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発明の名称 ロータリートランス及びその製造方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平8−186044
公開日 平成8年(1996)7月16日
出願番号 特願平6−327082
出願日 平成6年(1994)12月28日
代理人
発明者 藤沢 明彦 / 佐藤 淳
要約 目的
ロータ部及びステータ部に設けられたコイル部の磁気結合が良好でインダクタンス値の設定が容易であり、薄型化にも好適なロータリートランス及びその製造方法を提供する。

構成
1又は2以上の断面長方形の螺旋状導体3と、該螺旋状導体3を収容するための凹部を該螺旋状導体3と同数有する磁性体基板と、前記螺旋状導体3と前記磁性体基板との間に介在する非磁性体絶縁体からなり、前記螺旋状導体3部の表面は前記磁性体の表面と同一表面となっているロータ部及びステータ部からなるロータリートランス。
特許請求の範囲
【請求項1】 1又は2以上の断面長方形の螺旋状導体と、該螺旋状導体を収容するための凹部を該螺旋状導体と同数有する磁性体基板と、前記螺旋状導体と前記磁性体基板との間に介在する非磁性絶縁体からなり、前記螺旋状導体部の表面は前記磁性体の表面と同一表面となっていることを特徴とするロータ部及びステータ部からなるロータリートランス。
【請求項2】 未焼成の磁性材料の基板に1又は2以上の凹部を設け、この凹部に同じく未焼成の非磁性絶縁材料を埋め込み、これら両者を同時に焼成して、これらを磁性体基板と非磁性絶縁体とする工程と、前記非磁性絶縁体に螺旋状溝を設ける工程と、該溝を設けた磁性体基板の全表面に導体層を形成する工程と、前記溝の内部以外の導体を除去し前記凹部と同数の螺旋状導体を形成する工程とからなることを特徴とするロータリートランス用ロータ及びステータの製造方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ロータリートランス及びその製造方法に係り、特に、ロータ部とステータ部間のエアギャップの直近に螺旋状の導体パターンから成るコイル部を有するロータリートランスに関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、ロータリートランスのロータ部及びステータ部に於ては、フェライト基板に溝を設け、銅線を埋め込みコイル部を構成するものがあった。しかし、この方法では、銅線の線径(80〜100μm程度)及び銅線が溝に納められたときの浮きを考慮した場合、300μm程度の深さの溝が必要となり小型化・薄型化が困難であった。
【0003】又、図3((a)はロータ部又はステータ部の斜視図で、(b)はそのB部分の断面を拡大して示したものである。)のように、導体層を被膜したレジスト層を食刻し、続いて、エッチング処理を施すことにより螺旋状導体3を形成し、その後、めっき処理を施すものが知られている(特開昭58ー12315号)。図4は、その製造工程を示したもので、(a)はロータ部又はステータ部となる基材を示し、フェライト基板の凹部に非磁性絶縁層8及び導体層7が形成され、その上面がレジスト層9により被膜されている。このレジスト層9を、(b)に示したように食刻し、続いて、(c)、(d)の順でエッチング処理を施し、レジスト層9を除去することにより螺旋状導体3を形成する。
【0004】その後、めっき処理を施すことにより螺旋状導体3の厚さを厚くしその抵抗値を小さくする。しかし、めっき処理を施してもエッチング処理の際に螺旋状導体3の側面部分に生じたくびれ10を補完することはできない。従って、形成された螺旋状導体3の導体幅が厚み方向に対して一定でなく、パターンの精度も良くないため、所望のインダクタンス値を得ることが難しかった。又、螺旋状導体に於ける隣り合うパターン間でクロストークを生じるという問題もあった。
【0005】一方、図5(a)に示したように、非磁性絶縁体を介して磁性体内部に円弧状導体3を多層重畳しコイル部とするものが知られている(特願平5−248803号)。しかし、この場合(b)に示したように、螺旋状(平面的)に導体を設けコイル部とした場合に比べ、これらのコイル部を対向させたときの磁気結合が良くなく、又、ロータリートランスの薄型化を図ることも困難であった。
【0006】本発明は、上記の問題点を解消し、ロータ部とステータ部間のエアギャップの直近に螺旋状の導体パターンを精度良く均一に形成することによって、コイル部の磁気結合が良好でインダクタンス値の設定が容易であり、薄型化にも好適なロータリートランス及びその製造方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1記載のロータリートランスは、1又は2以上の断面長方形の螺旋状導体と、該螺旋状導体を収容するための凹部を該螺旋状導体と同数有する磁性体基板と、前記螺旋状導体と前記磁性体基板との間に介在する非磁性体絶縁体からなり、前記螺旋状導体部の表面は前記磁性体の表面と同一表面となっていることを特徴とするロータ部及びステータ部からなるものである。
【0008】請求項2記載のロータリートランス用ロータ及びステータの製造方法は、未焼成の磁性材料の基板に1又は2以上の凹部を設け、この凹部に同じく未焼成の非磁性絶縁材料を埋め込み、これら両者を同時に焼成して、これらを磁性体基板と非磁性絶縁体とする工程と、前記非磁性絶縁体に螺旋状溝を設ける工程と、該溝を設けた磁性体基板の全表面に導体層を形成する工程と、前記溝の内部以外の導体を除去し前記凹部と同数の螺旋状導体を形成する工程とからなるものである。
【0009】
【作用】請求項1記載のロータリートランスによれば、1又は2以上の断面長方形の螺旋状導体と、該螺旋状導体を収容するための凹部を該螺旋状導体と同数有する磁性体基板と、前記螺旋状導体と前記磁性体基板との間に介在する非磁性体絶縁体からなり、前記螺旋状導体部の表面は前記磁性体の表面と同一表面となっていることを特徴とするロータ部及びステータ部からなるものであるから、以下の作用効果を有する。
(1)ロータ部とステータ部間のエアギャップの直近にコイル部を形成されているため、対向するコイル部の結合係数が向上する。
【0010】(2)螺旋状導体の下面及び側面部分に非磁性絶縁体が埋め込まれているため、螺旋状導体に於ける隣り合うパターン間での磁束の干渉が抑制される。
【0011】(3)螺旋状導体を設けた側の磁性体基板の表面が平坦(溝が無い)であるため、磁性体基板の機械的強度が向上する。
【0012】(4)導体パターンが平面的に形成されているため、ロータリートランスの薄型化が容易となる。
【0013】請求項2記載のロータリートランス用ロータ及びステータの製造方法よれば、未焼成の磁性材料の基板に1又は2以上の凹部を設け、この凹部に同じく未焼成の非磁性絶縁材料を埋め込み、これら両者を同時に焼成して、これらを磁性体基板と非磁性絶縁体とする工程と、前記非磁性絶縁体に螺旋状溝を設ける工程と、該溝を設けた磁性体基板の全表面に導体層を形成する工程と、前記溝の内部以外の導体を除去し前記凹部と同数の螺旋状導体を形成する工程とからなるものであるから、以下の作用効果を有する。
(1)精度良く均一な導体パターンを形成することができるため、所望のインダクタンス値を得ることが容易となる。
【0014】(2)ロータ部とステータ部間のエアギャップの直近にコイル部を形成させることができるため、対向するコイル部の結合係数を向上させることができる。
【0015】(3)導体パターンの下面及び側面部分に非磁性絶縁体を埋め込むことができるため、隣り合う導体パターン間相互の磁束の干渉を抑制することができる。又、磁性体基板の機械的強度を向上する。
【0016】
【実施例】図1(a)は、本発明のロータリートランスを構成するロータ部又はステータ部を示す斜視図で、(b)は(a)に示したA部分の断面を拡大して示したものでフェライト基板上に非磁性絶縁体を介して螺旋状の導体パターンからなるコイル部が形成されている。このコイル部を上面から見た場合、(c)に示したようにチャンネル数(信号経路の数)と同数のコイル部が形成されている。(図1は、2チャンネルのチャンネル数を有するロータリートランスを示す。)上記のように形成されたロータ部のコイル部を、エアギャップを介して対向させることにより、各チャンネル毎のコイル部が互いに磁気結合し、トランスとして働く。
【0017】以下に、フェライト基板上に螺旋状の導体パターンであるコイル部を形成する工程を、図2を用いて説明すると共に、ロータリートランスの構造を説明する。同図の(a)から(d)は、いずれも図1(a)のA部分の断面を拡大して示したものである。
【0018】図2(a)に示したように、ロータ部又はステータ部となるフェライト基板2には、各チャンネル毎のコイル部を設けるために深さ20μmの凹部5があり、該凹部5は非磁性絶縁体4が埋め込まれている。この非磁性絶縁体4(非磁性フェライト、フォレステライト(誘電体)等)は、フェライト基板2の焼成時に同時焼成されている。
【0019】この非磁性絶縁体4に、サンドブラスト(パウダービーム)、レーザー、エッチング等の処理により、図2(b)に示したような幅40〜50μm程度の螺旋状の溝6を設ける。
【0020】次に、図2(c)に示したように螺旋状の溝6を設けたフェライト基板2の全表面に対して、めっき、蒸着、スパッタ等の処理を施すことによりに導体層7(Cu、Ag、Ni、Au、Pt等)を形成する。続いて、図2(d)に示したように溝6の内部のみに導体が残るように表面を研磨(溝6の内部の導体以外を削除)して螺旋状導体3を形成しコイル部とする。
【0021】上記製造工程からも明らかなように、フェライト基板上に設けられたコイル部の上面は、フェライト基板の上面と同一面に形成され、かつコイル部を構成する螺旋状導体は、平面的(2次元)に形成される。従って、ロータ部とステータ部を対向させた際に、両部のコイル部をより接近させることができため、対向するコイル部間の結合係数を向上させることができる。又、導体パターンが平面的に形成されるため、薄型のロータリートランスを構成することができる。
【0022】又、導体パターンの下面及び側面部分に非磁性絶縁体が埋め込まれているため、螺旋状導体に於ける隣り合うパターン間でのクロストークを抑制することができる。
【0023】上述の製造工程により、回転軸に対して同心円状にチャンネル分のコイル部を形成することにより、ロータリートランスを構成するロータ部及びステータ部が得られる。又、コイル導体の腐食防止や絶縁確保のためにレジスト樹脂等から成る保護層を設けてもよい。
【0024】
【発明の効果】本発明は、上述のとおり構成されているので、次に記載する効果を奏する。
【0025】(1)ロータ部とステータ部間のエアギャップの直近にコイル部を形成されているため、対向するコイル部の結合係数を向上させることができる。
【0026】(2)螺旋状導体の下面及び側面部分に非磁性絶縁体が埋め込まれているため、螺旋状導体に於ける隣り合うパターン間での磁束の干渉を抑制することができる。
【0027】(3)螺旋状導体を設けた側の磁性体基板の表面が平坦(溝が無い)であるため、磁性体基板の機械的強度を向上させることができる。
【0028】(4)導体パターンが平面的に形成されているため、ロータリートランスの薄型化が容易となる。
【0029】(5)精度良く均一な導体パターンを形成することができるため、所望のインダクタンス値を得ることが容易となる。




 

 


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