(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向の複数箇所に磁極を持つように軸方向着磁された環状の又は環状に配置された永久磁石からなる固定子と、
この固定子に対して回転自在に設けられ前記永久磁石の磁極面と対向する電機子が回転軸に偏心固定された回転子と、
この回転子の回転に伴って前記電機子に極性が順次反転する電流を供給する電流路を形成する整流子及びブラシからなる電流路形成手段とを有する直流振動モータにおいて、
前記電機子は、前記回転子の回転軸を中心とした回転方向の位置である空間位相が等しくなるように同軸配置された第１のコイル及び第２のコイルと、前記空間位相には関わりのない抵抗素子とを備え、
前記電流路形成手段は、前記第１のコイル、第２のコイル及び抵抗素子の少なくとも２つに電流をそれぞれ供給するものであることを特徴とする直流振動モータ。
【請求項２】
前記固定子は、周方向に４つの磁極を有し、
前記電機子の第１及び第２のコイルは、前記固定子の４つの磁極のうち１乃至２つの磁極を覆う大きさに同軸巻回され、
前記電流路形成手段を構成する整流子は、前記回転子に取り付けられて前記回転子の回転方向に６分割されると共に、各対向する分割体が共通接続されて各分割体の対が前記第１のコイル、第２のコイル及び抵抗にそれぞれ接続され、
前記電流路形成手段を構成するブラシは、前記固定子に取り付けられて前記整流子に対して前記空間位相の差が９０度となる位置関係をもってそれぞれ接続される２つのブラシからなるものであることを特徴とする請求項１記載の直流振動モータ。
【請求項３】
前記第２のコイルは前記第１のコイルの内側に巻回されたものであることを特徴とする請求項１又は２記載の直流振動モータ。
【請求項４】
前記第１及び第２のコイルは、２線コイルにより同時に形成されたものであることを特徴とする請求項１又は２記載の直流振動モータ。
【請求項５】
周方向の複数箇所に磁極を持つように軸方向着磁された環状の又は環状に配置された永久磁石からなる固定子に対して、回転子を回転自在に設けると共に、前記回転子の前記永久磁石の磁極面と対向する電機子が回転軸に偏心固定され、前記回転子の回転に伴って前記電機子に極性が順次反転する電流を供給する電流路を整流子及びブラシからなる電流路形成手段で形成した直流振動モータにおける電機子構造において、
前記回転子の回転軸を中心とした回転方向の位置である空間位相が等しくなるように同軸配置された第１のコイル及び第２のコイルと、前記空間位相には関わりのない抵抗素子とを備え、これら第１のコイル、第２のコイル及び抵抗素子の少なくとも２つが前記電流路形成手段によって電流をそれぞれ供給されるようにしたことを特徴とする直流振動モータの電機子構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話の着信振動発生装置等に使用される直流振動モータに関し、特に小型化に適した扁平型直流振動モータ及びその電機子構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
小型の無線電話呼び出し装置や携帯電話等に利用される扁平型直流振動モータとして、従来より、例えば図８に示すように、回転子を偏心構造としたものが知られている（特開平６−２０５５６５号）。この振動モータは、環状に配置されて軸方向に着磁された４つの永久磁石１０１からなる固定子１０２と、この固定子１０２の永久磁石１０１と軸方向に対向する電機子１０３を備えた回転子１０４とからなり、回転子１０４の電機子１０３が、電流が供給される３つのコイル１０５を周方向に近接配置させて全体が扇状となるように構成することにより、回転子１０４を偏心構造としたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、携帯電話の普及に伴い、電車内等での着信振動を携帯電話本体ではなく、いつも身につけている腕時計等で感じることができるように、従来よりも更に小型の直流振動モータが望まれている。しかし、上述した従来の扁平型直流振動モータでは、周方向の一箇所に集中させるとは言うものの、三相コイルを周方向に並べて配置するので、回転子は、ある程度大きくならざるを得ず、この結果、全体の小型化を図ることが困難であるという問題がある。
【０００４】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、従来に比べてより一層の小型化及び軽量化を図ることができる直流振動モータを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る直流振動モータは、周方向の複数箇所に磁極を持つように軸方向着磁された環状の又は環状に配置された永久磁石からなる固定子に対して、回転子を回転自在に設けると共に、前記回転子の前記永久磁石の磁極面と対向する電機子が回転軸に偏心固定され、前記回転子の回転に伴って前記電機子に極性が順次反転する電流を供給する電流路を整流子及びブラシからなる電流路形成手段で形成した直流振動モータにおける電機子構造において、前記回転子の回転軸を中心とした回転方向の位置である空間位相が等しくなるように同軸配置された第１のコイル及び第２のコイルと、前記空間位相には関わりのない抵抗素子とを備え、これら第１のコイル、第２のコイル及び抵抗素子の少なくとも２つが前記電流路形成手段によって電流をそれぞれ供給されるようにしたことを特徴とする。
【０００６】
また、本発明に係る直流振動モータの電機子構造は、周方向の複数箇所に磁極を持つように軸方向着磁された環状の又は環状に配置された永久磁石からなる固定子に対して、回転子を回転自在に設けると共に、前記回転子の前記永久磁石の磁極面と対向する電機子が回転軸に偏心固定され、前記回転子の回転に伴って前記電機子に極性が順次反転する電流を供給する電流路を整流子及びブラシからなる電流路形成手段で形成した直流振動モータにおける電機子構造において、前記回転子の回転軸を中心とした回転方向の位置である空間位相が等しくなるように同軸配置された第１のコイル及び第２のコイルと、前記空間位相には関わりのない抵抗素子とを備え、これら第１のコイル、第２のコイル及び抵抗素子の少なくとも２つが前記電流路形成手段によって電流をそれぞれ供給されるようにしたことを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、電機子が空間位相を等しくするように配置された第１及び第２のコイルと、空間位相には関わらない抵抗とにより構成され、前記第１及び第２のコイル並びに抵抗の少なくとも２つに電流を供給するように構成されているので、電機子は、見かけ上１コイルモータと同様に小型、軽量化することができ、製造コストも低減することができる。しかも、本発明によれば、第１及び第２のコイル並びに抵抗を設けたことにより、整流子とブラシとの位置関係において、電気的無通電域（デッドポイント）がなく、電源供給さえ確実に行えばいつでもスムーズな回転が得られる。
【０００８】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記固定子は、例えば周方向に４つの磁極を有し、前記電機子の第１及び第２のコイルは、前記固定子の４つの磁極のうち１乃至２つの磁極を覆う大きさに同軸巻回され、前記電流路形成手段を構成する整流子は、前記回転子に取り付けられて前記回転子の回転方向に６分割されると共に、各対向する分割体が共通接続されて各分割体の対が前記第１のコイル、第２のコイル及び抵抗にそれぞれ接続され、前記電流路形成手段を構成するブラシは、前記固定子に取り付けられて前記整流子に対して前記空間位相の差が９０度となる位置関係をもってそれぞれ接続される２つのブラシからなるものである。
【０００９】
また、前記第２のコイルは前記第１のコイルの内側に巻回されたものであっても良いし、前記第１及び第２のコイルは、２線コイルにより同時に形成されたものであってもよい。いずれの場合でも１コイル製造と製造工程は殆ど代わらないので、製造コストを抑えることができる。
【００１０】
なお、前記電機子は、前記第１及び第２のコイルが前記固定子の１つの磁極位置の真正面となる位置よりもずれた位置で静止するように静止位置を規定する磁性体からなる静止位置規定手段を備えるようにしても良い。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示した実施例を参照して、本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例に係る扁平型直流振動モータを示す分解斜視図、図２は平面図である。
この直流振動モータは、固定子１と、この固定子１に回転自在に装着された回転子２と、回転子２を密閉する円筒状のカバー３とにより、全体が扁平円筒状となるように構成されている。固定子１は、円盤状のプレート１１と、このプレート１１の上に、Ｓ極とＮ極とが交互に並ぶように、環状に配置されて軸方向に着磁された４つの永久磁石１２と、プレート１１の中央から立ち上がる回転子２の支持用の支持軸１３と、永久磁石１２の間の隙間からプレート１１の中心部に向かって延びる、９０度の空間位相の差をもって配置された２つのブラシ１４とにより構成されている。また、回転子２は、支持軸１３に回転自在に支持される回転軸２１と、この回転軸２１の周方向の一部に偏心状態で固定された電機子２２と、回転軸２１の外周面に配置された、周方向に６分割された整流子（コンミテータ）２３とを備えて構成されている。整流子２３は、ブラシ１４と共に電流路形成手段を構成する。電機子２２は、同軸巻回された第１のコイル２４（外側のコイル）と、第２のコイル２５（内側のコイル）と、これらコイル２４，２５と接続される抵抗２６と、これらを一体的に支持する樹脂フレーム２７と、後述する位置規定用の磁性体のピン２８とを含む。
【００１２】
第１のコイル２４、第２のコイル２５及び抵抗２６は、例えば図３（ａ）に示すように、スター結線される。整流子２３は、６分割された分割片のうち、対向する分割片同士が接続され、これら接続された分割片のペアがそれぞれ第１のコイル２４、第２のコイル２５及び抵抗２６に接続される。この整流子２３に対して９０度の空間位相の差をもって配置されたブラシ１４から電流が供給される。これにより、回転子２が回転すると、第１のコイル２４、第２のコイル２５及び抵抗２６に、電源からブラシ１４及び整流子２３を介して電流が供給される。このとき、２つのブラシ１４は、第１及び第２のコイル２４，２５及び抵抗２６に接続された整流子２３の少なくとも２つと接続される。回転子２の回転角度によっては片方のブラシ１４に２つの整流子２３が接触することがあるが、これによって電機子２２の回転角度によらず、電機子に電流を供給し続けることができる。また、同図（ｂ）に示すように、これら第１のコイル２４、第２のコイル２５及び抵抗２６をΔ結線によって接続するようにしても良い。抵抗２６は、そのインピーダンスがコイル２４，２６のインピーダンスと整合する値に設定されている。
【００１３】
図４は、この直流振動モータの動作を説明するためのトルク波形図であり、図中斜線を示した部分が電流供給区間を示している。図示のように、コイルに電流が流れている時の発生トルクは、コイルと磁極位置との位置関係及び電流値によって決定されるが、第１のコイル２４と第２のコイル２５とは、空間的位相が等しいため、電流が供給されている期間での発生トルクはほぼ等しい。なお、抵抗２６には、電流が流れていてもトルクは発生しない。
【００１４】
図中ａ〜ｆにおける回転子２と固定子１との位置関係を図５（ａ）〜（ｆ）にそれぞれ対応して示す。ａ区間では、図５（ａ）に示すように、ブラシ１４と整流子２３との位置関係により、第１及び第２のコイル２４，２５に電流が流れ、抵抗２６には電流は流れない。２つのコイル２４，２５は、２つの永久磁石１２を均等にまたがる位置を通過するので、コイル２４，２５には共に最も大きなトルクが発生する。
【００１５】
時刻ｂでは、図５（ｂ）のように、第１のコイル２４については電流が継続的に流れるが、第２のコイル２５への電流供給が断たれ、抵抗２６に電流が流れ始める。以後、区間ｃでは、同図（ｃ）のように、第１のコイル２４と抵抗２６に電流が流れ、第１のコイル２４のみに発生するトルクによって回転子２は回転する。
【００１６】
時刻ｄになると、同図（ｄ）のように、第１のコイル２４への電流供給が断たれ、第２のコイル２５への電流供給が開始される。この間、抵抗２６には電流が流れ続ける。区間ｅでは、同図（ｅ）のように、第２のコイル２５と抵抗２６とに電流が流れ、次の磁極との関係で回転トルクが継続的に発生する。時刻ｆでは、抵抗２６への電流供給が断たれ、第１のコイル２４への電流供給が開始される。
【００１７】
このように、この直流振動モータでは、電機子２２がどの角度にあってもいずれか１つ以上のコイルに電流が流れる。第１，第２のコイル２４，２５に電流が流れると、永久磁石１２の磁力線によってフレミングの左手の法則に従った一定の向きの回転トルクが発生する。もし抵抗２６を第３のコイルとして第１及び第２のコイル２４，２５と同軸配置したとすると、第３のコイルには、第１及び第２のコイル２４，２５とは別の向きの電流が流れ、磁力の向きが反対になるため、回転子２の回転負荷となることが予想されるが、この実施例のモータのように、３相のうちの２相分についてのみコイル２４，２５に電流を流し、他の１相分についてはトルク発生がない抵抗２６に電流を流すようにしているので、上記のような回転負荷が生じることもなく、スムーズな回転が可能になる。回転子２が回転すると、電機子２２が回転軸２１に対して偏心しているため、遠心力により振動が発生する。
【００１８】
このモータでは、整流子２３の隣接分割片間が短絡しても、必ず電源間には、コイル２４，２５又は抵抗２６が介在するので短絡電流は流れない。このため、隣接分割片間を極力短くすることができ、電流が流れないデッドポイントをゼロにすることができる。これにより、起動時に電流が流れずに起動不能になるという現象は防止することができる。
【００１９】
しかし、第１及び第２のコイル２４，２５が１つの磁極の真上に位置した状態で停止すると、電機子２２は、どちらの向きにでも回転可能になり、回転方向が定まらなくなる。このため、この実施例では、電機子２２に磁性体からなる位置規定用のピン２８を周方向に突出するように設けている。これにより、ピン２８は、永久磁石１２と永久磁石１２との間の位置に磁力を受けて移動するので、電機子２２の停止状態での位置は、図２に示すように、必ず一方の回転トルクを受ける位置に位置決めされることになる。
【００２０】
なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではない。上記実施例では、第１のコイル２４を外側巻線、第２のコイル２５を内側巻線としたが、例えば図６に示すように、第１のコイル３１及び第２のコイル３２を２重巻線で同時に形成するようにしても良い。第１及び第２のコイル２４，２５をこのように２重巻線で形成すると、両コイル３１，３２に均等な回転トルクが発生するうえ、１巻コイルの作成と同様に作成することができるので、製造工程も簡単になる。
【００２１】
また、図５に示した静止位置規制手段としてのピン２８と同様の機能を有するものとして、図７に示すように、ピン３３を、第１及び第２のコイル２４，２５と回転方向の端の位置で重なるように、且つ磁力線の向きに沿うように少し傾けて配置するようにしてもよい。このようにすることで、電機子２２をよりコンパクトにすることができる。なおこの場合、ピン３３の角度は、静止位置及び回転駆動に影響を及ぼさない程度の磁気吸引力を得るために適切な角度に決定すれば良い。
【００２２】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、電機子が空間位相を等しくするように配置された第１及び第２のコイルと、空間位相には関わらない抵抗とにより構成され、前記第１及び第２のコイル並びに抵抗の少なくとも２つに電流を供給するように構成されているので、電機子は、見かけ上１コイルモータと同様に小型、軽量化することができ、製造コストも低減することができるうえ、第１及び第２のコイル並びに抵抗のどれかには必ず電流が流れるので、電気的無通電域（デッドポイント）を無くすことが出来、スムーズな起動が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例に係る直流振動モータの分解斜視図である。
【図２】  同直流振動モータの平面図である。
【図３】  同直流振動モータの回路図である。
【図４】  同直流振動モータの発生トルクと時間との関係を示す図である。
【図５】  同直流振動モータのトルク発生原理を説明するための図である。
【図６】  本発明の他の実施例に係る直流振動モータの平面図である。
【図７】  本発明の更に他の実施例に係る直流振動モータの平面図である。
【図８】  従来の直流振動モータの平面図である。
【符号の説明】
１，１０２…固定子、２，１０４…回転子、３…カバー、１１…プレート、１２，１０１…永久磁石、１３…支持軸、１４…ブラシ、２１…回転軸、２２…電機子、２３…整流子、２４，３１…第１のコイル、２５，３２…第２のコイル、２６…抵抗。
【図１】
0003776656.tif 000002
【図２】
0003776656.tif 000003
【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】
0003776656.tif 000009