CN1148859C - 电动机 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种电动机，这是涉及提供信息-通信设备、图像-音响设备等使用的小型电动机和便携式传呼机、便携式电话机等使用的产生传送给人体的振动用的电动机，本发明提供效率良好的、小型化、厚度能够做得薄，并且在设备上安装的自由度高的电动机。为了达到上述目的，转子具备在圆周方向上交叉充磁为N、S极的K个(K为2以上的整数)磁体(4a)(4b)(4c)，使K个磁体在轴方向上重叠为K级成一整体地支承于轴6上，该转子旋转自如地支承于一对轴承(9a)(9b)上。铁心(1a)(1b)(1c)具有缠绕与各磁体对应的K级线圈(3a)(3b)(3c)的凸极(7a)(7b)(7c)。设定得使各级磁体的N、S极的充磁位置在圆周方向上相互错开，使在缠绕各级线圈的凸极上发生的感应电压的相位为适合于使相同级的磁体旋转的相位。

Description

电动机

技术领域

本发明涉及信息通信设备、图像-音响设备等使用的小型电动机和便携式传呼机(pocket bell)、便携式电话机等中产生振动以传给人体的电动机。

背景技术

近来，随着信息通信设备、图像-音响设备的小型化、高精度、高可靠性的要求的提出，电动机也从带电刷电动机转向无电刷电动机。即使带电刷的电动机也在向小型化、薄型化发展，带铁心的电动机从使用圆筒形框架外壳的电动机发展到使用椭圆形框架外壳的电动机，即使无铁心电动机，也开发研究出从圆筒形到椭圆形乃至于方形框架外壳的电动机，用作便携式通信设备用的电动机。便携式设备的电池驱动的电动机对厚度方向上的尺寸限制很严格，而且由于电池寿命的关系，要求消耗的电流要小，已有的椭圆形和圆筒形的结构，即使使用高能量乘积的磁体，提高电动机的效率也是困难的。

已有的这种电动机，其结构如图58、图61或图62所示。下面对其结构加以说明。

图58是已有的内转子型无电刷电动机的剖视图。

如图58所示，将中空圆筒磁体130的内部圆筒插入并固定于轴131，轴131的一端安装在框架外壳132上，支持于轴承133，轴131的另一端支持于托架136上安装的轴承134，构成双支承结构的内转子。用轴承133、134旋转自如地支持着的轴131上安装的磁体130充磁为N、S两极，具有3个凸极的圆筒状铁心128的凸极上缠绕的线圈129通电产生的磁通使磁体130旋转。

电路板135安装电子元件。铁心128的凸极是分别为U相、V相、W相绕组的三相绕线结构。用电子电路通电驱动使3个相产生的感应电压的相位分别错开120度，亦即作为三相无电刷电动机驱动。

图61(a)是已有的椭圆形截面的便携式传呼机用的带铁芯电动机的剖视图，图61(b)是与轴垂直的面上的剖视图。

如图61所示，在轴139上固定硅钢片迭层而成的电动机铁芯142，把用树脂做成铁芯形状的绝缘子插入铁芯142，把整流子端子座144压入139。再在铁芯142上卷绕线圈143，将该线圈143的通电处安装在整流子端子座144的规定位置上，钎焊使其导通，构成电动机电枢绕组组装件。接着对电动机绕组组装件的整流子端子座144的整流子面进行研磨处理后，清洗整个电枢绕组组装件。在框架外壳137的中央部固定烧结轴承140，该框架外壳137是椭圆形状的，在框架外壳137的圆弧部的内圆周侧的两处分别安装圆弧状磁体138，该两个磁体138的内侧磁极充磁成不同极性，清洗过的电枢绕组组装件的轴139插入绕结轴承140，将电刷146与烧结轴承141的轴承架147安装在框架外壳137上，组装电动机。

磁体138的磁通构成从一边的磁体138内侧表面出发，通过铁芯142，接着进入另一边的磁体138的内侧表面，通过框架外壳137，回到起点的磁体138的磁路。亦即在与轴139垂直的面上构成磁通。在轴139上固定着不平衡用的载荷148。

由于电动机的旋转，固定着不平衡用的载荷148的轴139发生振动，这振动传到框架外壳137，可以使用于便携式传呼机。

其次，图62表示用作便携式通信设备的电动机的方形剖面的无芯电动机，图62(a)为其俯视图，图62(b)表示其剖视图。

在图62中，轴149通过整流子150固定于无铁芯型的线圈组151上。中空圆筒状磁体152固定于壳体153，并配置得在线圈组151的内侧留有空间。框架外壳154在外部周边具有平面部，固定成使固定磁体152的壳体153配置得在线圈组151内侧，留有空间，同时在与磁体152之间构成磁路。轴承155固定于壳体153，旋转自如地支持着轴149。电刷156通过整流子150向线圈组151通电。轴149上固定着不平衡用的载荷157。

但是，上述已有的结构，对提高设备小型化水平，需要小型而且高效率的电动机而言，存在如下所述的问题。

图58所示的内转子型无电刷电动机，由于铁芯128是圆筒状的，一旦轴131的垂直面尺寸受到限制，线圈129的大小适中得不到保证，就不能绕制，而且磁体130的直径一旦变小，则操作极其困难。

在这样的内转子型无刷电动机的情况下，存在电动机的容积效率不太好的倾向。下面叙述其理由。

图59(a)是内转子型无刷电动机的磁路的简化剖面图。图59(b)是该电动机的从铁芯内侧展开的展开图。下面对该图进行说明。还有，下面为了简化，在考虑问题时忽略漏磁通。

表示电动机的效率η的值常常使用速度变化率μ的倒数，对该速度变化率通常存在式(1)所示的关系。

$\mathrm{\η}=\frac{1}{\mathrm{\μ}}=\frac{{\mathrm{\Φ}}^2{T}^2}{R}\·\·\·\·\·\·\left(1\right)$

其中Φ为铁芯的有效磁通，T是线圈匝数，R是线圈电阻。铁芯的有效磁通Φ的表达式如式(2)所示。

  Φ＝πDLBg                                         ……(2)

其中D为转子外径，L是转子长度、Bg是间隙的磁通密度。间隙的磁通密度Bg表达式如式(3)所示。

$\mathrm{Bg}=\frac{\mathrm{Br}}{1+\frac{\mathrm{\μr}}{\mathrm{Lm}/\mathrm{Lg}}}\·\·\·\·\·\·\left(3\right)$

其中Br、μr分别称为剩磁通密度、回复导磁率，是由磁体的材质决定的常数。Lm是磁体的原度，Lg是磁体、铁芯之间的空气隙。

又，线圈匝数T与线圈电阻R的关系表达为式(4)所示。

$R=\frac{2k{T}^{2}l}{S}\·\·\·\·\·\·\left(4\right)$

其中k为由线圈的电导率，绕组的占空系数决定的比例常数，l为1匝线圈的平均长度，S为线圈的截面积。又，该l在线圈的电阻可以忽略时表达为式(5)。

$l=2(\mathrm{Lc}+\mathrm{Dc})\≈2\frac{L}{3}+\frac{\mathrm{\π}}{2}D\·\·\·\·\·\·\left(5\right)$ 其中Lc线圈高度，Dc为线圈宽度。

根据上面所述，将式(2)、(3)、(4)、(5)代入式(1)整理后得到下式(6)。

$\mathrm{\η}={\left(\mathrm{\πDL}\frac{\mathrm{Br}}{1+\frac{\mathrm{\μr}}{\mathrm{Lm}/\mathrm{Lg}}}\right)}^2\·\frac{S}{4k(\frac{L}{3}+\frac{\mathrm{\π}}{2}D)}\·\·\·\·\·\·\left(6\right)$

上式中不包括线圈电阻R、线圈匝数T，表示绕组规格的改变不会引起效率变化。

在上式中固定其他变数，改变L、D使转子的体积(πD²L/4)为一定值的情况下，转子长度和直径之比(L/D)与效率η的关系如图60所示。根据图60，转子越长效率越高，但是该曲线却变平，收敛于某一数值，转子再长效率也不再升高，存在某一界限。

又，如图58所示的内转子型的无电刷电动机为了输出超过规定值以上的转矩，必须增加缠绕在凸极上的线圈匝线，凸极凸出量变大，造成电动机外径变大，发生电动机难于小型化的问题。又，必须在内转子电动机的周围配置等间隔配置着缠绕线圈的凸极的铁芯，电动机的横断面形状呈圆形或接近圆形的形状，存在着电动机难于薄型化的问题。

接着在图61所示的便携式传呼机用的带铁芯电动机，由于是带电刷的，与无电刷电动机相比可靠性差，要把电动机做成椭圆形，则体积变小绕线困难。

又，图62所示的便携式通信设备用的电动机，由于是无铁芯型带电刷的，与无电刷式的相比，可靠性较差，而且越是小型，输出转矩的取出量相对于带铁心的变得越小，亦即，直径小则难于做成高效率的小型无铁芯电动机和产生振动用的无铁芯电动机。还有，使用于线圈组的线圈导线也必须使用0.01~0.02毫米直径的导线，线圈组的加工成品率下降，无法廉价提供电动机。

发明内容

本发明用于解决上述已存在的课题，目的在于提供效率良好的，小型化而且厚度能够做得薄、并且在设备上安装的自由度高的电动机。

为了达到上述目的，本发明的第1种手段，转子具备在圆周方向交叉充磁成N、S磁极的K个(K为2以上的整数)磁体，将K个磁体在轴方向重叠K级，成一整体地支承在中心旋转轴上，并由一对轴承旋转自如地支承该转子。铁心具有缠绕与各磁体对应的K级缠绕线圈的凸极。各级磁体的N、S极的充磁位置在圆周方向相互错开，设定得各级缠绕线圈的凸极上产生的感应电压的相位适合于使同级磁体旋转。

借助于此，可以将转子磁体的磁极及铁心的缠绕线圈的凸极在轴方向上分为K级配置。亦即，与磁体的磁极及铁心的缠绕线圈的凸极在同一平面上展开配置的已有例相比，可以分散在轴方向上展开的K级的平面上配置磁体的磁极及铁心的缠绕线圈的凸极进行配置，从而提供效率良好，小型化，厚度做得薄，并且在设备上安装的自由度各方面有利的电动机。

又，第2种手段以一对轴承旋转自如地支承具备在各级中圆周方向N、S极的充磁位置相互错开的K级(K为2以上的整数)磁体的转子，具备垂直于该转子轴方向的剖面的形状为由相对的一对长边和相对的一对短边构成的扁平形状的外壳，转子贯通该外壳的中心部分，外壳的至少一个短边上具备K个与转子的轴方向平行地成一列配置着的对应于各级磁体的缠绕线圈的凸极的铁心。

借助于此，可以将磁体的磁极及铁心的缠绕线圈的凸极在转子的轴方向上分为K级配置，可以限定将缠绕线圈的凸极配置于外壳的短边，因此，可以将该短边的尺寸缩短到接近转子的外径。而且容易增加缠绕于凸极的线圈的匝数，因此可以谋求提高电动机的效率，还因为是无电刷电动机，可以提高可靠性。这样，可以提供高可靠性、高效率的、厚度做得薄的电动机。

又，第3种手段，以一对轴承支承具备在各级中圆周方向的N、S极的充磁位置相互错开的K级(K为2以上的整数)磁体的转子，铁心具备K级与各级磁体对应的缠绕线圈的凸极，外壳做成垂直于该转子轴方向的剖面的形状为由相对的一对长边和相对的一对短边构成的扁平形状，利用与转子成一整体旋转的不平衡用的载荷，使转子的旋转产生振动。

借助于此，可以将磁体的磁极及铁心的缠绕线圈的凸极在转子轴方向上分为K级配置，可以将外壳的剖面形状做得小，同时易于将其剖面的形状做成任意形状，可以将其做成扁平形状，还容易增加缠绕在凸极上的线圈的匝数，因此可以谋求提高电动机的效率。这样，可以提供外壳剖面形状小，并且能够做成任意形状的、能够高效率地发生振动的电动机。

最好，电动机外壳的短边长度小于长边长度的1/2。

附图说明

图1(a)是本发明第1实施例的电动机的纵剖视图。

图1(b)是本发明第1实施例的电动机的横剖视图。

图2是表示本发明第1实施例的电动机的充磁状态的立体图。

图3是同上电动机的磁体、铁心的凸极、线圈的关系的图解。

图4是同上电动机的感应电压波形图。

图5(a)是同上电动机的磁路的简化剖面图。

图5(b)是将同上电动机从铁心内侧展开的展开图。

图6是将同上电动机的效率与已有的无电刷电动机比较的比较图。

图7是同上电动机的磁体每隔60度进行充磁的情况下磁体、铁心的凸极、线圈的关系的图解。

图8表示在外围具有平面部的电动机的一个例子的分解立体图。

图9是表示本发明第2实施例的电动机的一个例子的磁体、铁心的凸极、线圈的关系的图解。

图10是表示本发明第2实施例的其他例子的磁体、铁心的凸极、线圈的关系的图解。

图11(a)是本发明第3实施例的电动机的纵剖视图。

图11(b)是本发明第3实施例的电动机的局部剖切俯视图。

图12是表示同上电动机磁体的充磁状态的立体图。

图13是本发明第3实施例的电动机的磁体、铁心的凸极、线圈的关系的图解。

图14是同上电动机的感应电压波形图。

图15(a)是同上电动机的磁路的简化剖面图。

图15(b)是将同上电动机从铁心内侧展开的展开图。

图16是将同上电动机的效率与已有的无电刷电动机比较的比较图。

图17是表示本发明第3实施例的其他例子的磁体、铁心的凸极、线圈的关系的图解。

图18是本发明第4实施例的电动机的一个例子的磁体的充磁状态的立体图。

图19是本发明第4实施例的电动机的其他例子的磁体的充磁状态的立体图。

图20(a)是本发明第5实施例的电动机的纵剖视图。

图20(b)是本发明第5实施例的电动机的横剖视图。

图21是说明同上电动机的磁体的磁极位置关系的立体图。

图22说明同上电动机的不平衡量的模式图。

图23是同上电动机的不平衡用的载荷的立体图。

图24(a)是同上电动机的载荷的重心偏离量与载荷外径/旋转轴直径的关系特性图。

图24(b)是同上电动机的载荷的面积与载荷外径/旋转轴直径的关系特性图。

图24(c)是同上电动机的载荷的离心力与载荷外径/旋转轴直径的关系特性图。

图25是同上电动机的枢轴轴承的放大剖面图。

图26是枢轴轴承的最大面压力与摩擦转矩的特性图。

图27表示自动调心轴承，图27(a)是轴上端的剖面图，图27(b)是轴下端的剖面图。

图28是同上电动机凸极的一个例子的立体图。

图29是同上电动机凸极的其他例子的立体图。

图30是同上电动机凸极的别的例子的立体图。

图31是同上电动机的分解立体图。

图32是表示同上电动机的旋转原理的图。

图33(a)是本发明第6实施例的纵剖视图。

图33(b)是本发明第6实施例的横剖视图。

图34是说明同上电动机磁体的磁极位置关系的立体图。

图35是说明同上电动机磁体的磁极定位置的分解立体图。

图36是说明同上电动机其他例子的磁体的磁极定位置的立体图。

图37是同上电动机凸极的一个例子的立体图。

图38是同上电动机的缠绕了线圈的凸极的立体图。

图39是同上电动机的安装端子板的凸极的立体图。

图40是说明同上电动机的组装的分解立体图。

图41(a)是本发明第7实施例的电动机的纵剖视图。

图41(b)是同上电动机横剖视图。

图42是同上电动机的安装着轴承衬套的电动机转子磁体的立体图。

图43是说明同上电动机的不平衡量的模式图。

图44是同上电动机的缠绕线圈同时装入端子板的凸极的立体图。

图45是说明同上电动机的组装的分解立体图。

图46(a)是本发明第8实施例的电动机的纵剖视图。

图46(b)是同上电动机的横剖视图。

图47(a)是同上电动机铁心的侧面图。

图47(b)是同上电动机铁心的横剖面图。

图48(a)是表示同上电动机的铁心与树脂绝缘体的结构的正视图。

图48(b)是同上结构的侧视图。

图48(c)是同上结构的俯视图。

图49图解表示第8实施例电动机的铁心与支承轭铁及转子磁体的关系。

图50表示同上电动机铁心的角度α与齿槽效应转矩的关系。

图51表示同上电动机铁心的角度α-β与齿槽效应转矩的关系。

图52(a)是同上电动机转子磁体的正视图。

图52(b)是同上电动机转子铁心的仰视图。

图53(a)是同上电动机的对轴承的不平衡用的载荷的重心设置于两个轴承的外侧的情况。

图53(b)是不平衡用的载荷的重心设置于两个轴承之间的情况。

图54表示同上电动机的损耗转矩与轴承之间的距离L1、从轴承到载荷的距离L2的关系。

图55(a)表示同上电动机不平衡用的载荷使用1个的情况下轴所受的负载。

图55(b)表示不平衡用的载荷使用2个的情况下轴所受的负载。

图56表示同上电动机轴的挠度δ与从轴承到载荷的距离L3的关系。

图57表示本发明第9实施例的电动机的剖视图。

图58表示已有的电动机的剖视图。

图59(a)是同上电动机的磁路的简化剖面图。

图59(b)是同上电动机从铁心内侧展开的展开图。

图60表示同上电动机的效率。

图61(a)是已有的电动机的其他例子的局部剖切剖视图。

图61(b)是同上的横剖视图。

图62(a)是已有的电动机的其他例子的俯视图。

图62(b)是同上电动机例的纵剖视图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的实施例加以说明。

图1是本发明第1实施例的电动机的剖视图。

如图1所示，转子将具有N、S两个磁极的中空圆筒磁体4a、4b、4c夹着隔板，在各磁体4a、4b、4c的圆筒内部插入轴6加以固定，该轴6的一端支持于安装在框架外壳10上的轴承9a，轴的另一端支持于安装在托架8上的轴承9b，形成支持两端的结构的内转子。

又，具有双极凸极7a～7c的圆筒状铁心1a、1b、1c用压力成型将硅钢片在轴向叠层而构成，并且用树脂制绝缘子2a、2b、2c对铁心进行绝缘处理。又在该绝缘子2a、2b、2c上成一整体地形成端子引脚12，在线圈绕线时将线圈3a、3b、3c的线圈头和线圈末尾在该端子引脚12上缠绕数圈，进行钎焊，容易实现自动化。

铁心1a～1c的结构采取以使绝缘子2a～2c的一部分伸出并加以成型的定位销为基准将3个铁心串联连接，插入有顶圆筒形的框架外壳10的内圈固定，将线圈3a、3b、3c的线接在端子引脚12上，在端子引脚12上用钎焊固定印刷电路板11。在框架外壳10的开口部分插入固定轴承9b的托架8并加以固定。

图2表示上述电动机的转子磁体的充磁状态。

由3级重叠的磁体4a、4b、4c构成的转子磁体如图2所示，N、S极的充磁位置在各级磁体4a、4b、4c逐个错开120度以进行充磁。

图3图解表示该磁体4a、4b、4c、铁心1a、1b、1c、线圈3a、3b、3c的关系。

如图3和图1所示，铁心1a、1b、1c的凸极7a、7b、7c，各互相对应的部分配置在同一圆周方向的位置上，分别在纵向成一列，又，对于1个铁心1a、1b、1c，线圈3a、3b、3c以一条导线在同一方向连续缠绕在两个凸极7a、7b、7c上。而且在各级的线圈3a、3b、3c的缠绕方向如图3所示，是相同的。

图4是以这种结构在磁体4a、4b、4c旋转时，发生于各线圈3a、3b、3c的感应电压波形图。

如图4所示，线圈3a、3b、3c发生的感应电压Va、Vb、Vc由于磁体4a、4b、4c的角度逐个错开120度，形成相位逐个错开120度的波形。在这里各线圈3a、3b、3c的一端共接，这共接端称为COM。留下的另一端分接3相，配合该3相的感应电压，用印刷电路板11上的电子电路进行驱动以产生转矩，使磁体4a、4b、4c旋转。亦即能够作为无电刷电动机驱动。印刷电路板11上的电子电路由直流电源提供电流。

图5(a)是上述无电刷电动机的磁路的简化剖面图。图5(b)是从铁心内侧展开该电动机的展开图。下面就图5加以叙述。为了简化下面不考虑漏磁通。

作为表示电动机效率η的值常常使用速度变化率μ的倒数，该速度变化率μ如在已有例所说明的那样，通常存在如下式(7)所示的关系式。

η＝1/μ＝Φ²T²/R                                   ……(7)

其中Φ为铁心的有效磁通，T为线圈匝数，R为线圈电阻。铁心的有效磁通Φ的表达式如式(8)所示。

Φ＝πDLBg                                          ……(8)

其中D为转子外径，L为转子长度，Bg为间隙的磁通密度。间隙的磁通密度Bg的表达式如式(9)所示。

Bg＝Br/(1+μr/(Lm/Lg))                              ……(9)

其中Br、μr分别称为剩磁通密度、回复导磁率，是由磁铁的材质决定的常数。Lm是磁体的厚度，Lg是磁体与铁心之间的空气间隙。

又，线圈匝数T与线圈电阻R的关系表达如式(10)。

R＝2kT²l/S                                          ……(10)

其中K为由线圈的电导率、绕组的占空因数决定的比例系数，l是1匝线圈的平均长度，S是线圈的截面积。又，如果线圈的电阻部分忽略不计，则l表达为式(11)。

$l=2(\mathrm{Lc}+\mathrm{Dc})\≈2\frac{L}{3}+\frac{\mathrm{\π}}{2}D\·\·\·\·\·\·\left(11\right)$

其中Lc为线圈高度，Dc为线圈宽度。根据上面所述，将式(8)、(9)、(10)、(11)代入式(7)，经过整理，得到式(12)。

$\mathrm{\η}={\left(\mathrm{\πDL}\frac{\mathrm{Br}}{1+\frac{\mathrm{\μr}}{\mathrm{Lm}/\mathrm{Lg}}}\right)}^2\·\frac{S}{4k(\frac{L}{3}+\frac{\mathrm{\π}}{2}D)}\·\·\·\·\·\·\left(12\right)$

在该式中不包含线圈电阻R、线圈匝数T的分量，表示效率不因绕线规格的变化而变化。

在该式中固定其他变数，改变转子长度L、转子直径D使转子体积(πD²L/4)保持一定值时，转子长度/直径(L/D)与效率η的关系如图6所示。还有，在图6中，虚线表示已有的内转子型无电刷电动机的情况，如从图6所了解到的那样，本发明的电动机虽然在转子短的情况下效率比已有的无电刷电动机差，但转子长度越长效率越高，在某一程度下发生逆转。又，最终的收敛值，即式(12)中L/D为无穷大的情况下，本发明的电动机的效率达到已有的电动机的效率的1.5倍。

还有，在上述实施例中，磁体4a、4b、4c各错开120度充磁，但是在使磁体4a、4b、4c各错开60度充磁的情况下，也可以如图7所示，使线圈3a、3c与线圈3b缠绕方向相反，或是使缠绕方向相同而线圈逆向连接，以此使感应电压的相位错开120度，同样能够实现3相驱动。

又，在图1表示了铁心1a、1b、1c的外径是圆形的情况，但是如图8所示，采用在外周设置平面部分1p的形状，可以提供便于安装在设备上的电动机。

还有，在本实施例中采用使充磁方向错开，以使3级的感应电压的相位分别错开120度的结构，但是在使磁体4a、4b、4c的充磁方向为一定，使铁心1a、1b、1c的凸极7a、7b、7c间的方向错开的情况下，或是使铁心1a、1b、1c的凸极7a、7b、7c及磁体4a、4b、4c两者在各级间方向错开的情况下，也能够使感应电压的相位分别错开120度，同样能够驱动3相无电刷电动机。特别是使铁心1a、1b、1c的凸极7a、7b、7c及磁体4a、4b、4c两者在各级间方向错开的情况下，将上下铁心1a、1c的绕组收入中间铁心1b的缝隙处，从而能够限制高度，使电动机进一步小型化成为可能。

还有，在本实施例中，电动机采用3级的结构，但是K级(K＝2、3、4……)的结构通常可以广泛使用于K相无电刷电动机。

下面参照图9及图10对本发明第2实施例加以说明。第2实施例磁体的充磁极数不是两极，而是比这更多。还有，除了磁体的充磁极数、和这些相对应的各铁心的凸极及线圈外，其他结构与上述第1实施例所示相同。

图9是磁体14a、14b、14c的充磁极数为6极，铁心15a、15b、15c的凸极16a、16b、16c为4极的情况下，磁体、铁心、线圈的关系图。线圈17a、17b、17c的末端处理，以COM表示共接端子，其他的分别表示为U、V、W。图10也相同。

图9所示的结构是，将圆周方向以60度的间距充磁为N、S极的6极充磁圆筒状磁体14a、14b、14c和如图所示，使按照磁体14a、14b、14c的充磁间距，充磁N、S极分别与两个磁极对应的4极凸极16a、16b、16c在相对的两侧各配置两极的铁心15a、15b、15c分别成3级纵向排列。

在这种结构情况下，如图所示，容易在铁心15a、15b、15c设置平坦部13，即使是多槽的电动机，也容易构成电动机直径方向的一方尺寸小的所谓椭圆形电动机。

图10是磁体14a、14b、14c的充磁极数为6极，铁心15a、15b、15c的凸极16a、16b、16c为4极的情况下，磁体、铁心、线圈的关系的另一例子。

图10所示的结构是，将圆周方向以60度间隔充磁为N、S极的6极充磁圆筒状磁体14a、14b、14c和如图所示，使按照磁体14a、14b、14c的充磁间距，充磁N、S极分别与两个磁极对应的4极凸极16a、16b、16c集中在一侧配置4极的铁心15a、15b、15c分别成3级纵向排列。

在这种结构情况下，如图所示，可以构成在铁心15a、15b、15c的轴心的一侧尺寸小的电动机。这种电动机在安装到设备上时，仅电动机的圆周方向的一个方向受到限制的情况下使用，例如用作光盘装置的主轴电动机等，借助于此，即使高度相同，由于能采用大型号的电动机，可以作为大输出的电动机使用。

如上所述，在磁体14a、14b、14c的极数与铁心15a、15b、15c的凸极数目不同的情况下，将3个在圆周方向上以等角度间隔充磁为N、S极的、具有2n(n为1以上的整数)个磁极的圆筒状磁体，和3个按照磁体的充磁间隔，具有与m个充磁N、S极分别对应的2m(m为1以上的整数，而且m≤n)个凸极的铁心在轴方向上3级纵向重叠，并且将磁体的充磁与铁心的相对角度在3级构成各错开120/n度，借助于此同样也可以作为3相无电刷电动机驱动。

还有，本实施例采用3级结构的电动机，而采用K级(K＝2、3、4…)结构一般说来可以广泛使用于K相的无电刷电动机。

下面参照图11～图17对本发明第3实施例加以说明。

如图11所述，转子将中空圆筒状的3级的磁体21a、21b、21c夹着隔板22，在各磁体21a、21b、21c的内圈插入轴23加以固定，该轴23的两端支承在安装于框架24上的轴承25上，形成支持两端的结构的内转子。

又，位于两侧的两个铁心19分别利用切削铁块形成3级纵向一列设置的3个凸极18a、18b、18c和连接这些凸极的磁路，并用电沉积涂覆方法进行绝缘。该铁心19的两端在凸极18a、18b、18c上缠绕线圈20a、20b、20c后插入框架24，将线圈20a、20b、20c的线端焊接于印刷电路板26上。盖27形成外壳的一部分。

图12表示上述电动机磁体的充磁状态。

如图12所示，磁体21a、21b、21c充磁为各级之间充磁的方向分别在圆周方向上错开120度。

图13图解表示磁体21a、21b、21c、铁心19的凸极18a、18b、18c和线圈20a、20b、20c的关系。

如图13所示，线圈20a、20b、20c将磁体21a、21b、21c的一级作为一组连接。

图14是采用这种结构在转子旋转时各线圈产生的感应电压波形图。

如图14所示，线圈20a、20b、20c上发生的感应电压Va、Vb、Vc的相位由于磁体21a、21b、21c的充磁角度分别错开120度而分别偏离120度。在这里将各线圈20a、20b、20c的一端共接作为COM，另一端上分接3相，配合该3相感应电压用电子电路通电驱动以产生转矩，使磁体旋转。亦即可以作为3相无电刷电动机驱动。

图15(a)是本发明的无电刷电动机的磁路的简化剖面图。图15(b)是将该电动机从铁心内侧展开的展开图。下面就该图进行叙述。还有，为了简化，下面的叙述忽略漏磁通的泄漏。

本实施例中电动机效率η的表达式也和第1实施例相同，即

$\mathrm{\η}={\left(\mathrm{\πDL}\frac{\mathrm{Br}}{1+\frac{\mathrm{\μr}}{\mathrm{Lm}/\mathrm{Lg}}}\right)}^2\·\frac{S}{4k(\frac{L}{3}+\frac{\mathrm{\π}}{2}D)}\·\·\·\·\·\·\left(12\right)$

在该式中不包含线圈电阻R、线圈匝数T的分量，表示效率不因绕线规格的变化而变化。

在该式中固定其他变数，改变转子长度L、转子直径D，使转子体积(πD²L/4)保持一定值时，转子长度/直径(L/D)与效率η的关系如图16所示。还有，在图16中，虚线表示已有的内转子型无电刷电动机的情况，如从图16所了解到的那样，本发明的电动机虽然在转子短的情况下效率比已有的无电刷电动机差，但转子长度越长效率越高，在某一程度下发生逆转。又，最终的收敛值，即式(12)中L/D为无穷大的情况下，本发明的电动机的效率达到已有的电动机的效率的1.5倍。

还有，本实施例是成一整体地具备3级凸极18a、18b、18c的铁心19为两个的情况，但是也可以广泛使用于q个(q＝1、2、3、4、…)的情况。特别是像本实施例那样使用两个铁心19(或1个)时，可以使电动机的径向厚度薄到与磁体21a、21b、21c的直径大致相同的程度，因此在考虑相同厚度的情况下，可以构成磁体21a、21b、21c直径较大的那种高输出电动机。

图17表示磁体31a、31b、31c的充磁极数为4极，铁心29为3个，凸极28a、28b、28c为3极的情况下，铁心、磁体、线圈的关系的一个例子。线圈30a、30b、30c的末端的共接端子以COM表示，其余的分别表示为U、V、W。

在图17中，将对着在圆周方向上以90度间隔充磁为N、S极的4极充磁圆筒状磁体31a、31b、31c平行于轴向配置的3个凸极28a、28b、28c与连接这些凸极28a、28b、28c的磁路成一整体固定的铁心29按照磁体31a、31b、31c的充磁间距配置。

采用这种结构，电动机在安装到设备上时仅电动机的圆周方向的一个方向上受到限制的情况下使用，例如用作光盘装置的主轴电动机等，借助于此，即使高度相同，由于能采用大型号的电动机，可以得到大输出的电动机。

还有，本实施例中电动机采用3级结构，而采用K级(K＝2、3、4…)结构一般说来可以广泛使用于K相的无电刷电动机。

下面参照图18和图19对本发明第4实施例加以说明。

在图18中，上述第1实施例～第3实施例中转子是采取将3个磁体夹着隔板插入固定在轴上的结构，而本实施例的结构为将单个的转子磁体32插入固定在轴33上，转子磁体32与图2所示的相同，在3个级上轮换充磁。采用这种结构，使分成3个的部件变成1个部件，因此可以控制部件的成本，同时减少3级磁体组装时角度精度对电动机特性的不良影响。

又，在图18的转子磁体的情况下，采用3级轮换充磁，成一整体地构成转子磁体。如图19所示，在使转子磁体34的充磁位置分布连续变化的斜向充磁的情况下，也有与图18相同的效果。而且，在进行斜向充磁的情况下也有磁通的变化变得平滑，电动机的齿槽效应转矩变小的特征。

下面参照图20～图32对本发明第5实施例加以说明。

图20(a)是移动物体通信用的振动传呼机用电动机的纵剖视图。图20(b)是同上电动机的横剖视图。

本实施例的电动机的外壳90，其垂直于转子37的轴方向的剖面形状为扁平的长方形，其一对短边90a、90a都用轭铁板47、48构成，而其一对长边90b、90b用印刷电路板51和薄板53构成。外壳90的剖面形状也可以是椭圆形等扁平形状。转子37由3个磁体38a、38b、38c和介于磁体之间的隔板44a、44b及轴39构成。

在图20中，凸极35a、35b、35c、36a、36b、36c分别进行电沉积涂覆绝缘处理，在绝缘处理层上面缠绕线圈42。缠绕线圈的凸极35a、35b、35c在轴39的轴方向保持间隔并安装在轭铁板47上，构成第1铁心(铁心组装件)54。又在隔着轴39的相反位置上设置第2铁心(铁心组装件)55。第2铁心55是把缠绕线圈42的凸极36a、36b、36c在轴39的轴方向保持间隔并安装于轭铁板48而构成的。

转子37的各磁体38a、38b、38c是中空圆筒径向各向异性烧结的磁体，分别被充磁为N、S两极。如图21所示，3个磁体38a、38b、38c以极性各偏离120度的状态配置，并将轴39插入磁体38a、38b、38c的中空圆筒部，再在磁体38a、38b、38c之间插入隔板44a、44b。在这样的状态下，将3个磁体38a、38b、38c保持间隔固定于轴39上。

本实施例是移动物体通信用的振动传呼机用电动机，为了从电动机导出所发生的振动，设置载荷45，使其重心处于偏离旋转中心(轴心)的位置，以利用旋转造成的载荷45的重心离心力传递到电动机定子一方的能量。

在这种情况下，作用于轴承41的径向负载大时振动大，所以为了增加作用于轴承41上的负载，使隔板44a、44b的重心偏离旋转中心，以使隔板44a、44b也成为偏心负载。作用于轴承41的径向负载成为以不平衡力为作用力的反作用力。下面以图22的说明图说明载荷45的重心位置与隔板44a、44b的重心位置对该反作用力的大小的影响。

质量为m的物体的重心偏开旋转轴的距离为r，旋转轴以角速度ω旋转。在这种情况下，离心力F由式(13)表达。

F＝mrω²                                               ……(13)

考虑离心力引起的转子的弹性变形ρ，则离心力F由式(14)表达。

F＝m(r+ρ)ω²                                          ……(14)

由于弹性变形ρ与r相比可以忽略不计，离心力F的表达式变成式(13)。以L1、L2、L3分别表示从轴承40到载荷45、隔板44a、隔板44b的距离，L表示从轴承40到轴承41的距离，X轴表示轴中心，Y轴表示X轴的垂直轴。则载荷45、隔板44a、44b的离心力F1、F2、F3在X、Y方向上的分力如式(15)所示。

F1x＝m1r1ω²＝F1

F1y＝0

F2x＝m2r2ω²cosθ2＝F2cosθ2

F2y＝m2r2ω²sinθ2＝F2sinθ2

F3x＝m3r3ω²cosθ3＝F3cosθ3

F3y＝m3r3ω²sinθ3＝F3sinθ3                    ……(15)

以R表示轴承41的反作用力，则反作用力R也在X、Y方向上分解，以轴承40为支点考虑力矩，则如式(16)所示。

LRx＝L1F1x+L2F2x+L3F3x

LRy＝L1F1y+L2F2y+L3F3y                          ……(16)

将反作用力R的分力Rx、Ry合成，则如式(17)所示。

R²＝Rx²+Ry²                                     ……(17)

从而，反作用力R的平方表达如式(18)。

R²＝Rx²+Ry²

  ＝(F1x(L1/L)+F2x(L2/L)+F3x(L3/L))²

  +(F1y(L1/L)+F2y(L2/L)+F3y(L3/L))²

  ＝(F1(L1/L)+F2cosθ2(L2/L)+F3cosθ3(L3/L))²

  +(F2sinθ2(L2/L)+F3sinθ3(L3/L))²             ……(18)

在R2最大时反作用力R最大。在式(18)中，旋转角速度ω、质量m1、m2、m3、偏4心距离r1、r2、r3和在轴方向上的距离L1、L2、L3在设计上是已知的，未知数是角度θ2、θ3。反作用力R最大时θ2＝θ3＝0。亦即隔板的离心力与载荷的离心力在同一方向上的情况。

根据上述说明，隔板44a、44b的偏心方向与载荷45的偏心方向相同为好，本实施例也是这样构成的。因此，可以使作用于轴承41上的不平衡负载起较大的作用。

载荷45的形状对振动有重要的影响，因此考虑图23所示的模样。载荷45取半圆形减去2α角的扇形，载荷45的重心偏移量g、载荷的面积A和离心力F与载荷外径D/轴径d的关系以角度α为参数表示于图24(a)、(b)、(c)。而轴径d＝1，载荷45的厚度、载荷45的比重、旋转速度的平方不变。扇形载荷45的重心偏移量与载荷外径D/轴径d的关系以1次方程式表示。载荷45的面积A与载荷外径D/轴径d的关系以高次方程式表示。离心力由式(13)表示，离心力F4与载荷45的面积A和重心偏移量g的乘积成正比。

为了加大载荷45引起的振动，根据图24可以说载荷45的外径即使大一点儿也好，但如图20所示，扁平横剖面形状的电动机，除了特殊情况外几乎没有把载荷45的外径D取得比其短边90a的长度大的。如图20所示扁平横剖面形状的电动机按照如下所述方法规定载荷45的外径D。

以a表示短边90a的长度(参照图20(b))，则对载荷的外径D的规定如式(19)所示。

   0.6a＜D＜a                                      ……(19)

电动机在特征上喜欢薄板53、印刷电路板51做得薄，以Dm表示电动机磁体的外径，则载荷的外径按照式(20)选择是合适的。

   0.8Dm＜D＜1.1Dm                                 ……(20)

接着，如图25所示，轴承40是接受径向负荷的圆筒状轴承，推力方向的负荷由轴39的前端的圆弧与止推板46的枢轴轴承构成。止推板46使用低滑动树脂材料。

以r表示轴39前端的球形半径，则最大面压力Pmax和摩擦力矩Tp可由式(21)求出。

  Pmax＝ar^-2/3

  Tp＝br^1/3                                        ……(21)式中a和b为系数。

以某半径r0的情况下的最大面压力Pmax和摩擦力矩Tp为1的最大面压力和摩擦力矩，其变化曲线分别示于图26，轴39前端的半径r减小则摩擦力矩Tp下降，而面压力Pmax变大，因此，在止推板46是树脂板的情况下面压力太大反而会损害可靠性。而使半径r加大则面压力Pmax下降，但是摩擦力矩Tp增加，该损耗转矩变成热，温度上升，损害可靠性，因此，在以2000rpm高速旋转的情况下构成枢轴轴承时使止推轴承的轴的前端的半径r与轴的直径d满足式(22)所示的关系。

  10d＞r＞1.5d/2                                   ……(22)

止推板46用一般的高分子材料构成。但是，在电动机使用于电池驱动、便携式装置的情况下，为了降低长期摩擦力矩，使用润滑性能优异的聚缩醛树脂作为止推板43是合适的。在多用于高温条件时选用耐热性能优异的聚酰亚胺树脂、聚四氟乙烯树脂。

又使止推板46的外径Ds与轴外径d的关系满足式(23)。

    Ds＞d                                              ……(23)

这样，使得轴插入时止推板46不会从轴承40脱落，因此工作稳定。即使轴39向推力方向移动，由于注入的润滑油和轴承油，止推板46紧贴着托架50不动，但是在面方向有移动，为了减少轴承的损失，也有需要对移动加以限制的时候。使关系式(23)得到满足，则接触面积变大，移动不容易，而且也可以用圆筒部40的直径进行限制。将止推板46插入托架50，固定轴承40并加以组装，可以构成满足式(23)的关系的轴承。

一旦电动机变成小型的电动机，相对于产生的力矩，轴承损耗的比例即变大，因此有必要减小轴承损耗，轴承40、41使用含油烧结轴承。含油轴承的基础润滑油使用粘度为10cst～50cst的基础润滑油。

又，如果烧结材料也使用低摩擦的树脂，例如混合颗粒直径小于1微米的聚四氟乙烯微粉末制造轴承，则聚四氟乙烯存在于金属间隙中，起着粘接剂的作用，而且还由于树脂在与轴相对的轴承面的点状存在，比只含油时更能够减小轴承损耗。不但使电动机低电压起动成为可能，而且也可以延长电池寿命。

还有，如果轴承内径的形状采用图27所示的圆弧状剖面则可以减小轴承损耗。图27(a)是轴39贯通载荷侧的轴承41的状态图，图27(b)表示枢轴轴承侧的轴承40的部分。图27(a)是即使由于组装时扭歪或不平衡引起的轴39的弯曲等情况造成的轴对托架49的垂直有些不够，由于轴承41的内径是圆弧状，圆弧部分41a与轴39的接触为点接触，轴承41能够自动调心的情况。图27(b)的情况下，由于组装时扭歪或不平衡引起的轴39的弯曲等情况造成轴承40与轴39的接触也是在轴承40的圆弧部分40a的一点上的点接触。将轴承40、41的内径做成圆弧状，形成与轴39的点接触，可以减小轴承损耗。

接着，在构成外壳90的一个长边90b的印刷电路板51的焊接区51a间接或直接接通缠绕在各凸极35a～35c、36a～36c上的线圈42的末端。本实施例的印刷电路板51是软性印刷电路板，在软性印刷电路板上安装着集成电路52等驱动电路的电子元件，设置连接装置侧的电源的焊接区51a。

像本实施例这样将软性印刷电路板配设于长边90b侧的一个面上，因此虽然电动机的厚度薄，但是印刷电路板做得比较大，容易在软性印刷电路板上安装驱动电路元件，能够构成薄型的小型电动机。

又在与印刷电路板51相反的一侧装上薄板53。由于装上薄板53，电动机内部成了密闭结构，因此灰尘不会进入电动机内部，不会发生灰尘从外部进入转子37与铁心54、55之间造成转子速度下降之类的情况。也就是说，有了防尘措施。在该薄板53上可以记载制造批号、制造厂家名称等，可以得到合理的使用。

本实施例的凸极35a～35c、36a～36c与轭铁板47、48不成一体，凸极35a～35c、36a～36c由一个个分立零件构成。该分立的凸极35a～35c、36a～36c的一个例子是图28那样的结构。以符号56表示图28的凸极，则凸极56的凸出部57的对着转子的面57a为由以旋转轴为中心的曲率半径决定的圆弧面。凸出部57的对着转子的面57a背面57b呈曲面形状，在该面57b上形成缠绕线圈的圆筒剖面形状的T形部58，以h1表示该T形部58的圆筒剖面的直径，剖面直径比h1小的圆筒59形成于T形部58的前端。圆筒59用于插入轭铁板47、48上开的孔并配合于其中，比T形部58的圆筒部分直径小，是为了用该台阶在插入轭铁板47、48时定位，以便能够在各凸极56中将转子和相对的面57a之间的空气间隙做得均匀。圆筒部59的前端面为凹面。在将凸极56插入轭铁板47、48的状态下对圆筒59的凹面的外周边部分进行砸边将其固定于轭铁板47、48上。固定凸极与轭铁板，除了砸边的方法外，还有压入和粘接等方法。

分立的凸极还有图29所示的形状的例子。以符号60表示图29的凸极，则凸极60的凸出部61的对着转子的面61a为由以旋转轴为中心的曲率半径决定的圆弧面。凸出部的对着转子的面61a的背面61b呈曲面形状，在该面61b上形成缠绕线圈的四边形剖面的T型部62，以h2表示该T形部62的四边形剖面的垂直于旋转轴方向的长度，h3表示旋转轴方向上的长度，则图29的T形部62有式(24)所示的关系。

    h2h3                                          ……(24)

在T型部62的前端形成剖面直径比该四边形的边长小的圆筒63。圆筒63用于插入轭铁板47、48上开的孔并配合于其中，比T形部62的剖面小，是为了用该台阶在插入轭铁板47、48时定位，以便能够在各凸极60中将转子和相对的面61a的空气间隙做得均匀。

分立的凸极还有图30所示的形状的例子。以符号64表示图30的凸极，则凸极64的凸出部65的对着转子的面65a为由以旋转轴为中心的曲率半径决定的圆弧面。凸出部65的对着转子的面65a的背面65b呈曲面形状，在该面65b上形成缠绕线圈的四边形剖面的T形部66，与剖面直径小的圆筒67成一整体形成。以h4表示T形部66的四边形剖面的垂直于旋转轴方向的长度，h5表示其旋转轴方向上的长度，则图30的T形部66是式(25)所示关系的长方形。

   h4＜h5                                          ……(25)

如式(25)所示，在剖面为扁平长方形的电动机中，将凸极64的T型部66做成与轴方向平行的方向的尺寸大，是因为有如下好处。也就是说，在图28、图29、图30，将线圈42缠绕于T型部58、62、66时，T形部58、62、66的宽度方向的长度取相同。亦即做成式(26)所示。

   h1＝h2＝h4                                      ……(26)

其结果是，变成式(27)所示，图30的T形部66的剖面积与图28、图29所示的相比为最大。

(π/4)h1²＜h2×h3＜h4×h5                          ……(27)

因而，如果使T形部的剖面积相同，则凸极的宽度方向上的长度由于图30的h4变小，可以将线圈42的线圈高度做得厚，能缠绕更多匝数的线圈。

上述凸极是分立的，下面举出其制造方法的一个例子加以说明。用以注射模塑成形方法将金属粉末与树脂的混合物成形，在成形后烧结以去掉树脂的所谓金属注射法做成凸极。与切削和研磨相比，更便于大量生产，而且与图28～图30的转子的磁体相对的面57a、61a、65a的曲率在烧成后的尺寸也在所要求的尺寸公差范围内，因此电动机特性的偏差也小。

使用金属注射(也称为金属粉末注射模塑成形)技术制作凸极，图28、图29、图30那样的形状复杂的小凸极也能够做成可以不经过后道精加工的最终形状。作为使用于凸极的粉末材料的一个例子有Fe-Si系材料，由于是难加工材料，几乎不能进行后道加工。在有砸边工序的那种凸极的情况下，使用纯铁系粉末。

金属注射制造工序以筛分的设定粒度，称量被还原限制的化学组成的各种成份的金属粉末原料与树脂粘接剂并混合搅拌，制造可以注射模塑成形的材料，使用金属模具进行注射模塑成形，成形之后去除作为粘接剂的树脂，对其进行加热，以使颗粒之间产生充分的原子之间的结合，再对粉末金属进行烧结，使其产生金属烧结结合，形成存在气孔的状态。这种气孔如果大量存在，则烧结之后尺寸将发生变化，因此凸极等精度要求严格的零件使用粉末颗粒细，颗粒直径均匀的粉末，以提高密度。

由于气孔小，凸极密度提高，能够实现甚至可处理凸极磁通密度较大的情况的结构。在最后工序浸渗树脂或使作为粘接剂的树脂略有残留，以在烧结金属和气孔部分形成树脂绝缘保护膜。借助于凸极的内部结构性的绝缘保护膜，可以抑制涡流的发生。

下面说明凸极的制造方法的别的例子。

用锻造方法制造凸极，由于凸极是分立、小型的，可以使用小型的锻造机器大量生产。锻造时将角部做成圆的，图30所示的凸极64，其角部为圆的，但是对与转子磁体相对的面65a的曲率没有影响，因此，与金属粉末成形制品相比凸极形状的差异并没有造成电动机特性的差异。在锻造的凸极的情况下，由于磁通流动与金属组成的流动方向相同不会造成磁通的损失，而磁通会由于金属晶粒受锻造所产生的应变而受到损失。为了使晶粒变粗，对凸极进行退火。

下面参照图31对本实施例的图20所示的电动机组装方法进行说明。在设置止推板46，压入并固定轴承40的托架50的一边的切口50a，从轴向嵌入在轭铁板47上组装着3个缠绕线圈的凸极的第1铁心54的下侧部54a，而托架50的另一边的切口50b嵌入在轭铁板48上组装着3个凸极的第2铁心55的下侧部55a。又规定数量的磁体38a～38c与隔板被固定于轴39的规定位置上，组装成转子37。将该转子37的轴39下端插入托架50的轴承40。接着，将第1铁心54的上侧凸部54b嵌入托架49一边的切口49a，再将第2铁心55的上侧凸部55b嵌入托架49另一边的切口49b。该托架49的组装最初是将轴39的上端插入托架49的轴承41。这样的组装可以用从轴向插入的方法组装。在电动机的框架结构组装完成时在轴39上安装不平衡用的载荷45，安装装有电子元件的印刷电路板51，将线圈的末端用钎焊焊接在印刷电路板51上的焊接区51a上。再贴上薄板53。

下面根据图32对本实施例的电动机的旋转原理加以说明。

图32是表示磁体38a～38c、凸极35a～35c、36a～36c、线圈42(从上面一级起依序为43a、43b、43c)的关系的图样。

如图32所示，凸极35a～35c、36a～36c在铁心54、55上，分别配置在同一圆周方向的位置上，成一纵列，在各级上线圈43a、43b、43c以一根导线连续缠绕在第1铁心54及第2铁心55的凸极35a～35c、36a～36c上。而且如图32所示，在各级的线圈43a、43b、43c的缠绕方向相同。

以这样的结构，转子37旋转时线圈43a、43b、43c发生的感应电压Va、Vb、Vc由于磁体38a、38b、38c的角度分别错开120度，电压波形的相位也分别错开120度，波形与第1实施例的图14相同，本实施例的电动机也以同样的原理旋转。

还有，在本实施例中电动机采用3级结构，但是，具有K级(k＝2、3、4…)磁体和凸极的结构通常可以广泛使用于K相的无电刷电动机。

下面参照图33～图40对本发明第6实施例加以说明。

图33(a)是移动物体通信用的振动式传呼机用电动机的纵剖视图。图33(b)是同上电动机的横剖视图。与第5实施例相同的地方省略其说明，只对不同的地方加以说明。而且与图20所示的结构相同的地方在图33标以相同的符号。

如图33所示，外壳90其垂直于转子73的轴方向的剖面形状为扁平长方形，其短边90a、90a由一对轭铁板47、48构成。而长边90b、90b一边开放，另一边以平板68及软性印刷电路板69构成。

构成转子73的磁体74a、74b、74c是中空圆筒磁体，分别被分成两部分充磁为N、S两极。如图34所示，三个磁体74a、74b、74c以在各级极性分别错开120度的状态配置，将轴39插入各磁体74a～74c的中空圆筒部加以固定。可以看作表面的磁极分布在轴方向上分层的成一整体的转子73。

为了将3个磁体74a、74b、74c的极性偏差定位于规定的位置上，如图35所示在3个磁体74a、74b、74c上分布形成确定角度用的凹凸75、76。该凹凸75、76配合，能够使磁体74a、74b、74c正好分别错开120度。

借助于该结构，以这些凹凸75、76为基准对磁体74a、74b、74c进行充磁，只要使凹凸75、76相配合地将这些构件加以组合，就能够得到规定的磁极，所以易于组装。又像第5实施例那样，在磁体之间设置隔板，也可以在该隔板上设置定位机构。下面作为一个例子加以说明。

图36表示3个磁体77a、77b、77c和在其间设置隔板78a、78b的结构。在3个磁体77a、77b、77c上设置凹部80，在两个隔板78a、78b上设置与磁体对应的凸部79。隔板78a、78b的凸部79设置于上下错开120度的位置上，磁体77a、77b、77c的凹部80与隔板78a、78b的凸部79配合后加以组合，则磁体77a～77c正好分别错开120度。

借助于该结构，以凹部80为基准对磁体77a、77b、77c进行充磁，只要使磁体77a、77b、77c凹部80与隔板78a、78b的凸部79相配合地将这些构件加以组合，就能够得到规定的磁极，所以易于组装，适合于大批生产。隔板78a、78b也用作不平衡用的载荷，同时起着决定磁体之间的相互位置的作用，还可以防止上下磁体之间的磁通泄漏。

本实施例是移动物体通信用的振动式传呼机用电动机，因此，为了引出电动机产生的振动，设置不平衡用的载荷45，并且使其重心处于偏离旋转中心(轴芯)的位置。

为了使载荷45引起的振动加大，即使是使载荷45的外径加大一点儿也好。在本实施例中，以外壳90的短边90a的尺寸为a(参照图33(b))，则与第5实施例相同，载荷45的外径D满足式(28)。

    0.6a＜D＜a                                      ……(28)

还有，轴39的中心不一定可以说是处于托架70的中央，由于转子旋转，磁体74a～74c的直径和载荷45的直径之间的关系按照式(29)选择即可。其中Dm表示磁体的外径，D表示不平衡用的载荷的外径。

    0.8Dm＜D＜1.1Dm                                 ……(29)

托架70的轴承部70a是将轴承用孔的周边做成薄壁构成的，如图33(a)所示，在其内圆周面涂覆低摩擦系数的树脂层。因而，轴39由于通过低摩擦系数的涂覆材料81接触，轴承损耗小，而且低摩擦系数的涂覆材料81的厚度在例如100微米以下作为强刚性起作用，因此不平衡用的载荷45作用于轴承部70a的力不发生衰减，而作为振动向电动机的周围传递。表1表示所使用的低摩擦系数的涂覆材料的例子。

                表1

品名              二硫化钼      含氟树脂 石墨化学式             MoS2         C结晶结构           层状、开放式  复杂    层状颜色               铅色          乳白色  黑灰色硬度(莫氏硬度)     1～1.5        1.5～2比重               4.7           2.2     2.2摩擦系数           0.02          0.03    0.05最高使用温度(℃)   320           260     430分解温度(℃)       1098          727     3498

又，托架71以低摩擦系数树脂制成，成一整体地形成凹球面形状轴承部71a。该托架71是注射模塑成形产品，所以轴承部71的周围也能够做成复杂的形状。

例如，低摩擦系数树脂使用含氟树脂、聚缩醛树脂、聚酰亚胺树脂中的某一种。含氟树脂除了摩擦系数低外，耐药性、耐热性好，没有粘着性，使用于广泛领域。

又，在托架71是金属材料的情况下，可以涂覆在托架70的轴承部70a使用的低摩擦系数的涂覆材料构成枢轴轴承。

软性印刷电路板69安装集成电路82等驱动电路电子元件，粘贴固定于平板68上。在软性印刷电路板69上，缠绕在各凸极35a～35c、36a～36c上的线圈42的末端连接于端子板72，通过端子板72使其与软性印刷电路板69上的焊接区导通。像本实施例这样以长边90b的面构成软性印刷电路板69，则虽然电动机厚度小，但是容易将驱动电路元件安装到软性印刷电路板69上，能够构成厚度薄、小型的无电刷电动机。而且软性印刷电路板69的相反侧的面是开放的。

本实施例的凸极35a～35c、36a～36c也与第5实施例一样不是与轭铁板47、48成一整体的，凸极是分立的一个个零件构成的。这种分立零件的凸极的一个例子的结构如图37所示。以符号83表示图37的凸极，则凸板83的伸出部84中与转子73相对的面84a不是具有以转子73的轴85为中心的曲率的圆弧，而是在比轴85更远处具有曲率中心的圆弧。该圆弧面的半径R₂为无限大时即为平面。

伸出部84中与转子73相对的面84a的背面84b为平面，T形部86的剖面形状是长方形，因此在缠绕扁平四方形剖面的线圈时缠绕偏差小，绕组形状整齐，制作的线圈可靠性高。图38表示在图37所示的凸极83缠绕扁平四方形剖面的线圈88的情况。

又，将图37所示的凸极83插入、配合于轭铁板47、48时所插入的孔的形状不是圆形，而是四方形，因此，所配合的凸极83一侧的连接部87的剖面形状也是四方形。插入的是圆以外的多边形时，能够对凸极83插入轭铁板47、48的位置进行定位。

在图33中，对各凸极35a～35c、36a～36c分别用电沉积涂覆进行绝缘处理。在凸极上从绝缘处理层上面开始缠绕线圈42时，在将端子板72压入轭铁板插入处组装的状态下缠绕线圈42后，将线圈42的端子用压接方法连接于端子板72的凸极近旁。图39表示分成零件的凸极83上安装端子板72的状态。端子板72是金属板89与绝缘树脂90整体成形做成的，相对于凸极83有两块金属板89，一块金属板用于处理绕组始端的导线，另一金属板是用于处理绕组末端的导线的，因此，缠绕线圈的状态下的凸极83就像片状电阻那样容易安装。

下面参照图40对本实施例图33所示的电动机的组装方法加以说明。

在平板68上装贴安装着集成电路82等电子零部件的软性印刷电路板69，在将作为磁体74a～74c与轴39的组装体的转子73插入托架70的轴承部70a的状态下，从与轴垂直的方向组装在平板68上，再从对轴稍微倾斜的方向组装另一托架71，使轴39与轴承部71a嵌合。在该状态下，对将缠绕线圈42，在各端子板72上对端部进行了处理的凸极35a～35c在轴39的轴方向上保持间隔并安装在轭铁板47上的第1铁心54和同样将凸极36a～36c等安装在轭铁板48上的第1铁心55进行组装，使这两个铁心嵌入凸极70、71。

这种组装可以从与轴垂直的方向插入。在电动机框架做成时将不平衡用的载荷45安装于轴39。

下面参照图41～图45对本发明第7实施例加以说明。

图41(a)是移动物体通信用的振动式传呼机用的电动机的纵剖视图。图41(b)是同上电动机的横剖视图。与第5实施例相同的地方省略其说明，只对不同点加以说明。与图20所示的结构相同的部分在图41使用相同的符号表示。

如图41所示，转子磁体91是圆柱状磁体，是整体结构的。在第5实施例和第6实施例中，转子分为3个磁体38a～38c，而在本实施例中以整体结构的磁体构成转子。但是其充磁状态与第5实施例及第6实施例的情况相同，因此，在图42中，在说明上将转子磁体91分为3级，3个磁体的磁极以相位分别相差120度的状态充磁。由于是整体的转子磁体91，可以不要进行磁极定位等操作。在转子磁体91的两端设置外径小的圆筒部95，将部分成环状的轴承衬套96、97压入圆筒部95加以固定。

如图41或图42所示，轴承衬套96、97具有壁厚大的半圆形部96a、97a，被利用于在旋转时产生不平衡力。又在轴承衬套96、97的中央部设置轴承用孔96b、97b。上下轴承托架92、93分别在其中心设置伸出的轴承销92a、93a，使其嵌合于轴承用孔96b、97b，转子磁体91旋转自如地支持于上下轴承托架92、93。

本实施例是移动物体通信用的振动式传呼机用电动机，为了引出电动机产生的振动，设置其中心偏离旋转中心(轴芯)的轴承衬套96、97，以此利用旋转引起的轴承衬套96、97的重心离心力传播到电动机定子的能量。在这种情况下，作用于轴承销92a、93a的载荷大时振动也大，作用于轴承销92a、93a的载荷用图43的模式图加以说明。

以L表示从轴承销93a到轴承销92a的距离，r₅表示轴承衬套96的重心与轴的中心的距离，r₆表示轴承衬套97的重心与轴的中心的距离。又取轴的中心为X轴，取Y轴垂直于X轴。在X轴、Y轴的方向上分解轴承衬套96、97的离心力F₅、F₆，表示为式(30)。其中ω为旋转的角速度，m₅、m₆分别为轴承衬套96、97的质量。

F_5x＝m₅r₅ω²＝F₅

F_5y＝0

F_6x＝m₆r₆ω²cosθ₆＝F₆cosθ₆

F_6y＝m₆r₆ω²sinθ₆＝F₆sinθ₆                       ……(30)

以R₃表示轴承销92a对轴承衬套96的反作用力，则反作用力R₃在X、Y方向上的分力R_3x、R_3y以轴承衬套97的轴承销93a为支点的力矩表示为式(31).

LR_3x＝L₅F_5x+L₆F_6x

LR_3y＝L₅F_5y+L₆F_6y                                  ……(31)

反作用力R₃的平方表示为式(32)。

R₃ ²＝R_3x ²+R_3y ²

     ＝(F_5x(L₅/L)+F_6x(L₆/L))²

     +(F_5y(L₅/L)+F_6y(L₆/L))²

     ＝(F_5x(L₅/L)+F₆cosθ₆(L₆/L))²

     +(F₆sinθ₆(L₆/L))²                              ……(32)

在式(32)中，旋转角速度、轴承衬套的质量、偏心距离和轴方向上的距离在设计上是已知的，未知数是角度θ₆。θ₆＝0时R₃达到最大值。亦即两个轴承衬套96、97的离心力在相同方向的情况。根据上述说明，要使与轴承衬套96对应的轴承销92a上作用的不平衡负载重量起大的作用，必须使两个轴承衬套96、97的重心的偏心方向为相同方向。实际上，组装精度的关系满足式(33)的关系。

|θ₆|＜30度                                        ……(33)

以与轴承衬套96对应的轴承销92a为支点，求与轴承衬套97对应的轴承销93a上作用的反作用力R₄，结果如式(34)所示。

R₄ ²＝R_4x ²+R_4y ²

     ＝(F_5x((L-L₅)/L)+F_6x((L-L₆)/L))²

     +(F_5y((L-L₅)/L)+F_6y((L-L₆)/L))²

     ＝(F_5x((L-L₅/L)+F₆cosθ₆((L-L₆)/L))²

     +(F₆sinθ₆((L-L₆)/L))²                          ……(34)

其中R_4x、R_4y是反作用力R₄在X、Y方向上的分力。

根据式(34)，在轴承衬套的重心的偏心角度一致时与轴承衬套97对应的轴承销93a的反作用力R₄最大。

为了加大不平衡引起的振动，不平衡的质量与重心的乘积那怕是大一点儿也好，因此，轴承衬套也必须是最外围直径大，不接触电动机外壳90的尺寸，从而转子磁体91的外径Dm与轴承衬套的最外围直径Db存在式(35)所示的关系。

0.8Dm＜Db＜1.1Dm                                    ……(35)

又，不平衡用的轴承衬套96、97的尺寸受到外壳90的尺寸的限制，因此必须按照下面所述方法选择。以a表示外壳90的短边90a的尺寸(参照图41(b))，以Db表示轴承衬套96、97的最外围直径，则选择要求如式(36)所示。

0.6a＜Db＜a                                         ……(36)

本实施例的凸极35a～35c、36a～36c也与第5实施例相同，不与轭铁板47、48成一整体，凸极是分成一个个零件的。如图44所示，在这些分成另件的凸极35a～35c、36a～36c上缠绕线圈42，在缠绕时设置用树脂将金属片98形成一整体的端子板99，做在端子板99的金属片98上连接线圈42的线端的处理，线圈42的线端用熔融热压接方法连接于金属片98上，对线圈42的始端和末端进行连接处理。凸极35a～35c、36a～36c的伸出部100与转子磁体91相对的面是圆弧面。而凸极35a～35c、36a～36c具有用于插入轭铁板47、48进行定位的圆筒部101。

下面参照图45对本实施例的图41所示的电动机的组装方法加以说明。

如图45所示，在轭铁板47、48上固定软性印刷电路板94的两侧部，配置规定数目的凸极35a～35c、36a～36c，将其圆筒部101插入设置于轭铁板47、48的孔102。在软性印刷电路板94上预先涂布膏状软钎料，安装集成电路103等电子元部件。因而，端子板99的金属片98设置于软性印刷电路板94的焊接区104上，然后通过软熔炉，以此可以使电子元部件和线圈接通。

接通处理结束后，使组装有凸极35a～35c、36a～36c等的轭铁板47、48分别从两侧竖立起来，将组装轴承衬套96、97的转子磁体91配置于两轭铁板47、48之间。在该状态下从轴方向将轴承托架92、93从上下两侧插入，组装转子磁体91，同时将其固定于两轭铁板47、48。再粘贴薄板105。利用粘贴薄板105，使电动机形成内部密封结构。

轴承托架92、93上设置轴承销92a、93a。本实施例的转子磁体91是实心圆柱状的，与第5实施例及第6实施例不同，是没有轴的结构，因此把轴承衬套96、97从转子磁体的上下两侧插入，利用其轴承用孔96b、97b构成轴承部。该轴承部的配合部分就是设置于轴承托架92、93的轴承销92a、93a。该轴承销92a、93a在轴承托架92、93用金属板构成的情况下可以用精压整体成形制造。

下面参照图46～图56对本发明第8实施例加以说明。

图46(a)表示移动物体通信用的传呼机的电动机的纵剖视图，图46(b)表示该电动机的横剖视图。

如图46所示，本实施例将铁心106和支承轭铁109隔着转子110相对配置。3个凸极107a、107b、107c与轴方向平行配置的电动机，像第5实施例～第7实施例那样将两个铁心106相对于转子110对称配置时平衡得好，而线圈113有6个，因此线圈113的线端有12个，绕组、线端的连接都非常费事。因此，在本实施例铁心106取1个，安装支承轭铁109代替另一个铁心。以这样的结构使线圈113变成3个，线圈113的线端也只有6个，大大减少了绕组、线端连接的麻烦，可以做成能够降低成本的结构。

转子110与图34所示的转子结构相同，分成纵向3级的磁体120a、120b、120c，3级的极性分别错开120度充磁，在磁体120a～120c的中空圆筒部插入轴111。

该轴111的两端由插入上下托架114、115进行固定的支承112a、112b旋转自如地加以支持。

在铁心106、支承轭铁109、托架114、114分别固定着印刷电路板116，最后形成罩着防尘盖119的结构。

外壳90垂直于转子110的剖面的形状为扁平长方形，其一条长边90b以印刷电路板116构成，另一长边90b及一对短边90a、90a3边由防尘盖119构成。

图47表示铁心106的结构。图47(a)是铁心106的侧视图。图47(b)是横剖面图。该铁心106由被电动机中心轴与铁心106形成的平面分割为两半的2个相同形状的铁心零件106a、106b结合构成。各铁心零件106a、106b也可以用多枚硅钢片叠层构成，或者也可以用1枚金属板构成。

在用硅钢片叠层构成铁心106的情况下，由于铁心的涡流损耗的关系，沿着与磁通流动的方向平行的面叠层时效率最好。在3个凸极107a～107c与轴方向平行配置的电动机的情况下，磁通的流动如图47(a)的箭头所示，在凸极107a～107c沿相对于轴向辐射的方向流动，在连接3个凸极107a～107c的部分沿与轴平行的方向流动。从而，在本实施例的情况下，在与轴和铁心形成的平面垂直的方向上叠层时效率最好。

本实施例的情况下铁心106是将两枚铁心零件106a、106b在磁通流动的方向上叠层构成的，与用一块做成的情况相比，涡流损耗小，效率高。

又由于该铁心106由被轴与铁心106形成的平面分割为两半的2个相同形状的铁心零件106a、106b构成，只使用板材，用弯板加工、切断加工就能够制作，其结果是，容易使用压力加工方法制作，即使使用不适合深冲、锻造的硅钢片也比较容易制作。

图48表示上述铁心106与树脂绝缘体108的结构。铁心106的两个铁心零件106a、106b用树脂成形方法成一整体地固定于绝缘性树脂绝缘子108上，同时在铁心106的绕组部分形成绝缘层，在铁心106的印刷电路板116一侧形成压入固定于印刷电路板116的销子121。

采用这种结构，铁心零件106a、106b的连接和铁心106的绝缘可以同时进行，因此制作上不那么费事，是一种适合大批生产的结构。而且树脂整体成形利用树脂成形的高自由度，容易使其具有其他功能。

又，采取这种结构固定铁心106的情况下，只要压入销子121就可以，同时能够对铁心106定位。

又，本实施例的电动机是移动物体通信用的传呼机的电动机，使用电池驱动。因此必须能够以1.2～3.3V左右的低电压可靠起动。作为起因于电动机起动电压的要素有轴损耗、由于铁心与磁体之间的吸引力而产生的齿槽效应转矩、驱动电路的电压降等，而在本实施例中，关于减小其中的齿槽效应转矩采取如下的对策。

图49图解表示铁心106、支承轭铁109及转子110的关系。图49所示的铁心106的凸极107a～107c的与转子110相对的部分的角度α和支承轭铁109的角度β与齿槽效应转矩有密切的关系。

图50表示取α＝β，在改变角度α时角度α与齿槽效应转矩的关系。如图50所示，齿槽效应转矩在90度附近和150度附近两处有极小值。从而可以将角度α设定于90度或150度左右，以抑制齿槽效应转矩。但是在取90度的情况下漏磁通多，从而磁效率变坏，因此取150度更有利。

还有，上文已经表明铁心106的凸极107a～107c的角度α和支承轭铁109的角度β分别与齿槽效应转矩有密切的关系，而α与β合在一起取不同值的情况下α和β的关系也同样与齿槽效应转矩有密切的关系。

图51表示(α+β)为一定值，使(α-β)发生变化的情况下的一个例子。如图51所示，齿槽效应转矩在±30度、±90度附近有极小值。但是在取±90度的情况下，两侧的平衡不好，因此磁效率不高，取±30度时更好。

本实施例表示使用铁心106和支承轭铁109的情况，但是如第5实施例～第7实施例所示，在使用两个铁心的情况下也取2个铁心的角度差为±30度，以此可以得到同样的结果。

下面对不平衡用的负载117、118加以说明。

本实施例涉及移动物体通信用的振动式传呼机用电动机，因此，为了从电动机引出振动，设置重心偏离轴芯的载荷117、118，以此利用载荷117、118传送到定子的能量。

如图52所示，其结果是，转子110上有轴111贯通着，在轴111的两端铆接固定不平衡用的负载117、118，再用粘接剂将转子两端粘接固定于不平衡用的负载117、118上。

图53表示不平衡用的载荷117(118)的重心位置与轴承112a、112b的关系。图53(a)是不平衡用的载荷117(118)的重心G设置于两个轴承112a、112b的外侧的情况，图53(b)是不平衡用的载荷117(118)的重心G设置于两个轴承112a、112b之间的情况。以L1表示两个轴承112a、112b之间的间距，以L2表示从一轴承112a到载荷的重心G的轴方向上的距离，但是以另一轴承112b的方向为正，以F表示离心力造成的负载，则分别加在轴承112a、112b上的负载F6、F7如式(37)所示。

      F6＝((L1-L2)/L1)×F

      F7＝(L2/L1)×F                                  ……(37)

这里，在如图53(a)所示将不平衡用的载荷117(118)的重心G设置于两个轴承112a、112b的外侧的情况下，负载F7为负值。这表示负载的方向为反方向。

又，通常轴承的损耗力矩Tr以负载为f，近似为式(38)所示。

    Tr＝Tc+kf                                         ……(38)

这里Tc不取决于负载，为固定分量，k为比例常数。

从而，两个轴承112a、112b的损耗力矩的合计如式(39)所示。

    Tr＝Tc+k(|F6|+|F7|)                               ……(39)

图54表示损耗力矩Tr与L1、L2的关系。

根据图54，L2在0与L1之间，也就是将不平衡用的载荷117(118)的重心G设置于两个轴承112a、112b之间的情况下损耗转矩Tr小。

还有，在考虑轴承寿命的情况下，分别加在轴承112a、112b上的负载F6、F7最好是小一些，在式(40)所示的情况下，也就是将不平衡用的载荷117(118)的重心G设置于两个轴承112a、112b之间的正当中的情况下，F6和F7都小，对寿命有利。

    L2＝L1/2                                          ……(40)

在图53，考虑不平衡用的载荷117(118)的重心位置，而像本实施例这样使用两个以上的不平衡用的载荷的情况下，也最好是考虑不平衡用的载荷117(118)全体的重心G。本实施例中不平衡用的载荷117(118)全体的重心G设置于两个轴承112a、112b之间的正当中，是对轴损耗、寿命都有利的电动机。

又想要进一步减小轴损耗时，减小轴111的直径是非常有效的办法。但是将轴做得细的情况下轴111的弯曲不能忽略，会发生转子卡住等问题。

图55表示不平衡用的载荷117(118)在轴111上施加的负载。图55(a)表示使用1个不平衡用的载荷117(118)的情况，图55(b)表示使用2个不平衡用的载荷117、118的情况。

在将轴111看作刚体的情况下，图55(a)和图55(b)是完全等价的，而在考虑轴的弯曲的情况下，则有若干差异。

如图55(a)所示，使用1个不平衡用的载荷117(118)的情况下轴111的弯曲挠度δ如式(41)所示。

      δ＝FL1³/48EI                                  ……(41)

其中E表示轴的纵向弹性系数，I表示轴的剖面的2阶力矩。

同样如图55(b)所示，在使用2个不平衡用的载荷117、118的情况下轴的弯曲挠度δ如式(42)所示，

      δ＝(FL3²(L1-L3)²)/3L1EI                       ……(42)

其中L3表示从轴承112a、112b到一侧的不平衡用的载荷117、118的轴方向上的距离，并且以另一轴承112b、112a的方向为正方向。

图56表示挠度δ与L3的关系。在图56中，虚线表示为了比较使用一个负载的情况下轴111的弯曲挠度。

由图56可知，在L3为0时挠度为0，是最好的情况，但是由于有轴承112a、112b，实际上是不可能的。从而挠度δ最小的情况是将不平衡用的载荷117、118配置于最接近轴承112a、112b的地方。

在本实施例中，将不平衡用的载荷117、118安装于转子110的两端，以此使轴111的挠度δ减小，在这个程度上使用细的轴111，以谋求减小轴损耗。

又，如前所述本实施例的电动机为了减少轴损耗，使用细的轴111，但是在使用细的轴111的情况下，不平衡用的载荷117、118相对于轴111的安装在固定强度上要比使用粗轴不利。以通常经常使用的铆接固定、压入固定为例考虑，在脱落强度Fn、旋转转矩Tn和轴直径d之间存在式(43)所示的关系。

    Fn∝d

    Tn∝d²                                       ……(43)

因此，在轴111细的情况下，特别是对于旋转转矩Tn，要确保强度是困难的。

特别是对于转子110，与金属等相比机械强度弱的部分多，确保强度更难。

因此，在本实施例中，轴111贯通转子110，在轴111的转子110两端部分铆接固定不平衡用的载荷117、118，以此确保相对于转子110的轴111的脱落强度Fn，再把转子110的两端部分粘接固定于不平衡用的载荷117、118，以此确保转子110相对于载荷117、118的旋转转矩Tn。

本实施例是移动物体通信用的传呼机的电动机，因此电动机的输出轴不必向电动机外部伸出，转子110确保相对于轴111的脱落强度Fn和相对于不平衡用的载荷117、118的旋转转矩Tn就没有问题了。本实施例的结构是，对于转子110最低限度确保相对于轴111的脱落强度Fn和相对于不平衡用的载荷117、118的旋转转矩是适合传呼机用电动机的结构。

还有，虽然本实施例成对具备铁心106和支承轭铁109，但是也可以采用只具备铁心的结构。

上述第5实施例～第8实施例都涉及发生振动用的无电刷电动机，与带电刷的电动机相比可靠性优异。因而，将这些电动机组装入便携式传呼机、便携式电话机可以将电动机发生的振动传递给人体。

又可以把本发明使用于上述已有的带电刷电动机的例子中。也就是具有分配直流电源，向线圈提供电流，使各级缠绕线圈的凸极产生的感应电流的相位成为适合使同级磁体旋转的相位的电刷及整流子，构成作为带电刷电动机工作的发生振动用的电动机。

还有，上述第5实施例～第8实施例都涉及发生振动用的无电刷电动机，也可以构成不带不平衡用的载荷的无电刷电动机。

下面参照图57对本发明第9实施例加以说明。

上述实施例是涉及无电刷电动机的实施例，而本实施例是适用于带电刷电动机的实施例。

如图57所示，磁体122a～122c、铁心123、凸极124a～124c、线圈125a～125c的结构与图11所示的第2实施例相同，设置电刷126和整流子127，将直流电源分配到各线圈125a～125c，可以使各3级中对应的凸极124a～124c的感应电压相位相互错开120度。

使用3个电刷126，各电刷都不与整流子在旋转上处于相同位置，因此容易向各相通电，可以构成小型、扁平的带电刷电动机。

工业应用性

如上所述采用本发明，具备带有在圆周方向上交叉充磁为N、S极的K个(K为2以上的整数)磁体的转子、使K个磁体在轴方向上重叠K级并成一整体地加以支承的中心旋转轴、具有缠绕与各磁体对应的K级线圈的凸极的铁心，以及旋转自如地支承转子的一对轴承，设定得使各级磁体的N、S极的充磁位置在圆周方向上相互错开，使在各级缠绕线圈的凸极上发生的感应电压的相位为适合于使相同级的磁体旋转的相位，借助于此，可以将转子的磁体的磁极及铁心的缠绕线圈的凸极在展开于轴方向上的K级的平面上分散配置，提供效率提高、小型化、厚度做得薄、并且在设备上安装的自由度各方面有利的电动机。

具备在各级中有在圆周方向上N、S极的充磁位置相互错开的K级(K为2以上的整数)磁体的转子、具有K个与转子的轴方向平行地成一列配置着的对应于各级磁体的缠绕线圈的凸极的铁心、旋转自如地支承转子的一对轴承，以及具有垂直于转子轴方向的剖面形状为由相对的一对长边和相对的一对短边构成的扁平形状的外壳，转子贯通外壳的中心部分，外壳的至少一个短边上设置铁心，借助于此，可以将磁体的磁极及铁心的缠绕线圈的凸极在转子的轴方向上分为K级配置，可以限定将缠绕线圈的凸极配置于外壳的短边，因此，可以将该短边的尺寸缩短到接近转子的外径。而且容易增加缠绕于凸极的线圈的匝数，因此可以谋求提供电动机的效率，还因为是无电刷电动机，可以提高可靠性。这样，可以提供高可靠性、高效率的、厚度做得薄的电动机。

又，具备在各级中有在圆周方向上的N、S极的充磁位置相互错开的K级(K为2以上的整数)磁体的转子、具有K级与各级磁体对应的缠绕线圈的凸极的铁心、旋转自如地支承转子的一对轴承、垂直于转子轴方向的剖面形状为由相对的一对长边和相对的一对短边构成的扁平形状的外壳，以及与转子成一整体旋转的不平衡用的载荷，而且利用转子的旋转产生振动，借助于此，可以将磁体的磁极及铁心的缠绕线圈的凸极在转子轴方向上分为K级配置，可以将外壳的剖面形状做得小，同时易于将其剖面的形状做成任意形状，可以将其做成扁平形状，还容易增加缠绕在凸极上的线圈的匝数，因此可以谋求提高电动机的效率。这样，可以提供外壳剖面形状小，并且能够做成任意形状的、能够高效率地发生振动的电动机。

Claims (43)

1.一种电动机，其特征在于，具备：具有交叉充磁为N、S极的K个中空圆筒状磁体的转子，其中，K为大于1的整数；使K个中空圆筒状磁体在轴方向上叠装K级并成一整体地加以支承的中心旋转轴；具有缠绕与各磁体对应的K级线圈的凸极的铁心；以及旋转自如地支承转子的一对轴承；设定得使各级磁体的N、S极的充磁位置在圆周方向上相互错开，使加至各级线圈电压的相位在各级不相同，由此，进行多相驱动。

2.一种电动机，其特征在于，具备：具有在各级中圆周方向上的N、S极的充磁位置相互错开的K级中空圆筒状磁体的转子，其中，K为大于1的整数；具有K个与转子的轴方向平行地成一列配置着的对应于各级中空圆筒状磁体的缠绕线圈的凸极的铁心；旋转自如地支承转子的一对轴承；以及具有垂直于转子轴方向的剖面形状为由相对的一对长边和相对的一对短边构成的扁平形状的外壳；其中，转子贯通外壳的中心部分，外壳的至少一个短边上设置铁心，使加至各级线圈电压的相位在各级不相同，由此，进行多相驱动。

3.根据权利要求2所述的电动机，其特征在于，具备与转子成一整体旋转的不平衡用的载荷，而且利用转子的旋转产生振动。

4.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，分割形成在每一级具有缠绕线圈的凸极的铁心，将分割形成的转子与上述铁心组合构成各级的单元，将各级磁体组装于中心旋转轴上，同时将各级铁心相互组装。

5.根据权利要求1～3的任一项所述的电动机，其特征在于，转子中空圆筒状磁体是单一的磁体，成一整体形成，N、S极的充磁在各级轮换进行。

6.根据权利要求1～3的任一项所述的电动机，其特征在于，转子中空圆筒状磁体是单一的磁体，成一整体形成，N、S极进行倾斜充磁。

7.根据权利要求1～3的任一项所述的电动机，其特征在于，缠绕各级线圈的凸极配置于与中心旋转轴平行的一直线上。

8.根据权利要求2或3所述的电动机，其特征在于，只在外壳的一个短边配设铁心。

9.根据权利要求2或3所述的电动机，其特征在于，在外壳的两个短边上分别配设铁心。

10.根据权利要求2或3所述的电动机，其特征在于，在外壳的一个短边上配设铁心，另一短边上配设支承轭铁。

11.根据权利要求1～3的任一项所述的电动机，其特征在于，在铁心的外圆周部分设置平坦的部分。

12.根据权利要求1～3的任一项所述的电动机，其特征在于，凸极的与转子相对的面是由以转子的轴为中心的曲率半径决定的曲面。

13.根据权利要求1～3的任一项所述的电动机，其特征在于，凸极的与转子相对的面是由以偏离转子轴的轴为中心的曲率半径决定的曲面。

14.根据权利要求2或3所述的电动机，其特征在于，外壳的剖面形状为长方形。

15.根据权利要求2或3所述的电动机，其特征在于，外壳的短边长度小于长边长度的1/2。

16.根据权利要求1～3的任一项所述的电动机，其特征在于，铁心是由轭铁板和结合于轭铁板上的K个凸极构成的。

17.根据权利要求16所述的电动机，其特征在于，凸极是锻造加工制造的。

18.根据权利要求1～3的任一项所述的电动机，其特征在于，凸极的线圈缠绕部分用绝缘性树脂进行树脂成型，线圈与凸极用树脂成型品绝缘。

19.根据权利要求2所述的电动机，其特征在于，凸极的与转子中空圆筒状磁体相对的面在圆周方向上的角度范围是电气角度150度±5度或90度±5度。

20.根据权利要求2所述的电动机，其特征在于，左右一对铁心的凸极上与转子相对的面在圆周方向上的角度两者不同，有电气角度30度±5度范围的差。

21.根据权利要求10所述的电动机，其特征在于，铁心的凸极上与转子相对的面在圆周方向上的角度以及支承轭铁的与转子中空圆筒状磁体相对的面在圆周方向上的角度，两者之间有电气角度30度±5度的差。

22.根据权利要求3所述的电动机，其特征在于，在一对轴承支持的区间外，将不平衡用的载荷安装于轴上。

23.根据权利要求3所述的电动机，其特征在于，在一对轴承支持的区间内，将不平衡用的载荷安装于轴上。

24.根据权利要求3所述的电动机，其特征在于，其结构满足0.6a＜D＜a的关系式，其中D表示不平衡用的载荷或兼用作为不平衡用的载荷的轴承衬套的最外圈的直径，a表示外壳短边的尺寸。

25.根据权利要求3所述的电动机，其特征在于，其结构满足0.8Dm＜D＜1.1Dm的关系式，其中D表示不平衡用的载荷或兼用作为不平衡用的载荷的轴承衬套的最外圈的直径，Dm表示转子中空圆筒状磁体的直径。

26.根据权利要求1～3的任一项所述的电动机，其特征在于，一边的轴承由止推轴承部与径向轴承部构成，轴的与上述止推轴承部接触的端面做成球面。

27.根据权利要求26所述的电动机，其特征在于，径向轴承部由混合有含氟树脂的含油烧结轴承材料构成。

28.根据权利要求26所述的电动机，其特征在于，止推轴承部由高分子材料制的止推板构成。

29.根据权利要求26所述的电动机，其特征在于，轴的端面的曲率半径r与轴的直径d之间存在10d＞r＞1.5d/2的关系。

30.根据权利要求26所述的电动机，其特征在于，其结构满足Ds＞d的关系，其中Ds表示构成止推轴承部的止推板的外径尺寸，d表示轴的直径。

31.根据权利要求1～3的任一项所述的电动机，其特征在于，用低摩擦树脂制的托架支承轴承。

32.根据权利要求1～3的任一项所述的电动机，其特征在于，构成外壳端面的托架上形成轴承用孔，将该轴承用孔周边做成薄壁支承插入该轴承的轴。

33.根据权利要求2或3所述的电动机，其特征在于，进行处理，使缠绕在凸极上的线圈的末端与印刷电路板导通，该印刷电路板构成外壳的至少一个面，在该印刷电路板上安装驱动电路元件。

34.根据权利要求2或3所述的电动机，其特征在于，配设软性印刷电路板，使其连接于外壳的一对短边及一个长边构成的3个部分。

35.根据权利要求33所述的电动机，其特征在于，在各凸极上插入固定与金属板成一整体地树脂成形的端子板，对缠绕在凸极的线圈的末端进行连接于所述金属板的连接处理后，在该状态下，将所述金属板与印刷电路板电气连接。

36.根据权利要求35所述的电动机，其特征在于，用热压接方法将线圈末端连接在金属板上。

37.根据权利要求35所述的电动机，其特征在于，金属板与印刷电路板用热压接方法连接。

38.根据权利要求1～3的任一项所述的电动机，其特征在于，凸极的缠绕线圈的T形部的剖面为长方形，与中空圆筒状磁体的轴平行的边的长度大于与其垂直的边的长度。

39.根据权利要求1～3的任一项所述的电动机，其特征在于，还具备电子电路，该电子电路控制直流电源，向线圈提供电流，使加至各级缠绕线圈的凸极的电压的相位为适于同级中空圆筒状磁体旋转的相位，从而作为无电刷电动机动作。

40.根据权利要求1、2、3、4、22-25、39中任一所述的电动机，其特征在于，K＝3，还具备3个带有在圆周方向上以等角度间隔N、S极交替充磁的2n个磁极的中空圆筒状磁体，设置3级在各级分别对应于中空圆筒状磁体的N、S极的2m个缠绕线圈的凸极，其中，n为不小于1的整数，m为不小于1的整数，而且m≤n；各磁体的对应的磁极的充磁位置在3级间圆周方向相互错开120/n度或60/n度，加至缠绕线圈的凸极的电压的相位在3级间各错开120度。

41.根据权利要求14所述的电动机，其特征在于，外壳的短边长度小于长边长度的1/2。

42.一种便携式传呼机，其特征在于，包含电动机，该电动机具备：带有在各级中圆周方向上的N、S极的充磁位置相互错开的K级中空圆筒状磁体的转子，其中，K为大于1的整数、在K级上具有与各级中空圆筒状磁体对应的缠绕线圈的凸极的铁心，以及与转子成一整体旋转的不平衡用的载荷，使加至各级线圈电压的相位在各级不相同，借助于将各级分为多个相，进行多相驱动，而且利用电动机的旋转产生振动。

43.一种便携式电话机，其特征在于，包含电动机，该电动机具备：带有在各级中圆周方向上的N、S极的充磁位置相互错开的K级中空圆筒状磁体的转子，其中，K为大于1的整数、在K级上具有与各级中空圆筒状磁体对应的缠绕线圈的凸极的铁心，以及与转子成一整体旋转的不平衡用的载荷，使加至各级线圈电压的相位在各级不相同，借助于将各级分为多个相，进行多相驱动，而且利用电动机的旋转产生振动。

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