JP6743668B2 - 積層コイル、固定子およびモータ - Google Patents
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Description
図1は、この発明を実施するための実施の形態1に係るモータの断面図である。本実施の形態に係るモータとして、アキシャルギャップ型モータを例にとって説明する。アキシャルギャップ型モータはラジアルギャップ型モータに比べて薄型に部品を配置できるため、小型化の要求に答えることができる構造である。図1に示すように、モータ1は、円筒状の筺体2と、この筺体2の中心軸を貫通するシャフト3と、シャフト3に固定された円盤状の回転子4と、この回転子4と軸方向に対向して配置された円筒状の固定子5とで構成されている。回転子4の固定子5と対向する面には磁石6が固定されている。図1において、モータ1は固定子5を上下に挟み込む構造で2個の回転子4を備えているが、回転子4は1個であってもよい。
実施の形態1では、三相2コイル直列のY型結線された集中巻モータで用いる積層コイルを説明したが、実施の形態2は、三相4コイル直列のY型結線された集中巻モータで用いる積層コイルについて説明する。
実施の形態1および2では、渦巻状の各コイルパターンには、3個の内周側スルーホールと2個の外周側スルーホールを備えた例を説明した。実施の形態3においては、渦巻状の各コイルパターンには、4個の内周側スルーホールと3個の外周側スルーホールを備えた例を説明する。
実施の形態4においては、渦巻状の各コイルパターンに、2個の内周側スルーホールと1個の外周側スルーホールを備えた例を説明する。図17は、本実施の形態における、三相2コイル直列のY型結線された集中巻モータのコイルの配置図である。図17は、1層目のコイル配線を用いてコイルの配置を示している。図17の破線で示すように、本実施の形態のモータは、U1、U2、V1、V2、W1、W2の6個のコイルで構成されている。また、図17に示すように、各層のコイル配線には、6個の渦巻状のコイルパターンと、U相給電端子71、V相給電端子72およびW相給電端子73と、Y型結線されたモータに必要な中性点74、とを備えている。6個の各渦巻状のコイルパターンには、2個の内周側スルーホール75,76および1個の外周側スルーホール77が形成されている。
実施の形態1においては、モータの固定子を6枚の配線基板を積層した積層コイルで構成した例を説明した。実施の形態5では、モータのトルク出力を増大させるための固定子の構成について説明する。
実施の形態5においては、モータのトルク出力直列を増大させるためにコイルを並列に接続する例を説明したが、実施の形態6では、コイルを直列接続することができる固定子の構成について説明する。
実施の形態6においては、積層コイルを重ねてコイルを直列接続するために、積層コイルの間に接続用の配線基板を挿入するか、あるいは外部の接続線を用いていた。実施の形態7では、コイル配線の回転対称性を利用して、接続用の配線基板や外部の接続線を用いる必要のないコイルの直列接続方法について説明する。
実施の形態1〜7では、積層コイルにコアを用いない空芯コイルの形状で説明した。実施の形態8では、コアを用いた積層コイルについて説明する。
Claims (16)
- n相(nは2以上の整数)のコイルを備えたモータのコイルを構成する積層コイルであって、
前記積層コイルは、絶縁層およびコイル配線を備えた配線基板が複数積層されて構成されており、
1つの配線基板のコイル配線は、複数のコイルパターンが円周方向に配列されており、
前記複数のコイルパターンの各々は、
m個(mは2以上の整数)の内周側スルーホールを備えており、
前記複数のコイルパターンは、それぞれ前記m個の内周側スルーホールの内、1つのスルーホールから外周側へ時計回りのコイルパターンと、前記1つのスルーホールから外周側へ反時計回りのコイルパターンとの2種類あり、
前記1つの配線基板に円周方向に配列される前記複数のコイルパターンは全部で2m個のコイルパターンで構成され、
前記複数の配線基板は、円周方向に配列された前記コイルパターンの構成の順序が同じであり、少なくとも一部で、前記1つの配線基板の前記円周方向に配列される前記複数のコイルパターン並びを周方向にずらした配置となるように積層される
ことを特徴とする積層コイル。 - 前記1つの配線基板に円周方向に配列される前記複数のコイルパターンは互いに構成の異なる2m個のコイルパターンで構成された
ことを特徴とする請求項1に記載の積層コイル。 - 前記複数のコイルパターンの各々は、
m−1個の外周側スルーホールを備えた
ことを特徴とする請求項1または2に記載の積層コイル。 - 前記配線基板には、
各相の給電端子となるスルーホールを備え、
前記複数の配線基板の内のn個の配線基板においては、
前記複数のコイルパターンの内の1つのコイルパターンの外周側端部は、1つの前記給電端子と接続されている
ことを特徴とする請求項3に記載の積層コイル。 - 前記配線基板には、
各相の出口端子または中性点となるスルーホールを備え、
前記複数の配線基板の内のn個の配線基板においては、
前記複数のコイルパターンの内の1つのコイルパターンの外周側端部は、1つの前記各相の出口端子または前記中性点と接続されている
ことを特徴とする請求項4に記載の積層コイル。 - 前記複数の配線基板の内の複数の配線基板においては、
前記コイルパターンの外周側同士が接続されている
ことを特徴とする請求項5に記載の積層コイル。 - 前記複数の配線基板の内の複数の配線基板においては、
円周方向の配置が異なる前記コイルパターンの外周側同士が接続され、
前記コイルパターンの外周側同士を接続する接続線の数は、1つ以下であること
を特徴とする請求項6に記載の積層コイル。 - 前記コイルパターンの外周側同士を接続する接続線の数は、
前記1つの配線基板に1つ以下であること
を特徴とする請求項6または7に記載の積層コイル。 - 前記コイルパターンの外周側と前記給電端子との接続線、
前記コイルパターンの外周側と前記出口端子または前記中性点との接続線、
および前記コイルパターンの外周側同士の接続線は、
前記外周側スルーホールの外周側に配置される
ことを特徴とする請求項5から8のいずれか1項に記載の積層コイル。 - 請求項5〜9のいずれか1項に記載された積層コイルで構成された
ことを特徴とする固定子。 - 前記積層コイルを複数重ねて構成された
ことを特徴とする請求項10に記載の固定子。 - 前記積層コイルの各相の給電端子、および各相の出口端子または中性点は、前記配線基板の端部に形成された
ことを特徴とする請求項11に記載の固定子。 - n相(nは2以上の整数)のコイルを備えたモータのコイルを構成する積層コイルを備え、
前記積層コイルは、絶縁層およびコイル配線を備えた配線基板が複数積層されて構成されており、
1つの配線基板のコイル配線は、複数のコイルパターンが円周方向に配列されており、
前記複数のコイルパターンの各々は、
m個(mは2以上の整数)の内周側スルーホールを備えており、
前記複数のコイルパターンは、それぞれ前記m個の内周側スルーホールの内、1つのスルーホールから外周側へ時計回りのコイルパターンと、前記1つのスルーホールから外周側へ反時計回りのコイルパターンとの2種類あり、全部で2m個のコイルパターンで構成され、
前記配線基板には、
各相の出口端子または中性点となるスルーホールを備え、
前記複数の配線基板の内のn個の配線基板においては、
前記複数のコイルパターンの内の1つのコイルパターンの外周側端部は、1つの前記各相の出口端子または前記中性点と接続され、
前記複数の配線基板の内の複数の配線基板においては、
前記コイルパターンの外周側同士が接続されており、
前記配線基板に同相のコイルがM個(Mは2以上の整数)ある場合に、
前記複数の積層コイルを360/M°回転させて重ねて構成された
ことを特徴とする固定子。 - 前記配線基板の前記コイルパターンの内周側に貫通孔が形成されており、
前記貫通孔に磁性体が配置された
ことを特徴とする請求項10〜13のいずれか1項に記載の固定子。 - 円筒状の筺体と、
この筺体に固定された請求項10〜14のいずれか1項に記載された固定子と、
この固定子のコイル配線と対向する位置に磁石を備えた回転子と、
この回転子に固定されたシャフトと
を備えたモータ。 - 前記固定子は、
前記磁石と対向する位置と反対側の位置に磁性体を備えた
ことを特徴とする請求項15に記載のモータ。
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