JP2023030843A - コイル基板、モータ用コイル基板及びモータ - Google Patents

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Abstract

【課題】耐電圧が確保され、安定した性能のモータが得られるコイル基板の提供。【解決手段】実施形態のコイル基板は、第1面と第1面と反対側の第2面を有するとともに、長手方向の一端側の第1辺と長手方向の他端側の第2辺を有するフレキシブル基板と、第1面上に設けられるコイル状の配線と第2面上に設けられるコイル状の配線によって形成されるコイル、とを有する。フレキシブル基板は、第1辺を起点として、長手方向と直交する方向に延びる軸を中心に周方向に複数回巻かれることによって円筒状に形成可能であり、配線が形成されている配線形成領域と配線が形成されていない非形成領域とを有している。非形成領域の長手方向の長さ(L)は、円筒状に形成された際のフレキシブル基板の外周面の周方向の長さ(R)に対して、1/3R≦L<Rの関係である。【選択図】図1

Description

本明細書によって開示される技術は、コイル基板と、コイル基板を用いて形成されるモータ用コイル基板と、モータ用コイル基板を用いて形成されるモータに関する。
特許文献1は、フレキシブル基板と、フレキシブル基板の両面に形成された渦巻状の配線とを有するコイル基板を開示する。コイル基板が円筒状に巻かれることでモータ用コイル基板が形成される。形成されたモータ用コイル基板を円筒状のヨークの内側に配置し、モータ用コイル基板の内側に回転軸と磁石を配置することによってモータが形成される。
特開2020-61532号公報
[特許文献1の課題]
特許文献1の技術では、円筒状に形成されたモータ用コイル基板の最外周面に配線の形成範囲が位置する場合がある。その場合、モータ用コイル基板を円筒状のヨークの内側に配置する際に、モータ用コイル基板とヨークの間に絶縁性の接着部材を介在させたとしても、高電圧が印加される際にモータ用コイル基板とヨーク間が短絡することが考えられる。
本発明のコイル基板は、第1面と前記第1面と反対側の第2面を有するとともに、長手方向の一端側の第1辺と前記長手方向の他端側の第2辺を有するフレキシブル基板と、前記第1面上に設けられるコイル状の配線と前記第2面上に設けられるコイル状の配線によって形成されるコイル、とを有する。前記フレキシブル基板は、前記第1辺を起点として、前記長手方向と直交する方向に延びる軸を中心に周方向に複数回巻かれることによって円筒状に形成可能であり、前記配線が形成されている配線形成領域と前記配線が形成されていない非形成領域とを有している。前記配線形成領域は、前記第1辺に近い位置に形成されている前記配線を始点とし、前記第1辺から最も離れた位置に形成されている前記配線を終点とする領域である。前記非形成領域は、前記終点位置から前記第2辺までの間の領域である。前記非形成領域の前記長手方向の長さ(L)は、円筒状に形成された際の前記フレキシブル基板の外周面の周方向の長さ(R)に対して、1/3R≦L<Rの関係である。
本発明の実施形態のコイル基板は、非形成領域を有する。非形成領域の長手方向の長さ(L)は円筒状に形成された際の前記フレキシブル基板の外周面の周方向の長さ(R)に対して、1/3R≦L<Rの関係である。そのため、コイル基板を円筒状に形成してモータ用コイル基板を形成する場合に、モータ用コイル基板の最外周面の一部が非形成領域によって覆われる。円筒状に形成されたモータ用コイル基板の最外周面の一部に配線形成領域が配置されない。モータ用コイル基板を円筒状のヨークの内側に配置してモータを形成する場合において、モータ用コイル基板とヨーク間が短絡することが抑制される。コイル基板を用いてモータが形成される場合において、モータの耐電圧が確保され、安定した性能のモータが得られる。
本発明のモータ用コイル基板は、上記の本発明のコイル基板を円筒状に巻くことによって形成される。前記第1面が内周側に配置されており、前記第2面が外周側に配置されている。
本発明の実施形態のモータ用コイル基板では、最外周面の一部が非形成領域によって覆われている。すなわち、最外周面の一部に配線形成領域が配置されない。モータ用コイル基板を円筒状のヨークの内側に配置してモータを形成する場合において、モータ用コイル基板とヨーク間が短絡することが抑制される。モータ用コイル基板を用いてモータが形成される場合において、モータの耐電圧が確保され、安定した性能のモータが得られる。
本発明のモータは、上記の本発明のモータ用コイル基板を円筒状のヨークの内側に配置し、前記モータ用コイル基板の内側に回転軸と磁石を配置することによって形成される。
本発明の実施形態のモータでは、高電圧が印加される際においてもモータの耐電圧が確保され、安定した性能のモータが得られる。
実施形態のコイル基板を模式的に示す平面図。 実施形態のコイル基板が円筒状に巻かれる途中の様子を模式的に示す斜視図。 実施形態のモータ用コイル基板を模式的に示す斜視図。 実施形態のモータを模式的に示す断面図。 実施形態の第1改変例のコイル基板を模式的に示す平面図。 実施形態の第1改変例のコイル基板を模式的に示す底面図。
[実施形態]
図1は実施形態のコイル基板2を示す平面図である。コイル基板2は、フレキシブル基板10と、3個のコイル20、22、24とを有する。
フレキシブル基板10は、第1面10Fと、第1面10Fと反対側の第2面10Bとを有する樹脂基板である。フレキシブル基板10は、ポリイミド、ポリアミド等の絶縁性を有する樹脂を用いて形成される。フレキシブル基板10は可撓性を有する。フレキシブル基板10は第1辺E1~第4辺E4の四辺を有する矩形状に形成されている。第1辺E1はフレキシブル基板10の長手方向(図1の左右方向)の一端側の短辺である。第2辺E2は長手方向の他端側の短辺である。第3辺E3と第4辺E4はともに長手方向に沿って延びる長辺である。後で詳しく説明するように、コイル基板2が円筒状に巻かれてモータ用コイル基板50(図3参照)が形成される場合、第1面10Fは内周側に配置され、第2面10Bは外周側に配置される。
コイル20、22、24は、フレキシブル基板10の長手方向に沿って並んでいる。3個のコイル20、22、24はそれぞれ三相モータのU相、V相、W相を構成していてもよい。3個のコイル20、22、24は、第1辺E1から第2辺E2に向かってこの順で並んでいる。改変例では、フレキシブル基板10には3個より少ない数のコイルが設けられていてもよいし、4個以上のコイルが設けられていてもよい。
コイル20は、1ターン中の半ターンを構成する第1配線30Fが第1面10F側に形成され、残り半ターンを構成する第2配線30Bが第2面10B側に形成され、隣接する各ターンがずらされながら配置されることによって形成されている。図1ではコイル20は3ターン分の配線を備える。各ターンを構成する第1配線30Fと第2配線30Bは、フレキシブル基板10を貫通するビア導体31を介して電気的に接続されている。
同様に、コイル22は、1ターン中の半ターンを構成する第1配線32Fが第1面10F側に形成され、残り半ターンを構成する第2配線32Bが第2面10B側に形成され、隣接する各ターンがずらされながら配置されることによって形成されている。コイル22は3ターン分の配線を備える。各ターンを構成する第1配線32Fと第2配線32Bはビア導体33を介して電気的に接続されている。コイル24は、1ターン中の半ターンを構成する第1配線34Fが第1面10F側に形成され、残り半ターンを構成する第2配線34Bが第2面10B側に形成され、隣接する各ターンがずらされながら配置されることによって形成されている。コイル24は3ターン分の配線を備える。各ターンを構成する第1配線34Fと第2配線34Bはビア導体35を介して電気的に接続されている。
フレキシブル基板10には、さらに、上述のコイル20、22、24の配線が形成されている配線形成領域12と、配線が形成されていない非形成領域14とが設けられている。配線形成領域12は、第1辺E1に最も近い位置に形成されているコイル20の第1配線30Fを始点13Sとし、第1辺E1から最も離れた位置に形成されているコイル22の第2配線34Bを終点13Gとする領域である。非形成領域14は、配線形成領域12の終点13Gから第2辺E2までの間の領域である。この領域の長さ(即ち終点13Gと第2辺E2の間の距離)をLとする。後で詳しく説明されるように、非形成領域14の長手方向の長さLは、コイル基板2が円筒状に形成された際のフレキシブル基板10の外周面の周方向の長さR(図2参照)に対して、1/3R≦L<Rの関係を有する。
また、図示は省略されるが、第1面10Fと第1配線30F、32F、34F上は樹脂絶縁層で覆われている。同様に第2面10Bと第2配線30B、32B、34B上は樹脂絶縁層で覆われている。
図2は、実施形態のコイル基板2が円筒状に巻かれる途中の様子を示す。コイル基板2が円筒状に巻かれることによって実施形態のモータ用コイル基板50(図3)が形成される。実施形態のコイル基板2が円筒状に巻かれる場合、フレキシブル基板10は、第1辺E1を起点として、長手方向と直交する方向に延びる軸(第1辺E1と平行に延びる軸)を中心に周方向に複数回巻かれる。コイル基板2が円筒状に巻かれる際、フレキシブル基板10の第1面10Fが内周側に配置され、第2面10Bが外周側に配置される。
図2では、フレキシブル基板10の配線形成領域12部分までが円筒状に巻かれている。この時点では非形成領域14はまだ円筒状に巻かれていない。図2に示されるように、非形成領域14の長さ(長手方向の長さ:L)は、円筒状に巻かれているフレキシブル基板10の外周面の周方向の長さRに対して、1/3R≦L<Rの関係である。
図3は、コイル基板2全体が円筒状に巻かれることによって形成されるモータ用コイル基板50を示す。モータ用コイル基板50では、フレキシブル基板10の全長が円筒状に巻かれている。上記の通り、第1面10Fが内周側に配置され、第2面10Bが外周側に配置される。上記の通り、非形成領域14の長さ(長手方向の長さ:L)は、円筒状に巻かれているフレキシブル基板10の外周面の周方向の長さRに対して、1/3R≦L<Rの関係を有する。そのため、図3に示されるように、モータ用コイル基板50の外周面の一部は、非形成領域14によって覆われる。円筒状に形成されたモータ用コイル基板50の最外周面の一部に配線形成領域12が配置されない。
実施形態のコイル基板2の作用効果を明確にするために、非形成領域14の長さ(長手方向の長さ:L)が、円筒状に巻かれているフレキシブル基板10の外周面の周方向の長さR以上である第1比較例について説明される。第1比較例はL≧Rという関係を有する。第1比較例のモータ用コイル基板を用いてモータを形成すると、モータ内でのモータ用コイル基板の容積が増すので、モータ設計の自由度を阻害してしまう。
また、逆に、非形成領域14の長さ(長手方向の長さ:L)が、円筒状に巻かれているフレキシブル基板10の外周面の周方向の長さRの1/3より短い第2比較例について説明される。第2比較例はL<1/3Rという関係を有する。この場合、モータ用コイル基板の外周面に存在する非形成領域14が少ない。そのため、第2比較例のモータ用コイル基板を用いてモータを形成すると、モータ用コイル基板とヨークとが短絡するおそれがある。
図4は、実施形態のモータ用コイル基板50(図3)を用いたモータ100を模式的に示す断面図である。モータ100は、モータ用コイル基板50をヨーク60の内側に配置し、モータ用コイル基板50の内側に回転軸80と回転軸80に固定された磁石70とを配置することによって形成される。
以上の通り、実施形態のコイル基板2(図1、図2)、モータ用コイル基板50(図3)、モータ100(図4)の構成が説明された。図2に示されるように、コイル基板2の非形成領域14の長手方向の長さLは、円筒状に巻かれているフレキシブル基板10の外周面の周方向の長さRに対して、1/3R≦L<Rの関係である。そのため、図3に示されるように、コイル基板2を複数回巻いて円筒状に形成してモータ用コイル基板50を形成する場合に、モータ用コイル基板50の最外周面の一部が非形成領域14によって覆われる。すなわち、円筒状に形成されたモータ用コイル基板50の最外周面に配線形成領域12が配置されない部分が存在する。図4に示されるように、モータ用コイル基板50を円筒状のヨーク60の内側に配置してモータ100が形成される場合において、モータ用コイル基板50とヨーク60間が短絡することが抑制される。コイル基板2を用いてモータが形成される場合において、モータ100の耐電圧が確保され、安定した性能のモータ100が得られる。また、モータ用コイル基板50の最外周面に配線形成領域12が配置されない部分が存在するため、モータ100内でのモータ用コイル基板50の容積が大きくなりすぎず、モータ設計の自由度が阻害されることもない。
[実施形態の第1改変例]
図5、図6は、実施形態の第1改変例を示す。第1改変例では、コイル20、22、24を構成する配線の配置が実施形態と異なる。図5は第1改変例のコイル基板102を示す平面図である。図6は第1改変例のコイル基板102を示す底面図である。
コイル20は、第1面10F上に設けられるコイル形状の第1配線30F(図5)と第2面10B上に設けられるコイル形状の第2配線30B(図6)とからなる。第1配線30Fと第2配線30Bは、フレキシブル基板10を貫通するビア導体31を介して電気的に接続されている。同様に、コイル22は第1配線32Fと第2配線32Bとからなる。第1配線32Fと第2配線32Bはビア導体33を介して電気的に接続されている。コイル24は第1配線34Fと第2配線34Bとからなる。第1配線34Fと第2配線34Bはビア導体35を介して電気的に接続されている。
図5に示されるように、第1配線30Fは、外周から内周に向かって右回りの渦巻状(六角形の渦巻状)に形成されている。ビア導体31は第1配線30Fの内周側端部に形成されている。図6に示されるように、第2配線30Bは、外周から内周に向かって左回りの渦巻状(六角形の渦巻状)に形成されている。ビア導体31は第2配線30Bの内周側端部に形成されている。第1配線30Fと第2配線30Bは、同じ面から見て同じ巻き方向の渦巻状に形成されている。第1配線30Fと第2配線30Bは電気的に直列に接続された1つのコイル20として機能する。
第1配線32Fと第2配線32B、及び、第1配線34Fと第2配線34Bは、上記の第1配線30Fと第2配線30Bと同様の関係を有する。第1配線32Fと第2配線32Bは、同じ面から見て同じ巻き方向の渦巻状に形成されている。第1配線32Fと第2配線32Bは電気的に直列に接続された1つのコイル22として機能する。第1配線34Fと第2配線34Bは、同じ面から見て同じ巻き方向の渦巻状に形成されている。第1配線34Fと第2配線34Bは電気的に直列に接続された1つのコイル24として機能する。
フレキシブル基板10には、コイル20、22、24の配線が形成されている配線形成領域12と、配線が形成されていない非形成領域14とが設けられている。コイル基板2の非形成領域14の長手方向の長さLは、円筒状に巻かれているフレキシブル基板10の外周面の周方向の長さRに対して、1/3R≦L<Rの関係である。
また、図示は省略されるが、第1面10Fと第1配線30F、32F、34F上は樹脂絶縁層で覆われている。同様に第2面10Bと第2配線30B、32B、34B上は樹脂絶縁層で覆われている。
第1改変例のコイル基板102(図5、図6)を用いてモータ用コイル基板50(図3参照)が形成される場合も、最外周面の一部が非形成領域14によって覆われる。すなわち、円筒状に形成されたモータ用コイル基板50の最外周面に配線形成領域12が配置されない部分が存在する。すなわち、円筒状に形成されたモータ用コイル基板50の最外周面に配線形成領域12が配置されない。モータ100が形成される場合において、モータ用コイル基板50とヨーク60間が短絡することが抑制される。コイル基板102を用いてモータが形成される場合において、モータ100の耐電圧が確保され、安定した性能のモータ100が得られる。また、モータ用コイル基板50の最外周面に配線形成領域12が配置されない部分が存在するため、モータ100内でのモータ用コイル基板50の容積が大きくなりすぎず、モータ設計の自由度が阻害されることもない。
2:コイル基板
10:フレキシブル基板
10F:第1面
10B:第2面
12:配線形成領域
13G:終点
13S:始点
14:非形成領域
20、22、24:コイル
50:モータ用コイル基板
60:ヨーク
70:磁石
80:回転軸
100:モータ
102:コイル基板
E1:第1辺
E2:第2辺

Claims (3)

  1. 第1面と前記第1面と反対側の第2面を有するとともに、長手方向の一端側の第1辺と前記長手方向の他端側の第2辺を有するフレキシブル基板と、
    前記第1面上に設けられるコイル状の配線と前記第2面上に設けられるコイル状の配線によって形成されるコイル、とを有するコイル基板であって、
    前記フレキシブル基板は、前記第1辺を起点として、前記長手方向と直交する方向に延びる軸を中心に周方向に複数回巻かれることによって円筒状に形成可能であり、前記配線が形成されている配線形成領域と前記配線が形成されていない非形成領域とを有しており、
    前記配線形成領域は、前記第1辺に近い位置に形成されている前記配線を始点とし、前記第1辺から最も離れた位置に形成されている前記配線を終点とする領域であり、
    前記非形成領域は、前記終点位置から前記第2辺までの間の領域であり、
    前記非形成領域の前記長手方向の長さ(L)は、円筒状に形成された際の前記フレキシブル基板の外周面の周方向の長さ(R)に対して、1/3R≦L<Rの関係である。
  2. 請求項1のコイル基板を円筒状に巻くことによって形成されるモータ用コイル基板であって、前記第1面が内周側に配置されており、前記第2面が外周側に配置されている。
  3. 請求項2のモータ用コイル基板を円筒状のヨークの内側に配置し、前記モータ用コイル基板の内側に回転軸と磁石を配置することによって形成されるモータ。
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