JP2022062847A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】 生産性の高いモータの提供【解決手段】 実施形態に係るモータ１０は、空洞ＡＨと空洞ＡＨに面する内面３０ｓと内面３０ｓと反対側の外面３０ｆとを有するヨーク３０と、ヨーク３０の内面３０ｓに固定されるコイル基板１２０、とを有する。そして、コイル基板１２０は、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コイルＣで形成されていて、モータ１０の回転方向ＭＲを含む面でヨーク３０を切断することで得られる内面３０ｓの断面形状は多角形である。【選択図】 図１

Description

本発明は、ヨークを有するモータに関する。

特許文献１はヨークを有する電気モータに関する。その電気モータは円筒形状のヨークの内周にワイヤからなるコイルが設けてある。

特開２０２０－５０４５８６号公報

[特許文献の課題]
特許文献１の電気モータは円筒形状のヨークの内周にワイヤからなるコイルを含んでいる。ここで、コイルがフレキシブル基板上に形成された場合、円筒の内周にフレキシブル基板を収容することは難しいと考えられる。また、フレキシブル基板からリード部を引き出す際に、フレキシブル基板上に形成した平板状のリード部を円筒の内周から引き出すと、内面と端面との境でリード部の折れ目が弧状になり信頼性が低下する原因になり得ると考えられる。

本発明に係るモータは、空洞と前記空洞に面する内面と前記内面と反対側の外面とを有するヨークと、前記ヨークの前記内面に固定されるコイル基板、とを有する。そして、前記コイル基板は、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で形成されていて、前記モータの回転方向を含む面で前記ヨークを切断することで得られる前記内面の断面形状は多角形である。

[実施形態の効果]
本発明の実施形態によれば、ヨークの内面は平面が角毎に連続する多角形である。コイルの形成されたフレキシブル基板をヨークの内面の平面に容易に収容することができる。フレキシブル基板上に形成した平板状のリード部を円筒の内面から引き出す際に、内面と端面との境でリード部の折れ目が直角になり信頼性が低下することが無い。

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）は実施形態のヨークの端面を示す図であり、図１（Ｄ）は実施形態の第２改変例に係るヨークの端面を示す図であり、図１（Ｅ）は実施形態のコイル基板の平面図である。 図２（Ａ）は実施形態の第１改変例に係るコイル基板の平面図であり、図２（Ｂ）は実施形態の第２改変例に係るコイル基板の平面図である。 実施形態の第３改変例に係るコイル基板の平面図

[実施形態]
図１（Ｅ）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の第１面Ｆ上のコイルＣで形成されている。コイル基板１２０を六角柱状に形成することで、図１（Ｂ）に示されるモータ用コイル基板２０が得られる。図１（Ｂ）は模式図である。モータ用コイル基板２０は空洞ＡＨの周りに六角柱状に形成される。例えば、モータ用コイル基板２０の形状は六角柱である。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。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（Ｃ）に示される断面図のようにモータ用コイル基板２０はヨーク３０内に収容される。ヨーク３０は、空洞ＡＨに面する内面３０ｓと内面３０ｓと反対側の外面３０ｆと端面３０ｔとを有する。モータの回転方向ＭＲを含む面でヨーク３０を切断することで得られる内面３０ｓの断面形状は多角形（正ｎ角形）である。ｎは６以上の整数である。また、ｎは３の倍数である。実施形態では、内面３０ｓの断面形状は六角形である。ヨーク３０の六角形の内面３０ｓに固定されることで、図１（Ｂ）に示されるモータ用コイル基板２０は六角柱に形成される。即ち、モータ１０の回転方向ＭＲを含む面でモータ用コイル基板２０を切断することで得られるフレキシブル基板２２の断面形状と内面３０ｓの断面形状はほぼ一致している。

図１（Ｅ）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。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。コイルＣの数はＮ（数Ｎ）である。図１（Ｅ）の例では、コイルの数は３である。

コイルＣの数Ｎは以下の関係１を満足する。
関係１：Ｎ＝Ｋ×Ｌ
ＫとＬは自然数である。例えば、Ｋは１以上である。例えば、Ｌは３以上、１１以下である。モータが３相交流の場合、コイルの数は３の倍数であることが望ましい。

コイル基板１２０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１２０は複数のコイルＣを有する。コイルＣは順に並んでいる。フレキシブル基板２２内で、一番目のコイルはフレキシブル基板２２の一端２２Ｌに最も近い。二番目のコイルは一番目のコイルの隣である。三番目のコイルは二番目のコイルの隣である。Ｎ番目のコイルはフレキシブル基板２２の他端２２Ｒに最も近い。つまり、ｍ番目のコイルＣの隣に（ｍ＋１）番目のコイルＣが形成されている。ｍは自然数である。

図１（Ｅ）のコイル基板１２０を形成するコイルＣの数は３である。コイル基板１２０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Ｕ相コイルであって、二番目のコイルＣ１２はＶ相コイルであって、三番目のコイルＣ１３はＷ相コイルである。図１（Ｅ）に示されるコイル基板１２０は３相モータ用コイル基板である。

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。

各コイルＣは接続線ｃＬを介して接続される。図１（Ｅ）では、接続線ｃＬは省略されている。接続線ｃＬの一部が図１（Ｅ）に描かれている。

図１（Ｅ）に示されるように、実施形態のコイル基板１２０は端子用基板２４と端子用基板２４上に形成されている端子Ｔを有することができる。端子用基板２４とコイルＣを支えるフレキシブル基板２２は１つのフレキシブル基板２２で形成されている。

図１（Ｅ）に示されるように、実施形態のコイル基板１２０は、接続線ｃＬと端子Ｔを接続する複数の端子用配線ｔＬを含むことができる。端子ＴとコイルＣは同時に形成される。

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、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。ワイヤの断面は円であるので、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。第１面Ｆ側に形成された配線ｗはスルーホールＴＨ１を介して第２面Ｓ側に接続される。

コイル基板１２０をヨーク３０の内面３０ｓに配置させることで、実施形態のモータ用コイル基板２０が得られる。ここでは、内面３０ｓの６つの角部３２ｃに図１（Ｃ）中で鎖線で示す曲げ部ＣＣが合うようにコイル基板１２０が折り曲げられる。曲げ部ＣＣは、１つのコイルの中央と、隣接するコイル間に設けられている。ヨーク３０の内面３０ｓは平面３０ｐが角部３２ｃ毎に連続する多角形である。コイルＣの形成されたフレキシブル基板２２をヨーク３０の内面３０ｓの平面３０ｐに容易に収容することができる。

そして、コイル基板１２０の端子用基板２４が、ヨーク３０の端面３０ｔに沿うように９０°折り曲げられる。フレキシブル基板２２上に形成した平板状の端子用基板２４が円筒の内面２０ｓから引き出される際に、内面２０ｓと端面２０ｔとの境で平板状の端子用基板２４の折れ目が直角になり信頼性が低下することが無い。

[実施形態の第１改変例]
図２（Ａ）は実施形態の第１改変例に係るコイル基板１２０を示す。
実施形態の第１改変例では、コイル基板１２０を形成するコイルＣの数は６である。コイル基板１２０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と四番目のコイルＣ２１と５番目のコイルＣ２２と六番目のコイルＣ２３が並んでいる。一番目のコイルＣ１１と４番目のコイルＣ２１はＵ相コイルであって、二番目のコイルＣ１２と五番目のコイルＣ２２はＶ相コイルであって、三番目のコイルＣ１３と六番目のコイルＣ２３はＷ相コイルである。

コイル基板１２０をヨーク３０の内面３０ｓに配置させることで、実施形態の第１改変例に係るモータ用コイル基板２０が得られる。ここでは、内面３０ｓの６つの角部３２ｃに図２（Ａ）中で鎖線で示す曲げ部ＣＣが合うようにコイル基板１２０が折り曲げられる。曲げ部ＣＣは、隣接するコイル間に設けられている。

[実施形態の第２改変例]
図１（Ｄ）は実施形態の第２改変例に係るヨーク３０の端面３０ｔを示す。モータの回転方向ＭＲを含む面でヨーク３０を切断することで得られる内面３０ｓの断面形状は九角形である。

図２（Ｂ）は実施形態の第２改変例に係るコイル基板１２０を示す。
実施形態の第２改変例では、コイル基板１２０を形成するコイルＣの数は９である。コイル基板１２０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と四番目のコイルＣ２１と５番目のコイルＣ２２と六番目のコイルＣ２３と七番目のコイルＣ３１と八番目のコイルＣ３２と九番目のコイルＣ３３が並んでいる。一番目のコイルＣ１１と４番目のコイルＣ２１、七番目のコイルＣ３１はＵ相コイルであって、二番目のコイルＣ１２と五番目のコイルＣ２２、八番目のコイルＣ３２はＶ相コイルであって、三番目のコイルＣ１３と六番目のコイルＣ２３、九番目のコイルＣ３３はＷ相コイルである。

コイル基板１２０をヨーク３０の内面３０ｓに配置させることで、実施形態の第２改変例に係るモータ用コイル基板２０が得られる。ここでは、内面３０ｓの９つの角部３２ｃに図２（Ｂ）中で鎖線で示す曲げ部ＣＣが合うようにコイル基板１２０が折り曲げられる。曲げ部ＣＣは、隣接するコイル間に設けられている。

[実施形態の第３改変例]
図３は実施形態の第３改変例に係るコイル基板１２０を示す。
実施形態の第３改変例に係るコイル基板１２０を形成するコイルＣの数は６であり、第１改変例と同様である。実施形態の第３改変例に係るコイル基板１２０は、図１（Ｃ）に示される６角形の内面３０ｓの６つの角部３２ｃに図３中に鎖線で示す曲げ部ＣＣが合うようにコイル基板１２０が折り曲げられる。曲げ部ＣＣは、１つのコイルの中央と、隣接するコイル間に設けられている。実施形態の第３改変例では、コイル基板１２０が内面３０ｓ内で２周りするように折り曲げられる。

２０ モータ用コイル基板
２２ フレキシブル基板
３０ ヨーク
３０ｆ 外面
３０ｓ 内面
４８ 磁石
１２０ コイル基板
ＡＨ 空洞
Ｃ コイル
ＳＣ 中央スペース
ｗ 配線

Claims (10)

1. 空洞と前記空洞に面する内面と前記内面と反対側の外面とを有するヨークと、
   前記ヨークの前記内面に固定されるコイル基板、とを有するモータであって、
   前記コイル基板は、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で形成されていて、前記モータの回転方向を含む面で前記ヨークを切断することで得られる前記内面の断面形状は多角形である。
2. 請求項１のモータであって、前記多角形は正ｎ角形である。
3. 請求項２のモータであって、前記ｎは６以上の整数である。
4. 請求項２のモータであって、前記ｎは３の倍数である。
5. 請求項４のモータであって、前記ｎは６である。
6. 請求項４のモータであって、前記ｎは９である。
7. 請求項４のモータであって、前記コイルの数は３の倍数である。
8. 請求項４のモータであって、前記コイルの数は９である。
9. 請求項１のモータであって、前記モータの回転方向を含む面で前記コイル基板を切断することで得られる前記フレキシブル基板の断面形状と前記内面の断面形状はほぼ一致している。
10. 請求項１のモータであって、
    前記コイルはＵ相コイルとＶ相コイルとＷ相コイルを含み、前記Ｕ相コイルと前記Ｖ相コイルと前記Ｗ相コイルは、前記Ｕ相コイル・前記Ｖ相コイル・前記Ｗ相コイルの順で並んでいる。

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