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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022037329
(43)【公開日】2022-03-09
(54)【発明の名称】コイル基板とモータ用コイル基板
(51)【国際特許分類】
   H01F 5/04 20060101AFI20220302BHJP
   H05K 1/16 20060101ALI20220302BHJP
   H05K 1/02 20060101ALI20220302BHJP
   H02K 3/26 20060101ALI20220302BHJP
【FI】
H01F5/04 R
H05K1/16 B
H05K1/02 J
H05K1/02 L
H02K3/26 E
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2020141406
(22)【出願日】2020-08-25
(71)【出願人】
【識別番号】000000158
【氏名又は名称】イビデン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100095795
【弁理士】
【氏名又は名称】田下 明人
(72)【発明者】
【氏名】森田 治彦
(72)【発明者】
【氏名】三輪 等
(72)【発明者】
【氏名】加藤 忍
(72)【発明者】
【氏名】横幕 俊彦
(72)【発明者】
【氏名】加藤 久始
(72)【発明者】
【氏名】平澤 貴久
(72)【発明者】
【氏名】村木 哲也
(72)【発明者】
【氏名】古野 貴之
【テーマコード(参考)】
4E351
5E338
5H603
【Fターム(参考)】
4E351AA02
4E351AA16
4E351BB13
4E351BB25
4E351GG20
5E338AA01
5E338AA12
5E338AA16
5E338BB54
5E338BB75
5E338CC10
5E338CD22
5E338EE60
5H603BB01
5H603BB07
5H603BB09
5H603BB10
5H603BB12
5H603CA01
5H603CA05
5H603CB01
5H603CC02
5H603CC14
5H603CC19
5H603CD25
(57)【要約】      (修正有)
【課題】コイル基板の厚みのバラツキを低減するコイル基板及びモータ用コイル基板を提供する。
【解決手段】コイル基板201は、一端22Lと他端22Rとを有するフレキシブル基板22と、フレキシブル基板22上に形成されている複数のコイルC11、C12、C13とを有する。コイルC11、C12、C13は、一端22Lと他端22Rとの間にほぼ一列に配置されていて、コイルC11、C12、C13のそれぞれは、中央スペースSCと中央スペースSCを囲む配線51~54で形成されている。中央スペースSCには、ダミーパターン55が形成されている。
【選択図】図3
【特許請求の範囲】
【請求項1】
一端と前記一端と反対側の他端とを有するフレキシブル基板と、
前記フレキシブル基板上に形成されている複数のコイル、とを有するコイル基板であって、
前記コイルは、前記一端と前記他端との間にほぼ一列に配置されていて、前記コイルのそれぞれは、中央スペースと前記中央スペースを囲む配線で形成されていて、前記中央スペースにダミーパターンが形成れている。
【請求項2】
請求項1のコイル基板であって、前記一端から前記他端に向かう方向は行方向であって、前記コイルを形成する前記配線は前記行方向に略平行な配線(平行配線)と、前記行方向に略垂直な配線(垂直配線)を含む。
【請求項3】
請求項1のコイル基板であって、前記配線の厚みと、前記ダミーパターンの厚みは略等しい。
【請求項4】
請求項2のコイル基板であって、前記配線は第1配線と第2配線と第3配線と第4配線を含み、前記第1配線と前記第2配線は前記垂直配線であって、前記第3配線と前記第4配線は平行配線であって、前記第1配線と前記第2配線は、上端と前記上端と反対側の下端を有し、前記第3配線は前記第1配線の前記上端と前記第2配線の前記上端とを電気的に接続し、前記第4配線は前記第1配線の前記下端と前記第2配線の前記下端とを電気的に接続し、前記第1配線と前記第2配線は前記中央スペースを介して向かい合っていて、前記第3配線と前記第4配線は前記中央スペースを介して向かい合っている。
【請求項5】
請求項1のコイル基板であって、前記ダミーパターンと前記配線との間に所定の絶縁間隔が形成されていて、前記ダミーパターンはベタ層である。
【請求項6】
請求項1のコイル基板であって、前記ダミーパターンは複数の導体で形成されている。
【請求項7】
請求項1のコイル基板であって、前記ダミーパターンはメッシュパターンである。
【請求項8】
請求項3のコイル基板であって、前記コイルの平面形状は、略矩形である。
【請求項9】
請求項1のコイル基板であって、前記コイルは、U相コイルとV相コイルとW相コイルを有する。
【請求項10】
請求項1のコイル基板を巻くことで製造されるモータ用コイル基板であって、1つの前記コイル(下コイル)の前記中央スペース上に他の前記コイル(上コイル)の前記垂直配線が位置する。
【請求項11】
請求項10のモータ用コイル基板であって、前記下コイルの前記平行配線上に前記上コイルの前記平行配線が位置する。
【請求項12】
請求項10のモータ用コイル基板であって、前記フレキシブル基板は内周のフレキシブル基板と前記内周のフレキシブルから延びている外周のフレキシブル基板を含み、前記外周のフレキシブル基板は前記内周のフレキシブル基板の周りに巻かれていて、前記下コイルは前記内周のフレキシブル上に形成されていて、前記上コイルは前記外周のフレキシブル基板上に形成されている。
【請求項13】
請求項12のモータ用コイル基板であって、前記下コイルの前記平行配線上に前記上コイルの前記平行配線が位置する。
【請求項14】
請求項6のコイル基板であって、前記導体は第1導体と第2導体を含み、前記第1導体と前記第2導体との間にギャップが形成されている。
【請求項15】
請求項14のコイル基板であって、前記配線は複数の第1配線と複数の第2配線を含み、前記複数の第1配線を纏めることで第1配線群が形成され、前記複数の第2配線を纏めることで第2配線群が形成され、前記第1導体の幅と前記第1配線群の幅と前記第2導体の幅と前記第2配線群の幅は略等しい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、コイル基板とモータ用コイル基板に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1は、筒状のモータコイル基板を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2019-140762号公報
【発明の概要】
【0004】
[特許文献の課題]
特許文献1の図7はコイルの配置を示している。図7によれば、2つのコイルが部分的に重なっている。2つのコイルの内、一方がコイルAと称され、他方がコイルBと称される。コイルAとコイルBで積層コイルが形成される。積層コイルのある部分では、コイルAを形成する配線とコイルBを形成する配線が重なっている。積層コイルの別の部分では、コイルAを形成する配線とコイルBを形成する配線が重なっていない。そのため、ある部分の厚みは別の部分の厚みより、厚いと推察される。モータコイル基板の表面に凹凸が形成されると考えられる。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明に係るコイル基板は、一端と前記一端と反対側の他端とを有するフレキシブル基板と、前記フレキシブル基板上に形成されている複数のコイルとを有する。そして、前記コイルは、前記一端と前記他端との間にほぼ一列に配置されていて、前記コイルのそれぞれは、中央スペースと前記中央スペースを囲む配線で形成されていて、前記中央スペースにダミーパターンが形成されている。
【0006】
[実施形態の効果]
本発明の実施形態によれば、コイルの中央スペース内にダミーパターンが形成されている。ダミーパターンの周りにコイルを形成する配線が形成される。そのため、コイルの平坦度を高くすることができる。
コイル基板を巻くことでモータ用コイル基板が形成される。モータ用コイル基板は、内周のフレキシブル基板と外周のフレキシブル基板とを有する。内周のフレキシブル基板上のコイル(内周のコイル)と外周のフレキシブル基板上のコイル(外周のコイル)は部分的に重なる。重なっている内周のコイルと外周のコイルは積層コイルを形成する。内周のコイル(下コイル)の平行配線と外周のコイル(上コイル)の平行配線は、重なる。これに対して、外周のコイルの垂直配線は内周のコイルの中央スペース内のダミーパターン上に位置する。そのため、積層コイル内で平行配線の厚み(内周のコイルの平行配線の厚みと外周のコイルの平行配線の厚みとの和)と外周のコイルの垂直配線の厚みと内周のコイルのダミーパターンの厚みとの和が略等しい。このため、モータ用コイル基板の表面の凹凸を小さくすることができる。モータ用コイル基板の径を略均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
図1図1(A)は実施形態のモータの模式図であり、図1(B)は実施形態のモータ用コイル基板の模式図であり、図1(C)と図1(D)はコイルの平面図であり、図1(E)は実施形態のコイルの断面図である。
図2図2(A)は実施形態のモータ用コイル基板の断面の模式図であり、図2(B)は参考例の積層コイルを示し、図2(C)は実施形態の第1改変例のコイルの平面図であり、図2(D)は実施形態の第2改変例のコイルの平面図であり、図2(E)は実施形態の第3改変例のコイルの平面図である。
図3図3(A)は実施形態のコイル基板を示し、図3(B)は積層コイルの平面図であり、図3(C)は積層コイルの断面を示し、図3(D)は3つのコイルの重なりを示す。
【発明を実施するための形態】
【0008】
図3(A)に示されるコイル基板201が準備される。コイル基板201は第1面Fと第1面Fと反対側の第2面Sとを有するフレキシブル基板22とフレキシブル基板22の第1面F上のコイルC(C11、C12、C13)で形成されている。第1面F上のコイルは第1面上コイルCFと称される。コイル基板201は第2面S上にコイルCを有することができる。第2面S上のコイルは第2面上コイルCSと称される。
コイル基板201を巻くことで、図1(B)に示されるモータ用コイル基板20が得られる。例えば、コイル基板201は筒状に巻かれる。モータ用コイル基板20は空洞AHの周りに巻かれる。例えば、モータ用コイル基板20の形状は円筒である。巻く回数Nは、2以上、5以下である。図1(B)は模式図である。
【0009】
図1(A)に示されるように、モータ用コイル基板20内に磁石48を配置することで、モータ10が得られる。図1(A)は模式図である。モータ用コイル基板20は、空洞AHを介し磁石48の周りに配置されている。モータ10の例は、ブラシレスモータである。第1実施形態では、磁石48が回転するが、モータ用コイル基板20が回転してもよい。
【0010】
図3(A)に示されるように、フレキシブル基板22は、短辺20Sと長辺20Lとを有することが好ましい。フレキシブル基板22は一端22Lと一端22Lと反対側の他端22Rを有する。短辺20Sは一端22Lを兼ねる。コイルC(C11、C12、C13)は、フレキシブル基板22の長辺20Lに沿って並んでいる。フレキシブル基板22の一端22Lから他端22Rに向かって、コイルCは一列に並んでいる。一端22Lから他端22Rに向かう方向は行方向である。一番目のコイルC11(U11)がU相コイルである。二番目のコイルC12(V11)がV相コイルである。三番目のコイルC13(W11)がW相コイルである。U相コイルとV相コイルとW相コイルは、U相コイルU11、V相コイルV11、W相コイルW11の順で配置されていて、一端22Lに最も近いコイルCはU相コイルU11である。コイルCの数は3の倍数M(数M)である。図3(A)の例では、コイルの数は3である。
【0011】
コイル基板201は1つのフレキシブル基板22で形成されている。コイル基板201を形成するフレキシブル基板22は複数の部分Pに分けられる。従って、コイル基板201も複数の部分Pに分けられる。コイル基板201は複数の部分Pで形成され、部分Pの数はNである。コイル基板201を形成する部分Pは一端22Lから他端22Rに向かって並んでいる。1番目の部分P1はフレキシブル基板22の一端22Lを含む。2番目の部分P2は1番目の部分P1の隣である。例えば、Nはフレキシブル基板22を巻く回数である。N番目の部分PNはフレキシブル基板22の他端22Rを含む。
【0012】
図3(A)の例では、部分Pの数は2である。図3(A)のコイル基板201は、一番目の部分P1と二番目の部分P2で形成されている。コイル基板201内に一番目のコイルC11と二番目のコイルC12と三番目のコイルC13が並んでいる。一番目のコイルC11は一番目の第1面上コイルであり、二番目のコイルC12は二番目の第1面上コイルであり、三番目のコイルC13は三番目の第1面上コイルである。
【0013】
フレキシブル基板22上に形成されている複数のコイルCは同時に形成される。例えば、共通のアライメントマークを用いることで、複数のコイルCはフレキシブル基板22上に形成される。そのため、各コイルCの位置は関連している。
【0014】
図1(C)に示されるように、配線wは、行方向に略垂直な垂直配線5と行方向に略平行な平行配線6で形成されている。第1配線51と第2配線52は垂直配線5である。第3配線53と第4配線54は平行配線6である。第1配線51と第2配線52は、上端5Uと上端5Uと反対側の下端5Dを有する。第3配線53は第1配線51の上端51Uと第2配線52の上端52Uとを電気的に接続する。第4配線54は第1配線51の下端51Dと第2配線52の下端52Dとを電気的に接続する。第1配線51と第2配線52は中央スペースSCを介して向かい合っていて、第3配線53と第4配線54は中央スペースSCを介して向かい合っている。コイルCの形状は略矩形である。
【0015】
第1配線51が複数であるとき、第1配線51のそれぞれは概ね平行に形成されている。第2配線52が複数であるとき、第2配線52のそれぞれは概ね平行に形成されている。第1配線51と第2配線52は概ね平行に形成されている。実施形態のコイル基板201を用いてモータ10が製造される時、図1(B)に示されるモータの回転方向MRと第1配線51との間の角度が略90度である。
【0016】
第3配線53が複数であるとき、第3配線53のそれぞれは概ね平行に形成されている。第4配線54が複数であるとき、第4配線54のそれぞれは概ね平行に形成されている。第3配線53と第4配線54は概ね平行に形成されている。第3配線53と第1配線51との間の角度は略90度である。
【0017】
図1(D)では、配線wが纏められている。第1配線51を纏めることで第1配線群51gが形成される。第2配線52を纏めることで第2配線群52gが形成される。第3配線53を纏めることで第3配線群53gが形成される。第4配線54を纏めることで第4配線群54gが形成される。各配線群51g、52g、53g、54gは幅51gw、52gw、53gw、54gwを有する。中央スペースSCは幅SCwを有する。幅51gw、52gw、53gw、54gwと幅SCwは図2(E)に示される。図2(E)に示されるように、第1配線群51gの幅51gwと第2配線群52gの幅52gwと中央スペースSCの幅SCwは平行配線6と平行な直線に沿って測定される。幅51gwと幅52gwは略等しい。幅SCwは幅51gwの略2倍である。
【0018】
図3(A)に示されるように、コイルCの中央スペースSCにはダミーパターン55が形成されている。図3(A)中のコイルCの配線wは配線群で描かれている。配線wがダミーパターン55の周りに形成されている。そのため、コイル基板201の強度が増加する。平坦なコイルCを提供することができる。ダミーパターン55の例は、ベタ層である。ダミーパターン55と配線wとの間に所定の絶縁間隔が形成されている。ダミーパターン55は、複数の導体を含むことができる。その例が図2(E)に示される。中央スペースSC内にダミーパターン55が形成されると、コイル基板201の重さが増加する。ダミーパターン55が複数の導体551、552で形成されると、適切な強度と適切な重さを有するコイル基板201を提供することができる。各導体551、552と垂直配線5は略平行である。例えば、導体の数は2である。図2(E)に示されるように、ダミーパターン55は、第1導体551と第2導体552を含む。第1導体551は連続している。第2導体552は連続している。第1導体551と第2導体552との間にギャップ55Sが形成されている。ギャップ55Sによって、第1導体551と第2導体552は絶縁される。第1導体551の幅551wと第1配線群51gの幅51gwと第2導体552の幅552wと第2配線群52gの幅52gwは略等しい。第1導体551の幅551wと第2導体552の幅552wは図2(E)に示される。第1導体551の幅551wと第2導体552の幅552wは平行配線6と平行な直線に沿って測定される。
【0019】
図1(D)はコイル基板201の一部を示す。図1(D)のコイル基板201は、第1面上コイルCFを有する。コイル基板201が第2面上コイルCSを有すると、第2面上コイルCSは第1面上コイルCFの直下に位置する。図1(E)は、図1(D)中のaとaとの間の断面図である。図1(E)に示されるように、配線wは厚みt1を有し、ダミーパターン55は厚みt2を有する。厚みt1と厚みt2は略等しい。第1配線51の厚みと第2配線52の厚みと第3配線53の厚みと第4配線54の厚みは略等しい。第1配線51は厚みt1を有する。コイル基板201からモータ用コイル基板20が製造されると、モータ用コイル基板20の表面の凹凸を小さくすることができる。
【0020】
コイル基板201を巻くことで、実施形態のモータ用コイル基板20が得られる。この時、各部分Pが概ね1周を作るように、コイル基板201は巻かれる。(j-1)番目の部分の外にj番目の部分が巻かれる。jは2以上の整数である。コイル基板201は、例えば、筒状に巻かれる。コイル基板201の巻き方の例が図2(A)を用いて説明される。図3(A)のコイル基板201が巻かれると、図2(A)に示されるように、一番目の部分P1が概ね1周を形成する。さらに、一番目の部分P1に繋がっている二番目の部分P2が概ね1周を形成する。この時、一番目の部分P1は最も内側に巻かれる。一番目の部分P1を形成するフレキシブル基板22は内周のフレキシブル基板22Iである。そして、二番目の部分P2は一番目の部分P1の外に巻かれる。二番目の部分P2を形成するフレキシブル基板22は外周のフレキシブル基板22Oを形成する。外周のフレキシブル基板22Oは内周のフレキシブル基板22Iから延びている。
Nが3であると、コイル基板201は一番目の部分P1と二番目の部分P2と三番目の部分P3で形成される。そして、二番目の部分P2に繋がっている三番目の部分P3が概ね1周を形成する。また、三番目の部分P3は二番目の部分P2の外に巻かれる。
【0021】
内周のフレキシブル基板22Iと内周のフレキシブル基板22I上のコイルCで内周のコイル基板201Iが形成される。外周のフレキシブル基板22Oと外周のフレキシブル基板22O上のコイルCで外周のコイル基板201Oが形成される。
【0022】
モータ用コイル基板20内では、内周のコイル基板201I内のコイル(内周のコイル)Cと外周のコイル基板201O内のコイル(外周のコイル)が部分的に重なる。一つの内周のコイル上に少なくとも一つの外周のコイルが位置する。一つの内周のコイルとその内周のコイル上に位置する一つの外周のコイルは積層コイルを形成する。積層コイルを形成する一つの内周のコイルと一つの外周のコイルは部分的に重なる。一つの内周のコイルと少なくとも一つの外周のコイルが部分的に重なる。内周のコイルを下コイルと称することができる。外周のコイルを上コイルと称することができる。積層コイルの例が図2(A)と図3(B)、図3(C)に示されている。図2(A)は実施形態のモータ用コイル基板20の断面図である。図2(A)には、平行配線6内の第3配線53が描かれている。図3(B)はモータ用コイル基板20を形成するコイルCの投影図である。図2(A)と図3(D)、図3(C)の例では、一番目の第1面上コイルC11が内周のコイルであり、三番目の第1面上コイルC13が外周のコイルである。一番目の第1面上コイルC11と三番目の第1面上コイルC13が積層コイルを形成する。二番目の第1面上コイルC12は内周のフレキシブル基板22Iと外周のフレキシブル基板22O上に形成されている。図3(D)には、一番目の第1面上コイルC11と二番目の第1面上コイルC12と三番目の第1面上コイルC13が描かれている。各コイルCの配線wは配線群で描かれている。
【0023】
図3(B)と図3(C)は一番目の第1面上コイルC11と三番目の第1面上コイルC13で形成される積層コイルを示している。図3(B)と図3(C)は積層コイルを形成するコイルCの重なりを示す。内周のコイルC11と外周のコイルC13が部分的に重なる。内周のコイルの中央スペースSC内のダミーパターン55上に外周のコイルC13の第1配線群51gが位置する。内周のコイルの中央スペースSC内のダミーパターン55上に外周のコイルの垂直配線群が位置する。垂直配線群は第1配線群51g、もしくは、第2配線群52gである。内周のコイルの中央スペースSC内のダミーパターン55上に外周のコイルの第1配線51が位置する。図3(D)に示されるように、内周のコイルの中央スペースSC内のダミーパターン55上に二番目の第1面上コイルC12の第2配線52が位置する。内周のコイルの中央スペースSC内のダミーパターン55上に二番目の第1面上コイルC12の第2配線群52gが位置する。ダミーパターン55上で二番目の第1面上コイルC12の第2配線52と三番目の第1面上コイルC13の第1配線51は重ならない。一番目の第1面上コイルC11の第3配線群53g上に、三番目の第1面上コイルC13の第3配線群53gが位置する。一番目の第1面上コイルC11の第4配線群54g上に、三番目の第1面上コイルC13の第4配線群54gが位置する。内周のコイルの第3配線53上に外周のコイルの第3配線53が位置する。内周のコイルの第3配線群53g上に外周のコイルの第3配線群53gが位置する。内周のコイルの第4配線54上に外周のコイルの第4配線54が位置する。内周のコイルの第4配線群54g上に外周のコイルの第4配線群54gが位置する。内周のコイルの平行配線群上に外周のコイルの平行配線群が位置する。内周のコイルの平行配線上に外周のコイルの平行配線が位置する。平行配線群は第3配線群53g、もしくは、第4配線群54gである。
【0024】
図3(C)は、図3(B)中のd1とd1との間の断面を示す。図3(C)の例では、1つの積層コイル内で、一つの内周のコイルの第3配線群53gと一つの外周のコイルの第3配線群53gが重なる。一つの内周のコイルの第4配線群54gと一つの外周のコイルの第4配線群54gが重なる。一つの内周のコイルのダミーパターン55と一つの外周のコイルの垂直配線群(第1配線群51g、もしくは、第2配線群52g)が重なる。このように、内周のコイルの平行配線上に外周のコイルの平行配線が位置する。内周のコイル内のダミーパターン55上に外周のコイルの垂直配線が位置する。そして、図1(E)に示されるように、ダミーパターン55の厚みt2と配線wの厚みt1は略等しい。そのため、積層コイル内の厚みのバラツキを小さくすることができる。
【0025】
図2(B)は参考例の積層コイルを示す。参考例では、内周のコイルの中央スペースSC内にダミーパターン55が形成されていない。そのため、外周のコイルの第1配線群51下にダミーパターン55が存在しない。図2(B)の積層コイルと図3(C)の積層コイルが比較されると、図3(C)の積層コイルはダミーパターン55を有する。そのため、図3(C)の積層コイル(前者)の厚みと図2(B)の積層コイル(後者)の厚みが比較されると、前者は後者より優れる。前者は後者より均一な厚みを有する。
【0026】
コイル基板201を巻くことで製造されるモータ用コイル基板20の表面の凹凸を小さくすることができる。モータ用コイル基板20の真円度を高くすることができる。モータ用コイル基板20がスムーズに回転する。モータ用コイル基板20が回転する時、エネルギーの損失を小さくすることができる。偏心が発生し難い。
【0027】
図2(C)は実施形態の第1改変例のコイルの平面図である。第1改変例では、ダミーパターン255がメッシュ層で形成されている。
【0028】
図2(D)は実施形態の第2改変例のコイルの平面図である。第2改変例のコイルCとダミーパターン355の平面形状が六角形である。
【0029】
図2(E)は実施形態の第3改変例のコイルの平面図である。第3改変例では、ダミーパターン55が第1導体551と第2導体552で形成されている。第3改変例のコイル基板201を巻くことで、改変例のモータ用コイル基板20が形成される。改変例のモータ用コイル基板20は改変例の積層コイルを有する。改変例の積層コイルでは、第1導体551上に第2配線群52gが位置する。第1導体551上に第2配線6が位置する。第2導体552上に第1配線群51gが位置する。第2導体552上に第2配線5が位置する。
【符号の説明】
【0030】
20 モータ用コイル基板
22 フレキシブル基板
51 第1配線(垂直配線)
52 第2配線(垂直配線)
53 第3配線(平行配線)
54 第4配線(平行配線)
55 ダミーパターン
201 コイル基板
C コイル
CF 第1面上コイル
CS 第2面上コイル
SC 中央スペース
w 配線
図1
図2
図3