(57)【要約】    【課題】  高いトルクを発生するモータコイル基板の提供    【解決手段】  実施形態のモータコイル基板２０は、絶縁基板２２が内側の第１面Ｆと外側の第２面Ｓとが対向するように周方向へ２．５回転巻かれているため、１回転の同径の電機子との比較で２倍以上のトルクの発生が期待できる。モータコイル基板２０の外周に磁性シート３２が配置されているため、高いトルクを得ることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面と前記第１面との反対側の第２面とを有する円筒状の可撓性絶縁基板と、前記可撓性絶縁基板の前記第１面と前記第２面に設けられた渦巻き状の配線から成るコイルと、前記可撓性絶縁基板を貫通し前記第１面の配線と前記第２面の配線を接続する銅めっきからなるビア導体とを有し、
前記可撓性絶縁基板が内側の前記第１面と外側の前記第２面とが対向するように周方向へ１回転を超えるように巻かれ、
巻かれた前記可撓性絶縁基板の外側に磁性シートが設けられているモータコイル基板。
【請求項２】
請求項１のモータコイル基板であって、
前記第１面に形成されたコイルと、
前記第２面に形成されたコイルとを有し、
前記第１面に形成されたコイルの一部と、前記第２面に形成されたコイルの一部とが重なるように配置されている。
【請求項３】
請求項１のモータコイル基板であって、
前記コイルが、前記第１面に形成された半ターンの配線と、前記第２面に形成された半ターンの配線と、前記第１面に形成された半ターンの配線と前記第２面に形成された半ターンの配線とを接続するビア導体とから成り、
１のコイルの前記第２面に形成された半ターンの配線の一部と、前記１のコイルに隣接するコイルの前記第１面に形成された半ターンの配線の一部とが重なるように配置されている。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１のモータコイル基板であって、前記可撓性絶縁基板が２回転以上巻かれている。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１のモータコイル基板であって、
前記モータコイル基板に前記コイルに接続された整流子が配置されている。
【請求項６】
請求項５のモータコイル基板であって、
前記モータコイル基板に角度検出用磁石が配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流モータの電機子を構成するモータコイル基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、円筒状の可撓性絶縁基板に積層コイルを積層して形成したコイル体を開示している。特許文献２は、１枚のコイル基板を絶縁シートを介して複数回、周方向に巻き付けて円筒状にしたコアレス電機子を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２７６６９９号公報
【特許文献２】特開２０１１−８７４３７号公報
【発明の概要】
【０００４】
[特許文献の課題]
特許文献１では、周方向に１回転で、複数回巻き付けてはいないため、小型の直流モータで高いトルクを得ることは難しいと考えられる。特許文献２では、上層と下層とを半田を介して接続しているため、モータの発熱により半田の軟化が予想され、遠心力の加わるモータで信頼性を高めることが難しいと考えられる。また、半田は抵抗値が高く、効率を高めることが困難であると推測される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るモータコイル基板は、第１面と前記第１面との反対側の第２面とを有する円筒状の可撓性絶縁基板と、前記可撓性絶縁基板の前記第１面と前記第２面に設けられた渦巻き状の配線から成るコイルと、前記可撓性絶縁基板を貫通し前記第１面の配線と前記第２面の配線を接続する銅めっきからなるビア導体とを有する。そして、前記可撓性絶縁基板が内側の前記第１面と外側の前記第２面とが対向するように周方向へ１回転を超えるように巻かれ、巻かれた前記可撓性絶縁基板の外側に磁性シートが設けられている。
【０００６】
[実施形態の効果]
本発明の実施形態によれば、可撓性絶縁基板が内側の第１面と外側の第２面とが対向するように周方向へ１回転超巻かれているため、小型で高いトルクを得ることができる。可撓性絶縁基板の第１面と第２面に設けられた渦巻き状の配線から成るコイルが、可撓性絶縁基板を貫通する銅めっきからなるビア導体により接続される。このため、半田接続と異なり高い信頼性を有すると共に、低抵抗のビア導体に電流が流れるため高効率を実現できる。また、可撓性絶縁基板の外側に磁性シートが設けられているため、漏れ磁束が減り、高いトルクを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１（Ａ）は実施形態のモータコイル基板を用いる直流モータの断面図であり、図１（Ｂ）はモータコイル基板の展開平面図であり、図１（Ｃ）はモータコイル基板の斜視図である。
【図２】図２（Ａ）はモータコイル基板のコイルの構成を示す模式図であり、図２（Ｂ）はモータコイル基板のコイルの断面形状を示す模式図であり、図２（Ｃ）はモータコイル基板の斜視図である。
【図３】図３（Ａ）はモータコイル基板の厚みを示し、図３（Ｂ）はコイル配置を示すモータコイル基板の平面図であり、図３（Ｃ）はコイルＣ１の配置位置を示す斜視図であり、図３（Ｄ）はコイルＣ１とコイルＣ５との配置位置を示す電機子の側面図である。
【図４】実施形態のモータコイル基板の断面図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１（Ａ）は、実施形態のモータコイル基板を用いる直流モータ１０の断面図である。
直流モータ１０は、実施形態のモータコイル基板２０から成る電機子（ロータ）３０と、電機子の外周に設けられた磁性シート３２と、磁石４８と、出力軸５０と、整流子５２と、ブラシ５４と、角度検出用磁石５６と、ホール素子５８と、ケーブル６０とを有する。ホール素子５８は、角度検出用磁石５６に対向する位置に配置される。
【０００９】
図１（Ｂ）はモータコイル基板の展開平面図であり、図１（Ｃ）は電機子３０を構成するモータコイル基板２０の斜視図である。
モータコイル基板２０は、可撓性を有するポリイミド製の絶縁基板２２にめっきパターンにより形成されたコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３と、コイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３に接続された整流子（モータ内部端子）５２と、コイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３に対応する位置に配置された角度検出用磁石５６とを有する。整流子（モータ内部端子）５２は、ブラシに対する耐摩耗性を有する金属板から成り、コイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３に接続されたコイルと同時に形成された図示しない接続配線上に配置される。モータコイル基板２０には、７個のコイルＣ１〜Ｃ７が配置されるが、図１（Ｂ）中には３個のコイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３のみ示される。角度検出用磁石５６上に設けられたモータの角度検出精度を高くするための溝によって、角度検出用磁石の表面は３又は４個に分割されている。図１（Ｃ）に示されるようにモータコイル基板２０は、周方向（モータの軸方向）に２．５回転巻かれている。
【００１０】
実施形態のモータコイル基板２０は、１の絶縁基板上にコイルと共に、整流子（モータ内部端子）５２及び角度検出用磁石５６を設けるため、構造が簡易であり、製造し易いという効果を有する。
【００１１】
図２（Ａ）はモータコイル基板２０のコイルの構成を示す模式図であり、図２（Ｂ）はモータコイル基板２０のコイルの断面形状を示す模式図であり、図２（Ｃ）はモータコイル基板の斜視図である。
絶縁基板２２は、第１面Ｆと第１面と反対側の第２面Ｓとを有する。
菱形のコイルＣ１の半ターンを構成する第１配線２４Ｆは、絶縁基板２２の第１面Ｆに形成され、残り半ターンを構成する第２配線２４Ｓは絶縁基板２２の第２面Ｓに形成され、半ターンの第１配線２４Ｆと残り半ターンの第２配線２４Ｓは、絶縁基板２２の貫通孔２２ａに形成されたビア導体２４Ａを介して接続される。第１配線２４Ｆ、第２配線２４Ｓ、ビア導体２４Ａは銅めっきにより形成されている。ここで、各コイルＣ１〜Ｃ７は、３５ターン渦巻き状に巻くように形成されている。実施形態では、３５ターン巻くように形成されたが、ターン数は例示であって、任意の巻き数で形成することができる。
【００１２】
図２（Ｂ）に示されるように、コイルＣ１の第１面Ｆ側の第１配線２４Ｆと、コイルＣ２の第２面Ｓ側の第２配線２４Ｓとは一部が重なっている。同様に、コイルＣ２〜Ｃ６の第１面Ｆ側の第１配線２４Ｆと、コイルＣ３〜Ｃ７の第２面Ｓ側の第２配線２４Ｓとは一部が重なっている。
【００１３】
図２（Ｃ）に示されるように、一部の配線が重なったコイルＣ１〜Ｃ７を有するモータコイル基板２０が、絶縁基板２２の内側の第１面Ｆと外側の第２面Ｓとが対向するように周方向（モータの軸方向）に２．５回転巻かれている。
【００１４】
図３（Ａ）はモータコイル基板２０の厚みを示し、図３（Ｂ）はコイル配置を示すモータコイル基板２０の平面図であり、図３（Ｃ）はコイルＣ１の配置位置を示す斜視図であり、図３（Ｄ）はコイルＣ１とコイルＣ５との配置位置を示す電機子の側面図である。
絶縁基板２２の厚みｔ０は１２．５μｍであり、第１配線２４Ｆの厚みｔ１は４５μｍであり、第２配線２４Ｓの厚みｔ２は４５μｍである。第１配線２４Ｆ、及び、第２配線２４Ｓ上には、それぞれ厚みｔ３（３５μｍ）の接着層２６Ａと、厚みｔ４（１２．５μｍ）のカバーレイ２８が形成される。更に、第１面Ｆのカバーレイ２８と第２面Ｓのカバーレイ２８上に、コイル形状を保つための厚みｔ５（３５μｍ）の接着層２６Ｂがそれぞれ設けられる。
【００１５】
図３（Ｂ）に示されるようにコイルＣ１〜Ｃ７の幅Ｗ１は１８mmであり、コイルＣ１〜Ｃ７の幅Ｗ１の周方向の長さＬ１は５２．５mmである。コイルＣ１〜Ｃ７は等間隔に配置される。実施形態では、コイルは等間隔に配置されたが、コイルを非等間隔に配置することも可能である。
【００１６】
図３（Ｃ）、図３（Ｄ）に示されるように、２．５回転巻かれたモータコイル基板２０は、電機子３０を構成する。図３（Ｄ）にコイルＣ１とコイルＣ５の配置位置を示す。電機子３０の外径Ｄ１は７．９mmである。
【００１７】
電機子３０の外周には円筒状の磁性シート３２が配置されている。
磁性シート３２は円筒状に形成された磁性シートを電機子３０の外側に填め入れることが可能である。予め磁性シートを円筒状に形成することで、遠心力が働いても電機子から分離することが無い。また、可撓性を有する矩形形状の磁性シート３２を電機子３０の外周に巻くこともできる。電機子の外径のばらつきに左右されず、磁性シート３２を電機子に密着させることができる。磁性シート３２は、磁性体粒子を樹脂に混合してなる。磁性体粒子として、酸化鉄（III）やコバルト酸化鉄等の鉄、ケイ素鋼、パーマロイ、センダスト、パーメンジュール、ソフトフェライト、アモルファス磁性合金、ナノクリスタル磁性合金等の磁性体の粒子を用いることができる。樹脂としては、可撓性を有するポリイミド等を用いることができる。
【００１８】
図４は、実施形態のモータコイル基板の断面図である。
絶縁基板２２の第１面Ｆに形成される第１配線２４Ｆは、絶縁基板外側に向かって先細りになる凸形状である。絶縁基板２２の第２面Ｓに形成される第２配線２４Ｓは、絶縁基板外側に向かって先細りになる凸形状である。第１配線２４Ｆと第２配線２４Ｓは、絶縁基板２２の中心に対して対称に形成されているため、モータの回転、コギングに対して信頼性が高い。
【００１９】
実施形態のモータコイル基板２０は、絶縁基板２２が内側の第１面Ｆと外側の第２面Ｓとが対向するように周方向へ２．５回転巻かれているため、１回転の同径の電機子との比較で２．５倍高いトルクを発生することができる。絶縁基板２２の第１面Ｆの第１配線２４Ｆと第２面Ｓの第２配線２４Ｓから成るコイルとが、絶縁基板２２を貫通する銅めっきからなるビア導体２４Ａにより接続される。このため、半田接続と異なり高い信頼性を有すると共に、低抵抗のビア導体に電流が流れるため高効率を実現できる。
【００２０】
実施形態のモータコイル基板２０は、モータコイル基板２０の外周に磁性シート３２が配置されているため、漏れ磁束が減り、高いトルクを得ることができ、高効率でモータを駆動することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
上述した実施形態では、７個のコイルを有するモータコイル基板を例示したが、コイルは３個以上有れば、実施形態のモータコイル基板を構成可能である。また、実施形態では、モータコイル基板は２．５回巻かれたが、１回を超えて巻かれることで、モータコイル基板は効果を奏することができる。
【符号の説明】
【００２２】
１０  モータ
２０  モータコイル基板
２２  絶縁基板
２４Ａ  ビア導体
２４Ｆ  第１配線
２４Ｓ  第２配線
Ｃ１〜Ｃ７  コイル
Ｔ１〜Ｔ７  端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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