JPH0824416B2 - 振動型軸方向空隙型電動機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の産業上の利用分野］ 本発明は盲人用の信号受信器において，所定の信号を
伝達する目的や，軽いバイブレータを人体等に与えるこ
とができマッサージ効果あるいは軽い振動を必要とする
マッサージ装置，またはポケットベル（以下，ページャ
という）等に内蔵され，駆動することで上記ページャ等
に振動を与え，その振動を人体等に与えることで，当該
ページャ等が作動していることを知らせる目的等に使用
できる装置等，振動を起こさせることができる振動型軸
方向空隙型（直流）電動機に関し，特に電機子コイルが
２相分しか無く，この２相分の電機子コイルを３相構造
に構成した電動機に用いてより有用なものである。

［従来技術とその問題点］ 振動を人体に伝える目的の装置としては，マッサージ
機，盲人用の信号受信器等種々のものが知られている。

本発明の振動型軸方向空隙型電動機は，上記装置に用
いて有用なものであるが，例えば，ページャについて以
下に示すと，従来では下記の欠点があった。

昨今の情報化社会においてページャは，ビジネスマン
に多用され，その販売台数も増加している。

ここに，ページャは，場所を問わず大きな音を発して
鳴りだし，その音は周囲の人に迷惑をかけたり，あるい
はその音はページャを持つ人の精神面にも良くない影響
を与えるに至っている。

このような現状下おいて，昨今では音を出す変わりに
ページャに振動を起こさせることにより，電話の呼び出
しを伝えることができるようにする試みがなされてい
る。

ページャに振動を起こさせる手段としては，種々のも
のが考えられるが，小型のページャに振動を与えるに
は，安価な小型直流モータが有望視されている。特に直
流モータは，安価であり，また小型でありながら効率良
好で，高速回転に適することから尚更である。

ここに従来の，ページャ５等に用いられている軸方向
空隙型電動機４としては，例えば第４図及び第５図に示
すように偏平な軸方向空隙型電動機１の回転軸２に旋回
板３を取り付けた構造となっている。

このように軸方向空隙型電動機１の回転軸２に旋回板
３を取り付けて構成した振動型軸方向空隙型電動機４を
ページャ５に内蔵し，これを駆動すればページャ５が振
動することになる。

第６図は，軸方向に偏平な振動型軸方向空隙型電動機
４に用いた軸方向空隙型電動機１の縦断面図で,6,7は磁
性体でできたモータケーシングで，モータケーシング6,
7はステータヨークを兼ねている。

モータケーシング6,7の中心部には軸受8,9が装着さ
れ，該軸受8,9によって回転子を構成するコアレス偏平
電機子10の回転軸２が回動自在に支持されている。

コアレス偏平電機子10は，例えば，効率良好な３相の
軸方向空隙型直流電動機１とするために，第７図及び第
８図に示すように３個の空心型の電機子コイル12−1,12
−2,12−３を120度の等間隔ピッチで互いに重ならない
ようにその外周部をプラスチック23でモールドして一体
化して円板状に形成している。

電機子コイル12−1,・・・,12−３は，半径方向の有
効導体部12a,12a′が発生トルクに寄与し，周方向の導
体部12b,12cは発生トルクに寄与しないものとなってい
る。

また各電機子コイル12−1,・・・,12−３は，効率良
好な電動機１を形成するために，有効導体部12aと12a′
との開角を，後記にて第９図で示す界磁マグネット14
（４極となっている）の一磁極の幅と等しい幅，すなわ
ち90度の扇枠状のものに形成している。

コアレス偏平電機子10の下面部には，回転軸２と同心
状に整流子片11−1,・・・,11−６群から成る整流子11
が設けられている。整流子11については，後記する。

整流子11と同心状に，コアレス偏平電機子10の下面に
は，第８図に示すようにプリント配電板13が配設され，
電機子コイル12−1,・・・,12−３と整流子11がプリン
ト配電板13を介して究極的に第11図乃至第14図に示すよ
うに電気的な結線がなされている。第11図及び第12図の
場合は,Y型結線で，第13図及び第14図の場合は，Δ結線
となっている。

コアレス偏平電機子10と軸方向の空隙37を介して対向
するモータハウジング７面には，第９図に示すようにＮ
極,S極の磁極を交互に90度の開角で有するフラットな円
環状の４極の界磁マグネット14が固定されている。

界磁マグネット14の内面には，プラスチックで形成さ
れた円環状のブラシホルダ15によって支持された２個の
ブラシ16,17が第10図及び第13図に示すように90度の開
角で摺接している。

コアレス偏平電機子10は，第７図，第８図，第11図乃
至第14図から明らかなように３個の電機子コイル12−1,
・・・,12−３を120度のピッチで配設し，界磁マグネッ
ト14と第６図に示すように軸方向の空隙37を介して面対
向している。

第11図は界磁マグネット14とＹ型結線した場合におけ
るコアレス電機子コイル12−1,・・・,12−３との展開
図で，第12図は,3個の電機子コイル12−1,・・・,12−
３群と６個の整流子片11−1,・・・,11−６群からなる
整流子11とをＹ型結線した場合の結線図で，第13図は界
磁マグネット14とΔ結線した場合におけるコアレス偏平
電機子10との展開図を示し，第14図は３個の電機子コイ
ル12−1,・・・,12−３と６個の整流子片11−1,・・・,
11−６からなる整流子11とをΔ結線した場合の結線図を
示す。

第11図及び第12図を参照して，電機子コイル12−1,・
・・,12−３は，それぞれの一方の有効導体部12aの端子
を整流子片11−1,11−3,11−５に接続し，他方の端子は
それぞれ共通接続し，整流子片11−１と11−４を,11−
２と11−５を,11−３と11−６を電気的に結線してい
る。

第15図を参照して，ブラシ16と17及び電機子コイル12
−1,・・・,12−３は，整流子片11−1,・・・,11−６が
60度のピッチで等間隔に形成しているので，上記電機子
コイル12−1,・・・,12−３に電気角で180度ずつ正逆方
向の電流を流すことができるように当該２個のブラシ1
6,17を互いに電気角で180度（機械角90度）をずらして
摺動接触させている。

ブラシ16,17は，それぞれ図示しない駆動回路の正側
電源端子18,負側電源端子19に接続している。

第13図及び第14図は，Δ結線を示すもので，電機子コ
イル12−1,・・・,12−３の一方の有効導体部12bの端子
は，それぞれ整流子片11−1,11−3,11−５に接続し，他
方の端子は，それぞれ整流子片11−2,11−4,11−６に接
続している。

また電機子コイル12−１の他方の有効導体部12bと電
機子コイル12−３の一方の有効導体部12aとを電気的に
結線し，電機子コイル12−２の一方の有効導体部12aと
電機子コイル12−３の他方の有効導体部12bとを電気的
に結線し，電機子コイル12−１の一方の有効導体部12a
と電機子コイル12−２の他方の有効導体部12bとを電気
的に結線している。

従って，ブラシ16,17及び整流子11を介して電機子コ
イル12−1,・・・,12−３群に通電すると，ブラシ16,17
と接触摺動しつつ，整流子11が回転すると，例えば，第
11図及び第13図の状態では，電機子コイル12−1,12−３
に矢印方向の電流を流すことができ，記号ｆの大きさの
回転トルクを得て，矢印Ｆ方向に電機子コイル12−1,・
・・,12−３群からなるコアレス偏平電機子10を回転さ
せることになる。

従って，このような振動型軸方向空隙型電動機４を有
するページャ５を身に付けていれば，ページャ５が振動
して，当該ページャ５の振動で，電話の呼び出しがあっ
たことを知ることができる。

上記ページャ５に採用されている軸方向空隙型電動機
１は，確かに有用なものであるが，これを単に，旋回板
３を取り付けてページャ５用に用いるとなると，回転軸
２に旋回板３を取り付けなければならないことから，量
産面において優れず，ページャ５を高価にする欠点があ
るほか，また旋回板３があるため，当該電動機１が軸方
向に長くなり，ページャ５のより一層の小型化・且つコ
ストダウン化に支障があるものとなっていた。

かかる従来のページャ５用の振動型軸方向空隙型電動
機４の欠点を解決する為に，先に本発明者等は，下記の
第15図乃至第20図に示す振動型軸方向空隙型電動機20を
発明した。

第15図乃至第20図を参照して，その振動型軸方向空隙
型電動機20について説明する。

第15図は，軸方向に偏平な振動型軸方向空隙型電動機
20の縦断面図で，第６図と同一部材には，同一符号を用
いて，その説明を省略する。第16図は，第15図のものを
具体化した振動型軸方向空隙型電動機20の分解斜視図
で，第15図及び第16図に示す振動型軸方向空隙型電動機
20と，第４図乃至第６図の振動型軸方向空隙型電動機４
とが異なるのは，主に電動機20では旋回板３を不要にで
きる点と，この構造の電動機20では，旋回板３を取り付
ける必要が無いことから，回転軸２′を電動機20の上方
に突出させなくて良いので，その分だけ軸方向に短い振
動型軸方向空隙型（直流）電動機20を形成できること及
び電機子コイル12−３がないので，その分だけ電気的結
線が容易になる等の点において，電動機20の外観上にお
いて差異が見られる。その他の差異については，以下に
詳細に説明していく。

この電動機20では，軸受8,9によって，コアレス偏平
電機子21が回動自在に支持されているが，このコアレス
偏平電機子21が上記コアレス偏平電機子10と異なるの
は，主にコアレス偏平電機子10の電機子コイル12−３の
１個分をそのまま削除して，電機子コイル12−３が存在
していた部分を透孔に形成し，この透孔に界磁マグネッ
ト14にＮ極（またはＳ極でも良い）の着磁極を向けて永
久磁石22を埋設している点と回転軸２′が電動機20の上
方に突出させなくても済むため，回転軸２よりも長さが
短くなっている点である。すなわち，第15図から明らか
なように回転軸２′を電動機20の上部に突出させていな
い。

尚，ことままでも良いが，この振動型軸方向空隙型電
動機20では，このコアレス偏平電機子21を比重が軽いプ
ラスチック23等によってモールドされた電機子コイル12
−１と永久磁石22との間の部分に，比重の重い非磁性
体，例えば鉛，タングステン等で形成した偏心用金属錘
板24を設けている。

尚，上記永久磁石22及び偏心用金属錘板24をコアレス
偏平電機子21に配設するに当たっては，電機子コイル12
−1,12−２をプラスチック23で円板状にモールドする際
に同時に一体化するのが好ましい。ここで，プラスチッ
ク23は，電機子コイル12−1,12−２よりも比重が軽い材
質のものを選択することが好ましく，また偏心用金属錘
板24は，電機子コイル12−1,12−２よりも比重の重い金
属，例えばタングステンを用いると好ましい結果が得ら
れる。

尚，第16図において，符号25,26は，それぞれ後記第1
7図で示す正側電源端子18,負側電源端子19に接続された
リード線を示す。

このように形成したコアレス偏平電機子21を有する振
動型軸方向空隙型電動機20によれば，電機子コイル12−
1,12−２が銅材であるため，偏心用錘として機能する
が，永久磁石22があるため，この永久磁石22と界磁マグ
ネット14との吸引・反発作用が優先して偏心しながら回
転するので，軸方向並びに回転方向に振動を発生するの
で，この電動機20を内蔵したページャ５が振動すること
になる。なお，錘板24は，上記作用を助長するために設
けたもので，また永久磁石22は，界磁マグネット14との
関係で，適宜な磁力の強さのものを選定する必要があ
る。永久磁石22として，あまり磁力の弱いものを用いる
と，界磁マグネット14の磁力によって磁化されて，良い
結果が得られなくなるからである。

この電動機20においては，上記電動機１同様に６個の
整流子片11−1,・・・,11−６からなる整流子11及び２
個のブラシ16,17があり，ブラシ16,17の配設については
上記電動機１の場合と同じであるが，整流子11について
は，第17図乃至第20図に示すように電気的結線を行って
いる。

第17図及び第18図は，Δ結線の場合を示し，電機子コ
イル12−1,12−２の一方の有効導体部12aは，それぞれ
整流子片11−1,11−３に接続し，他方の有効導体部12b
は，それぞれ整流子片11−2,11−４に接続している。

整流子片11−３と11−６を,11−４と11−１を,11−５
と11−２を電気的に結線している。

このように，Δ結線の場合には，電機子コイル12−３
を省くだけで，上記第13図及び第14図の場合とほとんど
同じ電気的結線方法で足りるが,Y型結線の場合には，そ
のままでは駄目で，第19図及び第20図に示すように工夫
する必要がある。

以下にその場合のＹ型結線について説明していく。

第19図及び第20図は,Y型結線の場合を示し，整流子片
11−1,・・・,11−６群からなる整流子11とブラシ16,17
との対応関係は，上記実施例と同じであるが，電機子コ
イル12−1,12−２は次のように電気的結線がされてい
る。

電機子コイル12−1,12−２の一方の有効導体部12a
は，それぞれ整流子片11−1,11−３に接続されている。
また電機子コイル12−１と12−２の他方の有効導体部12
bは，互いに共通接続している。

整流子片11−１と11−４を,11−２と11−５を,11−３
と11−６とを電気的に結線している。

電機子コイル11−１と11−２との他方の有効導体部12
b同士の接続点27を整流子片11−２に接続してショート
させている。

このように電気的なショートを行っている点が，上記
Δ結線の場合と異なっている。

このようにショートしないと,Y型結線の場合には，回
転トルクが発生しない点が出てきて，滑らかな回転が行
えなくなるためである。

上記第15図乃至第20図を参照して説明した振動型軸方
向空隙型電動機20は，上記したように非常に有用なもの
である。

しかしながら，永久磁石22は，界磁マグネット14との
関係では，吸引・反発を繰り返す有用な作用を呈する
が，永久磁石22は界磁マグネット14との反発時には，磁
性体で出来たモータケーシング６の上部内面と磁気的に
結合するため，コアレス偏平電機子21の外周が当該モー
タケーシング６と摺接することにより，損失摩擦抵抗が
大きくなるほか，かかるコアレス偏平電機子21の破損を
招く惧れがあるほか，永久磁石22の上部には軸方向の空
隙を介して磁性体でできたモータケーシング６によって
磁路を閉じているために今一つ永久磁石22による強い磁
束が得られず，上記大きな吸引・反発トルクを稼げない
ために充分な振動を得ることが出来ず，当該軸方向空隙
型電動機20の性能の向上を図ることができなかった。更
に上記電動機20では，界磁マグネット14及び永久磁石22
の磁路を閉じるために，磁性体でできたモータケーシン
グ６を用いているため，重量及びコストの低減化に寄与
できないでいた。

［本発明の課題］ 本発明は，上述の課題を解決するためになされたもの
で，僅かな磁性体で出来た構成要素を付加することによ
り，永久磁石22による大きな磁束を得て，界磁マグネッ
ト14との関係では，大きな吸引・反発トルクを得て充分
に大きな振動作用を得るようにし，永久磁石22の界磁マ
グネット14との反発時には，当該永久磁石22が磁性体で
出来たモータケーシング６の上部内面と磁気的に結合し
ないようにして，コアレス偏平電機子21の外周が当該モ
ータケーシング６と摺接するのを防ぎ，損失摩擦抵抗の
発生やコアレス偏平電機子21の破損を招かないように
し，またモータケーシング６を重量及びコストの低減化
の為に樹脂により形成したい場合にも永久磁石22の外部
への磁束の漏れを少なくして，当該電動機及び当該電動
機を用いた装置の軽量化及び安価性を図れるようにする
ことを課題に成されたものである。

［本発明の課題達成手段］ かかる本発明の課題達成手段は，コアレス偏平電機子
が回転した場合において，当該コアレス偏平電機子が偏
心且つ振動して回転するように上記コアレス偏平電機子
の所定箇所の電機子コイルを１以上削除して透孔を形成
し，該透孔にＮ極またはＳ極のいずれか一方の磁極に着
磁した永久磁石を配設して上記界磁マグネットと対向さ
せ，該永久磁石の上記界磁マグネットと対向する反対側
の面に磁性体からなる偏心錘板を配設することによって
達成できる。

［発明の第１実施例］ 第１図及び第２図を参照して，本発明の第１実施例と
しての振動型の軸方向空隙型電動機28について説明す
る。

第１図は，軸方向に偏平な振動型軸方向空隙型電動機
28の縦断面図で，第２図は同軸方向空隙型電動機28の分
解斜視図で，第15図及び第16図と同一部材には，同一符
号を用いて，その説明を省略する。

この本発明の振動型の軸方向空隙型電動機28は，第15
図及び第16図に示した振動型軸方向空隙型電動機20と殆
ど構成が同じになっているもので，上記軸方向空隙型電
動機20の欠点を解消するために，コアレス偏平電機子21
の永久磁石22の界磁マグネット14と対向する面と反対側
の上面部に鉄板等の磁性体からなる偏心錘板29を配設固
定することで，コアレス偏平電機子30を形成している。
尚，かかる磁性体偏心錘板29をコアレス偏平電機子30に
固定するに当たっては，電機子コイル12−1,12−２をプ
ラスチック23でモールド形成する際に，同時に一体化し
ておくと都合良いものとなる。

また上記磁性体偏心錘板29は，永久磁石22による吸引
・反発力によって生じる振動に加えて，コアレス偏平電
機子30による偏心振動運動を助けるので，当該軸方向空
隙型電動機28をより大きく振動させる効果がある。

［本発明の第２実施例］ 第３図は，第２図に示したコアレス偏平電機子30にお
いて，電機子コイル12−１と12−２との間に鉛やタング
ステン等の非磁性体偏心用金属錘板24を埋設し，その上
部に磁性体偏心錘板31を配設して構成してなるコアレス
偏平電機子30′の分解斜視図を示す。この偏心錘板31に
ついても上記同様にプラスチック23のモールド時に一体
化すると良い。

［本発明の効果］ 本発明は，従来公知の軸方向空隙型電動機を僅かに改
良するだけで，盲人信号伝達用，バイブレータ用，ペー
ジャ用等に有効に機能でき，しかも，従来に於いてペー
ジャに採用されている振動型軸方向空隙型電動機に比較
して，軸方向に厚みを薄く形成できる利点がある他，従
来の永久磁石を有するコアレス偏平電機子を用いた振動
型軸方向空隙型電動機に比較しても振動効率が著しく高
いほか，従来において寿命の点で問題となっていた欠点
を解消できる利点がある。更にまた，電動機本体も軽量
化やコストダウン化の為にプラスチック等で，一体形成
する場合にも，振動効率を劣化させないで済む。このた
め上記装置に採用すれば，当該装置を小型且つ安価に製
作できる利点がある他，充分に性能を向上させたものを
得ることが出来るものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明第１実施例の振動型軸方向空隙型電動機
の縦断面図，第２図は同分解下面斜視図，第３図は発明
の第２実施例を示すコアレス偏平電機子の分解斜視図，
第４図は従来の振動型軸方向空隙型電動機を用いたポケ
ットベルの説明図，第５図は旋回板を用いた振動型軸方
向空隙型電動機の説明図，第６図は同軸方向空隙型電動
機の縦断面図，第７図は同軸方向空隙型電動機のコアレ
ス偏平電機子の上面斜視図，第８図は同コアレス偏平電
機子の下面図，第９図は同軸方向空隙型電動機に用いた
一例としての界磁マグネットの平面図，第10図は整流子
とブラシとの関係の説明図，第11図及び第12図は電機子
コイル群と整流子片群をΔ結線した場合の説明図，第13
図及び第14図は電機子コイル群と整流子片群をＹ型結線
した場合の説明図，第15図は改良された従来の振動型軸
方向空隙型電動機の縦断面図，第16図は同振動型軸方向
空隙型電動機の分解斜視図，第17図は及び第18図は同振
動型軸方向空隙型電動機の電機子コイル群と整流子片群
をΔ結線した場合の説明図，第19図及び第20図は同振動
型軸方向空隙型電動機の電機子コイル群と整流子片群を
Ｙ型結線した場合の説明図である。 ［符号の説明］ １……軸方向空隙型電動機,2,2′……回転軸,3……旋回
板,4……振動型軸方向空隙型電動機,5……ポケットベ
ル,6,7……モータケーシング,8,9……軸受,10,10′……
コアレス偏平電機子,11……整流子,11−1,・・・,11−
６……整流子片,12−1,・・・,12−３……電機子コイ
ル,12a,12a′……有効導体部,12b,12c……発生トルクに
寄与しない導体部,13……プリント配電板,14……界磁マ
グネット,15……ブラシホルダ,16,17……ブラシ,18……
正側電源端子,19……負側電源端子,20……振動型軸方向
空隙型電動機,21……コアレス偏平電機子,22……永久磁
石,23……プラスチック,24……偏心用金属錘板,25,26…
…リード線,27……接続点,28……振動型軸方向空隙型電
動機,29……磁性体偏心錘板,30,30′……コアレス偏平
電機子,31……偏心錘板。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】N,Sの磁極を交互に複数個有するフラット
   な界磁マグネットを固定子として備え，該界磁マグネッ
   トと軸方向の空隙を介して面対向し且つ回動自在に支持
   されたコアレス電機子コイル群を等間隔に有するコアレ
   ス偏平電機子を備えた軸方向空隙型電動機において，上
   記コアレス偏平電機子が回転した場合において，当該コ
   アレス偏平電機子が偏心且つ振動して回転するように上
   記コアレス偏平電機子の所定箇所の電機子コイルを１以
   上削除して透孔を形成し，該透孔にＮ極またはＳ極のい
   ずれか一方の磁極に着磁した永久磁石を配設して上記界
   磁マグネットと対向させ，該永久磁石の上記界磁マグネ
   ットと対向する反対側の面に磁性体からなる偏心錘板を
   配設してなる，振動型軸方向空隙型電動機。
2. 【請求項２】N,Sの磁極を交互に４個有するフラットな
   界磁マグネットを固定子として備え，該界磁マグネット
   と軸方向の空隙を介して面対向し且つ回動自在に支持さ
   れた３個のコアレス電機子コイル群を等間隔に有するコ
   アレス偏平電機子を備えた軸方向空隙型電動機におい
   て，上記コアレス偏平電機子が回転した場合において，
   当該コアレス偏平電機子が偏心且つ振動して回転するよ
   うに上記コアレス偏平電機子の所定箇所のコアレス電機
   子コイルを１個削除して該削除した透孔に上記永久磁石
   を埋設し，該永久磁石の界磁マグネットと対向する反対
   側の面に磁性体からなる偏平錘板を配設すると共に上記
   ２個の電機子コイルにて上記コアレス偏平電機子を構成
   してなる，特許請求の範囲第（１）項記載の振動型軸方
   向空隙型電動機。
3. 【請求項３】上記コアレス電機子は,3n（ｎは１以上の
   整数）個の整流子片を有する整流子と，この整流子には
   界磁マグネットの一磁極の幅のｍ（ｍは１以上の奇数）
   倍の開角で２個の正側電源端子，負側電源端子に接続さ
   れたブラシを備えてなる特許請求の範囲第（１）項また
   は第（２）項記載の振動型軸方向空隙型電動機。
4. 【請求項４】上記コアレス偏平電機子は,6個の整流子片
   を有し，この６個の整流子片と上記２個の電機子コイル
   とはＹ型状結線され，残りの削除した電機子コイルの端
   子が接続されるべき整流子片と上記２個の電機子コイル
   のそれぞれの一端を共通接続した接続点とを電気的にシ
   ョートしてなる，特許請求の範囲第（３）項記載の振動
   型軸方向空隙型電動機。