(57)【要約】【課題】小型かつ低コストで発生する振動を低減させるモータを提供する。【解決手段】ケーシングに駆動手段が設けられたモータ１００において、ケーシングには圧電素子１６１と抵抗１６２が設けられ、互いに接続されて閉回路を構成している。そして、ケーシングに凹部１１２ａが設けられ、凹部に圧電素子及び抵抗が配置されている。そして圧電素子の電気容量をＣ、ケーシングの固有振動数をｆとしたときに、抵抗の抵抗値Ｒが、（１／（２πＣｆ））の式で求められる値に設定されている。【選択図】図２
2009268172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングに駆動手段が設けられたモータにおいて、
前記ケーシングには圧電素子と抵抗が設けられ、互いに接続されて閉回路を構成していることを特徴とするモータ。
【請求項２】
請求項１に記載のモータにおいて、
前記ケーシングに凹部が設けられ、該凹部に前記圧電素子及び前記抵抗が配置されていることを特徴とするモータ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のモータにおいて、
前記圧電素子の電気容量をＣ、前記ケーシングの固有振動数をｆとしたときに、前記抵抗の抵抗値Ｒが、（１／（２πＣｆ））の式で求められる値に設定されていることを特徴とするモータ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のモータにおいて、
前記ケーシングに防振材が取り付けられていることを特徴とするモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーシングに駆動手段が設けられたモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器には様々なモータが用いられているが、騒音を抑えた電子機器が求められるなかで、モータの騒音低減のため、騒音の発生原因の一つであるモータの振動を低減させるための種々の手段が検討されている。
モータの騒音は、ケーシングに設けられた駆動手段のエネルギーがケーシングに振動として伝達され、そのケーシングの振動が外部に伝達されることにより生じる。
ケーシングの振動を低減させる一つの手段として、軸線がブレる恐れのあるモータの出力軸に弾性部材を当接させて側圧を付与することにより、出力軸が回転する際の振動を低減させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
また他の手段として、ケーシングを厚くして剛性を高めることにより、ケーシングの振動を低減させるものがある。
【特許文献１】特開２００４−６４９６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１のモータでは、ケーシングの振動を低減させる機構が複雑になるので、全体として大型化し、製造コストが増大してしまう。
一方、ケーシングを厚くして振動を低減させる場合には、ケーシングが重くなり、製造コストが増大してしまう。
【０００４】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、小型かつ低コストで発生する振動を低減させるモータを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明のモータは、ケーシングに駆動手段が設けられたモータにおいて、前記ケーシングには圧電素子と抵抗が設けられ、互いに接続されて閉回路を構成していることを特徴としている。
【０００６】
この発明によれば、ケーシングに圧電素子が設けられているので、ケーシングが振動する際に、圧電素子も振動し変形する。圧電素子は変形すると起電力が生じるが、抵抗がこの起電力により熱を発生して電力を消費する。このため、抵抗で熱エネルギーが消費されるので、ケーシングに減衰力が作用しケーシングの振動を低減させ、ケーシングから外部に伝達される振動及び騒音を抑えることができる。
また、モータ振動低減部が、圧電素子と抵抗という小型の電子部品を互いに接続した閉回路だけからなるので、小型かつ低コストで効果的にケーシングの振動を低減させることができる。
【０００７】
また、前記ケーシングに凹部が設けられ、該凹部に前記圧電素子及び前記抵抗が配置されていることがより好ましい。
この発明によれば、圧電素子や抵抗がケーシングの凹部に配置されるので、ケーシングの内部空間をさらに大きく確保することができ、モータ全体をより小型にすることができる。
【０００８】
また、前記圧電素子の電気容量をＣ、前記ケーシングの固有振動数をｆとしたときに、前記抵抗の抵抗値Ｒが、（１／（２πＣｆ））の式で求められる値に設定されていることがより好ましい。
この発明によれば、抵抗の抵抗値Ｒを（１／（２πＣｆ））の式で求められる値に設定することにより抵抗で消費する電力が最も大きくなるので、ケーシングの振動を最も効果的に低減させることができる。
【０００９】
また、前記ケーシングに防振材が取り付けられていることがより好ましい。
圧電素子と抵抗を互いに接続した閉回路は、圧電素子の電気容量Ｃと抵抗の抵抗値Ｒとの関係により定まる固有振動数を中心とする一定範囲の振動の低減に大きな効果がある。一方、防振材は幅広い範囲の振動数を平均的に抑えることができる。したがって、これらの二つの振動を低減させる機構を組み合わせることにより、モータに生じる振動をより効果的に低減させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のモータによれば、圧電素子と抵抗を互いに接続した閉回路を備えることで、小型かつ低コストで発生する振動を効果的に低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（第一の実施形態）
以下、本発明の第一実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１から図３は、本発明の第一実施形態のモータ１００の説明図である。図１はモータの側面図、図２は図１中の切断線Ｚ−Ｚの断面図、図３は図２中の要部拡大図である。
このモータ１００は、ケーシング１１０に設けられた一対の入力端子１２１に直流電圧が印加されると、ケーシング１１０に設けられた駆動手段１３０がケーシング１１０の軸線Ａを中心に回転し、駆動力を出力する装置である。
【００１２】
モータ１００は、駆動力を発生して出力する駆動手段１３０と、駆動手段１３０を収容するケーシング１１０と、ケーシング１１０に設けられ直流電圧が印加される入力端子１２１と、ケーシング１１０に伝達した振動を低減させるモータ振動低減部１６０とを備える。
ケーシング１１０は、断面が矩形である筒状の金属板からなる外周部１１２に、金属板をプレス加工した天井部１１１及び底部１１３をかしめ付けて形成されている。そして、天井部１１１及び底部１１３の中央部には、軸受け用の孔１１１ａ及び孔１１３ａがそれぞれ備えられている。なお、孔１１１ａ及び孔１１３ａは、それぞれの中心が軸線Ａに一致するように配置されている。
【００１３】
駆動手段１３０は、磁力を有し、ケーシング１１０に取り付けられ固定される固定部１４０と、後述する固定部１４０との間に作用する磁力を利用して回転し駆動力を発生して出力する回転部１５０とを有する。
また、固定部１４０は、直流電流を回転部１５０に導く一対のブラシ１４１と、金属板で形成されブラシ１４１を支持する一対のブラシホルダー１４２と、ケーシング１１０に固定された一対の界磁用磁石１４３、１４４とを備える。
界磁用磁石１４３、１４４は永久磁石であり、ケーシング１１０の内側に対向して固定され、界磁用磁石１４３、１４４の軸線Ａ側の面は、軸線Ａを軸とする円筒面の一部の形状になるように設定されている。そして図２に示すように、一方の界磁用磁石１４３の軸線Ａ側の面がＮ極、他方の界磁用磁石１４４の軸線Ａ側の面がＳ極と、異なる極性になるように設定されている。
なお、一対のブラシホルダー１４２はそれぞれが入力端子１２１に接続されている。
【００１４】
回転部１５０は、軸線Ａに沿って配置された略棒状の出力軸１５１と、出力軸１５１に固定され三個で一組となる整流子１５２と、三個の整流子１５２間の電気の伝導を断つ絶縁部１５３と、界磁用磁石１４３、１４４との間にＤ方向に回転するための磁力を生じるコイル１５５と、界磁用磁石１４３、１４４とコイル１５５との間に作用する磁力を強める回転子１５４とで構成されている。
【００１５】
出力軸１５１は、天井部１１１の孔１１１ａ及び底部１１３の孔１１３ａにより、軸線Ａを中心に回転可能となるように支持されていて、駆動力を出力する。
そして、出力軸１５１の周方向等角度毎に整流子１５２が三カ所配置され、三個の整流子１５２間に三個の絶縁部１５３が固定されている。
回転子１５４は三個で一組となって出力軸１５１の周方向等角度毎に三カ所配置され、出力軸１５１に固定されている。三個の回転子１５４にはそれぞれ同じ向きに導線が巻かれ、回転子１５４が軸となってコイル１５５を形成している。各コイル１５５の一対の端子は、それぞれが二つの整流子１５２に接続されていて、コイル１５５に流れる電流の向きは、整流子１５２によって切り替えられる。
【００１６】
図３に示すように、ケーシング１１０の外周部１１２の内面には、外周部１１２の一部分の肉厚を薄くして形成された凹部１１２ａが設けられている。この凹部１１２ａには、圧電素子１６１の端と抵抗１６２の端を導線１６３で互いに接続して閉回路を構成したモータ振動低減部１６０が配置されている。
圧電素子１６１と抵抗１６２は、凹部１１２ａに接着剤等で固定されている。このとき図１に示すように、圧電素子１６１は、中心がケーシング１１０の側面の中央の点Ｐ（ケーシング１１０において、奥行きＬの中心でありかつ高さＨの中心である点）に一致するように配置されている。なお、点Ｐは外周部１１２上の点である。
【００１７】
本実施形態ではモータ振動低減部１６０を凹部１１２ａに納めるために、それぞれが薄い板状の圧電素子１６１及び抵抗１６２が用いられている。
圧電素子１６１の材質としては、ロッシェル塩やチタン酸バリウムなど金属酸化物の粉末を圧縮焼成した圧電セラミックス等を用いることができる。
また、圧電素子１６１の導線１６３に接続された両端間の電気容量をＣ、ケーシング１１０の固有振動数をｆとしたときに、抵抗１６２の抵抗値Ｒは、（１／（２πＣｆ））の式で求められる値に設定されている。
【００１８】
次に、モータ１００の作用について説明する。
一対の入力端子１２１間に直流電圧を印加すると、直流電流は入力端子１２１から、ブラシホルダー１４２、ブラシ１４１、整流子１５２、コイル１５５の順に流れる。そして、例えば図２の左側の回転子１５４の外面Ｋは、コイル１５５に流れる電流の周囲に生じる磁界によりＳ極になり、界磁用磁石１４３のＮ極との間に引力を生じ、界磁用磁石１４４のＳ極との間に斥力を生じて、回転部１５０をＤ方向に回転させる駆動力を発生する。
【００１９】
図２に示す左側の回転子１５４が界磁用磁石１４３に近づくと、ブラシ１４１と整流子１５２との位置関係によりこの回転子１５４のコイル１５５には電流が流れなくなり、外面Ｋの極性は無くなるが、回転子１５４は慣性により回転を続ける。
そして、左側の回転子１５４が位置Ｍに至ると、コイル１５５には先程とは逆向きの電流が流れる。このため、外面ＫはＮ極になり、界磁用磁石１４３のＮ極との間に斥力を生じ、界磁用磁石１４４のＳ極との間に引力を生じて、回転部１５０をＤ方向に回転させる駆動力を発生する。
【００２０】
以上の動作を繰り返すことで、固定部１４０と回転部１５０とからなる駆動手段１３０は、出力軸１５１にＤ方向に回転させる駆動力を発生する。
【００２１】
そして、駆動手段１３０の回転部１５０が軸線Ａを中心に回転運動すると、回転部１５０が回転運動する際の振動がケーシング１１０に伝達され、ケーシング１１０が振動する際に、ケーシング１１０の外周部１１２に固定されている圧電素子１６１も振動し、変形する。
ここで、圧電素子１６１は、圧電素子１６１の両端間に力を加えられて変形するとその両端間に起電力を生じ、圧電素子１６１の変形量が大きいほどその起電力は大きくなる。圧電素子１６１の両端間に生じる起電力により、圧電素子１６１の両端間に導線１６３を介して接続されている抵抗１６２が熱を発生して電力を消費する。このため、抵抗１６２で熱エネルギーが消費されるので、ケーシング１１０に減衰力が作用しケーシング１１０の振動を低減させ、ケーシング１１０から外部に伝達される振動及び騒音を抑えることができる。
【００２２】
そして、本発明の第一実施形態のモータ１００によれば、モータ１００の振動を低減させるモータ振動低減部１６０が、圧電素子１６１と抵抗１６２という小型の電子部品を互いに接続した閉回路だけからなるので、小型かつ低コストで効果的にケーシング１１０の振動を低減させることができる。
また、ケーシング１１０の素材の金属板の板厚を薄くして剛性を弱めてもよい。モータ振動低減部１６０は、ケーシング１１０が薄くてもケーシング１１０の振動を低減させることができるからである。
【００２３】
また、圧電素子１６１は、中心がケーシング１１０の側面の中央の点Ｐに一致するように固定されている。
点Ｐは、ケーシング１１０が振動する際の振幅が最も大きくなる腹の位置にあたる。圧電素子１６１は変形量が大きいほど起電力も大きくなるので、圧電素子１６１の中心が点Ｐ一致するように貼り付けられたときに、圧電素子１６１の起電力は最も大きくなる。したがって、抵抗１６２で消費される電力がより大きくなるので、ケーシング１１０の振動をより効果的に低減させることができる。
【００２４】
また、モータ１００のケーシング１１０の外周部１１２に凹部１１２ａが設けられ、凹部１１２ａに圧電素子１６１及び抵抗１６２が配置されている。
このため、ケーシング１１０の内部空間をさらに大きく確保することができ、モータ１００全体をより小型にすることができる。
【００２５】
また、圧電素子１６１の電気容量をＣ、ケーシング１１０の固有振動数をｆとしたときに、抵抗１６２の抵抗値Ｒが、（１／（２πＣｆ））の式で求められる値に設定されている。
これにより、抵抗１６２で消費される電力が最も大きくなるので、ケーシング１１０の振動を最も効果的に低減させることができる。
【００２６】
次に、モータ１００に直流電圧を印加し、生じる振動を測定した結果について以下の設定例に基づいて説明する。
図４は、横軸を抵抗１６２の抵抗値Ｒ、縦軸を点Ｐにおける振幅低減率としたグラフである。ここで、モータ１００に対して、モータ振動低減部１６０の片方の導線１６３を切断して、抵抗で電力を消費しないようにしたモータを比較例とし、これを基準として振幅低減率を測定した。
なお、点Ｐにおける振幅低減率とは、実施例のモータ１００の点Ｐにおける振幅を、比較例であるモータの対応する位置における振幅で除した値である。
図４から分かるように、抵抗値Ｒを（１／（２πＣｆ））の式で求められる値２４１に設定したときに、振幅低減率が最小となる。これは、抵抗１６２で消費される電力が最大となり、ケーシング１１０から消費される振動のエネルギーも最大になるからである。
【００２７】
また図５は、横軸をケーシング１１０の振動数、縦軸を伝達関数としたグラフである。
ここで、伝達関数とは、ケーシング１１０にある力を作用させて振動させた時のケーシング１１０の変位を、前述の力で除したものである。実線２５１は本発明の実施例のモータ１００の試験結果であり、点線２５２は、上述した比較例のモータの試験結果である。
なお、モータ１００の抵抗値Ｒは、（１／（２πＣｆ））の式で求められる値に設定されている。
図５から分かるように、第一実施形態のモータ１００は、ケーシング１１０の固有振動数ｆと対応する値２５３を中心とする一定範囲の振動の低減に大きな効果がある。
【００２８】
（第二の実施形態）
図６は、本発明の第二実施形態のモータ２００の断面図である。なお説明の便宜上、本発明の第二実施形態において、前述の第一実施形態で説明した構成要素と同一の構成要素については同一符号を付して、その説明を省略する。
第二実施形態のモータ２００が第一実施形態のモータ１００と異なる点は、第二実施形態では防振材であるグラスウール２０４が、ケーシング１１０の内部に取り付けられている点である。第二実施形態でグラスウール２０４は、外周部１１２の内部に外周部カバー２０２で取り付けられ、天井部１１１及び底部１１３の内部に図示しない天井部カバー及び底部カバーでそれぞれ取り付けられている。
そしてブラシホルダー１４２と界磁用磁石１４３、１４４は外周部カバー２０２に固定され、出力軸１５１は図示しない天井部カバー及び底部カバーで、軸線Ａを中心に回転可能になるように支持されている。
【００２９】
圧電素子１６１と抵抗１６２を接続した閉回路は、圧電素子１６１の電気容量Ｃと抵抗１６２の抵抗値Ｒとの関係により定まる固有振動数を中心とする一定範囲の振動の低減に大きな効果がある。一方、グラスウール２０４は幅広い範囲の固有振動数を平均的に抑えることができる。したがって、これらの２つの固有振動数を低減させる装置を組み合わせることにより、モータ２００に生じる振動をより効果的に低減させることができる。
【００３０】
以上、本発明の第一実施形態及び第二実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更等も含まれる。
例えば、上記第一実施形態及び第二実施形態では、外周部１１２の内面に設けた凹部１１２ａに圧電素子１６１と抵抗１６２を配置した。
しかし、ケーシング１１０に凹部１１２ａを設けずに、圧電素子１６１と抵抗１６２を配置してもよい。圧電素子１６１と抵抗１６２はケーシング１１０の内部空間に対して充分小型なので、凹部１１２ａを設けずに配置してもモータ振動低減部１６０が占める内部空間が最小限となり、モータ１００、２００を小型にすることができるからである。
【００３１】
また、上記第一実施形態及び第二実施形態では、凹部１１２ａを外周部１１２の外面に設けて、その凹部１１２ａに圧電素子１６１と抵抗１６２を配置してもよい。
【００３２】
また、上記第一実施形態及び第二実施形態では、圧電素子１６１は、中心がケーシング１１０の中心の点である点Ｐ一致するように配置された。
しかし、ケーシング１１０の振動の腹がケーシング１１０内部の支持構造等により点Ｐからずれる場合には、圧電素子１６１は、中心が点Ｐではなく、ケーシング１１０の振動の腹に一致するように配置されてもよい。
【００３３】
また、上記第一実施形態及び第二実施形態では、モータ振動低減部１６０を、ケーシング１１０の四面ある側面のうち一面に配置したが、モータ振動低減部１６０を四面のうちの複数の面に配置してもよい。
【００３４】
また、上記第一実施形態及び第二実施形態では、ケーシング１１０の外周部１１２の凹部１１２ａに圧電素子１６１と抵抗１６２を接着剤等で固定した。しかし、図７に示すように、配線回路が印刷されたプリント基板１７３に、抵抗１７２と抵抗１７２より厚い圧電素子１７１を実装したモータ振動低減部１７０の圧電素子１７１の天面１７１ａを、凹部１１２ａに接着剤等で固定してもよい。なお、圧電素子１７１を抵抗１７２より厚くするのは、圧電素子１７１を確実に凹部１１２ａに固定するためである。
また、このときに、抵抗１７２は凹部１１２ａに固定してもよいし、固定しなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第一実施形態のモータの側面図である。
【図２】図１における切断線Ｚ−Ｚの断面図である。
【図３】図２における要部拡大図である。
【図４】本発明の第一実施形態のモータの振動測定結果の説明図である。
【図５】本発明の第一実施形態のモータの振動測定結果の説明図である。
【図６】本発明の第二実施形態のモータの断面図である。
【図７】本発明の実施形態の変形例のモータの断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１００、２００  モータ
１１０  ケーシング
１１２ａ  凹部
１３０  駆動手段
１６１、１７１  圧電素子
１６２、１７２  抵抗
２０４  グラスウール（防振材）
【図１】
2009268172.tif 000003
【図２】
2009268172.tif 000004
【図３】
2009268172.tif 000005
【図４】
2009268172.tif 000006
【図５】
2009268172.tif 000007
【図６】
2009268172.tif 000008
【図７】
2009268172.tif 000009