JP2020150723A - モータ用コイル基板とモータ - Google Patents

Abstract

【課題】 信頼性の高いモータ用コイル基板の提供【解決手段】 実施形態のモータ用コイル基板は、一端と前記一端と反対側の他端とを有するフレキシブル基板と前記フレキシブル基板上に形成されていて、前記一端から前記他端に向かって並んでいる複数のコイルとを有するコイル基板を巻くことで形成されている。そして、前記フレキシブル基板は内周のフレキシブル基板と前記内周のフレキシブル基板から延びていて前記内周のフレキシブル基板の周りに巻かれている外周のフレキシブル基板を含み、前記内周のフレキシブル基板と前記外周のフレキシブル基板との間に接着層が形成されていて、前記接着層の厚みは５μｍ以上、２０μｍ以下である。【選択図】 図２

Description

本発明は、モータ用コイル基板とモータに関する。

特許文献１は、電気モータに関し、その電気モータはワイヤからなる複数のシングルコイルを含んでいる。

特開２００７−１２４８９２号公報

[特許文献の課題]
特許文献１の電気モータはワイヤからなる複数のシングルコイルを含んでいる。コイルがワイヤで形成されている。ワイヤが細いと、ワイヤを巻くことが難しいと考えられる。例えば、ワイヤが切れると考えられる。高い位置精度でワイヤを巻くことは難しいと考えられる。その場合、占積率が低下すると推察される。
特許文献１の図１に示されるように、特許文献１は複数のシングルコイルを積層している。特許文献１の電気モータが使用されるとき、積層されているシングルコイルの内、少なくともひとつのシングルコイルが動くかもしれない。その場合、占積率が低下すると推察される。

本発明に係るモータ用コイル基板は、一端と前記一端と反対側の他端とを有するフレキシブル基板と前記フレキシブル基板上に形成されていて、前記一端から前記他端に向かって並んでいる複数のコイルとを有するコイル基板を巻くことで形成される。そして、前記フレキシブル基板は内周のフレキシブル基板と前記内周のフレキシブル基板から延びていて前記内周のフレキシブル基板の周りに巻かれている外周のフレキシブル基板を含み、前記内周のフレキシブル基板と前記外周のフレキシブル基板との間に接着層が形成されていて、前記接着層の厚みは５μｍ以上、２０μｍ以下である。

[実施形態の効果]
本発明の実施形態によれば、コイルが配線で形成されている。例えば、プリント配線板の技術でコイルを形成することができる。そのため、コイルを形成する配線を略矩形にすることができる。コイルの占積率を高くすることができる。実施形態のモータ用コイル基板は、コイル基板の各周の間に形成されている接着層で固定されている。そのため、モータ用コイル基板の機械強度を高くすることができる。モータ用コイル基板の信頼性を高くすることができる。そして、接着層の厚みが５μｍ以上であるため、十分な絶縁抵抗を確保することができる。接着層の厚みが２０μｍ以下であるため、モータ用コイル基板の厚みを薄くすることができる。

図１（Ａ）はモータの模式図であり、図１（Ｂ）は実施形態のモータ用コイル基板の模式図である。 図２（Ａ）はコイル基板の上コイルを示し、図２（Ｂ）はコイル基板の下コイルを示し、図２（Ｃ）は実施形態のモータ用コイル基板の断面を示し、図２（Ｄ）は実施形態の改変例に係るモータ用コイル基板の断面を示す。

[実施形態]
図２（Ａ）と図２（Ｂ）に示されるコイル基板２０１が準備される。コイル基板２０１を巻くことで、図１（Ｂ）に示されるモータ用コイル基板２０が得られる。モータ用コイル基板２０は空洞ＡＨの周りに巻かれる。例えば、コイル基板２０１は筒状に巻かれる。モータ用コイル基板２０の形状の例は円筒である。巻く回数は、２以上、５以下である。図１（Ｂ）は模式図である。

図１（Ａ）に示されるように、モータ用コイル基板２０内に磁石４８を配置することで、モータ１０が得られる。図１（Ａ）は模式図である。モータ用コイル基板２０は、空洞ＡＨを介し磁石４８の周りに配置されている。モータ１０の例は、直流モータである。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、モータ用コイル基板２０が回転するが、磁石４８が回転してもよい。

図１（Ｂ）にモータ１０の回転方向ＭＲが示されている。回転方向ＭＲと平行な面でモータ用コイル基板２０が切断されると、モータ用コイル基板２０の断面形状は、ほぼ円である。

図２（Ａ）と図２（Ｂ）は、実施形態のモータ用コイル基板２０を形成するためのコイル基板２０１を示している。コイル基板２０１は、第１面Ｆと第１面Ｆと反対側の第２面Ｓを有するフレキシブル基板２２とフレキシブル基板２２上に形成されている複数のコイルＣで形成されている。フレキシブル基板２２の第１面Ｆ上に形成されているコイルＣは上コイルＣＦと称される。フレキシブル基板２２の第２面Ｓ上に形成されているコイルＣは下コイルＣＳと称される。

図２（Ａ）に示されるように、フレキシブル基板２２は、短辺２０Ｓと長辺２０Ｌとを有することが好ましい。上コイルＣＦは、フレキシブル基板２２の長辺２０Ｌに沿って並んでいる。フレキシブル基板２２の一端２０ＳＬから他端２０ＳＲに向かって、上コイルＣＦは一列に並んでいる。上コイルＣＦの数はＮ（数Ｎ）である。

図２（Ａ）には、１番目の上コイルＣＦ１とｍ番目の上コイルＣＦｍと（ｍ＋１）番目の上コイルＣＦｍ１とＮ番目の上コイルＣＦｎが描かれている。

図２（Ｂ）に示されるように、下コイルＣＳは、フレキシブル基板２２の長辺２０Ｌに沿って並んでいる。フレキシブル基板２２の一端２０ＳＬから他端２０ＳＲに向かって、下コイルＣＳは一列に並んでいる。下コイルＣＳの数はＮ（数Ｎ）である。

図２（Ｂ）には、１番目の下コイルＣＳ１とｍ番目の下コイルＣＳｍと（ｍ＋１）番目の下コイルＣＳｍ１とＮ番目の下コイルＣＳｎが描かれている。

Ｎは、３以上、１１以下であることが望ましい。ｍとＮは自然数である。

図２（Ａ）と図２（Ｂ）に示されるように、ｍ番目の上コイルＣＦｍの直下にｍ番目の下コイルＣＳｍが形成されている。ｍ番目の上コイルＣＦｍとｍ番目の下コイルＣＳｍはフレキシブル基板２２を介しほぼ対称に形成されている。ｍ番目の上コイルＣＦｍとｍ番目の下コイルＣＳｍはフレキシブル基板２２を貫通するスルーホール導体ＴＨ１で接続されている。

実施形態のコイル基板２０１では、各上コイルＣＦの巻き方と各上コイルＣＦを流れる電流の向きは同じである。各下コイルＣＳの巻き方と各下コイルＣＳを流れる電流の向きは同じである。ｍ番目の上コイルＣＦの巻き方とｍ番目の下コイルＣＳの巻き方は同じである。ｍ番目の上コイルＣＦを流れる電流の向きとｍ番目の下コイルＣＳを流れる電流の向きは同じである。図２（Ａ）と図２（Ｂ）では、巻き方と電流の向きは反時計回りである。コイル基板２０１内のコイルＣの巻き方は第１面Ｆ上の位置から観察される。コイル基板２０１内のコイルＣを流れる電流の向きは第１面Ｆ上の位置から観察される。

フレキシブル基板２２上に形成されている複数のコイルＣは同時に形成される。例えば、共通のアライメントマークを用いることで、複数のコイルＣはフレキシブル基板２２上に形成される。そのため、各コイルＣの位置は関連している。

各上コイルＣＦは接続線ｃＬと下コイルＣＳを介して接続される。ｍ番目の上コイルＣＦｍは（ｍ＋１）番目の上コイルＣＦｍ１に接続線ｃＬとｍ番目の下コイルＣＳｍを介して接続される。そして、Ｎ番目の上コイルＣＦｎは１番目の上コイルＣＦ１に接続線ｃＬとＮ番目の下コイルＣＳｎを介して接続される。このように、上コイルＣＦは、順次接続線ｃＬで接続される。

各下コイルＣＳは接続線ｃＬと上コイルＣＦを介して接続される。ｍ番目の下コイルＣＳｍは（ｍ＋１）番目の下コイルＣＳｍ１に接続線ｃＬと（ｍ＋１）番目の上コイルＣＦｍ１を介して接続される。そして、Ｎ番目の下コイルＣＳｎは１番目の下コイルＣＳ１に接続線ｃＬと１番目の上コイルＣＦ１を介して接続される。このように、下コイルＣＳは、順次接続線ｃＬで接続される。

図２（Ａ）と図２（Ｂ）では、接続線ｃＬは部分的に描かれている。接続線ｃＬはフレキシブル基板２２を貫通するスルーホール導体と第１面Ｆ上の導体回路、第２面Ｓ上の導体回路の内、少なくとも１つで形成される。

図２（Ａ）と図２（Ｂ）に示されるように、実施形態のコイル基板２０１は端子用基板２４と端子用基板２４上に形成されている端子Ｔを有することができる。端子用基板２４とコイルＣを支えるフレキシブル基板２２は１つのフレキシブル基板２２で形成されている。

コイル基板２０１は、接続線ｃＬと端子Ｔを接続する複数の端子用配線ｔＬを含むことができる。端子用配線ｔＬは、ｍ番目の上コイルＣＦｍと（ｍ＋１）番目の上コイルＣＦｍ１とを接続する接続線ｃＬから延びる端子用配線ｔＬとＮ番目の上コイルＣＦｎと１番目の上コイルＣＦ１とを接続する接続線ｃＬから延びる端子用配線ｔＬを含む。

端子ＴとコイルＣは同時に形成される。端子用基板２４の数は上コイルＣＦの数と同じであることが好ましい。端子Ｔの数は上コイルＣＦの数と同じであることが好ましい。

特許文献１のシングルコイルはワイヤで形成されている。それに対し、実施形態のコイルＣはプリント配線板の技術で形成されている。コイルＣを形成する配線ｗ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ｗ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ｗは、セミアディティブ法やＭ−Ｓａｐ法やサブトラクティブ法で形成される。

コイルＣを形成する配線ｗはプリント配線板の技術で形成されている。そのため、配線ｗの断面形状は略矩形である。ワイヤの断面は円であるので、実施形態によれば、コイルの占積率を高くすることができる。

コイルＣは中央スペースＳＣと中央スペースＳＣを囲む配線ｗで形成される。そして、配線ｗは外端ＯＥと内端ＩＥを有する。配線ｗは外端ＯＥと内端ＩＥとの間に形成されている。コイルＣを形成する配線ｗは渦巻き状に形成されている。コイルＣを形成する配線ｗの内、最も内側の配線で中央スペースＳＣは囲まれる。複数の配線ｗの内、最も内側の配線ｗは、内側の配線Ｉｗである。最も外側の配線ｗは、外側の配線Ｏｗである。

図２（Ｃ）は、実施形態のモータ用コイル基板２０の断面を示す。
フレキシブル基板２２は内周のフレキシブル基板２２Ｉと内周のフレキシブル基板２２Ｉから延びていて内周のフレキシブル基板２２Ｉの周りに巻かれている外周のフレキシブル基板２２Ｏを含む。内周のフレキシブル基板２２Ｉと外周のフレキシブル基板２２Ｏとの間に、接着層２６が形成されている。接着層２６により、内周のフレキシブル基板２２Ｉと外周のフレキシブル基板２２Ｏが固定される。フレキシブル基板２２はポリイミド製の樹脂から成る。接着層２６はポリイミド製の樹脂から成る。フレキシブル基板２２上に接着層２６が形成される。例えば、液状のポリイミド製樹脂がフレキシブル基板２２上に印刷される。その後、フレキシブル基板２２が巻かれる。例えば、フレキシブル基板２２を巻く回数は２回である。巻かれているフレキシブル基板２２に熱が加えられる。その時、樹脂が硬化する。内周のフレキシブル基板２２Ｉと外周のフレキシブル基板２２Ｏとの間に接着層２６が形成させる。接着層２６の厚みｔ１は全周に渡り均一である。接着層２６の厚みｔ１は５μｍ以上、２０μｍ以下である。

実施形態のモータ用コイル基板２０は、内周のフレキシブル基板２２Ｉと外周のフレキシブル基板２２Ｏの間に形成されている接着層２６で固定されている。そのため、機械強度が高く、信頼性が高い。そして、接着層２６の厚みｔ１が５μｍ以上であるため、内周のフレキシブル基板２２Ｉ上のコイル（内周のコイル）と外周のフレキシブル基板２２Ｏ上のコイル（外周のコイル）間の絶縁抵抗を高くすることができる。接着層２６の厚みｔ１が２０μｍ以下であるため、モータ用コイル基板２０の厚みを薄くすることができる。高い絶縁抵抗と薄い厚みを有するモータ用コイル基板２０を提供することができる。フレキシブル基板２２と接着層２６がポリイミド製樹脂で形成されている。そのため、両者間の接着力が高い。モータ用コイル基板２０は可撓性と機械強度を有する。また、フレキシブル基板２２と接着層２６がポリイミド製樹脂で形成されると、両者の熱膨張係数が等しい。そのため、モータ用コイル基板２０は、ヒートサイクルを受けても、信頼性が低下し難い。

[改変例]
図２（Ｄ）は、実施形態の改変例に係るモータ用コイル基板２０の断面を示す。
フレキシブル基板２２は第１のフレキシブル基板２２Ｉと第１のフレキシブル基板２２Ｉから延びていて第１のフレキシブル基板２２Ｉの周りに巻かれている第２のフレキシブル基板２２Ｃと、第２のフレキシブル基板２２Ｃから延びていて第２のフレキシブル基板２２Ｃの周りに巻かれている第３のフレキシブル基板２２Ｏを含む。第１のフレキシブル基板２２Ｉと第２のフレキシブル基板２２Ｃの内、第１のフレキシブル基板２２Ｉは内周のフレキシブル基板であり、第２のフレキシブル基板２２Ｃは外周のフレキシブル基板である。第２のフレキシブル基板２２Ｃと第３のフレキシブル基板２２Ｏの内、第２のフレキシブル基板２２Ｃは内周のフレキシブル基板であり、第３のフレキシブル基板２２Ｏは外周のフレキシブル基板である。フレキシブル基板２２は、３周巻かれている。実施形態と同様に、内周のフレキシブル基板と外周のフレキシブル基板との間に接着層２６が形成されている。

２０ モータ用コイル基板
２２ フレキシブル基板
２２Ｉ 内周のフレキシブル基板
２２Ｏ 外周のフレキシブル基板
２６ 接着層
４８ 磁石
２０１ コイル基板
Ｃ コイル
ＣＦ 上コイル
ＣＳ 下コイル
ＳＣ 中央スペース
ｗ 配線
ＴＨ１ スルーホール導体

Claims (6)

1. 一端と前記一端と反対側の他端とを有するフレキシブル基板と前記フレキシブル基板上に形成されていて、前記一端から前記他端に向かって並んでいる複数のコイルとを有するコイル基板を巻くことで形成されるモータ用コイル基板であって、
   前記フレキシブル基板は内周のフレキシブル基板と前記内周のフレキシブル基板から延びていて前記内周のフレキシブル基板の周りに巻かれている外周のフレキシブル基板を含み、前記内周のフレキシブル基板と前記外周のフレキシブル基板との間に接着層が形成されていて、前記接着層の厚みは５μｍ以上、２０μｍ以下である。
2. 請求項１のモータ用コイル基板であって、前記モータ用コイル基板の形状は円筒である。
3. 請求項１のコイル基板であって、前記接着層はポリイミド樹脂から成る。
4. 請求項３のコイル基板であって、前記接着層は、液状のポリイミド樹脂を印刷することにより形成されている。
5. 請求項３のコイル基板であって、前記フレキシブル基板はポリイミド樹脂から成る。
6. 請求項１のモータ用コイル基板と、
   前記モータ用コイル基板内に配置される磁石、とからなるモータ。

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