JPS60131065A - コアレス無刷子モ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はステータヨーク、駆動コイルブロック、戸−
タマグネット、ロータヨークが順次対向して軸方向にお
いて配列されたアキンヤルフラックス形のコアレス無刷
子モータに関する。

〈従来技術〉 従来のこの種のモータは例えば第１図及び第２図に示す
ように、ステータヨーク１１の一面に接着剤１２を介し
て絶縁ソート１３か付けられ、その絶縁シート１３に接
着剤１４により配線基板１５が固定される。ステータヨ
ーク１１の中央部において配線基板１５よシ突出した軸
受１６が固定される。軸受１６に回転軸１７が回転自在
に挿入保持される。回転軸１７にロータヨーク１８が固
定され、ロータヨーク１８の配緋基板１５側にロータマ
グネット１９が固定される。ロータマグネット１９と近
接対向して駆動コイルブロック２１が配線基板１５に取
付けられる。この例は８極の２相モータとした場合で、
駆動コイルブロック２１は回転軸１７を中心として８個
のコイル２２が等角間隔で配された第１相コイル２３と
、同様に８個のコイル２２よシなシコイルの配列ピッチ
の半分だけ角度的にずらされた第２相コイル２４とより
なる。各コイル２２はそれぞれそのコイルに流れる電流
により生じる磁束が相加されるように複数のシート状コ
イルが積層されてなる。ロータマグネット１９も軸方向
に着磁されたＮ、Ｓの８個の磁極が回転軸１７を中心に
等角間隔で形成される。

第１相コイル２３、第２相コイル２４に駆動電流を切替
え供給するために、ロータマグネット１９の回転角位置
を検出する素子が設けられる。この検出素子として一般
にホール素子が使用され、かつモータの軸方向の長さを
小さく、薄形に構成するため、配線基板１５に孔２９を
形成し、その孔２９内にホール素子３１が収容され、配
線基板３１の配線にホール素子３１のリード線が半田３
２で接続され、配線基板３１に所要の配線が形成されて
いた。なお配線基板３１にロータマグネット１９の回転
速度を検出するだめの周波数検出コイル２５が形成され
ているものもある。

ｔ−・・・素子３１はホール素子ペレットにリードを取
シつけ、樹脂モールドされたものであシ、小形のもので
も厚さが２咽程度ある。したがって従来においてはロー
タマグネット１９とステータヨーク１１との間の磁気的
な空隙を小としようとしてもホール素子３１の厚さ以下
にすることはできず、この点からモータの薄形化も制限
され、しかも効率も低いものであった。ロータマグネッ
ト及びステータヨーク間の磁気空隙を小にすると、その
磁気空隙の磁束を大にでき、又はロータマグネット１９
の厚さを薄くすることができる。一般に前記磁気空隙の
磁束密度が犬なほどモータ効率が増加するから、高効率
にすることができる。

〈発明の概要〉 この発明の目的はロータマグネット及びステータヨーク
間の磁気空隙を小さくすることができ、小形、薄形、高
効率のコアレス無刷子モータを得ることにある。

この発明によればステータヨークの駆動コイルブロック
側に凹部が形成され、その凹部にロータマグネットの磁
界を検出するための磁電変換素子ペレットが収容され、
その磁電変換素子ペレットに接続された可撓性印刷配線
シートがステータヨーりと駆動コイルとの間に介在され
る。

〈実施例〉 第３図はこの発明による無刷子モータの一例を示し、そ
の要部を拡大して第４図に示し、第１図と対応する部分
に同一符号を付けである。この発明においてはステータ
ヨーク１１゛に凹部３４が形成され、凹部３４に磁電変
換素子、例えばホール素子のペレット３５が収容される
。そのホール素子ペレット３５に接続されだ可撓性印刷
配線シート３６がステータヨーク１１と駆動コイルブロ
ック２１との間に接着剤４８．４９により介在接着され
る。

ホール素子ペレット３５は第４図に示すようにフェライ
ト、シリコン、アルミナ等の基板３７の上に半導体薄膜
３８が接着剤層３９によシ接着され、或は半導体薄膜３
８が直接蒸着され、半導体薄膜３８にホトエツチング等
によシホール素子パターンを形成し、更に電極４１を形
成したものである。基板３７の材料はソフトフェライト
がのぞましい。ホール素子ペレット３５は厚さ０．２問
〜０、５　ｔｔａｎ　、−辺の長さ０５〜１岨の正方形
とされる。

ステータヨーク１１に形成する凹部３４の大きさはホー
ル素子ペレット３５とはソ同じ大きさでホール素子ペレ
ット３５の厚さに０１＋１１＋＋Ｉ〜Ｏ，２ｎｌＩｎ加
えた深さとし、かつその周辺にワイヤボンディングのだ
めの幅りが０．２〜０４岨、深さＨか０．０５〜０．２
’ｏｎの浅いくぼみ４２を延長形成することが望ましい
。

ステータヨーク１１を珪素鋼板で形成する場合は、例え
ば第５図Ａに示すように厚さが０．５胴の２枚の銅板１
１ａ、ｌｌｂを積層合体し、その１枚１１ａに孔を形成
することにより凹部３４を形成し、またくぼみ４２を形
成する。四部３４の一辺の長さＤｌはホール素子ペレッ
ト３５が収容できる程度の大きさとし、くぼみ４２の幅
りは０．２〜０４Ｉ＋ｌＩｌ＋程度とされる。或はステ
ータヨーり１１としてソフトフェライトを用いる場合は
第５図Ｂに示すように、凹部３４がエツチングによシ形
成され、その凹部３４の底面の一辺の長さＤｌに対し、
上面の一辺の長さＤ２はＤ１＋Ｏ，２〜Ｄｔ＋０．４難
とされる。

この四部３４が形成されたステータヨーク１１に第６図
Ａに示すように印刷配線シート３６が接着剤４８で接着
される。この例では印刷配線シート３６にはホール素子
ペレット３５に対する配線４３のみならず、ロータマグ
ネット１９０回転周波数検出用コイルなど他の配線パタ
ーン４４も印刷配線シート３６に多層配線された場合で
あり、これら配置４４３、パターン４４は可撓性絶縁層
４５内に埋込まれている。凹部３４の周辺部において絶
縁層４５のステータヨーク１１と反対側の一部が除去さ
れて配＃４３が露出される。印刷配線シート３６の接着
時に絶縁シートを介在させてもよ、いし、つ捷り両面接
着シートで印刷配線シート３６をステータヨーク１１に
接着してもよい。その後第６図Ｂに示すようにホール素
子ペレット３５が凹部３４内に挿入され、かつ樹脂材の
接着剤４６にて仮接着される。この時も絶縁シートを介
在させてもよい。ホール素子ペレット３５の電極と印刷
配線シート３６の配線４３との対応するものをボンディ
ングワイヤ４７でボンディングにょシ接続する。このボ
ンディングはくぼみ４２部分で行われる。その後、第４
図に示したように印刷配線シート３６上に駆動コイルブ
ロック２１が接着剤４９を介して接着される。この時絶
縁シートを介在させても良い、つまり両面接着シートで
接着してもよい。接着剤４８．４９は電気的に絶縁体で
あるエポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコン４１ｔｌ
脂、ポリイミド樹脂等が使用され、その厚さは絶縁ソー
トを用いる場合はそのノ濠さも含めて３０μ以下に薄く
する。

ステータヨーク１１及び駆動コイルブロック２１よシ外
部に導出された印刷配線シート３６の端子部３６ａの配
線端子に駆動コイルブロック２１のコイル端子の対応す
るものを接続する。

或は第７図Ａに示すように可撓性印刷配線シート３６の
ホール素子ペレットが取付けられる部分に孔５１を形成
し、その孔５１内に突出したペレット接続用配線４３を
憾７図Ｂに示すように一方の側に斜めに折曲けて押出し
、その端部を可撓性印刷配線シート３６と平行な接触部
５２とする。

一方、ｉ７＋ａｃに示すようにコイルブロック２１のス
テータヨーク１１側となる面の予め決められた位置にホ
ール菓子ペレット３５が仮接着される。

このペレット３５が付けられたコイルブロック２１の面
に、第７図りに示すように可撓性印刷配線シート３６が
接着剤４９で接着される。この時、シート３６の孔５１
内にペレット３５を位置させ、配線４３の接触部５２を
ホール素子ペレット３５の電極４１（第７図Ｅ）に半田
側けし、かつコイルブロック２１のコイル端子とシート
３６の端子部３６ａの端子との対応するものをそれぞれ
接続する。その後、第７図Ｅに示すようにペレット３５
を凹部３４内に位置させて可撓性印刷配線シート３６を
接着剤４８でステータヨーク１１に接着する。この場合
凹部３４としては第７図Ｅに示すようにその内周壁面を
テーパ面として、シート３６から斜めに突出させた配線
４３（第７図Ｂ）が凹部３４の内周壁面に沿うようにし
、第４図におけるくほみ４２を省略している。

第８図Ａに示すように可撓性印刷配線シート３６のホー
ル素子ペレットが取＋Ｊけられる部分に四部５３を形成
し、その四部５３の底面に配線４３の端部を突出させる
。この凹部５３内に第８図Ｂに示すようにホール菓子ペ
レット３５を仮接着し、そのペレット３５の電極と配線
４３とをボンディングワイヤ４７でボンディング接続す
る。その後第８図Ｃに示すようにホール素子ペレット３
５を被い、かつ凹部５３を埋めるように樹脂材５４をモ
ールドする。この可焼性印刷配線シート３６をコイルブ
ロック２１に接着し、コイル端子の接続を行った後、第
８図りに示すようにホール素子ペレット３５を凹部３４
内に位置させてステータヨーり１１にシート３６を接着
剤４８で接着する。

ｂ」撓性印刷配線シート３６は例えば第９図に示すよう
に厚さが３０μ以下（例えば２０μ）の中間絶縁層５５
の一面にホール素子用配線、その他の配線４３のパター
ンが厚さ３０〜２００μ程度（例えば４０μ）の銅箔に
対するエツチングにより形成され、中間絶縁層５５の他
面に周波数発電用コイルその他の配線４４のパターンが
厚さ３０〜２００μ程度（例えば４０μ）の銅箔に対す
るエツチングにより形成される。更にこれら配線４３．
４４の外側に厚さ３０μ以下（例えは２０μ）の絶縁層
かカバーコ−）５６．５７としてそれぞれ被（途される
。配Ａｂ”Ａ　４３　、４４などを露出させるためには
次のように処理しておくとよい。

即ち第１０図Ａに示すように中間絶縁層５５に配線４３
．４４を形成した後に、これら配線４３．４４中のホー
ル素子ペレットが接続される個所５８、端子となる部分
５９にポリビニルアルコールのような水溶性層６１を局
所的にコーティングする。その後、第１０図Ｂに示すよ
うに配線４３．４４上にそれぞれポリイミド樹脂、ポリ
エステル樹脂などの樹脂フィルム６２．６３を接着剤６
４．６５で接着してカバーコート５６．５７を形成する
。配線を露出させるには第１０図Ｃに示すように各水溶
性層６１の周縁部にそれぞれ達する切込み、を、可撓性
印刷配線）−ト３６の両面からカッタ６６．６７を加圧
して形成する。その後、シート３６を水洗すると、前記
切込みより水か水溶性層６１に達し、これか浴けて配線
４３，４４の所望の部分が第１０図りに示すように露出
す今。

配線４３のパターンの例を第１１図に示す。配線４３に
囲まれた２１１Ｉ￥１所の小さい方形領域６８にこれど
は＼同一大きさのホール素子ペレットか位置すれ、ホー
ル素子ペレットの４つの′電極は領域６８の周辺に配さ
れた配線４３による４つの接触部４．３　ａとそれぞれ
接続される。これら接触部４３ａに近い配線４３はジグ
ザグパターン４３ｂとされ、製造後における温度変化に
もとすく伸縮により受ける応力を吸収して、ペレットと
接触部４３．　ａとの接続（例えはボンティングワイヤ
との接続）が切断され難いようにしである。中央部にリ
ング状に配列された電極状パターン４３Ｃは複数のシー
トコイル間の接続のだめに用いられ、この周辺にシート
コイル間の接続配線４３ｄが形成され、更にその外側に
同心的に補強用パターン４３ｅが形成されている。

配線４４のパターンの例を第１２図に示す。周波数発電
用コイル４．　’４　ａが星形に形成され、シート間接
続用電極状パターン４４ｂが中央部にリング状に配列さ
れ、丑だ補強パターン４．４　ｅが同心的に形成されて
いる。絶縁シートの一面と他面にそれぞれ第１３図、第
１４図に示すコイルが形成され、これらコイルの絶縁ソ
ートを介して対向するものは各コイルの中心部の表裏接
続部７１で互に接続されると共にコイルの隣接するもの
か１つおきに互に接続され、全体としてその両面のコイ
ル２２か互に直列に接続され、かつコイルに電流を流し
た時に対向するコイルは相加する磁束が発生し、隣接コ
イル間では磁束の方向か互に逆となるようにされる。こ
のようなコイルは例えば特願昭５６−７２０１２号明細
書で述べている製造法により同様に作ることかできる。

第１３図、第１４図において中央部にはシート間接続用
電極状パターン７２かリング状に配列され、コイル２２
とその表裏接続部７１との間に補強用パターン７３が形
ｒｋされている。このようにシートの両市にコイル浄形
成されたシートコイルが例えば３枚、絶縁層を介して槓
ねられて第２図の第１相コイル２３、又は第２相コイル
２４が構成される。ホール素子ペレット３５の代りに他
の輯界又は磁束に応答して電気信号を検出研電変侠紮子
、例えば磁気抵抗素子ペレットｅ用いてもよい。

〈効　果〉 以上述へたようにこの発明によれば、駆動コイルブロッ
ク２１とステータヨーク１１との間にホール素子ペレッ
ト３５か設けられるか、ステータヨーり１１とロータマ
グネット１９との曲の（ｌｊ４：気空隙に関与するもの
は主として駆動コイルブロック２Ｊの厚さだけでめり、
この叫気柴隙を第１図に示しだものより小さくすること
ができる。ホール素子ペレット３５が挿入される凹部３
４かステータヨーク１１に形成されるか、ホール素子ペ
レットの基板３７を磁性材、例え−、ソフトフェライト
とすることにより、磁気的には凹部３４が埋められた平
面状のステータヨーり１１と等価にすることかできる。

この発明はモータか小形で駆動コイルブロック２１の厚
さが薄い場合はどその効果が顕著になる。

例ｔはコイルブロック２１の厚さが１喘の場合、前記低
気′空隙は従来モータでは３．５　ｍｍ以上、この発明
のモータ１ｌ−１’、　１．５　ｍｍ以下にすることが
でき、２倍以上の差となる。

この発明の効果を具体的モータ特性で従来モータと比較
すると、極数が６の２相モータとし、ロータマグネット
１９として外径２９ｍｍ、内径１２１ｎｍ　、　Ｊ？−
さ３　ｍｍのストロンチュムフエライトヲ用イ、コイル
ブロック２１として外径が３４　ｒｎｍ、内径が８腋、
厚さが１．３　ｍｍのものとし、巻き数が２１６Ｔ／相
とし、ロータマグネット１９とコイルブロック２１との
間の間隔を０．４開とし、コイル印加電圧を１０Ｖｐｐ
とした場合に、従来のモータではロータマグネット及び
ステータヨーク間の磁気空隙は４２・ｎｍ、その磁気空
隙の磁束密度は１０００ガウス、起動トルクか５７７（
７）であったが、この発明によるモータでは磁気空隙が
１８門、その磁束密度が１８５０ガウス、起動トルクか
１０４７■となり、この発明が優れていることが理解さ
れる。

この発明においてホール糸子ペレットに対する配線とを
コイル引出し用のＦ配餓とケ同一の配線４３のパターン
として形ノ戎する場＠は、そのコイル引出用配緋にコイ
ルブロックを枯巌することによりモータと駆動回路との
接杭かｍ］ｖになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一半都を断■とした従来の無刷子モータを示ず
正山］図、第２図は第１図のモータの分解；＋ｌ祝図、
り）３図はこの発明による無刷子モータの一例を示す一
半都を１ＪＩｒ面とした正１１］］図、第４図は第３図
中の装部の拡犬討ｆ面図、第５図はステータヨークの一
部及びその四部３４の例を示す断面図、第６図は可焼性
印刷配線７−）　３６、ホール素子ペレットをステータ
ヨークに取付ける工程例を示す断面図、第７図は可撓性
印刷配置＋Ｆｉｉ’／−）３６、駆動コイルブロック２
１をステータヨークに取付ける他の工程例を示す断面図
、第８図は可撓性印刷配線シー）３６、ＪｉＡ動コイル
ブロック２１をステータヨークに取付ける更に他の工程
例を示す断面図、第９図は可撓性印刷配線シー１・３６
の一例各二［程例を示す断面図、第１１図は可撓性印刷
配＆５ｎ　’／−１−の配線４３のパターンの一例を示
す図、第１２図はｎＪ撓性印刷配線／−卜の配線４４の
パターンの例を示す図、第１３図はノートコイルの一部
のパターンの例を示す図、第１４図はシートコイルの他
面のパターンの例を示す図である。 １１：ステータヨーク、１６：軸受、１７：回転軸、１
８：ロータヨーク、１９：ロータマグネット、２１：駆
動コイルブロック、３４：凹部、３５：磁電変換素子と
してのホール素子のペレット、３６：可撓性印刷配線シ
ート、４３：配勝。 特許出願人　勧業電気機器株式会社 代理人草野　卓 ７２　図 オ　４　図 ２１＝６　図Ａ ３４ ７Ｉ′７６図８ ６　３５ ７Ｉ７７図Ａ ７７　図８ ７Ｉ′７７　図　Ｃ オフ図Ｄ Ｗ２．１゜ ２１７８　図Ａ ７１７８　図Ｂ ４ オ　８　図　Ｃ 沖　８図Ｄ ７ｔ７９　図 ７１０閃Ｃ ６

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　ステータヨークと、そのステータヨークに固定
   された駆動コイルブロックと、上記ステータヨークに固
   定された軸受けと、その軸受けに回転自在に保持された
   回転軸と、その回転軸に固定されたロータヨークと、そ
   のロータヨークに取付けられ、上記駆動コイルブロック
   と近接対向しているロータマグネットと、上記ステータ
   ヨークの上記駆動コイルブロック側に形成された凹部と
   、その凹部内に配され、上記ロータマグネットの磁界を
   検出する磁電変換素子ペレットと、その磁電変換素子ペ
   レットと接続された配線を有し、上記駆動コイル及び上
   記ステータヨーク間に介在された可撓性印刷配線ノート
   とを具備するコアレス無刷子モータ。