブラシレスモ 一夕に関するものであり、 アンバランスウェイトの付かないブラシレスモー夕を構 成することも可能である。
つぎに、 本発明の第 9の実施例について、 第 5 7図を参照しながら説明する。 上記各実施例は、 ブラシレスモー夕に関するものであるが、 本実施例はブラシ付 きモー夕に適用したものである。
第 5 7図に示すように、 マグネット 1 2 2 a〜： I 2 2 c、 コア 1 2 3、 突極 1 2 4 a〜 1 2 4 c、 コイル 1 2 5 a〜 1 2 5 cは、 第 1 1図に示す第 2の実施例と同 様に構成されており、 ブラシ 1 2 7及び整流子 1 2 8を設け、 直流電源を各コイル 1 2 5 a〜 1 2 5 cに分配し、 各 3段において対応する突極 1 2 4 a〜 1 2 4 cの 誘起電圧が相互に 1 2 0度位相がずれるように構成している。
ブラシ 1 2 7を 3本使用し、 各ブラシとも整流子とは回転的に同位置にないよう にしているので、 各相への通電を容易にして、 小型の扁平なブラシ付きモー夕が構 成できる。 産業上の利用可能性
以上のように本発明によれば、 周方向に N、 S極を交互に着磁した K個 （Kは 2 以上の整数） のマグネット体を備えたロータと、 K個のマグネット体を軸方向に K 段に積み重ねて一体に保持する中心回転軸と、 各マグネット体に対応する K段のコ ィルを巻回した突極を有するコアと、 口一夕を回転自在に支持する一対の軸受とを 備え、 各段のマグネット体の N、 S極の着磁位置が相互に周方向にずれ、 各段のコ ィルを卷回した突極に発生する誘起電圧の位相が同じ段のマグネット体を回転させ るに適する位相となるように設定されていることにより、 ロータのマグネット体の 磁極およびコアのコイルを巻回した突極を、 軸方向に展開される K段の平面上に分 散して配置でき、 効率の向上、 小型化、 薄型化、 機器に対する取付の自由度の各点 で有利なモー夕を提供することができる。
また、 各段において周方向の N、 S極の着磁位置が互いにずれた K段 （Kは 2以 上の整数） のマグネット体を備えたロータと、 各段のマグネット体に対応するコィ ルを巻回した突極をロー夕の軸方向に平行に一列状態で K個備えたコアと、 口一夕 を回転自在に支持する一対の軸受と、 ロータの軸方向に直角の断面形状が対向する 一対の長辺と対向する一対の短辺からなる扁平形状の外装体とを備え、 外装体の中 心部を口一夕が貫通し、 外装体の少なくとも一方の短辺部にコアが配設されている ことにより、 マグネット体の磁極およびコアのコイルを巻回した突極をロー夕軸方 向に K段に振り分けて配置することができ、 コイルを巻回した突極を外装体の短辺 部に限定して配置することが可能になるので、 その短辺部の寸法をロータの外径に 近いところまで短くできる。 また、 突極に巻回するコイルのターン数を増大させる ことが容易になるので、 モー夕の効率化を図ることができ、 さらに、 ブラシレスモ —夕であるので信頼性を高めることができる。 このように、 信頼性が高く、 高効率 で、 薄型のモー夕を提供することができる。
また、 各段において周方向の N、 S極の着磁位置が互いにずれた K段 （Kは 2以 上の整数） のマグネット体を備えたロー夕と、 各段のマグネット体に対応するコィ ルを卷回した突極を K段に備えたコアと、 ロー夕を回転自在に支持する一対の軸受 と、 ロータの軸方向に直角の断面形状が対向する一対の長辺と対向する一対の短辺 からなる扁平形状の外装体と、 ロータと一体回転するアンバランス用のウェイトと を備え、 口一夕の回転により振動を発生させるようにしたことにより、 マグネット 体の磁極およびコアのコイルを巻回した突極をロータ軸方向に K段に振り分けて配 置することができ、 外装体の断面形状を小さくできるとともに、 その断面形状を任 意の形状とすることが容易となり、 扁平な断面形状とすることが可能であり、 さら に、 突極に巻回するコイルのターン数を増大させることが容易になるので、 モー夕 の効率化を図ることができる。 このように、 外装体の断面形状を小さく、 かつ任意 の形状にでき、 高効率の振動発生用モー夕を提供することができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 周方向に N、 S極を交互に着磁した K個 （Kは 2以上の整数） のマグネット体 を備えたロー夕と、 K個のマグネット体を軸方向に K段に積み重ねて一体に保持す る中心回転軸と、 各マグネッ卜体に対応する K段のコイルを巻回した突極を有する コアと、 口一夕を回転自在に支持する一対の軸受とを備え、 各段のマグネット体の N、 S極の着磁位置が相互に周方向にずれ、 各段のコイルを巻回した突極に発生す る誘起電圧の位相が同じ段のマグネット体を回転させるに適する位相となるように 設定されているモー夕。
2 . 各段において周方向の N、 S極の着磁位置が互いにずれた K段 （Kは 2以上の 整数） のマグネット体を備えた口一夕と、 各段のマグネット体に対応するコイルを 巻回した突極をロー夕の軸方向に平行に一列状態で K個備えたコアと、 ロータを回 転自在に支持する一対の軸受と、 ロー夕の軸方向に直角の断面形状が対向する一対 の長辺と対向する一対の短辺からなる扁平形状の外装体とを備え、 外装体の中心部 をロー夕が貫通し、 外装体の少なくとも一方の短辺部にコアが配設されているモー タ。
3 . 各段において周方向の N、 S極の着磁位置が互いにずれた K段 （Kは 2以上の 整数） のマグネット体を備えたロー夕と、 各段のマグネット体に対応するコイルを 巻回した突極を K段'に備えたコアと、 ロータを回転自在に支持する一対の軸受と、 口一夕の軸方向に直角の断面形状が対向する一対の長辺と対向する一対の短辺から なる扁平形状の外装体と、 口一夕と一体回転するアンバランス用のウェイトとを備 え、 口一夕の回転により振動を発生させるようにしたモータ。
4. 各段毎にコイルを卷回した突極を有するコアを分割形成し、 分割形成された口 —夕と前記コアとを組み合わせて各段毎のュニットを構成し、 各段のマグネット体 を中心回転軸に組付けると共に各段のコアを互いに組付けてなる請求項 1記載のモ —夕。
5 . ロー夕のマグネット体が単一のマグネットで一体に形成され、 N、 S極の着 磁が各段において切り替えてなされている請求項 1〜 3のいずれか 1項に記載のモ —夕。
6. 口一夕のマグネット体が単一のマグネットで一体に形成され、 N、 S極の着 磁がスキュー着磁されている請求項 1〜 3のいずれか 1項に記載のモー夕。
7. 各段のコイルを巻回した突極が中心回転軸と平行な一直線上に配置されてい る請求項 1〜 6のいずれか 1項に記載のモ一夕。
8. 外装体の短辺部の一方にのみコアが配設されて請求項 2又は 3記載のモータ。
9. 外装体の両短辺部の夫々にコアが配設されている請求項 2又は 3記載のモー 夕。
10. 外装体の短辺部の一方にコアが配設され、 短辺部の他方にバックヨークが 配設されている請求項 2又は 3記載のモー夕。
11. 各段のコイルを巻回した突極が各段間において相互に周方向にずれた位置 に配置されている請求項 1〜 6のいずれか 1項に記載のモ一夕。
12. コアの外周に平坦部分が設けられた請求項 1〜6のいずれか 1項に記載の モ一夕。
13. 突極のロー夕に対向する面が、 ロー夕の軸を中心とする曲率半径に沿った 曲面である請求項 1〜 3のいずれか 1項に記載のモータ。
14. 突極の口一夕に対向する面が、 ロータの軸より離れた軸を中心とする曲率 半径に沿った曲面である請求項 1〜 3のいずれか 1項に記載のモー夕。
15. 外装体の断面形状が長方形である請求項 2又は 3記載のモー夕。
16. 外装体の短辺が長辺の 1Z 2以下である請求項 2、 3、 15のいずれか 1 項に載のモー夕。
17. コアが、 継鉄板とこの継鉄板に結合された K個の突極とからなる請求項 1 〜 3のいずれか 1項に記載のモー夕。
18. 突極が、 鍛造加工によって製作されたものである請求項 17記載のモ一夕。
19. 突極のコイル巻回部分に絶縁性の樹脂で樹脂成形し、 コイルと突極を樹脂 成形品で絶縁したことを特徴とする請求項 1 ~ 3のいずれか 1項に記載のモータ。
20. 突極の口一夕マグネッ卜に対向する面の周方向の角度が電気角で 150° ±5° 又は 90° 土 5° の範囲である請求項 2記載のモー夕。
21. 左右一対のコアの突極の口一夕に対向する面の周方向の角度が、 両者間に おいて電気角で 30° ±5° の範囲で異なる請求項 2記載のモー夕。
22. コアの突極の口一夕に対向する面の周方向の角度と、 バックヨークのロー夕 マグネッ卜に対向する面の周方向の角度とが、 両者間において電気角で 30° 土 5° の範囲で異なる請求項 10記載のモー夕。
23. —対の軸受に支持される区間外において、 シャフトにアンバランス用のゥ エイトを取付けた請求項 3記載のモー夕。
24. —対の軸受に支持される区間内において、 シャフトにアンバランス用のゥ エイトを取付けた請求項 3記載のモータ。
25. アンバランス用のウェイト、 又はアンバランス用のウェイトを兼ねる軸受 ブッシュの最外周直径を D、 外装体の短辺の寸法を aとしたとき、 0. 6 a< D <aの関係が成立するように構成した請求項 3記載のモータ。
26. アンバランス用のウェイト、 又はアンバランス用のウェイトを兼ねる軸受 ブッシュの最外周直径を D、 ロー夕のマグネット体の直径を Dm としたとき、
0. 8 Dm <D<1. lDm の関係が成立するように構成した請求項 3記載のモー 夕。
27. —方の軸受が、 スラスト軸受部とラジアル軸受部で構成され、 シャフトの 前記スラスト軸受部に接触する端面が球面に形成された請求項 1〜 3のいずれか 1 項に記載のモー夕。
28. ラジアル軸受部が、 フッ素樹脂を混成させた焼結含油軸受材からなる請求 項 27記載のモー夕。
29. スラスト軸受部が、 高分子化合物からなるスラスト板で構成された請求項 27記載のモー夕。
30. シャフトの端面の曲率半径 rと、 シャフトの直径 dとの間に、 10d>r >1. 5 d/2の関係が成立するように構成した請求項 27記載のモー夕。
31. スラスト軸受部を構成するスラスト板の外径寸法を Ds とし、 シャフトの 直径を dとしたとき、 Ds 〉dの関係が成立するように構成した請求項 27記載の 振動発生用モ一夕。
32. 摩擦樹脂製のブラケットで、 軸受を構成した請求項 1〜3のいずれか 1項 に記載のモータ。
33. 外装体の端面を構成するブラケットに軸受用孔を形成し、 この軸受用孔周 縁部を薄肉にして軸受を構成し、 この軸受に揷通したシャフトを支承するようにし た請求項 1〜 3のいずれか 1項に記載のモ一夕。
34. K= 3である請求項 1〜33のいずれか 1項に記載のモー夕。
35. 突極に巻回されるコイルの端末がプリン卜基板に導通処理され、 このプリ ント基板が外装体の少なくとも一面を構成し、 このプリント基板上に駆動回路素子 が実装されている請求項 2又は 3記載のモータ。
36. 外装体の一対の短辺部及び一方の長辺部の 3面に連続するようにフレキシ ブルプリント基板が配されている請求項 3又は 8記載のモータ。
37. 各突極には金属片が一体樹脂成形された端子板が挿入固定され、 突極のティ ース部に巻回されたコイルの端末が前記金属片に接続処理された状態で、 前記金属 片とプリント基板とが電気的に接続されている請求項 35記載のモー夕。
38. コイルの端末が金属片に熱圧接により接続処理されている請求項 37記載 のモータ。
39. 金属片とプリント基板とが熱圧接により接続されている請求項 37又は 3 8記載のモ一夕。
40. 突極のコイルを巻回するティース部の断面形状が長方形で、 マグネット体 の軸と平行な辺の長さが、 これに直角の方向の辺の長さより大である請求項 1〜3 のいずれか 1項に記載のモータ。
4 1 . 直流電源を制御し、 各段のコイルを巻回した突極に発生する誘起電圧の位相 が同じ段のマグネットを回転させるに適する位相となるようにコイルに電流を与え る電子回路を備え、 ブラシレスモータとして作動する請求項 1〜4 0のいずれか 1 項に記載のモー夕。
4 2 . 直流電源を分配し、 各段のコイルを巻回した突極に発生する誘起電圧の位相 が同じ段のマグネット体を回転させるに適する位相となるようにコイルに電流を与 えるブラシ及び整流子を備え、 ブラシ付きモー夕として作動する請求項 1、 3、 4 〜 1 9、 2 3〜4 0のいずれか 1項に記載のモータ。
4 3 . K= 3であり、周方向に等角度ピッチで N、 S極を交互に着磁した 2 η極（η は 1以上の整数） の磁極を有するマグネット体を 3個備え、 各段においてマグネッ ト体の N、 S極のそれぞれに m極ずつ対応する 2 m極（mは 1以上の整数、 m≤n) のコイルを巻回した突極を 3段に設け、 各マグネット体の対応する磁極の着磁位置 が 3段間において 1 2 O Z n度又は 6 O Z n度ずつずれるように構成し、 コイルを 巻回した突極に発生する誘起電圧の位相が 3段間において 1 2 0度ずつずれるよう に構成した請求項 1、 2、 3、 4 1又は 4 2記載のモー夕。
4 4. 周方向に 2分して N、 S極を着磁した 3個のマグネット体と、 3個のマグネ ット体を軸方向に 3段に積み重ねて一体に保持する中心回転軸と、 各マグネット体 に対応する 3段のコイルを巻回した突極を有するコアとを備え、 各段のマグネット 体の N、 S極の着磁位置が相互に 1 2 0度ずつ周方向にずれ、 各段コイル巻回突極 に発生する誘起電圧の位相が 3段間において 1 2 0度ずつずれるように構成したモ 一夕。
4 5 . 各段において周方向の N、 S極の着磁位置が互いにずれた K段 （Kは 2以上 の整数） のマグネット体を備えた口一夕と、 各段のマグネット体に対応するコイル を卷回した突極を K段に備えたコアと、 ロータと一体回転するアンバランス用のゥ エイトとを有するモー夕を備え、 モー夕の回転により振動を発生させるようにした 携帯用ページャ。
4 6 . 各段において周方向の N、 S極の着磁位置が互いにずれた K段 （Kは 2以上 の整数） のマグネット体を備えたロータと、 各段のマグネット体に対応するコイル を巻回した突極を K段に備えたコアと、 ロー夕と一体回転するアンバランス用のゥ エイ卜とを有するモータを備え、 モータの回転により振動を発生させるようにした 携帯用電話機。
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