WO2006070610A1 - インナーロータ型振動モータ - Google Patents

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WO2006070610A1
WO2006070610A1 PCT/JP2005/023048 JP2005023048W WO2006070610A1 WO 2006070610 A1 WO2006070610 A1 WO 2006070610A1 JP 2005023048 W JP2005023048 W JP 2005023048W WO 2006070610 A1 WO2006070610 A1 WO 2006070610A1
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rotor
vibration motor
weight
inner rotor
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PCT/JP2005/023048
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English (en)
French (fr)
Inventor
Takeshi Kogawa
Tomohide Aoyagi
Hidehiro Uchiumi
Original Assignee
Namiki Seimitsu Houseki Kabushiki Kaisha
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/06—Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa
    • H02K7/075—Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa using crankshafts or eccentrics
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/06—Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa
    • H02K7/061—Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa using rotary unbalanced masses
    • H02K7/063—Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa using rotary unbalanced masses integrally combined with motor parts, e.g. motors with eccentric rotors

Definitions

  • the present invention relates to a small-diameter cylindrical vibration motor, and more particularly to an inner rotor type DC brushless motor for generating vibration in which an eccentric weight is attached to a rotor magnet.
  • vibration a small motor for generating vibration (hereinafter referred to as vibration) that informs the user of incoming notification by vibration.
  • the vibration motor is used as necessary.
  • an eccentric weight that becomes an eccentric center of gravity is attached to one end of an output rotating shaft to be driven, and the position of the center of gravity such as the weight swings with the rotation of the rotor. It uses the same centrifugal force to vibrate the entire mobile phone. As the mobile phones become more widespread, their mounting rate and frequency of use increase daily.
  • vibration motors have the eccentric weight placed on one end of the output rotation shaft outside the motor housing case, but some of them are placed on a part of the rotor inside the housing case.
  • the permanent magnet rotor itself has an unbalanced weight structure that uses an inertial body, and the rotating motor has an unbalanced moment of the permanent magnet rotor.
  • a vibration motor can be provided with the simple eccentric gravity center structure of a permanent magnet rotor without attaching an extra inertia body on the shaft extension that is the end of the rotating shaft of the rotor.”
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 5-304743
  • Patent Document 2 JP-A-5-304744
  • the vibration motors described in Patent Documents 1 and 2 are constituted by an unbalanced weight structure having a magnet (indicated as a permanent magnet in the patent document) and the rotor itself as an inertial body, and the rotor magnet is unbalanced.
  • a magnet indicated as a permanent magnet in the patent document
  • the rotor magnet is unbalanced.
  • the vibration action can be obtained to some extent by the moment, the smaller the diameter of the motor body, the smaller the diameter of the magnet, and considering the magnetic imbalance of the magnet itself, the rotor magnet structure
  • the magnetic starting force cannot be obtained, and the effect of the rotor itself as a weight inertial body is reduced even when viewed from the specific gravity of the magnet material.
  • the rotor magnet placed inside the cylindrical housing case itself has a structure that is not magnetically unbalanced and does not have a high specific gravity, and the current outer size of the motor is reduced to about ⁇ 4 mm.
  • the rotor magnet itself cannot obtain a sufficient starting force for driving the motor, and there is a fear that it hardly starts.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and always maintains the magnetic balance of the rotor magnet and rotates while effectively using the magnetic flux between the field coils.
  • the object of the present invention is to provide a vibration motor having a rotor structure and an eccentric weight which becomes a heavy inertial body having a high specific gravity at an eccentric position of the rotor effective for obtaining a vibration force. It is another object of the present invention to provide a vibration motor that can be further reduced in diameter and size without reducing the rotational efficiency of the small motor.
  • Magnetic field coils for generating an electric magnetic field are arranged on the inner wall of the housing case of the cylindrical motor, and the stator side bearings arranged at both ends of the cylindrical housing case are magnets.
  • an inner rotor type cylindrical motor that supports and supports a rotor part composed of a shaft and a rotating shaft,
  • the rotor-shaped magnet supported by the rotating shaft has a substantially rectangular cross-sectional plate magnet in which the ineffective magnetic flux range portion located in a direction orthogonal to the magnetic pole direction of the radially anisotropic magnet is evenly cut at both ends. And the rotor is balanced with respect to the rotation center axis.
  • a weight inertial body which is a non-magnetic material force filling one side of the evenly cut space of the magnet, is separately provided as an eccentric weight and eccentric to the rotor part. It is a featured inner rotor type vibration motor.
  • the vibration motor is driven by a two-phase or three-phase DC brushless drive system.
  • the combined force of the magnet constituting the rotor portion and the heavy inertial body is an Nd magnet or Sm magnet, respectively.
  • the inner rotor type vibration motor is characterized by an eccentric weight made of a rare earth magnet made of a non-magnetic material and a tungsten alloy with a specific gravity of 12 or more.
  • a rotating shaft is arranged at the center of gravity of the rotor magnet, and an eccentric weight, which is a heavy inertia body, is fixedly attached to the magnet side by being directly bonded to the outer peripheral surface of the magnet or covered with a resin mold.
  • This is an inner rotor type vibration motor characterized by The invention's effect
  • the dynamic rotor balance of the rotating rotor magnet is maintained while starting up. Do not impair the effective magnetic flux to obtain the required torque.
  • the basic operational characteristics of the drive output as a small motor can be sufficiently obtained.
  • a weight inertial body made of a non-magnetic material having a specific gravity higher than that of the magnet material can be arranged as a weight that makes the center of gravity eccentric in a portion that has been cut off and lightened separately.
  • the center of gravity radius from the center of the rotation axis of the entire rotor portion is increased, and more efficient vibration force can be obtained during operation.
  • a rotor portion having an eccentric center of gravity with excellent space efficiency can be configured.
  • the drive system of the vibration motor is based on the two-phase or three-phase DC brushless drive system.
  • brushless there is no physical electric rectification mechanism consisting of brushes and commutators, and a long-life motor structure is possible.
  • the electrical rectification mechanism is electrically processed by a driving circuit called a driver.
  • the design of the driving circuit is easy, but the power of the position at which the rotor is stopped can be fixed. Mechanical means are required.
  • the design phase of the drive circuit for starting the rotor section is larger in the three-phase than in the two-phase, and in the case of the three-phase, the sensor driving force using the Hall element etc. It affects the number of parts and development costs in terms of circuit design.
  • the power to incorporate a part of the dedicated drive circuit on the drive circuit board side of the basic base, or whether it is mounted on the vibration motor as an external drive circuit depends largely on the development design.
  • the combined force of the magnet that constitutes the rotor part and the heavy inertial body Each is a rare earth magnet made of Nd magnet or Sm magnet, and an eccentric weight made of tandastene alloy with a specific gravity of 12 or more.
  • the rotation required by a small and small rotor magnet is required.
  • the rotating magnetic flux can be used effectively while making the magnet a small diameter.
  • a specific gravity in the range of 13 to 16 within the range that can be produced with a sintered alloy can be used sufficiently.
  • materials with a specific gravity of 12 or more and less than 13 that can be mixed and molded with other resin components can be used as a weight inertia body to some extent, but materials with a specific gravity of less than 12 are small products. Considering this, sufficient vibration force cannot be obtained.
  • a rotating shaft is arranged at the center of gravity of the rotor magnet itself, and an eccentric weight, which is a heavy inertial body, is directly bonded to the outer peripheral surface of the magnet or entirely covered with a resin mold to be integrated. It is possible to assemble the entire rotor section that applies mechanical stress to the rotating shaft. Also, as the rotor part, the magnet and the eccentric weight can be attached to and integrated with the shaft that is the rotating shaft, and the productivity and cost can be reduced by the resin molding method using injection molding technology. .
  • the rare earth magnet can be integrally formed with a resin magnet in addition to a sintered magnet, and the degree of freedom in designing the combined shape is expanded in combination with the shape of the eccentric weight.
  • FIGS. 1 to 3 the configuration of an embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
  • a brushless drive cylindrical vibration motor in which an eccentric weight is attached to a rotor magnet will be described as an example.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the best embodiment of the present invention.
  • the shape of the magnet 2 of the inner rotor part is an ineffective magnetic flux located in a direction perpendicular to the magnetic pole direction of the anisotropic magnet material oriented in the radial direction with N'S magnetic field.
  • Range part It is a plate-shaped magnet with a substantially rectangular cross section cut at both ends equally.
  • the rare earth magnets preferred by Nd-Fe-B or Sm-Co rare earth magnets are excellent in magnetic properties and can be reduced in size due to a smaller diameter.
  • the magnet 2 itself has a symmetrical cross-sectional shape with respect to the rotation center axis 6, and the rotor balance is dynamically maintained.
  • a circular portion of the base of the magnet 2 that has been made into a substantially rectangular shape is cut out separately, and one portion lightened (that is, one region cut out of an arc)
  • a rod-shaped eccentric weight 3 is attached integrally with the magnet 2 as a weight inertial body having a non-magnetic material force having a higher specific gravity than the magnet material, and a weight that causes the rotor portion to have an eccentric center of gravity.
  • an eccentric weight 3 made of a material with a high specific gravity to a part of one side of the magnet 2 that is effective for eccentric gravity while maintaining the magnetic characteristics of the magnet 2 in a small motor.
  • the center-of-gravity radius can be increased, and an eccentric rotor section with excellent space can be configured as an inner rotor type vibration motor.
  • the rotor portion On the outer periphery of the rotor portion, it is accurately arranged via a field coil 4 force magnetic gap fixedly arranged on the inner wall of the housing case 5.
  • the rotor portion includes a bearing 8 on the side of the small diameter portion where the rotating shaft 6 is narrowed down in the housing case 5, and a bearing on the end flange 7 on the other end of the housing case 5. 8 and are supported by both shafts.
  • the support in the thrust direction of the port portion is regulated and held by the thrust receiver 9 on the end flange 7 side and the liner 10 on the other side.
  • a terminal 11 for connecting and relaying the tap wire of the field coil 4 is attached to one end of the cylindrical field coil 4 in the power feeding section of the field coil 4, and a power feeding terminal using a flexible substrate is provided. 12 is pulled out of the end flange 7.
  • the power supply terminal 12 is connected to a drive circuit (not shown) on the device body side.
  • the drive system in this embodiment is a brushless motor of a three-phase sensorless drive system.
  • a brushless design eliminates the need for a physical commutation mechanism consisting of brushes and rectifiers, and enables a long-life motor structure.
  • the brushless design substantially supports the wear of the sliding part of the bearing, which means that the rotor part is supported at both ends.
  • the service life of the parts of the bearing part is longer than that of the brush commutator as the electric sliding contact part, and as a result, the reliability of the motor is improved.
  • the physical rectification mechanism is electrically processed instead by a drive circuit called a driver. ,
  • the output shaft is externally attached to the outside of the housing case 5 like the conventional vibration motor 100 shown in FIG. It is also different in appearance from the vibration motor structure of the type to which the semi-cylindrical eccentric weight 103 formed from a high specific gravity sintered alloy such as tungsten is attached.
  • the effective magnetic flux range (R) for the opposing field coil 24 is one. Generally, it is about 100 to 130 degrees on one side, and about 50 to 80 degrees on the other side is the ineffective magnetic flux range part (W).
  • the ineffective magnetic flux range part (W) of this magnet 22 This is a part that has little to do with the effect.
  • the shape of the magnet 2 is processed into a plate-shaped magnet having a substantially rectangular cross section, and the balance of the rotation during rotation with respect to the rotation shaft 6 which is the rotation center axis. It was attached to keep it.
  • FIG. 2 shows an example of another embodiment of the present invention.
  • the shape of the magnet 2 of the inner rotor section in FIG. 2 (a) shown in the schematic cross-sectional view is the same as that shown in FIG. 1 in the magnetic pole direction of the anisotropic magnet material oriented in the N'S magnetic field in the same radial direction. In contrast, ineffective in the orthogonal direction It is a plate-like magnet having a substantially rectangular cross section in which the magnetic flux range portion (w) is cut out evenly at both ends.
  • the material composition is also a Nd—Fe—B or Sm—Co rare earth magnet, which is suitable for downsizing.
  • the magnet 2 itself has a symmetrical cross-sectional shape with respect to the rotation center axis 6 as described above, and the rotor balance is maintained dynamically.
  • the unbalance means of the rotor section is the same as that shown in FIG.
  • the only difference from FIG. 1 is that the magnet 2 and the eccentric weight 3 are integrally joined to the rotating shaft 6 by the resin mold 20.
  • This is a structure that reduces the number of processes in the assembly manufacturing process and improves mass productivity.
  • simply setting each part in the molding die simplifies the series of operations from positioning the dimensions to fixing the bonding mold, and at the same time reduces costs in the rotor assembly process. This also leads to an increase in impact resistance of the entire rotor.
  • the rotating shaft is arranged at the center of gravity of the rotor magnet 2 itself, and the eccentric weight 3 which is a weight inertial body is entirely covered with a resin mold and integrated with the outer peripheral surface of the magnet 2.
  • the eccentric weight 3 which is a weight inertial body is entirely covered with a resin mold and integrated with the outer peripheral surface of the magnet 2.
  • a vibration motor in which an eccentric weight, which is a heavy inertial body having a high specific gravity, is arranged at an eccentric position of the rotor effective for obtaining a vibration force. Further, as the motor, an inner rotor type vibration motor that can be further reduced in diameter and size without lowering the rotation efficiency can be provided.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view taken along the line AA showing the internal structure of the inner rotor type vibration motor according to the present invention, and a schematic cross-sectional view taken along the line BB (b).
  • FIG. 2 is an AA cross-sectional schematic diagram (a) and a BB cross-sectional schematic diagram (b) showing the internal structure of the inner rotor type vibration motor according to the present invention.
  • FIG. 3 is an explanatory schematic diagram showing a magnet effective magnetic flux range (R) and an ineffective magnetic flux range (W) of the inner rotor portion according to the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional reference diagram showing an example of a modified combination of the magnet and the eccentric weight shape of the inner rotor portion according to the present invention.
  • FIG. 5 Cross-sectional reference diagram showing an example of the structure of a conventional vibration motor with an eccentric weight attached to the tip of the output shaft.

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Abstract

【課題】　インナーロータマグネットの磁気的なバランスを保ちながら、外周の界磁コイルとの間の磁束を効率よく作用させるロータ部構造と、振動力を得るための効果的な偏心分銅配置位置を考慮した振動モータを提供する。 【解決手段】　ロータ部のマグネット形状が、径方向異方性マグネットの磁極方向に対し、直交する方向に位置する非有効磁束範囲部分を両端均等に切除した断面略長方形の板状マグネットであり、かつ回転中心軸に対してロータバランスが取れており、一方でロータ部のアンバランスウエイトとして、前記マグネットの均等に切除した空間の片方を埋める非磁性材料からなる重量慣性体を、別途偏心分銅としてロータ部に偏心させて備えるインナーロータ型振動モータとする。

Description

明 細 書
インナーロータ型振動モータ
技術分野
[0001] 本発明は小径円筒の振動モータに係り、特にロータマグネットに偏心分銅が取り付 けられた振動発生用のインナーロータ型 DCブラシレスモータに関するものである。 背景技術
[0002] 近年、我々の日常生活においては、様々な電子機器に駆動源として小型モータが 搭載されており、それぞれの機器に対し、使用目的に応じたモータの機能、小型化、 軽量化、及び高出力化などの技術開発がなされている。
[0003] 無線通信機器である携帯電話においても同様に、この小型モータが搭載されてお り、例えば、美術館、コンサートホール等の人が集まる静粛な公衆の場や、商談ある いは重要な会議の席において、携帯電話の突然の着信音が、周囲の人に多大な迷 惑となる場合がある時などには、着信報知をバイブレーションにより体感振動で知ら せる振動発生用の小型モータ（以下、必要に応じて振動モータと記す）が用いられて いる。
[0004] 前記振動モータの場合、一般的には、駆動する出力回転軸の一端に偏重心となる 偏心分銅を取り付けて、ロータ部の回転動作と共に分銅等の重心位置が振れ回るこ とによる不均等な遠心力を利用して、携帯電話機全体を振動させるもので、それら携 帯電話の普及が進むに連れ、その搭載率及び使用頻度も日々高まっている。
[0005] 振動モータは、前記偏心分銅を配置する箇所がモータのハウジングケース外の出 力回転軸の一端部であるものが大半であるが、中にはハウジングケース内のロータの 一部に配置するものもあり、例えば下記に示す特許文献 1及び 2に記載の小型モー タでは、「永久磁石ロータ自身を慣性体とするアンバランスウェイト構造とし、回転す るモータは永久磁石ロータの不釣り合いモーメントによって振動作用が付与される。」 ことや、また、「永久磁石の径方向片側を部分的に除去し、除去した部分に非磁性軽 量材を付けたロータ部とする慣性体により構成されたアンバランスウェイト構造である 。」と明記されている先願公報がある。 [0006] これにより、「ロータの回転軸端部となる軸延長上に余分な慣性体を取り付けること なぐ永久磁石ロータの簡単な上記偏重心構造により振動モータを提供できる。」とし ている。
[0007] 特許文献 1 :特開平 5— 304743号公報
特許文献 2：特開平 5— 304744号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0008] 特許文献 1及び 2に記載の振動モータは、マグネット（前記特許文献内では永久磁 石と表示）ロータ自身を慣性体とするアンバランスウェイト構造により構成され、回転 するロータマグネットの不釣り合いモーメントによって振動作用がある程度は得られる が、実際にモータ本体の径が小さくなればなるほど、おのずとマグネットの径も小さく なり、またマグネット自身の磁気的アンバランスを考慮すると、ロータマグネット構造と しての磁気起動力が得られず、またマグネット材料の比重から見ても、ロータ自身の 重量慣性体としての効果も少なくなる。
[0009] つまり円筒型ハウジングケース内部に配置するロータマグネット自身力 そもそも高 比重ではなぐかつ磁気的にもアンバランスな構造であり、モータの外径が Φ4ミリ程 度に小径化された現行の小型モータにおいては、ロータマグネット自身がモータ駆 動としての起動力を十分に得ることができずに、ほとんど起動しない恐れがでてくる。
[0010] 本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、ロータマグネッ トの磁気的なバランスを常に保ち、界磁コイルとの間の磁束を有効に使いながら回転 するロータ構造を有し、また振動力を得るために効果的なロータの偏心位置に、高比 重の重量慣性体となる偏心分銅を配置した振動モータとすることを目的とする。さら に小型モータとしての回転効率を低下させずに、更なる小径化と小型化を図ることが できる振動モータを提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0011] 上記課題を解決するために、請求項 1に記載の発明では、
円筒モータのハウジングケース内壁に電気磁界を発生させるための界磁コイルを 配置し、前記円筒状ハウジングケース両端に配置するステータ部側軸受で、マグネッ ト及び回転軸からなるロータ部を内装して軸支するインナーロータ型の円筒モータに おいて、
前記回転軸に支持されるロータ部のマグネット形状が、径方向異方性マグネットの 磁極方向に対し、直交する方向に位置する非有効磁束範囲部分を両端均等に切除 した断面略長方形の板状マグネットであり、かつ回転中心軸に対してロータバランス が取れており、
逆に一方でロータ部のアンバランスウェイトとして、前記マグネットの均等に切除し た空間の片方を埋める非磁性材料力 なる重量慣性体を、別途偏心分銅としてロー タ部に偏心させて備えたことを特徴とするインナーロータ型振動モータとしている。
[0012] また、請求項 2に記載の発明では、請求項 1に記載の発明において、
振動モータの駆動が、二相又は三相 DCブラシレス駆動方式によるものであることを 特徴とするインナーロータ型振動モータとしてレ、る。
[0013] また、請求項 3に記載の発明では、請求項 1又は請求項 2に記載の発明において、 前記ロータ部を構成するマグネットと重量慣性体の組合せ力 それぞれ Nd系マグ ネット或いは Sm系マグネットからなる希土類マグネットと、非磁性材の比重 12以上の タングステン合金からなる偏心分銅であることを特徴とするインナーロータ型振動モ ータとしている。
[0014] また、請求項 4に記載の発明では、請求項 1〜請求項 3に記載の小型モータにおい て、
前記ロータ部マグネットの重心位置に回転軸が配置され、重量慣性体である偏心 分銅が、マグネットの外周面に対し直接接合或いは樹脂モールドにより全体が被覆 されることにより、マグネット側に固着され取り付けられていることを特徴とするインナ 一ロータ型振動モータとしてレ、る。 発明の効果
[0015] 以上のように、請求項 1に記載された発明によれば、
例えば、振動モータの小径化要求などにより、インナーロータ部に対してスペース 的な制約が加えられた場合であっても、回転動作するロータマグネットの動的なロー タバランスを保ったまま、起動時に必要なトルクを得るための有効磁束を損なうことな ぐ小型モータとしての駆動出力の基本的な動作諸特性を十分に得ることができる。
[0016] またアンバランスウェイトとして、別途前記マグネット形状の切除し、軽量化した部分 に、マグネット材質より高比重の非磁性材料からなる重量慣性体を偏重心させる錘と して配置することができるので、ロータ部全体の回転軸中心からの重心半径が大きく なり、動作時において、より効率のよい振動力が得られる。つまり小型モータにおける 本来のマグネットの磁気特性はそのままで、偏重心に有効となるマグネット片側の一 部に、高比重な材質の偏心分銅を取付ることができるので、インナーロータ型の小型 振動モータとして、スペース効率の優れた偏重心のロータ部が構成できる。
[0017] また請求項 2に記載の発明によれば、
振動モータの駆動方式が、二相又は三相 DCブラシレス駆動方式によるものであり 、ブラシレス化により、ブラシ及び整流子からなる物理的な電気整流機構を有せず、 長寿命なモータ構造が可能となる。ブラシレス化は、摺動接点部分の機械的な摩耗 による接点不良による寿命の心配がなぐ実質的に回転摺動箇所の摩耗、つまり口 一タ部を両端で支持する軸受部分の部品寿命が、モータの信頼性を向上させ、前記 電気整流機構はドライバーと呼ばれる駆動回路により電気的に処理される。
[0018] また二相又は三相による駆動方式の任意選択については、例えば二相の場合、駆 動回路の設計は容易であるが、ロータ停止時の位置をどのように一定に配置できる 力の機械的な手段が必要になる。一般的に二相に比べ三相の方がロータ部を起動 するための駆動回路の設計規模が大きくなり、また三相の場合、ホール素子等を用 レ、たセンサ駆動力 センサレス駆動か、が部品点数や回路設計面での開発コストに 影響する。ブラシレス駆動においては、基本ベースとなる機器側の駆動回路基板側 にその専用駆動回路を一部組み込む力 または外付けの駆動回路にして振動モー タに載せるかは開発設計によるところが大きい。
[0019] また請求項 3に記載の発明によれば、
ロータ部を構成するマグネットと重量慣性体の組合せ力 それぞれ Nd系マグネット 或いは Sm系マグネットからなる希土類マグネットと、非磁性材の比重 12以上のタン ダステン合金からなる偏心分銅であることから、一方のマグネットにおいては、円筒モ ータハウジングケース内における小型小径化されたロータマグネットが必要とする回 転磁束を、マグネットを小径サイズにしながらも有効に利用することができる。
[0020] また偏心分銅に比重 12以上の高比重タングステン合金を用いることにより、前記小 型小径化された円筒モータハウジングケース内に十分に収まるロータ部のアンバラン スウェイトとして、省スペースで、最も効率の良い重量慣性体として機能する。よって 回転軸中心とするロータ全体の回転軸中心からの重心半径を大きくでき、十分な振 動力を得ること力 Sできる。当然ながら比重 18に近い高比重タングステン合金が最も偏 心分銅の錘とては良ぐ振動力を得るには効果的ではある。また焼結合金で製造で きる範囲の比重 13〜： 16程度のものでも十分に使用することができる。但し、他の樹 脂成分を含んだ混合成形できる範囲の比重 12以上 13未満のものでも、ある程度、 重量慣性体として使用することができるが、比重 12未満の材質のものは、製品の小 型化を考慮すると振動力を十分に得ることはできない。
[0021] また請求項 4に記載の発明によれば、
ロータ部マグネット自身の重心位置に回転軸が配置され、かつ重量慣性体である 偏心分銅が、マグネットの外周面に対し直接接合或いは樹脂モールドにより全体が 被覆され一体化されることにより、極細径の回転軸に対し機械的なストレスを加えるこ となぐロータ部全体を組み立てることが可能となる。またロータ部として、回転軸であ るシャフトに対し、マグネットと偏心分銅との取付及び一体化は、射出成形技術を用 レ、た樹脂モールド方法により、生産性とコストの削減を図ることもできる。希土類マグ ネットとしては、焼結マグネットの他に、樹脂マグネットによる一体成形も可能であり、 前記偏心分銅の形状と合わせて、組み合わせ形状の設計上の自由度が広がる。 発明を実施するための最良の形態
[0022] ぐ実施形態 1 >
以下、本発明に係る実施形態の構成を、図 1〜図 3を参照しながら説明する。この 実施形態では、インナーロータ型モータの一形態として、ロータマグネットに偏心分 銅を取り付けたブラシレス駆動の円筒型振動モータを例にとって説明する。
[0023] 図 1に、本発明の最良の実施形態の一例を概略断面図で示す。図 1(b)に示すよう に、インナーロータ部のマグネット 2の形状は、径方向に N' S磁場配向された異方性 マグネット材料の磁極方向に対し、直交する方向に位置する非有効磁束範囲部分を 両端均等に切除した断面略長方形の板状マグネットである。材質的な組成は Nd— F e— B系、又は Sm— Co系の希土類マグネットが好ましぐ希土類マグネットは磁気特 性に優れ、小径化によるサイズダウンにも対応できる。また図 1(b)からも明らかなよう に、マグネット 2自体単体は、回転中心軸 6に対して対称な断面形状を有し、動的にも ロータバランスが保たれてレ、る。
[0024] また逆にロータ部のアンバランス手段として、別途前記マグネット 2の略長方形形状 となった基の円形部分を切除し、軽量ィ匕した一方の部分 (つまり円弧を切除した片方 の領域）に、マグネット材質より高比重の非磁性材料力もなる重量慣性体として、棒状 の偏心分銅 3を、ロータ部を偏重心させる錘として、マグネット 2と一体に取付られてい る。つまり小型モータにおけるマグネット 2の磁気特性はそのままで、偏重心に有効な マグネット 2の片側の一部に、高比重の材質の偏心分銅 3を取付ることができ、よって ロータの回転軸中心力 の重心半径を大きくでき、インナーロータ型の振動モータと して、スペース的に優れた偏心ロータ部が構成できる。高比重のタングステン合金は 比重 18に近いものほどその効果が得られる。
[0025] 前記ロータ部外周には、ハウジングケース 5の内壁に固定配置された界磁コイル 4 力 磁気ギャップを介して精度良く配置される。この時、図 1(a)に示すように、ロータ部 は、回転軸 6がハウジングケース 5の絞り込まれた小径部側にある軸受 8と、ハウジング ケース 5の他端部エンドフランジ 7にある軸受 8と、の両軸で軸支される。また同時に口 ータ部のスラスト方向の支持は、エンドフランジ 7側のスラスト受 9と、他方側のライナ 一 10とで規制し保持する形となる。
[0026] 一方、界磁コイル 4の給電部は、界磁コイル 4のタップ線を接続して中継するターミ ナル 11が円筒状界磁コイル 4の一端部に取付られ、フレキシブル基板による給電端 子 12により、エンドフランジ 7の外方に引き出されている。この給電端子 12は、機器本 体側の駆動回路（図示せず）に接続される。本実施例における駆動方式では、三相 センサレス駆動方式のブラシレスモータとしている。ブラシレス化によりブラシ及び整 流子からなる物理的な整流機構を有せず、長寿命なモータ構造が可能となる。ブラ シレス化は、モータの特性上、電気的な摺動接点部分の機械的な摩耗による寿命低 下の心配がなぐ実質的に軸受摺動箇所の摩耗、つまりロータ部を両端で支持する 軸受部分の部品寿命が、前記電気的な摺動接点部であるブラシ'整流子に比べ長 寿命であり、結果的にモータの信頼性を向上させる。前記物理的な整流機構は、代 わってドライバーと呼ばれる駆動回路により電気的に処理される。、
[0027] この図 1に示す振動モータ 1では、外観的にハウジングケース 5の外部には出力軸 はなぐ従来の一般的な図 5に示す振動モータ 100のように、出力回転軸 106の一端 に、タングステン等の高比重焼結合金から形成された半円柱状の偏心分銅 103が取 り付けられるタイプの振動モータ構造とは、外観的にも異なる。
[0028] 次に、本実施の形態におけるマグネット 2の磁気作用効果について、図 3の径方向 断面概略形状を用いて説明する。
例えば、図 3(a)に示すように、円筒状のマグネット 22の径方向に N ' S磁極を有する 異方性マグネットの場合、対向する界磁コイル 24に対する有効磁束範囲（R)は、一 般的に片側約 100〜130度前後であり、また残りの片側約 50〜80度は非有効磁束 範囲部分 (W)であり、このマグネット 22の非有効磁束範囲部分 (W)は、磁気作用効 果にあまり関係のない部分である。
[0029] そのため、 N ' S磁極方向に対し、直交する方向に位置する前記非有効磁束範囲 部分 (W)を両端均等に切除しても、実質的に極端なマグネットの特性低下に影響が 少ない。よって本実施例では、図 3(b)のように、マグネット 2の形状を断面略長方形の 板状マグネットに加工し、かつ回転中心軸である回転軸 6に対して、回転動作時の口 ータバランスを保つように取り付けた。
[0030] これにより、マグネット 2の全体の体積が小さい割には、モータ起動時に必要な回転 トルクを得るための有効磁束を損なうことなぐ小型モータとしての駆動出力の基本的 な動作諸特性を十分に得ることができる。実際に駆動させたインナーロータ型振動モ ータは、起動時の諸特性、回転時における振動量ともに、従来サイズの振動モータと 同等以上の性能を示した。
[0031] ぐ実施形態 2 >
図 2に、本発明の別の実施形態の一例を示す。概略断面図で示す図 2(a)でのイン ナーロータ部のマグネット 2の形状は、図 1に示すものと同じぐ径方向に N' S磁場配 向された異方性マグネット材料の磁極方向に対し、直交する方向に位置する非有効 磁束範囲部分 (w)を両端均等に切除した断面略長方形の板状マグネットである。ま た材質的な組成も同じく Nd— Fe— B系、又は Sm— Co系の希土類マグネットであり 、小径化のサイズダウンに対応している。また図 2(b)からも明らかなように、前記と同 様にマグネット 2自体単体は回転中心軸 6に対して対称な断面形状を有し、動的にも ロータバランスが保たれてレ、る。
[0032] 同様にロータ部のアンバランス手段も、前記図 1に示すものと同様である。ここで唯 一図 1と異なるところは、マグネット 2と偏心分銅 3とを、回転軸 6に対し、樹脂モールド 20で一体化接合していることである。これは組み立て製造工程上の工程削減と量産 性向上を図った構造である。樹脂モールド 20の採用により、成形金型内に各部品を セットするだけで、寸法の位置出しから接合モールド固定まで、一連の作業が簡素化 し、ロータ部組み立て工程でのコスト削減が図れると同時に、ロータ部全体の耐衝撃 性アップにも繋がる。
[0033] また、ロータ部マグネット 2自身の重心位置に回転軸が配置され、かつ重量慣性体 である偏心分銅 3が、マグネット 2の外周面に対し、樹脂モールドにより全体が被覆さ れ一体化されることにより、極細径の回転軸 6に対し機械的なストレスを加えることなく 、ロータ部全体を組み立てることが可能となる。またロータ部として、回転軸 6であるシ ャフトに対し、マグネット 2と偏心分銅 3との一体化による取付は、射出成形技術を用 レ、た樹脂モールド方法により、生産性とコストの削減が図られ、部品精度も向上する。 希土類マグネット材料としては、焼結マグネットの他に、樹脂マグネットによる一体成 形も可能であり、例えば図 4(a)及び (b)に示すように、偏心分銅 33,35の形状と合わせ て、それぞれ樹脂マグネット 32,34を組み合わせ形状として、設計上の自由度が広が る。
[0034] このように、以上の本実施の形態によれば、ロータマグネットの磁気的なバランスを 常に保ち、界磁コイルとの間の磁束を有効に使いながら回転するロータ構造を実現 でき、また振動力を得るために効果的なロータの偏心位置に、高比重の重量慣性体 である偏心分銅を配置した振動モータとすることができる。さらにモータとして、回転 効率を低下させずに、更なる小径化と小型化を図ることができるインナーロータ型の 振動モータを提供することができる。 産業上の利用可能性
[0035] 主に、振動機能が必要とされる携帯電話を始めとする多機能型携帯電話、腕時計 型 PHS、構内型小型無線通信機などのモパイル通信機器、及び携帯型の PDA等 の各種情報通信端末機器、及び体感振動を伴うゲーム機コントローラや、ポケットゲ ーム機などの電子玩具を含む電子機器全般に搭載される。
図面の簡単な説明
[0036] [図 1]本発明に係るインナーロータ型振動モータの内部構造を示した A-A断面概略 図 (a)と、 B-B断面概略図 (b)である。
[図 2]本発明に係るインナーロータ型振動モータの内部構造を示した A-A断面概略 図 (a)と、 B-B断面概略図 (b)である。
[図 3]本発明に係るインナーロータ部のマグネット有効磁束範囲（R)と非有効磁束範 囲 (W)を示す説明概略図。
[図 4]本発明に係るインナーロータ部のマグネットと偏心分銅形状の変形組み合わせ 例を示す断面参考図。
[図 5]偏心分銅を出力軸先端に取り付けた従来の振動モータの構造例を示す断面参 考図。
符号の説明
[0037] 1， 100 振動モータ
2， 22, 32， 34, 102 マグネット
3， 33, 35， 103 偏心分銅
4, 24, 104 界磁コイル
5， 25, 105 ハウジングケース
6， 106 回転軸
7， 107 エンドフランジ
8， 108 ベアリング
9 スラスト受
10， 110 ライナー
11， 111 ターミナノレ 12， 112 給電端子
20 樹脂モールド
R マグネット有効磁束範囲
W マグネット非有効磁束範囲部分

Claims

請求の範囲
[1] 円筒モータのハウジングケース内壁に電気磁界を発生させるための界磁コイルを 配置し、前記円筒状ハウジングケース両端に配置するステータ部側軸受で、マグネッ ト及び回転軸からなるロータ部を内装して軸支するインナーロータ型の円筒モータに おいて、
前記回転軸に支持されるロータ部のマグネット形状力 s、径方向異方性マグネットの 磁極方向に対し、直交する方向に位置する非有効磁束範囲部分を両端均等に切除 した断面略長方形の板状マグネットであり、かつ回転中心軸に対してロータバランス が取れており、
逆に一方でロータ部のアンバランスウェイトとして、前記マグネットの均等に切除し た空間の片方を埋める非磁性材料力 なる重量慣性体を、別途偏心分銅としてロー タ部に偏心させて備えたことを特徴とするインナーロータ型振動モータ。
[2] 振動モータの駆動が、二相又は三相 DCブラシレス駆動方式によるものであることを 特徴とする請求項 1に記載のインナーロータ型振動モータ。
[3] 前記ロータ部を構成するマグネットと重量慣性体の組合せ力 それぞれ Nd系マグ ネット或いは Sm系マグネットからなる希土類マグネットと、非磁性材の比重 12以上の タングステン合金からなる偏心分銅であることを特徴とする請求項 1又は請求項 2に 記載のインナーロータ型振動モータ。
[4] 前記ロータ部マグネットの重心位置に回転軸が配置され、重量慣性体である偏心 分銅が、マグネットの外周面に対し直接接合或いは樹脂モールドにより全体が被覆 されることにより、マグネット側に固着され取り付けられていることを特徴とする請求項
1〜請求項 3に記載のインナーロータ型振動モータ。
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