JP2014130950A - インダクタ実装基板 - Google Patents

Abstract

【課題】大きなインダクタンスを持つインダクタを実装した基板でありながら、薄型で狭いスペースに設置でき、インダクタからの放熱性も良いインダクタ実装基板を提案すること。
【解決手段】ロータリシャッタ装置１は、第１、第２モータ５０Ａ、６０Ａを備える。各モータのステータコイル５２、６２の駆動コイルと駆動制御部４とを接続する電気的接続経路にインダクタ５を挿入するため、第１モータハウジング１１の外部に４つのインダクタ５を実装したインダクタ実装基板９が取り付けられている。インダクタ実装基板９は、インダクタ５およびこれを実装した第２基板３を備える。第２基板３の貫通部３ａに磁性体からなる枠部５ｃが嵌め込まれ、枠部５ｃの内側にコイル５ｂが配置される。コイル５ｂは基板面に平行な軸線周りに巻線を巻いて構成された薄型形状であり、その表裏の面は外部に露出している。
【選択図】図４

Description

本発明は、磁性体に巻かれたコイルを備えるインダクタを実装したインダクタ実装基板に関する。

従来から、大きなインダクタンスを導入する必要がある電子機器を構成する場合、巻線を巻いたコイルを磁性体と一体に形成したインダクタを各種の素子と共に基板表面に実装したものが用いられている。特許文献１には、この種の表面実装型のインダクタが開示されている。特許文献１では、インダクタを含む複数の回路素子を基板の表面に実装してデバイス（電子機器）を構成している。このインダクタは、絶縁層により被覆された銅線を所定の巻数だけ巻いてコイルを形成し、このコイルを磁性成形体によって封止したものである。磁性成形体は、磁性粉末を混入した熱硬化性樹脂によって構成されている。

また、小型の電子機器において、薄型化、軽量化を図るため、フェライト磁性体層を内部に設けた多層構造の基板を製造し、フェライト磁性体層内にコイルを埋設することにより、高インダクタンスのコイルを内蔵する基板を形成したものがある。特許文献２には、この種のコイル内蔵基板（インダクタ内蔵基板）が開示されている。特許文献２では、コイルからの発熱によって基板上の素子（ＩＣ）が誤動作することを防止するため、コイル内蔵基板の端面に配置した放熱用の導体と基板内のコイルとを基板の内部を通る伝熱用導体によって接続している。

特開２００９−２４６３０５号公報 特開２００８−２５８５５３号公報

大きなインダクタンスを持つインダクタのコイルは大型にする必要がある。従って、特許文献１のような表面実装型のインダクタの場合、限られたスペースの基板上に実装するためにはその厚さを大きくする必要があった。従って、インダクタ実装済みの基板全体の厚さが大きくなり、配置スペース（配置高さ）を大きくとる必要があった。また、コイルが大きいと発熱も大きいため、周囲の実装部品の温度上昇が起こり、誤動作などの不具合が発生するおそれがあった。特許文献２のコイル内蔵基板は、基板表面にインダクタを取り付ける構造よりも全体が薄型になるものの、コイルを埋め込むスペースには限界があった。また、基板の端面から放熱する構造のため放熱面積が小さく、十分な放熱効果を得られないおそれがあった。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、大きなインダクタンスを持つインダクタを実装した基板でありながら、薄型で狭いスペースに設置でき、インダクタからの放熱性も良いインダクタ実装基板を提案することにある。

上記課題を解決するために、本発明のインダクタ実装基板は、
磁性体からなるコアおよび当該コアに巻かれたコイルを備えるインダクタと、
当該インダクタが実装される基板とを有し、
前記インダクタは、前記基板に形成された凹部あるいは貫通部に嵌め込まれていることを特徴とする。

本発明では、このように、インダクタを基板に形成した凹部あるいは貫通部に嵌め込んでいるため、基板表面にインダクタを取り付ける場合と比較して、インダクタ実装基板の全体の厚さを小さくできる。従って、配置スペースに制限がある場合でも大きなインダクタを設置できる。また、インダクタを基板に実装した形態であるため、取り付けが容易であり、後付けでのインダクタの設置や外部への設置も容易である。更に、他の回路素子と離して設置できるため、インダクタの発熱に起因する温度上昇による誤動作などの不具合を抑制できる。また、インダクタからの発熱を基板を介して放熱できるため、インダクタ自体の温度上昇も抑制できる。従って、発熱量の大きいコイルを備える大きなインダクタを設置できる。

本発明において、前記インダクタは、前記コイルの外周側を囲む磁性材からなる磁気シールド部を備えることが望ましい。このようにすると、コイルからの磁束が外部に漏れにくくなるため、インダクタンスの大きいインダクタを構成できる。

また、本発明において、前記インダクタは、前記基板に形成された前記貫通部に嵌め込まれており、前記磁気シールド部は、前記貫通部に嵌め込まれた枠部であり、当該枠部の内側に前記コイルが装着され、当該枠部の一端側および他端側から、前記コイルが外部に露出していることが望ましい。このようにすると、枠部によってコイルからの磁束が外部に逃げないようにシールドできる。また、コイルの表裏が外部に露出しているため、コイルからの発熱を効果的に逃がすことができる。

ここで、本発明において、前記コイルを構成する巻線は、前記基板と平行な軸線回りに巻かれており、前記コイルは、前記基板と平行な平面方向の寸法が前記基板と垂直な厚さ方向の寸法よりも大きい薄型形状をしていることが望ましい。このようにすると、コイルの表面積を大きくできるため、放熱性を高めることができる。また、薄型でインダクタンスの大きいインダクタを形成でき、インダクタ実装基板の全体の厚さを薄くすることができる。

また、本発明において、前記基板に複数の前記インダクタが嵌め込まれている構成とすることもできる。このようにすると、必要な数のインダクタを設置でき、十分なインダクタンスを導入できる。

本発明によれば、基板表面にインダクタを取り付ける場合と比較して、インダクタ実装基板の全体の厚さを小さくできる。従って、配置スペースに制限がある場合でも大きなインダクタを設置できる。また、インダクタを基板に実装した形態であるため、取り付けが容易であり、後付けでのインダクタの設置や外部への設置も容易である。更に、他の回路素子と離して設置できるため、インダクタの発熱に起因する温度上昇による誤動作などの不具合を抑制できる。また、インダクタからの発熱を基板を介して放熱できるため、インダクタ自体の温度上昇も抑制できる。従って、発熱量の大きいコイルを備える大きなインダクタを設置できる。

本発明を適用したインダクタ実装基板を搭載した回転板駆動装置の縦断面図である。 回転板駆動装置を前方から見た正面図である。 ステータコイルの説明図およびステータコイル、インダクタ、駆動制御部の電気的接続経路を示す説明図である。 本発明を適用したインダクタ実装基板の正面図および側面図である。 インダクタの平面図および断面図である。 インダクタ接続時および非接続時におけるステータコイルの電流波形である。

以下に、図面を参照して、本発明を適用したインダクタ実装基板およびこれを搭載したロータリシャッタ装置（回転板駆動装置）を説明する。

（全体構成）
図１は本発明を適用したインダクタ実装基板を搭載した回転板駆動装置の縦断面図である。また、図２は回転板駆動装置を前方から見た正面図である。図１に示すように、ロータリシャッタ装置１（回転板駆動装置）は、前方から同軸にこの順番で配置された第１ハウジング１０、第１シャッタ板（第１回転板）２０、第２シャッタ板（第２回転板）３０、および、第２ハウジング４０を備えている。第１ハウジング１０および第２ハウジング４０の間に位置する第１シャッタ板２０および第２シャッタ板３０は円形の輪郭形状を備える薄板である。第１ハウジング１０の内部には第１シャッタ板２０を回転駆動させる第１回転駆動機構５０が構成されており、第２ハウジング４０の内部には第２シャッタ板３０を回転駆動させる第２回転駆動機構６０が構成されている。なお、便宜上、第１、第２シャッタ板２０、３０の回転軸線Ｌに沿った方向をロータリシャッタ装置１の前後方向とし、図１において左端に位置する第１回転駆動機構５０の側を前方Ｌａ、左端に位置する第２回転駆動機構６０の側を後方Ｌｂとする。

第１ハウジング１０は、有底筒状の第１モータハウジング１１と、第１モータハウジング１１の後端に接続され回転軸線Ｌに対して垂直な径方向に延びる第１シャッタハウジング１２を備えている。第１モータハウジング１１は、同軸に配置されたハウジング部材１１ａ、１１ｂによって構成されている。ハウジング部材１１ａは第１モータハウジング１１の前端部分を構成しており、その中心孔にボールベアリング１３が支持されている。また、ハウジング部材１１ａには通気孔１１ｃが設けられており、通気孔１１ｃにはフィルタ１１ｄが装着されている。ハウジング部材１１ｂは、ハウジング部材１１ａの後端に固定され、ハウジング部材１１ａと第１シャッタハウジング１２とを連結している。

ここで、第１シャッタ板２０および第２シャッタ板３０が回転すると負圧が発生するので、第１ハウジング１０内には回転する第１シャッタ板２０および第２シャッタ板３０の側に向かう空気の流れが発生する。このため、ボールベアリング１３に充填されている潤滑剤としてのグリスが第１シャッタ板２０および第２シャッタ板３０の側に向かって流れ出す可能性がある。これに対して、本例では、第１ハウジング１０に通気孔１１ｃが形成されているので、第１ハウジング１０内に空気の流れが発生したときに通気孔１１ｃを介して外から空気が入り込み、入り込んだ空気が回転する第１シャッタ板２０および第２シャッタ板３０の側に流れる。これにより、ボールベアリング１３に充填されたグリスが回転する第１シャッタ板２０と第２シャッタ板３０に飛散することを防止或いは抑制できる。

第１シャッタハウジング１２は、第１シャッタ板２０の前方Ｌａに配置され、第１シャッタ板２０と回転軸線Ｌ方向に狭い隙間で対峙している。ロータリシャッタ装置１は、第１シャッタハウジング１２に支持された第１基板２および第２基板３を備えている。ロータリシャッタ装置１が撮影カメラに組み込まれる場合には、図１に想像線（二点鎖線）で示すように、第１シャッタハウジング１２の前方に外装ケースＣ１が配置される。第１基板２および第２基板３は、外装ケースＣ１と第１シャッタハウジング１２との隙間Ｓに平行に配置されている。第１シャッタハウジング１２と対峙している第１基板２には、第１、第２回転駆動機構５０、６０を制御する駆動制御部４が搭載されている。一方、第１基板２と外装ケースＣ１との間に配置された第２基板３には、インダクタ５が実装されている。

第２ハウジング４０は、有底筒状の第２モータハウジング４１と、第２モータハウジング４１の前端に同軸に接続された筒状の中間ハウジング４２と、中間ハウジング４２の前端に接続され回転軸線Ｌに対して垂直な径方向に延びる第２シャッタハウジング４３を備えている。第２モータハウジング４１は、同軸に配置されたハウジング部材４１ａ、４１ｂによって構成されている。ハウジング部材４１ａは第２モータハウジング４１の後端部分を構成しており、ハウジング部材４１ｂはハウジング部材４１ａと中間ハウジング４２を接続している。第２シャッタハウジング４３は、第２シャッタ板３０の後方Ｌｂに配置され、第２シャッタ板３０と回転軸線Ｌ方向に狭い隙間で対峙している。

第１シャッタ板２０および第２シャッタ板３０には、半径方向の所定の位置に所定の角度範囲に渡って扇型に形成された開口部を備えている。第１シャッタ板２０と第２シャッタ板３０とは回転軸線Ｌ方向に狭い間隔で対峙している。第１シャッタ板と第２シャッタ板は、開口部の位相をずらして配置され、両シャッタ板の開口部の重なり部分に扇形のシャッタ開口が形成されている。ロータリシャッタ装置１が撮影カメラに組み込まれる場合には、第１シャッタ板２０の前方Ｌａに撮影レンズが配置され、第２シャッタ板３０の後方ＬｂにＣＣＤなどの撮像部が配置される。第１シャッタ板２０と第２シャッタ板３０を同一の回転速度で一体に回転させれば、シャッタ開口はその開口角度を維持した状態で撮影レンズと撮像部の間を通過する。これにより所定の露光時間が得られる。露光時間を変更する場合には、第１シャッタ板２０と第２シャッタ板３０とを異なる回転速度で回転させて、第１シャッタ板２０と第２シャッタ板３０の位相を変えて、シャッタ開口の開口角度を所望の開口角度に変化させる。

（内部構造）
第１回転駆動機構５０は、ロータ５１、ステータコイル５２、および第１回転軸５３等から構成される第１モータ５０Ａを備えている。一方、第２回転駆動機構６０は、ロータ６１、ステータコイル６２、および第２回転軸６３等から構成される第２モータ６０Ａと、波動歯車機構６９とを備えている。第１モータ５０Ａは第１モータハウジング１１内に構成されており、第２モータ６０Ａは第２モータハウジング４１内に構成されている。また、波動歯車機構６９は中間ハウジング４２内に構成されている。第１回転軸５３は前側部分が第１ハウジング１０内に位置しており、後端部分が中間ハウジング４２内に位置している。第１回転軸５３、第２回転軸６３、および波動歯車機構６９は、前後方向に延びる回転軸線Ｌ上で同軸に配置されている。

第１回転軸５３は、前方から後ろ側に向かって一定の外径寸法を備える第１軸部５３ａと、第１軸部５３ａよりも大径の円盤部５３ｂと、円盤部５３ｂよりも小径の第２軸部５３ｃを同軸に備えている。第１回転軸５３は、第１モータハウジング１１の前端部分に設置されたハウジング部材１１ａに装着されたボールベアリング１３により、その前端部分が回転可能に支持されている。ボールベアリング１３は外輪がハウジング部材１１ａの側に固定されている。ボールベアリング１３の内輪には、内周側に第１軸部５３ａの前端部分が挿入されて、固定されている。

第１モータ５０Ａのロータ５１は環状に構成されており、第１回転軸５３と一体に回転する。ロータ５１は円筒状の連結部材５１ａと連結部材５１ａの外周側に固定されたマグネット５１ｂを備えており、連結部材５１ａの中心孔に第１回転軸５３が挿入された状態で第１回転軸５３に固定されている。ロータ５１において、マグネット５１ｂの前方Ｌａにはバックヨーク５１ｃが設けられている。バックヨーク５１ｃは連結部材５１ａの外周側に固定されている。ステータコイル５２は、マグネット５１ｂに対して後方Ｌｂから対向する位置に配置されている。すなわち、第１モータ５０Ａは、ロータ５１とステータコイル５２がモータ軸線方向（回転軸線Ｌ方向）に対向する面対向型のモータである。

ステータコイル５２は、シート状あるいは薄板状の基材の表面にコイルを環状に配置したシート状コイルであり、環状のステータ基板５４に搭載されている。ステータ基板５４は、外周縁部分が第１モータハウジング１１のハウジング部材１１ｂに固定されている。つまり、ステータコイル５２は、ステータ基板５４を介して第１モータハウジング１１に保持されている。なお、バックヨーク５１ｃの前方には、第１モータ５０Ａの回転を検出するためのエンコーダ（不図示）が設置されている。

ステータコイル５２の後方には第１環状ハブ５５が配置されている。第１環状ハブ５５は内周側が第１回転軸５３に固定されている。第１環状ハブ５５の外周側には回転軸線Ｌと直交する姿勢で第１シャッタ板２０が連結されている。従って、第１モータ５０Ａが駆動されると、第１回転軸５３が回転して、第１シャッタ板２０が回転する。

第２モータ６０Ａのロータ６１は環状に構成されており、第２回転軸６３と一体に回転する。ロータ６１は円筒状の連結部材６１ａと連結部材６１ａの外周側に固定されたマグネット６１ｂを備えており、連結部材６１ａの中心孔に第２回転軸６３が挿入された状態で第２回転軸６３に固定されている。ロータ６１においてマグネット６１ｂの後方Ｌｂにはバックヨーク６１ｃが設けられている。バックヨーク６１ｃは連結部材６１ａの外周側に固定されている。ステータコイル６２は、マグネット６１ｂに対して前方Ｌａで対向する位置に配置されている。すなわち、第２モータ６０Ａは、ロータ６１とステータコイル６２がモータ軸線方向（回転軸線Ｌ方向）に対向する面対向型のモータである。

ステータコイル６２は、シート状あるいは薄板状の基材の表面にコイルを環状に配置したシート状コイルであり、環状のステータ基板６４に搭載されている。ステータ基板６４は外周縁部分が第２モータハウジング４１のハウジング部材４１ｂに固定されている。つまり、ステータコイル６２は、ステータ基板６４を介して第２モータハウジング４１に保持されている。さらに、第２モータ６０Ａは、連結部材６１ａの前方Ｌａに配置された補助ヨーク６５を備えている。補助ヨーク６５は、筒部６５ａと、筒部６５ａの前端部分から半径方向の外側に広がる板状の大径部６５ｂとを備えた磁性部材であり、大径部６５ｂがステータコイル６２と対向している。補助ヨーク６５は筒部６５ａの中心孔に第２回転軸６３が挿入された状態で第２回転軸６３に固定されており、ロータ６１と一体に回転する。なお、バックヨーク６１ｃの後方には、第２モータ６０Ａの回転を検出するためのエンコーダ（不図示）が設置されている。

波動歯車機構６９は、撓み噛み合い式波動歯車機構であり、筒状の内歯歯車であるサーキュラスプライン７０と、サーキュラスプライン７０の内側に配置されたカップ状のフレックススプライン７１と、このフレックススプライン７１を撓ませて噛合位置を円周方向に移動させるウエーブジェネレータ７２を備えている。

フレックススプライン７１は開口を後方に向けて配置されている。サーキュラスプライン７０の内周側であってフレックススプライン７１の前方には、連結部材７４が配置されている。連結部材７４はサーキュラスプライン７０と当該連結部材７４の間に挿入されたボールベアリング７５によりサーキュラスプライン７０に対して相対回転可能な状態で支持されている。連結部材７４の前端面の中央には凹部７６が形成されている。連結部材７４の後端には、フレックススプライン７１のダイヤフラム部分の中央のボス部分が連結されており、これにより連結部材７４とサーキュラスプライン７０は軸線Ｌ回りを一体に回転可能となっている。また、連結部材７４の前端には、第１回転軸５３が第２軸部５３ｃを凹部７６に挿入させた状態で、円盤部５３ｂを貫通する締結ネジにより、固定されている。これにより、連結部材７４と第１回転軸５３は軸線Ｌ回りを一体に回転可能となっている。従って、第１モータ５０Ａが駆動されて第１回転軸５３が回転するとフレックススプライン７１が第１回転軸５３と一体に回転する。

ウエーブジェネレータ７２は、フレックススプライン７１の内周側で第２回転軸６３に連結されている。従って、第２回転軸６３が回転すると、ウエーブジェネレータ７２は第２回転軸６３と一体に回転する。ここで、第２回転軸６３は、その先端がフレックススプライン７１のボス部分に設けられたボールベアリング７７により回転可能に支持されている。

サーキュラスプライン７０の前端部分には、連結部材７４よりも前方に突出する環状の前側フランジ部７８が設けられている。前側フランジ部７８の内径寸法は、サーキュラスプライン７０において、連結部材７４およびフレックススプライン７１の外周側に位置している部分の内径寸法よりも大きい。前側フランジ部７８には、環状の第２環状ハブ６６がその中心孔に第１回転軸５３を貫通させた状態で前方から締結ネジにより固定されている。これにより、第２環状ハブ６６は、第１回転軸５３を貫通させた状態で波動歯車機構６９の前端部分を覆っている。また、第２環状ハブ６６の外周側には、回転軸線Ｌと直交する姿勢で第２シャッタ板３０が連結されている。従って、第２モータ６０Ａが駆動されると、第２回転軸６３が回転し、この回転がウエーブジェネレータ７２からフレックススプライン７１を介してサーキュラスプライン７０に伝達され、第２シャッタ板３０が回転する。

サーキュラスプライン７０の後端部分には、フレックススプライン７１の後端よりも後方であって、内歯が形成されている歯部よりも後方に突出する後側フランジ部９０が設けられている。後側フランジ部９０の内径寸法は、サーキュラスプライン７０の歯部の内径寸法よりも大きい。後側フランジ部９０には、環状の封鎖部材９１が中心孔に第２回転軸６３を貫通させた状態で後方から締結ネジにより固定されている。これにより、封鎖部材９１は、第２回転軸６３を貫通させた状態で波動歯車機構６９の後端部分を覆っている。

波動歯車機構６９と第２モータ６０Ａとの間には、サーキュラスプライン７０を回転可能に支持する支持機構９３が設けられている。支持機構９３は、封鎖部材９１、ボールベアリング９４、および、ボールベアリング９４を支持するための支持部材９５を備えている。支持部材９５は円環状をしており、外周縁部分が回転軸線Ｌ方向で中間ハウジング４２と第２モータハウジング４１（ハウジング部材４１ｂ）の間に挟まれて固定されている。ボールベアリング９４は、外輪が支持部材９５の内周部分により支持されている。ボールベアリング９４の内輪には、封鎖部材９１の内周部分が固定されている。ここで、支持機構９３によってサーキュラスプライン７０を回転可能に支持するとともに、フレックススプライン７１に連結部材７４を介して同軸に連結されている第１回転軸５３をボールベアリング１３で回転可能に支持することにより、波動歯車機構６９の全体が回転軸線Ｌ回りに回転可能に支持されている。

波動歯車機構６９は、第１モータ５０Ａと第２モータ６０Ａの回転速度が等しい場合、サーキュラスプライン７０、フレックススプライン７１、ウエーブジェネレータ７２が１体となって回転する。一方、第１モータ５０Ａと第２モータ６０Ａの回転速度を異なるものとすると、第２回転軸６３に接続されたウエーブジェネレータ７２と、第１回転軸５３と一体に回転しているフレックススプライン７１が相対回転するので、第２回転軸６３の回転に伴って第２回転軸６３に対するサーキュラスプライン７０の位相がずれる。この結果、第１シャッタ板２０と第２シャッタ板３０の位相がずれて、シャッタ開口の開口角度が変化する。

（インダクタ）
図３（ａ）はステータコイル５２（６２）を模式的に示す説明図、図３（ｂ）はステータコイル５２、６２、インダクタ５、駆動制御部４の電気的接続経路を模式的に示す説明図である。本形態では、ステータコイル５２、６２をプリントコイルによって構成している。図３（ａ）に示すように、ステータコイル５２（６２）は、薄板状あるいは可撓性のシート状のプリント基板６と、その表面に形成された導体による渦巻きパターン７（コイル）から構成されている。ステータコイル５２（６２）は、Ｕ相コイル７ａ、Ｖ相コイル７ｂ、Ｗ相コイル７ｃを１組とする３相コイルを３組備えており、９つのコイル（導体による渦巻きパターン）がプリント基板６上に円環状に配置されている。

駆動制御部４は第１基板２に搭載されている。ここで、第１モータ５０Ａは、ＰＷＭ制御信号に基づいてステータコイル５２への通電制御を行う第１駆動制御部４ａを備えている。また、第２モータ６０Ａは、ＰＷＭ制御信号に基づいてステータコイル６２への通電制御を行う第２駆動制御部４ｂを備えている。そして、駆動制御部４は、第１駆動制御部４ａおよび第２駆動制御部４ｂを含んで構成されている。図３（ｂ）に示すように、各モータと駆動制御部４との間には、各相のコイル７ａ、７ｂ、７ｃと第１、第２駆動制御部４ａ、４ｂとを接続する３系統の電気的接続経路８ａ、８ｂ、８ｃが設けられている。そして、これらの３系統の経路のうち、２つの経路の途中位置にインダクタ５が直列に挿入されている。ステータコイル５２、６２のそれぞれに対して２つのインダクタ５を挿入しているため、第２基板３には、４つのインダクタ５が実装されている。ここで、インダクタ５は、Ｕ相コイル７ａおよびＶ相コイル７ｂとの電気的接続経路８ａ、８ｂに挿入されているが、インダクタ５を挿入する経路は３系統の経路のうちどれか２つ以上であれば良く、Ｕ相とＷ相、あるいは、Ｖ相とＷ相の各コイルへの通電経路に挿入してもよい。また、３相全ての通電経路にインダクタ５を挿入しても良い。３相交流モータでは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電流を位相をずらして変化させるため、少なくとも２つの相のコイルにインダクタ５を接続すれば、どちらか一方のインダクタ５には確実に電流が流れる。従って、モータ駆動中には常に高周波成分を除去できる。

（インダクタ実装基板）
図４（ａ）（ｂ）は本発明を適用したインダクタ実装基板の正面図および側面図である。また、図５（ａ）（ｂ）はインダクタ５の平面図および断面図である。第２基板３およびインダクタ５はインダクタ実装基板９を構成している。第２基板３には、予め、各インダクタ５の取付位置に矩形の貫通部３ａ（図５（ｂ）参照）が形成されている。インダクタ５は、フェライト等の磁性材からなる直線状のコア５ａと、コア５ａに巻きつけられた銅線などの巻線からなるコイル５ｂと、コイル５ｂの外周側を囲む枠部５ｃを備えている。枠部５ｃはフェライト等の磁性材からなり、一定幅の矩形枠状に形成されている。コイル５ｂから外部に向かう磁束は枠部５ｃを通るように誘導されるので、枠部５ｃは磁気シールド部として機能する。枠部５ｃおよびコア５ａを設けることにより、大きなインダクタンスを持つインダクタ５が得られる。枠部５ｃには、コイル５ｂと第２基板３上の配線（電気的接続経路８ａ／８ｂを構成している配線）とを接続するための配線接続部５ｄが設けられている。

コイル５ｂは、インダクタ５が実装される基板面に対して平行な軸線回りに巻線を巻いて形成されている。また、コイル５ｂは、平面形状が矩形であり、且つ、コイル５ｂの厚さＨ１（基板面に対して垂直な方向の寸法）が平面形状の各辺の長さＷ１、Ｗ２（基板面に対して平行な方向の寸法）よりもかなり小さい薄型の形状をしている。薄型形状のコイル５ｂを枠部５ｃ内に横向きに装着することにより、枠部５ｃの一端側および他端側からコイル５ｂの表面および裏面が外部に露出した形態となっている。このような形態は、薄型のコイル５ｂでありながらその巻線量が多く、且つ、外部へのコイル５ｂの露出面積が大きい。従って、大きなインダクタンスを持つインダクタ５を構成でき、且つ、放熱面積を大きくすることができ、コイル５ｂからの発熱を効果的に逃がすことができる。

ここで、コイル５ｂの厚さＨ１は枠部５ｃの厚さＨ２以下であり、枠部５ｃの厚さＨ２は第２基板３の厚さＨ３よりもわずかに大きい程度の寸法となっている。すなわち、本形態のインダクタ５は、全体として薄型の形状をしている。そして、枠部５ｃは、厚さ方向の一端側および他端側が貫通部３ｃから突出するように貫通部３ｃに嵌め込まれ、この枠部５ｃの厚さの範囲内にコイル５ｂが配置されている。つまり、インダクタ５のほとんどが第２基板３内に埋め込まれ、第２基板３からのインダクタ５の突出寸法はわずかである。このように、インダクタ実装基板９は、薄型のインダクタ５を第２基板３に形成した貫通部３ａに嵌め込んだ構造であるため、全体の厚さが薄く、狭いスペースへの設置が可能となっている。本形態では、第１シャッタハウジング１２と外装ケースＣ１との間の隙間Ｓに既に第１基板２が搭載されているが、第１基板２と外装ケースＣ１との間の狭いスペースに、インダクタ実装基板９を重ねて設置することが可能となっている。

本形態では、インダクタンスがおおよそ１ｍＨとなるように構成したインダクタ５を用いている。一方、ステータコイル５２（６２）のインダクタンスは、おおよそ１μＨである。本発明者らは、インダクタ５の接続による高周波成分の除去効果を検討した結果、この程度の大きさのインダクタンスがあれば、耳障りな騒音を発生させる高周波成分を大幅に減らすことができることを確認している。図６（ａ）〜（ｆ）はステータコイル５２（６２）の電流波形であり、図６（ａ）〜（ｃ）はインダクタ接続時の波形（本発明を適用したモータにおける波形）、図６（ｄ）〜（ｆ）はインダクタ非接続時の波形（本発明を適用していないモータにおける波形）である。図６（ａ）（ｄ）は時間軸を５ｍｓ／ｄｉｖにした波形、図６（ｂ）（ｅ）は時間軸を０．２ｍｓ／ｄｉｖにした波形、図６（ｃ）（ｆ）は時間軸を５μｓ／ｄｉｖにした波形である。図６によると、インダクタ接続時の波形のラインは非接続時の波形のラインよりも明らかに細い。つまり、インダクタ接続時には非接続時よりも明らかに電流波形の振幅が小さく、高周波成分が除去された電流波形になっている。

このように、インダクタ５は、高周波成分を除去するローパスフィルタとして機能しており、そのカットオフ周波数は、インダクタ５の持つインダクタンスの大きさに応じた値となる。本発明者らは、ロータリシャッタ装置１において、耳障りな騒音を効果的に除去しつつ、第１、第２モータ５０Ａ、６０Ａの駆動に不具合を生じさせないようにするため、以下の（１）（２）の両条件を満たすようにインダクタ５を構成するのが望ましいと考えている。
（１）カットオフ周波数がＰＷＭ制御におけるスイッチング周波数よりも高いこと
（２）カットオフ周波数が１ｋＨｚよりも低いこと

ロータリシャッタ装置１において、ＰＷＭ制御のスイッチング周波数は数百Ｈｚ（例えば、シャッタ駆動周波数が２４Ｈｚのとき、２４０Ｈｚ）程度の値になる。スイッチング周波数以下の波形を除去してしまうと第１、第２モータ５０Ａ、６０Ａを駆動できないため、スイッチング周波よりも高いカットオフ周波数を持つように、インダクタ５の構成を決定する必要がある。一方、１ｋＨｚよりも低い周波数成分からは耳障りな騒音はほとんど発生しないため、これよりも低いカットオフ周波数を設定することは、無駄にインダクタンスを大きくすることとなってしまう。従って、（１）（２）の条件を満たすようにインダクタ５の構成を決定することにより、必要十分なインダクタンスを導入できる。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態のインダクタ実装基板９は、基板表面にインダクタを取り付ける場合と比較して、インダクタ実装基板９の全体の厚さを小さくできる。従って、配置スペースに制限がある場合でも大きなインダクタ５を設置できる。また、インダクタ５を第２基板３に実装した形態であるため、取り付けが容易であり、後付けでのインダクタ５の設置や第１、第２モータハウジング１１、４１の外部への設置も容易である。更に、他の回路素子と離して設置できるため、インダクタ５の発熱に起因する温度上昇による誤動作などの不具合を抑制できる。また、インダクタ５からの発熱を第２基板３を介して放熱できるため、インダクタ５自体の温度上昇も抑制できる。従って、発熱量の大きいコイル５ｂを備える大きなインダクタ５を設置できる。

また、インダクタ５は、磁気シールド部として機能する枠部５ｃを備えているので、インダクタンスを大きくすることができる。加えて、薄型のコイル５ｂでありながらその巻線量が多く、且つ、外部へのコイル５ｂの露出面積が大きい構造である。従って、大型のコイルでありながら、コイル５ｂからの発熱を効果的に逃がすことができる。よって、インダクタ５自体の温度上昇を抑制でき、第２基板３からの放熱量を少なくできる。

更に、本形態のインダクタ実装基板９を用いれば、インダクタンスの大きいインダクタ５を必要数だけ実装できるため、十分なインダクタンスを電流供給経路に導入できる。

なお、本形態では、インダクタ５を第２基板３の貫通部３ｂに嵌め込んでいるが、貫通部３ｂの代わりに凹部を第２基板３に形成し、この凹部内にインダクタ５を嵌め込んでもよい。このような構成であっても、凹部の深さの分だけインダクタ実装基板９の厚さを小さくできるため、従来の表面実装型の形態よりも狭いスペースに設置できる。また、本形態では、インダクタ５の平面形状を矩形にしていたが、円形や多角形などの各種の平面形状にすることができる。更に、本形態では、コイル５ｂの表面および裏面を外部に露出させた構造としていたが、コイル５ｂの表面および裏面を放熱性の良い部材で覆う構造としてもよい。これにより、更に放熱性を向上させることができる。

（他の形態）
本形態のインダクタ実装基板９は、ステータコイル５２、６２の各相のコイル７ａ、７ｂ、７ｃと第１、第２駆動制御部４ａ、４ｂとを接続する電気的接続経路８ａ、８ｂ、８ｃにインダクタ５を挿入するために用いられているが、このような形態に限定されるものではなく、大きなインダクタンスを導入する必要のある各種の装置に適用が可能である。特に、後付けでインダクタ５の導入およびインダクタンスの調整を行う必要があったり、既存の回路素子の設置スペースに制限のある装置に用いるのに適している。

１…ロータリシャッタ装置
２…第１基板
３…第２基板
３ａ…貫通部
４…駆動制御部
４ａ…第１駆動制御部
４ｂ…第２駆動制御部
５…インダクタ
５ａ…コア
５ｂ…コイル
５ｃ…枠部
５ｄ…配線接続部
６…プリント基板
７…渦巻きパターン
７ａ…Ｕ相コイル
７ｂ…Ｖ相コイル
７ｃ…Ｗ相コイル
８ａ〜８ｃ…電気的接続経路
９…インダクタ実装基板
１０…第１ハウジング
１１…第１モータハウジング
１１ａ…ハウジング部材
１１ｂ…ハウジング部材
１１ｃ…通気孔
１１ｄ…フィルタ
１２…第１シャッタハウジング
１３…ボールベアリング
２０…第１シャッタ板
３０…第２シャッタ板
４０…第２ハウジング
４１…第２モータハウジング
４１ａ…ハウジング部材
４１ｂ…ハウジング部材
４２…中間ハウジング
４３…第２シャッタハウジング
５０…第１回転駆動機構
５０Ａ…第１モータ
５１…ロータ
５１ａ…連結部材
５１ｂ…マグネット
５１ｃ…バックヨーク
５２…ステータコイル
５３…回転軸
５３ａ…第１軸部
５３ｂ…円盤部
５３ｃ…第２軸部
５４…ステータ基板
５５…第１環状ハブ
６０…第２回転駆動機構
６０Ａ…第２モータ
６１…ロータ
６１ａ…連結部材
６１ｂ…マグネット
６１ｃ…バックヨーク
６２…ステータコイル
６３…第２回転軸
６４…ステータ基板
６５…補助ヨーク
６５ａ…筒部
６５ｂ…大径部
６６…第２環状ハブ
６９…波動歯車機構
７０…サーキュラスプライン
７１…フレックススプライン
７２…ウエーブジェネレータ
７４…連結部材
７５…ボールベアリング
７６…凹部
７７…ボールベアリング
７８…前側フランジ部
９０…後側フランジ部
９１…封鎖部材
９３…支持機構
９４…ボールベアリング
９５…支持部材
Ｃ１…外装ケース
Ｌ…回転軸線
Ｌａ…前方
Ｌｂ…後方
Ｓ…隙間

Claims (5)

1. 磁性体からなるコアおよび当該コアに巻かれたコイルを備えるインダクタと、
   当該インダクタが実装される基板とを有し、
   前記インダクタは、前記基板に形成された凹部あるいは貫通部に嵌め込まれていることを特徴とするインダクタ実装基板。
2. 前記インダクタは、前記コイルの外周側を囲む磁性材からなる磁気シールド部を備えることを特徴とする請求項１に記載のインダクタ実装基板。
3. 前記インダクタは、前記基板に形成された前記貫通部に嵌め込まれており、
   前記磁気シールド部は、前記貫通部に嵌め込まれた枠部であり、
   当該枠部の内側に前記コイルが装着され、当該枠部の一端側および他端側から、前記コイルが外部に露出していることを特徴とするインダクタ実装基板。
4. 前記コイルを構成する巻線は、前記基板と平行な軸線回りに巻かれており、
   前記コイルは、前記基板と平行な平面方向の寸法が前記基板と垂直な厚さ方向の寸法よりも大きい薄型形状をしていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のインダクタ実装基板。
5. 前記基板に複数の前記インダクタが嵌め込まれていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のインダクタ実装基板。