JP2005347542A - 多層コイルおよび多層コイルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで巻き数の大きいコイルを作成することができると共に、コイルの低背化を図ることができる多層コイルおよび多層コイルの製造方法を提供する。
【解決手段】 多層コイル１００は、片面に接着層を有するシート材１１上に２行２列でコイル２が布線された後、このシート材１１を重ね折って積層し、接着して固定するようになされる。この場合、４つのコイル２は、重ね折されたとき巻き方向が同一方向になるように一筆書きにより布線される。また、接着層が内部に折り込まれ外部に露出せず層間接着により折り重ねた状態で固定される。シート材１１には、折り重ねるための折代が設けられ、また重ね折り位置だし穴１２、空気逃げ穴１３、および重ね折るための切り込み１４が設けられている。布線後の重ね折りおよび接着層により固定のみでコイルの多層化が可能となり、低コストで低背、且つ巻き数の大きいコイルを作成することができる。
【選択図】 図２

Description

この発明は、導線を布線してなる複数の平面コイルを重ね合わせて形成する多層コイルに関する。詳しくは、接着層を有するシート基材に複数のコイルを線状導線により貼付・布線したのち、コイルが重なるようにシート基材を折り曲げ、接着層により固定する構成とすることによって、低コストで巻き数の大きいコイルを作成することができると共に、コイルの低背化を図ることができるようにした多層コイル等に係るものである。

近年機器の小型薄型の流れを受け、モータなどに使われるコイルにおいても低背化が強く求められ、所謂平面コイルが実現されている。基板にコイルパターンをエッチングで作りこむ基板コイルやエナメル線を平面的に巻回して精度よくコイルを製造する方法などがある（例えば、特許文献１参照）。

この場合、表面に接着層を有する基材を用いると共に、この基材の表面に沿って相対的に移動する布線ヘッドを上下移動させ、この布線ヘッドから繰り出す線状の導線を基材の表面に間欠的に点接触させながら順次貼付していくことにより布線を行う。これにより、精度よく基材の表面に所望の不線パターンで線状導体を効率的に布線することができる。高効率な平面トランスを容易に製作し得る。

また、絶縁シートの表面に回路パターン形状の丸形電線を接着した後、プレスで該回路パターン形状の丸形電線を一括して絶縁シートと一体に押し潰すシート回路体の製造方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

この場合、押し潰されたフラット形状の電線が二枚の絶縁シートの間で隙間なく且つ大きな接触面積で接着するから、太物電線を使った場合でも、シートに対する電線の密着性が向上し、電線が絶縁シートに強固に固定される。

特開２００１−１２６９４２号公報（第２，３頁、第１図） 特許第３４５７７６４号公報（第２頁、第４，５図）

しかしながら、特許文献１および特許文献２の場合、導線を巻回してコイルを作成する場合は一般的に一層のみのコイルのため巻き数が多く取れずモータなどではトルク能力が不足するという問題点があった。

そのため、導線を平面的に巻回して作成したコイルの応用範囲が制限されている。このようなコイルの能力を上げるためにはコイルの巻き数を増やすことが重要であり、そのためには多層化が有用である。

そこで、この発明は、低コストで巻き数の大きいコイルを作成することができると共に、コイルの低背化を図ることができるようにした多層コイルおよび多層コイルの製造方法を提供することを目的とする。

この発明に係る多層コイルは、少なくとも片面に接着層を有するシート基材と、このシート基材上にｎ行ｍ列（ｎは１以上の実数、ｍは２以上の実数）で布線された複数のコイルとを備え、布線されたシート基材を重ね折って積層し、接着層により接着して固定するようになされるものである。

この発明に係る多層コイルの製造方法は、少なくとも片面に接着層を有するシート基材上にｎ行ｍ列（ｎは１以上の実数、ｍは２以上の実数）で布線されたコイルを重ね折って積層してからなる多層コイルの製造方法であって、シート基材上に布線する布線工程と、布線工程で布線されたシート基材を所定手順で折り畳む重ね折り工程と、重ね折り工程で得られたシート材をプレスするプレス工程とを備えることを特徴とするものである。

この発明においては、多層コイルは、少なくとも片面に接着層を有するシート基材上にｎ行ｍ列（ｎは１以上の実数、ｍは２以上の実数）で布線された後、このシート基材を重ね折って積層し、接着層により接着して固定するようになされる。

例えば、重ね折される複数のコイルは、重ね折されたとき巻き方向が同一方向になるように一筆書きにより布線される。また、接着層が内部に折り込まれ外部に露出せず層間接着により折り重ねた状態で固定される。また、シート基材は折り重ねるための折代を有している。また、コイル間の渡しの布線が折代と垂直にならないようにされる。また、穴周囲に接着層の逃げがある布線原点基準穴および重ね折り位置だし穴を有する。また、折り重なるコイルは奇数と偶数層でコイル水平位置がずれている。また、コイルを重ね折りするための切り込みを有する。さらに、シート基材は接着時用の空気逃げ穴を有する。また例えば、折り重なるコイルは層によりコイル巻き数が違う。また、重ね折りの場合下部層より上部層の巻き数が少ない。また、シート基材には、コイルを布線していないダミー領域を有する。さらに、布線されたシート基材を、蛇腹折りで積層し、接着層により接着して固定するようになされる。

これにより、布線後の重ね折りおよび接着層により固定のみでコイルの多層化が可能となり、低コストで巻き数の大きいコイルを作成することができると共に、コイルの低背化を図ることが可能となる。

この発明によれば、多層コイルは、少なくとも片面に接着層を有するシート基材上にｎ行ｍ列（ｎは１以上の実数、ｍは２以上の実数）で布線された後、このシート基材を重ね折って積層し、接着層により接着して固定するものであり、低コストで巻き数の大きいコイルを作成することができると共に、コイルの低背化を図ることができる。

以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態の多層コイルおよび多層コイルの製造方法について説明する。

図１は、コイルユニットの構成を示す図である。図１（ａ）は、単相のコイルユニットを示している。図１（ｂ）は、三相のコイルユニットを示している。図１に示すように、シート材１の表面にコイル２、または２ｘ，２ｙ，２ｚが布線されて、１つの平面コイルが構成されている。このようなコイルユニットを１枚のシート材上に複数に形成し、所定の方法で重ね折ることで、多層コイルを形成することが可能である。

図２は、本発明の第１の実施の形態の多層コイル１００の布線例を示す図である。図２に示すように、多層コイル１００は４つのコイルユニットからなるものに相当する。この多層コイル１００は、シート材１１と、４つのコイル２とから構成されている。この場合、布線は、一筆書きで２×２の布線パターンに布線されている。

シート材１１は、厚さ２５ミクロンのポリエステルからなるものである。このシート基材に予め位置だし用の穴が設けている。このシート材１１は布線面に粘着層を有している。このシート材１１の上に布線機によりシート材１１に接着されるコイルパターンの位置精度が確保される。

４つのコイル２は、一筆書きで布線される。図２に示すように、布線は図中の巻き始めの線の位置から開始し、所望の巻き数のコイルが作成されたあと渡し線により次のコイルへと布線されていき、最後に巻き終わり線で終了となる。コイル２の間に折り重ねるための折代として所定間隔を設けている。

コイル２の位置は重ね折るための折代を考慮し位置決めされている。また巻き方向は折代を挟んで対象となっており、積層されたときに多層コイル１００として一方向の電流になるようになっている。図中の矢印は巻き線の巻き方向であり重なったときに同一方向になるように布線されている。

また、コイル間の渡しは折り曲げられたときの線へのダメージを最小限にすると共に、線長を短くするために、斜め布線としてある。

図３は、シート材１１の構成を示す図である。図３に示すように、シート材１１には、複数の位置だし穴１２と、複数の空気抜き穴１３と、切り込み１４とが設けられている。

位置だし穴１２は、外周部に接着剤を塗布しないようになされる。この位置だし穴は、布線されたシート基材を折り畳む際に、位置だしピンを用いて各層の位置決めに使用される。また、位置だし穴１２は、布線時に布線原点基準穴としても用いられる。

空気抜き穴１３は、折り畳んだシート材１１を接着する際に、中の空気を外部に排出するために設けられる。また、切り込み１４は、最後に折り畳むコイルユニットに設けられる。

折り畳んだ後、シート材１１の接着面は全て内部となっており、且つ閉じた状態で固定されているので接着後は１つの部品として取り扱うことが可能となる。

図４は、多層コイル１００の折り畳み方法を示す図である。図４に示すように、布線されたシート材１１を重ね折る際に、まず、コイルユニットＡをコイルユニットＢの上に重ね折り、図４（ａ）に示す状態になる。次に、重ねたコイルユニットＡとＢをコイルユニットＣの上に重ね折り、図４（ｂ）に示す状態になる。そして、コイルユニットＤを重ねたコイルユニットＡ，Ｂ，Ｃの上に重ね折り、図４（ｃ）に示す状態になる。最後にプレスして、シート材１１の周辺を接着し固定することで、多層コイル１００が形成される。

図５は、シート１１に布線後の断面図である。図５（ａ）は、奇数、偶数層が同一巻き数に布線された場合の断面図である。図５（ｂ）は、奇数、偶数層が異なる巻き数に布線された場合の断面図である。

図５に示すように、シート材１１は重ね折り基準および布線原点としても使用される位置だし穴１２と布線機の位置だしピン１５により位置が決められる。布線は予め行数と列数により設定される折代部分を有し折り曲げられ時に重なるように位置が設定されている。

図６は、多層コイル１００の重ね折った状態の断面図である。ここで、説明のために２層の場合を示している。図６（ａ）は、奇数、偶数層が同一巻き数の場合の断面図である。図６（ｂ）は、奇数、偶数層が異なる巻き数の場合の断面図である。

図６に示すように、奇数、偶数層が同一巻き数の場合、重ね折った後に上下層の線が間にくるように布線位置をずらして配置される。重ね折る際に、位置だしピン１５がシート材１１上の位置だし穴１２に挿入するようになされる。このように導線センターを層間でずらすことで高さをおさえることが可能である。また重なりが増えるに従って水平方向の位置ずれが大きくなる可能性があるため、上部層のコイル巻き数を減らすことで位置精度に余裕を持たせることができる。また、折り曲げの位置は位置だし穴１２により固定される。位置だし穴１２の周囲は位置だしピン１５への接着等を防ぐために接着層の逃げが用意してある。

図７は、多層コイル１００の接着状態の断面図である。ここで、説明のために２層の場合を示している。図７（ａ）は、奇数、偶数層が同一巻き数の場合の断面図である。図７（ｂ）は、奇数、偶数層が異なる巻き数の場合の断面図である。図７に示すように、重ね折ったシート材１１の周辺をプレスして接着させる。この場合、折代およびシート端部が糊代として機能する。このときシート材１１には空気の逃げ穴が予め用意されているので、接着面に空気が閉じ込められる心配が少なく良好な接着が行えると共に平面性が確保される。

上述したように、シート材１１にコイル２のパターンを布線し、布線されたシート材１１を重ね折り、そして、プレスにより折代およびシート端部の糊代を接着させることで、多層コイル１００が作成できる。

このように本実施の形態においては、多層コイル１００は、片面に接着層を有するシート材１１上に２行２列で布線された後、このシート材１１を重ね折って積層し、接着して固定するようになされる。この場合、４つのコイル２は、重ね折されたとき巻き方向が同一方向になるように一筆書きにより布線される。また、接着層が内部に折り込まれ外部に露出せず層間接着により折り重ねた状態で固定される。

シート材１１には、折り重ねるための折代が設けられ、また重ね折り位置だし穴１２および空気逃げ穴１３が設けられている。またシート材１１には、重ね折るための切り込み１４が設けられている。

これにより、一層の平面コイルの布線を変更することなく、布線後の重ね折りおよび接着層により固定のみでコイルの多層化が可能となり、低コストで巻き数の大きいコイルを作成することができる。

また、線の径に比べてシート材の厚さは薄いので、層間はプレスにて接着されるためボビンへの巻き線に比べて線間のスペースを少なくすることが可能で高密度が達成しやすく、低背コイルが容易に作成できる。

図８は、本発明の第２の実施の形態の多層コイル２００の布線例を示す図である。図２に示すように、多層コイル２００は、２行×４列の８個コイルユニットからなるものに相当する。この多層コイル２００は、シート材２１と、８つのコイル２とから構成されている。この場合、布線は、一筆書きで２×４の布線パターンに布線されている。

この場合は、上述した第１の実施の形態の多層コイル１００と同様に、シート材２１には、折り重ねるための折代が設けられ、また重ね折り位置だし穴１２および空気逃げ穴１３が設けられている。またシート材２１には、重ね折るための切り込み１４が設けられている。

図９は、多層コイル２００の折り畳み方法を示す図である。布線されたシート材２１を重ね折る際に、まず、第１列のコイルユニットを第２列のコイルユニットの上に折り畳んで、図９（ａ）に示す状態にする。次に、折り畳んだ第１列と第２列のコイルユニットを第３列のコイルユニットの上に折り畳んで、図９（ｂ）に示す状態にする。そして、上述した多層コイル１００の折り方法と同様の手法で重ね折りを行う。最後にプレスして、接着し固定することで、多層コイル２００が形成される。

このように本実施の形態においては、多層コイル２００は、片面に接着層を有するシート材２１上に２行４列で布線された後、このシート材２１を重ね折って積層し、接着して固定するようになされる。この場合、８つのコイル２は、重ね折されたとき巻き方向が同一方向になるように一筆書きにより布線される。また、接着層が内部に折り込まれ外部に露出せず層間接着により折り重ねた状態で固定される。

シート材２１には、折り重ねるための折代が設けられ、また重ね折り位置だし穴１５および空気逃げ穴１３が設けられている。またシート材２１には、重ね折るための切り込み１４が設けられている。

これにより、一層の平面コイルの布線を変更することなく、布線後の重ね折りおよび接着層により固定のみでコイルの多層化が可能となり、低コストで巻き数の大きいコイルを作成することができる。

また、線の径に比べてシート材の厚さは薄いので、層間はプレスにて接着されるためボビンへの巻き線に比べて線間のスペースを少なくすることが可能で高密度が達成しやすく、低背コイルが容易に作成できる。

図１０は、本発明の第３の実施の形態の多層コイル３００の布線例を示す図である。多層コイル３００は、３行×３列の９個コイルユニットからなる多層コイル例である。図１０に示すように、多層コイル３００は、シート材３１と、９個のコイル２とから構成されている。この場合、布線は、一筆書きで３×３の布線パターンに布線されている。

この場合は、上述した第１の実施の形態の多層コイル１００と同様に、シート材３１には、折り重ねるための折代が設けられ、また重ね折り位置だし穴１２および空気逃げ穴１３が設けられている。またシート材３１には、重ね折るための切り込み１４が設けられている。

図１１は、多層コイル３００の折り畳み方法を示す図である。布線されたシート基材を重ね折る際に、まず、第１列のコイルユニットを第２列のコイルユニットの上に折り畳んで、図１１（ａ）に示す状態にする。次に、第１行のコイルユニットを第２行のコイルユニットの上に折り畳んで、図１１（ｂ）に示す状態にする。そして、上述した多層コイル１００の折り方法と同様の手法で重ね折りを行う。最後にプレスして、接着し固定することで、多層コイル３００が形成される。

このように本実施の形態においては、多層コイル３００は、片面に接着層を有するシート材３１上に３行３列で布線された後、このシート材３１を重ね折って積層し、接着して固定するようになされる。この場合、９つのコイル２は、重ね折されたとき巻き方向が同一方向になるように一筆書きにより布線される。また、接着層が内部に折り込まれ外部に露出せず層間接着により折り重ねた状態で固定される。

シート材３１には、折り重ねるための折代が設けられ、また重ね折り位置だし穴１２および空気逃げ穴１３が設けられている。またシート材３１には、重ね折るための切り込み１４が設けられている。

これにより、一層の平面コイルの布線を変更することなく、布線後の重ね折りおよび接着層により固定のみでコイルの多層化が可能となり、低コストで巻き数の大きいコイルを作成することができる。

また、線の径に比べてシート材の厚さは薄いので、層間はプレスにて接着されるためボビンへの巻き線に比べて線間のスペースを少なくすることが可能で高密度が達成しやすく、低背コイルが容易に作成できる。

図１２は、本発明の第４の実施の形態の多層コイル４００の布線例を示す図である。多層コイル４００は、２行×４列の８個コイルユニットからなる多層コイル例である。

図１２に示すように、多層コイル４００は、シート材４１と、８つのコイル２と、ダミー部４２とから構成されている。この場合、布線は、一筆書きで２×４の布線パターンに布線されている。

この多層コイル４００において、コイル無しのダミー部４２を設けることで蛇腹折りが可能になる。後述の図１３に示すように折り重ねていけば、一方向折りと同様に２×２の基本形になることが分かる。同様にしてｎ×ｍへも展開が可能である。この場合は、折りやすくまた重ね段数による位置ずれを小さくできるという利点がある。

図１３は、多層コイル４００の折り畳み方法を示す図である。図１３（ａ）は、一方向折りを示している。図１３（ｂ）は、蛇腹折りの例を示している。図１３（ｃ）は、４列の場合の例を示している。図１３（ｄ）は、３列の場合の例を示している。

布線されたシート基材を重ね折る際に、図１３（ａ）に示すように一方向折りをして、または図１３（ｂ）に示すように蛇腹折りをして、図１４に示すような状態（２×２）になる。この場合、２行×２列の部分にはダミー部４２が含まれている。次に、上述した多層コイル１００の折り方法と同様に折り、最後にプレスして、接着し固定することで、多層コイル４００が形成される。

このように本実施の形態においては、多層コイル４００は、片面に接着層を有するシート材４１上に２行４列で布線された後、このシート材４１を重ね折って積層し、接着して固定するようになされる。この場合、８つのコイル２は、重ね折されたとき巻き方向が同一方向になるように一筆書きにより布線される。また、接着層が内部に折り込まれ外部に露出せず層間接着により折り重ねた状態で固定される。シート材４１には、折り重ねるための折代が設けられ、また重ね折り位置だし穴１２および空気逃げ穴１３が設けられている。またシート材４１には、重ね折るための切り込み１４が設けられている。

これにより、一層の平面コイルの布線を変更することなく、布線後の重ね折りおよび接着層により固定のみでコイルの多層化が可能となり、低コストで巻き数の大きいコイルを作成することができる。

また、線の径に比べてシート材の厚さは薄いので、層間はプレスにて接着されるためボビンへの巻き線に比べて線間のスペースを少なくすることが可能で高密度が達成しやすく、低背コイルが容易に作成できる。また、蛇腹折りの場合は、折りやすくまた重ね段数による位置ずれを小さくできる。

図１５は、本発明の第５の実施の形態の多層コイル５００の布線例を示す図である。多層コイル５００は、２行２列の４つの三相コイルユニットからなる多層コイル例である。

図１５に示すように、多層コイル５００は、シート材５１と、４つの三相コイルユニット５２とから構成されている。この場合、コイル２ｘ，２ｙ，２ｚ布線は、一筆書きで２行２列の布線パターンに布線されている。

布線されたシート材５１を重ね折る際に、上述した多層コイル１００の折り方法と同様に折り、最後にプレスして、接着し固定することで、多層コイル５００が形成される。

このように本実施の形態においては、多層コイル５００は、片面に接着層を有するシート材５１上に２行２列で三相コイル２ｘ，２ｙ，２ｚが布線された後、このシート材５１を重ね折って積層し、接着して固定するようになされる。この場合、４つのコイル２ｘ，２ｙ，２ｚは、重ね折されたとき巻き方向が同一方向になるように一筆書きにより布線される。また、接着層が内部に折り込まれ外部に露出せず層間接着により折り重ねた状態で固定される。

シート材５１には、折り重ねるための折代が設けられ、また重ね折り位置だし穴１２および空気逃げ穴１３が設けられている。またシート材５１には、重ね折るための切り込み１４が設けられている。

これにより、一層の平面コイルの布線を変更することなく、布線後の重ね折りおよび接着層により固定のみでコイルの多層化が可能となり、低コストで巻き数の大きい三相コイルを作成することができる。

また、線の径に比べてシート材の厚さは薄いので、層間はプレスにて接着されるためボビンへの巻き線に比べて線間のスペースを少なくすることが可能で高密度が達成しやすく、低背コイルが容易に作成できる。

以上のように、この発明に係る多層コイルおよび多層コイルの製造方法は、小型、薄型のモータなどに使われる低背、且つ巻き数の大きいコイルを、低コストで作成する目的に適用できる。

コイルユニットの構成例を示す図である。 第１の実施の形態の多層コイル１００の布線例を示す図である。 シート材１１の構成例を示す図である。 多層コイル１００の折り畳み方法を示す図である。 シート材に布線後の断面図である。 多層コイル１００の重ね折り後の状態を示す断面図である。 多層コイルの接着後の状態を示す図である。 第２の実施の形態の多層コイル２００の布線例を示す図である。 多層コイル２００の折り畳み方法を示す図である。 第３の実施の形態の多層コイル３００の布線例を示す図である。 多層コイル３００の折り畳み方法を示す図である。 第４の実施の形態の多層コイル４００の布線例を示す図である。 多層コイル４００の折り畳み方法を示す図である。 多層コイル４００の折り畳む状態を示す図である。 第５の実施の形態の多層コイル５００の布線例を示す図である。

符号の説明

１，１１，２１，３１，４１，５１・・・シート材、２，２ｘ，２ｙ，２ｚ・・・コイル、１２・・・位置だし穴、１３・・・空気抜き穴、１４・・・切り込み、１５・・・位置だしピン、１００，２００，３００，４００，５００・・・多層コイル

Claims (15)

1. 少なくとも片面に接着層を有するシート基材と、
   上記シート基材上にｎ行ｍ列（ｎは１以上の実数、ｍは２以上の実数）で布線された複数のコイルとを備え、
   上記布線されたシート基材を重ね折って積層し、上記接着層により接着して固定するようになされる
   ことを特徴とする多層コイル。
2. 重ね折される複数のコイルは、重ね折されたとき巻き方向が同一方向になるように一筆書きにより布線される
   ことを特徴とする請求項１に記載の多層コイル。
3. 上記接着層が内部に折り込まれ外部に露出せず層間接着により折り重ねた状態で固定される
   ことを特徴とする請求項１に記載の多層コイル。
4. 上記シート基材は折り重ねるための折代を有している
   ことを特徴とする請求項１に記載の多層コイル。
5. 上記コイル間の渡しの布線が上記折代と垂直にならないようにされる
   ことを特徴とする請求項４に記載の多層コイル。
6. 穴周囲に接着層の逃げがある布線原点基準穴および重ね折り位置だし穴を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の多層コイル。
7. 折り重なるコイルは奇数と偶数層でコイル水平位置がずれている
   ことを特徴とする請求項１に記載の多層コイル。
8. コイルを重ね折りするための切り込みを有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の多層コイル。
9. 上記シート基材は接着時用の空気逃げ穴を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の多層コイル。
10. 折り重なるコイルは層によりコイル巻き数が違う
    ことを特徴とする請求項１に記載の多層コイル。
11. 折り重なる場合、下部層より上部層の巻き数が少ない
    ことを特徴とする請求項１０に記載の多層コイル。
12. 上記シート基材には、コイルを布線していないダミー領域を有する
    ことを特徴とする請求項１に記載の多層コイル。
13. 布線された上記シート基材を、蛇腹折りで積層し、上記接着層により接着して固定するようになされる
    ことを特徴とする請求項１に記載の多層コイル。
14. 少なくとも片面に接着層を有するシート基材上にｎ行ｍ列（ｎは１以上の実数、ｍは２以上の実数）で布線されたコイルを重ね折って積層してからなる多層コイルの製造方法であって、
    上記シート基材上に布線する布線工程と、
    上記布線工程で布線された上記シート基材を所定手順で折り畳む重ね折り工程と、
    上記重ね折り工程で得られたシート材をプレスするプレス工程と
    を備えることを特徴とする多層コイルの製造方法。
15. 重ね折り工程では、布線された上記シート基材を蛇腹折りで積層する
    ことを特徴とする請求項１４に記載の多層コイルの製造方法。
    

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