专利名称：扁平电机的电枢结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及适用于旨在把振动传递给人体的装置的扁平电机的电枢结构，特别是用来使由一个或多个无铁心电枢线圈构成的电枢始终顺利地再起动的电枢结构。
背景技术：
作为旨在把振动传递给人体的装置，无线电话寻呼装置(以下称为寻呼机)或携带电话，给人体以轻微的振动而发挥按摩效果的按摩机，视觉听觉障碍者用的信号接收机等，种种东西是公知的，内装着使电枢偏心的扁平电机。
作为这种扁平电机，例如
图14和图15中所示的扁平型振动发生装置是公知的(日本专利申请公开特开平6-205565号)。此一振动发生装置1，由固定在壳体2的底部的圆形的平板状磁场磁铁3，与此一磁场磁铁3对面配置的旋转自如的电枢4，配置在此一电枢4的中枢的轴5构成。前述电枢4是把3个线圈6a、6b、6c配置成逆扇形，与树脂线框7整体成形的。此外，电枢4备有与线圈6a、6b、6c一起旋转的整流子8，此一整流子8与从壳体2的下部延伸的两个电刷9相接触，轮流地切换3个线圈6a、6b、6c的极性，因为每次产生与磁场磁铁3之间的吸引力和排斥力所以电枢4连续旋转。特别是，在作为振动发生装置使用的场合，如上所述使电枢4本身有很大偏心，借此因为电枢4具有很大的离心力并旋转，故整个装置中产生很强的振动。
可是，近来传呼机或携带电话、按摩机、视觉听觉障碍者用的信号接收机等的小型化不断进展，与此相应振动发生装置的极小化和减轻重量的要求也严格了。但是如上所述，电枢4因为靠极性轮流切换的线圈6a、6b、6c与磁场磁铁3之间的吸引力和排斥力的反复而产生旋转力，所以至少3个线圈成为必要的。也就是说，如图16中所示，在由旋转圆心角大约为90°的一个线圈6构成电枢4的场合，在电枢4停止时如果进入把N、S极4等分的磁铁3之一的极性(图16中S极)内，则在下次使电枢4始动时，电枢4的旋转方向不确定，发生不能顺利地始动的情况。这是在线圈6的两侧部6d、6e停留在与线圈6的绕组宽度相当的磁铁3上的区域Z内的场合可以见到的现象。
因此本发明提供一种即使在由一个或两个线圈构成电枢的场合，在始动之际也能可靠而顺利地进行旋转的电枢结构，以便实现扁平电机的进一步极小化和减轻重量。
此外，本发明通过减少构成电枢的线圈个数，实现制造过程的简化和制造成本的降低。
发明的公开也就是说本发明中的扁平电机的电枢结构，在含有在交替地具有N、S极的磁极的磁场磁铁上，经由磁场磁铁与轴方向的空隙相对地旋转地设置的一个或多个无铁心电枢线圈的扁平电机的电枢中，其特征在于，在前述电枢中设置磁性体，在使电枢的旋转停止时使磁性体位于前述磁场磁铁的N、S极的磁极的边界上，通过使磁场磁铁的N、S极的磁极与磁性体中产生的N、S极的磁极相互吸引，使得无铁心电枢线圈进入能够起动位置。
此外，本发明中的扁平电机的电枢结构，在含有在交替地具有N、S极的磁极的磁场磁铁上，经由磁场磁铁与轴方向的空隙相对地旋转地设置的一个或多个无铁心电枢线圈的扁平电机的电枢中，其特征在于，在前述电枢中设置具有N、S极的磁极的永久磁铁，在使电枢的旋转停止时使上述永久磁铁位于前述磁场磁铁的N、S极的磁极的边界上，通过使磁场磁铁的N、S极的磁极与永久磁铁的N、S极的磁极相互吸引，使得无铁心电枢线圈进入能够起动位置。
此外，本发明中的扁平电机的电枢结构，其特征在于，前述无铁心电枢线圈由一个构成，使磁性体或具有N、S极的磁极的永久磁铁在保持无铁心电枢线圈的线框的一侧部突出。
此外，本发明中的扁平电机的电枢结构，其特征在于，前述无铁心电枢线圈由一个构成，使磁性体或具有N、S极的磁极的永久磁铁埋入保持无铁心电枢线圈的线框内。
附图的简要说明图1是表示本发明的扁平电机的电枢结构的第1实施例的俯视图。
图2是表示上述电枢的主要部分的透视图。
图3是表示磁铁上的电枢的停止位置的俯视图。
图4是表示由一个线圈构成的电枢的旋转原理的始动时的说明图。
图5是表示由一个线圈构成的电枢的旋转原理的刚始动后的说明图。
图6是表示由一个线圈构成的电枢的旋转原理的持续旋转的说明图。
图7是把磁性体配置在电枢的内部时的俯视图。
图8是把磁性体设置在线圈的反对侧的臂部时的俯视图。
图9是把磁性体埋入树脂线框中的电枢的俯视图。
图10是由两个线圈构成的电枢的俯视图。
图11是表示本发明的扁平电机的电枢结构的另一个实施例的俯视图。
图12是表示该实施例的电枢的主要部分的透视图。
图13是表示该实施例的磁铁上的电枢的停止位置的俯视图。
图14是表示现有的扁平电机之一例的纵剖视图。
图15是表示现有的扁平电机中所使用的电枢之一例的俯视图。
图16是表示现有的电枢在磁铁上未始动时的位置关系的俯视图。
实施发明的最佳形态下面，根据附图详细说明根据本发明的扁平电机的电枢结构的实施例。
图1和图2表示本发明的扁平电机的电枢结构的第1实施例。电枢10，是在大体上1/4圆形的树脂线框11内部配置一个无铁心电枢线圈12，把两者整体地形成的电枢结构。在树脂线框11的中枢部分13上，设置把圆四等分的整流子14a、14b、14c、14d，在其中心开设成为电枢10的旋转中心的轴孔。无铁心电枢线圈12，是与树脂线框11的形状大体上对应的形状的一个绕组线圈，两侧缘的张开角度θ1约为90°。此外前述整流子14a、14b、14c、14d，对角线方向的每两个14a与14c、14b与14d分别共同地连接，在其一方上连接无铁心电枢线圈12的内侧绕组端部25，在另一方上连接外侧绕组端部26。再者，在把电枢10用作振动发生电机的场合，为了加大离心力最好是在无铁心电枢线圈12的空心部16中设置重锤17(图中切去重锤17的一部分)。此外，虽然上述图1的电枢10旋转中心角约为90°，但是不特别限定于90°。
在此一实施例中，从上述树脂线框11的一侧边缘11a，向侧方突出着由铁销等构成的磁性体20-1。此一磁性体20-1，由细圆棒或圆筒形成，向内侧稍微弯曲以构成圆弧的一部分。也就是说，磁性体20-1的突出方向，与电枢10的旋转方向或逆向旋转方向大体上平行，与一侧边缘11a垂直。通过把磁性体20-1的截面形状制成圆形，在磁性体20-1的两侧容易形成N极和S极。即使磁性体20-1不是圆棒形而是圆筒形，也可以得到同样的效果。由于磁性体20-1的磁力的强度，依存于磁性体20-1的长度或截面积等，所以有必要适当地选择。也就是说，在使电枢10停止时，使之强制地停止在规定的位置上的磁力是必要的，另一方面，当电枢10正在旋转时，有必要考虑磁力的大小不妨碍其旋转运动的问题。再者，对于磁性体的形状而言，不限于上述的磁性体20-1那样的圆棒形或圆筒形，即使使平板形的小片突出，或者使椭圆体突出，也可以得到同样的效果。
图3示出靠磁场磁铁21使上述构成的电枢10停止时的位置关系。磁场磁铁21，是把圆板四等分并轮流排列N极和S极的磁铁，在磁场磁铁21的中心部能够旋转地支承着电枢10的中枢部分13。使电枢10在磁场磁铁21上顺时针或逆时针旋转之后，当切断供给电枢10的无铁心电枢线圈12的电源时，在磁性体20-1的纵长方向的正中间处于磁场磁铁21的N极和S极的边界线22上的状态下电枢10停止。也就是说，电枢10总是在错开磁性体20-1的一半的长度的角度θ2的状态下停止在磁场磁铁21的N极上，无铁心电枢线圈12的一侧部12a成为边缘露出到邻接的另一侧的S极内的状态。这是因为当电枢10停止之际磁性体20-1受到来自磁场磁铁21的影响而在周围产生磁场，在两端出现与磁场磁铁21侧相反的磁极(S极与磁场磁铁21的N极相对，N极与磁场磁铁21的S极相对)，与磁场磁铁21之间相互吸引，克服电枢10的自由旋转而强制地停止在该位置上。这样一来，由于无铁心电枢线圈12的一侧部12a，比电枢10难以始动的磁场磁铁21上的区域Z内更大地向S极一侧边缘露出，所以就成了在使电枢10始动时顺利地旋转。
下面，根据图4至图6来说明根据本发明的电枢的旋转原理。在磁场磁铁21上伸出两个电刷23、24，电枢10的各整流子14a、14b、14c、14d与其前端部接触。而且，各电刷23、24，随着电枢10的旋转依次在整流子14a、14b、14c、14d上每次滑动大约90°。图4示出电枢10停止时的状态。如上所述，此时磁性体20-1位于磁场磁铁21的N1极与S2极的边界线上，无铁心电枢线圈12的大部分重合在磁场磁铁21的N1极上，一侧部12a重合在磁场磁铁21的S1极上。在此一状态下闭合开关，就经由电刷23的前端接触的整流子14d和与之共同的整流子14b，电流从无铁心电枢线圈12外侧的绕组端部26流进无铁心电枢线圈12，进而电流从内侧绕组端部25经由整流子14a、14c流进电刷24侧，借此在无铁心电枢线圈12中产生磁场。此时设在无铁心电枢线圈12的与磁场磁铁21面对面的一侧产生的磁场的磁性成为N极，于是成为与其正下方的磁场磁铁21的极性N1相同极性N极同类产生排斥力，另一方面，因为与磁场磁铁21的相邻的极性S1相互吸引，所以沿着该方向(顺时针方向)产生旋转力，电枢10始动。
然后，电枢10旋转到图5中所示的位置时，因为一方的电刷23的前端接触部进入整流子14c和14d的间隙，此外另一方的电刷24的前端接触部进入整流子14a和14b的间隙，所以虽然在无铁心电枢线圈12中没有电流流过而没有磁性，电枢10也靠旋转的惯性而照原样继续旋转。
进而，电枢10旋转到图6的位置时，与图4时相反，从电刷23供给的电流经由整流子14c、14a从内侧绕组端部25流进无铁心电枢线圈12，从外侧绕组端部26经由整流子14d离开电刷24。因此，在无铁心电枢线圈12中，在与磁场磁铁21面对面的一侧产生相反的极性S极，与磁场磁铁21下侧的极S1相互吸排斥，施加同一方向的旋转力而继续旋转。
这样一来，电枢10一边旋转一边轮流地反复N、S，与磁场磁铁21之间反复相互排斥和吸引，借此可以继续旋转。此外，如上所述由一个无铁心电枢线圈12构成电枢10，进而设置重锤17，借此可以得到大的离心力，用作振动发生装置时的效果很大。
再者，在使电枢10反向(逆时针方向)旋转的场合，通过把电流的供给方向反向，或者把无铁心电枢线圈12的绕组方向反向，可以很容易地变更旋转方向。
在上述实施例中，虽然使磁性体20-1沿着与树脂线框11的一侧缘11a大体上垂直的方向突出，但是只要能在磁性体20-1的两侧产生N、S极，即使不一定垂直也可以。此外当然可以在树脂线框11的另一侧缘11b上设置磁性体20-1，也可以如图7中所示，向无铁心电枢线圈12的空心部16突出。进而，也可以如图8中所示，使臂部30隔着中枢部分13向与无铁心电枢线圈12相反侧伸出，使磁性体20-1在此一臂部30突出。此外，也可以如图9中所示，加宽地形成与无铁心电枢线圈12整体成形的树脂线框11的一侧部11a，在该一侧部11a中埋入铁销等磁性体20-1。通过这样的构成，磁性体20-1的保持变得更可靠，同时由于磁性体20-1也可以与树脂线框11一起成形，所以制造过程变得容易。再者，虽然在上述实施例中就把磁场磁铁21四等分而轮流地赋予N、S的极性的场合进行了说明，但是就与无铁心电枢线圈12的旋转圆心角的关系而言有时八等分是适当的。
以上是构成电枢10的无铁心电枢线圈12为一个的场合的实施例，但是如图10中所示，在无铁心电枢线圈12为两个的场合，有关电枢10的旋转始动的问题也是同样的。在此一场合也是，与上述一个无铁心电枢线圈12构成的电枢10同样，仅靠使磁性体20-1在无铁心电枢线圈12的树脂线框11的一侧缘11a突出，旋转始动就可以顺利地进行。
虽然上述实施例就用于振动发生装置的场合进行了说明，但是本发明也可以用于普通的旋转电机，或步进电机。
图11至图13示出本发明的扁平电机的电枢结构的另一个实施例。在此一实施例中，永久磁铁20-2从上述树脂线框11的一侧缘11a向侧方突出。此一永久磁铁20-2，形成细圆棒形或圆筒形，构成以轴孔15为旋转中心的圆弧的一部分地稍微向内侧弯曲。也就是说，永久磁铁20-2的突出方向，大体上与电枢10的旋转方向或反向旋转方向平行，与一侧缘11a垂直。再者，通过把上述永久磁铁20-2的截面形状制成圆棒形，很容易在永久磁铁20-2的两侧形成N极和S极。当然即使永久磁铁20-2为圆筒形也可以得到同样的效果。
由于上述永久磁铁20-2的磁力的强度，依存于永久磁铁20-2的长度或截面积等，所以有必要适当地选择。也就是说，在使电枢10停止时，使之强制地停止在规定的位置上的磁力是必要的，另一方面，当电枢10正在旋转时，有必要考虑必须是不妨碍其旋转运动的程度的磁力的问题。再者，对于永久磁铁20-2的形状而言，也不限于上述永久磁铁20-2那样的细圆棒形或圆筒形，即使使平板形的小片突出，或者使椭圆体突出，也可以得到同样的效果。
图13示出靠磁场磁铁21使上述构成的电枢10停止时的位置关系。磁场磁铁21，是把圆板四等分并轮流排列N极和S极的磁铁，在磁场磁铁21的中心部能够旋转地支承着电枢10的中枢部分13。使电枢10在磁场磁铁21上顺时针或者逆时针旋转之后，当切断供给电枢10的无铁心电枢线圈12的电源时，永久磁铁20-2的S极和N极就与磁场磁铁21的N极和S极吸引，在纵长方向的正中间处于磁场磁铁21的N极和S极的边界线22上的状态下电枢10停止。也就是说，电枢10总是在错开永久磁铁20-2的一半的长度的角度θ2的状态下停止在磁场磁铁21的N极上，无铁心电枢线圈12的一侧部12a成为边缘露出到邻接的另一侧的S极内的状态。这是因为当电枢10停止之际永久磁铁20-2与磁场磁铁21，永久磁铁20-2的S极与磁场磁铁21的N极相对，N极与磁场磁铁21的S极相对相互吸引，克服电枢10的自由旋转而强制地停止在该位置上。这样一来，由于无铁心电枢线圈12的一侧部12a，比电枢10难以始动的磁场磁铁21上的区域Z内更大地向S极一侧边缘露出，所以就成了在使电枢10始动时顺利地旋转。
工业实用性在像这样构成的本发明的扁平电机的电枢结构中，由于在电枢上设置磁性体或者具有N、S极的极性的永久磁铁，当使电枢的旋转停止时使磁性体或者永久磁铁位于前述磁场磁铁的N极和S极的边界上，使无铁心电枢线圈来到能够起动的位置，所以即使是两个或一个无铁心电枢线圈构成的电枢，使电枢始动之际的旋转也可以可靠而顺利地进行，结果可以实现扁平电机的进一步小型化和减轻重量，同时从制造工时、制造成本的观点来看对实现一个或两个构成的电枢电机也是有效的，另一方面，对于作为振动发生装置的电机而言，从得到更大的振动这一目的来看制成偏心作用大的一个构成的效果大。
权利要求
1.一种扁平电机的电枢结构，在含有在交替地具有N、S极的磁极的磁场磁铁上，经由磁场磁铁与轴方向的空隙相对地旋转地设置的一个或多个无铁心电枢线圈的扁平电机的电枢中，其特征在于，在前述电枢中设置磁性体，在使电枢的旋转停止时使磁性体位于前述磁场磁铁的N、S极的磁极的边界上，通过使磁场磁铁的N、S极的磁极与磁性体中产生的N、S极的磁极相互吸引，使得无铁心电枢线圈进入能够起动位置。
2.一种扁平电机的电枢结构，在含有在交替地具有N、S极的磁极的磁场磁铁上，经由磁场磁铁与轴方向的空隙相对地旋转地设置的一个或多个无铁心电枢线圈的扁平电机的电枢中，其特征在于，在前述电枢中设置具有N、S极的磁极的永久磁铁，在使电枢的旋转停止时使上述永久磁铁位于前述磁场磁铁的N、S极的磁极的边界上，通过使磁场磁铁的N、S极的磁极与永久磁铁的N、S极的磁极相互吸引，使得无铁心电枢线圈进入能够起动位置。
3.权利要求1或2中所述的扁平电机的电枢结构，其特征在于，前述无铁心电枢线圈由一个构成，使磁性体或具有N、S极的磁极的永久磁铁在保持无铁心电枢线圈的线框的一侧部突出。
4.权利要求1或2中所述的扁平电机的电枢结构，其特征在于，前述无铁心电枢线圈由一个构成，使磁性体或具有N、S极的磁极的永久磁铁埋入保持无铁心电枢线圈的线框内。
全文摘要
在由无铁心电枢线圈和整流子构成,能够旋转地设置在磁场磁铁上的扁平电机的电枢中,在前述电枢中设置由铁销等组成的磁性体或者具有N、S极的极性的永久磁铁,在使电枢的旋转停止时使磁性体或者永久磁铁位于前述磁场磁铁的N与S极的边界线上,使得无铁心电枢线圈进入起动开始位置。因而。可以提供即使是在由一个或两个无铁心电枢线圈构成的电枢的场合,使电枢始动之际的旋转也可以可靠而顺利地进行的扁平电机的电枢结构。
文档编号H02K23/04GK1254452SQ97182211
公开日2000年5月24日 申请日期1997年9月12日 优先权日1997年5月27日
发明者手冢武寿 申请人:株式会社手京惠须