JP6892855B2 - 印刷回路基板における損失を制御するための構造および方法 - Google Patents
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Description
本開示は、米国仮特許出願第62/236,407号(2015年10月2日出願、Steven R.Shaw、名称「STRUCTURES TO REDUCE LOSSES IN PRINTED CIRCUIT BOARD WINDINGS」)に対する米国特許法§119(e)に基づく利益を主張する。本開示は、米国仮特許出願第62/236,422号(2015年10月2日出願、Steven R.Shaw、名称「STRUCTURES FOR THERMAL MANAGEMENT IN PRINTED CIRCUIT BOARD STATORS」)に対する米国特許法§119(e)に基づく利益を主張する。本開示は、米国特許出願第15/199,527号(2016年6月30日出願、Steven R.Shaw、名称「STRUCTURES AND METHODS FOR THERMAL MANAGEMENT IN PRINTED CIRCUIT BOARD STATORS」)に対する米国特許法§120に基づく利益も主張する。上記出願の各々の内容は、あらゆる目的のためにそれらの全体が参照により本明細書に引用される。
本明細書に説明される実施形態は、概して、印刷回路基板デバイス内の損失を低減させる分野に関連する。より具体的には、本明細書に開示されるような実施形態は、電気モータおよび/または発電機のための多層印刷回路基板上に作製される固定子内の巻線損失管理の分野に関連する。
本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
(項目1)
固定子であって、前記固定子は、少なくとも1つの誘電層と前記誘電層の各々の表面上の伝導性パターンとを備えている平面複合構造(PCS)を備え、前記伝導性パターンは、複数の第1の伝導性トレースを備え、前記第1の伝導性トレースの各々は、内側半径から外側半径まで半径方向に延び、前記誘電表面のうちの1つ上に角度を付けて配置されており、
前記第1の伝導性トレースのうちの少なくとも1つは、その外側半径において、第1の相互接続によって、その外側半径における前記第1の伝導性トレースのうちの少なくとも1つの他のものに接続され、
少なくとも前記第1の相互接続は、内縁および外縁によって境界を付けられ、開始領域、遷移領域、終了領域を有し、前記開始領域は、前記第1の伝導性トレースから前記遷移領域まで延びている第1のアールを形成された内縁区分を有し、前記終了領域は、前記遷移領域から前記他の伝導性トレースまで延びている第2のアールを形成された内縁区分を有し、
少なくとも前記第1のアールを形成された内縁区分および前記第2のアールを形成された内縁区分の各々は、
θ s およびr s から開始し、θ>θ s に対して評価される角のために、角方程式:
αは、前記固定子の要求される物理的構造に従って調節されるパラメータである、
固定子。
(項目2)
前記相互接続の内縁領域全体のための角方程式は、以下の単一方程式によって特徴付けられ、
(項目3)
前記固定子は、多層固定子であり、1つの伝導性トレースの前記開始領域を異なる層における第2の伝導性トレースの前記終了領域に相互接続するための接続構造をさらに含む、項目1に記載の固定子。
(項目4)
2つの隣接する第1の伝導性トレース間の角度分離は、δラジアンであり、αは、0.06δ〜0.2δラジアンの範囲である、項目1に記載の固定子。
(項目5)
固定子であって、前記固定子は、少なくとも1つの誘電層と前記誘電層の各々の表面上の伝導性パターンとを備えている平面複合構造(PCS)を備え、少なくとも1つの伝導性パターンは、複数の第1の伝導性トレースを備え、前記第1の伝導性トレースの各々は、内側半径から外側半径まで半径方向に延び、前記誘電表面のうちの1つ上に角度を付けて配置されており、
前記第1の伝導性トレースのうちの少なくとも1つは、その外側半径において、第1の相互接続によって、その外側半径における前記第1の伝導要素のうちの少なくとも1つの他のものに接続され、
少なくとも前記第1の相互接続は、内縁および外縁によって境界を付けられ、開始領域、遷移領域、終了領域を有し、前記開始領域は、前記第1の伝導性トレースから前記遷移領域まで延びている第1のアールを形成された内縁区分および第1のアールを形成された外縁区分と、前記遷移領域および前記他の伝導性トレースから延びている第2のアールを形成された内縁区分および第2のアールを形成された外縁区分とを有し、
少なくとも前記第1のアールを形成された内縁および外縁区分ならびに前記第2のアールを形成された内縁および外縁区分の各々は、
θ s およびr s から開始し、θ>θ s に対して評価される角のために、角方程式:
αは、前記固定子の要求される物理的構造に従って調節されるパラメータである、
固定子。
(項目6)
固定子であって、前記固定子は、少なくとも1つの誘電層と前記誘電層の各々の表面上の伝導性パターンとを備えている平面複合構造(PCS)を備え、少なくとも1つの伝導性パターンは、複数の第1の伝導性トレースを備え、前記第1の伝導性トレースの各々は、内側半径から外側半径まで半径方向に延び、前記誘電表面のうちの1つ上に角度を付けて配置されており、
前記第1の伝導性トレースのうちの少なくとも1つは、その外側半径において、第1の相互接続によって、その外側半径における前記第1の伝導要素のうちの少なくとも1つの他のものに接続され、
少なくとも前記第1の相互接続は、内縁および外縁によって境界を付けられ、開始領域、遷移領域、終了領域を有し、前記開始領域は、その外側半径における前記第1の伝導性トレースから前記遷移領域まで延びている第1のアールを形成された内縁区分と、前記遷移領域からその外側半径における前記他の伝導性トレースまで延びている第2のアールを形成された内縁区分とを有し、
少なくとも前記第1のアールを形成された内縁区分および前記第2のアールを形成された内縁区分の各々は、前記1つの伝導性トレースから前記遷移領域までr(θ)の線形関数である傾きdr/dθによって特徴付けられ、前記傾きdr/dθは、前記遷移領域から前記他の伝導性トレースまでとは異なる線形関数である、固定子。
(項目7)
固定子であって、前記固定子は、少なくとも1つの誘電層と前記誘電層の各々の表面上の伝導性パターンとを備えている平面複合構造(PCS)を備え、少なくとも1つの伝導性パターンは、複数の第1の伝導性トレースを備え、前記第1の伝導性トレースの各々は、内側半径から外側半径まで半径方向に延び、前記誘電表面のうちの1つ上に角度を付けて配置されており、
前記第1の伝導性トレースのうちの少なくとも1つは、その外側半径において、その外側半径における第1の相互接続の開始領域に接続され、前記第1の相互接続は、内縁および外縁によって境界を付けられ、前記開始領域、遷移領域、および終了領域を有し、第1のアールを形成された内縁区分が、前記1つの伝導性トレースの外側半径から前記遷移領域まで延び、第2のアールを形成された内縁区分が、前記遷移領域からその外側半径における前記他の伝導性トレースまで延び、前記内縁と外縁との間の任意の点において、直流励起下の最小電流密度の大きさは、その点を通して通過する前記内縁と外縁との間の最短線に沿って評価される最大電流密度の大きさの少なくとも50%である、固定子。
(項目8)
固定子であって、前記固定子は、少なくとも2つの誘電層と前記誘電層の各々の表面上の伝導性パターンとを備えている平面複合構造(PCS)を備え、少なくとも1つの伝導性パターンは、複数の第1の伝導性トレースを備え、前記第1の伝導性トレースの各々は、内側半径から外側半径まで半径方向に延び、前記誘電表面のうちの1つ上に角度を付けて配置されており、
前記第1の伝導性トレースのうちの少なくとも1つは、その外側半径において、第1の中間層相互接続によって、その外側半径における異なる表面上の前記第1の伝導性トレースのうちの少なくとも1つの他のものに接続され、
少なくとも前記第1の中間層相互接続は、第1の層上の開始領域、遷移領域、および異なる層上の終了領域を有し、第1の伝導性トレースから前記遷移領域まで延びている第1のアールを形成された内縁区分と、前記遷移領域からその外側半径における前記他の伝導性トレースまで延びている第2のアールを形成された内縁区分とをさらに備え、
少なくとも前記第1のアールを形成された内縁区分および前記第2のアールを形成された内縁区分の各々は、軸方向に隣接する伝導性表面構造における寄生および渦電流効果を低減させるように設計される構造によって少なくとも部分的に特徴付けられる、固定子。
(項目9)
固定子であって、前記固定子は、少なくとも1つの誘電層と前記誘電層の各々の表面上の伝導性パターンとを備えている平面複合構造(PCS)を備え、前記伝導性パターンは、複数の第1の伝導性トレースを備え、前記第1の伝導性トレースの各々は、内側半径から外側半径まで半径方向に延び、前記誘電表面のうちの1つ上に角度を付けて配置されており、
前記第1の伝導性トレースのうちの少なくとも1つは、その外側半径において、第1の相互接続によって、その外側半径における前記第1の伝導性トレースのうちの少なくとも1つの他のものに接続され、
少なくとも前記第1の相互接続は、内縁および外縁によって境界を付けられ、開始領域、遷移領域、終了領域を有し、第1のアールを形成された内縁区分が、前記接続されるその外側半径における第1の伝導性トレースから前記遷移領域まで延び、第2のアールを形成された内縁区分が、前記遷移領域を前記1つの他の伝導性トレースの外側半径に接続し、
少なくとも前記第1のアールを形成された内縁区分および前記第2のアールを形成された内縁区分の各々は、前記相互接続の外側伝導性部分における渦電流を低減させるための構造によって特徴付けられる、固定子。
(項目10)
固定子であって、前記固定子は、少なくとも1つの誘電層と前記誘電層の各々の表面上の伝導性パターンとを備えている平面複合構造(PCS)を備え、前記伝導性パターンは、複数の第1の伝導性トレースを備え、前記第1の伝導性トレースの各々は、内側半径から外側半径まで半径方向に延び、前記誘電表面のうちの1つ上に角度を付けて配置されており、
前記第1の伝導性トレースのうちの少なくとも1つは、その外側半径において、第1の相互接続によって、その外側半径における前記第1の伝導性トレースのうちの少なくとも1つの他のものに接続され、
少なくとも前記第1の相互接続は、内縁および外縁によって境界を付けられ、開始領域、遷移領域、終了領域を有し、第1のアールを形成された内縁および外縁区分が、前記第1の伝導性トレースから前記遷移領域まで延び、第2のアールを形成された内縁および外縁区分が、前記遷移領域からその外側半径における前記1つの他の伝導性トレースまで延び、
前記第1のアールを形成された内縁区分および外縁区分ならびに前記第2のアールを形成された内縁区分および外縁区分の少なくともそれぞれの傾きの各々は、前記1つの伝導性トレースから前記他の伝導性トレースまで回転角度の関数として単調に変化する傾きの値によって特徴付けられる、固定子。
(項目11)
固定子であって、前記固定子は、少なくとも1つの誘電層と前記誘電層の各々の表面上の伝導性パターンとを備えている平面複合構造(PCS)を備え、前記伝導性パターンは、複数の第1の伝導性トレースを備え、前記第1の伝導性トレースの各々は、内側半径から外側半径まで半径方向に延び、前記誘電表面のうちの1つ上に角度を付けて配置されており、
前記第1の伝導性トレースのうちの少なくとも1つは、その外側半径において、第1の相互接続によって、その外側半径における前記第1の伝導性トレースのうちの少なくとも1つの他のものに接続され、
少なくとも前記第1の相互接続は、内縁および外縁によって境界を付けられ、開始領域、遷移領域、終了領域を有し、第1のアールを形成された内縁区分および第1のアールを形成された外縁区分が、前記第1の伝導性トレースから前記遷移領域まで延び、第2のアールを形成された内縁区分および第2のアールを形成された外縁区分が、前記遷移領域から前記他の伝導性トレースの外側半径における前記1つの他の伝導性トレースまで延び、
少なくともその遷移領域における前記相互接続の前記内縁と前記外縁との間において、前記相互接続は、前記相互接続の一端から前記相互接続の他端まで電気伝導性を実質的に低減させない少なくとも1つのスリット状の細長い領域を有し、前記少なくとも1つのスリット状の細長い領域は、前記相互接続の前記遷移領域において前記内縁と略平行に延びている、固定子。
(項目12)
固定子であって、前記固定子は、少なくとも1つの誘電層と前記誘電層の各々の表面上の伝導性パターンとを備えている平面複合構造(PCS)を備え、前記伝導性パターンは、複数の第1の伝導性トレースを備え、前記第1の伝導性トレースの各々は、内側半径から外側半径まで半径方向に延び、前記誘電表面のうちの1つ上に角度を付けて配置されており、
前記第1の伝導性トレースのうちの少なくとも1つは、その外側半径において、第1の相互接続によって、その外側半径における前記第1の伝導性トレースのうちの少なくとも1つの他のものに接続され、
少なくとも前記第1の相互接続は、内縁および外縁によって境界を付けられ、開始領域、遷移領域、および終了領域を有し、第1のアールを形成された内縁区分が、前記第1の伝導性トレースから前記遷移領域まで延び、第2のアールを形成された内縁区分が、前記遷移領域から前記他の伝導性トレースの外側半径における前記1つの他の伝導性トレースまで延び、
前記第1の伝導性トレースと前記開始領域との間の接続から前記遷移領域の始点までの前記相互接続の前記内縁は、「CT内縁」距離として指定され、前記第1の伝導性トレースから前記遷移領域に向かう前記相互接続の前記内縁に沿って測定された前記CT内縁の最初の20%以内において、FEA/FEM計算によって決定されるような最大電流密度値の少なくとも90%を達成する、固定子。
(項目13)
印刷回路基板であって、前記印刷回路基板は、
少なくとも1つの誘電層および前記誘電層の各々の表面上の伝導性パターンを備えている平面複合構造(PCS)を備え、前記伝導性パターンは、複数の第1の伝導性トレースを備え、
前記第1の伝導性トレースのうちの少なくとも1つは、第1の端部において、第1の相互接続によって、少なくとも1つの他の伝導性トレースに接続され、前記伝導性トレースの接続された端部は、互いから角度を付けてオフセットされており、
少なくとも前記第1の相互接続は、内縁および外縁によって境界を付けられ、開始領域、遷移領域、終了領域を有し、前記開始領域は、前記第1の伝導性トレースから前記遷移領域まで延びている第1のアールを形成された内縁区分を有し、前記終了領域は、前記遷移領域から前記他の伝導性トレースまで延びている第2のアールを形成された内縁区分を有し、
少なくとも前記第1のアールを形成された内縁区分および前記第2のアールを形成された内縁区分の各々は、
θ s およびr s から開始し、θ>θ s に対して評価される角のために、角方程式:
によって、または、θ<θ s に関して評価され、θ s およびr s で終了する角のために、等価な反射バージョン:
によって少なくとも部分的に特徴付けられ、
αは、前記固定子の要求される物理的構造に従って調節されるパラメータである、
印刷回路基板。
(項目14)
前記基板は、多層構造を有し、前記相互接続は、第1の基板層上の1つのトレースと第2の基板層上の第2のトレースとを接続する、項目13に記載の印刷回路基板。
少なくともいくつかであるが、必ずしも全てではないステップを含み得、いくつかの実施形態において、異なるシーケンスで行われ得る。さらに、本開示に準拠する方法は、時間的に重複し、またはほぼ同時に行われる、方法800におけるような少なくとも2つ以上のステップを含み得る。
Claims (15)
- 装置であって、
少なくとも1つの誘電層と、前記少なくとも1つの誘電層の表面上の伝導性パターンとを備える平面複合構造(PCS)を備え、
前記伝導性パターンは、
少なくとも第1および第2の伝導性トレースであって、それぞれは、内側半径から外側半径まで半径方向に延び、前記表面上に角度を付けて配置されている、第1および第2の伝導性トレースと、
前記外側半径において前記第1の伝導性トレースに接続された第1の部分と、前記外側半径において前記第2の伝導性トレースに接続された第2の部分とを有する第1の相互接続と
を備え、
前記第1の相互接続は、内縁および外縁によって境界を付けられ、かつ開始領域、遷移領域、および終了領域を有し、前記開始領域は、前記第1の伝導性トレースから前記遷移領域まで延びている第1のアールを形成された内縁区分を有し、
前記第1のアールを形成された内縁区分の少なくとも一部は、円弧長の関数として連続的に変動する曲率を有する、装置。 - 前記終了領域は、前記遷移領域から前記第2の伝導性トレースまで延びている第2のアールを形成された内縁区分を有し、
前記第2のアールを形成された内縁区分の少なくとも一部は、円弧長の関数として連続的に変動する曲率を有する、請求項1または請求項2に記載の装置。 - 前記開始領域は、前記第1の伝導性トレースから前記遷移領域まで延びている第1のアールを形成された外縁区分を有し、前記終了領域は、前記遷移領域から前記第2の伝導性トレースまで延びている第2のアールを形成された外縁区分を有し、
前記第1のアールを形成された外縁区分の少なくとも一部は、円弧長の関数として連続的に変動する曲率を有し、
前記第2のアールを形成された外縁区分の少なくとも一部は、円弧長の関数として連続的に変動する曲率を有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の装置。 - 前記PCSは、複数の層を有し、
前記装置は、異なる層上の伝導性パターンの一部を相互接続するための接続構造をさらに含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の装置。 - 前記装置は、軸方向束モータまたは発電機のための固定子を備える、請求項1〜8のいずれか一項に記載の装置。
- 前記第1の伝導性トレースと、同様に前記内側半径から前記外側半径まで延びている隣接する伝導性トレースとの間の角度分離は、δラジアンであり、αは、0.06δ〜0.2δラジアンに及ぶ、請求項2、4、5、および7のいずれか一項に記載の装置。
- 前記内縁と前記外縁との間の任意の点において、直流励起下の最小電流密度の大きさは、その点を通して通過する前記内縁と前記外縁との間の最短線に沿って評価される最大電流密度の大きさの少なくとも50%である、請求項1〜10のいずれか一項に記載の装置。
- 少なくとも前記第1のアールを形成された内縁区分は、少なくとも部分的に、軸方向に隣接する伝導性表面構造上の寄生および渦電流効果を低減させるように設計された構造によって特徴付けられる、請求項1〜11のいずれか一項に記載の装置。
- 少なくとも前記第1のアールを形成された内縁区分は、前記第1の相互接続の外側伝導性部分における渦電流を低減させるための構造によって特徴付けられる、請求項1〜12のいずれか一項に記載の装置。
- 少なくともその遷移領域内の前記第1の相互接続の前記内縁と前記外縁との間において、前記第1の相互接続は、前記第1の相互接続の一端から前記第1の相互接続の他端まで電気伝導性を実質的に低減させず、前記第1の相互接続の前記遷移領域内の前記内縁と略平行に延びている、少なくとも1つのスリット状の細長い領域を有する、請求項1〜13のいずれか一項に記載の装置。
- 前記第1の伝導性トレースと前記開始領域との間の接続から前記遷移領域の始点までの前記第1の相互接続の前記内縁の一部は、前記第1の伝導性トレースから前記遷移領域に向かう前記第1の相互接続の前記内縁に沿って測定された前記内縁の一部の距離の最初の20%以内において、FEA/FEM計算によって決定されるような最大電流密度値の少なくとも90%を達成する、請求項1〜14のいずれか一項に記載の装置。
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