JP6473613B2 - プログラマブル電子モジュールおよび超小型電動機 - Google Patents

Description

本発明は、電気導体路を有する電子回路基板と、前記導体路に接した、特にエンコーダまたはモーションセンサのようなセンサ部品といったプログラマブル電子部品を含んだ電子部品と、前記導体路に接続された、外部プラグラミングユニットの接触ピンが接触するための電気的接触面を有し、前記電子回路基板は、前記電子部品が備えられた組付部と、前記組付部から離間して延びる接続部を備えたプログラマブル電子モジュールに関する。

たとえば駆動システムたとえば超小型電動機に組み込まれた電子モジュールたとえばエンコーダ、スピードコントローラ、モーションコントローラ等のプログラミングないしコンフィギュレーションには、通例、組付装置において電子モジュールに接触ピンによる電気的接触が必要である。電子モジュールのこうした電気的接触は、最終組付けステップで、たとえば電子部品が内蔵されている超小型電動機の駆動装置のハウジングが閉じられる前に行なわれるのが通例である。組付装置における確実かつ安価な電気的接触を確かなものとするためには、電気的接触に必要な接触面の寸法を任意に小さく選択することはできない。それゆえ、こうした接触面の組込みは、特に超小型電動機の場合、大きな難点をもたらすことになる。このような超小型電動機にあっては、プログラミングされる部品、特にセンサチップは、正確にロータに合わせて、つまりロータのセンシングマグネットに合わせて配置することが必要である。その結果、二次部品、たとえば電子回路基板は正確に配置されず、所要のポジションのために接触面の位置が不正確になるため、接触面の大きさが非常に狭小であることに起因して接触する接触ピンの確実な自動接触に際して制限が生ずることになる。また、一般に、特に安価な電子回路基板の製造プロセスが利用される場合には、導体路の配線パターンと電子回路基板の輪郭との間の無視できないズレを引き起こす電子回路基板製造時の製造公差によっても不正確さがもたらされる。

本発明の目的は、前記の短所を回避して、接触面の確実かつ安価な自動接触を可能にすることである。

本発明によれば、前記課題は、前記組付部には、材料脆弱化領域を介して前記組付部に結合された前記電子回路基板の延出部が形成され、前記延出部に前記接触ピンが接触するための前記電気的接触面が備えられていることによって解決される。前記延出部は、前記延出部が本発明による電子モジュールを収容するための特に超小型電動機のハウジングを越えて延び出ているため、前記接触面はハウジングの外周よりも突出しており、それゆえに、接触ピンによる容易な接触が可能となるような寸法に設計されている。接触が行なわれた後、前記延出部は本発明によって設けられた材料脆弱化領域にて容易に切り離されることができるので、前記延出部は、完成した機器、たとえば電動機には、もはや存在していない。前記材料脆弱化領域は、前記延出部と前記組付部との間の移行部に位置しているのが好適である。

この場合、本発明によれば、前記接触面は、自動的接触を可能とすべく、両側接触面、すなわち“ボトムアンドトップ”接触面として形成しておくのが有利である。さらに、本発明によれば、組付装置において接触面の正確な配置が可能となるように、前記延出部に通し穴を配設するのが好適である。

さらに、本発明によれば、装置、たとえば超小型電動機の駆動装置と組付装置間の位置のズレの補正のために、本発明による延出部において、前記材料脆弱化領域と前記接触面との間に、たとえばポリイミド製のフレキシブル領域を形成しておくのが有利である。本発明によれば、さらに、前記延出部の自由端に、規格化された差込みコネクタによるマニュアルでの接触のためのストリップ状の接触面を設けておくのが好適である。フレキシブル領域は、好適には、組付部および延出部よりも柔軟な材料で作られている。

前記材料脆弱化領域にくりぬき穴を形成することにより、この材料脆弱化領域における切り離し幅を短縮することができる。このくりぬき穴は、好適には、プログラマブル電子部品の一部分、たとえば角領域が可視となるようにして配置されている。これにより、カッティングツールによる切り離しに際して、部品の損傷を回避することができる。さらに、前記材料脆弱化領域の側辺には鋭角の材料切れ込みが形成されていてよく、これによって同じく、本発明による延出部の切り離しが容易になる。本発明による延出部の切り離しが行なわれた後は、導体路は切断端が可視であり、スズめっきまたは金めっき被覆されていないために、組付部に配されたこのような延出部が切り離されたか否かを容易にチェックすることが可能である。前記延出部の分離端は、特に、前記組付部の包絡円上に位置している。

本発明は、本発明によるプログラマブル電子モジュールを有する、特に電動機外径が２２ｍｍ以下の超小型電動機に関する。

本発明の好ましい実施形態は従属請求項に記載されており、添付の図面に示した複数の実施形態を参照してより詳細に説明する。各図は以下を示している。
本発明によるプログラマブル電子モジュールの平面図である。 図１に示したモジュールの側面図である。 図１に示した本発明によるモジュールの背面図である。 本発明による、電子モジュールの組み込まれた超小型電動機の断面図である。 図４に示した電動機への本発明による電子モジュール組付装置の概略的な断面図である。 導体路の配線パターンを見ることができる、図１に示した平面図である。

各図において、同じ部品には同一の符号を付してある。

図１から６に関する以下の説明において、本発明は下記の実施形態およびそれらの特徴組み合わせに限定されるものではなく、むしろ、それぞれの実施形態の個々の特徴はいずれもそれと関連して説明された他のすべての特徴とは独立にそれ自体本発明上不可欠の要素であり、また、その他の特徴と組み合わされても同じく本発明上不可欠の要素である旨は、本発明の範囲に属するものとして、明確に特許請求の対象に含まれることとする。

図１および６から明らかなように、本発明によるプログラマブル電子モジュールは、導電性の導体路１ａを備えた電子回路基板１を含んでいる。電子回路基板１には、導体路１ａ上に複数の電子部品が配置されており、これらの電子部品４，５はプログラマブル電子部品４、たとえばエンコーダまたはモーションセンサなどのセンサ部品を含むとともに、さらに別の制御または測定装置の電子部品５を含んでいる。たとえばプログラマブル電子部品４は好ましくは電子回路基板１の一方の面に配置され、別の部品５はたとえば電子回路基板１の他方の面に配置されている。電子回路基板１は、たとえばリジッド、リジッドフレキシブルまたはフレキシブル基板である。フレキシブル基板は、たとえばポリイミドからなる。本発明による電子回路基板１は、電子部品５とプログラマブル電子部品４とが配置された組付部６を有するとともに、組付部６から離間して延びる接続部７を有している。この接続部７は、好適には帯状に形成されており、すなわちその長さ寸法はその幅よりも大きい。接続部７は、たとえば３．６ｍｍの幅を有している。図示した有利な実施形態において、組付部６は円形に形成され、すなわち、組付部６は、組付部６の中心点Ｍを中心とし、真円から逸脱した径方向の突出部などが位置する円形の包絡線１５によって包囲されている。この包絡線１５は、たとえば６．６ｍｍの直径を有している。プログラマブル電子部品４の底面は、たとえば組付部６の組付面の５０％以上を覆っている。組付部６には、接続部７とは反対側に、たとえば組付部６の中心点Ｍを通って延びる接続部７の長手方向中心軸Ｙ−Ｙに対して片側に偏倚して、延出部８が組付部６に形成されている。この延出部８は、特に、２つの部分９，１１、詳細には、たとえば鈍角をなして互いに連続する２本のアーム１０ａ，１０ｂからなる第一の部分９と、接続部７の延長方向で、たとえば正反対に対向する方向に、第一の部分９に連続する第二の部分１１とから構成することができる。ただし、本発明による延出部８は、たとえば接続部７の延長方向にまっすぐに延びていてもよい。また、延出部８は、接続部７に対して任意の円周角だけ偏倚して組付部６の円周方向に配置されていてもよい。

本発明による電子回路基板１の延出部８と組付部６との間には、特に、材料脆弱化領域１２が形成されている。この材料脆弱化領域１２の形成は、たとえばくりぬき穴１３を設け、これによって、延出部８の互いに対向するそれぞれの側辺１４の間に位置する材料域を短縮し、こうしてこの部分の脆弱化を達成することによって実現することができる。さらに、本発明によれば、組付部６と延出部８とが互いに直接連続する領域において、延出部８の互いに対向する側辺１４に、鋭角の材料切れ込み１６を設けるようにすることもできる。この材料切れ込み１６によってもまた、または、さらに、材料脆弱化がもたらされる。くりぬき穴１３および／または鋭角の切れ込み１６によって、互いに対向する双方の側辺１４の間に位置する材料域ないし、側辺１４とくりぬき穴１３との間に位置する材料域は短縮される。本発明による材料脆弱化領域１２の形成により、延出部８を組付部６から容易に切り離すことが可能になる。こうした切り離しは、たとえば適切なカッティングツールによって行なうことができる。くりぬき穴１３は、特に、たとえばプログラマブル電子部品４の角領域６ａが可視となるようにして配置されている。

延出部８には、本発明による電気的接触面１７が形成されており、これらの接触面は延出部８に配置された導体路１ａを介してプログラマブル電子部品４と接続されている。これらの接触面を経て、プログラマブル電子部品４のコンフィギュレーションないしプログラミングのためにプログラミング装置との電気的接触を行なうことができる。このために、これらの接触面１７には、プログラミング装置が備える接触ピン３６が接触させられる。本発明による電子回路基板の延出部８により、接触面１７は、良好なアクセス性と最適な電気的接触性が得られるように、大きくすることができる。

好ましくは円形に形成された、たとえば４個の接触面１７が備えられると有利であり、これらは、たとえば延出部８の表側から裏側まで至る連続的な接触面を含むことができ、したがって、いわゆる“ボトムアンドトップ”接触面１７である。接触面１７は、それらの中心点が、たとえば組付部６の特に中心点Ｍを中心とした円弧上に配置されている。この場合、接触面１７は、第一のアーム１０ａ上、および／または第二のアーム１０ｂ上に形成されてもよい。接触面１７は、特に、少なくとも部分的にアーム１０ａ，１０ｂの角領域にあり、この領域では鈍角の形成により大きな延出面となるからである。延出部８には、中心点Ｍの半径方向外方に偏倚して配置された接触面１７に対向して、好ましくは鈍角をなす部分９のアーム１０ａに、通し穴１８が設けられている。この通し穴により、本発明による電子回路基板１を、プログラマブル電子部品４のコンフィギュレーションおよびプログラミングのために、外部プログラミング装置の接触ピンによる確実な電気的接触ができるように、組付装置２１にポジショニングすることができる（図５参照）。延出部８の自由端には、たとえば規格化された差込みコネクタによるマニュアルでの接触を可能とするストリップ状の接触面１９が形成されている。

特に図３から分かるように、プログラマブル電子部品４は、たとえば方形、特に、たとえば一辺の長さが５ｍｍの正方形の底面を有しており、組付部６は、前記底面の角領域６ａが組付部６の包絡線１５上に位置するような寸法に設計されている。これにより、本発明によれば、組付部６の大きさをプログラマブル電子部品４の大きさに最適に適合させることができるが、プログラマブル電子部品４の角領域は包絡線１５の範囲内または範囲外に位置することも可能である。

本発明によれば、本発明によるプログラマブル電子モジュールは、特に、電子部品たとえばエンコーダ、速度制御器、運動制御器などが組み込まれた駆動システムに使用される。特に、この駆動システムは、センシングマグネット３１が組み込まれたブラシレス超小型電動機である。図４は、本発明によるこのような超小型電動機２０が示されている。このような超小型電動機２０は、端部側にロータマグネット２２が取り付けられたロータシャフト２３を有している。ロータシャフト２３とロータマグネット２２とは一緒に超小型電動機２０のロータを形成し、前記ロータを包囲するコイル２４の内部を回転する。コイル２４の外周には、コイル２４を包囲する鉄ヨーク２６が配置されている。鉄ヨーク２６とコイル２４とは一緒に本発明による電動機２０のステータを形成する。鉄ヨーク２６とコイル２４とからなるステータは、外周がモータハウジング２７によって包囲され、該モータハウジングの一方の端部はエンドキャップ２８で閉鎖される。モータハウジング２７は、たとえば７．３ｍｍの外径を有している。このエンドキャップ２８には、ロータシャフト２３を回転可能に支持するロータリーベアリング２９を収容するための軸受台が配されている。また、エンドキャップ２８の内部には、センシングマグネット３１が回転可能に配置されるマグネット収容スペース３０がロータシャフト２３と同心的に形成されており、センシングマグネット３１は、ロータシャフト２３と接続された収容部を介して、ロータシャフト２３とともに回転可能に接続されている。図示の実施形態において、ロータシャフト２３の軸方向には、センシングマグネット３１に対向して本発明によるプログラマブル電子部品４、たとえばエンコーダ３２またはロータリーエンコーダが、本発明による電子回路基板１に配設されている。このプログラマブル電子部品４を有する電子回路基板１は、その組付部６の包絡線１５の直径がモータハウジング２７またはエンドキャップ２８の内径よりも小さい寸法に設計されている。このプログラマブル電子部品４は、センシングマグネット３１に正確に位置合わされる。
組付装置２１では、図５に示すように、接触ピン３６によってプログラマブル電子部品４のプログラミングが行なわれる。この組付装置２１は、電動機２０を収容するための内部が円筒状の収容部３３を有しており、電動機２０がこの収容部に挿入された状態で、前記電動機のエンドキャップ２８の端面３４が組付装置２１の端面と少なくとも面一に納まるような寸法に設計されている。これによって、本発明による電子回路基板１は、通し穴１８と合わせピン３５とによって組付装置２１の正確な位置にポジショニングすることができるため、延出部８に配置された接触面１７のポジションは正確に定められ、こうしてプログラミング装置の接触ピン３６による自動接触が実現されるが、この場合、接触面１７は電子回路基板１の両面に存在しているのが有利である。さらに、本発明によれば、組付装置２１と電動機駆動装置の電子モジュールの姿勢との間の各位置でのズレの補正が行なわれるように、延出部８において材料脆弱化領域１２と接触面１７との間にフレキシブル領域３７が形成されるのが好適である。延出部８に配置された接触面１７のアクセス性は、延出部８がモータハウジング２７の外径を越えて突出し、特にモータハウジング２７とエンドキャップ２８の間の隙間３９を介して延びるように形成されていることにより与えられる。図４から明らかなように、本発明による超小型電動機２０は、プログラマブル電子部品４および集成された電子部品５の配設された本発明による電子回路基板１が組付けられた後、端部がカバーキャップ３８で閉鎖され、これによって電子部品領域が保護される。こうして閉鎖されたハウジングから、半径方向外方に向かって、本発明による電子モジュールの接続部７が突出している。本発明による電子回路基板１は、組付装置２１において、接触面１７に当接させた接触ピン３６を介してプログラマブル電子部品４のプログラミングをした後に、延出部８は材料脆弱化領域１２で容易に切断または除去することができるので、この延出部８は、完全に組み立てられて使用できる状態の電動機２０には、もはや存在しない。この目的のために、材料脆弱化領域１２の領域または部分が、モータハウジング２７および／またはエンドキャップ２８の外径に位置すると有利である。延出部８は、材料脆弱化領域１２で分離された後、モータハウジング２７またはエンドキャップ２８から面一となり、またはその端部がそれより内部に位置する。こうして、プログラマブル電子部品４のプログラミングのための自動接触は、本発明による直径２２ｍｍ以下の超小型電動機の場合にも、確実に、安価に実現することが可能である。

図６は、延出部８および材料脆弱化領域１２における導体路１ａの配線パターンを一例として示したものである。延出部８は、たとえば４．５ｍｍの幅を有する。

本発明による電子ジュールの使用は、上述したタイプの超小型電動機に限定されるものではなく、組み込まれた電子モジュールのコンフィギュレーションおよびプログラミングが必要であるにもかかわらず、プログラミングされる部品の確実なプログラミングを行なうことのできる接触面を設けるには、そのために使用し得る電子回路基板組付部の自由面が小さすぎるような、その他の電子機器にも使用することが可能である。

本発明は図示説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨と同様に機能するすべての実施形態をも含むものである。実施形態はすべての特徴の組み合わせに限定されるものではなく、むしろ、個々の部分特徴はいずれもその他のすべての部分特徴から切り離されてもそれ自体発明上の意義を有している旨明確に強調しておくこととする。さらに、本発明はまた、従来と同じく、請求項１に定義された特徴組み合わせに限定されるものではなく、総じて開示されたすべての個別特徴のうちの一定の特徴の、その他のいかなる任意の組み合わせによって定義されていてもよい。このことは、基本的に請求項１のいずれの個別特徴も実際に捨象可能でありあるいは本出願のその他の箇所に開示された少なくとも１つの個別特徴によって置き換えられてもよいことを意味している。

１ 電子回路基板
４ プログラマブル電子部品
５ 電子部品
６ 組付部
７ 接続部
８ 延出部
９ 部分
１０ａ アーム
１０ｂ アーム
１１ 部分
１２ 材料脆弱化領域
１３ くりぬき穴
１４ 側辺
１５ 包絡円
１６ 材料切れ込み
１７ 電気的接触面
１８ 通し穴
１９ 電気的接触面
１ａ 電気導体路
２０ 超小型電動機
２２ ロータマグネット
２３ ロータシャフト
２３ ロータシャフト
２４ コイル
２６ 鉄ヨーク
２７ モータハウジング
２８ エンドキャップ
３１ センシングマグネット
３２ エンコーダ
３６ 接触ピン
３６ 接触ピン
３８ カバーキャップ
３９ 隙間
Ｍ 中心点

Claims (21)

1. 電気導体路（１ａ）を有する電子回路基板（１）と、
   前記導体路（１ａ）に接した、特にエンコーダまたはモーションセンサのようなセンサ部品といったプログラマブル電子部品（４）を含んだ電子部品（５）と、
   前記導体路（１ａ）に接続された、外部プラグラミングユニットの接触ピン（３６）が接触するための電気的接触面（１７）を有し、
   前記電子回路基板（１）は、前記電子部品（４，５）が備えられた組付部（６）と、前記組付部（６）から離間して延びる接続部（７）を備えたプログラマブル電子モジュールであって、
   前記組付部（６）には、材料脆弱化領域（１２）を介して前記組付部（６）に結合された前記電子回路基板（１）の延出部（８）が形成され、前記延出部（８）に前記接触ピン（３６）が接触するための前記電気的接触面（１７）が備えられていることを特徴とするプログラマブル電子モジュール。
2. 前記延出部（８）には、前記組付部（６）の位置と接触させる前記接触ピン（３６）との間のズレの補正が可能なように、前記電気的接触面（１７）と前記材料脆弱化領域（１２）との間にフレキシブル領域（３７）が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプログラマブル電子モジュール。
3. 前記フレキシブル領域（３７）は、前記組付部（６）の材料、および／または前記フレキシブル領域（３７）の範囲外の前記延出部（８）の材料よりも柔軟性を有する材料で形成されていることを特徴とする請求項２に記載のプログラマブル電子モジュール。
4. 前記フレキシブル領域（３７）は、ポリイミド製であることを特徴とする請求項２または３に記載のプログラマブル電子モジュール。
5. 前記延出部（８）の自由端の一端には、電気コネクタを接続するためのストリップ状の電気的接触面（１９）が設けられ、前記接触面（１９）は前記接触面（１７）と導電接続されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のプログラマブル電子モジュール。
6. 前記延出部（８）は、鈍角をなして互いに連続する２本のアーム（１０ａ，１０ｂ）からなる、前記組付部（６）に接続された第一の部分（９）と、前記アーム（１０ａ）から半径方向外方に接続されている第二の部分（１１）と、から構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のプログラマブル電子モジュール。
7. 前記第二の部分（１１）は、前記接続部（７）と正反対に配設されていることを特徴とする請求項６に記載のプログラマブル電子モジュール。
8. 前記接触面（１７）は、少なくとも部分的に、前記部分（９）の鈍角をなして互いに連続する前記２本のアーム（１０ａ，１０）の途中領域に配置されている請求項６または７に記載のプログラマブル電子モジュール。
9. 前記接触面（１７）は、それらの中心点が、特に前記組付部（６）の中心点（Ｍ）を中心とする円弧上に配置されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のプログラマブル電子モジュール。
10. 前記延出部（８）の範囲内には、前記フレキシブル領域（３７）の範囲外に、通し穴（１８）が形成されていることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項または請求項２に直接的若しくは間接的に従属する請求項５から９のいずれか一項に記載のプログラマブル電子モジュール。
11. 前記通し穴（１８）は、前記部分（９）の前記アーム（１０ａ）に、前記接触面（１７）から外方に偏倚して設けられていることを特徴とする請求項１０に記載のプログラマブル電子モジュール。
12. 前記材料脆弱化領域（１２）は、くりぬき穴（１３）を含んでいることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載のプログラマブル電子モジュール。
13. 前記材料脆弱化領域（１２）は、前記延出部（８）の互いに対向する側辺（１４）の間に亘って延びていることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載のプログラマブル電子モジュール。
14. 前記材料脆弱化領域（１２）の領域内で、前記延出部（８）の前記側辺（１４）は、鋭角の材料切れ込み（１６）として形成されていることを特徴とする請求項１３に記載のプログラマブル電子モジュール。
15. 前記材料脆弱化領域（１２）は、前記組付部（６）と直接連続していることを特徴とする、請求項１から１４のいずれか一項に記載のプログラマブル電子モジュール。
16. 前記電子回路基板（１）は、リジッド、リジッドフレキシブルまたはフレキシブル基板構造であり、前記フレキシブル基板構造は、特にポリイミドから形成されていることを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載のプログラマブル電子モジュール。
17. 前記接触面（１７）は、両側、いわゆる“ボトムアンドトップ”接触面として形成されていることを特徴とする請求項１から１６のいずれか一項に記載のプログラマブル電子モジュール。
18. 前記プログラマブル部品（４）は、方形、特に正方形の底面を備え、前記底面の角領域（６ａ）は前記組付部（６）の包絡円（１５）上に位置している、または前記包絡円（１５）の範囲内もしくは範囲外に位置していることを特徴とする請求項１から１７のいずれか一項に記載のプログラマブル電子モジュール。
19. センシングマグネット（３１）と、ロータマグネット（２２）が取り付けられた中央にロータシャフト（２３）を有するロータと、を備え
    前記ロータは、一緒にステータを形成する鉄ヨーク（２６）とコイル（２４）に包囲され、
    前記ステータは、外周がモータハウジング（２７）によって包囲され、その端部はエンドキャップ（２８）が閉鎖され、
    その中で、軸受によって前記ロータシャフト（２３）と、前記ロータシャフト（２３）と接続された前記センシングマグネット（３１）は、回転可能に支持され、
    前記センシングマグネット（３１）は、それぞれがプログラマブル電子部品（４）を形成する、エンコーダ（３２）またはロータリーエンコーダに関連付けられている、
    直流の超小型電動機（２０）、特に電動機直径が２２ｍｍ以下の、特にブラシレス超小型電動機であって、
    前記プログラマブル電子部品（４）は、請求項１から１８のいずれか一項に記載のプログラマブル電子モジュールに含まれ、
    前記組付部（６）は、包絡円（１５）で形成された外周輪郭を備え、前記外周輪郭は、前記モータハウジング（２７）の外周輪郭に適合され、
    前記延出部（８）は前記モータハウジング（２７）の外径を越えて突出するような寸法に設計され、
    前記材料脆弱化領域（１２）は、前記モータハウジング（２７）の外径上、および／または電子モジュールを囲む前記エンドキャップ（２８）上に配設されていることを特徴とする超小型電動機（２０）。
20. 前記包絡円（１５）が直径２０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１９に記載の超小型電動機（２０）。
21. 前記延出部（８）は、前記モータハウジング（２７）と前記エンドキャップ（２８）の間の隙間（３９）を通ることを特徴とする請求項１９または２０に記載の超小型電動機（２０）。

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