特開 2022-82475 コイル基板とモータ用コイル基板、モータ

(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】P2022082475

(43)【公開日】2022-06-02

(54)【発明の名称】コイル基板とモータ用コイル基板、モータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 3/04 20060101AFI20220526BHJP

   H05K 1/03 20060101ALI20220526BHJP

【ＦＩ】

H02K3/04 E

H05K1/03 670

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020193531

(22)【出願日】2020-11-20

(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）】

5H603

【Ｆターム（参考）】

5H603BB01

5H603BB09

5H603CA01

5H603CB01

5H603CB13

5H603CD11

5H603CE06

(57)【要約】      （修正有）

【課題】高効率なモータの提供。
【解決手段】モータ１０はコイルＣを含む。コイルＣは、モータ１０の回転方向ＭＲと垂直な第２配線５２を有する。そして、第２配線の長さＡは所定の範囲以内である。所定の範囲はコイルＣの抵抗と第２配線の長さＡから求められる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１面と前記第１面と反対側の第２面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コイル、とからなるコイル基板であって、
前記コイル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、前記配線のターン数ｎは複数であって、１ターンのための前記配線は前記第１面上に形成されている第１面上配線と前記第２面上に形成されている第２面上配線と前記フレキシブル基板を貫通するビア導体で形成されていて、前記第１面上配線は第１端と第２端を含み、前記第２面上配線は第３端と第４端を含み、前記ビア導体は前記第２端と前記第３端を繋ぐ第１ビア導体と前記第４端上に形成されている第２ビア導体を含み、前記第２ビア導体は次のターンを形成する前記第１面上配線の前記第１端に至っていて、前記第１面上配線は前記第１端から延びる第１配線と前記第１配線から延びる第２配線と前記第２配線から前記第２端まで延びている第３配線で形成されていて、前記第２面上配線は前記第３端から延びる第４配線と前記第４配線から延びる第５配線と前記第５配線から前記第４端まで延びている第６配線で形成されていて、前記第１配線と前記第２配線、前記第３配線、前記第４配線、前記第５配線、前記第６配線はほぼ真直ぐ延びていて、前記第２配線と前記第５配線はほぼ平行であって、各ターンを形成する前記第２配線のそれぞれはほぼ平行であって、各ターンを形成する前記第５配線のそれぞれはほぼ平行であって、前記第１配線は前記中央スペースを向いている第１側壁と前記第１側壁と反対側の第２側壁を有し、前記第２配線は前記中央スペースを向いている第３側壁と前記第３側壁と反対側の第４側壁を有し、前記第５配線は前記中央スペースを向いている第５側壁と前記第５側壁と反対側の第６側壁を有し、隣接するターンに形成されている前記第２配線間にギャップが形成されていて、１ターンを形成する前記配線が前記第２配線に垂直な２つの直線（第１直線と第２直線）で挟まれると、前記第１直線と前記第２直線間の距離は１ターンの長さＬであって、前記第２配線は前記第１配線と前記第３配線間に長さ（第２配線の長さ）Ａを有し、前記第２配線は前記第３側壁と前記第４側壁間に幅（第２配線の幅）ａを有し、前記コイルは前記第４側壁と前記第５側壁間に幅（第１幅）ｄを有し、前記コイルは前記第２側壁を含む直線と前記第１直線との間に角度（第１角度）Θを有し、前記配線は厚みｔを有し、前記ギャップは幅（ギャップの幅）ｂを有し、１ターンを形成する前記配線は抵抗Ｒｎを有し、前記配線を形成する材料は電気抵抗率ρを有し、前記抵抗Ｒｎと前記第２配線の長さＡとの比（Ｒｎ／Ａ）は式（１）を満足し、前記Ａが変数Ｘであって、前記比（Ｒｎ／Ａ）が変数Ｙであって、前記変数ＸがＡ１の時、前記変数Ｙは最小値を示し、前記第２配線の長さＡは、０．９×Ａ１以上、１．１×Ａ１以下である。

【請求項2】

請求項１のコイル基板であって、前記１ターンを形成する前記配線の平面形状は略六角形である。

【請求項3】

請求項１のコイル基板であって、前記第５配線は前記第４配線と前記第６配線間に長さ（第５配線の長さ）を有し、前記第２配線の長さと前記第５配線の長さは等しい。

【請求項4】

請求項１のコイル基板であって、前記第１角度Θは式（２）を満足する。

【請求項5】

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

【請求項6】

請求項５のモータ用コイル基板と、
前記モータ用コイル基板内に配置される磁石、とからなるモータ

【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、モータに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、モータ用コイル基板とモータ用コイル基板の製造方法を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－３８８６５号公報

【発明の概要】

【0004】

[特許文献１の課題]
特許文献１の図３に示されるコイルの平面形状は、六角形である。形状が六角形なので、コイルの抵抗は辺の長さ等に依存すると考えられる。特許文献１では、辺の長さは自由である。そのため、特許文献１の技術を用いて低抵抗なコイルを提供することが難しいと考えられる。

【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、第１面と前記第１面と反対側の第２面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コイル、とを有する。そして、前記コイル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、前記配線のターン数ｎは複数であって、１ターンのための前記配線は前記第１面上に形成されている第１面上配線と前記第２面上に形成されている第２面上配線と前記フレキシブル基板を貫通するビア導体で形成されていて、前記第１面上配線は第１端と第２端を含み、前記第２面上配線は第３端と第４端を含み、前記ビア導体は前記第２端と前記第３端を繋ぐ第１ビア導体と前記第４端上に形成されている第２ビア導体を含み、前記第２ビア導体は次のターンを形成する前記第１面上配線の前記第１端に至っていて、前記第１面上配線は前記第１端から延びる第１配線と前記第１配線から延びる第２配線と前記第２配線から前記第２端まで延びている第３配線で形成されていて、前記第２面上配線は前記第３端から延びる第４配線と前記第４配線から延びる第５配線と前記第５配線から前記第４端まで延びている第６配線で形成されていて、前記第１配線と前記第２配線、前記第３配線、前記第４配線、前記第５配線、前記第６配線はほぼ真直ぐ延びていて、前記第２配線と前記第５配線はほぼ平行であって、各ターンを形成する前記第２配線のそれぞれはほぼ平行であって、各ターンを形成する前記第５配線のそれぞれはほぼ平行であって、前記第１配線は前記中央スペースを向いている第１側壁と前記第１側壁と反対側の第２側壁を有し、前記第２配線は前記中央スペースを向いている第３側壁と前記第３側壁と反対側の第４側壁を有し、前記第５配線は前記中央スペースを向いている第５側壁と前記第５側壁と反対側の第６側壁を有し、隣接するターンに形成されている前記第２配線間にギャップが形成されていて、１ターンを形成する前記配線が前記第２配線に垂直な２つの直線（第１直線と第２直線）で挟まれると、前記第１直線と前記第２直線間の距離は１ターンの長さＬであって、前記第２配線は前記第１配線と前記第３配線間に長さ（第２配線の長さ）Ａを有し、前記第２配線は前記第３側壁と前記第４側壁間に幅（第２配線の幅）ａを有し、前記コイルは前記第４側壁と前記第５側壁間に幅（第１幅）ｄを有し、前記コイルは前記第２側壁を含む直線と前記第１直線との間に角度（第１角度）Θを有し、前記配線は厚みｔを有し、前記ギャップは幅（ギャップの幅）ｂを有し、１ターンを形成する前記配線は抵抗Ｒｎを有し、前記配線を形成する材料は電気抵抗率ρを有し、前記抵抗Ｒｎと前記第２配線の長さＡとの比（Ｒｎ／Ａ）は式（１）を満足し、前記Ａが変数Ｘであって、前記比（Ｒｎ／Ａ）が変数Ｙであって、前記変数ＸがＡ１の時、前記変数Ｙは最小値を示し、前記第２配線の長さＡは、０．９×Ａ１以上、１．１×Ａ１以下である。

[実施形態の効果]

【0006】

実施形態によれば、１ｍｍ当たりの抵抗が低くなるように、コイルの配線を形成する１辺（第２配線）の長さが決められる。そのため、実施形態は、低抵抗なコイルを提供することができる。実施形態は、高効率なコイル基板を提供することできる。

【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）はコイルの平面図であり、図１（Ｄ）は１ターンを形成する配線の平面図である。

【図2】図２（Ａ）は実施形態のコイル基板の平面図であり、図２（Ｂ）は２ターンのための配線を示す平面図である。

【図3】配線の長さ（ｍｍ）と１ｍｍ当たりの抵抗間の関係を示すグラフ

【発明を実施するための形態】

【0008】

図２（Ａ）に示されるコイル基板１２０が準備される。コイル基板１２０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上のコイルＣで形成される。図２（Ａ）はコイル基板１２０の第１面Ｆを示す。図２（Ａ）では、コイルＣは省略されている。コイルＣは図１（Ｃ）に示されている。コイル基板１２０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１２０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、３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。図１（Ｂ）中の矢印ＭＲはモータ１０の回転方向を示す。モータ１０の例は、ブラシレスモータである。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２（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。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。一端２２Ｌは短辺２０Ｓを兼ねる。長辺２０Ｌは上辺２０ＬＵと上辺２０ＬＵと反対側の下辺２０ＬＤを有する。

【0011】

図１（Ｃ）にコイルＣの例が示される。コイルＣは中央スペースＳＣと中央スペースＳＣを囲む配線ｗで形成される。そして、配線ｗは外端ＯＥと内端ＩＥを有する。配線ｗは外端ＯＥと内端ＩＥとの間に形成されている。コイルＣを形成する配線ｗは渦巻き状に形成されている。

【0012】

図１（Ｃ）と図１（Ｄ）に示されるように、配線ｗは、複数の第１面上配線５Ｆと複数の第２面上配線５Ｓと複数のビア導体ＶＡを含む。これらを繋げることで、配線ｗが形成される。第１面上配線５Ｆは第１面Ｆ上に形成されている。第２面上配線５Ｓは第２面Ｓ上に形成されている。ビア導体ＶＡはフレキシブル基板２２を貫通している。第１面上配線５Ｆと第２面上配線５Ｓはビア導体ＶＡを介して接続されている。１つの第１面上配線５Ｆと１つの第２面上配線５Ｓと１つのビア導体ＶＡは、ほぼ１ターンのコイルを形成する。１ターンを形成する配線ｗの内、第１面上配線５Ｆは一端２２Ｌに近く、第２面上配線５Ｓは他端２２Ｒに近い。複数のビア導体ＶＡは第１ビア導体ＶＡ１と第２ビア導体ＶＡ２に分けられる。第１ビア導体ＶＡ１は下辺２０ＬＤに近く、第２ビア導体ＶＡ２は上辺２０ＬＵに近い。第１面上配線５Ｆと第２面上配線５Ｓとビア導体ＶＡは、第１面上配線５Ｆ、第１ビア導体ＶＡ１、第２面上配線５Ｓ、第２ビア導体ＶＡ２の順で繋がっている。第２ビア導体ＶＡ２を介し隣接するターンを形成する配線ｗが接続される。

【0013】

図１（Ｄ）は１ターンのコイルを示す。
第１面上配線５Ｆは第１端Ｅ１と第２端Ｅ２を含む。第１端Ｅ１は上辺２０ＬＵに近く、第２端Ｅ２は下辺２０ＬＤに近い。第２面上配線５Ｓは第３端Ｅ３と第４端Ｅ４を含む。第３端Ｅ３は下辺２０ＬＤに近く、第４端Ｅ４は上辺２０ＬＵに近い。第１ビア導体ＶＡ１は、第２端Ｅ２と第３端Ｅ３を繋ぐ。第２ビア導体ＶＡ２は第４端Ｅ４上に形成される。第２ビア導体ＶＡ２は、次のターンを形成する第１面上配線５Ｆの第１端Ｅ１に至っている。第２ビア導体ＶＡ２は隣接するターンを形成する配線ｗを接続する。第１面上配線５Ｆは第１端Ｅ１から延びる第１配線５１と第１配線５１から延びる第２配線５２と第２配線５２から第２端Ｅ２まで延びている第３配線５３で形成されている。第２面上配線５Ｓは第３端Ｅ３から延びる第４配線５４と第４配線５４から延びる第５配線５５と第５配線５５から第４端Ｅ４まで延びている第６配線５６で形成されている。第１配線５１と第２配線５２、第３配線５３、第４配線５４、第５配線５５、第６配線５６はほぼ真直ぐ延びている。第２配線５２と第５配線５５はほぼ平行である。

【0014】

図１（Ｃ）に示されるように各ターンを形成する第２配線５２のそれぞれはほぼ平行である。各ターンを形成する第５配線５５のそれぞれはほぼ平行である。モータ用コイル基板２０内では、第２配線５２とモータ１０の回転方向ＭＲとの間の角度はほぼ９０度である。モータ用コイル基板２０内では、第２配線５２を流れる電流の向きとモータ１０の回転方向ＭＲとの間の角度はほぼ９０度である。

【0015】

図２（Ｂ）はコイルの平面図を示す。図２（Ｂ）は２ターンを形成する配線ｗを示す。図２（Ｂ）に示されるように、１ターンのための配線ｗの平面形状はほぼ六角形である。第１配線５１は中央スペースＳＣを向いている第１側壁ｓｗ１と第１側壁ｓｗ１と反対側の第２側壁ｓｗ２を有する。第２配線５２は中央スペースＳＣを向いている第３側壁ｗｓ３と第３側壁ｓｗ３と反対側の第４側壁ｓｗ４を有する。第５配線５５は中央スペースＳＣを向いている第５側壁ｓｗ５と第５側壁ｓｗ５と反対側の第６側壁を有する。隣接するターンを形成する第１配線５１間に第１ギャップＧ１が形成されている。隣接するターンを形成する第２配線５２間に第２ギャップＧ２が形成されている。隣接するターンを形成する第３配線５３間に第３ギャップＧ３が形成されている。隣接するターンを形成する第４配線５４間に第４ギャップＧ４が形成されている。隣接するターンを形成する第５配線５５間に第５ギャップＧ５が形成されている。隣接するターンを形成する第６配線５６間に第６ギャップＧ６が形成されている。実施形態のコイルＣでは、第１ギャップＧ１と第２ギャップＧ２、第３ギャップＧ３、第４ギャップＧ４、第５ギャップＧ５、第６ギャップＧ６の幅はほぼ等しい。

【0016】

１ターンを形成する配線ｗが第２配線５２に垂直な２つの直線（第１直線Ｌ１と第２直線Ｌ２）で挟まれると、第１直線Ｌ１と第２直線Ｌ２間の距離は１ターンの長さＬである。第２配線５２は第１配線５１と第３配線５３間に長さ（第２配線の長さ）Ａを有する。第２配線５２は第３側壁ｓｗ３と前記第４側壁ｓｗ４間に幅（第２配線の幅）ａを有する。コイルＣは第４側壁ｓｗ４と第５側壁ｓｗ５間に幅（第１幅）ｄを有する。コイルＣは第２側壁ｓｗ２を含む直線と第１直線Ｌ１との間に角度（第１角度）Θを有する。第１配線５１と第２配線との間の境界と第１直線Ｌ１は平行である。そのため、図２（Ｂ）では、第１角度Θは第１配線５１と第２配線５２との間の境界を含む直線と第２側壁ｓｗ２との間に描かれている。配線ｗは厚みｔを有する。第２ギャップＧ２は幅（ギャップの幅）ｂを有する。１ターンを形成する配線ｗは抵抗Ｒｎを有する。配線を形成する材料は電気抵抗率ρを有する。コイルＣを形成する配線ｗのターン数は複数である。ターン数はｎで表される。

【0017】

第１配線５１と第２配線５２との間の境界を含む直線と第１直線Ｌ１はほぼ平行である。第２配線５２と第３配線５３との間の境界を含む直線と第１直線Ｌ１はほぼ平行である。第４配線５４と第５配線５５との間の境界を含む直線と第１直線Ｌ１はほぼ平行である。第５配線５５と第６配線５６との間の境界を含む直線と第１直線Ｌ１はほぼ平行である。

【0018】

抵抗Ｒｎと第２配線の長さＡとの比（Ｒｎ／Ａ）は式１を満足する。第１角度Θは式２を満足する。第２配線の長さＡが変数Ｘであって、比（Ｒｎ／Ａ）が変数Ｙである。第２配線の長さＡと比（Ｒｎ／Ａ）との関係がＸ－Ｙ平面に示される。図３は第２配線の長さＡと比（Ｒｎ／Ａ）との関係を示す。変数ＸがＡ１の時、変数Ｙは最小値を示す。即ち、長さＡ１は第２配線の長さＡの最適値（最適な長さ）である。第２配線の長さＡが０．９×Ａ１以上、１．１×Ａ１以下であると、低抵抗なコイルＣを提供することができる。高効率なコイル基板１２０を提供することができる。
[式１]

[式２]

【0019】

図３のＸ軸の単位はｍｍであって、Ｙ軸の単位はΩ／ｍｍである。図３に示されるように、第２配線の長さＡが大きくなるにつれて、一端、比（Ｒｎ／Ａ）が小さくなる。そして、第２配線の長さＡが所定の値を超えると、比（Ｒｎ／Ａ）が大きくなる。第２配線の長さＡが所定の範囲以内であると、図３は、１ｍｍ当たりの抵抗を小さくすることができることを示している。第２配線の長さＡが長さＡ１であるとき、比（Ｒｎ／Ａ）が最小値を示す。そして、第２配線の長さＡの所定の範囲は、０．９×Ａ１以上、１．１×Ａ１である。第２配線の長さＡが所定の範囲以内であると、コイルＣの抵抗を小さくすることができる。高効率なコイル基板１２０を提供することができる。高効率なモータ用コイル基板１０を提供することができる。高効率なモータ１０を提供することができる。

【符号の説明】

【0020】

２０ モータ用コイル基板
２２ フレキシブル基板
４８ 磁石
５Ｆ 第１面上配線
５Ｓ 第２面上配線
５２ 第２配線
５５ 第５配線
１２０ コイル基板
Ｃ コイル
ＳＣ 中央スペース
ＶＡ ビア導体

【図1】

【図2】

【図3】