JPH04101645A - 電磁振動子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 ポケットベルに受信信号があったときに、振動を発生し
て使用者に告知することに利用される。

又類似した目的例えば、盲人が所持し、赤外センサによ
り障害物体に近接したときの検出信号により、本発明装
置による振動を、これを持つ手に与えてこれを告知する
ことにより障害物を避けて歩行する機具に利用される。

〔従来の技術〕

現在利用されている同じ目的のものは次の２例である。

第１の例 直径がＳ　−Ａミリメートル位の細長型のカップ型の回
転子を有する直流電動機の回転軸に偏心したおもりを付
設したものがある。

第２の例 直径がＪミリメートル、厚さが３〜ｑミリメートルの偏
平型の直流電動機の回転する電機子の電機子コイルの７
部を削除して振動を発生せしめている。

〔本発明が解決しようとしている課題〕第１の課題 従来の技術の項で前述した第１．第コの例の電動機は、
ともにその構成上から整流子と刷子を除去することが不
可能である。

従って、耐用時間に限界があり、又整流子と刷子が超小
型となるので高価となり、耐用時間をみじかくしている
問題点がある。

第２の課題 上述した第１．第２の例の電動機は整流子と刷子がある
為に、回転軸の径が小さく、これを支持する軸受（オイ
ルレスベアリング）の内径も小さ（）。

従って、振動子として使用する場合に、回転軸と軸受間
の衝合による力が大きくなり、耐用時間を著しくみじか
くする。

第３の課題 第１．第２の課題を解決する手段は、ブラシレス電動機
とすることであるが、小型とする為には、偏平なディス
ク型のｌ相のブラシレス電動機（以降は半導体電動機と
呼称する。）とする以外に手段はない。

２〜３相の電動機とすると、通電制御回路が太第ダの課
題 偏平な／相の半導体電動機を利用した振動子を採用した
場合にも次に述べる２つの問題点がある。

第７に、自起動手段として、周知のコギングトルクを利
用すると、そのトルクが小さいので回転子が、付設する
おもりにより、使用する位置により、重力の作用で回転
子が回動して、自起動する位置よりずれて自起動に失敗
する問題点がある。

第コに、回転軸に偏心したおもりを付設すると、厚みが
増大してポケットベルの内部に装着することが困難とな
る問題点がある。

〔課題を解決する為の手段〕

円板状の固定電機子ならびに、これに対向するマグネッ
ト回転子が界磁磁極となる軸方向空隙型の／相の直流電
動機において、９０度の巾の９個のＮ、Ｓ磁極が円環状
に、異極が隣接して配設され、隣接する７組のＮ、Ｓ磁
極の対向部が所定の巾でそれぞれ削除され、この削除部
に重量のある非磁性体が充填され、該削除部と反対側の
隣接する１組のＮ、Ｓ磁極の対向部も同じく所定の巾で
それぞれ削除された界磁磁極となるマグネット回転子と
、該マグネッ、ト回転子の回転軸を回動自在に支持する
ように固定電機子側に固定された軸受と、マグネット回
転子の磁極面に貼着されて磁路を閉じるとともに中央部
が回転軸に固着された円板状の磁性体円板と、固定電機
子面に固着された扇型の電機子コイルの出力トルクに有
効な導体部をマグネット回転子の磁界が貫挿するように
、又前記した両側の導体部の巾が磁極山より所定巾だけ
小さくされて、等しいピッチで円周面にそって並置され
たダ個の扇型の電機子コイルと、固定電機子に固定され
て、マグネット回転子の外周部の９０度の巾のＮ、Ｓ磁
極に対向する１個の位置検知素子の出力により、マグネ
ット回転子がｑＯ度回転する毎に、又扇型の電機子コイ
ルの両側の前記した導体部の中央部が界磁磁極の中央部
と合致したときに切換えられて、界磁磁極のＮ、Ｓ磁極
にそれぞれ対応する巾の矩形波の第１．第２の位置検知
信号が交互に出力される位置検知装置と、第１．第２の
位置検知信号により、並置された電機子コイルの奇数番
目の電機子コイル及び偶数番目の電機子コイルを位置検
知信号の巾だけ通電せしめる通電制御回路とより構成さ
れたものである。

更に、ポケットベルの内部に装着するときに、ポケット
ベルの外筺の内側に円形の凹部な設け、固定電機子を該
円形の凹部に挿入固定することにより、偏平に構成され
た本発明装置の技術を有効に利用できる構成としたもの
である。

〔作用〕

第１の作用 軸方向空隙型の７相の半導体電動機としたので、偏平と
なり、その固定電機子の底面の１部をポケットベルの外
筺の円形の凹部に埋設することにより更に有効な手段を
得ることができる。従って第１、第コの課題が解決され
る作用がある。

第２の作用 第一図（ｂ）において後述するように、マグネット回転
子Ｓに空孔ｕ／ａ、、２／ｂを設けることにより、死点
を除去して自起動を完全とし、又空孔、２／ａに鉛のよ
うな比重の大きい物体を埋設することにより、大きい振
動エネルギが得られ、しかも振動子となる電動機の厚み
を増大しないで構成できる作用がある。

従って、第ｑの課題を解決する作用がある。

第３の作用 整流子と刷子が除去されるので、耐用時間が長くなり、
故障の頻度も減少される作用がある。

又整流子と刷子が除去されるので、この空間を利用して
径の大きい回転軸及びその軸受を装着でるＯ 〔実施例〕 第１図以降について、本発明装置の詳細を実施例につき
説明する。

図面の同一記号の部材は同一部材を示すものである。

第１図において、記号３はポケットベルの外筺を示す°
もので、その内側に本発明による電磁振動子Ａが装着さ
れている。

ポケットベルの他の部材は省略して図示していない。

呼び出しの受信信号が発生すると、電磁振動子Ａより振
動が発生して、使用者は、この振動を身体の１部で感じ
て、呼び出しのあったことを知ることができるように構
成されている。

次に第２図（ａ）につき、本発明による電磁振動子Ａの
詳細を説明する。

第２図（ａ）において、第７図の外筺３の１部が外筺３
ａとして示されている。

外筺３ａの円形の凹部には、軟鋼板（円形）６の上に固
定した電機子コイルダが埋設固定される。

これ等は固定電機子となるものである。

軟鋼板６と、円形の凹部の中央部ν癩孔には、オイルレ
スメタル若しくはテフロン材で作られた軸受／ａの右端
が嵌着されている。

軸受／ａの空孔には、回転軸／が回動自在に支持され、
回転軸／の左端には、軟鋼板７の中央部が固定される。

記号Ｓは、マグネット回転子で、軟鋼板７に固着されて
いる。

第一図（ｂ）は、第２図（ａ）のマグネット回転子Ｓを
矢印Ｃ方向よりみた平面図である。

第２図（ｂ）において、円形のプラスチックマグネット
Ｓは、９０度の巾のＮ、Ｓ磁極５ａ　、５ｂ、５ｃ、５
ｄとなるように磁化されている。

各磁極の隣接するものは異極となり、磁極５ａと、ｔｂ
の隣接部には、方形の空隙部２／ａが設けられている。

空隙部２／ａには、比重の大きい鉛のような打点部２１
で示す物体が充填埋設される。

空隙部２／ａとＩｇＯ度離間した反対側の空隙部２１ｂ
も方形となり、空隙部２／ａ、２／ｂは同じ形状となり
、隣接する１組のＮ、Ｓ磁極は同じ形状で削除されてい
る。

各磁極の磁路は、軟鋼板７により閉じられ、それ等の磁
界は、対向する電機子コイルｑを貫挿して軟鋼板乙によ
り磁路が閉じられている。

第２図（Ｃ）は、固定電機子ダ、６を第２図（ａ）の矢
印Ｂ方向よりみた平面図である。

第一図（Ｃ）において、軟鋼板乙の上には、扇形に巻か
れた電機子コイル４（ａ、ｆｂ、４Ｚｃ、４’ｃｌが円
周面にそって等しいピッチで配設固定される。

各電機子コイルは同形で、出力トルクに有効な導体部（
径方向の両側部）の巾は、９０度より小さ磁電変換素子
となるもの）を含むＩＣ化された通電制御回路／／が載
置されている０ 軟鋼板乙の上面にはプリント配線（省略して図示してい
ない）があり、通電制御回路／／の端子と各電機子コイ
ルとの所要の配線が行なわれている。

上述したＩＣチップ／／は、第２図（ａ）に同一記号で
示すように、外筺３ａに固定することもできる。

第、７図は、マグネット回転子Ｓと電機子コイル９ａ、
’４ｂ、・・・の展開図である。

ホール素子／／ａは、マグネット回転子Ｓの外側のＮ、
Ｓ磁極（それぞれの磁極山は９０度となっている。）に
対向して、マグネット回転子ｓＩＪ″−９０度矢印Ｇ方
向に回転する毎に位置検知信号出力が得られている、外
側の上述した着磁は、磁極の着磁と別個に行なわれてい
る。

電機子コイル４ａ、４’ｂ、・・・の両側の巾は９０度
より小さくされている。

電機子コイル４Ｚａ、ダＣは直列（並列でもよい）に接
続され、直流電源正極端子９ａと負極端子９ｂにより通
電される。

電機子コイルｑｂ、ダｄも同じく接続され、正極端子９
ａと負極端子９Ｃにより通電される。

次に、第９図により、各電機子コイルの通電制御手段を
説明する。第１図において、電機子コイルＭ、Ｎはそれ
ぞれ電機子コイル４ａ、ｌｌｃ及び電機子コイル４（ｂ
、４ｃの上述した直列接続体を示している。

記号Ｆは、ホール素子／／ａの出力を増巾する電気回路
を示すものである。これとトランジスタ１６ａ、／乙す
、ダイオ−）’／７ａ、／？ｂを含む集積回路が前述し
た記号ｌ／で示されているものである。

ホール素子／／　ａ　ｆＪ″−８磁極に対向すると、そ
の位置検知信号出力によりトランジスタ／Ａａが付勢さ
れて導通するので、電機子コイルＭが直流電源正負端子
ｇａ、ｇｂにより通電される。

ホール素子／／ａがＮ極に対向すると、その位置検知信
号出力によりトランジスタ／Ａｂが付勢されて導通する
ので、電機子コイルＮが通電される。

電機子コイルＭ、Ｈの通電が断たれると、蓄積磁気エネ
ルギは、それぞれダイオード／ｌａ、／７ｂを介して放
電される。

第３図に戻り、上述した通電により発生する出力トルク
につき説明する。

曲線／Ｌ２ａ　、　／、？ａ　、　／ｕｂ　、・・・は
、出力トルク曲線である。

曲線／２ａ、／ｕｂは、マグネット回転子Ｓが、図示の
位置より、矢印Ｇ方に３ｂＯ度回転したときにおける各
回転角度位置に対応するトルク曲線で、電機子コイル＋
ｂ、＜ｚａの右側の導体部４（’ｔ＋−／。

ｔｌｃｌ−／の通電によるトルク曲線である。

曲線／、）ａ、／３ｂは、同じく電機子コイルｔｌｂ。

’Ｊｄの左側の導体部ｑｂ−コ、ｔＩ（１−２の通電に
よるトルク曲線である。

ホール素子／／ａが、マグネット回転子の外側のＮ磁極
に侵入し、ｑＯ度回転して、９０度の巾の位置検知信号
が得られて、電機子コイル４（ｂ、４’（１が９０度の
巾だけ通電され、次の９０度の回転では位置検知信号出
力が無く、次の９０度の回転で９０度の巾の位置検知信
号が得られるので、電機子コイルｑｂ、＋ａは再びｑｏ
度の巾の通電が行なわれる。

従って、曲線／２ａ、／３ａ及び曲線／２ｂ、／３ｂの
出力トルクが得られる。

図示の位置より、マグネット回転子Ｓが９ｃ度回転する
と、ホール素子／／ａがＳ磁極に対向するので、位置検
知出力が得られて、電機子コイル９ａ。

ＩＩｃが、９０度の巾だけ通電され、次の？θ度の回転
では通電が停止され、次の９０度の巾では位置検知出力
が得られて通電される。

電機子コイル９ａ　、　ｌＩｃの右側の導体部の通電に
よる出力トルクは、曲線／４／ａ、／４’ｂとなり、左
側の導体部の通電による出力トルクは、曲線１５ａ。

１５ｂとなる。

上述したトルク曲線の全部の合成トルクは、はぼ平坦と
なり、死点は除去される作用がある。

点線１０ａ、１０ｂ　、ｌＯｃは、電機子コイルＭ、Ｎ
の通電の切換えられる位置を示している。

第３図のマグネット回転子Ｓの記号２／ａ、２／ｂで示
す空隙部の形状及び電機子コイル４４ａ、９ｂ。

・・・の両側部間の巾により、トルク曲線／：ｌａ　、
　／２ｂ　。

／、？ａ　、　／、？ｂ　、・・・の特性も変化する。

例えば、矢印り、にの長さを変更するとトルク特性が変
化するので、これ等を調整して、合成トルク曲線をでき
るだけ平坦とすることがよい。

図示のように各電機子コイルが、９０度の磁極巾の中央
にあるときに、ホール素子／／ａは、Ｎ、Ｓ磁極５ａ、
５ｂ、・・・と同位相に着磁された外側部磁極のＮ、Ｓ
極の境界部に対向している。

空隙部２／ａの打点部には、重量ある物体があるので、
マグネット回転子Ｓの回転とともに振動が発生するので
、電磁振動子として有効な手段が供与できるものである
。

空隙部２／　ａ　、　２１　ｂの存在により、死点が消
滅し、出力トルクが平坦化し、その空隙部の１つを重量
ある非磁性体により充填して振動子を構成したもので、
ｌ相の半導体電動機の欠点を逆用して、偏平な電磁振動
子を構成したことが本発明装置の新規な技術となってい
るものである。

笛部実施例で、点線７ａで示したのは、回転子Ｓ、りを
保護する為のプラスチック力・々−である。プラスチッ
ク力・々−７ａの右側開口部を軟鋼板乙の外周に固着し
て、１個の独立した電動機としても本発明を実施するこ
とができる。

〔効果〕

第１の効果 従来の電磁振動子と同じく、その偏平な構成の特徴を保
持して、その耐用時間のみじかい欠点を除去できる効果
がある。

又整流子と刷子より発生する電気ノイズを除去すること
ができる。

第ユの効果 回転軸とその軸受の径を大きくできるので、その損傷に
よる耐用時間が減少する欠点が除去できる。

第３の効果 出力トルクに死点がなく、従って自起動が完全となり、
トルク特性も平坦となるので大きい振動エネルギの得ら
れる電磁振動子が得られる。

図をそれぞれ示す。

／、／ａ・・・回転軸と軸受、　３・・・外筺、　Ａ・
・・電磁振動子、　ダ、４（ａ、４１ｂ、・・・電機子
と電機子コイル、　　！；、！；ａ、！；ｂ、・・・マ
グネット回転子と磁極、　６，７・・・軟鋼板、　７ａ
・・・プラスチックカバー、　／／、／／ａ・・通電制
御回路のＩＣとホール素子、　２／ａ、２１ｂ・・・空
隙部、　コバ・・鉛の充填部、　ｇａ、ｇｂ、９ａ、９
ｂ、９ｃｍ　直流電源圧負極、　／ｕａ　、　／２’ｏ
　、　／Ｊａ　、　／、、？ｂ　、　／ｌＩａ　。

ｌダｂ　、／ｊａ　、１５ｂ・・・トルク曲線、　Ｍ、
Ｎ・・・電機子コイル、　Ｆ・・・ホール素子／／ａの
増巾回路、／Ａａ、／乙ｂ・・・トランジスタ。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明装置が使用されるポケットベルの外筺
の側面図、第２図（ａ）は本発明装置の断面図、第２図
（１））　、　（Ｃ）は、同じくそのマグネット回転子
と固定電機子の平面図、第３図は、マグネット回転子と
電機子コイルの展開図及びトルク曲線のグラフ、第９図
は、電機子コイルの通電制御回路佑 ｆ 図 英２ 目（（Ｌ＞ 某 回（６） 躬２図（Ｃ） 羊３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）円板状の固定電機子ならびに、これに対向するマ
   グネット回転子が界磁磁極となる軸方向空隙型の１相の
   直流電動機において、９０度の巾の４個のＮ、Ｓ磁極が
   円環状に、異極が隣接して配設され、隣接する／組のＮ
   、Ｓ磁極の対向部が所定の巾でそれぞれ削除され、この
   削除部に重量のある非磁性体が充填され、該削除部と反
   対側の隣接する／組のＮ、Ｓ磁極の対向部も同じく所定
   の巾でそれぞれ削除された界磁磁極となるマグネット回
   転子と、該マグネット回転子の回転軸を回動自在に支持
   するように固定電機子側に固定されに軸受と、マグネッ
   ト回転子の磁極面に貼着されて磁路を閉じるとともに中
   央部が回転軸に固着された円板状の磁性体円板と、固定
   電機子面に固着された扇型の電機子コイルの出力トルク
   に有効な導体部をマグネット回転子の磁界が貫挿するよ
   うに、又前記した両側の導体部の巾が磁極巾より所定巾
   だけ小さくされて、等しいピッチで円周面にそって並置
   された４個の扇型の電機子コイルと、固定電機子に固定
   されて、マグネット回転子の外周部の９０度の巾のＮ、
   Ｓ磁極に対向する１個の位置検知素子の出力により、マ
   グネット回転子が９０度回転する毎に、又扇型の電機子
   コイルの両側の前記した導体部の中央部が界磁磁極の中
   央部と合致したときに切換えられて、界磁磁極のＮ、Ｓ
   磁極にそれぞれ対応する巾の矩形波の第１、第２の位置
   検知信号が交互に出力される位置検知装置と、第１、第
   ２の位置検知信号により、並置された電機子コイルの奇
   数番目の電機子コイル及び偶数番目の電機子コイルを位
   置検知信号の巾だけ通電せしめる通電制御回路とより構
   成されたことを特徴とする電磁振動子。
2. （２）第（１）項記載の特許請求の範囲において、ポケ
   ットベルの外筺の内側に円形の凹部を設け、固定電機子
   を該円形の凹部に挿入固定して構成されたことを特徴と
   する電磁振動子。