JP2020061907A - コイル基板とモータ - Google Patents

Abstract

【課題】 高い効率を有するモータの提供【解決手段】 実施形態の筒状のコイル基板は、フレキシブル基板２２とフレキシブル基板２２上のコイルＣで形成されている。そして、実施形態のコイル基板２０を磁石４８の周りに配置することで、磁石４８と実施形態のコイル基板２０でモータ１０が形成されると、モータ１０の回転軸に対して垂直な方向におけるコイルの長さＬ２と磁石の長さＬ３は略等しい。【選択図】 図２

Description

本発明は、コイル基板とモータに関する。

特許文献１は、マグネットと、マグネットの周りに配置される円筒状の界磁コイルとから成るＤＣブラシレスモータを開示している。

特開２００２−１５３０２６号公報

[特許文献の課題]
特許文献１の図３に示されるように、特許文献１では、マグネットの長さより界磁コイルの長さが長い。そのため、界磁コイルを形成する巻線の一部のみがマグネットと対向すると考えられる。マグネットに対向していない巻線はモータのトルクに影響しないと推測される。特許文献１では、高い効率を有するモータを提供することは難しいと予想される。

本発明のコイル基板は、筒状のフレキシブル基板と前記フレキシブル基板上のコイルとからなる。そして、前記コイル基板を磁石の周りに配置することで前記磁石と前記コイル基板でモータが形成されると、前記モータの回転方向に対して垂直な方向における前記コイルの長さと前記磁石の長さは略等しい。

本発明のモータは、磁石と前記磁石の周りに配置されるコイル基板で形成されている。そして、前記コイル基板は、筒状のフレキシブル基板と前記フレキシブル基板上のコイルで形成されている。また、前記コイル基板を前記磁石の周りに配置することで前記磁石と前記コイル基板で前記モータが形成されると、前記モータの回転方向に対して垂直な方向における前記コイルの長さと前記磁石の長さは略等しい。

[実施形態の効果]
本発明の実施形態のコイル基板が磁石の周りに配置されると、モータの回転方向に対して垂直な方向におけるコイルの長さと磁石の長さは略等しい。コイルの大部分が磁石と対向する。そのため、モータの効率を高くすることができる。コイルの長さが過剰でないので、コイル基板を軽くすることができる。そのため、コイル基板が回転する場合、モータの効率を高くすることができる。

図１（Ａ）は実施形態のモータの断面図であり、図１（Ｂ）はコイル基板を形成するための中間基板示し、図１（Ｃ）はモータの回転方向を示す。 図２（Ａ）はコイルを示し、図２（Ｂ）と図２（Ｃ）は、磁石の軸方向の長さとコイルＣの軸方向に沿った長さを示す図であり、図２（Ｄ）はコイルＣの長さＬ２の説明図である。

図１（Ａ）は、実施形態のモータ１０を示す模式図である。モータ１０の例は、直流モータである。モータ１０は、磁石４８と磁石４８を囲んでいるコイル基板２０とを有する。図１（Ｂ）に示されるように、モータはコイル基板２０から延びる端子用基板２６を有することができる。モータ１０は、さらに、図示されていない整流子とブラシとハウジングを有することができる。実施形態では、コイル基板２０が回転するが、磁石４８が回転してもよい。モータ１０の回転方向Ｒは図１（Ｃ）に示されている。図１（Ｃ）に示されるように、磁石４８とコイル基板２０との間に空間（空洞）ＡＨが存在する。

図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示されているコイル基板２０を形成するための中間基板２００を示す。中間基板２００はフレキシブル基板２２とフレキシブル基板２２上に形成されているコイルＣで形成されている。図１（Ｂ）内のコイルＣの巻き数は１である。図１（Ｂ）には、中間基板２００に繋がっている端子用基板２６も描かれている。端子用基板２６はコイル基板２０に直接繋がっている。端子用基板２６とコイル基板２０は１つのフレキシブル基板２２で形成されている。端子用基板２６上に端子Ｔが形成されている。

コイルＣの例が図２（Ａ）に示される。コイルＣは外端ＯＥと内端ＩＥと外端ＯＥと内端ＩＥとの間に形成されている配線Ｗで形成されている。配線Ｗは、渦巻き状に形成されている。配線Ｗは外端ＯＥから内端ＩＥに向かって渦巻き状に形成されている。あるいは、配線Ｗは内端ＩＥから外端ＯＥに向かって渦巻き状に形成されている。図２（Ａ）に示されるコイルＣの形状はほぼ六角形である。コイルＣの形状は、円や楕円や多角形であっても良い。図２（Ａ）中のコイルＣの巻き数は３である。巻き数は４以上であっても良い。

コイルＣはプリント配線板の技術で形成されていて、コイルＣを形成する配線はめっきにより形成されている。あるいは、コイルＣを形成する配線は銅箔をエッチングすることで形成される。コイルＣを形成する配線は、セミアディティブ法やサブトラクティブ法で形成される。

フレキシブル基板２２は、短辺２０Ｓと長辺２０Ｌとを有する。フレキシブル基板２２は、第１面Ｆと第１面Ｆと反対側の第２面Ｓとを有する。フレキシブル基板２２の例はポリイミド製の絶縁基板である。

実施形態では、Ｎ個のコイルＣが長辺２０Ｌに沿って一列に形成される。Ｎは自然数である。隣接するコイルＣ間にギャップＧが存在する。図１（Ｂ）の例では、フレキシブル基板２２の第１面Ｆ上に３個のコイルＣが形成されている。図面上、上に描かれているコイルＣは第１コイルＣ１であり、中央に描かれているコイルＣは第２コイルＣ２であり、下に描かれているコイルＣは第３コイルＣ３である。

図１（Ｂ）に示されるように、中間基板２００は、接続線ｃＬと接続線ｃＬと、端子Ｔを接続する端子用配線ｔＬを含むことができる。ｍ番目のコイルＣと（ｍ＋１）番目のコイルＣは接続線ｃＬにより直列に繋げられる。Ｎ番目のコイルＣと１番目のコイルＣは接続線ｃＬにより直列に繋げられる。ｍは自然数である。
端子用配線ｔＬは、ｍ番目のコイルＣと（ｍ＋１）番目のコイルＣとを接続する接続線ｃＬから延びる配線とＮ番目のコイルＣと１番目のコイルＣとを接続する接続線ｃＬから延びる配線を含む。図１（Ｂ）中、点線で描かれている接続線ｃＬは第２面Ｓ上に形成されている。接続線ｃＬは、第１面Ｆ上の導体回路と第２面Ｓ上の導体回路とフレキシブル基板２２を貫通するビア導体の内、少なくとも１つの導体で形成される。

フレキシブル基板２２を筒状に巻くことで筒状のコイル基板２０が形成される。中間基板２００を筒状に巻くことで筒状のコイル基板２０が形成される。コイル基板２０の形状は円筒であることが好ましい。筒状のコイル基板２０を磁石４８の周りに配置することで、図１（Ａ）に示されるモータ１０が得られる。

図２（Ｂ）と図２（Ｃ）は、実施形態のモータ１０を形成するコイルＣと磁石４８との関係を示す。図２（Ｂ）と図２（Ｃ）に示される関係は位置や長さである。コイルＣは長さＬ３を有する。コイル基板２０は長さＬ１を有する。磁石４８は長さＬ２を有する。これらの長さＬ１、Ｌ２、Ｌ３は、磁石４８の軸方向の長さである。図２（Ｄ）中に示されるように、コイルＣの長さＬ２は、コイルＣの最も外側の配線ＯＷに接する線（磁石の軸方向に垂直な線）ｌ１、ｌ２間の距離を意味する。外側の配線ＯＷに接する線ｌ１、ｌ２は、外側の配線ＯＷと交差しない。モータの回転方向Ｒと磁石４８の軸方向は直交している。磁石４８の軸方向を軸方向と称することができる。

図２（Ｃ）に示されるように、コイル基板２０のコイルＣと磁石４８は対向する。コイルＣの長さＬ２と磁石４８の長さＬ３が略等しい。これにより、コイルＣの大部分が磁石と対向する。コイルによって作られる磁束を効率的にトルクに変換することができる。図２（Ｃ）では、コイルＣの長さと磁石４８の長さは等しい。軸方向において、コイルＣと磁石４８は完全に対向している。

図１（Ｂ）と図２（Ｂ）に示されるように、コイル基板２０は、第２領域２０２と第２領域２０２を挟む第１領域２０１と第３領域２０３に分割することができる。第１領域２０１に端子用基板２６が直接繋がっている。第１領域２０１に接続線ｃＬと端子用配線ｔＬが形成されている。第１領域２０１にコイルＣは形成されていない。第２領域２０２にコイルＣが形成されている。第２領域２０２に接続線ｃＬを形成することができる。第３領域２０３にコイルＣは形成されていない。第３領域２０３に導体回路は形成されていない。第１領域２０１と第３領域２０３にコイルＣが形成されていない。そのため、コイル基板２０の重さを小さくすることができる。コイル基板２０が回転する場合、抵抗が小さい。高い効率を有するモータ１０を提供することができる。

実施形態において、図２（Ｂ）では、磁石４８の軸方向の長さＬ３と、コイルＣの軸方向に沿った長さＬ２がほぼ等しい。更に、実施形態では、磁石４８の長さＬ３とコイルＣの長さＬ２とが重なるように、コイルＣが配置される。即ち、磁石４８の長さＬ３内に、長さＬ２を有するコイルＣが配置されている。

１０ モータ
２０ コイル基板
２２ フレキシブル基板
Ｃ１ 第１コイル
Ｃ２ 第２コイル
Ｃ３ 第３コイル
Ｔ 端子

Claims (3)

1. 筒状のフレキシブル基板と前記フレキシブル基板上のコイルとからなるコイル基板であって、
   前記コイル基板を磁石の周りに配置することで前記磁石と前記コイル基板でモータが形成されると、前記モータの回転方向に対して垂直な方向における前記コイルの長さと前記磁石の長さは略等しい。
2. 請求項１のコイル基板であって、前記コイルと前記磁石が向かい合うように、前記コイル基板は前記磁石の周りに配置される。
3. 磁石と、
   請求項１のコイル基板、とからなるモータ。

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