(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下述の構造特徴を備えたＤＣ直流電源マイクロ扁平振動モータ：回転自在の電機回転子は半月形１８０度範囲に置いて２個のコアレスコイルを等分配置されてある振動モータ；コンミュテータの全周に置いて整流子片３個を適当な角度で配置されてある；Ｎ，Ｓ二極平面着磁したマグネット永久磁石を固定子として、特殊な形状を有する下ケースに接着、固定されてある；電機回転子の回転方向と一致する二本のブラシが回転円心に対して対称である。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［産業上の利用分野］本発明は，電機回転子に１８０度範囲に置いて２個のコアレスコイルを等分配置された時，半月形のローターは偏心荷重が重い、高速回転運動すると遠心力によって強い振動を発生する。マイクロ扁平振動モータは皆さんがご存知ように携帯電話、ページャ、マッサージ機、視聴覚障害者用の信号受信器、時計、玩具などに利用されています。
【０００２】
［従来の技術］通常に扁平振動モータの構造は三つコアレスコイルとマグネット磁石の界磁が４極で構成されである。整流子の片数は６として、随時再起動する事が出来る。上述の三つコイル扁平振動モータは一個のコイルを削減したら振動モータになる、但し残した二つコイルの配置範囲は１８０度を越え、ローターの偏心重量は足らなくになる。ある場合にはコアレスコイル２個を偏心半月状に置いて、Ｎ，Ｓを交互に６磁極を有する扁平な界磁マグネットと９個の整流子片を有する整流子で構成されたマイクロ扁平振動モータもある。
【０００３】
［発明が解決しようとする課題］
４極或いは６極Ｎ，Ｓ交互着磁した界磁マグネットの磁路空間の磁束線は（図１）磁界境の所で水平方向に流れてしまう為に直流通電したコイルが磁界境の空間に入ったラジアル方向導線に置いてローター回転電磁力の発生は殆どないの状況である（図２）。直流通電したコイルは只磁束線が界磁マグネットの平面に対して垂直状況になっている区域に入った時ラジアル方向導線に置いてローター回転電磁力の発生は働きによってモータ動力源として出力する事が出来る。ですからマグネット界磁極数の最適化になっているかどうかは問題のポイントである。モータのエネルギー転換効率に対して著しく影響しである。
【０００４】
コンミュテータの構造に置いて整流子片数は６個とか９個とか、単純に言えばその絶縁溝の本数が増えれば増えるほど、回転する時ブラシの摩擦は激しくになる。その分の摩擦エネルギー損失は大きくになると、モータの効率は勿論悪くになる。ですから整流子片数の最適化の確認は必要である。ブラシは整流子片の絶縁溝に渡す時コイルの電源をＯＦＦ，ＯＮする為に多少のスパークは発生しでも、ブラシの磨耗が早くになる。その同時にコイルの通電状況、つまりモータの出力状況も影響しである。電源ＯＦＦ，ＯＮ動作により電磁波ノイズも出る。ブラシとセグメントの接触導通不良、熱変形と絶縁溝を渡す阻力の増大など色々な問題点を指摘されている。特にブラシの向きとローター回転の向きが不一致時前述の問題は著しくになる。実にテストすると向き逆うブラシの摺動面は完全に磨耗した時順方向のブラシの磨耗は僅から済む。その点はモータの使用寿命に対して直接の要因である。ローターの位置による駆動トルクリップルの問題も配慮しなければならない。モータ電気的な再起動性能及び起動トルクリップルの問題は電磁気的バランスの問題である。上述条件を満たすような構造一番簡単的なモータは勿論最適化の首選である。製品一層小型化の為に最簡単構造、しかも電磁気バランスを得る高性能モータの開発は重要の課題である。
【０００５】
従来の含油軸受はローター高速回転により遠心力で潤滑油飛び出すの問題がある。結局モータ内部汚れている。油を使わない軸受の採用も一つ課題である。如何にシャフトをケースに簡単、確実的に固定するという問題もひとつ重要な課題である。
【０００６】
［課題を解決するための手段］Ｎ，Ｓ二極平面着磁界磁マグネットを使用。ローター回転トルクを発生するために必要な磁石平面に対して垂直的に分布している磁束線を有する区域は有効磁場区域という事である。その区域を最大化した選択はＮ，Ｓ磁極２個だけ一番単純的な界磁構造である（図１）。全周駆動有効磁場区域を最大化した結果はローター回転中電磁駆動トルクが働き時間が長くになる。電気エネルギーから機械エネルギーまでの転換率も良くになる。永久磁石の電磁性能を最大限に発揮することができる。磁石を着磁する時に着磁の精度も高いし、着磁用ヨークの製造も２極だけで済む。特に超小型の磁石着磁にとって界磁数最小化のメリットが良く分かる。
【０００７】
この発明は振動モータの基本構造が「２コイル・２磁極・３整流子片」という方式である（図３）。その電磁気バランスを得られる事は（図４）で説明する。直観の効果を狙う（図４）で表すようにローターの任意位置に対して駆動コイルの有効トルクが発生出来るラジアル方向導線ａ１，ａ２とｂ１，ｂ２を合わせて四つの導線の中に二つの導線は常に必ず有効磁場区域に入る。言いかえればそのモータ回転駆動電磁力の源は常にローターコアレスコイルの二つの導線から供給確保されである。特に有効磁場区域中心部の垂直磁束線の密度は周辺部の密度より高いので、コイルのａ１，ａ２或いはｂ１，ｂ２の導線が受けている駆動電磁力の差があるから、その差はローターの回転駆動トルクになる。駆動トルクリップル値は最小化になっている。詳しく分析した結果は他の電磁気バランスを取ったマイクロ扁平振動モータの回転駆動電磁力の源も同じ二つの導線から供給しでも磁石の界磁数は余分以上４か６か或いはもっと多いので無効磁場区域の範囲も大きくになる。
【０００８】
整流子片個数の最適化の結果は３個である。絶縁溝が３本だけで整流子の機能も充分的に発揮できる。整流子片数、つまり絶縁溝の本数は６本或いは９本から２倍３倍まで減らす事が出来るによってローター回転する時ブラシとコンミュテータの溝を渡す阻力、ノイズ、導通不良、熱変形、スパーク発生など被害は大部軽減出来る。尚且つローター回転方向と一致するブラシの構造を使用によってブラシの寿命は長くになる。整流子片とプリンタ基板反対側の結線はスルーホールを介して実施するため、整流子片の個数が減らせばスルーホールの個数も減らす、製造コストダウン出来る。
【０００９】
モータ随時再起動性能を有する最小限度のコイル数は２個である。振動モータの場合にその２個コアレスコイルをローターの１８０度範囲中に等分配置した結果は半月形のローターの偏心重量が最大化になる。その偏心重量とローター回転遠心力の関係は正比例であるため、モータの振動強さと直接繋ぐである。３個コイル方式と比べると  ２コイルの方がもっと小さい寸法小型モータの製造は可能になる。
【００１０】
乾性潤滑スベリ軸受を使用する。減摩合金材とか表面物理減摩改性処理技術とか、品質・寿命・コストの最適化を図られる。ローター回転支持用固定シャフトの固定方法は特殊形状の下ケース（図５）に圧入する。その下ケースの中心部に凸起する円台があり、円台の中心部に抜き穴がある。穴の入り口はプレス作業した際円弧状面取りしてある為にシャフトピンの圧入はセットし易い。圧入作業の最後段階にて硬いシャフトの先端部の周りに下ケースの余った金属が集め、シャフトのストッパーリング状構造を形成られる。上ケース中心穴の位置決めの働きを合わせて振動に耐えられるしっかりした固定方法である。
【００１１】
［発明の実施の形態］（図６）で表し構造でこの発明の実施例モータを作る。コンミュテータをプリントされた２個コイルの配線プリント基板８にコイル６を配線した後軸受５と一緒に金型にセットして樹脂成形作業を行う。下ケース１２にシャフト４を圧入する。ブラシ９をフシキ配線基板１３にセットして半田付け後下ケース１２に接着固定する。そしてマグネット磁石７を下ケース１２に接着固定工程を行う。ブラシの高さと軸受のクリアランスを最適化調整した後ローター２（樹脂フレム）、スラスト軸受としての上、下ワッシャー３と１０を入れて上ケース１と一緒に組立する。
【００１２】
【実施例】
「２コイル・２磁極・３整流子片・順方向ブラシ」という方式のマイクロ扁平振動モータは構造最適化の結果として、もっと小さい小型モータを作る事が出来る。先ずコアレスコイルの巻線作業から見ると、（図３）に表すようなコイルａ、コイルｂの整列巻線は巻線治具の巻芯断面形状が円に近くしていますから整列巻線をし易い事になる。今までマイクロ扁平振動モータの最小外径は１０Φ近くまでに付いたらローターの設計と製造は非常に難しくに成る。要するに小さすぎる半月状のローターベースにまず３個コイルの等分配置は工程能力上で難しい。１個コイルの特殊な場合にその配置スベースは足りますがコイルの巻芯の断面形状は扁形になって整列巻線が難しい。ここに提供した２個コイルの案が外径１０Φ以下のマイクロ扁平振動モータのローター設計・製造に対して可能の道を開ける。半月形のローターベースに２個のコアレスコイルを等分配置することができる。コンミュテータのセグメント絶縁溝の広さと界磁溝の広さはもっと狭くて精度高いのは重要に視される。モータ基本構造を最簡単になっていますから精密工学の原理で高い精度を得る事が出来る。
【００１３】
［発明の効果］マイクロ扁平振動モータに置いてモータを構成する各部品設計の最適化の結果として最簡単の基本構造を得られた。省エネルギー、低いノイズ、強い振動、もっと小型、起動性能優れ、寿命長い、出力安定のこのモータ製品を量産する時品質、良品率、コストダウンなど面でメリットはある。
【図面の簡単な説明】
【図１】２、４、６磁極界磁マグネットの磁束線平面分布図である。
【図２】直流電流を流しているコアレスコイルが磁場の中に置いて回転電磁力を発生することを表す平面図である。
【図３】本発明である「２コイル、２磁極、３整流子片、順方向ブラシ」マイクロ扁平振動モータの基本構造及び結線平面図である。
【図４】「２コイル、２磁極、３整流子片」方式マイクロ扁平振動モータの全周回転トルクリップル状況直観説明図である。
【図５】シャフトを下ケースに固定する方法を表す断面図である。
【図６】「２コイル、２磁極、３整流子片、順方向ブラシ」マイクロ扁平振動モータの実施例基本構造断面図である。
【符号の説明】
１    上ケース
２    樹脂フレム
３    上スラスト軸受ワッシャ
４    シャフト
５    減摩合金或いは表面減摩物理改性処理した軸受
６    コアレス電機子コイル２個
７    Ｎ，Ｓ二極界磁マグネット永久磁石
８    コイル配線プリント基板
９    ローター回転方向と同じ方向に向いている順方向ブラシ
１０  下スラスト軸受ワッシャー
１１  プリント基板上形成された整流子銅箔片
１２  特別な形状の下ケース
１３  ブラシのベースフレキ基板
【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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