JP2006042572A - Multilayer ceramic coil and motor employing it - Google Patents

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Yuichiro Sadanaga
雄一郎 定永
Hiroshi Murakami
浩 村上
Kenji Kondo
憲司 近藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multilayer coil for high efficiency motor exhibiting heat resistance and impact resistance in which magnetism collection efficiency of winding is enhanced and motor output is enhanced while reducing loss. <P>SOLUTION: A plurality of ceramic substrates 51 printed with a coil pattern 53 are laid in layers through conductive paste, the coil patterns 53 of respective layers are connected electrically by through holes to form the coils of a plurality of phases as one multilayer structure wherein a powdery magnetic material 52 is admixed with the ceramic substrate in the center of individual coil patterns 53. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、磁気、光ディスク等の記録ディスクを回転駆動するために用いられるアキシャルギャップ型ブラシレスモータ等に用いられる積層セラミックコイルに関する。   The present invention relates to a multilayer ceramic coil used for an axial gap type brushless motor used for rotationally driving a recording disk such as a magnetic or optical disk.

ブラシレスモータは、従来一般に図4に示すように複数のコイル34をプリント基板36に半田付けおよび固定し、ロータフレーム32にコイル34に空隙をもって対向してマグネット35が固着されている。   Conventionally, as shown in FIG. 4, the brushless motor generally has a plurality of coils 34 soldered and fixed to a printed circuit board 36, and a magnet 35 is fixed to the rotor frame 32 so as to face the coils 34 with a gap.

この種のブラシレスモータにおいては、線材を用いた巻線によってコイルを構成していたが、最近では印刷配線技術の向上により該コイルをエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂等のフィルム40に印刷パターンとしてコイル用導体パターンを施してコイルシート44を形成し、図5に示すように、このようなコイルシート44を多数枚積層させてコイルを形成する方法が、知られている。(例えば、特許文献1、2、3、4参照。)
このような積層コイルは、従来のように金属線材をコアに巻き付ける必要がなく、巻線の密度が高く小型モータを得るのに有利とされている。
In this type of brushless motor, a coil is formed by winding using a wire. Recently, the coil is formed as a printing pattern on a film 40 such as an epoxy resin, a polyester resin, or a polyimide resin by improving the printed wiring technology. A method is known in which a coil sheet 44 is formed by applying a coil conductor pattern, and a coil is formed by laminating a large number of such coil sheets 44 as shown in FIG. (For example, see Patent Documents 1, 2, 3, and 4.)
Such a laminated coil does not require a metal wire to be wound around a core as in the prior art, and is advantageous for obtaining a small motor having a high winding density.

しかしながら、このような従来の積層コイルは、複数枚のコイルシート44を、接着剤を用いて積層する必要があるため、各シート面に均一な接着層を形成してこれらを接着する工程が必要となり、そのため積層コイルのコストが高くなるという問題がある。又、コイルシートはプラスチックや複合材料を用いているため耐熱性が低く、銅損、鉄損による発熱又は環境温度の影響を受けてモータとしての動作が不安定となるため、こうした環境温度など使用条件も制限されている。   However, since such a conventional laminated coil needs to laminate a plurality of coil sheets 44 using an adhesive, a process of forming a uniform adhesive layer on each sheet surface and bonding them is necessary. Therefore, there is a problem that the cost of the laminated coil increases. In addition, since the coil sheet uses plastic or composite material, its heat resistance is low, and the operation as a motor becomes unstable under the influence of heat generated by copper loss, iron loss or environmental temperature. Conditions are also limited.

このため、このような従来の積層コイルの問題に対して、セラミック粉末から得られるグリーンシート上にスクリーン印刷技術、ホトリソグラフィ技術及びめっき技術等によりコイル用導体パターンを形成し、このコイル用導体パターンを形成したグリーンシートを複数枚積層し、一体として焼成することにより構成した積層コイルが提案されている。(例えば、特許文献5参照。)
特開昭57−68565号公報 特開昭57−186940号公報 特開昭57−68656号公報 特開昭58−33958号公報 特開昭64−59902号公報
For this reason, a conductor pattern for a coil is formed on a green sheet obtained from a ceramic powder by a screen printing technique, a photolithography technique, a plating technique, etc. to solve the problem of such a conventional laminated coil. There has been proposed a laminated coil constructed by laminating a plurality of green sheets each having the shape of, and firing them as a unit. (For example, see Patent Document 5)
JP-A-57-68565 JP-A-57-186940 JP-A-57-68656 JP 58-33958 A JP-A-64-59902

従来のプラスチック等からなるコイルシートやセラミックからなるグリーンシートを用いた積層コイルをモータに用いる場合、コアレス型となる為に前記従来のステータコアを用いる物に比べ、同体積ではトルクが小さくなるという問題点があった。   When a laminated coil using a conventional coil sheet made of plastic, etc. or a green sheet made of ceramic is used for a motor, the torque is reduced at the same volume compared to the conventional one using a stator core because it becomes a coreless type. There was a point.

上記課題を解決するために本発明は、導電性ペーストにより複数個のコイルパターンを印刷したセラミック基材を積層し、スルーホールにてそれぞれの層の前記コイルパターンを電気的に接続して複数相のコイルをひとつの積層構造体として形成し、個々の前記コイル中央部のセラミック基材に粉末状の磁性体を混合した事を特徴とする。   In order to solve the above-described problems, the present invention is a method of laminating a ceramic base material on which a plurality of coil patterns are printed with a conductive paste, and electrically connecting the coil patterns of the respective layers through through holes to form a plurality of phases. These coils are formed as a single laminated structure, and a powdery magnetic material is mixed with the ceramic base material at the center of each coil.

また、前記粉末状の磁性体に絶縁コーティングされた磁紛を用いることを特徴とする。   Further, the present invention is characterized in that the powdery magnetic material is magnetically coated with an insulating coating.

本発明の積層セラミックコイルによれば、導電性ペーストにより複数個のコイルパターンを印刷したセラミック基材を積層し、スルーホールにてそれぞれの層の前記コイルパターンを電気的に接続して複数相のコイルをひとつの積層構造体として形成し、個々の前記コイルパターン中央部のセラミック基材に粉末状の磁性体を混合した事を特徴とする事で、磁性体による集磁効果が得られ、部品点数を増大することなく、従来のコアレス型よりも高トルクなモータを得ることができる。   According to the multilayer ceramic coil of the present invention, a ceramic base material on which a plurality of coil patterns are printed with a conductive paste is laminated, and the coil patterns of the respective layers are electrically connected through through holes to form a plurality of phases. The coil is formed as a single layered structure, and the magnetic material in the center of each coil pattern is mixed with a powdered magnetic material. Without increasing the number of points, it is possible to obtain a motor having a higher torque than the conventional coreless type.

また、粉末状の磁性体に絶縁コーティングされた磁紛を用いることで、前記磁性体に発生する渦電流からなる損失を低減する事も可能である。   Moreover, it is possible to reduce the loss caused by the eddy current generated in the magnetic material by using the magnetic powder that is insulatively coated on the powdered magnetic material.

したがって、高トルクで、損失の少ない高効率モータを提供することができる。   Therefore, it is possible to provide a high-efficiency motor with high torque and low loss.

導電性ペーストにより複数個のコイルパターンを印刷したセラミック基材を積層し、スルーホールにてそれぞれの層の前記コイルパターンを電気的に接続して複数相のコイルをひとつの積層構造体として形成し、個々の前記コイルパターン中央部のセラミック基材に粉末状の磁性体を混合し、前記粉末状の磁性体に絶縁コーティングされた磁紛を用いる。   A ceramic base material on which a plurality of coil patterns are printed with a conductive paste is laminated, and the coil patterns of the respective layers are electrically connected through through holes to form a multi-phase coil as one laminated structure. Then, a powdery magnetic material is mixed with a ceramic base material at the center of each of the coil patterns, and a magnetic powder that is insulation-coated on the powdery magnetic material is used.

本発明に係わるモータを図1〜図3に示す。図1はその断面図である。図において、1は回転軸で、ロータフレーム2に垂直に固定される。4は積層セラミックコイルでありハウジングにより軸受3に締結されている。回転軸1は軸受3に回転可能に挿入されている。ロータフレーム2に積層セラミックコイル4に空隙をもって対向してマグネット5が固着されている。積層セラミックコイル4に励磁電流を供給し、マグネット5との吸引・反発力により、モータを回転させる。   A motor according to the present invention is shown in FIGS. FIG. 1 is a sectional view thereof. In the figure, reference numeral 1 denotes a rotating shaft, which is fixed vertically to the rotor frame 2. Reference numeral 4 denotes a laminated ceramic coil, which is fastened to the bearing 3 by a housing. The rotating shaft 1 is rotatably inserted into the bearing 3. A magnet 5 is fixed to the rotor frame 2 so as to face the laminated ceramic coil 4 with a gap. An exciting current is supplied to the multilayer ceramic coil 4, and the motor is rotated by the attractive / repulsive force with the magnet 5.

図2(a)は積層セラミックコイルの構成を示す展開図、図2(b)は積層セラミックコイルの断面図、図2(c)は積層セラミックコイルの外形図である。コイルパターン4aおよび、4bがセラミック基材4cに印刷され、スルーホール4dによって、コイルパターン4aおよび、4bが交互に電気的に接続される。渡り線パターン4eによって各相のコイルパターン4a、4bがそれぞれ電気的に接続される。また、端子パターン4fによって各相の端子が電極4gに電気的に接続される。例えば、電極4gは積層セラミックコイル4の四隅または、1つの辺に集中して配置される。電極4gにより、プリント基板6に積層セラミックコイル4が半田付けおよび、固着される。   2A is a development view showing the configuration of the multilayer ceramic coil, FIG. 2B is a cross-sectional view of the multilayer ceramic coil, and FIG. 2C is an external view of the multilayer ceramic coil. The coil patterns 4a and 4b are printed on the ceramic substrate 4c, and the coil patterns 4a and 4b are alternately electrically connected by the through holes 4d. The coil patterns 4a and 4b of each phase are electrically connected by the crossover pattern 4e. The terminal of each phase is electrically connected to the electrode 4g by the terminal pattern 4f. For example, the electrodes 4g are concentrated on the four corners or one side of the multilayer ceramic coil 4. The multilayer ceramic coil 4 is soldered and fixed to the printed circuit board 6 by the electrode 4g.

図3は積層セラミックコイルの分解斜視図である。導電性ペーストからなるコイル導体パターン53が印刷されたセラミック基材51の前記コイル導体パターン53の中央部に磁性紛52が混合されひとつの積層構造体として形成される。   FIG. 3 is an exploded perspective view of the multilayer ceramic coil. Magnetic powder 52 is mixed at the center of the coil conductor pattern 53 of the ceramic substrate 51 on which the coil conductor pattern 53 made of a conductive paste is printed to form a single laminated structure.

本実施例によりモータ巻線部における集磁効果が得られ、高トルクで、低損失、高効率モータ用のコイルとして用いることが出来る。   According to the present embodiment, a magnetism collecting effect in the motor winding portion can be obtained, and it can be used as a coil for a motor with high torque, low loss and high efficiency.

本実施例では図3における磁性紛52に絶縁コーティングを施されたものを用いる事によって前記磁性紛52に発生する渦電流からなる損失を低減する事も可能であるため、セラミック基材51に混合される前記磁性紛52の混合密度を上げる事が出来、更に集磁効
果を得る事が出来る。
In this embodiment, it is possible to reduce the loss of eddy current generated in the magnetic powder 52 by using the magnetic powder 52 in FIG. The mixing density of the magnetic powder 52 can be increased, and a magnetic flux collecting effect can be obtained.

本発明の積層セラミックコイルは、モータの小型化、高効率化に最適であり、省スペースを要する用途、例えば携帯機器等に使用されるディスクメディアのスピンドルモータなどに有用である。   The multilayer ceramic coil of the present invention is most suitable for miniaturization and high efficiency of a motor, and is useful for a space saving application, for example, a spindle motor of a disk medium used for a portable device or the like.

本発明に関わるモータの断面図Sectional view of a motor according to the present invention (a)本発明に係わる積層セラミックコイルのパターン正面図(b)本発明に係わる積層セラミックコイルの断面図(c)本発明に係わる積層セラミックコイルの外形図(A) Pattern front view of multilayer ceramic coil according to the present invention (b) Cross-sectional view of multilayer ceramic coil according to the present invention (c) Outline drawing of multilayer ceramic coil according to the present invention 本発明に関わる積層セラミックコイルの分解斜視図1 is an exploded perspective view of a multilayer ceramic coil according to the present invention. 従来のモータの断面図Cross section of conventional motor 従来のモータ用積層コイルの分解斜視図Exploded perspective view of conventional laminated coil for motor

符号の説明Explanation of symbols

1 回転軸
2、32 ロータフレーム
3 軸受
4 積層セラミックコイル
4a、4b コイルパターン
4c、51 セラミック基材
4d スルーホール
4e 渡り線パターン
4f 端子パターン
4g 電極
5、35 マグネット
6、36 プリント基板
34 巻線コイル
40 フィルム
42、53 コイル導体パターン
44 コイルシート
52 磁性紛
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotating shaft 2, 32 Rotor frame 3 Bearing 4 Multilayer ceramic coil 4a, 4b Coil pattern 4c, 51 Ceramic base material 4d Through hole 4e Crossover pattern 4f Terminal pattern 4g Electrode 5, 35 Magnet 6, 36 Printed board 34 Winding coil 40 Film 42, 53 Coil conductor pattern 44 Coil sheet 52 Magnetic powder

Claims (3)

導電性ペーストにより複数個のコイルパターンを印刷したセラミック基材を積層し、スルーホールにてそれぞれの層の前記コイルパターンを電気的に接続して複数相のコイルをひとつの積層構造体として形成し、個々の前記コイルパターン中央部のセラミック基材に粉末状の磁性体を混合した事を特徴とする積層セラミックコイル。 A ceramic base material on which a plurality of coil patterns are printed with a conductive paste is laminated, and the coil patterns of the respective layers are electrically connected through through holes to form a multi-phase coil as a single laminated structure. A laminated ceramic coil, wherein a powdery magnetic material is mixed with a ceramic base material at the center of each coil pattern. 前記粉末状の磁性体に絶縁コーティングされた磁紛を用いたことを特徴とする請求項1に記載の積層セラミックコイル。 2. The multilayer ceramic coil according to claim 1, wherein the powdered magnetic material is magnetically coated with an insulating coating. 請求項1から請求項2のいずれかに記載の積層セラミックコイルを用いたモータ。

A motor using the multilayer ceramic coil according to claim 1.

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