JP6445176B2 - 位相組当たりのワイヤ数を増加させ充填比を増加させた外科用器械モーター及び対応の製造方法 - Google Patents

位相組当たりのワイヤ数を増加させ充填比を増加させた外科用器械モーター及び対応の製造方法 Download PDF

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Description

[0001]本開示は手持ち式外科用器械の電気モーターに関する。
[0002]ここに提供されている背景技術の記載は、開示の内容を全体的に提示することを目的とする。この背景技術の項目に記載されている範囲での業績として現時点で名前の挙がっている発明者の業績並びに記載の諸態様で、別途、出願時において先行技術としての資格を得ていない業績及び諸態様は、明示的にも暗示的にも本開示に対する先行技術として是認されない。
[0003]手持ち式外科用器械は、重量、パワー、サイズ、電流損失、及び発熱の要件を含め、様々なパラメータ要件を有し得る。減少された重量、増加されたパワー出力及び/又はトルク、減少されたサイズ、低減された電流損失、及び減少された発熱を有する手持ち式外科用器械を製作することは、これらのパラメータ間の関係性のせいで至難であろう。例えば、モーターのパワー出力が増加すると、モーターによって生成される熱が概して増加する。別の例として、モーターのサイズが削減されると、モーターのパワー出力は典型的に減少する。
[0004]ブラシレス直流(DC)モーターは、それの回転構成要素と静止構成要素の間に機械的接触が無いおかげで、ブラシ付きモーターよりも高い効率レベル、高い速度で、且つ発熱を抑えて作動することができる。ブラシレスDCモーターは回転子と固定子を含んでいる。回転子は、シャフトと、中心に位置する磁気構造を備えるハブ組立体と、を有している。固定子は1つ又はそれ以上のコイルを有している。コイルは、中心に位置する支持体スリーブ及び近位と遠位に位置する支持体リングに装着されている。回転子は、固定子の空洞内で、支持体スリーブ及び支持体リングに対して、回転子が支持体スリーブ、コイル、及び/又は支持体リングに接触しないような位置に保持されている。コイルへ電流が供給され、すると回転子は、(i)コイルによって生成される磁界と(ii)回転子の磁気構造によって発生する磁界との間の相互作用のせいで、固定子に対して回転するように仕向けられる。回転子は支持体スリーブ、コイル、及び支持体リングの中で軸方向に回転する。
[0005]ブラシレスDCモーター(これ以後は「モーター」と呼称)は電気的なパワーを機械的なパワー又はトルクへ変換する。この変換中、モーターの機械的パワー、トルク、及び速度を制限する損失が発生することがある。これらの損失は、3つの部類、即ち(1)生成されるトルクに依存する負荷感受性損失、(2)モーター速度に依存する速度感受性損失、及び(3)モーターを駆動するために採用されている電流供給の品質に依存するパルス幅変調(PWM)損失、に大別できる。
[0006]負荷感受性損失又はトルク感受性損失は、概して、巻き線損失に限定されており、それは(i)モーターの巻き線を通る電流の量の二乗と(ii)巻き線の抵抗との積に比例する。速度感受性損失(例えば、渦電流やヒステリシス、ウインデイジ、及び摩擦に因る鉄心損失又は鉄損)は、モーターの出力トルクとは逆の速度依存性トルクとして作用する。PWM損失は、電流供給によって引き起こされる磁気構造内の渦電流に起因する。渦電流は、電気伝導性媒体を通しての磁界の変動によって引き起こされる現象である。ブラシレスDCモーターの場合は、固定子のコイルが磁界の変化を経験する。回転子の回転及びコイル内の電流変動がコイルに電圧を誘導し、渦電流が生まれる結果となる。渦電流増加はモーターの熱エネルギー出力を増加させないとも限らず、特に高速での作動時はそうである。
[0007]外科用器械のためのモーターが提供されており、それは回転子と固定子を含んでいる。回転子はシャフトと磁石を含んでいる。固定子は、(i)回転子が配置されている空洞と、(ii)コイル組立体と、を含んでいる。コイル組立体は複数の位相組を含んでいる。複数の位相組は複数組のワイヤを含んでいる。複数の位相組の各組は、複数のコイルを含んでいて、複数組のワイヤの1組1組に対応している。複数の位相組の各組内のコイルは回転子の周りのそれぞれの位置に在る。複数組のワイヤのうちの1つの組は、少なくとも3本のワイヤを含んでいる。固定子は、回転子に、複数組のワイヤに受け取られる電流に基づいて外科用器械の外科用工具を軸方向に回転させるように仕向ける。
[0008]他の特徴では、外科用器械のためのモーターを製造する方法が提供されている。方法は、複数組のピンを備えるロッドを提供する段階と、複数組のピンに複数組のワイヤを巻き付けてロッド上に複数の位相組を形成してコイル本体を提供する段階と、を含んでいる。複数の位相組の各組は、複数のコイルを含んでいて、複数組のワイヤの1組1組に対応している。方法は、更に、複数組のピンをロッドから抜去する段階と、1回目の、コイル本体を圧縮する段階と、コイル本体の一部分をスリーブに挿入する段階と、複数の位相組を直列に接続する段階と、1回目の、複数の位相組へ電流を印加して複数組のワイヤを融着させる段階と、2回目の、コイル本体を圧縮する段階と、2回目の、複数の位相組へ電流を印加して複数組のワイヤを融着させる段階と、コイル本体をロッドから取り外す段階と、コイル本体を外科用器械のモーターハウジングの中へ挿入する段階と、を含んでいる。
[0009]本開示の適用可能性の更なる領域は、詳細な説明、特許請求の範囲、及び図面から自明となろう。詳細な説明及び特定の実施例は例示を目的とすることのみを意図しているのであり、開示の範囲を限定しようとするものではない。
[0010]本開示の或る実施形態によるブラシレスセンサレスDCモーターを組み入れている外科用器械の斜視環境図である。 [0011]図1の外科用器械の一部分の側面斜視図である。 [0012]図1の外科用器械の一部分の側面分解図である。 [0013]本開示の或る実施形態によるモーター及びモーターハウジングの一部分の軸方向断面図である。 [0014]本開示の或る実施形態によるモーターの多位相組コイル組立体の半径方向断面図である。 [0015]本開示の或る実施形態によるモーターのコイルの圧縮され融着されたワイヤの断面図である。 [0016]本開示の或る実施形態によるモーターの多位相組コイル組立体を構築する方法を例示している。 [0017]本開示の或る実施形態による、分離層を有するマンドレルの側面斜視図である。 [0018]本開示の或る実施形態による、マンドレルの一部分の斜視図であり、マンドレルに挿し込まれた複数組のピンを描いている。 [0019]本開示の或る実施形態による、回転装置上に取り付けられたマンドレルの側面斜視図である。 [0020]本開示の或る実施形態による、ワイヤ送達システムのブロック図及び側面斜視図であり、マンドレル及び幾つかのピンに対するワイヤの配置を描いている。 [0021]本開示の或る実施形態による、多位相組コイル組立体の第1の位相組の第1のコイルのワイヤを巻き付ける段階を描いている斜視図である。 [0022]図12の多位相組コイル組立体の第1の位相組の第2のコイルのワイヤを巻き付ける段階を描いている斜視図である。 [0023]本開示の或る実施形態による、マンドレルに装着された多位相組コイル組立体の側面斜視図である。 [0024]本開示の或る実施形態による、多位相組コイル組立体の複数組のワイヤの端の熱剥離段階及び被覆する段階を描いている斜視環境図である。 [0025]本開示の或る実施形態による、マンドレルに装着された多位相組コイル組立体の、一組のピンの無い状態の斜視図である。 [0026]本開示の或る実施形態による、マンドレルに装着された多位相組コイル組立体の、その一部分が包まれ圧縮された状態の斜視図である。 [0027]本開示の或る実施形態による、マンドレルに装着された多位相組コイル組立体の、2組目のピンが抜去された状態の斜視図である。 [0028]本開示の或る実施形態による、マンドレルに装着された多位相組コイル組立体の、その第2の部分が包まれ圧縮された状態の斜視図である。 [0029]本開示の或る実施形態による、マンドレルに装着された多位相組コイル組立体の斜視図であり、熱電対及び多位相組コイル組立体の中央部を覆う保持層を描いている。 [0030]本開示の或る実施形態による、マンドレルに装着された多位相組コイル組立体の斜視図であり、多位相組コイル組立体の中央部分を覆って保護層が適用されたところを描いている。 [0031]本開示の或る実施形態による、マンドレルに装着された多位相組コイル組立体の斜視図であり、多位相組コイル組立体の一部分がスリーブに挿入されたところを描いている。 [0032]本開示の或る実施形態による、プレスの基部に挿入された多位相組コイル組立体、マンドレル、及びスリーブの斜視図である。 [0033]本開示の或る実施形態による、閉鎖完全圧縮状態にあるプレスの斜視図である。 [0034]本開示の或る実施形態によるワイヤの断面図である。
[0035]図面中、類似要素及び/又は同一要素を識別するために符号は再使用されていることもある。
[0036]ブラシレスセンサレスDCモーターを含んでいる外科用器械が以下に開示されている。本ブラシレスセンサレスDCモーターは、伝統的な外科用器械のモーターよりも、増加されたパワー出力及び/又はトルク、低減された渦電流損失を含む電流損失、低減されたコイル抵抗、増加された充填比(又はコイルスロット充填レベル)、及び低減された発熱を有している。これらの特徴が、ブラシレスセンサレスDCモーターの全体外部寸法を増加させること無しに提供されている。これらの特徴が、固定子支持体構成要素の数を削減し而してモーターハウジングの内部を簡素化しながらに提供されている。ブラシレスセンサレスDCモーターを製造するための例示としての方法も開示されている。
[0037]図1は、ブラシレスセンサレスDCモーター12(これ以後は「モーター」と呼称)を組み入れている外科用器械10を示している。外科用器械10は、モーター12を含むモーターハウジング14を含んでいる。モーター12の実施例は少なくとも図4に示されている。外科用器械10は、例えば、骨及び他の組織を粉砕、穿孔、成形、及び切開するのに使用することができる。外科用器械10は、患者16と作動的に関連付けて示されている。一例として、外科用器械10は様々な処置(例えば開頭術)を施行するのに使用することができる。外科用器械10は、何れかの特定の外科処置及び/又は外科用途に限定されるわけではない。これらの用途は、骨又は他の組織を切開することを含む。追加の例示としての用途は、1)関節鏡検査――整形外科用途、2)内視鏡的――胃腸病学、泌尿器学、及び軟組織用途、3)脳外科的手術――頭蓋、脊椎、及び耳科学用途、4)小骨――整形外科、口腔顎顔面、脊椎矯正(ortho-spine)、及び耳科学用途、5)心肺――小骨亜区域用途、6)大骨――全関節及び外傷用途、及び7)歯科学用途、を含む。
[0038]図2−図3は図1の外科用器械の部分20、22を示している。外科用器械10は、コレット24、モーターハウジング26、コネクタ28、及びケーブル30を含んでいる。コレット24は、外科用工具(例えば外科用工具32が図1に示されている)を保持するように構成されている。外科用工具は、切削工具及び/又は切開工具(例えば外科用バーを含んでいる工具)であってもよい。モーターハウジング26はコレット24及びケーブルコネクタ28へ接続している。モーター12はモーターハウジング26内に取り付けられていて、ケーブル30を介してモーターへ供給されるパワー、電流、及び/又は電圧に基づいて外科用工具を軸方向に回転させる。外科用工具の一部分はコレットを通り抜けて延び、モーターのシャフトへ接続していてもよい。例示としてのシャフトが図4に示されている。作動時、モーター12は外科用工具を軸方向に回転(又はスピン)させるためのトルクを提供する。
[0039]図4は、(i)図2−図3のモーターハウジング26の一部分40及び(ii)モーター12の軸方向断面図を示している。モーターハウジング26は積層部42を含んでいる。積層部42は、円筒形状をしていて、モーターハウジング26の内壁44上に、1つ又はそれ以上の磁石58(又はモーター12の中央部分46)に隣接して且つ磁石58に向い合って取り付けられている。積層部42は、1つ又はそれ以上の磁石58によって生成される磁界とコイル本体48内の電流を、ハウジング26から離して導く、又は方向付ける、又は操舵する。これにより、1つ又はそれ以上の磁石58の磁界によって提供される磁束は、モーターハウジング26によって受け入れられるのとは反対にモーター12のコイル本体48を通って方向付けられる。モーター12は回転子50と固定子52を含んでいる。
[0040]回転子50は1つ又はそれ以上の磁石58が取り付けられているシャフト56を含んでいる。シャフト56は外科用工具(例えば図1の外科用工具32)へ接続されていてもよい。外科用工具はシャフト56の軸方向回転に基づいて軸方向に回転するようになっていてもよい。シャフト56と磁石58は固定子52の内側で軸方向に回転する。1つ又はそれ以上の磁石58は、例えば、高エネルギー密度希土類磁性材料を含んでいてもよい。シャフト56上にはプレスリング60が取り付けられていてもよく、それはシャフト56のスピン運動を釣り合わせるように組み入れられていてもよい。シャフトはモーターハウジング26内で近位と遠位に位置する軸受組(図示せず)に乗っていてもよい。
[0041]固定子52は、既定数のコイル(例えば1位相組当たり6コイル又は2コイル)を備えるコイル本体48(多位相組コイル組立体と呼称される場合もある)を含むことができる。コイルの実施例は図5−図6、図13−図14、及び図16−図23に示されている。ここに開示されているモーターは、主として、6つのコイルを有する3位相組コイル組立体に関して説明されているが、モーターは何れの数の位相組及び/又は何れの数の1位相組当たりコイルを有していてもよい。3位相組とは、各位相組のコイルが回転子50の周りのそれぞれの軸方向位相(又は軸方向位置)に在ることをいう。複数の位相組の各組は回転子50の周りに120°の間隔にある。図4に示されている様に、固定子52は、コイル本体48を含んでおり、近位、中央、及び/又は遠位に位置する支持体部材を含んでいない。これは、コイル本体48の剛性構造のおかげであり、それについては以下に更に説明されている。コイル本体48は積層部42と内壁44の内側で所定場所に保持されている。これは、近位、中央、及び遠位の支持体部材(例えばコイル本体の内側を延びている支持体リング)を有する伝統的なコイル本体とは異なる。
[0042]コイル本体48は遠位端62と近位端64を有している。図4には示されていないが、複数組のワイヤが、近位端64から延びていて、パワー源からのパワーをケーブル(例えば図3のケーブル30)経由で受け取る。複数組のワイヤは図14、図16−図22、及び図24に示されている。近位端64はモーターハウジング26との間に保持されていてもよい。コイル本体48及びひいてはコイル本体48のコイルは、コイル本体48の積層部42と磁石58の間の空洞70の高い割合を充填し尚且つ積層部42及び磁石58に接触しないサイズである。積層部42とコイル本体48の間には第1のギャップG1が存在していて、電気的絶縁のための誘電材料を充填されていてもよい。コイル本体48と磁石58の間には第2のギャップG2(又は空隙)が存在している。コイル本体48の遠位端62での第1の内径D1は、例えば6ミリメートル(mm)以上6.5mm以下であってもよい。コイル本体48の中央部分46の磁石58に向かい合う第2の内径D2は、例えば7ミリメートル(mm)以上8.2mm以下であってもよい。コイル本体48の中央部分46の第1の外径D3は、例えば10mm以上11mm以下であってもよい。コイル本体48の近位端64での第2の外径D4は、例えば12mm以上14mm以下であってもよい。
[0043]図5−図6は、モーター(例えば図1のモーター12)のコイル本体(又は多位相組コイル組立体)80の半径方向断面図を示している。コイル本体は、複数のコイルを含んでおり、図4のコイル本体48に取って代わることができる。コイル本体の各コイルは複数組のワイヤを含んでいる。ワイヤの何本かは符号82で示されている。各ワイヤは、導電性フィラメントと、ワイヤ間の電気接続を防止する薄い外側の絶縁層と、を含んでいる。複数組のワイヤの各組内のワイヤの本数及びワイヤの断面直径(例示としての断面直径D5が図6に示されている)はコイル本体の充填比に影響を与える。充填比とは、コイル本体の体積(又は包絡線)内に包含される導電性材料(例えば銅)の割合をいう。フィラメント92と絶縁層94と結着層96を含むワイヤ90の一例としての断面図が図25に示されている。
[0044]充填比が高いほど、所与の面積内の導電性材料はより多くなる。同様に、充填比が高いほど又はワイヤ1組当たりの導電性材料が多いほど、複数組のワイヤの抵抗は低くなる。一般的に、導電性材料が多いほど、対応するモーターによって生み出されるパワー出力及び/又はトルクはより多くなる。同様に、所与の充填比につき1組当たりのワイヤの本数が増加すれば、渦電流損失量は減少する。他方、充填比が増加すると、渦電流損失量は増加する。加えて、ワイヤの断面直径をどれほど小さくできるか、そしてどれほど多くのワイヤを製造し、取り扱い、巻き付けてコイルを形成できるかについては、構造上及び製造上の制限がある。例えば、ワイヤの断面直径が小さいほど、製造中にワイヤが変形する可能性は高くなる。ワイヤの1本1本の断面直径が小さいほど、所与の体積を充填するのにより多くのワイヤを巻き付けることができる。ワイヤが多いにもかかわらず充填比は低くなる。これはワイヤの絶縁層と関連付けられる体積のせいである。
[0045]而して、モーターのパワー及びトルク出力を最大化し、モーターのサイズを最小化し、電流損失を最小化し、モーターのワイヤの変形を防ぎ、そしてモーターが効率的で構造的に高信頼度のモーターであることを保証するために、コイル本体の特性のパラメータは既定範囲に入るように選択される。加えて、コイル本体は、コイル支持体の数を最小化するように、及びコイル本体の所与体積についての充填比を最大化するように構築される。第1の実施例として、ワイヤの各組は既定の本数のワイヤ(例えば10本以上20本以下のワイヤ)を含んでいてもよい。1つの実施形態では、複数組のワイヤの各組は15本以上18本以下のワイヤを含んでいる。別の実施形態では、複数組のワイヤの各組は17本以上18本以下のワイヤを含んでいる。別の実施例として、ワイヤの断面直径は0.09mm以上0.14mm以下であってもよい。更に別の実施例として、各ワイヤの絶縁層と結着(又は接着)層の組み合わされた厚さは、例えば10マイクロメートル(μm)以上20μm以下であってもよい。各ワイヤは絶縁層を有しており、結着層(又は接着層)を有していてもよい。これらの層の目的は以下に更に説明されている。一例としての、ワイヤ90の断面直径D6及び絶縁層94と結着層96の対応する組合せ厚さT1が図25に示されている。
[0046]1つの実施形態では、ワイヤは38アメリカンワイヤゲージ(AWG38)ワイヤであり、その場合、各ワイヤの絶縁層と対応する結着層の組合せ厚さは15μmである。更に別の実施例として、充填比は、(i)結着層又は結着剤が使用されている場合には58%以上65%以下、又は(ii)結着層又は結着剤が使用されている場合には66%以上74%以下、であってもよい。結着剤又はワニスを絶縁層へ塗布して結着層を提供することもできる。
[0047]ワイヤの各組が既定範囲(例えば15本以上18本以下)内の本数のワイヤを有しており、ワイヤの断面直径が第2の既定範囲(例えば0.10mm以下0.12mm以下)内にある、その様な複数組のワイヤを組み入れることは、増加された導電性材料レベル、低減された位相組抵抗、低減された電流損失、そして結果としての低減された熱発生を有する充填比を提供する。これは特に高負荷作動条件及び/又は高速作動条件時に真である。低負荷作動条件及び/又は低速作動条件下では、渦電流損失は、複数組のワイヤの各組内のワイヤ本数が既定範囲の1つに入っているモーターを提供することによって最小化される。渦電流損失は充填比が増加するにつれて増加する。
[0048]以下に図7の方法に関連付けて更に説明されている様に、複数組のワイヤを圧縮し互いへ融着させてコイルの充填比を上げている。コイル本体の製造に関連付けられる巻き付け、圧縮、及び/又は融着のタスクの前及び/又は作業中に、結着剤をワイヤへ塗布することができる。結着剤は、高速スピン時の撓みが最小化される剛性構造を提供するべくワイヤを一体に融着させるのを支援するために使用することができる。1つの実施形態では、結着剤は使用されていない。ワイヤの圧縮及び融着は、コイル本体が中央及び/又は近位端及び/又は遠位端を支持体部材によって支持されないことを可能にする。近位、遠位、及び中央に位置する支持体部材が除去されることで、追加の導電性材料を同じサイズの体積内に組み入れられるようになる。これにより、ワイヤの巻き付け追加及びコイル又はコイル本体内に使用されることになるワイヤの1組当たりのワイヤ本数増加が可能になる。
[0049]ここに開示されているコイル本体(又はコイル組立体)は図7の方法を使用して製造することができる。図7は、モーターの多位相組コイル組立体を製造する方法を示している。以下のタスクは主として図1−図6の実施形に関して説明されてはいるが、タスクは本開示の他の実施形へ適用するように容易に修正できる。タスクは反復的に遂行されてもよい。
[0050]方法は200で始まる。202にて、プレス100(図24に示されている)が既定期間で既定温度まで予熱される。プレス100は二枚貝の貝殻形状をしていて、基部102(又は下の貝殻部)と圧縮ブロック104(上の貝殻部)とを有していてもよい。既定温度は例えば200℃であってもよい。既定期間は例えば2時間であってもよい。
[0051]204にて、分離層106が、図8に示されている様に、潤滑されているマンドレル108(又は他の潤滑されている円筒形ロッド)へ適用される。1つの実施形態では、工程204は省略されており、分離層106はマンドレルへ適用されていない。マンドレル108は、円筒形の形状であってもよく、2組の穴110、112を含んでいてもよい。複数組の穴の各組は既定数の穴(例えば1組当たり6つの穴)を含んでいる。複数組の穴110、112の各組内の穴110及び穴112はマンドレル108の周りに60°の増分(又は間隔)で均等に分散されている。各組の穴は、マンドレル108の中心長手方向軸に垂直であってもよいし、又は穴がマンドレル108の近位端及び/又は遠位端に向けて外方へ角度をなすような具合に中心長手方向軸に対して他の角度(例えば30°以上60°以下)にあってもよい。分離層106は、分離層106の接着面をマンドレル108から見て外方に向かせ分離層106の非接着面をマンドレル108に向かせてマンドレル108へ適用することができる。一例として、分離層106はポリイミド薄膜層と接着層を含んでいてもよい。接着層は分離層106の接着面を提供している。
[0052]206にて、2組のピン118、120がマンドレル108の穴110、112に挿し込まれる。これは、分離層106の、マンドレル108の穴110、112の箇所に孔を開ける段階を含む。図9は、穴110、112に入ったピン118、120を示している。ピン118、120は、穴110、112に入っている間は半径方向外方に延びていて、以下に更に説明されている様に複数組のワイヤのための巻き付け点を提供している。
[0053]208にて、分離層106及びピン118、120と一体のマンドレル108が取付ブラケット132を介して回転装置130上に取り付けられる。一例として、回転装置130は、図10に示されている様に、モーター134、回転チャック136、制御モジュール138、及び計数器140を含んでいてもよい。マンドレル108は、回転チャック136を介して回転させられる取付ブラケット132によって保持される。マンドレル108は、取付ブラケット132の一部分を通ってマンドレル108の第1端144の中へ延びているねじ142を介して取付ブラケット132へ接続されていてもよい。モーター134は回転チャック136をスピンさせる。これは、制御モジュール138によって制御され、計数器140によって指示される計数に基づくようになっていてもよい。制御モジュール138は、コイル組立体の各コイルの形成時、既定の回数だけマンドレル108を半径方向に回転させることができる。制御モジュール138は、計数器140が既定回数に達したらマンドレル108の回転を停止するようになっていてもよい。この回転は以下に212にて説明されている様に遂行される。
[0054]210にて、第1(又は現在の)組のワイヤ(例えばワイヤ184)が一纏めにグループ化され、マンドレル108上の2つのピン150、152(複数組のピン118、120の各組から1つずつのピン)と整列される。この一例が図11に示されている。図11はワイヤ送達システム154を示している。ワイヤ送達システム154は、一例として提供されており、別のワイヤ送達システムと置き換えられてもよい。ワイヤ送達システム154は、スプール156、スプールテンショナー158、及び支持体ブラケット160、を含んでいる。ワイヤの第1端161は、一纏めに結ばれて結び目162を提供し、マンドレル108の第1端144へ例えばテープ164を介して保持される。ワイヤの第1端161には、こちらが現在のワイヤの組の入力端(又はパワーを受け取る端)であることを指示するためにタグで「xIN」と標示されてもよく、ここにxはコイル組立体に含まれることになっているワイヤの組の数を識別している。ワイヤはスプール156にそれぞれ巻かれていて、スプール156からマンドレル108へと延び、そこでそれらワイヤが一纏めにグループ化されて図示の様に結ばれるようになっていてもよい。
[0055]スプール156は支持体ブラケット160上に取り付けられていてもよい。各スプール156は、それぞれ、ワイヤへの均一な及び/又は既定のレベルの張力を提供するスプールテンショナーを有している及び/又はスプールテンショナー158へ接続されている。1つの実施形態では、スプールテンショナー158は各ワイヤへ同量の張力を提供している。別の実施形態では、スプールテンショナー158はワイヤへ異なるレベルの張力を提供している。スプールテンショナー158はスプールへそれぞれのシャフト166を介して接続されていてもよい。スプールテンショナー158に加えて又はその代替として、スプール後テンショナー157が使用されて、ワイヤがスプールから離れてゆく際にワイヤを「絞り抑える」ようになっていてもよい。スプール後テンショナー157はスプールとマンドレル108の間に置かれていてもよい。ワイヤがスプール156から引き離される際にワイヤを絞ることによって提供される摩擦が張力を提供する。スプールテンショナー158が使用されずスプール後テンショナー157が使用されている場合、スプール156は支持体ブラケット160上に回転自在に緩く取り付けられている。示されてはいないが、スプール後テンショナー157は支持体ブラケット160上に取り付けられ及び/又は支持体ブラケット160によって支持されている。支持体ブラケットは、回転装置130に対して所定場所に堅く保持されていてもよい。
[0056]マンドレル108の第1端144へのワイヤの付着及びマンドレル108の第2端168におけるワイヤへの張力が、捩れ及び/又は設計にない曲がりをワイヤに生じさせることなくワイヤをマンドレル108上にきつく均一に巻き付けられるようにする。ワイヤは平行に延びる様式に保持されてもよいし又は一体に撚られてもよい。1つの実施形態では、ワイヤへの張力は図10の制御モジュール138又はスプールテンショナー158へ接続されている他の制御モジュールを介して制御される。
[0057]212にて、第1(又は現在の)組のワイヤが4本(又は第1グループ)のピンの周りに巻き付けられる(4本のピンのうちの2本は第1組のピン118に含まれ他の2本は第2組のピン120に含まれる)。ピンの各組内の2本のピンは互いに120°離間している。回転チャック136が回されて、マンドレル108を半径方向に回転させ、ワイヤを4本のピンに巻き付け、コイル組立体の第1(又は現在の)位相組の第1のコイル170を提供する。計数器140が既定回数(又は既定巻き付け数)に達するまでワイヤは巻き付けられる。一例として、既定回数は18であってもよい。図12は、4本のピンに巻き付けられたワイヤの一例を示している。
[0058]214にて、マンドレル108は、コイル組立体の現在の位相組の第2のコイル172を巻き付ける前に軸方向に180°回される。これは、マンドレル108を、取付ブラケット132のマンドレル108の第1端144から見て反時計回りに回転させる段階を含んでいる。ワイヤは次いで第2のグループのピンと整列される。
[0059]215にて、マンドレル108はコイル組立体の現在の位相組の第2のコイルを巻き付けるために半径方向に回される。図13は、ワイヤを第2グループのピンの周りに巻き付けることによって形成された第2のコイル172を示している。
[0060]216にて、ワイヤはマンドレル108の第2端168付近を切断され、切断(又は第2)端176を提供する。ワイヤの切断端176は結ばれ、第2端176が現在の組のワイヤの出力端であることを指示するために「xOUT」と標示される。図13は第2端で切断されたワイヤを示している。
[0061]218にて、コイル組立体の別の位相組がマンドレル108へ加えられることになっているなら、タスク220が遂行され、そうでないならタスク222が遂行される。タスク210からタスク216は、3位相組コイル組立体については3回遂行されることになる。
[0062]220にて、マンドレル108はコイル組立体の次の位相組の巻き付けを始めるために回され、計数器140がリセットされる。これは取付ブラケット132及び/又はマンドレル108の第1端144で見て反時計回りの回転であってもよい。タスク220は3位相組コイル組立体については2回遂行されることになる。タスク202からタスク220が完了したとき、複数(例えば3つ)の位相組のコイルが形成されている。複数の位相組の各組は互いから120°位相外れにある。位相組の各コイルは、隣接するコイルからは60°位相外れにあり、同じ位相組の他方のコイルからは180°位相外れにある。図14は、タスク202から220の完了後のマンドレル108に装着されている3位相組コイル組立体178を示している。
[0063]222にて、複数組のワイヤの端が、(i)ワイヤの端から絶縁層を除去するために(ワイヤ上に使用されている絶縁の型式に依存して、熱、化学薬品、又は機械的装置によって)剥かれる、及び(ii)被覆される。複数組のワイヤの端は、複数組のワイヤの端の絶縁層を除去するために既定温度(例えば400℃)へ加熱されてもよい。複数組のワイヤの残部からは絶縁層は除去されない。端を被覆する段階は端を錫引きする段階を含んでいてもよい。1つの実施形態では、複数組のワイヤの端がはんだ槽に浸されて、熱剥離に因り露出した導電性フィラメントが被覆され一纏めに結束されている。1つの実施形態では、熱剥離する段階と被覆する段階は同時に遂行されている。被覆材料の温度を、絶縁層を除去し且つ同時に複数組のワイヤの端を被覆するのに十分に高く(既定温度以上に)することもできる。図15は、はんだ槽180と複数組のワイヤ184の被覆された端179を示している。或る代わりの実施形態では、複数組のワイヤ184を剥離する段階と被覆する段階は、ワイヤに結び目が作成されないように少し変更されている。1つの実施形態では、各組のワイヤ184の端179が端子部(又はコネクタ)を介して一纏めに保持されている。端子部は印刷回路板(PCB)へ接続することもできる。別の代替形として、複数組のワイヤ184はPCBに終端していてもよい。
[0064]224にて、一組のピン(例えば第2組のピン118)(これは符号120がマンドレルの長辺側寄りである図9での番号付けと対立する)がマンドレル108の第2端168から抜去され、コイルの第1部分181が包まれ圧縮される。図16は2組目のピン118が抜去されたところを示している。他方の組のピン(即ち1組目のピン120)はマンドレル108に挿されたままである。コイルの第1部分181は、コイルの中央182からマンドレル108に沿ってコイルの遠位端183まで延びている。第1部分181は、例えば1回目の保護層の第1部分184で包まれ、次いで結束バンド185(又はタイラップ)を介して圧縮されることになる。1回目の保護層の第1部分181は紙を含んでいてもよい。結束バンド185が、紙の上からコイルの第1部分181の周りに設置され、コイルの第1部分181を所定場所に保持し圧縮するようにきつく引っ張られる。図17は包まれ圧縮された第1部分181を示している。
[0065]226にて、他方の組のピン(例えば第1組のピン120)がマンドレル108の第1端144から抜去され、コイルの第2部分186が包まれ圧縮される。図18は第1組のピン120が抜かれたところを示している。コイルの第2部分186はコイルの中央182からマンドレル108に沿ってコイルの近位端187まで延びている。第2部分186は、例えば1回目の保護層の第2部分188で包まれ、次いで第2の結束バンド189を介して圧縮されることになる。1回目の保護層の第2部分188は紙を含んでいてもよい。第2の結束バンド189が、紙の上からコイルの第2部分186の周りに設置され、コイルの第2部分186を所定場所に保持し圧縮するようにきつく引っ張られる。図19は包まれ圧縮された第2部分を示している。
[0066]228にて、抵抗が測定される。複数の位相組の各組の抵抗(例えば、3組コイル組立体についてはR1、R2、及びR3)が測定されてもよい。直列に接続されている複数の位相の総抵抗Rtotが測定されてもよい。位相組間の抵抗が測定されてもよい。複数の位相組の各組とマンドレル108の間の抵抗(例えば、R1m、R2m、R3m、ここに1、2、及び3は位相組番号でありmはマンドレルを指す)が同じく測定されてもよい。言及されている抵抗は参照目的で測定され、後にそれらを検証して、タスク230からタスク246中に複数の位相組が損傷したかどうかをチェックする及び/又はタスク230からタスク246を遂行したことに因る抵抗の変化を監視することができる。
[0067]230にて、1回目の保護層及び結束バンド185、189がコイルから除去される。231にて、コイルを所定場所に保持するためにコイルの中央部分へコイルの外部(外表面)を覆って保持層190が適用される。保持層190はポリイミド薄膜を含んでいてもよい。これは図20に示されている。
[0068]232にて、熱電対192及び2回目の保護層193がコイル(又はコイル本体194)へ適用される。熱電対192は、以下のタスクで遂行されるコイルの圧縮及び/又は融着中のコイルの温度を監視するために適用されている。2回目の保護層193は、ポリイミド薄膜を含んでいて、コイルのワイヤの擦りむけを防止することができる。一例として、温度は図10の制御モジュール138によって監視されていてもよいし、又は別の制御モジュールによって監視されていてもよい。次に続くタスクでは、熱電対192によって指示される温度が既定温度を超えているなら、圧縮及び/又は融着段階を停止する及び/又はコイルへ印加されている電流を減少させるようにしてもよい。コイルへ供給されるパワー及び/又は電流はパワー源233(図10に示されている)を介して提供されていて、制御モジュール138又は他の制御モジュールを介して制御されていてもよい。パワー源233は、コイルへ直接接続されていてもよいし、又はコイルへ制御モジュール経由で接続されていてもよい。
[0069]熱電対192は、コイルの何れかの部分へ提供されていてもよく、及び/又は制御モジュール138(又は他の制御モジュール)へ接続されていてもよい。熱電対192は、次に続くタスク中にコイル本体194の圧縮に干渉しないようにコイル本体194の近位端へ適用されていてもよい。熱電対192は、タスク231中又は別のタスク中に適用されていてもよい。2つ以上の熱電対が適用され監視されていてもよい。
[0070]図21は、コイルの遠位部分及び/又は中央部分に適用されている2回目の保護層193を示している。図22は、(i)コイルの遠位部分及び中央部分と(ii)コイルの近位部分の一部へ適用されている2回目の保護層193を示している。図示されていないが、2回目の保護層はコイルの近位部分全体を覆っていてもよい。2回目の保護層193はコイルの外部(又は外表面)の上から適用される。
[0071]234にて、コイルの遠位部分及び中央部分とマンドレル108の第1端144がスリーブの中へ滑り込ませられる。スリーブは「C」形状をしていて、例えばステンレス鋼で形成されていてもよい。スリーブは、コイルの最終的な既定寸法に基づいてコイル上に位置決めされてもよい。一例として、スリーブは、コイルの近位端(又は近位部分)まで滑らされ、コイルの近位端には覆いかぶさらないようにされてもよい。これは、コイルの近位端が次に続くタスク中に圧縮されない又は圧縮されても最小限に留められるからである。而して、コイルの近位端はコイルの遠位部分及び中央部分の外径よりも大きい外径を有することになる。これは、コイルが設置されることになっているモーターハウジングの内部寸法に基づくことになろう。スリーブの適用が少なくとも部分的にはコイルの遠位部分及び中央部分を圧縮する。図22は、コイルの遠位部分及び中央部分上の「C」形状スリーブ195の一例を示している。
[0072]236にて、複数の位相組が直列に接続され、それら位相組へ既定量の電流が印加されてワイヤを一体に事前融着させる。一例として、20アンペア(A)のDC電流が複数の位相組へ印加されてワイヤを加熱し溶着させるようになっていてもよい。
[0073]238にて、コイル、スリーブ、及びマンドレル108は、プレス100の基部102に設置され及び/又は押し入れられる。スリーブは、スリーブの開口部(又は口)239が上を向く及び/又は基部102の外を向くようにして基部102の上から覗けるような具合に基部102に設置されることになる。これは図23に示されている。基部102の内部寸法の幾つかはコイル及びスリーブの外部寸法に一致しているか又は同等である。基部102は、示されている様に貝の形又は「C」形状をしていてもよく、コイル、スリーブ、及びマンドレル108を提供するのに通す開口部を有している。タスク236に因り、コイル、スリーブ、及び/又はマンドレル108の温度は、基部102に設置されるときには既定温度より高くなっているかもしれない。
[0074]240にて、プレスの圧縮ブロック104が基部102の開口部に、コイル、スリーブ、及びマンドレル108を覆って設置される。圧縮ブロック104の内部寸法の幾つかはコイル本体の外部寸法に一致しているか又は同等である。圧縮ブロック104へ、ひいてはスリーブへ圧力が加えられ、コイルが圧縮される。圧縮ブロック104は基部102の中へ、圧縮ブロック104の上面196が(i)基部102の上面197より第1の既定量だけ上になるまで、(ii)基部102の上面197と面一になるまで、又は(iii)基部102の上面197より第2の既定量だけ下になるまで、押し下げられる。圧縮ブロック104への圧力は、既定量の圧縮を提供するように既定量まで増加されてゆく。図24は、圧縮ブロック104がコイル、スリーブ、及びマンドレル108を覆って基部102に納まっている状態のプレス100を示している。マンドレル108の第2端168及び複数組のワイヤの端はプレスの一方の側199の開口部198から外に延びている。
[0075]241にて、コイルは二回目の融着を施される。電流が複数の位相組へ印加される。複数の位相組はタスク236のときと同じく直列に接続されてもよいし、及び/又はタスク236のときからそのまま直列に接続されていてもよい。DC電流が複数の位相組へ印加されてワイヤを既定温度へ加熱する。これは制御モジュール138及び/又は別の制御モジュールを介して制御することができる。パワーはパワー源233を介して提供することができる。既定温度は、例えば200℃±10℃であってもよい。DC電流は、ワイヤの均等加熱を提供するように、既定の電流レベルまで既定速度でゆっくりと傾斜的に上げられてもよい。既定の電流レベルと既定温度は既定の時間期間に亘って維持される。
[0076]242にて、圧縮ブロック104が基部102の中へ更に押し下げられる。圧縮ブロック104へ加えられる圧力は、240にて加えられた圧力の量と同じであってもよいし又はそれより大きくてもよい。圧縮ブロック104は基部102の中へ、圧縮ブロック104の上面196が基部102の上面197と面一になるか又は基部102の上面197より第3の既定量だけ下になるまで押し下げられる。第3の既定量は第2の既定量と同じであってもよいし又は異なっていてもよい。
[0077]243にて、コイル、スリーブ、及びマンドレル108を回転させることになっている場合にはタスク244が遂行され、そうでなければタスク245が遂行されることになる。244にて、圧縮ブロック104が基部102から取り除かれ、コイル、スリーブ、及び/又はマンドレル108が基部102内で軸方向に回転させられる。
[0078]コイル本体が丸みのある外部寸法を有するよう均等な量の圧縮をコイルへ提供するためにコイル、スリーブ、及び/又はマンドレル108が既定回数分だけ回転及び圧縮されるように、タスク234−タスク244を既定の回数だけ繰り返すことができる。コイルの各回転は、コイル上のスリーブを軸方向に回転させる段階を含んでいてもよい。
[0079]245にて、圧縮ブロック104が基部102から取り除かれ、コイル、スリーブ、及びマンドレル108はプレス100から取り出される。246にて、スリーブがコイルから脱がされ、コイルはマンドレル108から取り外される。これは、1つ又はそれ以上の熱電対及び2回目の保護層193をコイル本体194から除去する段階を含んでいる。コイルを捻ってマンドレルから剥がすようにしてもよい。
[0080]248にて、228で測定されている抵抗が測定され、228で測定された抵抗と比較される。2回目に測定された抵抗が、1回目の対応する抵抗測定値からの既定範囲を外れていれば、ワイヤ及び/又はコイルのうちの1つ又はそれ以上が損傷されている可能性がある。複数の位相組とマンドレル108の間の抵抗(例えば、抵抗R1m、R2m、及びR3m)を得るために、抵抗はコイルをマンドレル108から取り外す前に測定されてもよい。248にて、コイル本体194の寸法が測定され、既定寸法と比較されて、コイル本体194が既定寸法の既定範囲内にあることを確実にする。これは、コイル本体194の長さ、外径、及び内径を測定する段階を含んでいてもよい。方法は250にて終了する。
[0081]以上に説明されているタスクは、例示的な実施例となることを意図しており、それらタスクは、用途に依存して、順次に遂行、同期して遂行、同時に遂行、継続的に遂行、重なり合う時間期間に亘って遂行、又は異なる順序で遂行されてもよい。更に、実施形及び/又は事象のシーケンスに依存して、タスクの何れかが遂行されない又は省略されることがあってもよい。
[0082]上記説明は本質的に例示にすぎず、本開示、その適用、又はその使用を限定しようとするものでは決してない。本開示の広範な教示は様々な形態で実施することができる。従って、この開示が特定の実施例を含んでいるとはいえ、図面、明細書、及び付随の特許請求の範囲を考察すれば他の修正形が自明になるであろうことから、本開示の範囲はその様に限定されるものではない。ここでの使用に際し、A、B、及びCの少なくとも1つという語句は、非排他的論理ORを使用する論理(A又はB又はC)を意味しており、「少なくともA1つ、少なくともB1つ、及び少なくともC1つ」を意味すると考えられてはならない。方法内の1つ又はそれ以上の工程は、本開示の原理を改変することなく異なる順序で(又は同時発生的に)実行されてもよいものと理解されたい。
[0083]本願では、以下の定義を含め、「モジュール」という用語又は「制御装置」という用語は「回路」という用語と置き換えることができる。「モジュール」という用語は、特定用途向け集積回路(ASIC);デジタル式、アナログ式、又は混合型アナログ/デジタル式の個別回路;デジタル式、アナログ式、又は混合型アナログ/デジタル式の集積回路;組合せ論理回路;フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA);コードを実行するプロセッサ回路(共有型、専用型、又はグループ型);プロセッサ回路によって実行されるコードを記憶しているメモリ回路(共有型、専用型、又はグループ型);記載されている機能性を提供する他の適切なハードウェア構成要素;又は上記のうちの幾つか又は全部からなる組合せ、例えばシステム・オン・チップなど、を指す、又はその一部である、又は含んでいる。
[0084]モジュールは1つ又はそれ以上のインターフェース回路を含んでいることもある。幾つかの例では、インターフェース回路は、ローカルエリアネットワーク(LAN)、インターネット、ワイドエリアネットワーク(WAN)、又はそれらの組合せ、へ接続されている有線又は無線インターフェースを含んでいてもよい。本開示の何れかの所与のモジュールの機能性は、インターフェース回路を介して接続されている複数のモジュール間に分散されていてもよい。例えば、複数のモジュールはロードバランシングを可能にする。更なる例では、サーバ(リモート又はクラウドとしても知られている)モジュールがクライアントモジュールに成り代わって一部の機能性を達成することもできる。
[0085]以上に使用されているコードという用語は、ソフトウェア、ファームウェア、及び/又はマイクロコードを含み、プログラム、ルーチン、関数、クラス、データ構造、及び/又はオブジェクトを指すこともある。共有型プロセッサ回路という用語は、複数のモジュールからの一部のコード又は全てのコードを実行している単一のプロセッサ回路を網羅する。グループ型プロセッサ回路という用語は、1つ又はそれ以上のモジュールからの一部のコード又は全てのコードを実行しているプロセッサ回路であって追加のプロセッサ回路と組み合わされているプロセッサ回路を網羅する。複数のプロセッサ回路という言い方は、個別のダイ上の複数のプロセッサ回路、単一のダイ上の複数のプロセッサ回路、単一のプロセッサ回路の複数のコア、単一のプロセッサ回路の複数のスレッド、又は上記の組合せ、を網羅する。共有型メモリ回路という用語は、複数のモジュールからの一部のコード又は全てのコードを記憶している単一のメモリ回路を網羅する。グループ型メモリ回路という用語は、1つ又はそれ以上のモジュールからの一部のコード又は全てのコードを記憶しているメモリ回路であって追加のメモリと組み合わされているメモリ回路を網羅する。
[0086]メモリ回路という用語はコンピュータ可読媒体という用語のサブセットである。コンピュータ可読媒体という用語は、ここでの使用に際しては、一時的な電気又は電磁信号が媒体を通って(例えば搬送波上を)伝播してゆくことを網羅しておらず、従ってコンピュータ可読媒体とは有形で非一時的であると考えてもよい。非一時的で有形のコンピュータ可読媒体の非限定的な例には、不揮発性メモリ回路(例えば、フラッシュメモリ回路、消去可能プログラム可能読み出し専用メモリ回路、又はマスク読み出し専用メモリ回路、など)、揮発性メモリ回路(例えば、静的ランダムアクセスメモリ回路、又は動的ランダムアクセスメモリ回路、など)、磁気式記憶媒体(例えば、アナログ又はデジタル磁気テープ、又はハードディスクドライブ、など)、及び光学式記憶媒体(例えば、CD、DVD、又はブルーレイディスク、など)がある。
[0087]本願に記載の装置及び方法は、汎用コンピュータを、コンピュータプログラムに具現化されている1つ又はそれ以上の特定の機能を実行するように構成することにより創出された専用コンピュータによって、部分的又は全面的に実施されるようにしてもよい。以上に記載の機能ブロック及びフローチャート要素は、熟練した技術者又はプログラマの通常業務によってコンピュータプログラムへ翻訳できるソフトウェア仕様としての役割を果たしている。
[0088]コンピュータプログラムは、少なくとも1つの非一時的で有形のコンピュータ可読媒体上に記憶されているプロセッサ実行可能な命令を含んでいる。コンピュータプログラムは更に、記憶されているデータを含んでいるか又は記憶されたデータに依拠していてもよい。コンピュータプログラムは、専用コンピュータのハードウェアと対話するベーシックインプット/アウトプットシステム(BIOS)、専用コンピュータの特定のデバイスと対話するデバイスドライバ、1つ又はそれ以上のオペレーティングシステム、ユーザーアプリケーション、バックグラウンドサービス、バックグラウンドアプリケーション、など、を網羅する。
[0089]コンピュータプログラムは、(i)HTML(ハイパーテキストマークアップ言語)又はXML(拡張可能マークアップ言語)の様な構文解析される記述テキスト、(ii)アセンブリコード、(iii)コンパイラによってソースコードから生成されるオブジェクトコード、(iv)インタプリタによる実行のためのソースコード、(v)実行時コンパイラによるコンパイル及び実行のためのソースコード、など、を含む。単に一例として、ソースコードは、C、C++、C#、オブジェクティブC、Haskell、Go、SQL、R、Lisp、Java(登録商標)、Fortran、Perl、Pascal、Curl、OCaml、Javascript(登録商標)、HTML5、Ada、ASP(アクティブ・サーバ・ページ)、PHP、Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、Flash(登録商標)、Visual Basic(登録商標)、Lua、及びPython(登録商標)、を含む言語からの構文法を使用して書かれていてもよい。
[0090]特許請求の範囲に列挙されている要素は、「〜のための手段」という語句を使って明示的に列挙されていない限り、又は方法クレームの場合には「〜のための動作」又は「〜のための段階」という語句を使って明示的に列挙されていない限り、何れも合衆国法典第35巻112条(f)の意味の内の手段+機能(means plus function)要素であるとはされない。
10 外科用器械
12 ブラシレスセンサレスDCモーター
14 モーターハウジング
16 患者
20、22 外科用器械の部分
24 コレット
26 モーターハウジング
28 コネクタ
30 ケーブル
32 外科用工具
40 ハウジングの一部分
42 積層部
44 ハウジングの内壁
46 モーターの中央部分
48 コイル本体
50 回転子
52 固定子
56 シャフト
58 磁石
60 プレスリング
62 コイル本体の遠位端
64 コイル本体の近位端
70 空洞
80 コイル本体(又は多位相組コイル組立体)
82 ワイヤ
90 ワイヤ
92 フィラメント
94 絶縁層
96 結着層
100 プレス
102 基部
104 圧縮ブロック
106 分離層
108 マンドレル
110、112 穴
118、120、150、152 ピン
130 回転装置
132 取付ブラケット
134 モーター
136 回転チャック
138 制御モジュール
140 計数器
142 ねじ
144 マンドレルの第1端
148 ワイヤ
154 ワイヤ送達システム
156 スプール
157 スプール後テンショナー
158 スプールテンショナー
160 支持体ブラケット
161 ワイヤの第1端
162 結び目
164 テープ
166 シャフト
168 マンドレルの第2端
170 第1のコイル
172 第2のコイル
176 ワイヤの切断端
178 3位相組コイル組立体
179 ワイヤの被覆された端
180 はんだ槽
181 コイルの第1部分
182 コイルの中央
183 コイルの遠位端
184 ワイヤ
184 1回目の保護層の第1部分
185 結束バンド(又はタイラップ)
186 コイルの第2部分
187 コイルの近位端
188 1回目の保護層の第2部分
189 第2の結束バンド
190 保持層
192 熱電対
193 2回目の保護層
194 コイル本体
195 スリーブ
196 プレスの圧縮ブロックの上面
197 プレスの基部の上面
198 プレスの開口部
199 プレスの一方の側
G1、G2 ギャップ
D1、D2 コイル本体の内径
D3、D4 コイル本体の外径
D5、D6 ワイヤの断面直径
T1 絶縁層と結着層の組合せ厚さ

Claims (20)

  1. 外科用器械のためのモーターであって、
    シャフト及び磁石を備える回転子と、
    (i)前記回転子が配置されている空洞と、(ii)コイル組立体と、を備える固定子において、
    前記コイル組立体は複数の位相組を備え、
    前記複数の位相組は複数組のワイヤを備え、前記複数組のワイヤの各組は多数のワイヤを有し、
    前記複数の位相組の各組は、複数のコイルを備えていて、前記複数組のワイヤの1組1組に対応し、
    前記複数の位相組の各組内の前記コイルは前記回転子の周りのそれぞれの位置に在り、
    前記複数組のワイヤの1つの組は少なくとも3本のワイヤを備え、
    当該固定子は、前記回転子に、前記複数組のワイヤに受け取られる電流に基づいて前記外科用器械の外科用工具を軸方向に回転させるように仕向ける、
    固定子と、
    を備えているモーター。
  2. 請求項1に記載のモーターにおいて、前記複数組のワイヤの各組は3本又はそれ以上のワイヤを備えている、モーター。
  3. 請求項1に記載のモーターにおいて、前記複数組のワイヤの各組は15本−20本のワイヤを備えている、モーター。
  4. 請求項1から請求項3の何れか一項に記載のモーターにおいて、
    前記コイル組立体は3つの位相組のコイルを備えており、
    前記複数の位相組のコイルの各組は2つのコイルを備えており、
    前記複数の位相組は前記回転子に対して互いから120°位相外れにあり、
    前記複数の位相組内の前記コイルの各々は前記回転子の周りに60°の間隔で均等に分散されており、
    前記複数の位相組の各組の前記コイルは互いから180°離間され、前記複数の位相組の各組内の前記コイルが互いに反対側になるようにされている、
    モーター。
  5. 請求項1に記載のモーターにおいて、前記コイルは前記回転子の周りに60°の間隔で均等に分散されている、モーター。
  6. 請求項1から請求項5の何れか一項に記載のモーターにおいて、前記複数組のワイヤが保護層を用いて圧縮されて剛性構造を提供するので前記コイル組立体は当該コイル組立体内を延びる支持体部材によって支持されていない、モーター。
  7. 請求項1から請求項6の何れか一項に記載のモーターにおいて、前記複数組のワイヤの各ワイヤの断面直径は0.10mm以上0.12mm以下である、モーター。
  8. 請求項1から請求項7の何れか一項に記載のモーターにおいて、前記コイル組立体の充填比は58%以上である、モーター。
  9. 請求項1から請求項7の何れか一項に記載のモーターにおいて、前記コイル組立体の充填比は、前記ワイヤが結着層を備えている場合には58%以上65%以下である、モーター。
  10. 請求項1から請求項7の何れか一項に記載のモーターにおいて、前記コイル組立体の充填比は、前記ワイヤが結着層を備えていない場合には66%以上74%以下である、モーター。
  11. 外科用器械であって、
    請求項1から請求項10の何れか一項に記載の前記モーターと
    前記モーターを備えているモーターハウジングと、
    前記モーターハウジングへ接続されていて前記外科用工具の一部分を挿通させているコレットと、
    前記モーターへ接続されていて前記複数組のワイヤへ前記電流を供給しているケーブルと、
    を備えている外科用器械。
  12. 外科用器械のためのモーターを製造する方法であって、
    複数組のピンを備えるロッドを提供する段階と、
    前記複数組のピンに複数組のワイヤを巻き付けて前記ロッド上に複数の位相組を形成してコイル本体を提供する段階であって、前記複数の位相組の各組は、複数のコイルを含んでいて、前記複数組のワイヤの1組1組に対応している、コイル本体を提供する段階であって、前記複数組のワイヤの各組は多数のワイヤを有する、段階と、
    前記複数組のピンを前記ロッドから抜去する段階と、
    前記コイル本体を圧縮する1回目の段階と、
    前記コイル本体の一部分をスリーブに挿入する段階と、
    前記複数の位相組を直列に接続する段階と、
    前記複数の位相組へ電流を印加して前記複数組のワイヤを融着させる1回目の段階と、
    前記コイル本体を圧縮する2回目の段階と、
    前記複数の位相組へ電流を印加して前記複数組のワイヤを融着させる2回目の段階と、
    前記コイル本体を前記ロッドから取り外す段階と、
    前記コイル本体を前記外科用器械のモーターハウジングの中へ挿入する段階と、
    を備えている方法。
  13. 請求項12に記載の方法において、前記複数組のワイヤは、
    前記複数の位相組の各組内の前記コイルが前記ロッドの周りのそれぞれの位置に在るようにして、及び、
    前記複数組のワイヤの1つの組が少なくとも3本のワイヤを備えるようにして、
    前記複数組のピンに巻き付けられる、方法。
  14. 請求項12又は請求項13の何れか一項に記載の方法において、前記複数組のワイヤを前記複数組のピンに巻き付ける前記段階は、
    前記複数組のピンが第1グループのピン、第2グループのピン、及び第3グループのピンを備えているとして、第1組のワイヤを前記第1グループのピンに巻き付けて第1の位相組を形成する段階と、
    第2組のワイヤを前記第2グループのピンに巻き付けて第2の位相組を形成する段階と、
    第3組のワイヤを前記第3グループのピンに巻き付けて第3の位相組を形成する段階と、
    を備えている、方法。
  15. 請求項14に記載の方法において、前記複数組のワイヤの各組は、(i)前記複数の位相組の各組の前記複数のコイルが前記ロッドに対して互いから180°位相外れになるようにして、及び(ii)前記複数の位相組の各組が前記ロッドに対して互いから120°位相外れになるようにして、前記複数のピンに巻き付けられる、方法。
  16. 請求項12に記載の方法において、前記複数組のワイヤの各組は、(i)前記複数の位相組の各組の前記複数のコイルが前記ロッドの周りに180°の間隔で互いに反対側に位置付けられるようにして、及び(ii)前記複数の位相組が120°の間隔で前記ロッドの周りに位置付けられるようにして、前記複数のピンに巻き付けられる、方法。
  17. 請求項12から請求項16の何れか一項に記載の方法であって、更に、
    1回目の、前記コイル本体を圧縮する段階に先立って、前記コイル本体へ1回目の保護層を適用する段階と、
    1回目の、前記コイル本体を圧縮する段階に続いて前記1回目の保護層を除去する段階と、
    1回目の、前記コイル本体を圧縮する段階に続いて前記コイル本体へ2回目の保護層を適用する段階と、
    前記コイル本体の当該部分を前記2回目の保護層の対応する部分と一体に前記スリーブに挿入する段階と、
    を備えている方法。
  18. 請求項12から請求項17の何れか一項に記載の方法であって、更に、
    2回目の、前記コイル本体を圧縮する段階に続いて、前記コイル本体をプレス内で回転させる段階と、
    3回目の、前記コイル本体を圧縮する段階と、
    を備えている方法。
  19. 請求項12から請求項18の何れか一項に記載の方法であって、更に、
    前記1回目の、前記複数組のワイヤを融着させる前記段階に先立って、当該複数組のワイヤの1回目の抵抗を測定する段階と、
    前記2回目の、前記複数組のワイヤを融着させる前記段階に続いて、当該複数組のワイヤの2回目の抵抗を測定する段階と、
    前記1回目の抵抗を前記2回目の抵抗に比較する段階と、
    前記1回目の抵抗を前記2回目の抵抗に比較する前記段階の結果に基づいて、前記複数の位相組の1つの組が損傷しているかどうかを判定する段階と、
    を備えている方法。
  20. 請求項12から請求項19の何れか一項に記載の方法であって、更に、
    前記コイル本体へ熱電対を適用する段階と、
    前記1回目の、前記複数組のワイヤを融着させる前記段階中及び前記2回目の、前記複数組のワイヤを融着させる前記段階中に、前記コイル本体の温度を監視する段階と、
    前記温度に基づいて、前記複数の位相組へ供給される電流の量を制御する段階と、
    を備えている方法。
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