JP2021197487A - モータ用コイル基板とモータ - Google Patents

Abstract

【課題】 入出力の短絡の無いモータ用コイル基板の提供【解決手段】 実施形態のモータ用コイル基板２０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Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルとを有するコイル基板２０１を巻くことで形成される。相コイルの巻き始め、Ｖ相コイルの巻き始め、Ｗ相コイルの巻き始めの間を、Ｕ相コイルの巻き終わり、Ｖ相コイルの巻き終わり、Ｗ相コイルの巻き終わりからの線が通らない。【選択図】 図３

Description

本発明は、モータ用コイル基板とモータに関する。

特許文献１は、電気モータに関し、その電気モータはワイヤからなる複数のシングルコイルを含んでいる。

特開２００７−１２４８９２号公報

[特許文献の課題]
特許文献１の電気モータはワイヤからなる複数のシングルコイルを含んでいる。コイルがワイヤで形成されている。ワイヤが細いと、ワイヤを巻くことが難しいと考えられる。例えば、ワイヤが切れると考えられる。高い位置精度でワイヤを巻くことは難しいと考えられる。その場合、占積率が低下すると推察される。例えば、特許文献１のワイヤを細くすることで、小さな電気モータを製造することができると考えられる。しかしながら、ワイヤが細いと、コイルに大きな電流を流すことが難しいと考えられる。

本発明に係る３相のモータ用コイル基板は、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て、前記一端から前記他端に向かって並んでいる複数のＵ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルとを有するコイル基板を巻くことで形成される。そして、Ｕ相コイルの巻き始め、Ｖ相コイルの巻き始め、Ｗ相コイルの巻き始めの間を、Ｕ相コイルの巻き終わり、Ｖ相コイルの巻き終わり、Ｗ相コイルの巻き終わりからの線が通らない。

[実施形態の効果]
本発明の実施形態によれば、コイルが配線で形成されている。例えば、プリント配線板の技術でコイルを形成することができる。そのため、コイルを形成する配線を略矩形にすることができる。コイルの占積率を高くすることができる。Ｕ相コイルの巻き始め、Ｖ相コイルの巻き始め、Ｗ相コイルの巻き始めの間を、Ｕ相コイルの巻き終わり、Ｖ相コイルの巻き終わり、Ｗ相コイルの巻き終わりからの線が通らない。このため、入力と出力が短絡することが無い。

図１（Ａ）は第１実施形態のモータの模式図であり、図１（Ｂ）は第１実施形態のモータ用コイル基板の模式図であり、図１（Ｃ）は入力線、出力線を示す模式であり、図１（Ｄ）は端子基板の平面図である。 図２（Ａ）は配線の平面図であり、図２（Ｂ）はコイルの平面図である。 図３（Ａ）は第１実施形態のモータ用コイル基板の巻線方向の模式図であり、図３（Ｂ）はコイル配置を示す模式図である。 第２実施形態のモータ用コイル基板の巻線方向の模式図。 第１実施形態のコイル基板のコイルを示す図。

[第１実施形態]
図５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で形成されている。コイル基板２０１を筒状に巻くことで、図１（Ｂ）に示されるモータ用コイル基板２０が得られる。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。

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。

図５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。長辺２０Ｌは上辺２０ＬＵと下辺２０ＬＤから成る。コイルＣ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。図５の例では、コイルの数は９である。

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。

図２（Ａ）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。

図２（Ａ）に示されるように、配線ｗは、中央スペースＳＣを介して向かい合っている複数の第１配線５１と複数の第２配線５２とを含む。１つのコイルＣ内で、第１配線５１は一端２２Ｌに近く、第２配線５２は他端２２Ｒに近い。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。第１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。

配線ｗは、さらに第１配線５１と第２配線５２とをつなぐ第３配線５３を有する。

図２（Ｂ）は配線を纏めて示す。第１配線５１が纏まって第１配線群５１ｇを構成する。第２配線５２が纏まって第２配線群５２ｇを構成する。

図５に示されるコイル基板２０１には、一端２２Ｌから他端２２Ｒに向かって９のコイルＣが並べられている。９のコイルＣは、第１Ｕ相コイルＵ−１、第１Ｗ相コイルＷ−１、第３Ｖ相コイルＶ−３、第２Ｕ相コイルＵ−２、第２Ｗ相コイルＷ−２、第１Ｖ相コイルＶ−１、第３Ｕ相コイルＵ−３、第３Ｗ相コイルＷ−３、第２Ｖ相コイルＶ−２である。第１Ｕ相コイルＵ−１は第１配線群５１ｇからなるコイル部Ｕ１と第２配線群５２ｇから成るコイル部Ｕ２を有する。
第１Ｗ相コイルＷ−１は第１配線群５１ｇからなるコイル部Ｗ１と第２配線群５２ｇから成るコイル部Ｗ２を有する。
第３Ｖ相コイルＶ−３は第１配線群５１ｇからなるコイル部Ｖ５と第２配線群５２ｇから成るコイル部Ｖ６を有する。
第２Ｕ相コイルＵ−２は第１配線群５１ｇからなるコイル部Ｕ３と第２配線群５２ｇから成るコイル部Ｕ４を有する。
第２Ｗ相コイルＷ−２は第１配線群５１ｇからなるコイル部Ｗ３と第２配線群５２ｇから成るコイル部Ｗ４を有する。
第１Ｖ相コイルＶ−１は第１配線群５１ｇからなるコイル部Ｖ１と第２配線群５２ｇから成るコイル部Ｖ２を有する。
第３Ｕ相コイルＵ−３は第１配線群５１ｇからなるコイル部Ｕ５と第２配線群５２ｇから成るコイル部Ｕ６を有する。
第３Ｗ相コイルＷ−３は第１配線群５１ｇからなるコイル部Ｗ５と第２配線群５２ｇから成るコイル部Ｗ６を有する。
第２Ｖ相コイルＶ−２は第１配線群５１ｇからなるコイル部Ｖ３と第２配線群５２ｇから成るコイル部Ｖ４を有する。

コイル基板２０１の上辺２０ＬＵからＵ相入力線ＵＳ、Ｖ相入力線ＶＳ、Ｗ相入力線ＷＳ、Ｕ相出力線ＵＥ、Ｖ相出力線ＶＥ、Ｗ相出力線ＷＥが延びている。
Ｕ相入力線ＵＳは、第１Ｕ相コイルＵ−１のコイル部Ｕ１の巻き始めに接続される。
Ｗ相入力線ＷＳは、第１Ｗ相コイルＷ−１のコイル部Ｗ１の巻き始めに接続される。
Ｖ相入力線ＶＳは、第１Ｖ相コイルＶ−１のコイル部Ｖ１の巻き始めに接続される。
Ｕ相出力線ＵＥは、第３Ｕ相コイルＵ−３のコイル部Ｕ６の巻き終わりに接続される。
Ｗ相出力線ＷＥは、第３Ｗ相コイルＷ−３のコイル部Ｗ６の巻き終わりに接続される。
Ｖ相出力線ＶＥは、第３Ｖ相コイルＶ−３のコイル部Ｖ６の巻き終わりに接続される。

特許文献１のシングルコイルはワイヤで形成されている。それに対し、第１実施形態のコイルＣはプリント配線板の技術で形成されている。コイルＣを形成する配線ｗはめっきにより形成されている。あるいは、コイルＣを形成する配線ｗは銅箔をエッチングすることで形成される。コイルＣを形成する配線ｗは、セミアディティブ法やＭ−Ｓａｐ法やサブトラクティブ法で形成される。

コイルＣを形成する配線ｗはプリント配線板の技術で形成されている。そのため、配線ｗの断面形状は略矩形である。第１実施形態によれば、コイルの占積率を高くすることができる。

コイル基板２０１を筒状に約２回巻くことで、図１（Ｂ）に示す第１実施形態のモータ用コイル基板２０が得られる。コイル基板２０１の内周Ｐ１と内周の外周に巻かれる外周Ｐ２とによりモータ用コイル基板２０が形成される。
コイル基板２０１の巻き方が図３（Ａ）、図３（Ｂ）に示される。
図３（Ａ）は、入力線、出力線側から見たＵ、Ｗ、Ｖ相の配置を示し、図３（Ｂ）はコイルの配置を示す。Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルは反時計回りに配置される。図中で角度はモータ用コイル基板２０での相対的な配置関係を示している。
第１Ｕ相コイルＵ−１のコイル部Ｕ１は内周Ｐ１の１４０°−１２０°に配置され、コイル部Ｕ２は８０°−６０°に配置される。
第１Ｗ相コイルＷ−１のコイル部Ｗ１は内周Ｐ１の６０°−４０°に配置され、コイル部Ｗ２は０°−３４０°に配置される。
第３Ｖ相コイルＶ−３のコイル部Ｖ５は内周Ｐ１の３４０°−３２０°に配置され、コイル部Ｖ６は２８０°−２６０°に配置される。
第２Ｕ相コイルＵ−２のコイル部Ｕ３は内周Ｐ１の２６０°−２４０°に配置され、コイル部Ｕ４は２００°−１８０°に配置される。
第２Ｗ相コイルＷ−２のコイル部Ｗ３は内周Ｐ１の１８０°−１６０°に配置され、コイル部Ｗ４は外周Ｐ２の１２０°−１００°に配置される。
第１Ｖ相コイルＶ−１のコイル部Ｖ１は外周Ｐ２の１００°−８０°に配置され、コイル部Ｖ２は４０°−２０°に配置される。
第３Ｕ相コイルＵ−３のコイル部Ｕ５は外周Ｐ２の２０°−０°に配置され、コイル部Ｕ６は３２０°−３００°に配置される。
第３Ｗ相コイルＷ−３のコイル部Ｗ５は外周Ｐ２の３００°−２８０°に配置され、コイル部Ｗ６は２４０°−２２０°に配置される。
第２Ｖ相コイルＶ−２のコイル部Ｖ３は外周Ｐ２の２２０°−２００°に配置され、コイル部Ｖ４は１６０°−１４０°に配置される。

第１Ｕ相コイルＵ−１のコイル部Ｕ１の巻き始めに接続されるＵ相入力線ＵＳは１４０°−１２０°に設けられる。第１配線群５１ｇから成るコイル部Ｕ１では、図３（Ａ）中に示されるように、入力線側から見て紙面下向き、入力線から離れる方向に電流は流れる。第１Ｖ相コイルＶ−１のコイル部Ｖ１の巻き始めに接続されるＶ相入力線ＶＳは１００°−８０°に設けられる。第１Ｗ相コイルＷ−１のコイル部Ｗ１の巻き始めに接続されるＷ相入力線ＷＳは６０°−４０°に設けられる。
入力線は１４０°−４０°の範囲に設けられる。

第３Ｕ相コイルＵ−３のコイル部Ｕ６の巻き終わりに接続されるＵ相出力線ＵＥは３２０°−３００°に設けられる。第２配線群５２ｇから成るコイル部Ｕ６では、図３（Ａ）中に示されるように、出力線側から見て紙面上向き、出力線に向かう方向に電流は流れる。第３Ｖ相コイルＶ−３のコイル部Ｖ６の巻き終わりに接続されるＶ相出力線ＶＥは２８０°−２６０°に設けられる。第３Ｗ相コイルＷ−３のコイル部Ｗ６の巻き終わりに接続されるＷ相出力線ＷＥは２４０°−２２０°に設けられる。
出力線は３２０°−２２０°の範囲、即ち、１４０°−４０°の範囲の入力線に対してモータ用コイル基板２０の反対側に位置する。

図１（Ｃ）は入力線、出力線を示す模式である。
Ｕ相入力線ＵＳ、Ｖ相入力線ＶＳ、Ｗ相入力線ＷＳは、Ｕ相出力線ＵＥ、Ｗ相出力線ＷＥ、Ｖ相出力線ＶＥのモータ用コイル基板２０の反対側に位置する。即ち、Ｕ相入力線ＵＳからＵ相コイルの巻き始め（第１Ｕ相コイルＵ−１のコイル部Ｕ１）、Ｖ相入力線ＶＳからＶ相コイルの巻き始め（第１Ｖ相コイルＶ−１のコイル部Ｖ１）、Ｗ相入力線ＷＳからＷ相コイルの巻き始め（第１Ｗ相コイルＷ−１のコイル部Ｗ１）の間を、Ｕ相コイルの巻き終わり（第３Ｕ相コイルＵ−３のコイル部Ｕ６）からＵ相出力線ＵＥ、Ｖ相コイルの巻き終わり（第３Ｖ相コイルＶ−３のコイル部Ｖ６）からＶ相出力線ＶＥ、Ｗ相コイルの巻き終わり（第３Ｗ相コイルＷ−３のコイル部Ｗ６）からＷ相出力線ＷＥの線が通らない。このため、入力と出力が短絡することが無い。

図１（Ｃ）中に示される端子基板４０が、モータ用コイル基板２０の端面２０Ｄに取り付けられる。端子基板４０は、Ｕ相入力線ＵＳ、Ｖ相入力線ＶＳ、Ｗ相入力線ＷＳ、Ｕ相出力線ＵＥ、Ｗ相出力線ＷＥ、Ｖ相出力線ＶＥを通すための通孔４２を有する。

図１（Ｄ）は、モータ用コイル基板２０に取り付けられた端子基板４０の平面図である。通孔４２からＵ相入力線ＵＳ、Ｖ相入力線ＶＳ、Ｗ相入力線ＷＳ、Ｕ相出力線ＵＥ、Ｗ相出力線ＷＥ、Ｖ相出力線ＶＥが出ている。Ｕ相出力線ＵＥ、Ｗ相出力線ＷＥ、Ｖ相出力線ＶＥは先端が結線され、中性点を構成する。

[第２実施形態]
第２実施形態のコイル基板２０１の巻き方が図４に示される。
図４は、入力線、出力線側から見たＵ、Ｗ、Ｖ相の配置を示す。入力線、出力線側から見て、コイル基板内にＵ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルの内の１相が一方向回りに、他の２相が反対方向回りに配置されていることが好ましい。第２実施形態では、コイル基板内にＷ相コイルが時計回りに、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルが反時計回りに配置されている。

これにより、Ｕ相コイルの巻き始めは１４０°−１２０°に配置され、Ｖ相コイルの巻き始めは１００°−８０°に配置され、Ｗ相の巻き始めは４０°−６０°に配置される。Ｕ相コイルの巻き終わりは２００°−１８０°に配置され、Ｖ相コイルの巻き終わりは１６０°−１４０°に配置され、Ｗ相の巻き終わりは２２０°−２４０°に配置される。

第２実施形態のモータ用コイル基板では、Ｕ相コイルの巻き始め、Ｖ相コイルの巻き始め、Ｗ相コイルの巻き始めの間を、Ｕ相コイルの巻き終わり、Ｖ相コイルの巻き終わり、Ｗ相コイルの巻き終わりの線が通らない。このため、入力と出力が短絡することが無い。

２０ モータ用コイル基板
２２ フレキシブル基板
４８ 磁石
２０１ コイル基板
Ｃ コイル
Ｕ−１ 第１Ｕ相コイル
ＵＳ Ｕ相入力線
ＵＥ Ｕ相出力線
Ｖ−１ 第１Ｖ相コイル
ＶＳ Ｖ相入力線
ＶＥ Ｖ相出力線
Ｗ−１ 第１Ｗ相コイル
ＷＳ Ｗ相入力線
ＷＥ Ｗ相出力線

Claims (7)

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て、前記一端から前記他端に向かって並んでいる複数のＵ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルとを有するコイル基板を巻くことで形成される３相のモータ用コイル基板であって、
   Ｕ相コイルの巻き始め、Ｖ相コイルの巻き始め、Ｗ相コイルの巻き始めの間を、
   Ｕ相コイルの巻き終わり、Ｖ相コイルの巻き終わり、Ｗ相コイルの巻き終わりからの線が通らない。
2. 請求項１のモータ用コイル基板であって、
   前記Ｕ相コイルの巻き終わり、前記Ｖ相コイルの巻き終わり、前記Ｗ相コイルの巻き終わりからの線が接続され中性点を構成する。
3. 請求項１のモータ用コイル基板であって、
   前記Ｕ相コイルの巻き始め、前記Ｖ相コイルの巻き始め、前記Ｗ相コイルの巻き始め、前記Ｕ相コイルの巻き終わり、前記Ｖ相コイルの巻き終わり、前記Ｗ相コイルの巻き終わり側から見て、前記コイル基板内に前記Ｕ相コイル、前記Ｖ相コイル、前記Ｗ相コイルが反時計回りに配置されている。
4. 請求項１のモータ用コイル基板であって、
   前記Ｕ相コイルの巻き始め、前記Ｖ相コイルの巻き始め、前記Ｗ相コイルの巻き始め、前記Ｕ相コイルの巻き終わり、前記Ｖ相コイルの巻き終わり、前記Ｗ相コイルの巻き終わり側から見て、前記コイル基板内に前記Ｕ相コイル、前記Ｖ相コイル、前記Ｗ相コイルの内の１相が一方向回りに、他の２相が反対方向回りに配置されている。
5. 請求項４のモータ用コイル基板であって、
   前記コイル基板内に前記Ｗ相コイルが時計回りに、前記Ｕ相コイル、前記Ｖ相コイルが反時計回りに配置されている。
6. 請求項３〜請求項５のいずれか１のモータ用コイル基板であって、
   前記Ｕ相コイル、前記Ｖ相コイル、前記Ｗ相コイルは３個ずつであり、
   前記モータ用コイル基板は前記コイル基板を略２回巻くことで形成される。
7. 請求項１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。

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