JP3512853B2 - 振動モータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、振動モータに係り、例
えば、ページャ等に用いて好適な、自己の回転運動を振
動に変換する振動モータに関するものである。

【０００２】〔発明の背景〕近年、通信の発達に伴っ
て、無線局から送信される電波を利用して目的の相手に
対してメッセージを送るページャが急激に普及してい
る。

【０００３】このページャは、無線を使ってトーン信号
や簡単なデータを送ることで、相手から自分宛に呼び出
し信号、あるいはメッセージが入ったことを知らせてく
れる移動体通信システムであり、代表的なものとして呼
び出し報知専用型、メッセージ表示型のもがあり、それ
ぞれポケットタイプ、カードタイプ、腕時計タイプ等の
種々のタイプがある。

【０００４】また、ページャによるメッセージ受信の際
には、従来、自分宛にメッセージが入ったことをアラー
ムの呼び出し音等によって報知するものが一般的であっ
たが、音による呼び出し報知が好ましくない利用状況を
想定し、音の代わりに振動によって受信報知を行うもの
も近年数多く提供されつつある。

【０００５】一般に、振動力を必要とする場合、往復運
動により振動を得るものと、回転運動により振動を得る
ものとが考えられるが、動体の往復運動による振動の場
合では、動体の慣性を殺して繰り返し反転させなければ
ならず効率が悪い。

【０００６】一方、これに対し、モータ等の回転運動を
利用した振動の場合は、常に回転の順方向に偏心分銅を
回転させることから慣性を有効に利用することができ、
同時に振動の周波数は回転数で定まるために騒音のでな
い範囲に設定することができるので、分銅の回転数とモ
ータ本体とが共振を起こさないという条件の下では、低
周波で大変位の振動が比較的容易に得られる。

【０００７】このことから、振動体を受信機ケース内に
収納し、呼び出し信号に基づいて振動させる振動型のペ
ージャには、モータ軸に偏心分銅を設け、モータ軸の回
転によって発生する偏心分銅の振れ回り力による振動を
利用する構成が一般的となっている。

【０００８】そして、上記のような振動によって受信報
知を行うページャに用いられる振動モータに望まれる要
件としては、 １．定格電流が小さいこと（省電力化） ２．自起動電圧が低いこと（摺動部の静止摩擦係数が小
さく、大きな起動トルク、小さなコギングトルクである
こと） ３．コンマ以下の低電圧で確実に起動すること（整流
子、刷子の接触部分が高信頼部材であること） ４．低騒音であること（回転数が低く、寄生トルクムラ
によるベアリング音が発生しないこと、また、モータの
支持体と共振しないこと） ５．大きな振れ回り力を有すること（偏重量や偏心分銅
の半径が大きいこと、また、回転数が高いこと） ６．薄型であること（少なくとも薄い寸法部分があり、
回転部小径、回転部分を露出せず支持体への取付自由度
が高いこと） ７．低コストであること（界磁マグネットや偏心分銅等
に高価な素材を使用しないこと） 等が挙げられる。

【０００９】以上の各要件を吟味すると、いくつかの相
矛盾した要件が含まれていることがわかる。

【００１０】例えば、薄型化（小寸法）や定格電流を低
く抑えるために、界磁マグネットとして高価な希土類マ
グネットを使用すれば、上記１、６の要件をクリアでき
る代わりに上記７の要件を満たさず、また、メタルベア
リングのガタツキによる騒音を防止するために、シャフ
トとベアリング間のクリアランスを小さくすると最低自
起動電圧が上昇し、上記４の要件をクリアできる代わり
に上記２の要件を満足できない。

【００１１】したがって、振動モータは、上記１〜７等
の各要件をバランスよく満たしつつ構成することが要求
される。

【００１２】

【従来の技術】従来、振動によって受信報知を行うペー
ジャに用いられる振動モータとしては、前述したような
偏心分銅を有する振動モータが最も一般的であり、図３
は、この従来構造の振動モータの外観の一例を示す斜視
図である。

【００１３】また、図４は、上記従来構造の振動モータ
における、発生する振動による振れ回り力を示す時間ベ
クトル図である。

【００１４】図３において振動モータ101は、モータケ
ース102、シャフト103、偏心分銅104から構成されてお
り、モータ本体としては、一般的にはコギングトルクを
なくす目的のために小径円筒型、あるいは図３に示す小
径薄型のコアレスモータが使用されている。

【００１５】また、上記コアレスタイプの振動モータ10
1内部に使用される界磁マグネットとしては、例えば、
サマリウムコバルト（Sm-Co）系やネオジウム鉄（Nd-F
e）系等の希土類マグネットが主に使用されている。

【００１６】また、シャフト103は、振動モータ101のモ
ータ本体ロータ部回転軸であり、その先端部分にタング
ステンを主成分とする断面略扇形状の偏心分銅104が設
けられている。

【００１７】すなわち、上記構成は、ページャに要求さ
れる、薄型（回転部の径寸法）で大きな振れ回り力を得
ること、低騒音（回転数）で大きな振れ回り力を得るこ
とといった相反する要求を限られた寸法内でバランスよ
く満たすために経験的に選択されたものである。

【００１８】ちなみに、本来、振動モータ101は、偏心
分銅104を回転させればよいのであるから低起動トルク
のもので十分なはずであるが、低電圧自起動の要望から
高起動トルクが必要となり、この点からも希土類マグネ
ット利用によるメリットがでている。

【００１９】以上の構成において、図３及び図４に示す
ように、振動モータ101が、Ｘ−Ｘ’軸とＹ−Ｙ’軸と
を基準にして、図３中、白抜き矢印Ａ方向に回転する
と、振動モータ101の回転に基づく偏心分銅104の振れ回
り力の時間軌跡は、図４(a)に示すような軌跡となり、
その結果、振動モータ101を振動支持体（ページャ本
体）に搭載した場合、振動支持体には、主としてＸ−
Ｘ’軸と直角方向になるＹ−Ｙ’軸面に対して振動力が
発生し、図４(b)中、一点鎖線で示すように、Ｘ−Ｘ’
軸面に対してＹ−Ｙ’軸方向に交差する方向に振動した
り、同時に図４中、二点鎖線で示すように、Ｘ−Ｘ’軸
面に対してＹ−Ｙ’軸方向に平行方向に振動する。

【００２０】これによって、呼び出し信号に基づいて振
動モータがページャ本体内で振動し、ページャ所持者に
呼出の着信信号が体感的に報知される。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の振動モータにあっては、小型化の要望から、
界磁マグネットに希土類マグネットを利用するととも
に、振れ回り力を高めるために高比重のタングステンを
主成分とする偏心分銅104を利用するという構成となっ
ていたため、以下に述べるような問題があった。

【００２２】すなわち、図３に示すように、振動モータ
101のモータケース102には、小径薄型のものが要求さ
れ、例えば、振動モータ101の一部分を、図３中の幅ｔ
で示すように薄型化し、薄幅面側に沿って振動モータ10
1が装着支持されるようにするか、あるいは、極小径の
円筒型にする必要性があるが、従来、コスト高となって
もモータの小型化のためには、少ない体積で大きな磁力
密度が得られる界磁マグネットを利用するメリットの方
が大きいと判断し、サマリウムコバルト等の高価な希土
類マグネットが利用されており、低コスト化が図られな
いという問題点が常にあった。

【００２３】また、振れ回り力を高めるために高比重の
偏心分銅104を利用するという構成で、一般に振れ回り
力は、偏心分銅104の比重，半径の３乗，長さ、図３中
の扇形角θのsinθ／2、回転数の２乗に比例する。

【００２４】つまり、図３に示す一例では、偏心分銅10
4の半径は幅ｔの寸法内に収まるようにしなくてはなら
ず、自ずと半径寸法が制約されるが、従来、コスト高と
なっても振れ回り力を大きくするためには、比重の大き
い金属を用いた偏心分銅104を利用するメリットの方が
大きいと判断し、材料が高価なタングステンを主成分と
する偏心分銅104が利用されており、前述の界磁マグネ
ットと同様に、低コスト化が図られていないという問題
点があった。

【００２５】したがって、高性能な振動モータ101を得
るために、従来は界磁マグネットと偏心分銅104とに高
価な材料を使用しているので、コストが高くなるという
問題点があった。

【００２６】〔目的〕上記問題点に鑑み、本発明は、低
コストで、大きな振れ回り力を有する振動モータを提供
することを目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載する発明
は、図１に示すように、少なくとも２組の歯頭を有する
コア２a，２bと、該コア２a，２bの各歯頭に対して分散
して巻回する複数組の巻線相３a〜３cと、該巻線相３a
〜３cにおける各巻線を共通接続する整流子４と、を同
一シャフト５上に設け、重心位置を偏らせた回転電機子
を共通の界磁極中に対向配置することにより、上記目的
を達成している。

【００２８】この場合、請求項１に記載する発明に加え
て、請求項２に記載するように、前記コアの各歯頭に対
して巻回する複数組の巻線相によって生じるトルク発生
位置を偏らせることが有効である。

【００２９】そして、請求項１または２に記載する発明
に加えて、請求項３に記載するように、前記コアは、鉄
心により構成されるとともに、前記界磁極はフェライト
マグネットにより構成され、前記巻線相の分散によって
生じる偏心回転偶力と、前記巻線相の電気装架による定
トルク偶力及び振動トルク偶力とに基づいて振動を行う
ことが好ましい。

【００３０】

【作用】請求項１記載の発明によれば、コアの各歯頭に
対して複数組の巻線相が分散して巻回されることより、
同一シャフト上に設けられた回転電機子の重心位置が偏
らせられるので、モータの回転運動に伴い単体で振れ回
り力が生じる。

【００３１】これによって、高価な偏心分銅を用いずと
も所望の振動が得られるため、低コスト化が図られると
ともに、回転部が露出しないため、部品配置の自由度が
高まり、搭載する場所及び設計の幅が広げられる。

【００３２】この場合、請求項２記載の発明によれば、
コアの各歯頭に対して巻回する複数組の巻線相によって
生じるトルク発生位置が偏らせられるので、モータの回
転運動に伴いモータに一定のトルク偶力と電流の切り替
わりによる振動偶力とが生じる。

【００３３】これによって、前述の請求項１記載の発明
と同様に、低コスト化が図られるとともに、部品配置の
自由度が高まり、さらにはデザインの幅が広げられると
いう作用がより一層有効に取り出される。

【００３４】また、この場合、請求項３記載の発明によ
れば、コアとして鉄心が用いられることから空隙部（以
下、エアギャップという）が小さく設定可能であるの
で、界磁極として、例えば、フェライトマグネット等の
安価な材料が利用可能となり、前述の請求項１または２
記載の発明に加えて、より低コスト化が図られる。

【００３５】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を、図１，図２
を参照して説明する。尚、図１及び図２において、同一
部分には同一の符号を付す。

【００３６】まず、本実施例の構成を説明する。

【００３７】図１は、本実施例の振動モータの概略構成
図であり、図２は、本実施例の振動モータの要部断面図
である。

【００３８】図１，図２において、振動モータ１は、コ
アとなる鉄心２a，２b、巻線相３a〜３c、整流子４、シ
ャフト５、刷子６、界磁マグネット（永久磁石）７から
構成されている。また、図１中の８は電源供給端子であ
る。

【００３９】鉄心２a，２bは、それぞれ３相の巻線相を
形成できるように120°単位で３つの歯頭を備えた巻線
コアであり、シャフト５によって、図２に示すように、
各鉄心２a，２bの歯頭位置が対向するように配設されて
いる。ちなみに、各歯頭間の間隔、すなわち、着磁分布
は、コギングトルクを考慮して歯頭幅と略同一となるよ
うに形成されている。

【００４０】巻線相３a〜３cは、鉄心２a，２bに巻線を
巻回することにより形成されるものであり、本実施例で
は、図１に示すように、鉄心２aの隣り合う歯頭の対応
位置に巻線相３a及び巻線相３bを形成し、鉄心２aにお
いて巻線相が形成されていない歯頭に対向する鉄心２b
の歯頭の対応位置に巻線相３cを形成している。尚、本
実施例での巻線は、巻線相３a〜３cの巻き始め側を整流
子４の各片に接触させるとともに、巻き終わり側をまと
めて結線した、いわゆる、Ｙ字結線となっている。

【００４１】すなわち、巻線相３a，３bと巻線相３cと
を鉄心２a，２bに分散させて巻回したことにより、同一
シャフト５上に鉄心２a側と鉄心２b側とで重心位置及び
トルク発生位置を偏らせた回転電機子が形成される。

【００４２】整流子４は、刷子６から供給される電源電
流を所定のタイミングで各巻線相３a〜３cに流すもので
あり、固定物から回転体に電源電流を供給するために、
その摺動面を利用して電流供給が行われる。

【００４３】シャフト５は、振動モータ１の回転軸、す
なわち、回転電機子の回転中心軸である。

【００４４】刷子６は、電源供給端子８から供給される
電源電流を供給するものであり、具体的には、整流子４
の摺動面上を通って電流が供給される。

【００４５】界磁マグネット７は、断面略円弧状
の”）”状のＮ極及びＳ極の一対のフェライトマグネッ
トから構成され、図２に示すように、鉄心２a，２bとの
間に極力小さく設定されたエアギャップを介してモータ
ケース内に取り付けられている。

【００４６】次に、本実施例の動作（作用）を説明す
る。

【００４７】前述したように、同一シャフト５上におい
て、巻線相３a，３bと巻線相３cとが鉄心２a，２bに分
散させて巻回されているため、鉄心２a側と鉄心２b側と
で重心位置及びトルク発生位置を偏らせた回転電機子が
形成されている。

【００４８】すなわち、電源供給端子８から電源電流が
供給されると、刷子６を介して各巻線相３a〜３cに所定
のタイミングで電流が流れ、振動モータ１の回転電機子
が回転を開始する。

【００４９】回転電機子の回転に伴う振動力は、巻線相
３a，３bと巻線相３cとにおける偏心による発生トルク
と遠心合成力との偶力として、図２中、白抜き矢印Ｂ，
Ｂ’に示す方向に発生する。

【００５０】これによって、従来の偏心分銅に代替し、
巻線の軸方向の隔離分散配置による偶力モーメントによ
って振動モータ１には振れ回り力が発生し、振動が得ら
れる。

【００５１】また、本実施例の振動モータ１は、従来多
用されていたコアレスモータではないため、界磁マグネ
ット７と鉄心２a，２bとのエアギャップを極力小さくす
ることにより、界磁マグネット７の磁力を有効に利用で
きるため、本実施例のようにフェライト系のマグネット
を利用しても十分な磁力が得られる。

【００５２】前述の振動偶力の他にも、定トルク偶力と
整流子４による電流の切り替わり時にトルクムラ振動偶
力とが発生する。

【００５３】以上説明したように、本実施例では、従来
のコアレスモータと比較して界磁マグネット７と鉄心２
a，２bとのエアギャップを極力小さく設定することによ
り、マグネットに使用する磁気材料として、安価なフェ
ライト系のマグネットを使用することができ、低コスト
化を図ることができる。

【００５４】また、鉄心２a，２bの各歯頭に対して複数
組の巻線相３a〜３cを分散して巻回し、同一シャフト５
上に設けられた回転電機子の重心位置を偏らせることに
より、モータ単体で振れ回り力を発生させることがで
き、この結果、偏心分銅を省力することができ、振れ回
り力を発生させるロータ部分を全てモータケース内に内
蔵させることができる。

【００５５】したがって、高価な偏心分銅を用いずとも
所望の振動を得ることができるので、低コスト化を図る
ことができる。

【００５６】さらに、構造上、回転部が露出しないた
め、部品配置の自由度を高めることができ、搭載する場
所及び設計、及びデザインの幅を広げることができる。

【００５７】以上、本発明者によってなされた発明を好
適な実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記
実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００５８】例えば、上記実施例では、巻線相３a〜３c
の結線構造をＹ結線として説明したが、Δ（デルタ）結
線としてもよく、さらには、多極構造のものでも構わな
い。

【００５９】また、本実施例では、低コスト化のため
に、界磁マグネットとしてフェライト系マグネットを用
いていたが、例えば、サマリウムコバルト系やネオジウ
ム鉄系等の希土類マグネットを用いることにより、より
小型化・低消費電力化を図ってもよく、マグネット材料
は、その目的、すなわち低コスト化と小型化・低消費電
力化とのバランスに応じて種々変更可能である。

【００６０】また、以上の説明では主として発明者によ
ってなされた発明を、その背景となった利用分野である
ページャ用の振動モータに適用した場合について説明し
たが、それに限定されるものではなく、例えば、マッサ
ージ器用のバイブレーション発生装置にも適用すること
ができる。

【００６１】

【発明の効果】請求項１記載の発明では、コアの各歯頭
に対して複数組の巻線相を分散して巻回することで、同
一シャフト上に設けられた回転電機子の重心位置を偏ら
せることができ、モータの回転運動に伴ってモータ単体
で振れ回り力を充分発生させることができる。

【００６２】したがって、高価な偏心分銅を用いずとも
所望の振動を得ることができ、低コスト化を図ることが
できるとともに、構造上、回転部が露出しないため、部
品配置の自由度を高めることができ、デザインの幅をも
広げることができる。

【００６３】また、請求項２記載の発明では、コアの各
歯頭に対して巻回する複数組の巻線相によって生じるト
ルク発生位置を偏らせることができ、モータの回転運動
に伴って巻線の偏重心による振れ回りにバイアスをか
け、振動力を有効に取り出すことができる。

【００６４】これによって、前述の請求項１記載の発明
と同様に、機能的に振れ回り力による振動が充分で、低
コスト化を図ることができるとともに、部品配置の自由
度を高めてデザインの幅を広げることができるという効
果がより一層有効に取り出すことができる。

【００６５】また、この場合、請求項３記載の発明で
は、コアとして鉄心を用いることで、エアギャップを小
さく設定でき、このため、界磁極として、例えば、フェ
ライトマグネット等の安価な材料を利用することが可能
となり、前述の請求項１または２記載の発明に加えて、
より低コスト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の振動モータの概略構成図である。

【図２】本実施例の振動モータの要部断面図である。

【図３】従来の振動モータの外観を示す斜視図である。

【図４】従来の振動モータの振動による振れ回り力を示
す時間ベクトル図である。

【符号の説明】

１ 振動モータ ２a，２b 鉄心（コア） ３a〜３c 巻線相 ４ 整流子 ５ シャフト ６ 刷子 ７ 界磁マグネット ８ 電源供給端子 101 振動モータ 102 モータケース 103 シャフト 104 偏心分銅

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも２組の歯頭を有するコアと、 該コアの各歯頭に対して分散して巻回する複数組の巻線
   相と、 該巻線相における各巻線を共通接続する整流子と、 を同一シャフト上に設け、重心位置を偏らせた回転電機
   子を共通の界磁極中に対向配置することを特徴とする振
   動モータ。
2. 【請求項２】前記コアの各歯頭に対して巻回する複数組
   の巻線相によって生じるトルク発生位置を偏らせること
   を特徴とする請求項１記載の振動モータ。
3. 【請求項３】前記コアは、鉄心により構成されるととも
   に、前記界磁極はフェライトマグネットにより構成さ
   れ、 前記巻線相の分散によって生じる偏心回転偶力と、前記
   巻線相の電気装架による定トルク偶力及び振動トルク偶
   力とに基づいて振動を行うことを特徴とする請求項１ま
   たは２記載の振動モータ。