(57)【要約】【課題】小さな起動トルクにより円滑に起動させることのできる振動発生用の小型直流モータを提案すること。【解決手段】振動発生用の小型直流モータ１は、６極に着磁された円環状の永久磁石２を備えたステータ３と、この内側に同軸状態に配置された偏心ロータ４とを有し、偏心ロータ４は、90度の角度間隔で形成した突極１１、１２を備えたプラスチック製のロータコア８と、各突極に巻き付けたＵ相コイル１５、Ｖ相コイル１８を備え、各突極頭部１４、１７は、略57度の角度を張る円弧形状をしており、突極胴部１３、１６の中心軸線１３ａ、１６ａに対して、円周方向の一方の側に約33.6度、他方の側に約23.6度だけオフセットした状態に形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータのロータコアが、プラスチック、ステンレススチールなどの非磁性体、または、プラスチックに磁性体粉末を混合させた構成の磁性プラスチックから形成されていることを特徴とする小型モータ。
【請求項２】
界磁用磁石のコアが、プラスチック、ステンレススチールなどの非磁性体、または、プラスチックに磁性体粉末を混合させた構成の磁性プラスチックから形成されていることを特徴とする小型モータ。
【請求項３】
偏心ロータを備えた振動発生用の小型直流モータにおいて、
前記偏心ロータのロータコアが、プラスチック、ステンレススチールなどの非磁性体、または、プラスチックに磁性体粉末を混合させた構成の磁性プラスチックから形成されていることを特徴とする振動発生用の小型直流モータ。
【請求項４】
６極に着磁された円環状の永久磁石を備えたステータと、
前記ステータの内側に同軸状態に配置された２極の偏心ロータとを有し、
前記ロータは、回転中心から90度の角度間隔で放射状に延びる２つの突極を備えたロータコアと、各突極に巻き付けられているＵ相コイルおよびＶ相コイルとを備え、
各突極は、前記回転中心から放射状に延びている突極胴部と、この突極胴部の先端において略60度の角度を張る円弧状外周面を備えている突極頭部とを備え、
各突極の前記突極頭部は、前記突極胴部の中心軸線に対して、円周方向の一方の側に所定角度だけオフセットした状態に形成されており、
前記ロータコアは、プラスチック、ステンレススチールなどの非磁性体、または、プラスチックに磁性体粉末を混合させた構成の磁性プラスチックから形成されていることを特徴とする振動発生用の小型直流モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話機、ページャーなどの携帯用通信端末に搭載される振動発生用の小型直流モータなどの小型モータに関し、特に、ロータコアおよび界磁用磁石のコアに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機などには、マナーモードなどにおいて着信を知らせるための振動を発生する扁平な振動モータが搭載されている。振動モータとしては、偏心ロータを備えた小型直流モータが一般的に採用されており、例えば、下記の特許文献１に開示されている。また、本願人は、特許文献２において、２極構成の偏心ロータを用いて効率良く振動を発生することのできる振動発生用の小型直流モータを提案している。ここで、小型直流モータなどの小型モータにおいては、そのロータのロータコアの材質として珪素鋼板が一般に用いられている。また、モータにおける界磁用磁石のコアの材質も一般に珪素鋼板が用いられている。
【特許文献１】特開平１１−１８７６１０号公報
【特許文献２】特開２００６−２５５６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
小型モータでは、その回転半径が小さいので、モータ起動時に永久磁石によるコギングトルクがブレーキの働きをする。このため、ロータの起動時には、起動電流によって巻き線コイルから発生する起動トルクを大きくしておく必要がある。起動トルクが小さいと、ロータを円滑に起動させることができない。
【０００４】
特に、携帯電話機などに搭載されている振動発生用の小型直流モータでは、振動発生のために偏心ロータが用いられており、しかも、その回転半径が小さいので、モータ起動時に永久磁石によるコギングトルクがブレーキの働きをする。このため、偏心ロータの起動時には、起動電流によって巻き線コイルから発生する起動トルクを大きくしておく必要がある。起動トルクが小さいと、偏心ロータを円滑に起動させることができない。
【０００５】
本発明の課題は、小型モータにおいて小さな起動トルクによりロータを円滑に起動できるようにすることにある。
【０００６】
特に、本発明の課題は、偏心ロータを備えた振動発生用の小型直流モータにおいて、小さな起動トルクにより偏心ロータを円滑に起動できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の小型モータにおいては、ロータのロータコアが、プラスチック、ステンレススチールなどの非磁性体、または、プラスチックに磁性体粉末を混合させた構成の磁性プラスチックから形成されていることを特徴としている。
【０００８】
また、本発明の小型モータにおいては、界磁用磁石のコアが、プラスチック、ステンレススチールなどの非磁性体、または、プラスチックに磁性体粉末を混合させた構成の磁性プラスチックから形成されていることを特徴としている。
【０００９】
次に、本発明は、偏心ロータを備えた振動発生用の小型直流モータにおいて、前記偏心ロータのロータコアが、プラスチック、ステンレススチールなどの非磁性体、または、プラスチックに磁性体粉末を混合させた構成の磁性プラスチックから形成されていることを特徴としている。
【００１０】
また、本発明の振動発生用の小型直流モータは、６極に着磁された円環状の永久磁石を備えたステータと、前記ステータの内側に同軸状態に配置された２極構成の偏心ロータとを有している。前記偏心ロータは、回転中心から90度の角度間隔で放射状に延びる２つの突極を備えたロータコアと、各突極に巻き付けられているＵ相コイルおよびＶ相コイルとを備えている。各突極は、前記回転中心から放射状に延びている突極胴部と、この突極胴部の先端において略60度の角度を張る円弧状外周面を備えている突極頭部とを備えており、各突極の前記突極頭部は、前記突極胴部の中心軸線に対して、円周方向の一方の側に所定の角度だけオフセットした状態に形成されている。また、前記ロータコアは、プラスチック、ステンレススチールなどの非磁性体、または、プラスチックに磁性体粉末を混合させた構成の磁性プラスチックから形成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の小型モータでは、ロータの材質、あるいは界磁用磁石のコアの材質として、非磁性体、または、プラスチックに磁性体粉末を混合させた構成の磁性プラスチックを用いている。これらの材質からなるロータ、あるいは界磁用磁石のコアを用いると、モータ起動時のコギングトルクが抑制され、小さな起動トルクで円滑にモータを起動できるという効果が得られる。
【００１２】
また、本発明の振動発生用の小型直流モータでは、偏心ロータの２つの突極が円周方向に所定量だけ同一量だけオフセットしている。したがって、各回転位置において、常に、ロータに回転力が作用し、ロータがいずれの位置に停止していても当該ロータを回転駆動させることができる。また、各突極に巻いたＵ相、Ｖ相のコイルの中性点もコミュテータ端子として利用して各コイルへの通電切換を行っている。中性点をコミュテータ端子として利用しているので、２つのコイルへの通電状態に応じて抵抗が変動して、コギングが発生する。一般のモータではコギングを回避する必要があるが、振動を発生させるために用いる本発明の小型直流モータでは、ロータの偏心と、コギングの発生とによって、振動を効率良く発生させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、図面を参照して、本発明を適用した振動発生用の小型直流モータの実施例を説明する。
【００１４】
図１は本例の振動発生用の小型直流モータを示し、(ａ)はそのステータおよび偏心ロータの概略構成図であり、(ｂ)はそのコミュテータおよびブラシの概略構成図であり、(ｃ)はそのモータ結線図である。図２はその偏心ロータの具体的な形状を示す図であり、(ａ)はその平面図、(ｂ)はそのＡ−Ｏ−Ａ線で切断した部分の断面図であり、(ｃ)はそのＣ−Ｃ線で切断した部分の断面図であり、(ｄ)はそのＤ−Ｄ線で切断した部分の断面図である。
【００１５】
振動発生用の小型直流モータ１は、図１に示すように、６極に着磁された円環状の永久磁石２を備えたステータ３と、この内側において同軸状態に配置された２極構成の偏心ロータ４とを有している。偏心ロータ４の回転軸(図示せず)にはコミュテータ５が取り付けられており、このコミュテータ５を挟み、駆動電流供給用の一対のブラシ６ａ、６ｂが固定した位置に配置されている。
【００１６】
偏心ロータ４は、図１、２に示すように、ロータコア８と、このロータコア８に巻き付けられているＵ相コイル１５およびＶ相コイル１８とを有している。ロータコア８は、モータ回転軸(図示せず)が固定されている円筒状のボス９と、この外周面から90度の角度間隔で放射状(半径方向)に延びる２つの突極１１、１２とを備えている。本例では、偏心ロータ４のロータコア８がプラスチック素材から形成されている。例えば、ＭＣナイロン(商品名)からなる成形品である。
【００１７】
一方の突極１１は、モータ回転中心１０から半径方向に延びている突極胴部１３と、この先端に形成された略60度(本例では略57度)の角度を張る円弧状の突極頭部１４とを備えている。突極頭部１４の円弧状外周面１４ａは円環状のステータ永久磁石２の磁極面(内周面)２ａに一定のギャップで対峙している。突極胴部１３にはＵ相コイル１５が巻き付けられている。他方の突極１２も同一構成であり、突極胴部１６および突極頭部１７を備え、突極胴部１６にはＶ相コイル１８が巻き付けられている。したがって、偏心ロータ４は、回転中心１０に対して、その重心が２つの突極１１、１２が形成されている側にオフセットした偏心ロータである。
【００１８】
突極１１の突極頭部１４は、突極胴部１３の中心軸線１３ａを中心として、円周方向の一方の側(図においては反時計回りの方向)に約５度オフセットした状態に形成されている。すなわち、円周方向の一方の側に約33.6度の角度分だけ張り出しており、他方の側に約23.6度の角度分だけ張り出している。他方の突極１２も同様であり、その突極頭部１７は突極１１の場合と同一の方向に中心軸線１６ａに対して約５度だけオフセットした状態に形成されている。この結果、偏心ロータ４のいずれの回転位置においても、偏心ロータ４とステータ３の間に、円周方向の一方に向かう磁力が発生するので、偏心ロータ４をいずれの回転位置からでも回転を開始させることができる。
【００１９】
次に、コミュテータ５は、モータ回転中心１０を中心とする同心円上に配置した９個のコミュテータ端子２１を備えており、各コミュテータ端子は40度の角度を張る円弧板である。本例では、Ｕ相コイル１５に結線されているＵ端子２１Ｕと、Ｖ相コイル１８に結線されているＶ端子２１Ｖと、Ｕ相コイル１５およびＶ相コイル１８の共通接続点である中性点Ｃに結線されているＣ端子２１Ｃとが、この順序で時計回り方向に３周期分繰り返された配列構造となっている。端子の順序は、Ｖ端子２１Ｖ、Ｕ端子２１ＵおよびＣ端子２１Ｃとすることもできる。
【００２０】
この構成のコミュテータ５のコミュテータ端子２１には両側から一対のブラシ６ａ、６ｂが接触している。回転中心１０を通る直径方向の一方の側に位置しているブラシ片６ａは正側であり、他方の側に位置しているブラシ片６ｂが負側とされている。
【００２１】
図３および図４は、本例の小型直流モータ１における通電切り換わり状態を示す説明図である。偏心ロータ４は２極構成であり、ステータ２は６極構成であり、したがって、１２個の通電切換用のコミュテータ端子２１が備わっているので、偏心ロータ４が30度回転する毎に、通電が切り換わる。図３、４から分かるように、いずれの回転角度位置においても、偏心ロータ４には矢印方向の回転力が作用する。したがって、偏心ロータ４がいずれの回転角度位置で停止している場合であっても、偏心ロータ４を回転させることができる。また、偏心ロータ４の偏心回転に伴って振動が発生する。
【００２２】
さらには、Ｕ相およびＶ相コイル１１、１２の中性点Ｃもコミュテータ端子として利用されている。したがって、偏心ロータ４の回転角度位置に応じて、Ｕ相コイル１５、Ｖ相コイル１８が、直流電源に対して直列および並列状態に切り換わる。この結果、ライン抵抗が変動してコイルへの駆動電流が変動し、モータ回転力が変動する。このようなコギングトルクの発生は一般のモータにおいては好ましくない現象であるが、振動モータとして用いる場合には、コギングによって振動がより効果的に発生する。本例では、コイルのスター結線における中性点をコミュテータ端子の一つとして利用することにより、コギングを積極的に発生させているので、効率良く振動を発生させることができる。
【００２３】
これに加えて、本例の偏心ロータ４のロータコア８はプラスチック成形品である。一般的に用いられている珪素鋼板を用いた振動発生用の小型直流モータでは、振動発生のために用いられている偏心ロータの回転半径が小さいので、モータ起動時に永久磁石によるコギングトルクがブレーキの働きをする。このため、偏心ロータの起動時には、起動電流によって巻き線コイルから発生する起動トルクを大きくしておく必要がある。これに対して、本例ではロータコア８をプラスチック製としてあるので、モータ始動時に、小さな起動トルクで偏心ロータ４を円滑に起動できるという利点がある。
【００２４】
次に、図５(ａ)および(ｂ)は、偏心ロータ４のロータコアの別の例を示す平面図および断面図である。これらの図に示すロータコア８Ａは、一定厚さの非磁性金属、例えば、ステンレススチール板からなる同一形状のロータ片８０を厚さ方向に複数枚積層した構成となっている。このように、偏心ロータを一体物ではなく積層構造のものとしてもよい。また、偏心ロータの素材としてプラスチックの代わりに非磁性金属を用いてもよい。
【００２５】
さらには、偏心ロータの素材としては、プラスチックに鉄、コバルト、ニッケルなどの磁性体粉末を混ぜ込んだものを用いることもできる。
【００２６】
（その他の実施の形態）
なお、上記の実施例以外の構成の偏心ロータを備えた振動発生用の小型直流モータについても、その偏心ロータを、非磁性体、あるいは、プラスチックに磁性体粉末を混合させた構成の磁性プラスチックから形成すれば、その起動トルクの低減および円滑な起動を実現できる。
【００２７】
また、本発明は、振動発生用の小型直流モータ以外の小型モータに対しても同様に適用可能である。さらに、本発明を、小型モータの界磁用磁石のコアに適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明を適用した振動発生用の小型直流モータを示す図であり、(ａ)はそのステータおよび偏心ロータの概略構成図、(ｂ)はそのコミュテータおよびブラシの概略構成図、および、(ｃ)はそのモータ結線図である。
【図２】図１の偏心ロータの具体的な形状を示す図であり、(ａ)はその平面図、(ｂ)はそのＡ−Ｏ−Ａ線で切断した部分の断面図であり、(ｃ)はそのＣ−Ｃ線で切断した部分の断面図であり、(ｄ)はそのＤ−Ｄ線で切断した部分の断面図である。
【図３】図１の小型直流モータにおけるロータの30度毎の回転角度位置と、コミュテータ端子の極性と、コミュテータ端子およびブラシの位置関係とを示す説明図である。
【図４】図１の小型直流モータにおけるロータの30度毎の回転角度位置と、コミュテータ端子の極性と、コミュテータ端子およびブラシの位置関係とを示す説明図である。
【図５】図５(ａ)および(ｂ)は、図１、２の偏心ロータの別の例を示す平面図および断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１    振動発生用の小型直流モータ
２    永久磁石
３    ステータ
４    偏心ロータ
５    コミュテータ
６ａ、６ｂ    ブラシ
８、８Ａ    ロータコア
９    ボス
１０  モータ回転中心
１１、１２  ロータの突極
１３、１６  突極胴部
１３ａ、１６ａ  中心軸線
１４、１７  突極頭部
１５、１８  コイル
２１、２１Ｕ、２１Ｖ、２１Ｃ  コミュテータ端子
【図１】
2007252171.tif 000003
【図２】
2007252171.tif 000004
【図３】
2007252171.tif 000005
【図４】
2007252171.tif 000006
【図５】
2007252171.tif 000007