JP5967800B2

JP5967800B2 - フレキシブルプリント基板のホルダを備えるモータ及びそのモータを用いたアクチュエータ

Info

Publication number: JP5967800B2
Application number: JP2012017899A
Authority: JP
Inventors: 永宮路; 隆之松井; 鈴木　智之; 智之鈴木
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2012-01-31
Filing date: 2012-01-31
Publication date: 2016-08-10
Anticipated expiration: 2032-01-31
Also published as: US20130193814A1; JP2013158172A; DE102013100951A1; US9035506B2

Description

本発明は、フレキシブルプリント基板等の電力供給手段を介して外部の電気回路と接続するモータに関する。

近年、モータと外部回路の接続にはフレキシブルプリント基板が使われることが多い。フレキシブルプリント基板は半田付けの端子部分のみ機構的に固定接続されているので、モータが振動したり、あるいは外部から力が加わってフレキシブルプリント基板が引っ張られるなどすると半田付け部分が動かされ易い。そのため半田付けされたフレキシブルプリント基板の半田付け部分に力が加わって断線や破断を生じる恐れがあった。特に、半田フィレットのエッジは鋭角になっており、断線、破断の可能性は高い。

断線や破断を防ぐため、従来、接着テープや接着剤を用いて補強固定するなどの手段が多く採られている。しかし、接着テープを使用の場合は、材料費のコストアップや剥離紙の剥がし作業追加でコストアップになることや剥離紙の廃棄物が出るなどの問題がある。また、接着剤を使用の場合は、品質的に安定しないこと、接着剤の管理がむずかしいこと、乾燥に時間と設備が必要なこと、接着必要箇所以外へ接着剤が付着しやすいなどの問題がある。さらに、接着テープや接着剤を用いて補強固定する方法では、乾燥に時間を要するほか安定した品質を長期に維持できないなどの問題がある。

これに対し、特許文献１には、テープや接着による補強を必要とせずにフレキシブルプリント基板３の引っ張りによる半田接点の断線を防止するモータ（ＦＤＤ用スピンドルモータ）が開示されている。具体的には、図５に示すように、モータのステータを構成するプリント基板１の周縁部より突出する腕状の突出部７によりフレキシブルプリント基板３を係止する構成とし、フレキシブルプリント基板３が引っ張られた場合でも直接引っ張り力が半田接点に加わらないようにするものである。なお、本段落における要素の符号は、特許文献１によって付与されたものであり、後述する本発明の要素の符号とは異なる。

また、特許文献２には、フレキシブルプリント基板８に局部的な力が加わらないように構成したリニアモータが開示されている。具体的には、図６に示すように、ボビン６の上面にクランプ１２を設け、ボビン６と同じ耐熱絶縁性の樹脂により構成し、このクランプ１２によって、フレキシブルプリント基板８の一端がボビン６の上端面６Ａにクッション１３を介して押し付けられているものである。クッション１３はゴム板等から構成される。なお、本段落における要素の符号は、特許文献２によって付与されたものであり、後述する本発明の要素の符号とは異なる。

特開２００２−１１９００４号公報特開平１０−１７４４１０号公報

しかし、特許文献１に開示されている手段は、モータが円筒となっていることからその端子部付近に設けることは構造上むずかしく、また、設けたとしてもフレキシブルプリント基板の断線や破断を抑制する効果もあまり期待できないという問題がある。また、フレキシブルプリント基板を係止する突出部は固定されているものであり、何らかの補修が必要となった際にその部分だけを取り外すができないという問題点もある。特許文献２に開示される手段は、フレキシブルプリント基板をクッションを介してクランプで挟みこんでしまうため遊びの間隙が全く存在せず、却ってフレキシブルプリント基板を取り付ける際などの融通性が乏しいという問題がある。

本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、フレキシブルプリント基板の取付けが正確かつ確実であって、取付け後もフレキシブルプリント基板の断線や破断を防止して安定した品質を維持でき、何らかの支障が生じた場合にはフレキシブルプリント基板とともに取り外すことが可能なホルダを有するモータ及びそのモータを用いたアクチュエータを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、（１）ロータと、ロータを回転自在に支持するステータと、ステータに巻着された励磁コイルと、ステータの外側に設けられ、駆動電力を供給するフレキシブルプリント基板を保持するホルダとを備え、ホルダが、フレキシブルプリント基板を載置する本体部と、本体部の第１の面側にその長辺の１つに沿って設けられ、フレキシブルプリント基板を挿通させる第１の開口を形成する架橋部と、本体部の第２の面側に２つの短辺に沿って設けられ、励磁コイルの端子台の一部に着脱可能に嵌合する係止部とを備え、前記本体部が、複数の端子の一部を挿通させる複数の第２の開口と、前記第２の面側に設けられ、前記複数の第２の開口に挿通された隣接する前記複数の端子を隔離する隔離壁と、を備えることを特徴とするモータを提供する。

（２）第１の開口が、その縦方向において、フレキシブルプリント基板の厚さの１．３倍から１．６倍の範囲の距離を有することを特徴とする上記（１）に記載のモータを提供する。

（３）上記（１）又は（２）に記載するモータと、モータを制御する制御回路と、ギア装置とを備えることを特徴とするアクチュエータを提供する。

本発明に係るモータ及びそのモータを用いたアクチュエータは、フレキシブルプリント基板の取付けが正確かつ確実であって、取付け後もフレキシブルプリント基板の断線や破断を防止して安定した品質を維持でき、何らかの支障が生じた場合にはフレキシブルプリント基板をホルダとともに取り外すことが可能である。より具体的には、ホルダの本体部は、フレキシブルプリント基板への上方向からの外力に対して、フレキシブルプリント基板の動きを止めて外力を分散吸収することができる。また、ホルダの架橋部により形成される第１の開口を挿通したフレキシブルプリント基板は、架橋部により縦方向の外力による動きを制限することができる。その結果、モータとフレキシブルプリント基板の接続部（特に半田フィレット部分）へ直接の外力が及ばないように、半田フィレット部付近のフレキシブルプリント基板の変形を抑制して、フレキシブルプリント基板の断線や破断の防止ができる。

本発明に係るモータの実施形態を示す斜視図である。ホルダを示す斜視図である。（ａ）本発明に係るモータを１次ギアと組立てた断面図、（ｂ）モータにホルダとフレキシブルプリント基板とを取り付けた部分を示す拡大断面図である。本発明に係るモータを用いたアクチュエータを示す分解斜視図である。従来のフレキシブルプリント基板の接続手段の一例を示す図である。従来のフレキシブルプリント基板の接続手段の他の例を示す図である。

（第１の実施形態）
これより、図１ないし図３を参照しつつ、本発明に係る第１の実施形態としてモータの実施形態を説明する。図１に示すように、モータ１は、ロータ２と、ロータ２を回転自在に支持するステータ３と、ステータ３に巻着された励磁コイル４と、ステータ３の外側に設けられ、駆動電力を供給するフレキシブルプリント基板５を保持するホルダ６とを備えている。モータ１の所定の箇所には、励磁コイル４の複数の端子４１が突出している。そして、ホルダ６は、図２に示すように、フレキシブルプリント基板５を載置する本体部６１と、本体部６１の第１の面６１ａ側にその長辺６２の１つに沿って設けられ、フレキシブルプリント基板５を挿通させる第１の開口６３を形成する架橋部６４と、本体部６１の第２の面６１ｂ側に２つの短辺６５に沿って設けられ、励磁コイル４の端子台４２の一部に嵌合して全体を係止する係止部６６とを備えている。

さらに、ホルダ６の本体部６１は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、複数の端子４１の一部を挿通させる複数の第２の開口６７を有しており、また、第２の面６１ｂ側には複数の第２の開口６７に挿通された複数の端子４１の間を隔離するための隔離壁６８を有している。

フレキシブルプリント基板５とホルダ６の装着は、次のように行う。まず、フレキシブルプリント基板５をホルダ６の第１の開口６３に挿通した後、その半田付け用ランド部５１がホルダ６の第２の開口６７を覆うように仮位置決めする。次に、半田付け用ランド部５１にモータ１の励磁コイル４の端子４１の一部を通しながら、ホルダ６の係止部６６をモータ１の励磁コイル４の端子台４２の一部に嵌合させて装着する。最後に、半田付け用ランド部５１に半田付けを施す。

ここで、ホルダ６の係止部６６は、円筒状のモータ１の外形形状に沿うように設定でき、また、端子台４２の一部に係止によって接合されているため、フレキシブルプリント基板５とモータ１との接続部に何らかの支障が発生した場合、係止部６６でモータ１から取り外すことが可能である。

半田付けに際しては、ホルダ６の本体部６１の第１の面６１ａが平面になってフレキシブルプリント基板５を受けているので、半田付けによる外力や取り扱い上の外力などを本体部６１が吸収してくれるので、フレキシブルプリント基板５へのダメージを防ぐことができる。

また、モータ１を外部回路や外部制御機器に接続する際の取り扱い時にフレキシブルプリント基板５が引っ張られることがあるが、この際にはホルダ６の架橋部６４と本体部６１により形成される第１の開口６３を挿通したフレキシブルプリント基板５は、架橋部６４により外力による縦方向の動きを制限し外力を緩和することができる。

その結果、モータ１の端子４１とフレキシブルプリント基板５の接続部すなわち半田フィレットの形成部分へ直接的に外力が及ばないので、フレキシブルプリント基板５の断線や破断などの不良を防止できることとなる。

ここで、本体部６の第２の開口６７の第２の面６１ｂ側には、隔離壁６８が設けられている。これは、フレキシブルプリント基板５の半田付け用ランド部５１に半田付けを施した際、第２の面６１ｂ側に流出したり飛散する半田や半田ひげなどが万一生じたとしても、隣接する他の端子４１にショートするなどの影響が及ばないようにしたものであり、モータ１の信頼性の向上に貢献する。

図２では、隔離壁６８は第２の開口６７の縁部から延在するように設けているが、その位置や形状は特に限定されることはない。例えば、第２の開口６７の縁部から離間して設けてもよいし、また、第２の開口６７の縁部の全周囲を覆わずに一部に切欠きがあってもよく、隣接する端子４１を隔離するという目的が達成できればよい。

本実施形態の有効性を検証するにあたっては、ホルダ６の第１の開口６３の縦方向寸法をフレキシブルプリント基板５の厚さとの対比をもって検証した。検証に使用したフレキシブルプリント基板５の厚さ０．２２５ｍｍに対し、第１の開口６３の縦方向距離は０．３〜０．３５ｍｍの範囲で好適な結果を得た。比率をもって表すと、第１の開口６３の縦方向寸法がフレキシブルプリント基板５の厚みの１．３倍から１．６倍の範囲となる。１．３倍より小さいとフレキシブルプリント基板５を第１の開口６３に挿通させ難くなり、１．６倍より大きいとフレキシブルプリント基板５の動きを制限する架橋部６４の機能が低下してしまう結果となった。

ホルダ６の第１の開口６３の横方向寸法は、フレキシブルプリント基板５の外形形状に応じてその動きを制限する機能を持たせるように設定すればよい。

なお、本実施形態において、モータ１は、その構造において特定のものに限られるものではなく、ステッピングモータのほか他の種類のモータであってもよい。

（第２の実施形態）
次に、図４を参照しつつ、本発明に係る第２の実施形態としてアクチュエータの実施形態を説明する。アクチュエータ７は駆動力を発生するモータ１と、プリント基板８１に実装されてモータ１を制御する制御回路８と、モータ１の出力を外部へ伝達するためのギア装置９とを備える。図４では、ギア装置９がモータ１の出力軸とともに回転する１次ギア９１のほかに２次ギア９２、３次ギア９３及び出力ギア９４から構成される例を示しているが、これらに限定されることなく、アクチュエータ７の用途に応じて適宜最適の組合せを構成することができる。

プリント基板８１に一端を接続されたフレキシブルプリント基板５は、前述したホルダ６を介してモータ１の端子４１に接続されている。プリント基板８１の外側には外部接続用の端子８２が突出して形成されている。

図４では、モータ１の１次ギア９１側の軸受に略円形の弾性部材１１を、反対側の軸受に略長円形の弾性部材１２をそれぞれ嵌合する例を示している。これらの弾性部材１１，１２は、モータ１の振動や騒音を吸収するためのものであり、例えばゴムなどの素材で構成されている。弾性部材１１，１２はいずれも、アクチュエータ７のケース７１の内部に設けられた凹部に把持されており、回転しないようになっている。

弾性部材１２は、その中央にモータ１の軸受に嵌合する貫通孔１３を有しており、さらに、その内側すなわちモータ１の側（図示せず）には貫通孔１３を中心として上下の位置に２つの回転防止用の凸部を有している。これら凸部は、モータ１の底面に設けられた回転防止用の凹部又は貫通孔１４と嵌合し、モータ１とケース７１との相対的な回転をより一層防止するものである。

フレキシブルプリント基板５は、その一方向において半田付け用ランド部５１がモータ１の端子４１に挿入されて半田付けされており、電気的に接続されている。他方向においては、ケース７１に配したプリント基板８１に電気的に接続されており、プリント基板８１に設けられた外部接続用の端子８２と電気的につながっている。モータ１はプリント基板８１と直接には接続されず、フレキシブルプリント基板５を介することによって、モータ１の駆動時の振動や騒音が弾性のあるフレキシブルプリント基板５によって吸収されることとなる。

モータ１の端子４１とプリント基板８１を直接に接続した場合は、モータ１の端子４１からプリント基板８１へ、さらにプリント基板８１が固定されたケース７１へとモータ１の振動や騒音が伝播してしまうが、モータ１の端子４１とプリント基板８１の間にフレキシブルプリント基板５により電気的に接続することにより、最終的にケース７１への振動や騒音の伝播が大きく低減されることとなる。

このように、フレキシブルプリント基板５を介材させる長所を発現し、かつ、維持するためには、フレキシブルプリント基板５とモータ１との接続が接続時のみならずモータ１の可動期間を通じて良好でなければならない。前述したホルダ６は、第２の開口６７及び隔離壁６８を有する本体部６１の構成によりフレキシブルプリント基板５をモータ１の端子４１に正確かつ確実に半田付けすることができ、また、第１の開口６３を形成する架橋部６４によってフレキシブルプリント基板５に接続後に外力が加わったとしても半田付けされた接続部が断線や破断することを防止するのに寄与する。

本発明に係るモータ及びアクチュエータは、自動車のエアコンなどの車載用機器のほかに、プリンタやスキャナなどのＯＡ機器、各種通信機器、医療機器などの広範な分野において利用できるものである。

１モータ
１１略円形の弾性部材
１２略長円形の弾性部材
１３貫通孔
１４凹部又は貫通孔
２ロータ
３ステータ
４励磁コイル
４１端子
４２端子台
５フレキシブルプリント基板
５１半田付け用ランド部
６ホルダ
６１本体部
６１ａ第１の面
６１ｂ第２の面
６２長辺
６３第１の開口
６４架橋部
６５短辺
６６係止部
６７第２の開口
６８隔離壁
７アクチュエータ
７１ケース
８制御回路
８１プリント基板
８２端子
９ギア装置
９１１次ギア
９２２次ギア
９３３次ギア
９４出力ギア

Claims

ロータと、
前記ロータを回転自在に支持するステータと、
前記ステータに巻着された励磁コイルと、
前記ステータの外側に設けられ、駆動電力を供給するフレキシブルプリント基板を保持するホルダと、を備え、
前記ホルダが、
前記フレキシブルプリント基板を載置する本体部と、
前記本体部の第１の面側にその長辺の１つに沿って設けられ、前記フレキシブルプリント基板を挿通させる第１の開口を形成する架橋部と、
前記本体部の第２の面側に２つの短辺に沿って設けられ、前記励磁コイルの端子台の一部に着脱可能に嵌合する係止部と、を備え、
前記本体部が、
複数の端子の一部を挿通させる複数の第２の開口と、
前記第２の面側に設けられ、前記複数の第２の開口に挿通された隣接する前記複数の端子を隔離する隔離壁と、を備えることを特徴とするモータ。
前記第１の開口が、その縦方向において、前記フレキシブルプリント基板の厚さの１．３倍から１．６倍の範囲の距離を有することを特徴とする請求項１に記載のモータ。
請求項１又は２に記載するモータと、前記モータを制御する制御回路と、ギア装置とを備えることを特徴とするアクチュエータ。