JP2006101601A - 振動モータ - Google Patents

Abstract

【課題】起動性能を維持しつつ振動量を増大させた振動モータを提供する。
【解決手段】振動モータ１は、フレーム３２に１個のコイル３３が埋設された扁平形状のロータ３０がケースＣ内でマグネット１１上に回転可能に収容されており、ロータ３０の静止時にロータ３０を起動可能位置で静止させるための磁性体３６がコイル３３の外側でフレーム３２に埋設されている。そして、フレーム３２には、磁性体３６とコイル３３との間に非磁性な分銅３７が設けられている。振動モータ１では、コイル３３に電流が流れることによってロータ３０が回転し、ケースＣが振動する。このとき、分銅３７が設けられていることで振動量の増大が図られている。また、分銅３７が非磁性であるため、分銅３７を採用している場合でも、分銅３７に影響されることなく、磁性体３６で確実にロータ３０の静止位置を規制できる結果、起動性能を維持しつつ振動量の増大を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種携帯通信機器（例えば、携帯電話機）等に内蔵し、振動発生源として利用するための振動モータに関するものである。

携帯電話機には、着信を知らせるための振動の発生源として振動モータが内蔵されている。近年、この振動モータの小型化が図られており、単相で扁平型のものが多く使われるようになってきている。このような単相で扁平型の振動モータとしては、特許文献１記載のものがある。この公報に記載の振動モータは、略円筒状のケースを有しており、そのケース内には、コイルがフレームに埋設された扁平なロータと、Ｎ極とＳ極とが交互に配置された環状なマグネットとが収容され、ロータは、ケース内面に固定されたマグネットの上方で回転可能に配置されている。そして、コイルに電流を流すことによってロータが回転し、ケースが振動する。

単相モータでは、このコイルへの電流の供給は、コイルと電気的に接続された整流子を介して行われ、マグネットの磁性の変化に応じてコイルに流れる電流の向きが整流子によって切り替えられる。そのため、振動モータの停止時、この電流の切り替え位置でロータが静止すると起動エラーが生じる。そこで、上記振動モータでは、コイルへの非通電時にロータが起動可能位置にくるようにロータの静止位置を規制する磁性体ピンがフレームに設けられている。
特開平１０―３３６９８３号公報

ところで、振動モータは、前述したように携帯電話機の着信を知らせるために利用されるため、小型化が図られる一方で、着信通知として十分な高振動が要求されている。この高振動を得るため、従来の振動モータでは、フレーム内でのコイルの配置を調整してロータの偏心量の増大が図られている。また、コイルの内側に錘を配置することも提案されている。しかしながら、コイルの配置の調整だけでは、要求に応えうる十分な振動量を得ることが困難であった。また、錘を設けた場合、その錘が磁性を有していると、錘によってもロータの静止位置が規制される結果、磁性体ピンの機能が低下してロータの起動エラーが生じるという問題点があった。

そこで、本発明は、起動性能を維持しつつ振動量を増大させた振動モータを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る振動モータは、フレームに１個のコイルが埋設された扁平形状のロータがケース内でマグネット上に回転可能に収容されており、ロータの静止時にロータを起動可能位置で静止させるための磁性体がコイルの外側でフレームに埋設されている振動モータにおいて、フレームには、磁性体とコイルとの間に非磁性な分銅が設けられていることを特徴とする。

この構成では、コイルに電流が流れることでロータが回転し、ケースが振動する。このロータの回転時、フレームに設けられた分銅によってロータの偏心量が増大する結果、高振動を得ることができる。そして、分銅を、コイルと磁性体との間に配置させているため、ロータの偏心量を増大させるのに効果的な分銅の大きさ・形状を選択し易く、小型化を図りつつ高振動な構成が得られる。また、分銅が非磁性であることから、ロータの静止位置は、分銅に影響を受けることなく、コイルの外側でフレームに埋設された磁性体によって確実に起動可能位置に規制される。その結果として、分銅を採用した場合でも、振動モータの起動性能を維持しつつ振動量を増大させることができる。

また、本発明に係る振動モータのロータは、円板形状であることが好ましい。この場合、より大きな分銅を配置することができるため、ロータの偏心量を更に増大させることができ、その結果として、高振動を得ることができる。

本発明に係る振動モータによれば、振動モータをスムーズに起動させることができると共に高振動を得ることができる。

以下、図面を参照して、本発明に係る振動モータの好適な実施形態について説明する。

図１及び図２に示すように振動モータ１は、円板状をなす金属製ベース板１０と金属製の円筒状カバー２０とからなる略円筒形のケースＣを有し、このケースＣ内には、扁平のロータ３０が収容されている。また、振動モータ１は、単相モータであって、直径約１０ｍｍ、高さ約３ｍｍと小型化が図られており、携帯電話などに内蔵され振動発生源として利用される。

ベース板１０上には、環状のマグネット１１が接着固定されている。このマグネット１１は、４つの領域に等分されており、ベース板１０の上面に対して略垂直な方向に着磁され、Ｎ極１１ａ，１１ｃとＳ極１１ｂ，１１ｄとが交互に配置されている。

また、ベース板１０の中央には、ロータ３０を回転可能に支持する支軸１２が配置されており、支軸１２は、ベース板１０の中央に形成されたボス部１３に、例えば圧入されて固定されている。そして、ボス部１３を包囲するように、ベース板１０上にはフレキシブル基板１４が配置されている。このフレキシブル基板１４は、絶縁基板１４ａ内に一対の端子１４ｂ，１４ｃが埋め込まれたものであり、図示しない外部電源と接続するために、フレキシブル基板１４の一部は、ベース板１０の周壁１０ａに形成された切欠部から外側に突出している。

そして、この突出部分には、一対の端子１４ｂ，１４ｃの一端が基板１４ａから露出しており、外部電源と電気的に接続される。また、一対の端子１４ｂ，１４ｃの他端は、ボス部１３の周囲に配置された一対のブラシ１５ａ，１５ｂの基端と半田によってそれぞれ接合されている。これにより、一対のブラシ１５ａ，１５ｂに外部電源から電力を供給することができる。また、一対のブラシ１５ａ，１５ｂの自由端は、ロータ３０の整流子３１（図２及び図３参照）に対し確実に摺動接触させるために、フレキシブル基板１４側からロータ３０に向かって突出する。そして、ブラシ１５ａの自由端は、Ｎ極１１ａとＳ極１１ｂとの境界近傍に位置し、ブラシ１５ｂの自由端は、Ｓ極１１ｂとＮ極１１ｃとの境界近傍に位置する。

ロータ３０は、樹脂からなる円板形状のフレーム３２を有し、フレーム３２には、空心状のコイル３３が一体的に埋設されていると共に、ロータ３０の回転中心となるべき略円筒状の軸受３４が埋設されている。そして、ロータ３０は、軸受３４を介して支軸１２に回転可能に支持されている。

軸受３４は、ロータ３０とマグネット１１との間に空隙ができるように、フレーム３２の底面３２ａよりも下側（ベース板１０側）に向けて延びているので（図２参照）、ロータ３０は、マグネット１１に当たることなくスムーズに回転する。更に、ロータ３０を回転し易くするために、軸受３４とボス部１３との間にはスペーサ４１が設けられている。また、ロータ３０がケースＣ内に収容される際、支軸１２の軸線方向にロータ３０がガタつかないように、軸受３４の上部には鍔部４２が固定される。

更に、図２及び図３に示すように、フレーム３２には、軸受３４の周囲に整流子３１が設けられている。この整流子３１は、フレーム３２に一体的に設けられた絶縁材料からなる整流子板３５上に設けられると共に、環状に配置された４つの略扇状の整流子片３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄとして形成されている。また、整流子片３１ａ〜３１ｄのうち互いに対向する整流子片３１ａ，３１ｃが電気的に接続され、互いに対向する整流子片３１ｂ，３１ｄが電気的に接続されている。更に、整流子片３１ａとコイル３３の一端とが接続され、整流子片３１ｄとコイル３３の他端とが接続されている。

マグネット１１に対面するように配置されたコイル３３は、略扇状であって、ロータ３０の径方向に沿ったコイル３３の中心線Ｌ１に対してほぼ線対称となっている。また、コイル３３の開き角α１は、各整流子片３１ａ〜３１ｄの開き角α２と同様に約９０度であり、中心線Ｌ１は整流子片３１ａの中心線とほぼ一致する。また、このコイル３３は、ロータ３０の回転中心からずれているので、ケースＣの振動に寄与する。

上記構成により、端子１４ｂ，１４ｃ、一対のブラシ１５ａ，１５ｂ及び整流子３１を通してコイル３３に電流が流れると、マグネット１１と対面するコイル３３にトルクが生じる結果、ロータ３０が回転する。そして、ロータ３０が回転した際に、マグネット１１の磁極の変化に応じて、整流子３１によってコイル３３に流れる電流の向きが反転する結果、ロータ３０は一方向に回転する。

なお、隣接する整流子片３１ａ〜３１ｄ間は、互いの整流子片がブラシ１５ａ，１５ｂを介して短絡しないように所定の幅離れており、整流子片３１ａ〜３１ｄ間には、中間パッド３１ｅが形成されている。そのため、ブラシ１５ａ，１５ｂが中間パッド３１ｅ上に位置すると、コイル３３に電流が流れずトルクが生じない領域である、いわゆるデッドポイントが生じる。

そこで、ロータ３０の停止時にデッドポイントでロータ３０が静止しないように、フレーム３２には、ロータ３０の静止位置を規制するための磁性体ピン３６が埋設されている。この磁性体ピン３６は、鉄やニッケルからなると共に、フレーム３２に設けられた凹部３２ｂ上に配置されることで、その露出度を高めている。磁性体ピン３６は、コイル３３の中心線Ｌ１に対する配置角βが約１１２．５度（９０度＋２２．５度）となる位置で、磁性体ピン３６の長手方向が、周方向に対する接線方向とほぼ一致するようにフレーム３２の底面３２ａに配置されている。ここで、配置角βとは、磁性体ピン３６の両端部３６ａ，３６ｂ間の中心と軸受３４の中心とを通る中心線Ｌ２と、コイル３３の中心線Ｌ１との間の角度である。

ロータ３０の停止時（すなわち非通電時）において、磁性体ピン３６には、マグネット１１によって磁性が誘起されて、磁性体ピン３６とマグネット１１との間に磁気吸引力が生じる。その結果、ロータ３０は、Ｓ極とＮ極との境界上に磁性体ピン３６が位置するように停止する。このとき、配置角βが１１２．５度であることから、コイル３３の中心線Ｌ１はマグネット１１のＮ極とＳ極の境界上からずれる結果、ロータ３０の静止位置は、起動可能位置となっている。また、この位置は、振動モータ１を起動するときにブラシ１５ａ，１５ｂとコイル３３とが確実に通電する位置でもある。

上記のように、フレーム３２内に磁性体ピン３６を設けることによって、振動モータ１の起動エラーを回避することができる結果、ロータ３０がスムーズに始動し、振動が生じる。そして、このケースＣの振動量を増大させるために、フレーム３２には、図３及び図４に示すように、分銅３７が埋設されている。

分銅３７は、フレーム３２の周方向に沿って湾曲した板状体であり、フレーム３２の周方向における磁性体ピン３６とコイル３３との間でフレーム３２に埋設されている。この分銅３７は、非磁性とするため比重の大きいタングステンや黄銅などから形成されており、分銅３７によってロータ３０の偏心量が増大する結果、ロータ３０が回転した時、高振動が得られる。

更に、分銅３７が非磁性であることから、ロータ３０は、分銅３７に影響を受けることなく磁性体ピン３６によって確実に起動可能位置に静止する。その結果として、振動モータ１は、起動性能を維持しつつ振動量の増大が図られている。

また、振動モータ１は、円板状のフレーム３２に１個のコイル３３を設けた１コイルモータであるため、フレーム３２内で分銅３７を配置するためのスペースが十分広い。そのため、ロータ３０の偏心量を増大させるのに効果的な分銅３７の大きさ・形状を選択し易く、振動モータ１の小型化を図りつつ、携帯電話機の着信通知に対して要求される十分な振動量を得ることができる。更に、１コイルモータであることから、コイル３３を複数設ける場合に比べて、製造コストが低減している。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことはいうまでもない。例えば、ロータ５０は、図５に示すように半円板形状としてもよい。このロータ５０は、半円板形状のフレーム５１を有しており、フレーム５１には、整流子３１、コイル３３及び磁性体ピン３６が設けられ、コイル３３と磁性体ピン３６との間で円板状の非磁性な分銅５２が設けられている。この場合には、ロータ５０が半円板形状になっているので、ロータ５０の偏心量の増大が図られている。なお、ロータ５０の偏心量をあげて高振動を実現するために、フレーム３２を高比重樹脂から形成することが好ましい。また、ロータ３０の形状は、扇形とすることもできる。

更に、ロータ３０の静止位置を規制するための磁性体は、磁性体ピン３６のような棒状に限られず、例えば、板状とすることもできる。また、磁性体ピン３６の位置は、起動時にコイル３３にトルクが確実に生じる起動可能位置でロータ３０が静止するようになっていればよい。更に、マグネット１１は、一体成形によって環状に作り出されているが、Ｎ極、Ｓ極に着磁した扇形のマグネット１１を複数個環状に配置したものでもよい。

本発明に係る振動モータの一実施形態を示す分解斜視図である。 図１に示された振動モータの縦断面図である。 図１に示された振動モータの一部をなすロータの底面図である。 図１に示された振動モータの一部をなすロータの平面図である。 ロータの他の例を示す底面図である。

符号の説明

１…振動モータ、１１…マグネット、１１ａ，１１ｃ…Ｎ極、１１ｂ，１１ｄ…Ｓ極、３０，５０…ロータ、３１…整流子、３１ａ〜３１ｄ…整流子片、３２，５１…フレーム、３３…コイル、３５…整流子板、３６…磁性体ピン（磁性体）、３７，５２…分銅、Ｃ…ケース。

Claims (2)

1. フレームに１個のコイルが埋設された扁平形状のロータがケース内でマグネット上に回転可能に収容されており、前記ロータの静止時に前記ロータを起動可能位置で静止させるための磁性体が前記コイルの外側で前記フレームに埋設されている振動モータにおいて、
   前記フレームには、前記磁性体と前記コイルとの間に非磁性な分銅が設けられていることを特徴とする振動モータ。
2. 前記ロータは、円板形状であることを特徴とする請求項１に記載の振動モータ。

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