(57)【要約】【課題】本発明の課題は、振動モータの薄型化と起動時間の短縮を実現することである。【解決手段】本発明の振動モータは、コイルを巻回したコイルボビンと、前記コイルボビンを覆うように設け、内周部に極歯を有するヨークと、を有するステータと、軸と、前記軸の径方向外側に設けた偏心錘と、前記偏心錘の径方向外側に設けたロータ磁石と、を有するロータと、前記ステータの極歯の径方向内側に、所定の隙間を置いて前記ロータを設けた状態で、前記ステータと前記軸とを相対的に回転自在に軸支する、または前記軸と前記偏心錘とを相対的に回転自在に軸支する軸受と、を備えたＰＭ型ステッピングモータであることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルを巻回したコイルボビンと、前記コイルボビンを覆うように設け、内周部に極歯を有するヨークと、を有するステータと、
軸と、
前記軸の径方向外側に設けた偏心錘と、前記偏心錘の径方向外側に設けたロータ磁石と、を有するロータと、
前記ステータの極歯の径方向内側に、所定の隙間を置いて前記ロータを設けた状態で、前記ステータと前記軸とを相対的に回転自在に軸支する、または前記軸と前記偏心錘とを相対的に回転自在に軸支する軸受と、
を備えたＰＭ型ステッピングモータであることを特徴とする振動モータ。
【請求項２】
前記ロータが、前記偏心錘の径方向外側であって且つ前記ロータ磁石の径方向内側にロータフレームを設けたことを特徴とする請求項１に記載の振動モータ。
【請求項３】
前記ロータフレームが円筒形状であることを特徴とする請求項２に記載の振動モータ。
【請求項４】
前記ロータフレームが径方向寸法よりも軸方向寸法が短いことを特徴とする請求項２または３に記載の振動モータ。
【請求項５】
軸方向の外形寸法が３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のうちのいずれか１項に記載の振動モータ。
【請求項６】
前記偏心錘を、前記ロータ磁石の外径にまで達する形状としたことを特徴とする請求項１乃至５のうちのいずれか１項に記載の振動モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話機等に搭載し振動を発生させる振動モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
振動モータは、携帯電話機等に振動を発生させるために用いられるが、近年の携帯電話機等の小型化、薄型化に伴い、振動モータに対しても同様に小型化、薄型化が要求されている。また、振動目的の多様化により、振動モータには反応良く振動の開始（回転の開始）、停止を行うこと、すなわち起動時間の短縮も要求される。
【０００３】
従来の振動モータの簡略図を図６に示す。図６はシリンダー型モータを用いた従来の振動モータを示す図であって、（ａ）はその正面図であり、（ｂ）はその側面図である。
【０００４】
このシリンダー型モータ４１では、図６（ｂ）に示すように、シリンダー型モータ４１の脇、外側に延びる回転軸に偏心錘４０を取り付け、この偏心錘４０を回転させて振動を発生させていた。
【０００５】
このような外側の回転軸に偏心錘４０を取り付けた構造では、シリンダー型モータ４１を立てて回転軸方向に使用の場合にその全体の高さは、モータ全高＋偏心錘全高となる。このため、薄型化に対する障害となっていた。
【０００６】
また、シリンダー型モータを寝かせて使用することにより、前記の使用方法より高さの抑制は可能であるが、それでもモータ外径あるいは偏心錘回転径および接触を避ける隙間が必要になるため、薄型化には限界があった。シリンダー型モータにおいて、外径を小さくすることは、一般にはトルク−回転数特性の矮小化を意味し、また偏心錘の外径を小さくすることは必要な（携帯電話機の使用者が必要とする十分な）振動が得られなくなることとなる。
【０００７】
回転軸方向の高さを低減した振動モータとして、ロータ内に偏心錘を収納した構造が考えられる。この種の振動モータの従来技術について以下に説明する。
【０００８】
図７は、特許文献１に記載の扁平型インナーロータ型振動発生用ＤＣブラシレスモータの断面図である（特許文献１の図２）。また、図８は、図７のモータの分解斜視図である（特許文献１の図１）。
【０００９】
このＤＣブラシレス振動モータ１００は、扁平型で外周にコイルを巻回したボビンリール１１３、内周部に磁極片を有するステータヨーク１１１、１１２を配したステータ１１０を構成し、ステータ１１０の内側中心に軸心１２２、半径方向に軸受装置１５０、偏心重り１２４、ロータフレーム１２３、ロータ磁石１２９で構成されるロータ１２０を配している。位置検出用ホール素子センサー１３４は駆動回路１３０に設けられている。
【００１０】
図９は、特許文献２に記載の円筒型インナーロータ型振動ブラシレスモータを示す図であり（特許文献２の図１）、（ａ）はその縦断面図を示し、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図を示し、（ｃ）は要部斜視図を示す。
【００１１】
このブラシレス構造の円筒型振動モータ１１のロータ１２は、回転軸１８中心に半径方向に振動を発生させるアンバランスな質量を付与すべく質量調整部１５、円筒状磁石１３を有する。また、その外側には、駆動コイル２２、ステータヨーク２５を有するステータを設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００２−２５４０２９号公報
【特許文献２】特開２００８−２７１７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところが、特許文献１に記載の発明では、扁平構造であるが、位置検出用ホール素子センサー１３４を設けた駆動回路１３０が必要となるため、小型化、薄型化の障害となるという問題があった。
【００１４】
すなわち、特許文献１のモータはブラシレスモータのため、位置検出用ホール素子センサー１３４が必要であり、位置検出用ホール素子センサー１３４を収納する空間が必要なため、薄型化には不利である。
【００１５】
また、特許文献１に記載の発明では、インナーロータの構成部品であるロータフレーム１２３の形状が凹型形状であり、回転軸方向の厚みで、ロータフレーム１２３に底部があるため薄型化の妨げとなり、偏心にも不利である。
【００１６】
また、特許文献２に記載の発明にしても起動時間を短くするためには、ホール素子等の位置検出用センサーを備える必要があり、小型化、薄型化の障害となるという問題があった。
【００１７】
さらに説明すると、たとえば、ＤＣブラシレスモータに位置検出用ホール素子センサーを搭載するためには、特許文献１に記載のような扁平構造であっても、ロータ磁石高さと位置検出用ホール素子センサー高さと隙間が軸方向に必要となる。位置検出用ホール素子センサーの高さ方向寸法はたとえば０．５〜１ｍｍ程度のものが知られているが、たとえば高さ３ｍｍ以下の振動モータを実現するような場合においては、この位置検出用ホール素子センサーの高さ方向寸法は非常に大きなサイズであり、薄型化の妨げとなる。
【００１８】
ところが、薄型化のためにＤＣブラシレスモータで位置検出用ホール素子センサーを除き、センサーレス駆動とした場合、ロータ磁石の着磁（Ｎ／Ｓ：パターン）が、ステータの位置に対してどこにあるかを判別するために、起動時にセンシング（検知）動作が必要である。このため起動するまでには、一般には数秒必要となる場合が多い。また、停止させるためには、回転状態から通電を止めただけではモータは自分自身の回転エネルギを消費しつくさねば停止しない（たとえば、電力回生制動、発電制動）。また、逆転回転指示による、逆転ブレーキの仕組みをモータ駆動部に入れる必要がある。
【００１９】
また、近年では、振動目的の多様化により起動時間の短縮が市場から要求されている。一例としてキークリック音の代替としてのキークリック振動、振動そのもので使用するゲームコントローラ等がある。
【００２０】
本発明は、上記の点にかんがみてなされたもので、振動モータの薄型化と起動時間の短縮を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題を解決するために、本発明は、コイルを巻回したコイルボビンと、前記コイルボビンを覆うように設け、内周部に極歯を有するヨークと、を有するステータと、軸と、前記軸の径方向外側に設けた偏心錘と、前記偏心錘の径方向外側に設けたロータ磁石と、を有するロータと、前記ステータの極歯の径方向内側に、所定の隙間を置いて前記ロータを設けた状態で、前記ステータと前記軸とを相対的に回転自在に軸支する、または前記軸と前記偏心錘とを相対的に回転自在に軸支する軸受と、を備えたＰＭ型ステッピングモータであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、振動モータの薄型化と起動時間の短縮を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による振動モータの一実施の形態である実施例１の構成を示す分解斜視図である。
【図２】図１に示した実施例１の振動モータを組み付けたものの側断面図である。
【図３】本発明による振動モータの一実施の形態である実施例２の構成を示す図であって、（ａ）は実施例２の振動モータのロータの側断面図であり、（ｂ）は（ａ）のロータの平面図である。
【図４】本発明による振動モータの一実施の形態である実施例３の構成を示す図であって、（ａ）は実施例３の振動モータのロータの側断面図であり、（ｂ）は（ａ）のロータの平面図である。
【図５】本発明による振動モータの一実施の形態である実施例４の振動モータを組み付けたものの側断面図である。
【図６】従来の振動モータ（シリンダー型振動モータ）の簡略図であり、（ａ）はその正面図であり、（ｂ）はその側面図である。
【図７】特許文献１に記載の扁平型インナーロータ型振動発生用ＤＣブラシレスモータの断面図である（特許文献１の図２）。
【図８】図７のモータの分解斜視図である（特許文献１の図１）。
【図９】特許文献２に記載の円筒型インナーロータ型振動ブラシレスモータを示す図であり（特許文献２の図１）、（ａ）はその縦断面図を示し、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図を示し、（ｃ）は要部斜視図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２５】
図１は、本発明による振動モータの一実施の形態である実施例１の構成を示す分解斜視図である。
【００２６】
また、図２は、図１に示した実施例１の振動モータを組み付けたものの側断面図である。
【００２７】
本実施例の振動モータ２０１は、ＰＭ型インナーロータ型のステッピングモータで構成される。また、その形状は、薄型且つ扁平型で構成される。
【００２８】
振動モータ２０１は、概略、第１ステータ２０２ａおよび第２ステータ２０２ｂからなるステータ２０２と、その内周に設けられ回転軸２１２を有するロータ２０４と、を有して構成される。
【００２９】
２相である本実施例のステータ２０２は、第１ステータ２０２ａが、コイル２１８を巻回したコイルボビン２１６と、コイルボビン２１６を覆うように設けられ内周部に極歯を有する外ヨーク２１５および内ヨーク２１７とで構成されており、第２ステータ２０２ｂも同様にコイル２２２を巻回したコイルボビン２２０と、コイルボビン２２０を覆うように設けられ内周部に極歯を有する外ヨーク２２１および内ヨーク２１９とで構成されている。第１ステータ２０２ａと第２ステータ２０２ｂとは軸方向に設けられている。
【００３０】
ステータ２０２内周部には隙間を設けて回転自在なロータ２０４を有する。ロータ２０４は、中心に回転軸２１２を有し、回転軸２１２の径方向外側に向けて、内から順に、振動発生のための偏心錘２１１と、ロータフレーム２１０と、リング状のロータ磁石２０９とを有して構成され、これらが接合されている。ロータ２０４は回転軸２１２が軸受２０７、２０８により回転自在に軸支されている。
【００３１】
また、軸方向一端にはフロントプレート２０５を有し、軸方向他端にはバックプレート２０６を有する。図１の実施例１では軸は回転軸としているが、軸固定の構造であってもよい（この軸固定の例は図５を参照して後述する）。
【００３２】
ロータ２０４のロータフレーム２１０は薄型化のため円筒形状としている。すなわち、軸方向に底部を設けないことによって薄型化が可能な形状としている。ロータフレーム２１０は省いてもよいが、ロータフレーム２１０は、振動発生時、偏重心負荷駆動時における、高速回転時の遠心力を要因とするロータ磁石２０９の歪・変形レベルを抑制し、磁石割れなどに至る重欠点を防ぐ効果を有する。このロータフレーム２１０は、非磁性材料でもよいし、磁性材料でもよい。磁性材料であればバックヨークとしてステータ２０２の磁気性能向上効果がある。
【００３３】
偏心錘２１１は振動発生用偏心部材であり、材質はたとえばタングステンであり、円盤状の略半分の形状であり、回転軸２１２に直接接合される。また、偏心錘２１１の回転軸２１２への接合部分の近傍では、軸方向両側から凹んでおり、片側に軸受２０７およびスペーサ２１４を配し、反対の片側に軸受２０８およびスペーサ２１３を配する凹部２１１ａを有する形状になっている。回転軸２１２を軸支する軸受２０７、２０８が、偏心錘２１１の軸方向両側からスペーサ２１３、２１４を介して回転軸２１２に挿入されると、偏心錘２１１の凹部２１１ａに軸受２０７およびスペーサ２１４、軸受２０８およびスペーサ２１３が設けられ（図２参照）、軸方向の薄型化に寄与する構造になっている。
【００３４】
従来のシリンダー型振動モータでは露出した振動発生用偏心部材である偏心錘が回転しているため、実装時に他部品との接触回避などの検討が必要であるが、本実施例の振動モータ２０１では偏心錘２１１がモータ２０１内にあるため回転時と外部と接触する心配がなく、他部品との接触回避などの検討が不要である。また従来のシリンダー型振動モータでは偏心錘が露出しているため偏心錘まわりへのほこり等の付着、巻き込みによる回転不具合も懸念されるが、本実施例の振動モータ２０１では偏心錘２１１がモータ２０１内にあり、且つ、フロントプレート５、および、バックプレート６により塞がれているためその心配はない。
【００３５】
また、本実施例では、振動モータ２０１をインナーロータ型ステッピングモータにしたため、従来のＤＣブラシレスモータではモータ内に位置検出用ホール素子センサーが必要であるが、インナーロータ型ステッピングモータにすることにより、モータ内に位置検出用ホール素子センサーが不要となり、薄型化が可能となる。またセンサーレスのＤＣブラシレスモータに比べて、センシング動作が不要であるため短時間での起動、停止が可能である。
【００３６】
本実施例の振動モータ２０１によれば、上述した構成により、振動モータ２０１の回転軸方向の外形寸法（外形厚さ）を３ｍｍ以下としながらも起動時間を短縮することが可能となった。回転軸方向の外形寸法（外形厚さ）は、たとえば図２で示す一端はフロントプレート５の回転軸方向の外側であり、他端はバックプレート６の回転軸方向の外側の間の寸法である。本実施例の振動モータ２０１によれば、従来のシリンダー型振動モータでは寝かせた状態であっても実現できない寸法を可能とした。また、本実施例の振動モータ２０１は、ステータの相数は外形厚さを考慮すると２相が好ましい。
【００３７】
次に本発明の実施例２について説明する。
【００３８】
図３は、本発明による振動モータの一実施の形態である実施例２の構成を示す図であって、（ａ）は実施例２の振動モータのロータの側断面図であり、（ｂ）は（ａ）のロータの平面図である。
【００３９】
実施例２において、ステータに係る構成は実施例１と同様であるので説明を省略する。
【００４０】
実施例２では、ロータフレーム２３１およびロータ磁石２３０は、軸方向の中ほどで分離し、これを軸方向上下に配する構成としており、偏心錘２３２は、実施例１と同様に、材質はたとえばタングステンであり、円盤状の略半分の形状であり、回転軸２３３に直接接合されるが、実施例１との相違点は、軸方向の中ほどで径方向に突出する凸部２３２ａを有する形状にある。凸部２３２ａは、径方向において、ロータ磁石２３０の外径にまで達する。実施例２によれば、この構造により、偏心錘２３２の一部（凸部２３２ａ）が回転軸２３３中心からの径方向距離が大きくとれ、偏重心を大きくし、遠心力を増大させ、振動効果がさらに向上する。
【００４１】
次に本発明の実施例３について説明する。
【００４２】
図４は、本発明による振動モータの一実施の形態である実施例３の構成を示す図であって、（ａ）は実施例３の振動モータのロータの側断面図であり、（ｂ）は（ａ）のロータの平面図である。
【００４３】
実施例３において、ステータに係る構成は実施例１と同様であるので説明を省略する。
【００４４】
実施例３では、ロータフレーム２３５およびロータ磁石２３４の軸方向の厚さを実施例１と比べて薄く形成し、その差分に偏心錘２３６の凸部２３６ａが入り込む構成としている。偏心錘２３６は、実施例１と同様に、材質はたとえばタングステンであり、円盤状の略半分の形状であり、回転軸２３７に直接接合されるが、実施例１との相違点は、軸方向の下部で径方向に突出する凸部２３６ａを有する形状にある。凸部２３６ａは、径方向において、ロータ磁石２３４の外径にまで達する。実施例３によれば、この構造により、偏心錘２３６の一部（凸部２３６ａ）が回転軸２３７中心からの径方向距離が大きくとれ、偏重心を大きくし、遠心力を増大させ、振動効果がさらに向上する。
【００４５】
次に本発明の実施例４について説明する。
【００４６】
図５は、実施例４の振動モータを組み付けたものの側断面図である。
【００４７】
本実施例の振動モータ３０１は、ＰＭ型インナーロータ型のステッピングモータで構成される。また、その形状は、薄型且つ扁平型で構成される。
【００４８】
本実施例のステータは、第１ステータが、コイル３１８を巻回したコイルボビン３１６と、コイルボビン３１６を覆うように設けられ内周部に極歯を有する外ヨーク３１５および内ヨーク３１７とで構成されており、第２ステータも同様にコイル３２２を巻回したコイルボビン３２０と、コイルボビン３２０を覆うように設けられ内周部に極歯を有する外ヨーク３２１および内ヨーク３１９とで構成されている。第１ステータと第２ステータとは軸方向に設けられている。第１ステータにはフロントプレート３０５が固定され、第２ステータにはバックプレート３０６が固定されている。
【００４９】
軸３１２は、フロントプレート３０５およびバックプレート３０６に固定されている。この軸３１２の径方向外側には、軸受３０７および３０８を介して回転自在にロータが設けられている。
【００５０】
ロータは、軸受３０７および３０８の径方向外側に向けて、内から順に、振動発生のための偏心錘３１１と、ロータフレーム３１０と、リング状のロータ磁石３０９とを有して構成され、これらが接合されている。軸受３０７および３０８の外周には偏心錘３１１が嵌め込まれ、ロータは軸受３０７、３０８により回転自在に軸支されている。
【００５１】
本発明は、この実施例４のように、軸を回転軸とせずに固定軸としてもよい。
【００５２】
上述したように、本発明は振動モータを扁平型ＰＭ型インナーロータ型ステッピングモータとした。これによりセンシングなしの短時間起動、停止が可能であり、ステッピングモータはパルス駆動のため、起動時間、停止時間とも早い。またステッピングモータは位置出検出用ホール素子センサーが不要であり、位置出検出用ホール素子センサー収納空間が不要となり薄型化が図られ、さらに薄型化小型化のため、ロータフレームの形状を凹型形状にせず、厚さ方向（軸方向）の底部を有しない円環形状とした。また底部を有しないため、偏心においても有利である。振動発生のための偏心錘はロータフレーム内周部に設け、回転軸に直接接合した。
【００５３】
図７、図８に示した特許文献１ではロータフレーム１２３が底部を有する形状のため、その分、軸方向の厚さが増加する。
【００５４】
図９に示した特許文献２の質量調整部１５は、円筒状マグネット部１３の内側に設けられ、重比重部１６、軽比重部１７および軸１８を取り巻く重比重部１６の突出部１６ａにより形成されている。したがって円筒状マグネット部１３は２種類の比重の異なる材質を使用している。これに対して本発明ではたとえばタングステン１種類の偏心錘材質にしており、偏心錘を容易に製造可能である。また特許文献２では、ロータフレームがなく、ロータ磁石１３の内周側には、直接比重の違う充填部品１５が入っているため、硬度・強度も異なるための強度上問題があるし、偏心についても不利である。
【符号の説明】
【００５５】
２０１  モータ
２０２  ステータ
２０２ａ  第１ステータ
２０３ｂ  第２ステータ
２０４  ロータ
２０５  フロントプレート
２０６  バックプレート
２０７、２０８  軸受
２０９、２３０、２３４  ロータ磁石
２１０、２３１、２３５  ロータフレーム
２１１、２３２、２３６  偏心錘
２１２、２３３、２３７  回転軸
２１３、２１４  スペーサ
２１５、２２１  外ヨーク
２１６、２２０  コイルボビン
２１７、２１９  内ヨーク
２１８、２２２  コイル
【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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【図８】
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【図９】
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