JP4572550B2 - モータ用検出器およびモータ - Google Patents

Description

本発明は、工作機械、ロボット、福祉機器等に使用されるモータおよび検出器に関するもので、特にその電気配線用結線基板に関する。

モータのエンドブラケットに角度検出器用のホール素子を取り付け、このホール素子にて回転子マグネットの磁極を感知し、その信号によって駆動回路を経由して固定子コイルに通電させる作用を行わせることは公知である（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−２３６６６号公報

このホール素子の取り付け方として、上記特許文献１記載のモータでは、エンドブラケットを合成樹脂で形成し、このエンドブラケットの一部にホール素子の取り付け用装着孔を設けて装着させていた。しかしながら、エンドブラケットの一部にホール素子の取り付け用装着孔を形成する工程が増え、ホール素子のリードを装着孔に貫通させる作業が面倒であった。
図４はホール素子の別の取り付け方を採用した従来のモータおよび角度検出器の構成図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
従来のモータおよび角度検出器は、主にモータ用のコイル１、マグネット２とヨーク３、角度検出器用のホール素子４、マグネット５とヨーク６とで構成され、６個のコイル、４個のホール素子をモータ反負荷側の結線スペース（樹脂充填部）７にて、リード線のはんだ付けにより配線し、樹脂を注型して製作している。

工作機械、ロボット、マイクロ・デバイス等の更なる小形、軽量化および、民生機器におけるデザイン重視の目的などから、モータおよび検出器には可能な限りの小形化が求められている。
しかし、従来のモータ構造では、配線を行うための充分な結線スペースを必要とし、小さくすることが難しい。また、直径０．３ｍｍのリード線による、２．５×１．５×０．６ｍｍの大きさのホール素子への配線は、たいへん小さく複雑で、はんだ付けが容易でなく、また誤配線を起こしやすく、作業性、信頼性に欠ける。従って、このような作業は熟練技能者にしか行えない。
さらに、結線スペースにおいて、モータ用リード線と、角度検出器用リード線とが絡み合うため、電磁波ノイズの影響を受け、磁気方式による角度検出器の精度を悪くしている。また、ホール素子にリード線をはんだ付けした後、ホール素子を位置決めしてエンコーダ用ヨークに接着する作業は、ホール素子の安定が悪く、取り付けの精度および作業性がよくない。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、小形化、高精度化、生産性、信頼性などに優れたモータおよび検出器の結線方法を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、請求項１記載のモータ用検出器の発明は、モータ用配線パターンの載ったリジッド基板と、検出器用配線パターンの載ったフレキシブル基板と、前記フレキシブル基板に取り付けられたホール素子と、検出器用ヨークと、を備えたモータ用検出器であって、前記リジッド基板と前記フレキシブル基板と前記ホール素子と前記検出器用ヨークとが充填用樹脂で固定され、かつ、前記フレキシブル基板の折り曲げにより前記ホール素子を前記検出器用ヨークに近づけたことを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載のモータ用検出器において、固定用のスルーホールを前記リジッド基板と前記フレキシブル基板に各々設け、該スルーホールをはんだ付けすることでそれぞれを固定するようにしたことを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１記載のモータ用検出器において、入出力ケーブル線を前記リジッド基板側のみから取り出せる配線パターンを構成したことを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１記載のモータ用検出器において、前記リジッド基板もしくは前記フレキシブル基板に前記充填用樹脂を流すための貫通穴を設けたことを特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項１記載のモータ用検出器において、前記フレキシブル基板の折り曲げ部に、切り欠きもしくは補強用パターンを設けたことを特徴とする。
請求項６記載のモータの発明は、請求項１〜５のいずれかの１項記載のモータ用検出器を有することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によると、結線スペースが節約され、モータを小形化でき、また、ホール素子のはんだ付け作業も容易になるため、誰でも作業を行える。
また、モータ用配線パターンと検出器用配線パターンとの絶縁距離を確保することで、電磁波ノイズの影響を受けにくくなり、検出器の精度を向上できる。
そして、電磁波ノイズの影響を受けにくく、精度を向上することができる。
さらに、ホール素子の自動実装も可能な構造であり、より生産性、信頼性を向上することができる。
請求項２に記載の発明によると、リジッド基板とフレキシブル基板の接合を、はんだ付けにより容易に行え、充分な接合強度が得られるため、生産性、信頼性を向上することができる。
請求項３に記載の発明によると、結線基板の入出力ケーブル線を、全てリジッド基板から取り出すことにより、ケーブル線の引っ張りに対して、充分な強度を確保でき、信頼性を向上することができる。
請求項４に記載の発明によると、結線基板に設けた貫通穴により、充填樹脂が流れやすくなり、短時間で隙間なく樹脂充填が行え、生産性、品質を向上することができる。
請求項５に記載の発明によると、フレキシブル基板に設けた切り欠きもしくは、補強用パターンにより、基板の折り曲げに対して、充分な強度が確保でき、信頼性を向上することができる。
請求項６に記載の発明によると、基板化により、結線スペースが節約された小形のモータを得ることができる。
以上のように、これらの発明によると、モータおよび検出器の、小形化、高精度化、生産性、信頼性の向上が図れ、工作機械、ロボット、マイクロ・デバイスの分野はもとより、デザインが重視される、福祉機器、アミューズメント機器、人型ロボットなど種々の用途にも適用できる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は本発明の第１実施例を示すモータ用結線基板の構成図で、（ａ）は取り付け前、（ｂ）は取り付け後である。
図において、４はホール素子、８はリジッド基板、９はフレキシブル基板、１０はシールド付きケーブル線、１１は固定用スルーホール、１２は樹脂充填部、１３は貫通穴、１４は入出力ケーブル線用ランド、１６は切り欠き、１７は補強用パターンである。
この結線基板は、モータ用配線パターンの載ったリング状のリジッド基板８と、角度検出器用配線パターンの載ったフレキシブル基板９から成り、これにホール素子４を実装後、（ｂ）に見られるようにフレキシブル基板８を折り曲げて、配置を行う。ホール素子４の数については、角度検出器に要求される精度に応じ、２個、４個、６個とさまざまである。
このように基板化したことで、従来に比べて結線スペースが小さくなり、モータを小形化でき、また、リード配線に比べ、ホール素子のはんだ付け作業が容易になり、はんだ付け箇所も減って、誰でも作業が行える。
次に、モータ用配線パターンをリジッド基板に、角度検出器用配線パターンをフレキシブル基板に配置して、絶縁距離を確保し、この基板から先にはシールド付きケーブル線１０を使用している。そのため、電磁波ノイズの影響を受けにくく、磁気方式による角度検出器の精度を向上できる。
リジッド基板８とフレキシブル基板９の固定については、両面テープ、接着剤等を使用してもよいが、小形で充分な接着面積が確保できない場合には、本図のように、各々に固定用スルーホール１１を設けて、はんだ付けにより固定することで、充分な接合強度が確保できる。
また、このように基板化した場合に、樹脂充填部１２の全体に樹脂が流れにくくなるという問題が考えられるが、基板に数箇所の貫通穴１３を設けて、樹脂の通り道を確保している。
次に、リジッド基板８にモータ用配線パターン、フレキシブル基板９に角度検出器用配線パターンを配置し、各基板から入出力ケーブル線を取り出すと、万一ケーブルが引っ張られた場合に、フレキシブル基板の強度が問題となるが、リジッド基板８側の入出力ケーブル線用ランド１４から全て取り出せるよう配線パターンを構成することで、引っ張りに対する充分な強度を確保している。
また、フレキシブル基板９の折り曲げの際、コーナ部に応力が集中し、基板が切れる恐れがあるが、各コーナ部に、丸みを帯びた切り欠き１６および補強用パターン１７を設けて、折り曲げ時の応力集中を避け、充分な強度を確保している。

図２は、本発明のモータ用結線基板の取り付け方法を示す図である。
図において、１はコイル、３はヨーク、４はホール素子、６はヨーク、８はリジッド基板、９はフレキシブル基板、１２は樹脂充填部、１５は位置決め兼注型用ジグである。
位置決め兼注型用ジグ１５を使用することにより、ホール素子４をはんだ付けした後、フレキシブル基板９を折り曲げ、このジグ１５に沿って挿入するだけで、ホール素子４が傾くことなく、精度よく取り付けられ、角度検出器の精度を向上できる。

図３は、第２実施例を示すモータ用結線基板の構成図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
図において、８はリジッド基板、１０はシールド付きケーブル線、１８はコネクタである。
結線基板を構成するリジッド基板８の上にコネクタ１８を配置して、シールド付きケーブル線１０を別ユニット化しているのが特徴である。
これにより、結線等の組立作業時にケーブル線が邪魔にならないため、作業性が向上する。
また、コネクタ１８を使用しているため、ケーブル線１０の引っ張りに対し、充分な強度があり、仕様に応じてのケーブル線の交換も容易に行うことができる。

以上のように、本発明によれば、モータおよび検出器の電気配線をリジッド基板とフレキシブル基板で構成した結線基板にて行ない、検出器用ホール素子をフレキシブル基板側に取り付け、基板を折り曲げてホール素子を配置することによって、高品質な小形モータにまとめることができ、工作機械、ロボット、マイクロ・デバイスの分野はもとより、デザインが重視される、福祉機器、アミューズメント機器、人型ロボットなど種々の用途にも適用できる。

本発明の第１実施例を示すモータ用結線基板の構成図で、（ａ）は取り付け前、（ｂ）は取り付け後である。 本発明のモータ用結線基板の取り付け方法を示す図である。 本発明の第２実施例を示すモータ用結線基板の構成図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 従来のモータの構成図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。

符号の説明

１ コイル
２ マグネット
３ ヨーク
４ ホール素子
５ マグネット
６ ヨーク
７ 結線スペース（樹脂充填部）
８ リジッド基板
９ フレキシブル基板
１０ シールド付きケーブル線
１１ 固定用スルーホール
１２ 樹脂充填部
１３ 貫通穴
１４ 入出力ケーブル線用ランド
１５ 位置決め兼注型用ジグ
１６ 切り欠き
１７ 補強用パターン
１８ コネクタ

Claims (6)

1. モータ用配線パターンの載ったリジッド基板と、検出器用配線パターンの載ったフレキシブル基板と、前記フレキシブル基板に取り付けられたホール素子と、検出器用ヨークと、を備えたモータ用検出器であって、
   前記リジッド基板と前記フレキシブル基板と前記ホール素子と前記検出器用ヨークとが充填用樹脂で固定され、かつ、前記フレキシブル基板の折り曲げにより前記ホール素子を前記検出器用ヨークに近づけたことを特徴とするモータ用検出器。
2. 固定用のスルーホールを前記リジッド基板と前記フレキシブル基板に各々設け、該スルーホールをはんだ付けすることでそれぞれを固定するようにしたことを特徴とする請求項１記載のモータ用検出器。
3. 入出力ケーブル線を前記リジッド基板側のみから取り出せる配線パターンを構成したことを特徴とする請求項１記載のモータ用検出器。
4. 前記リジッド基板もしくは前記フレキシブル基板に前記充填用樹脂を流すための貫通穴を設けたことを特徴とする請求項１記載のモータ用検出器。
5. 前記フレキシブル基板の折り曲げ部に、切り欠きもしくは補強用パターンを設けたことを特徴とする請求項１記載のモータ用検出器。
6. 請求項１〜５のいずれかの１項記載のモータ用検出器を有することを特徴とするモータ。

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