JP2001016815A - 小型モータの界磁コイルタップ線結線構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】固定子側の給電機構におけるハウジング内に設
置する磁界発生用の界磁コイルのタップ線と、フレキシ
ブル基板等の接続端子部での新たな結線方法を提供す
る。 【解決手段】絶縁性材料からなる略円筒型の端子ホルダ
ー１１により支持された導電性の接続端子部１０を備
え、界磁コイルタップ線９０が端子ホルダーを貫通し
て、接続端子の他端側で巻回して固定され、また同接続
端子の前記他端側同一箇所に、プリント配線が施された
接続部がリング状で配線部が帯状のフレキシブル基板の
接続穴部（ランド部）が取り付けられるとともに、接続
端子１０の端子先端部分をアーク放電により熔解して、
界磁コイルタップ線とフレキシブル基板の接続穴部（ラ
ンド部）とを同時にアーク溶接で接続固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばミリマシー
ン用の超小型駆動用モータや無音振動アラーム機能付き
腕時計用の小型振動モータなど、極小径サイズのモータ
に関するものであり、さらに詳しくは小型モータの給電
機構における界磁コイルタップ線の結線構造とその接続
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、外径φ５mm前後の小型円筒モータ
の需要は、分銅付きの振動モータとしてペイジャー・Ｐ
ＨＳ・携帯電話等の移動体通信機器に、あるいは装置部
品の駆動用モータとしてＯＡ機器・精密機器・ラジコン
（登録商標）模型等の各装置内部に数多く搭載され、そ
れぞれ実用化されてきた。そして近年では、例えば胎空
内診断治療等の精密医療機器、あるいは自走型管内環境
確認装置等のマイクロ・ミリマシーン的なハイテク産業
機器への搭載を主目的とした、超小型モータとしての更
なる需要があり、極小径・極小尺化の要望が年々高まっ
ている。

【０００３】しかしモータがより小径小型になればなる
ほど、各部品の製造及びその組立が難しくなるばかりで
なく、設計段階における各部品の構成・寸法・配置・取
付け、及び電源部側からの給電配線等の取回し機構部の
省スペース化の問題が発生する。特に外径φ３mm以下の
極小径のモータでは、前記給電配線機構をどのような構
造にするか、また小径化・省スペース化を図る最良な設
置箇所をどこに配置するかが小径化設計の重要なポイン
トとなる。

【０００４】このため一般的には、構造的にモータの種
類として、極小径サイズに有利な構造であるブラシと整
流子を必要としないブラシレスモータが、極小モータの
主流となりつつあり、また同時に、モータのエネルギー
効率が高く、製造が比較的容易となるという理由から、
永久磁石型回転子を有し、集中巻した扁平の界磁コイル
を円筒円周上に複数個有するタイプのブラシレスモータ
が用いられている。

【０００５】この永久磁石型回転子を有する従来型のブ
ラシレスモータの一例を、図６に示す。図６において１
は、出力軸２を一端に有する回転子であり、軸受ホルダ
ー６及び略円筒体ホルダー15を介して、ハウジング７の
両端軸中心部に装着された二つの軸受４により、回転自
在に支承されている。

【０００６】また５は、自己融着線を扁平リング状に集
中巻して構成した少なくとも３個以上のボビンレスコイ
ルを、円筒状ハウジング７内周面に円周方向均等角度に
配置した回転磁界を発生させるための界磁コイルユニッ
トで、この各界磁コイル５により形成される回転磁界方
向に追従して、回転子１が回転する。また同扁平リング
状の界磁コイル５は、図６の略円筒体ホルダー15外周面
に沿って曲げられ、接着固定された状態で、円筒状ハウ
ジング７内径に挿入して嵌合固定して、小型モータの組
立を容易にする工夫がなされている。

【０００７】また、図６に示す９は、前記複数個の扁平
リング状巻線の界磁コイル５から引き出された界磁コイ
ルタップ線であり、略円筒体ホルダー15端部に装着され
た金属製の中継ピン16の一端側に接続され、他端側には
駆動回路に接続されるリード線17が接続されて給電機構
の導通経路が形成されている。また、３は回転子１に付
属したスラスト板で、同スラスト板３と固定子側軸受４
により形成される空隙を規制して、回転子１のスラスト
方向のガタを制限するために間挿され設けられている。

【０００８】以上のように、図６に代表される従来型の
ブラシレスモータを基本とする小径モータの給電機構
は、組立作業上の容易さ、組立中あるいは運転中の界磁
コイルタップ線９の断線防止、または界磁コイル５に別
体で複数の扁平リング状巻線コイルを用いることにより
生じ得る界磁コイルユニットの回転子側への脱落を防止
するため、同界磁コイル５を略円筒体ホルダー15外周に
固定し、さらにハウジング７内径に挿入し、接着固定す
るのが一般的であった。

【０００９】これに対し本出願人は、既に特願平10-331
206号で新たな構造の提案をしている。その主旨は、モ
ータの小型化・極小径及び小尺化に対し必要不可欠な給
電機構として、ハウジング径方向に給電配線部が突出せ
ず、また界磁コイルタップ線部分での断線がなく、また
回転のトルクムラが小さく、かつ磁気的ギャップ幅を最
小限に設定できる構造の小型モータの給電機構を提供す
るものであり、具体的には、主に固定子側の一部に接続
端子部を設けた給電部の構造と、ハウジング内に設置さ
れた界磁コイルのタップ線の接続、及びフレキシブル基
板の接続に関するものである。

【００１０】この先願（特願平10-331206号）の発明
は、図３、図４に示すように、外径φ３mm以下の小型モ
ータにおいて、ハウジング内部にカップ式の円筒巻線コ
イル、あるいはベル式の円筒巻線コイルからなるかご型
の界磁コイル８を配置し、前記界磁コイル８のタップ線
側に導電性金属材料からなる接続端子10を備え、界磁コ
イルタップ線９が前記接続端子10に半田付け接続され、
電気絶縁性材料からなる略円筒型の端子ホルダー11によ
り、前記界磁コイル８及び接続端子10全体がハウジング
７に対し同軸方向一体に嵌合固定された固定子一端側で
あって、同接続端子10の他端側にプリント配線が施され
た、接続部がリング状で配線部が帯状のフレキシブル基
板13の接続穴部（ランド部）が取り付けられるとともに
半田付けされ、対向する軸受ホルダー６の接続端子キャ
ップ部12で接続端子10と共にフレキシブル基板13を挟み
込んで嵌合固定し、さらに軸受ホルダー６の外周部分
で、前記フレキシブル基板13を円筒状ハウジング７の切
り欠き部14（図５に図示）に沿って折り曲げ、固定して
給電経路部分を形成した小型モータの給電機構として提
案がなされている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】詳細には、上記構造の
モータの組立工程においては、従来、界磁コイルタップ
線９の接続端子10への接続は、端子ホルダー11を挟ん
で、接続端子10の界磁コイル側一端に半田付け（図４の
半田付け50部分）し、また同接続端子10の他端側、つま
り端子ホルダー11を挟んで他方側で、プリント配線が施
された接続部がリング状で、かつ配線部が帯状のフレキ
シブル基板13の接続穴部（ランド部）を、接続端子10周
囲で半田付け（図４の半田付け51部分）により接続し
て、最終的にこれをハウジング内に挿入固定し、界磁コ
イル８側への給電経路を形成していたが、この量産組立
工程において、いくつかの問題点が発生していた。

【００１２】つまり上記工程の場合、給電経路を形成す
る際に、接続端子10の界磁コイルタップ線側とフレキシ
ブル基板側の２カ所で半田付け作業が必要であるので、
接続の工数が２倍になるのと、同界磁コイルタップ線９
が結線の際に「半田細り」してしまい、半田付け品質の
低下や、モータ運転中の界磁コイルタップ線９の断線を
招いていた。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、主に固
定子側の給電機構におけるハウジング内に設置する回転
磁界発生用の界磁コイルのタップ線と、給電経路を形成
するフレキシブル基板の接続（ランド部）との結線方法
にある。つまり本発明は、ハウジングを筐体とする外径
φ３mm以下の小型モータのハウジング内壁に、固定子側
としてカップ式の円筒巻線コイル、あるいはベル式の円
筒巻線コイル等のかご型の界磁コイルを配置し、かつ前
記界磁コイルのタップ線引き出し側に、電気絶縁性材料
からなる略円筒型の端子ホルダーにより支持された導電
性金属材料からなる接続端子部を備え、前記界磁コイル
タップ線が前記端子ホルダーを軸方向に貫通して、前記
接続端子の他端側で巻回して固定され、同接続端子の前
記他端側同一箇所に、プリント配線が施された接続部が
リング状で配線部が帯状のフレキシブル基板の接続穴部
（ランド部）が取り付けられるとともに、この接続箇所
の接続端子の先端部分をアーク放電により熔解して、界
磁コイルタップ線とフレキシブル基板の接続穴部（ラン
ド部）とを同時にアーク溶接固定するものである。

【００１４】

【実施例】本発明の実施例を、外径φ２mm仕様の極小モ
ータの設計例として、図１、図２を用いて説明する。な
お、図１、図２において、前記図３、図４及び図５と同
符号の部品は同じ機能を有する部品であるため、説明を
省略する。

【００１５】図１及び図２において８は、一般的な円筒
コアレスモータの回転子ロータ部に使用されるカップ式
の円筒巻線コイル（あるいはベル式の円筒巻線コイルで
もよい）からなる界磁コイル８であり、ハウジング７内
径壁に嵌合するように挿入固定されている。

【００１６】そして同界磁コイル８のタップ引き出し線
側には、端子ホルダー11に保持された導電性金属材料か
らなる接続端子10が備えられ、界磁コイルタップ線９が
電気絶縁性材料からなる略円筒型の前記端子ホルダー11
の細孔（スリットでもよい）を貫通し、接続端子10の他
端側で巻回して固定され（図中90）、さらに同接続端子
10の他端側同一箇所には、プリント配線が施された接続
部がリング状で配線部分が帯状のフレキシブル基板13の
接続穴部（ランド部）が取り付けられている。

【００１７】ここで、以下に示すアーク溶接により、接
続端子10先端部の熔融（図中80）を利用して、界磁コイ
ルタップ線とフレキシブル基板が電気的に接続される。

【００１８】図において界磁コイル８のタップ線側に配
置される接続端子10は、界磁コイル線材と同種材質のも
のが使用され、具体的には材質名が「タフピッチ銅」と
呼ばれる、主成分としてＣuを99.97％含有し、融点が10
83℃前後のものが通常用いられる。もちろん、組み合わ
せは融点が近似している他の金属同士でもよい。

【００１９】この導電性金属材料からなる略角柱状又は
円柱状の接続端子10は、図のように電気絶縁性材料から
なる略円筒型の端子ホルダー11により保持され、界磁コ
イル８と端子ホルダー11が同軸方向一体にハウジング７
に固定され、界磁コイルの端子ホルダー側に界磁コイル
タップ線９が、端子ホルダー11の軸方向に貫通して設け
られたスリットあるいは細孔を通過させながら引き出さ
れている。

【００２０】この界磁コイルタップ線９を、前記接続端
子10の反界磁コイル側の根元部分に複数回巻きつけ、さ
らに同接続端子10の根元に反界磁コイル側より、フレキ
シブル基板13の接続穴部（ランド部）を挿入し、マイク
ロアークスポット装置のトーチ部分を接続端子10先端部
に接近させ、両者間にアークを発生させ、その熱エネル
ギーにより端子先端部分を熔解させて、界磁コイルタッ
プ線９とフレキシブル基板13の結線を行っている。

【００２１】この時、巻き付けた界磁コイルタップ線９
とフレキシブル基板13の接続穴部（ランド部）を包み込
むようにアーク溶接部80が形成される。本発明に用いる
アークの溶接は、短時間でスポット的に溶接処理が可能
であるため、界磁コイルタップ線、樹脂製のフレキシブ
ル基板に対する熱の影響は極めて少ない。

【００２２】また本発明では、溶接時の界磁コイルタッ
プ線の確実な放熱結線を確保するため、少なくとも１巻
以上の界磁コイルタップ線が、アーク溶接部80から露出
するようにアークエネルギーを調整する必要がある。こ
の調整は、前記マイクロアークスポット装置のアーク電
流、溶接時間、雰囲気条件等の設定により、入熱を精密
に制御できるので、微細な溶接部品にも対応ができる。
このようにして界磁コイル８への給電経路を形成するこ
とができる。

【００２３】本発明は、界磁コイル８と接続端子10を装
着した端子ホルダー11を、同軸方向一体に固定し、界磁
コイルタップ線９とフレキシブル基板13を結線した後、
最終的にこれらをハウジング内に挿入固定してもよい。
さらに前記結線部を底部として、ハウジング開口部を軸
受ホルダー６で塞ぐように嵌合固定し、フレキシブル基
板13の帯状部をハウジングの切り欠き部（図示していな
い）の隙間にはわせながら固定することにより、モータ
が完成する。

【００２４】この新規結線構造によれば、界磁コイル８
とフレキシブル基板13の接続工程は、端子ホルダー11の
片側一方向からの一回の結線作業で済むため、作業性に
優れ、接続以後、界磁コイルタップ線９接続部に曲げ応
力等のストレスがかかる心配もなく、また、界磁コイル
タップ線９の半田細り問題も解消でき、接続部分の結線
不良や、界磁コイルタップ線９の断線を防止できる。

【００２５】前記組み立てられた小型モータは、本発明
の設計仕様では、筐体であるハウジング７の外径がφ２
mm、同肉厚は0.1mm、フレキシブル基板13の厚みが0.05m
mで、モータの径寸法は最小径のφ２mmに収まるものが
得られた。

【００２６】

【発明の効果】本発明のアーク溶接による結線では、界
磁コイルタップ線及びフレキシブル基板への熱的ストレ
スが極めて小さいため、同界磁コイルタップ線の断線事
故は解消され、給電部結線の品質安定性、しいてはモー
タの品質安定性を向上させることができた。

【００２７】また、従来のような接続端子の界磁コイル
側での界磁コイルタップ線の接続作業工程が廃止でき、
結線が接続端子の反界磁コイル側からの一方向、一回の
みの溶接作業で済むため、接続作業の方向が統一される
こと、また接続工数が削減されることにより、作業能率
が著しく向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアーク溶接を用いた結線概要を説明す
る概略図。

【図２】本発明の給電構造を説明する側断面図。

【図３】従来の先願発明の給電部構造を説明するモータ
側断面図。

【図４】従来の先願発明の給電部構造を説明する給電部
の側断面図。

【図５】従来の先願発明の給電部分の組み込み形態を説
明する斜視図。

【図６】従来の一般的な小型モータの給電を説明するモ
ータ側断面図。

【符号の説明】

１ 回転子 ２ 出力軸 ３ スラスト板 ４ 軸受 ５ 界磁コイル ６ 軸受ホルダー ７ ハウジング ８ 界磁コイル ９ 界磁コイルタップ線 １０ 接続端子 １１ 端子ホルダー １２ 接続端子キャップ部 １３ フレキシブル基板 １４ 切り欠き部 １５ 略円筒体ホルダー １６ 中継ピン １７ リード線 ５０ 半田付け ５１ 半田付け ８０ アーク溶接部 ９０ 界磁コイルタップ線巻回部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桜井 伸一 東京都足立区新田３丁目８番22号 並木精 密宝石 株式会社内 Ｆターム(参考） 5H019 AA10 CC03 DD07 EE09 5H604 AA05 BB01 BB14 BB17 CC01 CC04 CC11 QA01 QB03 QB04

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングを筐体とする外径φ３mm以下
   の小型モータのハウジング内壁に、固定子側としてカッ
   プ式の円筒巻線コイル等のかご型の界磁コイルを配置
   し、かつ前記界磁コイルのタップ線引き出し側に、電気
   絶縁性材料からなる略円筒型の端子ホルダーにより支持
   された導電性金属材料からなる接続端子部を備え、前記
   界磁コイルタップ線が前記端子ホルダーを軸方向に貫通
   して、前記接続端子の他端側で巻回して固定され、また
   同接続端子の前記他端側同一箇所に、プリント配線が施
   された接続部がリング状で配線部が帯状のフレキシブル
   基板の接続穴部（ランド部）が取り付けられるととも
   に、この接続箇所の接続端子の先端部分をアーク放電に
   より熔解して、前記界磁コイルタップ線と前記フレキシ
   ブル基板の接続穴部（ランド部）とを同時にアーク溶接
   で固定したことを特徴とする小型モータの界磁コイルタ
   ップ線結線構造。
2. 【請求項２】 前記アーク溶接により熔解させる接続端
   子素材が、前記界磁コイル線材と同種材質、あるいは融
   点が近似の導電性金属材料を用いたことを特徴とする請
   求項１記載の小型モータの界磁コイルタップ線結線構
   造。