JP2004088997A - 積層コイル及びこれを用いたブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

【課題】　量産性に富み、回転ムラやトルクリップルといったモータ効率に優れ、高強度で小型・薄型の積層コイルとこれを用いたブラシレスモータを提供する。
【解決手段】　絶縁体層を積層してなる積層体に導体パターンで形成したコイルからなる複数のコイル極を一体化したｎ相モータ用（ｎは２以上の自然数）の積層コイルであって、積層コイルは積層体の外表面に形成した入力端子及び出力端子と、入力端子とコイル極を接続する第１の接続線路と、同相のコイル極を直列接続する第２の接続線路を備え、第１の接続線路と第２の接続線路は積層体に導体パターンで形成し、コイル極を第１の接続線路と第２の接続線路とに挟んだ絶縁体層に形成したことを特徴とする。
【選択図】　　　図１

Description

　　本発明は、小型で薄型であり、かつ廉価なブラシレスモータとこれに用いる積層コイルに関する。

　電子機器の小型化にともない、各電子機器に用いられるモータも小型・薄型化の要求が強い。このようなモータとして例えば、第１の従来例として示す特許文献１には、絶縁基板面上にパターン状導体を渦巻状に形成してシート状コイルとし、このシート状コイルを複数積層して固定子コイルとし、これに永久磁石を備えた回転子を対向配置した偏平ブラシレスモータが開示されている。
　このような偏平ブラシレスモータは、図１４から図１６に示すように３相８極構造のシート状コイル５０を回転子マグネット１００の磁極面に対向させて、固定子ヨークに積層固定しモータ磁極部を形成している。１相のコイルは８極の偏平コイル１枚で形成され、隣接するコイル極間は一筆書き的に導線を直列接続し、かつ互いに逆極性に成るように巻かれている。これを同心状に積層固定し、各コイルはヨークや印刷回路基板（ＰＣＢ）などのコイル保持物１２５により保持され、各コイルの端部は印刷回路基板（ＰＣＢ）１２０のパターン面にはんだ等で接続している。前記シート状コイル５０は、薄い絶縁シート２１０の面上にエッチングやめっき等により渦巻状のパターン導体を施しコイル極２００を形成したものである。

　また第２の従来例として示す特許文献２には、セラミック粉末から得られたグリーンシート上に例えばスクリーン印刷技術などによりコイル導体パターンを形成してコイルシートとし、これを複数枚積層し、スルーホールによりコイル導体パターン間を導通させ、さらにコイル導体パターンとグリーンシートとを一体として焼成したブラシレスモータ用の積層コイルが開示されている。

実開昭５８−１７２３４５号 特開昭６４−５９９０２号

　このような従来のコイルは以下の問題があった。まず第１の従来例のようなコイルでは、薄い絶縁シートの面上にエッチングやめっき等により渦巻状のパターン導体を施しコイル極とし、これを周方向に互いに所定の角度ずらせて積層し３相コイルとしているが、層間に均一な接着層を形成して接着する工程が必要なこと、また前記接着工程においては層間の位置ずれによりコイル極同士の短絡等が発生し、回転ムラやトルクリップルが発生しやすいといった問題や、絶縁シートとしてポリイミド、ポリエステル等の樹脂材料を用いるが、このようなシート状コイル自体に機械的強度は期待できずＰＣＢやヨーク上に配置されるのが一般であり、更なる小型・薄型化が困難であった。
　また第２の従来例のコイルは、外部端子電極が形成されたグリーンシート基板に複数のコイルシートを積層しているが、コイルが形成された円形部分の厚みと外部端子電極が形成された矩形部分の厚みが異なり、その積層コイルの形状は生産性に乏しく、また外部端子電極部分の機械的強度を得る為に、コイル導体パターンが形成されていないグリーンシート基板を厚く構成することが必要となり、その結果積層コイルの厚みが増加し、また外部端子電極部分が積層コイルの面積を大きくし、その結果ブラシレスモータの外形寸法が大きくなるといった問題があった。
　そこで本発明の目的は、量産性に富み、回転ムラやトルクリップルといったモータ効率に優れ、高強度で小型・薄型の積層コイルとこれを用いたブラシレスモータを提供することを目的とする。

　第１の発明は、絶縁体層を積層してなる積層体に導体パターンで形成したコイルからなる複数のコイル極を一体化したｎ相モータ用（ｎは２以上の自然数）の積層コイルであって、前記積層コイルは前記積層体の外表面に形成された入力端子及び出力端子と、前記入力端子とコイル極を接続する第１の接続線路と、同相のコイル極を直列接続する第２の接続線路を備え、前記第１の接続線路と前記第２の接続線路は積層体に導体パターンで形成されており、前記コイル極が第１の接続線路と第２の接続線路とに挟まれた絶縁体層に形成された積層コイルである。前記コイル極の数はｎの倍数であり、相毎のコイル極数が等しいことが望ましい。モータの相数ｎは、２以上の自然数から選択できるが、ｎを２又は３とすれば小型化するという観点からコイル数を、必要最低限のモータ出力が得られる数に限定しても、安定したモータ特性を得ることが出来る。
　前記積層体の略中央部には、ブラシレスモータの回転軸及び／又は軸受を配置する貫通孔を有し、前記第１の接続線路を前記貫通孔を囲む環状導体部と前記環状導体部と入力端子との接続を行う第１の導体部と、前記環状導体部から延出しコイル極との接続を行う第２の導体部とで構成するのが好ましい。そして、前記入力端子、出力端子及び第１の接続線路とを積層体の一主面上に形成するのも好ましい。また、第２の接続線路は半径が異なる円周に形成された２つの円弧状部と、前記２つの円弧状部を接続する放射状部とを有するように構成するのも好ましい。
　本発明の積層コイルは、複数相のコイル極を構成するコイルが同一層に一面上に形成されるが、同相のコイル極を構成するコイルは隣り合わないように、且つモータ回転軸の周りに１８０°対称に配置され、互いに第２の接続線路を介して接続される。このように構成することでコイル極の巻数をより多くし、さらに各コイル極と回転子の永久磁石との間の距離を実質的に同一とすることが出来るのでモータ特性の向上を可能とする。なお、安定したモータの回転状態を得るには積層コイルにおける各相のコイル極数の総和が相ごとに同じであるのが望ましい。

　前記積層体の略中央部に形成された貫通孔の中心は回転子の軸の中心とほぼ一致する。
　そこで、第２の接続線路の前記環状導体部を貫通孔を囲むように配置すれば、モータの回転性能を阻害することがない。そして、コイル極との接続を行う第２の導体部と入力端子との接続を行う第１の導体部とを前記環状導体部から放射状に延出形成すれば、わずかではあるもののコイル有効長を増加させるのでモータ性能が向上する。
　そして本発明においては、前記入力端子、出力端子及び第１の接続線路とが積層体の一主面に形成し、印刷回路基板（ＰＣＢ）との接続を容易にしている。入力端子、出力端子は、それぞれＬＧＡ（Ｌａｎｄ　Ｇｒｉｄ　Ａｒｒａｙ）やＢＧＡ（Ｂａｌｌ　Ｇｒｉｄ　Ａｒｒａｙ）とするのが好ましい。

　第２の発明は、絶縁体層を積層してなる積層体に導体パターンで形成した複数のコイルからなるコイル極を一体化した３相モータ用の積層コイルであって、前記積層体は矩形平板状に形成され、１つの入力端子及び３つの出力端子のそれぞれを積層体の同一主面の異なる四隅に形成した積層コイルである。
　前記コイル極はモータ回転軸の周りに環状に形成されるので、積層コイルを環状としても良いが、環状に形成する為には金型で打ち抜く等の手段が別途必要となり個片化が困難であるが、本発明によれば後述するように複数の積層体を内包する積層基板から個片の積層コイルを形成するのが容易である。そして、矩形平板状積層体の同一主面において、コイル極と積層方向に重複しないように主面の異なる四隅に入力端子と出力端子を形成すれば、実質的に積層コイルを大型化することが無いとともに、モータ性能を劣化させる事もなく好ましい。さらには、入出力端子を比較的大きく形成出来るのでＰＣＢとの端子接続強度を向上させることも出来、コイル極が形成されない積層体のスペースを有効に使用することが出来る。

　第１又は第２の発明においては、前記コイル極は複数の絶縁体層に形成され積層方向に重なり合うコイルを接続してなり、少なくとも内周側から外周側へと時計方向に巻回された第１のコイルと、外周側から内周側へと時計方向に巻回された第２のコイルとで構成され、第１のコイルと第２のコイルとを積層体に形成されたスルーホールで接続し、もって前記第１のコイルと前記第２のコイルを同じ巻回方向とするのが好ましい。
　このように構成すれば、第１のコイルと第２のコイルとに一定な方向に電流が印可され、ひとつのコイル極として動作し、コイル極の巻数をより多くすることが出来るので、モータを高トルク化することが出来る。
　そして、異なる相のコイル極をモータ回転軸の周りに等角度間隔で配置するのが好ましく、同相のコイル極がモータ回転軸の回転中心に１８０°で回転対称な位置に配置するのが好ましい。実質的に同じ大きさのコイル極をモータ回転軸の周りに等角度間隔で配置すると、各コイル極の逆起電力がモータの回転軸に対して軸対称に発生するので、モータの回転精度を向上させることが出来る。
　前記コイルを扇型のスパイラルコイルであって、モータの回転軸を中心として該開角度を５５°以下とするのも好ましい。前記のようにモータの回転軸を中心として扇型スパイラルコイルを配置する場合、回転軸を中心として放射状に延びる線路部分がトルク特性に寄与するコイル有効長となり高トルクが得られるので好ましい。そして前記スパイラル状コイルの開角はスパイラル状コイルを構成する導体パターンの幅や、コイル数、モータ総数により適宜設定されるが、３相モータで６極構造である場合にはその開角の上限を５５°以下として設定するのが好ましい。

　第３の発明は、第１又は第２の発明のいずれかの積層コイルを用いたモータであって、積層コイルを固定子として用いたブラシレスモータであって、前記積層コイルを互いに異なる磁極が隣接する永久磁石を備えた回転子に磁気空隙を介して対向配置したブラシレスモータである。そして本発明においては、積層コイルの異なる相のコイル極毎に、電流を周期的に供給する電気信号制御部を備えるように構成するのが好ましい。

　本発明によれば、量産性に富み、回転ムラやトルクリップルといった問題がない、小型・薄型の積層コイルとこれを用いたブラシレスモータを提供することができる。

（第一の実施態様）
　以下本発明の一実施例に係る積層コイルとこれを用いたブラシレスモータについて説明する。
　図１は本発明の一実施態様による積層コイルの斜視図であり、図２その内部構造を示す分解図である。この積層コイルは、低温焼成が可能なセラミック材料（ＬＴＣＣ材料）からなる厚さ２０μｍ〜２００μｍのグリーンシート上にＡｇやＣｕなどを主体とする導電ペーストを印刷して所望の導体パターンを形成し、導体パターンを有するグリーンシートを適宜積層し、焼成することにより複数のコイル極を一体化したものである。コイル極を形成する導体パターンの幅は、ほぼ１００μｍ〜４００μｍである。

　本発明に係る積層コイルの製造方法の一例を図９及び図１０を用いて説明する。
　まずドクターブレード法などの公知のシート成形方法により、セラミックス粉末、バインダ、及び可塑剤よりなるセラミックスラリーを、ポリエチレンテレフタレートフィルムからなるキャリアフィルム上に均一な厚さで塗布し、数十μｍから数百μｍのグリーンシートを形成する。そして乾燥後のグリーンシートを、キャリアシートが付いたまま所定の寸法に裁断する。セラミックス粉末としては、１０００℃以下で焼結可能な例えばＡｌ_２Ｏ_３を主成分としＳｉＯ_２、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＰｂＯ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏの少なくとも１種を複成分とする低温焼結可能な誘電体材料であり、また他の例では、Ａｌ_２Ｏ_３を主成分としＭｇＯ、ＳｉＯ_２及びＧｄＯの少なくとも１種を複成分として含む低温焼結可能な誘電体材料である。また他の例では、Ｂｉ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、ＣａＣＯ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｉｎ_２Ｏ_３及びＶ_２Ｏ_５の少なくとも１種を含む低温焼結可能な磁性セラミック材料であって、セラミックス成分を工夫して低温焼結化させている。
　本実施例においては、主成分がＡｌ，Ｓｉ，Ｓｒ，Ｔｉの酸化物で構成され、Ａｌ，Ｓｉ，Ｓｒ，ＴｉをそれぞれＡｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＳｒＯ、ＴｉＯ_２に換算し合計１００質量％としたとき、Ａｌ_２Ｏ_３換算で１０〜６０質量％、ＳｉＯ_２換算で２５〜６０質量％、ＳｒＯ換算で７．５〜５０質量％、ＴｉＯ_２換算で２０質量％以下のＡｌ，Ｓｉ，Ｓｒ，Ｔｉを含有し、前記合計１００質量％に対し副成分として、Ｂｉ_２Ｏ_３換算で０．１〜１０質量％のＢｉを含有する誘電体セラミックスを用いた。この誘電体セラミックスの基本特性は、誘電率が７〜９で、ＪＩＳ　Ｒ　１６０１で規定される曲げ強さ試験方法の３点曲げ（試料形状　長さ３６ｍｍ、幅４ｍｍ、厚さ３ｍｍ、支点間距離３０ｍｍ）による抗折強度が２４０ＭＰａ以上であり、ヤング率が１１０ＧＰａ以上であり、ＬＴＣＣ材料としては高い抗折強度とヤング率を備えるものである。

　このようなグリーンシートに後述するコイル（図示せず）や入出力端子等を導体パターンにより形成し、さらに所定の順序に積層・圧着し、厚さがほぼ０．４ｍｍの平板状積層体３００とした。前記グリーンシートにはスルーホール（図示せず）が形成されており、シート間の導体パターンが適宜接続され、コイル極として機能するように構成される。
　その後、前記積層体のモータ回転軸の回転中心となる部分を金型により打ち抜いたり、レーザ加工処理を行いφ２ｍｍの貫通孔１０を形成した。
　そして、平板状積層体の主面に互いに平行な複数の分割溝とこの分割溝３２０と直交する複数の分割溝３２０を、それぞれほぼ０．１ｍｍの深さとなるように鋼刃で刻設した。前記分割溝の深さは、分割のし易さや、取り扱い易さ等から、５０μｍ〜３００μｍの範囲で適宜設定される。その後、平板状成形体を脱脂・焼結して６５ｍｍ×６０ｍｍ×０．３ｍｍの積層基板３００（積層コイルの集合体）とした。前記積層基板３００の外表面には積層コイルの入出力端子等が形成されており、これに無電解めっきによりＮｉめっき、Ａｕめっきを施した。めっき処理の後分割溝にそって分割して、外形寸法が図１に示す８ｍｍ×８ｍｍ×０．３ｍｍのブラシレスモータ用積層コイル１とした。
　なお、前記積層体の両主面にＡｌ_２Ｏ_３などの１０００℃以下で焼結しないセラミック層などの拘束層を設けて焼結し、平面的な収縮を抑制してブラシレスモータ用積層コイルとするのも好ましい。

　次に図２を参照して積層コイルの内部構造を積層順に説明する。この積層コイルは３相駆動電源を用いるブラシレスモータ用の積層コイルであり、図３に示す等価回路を有するものである。
　まず最下層の第１層には、同相のコイル極を接続するための第２の接続線路３００ａ、３００ｂ、３００ｃが形成されている。これら第２の接続線路はそれそれ後述するモータ回転軸の周りに等角度間隔で配置され、前記モータ回転軸を中心とする２つの円弧状部と、モータ回転軸中心から放射状に形成され前記２つ円弧状部を接続する放射状部を有している。
　本実施例においては、第２の接続線路を前記のように構成してモータ回転軸の回転中心に１８０°で回転対称な位置に配置される同相のコイル極を接続するようにしているが、前記２つの円弧状部をモータ回転軸を中心とする円周上に配置することでモータの回転特性を阻害せず、わずかであるがトルク特性を向上させることが出来る。
　また前記第２の接続線路を積層体内部に形成しているが、積層体の主面に導電ペーストを印刷したり、転写するなどして形成してもよく、その場合には少なくとも１層のグリーンシートを削減できるので、わずかであるが積層コイルを薄型化できるので好ましい。

　第１層の上層には、複数のコイルが形成された第２層が積層される。前記コイルはモータ回転軸の周りに等角度間隔で配置され複数相のコイル極を形成する。図４（ａ）に第２層に形成された複数のコイルの平面拡大図を示す。本実施例においては、３相のコイル極となる６つのコイル２５１ｇ、２５２ｇ、２５３ｇ、２５１ｈ、２５２ｈ、２５３ｈがそれぞれ６０°間隔で同一層上に形成されている。
　上記６つのコイルは、第１のコイルパターン２５１ｈ、２５２ｈ、２５３ｈと第２のコイルパターン２５１ｇ、２５２ｇ、２５３ｇにより構成され、第１のコイルパターン２５１ｈ、２５２ｈ、２５３ｈは外周側から内周側に時計方向に巻回され、外周端部に第２の接続線路と接続するためのスルーホール部（図２中黒丸で表示）を有し、第２のコイルパターン２５１ｇ、２５２ｇ、２５３ｇは外周側から内周側に時計方向に巻回され、内周端部に第２の接続線路と接続するためのスルーホール部が形成されている。
　図４（ａ）に示すように、第１のコイルパターン２５１ｈ、２５２ｈ、２５３ｈと第２のコイルパターン２５１ｇ、２５２ｇ、２５３ｇはモータ回転軸の周りに交互に配置されている。第１のコイルパターン２５１ｈ、２５２ｈ、２５３ｈと第２のコイルパターン２５１ｇ、２５２ｇ、２５３ｇはともに外周側から内周側に時計方向に巻回されており、本発明の積層コイルにおいては、これらを第２のコイルと呼ぶ。
　本実施例においては、モータ回転軸に対して１８０°の回転対称の位置にあるコイルパターンは第２の接続線路により直列に接続され、同相のコイル極となる。すなわち、第１のコイルパターン２５１ｈと第２のコイルパターン２５１ｇは第２の接続線路３００ａにより接続され、第１のコイルパターン２５２ｈと第２のコイルパターン２５２ｇは第２の接続線路３００ｂにより接続され、第１のコイルパターン２５３ｈと第２のコイルパターン２５３ｇは第２の接続線路３００ｃにより接続され、それぞれコイル極を構成する。つまり接続線路３００ａは図３に示す第２相のコイル極６１の中点を、接続線路３００ｂは第１相のコイル極６０の中点を、接続線路３００ｃは第３相のコイル極６２の中点をそれぞれ構成している。

　第２層の上には、複数のコイルが形成された第３層が配置される。本実施例では、図４（ｂ）に示すように、複数のコイルは、モータ回転軸の周りに６０°の間隔に同一層上に形成された３相のコイル極となる６つのコイル２５１ｅ、２５２ｅ、２５３ｅ、２５１ｆ、２５２ｆ、２５３ｆであり、それぞれ４ターン巻回されたスパイラル状コイルである。
　第３層で内周側から外周側に時計方向に巻回された第３のコイルパターン２５１ｆ、２５２ｆ、２５３ｆは、第２層に形成された第１のコイルパターン２５１ｈ、２５２ｈ、２５３ｈ（外周側から内周側に時計方向に巻回されている）と積層方向に重なり合う。また第３層に形成された第４のコイルパターン２５１ｅ、２５２ｅ、２５３ｅ（内周側から外周側に時計方向に巻回されている）は、第２層に形成された第２のコイルパターン２５１ｇ、２５２ｇ、２５３ｇ（外周側から内周側に時計方向に巻回されている）と積層方向に重なり合う。第２層及び第３層の対応するコイルはそれぞれスルーホール部を介して同じ巻回方向に接続されている。
　第３のコイルパターン２５１ｆ、２５２ｆ、２５３ｆと第４のコイルパターン２５１ｅ、２５２ｅ、２５３ｅ　はともに内周側から外周側に時計方向に巻回されており、本発明の積層コイルにおいては、これらを第１のコイルと呼ぶ。

　第４層のコイルは第２層のコイルと実質的に同様に構成されており、また第５層のコイルは第３層のコイルと実質的に同様に構成されている。
　第２〜５層に形成され積層方向に重なり合う同相のスパイラル状コイルは、例えばコイルパターン２５１ａ、２５１ｃ、２５１ｅ、２５１ｇに着目すれば、内周側から外周側に時計方向に巻回された第１のコイル（２５１ａ）と、第１のコイル（２５１ａ）の外周端と接続し外周側から内周側に時計方向に巻回された第２のコイル（２５１ｃ）と、第２のコイル（２５１ｃ）の内周端と接続し内周側から外周側に時計方向に巻回された第１のコイル（２５１ｅ）と、第１のコイル（２５１ｅ）の外周端と接続し外周側から内周側に時計方向に巻回された第２のコイル（２５１ｇ）とで構成して同じ巻回方向としているので、第１のコイルと第２のコイルには一定の方向に電流が印可される。
　本実施例においては、各コイルを４ターンとし、かつ平面的に異なる領域に形成された同相のコイル極を接続して、１相当たりのコイルの巻き数を３２ターンと多くしているので、モータの高トルク化を達成することができる。コイルの巻き数は、コイルが形成された層の数を増減することにより、容易に調整することができる。

　　次にコイルの詳細な構造について説明する。図５（ａ）　は第２層に形成された第１のコイルパターン２５１ｈを示し、図５（ｂ）　は第３層に形成された第３のコイルパターン２５１ｆを示す。
　本実施例においては、それぞれのコイルを４回巻き回されたスパイラル状コイルとしている。トルク性能を向上させる為には巻き数を多くすることが望ましいが、コイルを構成する導体パターンの幅を小さく形成してコイル巻き数を増加させようとしても、それに伴い直流抵抗が増加するといった問題や、モータの相数やその外形寸法によるコイル形成領域の制約などにより、２〜６ターンが適当である。
　コイルの形状は扇型とするのが好ましい。このコイルの開角θは、モータの相数やコイル数などで決定され、隣のコイルと接触しない程度に、適当なコイル巻数が得られるに適宜設定され、本実施例においては５０°としている。さらにコイルの好まし構成の一例として、図５（ｃ）に示すコイルがある。このように回転軸を中心としてトルク特性に寄与するコイルの線路部分（コイル有効長Ｌ）を放射状に延びるようにすれば、発生する力がモータの回転に最も効率的に作用し高トルクが得られるので好ましい。
　そしてコイルのトルク特性に寄与しない円周部分をモータ回転軸の中心円周にそって円弧状として、モータの回転性能を阻害しないようにしている。

　また、図６の積層コイルのＡ−Ａ’断面図に示すように、積層方向に重なり合う同相のコイルを互い違いとなるようにして配置し、積層方向に極力重なり合わないように千鳥状に積層するのが好ましい。
　積層方向に隣り合うコイルの間隔が狭い場合に、積層向に重なり合うようにコイルを配置して積層圧着すると、コイルがつぶれたり、歪むなどする変形が生じたり、コイルが形成された部分と、されない部分とで均一な圧着圧力が作用せず、その結果デラミネーション（層間剥離）や微少なひびが発生するといった場合がある。そこで前記のように構成することでコイルのつぶれや歪みを低減し、デラミネーション等の発生を抑制している。
　また、グリーンシートはコイルの導体よりも変形しやすいため、コイルを千鳥状に積層するとコイルパターン２５１ｂ、２５１ｄ、２５１ｆ，２５１ｈが、例えばコイルパターン２５１ｄ、２５１ｈに着目すれば、前記コイルパターン２５１ｄ、２５１ｈ間に存在するグリーンシートにコイルパターンが圧着時に押込まれるようになるので、そのを狭く形成することが出来る。したがってコイルが実質的に密状態で形成されることとなり、導体占積率を向上させることができる。

　そして、その上層に積層される第６層には、コイルを形成するのと同じ導電ペーストを印刷して入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴ１〜３と、コイル極を接続する第１の接続線路を形成した。前記第１の接続線路は前記積層体の略中央部に形成される貫通孔１０を囲むように形成された環状導体部２１０と、前記環状導体部と入力端子との接続を行う第１の導体部２００と、前記環状導体部２１０から延出しコイル極との接続を行う第２の導体部２０１ａ〜ｃとで構成される。
　このようにして図８に二点破線でコイル間の接続状態を示すように、入力端子ＩＮから出力端子ＯＵＴ１間に配置される第１相のコイル極６０をコイル２５２ａ〜２５２ｈで形成し、入力端子ＩＮから出力端子ＯＵＴ２間に配置される第２相のコイル極６１をコイル２５１ａ〜２５１ｈで形成し、入力端子ＩＮから出力端子ＯＵＴ３間に配置される第３相のコイル極６２をコイル２５３ａ〜２５３ｈで形成した。
　前記積層体の略中央部に形成された貫通孔１０の中心が回転子の軸の中心とほぼ一致する。前記貫通孔１０は積層体を金型により打ち抜いたり、レーザ加工などにより形成されるが、コイルや入力・出力端子等を形成する工程とは別工程で形成されるので、貫通孔が所望の位置とはずれしまう事がある。このような場合において、図７に示すように前記環状導体部２１０を前記貫通孔を囲むように形成しておけば、貫通孔中心４１０と環状導体部中心４００との貫通孔形成における位置ずれの確認が容易であるとともに、三次元測定器などの計測機器により、それぞれの中心位置を計測すれば、ずれ量の定量化も容易となる。その結果、積層コイルの良否判定を容易にかつ定量的に行うことが出来る。
　以上のようにして、８ｍｍ×８ｍｍ×０．３ｍｍのブラシレスモータ用積層コイルを作成した。なお、積層コイルの主面にオーバーコートガラスでコート層を形成するのも本発明の範囲内である。

（第二の実施態様）
　本実施例では、本発明の積層コイルを用いて構成したブラシレスモータの一例を示す。図１１に示すブラシレスモータは、図１２に示した多数のセットとなるＮ極とＳ極が交互に配置された環状マグネット１００を支持体となるヨーク１０５ａに配置した第１の回転子１０１ａと、この第１の回転子１０１ａの中央に結合された回転軸１３０と、前記第１の回転子１０１ａと所定の磁気空隙を介して配置され電磁気力を印加する積層コイル１を備えた固定子１２５と、前記積層コイル１に形成されたコイル極５０に駆動電流を周期的に供給する電気信号制御部を備え、積層コイル１に形成された入力・出力端子と電気的接続する回路パターンが形成されたＰＣＢと、第１の回転子１０１ａが円滑に回転するように固定子１２５にブッシングを介して固定され、第１の回転子１０１ａに連結された回転軸を支持する軸受け１５０を備えた３駆動電源を用いたるものである。本実施例に用いた積層コイル１は、実施例１で開示したものと同様なのでその説明を省く。ここで用いる環状マグネット１００としては、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ焼結磁石、Ｓｍ−Ｃｏ焼結磁石等の希土類焼結磁石、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ、Ｓｍ−Ｃｏ等の希土類ボンド磁石あるいはフェライト焼結磁石等の保持力の高い永久磁石材料を使用する。好ましくは固有保持力ｉＨｃが残留磁束密度Ｂｒより高い永久磁石材料を使用することで磁石厚さを薄くできる。環状マグネット１００の形状としてはリング状あるいは、リングを分割した扇形や円形、矩形のものを用いることができる。

　前記積層コイル１に形成されたコイル極５０に駆動電流が電気信号制御部から供給され、磁気場が発生する。この磁気場は第１の回転子１０１ａの環状マグネット１００の磁界と作用し電磁力を発生する。これによって第１の回転子１０１ａと固定子１２５との間にトルクが発生し、その結果第１の回転子１０１ａは所定の角度回転する。そして、前記電気信号制御部による駆動電流を各相のコイル極に順次印加することにより、第１の回転子１０５ａは連続して回転する。
　さらに、積層コイル１に第１の回転子１０１ａの磁極センサのランドを設けて実装してもよい。この磁極センサは、回転子の磁極の位置に対応したコイル極を励磁して、一定方向の回転方向の回転力を得るものであるが、ホール素子を用いることが多い。ホール素子と回路パターンが形成されたＰＣＢとの接続のための線路パターンを積層コイル１に形成することも出来る。また、ＦＧ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）コイルを積層コイル１の内部又は主面に構成してもよいし、積層コイル１にキャビティを設けてホール素子を配置してもよい。このように構成すれば第１の回転子１０１ａと固定子１２５との磁気空隙を大きくすること無く、薄型で高出力のモータを得る事が出来た。

　積層コイル１に形成された入力・出力端子は一主面上に形成されているのでＰＣＢに直接実装することが出来、回路パターンとの電気的接続が容易である。尚且つ入力・出力端子は一主面上の四隅に形成されているのでＰＣＢに形成された貫通穴１３５の周囲に実装接続することができる。積層コイル１はコイルを積層形成することにより薄く構成でき、またそれに用いるセラミック材料が、高い抗折強度、ヤング率を有するものであるので薄く周囲を接続しただけであっても十分な強度を持って実装できる。よって、ＰＣＢに回転子を接近させて設けることができモータを薄型とすることが出来る。
　なお、本実施例ではＰＣＢを用いているが、積層コイル１を平面的に大きくに構成して基板化し、前記電気信号制御部を積層コイル基板に構成することも本発明の範囲内である。

（第３の実施態様）
　図１３に本発明に係るブラシレスモータの他の例を示す。
　このブラシレスモータは、図１２に示した多数のセットとなるＮ極とＳ極が交互に配置された環状マグネット１００を支持体となるヨーク１０５ａに配置した第１の回転子１０１ａと、前記環状マグネット１００ａと反対極性となり対向位置に配置される環状マグネット１００ｂを支持体となるヨーク１０５ｂに配置した第２の回転子１０１ｂと、この第１の回転子１０１ａと第２の回転子１０１ｂの中央に結合された回転軸１３０と、前記第１の回転子１０１ａと第２の回転子１０１ａと所定の空隙を介して設けられ前記第１及び第２の回転子に互いに逆方向の電磁気力を与える積層コイル１を備えた固定子１２５と、前記積層コイル１に形成されたコイル極５０に駆動電流を周期的に供給する電気信号制御部を備え、積層コイル１に形成された入力・出力端子と電気的接続する回路パターンが形成されたＰＣＢと、第１及び第２の回転子１０１ａ、１０１ｂが円滑に回転するように固定子１２５にブッシング１４０を介して固定され、第１及び第２の回転子に連結された回転軸を支持する軸受け１５０を備え、３駆動電源を用いるものである。本実施例に用いた積層コイル１は平面的に大きくに構成して基板化したものであり、駆動電流を周期的に供給する電気信号制御部などの回路パターンを一体的に形成したものである。他の構成はほぼ実施例１で開示したものと同様なのでその説明を省く。

　このダブルロータ型ブラシレスモータでは、第１及び第２の回転子の略中間に複数のコイル極が形成された固定子が配置された構造である。そして、前記コイル極は、第１及び第２の回転子の環状マグネット１００ａ、１００ｂを互いに吸引するかまたは反発するように設定されており、このため第１及び第２の回転子は固定子によって互いに反対方向の同一な大きさの吸引力又は反発力を受けるように成り、シングルロータ型ブラシレスモータよりも回転軸方向の振動が抑えられる。本実施例においても、第１及び第２の回転子１０１ａ、１０１ｂと固定子１２５との空隙を同じとして、固定子１２５の厚みを薄くする事が出来るので薄型で振動の少ないモータを得る事が出来た。

　本発明の積層コイルは、高効率で小型・薄型であり、量産性に富む。またかかる積層コイルを用いた本発明のブラシレスモータは回転ムラやトルクリップル等の問題がなく、薄型で振動が少ない。

本発明の一実施例に係る積層コイルの斜視図である。 本発明の一実施例に係る積層コイルの内部構造を示す分解図である。 本発明の一実施例に係る積層コイルの等価回路である。 （ａ）は本発明の一実施例に係る積層コイルの絶縁体層に形成された複数のコイルの平面拡大図であり、（ｂ）は他の絶縁体層に形成された複数のコイルの平面拡大図である。 （ａ）は本発明の一実施例に係る積層コイルの第１のコイルの拡大図であり、（ｂ）は本発明の一実施例に係る積層コイルの第２のコイルの拡大図である。 本発明の一実施例に係る積層コイルの断面図である。 本発明の一実施例に係る積層コイルの貫通孔部の平面拡大図である。 本発明の一実施例に係る積層コイルの内部接続状態を示す分解図斜視図である。 本発明に係る積層コイルの製造方法の一例を示す積層基板の分解斜視図である。 本発明に係る積層コイルが複数形成された積層基板の平面図である。 本発明の一実施例に係るブラシレスモータの断面図である。 本発明の一実施例に係るブラシレスモータに用いる環状マグネットの平面図である。 本発明の他の実施例に係るブラシレスモータの断面図である。 従来のシート状コイルの部分拡大図である。 従来のシート状コイルの断面図である。 従来のシート状コイルを用いたブラシレスモータの断面図である。

符号の説明

１　積層コイル
１０　貫通孔
６０　第１のコイル極
６１　第２のコイル極
６２　第３のコイル極
２００、２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ、２１０　第１の接続線路
２５１ａ〜２５１ｈ、２５２ａ〜２５２ｈ、２５３ａ〜２５３ｈ　コイル
３００ａ〜３００ｃ　第２のコイル

Claims (14)

1. 絶縁体層を積層してなる積層体に導体パターンで形成したコイルからなる複数のコイル極を一体化したｎ相モータ用（ｎは２以上の自然数）の積層コイルであって、前記積層コイルは前記積層体の外表面に形成された入力端子及び出力端子と、前記入力端子とコイル極を接続する第１の接続線路と、同相のコイル極を直列接続する第２の接続線路を備え、前記第１の接続線路と前記第２の接続線路は積層体に導体パターンで形成されており、前記コイル極が第１の接続線路と第２の接続線路とに挟まれた絶縁体層に形成されることを特徴とする積層コイル。
2. 前記コイル極の数がｎの倍数であり、相毎のコイル極数が等しいことを特徴とする請求項１に記載の積層コイル。
3. ｎが２又は３であることを特徴とする請求項１又は２に記載の積層コイル。
4. 前記積層体の略中央部には、ブラシレスモータの回転軸及び／又は軸受を配置する貫通孔を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の積層コイル。
5. 前記第１の接続線路は、前記積層体の略中央部に形成された貫通孔を囲む環状導体部と、前記環状導体部と入力端子との接続を行う第１の導体部と、前記環状導体部から延出しコイル極との接続を行う第２の導体部を有することを特徴とする請求項４に記載の積層コイル。
6. 前記入力端子、出力端子及び第１の接続線路とが積層体の一主面上に形成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の積層コイル。
7. 前記第２の接続線路は、半径が異なる円周に形成された２つの円弧状部と、前記２つの円弧状部を接続する放射状部とを有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の積層コイル。
8. 絶縁体層を積層してなる積層体に導体パターンで形成した複数のコイルからなるコイル極を一体化した３相モータ用の積層コイルであって、前記積層体は矩形平板状に形成され、１つの入力端子及び３つの出力端子のそれぞれを積層体の同一主面の異なる四隅に形成することを特徴とする積層コイル。
9. 前記コイル極は複数の絶縁体層に形成され積層方向に重なり合うコイルを接続してなり、少なくとも内周側から外周側へと時計方向に巻回された第１のコイルと、外周側から内周側へと時計方向に巻回された第２のコイルとで構成され、第１のコイルと第２のコイルとを積層体に形成されたスルーホールで接続し、もって前記第１のコイルと前記第２のコイルを同じ巻回方向とすることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の積層コイル。
10. 異なる相のコイル極をモータ回転軸の周りに等角度間隔で配置したことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の積層コイル。
11. 同相のコイル極がモータ回転軸の回転中心に１８０°で回転対称な位置に配置されることを特徴とする請求項１０に記載の積層コイル。
12. 前記コイルが扇型のスパイラルコイルであって、モータの回転軸を中心として該開角を５５°以下としたことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の積層コイル。
13. 請求項１乃至１２のいずれかに記載の積層コイルを固定子として用いたブラシレスモータであって、前記積層コイルを互いに異なる磁極が隣接する永久磁石を備えた回転子に磁気空隙を介して対向配置したことを特徴とするブラシレスモータ。
14. 積層コイルの異なる相のコイル極毎に、電流を周期的に供給する電気信号制御部を備えることを特徴とする請求項１３に記載のブラシレスモータ。

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