JP2022052890A - 積層コイル基板とモータ用コイル基板 - Google Patents

Abstract

【課題】 高い占積率を有するコイル基板の提供【解決手段】 実施形態に係る積層コイル基板１２０は、第１フレキシブル基板４１と第１フレキシブル基板４１上に形成されている第１コイルＣ１で形成されている第１コイル基板３１と、第１コイル基板３１上に積層されている第２フレキシブル基板４２と第２フレキシブル基板４２上に形成されている第２コイルＣ２で形成されている第２コイル基板３２、とからなる。そして、第１コイルＣ１と第２コイルＣ２が部分的に重なるように、第２コイル基板３２は第１コイル基板３１上に積層されている。【選択図】 図６

Description

本発明は、積層コイル基板とモータ用コイル基板に関する。

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。

本発明に係る積層コイル基板は、第１フレキシブル基板と前記第１フレキシブル基板上に形成されている第１コイルで形成されている第１コイル基板と、前記第１コイル基板上に積層されている第２フレキシブル基板と前記第２フレキシブル基板上に形成されている第２コイルで形成されている第２コイル基板、とからなる。そして、前記第１コイルと前記第２コイルが部分的に重なるように、前記第２コイル基板は前記第１コイル基板上に積層されている。

[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の断面形状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。1つの積層コイル基板は、少なくとも、第１コイル基板と第２コイル基板を含む。第１コイル基板は第１フレキシブル基板と第１フレキシブル基板上の第１コイルで形成されている。第２コイル基板は第２フレキシブル基板と第２フレキシブル基板上の第２コイルで形成されている。実施形態では、第１コイル基板上に第２コイル基板を積層することで積層コイル基板が形成される。実施形態によれば、隣接するコイル間でコイル基板を折り畳むことが必要でない。そのため、簡単な方法でコイルを積層することができる。高い占積率を有する積層コイル基板を提供することができる。基板を積層することで、第１コイル基板上の第１コイル上に第２コイル基板上の第２コイルが重ねられる。
積層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。基板を加工することで、モータ用コイル基板が製造される。製造が容易である。歩留まりを高くすることができる。コイル間の位置精度を高くすることができる。高い占積率を有する積層コイル基板とモータ用コイル基板を提供することができる。

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る。 図２（Ａ）は第１実施形態に係るコイル基板を示し、図２（Ｂ）は第１実施形態に係る積層コイル基板を示す。 図３（Ａ）は、第１実施形態の第１改変例に係る３相モータ用のコイル基板を示し、図３（Ｂ）は第１改変例に係る積層コイル基板を示す。 図４（Ａ）は、第１実施形態の第２改変例に係るコイル基板を示し、図４（Ｂ）は第２改変例に係る積層コイル基板を示す。 図５（Ａ）は、第１実施形態の第３改変例に係るコイル基板を示し、図５（Ｂ）は第３改変例に係る積層コイル基板を示す。 図６（Ａ）は、第２実施形態に係るコイル基板を示し、図６（Ｂ）は第２実施形態に係る積層コイル基板を示す。図６（Ｃ）は、第２実施形態の第１改変例に係るコイル基板を示し、図６（Ｄ）は第２実施形態の第１改変例に係る積層コイル基板を示す。

[第１実施形態]
図２（Ａ）に示される第１コイル基板３１、第２コイル基板３２、第３コイル基板３３が準備される。第１コイル基板３１は、第１面Ｆと第１面Ｆと反対側の第２面Ｓを有し、六角形状の第１フレキシブル基板４１と第１フレキシブル基板４１上に形成されている第１コイルＣ１で形成されている。第２コイル基板３２は、第２フレキシブル基板４２と第２フレキシブル基板４２上に形成されている第２コイルＣ２で形成されている。第３コイル基板３３は、第３フレキシブル基板４３と第３フレキシブル基板４３上に形成されている第３コイルＣ３で形成されている。第１フレキシブル基板４１、第２フレキシブル基板４２、第３フレキシブル基板４３は一端４０Ｌと一端と反対側の他端４０Ｒとを有する。図２（Ａ）の例では、コイルＣは第１面Ｆ上に形成されている。

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実施形態の第１コイル基板３１、第２コイル基板３２、第３コイル基板３３に形成されているコイル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。ワイヤの断面は円であるので、第１実施形態によれば、コイルＣの占積率を高くすることができる。

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。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。配線ｗの内、最も外に位置する配線ｗは外側の配線Ｏｗと称される。配線ｗの内、最も内に位置する配線ｗは内側の配線Ｉｗと称される。内側の配線Ｉｗの内側にスペースＳＣが形成されている。

第１コイルＣ１、第２コイルＣ２、第３コイルＣ３は、外端ＯＥから内端ＩＥに向かって反時計回りに配線ｗが形成されている。第１コイルＣ１を流れる電流の向きと第２コイルＣ２を流れる電流の向きが同じになるように、第１コイルＣ１と第２コイルＣ２は接続されている。第２コイルＣ２を流れる電流の向きと第３コイルＣ３を流れる電流の向きが同じになるように、第２コイルＣ２と第３コイルＣ３は接続されている。

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。複数の第１配線は電気的に繋がっていて、異なるターンに配置されている。複数の第２配線は電気的に繋がっていて、異なるターンに配置されている。１つのコイルＣ内で、第１配線５１は一端４０Ｌに近く、第２配線５２は他端４０Ｒ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配線５１と第２配線５２は第３配線５３を介して接続されている。

複数の第１配線５１の内、最も外に位置する配線は外側の第１配線５１Ｏｗと称される。
複数の第１配線５１の内、最も内側の配線は内側の第１配線５１Ｉｗと称される。内側の第１配線５１Ｉｗは中央スペースＳＣに面している。
複数の第２配線５２の内、最も外に位置する配線は外側の第２配線５２Ｏｗと称される。
複数の第２配線５２の内、最も内側の配線は内側の第２配線５２Ｉｗと称される。内側の第２配線５２Ｉｗは中央スペースＳＣに面している。

図２（Ｂ）に示されるように第１コイル基板３１、第２コイル基板３２、第３コイル基板３３を積層することで積層コイル基板１２０が形成される。積層することで、第１コイル基板３１内の第１コイルＣ１と第２コイル基板３２内の第２コイルＣ２と第３コイル基板３３内の第３コイルＣ３が部分的に重なる。各コイル基板内のコイルが部分的に重なるように、コイル基板３１、３２、３３内のコイルＣは配置されている。

第１コイル基板３１上に第２コイル基板３２を積層することで、第１コイル基板３１内の第１コイルＣ１の中央スペースＳＣ上に第２コイル基板３２内の第２コイルＣ２の第１配線５１が位置する。さらに、第２コイル基板３２上に第３コイル基板３３を積層することで、第１コイル基板３１内の一つの第１コイルＣ１の中央スペースＳＣ上に第３コイル基板３３内の第３コイルＣ３の第１配線５１が位置する。コイルの占積率を高くすることができる。

積層コイル基板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、積層コイル基板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。巻く回数は、１以上、３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、３相交流モータである。モータ１０は、さらに、ハウジングを有することができる。

図１（Ｂ）にモータ１０の回転方向ＭＲが示されている。回転方向ＭＲと平行な面でモータ用コイル基板２０が切断されると、モータ用コイル基板２０の断面形状は、ほぼ円である。回転方向ＭＲと第１配線５１との間の角度がほぼ９０度であるように、コイル基板３１、３２、３３内のコイルＣは配置されている。

モータ１０の回転方向ＭＲと第１配線５１を流れる電流の向きとの間の角度がほぼ垂直であるように、モータ用コイル基板２０は磁石４８の周りに配置される。そのため、モータ１０の回転方向ＭＲと第１配線５１との間の角度がほぼ垂直であるように、磁石４８の周りに第１配線５１が配置される。モータ１０の回転方向ＭＲと第２配線５２との間の角度がほぼ垂直であるように、磁石４８の周りに第２配線５２が配置される。

第１実施形態によれば、コイルＣが配線ｗ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Ｃを形成する配線ｗの断面形状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。1つの積層コイル基板１２０は、少なくとも、第１コイル基板３１と第２コイル基板３２を含む。第１コイル基板３１は第１フレキシブル基板４１と第１フレキシブル基板４１上の第１コイルＣ１で形成されている。第２コイル基板３２は第２フレキシブル基板４２と第２フレキシブル基板４２上の第２コイルＣ２で形成されている。第１実施形態では、第１コイル基板３１上に第２コイル基板３２を積層することで積層コイル基板１２０が形成される。第１実施形態によれば、隣接するコイル間でコイル基板を折り畳むことが必要でない。そのため、簡単な方法でコイルを積層することができる。高い占積率を有する積層コイル基板１２０を提供することができる。基板を積層することで、第１コイル基板３１上の第１コイルＣ１上に第２コイル基板３２上の第２コイルＣ２が重ねられる。
積層コイル基板１２０を巻くことでモータ用コイル基板２０が形成される。基板を加工することで、モータ用コイル基板が製造される。製造が容易である。歩留まりを高くすることができる。コイル間の位置精度を高くすることができる。高い占積率を有する積層コイル基板１２０とモータ用コイル基板２０を提供することができる

[第１実施形態の第１改変例]
図３（Ａ）は、第１実施形態の第１改変例に係る３相モータ用のコイル基板を示し、図３（Ｂ）は第１改変例に係る積層コイル基板を示す。
図３（Ａ）に示される第１コイルＣ１、第３コイルＣ３は、外端ＯＥから内端ＩＥに向かって反時計回りに配線ｗが形成されている。第２コイルＣ２は、第１コイルＣ１、第３コイルＣ３とは反対に内端ＩＥから外端ＯＥからに向かって反時計回りに配線ｗが形成されている。第１コイルＣ１を流れる電流の向きと第２コイルＣ２を流れる電流の向きが逆になるように、第１コイルＣ１と第２コイルＣ２は接続されている。第２コイルＣ２を流れる電流の向きと第３コイルＣ３を流れる電流の向きが逆になるように、第２コイルＣ２と第３コイルＣ３は接続されている。

第１コイルＣ１はＵ相コイルであって、第２コイルＣ２はＶ相コイルであって、第３コイルＣ３はＷ相コイルである。図３（Ｂ）に示される第１コイルＣ１、第２コイルＣ２、第３コイルＣ３が重ねられた積層コイル基板１２０は３相モータ用コイル基板である。

[第１実施形態の第２改変例]
図４（Ａ）は、第１実施形態の第２改変例に係るコイル基板を示し、図４（Ｂ）は第２改変例に係る積層コイル基板を示す。
図４（Ａ）に示される第２改変例に係る第１コイルＣ１、第３コイルＣ３は、外端ＯＥから内端ＩＥに向かって反時計回りに配線ｗが形成されている。第２コイルＣ２は、内端ＩＥから外端ＯＥに向かって反時計回りに配線ｗが形成されている。第１コイルＣ１の内端ＩＥに接続端子ＩＴが形成されている。第２コイルＣ２の内端ＩＥに接続端子ＩＴが形成されている。図４（Ｂ）に示されるように、第１コイルＣ１と第２コイルＣ２とが重ねられた際に、第１コイルＣ１の内端ＩＥの接続端子ＩＴと第２コイルＣ２の内端ＩＥの接続端子ＩＴが溶接又は半田付けで接続される。第２コイルＣ２の外端ＯＥに接続端子ＯＴが形成されている。第３コイルＣ３の外端ＯＥに接続端子ＯＴが形成されている。図４（Ｂ）に示されるように、第２コイルＣ２と第３コイルＣ３とが重ねられた際に、第２コイルＣ２の外端ＯＥの接続端子ＯＴと第３コイルＣ３の外端ＯＥの接続端子ＯＴが溶接又は半田付けで接続される。

第１コイルＣ１は、外端ＯＥから内端ＩＥに向かって反時計回りに配線ｗが形成されている。第２コイルＣ２は、内端ＩＥから外端ＯＥに向かって反時計回りに配線ｗが形成されている。第３コイルＣ３は、外端ＯＥから内端ＩＥに向かって反時計回りに配線ｗが形成されている。第１コイルＣ１を流れる電流の向きと第２コイルＣ２を流れる電流の向きが同じになるように、第１コイルＣ１と第２コイルＣ２は接続されている。第２コイルＣ２を流れる電流の向きと第３コイルＣ３を流れる電流の向きが同じになるように、第２コイルＣ２と第３コイルＣ３は接続されている。

[第１実施形態の第３改変例]
図５（Ａ）は、第１実施形態の第３改変例に係るコイル基板を示し、図５（Ｂ）は第３改変例に係る積層コイル基板を示す。
図５（Ａ）に示される第３改変例に係る第１コイルＣ１、第３コイルＣ３は、内端ＩＥから外端ＯＥに向かって反時計回りに配線ｗが形成されている。第２コイルＣ２は、外端ＯＥから内端ＩＥに向かって反時計回りに配線ｗが形成されている。第１コイルＣ１の外端ＯＥに接続端子ＯＴが形成されている。第２コイルＣ２の外端ＯＥに接続端子ＯＴが形成されている。図５（Ｂ）に示されるように、第１コイルＣ１と第２コイルＣ２とが重ねられた際に、第１コイルＣ１の外端ＯＥの接続端子ＯＴと第２コイルＣ２の外端ＯＥの接続端子ＯＴが溶接又は半田付けで接続される。第２コイルＣ２の内端ＩＥに接続端子ＩＴが形成されている。第３コイルＣ３の内端ＩＥに接続端子ＩＴが形成されている。図５（Ｂ）に示されるように、第２コイルＣ２と第３コイルＣ３とが重ねられた際に、第２コイルＣ２の内端ＩＥの接続端子ＩＴと第３コイルＣ３の内端ＩＥの接続端子ＩＴが溶接又は半田付けで接続される。

第１コイルＣ１は、内端ＩＥから外端ＯＥに向かって反時計回りに配線ｗが形成されている。第２コイルＣ２は、外端ＯＥから内端ＩＥに向かって反時計回りに配線ｗが形成されている。第３コイルＣ３は、内端ＩＥから外端ＯＥに向かって反時計回りに配線ｗが形成されている。第１コイルＣ１を流れる電流の向きと第２コイルＣ２を流れる電流の向きが同じになるように、第１コイルＣ１と第２コイルＣ２は接続されている。第２コイルＣ２を流れる電流の向きと第３コイルＣ３を流れる電流の向きが同じになるように、第２コイルＣ２と第３コイルＣ３は接続されている。

[第２実施形態]
図６（Ａ）は、第２実施形態に係るコイル基板を示し、図６（Ｂ）は第２実施形態に係る積層コイル基板を示す。
図６（Ａ）に示される第１コイル基板３１、第２コイル基板３２が準備される。第１コイル基板３１は、第１面Ｆと第１面Ｆと反対側の第２面Ｓを有し、六角形状の第１フレキシブル基板４１と第１フレキシブル基板４１上に形成されている第１コイルＣ１で形成されている。第２コイル基板３２は、第２フレキシブル基板４２と第２フレキシブル基板４２上に形成されている第２コイルＣ２で形成されている。

第２実施形態に係る第１コイルＣ１は、内端ＩＥから外端ＯＥに向かって時計回りに配線ｗが形成されている。第２コイルＣ２は、外端ＯＥから内端ＩＥに向かって時計回りに配線ｗが形成されている。第１コイルＣ１の外端ＯＥに接続端子ＯＴが形成されている。第２コイルＣ２の外端ＯＥに接続端子ＯＴが形成されている。図６（Ｂ）に示されるように、第１コイルＣ１と第２コイルＣ２とが重ねられた際に、第１コイルＣ１の外端ＯＥの接続端子ＯＴと第２コイルＣ２の外端ＯＥの接続端子ＯＴが溶接又は半田付けで接続される。

第１コイルＣ１は、内端ＩＥから外端ＯＥに向かって時計回りに配線ｗが形成されている。第２コイルＣ２は、外端ＯＥから内端ＩＥに向かって時計回りに配線ｗが形成されている。第１コイルＣ１を流れる電流の向きと第２コイルＣ２を流れる電流の向きが同じになるように、第１コイルＣ１と第２コイルＣ２は接続されている。

図６（Ｂ）に示されるように第２実施形態の積層コイル基板１２０では、第１コイルＣ１と第２コイルＣ２が部分的に重なるように、第２コイル基板３２は第１コイル基板３１上に積層されている。第１コイル基板３１上に第２コイル基板３２を積層することで、第１コイル基板３１内の第１コイルＣ１の中央スペースＳＣ上に第２コイル基板３２内の第２コイルＣ２の第１配線５１が位置する。コイルの占積率を高くすることができる。

[第２実施形態の改変例]
図６（Ｃ）は、第２実施形態の改変例に係るコイル基板を示し、図６（Ｄ）は第２実施形態の改変例に係る積層コイル基板を示す。
第２実施形態の改変例に係る第１コイルＣ１は、外端ＯＥから内端ＩＥに向かって反時計回りに配線ｗが形成されている。第２コイルＣ２は、内端ＩＥから外端ＯＥに向かって反時計回りに配線ｗが形成されている。第１コイルＣ１の内端ＩＥに接続端子ＩＴが形成されている。第２コイルＣ２の内端ＩＥに接続端子ＩＴが形成されている。図６（Ｄ）に示されるように、第１コイルＣ１と第２コイルＣ２とが重ねられた際に、第１コイルＣ１の内端ＩＥの接続端子ＩＴと第２コイルＣ２の内端ＩＥの接続端子ＩＴが溶接又は半田付けで接続される。

第２実施形態の改変例に係る第１コイルＣ１は、外端ＯＥから内端ＩＥに向かって反時計回りに配線ｗが形成されている。第２コイルＣ２は、内端ＩＥから外端ＯＥに向かって反時計回りに配線ｗが形成されている。第１コイルＣ１を流れる電流の向きと第２コイルＣ２を流れる電流の向きが同じになるように、第１コイルＣ１と第２コイルＣ２は接続されている。

１０ ：モータ
２０ ：モータ用コイル基板
３１ ：第１コイル基板
３２ ：第２コイル基板
３３ ：第３コイル基板
４０Ｌ ：一端
４０Ｒ ：他端
４１ ：第１フレキシブル基板
４８ ：磁石
５１ ：第１配線
５２ ：第２配線
１２０ ：積層コイル基板
Ｃ１ ：第１コイル
ＳＣ ：中央スペース

Claims (15)

1. 第１フレキシブル基板と前記第１フレキシブル基板上に形成されている第１コイルで形成されている第１コイル基板と、
   前記第１コイル基板上に積層されている第２フレキシブル基板と前記第２フレキシブル基板上に形成されている第２コイルで形成されている第２コイル基板、とからなる積層コイル基板であって、
   前記第１コイルと前記第２コイルが部分的に重なるように、前記第２コイル基板は前記第１コイル基板上に積層されている。
2. 請求項１の積層コイル基板であって、さらに、第３フレキシブル基板と前記第３フレキシブル基板上に形成されている第３コイルで形成されている第３コイル基板を有し、前記第２コイルと前記第３コイルが部分的に重なるように、前記第３コイル基板は前記第２コイル基板上に積層されている。
3. 請求項２の積層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、前記配線は、前記中央スペースを介して向かい合っている複数の第１配線と複数の第２配線とを含み、前記第１配線のそれぞれは概ね平行に形成されていて、前記第２配線のそれぞれは概ね平行に形成されていて、前記第１配線と前記第２配線は概ね平行に形成されていて、前記第１コイルの前記中央スペース上に前記第２コイルの前記第１配線が位置していて、前記第２コイルの前記中央スペース上に前記第３コイルの前記第１配線が位置している。
4. 請求項２の積層コイル基板であって、前記積層コイル基板は３相モータ用コイル基板である。
5. 請求項４の３相モータ用コイル基板であって、前記第１コイルはＵ相コイルであって、前記第２コイルはＶ相コイルであって、前記第３コイルはＷ相コイルである。
6. 請求項５の３相モータ用コイル基板であって、前記第１コイルを流れる電流の向きと前記第３コイルを流れる電流の向きは同じであり、前記第１コイルを流れる電流の向きと前記第２コイルを流れる電流の向きは逆である。
7. 請求項１の積層コイル基板であって、前記第１コイルを流れる電流の向きと前記第２コイルを流れる電流の向きが同じになるように、前記第１コイルと前記第２コイルは接続されている。
8. 請求項２の積層コイル基板であって、前記第１コイルを流れる電流の向きと前記第２コイルを流れる電流の向きが同じになるように、前記第１コイルと前記第２コイルは接続されていて、前記第２コイルを流れる電流の向きと前記第３コイルを流れる電流の向きが同じになるように、前記第２コイルと前記第３コイルは接続されている。
9. 請求項７の積層コイル基板であって、前記コイルは内端と外端とを有する配線で形成されていて、前記第１コイルの前記内端と前記第２コイルの前記内端が接続されている。
10. 請求項７の積層コイル基板であって、前記コイルは内端と外端とを有する配線で形成されていて、前記第１コイルの前記外端と前記第２コイルの前記外端が接続されている。
11. 請求項８の積層コイル基板であって、前記コイルは内端と外端とを有する配線で形成されていて、前記第１コイルの前記内端と前記第２コイルの前記内端が接続され、前記第２コイルの前記外端と前記第３コイルの前記外端が接続されている。
12. 請求項８の積層コイル基板であって、前記コイルは内端と外端とを有する配線で形成されていて、前記第１コイルの前記外端と前記第２コイルの前記外端が接続され、前記第２コイルの前記内端と前記第３コイルの前記内端が接続されている。
13. 請求項７の積層コイル基板であって、前記第１コイルと前記第２コイルは半田又は溶接により接続されている。
14. 請求項８の積層コイル基板であって、前記第１コイルと前記第２コイルは半田又は溶接により接続されていて、前記第２コイルと前記第３コイルは半田又は溶接により接続されている。
15. 請求項２の積層コイル基板を巻くことで形成されるモータ用コイル基板。

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