JPH0662561A - モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 駆動用コイルの製造が容易にでき、また、部
品点数を削減できると共に構造を簡素化できて、小形化
に十分に対応できるモータを提供する。 【構成】 基板１上に、磁性体部４と、コイルパターン
６，８により複数個の駆動用コイル９とを形成し、駆動
用コイル９と永久磁石形ロータ１３との間に磁性流体１
４を介在させる。コイルパターンにより形成される駆動
用コイル９は小形化に容易に対応でき、また、永久磁石
形ロータ１３は磁性流体１４を介して基板１上に回転可
能に支持されるから、永久磁石形ロータ１３を回転可能
に支持するためのシャフト及び軸受を必要とせず、その
分部品点数を削減できると共に構造を簡素化できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は小形化に対応したモータ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばアキシャルギャップ形のブラシレ
スモータにおいては、銅線を巻回して製作した複数個の
駆動用コイルをプリント配線基板上に接着等により取り
付けると共に、そのコイルの端末をプリント配線基板の
配線パターンに半田付けすることによりステータを構成
し、その駆動用コイルと対向するようにして永久磁石形
ロータをステータに回転可能に配置した構成のものが考
えられている。この場合、永久磁石形ロータは、これを
回転可能とするために中心部にシャフトを有していて、
そのシャフトをステータに設けられたボールベアリング
等の軸受により回転可能に支持する構成としている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種のモ
ータを小形化する場合、銅線を巻回したコイルを駆動用
コイルとするには製造が難しくなるという問題点があ
る。また、永久磁石形ロータを回転可能とするためにシ
ャフト及びこれを支持する軸受を必要としているめ、そ
の分部品点数が多いと共に構造が複雑となり、それらが
小形化を図る上で障害となっていた。

【０００４】一方、例えば永久磁石移動形のリニアモー
タにおいては、上記ブラシレスモータと同様に、銅線を
巻回して製作した複数個の駆動用コイルをプリント配線
基板上に一列状に配置した状態で接着等により取り付け
ると共に、そのコイルの端末をプリント配線基板の配線
パターンに半田付けすることによりステータを構成し、
その駆動用コイルと対向するようにして永久磁石形移動
子を駆動用コイルの並び方向に移動可能に配置した構成
のものが考えられている。この場合、永久磁石形移動子
を移動可能とするために、ローラやガイドレールを必要
としている。

【０００５】斯様なリニアモータを小形化する場合に
も、上記ブラシレスモータと同様に、銅線を巻回したコ
イルを駆動用コイルとするには製造が難しくなるという
問題点があり、また、永久磁石形移動子を移動可能とす
るためにローラやガイドレールを必要としているめ、そ
の分部品点数が多いと共に構造が複雑となり、それらが
小形化を図る上で障害となっていた。

【０００６】そこで、本発明の目的は、駆動用コイルの
製造が容易にでき、また、部品点数を削減できると共に
構造を簡素化できて、小形化に十分に対応できるモータ
を提供するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載のモータ
は、基板と、この基板上にコイルパターンにより形成さ
れた複数個の駆動用コイルと、複数極に着磁され前記駆
動用コイルと対向する状態で基板上に回転可能に配置さ
れた永久磁石形ロータと、前記基板に前記駆動用コイル
を挟んで永久磁石形ロータと対向するように設けられた
磁性体部と、前記駆動用コイルと永久磁石形ロータとの
間に介在された磁性流体とを具備する構成としたもので
ある。

【０００８】また、請求項２に記載のモータは、リニア
モータを対象としたもので、基板と、この基板上にコイ
ルパターンにより形成されて一列状に配置された複数個
の駆動用コイルと、複数極に着磁され前記駆動用コイル
と対向する状態でその駆動用コイルの並び方向に沿って
移動可能に配置された永久磁石形移動子と、前記基板に
前記駆動用コイルを挟んで永久磁石形移動子と対向する
ように設けられた磁性体部と、前記駆動用コイルと永久
磁石形移動子との間に介在された磁性流体とを具備する
構成としたものである。

【０００９】請求項３に記載のモータは、上記請求項１
または請求項２に記載のモータにおいて、基板を絶縁が
施された磁性体材料から構成し、この基板が磁性体部を
兼ねる構成としたものである。

【００１０】

【作用】請求項１に記載のモータにおいて、磁性流体が
基板側の磁性体部と永久磁石形ロータとの間に挟まれた
状態となっているため、その磁性流体が外部へ流れ出す
ということがなく、永久磁石形ロータは磁性流体を介し
て基板に対し離間（浮上）した状態となる。この状態
で、複数個の駆動用コイルの通電を制御することにより
回転磁界が生じ、永久磁石形ロータが基板上において回
転する。

【００１１】このものによれば、駆動用コイルを基板上
にコイルパターンにより形成するようにしたから、その
駆動用コイルは小形化に容易に対応できる。また、永久
磁石形ロータを回転可能に支持するためのシャフト及び
軸受を必要としないので、その分部品点数を削減できる
と共に構造を簡素化できるようになる。

【００１２】請求項２に記載のモータにおいて、磁性流
体が基板側の磁性体部と永久磁石形移動子との間に挟ま
れた状態となっているため、その磁性流体が外部へ流れ
出すということがなく、永久磁石形移動子は磁性流体を
介して基板に対し離間（浮上）した状態となる。この状
態で、複数個の駆動用コイルの通電を制御することによ
り移動磁界が生じ、永久磁石形移動子が基板上において
駆動用コイルの並び方向に移動する。

【００１３】このものによれば、駆動用コイルを基板上
にコイルパターンにより形成するようにしたから、その
駆動用コイルは小形化に容易に対応できる。また、永久
磁石形移動子を移動可能に支持するためのローラやガイ
ドレールを必要としないので、その分部品点数を削減で
きると共に構造を簡素化できるようになる。

【００１４】請求項３に記載のモータによれば、基板が
磁性体部を兼ねる構成となることにより、構造を一層簡
素化できる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の第１実施例につき図１ないし
図３を参照して説明する。まず、モータ部分の断面構造
をモデル的に示した図１において、基板１はこの場合ガ
ラス基板から成るもので、この基板１上の所定部位に複
数層の薄膜を積層状態に形成した薄膜形成層２が設けら
れており、これら基板１と薄膜形成層２とによりステー
タ３が構成されている。

【００１６】薄膜形成層２は、全体として図３に示すよ
うに円形に形成されており、最下層つまり基板１の表面
側から順に、薄膜状の磁性体部４、絶縁層５、第１のコ
イルパターン６、絶縁層７、第２のコイルパターン８の
５層から成っている。

【００１７】このうち第１のコイルパターン６は、絶縁
層５上に導電性のアルミニウム（Ａｌ）の薄膜を形成し
た後、フォトリソグラフィの工程によって、図２に示す
ように、扇状をなす３個のスパイラルコイル９ａを有す
るように円形状に形成されている。そして、この第１の
コイルパターン６の上面に、図３に示すように、絶縁層
７を介して該第１のコイルパターン６と同一の形成方法
で、かつ第１のコイルパターン６のスパイラルコイル９
ａとは巻き方向が逆向きの３個のスパイラルコイル９ｂ
を有するように第２のコイルパターン８が形成されてい
る。

【００１８】第１のコイルパターン６のスパイラルコイ
ル９ａと、これの上部に重なるように位置された第２の
コイルパターン８のスパイラルコイル９ｂとは、両スパ
イラルコイル９ａ，９ｂの中央部に形成された接続部１
０を介して接続されており、これら上下に位置するスパ
イラルコイル９ａ，９ｂにより駆動用コイル９を構成し
ている。従ってこの場合、駆動用コイル９は３個設けら
れている。また、各駆動用コイル９の外周部には、通電
路を形成するための電極１１が２個ずつ設けられてい
る。

【００１９】なお、各スパイラルコイル９ａ，９ｂによ
って囲まれたコイル中央部１２部分には絶縁層７と同一
の絶縁物が充填された状態となっており、従って第２の
コイルパターン８の上面、ひいては薄膜形成層２の上面
は面一状態となっている。

【００２０】而して、基板１における薄膜形成層２上に
は、面内で２極に着磁された円板状をなす永久磁石形ロ
ータ１３が各駆動用コイル９と対向し、かつステータ３
と中心を一致するようにして配置されている。この永久
磁石形ロータ１３は平面形状が薄膜形成層２と対応した
円形状をなしている。そして、この永久磁石形ロータ１
３と薄膜形成層２との間に磁性流体１４が介在されてお
り、永久磁石形ロータ１３はステータ３上において磁性
流体１４を介して支持されている。

【００２１】上記構成において、磁性流体１４が基板１
側の磁性体部４と永久磁石形ロータ１３との間に挟まれ
た状態となっているため、その磁性流体１４が外部へ流
れ出すということがなく、永久磁石形ロータ１３は磁性
流体１４を介して基板１に対し離間（浮上）した状態と
なっている。この状態で、３個の駆動用コイル９の通電
を制御することにより回転磁界が生じ、永久磁石形ロー
タ１３が基板１上において回転する。

【００２２】ここで、本構成によるモータは、例えば、
永久磁石形ロータ１３に羽根を設け、その永久磁石形ロ
ータ１３が回転することによって生ずる送風作用によ
り、基板１上の周囲に設けられた回路の電子部品などを
冷却する場合等に用いることができる。

【００２３】上記した第１実施例によれば、モータの駆
動用コイル９を、基板１にフォトリソグラフィによる第
１及び第２のコイルパターン６，８によって形成するよ
うにしたので、非常に細かいパターンが可能となると共
にコイルの巻き数を確保することが可能となり、モータ
を小形化する場合に十分に対応することができる。しか
も、ステータ３を製造するについて、駆動用コイルをプ
リント配線基板に接着したり、半田付けしたりするとい
う工程がなくなるので、自動化がし易くなると共に、同
時に多数個のステータ３の製造も可能となる。

【００２４】また、ステータ３の磁性体部４と、磁性流
体１４と、永久磁石形ロータ１３とで磁気回路が構成さ
れ、永久磁石形ロータ１３は磁性流体１４を介してステ
ータ３から安定した状態で浮上した状態に支持されてい
るので、永久磁石形ロータ１３を回転可能に支持するた
めのシャフト及び軸受を必要とせず、その分部品点数を
削減できると共に構造を簡素化でき、モータの小形化が
一層容易となる。また、永久磁石形ロータ１３は磁性流
体１４を介して回転することになるから、摩擦によるロ
スが少なく、円滑に回転する。

【００２５】なお、上記した第１実施例では、ステータ
３における磁性体部４を薄膜で形成した場合を例示した
が、例えば図４に第１実施例の変形例として示すよう
に、磁性体部として鉄或いは磁性ステンレス製の板から
成る磁性体板１５を用い、この磁性体板１５を、基板１
において永久磁石形ロータ１３とは反対側の面（図４中
下面）に接着等により設ける構成としても良い。この場
合、薄膜形成層２には、磁性体部４及びこれを覆うため
の絶縁層５は設けていない。

【００２６】また、図示はしないが、ガラス製の基板１
に代えて、基板を、絶縁が施された磁性体材料、例えば
フェライトから構成しても良く、このようにした場合に
は、基板が磁性体部を兼ねる構成となるから、磁性体部
を別途設ける必要がなくなり、構造を一層簡素化するこ
とができる。

【００２７】なお、上記した第１実施例では、永久磁石
形ロータ１３の極数が２極、駆動用コイル９が３個の場
合を例示したが、その永久磁石形ロータ１３の極数は２
ｎ極（但し、ｎは１以上の整数）であれば良く、また、
駆動用コイル９も３個に限られない。さらに、基板１は
絶縁性を有するものであればシリコン基板でも良く、ま
た、コイルパターンの材料もアルミニウムに限らず導電
材料であれば可能である等、要旨を逸脱しない範囲内で
適宜変形して実施することができる。

【００２８】次に、本発明の第２実施例について図５な
いし図７を参照して説明する。この第２実施例はリニア
モータに適用したものである。まず、モータ部分の断面
構造をモデル的に示した図５において、基板２１はこの
場合ガラス基板から成るもので、この基板２１上の所定
部位に複数層の薄膜を積層状態に形成した薄膜形成層２
２が設けられており、これら基板２１と薄膜形成層２２
とによりステータ２３が構成されている。ている。

【００２９】薄膜形成層２２は、全体として図７に示す
ように一方向が長い矩形状に形成されており、最下層つ
まり基板２１の表面側から順に、薄膜状の磁性体部２
４、絶縁層２５、第１のコイルパターン２６、絶縁層２
７、第２のコイルパターン２８の５層から成っている。

【００３０】このうち第１のコイルパターン２６は、絶
縁層２５上に導電性のアルミニウム（Ａｌ）の薄膜を形
成した後、フォトリソグラフィの工程によって、図６に
示すように矩形状をなす３個のスパイラルコイル２９ａ
を一列状に配置した状態に形成されている。そして、こ
の第１のコイルパターン２６の上面に、図３に示すよう
に、絶縁層２７を介して該第１のコイルパターン２６と
同一の形成方法で、かつ第１のコイルパターン２６のス
パイラルコイル２９ａとは巻き方向が逆向きの３個のス
パイラルコイル２９ｂを一列状に配置した状態の第２の
コイルパターン２８が形成されている。

【００３１】第１のコイルパターン２６のスパイラルコ
イル２９ａと、これの上部に重なるように位置された第
２のコイルパターン２８のスパイラルコイル２９ｂと
は、両スパイラルコイル２９ａ，２９ｂの中央部に形成
された接続部３０を介して接続されており、これら上下
に位置するスパイラルコイル２９ａ，２９ｂにより駆動
用コイル２９を構成している。従ってこの場合、駆動用
コイル２９は３個が一列状に配置された状態で設けられ
ている。また、各駆動用コイル２９の一側部には、通電
路を形成するための電極３１が２個ずつ設けられてい
る。

【００３２】なお、各スパイラルコイル２９ａ，２９ｂ
によって囲まれたコイル中央部３２部分には絶縁層２７
と同一の絶縁物が充填された状態となっており、従って
第２のコイルパターン２８の上面、ひいては薄膜形成層
２２の上面は面一状態となっている。

【００３３】而して、基板２１における薄膜形成層２２
上には、面内で２極に着磁された矩形板状をなす永久磁
石形移動子３３が駆動用コイル２９と対向するようにし
て配置されている。この永久磁石形移動子３３は平面形
状が薄膜形成層２２と対応した矩形状をなしている。そ
して、この永久磁石形移動子３３と薄膜形成層２２との
間に磁性流体３４が介在されており、永久磁石形移動子
３３はステータ２３上において磁性流体３４を介して支
持されている。

【００３４】上記構成において、磁性流体３４が基板２
１側の磁性体部２４と永久磁石形移動子３３との間に挟
まれた状態となっているため、その磁性流体３４が外部
へ流れ出すということがなく、永久磁石形移動子３３は
磁性流体３４を介して基板２１に対し離間（浮上）した
状態となっている。この状態で、３個の駆動用コイル２
９の通電を制御することにより移動磁界が生じ、永久磁
石形移動子３３が駆動用コイル２９に沿って往復移動す
る。

【００３５】上記した第２実施例によれば、リニアモー
タの駆動用コイル２９を、基板２１にフォトリソグラフ
ィによる第１及び第２のコイルパターン２６，２８によ
って形成するようにしたので、非常に細かいパターンが
可能となると共にコイルの巻き数を確保することが可能
となり、リニアモータを小形化する場合に十分に対応す
ることができる。しかも、ステータ２３を製造するにつ
いて、駆動用コイルをプリント配線基板に接着したり、
半田付けしたりするという工程がなくなるので、自動化
がし易くなると共に、同時に多数個のステータ２３の製
造も可能となる利点もある。

【００３６】また、ステータ２３の磁性体部２４と、磁
性流体３４と、永久磁石形移動子３３とで磁気回路が構
成され、永久磁石形移動子３３は磁性流体３４を介して
ステータ２３から安定した状態で浮上した状態に支持さ
れているので、永久磁石形移動子を移動可能に支持する
ためのローラやガイドレールを必要とせず、その分部品
点数を削減できると共に構造を簡素化でき、リニアモー
タの小形化が一層容易となる。また、永久磁石形移動子
３３は磁性流体３４を介して移動することになるから、
摩擦によるロスが少なく、円滑に移動する。

【００３７】なお、上記した第２実施例では、ステータ
２３における磁性体部２４を薄膜で形成した場合を例示
したが、例えば図８に第２実施例の変形例として示すよ
うに、磁性体部として鉄或いは磁性ステンレス製の板か
ら成る磁性体板３５を用い、この磁性体板３５を、基板
２１において永久磁石形移動子３３とは反対側の面（図
８中下面）に接着等により設ける構成としても良い。こ
の場合、薄膜形成層２２には、磁性体部２４及びこれを
覆うための絶縁層２５は設けていない。

【００３８】また、図示はしないが、ガラス製の基板２
１に代えて、基板を、絶縁が施された磁性体材料、例え
ばフェライトから構成しても良く、このようにした場合
には、基板が磁性体部を兼ねる構成となるから、磁性体
部を別途設ける必要がなくなり、構造を一層簡素化する
ことができる。

【００３９】なお、上記した第２実施例では、永久磁石
形移動子３３の極数が２極、駆動用コイル２９が３個の
場合を例示したが、その永久磁石形移動子３３の極数は
２ｎ極（但し、ｎは１以上の整数）であれば良く、ま
た、駆動用コイル２９も３個に限られない。さらに、基
板２１は絶縁性を有するものであればシリコン基板でも
良く、また、コイルパターンの材料もアルミニウムに限
らず導電材料であれば可能である等、要旨を逸脱しない
範囲内で適宜変形して実施することができる。

【００４０】

【発明の効果】請求項１に記載のモータによれば、駆動
用コイルを基板上にコイルパターンにより形成するよう
にしたから、その駆動用コイルは小形化に容易に対応で
きる。また、永久磁石形ロータを磁性流体を介して支持
するようにしたので、永久磁石形ロータを回転可能に支
持するためのシャフト及び軸受を必要とせず、その分部
品点数を削減できると共に構造を簡素化でき、よって小
形化に十分に対応できるようになる。

【００４１】請求項２に記載のモータは、リニアモータ
を対象としていて、駆動用コイルを基板上にコイルパタ
ーンにより形成するようにしたから、その駆動用コイル
は小形化に容易に対応できる。また、永久磁石形移動子
を磁性流体を介して支持するようにしたので、永久磁石
形移動子を移動可能に支持するためのローラやガイドレ
ールを必要とせず、その分部品点数を削減できると共に
構造を簡素化でき、よって小形化に十分に対応できるよ
うになる。

【００４２】請求項３に記載のモータによれば、基板が
磁性体部を兼ねる構成となることにより、構造を一層簡
素化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例をモデル的に示した縦断面
図

【図２】第１のコイルパターンの平面図

【図３】要部の破断斜視図

【図４】第１実施例の変形例を示す図１相当図

【図５】本発明の第２実施例をモデル的に示した縦断面
図

【図６】第１のコイルパターンの平面図

【図７】要部の破断斜視図

【図８】第２実施例の変形例を示す図５相当図

【符号の説明】

１は基板、３はステータ、４は磁性体部、９は駆動用コ
イル、１３は永久磁石形ロータ、１４は磁性流体、１５
は磁性体板（磁性体部）、２１は基板、２３はステー
タ、２４は磁性体部、２９は駆動用コイル、３３は永久
磁石形移動子、３４は磁性流体、３５は磁性体板（磁性
体部）である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と、この基板上にコイルパターンに
   より形成された複数個の駆動用コイルと、複数極に着磁
   され前記駆動用コイルと対向する状態で基板上に回転可
   能に配置された永久磁石形ロータと、前記基板に前記駆
   動用コイルを挟んで永久磁石形ロータと対向するように
   設けられた磁性体部と、前記駆動用コイルと永久磁石形
   ロータとの間に介在された磁性流体とを具備して成るモ
   ータ。
2. 【請求項２】 基板と、この基板上にコイルパターンに
   より形成されて一列状に配置された複数個の駆動用コイ
   ルと、複数極に着磁され前記駆動用コイルと対向する状
   態でその駆動用コイルの並び方向に沿って移動可能に配
   置された永久磁石形移動子と、前記基板に前記駆動用コ
   イルを挟んで永久磁石形移動子と対向するように設けら
   れた磁性体部と、前記駆動用コイルと永久磁石形移動子
   との間に介在された磁性流体とを具備して成るモータ。
3. 【請求項３】 基板は、絶縁が施された磁性体材料から
   成り、磁性体部を兼ねていることを特徴とする請求項１
   または２記載のモータ。