(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース(1)と、該ケース(1)の内周面に沿って配置されるリング状のステータ(2)と、該ステータ(2)の内側に回転可能に配置されるロータ(3)とからなり、
ロータ(3)に永久磁石(M)を備え、ステータ(2)に電磁石により構成される磁極であって、前記永久磁石(M)との相互作用によりロータ(3)にトルクを付与する２ｎ個（但し、ｎは１以上の整数）の磁極(G)をロータ回転軸心回りの周方向で間隔をおいて備えたインナーロータ型の直流モータであって、
ステータ(2)は、複数の磁極(G)が各々板状のヨーク(Y)で構成されるとともに、該複数のヨーク(Y)の外側又は内側にロータ回転軸心回りの周方向に沿ったリング状の励磁コイルを有し、
ロータ回転軸心回りの周方向で隣接する磁極(G)どうし（但し、磁極(G)の数が２つの場合は、当該２つの磁極(G)どうし）は異なる極性に励磁されるように構成され、
板状の各ヨーク(Y)は、長手方向でロータ回転軸心回りの周方向に沿った弧形状を有し、且つその板面がケース(1)の内周に沿うように配置され、
各ヨーク(Y)の高さ（但し、板状のヨーク(Y)の板幅）をロータ回転方向に向かって順次大きくすることで、各ヨーク(Y)の断面積をロータ回転方向に向かって順次大きくしたことを特徴とする直流モータ。
【請求項２】
ロータ回転軸心回りの周方向に沿って２個又は４個の磁極(G)を備えることを特徴とする請求項１に記載の直流モータ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の直流モータにおいて、ロータ(3)が偏心ウエイトを備え又は偏心構造を有することを特徴とする直流振動モータ。
【請求項４】
ロータ(3)は、永久磁石(M)を備えた円盤状のロータ本体と、該ロータ本体に対してその盤面の一部と重合するように連結された偏心ウエイトとを有することを特徴とする請求項３に記載の直流振動モータ。
【請求項５】
ロータ(3)は円盤状に構成され、該円盤の一方の半円領域内に永久磁石(M)を有し、他方の半円領域内に偏心ウエイトを有することを特徴とする請求項３に記載の直流振動モータ。
【請求項６】
ロータ(3)の主要部が偏心構造を有する永久磁石(M)からなることを特徴とする請求項３に記載の直流振動モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種小型装置の駆動源として好適な直流モータ及びこれを利用した振動モータに関するものであり、特にブラシレスモータとしても適用できる全く新たな原理で駆動するモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯電話に内蔵される無音呼び出し用振動発生装置などとして、振動式のマイクロモータ（振動モータ）が用いられている。また、このような振動モータ以外にも、マイクロモータは医療機器（例えば、内視鏡先端部のレンズ駆動機構や胎空内診断治療装置の駆動機構）をはじめとする様々な最先端装置類の駆動源として応用が試みられ、今後その利用分野は益々拡大するものと考えられる。
【０００３】
従来、振動モータや汎用型マイクロモータとしては、主にブラシ付きモータが用いられてきた。しかし、ブラシ付きモータは駆動用電源が単純であり、低コストで製造できる利点がある反面、ブラシの摺動接点の摩耗（機械摩耗、電蝕摩耗）が激しいため、寿命が短いという欠点がある。また、モータの薄型化を指向した扁平型の振動モータが知られているが、例えば、特許文献１に示される扁平型の振動モータは、ブラシの摺動接点の周速が大きいため、摺動接点の摩耗が特に激しい。
【０００４】
一方、ブラシレスモータやステッピングモータ等のような摺動接点のないモータは長寿命であるが、特に製造コストの面で問題がある。すなわち、従来のブラシレスモータは、磁極や回転モードの制御を行うための複雑なドライバ回路を必要とするため、駆動回路を含めて考えた場合、ブラシ付きモータに較べて製造コストが非常に高くなる。また、ステッピングモータはマグネットやステータ構造が複雑であるため、これも製造コストが非常に高く、しかも小型化が難しいという問題がある。
【０００５】
このような問題に対して、複雑なドライバ回路を用いることなく、パルス駆動で起動するブラシレスモータも提案されている（例えば、特許文献２）。
【特許文献１】特開平６−２０５５６５号公報
【特許文献２】特開平１０−１７４４１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献２に示されるようなブラシレスモータは、特殊で複雑な構造のロータやステータを用いる必要があるため、やはり製造コストが高く、小型化も難しいという欠点がある。
したがって本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決し、複雑な制御回路等を必要とせず、しかも簡易な構造で低コストに製造することができ、且つ長寿命であって小型化・薄型化も可能な直流モータ及び直流振動モータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、ロータやステータを特許文献２のような複雑な構造にすることなく、しかも単純な制御回路により円滑に駆動させることが可能なブラシレスモータの構造について鋭意検討を行い、その結果、ステータにマグネットロータを囲むように間隔的に配置される複数の磁極について、これらを構成するヨークの断面積をロータ回転軸心回りの周方向で漸増させることで磁界の強さに勾配をつけることにより、マグネットロータに一方向へのトルクを与えるという着想を得た。そして、このような着想に基づき検討を進めた結果、マグネットロータを囲んで、ロータ回転軸心回りの周方向に沿った弧形状を有するヨーク(Y)を備えた２つの磁極(G)を設け、且つ上記磁界の強さの勾配が生じるように各ヨーク(Y)の断面積をロータ回転方向に向かって順次大きくした構造とした上で、２つの磁極(G)を異なる極性に励磁し且つその極性を適時繰り返し反転させることにより、マグネットロータが一方向に極めて円滑に回転することが判明した。このような駆動原理のモータは、上記のようにロータが永久磁石を備え、ステータが電磁石により構成される複数の磁極を備えるタイプのモータ（ブラシレスモータ）だけでなく、ステータが永久磁石を備え、ロータが電磁石により構成される複数の磁極を備えるタイプのモータ（ブラシ付きモータ）としても実現することができる。
【０００８】
本発明は、以上のような知見に基づきなされたもので、従来のように複雑な制御回路或いは複雑な構造のロータ・ステータを用いることなく、電磁石で構成される２系統の磁極の極性を繰り返し反転させるだけの極く単純な制御手段により円滑に駆動する、全く新規なタイプの直流モータである。
すなわち、本発明の直流モータ及び直流振動モータは、以下のような特徴を有する。
【０００９】
［1］ケース(1)と、該ケース(1)の内周面に沿って配置されるリング状のステータ(2)と、該ステータ(2)の内側に回転可能に配置されるロータ(3)とからなり、
ロータ(3)に永久磁石(M)を備え、ステータ(2)に電磁石により構成される磁極であって、前記永久磁石(M)との相互作用によりロータ(3)にトルクを付与する２ｎ個（但し、ｎは１以上の整数）の磁極(G)をロータ回転軸心回りの周方向で間隔をおいて備えたインナーロータ型の直流モータであって、
ステータ(2)は、複数の磁極(G)が各々板状のヨーク(Y)で構成されるとともに、該複数のヨーク(Y)の外側又は内側にロータ回転軸心回りの周方向に沿ったリング状の励磁コイルを有し、
ロータ回転軸心回りの周方向で隣接する磁極(G)どうし（但し、磁極(G)の数が２つの場合は、当該２つの磁極(G)どうし）は異なる極性に励磁されるように構成され、
板状の各ヨーク(Y)は、長手方向でロータ回転軸心回りの周方向に沿った弧形状を有し、且つその板面がケース(1)の内周に沿うように配置され、
各ヨーク(Y)の高さ（但し、板状のヨーク(Y)の板幅）をロータ回転方向に向かって順次大きくすることで、各ヨーク(Y)の断面積をロータ回転方向に向かって順次大きくしたことを特徴とする直流モータ。
【００１１】
［2］上記［1］の直流モータにおいて、ロータ回転軸心回りの周方向に沿って２個又は４個の磁極(G)を備えることを特徴とする直流モータ。
［3］上記［1］又は［2］の直流モータにおいて、ロータが偏心ウエイトを備え又は偏心構造を有することを特徴とする直流振動モータ。
【００１２】
［4］上記［3］の直流振動モータにおいて、ロータは、永久磁石(M)を備えた円盤状のロータ本体と、該ロータ本体に対してその盤面の一部と重合するように連結された偏心ウエイトとを有することを特徴とする直流振動モータ。
［5］上記［3］の直流振動モータにおいて、ロータは円盤状に構成され、該円盤の一方の半円領域内に永久磁石(M)を有し、他方の半円領域内に偏心ウエイトを有することを特徴とする直流振動モータ。
［6］上記［3］の直流振動モータにおいて、ロータの主要部が偏心構造を有する永久磁石(M)からなることを特徴とする直流振動モータ。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の直流モータ及び直流振動モータは、２系統の磁極(G)の極性を適時繰り返し反転させるだけで駆動するため、複雑な制御回路が全く不要であり、しかもモータの構造自体も、ヨークの断面積をロール軸心回りの周方向で漸増させる（例えば、ヨークの高さ、幅、厚みなどの少なくとも１つを漸増させる）ことにより磁界の強さに勾配が付けられた複数の磁極を配置するだけでよいため、非常に低コストに製造することができる。
【００１４】
また、ロータが永久磁石を備え、ステータが電磁石により構成される複数の磁極を備える構造とすることによりブラシレスモータとすることができ、このようなモータはブラシレスであることに加えて、上記のように簡易な構造であるため、長寿命で且つ小型化・薄型化が容易であり、従来のブラシレスモータ及びブラシレス振動モータでは難しかった厚さ３ｍｍ以下のサイズも容易に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の直流モータは、ロータとステータのうちの、一方に永久磁石(M)を備え、他方に電磁石により構成される磁極であって、前記永久磁石(M)との相互作用によりロータにトルクを付与する２ｎ個（但し、ｎは１以上の整数）の磁極(G)をロータ回転軸心回りの周方向で間隔をおいて備え、ロータ回転軸心回りの周方向で隣接する磁極(G)どうし（但し、磁極(G)の数が２つの場合は、当該２つの磁極(G)どうし）は異なる極性に励磁されるように構成され、各磁極(G)はロータ回転軸心回りの周方向に沿った弧形状を有するヨーク(Y)を備え、該各ヨーク(Y)の断面積を、下記（イ），（ロ）の条件にしたがいロータ回転方向または反ロータ回転方向に向かって順次大きくした構造を有する。
（イ）ロータが永久磁石(M)を備え、ステータが電磁石により構成される磁極(G)を備える場合はロータ回転方向
（ロ）ステータが永久磁石(M)を備え、ロータが電磁石により構成される磁極(G)を備える場合は反ロータ回転方向
【００１６】
このような本発明の直流モータは、(ｉ)ロータが永久磁石(M)を備え、ステータが電磁石により構成される複数の磁極(G)を備えるタイプ、(ii)ステータが永久磁石(M)を備え、ロータが電磁石により構成される複数の磁極(G)を備えるタイプ、のいずれのタイプのモータとしてもよいが、実質的に、（ｉ）のタイプはブラシレスモータ、(ii)のタイプはブラシ付きモータとなる。また、上記(ｉ),(ii)のタイプともに、インナーロータ型、アウターロータ型のいずれの形式のモータとしてもよい。
また、複数の磁極(G)は、各々を電機子コイルで構成してもよいが、クローポール型モータと同様に、複数の磁極(G)を各々ヨーク(Y)で構成し、その複数のヨーク(Y)の外側又は内側にロータ回転軸心回りの周方向に沿ったリング状の励磁コイルを配置した構造としてもよい。
【００１７】
図１〜図５は、本発明の直流モータのうち、上記(ｉ)のタイプのインナーロータ型ブラシレスモータの一実施形態を示したもので、図１はケースを断面した状態で示す平面図、図２は図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図であってロータ側の永久磁石(M)を省略した状態で示すもの、図３は分解斜視図、図４はケース１の一部、励磁コイル５及び永久磁石(M)を省略した状態で示す斜視図、図５はケース１の一部と永久磁石(M)を省略した状態で示す斜視図である。なお、本実施形態は、出力軸を有しない直流振動モータの例を示している。
図において、１はケース部材１ａ，１ｂで構成されるケース、２はこのケース１内に収納されるリング状のステータ、３はこのステータ２内に回転可能に配置されるロータである。
【００１８】
前記ステータ２は、１対のヨークユニット４ａ，４ｂと励磁コイル５とで構成されている。各ヨークユニット４ａ，４ｂは、リング状の本体４０ａ，４０ｂと、この本体４０ａ，４０ｂのほぼ半周部に沿って形成された弧形状のヨーク(Ya)，(Yb)とからなっている。これらのヨーク(Ya)，(Yb)はステータ２の磁極を構成するものであり、その高さ（＝断面積）がロータ回転方向に向かって順次大きくなるように構成されている。したがって、ヨーク(Ya)，(Yb)の上端縁は、ロータ回転軸心回りの周方向においてスロープ状に傾斜している。
【００１９】
両ヨークユニット４ａ，４ｂは、対向した状態で互いの弧形状のヨーク(Ya)，(Yb)が周方向で噛み合うように組み立てられ、ヨークユニット組立体６が構成される。そして、このヨークユニット組立体６を構成するヨーク(Ya)，(Yb)の外側に、ロータ回転軸心回りの周方向に沿ったリング状の励磁コイル５が外嵌されている。
このようなステータ２では、ヨーク(Ya)，(Yb)が、ロータ回転軸心回りの周方向で１８０°の関係で磁極(Ga)，(Gb)を構成するが、これらは異なる極性に励磁され、ロータ３が備える永久磁石(M)との相互作用によりロータ３にトルクを付与する。
【００２０】
各磁極(Ga)，(Gb)での磁界の強さは、ヨーク(Ya)，(Yb)の高さ（断面積）の漸増により、ロータ回転方向（図１中矢印で示す方向）に向かって、すなわち図１に示した「最小断面積」から「最大断面積」に向かって順次大きくなる。
なお、ロータ回転軸心回りの周方向でヨーク(Ya)，(Yb)の断面積を漸増させる形態としては、例えば、ヨークの厚さを変えるなどしてもよく、その形態は任意である。また、(Ya)，(Yb)の断面積は本実施形態のように連続的に漸増する以外に、段階的（例えば、階段状）に漸増するような構造であってもよい。
【００２１】
前記ロータ３は所謂マグネットロータであり、本実施形態では永久磁石に偏心ウエイトの機能（振動モータ用）を持たせるために平面Ｃ字状（又は略半リング状）の永久磁石(M)を備えている。この偏心ウエイトを兼ねる永久磁石(M)は、図１に示すようにロータ回転中心からの角距離αを２００〜２５０°、より好ましくは２１０〜２４０°、特に好ましくは２２０〜２３０°程度とすることが、モータの駆動性能、振動性能の面から望ましい。
なお、この永久磁石(M)の形状は任意であり、例えば、偏心ウエイトの機能を持たせない場合には、円盤状で且つ略全体が永久磁石で構成されたもの（２つの略半円形の永久磁石を接続して円盤状にしたもの）としてもよい。
【００２２】
ロータ３は、ケース１の中央に固定された固定シャフト７に軸受８（メタル軸受）を介して回転自在に軸支された保持リング９と、この保持リング９の外側に固定された前記平面Ｃ形状（又は略半リング状）の永久磁石(M)とからなっている。このロータ３では、前記永久磁石(M)により、２つの磁極１０Ａ（Ｓ極）、１０Ｂ（Ｎ極）が構成されている。
なお、本発明の直流モータでは、永久磁石(M)により少なくとも１つの磁極が構成され、電磁石により構成される磁極(Ga)，(Gb)との相互作用でロータ３にトルクが付与されればよく、したがって、磁極１０Ａ（Ｓ極）、１０Ｂ（Ｎ極）のいずれか１つを設けるだけでもよい。
【００２３】
その他図面において、１１は、軸受８内のオイル保持と接触抵抗を低減させるためのライナーである。
なお、本実施形態では、ケース１に固定された固定シャフト７に対してロータ３を回転自在に軸支させたものであるが、例えば、ケース１にシャフトを回転自在に支持させ、このシャフトにロータ３を固定するような構造としてもよい。
【００２４】
本発明の直流モータでは、磁極(G)の数は２ｎ個（但し、ｎは１以上の整数）以上とすることができる。図６は、４つの磁極(Ga１),(Gb１),(Ga２),(Gb２)を備えた直流モータ（図１〜図５の実施形態と同じく、上記(ｉ)のタイプのインナーロータ型モータ）の一実施形態を示したもので、ケースを断面した状態で示す平面図である。なお、本実施形態の直流モータを振動モータとする場合には、ロータ３に偏心ウエイトを取り付け若しくは組み付ける。
【００２５】
本発明の直流モータでは、ロータ回転軸心回りの周方向で隣接する磁極(G)どうしは異なる極性に励磁されるように構成されるものであり、このため本実施形態では、ステータ２を構成する各ヨークユニット４ａ，４ｂ（図示しないので、図３〜図５を参照）には、それぞれ本体４０ａ，４０ｂ（同じく図示しないので、図３〜図５を参照）のほぼ１／４周部に沿って形成された２つの弧形状のヨーク(Ya１),(Ya２)とヨーク(Yb１),(Yb２)が、各々の本体４０ａ，４０ｂの１８０°対向する位置に設けられている。これら各ヨーク(Ya１),(Ya２)とヨーク(Yb１),(Yb２)も、その高さ（＝断面積）がロータ回転方向に向かって順次大きくなるように構成され、ヨーク(Ya１),(Ya２)とヨーク(Yb１),(Yb２)の上端縁は、ロータ回転軸心回りの周方向においてスロープ状に傾斜している。
【００２６】
そして、両ヨークユニット４ａ，４ｂは、対向した状態で互いの弧形状のヨーク(Ya１),(Ya２)とヨーク(Yb１),(Yb２)が周方向で交互に噛み合うように組み立てられ、ヨークユニット組立体６が構成される。このヨークユニット組立体６を構成するヨーク(Ya１),(Ya２)とヨーク(Yb１),(Yb２)の外側に、ロータ回転軸心回りの周方向に沿ったリング状の励磁コイル５が外嵌されている。
【００２７】
このようなステータ２では、ヨーク(Ya１),(Ya２)が周方向で１８０°の関係に位置して同じ極性に励磁される磁極(Ga１)，(Ga２)を構成し、ヨーク(Yb１),(Yb２)が周方向で１８０°の関係に位置して同じ極性に励磁される磁極(Gb１)，(Gb２)を構成し、且つ磁極(Ga１)，(Ga２)と磁極(Gb１)，(Gb２)は異なる極性に励磁される。
各磁極(Ga１)，(Ga２)と磁極(Gb１)，(Gb２)での磁界の強さは、ヨーク(Ya１),(Ya２)とヨーク(Yb１),(Yb２)の高さ（断面積）の漸増により、ロータ回転方向（図６中矢印で示す方向）に向かって、すなわち図６に示した「最小断面積」から「最大断面積」に向かって順次大きくなる。
【００２８】
図６の実施形態のロータ３も所謂マグネットロータであり、４つの略四半円形の永久磁石(M)を接続して円盤状のロータ本体が構成され、これらの永久磁石(M)により、磁極(G)の数と同じ４つの磁極１０Ａ１（Ｓ極）、１０Ｂ１（Ｎ極）、１０Ａ２（Ｓ極）、１０Ｂ２（Ｎ極）が構成されている。なお、この実施形態においても、磁極１０Ａ１〜１０Ｂ２のうちのいずれか１つ或いは２〜３つを設けるだけでもよい。
以上のように本発明の直流モータでは、磁極(G)は２ｎ個（但し、ｎは１以上の整数）以上の任意の数とすることができるが、モータの構造の簡易化、製造の容易性・製造コスト、モータの円滑な駆動性などの面から、特に合理的な構造としては、２つまたは４つの磁極(G)を備えた構造が好ましい。
【００２９】
本発明の直流モータでは、永久磁石(M)やこれにより構成される磁極１０の形態に特別な制限はない。
図７（Ａ）〜（Ｇ）は、２つの磁極(G)を有するタイプの直流モータのロータに適用される永久磁石(M)及びこれにより構成される磁極１０の形態例を示しており（各図中の斜線部分が永久磁石(M)を示す）、これらのいずれの形態でもよい。図７（Ａ）、（Ｂ）は永久磁石(M)に偏心ウエイトの機能を兼ね備えさせたものであり、したがって、直流振動モータ専用である。
【００３０】
磁極(G)の数に対する磁極１０の数も任意であり、基本的には少なくとも１つの磁極１０（Ｎ極又はＳ極）があればよいが、磁極(G)の極性の切り換えの簡便性等の面からは、磁極(G)と磁極１０は同数であることが好ましい。すなわち、２つの磁極(G)を有する場合には、図１に示すようにＮ極とＳ極の２つの磁極１０を設け、また、４つの磁極(G)を有する場合には、図６に示すように周方向でＮ極とＳ極を交互に配することで、４つの磁極１０を設けることが好ましい。
【００３１】
図８は、本発明の直流モータのうち、さきに述べた(ｉ)のタイプのアウターロータ型ブラシレスモータの一実施形態を模式的（原理的）に示したもので、３xは永久磁石(M)を備えたロータ（モータカバー）、２xはこのロータ３xの内側に配置されるステータである。このステータ２xの基本構造は、ヨーク(Ya),(Yb)や磁極(Ga)，(Gb)の構成を含めて図１〜図５の実施形態におけるステータ２と同様であるので、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。但し、本実施形態のステータ２では、ロータ回転軸心回りの周方向に沿ったリング状の励磁コイル５の外側にヨーク(Ya)，(Yb)が配置されている。また、これらヨーク(Ya)，(Yb)も、図１〜図５の実施形態と同様の構造を有する１対のヨークユニット４ａ，４ｂ（図示せず）の一部によって構成されている。
なお、前記ヨーク(Ya)，(Yb)は、リング状の励磁コイル５の内側に配置してもよい。
前記ロータ３xの内側には、周方向に所定の長さを有する永久磁石(M)が固定され、１つの磁極１０（本実施形態ではＮ極）が構成されている。
【００３２】
次に、さきに述べた(ii)のタイプの直流モータ、すなわち、ステータが永久磁石を備え、ロータが電磁石により構成される複数の磁極を備えるタイプの直流モータについて説明する。
図９は、上記(ii)のタイプのインナーロータ型ブラシ付きモータの一実施形態を模式的に示したもので、２yは永久磁石(M)を備えたステータ、３yはこのステータ２yの内側に配置されるロータである。このロータ３ｙの基本構造は、ヨーク(Ya),(Yb)や磁極(Ga)，(Gb)の構成を含めて図１〜図５の実施形態におけるステータ２と同様であるので、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。但し、本実施形態は、ステータ２ｙが永久磁石(M)を備え、ロータ３ｙが磁極(G)を備えるものであるため、図１〜図５の実施形態とは逆に、各ヨーク(Ya),(Yb)の断面積は反ロータ回転方向に向かって順次大きくする。
【００３３】
また、本実施形態のロータ３ｙでは、ロータ回転軸心回りの周方向に沿ったリング状の励磁コイル５の内側にヨーク(Ya)，(Yb)が配置されている。また、これらヨーク(Ya)，(Yb)も、図１〜図５の実施形態と同様の構造を有する１対のヨークユニット４ａ，４ｂ（図示せず）の一部によって構成されている。
なお、前記ヨーク(Ya)，(Yb)は、図８の実施形態のようにリング状の励磁コイル５の外側に配置してもよい。
前記ステータ２yの内側には、周方向に所定の長さを有する永久磁石(M)が固定され、１つの磁１０（本実施形態ではＮ極）が構成されている。
【００３４】
図１０は、上記(ii)のタイプのアウターロータ型ブラシ付きモータの一実施形態を模式的に示したもので、３zはロータ、２zはこのロータ３zの内側に配置される永久磁石(M)を備えたステータである。前記ロータ３zの構造自体は、ヨーク(Ya),(Yb)や磁極(Ga)，(Gb)の構成を含めて図１〜図５の実施形態におけるステータ２と同様であるので、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。但し、本実施形態も、ステータ２ｚが永久磁石(M)を備え、ロータ３ｚが磁極(G)を備えるものであるため、図１〜図５の実施形態とは逆に、各ヨーク(Ya),(Yb)の断面積は反ロータ回転方向に向かって順次大きくする。
前記ステータ２zは、２つの略半円形の永久磁石(M)を接続して円盤状のステータ本体が構成され、この永久磁石(M)により２つの磁極１０Ａ（Ｓ極）、１０Ｂ（Ｎ極）が構成されている。
【００３５】
以上述べたような(ｉ)のタイプのアウターロータ型ブラシレスモータ（図８）や(ii)のタイプのインナーロータ型ブラシ付きモータ（図９）及びアウターロータ型ブラシ付きモータ（図１０）についても、図１〜図５に示すインナーロータ型ブラシレスモータに関して述べた以下のような条件が当てはまる。
（イ）磁極(G)は２ｎ個（但し、ｎは１以上の整数）以上の任意の数とすることができる。但し、特に合理的な構造としては、２つ又は４つの磁極(G)を備えた構造が好ましい。
【００３６】
（ロ）永久磁石(M)やこれにより構成される磁極１０は、電磁石により構成される磁極(G)との相互作用でロータ３にトルクが付与できればよく、その構成は任意である。磁極(G)の数に対する磁極１０の数も任意であり、基本的には少なくとも１つの磁極１０（Ｎ極又はＳ極）があればよいが、磁極(G)の極性の切り換えの簡便性等の面からは、磁極(G)と磁極１０は同数であることが好ましい。すなわち、２つの磁極(G)を有する場合にはＮ極とＳ極の２つの磁極１０を設け、また、４つの磁極(G)を有する場合には、周方向でＮ極とＳ極を交互に配することで、４つの磁極１０を設けることが好ましい。
【００３７】
以上述べた各実施形態は、クローポール型モータと同様に、複数の磁極(G)を各々ヨーク(Y)で構成し、その複数のヨーク(Y)の外側又は内側にロータ回転軸心回りの周方向に沿ったリング状の励磁コイル５を配置したものであるが、複数の磁極(G)は、各々をヨーク(Y)を備えた電機子コイルで構成してもよい。
図１１は、その一実施形態を示す斜視図である。この直流モータ（図１〜図５、図６の実施形態と同じく、上記(ｉ)のタイプのインナーロータ型モータ）は、図６の実施形態と同様に４つの磁極(Ga１),(Gb１),(Ga２),(Gb２)を備えている。
【００３８】
本実施形態のステータ２は、ケース１のほぼ１／４周に相当する弧形状の電機子コイル１２ａ１，１２ｂ１，１２ａ２，１２ｂ２がケース１の内周に沿って順に配置され、これら電機子コイル１２ａ１，１２ｂ１，１２ａ２，１２ｂ２により前記磁極(Ga１),(Gb１),(Ga２),(Gb２)が構成されている。各電機子コイル１２ａ１，１２ｂ１，１２ａ２，１２ｂ２は、弧形状のヨーク(Ya１),(Yb１),(Ya２),(Yb２)の外側に各々励磁コイル１３ａ１，１３ｂ１，１３ａ２，１３ｂ２が巻かれることで構成されている。
上記のような電機子コイル１２ａ１，１２ｂ１，１２ａ２，１２ｂ２の配置により、前記ヨーク(Ya１),(Ya２)とヨーク(Yb１),(Yb２)は、各々ケース１の１８０°対向する位置に配置されている。これらヨーク(Ya１),(Yb１),(Ya２),(Yb２)は、その高さ（＝断面積）がロータ回転方向に向かって順次大きくなるように構成されている。
【００３９】
このようなステータ２では、ヨーク(Ya１),(Ya２)が周方向で１８０°の関係に位置して同じ極性に励磁される磁極(Ga１)，(Ga２)を構成し、ヨーク(Yb１),(Yb２)が周方向で１８０°の関係に位置して同じ極性に励磁される磁極(Gb１)，(Gb２)を構成し、且つ磁極(Ga１)，(Ga２)と磁極(Gb１)，(Gb２)は異なる極性に励磁され、ロータ３が備える永久磁石(M)との相互作用によりロータ３にトルクを付与する。
各磁極(Ga１)，(Ga２)と磁極(Gb１)，(Gb２)での磁界の強さは、ヨーク(Ya１),(Ya２)とヨーク(Yb１),(Yb２)の高さ（断面積）の漸増により、ロータ回転方向（図１１中矢印で示す方向）に向かって、すなわち図１１に示した「最小断面積」から「最大断面積」に向かって順次大きくなる。
【００４０】
図１１の実施形態のロータ３も所謂マグネットロータであり、４つの略四半円形の永久磁石(M)を接続して円盤状のロータ本体が構成され、これらの永久磁石(M)により、磁極(G)の数と同じ４つの磁極１０Ａ１（Ｓ極）、１０Ｂ１（Ｎ極）、１０Ａ２（Ｓ極）、１０Ｂ２（Ｎ極）が構成されている。なお、この実施形態においても、磁極１０Ａ１〜１０Ｂ２のうちのいずれか１つ或いは２〜３つを設けるだけでもよい。
【００４１】
したがって、この形式の直流モータの駆動原理も、図６の実施形態と全く同じである。また、この形式のモータについても、２つの電機子コイルを備えることにより、図１〜図５の実施形態のように２つの磁極(Ga),(Gb)を有するものとしてもよい。また、(ｉ)ロータが永久磁石(M)を備え、ステータが電磁石により構成される複数の磁極(G)を備えるタイプ、(ii)ステータが永久磁石(M)を備え、ロータが電磁石により構成される複数の磁極(G)を備えるタイプ、のいずれにも適用できる。また、上記(ｉ),(ii)のタイプともに、インナーロータ型、アウターロータ型のいずれの形式のモータとしてもよい。
【００４２】
図１１に示した実施形態では、複数の磁極(G)はロータ自体を囲むように配置されているが、複数の磁極(G)は、ロータ３にトルクを与える磁極を形成できるように配置されればよく、複数の磁極がロータ回転軸心回りの周方向で間隔をおいて配置されればよい。したがって、複数の磁極(G)をロータ３の回転軸心を囲むように配置してもよく、この場合は、複数の磁極(G)（電機子コイル）はロータ３の一方の回転面と対面（対向）した状態に配置されることになる。
【００４３】
本発明のブラシレスモータに用いる制御回路（ドライバ回路）としては、ロータ３が［３６０／磁極(G)の数］°に相当する角度（例えば、図１〜図５の実施形態の場合には１８０°、図６の実施形態の場合には９０°）を回転する毎に励磁コイル５に流れる電流の向きを反転させる機能を有するスイッチ回路を用いるだけでよい。このような制御回路は、例えば、携帯電話機などの適用対象機器に備えられている回路を利用してもよい。また、このような制御回路を用いる以外に、例えば、各励磁コイル５に、異なる極性を生じさせる２組のコイルを備えさせ、これら２組のコイルの切り替えにより、磁極(G)の極性を切り替えるような方式を採用してもよい。
また、ブラシ付きのモータの場合には、ロータ３が［３６０／磁極(G)の数］°に相当する角度（例えば、図１〜図５の実施形態の場合には１８０°、図６の実施形態の場合には９０°）を回転する毎に各磁極(G)に流れる電流の向きを反転させるようなブラシと整流子を用いればよい。
【００４４】
次に、本発明の直流モータの駆動原理を、図１〜図５に示す実施形態のものを例に、図１２（Ａ）〜（Ｅ）に基づいて説明する。なお、図１２では、模式的に磁極(Ga),磁極(Gb)を斜線部で示し、且つそれらの各部分の磁界の強さを斜線部の太さで表している。
図１２（Ａ）では、ヨーク(Ya)で構成される磁極(Ga)はＮ極に、ヨーク(Yb)で構成される磁極(Gb)はＳ極にそれぞれ励磁され、ロータ３（永久磁石）のＳ極が、Ｎ極に励磁された磁極(Ga)のなかで最も磁界の強い位置に、また、ロータ３（永久磁石）のＮ極が、Ｓ極に励磁された磁極(Gb)のなかで最も磁界の強い位置に、それぞれ固定された状態にある。この状態から、図１２（Ｂ）に示すように、磁極(Ga),磁極(Gb)の極性を切り替え（反転させる）、磁極(Ga)をＳ極に、磁極(Gb)をＮ極にそれぞれ励磁すると、磁極(Ga)（Ｓ極）とロータ３のＳ極間、磁極(Gb)（Ｎ極）とロータ３のＮ極間にそれぞれ反発力が生じ、一方、磁極(Gb)（Ｎ極）とロータ３のＳ極間、磁極(Ga)（Ｓ極）とロータ３のＮ極間にそれぞれ吸引力が生じるため、ロータ３に図中矢印方向でのトルクが与えられ、ロータ３が回転する。
【００４５】
さらに、各磁極(Ga),磁極(Gb)での磁界の強さは、ロータ回転方向において順次大きくなるように磁界に勾配がつけられているので、図１２（Ｃ）に示されるように、ロータ３のＳ極とＮ極は、磁界がより強い側に順次吸引されることでロータ３は回転し、図１２（Ｄ）に示されるように、ロータ３のＳ極が、Ｎ極に励磁された磁極(Gb)のなかで最も磁界の強い位置で、また、ロータ３のＮ極が、Ｓ極に励磁された磁極(Ga)のなかで最も磁界の強い位置で、それぞれ固定される。この時点で、図１２（Ｅ）に示すように、再び磁極(Ga),磁極(Gb)の極性を切り替え（反転させる）、磁極(Ga)をＮ極に、磁極(Gb)をＳ極にそれぞれ励磁すると、磁極(Gb)（Ｓ極）とロータ３のＳ極間、磁極(Ga)（Ｎ極）とロータ３のＮ極間にそれぞれ反発力が生じ、一方、磁極(Ga)（Ｎ極）とロータ３のＳ極間、磁極(Gb)とロータ３のＮ極間にそれぞれ吸引力が生じるため、引き続きロータ３にトルクが与えられ、ロータ３は回転を続ける。
【００４６】
以上のように本発明の直流モータは、各磁極(G)の磁界の強さを、磁界の勾配が生じるようにロータ回転方向（又は反ロータ回転方向）に向かって順次大きくした構造とした上で、ロータ３が所定角度回転（図１２の場合には１８０°回転）する毎に、２系統の磁極(G)の極性をＳ極とＮ極の間で交互に切り替える（反転させる）ことだけで、ロータ３が回転し続ける。ここで、磁極(G)の極性の反転は、ロータ３が［３６０／磁極(G)の数］°の角度を回転する毎に行われる。
【００４７】
なお、図１２の説明では、ロータ３のＮ極とＳ極が各々、励磁された磁極との間の反発力・吸引力でトルクを付与されると述べたが、例えば、図４（Ｂ）〜（Ｄ）に示すようなロータ３（但し、図４（Ｂ）〜（Ｄ）に示す永久磁石はＮ極・Ｓ極の位置が逆でもよい）の場合には、実質的にロータ３のＮ極とＳ極のいずれか一方だけが、励磁された磁極との間の反発力・吸引力でトルクを付与されることになる。その場合でも、ロータ３は何ら問題なく回転する。
【００４８】
また、図８〜図１０に示す直流モータについても、基本的に上記と同じ駆動原理でロータが回転する。すなわち、図８に示すアウターロータ型ブラシレスモータでは、ステータ２xの磁極(Ga),(Gb)の極性をロータ３xが１８０°回転する毎にＳ極とＮ極の間で交互に切り替える（反転させる）ことにより、また、図９に示すインナーロータ型ブラシ付きモータでは、ロータ３yの磁極(Ga),(Gb)の極性をロータ３yが１８０°回転する毎にＳ極とＮ極の間で交互に切り替える（反転させる）ことにより、また、図１０に示すアウターロータ型ブラシ付きモータでは、ロータ３zの磁極(Ga),(Gb)の極性をロータ３zが１８０°回転する毎にＳ極とＮ極の間で交互に切り替える（反転させる）ことにより、それぞれ図１２に示した場合と同様の駆動原理でロータが回転する。
【００４９】
本発明の直流モータを振動モータに適用する場合には、ロータ３の主要部が偏心構造を有するか若しくは偏心ウエイトを備える必要がある。
ロータ３の主要部が偏心構造を有する例としては、図１〜図５の実施形態、図７（Ａ），（Ｂ）の実施形態などが挙げられる。
また、ロータ３が偏心ウエイトを備える例としては、例えば、図７（Ｃ）〜（Ｇ）に示すような円盤状のロータ１に偏心ウエイト（図示せず）を備えさせたものなどが挙げられる。具体的には、(1)永久磁石(M)を備えた円盤状のロータ本体と、このロータ本体に対してその盤面の一部と重合するように連結された偏心ウエイトからなるロータ、(2)円盤状に構成され、該円盤の一方の半円領域内に永久磁石(M)を有し、他方の半円領域内に偏心ウエイトを有するロータ、などを挙げることができる。
【００５０】
図１〜図５の実施形態は本発明の直流モータを振動モータに適用したものであるが、本発明の直流モータは、回転駆動源として用いる汎用型モータにも適用できることは言うまでもなく、この場合には、回転自在なモータシャフト（出力軸）を備え、このモータシャフトにロータが固定される。通常、このモータシャフトは、ケースの軸心に沿って配置され、軸受を介してケースに回転自在に支持される。このような直流モータは、ロータとモータシャフトが一体に回転し、回転出力がモータシャフトから取り出される。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の直流モータの一実施形態を、ケースを断面した状態で示す平面図
【図２】図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図であって、ロータ側の永久磁石(M)を省略した状態で示す断面図
【図３】図１の実施形態の直流モータの分解斜視図
【図４】図１の実施形態の直流モータについて、ケース１の一部、励磁コイル５及び永久磁石(M)を省略した状態で示す斜視図
【図５】図１の実施形態の直流モータについて、ケース１の一部と永久磁石(M)を省略した状態で示す斜視図
【図６】本発明の直流モータの他の実施形態を、ケースを断面した状態で示す平面図
【図７】本発明の直流モータを構成するロータ及びこれに設けられる永久磁石の形態例を示す説明図
【図８】本発明の直流モータの他の実施形態を、ケースを断面した状態で示す平面図
【図９】本発明の直流モータの他の実施形態を、ケースを断面した状態で示す平面図
【図１０】本発明の直流モータの他の実施形態を、ケースを断面した状態で示す平面図
【図１１】本発明の直流モータの他の実施形態を、ケースを断面した状態で示す斜視図
【図１２】本発明の直流モータの駆動原理を示す説明図
【符号の説明】
【００５２】
１  ケース
１a，１ｂ  ケース部材
２，２ｘ，２ｙ，２ｚ  ステータ
３，３ｘ，３ｙ，３ｚ  ロータ
４ａ，４ｂ  ヨークユニット
５  励磁コイル
６  ヨークユニット組立体
７  固定シャフト
８  軸受
９  保持リング
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ａ１，１０Ａ２，１０Ｂ１，１０Ｂ２  磁極
１２ａ，１２ｂ  電機子コイル
１３ａ，１３ｂ  励磁コイル
４０ａ，４０ｂ  本体
(Ya),(Ya１),(Ya２),(Yb),(Yb１),(Yb２)  ヨーク
(Ga),(Ga１),(Ga２),(Gb),(Gb１),(Gb２)  磁極
(M)  永久磁石
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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