(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心に軸挿通孔を設け、この軸挿通孔の周囲に複数個の整流子セグメントランドを形成し、外形を平面から見てほぼ円盤形に形成した印刷配線コミュテータ部材を有し、この印刷配線コミュテータ部材の少なくとも１面に重畳しないように３個の印刷配線空心コイルを等分に形成し、前記印刷配線コミュテータ部材の他面の軸挿通孔の位置で軸受ホルダを軸方向に延設し、この軸受ホルダの径方向外方に１個あるいは２個の巻線型空心コイルを偏在させ、前記印刷配線コイルの少なくとも１個と直列結線した円盤形偏心ロータ。
【請求項２】
前記巻線型空心コイルは１個からなり、この巻線型空心コイルは同相の印刷配線空心コイルと直列接続された請求項１に記載の円盤形偏心ロータ。
【請求項３】
前記巻線型空心コイルは２個からなり、この巻線型空心コイルは同相の印刷配線空心コイルとそれぞれ直列接続された請求項１に記載の円盤形偏心ロータ。
【請求項４】
前記印刷配線コイルは磁性メッキが施されている請求項１に記載の円盤形偏心ロータ。
【請求項５】
前記巻線型空心コイルと重畳しない位置に巻線型空心コイルのほぼ厚み内で金属を含む偏心ウエイトが配されている請求項１項に記載の円盤形偏心ロータ。
【請求項６】
前記整流子セグメントランド間に火花消去用印刷抵抗を配した請求項１項に記載の円盤形偏心ロータ。
【請求項７】
前記請求項１〜６のいずれか１項に記載の円盤形偏心ロータと、この偏心ロータを支承する軸と、このロータに軸方向空隙を介して磁界を与えるマグネットと、このマグネットの内側に配され、前記印刷配線コミュテータ部材を介して空心コイルに電力を与えるブラシと、これらを格納したハウジングからなる扁平型振動モータ。
【請求項８】
前記軸は前記ハウジングの一方に一端が固定され、この軸に他端から前記偏心ロータを装着し、前記ハウジングの他方に配した凹所に軸の他端をはめ込むことにより、軸が径方向に動くのを防止させた請求項８に記載の扁平型振動モータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、移動体通信装置のサイレントコール手段として用いられる扁平型振動モータとその主要部材である偏心ロータの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ページャや携帯電話機等のサイレントコール手段として図７に示すように円筒直流モータＭの出力軸Ｓにタングステン合金製の偏心ウエイトＷを配し、回転時にこの偏心ウエイトＷの遠心力を利用して振動を発生させるようにしたものが知られている。
【０００３】
ところが、上記従来の出力軸Ｓに偏心ウエイトＷを付加するものでは、ページャなどの機器側において、この偏心ウエイトＷの旋回空間を配慮しなくてはならないなど、設計的な制約があり、高価なタングステン合金を使用するためコスト的にも問題があった。
【０００４】
最近では、このような円筒型直流モータも細筒が求められ、直径が４ｍｍ程度のものが使われ始めている。しかしながら、振動量を得るため、モータ本体は４ｍｍでも出力軸に配した偏心ウエイトの旋回空間は６ｍｍ程度あり、また、円筒型はそのままでは載置することができず、通常は取り付け部材が必要となって、かなりの占有空間を設定せざる得ず、携帯機器の薄型化にネックとなっている。  また効率も２０〜３０％台のため、消費電流が大となってしまう問題がある。  このため、３ｍｍ以下の厚みが容易に確保できる扁平型モータが再認識され始めている。
本出願人は先に出力軸をなくして、本来通常回転型等分配置した３個の空心コイルの内１個を反対側に移相して偏らせて配置することにより、内蔵するロータ自体を偏心させた扁平コアレス型振動モータを特許第２１３７７２４号（米国特許５０３６２３９号）として提案している。
【０００５】
同モータは、電機子コイルの有効導体長も多く採れるので、比較的高効率となり、３Ｖ入力で１０ｍＡ程度の消費電力が容易に得られる。また、出力軸、偏心ウエイトがないので、設計的な制約を受けず、使い勝手がよいし、旋回時の他部品と接触の危険性がないなど、市場に好評をもって迎えられているが、反面、片側に３個の空心コアレス巻線を有するので、コイルのサイズが小さなものにせざるを得ず、部品点数や加工工数が増加してしまう。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような片側に３個の空心電機子コイルを配置した内蔵型偏心ロータを備えたものは、小型化されるほど空心電機子コイルの間隔がなくなり、その端末を空心電機子コイルを損傷しないようにして整流子に結線するのが至難の技となる。また、各空心電機子コイルはマグネットの磁極開角より小にせざるを得ず、さらなる効率の向上が望まれている。また、巻線型空心電機子コイルが３個のため、部品点数も多くなる。
最近においては、携帯電話機の小型化に伴い、無音報知手段として以前のような大振動量が必ずしも必要でなくなっている。 また、コストダウンの目的により、３相方式の１相を欠相した２個の空心コイルからなるものも提案されているが、直径１０ｍｍ以下小型化が要求されてくると、パワーがもう少し必要である。
【０００７】
この発明の第１の目的は、遠心力による振動を適切に発生しながらも、高効率を得て小型化が容易にできるようにするものである。
この発明の第２の目的は、コイル自体で重心を中心からずらして別に偏心部材を配置する必要のない円盤形偏心ロータにするものである。
この発明の第３の目的は、巻線型空心コイルの厚み空間を利用して高比重ウエイトを配し、さらに振動を大にできるようにするものでもある。
この発明の第４の目的は、印刷配線コイルによりロータを軸方の動きを防ぐようにするものである。
この発明の第５の目的はこのような扁平な円盤形偏心ロータを用いることにより、高効率な部品点数の少ないコスト的有利な扁平型振動モータを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の基本的な課題解決手段は、請求項１に示す発明のように中心に軸挿通孔を設け、この軸挿通孔の周囲に複数個の整流子セグメントランドを形成し、外形を平面から見てほぼ円盤形に形成した印刷配線コミュテータ部材を有し、この印刷配線コミュテータ部材の少なくとも１面に重畳しないように少なくとも３個の印刷配線空心コイルを等分に形成し、前記印刷配線コミュテータ部材の他面の軸挿通孔の位置で軸受ホルダを軸方向に延設し、この軸受ホルダの径方向外方に１個あるいは２個の巻線型空心コイルを偏在させ、前記印刷配線コイルの少なくとも１個と直列結線したもので達成できる。
具体的な手段は請求項２、３に示す発明のように前記巻線型空心コイルは１個からなり、この巻線型空心コイルは同相の印刷配線空心コイルと直列接続されたものか、前記巻線型空心コイルは２個からなり、この巻線型空心コイルは同相の印刷配線空心コイルとそれぞれ直列接続されたもので達成できる。
別の具体的な手段は、請求項４に示す発明のように前記印刷配線コイルは磁性メッキが施されているものがよい。
さらに別の具体的な手段は、請求項５に示す発明のように前記巻線型空心コイルと重畳しない位置に巻線型空心コイルのほぼ厚み内で金属を含む偏心ウエイトが配されているものにするのがよい。
さらに、請求項６に示す発明のように前記整流子セグメントランド間に火花消去用印刷抵抗を配したものでもよい。
これらの円盤形偏心ロータは、請求項７、８に示す発明のように前記請求項１〜６のいずれか１項に記載の円盤形偏心ロータと、この偏心ロータを支承する軸と、このロータに軸方向空隙を介して磁界を与えるマグネットと、このマグネットの内側に配され、前記平板型整流子部材を介して空心コイルに電力を与えるブラシと、これらを格納したハウジングからなるものか、前記軸は一端が前記ハウジングの一方に固定され、前記偏心ロータを装着し、前記ハウジングの他方に配した凹所に前記軸の他端をはめ込むことにより、径方向に動くのを防止させた扁平型振動モータにするものがよい。
【０００９】
上記請求項１に示す課題達成手段によれば、円盤形であるので磁極の開角である基準電気開角まで有効導体部が来るように各空心コイルのサイズ設定ができるため高効率となり、巻線型コイルを偏在させることにより、円盤形ながら偏心させることができる。
また、請求項２、３に示す課題達成手段によれば、印刷配線空心コイルと巻線型空心コイルの重量差によって重心が偏ることになり、振動が容易に得られる。  請求項４に示す課題達成手段によれば、ロータの軸方向の不必要な振動が押さえ込めるので、ブラシとの接触が安定する。
請求項５に示す課題達成手段によれば、巻線型コイルとタングステン合金の重量よって重心が半径方向への大きく移動して振動量を大にすることができる。    請求項６に示す課題達成手段によれば、整流子、ブラシ間のスパークが防止できる。
請求項７、８に示す課題達成手段によれば、円盤形偏心ロータのため空心コイルの形状を有効導体部が基準電気開角（磁極の開角）にできるので高効率なものとなり、部品点数の少ないコスト的有利な扁平型振動モータにできる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す各実施の形態に基づき本発明の構成を説明する。
図１は本発明の円盤形偏心ロータを構成する印刷配線コミュテータ部材の第１の実施の形態を示すもので一面側から見た平面図である。
図２は同印刷配線コミュテータ部材を使用した偏心ロータの他面側から見た平面図である。
図３は図２のＡ−Ａ線切断断面図である。
図４は本発明の円盤形偏心ロータの第２の実施の形態を示す平面図である。    図５（Ａ）は上記第１の実施の形態の結線状態を示す概念的動作説明図である。
（Ｂ）は同第２の実施の形態の結線状態を示す概念的動作説明図である。
図６は図２、図３の円盤形偏心ロータを用いた扁平型コアレス振動モータの断面図である。
【００１１】
図１において、１は、銅箔を両面に形成した厚みが０．２ｍｍ程度の印刷配線板を外形が平面から見てほぼ円盤形になるように形成して印刷配線コミュテータ部材で、中心に軸挿通孔１ｈを設け、この軸挿通孔１ｈの周囲の一面に対向するセグメントを他面も利用してスルーホールＳ１，Ｓ２などでショートした６個の整流子セグメントランドａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅおよびｆを形成する。これらの対向する整流子セグメントランドａとｄ、ｂとｅ、ｃとｆは他面でスルーホールＳ１，Ｓ２を介してショートさせている。その外方に３個の有効導体部分（放線方向）の中心がほぼ９０度（マグネットの磁極開角に等しい）になるようにした３個の印刷配線型空心コイル１ａ、１ｂおよび１ｃをピッチ１２０度で等分に形成している。
前記スルーホールＳ１，Ｓ２は、３個の印刷配線型空心コイル１ａ、１ｂおよび１ｃの間に配されるようになっており、これらの３個の印刷配線型空心コイル１ａ、１ｂおよび１ｃの巻回数が内側で犠牲にならないように配慮している。
前記印刷配線型空心コイル１ａ、１ｂおよび１ｃは、それぞれ図面上で巻き終わり（実質的には巻き始め）を前記整流子セグメントランドａ、ｃ及びｅに結線し、内径部に形成した連結用スルーホールＳ３を介し、図２、図３に示すように他面にも同様に形成した同相の印刷配線空心コイル１ａａ、１ｂｂ及び１ｃｃと直列接続している。
また、スルーホールＳ２は、印刷配線空心コイル外径（実質的に巻き始め）の一部に直結させている。
前記印刷配線空心コイル１ａａ、１ｂｂ及び１ｃｃは、整流子セグメント部分をマスキング等でカバーして表面に薄い磁性メッキ（図示せず）を施している。この磁性メッキは、モータに組み込んだとき、マグネットからの磁界を受けて吸引し、ロータにした場合、マグネット側に付勢させる機能がある。この付勢力によってロータに構成した場合、不要な軸方向の揺動を防ぐ働きをする。
この他面には、さらに、外周部に前記印刷配線空心コイル１ａａ及び１ｃｃの巻き終わり端末一括結線ランド１ｄを形成してある。前記印刷配線型空心コイル１ｂｂの巻き終わり端末結線ランド１ｅは前記外周部に別に形成される。
前記印刷配線コミュテータ部材１の他面には、さらに対向するセグメント結線導体１ｆ、１ｇ及び１ｉなどを利用して整流子セグメント間に火花消去用印刷抵抗ｒ１が形成される。
この印刷配線コミュテータ部材１の他面には、さらに前記軸挿通孔１ｈに高摺動性樹脂からなる軸受ホルダ２が一体成形されており、この軸受ホルダ２は１２０度離れた位置に径方向に延ばした支壁２ａ、２ｂおよび２ｃを有し、一面側にも露出されている。
この軸受ホルダ２の外方の前記印刷配線型空心コイル１ｂｂの位置には、この印刷配線型空心コイル１ｂｂと同相で直列接続された１個の巻線型空心コイル３（図においては、印刷配線コイル１ｂｂと重畳されるので便宜上太い実線で示している）がレジストを兼ねた接着剤を介して配され、その巻き始め端末３ａは前記印刷配線型空心コイル１ｂｂの巻き終わり端末結線ランド１ｅに半田結線されるとともに巻き終わり端末３ｂは、前記印刷配線空心コイル１ａａ及び１ｃｃの巻き終わり端末結線ランド１ｄと同電位の端末結線ランド１ａｄに半田結線される。上記外周部に設けた各結線ランドには切り欠きｇ、ｈ及びｊが形成され、端末を半田付けあるいは熱溶着時又は、他の手段で結線させるときに仮固定できるように掛け止められるようになっている。
このようにした円盤形偏心ロータＲは、巻線型空心コイル３が偏在していることにより、重心が偏心しているので、回転時に遠心力が発生して振動を得ることになる。
上記のようなものでも振動モータに構成できるが、本形態では、さらに前記印刷配線空心コイル１ａａの位置に重量のある材料たとえば、非磁性なタングステン合金製の偏心ウエイトＷを接着などにより配置して重心の径方向移動量を大にしている。
なお、偏心ウエイトはタングステン合金粉末を樹脂に配合した比重６ないし１３程度の樹脂製のものにしてもよい。
【００１２】
図４は、第２の実施の形態を示すもので、前記印刷配線コミュテータ部材１の他面の印刷配線空心コイル１ａａの位置上に２個目の巻線型空心コイル３３を配置して偏心ロータＲ１としたもので、この巻線型空心コイル３３は前記印刷配線空心コイル１ａａと同相で直列接続される。すなわち、その巻き始め端末３３ａは前記印刷配線型空心コイル１ａａの巻き終わり端末結線ランド１ｎに半田結線されるとともに巻き終わり端末３３ｂは、前記第１の巻線型空心コイル３に巻き終わり端末と共に、前記印刷配線空心コイル１ｃｃの巻き終わり端末結線ランド１ｑに半田結線される。
したがって、この巻き終わり端末結線ランド１ｑが３相のスター結線の共通接続端子となる。
このようにすると、２個の巻線型空心コイル３、３３が偏在しているので、重心の径方向への移動が大となり、高価なタングステン合金からなる偏心ウエイトを不要にすることができる。
なお、上記いずれの実施の形態とも６個のセグメントランドはそのまま整流子片を構成できるように表面を金メッキして印刷配線コミュテータにしているが、銅箔のままにして別にたとえば円筒型コミュテータを端子で結線するものでも良い。
【００１３】
次に、図５（Ａ），（Ｂ）に上記実施の形態のスター結線方式の偏心ロータの結線関係とこのロータを用いたモータとして概念的動作説明図をを示す。ここで、細い実線は印刷配線空心コイル、太い実線は巻線型空心コイルを示している。回転原理は、フレミングの左手の法則に従い周知であるので、電流の方向と回転方向を矢印で示しその動作原理の説明はここでは省略するが，（Ａ）の場合は２個のコイルにトルクが発生し、（Ｂ）の場合はマイナスのブラシがセグメントａ、ｂを跨いでいるので、一瞬ではあるが、全コイルがトルクに寄与している。
【００１４】
次に図２、３に示すような円盤形偏心ロータＲを備えた扁平型振動モータにするには、図６に示すよう軸固定型なものにするとよい。すなわち、偏心ロータＲとこの偏心ロータＲを回転自在に支承する軸４とこの偏心ロータＲに空隙を介して磁界を与えるマグネット５と、このマグネット５の内側に配され、前記印刷配線コミュテータ部材１を介して前記各空心コイル１ａ、１ｂ、１ｃ及び３に電力を与えるブラシ６と、これらを格納したケース７と前記軸４の一端を固着したブラケット８からなるハウジング９を備えたものにすればよい。
ここで前記軸４の他端は前記ケース７の中心に設けた凹所７ａに絶縁フィルムＰ１を介してはめ込まれて径方向の動きが規制されている。
図中、Ｐ２は、ポリエステルフィルムからなるスラストワッシャで、前記偏心ロータを磁性メッキの働きでブラケット側に付勢させたときに受け止めて良好な摺動性を発揮する機能を有する。図中、Ｆは、ブラシ６を半田付け植設し、前記マグネットの下方を通して外方に導出したフレキシブル給電リードである。
【００１５】
上記の各実施の形態は、いずれも印刷配線型空心コイルを一面と他面の２層にしたものを例示したが、厚みが０．１ｍｍ程度の印刷配線板を２又は３枚ラミネートした多層基板にして４〜６層の印刷配線型空心コイルにして巻数を増加させてもよい。
また、印刷配線コミュテータ部材１に巻線型空心コイル３、３３、偏心ウエイトＷ等を接着で配置するものを示したが、全体を前記摺動性樹脂で一体成形してもよい。
さらに、上記は樹脂軸受けタイプを示したが、軸ホルダに金属焼結含油軸受を格納したものでもよく、ハウジングに軸受を配して偏心ロータ側に軸を固定したものでもよい。
なお、上記の以外にも、本発明はその技術的思想、または特徴から逸脱しない範囲で他のいろいろな形態で実施することができる。そのため上記の実施の形態は単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。
この発明の技術的範囲は特許請求の範囲に示すもので明細書本文には拘束されない。
【００１６】
【発明の効果】
この発明の円盤形偏心ロータは、上述のように遠心力による振動を適切に発生しながらも空心コイルを大きくして３相で３個の印刷配線型空心コイルを等分に配置し、これに巻線型空心コイルは１個あるいは２個組みあわせることにより高効率を得ることができ、結線も容易にできる
上記請求項１に示す課題達成手段によれば、円盤形であるので磁極の開角である基準電気開角まで有効導体部が来るように各空心コイルのサイズ設定ができるので高効率となり、巻線型コイルを偏在させることにより、円盤形ながら偏心させることができる。
また、請求項２、３に示す課題達成手段によれば、印刷配線空心コイルと巻線型空心コイルの重量差によって重心が偏ることになり、振動が容易に得られる。  請求項４に示す課題達成手段によれば、ロータの軸方向の不必要な振動が押さえ込めるので、ブラシとの接触が安定する。
請求項５に示す課題達成手段によれば、巻線型コイルとタングステン合金の重量によって重心が半径方向への大きく移動して振動量を大にすることができる。  請求項６に示す課題達成手段によれば、整流子、ブラシ間のスパークが防止できる。
請求項７、８に示す課題達成手段によれば、円盤形偏心ロータのため高効率なものとなり部品点数の少ないコスト的有利な扁平型振動モータにできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の円盤形偏心ロータを構成する印刷配線コミュテータ部材の第１の実施の形態を示すもので一面側から見た平面図である。
【図２】同印刷配線コミュテータ部材を使用した偏心ロータの他面側から見た平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線切断断面図である。
【図４】図４は本発明の円盤形偏心ロータの第２の実施の形態を示す平面図である。
【図５】（Ａ）は上記第１の実施の形態の結線状態示す概念的動作説明図である。
（Ｂ）は同第２の実施の形態の結線状態示す概念的動作説明図である。
【図６】図２、図３の円盤形偏心ロータを用いた扁平型コアレス振動モータの断面図である。
【図７】従来の小型振動モータの斜視図である。
【符号の説明】
１  印刷配線コミュテータ部材
１ｈ  軸挿通孔
ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ  整流子セグメントランド
１ａ、１ｂ、１ｃ  印刷配線型空心コイル
１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ  各空心コイルの端末結線ランド
Ｒ、Ｒ１  円盤形偏心ロータ
２  軸受ホルダ
２ａ  支壁
３、３３  巻線型空心コイル
４  軸
５  マグネット
６  ブラシ
７  ケース
８  ブラケット
９  ハウジング
Ｐ１  絶縁フイルム
Ｐ２  スラストワッシャ
ｒ１  火花消去用印刷抵抗
Ｗ  偏心ウエイト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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