JP2023022416A - コイル基板、モータ用コイル基板及びモータ - Google Patents

Abstract

【課題】耐電圧が確保され、安定した性能のモータが得られるコイル基板と、コイル基板を用いて形成されるモータ用コイル基板と、モータ用コイル基板を用いて形成されるモータの提供。【解決手段】実施形態のコイル基板は、第１面と前記第１面と反対側の第２面とを有するフレキシブル基板と、前記第１面上に設けられるコイル形状の配線と前記第２面上に設けられるコイル形状の配線によって形成されるコイル、とを有する。前記第１面上の配線の線間距離は、前記第２面上の配線の線間距離よりも大きい。【選択図】図３

Description

本明細書によって開示される技術は、コイル基板と、コイル基板を用いて形成されるモータ用コイル基板と、モータ用コイル基板を用いて形成されるモータに関する。

特許文献１は、フレキシブル基板と、フレキシブル基板の両面に形成された渦巻状の配線とを有するコイル基板を開示する。コイル基板が円筒状に巻かれることでモータ用コイル基板が形成される。形成されたモータ用コイル基板を円筒状のヨークの内側に配置し、モータ用コイル基板の内側に回転軸と磁石を配置することによってモータが形成される。

特開２０２０－６１５３２号公報

［特許文献１の課題］
特許文献１の技術では、コイル基板を円筒状に巻いた場合に、フレキシブル基板の変形に伴って、内周側に配置される配線同士が近接する。そのため、高電圧が印加される際に近接する配線間が短絡することが考えられる。

本発明のコイル基板は、第１面と前記第１面と反対側の第２面とを有するフレキシブル基板と、前記第１面上に設けられるコイル形状の配線と前記第２面上に設けられるコイル形状の配線によって形成されるコイル、とを有する。前記第１面上の配線の線間距離は、前記第２面上の配線の線間距離よりも大きい。

本発明の実施形態のコイル基板では、第１面上の配線の線間距離は、第２面上の配線の線間距離よりも大きい。そのため、モータ用コイル基板の形成のために、第１面が内周側に配置されて第２面が外周側に配置された状態でコイル基板が円筒状に巻かれる場合に、第１面上の配線間の距離が保たれ、配線同士が接触しない。高電圧が印加される際においても第１面上の配線間の短絡の発生が抑制され得る。コイル基板を用いてモータが形成される場合、モータの耐電圧が確保され、安定した性能のモータが得られる。

本発明のモータ用コイル基板の一つは、上記の本発明のコイル基板を円筒状に巻くことによって形成される。第１面が内周側に配置されており、第２面が外周側に配置されている。

本発明の実施形態の一つのモータ用コイル基板では、第１面上の配線間の距離が保たれ、配線同士が接触しない。高電圧が印加される際においても第１面上の配線間の短絡の発生が抑制され得る。モータ用コイル基板を用いてモータが形成される場合、モータの耐電圧が確保され、安定した性能のモータが得られる。

本発明のモータ用コイルの他の一つは、第１面と前記第１面と反対側の第２面とを有するフレキシブル基板と、前記第１面上に設けられるコイル形状の配線と前記第２面上に設けられるコイル形状の配線によって形成されるコイル、とを有するコイル基板を円筒状に巻くことによって形成される。前記第１面が内周側に配置されている。前記第２面が外周側に配置されている。前記第１面上の配線のトップ部間の第１距離は、外周側に配置される前記第２面上の配線のボトム部間の第２距離とほぼ等しい。

コイル基板が円筒状に巻かれると、内周側の第１面上の配線はトップ部同士が最も近接し、外周側の第２面上の配線はボトム部同士が最も近接する。実施形態の他の一つのモータ用コイル基板では、第１面上の配線のトップ部間の第１距離と、第２面上の配線のボトム部間の第２距離がほぼ等しく保たれる。高電圧が印加される際においても第１面上の配線間の短絡の発生が抑制され得る。また、第２面上の配線間の距離も過度に開かないため、モータ用コイル基板の占積率も高く維持され得る。モータ用コイル基板を用いてモータが形成される場合、モータの耐電圧が確保され、安定した性能のモータが得られる。

本発明のモータは、上記の本発明のモータ用コイル基板を円筒状のヨークの内側に配置し、前記モータ用コイル基板の内側に回転軸と磁石を配置することによって形成される。

本発明の実施形態のモータでは、高電圧が印加される際においても配線間の短絡の発生が抑制される。モータの耐電圧が確保され、安定した性能のモータが得られる。

実施形態のコイル基板を模式的に示す平面図。 実施形態のコイル基板を模式的に示す底面図。 実施形態のコイル基板の一部を模式的に示す断面図。 実施形態のモータ用コイル基板を模式的に示す斜視図。 図４の一部の拡大説明図。 実施形態のモータを模式的に示す断面図。 実施形態の第１改変例のコイル基板を模式的に示す平面図。 第１改変例のコイル基板の一部を模式的に示す断面図。

［実施形態］
図１は実施形態のコイル基板２を示す平面図である。図２は実施形態のコイル基板２を示す底面図である。コイル基板２は、フレキシブル基板１０と、複数個のコイル２０、２２、２４とを有する。

フレキシブル基板１０は、第１面１０Ｆと、第１面１０Ｆと反対側の第２面１０Ｂとを有する樹脂基板である。フレキシブル基板１０は、ポリイミド、ポリアミド等の絶縁性を有する樹脂を用いて形成される。フレキシブル基板１０は可撓性を有する。フレキシブル基板１０は、短辺１０Ｓと長辺１０Ｌとを有する矩形状に形成されている。

コイル２０、２２、２４は、フレキシブル基板１０の長辺１０Ｌに沿って並んでいる。実施形態ではフレキシブル基板１０には３個のコイル２０、２２、２４が備えられているが、改変例ではフレキシブル基板１０には２個または３個以上のコイルが備えられていてもよい。

コイル２０は、第１面１０Ｆ上に設けられるコイル形状の第１配線３０Ｆ（図１）と第２面１０Ｂ上に設けられるコイル形状の第２配線３０Ｂ（図２）とからなる。第１配線３０Ｆと第２配線３０Ｂは、フレキシブル基板１０を貫通するビア導体３１を介して電気的に接続されている。同様に、コイル２２はコイル形状の第１配線３２Ｆと第２配線３２Ｂとからなる。第１配線３２Ｆと第２配線３２Ｂはフレキシブル基板１０を貫通するビア導体３３を介して電気的に接続されている。コイル２４はコイル形状の第１配線３４Ｆ（図１）と第２配線３４Ｂ（図２）とからなる。第１配線３４Ｆと第２配線３４Ｂはフレキシブル基板１０を貫通するビア導体３５を介して電気的に接続されている。

図１に示されるように、第１配線３０Ｆは、外周から内周に向かって右回りの渦巻状（六角形の渦巻状）に形成されている。第１配線３０Ｆの外周側端部には、第１配線３０Ｆと外部を接続する接続コード（図示省略）を接続するための接続端子が形成されている。第１配線３０Ｆの内周側端部にはビア導体３１が形成されている。図２に示されるように、第２配線３０Ｂは、外周から内周に向かって左回りの渦巻状（六角形の渦巻状）に形成されている。第２配線３０Ｂの外周側端部には、第２配線３０Ｂと外部を接続する接続コード（図示省略）を接続するための接続端子が形成されている。第２配線３０Ｂの内周側端部にはビア導体３１が形成されている。第１配線３０Ｆと第２配線３０Ｂは、同じ面から見て同じ巻き方向の渦巻状に形成されている。第１配線３０Ｆと第２配線３０Ｂは電気的に直列に接続された１つのコイル２０として機能する。

第１配線３２Ｆと第２配線３２Ｂ、及び、第１配線３４Ｆと第２配線３４Ｂは、上記の第１配線３０Ｆと第２配線３０Ｂと同様の関係を有する。第１配線３２Ｆと第２配線３２Ｂは、同じ面から見て同じ巻き方向の渦巻状に形成されている。第１配線３２Ｆと第２配線３２Ｂは電気的に直列に接続された１つのコイル２２として機能する。第１配線３４Ｆと第２配線３４Ｂは、同じ面から見て同じ巻き方向の渦巻状に形成されている。第１配線３４Ｆと第２配線３４Ｂは電気的に直列に接続された１つのコイル２４として機能する。

図示は省略されるが、第１面１０Ｆと第１配線３０Ｆ、３２Ｆ、３４Ｆ上は樹脂絶縁層で覆われている。同様に第２面１０Ｂと第２配線３０Ｂ、３２Ｂ、３４Ｂ上は樹脂絶縁層で覆われている。

図３はコイル基板２の一部の断面図である。図３は、図１と図２のＩＩＩ－ＩＩＩ間の断面図である。図３が参照されることでコイル２０（第１配線３０Ｆと第２配線３０Ｂ）の構造が詳しく説明される。図３ではコイル２０の一部の断面図が示されるが、コイル２２、２４も同様の構造を有する。

図３に示されるように、第１面１０Ｆ上の第１配線３０Ｆと第２面上の第２配線３０Ｂは、第１面１０Ｆに垂直な光で第１面１０Ｆに投影されると、第１配線３０Ｆと第２配線３０Ｂが重なる。即ち、第１面１０Ｆ上の第１配線３０Ｆと第２面１０Ｂ上の第２配線３０Ｂは厚さ方向（図中上下方向）においてフレキシブル基板１０を介して重なっている。第１配線３０Ｆの線間距離Ｄ１は、第２配線３０Ｂの線間距離Ｄ２よりも大きい。第１配線３０Ｆの幅Ｗ１は、第２配線３０Ｂの幅Ｗ２よりも小さい。

図４は、実施形態のコイル基板２（図１～図３）を用いたモータ用コイル基板５０を模式的に示す斜視図である。図４に示されるように、実施形態のコイル基板２（図１～図３）が円筒状に巻かれることによって、モータのためのモータ用コイル基板５０が形成される。コイル基板２が円筒状に巻かれる場合、長辺１０Ｌ（図１、図２）の一端側を起点として、その一端側の短辺１０Ｓと平行な軸を中心として周方向に巻かれる。コイル基板２は複数周回巻かれている。

図５は、図４のＶ部分の拡大説明図である。図４、図５に示されるように、実施形態のモータ用コイル基板５０では、円筒状に巻かれる際、第１面１０Ｆが内周側に配置され、第２面１０Ｂが外周側に配置される。図５に示されるように、内周側に配置される第１配線３０Ｆのトップ部間の距離ＴＤは、外周側に配置される第２配線３０Ｂのボトム部間の距離ＢＤとほぼ等しい。第１配線３０Ｆのトップ部は、第１配線３０Ｆのうち第１面１０Ｆからの高さが最も高い部分である。第２配線３０Ｂのボトム部は、第２配線３０Ｂのうち第２面１０Ｂと接している部分である。
距離ＴＤ、ＢＤは例えば１０μｍ以上５０μｍ以下（好ましくは１５μｍ以上３０μｍ以下）である。

図６は、実施形態のモータ用コイル基板５０（図４、図５）を用いたモータ１００を模式的に示す断面図である。モータ１００は、モータ用コイル基板５０をヨーク６０の内側に配置し、モータ用コイル基板５０の内側に回転軸８０と回転軸８０に固定された磁石７０とを配置することによって形成される。

実施形態のコイル基板２（図１～図３）、モータ用コイル基板５０（図４、図５）、モータ１００（図６）の構成が以上の通り説明された。上記の通り、実施形態のコイル基板２では、第１配線３０Ｆの線間距離Ｄ１は、第２配線３０Ｂの線間距離Ｄ２よりも大きい（図３）。第１配線３０Ｆの幅Ｗ１は、第２配線３０Ｂの幅Ｗ２よりも小さい。第１面１０Ｆ上の第１配線３０Ｆと第２面上の第２配線３０Ｂは、第１面１０Ｆに垂直な光で第１面１０Ｆに投影されると、第１配線３０Ｆと第２配線３０Ｂが重なっている。そのため、実施形態のコイル基板２を用いてモータ用コイル基板５０が形成されると（図４、図５）、内周側に配置される第１配線３０Ｆ間の距離が保たれ、接触しない。高電圧が印加される際においても第１配線３０Ｆ間の短絡の発生が抑制される。コイル基板２（モータ用コイル基板５０）を用いてモータ１００が形成される場合（図６）、モータ１００の耐電圧が確保され、安定した性能のモータ１００が得られる。

また、コイル基板２が円筒状に巻かれて形成されるモータ用コイル基板５０では、コイル基板２が円筒状に巻かれると、内周側に配置される第１配線３０Ｆはトップ部同士が最も近接し、外周側に配置される第２配線３０Ｂはボトム部同士が最も近接する（図５）。モータ用コイル基板５０では、第１配線３０Ｆのトップ部間の距離ＴＤは、第２配線３０Ｂのボトム部間の距離ＢＤとほぼ等しく保たれる（図５）。そのため、高電圧が印加される際においても第１配線３０Ｆ間の短絡の発生が抑制される。また、第２配線３０Ｂ間の距離も過度に開かないため、モータ用コイル基板５０の占積率も高く維持され得る。モータ用コイル基板５０を用いてモータ１００が形成されることで、より安定した性能のモータ１００が得られる。距離ＴＤが「第１距離」の一例である。距離ＢＤが「第２距離」の一例である。

［実施形態の第１改変例］
図７、図８は、実施形態の第１改変例を示す。第１改変例では、コイル２０、２２、２４を構成する配線の配置が実施形態と異なる。図７は、第１改変例のコイル基板１０２を示す平面図である。図７に示されるように、コイル２０は、１ターン中の半ターンを構成する第１配線３０Ｆが第１面１０Ｆ側に形成され、残り半ターンを構成する第２配線３０Ｂが第２面１０Ｂ側に形成され、隣接する各ターンがずらされながら配置されることによって形成されている。図７ではコイル２０は３ターン分の配線を備える。各ターンを構成する第１配線３０Ｆと第２配線３０Ｂは、フレキシブル基板１０を貫通するビア導体３１を介して電気的に接続されている。

同様に、コイル２２は、１ターン中の半ターンを構成する第１配線３２Ｆが第１面１０Ｆ側に形成され、残り半ターンを構成する第２配線３２Ｂが第２面１０Ｂ側に形成され、隣接する各ターンがずらされながら配置されることによって形成されている。コイル２２は３ターンを備える。各ターンを構成する第１配線３２Ｆと第２配線３２Ｂはビア導体３３を介して電気的に接続されている。コイル２４は、１ターン中の半ターンを構成する第１配線３４Ｆが第１面１０Ｆ側に形成され、残り半ターンを構成する第２配線３４Ｂが第２面１０Ｂ側に形成され、隣接する各ターンがずらされながら配置されることによって形成されている。コイル２４は３ターンを備える。各ターンを構成する第１配線３４Ｆと第２配線３４Ｂはビア導体３５を介して電気的に接続されている。

図７に示されるように、コイル２０を構成する第２配線３０Ｂの一部は、隣のコイル２２を構成する第１配線３２Ｆの一部とフレキシブル基板１０を介して重なっている。コイル２２を構成する第２配線３２Ｂの一部は、隣のコイル２４を構成する第１配線３４Ｆの一部とフレキシブル基板１０を介して重なっている。図７の配置は一例であり、他の改変例では、コイル２０を構成する第２配線３０Ｂの一部は、隣のコイル２２を構成する第１配線３２Ｆの一部と重なっていなくてもよい。コイル２２を構成する第２配線３２Ｂの一部は、隣のコイル２４を構成する第１配線３４Ｆの一部と重なっていなくてもよい。

図８は第１改変例のコイル基板１０２の一部の断面図である。図８は、図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ間の断面図である。第１改変例のコイル基板１０２でも、第１配線３０Ｆ、３２Ｆの線間距離Ｄ１は、第２配線３０Ｂの線間距離Ｄ２よりも大きい。第１配線３０Ｆ、３２Ｆの幅Ｗ１は、第２配線３０Ｂの幅Ｗ２よりも小さい。

第１改変例のコイル基板１０２を用いてモータ用コイル基板５０が形成されると（図４）、内周側に配置される第１配線３０Ｆ間の距離が保たれる。高電圧が印加される際においても第１配線３０Ｆ間の短絡の発生が抑制される。コイル基板１０２（モータ用コイル基板５０）を用いてモータ１００が形成される場合（図６）、モータ１００の耐電圧が確保され、安定した性能のモータ１００が得られる。

［実施形態の第２改変例］
第２改変例では、第１配線３０Ｆの幅Ｗ１（図３、図８参照）は、第２配線３０Ｂの幅Ｗ２とほぼ等しい。その場合でも、第１配線３０Ｆの線間距離Ｄ１は第２配線３０Ｂの線間距離Ｄ２よりも大きい。

２：コイル基板
１０：フレキシブル基板
１０Ｆ：第１面
１０Ｂ：第２面
２０、２２、２４：コイル
３０Ｆ、３２Ｆ、３４Ｆ：第１配線
３０Ｂ、３２Ｂ、３４Ｂ：第２配線
３１、３３、３５：ビア導体
５０：モータ用コイル基板
６０：ヨーク
７０：磁石
８０：回転軸
１００：モータ
１０２：コイル基板

Claims (6)

1. 第１面と前記第１面と反対側の第２面とを有するフレキシブル基板と、
   前記第１面上に設けられるコイル形状の配線と前記第２面上に設けられるコイル形状の配線によって形成されるコイル、とを有するコイル基板であって、
   前記第１面上の配線の線間距離は、前記第２面上の配線の線間距離よりも大きい。
2. 請求項１のコイル基板であって、前記第１面上の配線の幅は前記第２面上の配線の幅よりも小さい。
3. 請求項１のコイル基板であって、前記第１面上の配線と前記第２面上の配線が前記第１面に垂直な光で前記第１面に投影されると、前記第１面上の配線と前記第２面上の配線が重なる。
4. 請求項１のコイル基板を円筒状に巻くことによって形成されるモータ用コイル基板であって、前記第１面が内周側に配置されており、前記第２面が外周側に配置されている。
5. 第１面と前記第１面と反対側の第２面とを有するフレキシブル基板と、前記第１面上に設けられるコイル形状の配線と前記第２面上に設けられるコイル形状の配線によって形成されるコイル、とを有するコイル基板を円筒状に巻くことによって形成されるモータ用コイル基板であって、
   前記第１面が内周側に配置されており、
   前記第２面が外周側に配置されており、
   前記第１面上の配線のトップ部間の第１距離は、外周側に配置される前記第２面上の配線のボトム部間の第２距離とほぼ等しい。
6. 請求項４もしくは請求項５のモータ用コイル基板を円筒状のヨークの内側に配置し、前記モータ用コイル基板の内側に回転軸と磁石を配置することによって形成されるモータ。

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