JPH11146588A - 検出コイル付モータコイルユニット - Google Patents
検出コイル付モータコイルユニットInfo
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- JPH11146588A JPH11146588A JP30730497A JP30730497A JPH11146588A JP H11146588 A JPH11146588 A JP H11146588A JP 30730497 A JP30730497 A JP 30730497A JP 30730497 A JP30730497 A JP 30730497A JP H11146588 A JPH11146588 A JP H11146588A
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Abstract
る接続線の配線パターンを一定の範囲に制限することに
より、ノイズの発生を抑制できる検出コイル付モータコ
イルユニットを提供する。 【解決手段】モータ駆動用コイルと回転速度検出用コイ
ル及び/又は回転子位置検出用コイルが併設されている
検出コイル付モータコイルユニットにおいて、回転速度
検出用のFGコイル6とその端子6t間を連結する一対
の接続線10を、少なくとも他のコイルの領域を横切る
箇所では、平行に且つその間隔Hを近接させて配設す
る。これにより、接続線10がFGコイル6の信号出力
に及ぼす影響を抑制してノイズの発生を防止できた。
Description
ルギャップ型のブラシレスDCモータ(無刷子直流電動
機)に組み込まれるモータコイルユニットに係り、特
に、モータ駆動用コイルに回転速度検出用コイル及び/
又は回転子位置検出コイルを併設した検出コイル付モー
タコイルユニットのノイズの低減に関する。
器,OA機器等のアクチュエータとしてブラシレスDC
モータが多用されているが、近年、それらの機器の小型
軽量化の要請に伴い、モータとしても一層薄型のものが
要求されるようになってきた。この要求を満たすべく、
モータ駆動用コイルや、モータの回転数検知に用いられ
る周波数発生器用コイル(以下、FGコイルという)お
よび回転子位置検出用コイル(以下PGコイルという)
を、それぞれ印刷配線技術により薄型平面状に作製し、
それらを貼り合わせて一体化したものをモータに組み込
むことが広く用いられる傾向にある。
術による偏平型のモータ駆動用コイルユニット(以下、
プリントコイルユニットという)の一例を示す平面図
で、1極づつ導体が渦巻き状に形成されたモータコイル
パターン2が9極、環状の絶縁基板3の表裏両面に円周
等分に配置されている。このように形成した薄型のプリ
ントコイルユニット1を、同図(b)に示すような複数
の着磁を施したロータマグネット4とステータヨーク5
で挟み、非常に狭いギャップで配置することにより高い
特性を有するアキシャルギャップ型のブラシレス小型モ
ータが得られている。
は、種々のタイプがある。例えば、図7(a)〜(c)
に分解して示すものは、FGコイル6とその外部接続端
子6t及びPGコイル7とその外部接続端子7t,PG
接続用スルーホール8等が印刷配線技術により作製され
ている基板(同図(a))と、同じく印刷配線技術によ
り6極のモータコイルパターン2が作製されている2枚
の基板(同図(b),(c))との3層を、積層して接
着し一体に貼り合わせるタイプである。また、図8
(a),(b)に分解して示すものは、12極のモータ
コイルパターン2とその外周域に配したFGコイル6,
PG接続用スルーホール7h等をやはり印刷配線技術に
より作製した1枚の基板(図8(a))と、モータコイ
ルパターン2とその外周域に配したPGコイル7,その
外部接続端子7t,PG接続用スルーホール7h,FG
用外部接続端子6tを作製した基板(図8(b))との
2層を、積層して接着し一体に貼り合わせるタイプであ
る。
印刷配線技術を用いてモータコイルパターン2,FGコ
イル6,PGコイル7などのパターンを形成し、次に当
該パターンにめっきやエッチングを施すことにより金属
導体パターンを形成することを基本としている。こうし
て形成された導体パターンは、例えば絶縁基板を表裏に
貫通して必要箇所に設けたスルーホール2h,7h等を
介して電気的に接続されている。
れぞれの絶縁基板の表裏両面には、通常、絶縁被覆層が
形成され、その絶縁被覆層を介して積層され接着されて
プリントコイルユニット1が完成する。
ントコイルユニット1を、ロータマグネット4とステー
タヨーク5で挟んだ構造のアキシャルギャップ型のブラ
シレス小型モータ1は、軽量であり低慣性モーメント化
されていることから、慣性モーメントによる回転むら抑
制効果が期待しにくく、モータの回転速度および回転位
置の制御とそのためのセンサが重要になる。回転速度を
検出する手段としては、例えばプリントコイルユニット
1の絶縁基板上に矩形状のパターンをもって形成されて
いる周波数発生用センサであるFGコイル6(図7参
照)が一般的に使用されている。すなわち、モータが始
動してプリントコイルユニット1のFGコイル6上をロ
ータマグネット4が移動すると、FGコイル6にはモー
タ1回転毎にロータマグネット4の極数の1/2の波数
をもつ電圧を発生する。このFG出力を、F−V変換器
を用いて周波数に比例した直流電圧に変換し、基準電圧
と比較してその差動出力に応じてモータに印加する電圧
を制御するFGサーボ方式により、速度を一定に保つこ
とができる。
AT(デジタルオーディオテープ)、DDS(デジタル
データストリーマ)のシリンダーモータ等にプリントコ
イルユニット1を使用する場合においては、モータロー
タの位置を検出するためPGコイル7(図7,図8参
照)が使用される。このPGコイル7を使用する場合
は、複数の磁極が形成されたロータマグネット4の駆動
用磁極以外に、その円周上に更に1個以上の磁極が併設
されており、その併設磁極部分がPGコイル7の上を通
過する毎にパルスを発生して、ロータマグネット4が所
定の位置を通過していることの検出に使われる。
は、先にも述べたように、駆動用のモータコイルパター
ン2とは異なる基板面に形成してからモータコイルパタ
ーン2の基板に接着して接続される場合もあれば、モー
タコイルパターン2の基板と同一面内に、FGコイル6
またはPGコイル7または必要に応じてその両方が形成
されることもある。
レスDCモータを搭載している機器の小型化が急速に進
み、それに伴うモータの小型化も進んでいる一方で、モ
ータに要求されるトルク・回転精度などの性能は小型化
以前と変わらず、これまでのプリントコイルユニットで
は十分な特性を得ることが難しい。
のシリンダーモータで直径40mm程度であったのが、
現今のデジタルビデオでは直径19mmになってきてい
る。このような小径のモータでも大きいモータと同じト
ルクを得るためには、ロータマグネットの磁気ギャップ
を狭くして磁場を強くしなければならない。そこで、プ
リントコイルユニットの厚さも、FGコイル,PGコイ
ルを含んで0.2mmから1.5mm、また直径もモー
タとほぼ変わらない17mm〜30mmとなってきてい
る。
ルユニットにあっては、極めて小さい領域にモータコイ
ルパターンとFGコイル及び/又はPGコイルを配置し
て、しかも強い磁場を使わざるを得ない状況にある。更
に、FGコイル,PGコイルのサイズも小さいから、必
要な信号を得るための導体配線パターンをできるだけ磁
場の強い所に効率よく配置する必要もある。かくして、
従来のプリントコイルユニットにあっては、必然的にコ
イル相互の磁場の干渉によるノイズの発生が避けられ
ず、ひいてはモータの回転速度制御および回転位置制御
に支障を来しかねないという問題が生じている。
決の課題に着目してなされたものであり、回転制御や位
置制御に用いる検出コイルにおける接続線の配線パター
ンを一定の範囲に特定することにより、ノイズの発生を
抑制できる検出コイル付モータコイルユニットを提供す
ることを目的とする。
めに、請求項1に係る発明は、モータ駆動用コイルと回
転速度検出用コイル及び/又は回転子位置検出用コイル
が併設されている検出コイル付モータコイルユニットに
おいて、前記検出用コイルとその端子間を連結する一対
の接続線を、少なくとも他のコイルの領域を横切る箇所
では、平行に且つその間隔を近接させて配設したことを
特徴とする。
用コイルと回転子位置検出用コイル及び/又は回転速度
検出用コイルが基板の表裏両面にそれぞれ併設されてい
る検出コイル付モータコイルユニットにおいて、表面側
の前記検出用コイルとその端子間を連結する接続線を、
裏面側の前記検出用コイルとその端子間を連結する接続
線に対して、少なくとも他のコイルの領域を横切る箇所
では、前記基板を挟み上下に重なるように平行に且つ間
隔を近接させて配設したことを特徴とする。
たは請求項2の検出コイル付モータコイルユニットにお
ける検出コイルとその端子間を連結する平行な接続線同
志の間隔を、線幅の0.05倍以上5倍以下とし、且つ
その平行を保つ距離を線幅の少なくとも5倍に及ぶもの
としたことを特徴とする。
ユニットの構造、特にその検出コイルに発生するノイズ
を低減させるべく検討を重ねた結果、以下のような事実
を見いだして本発明をするに至ったものである。
も、それらのコイルに起電力を発生させる磁場は、モー
タ駆動用コイルの磁場とは、同じ場合もあるが、多くは
異なっている。また、例え磁場が同じであっても、検出
コイルに信号を発生させる導体回路部分を外部接続端子
へ繋ぐための接続線が必ず存在し、しかもその接続線は
他のコイル(例えばモータ駆動用コイル)のための磁場
領域を通過しなければならない。いずれにしても、接続
線に関係の無い磁場を通過することにより、この接続線
部分でノイズが発生する。
て+,−2本(一対)の線が配置されるが、この2本の
線の間隔を小さくすればノイズが減少する。逆に、その
間隔が小さければ小さい程、検出コイル付モータコイル
ユニットの製造工程や使用状態での異物介入で短絡にな
る可能性が急激に増加する。
のプリントコイル一般では50〜500μmの線幅(導
体幅)を持っているが、この接続線の幅の中では発生し
たノイズが信号上に現れて来ないことがわかった。ま
た、平行する一対の接続線同志の間隔が線幅の0.05
倍〜5倍好ましくは0.1倍〜3倍の範囲内ならばノイ
ズが低減することを見いだした。当該接続線の間隔が線
幅の0.05倍未満では、ノイズが低減する効果は飽和
し、かえって異物介入による欠陥で短絡の発生する確率
が高くなる。一方、線幅の5倍を超えると、もはやノイ
ズが低減する効果は殆ど無い。更に、接続線同志の平行
する長さを少なくとも線幅の5倍にすることで、ノイズ
低減の効果をより発揮することがわかった。
検出方式,回転制御方法などによってコイルユニットの
構造は異なる。それらの方式によっては、FGコイルや
PGコイルの一対をなす接続線が、モータコイルユニッ
トの厚み方向に積層された異なる層に基板を挟んで分離
された状態で引き回しされることがある。この場合は、
ロータマグネットの磁場の方向と平行する方向から透視
して、当該一対の接続線を上下に間隔を介して平行に重
ね合わせた状態になる。このような場合も、やはり平行
する一対の接続線同志の間隔を線幅の0.05倍〜5倍
の範囲内にし、しかもその上下平行に重ね合わせる長さ
を線幅の少なくとも5倍にすることでその効果を発揮す
ることがわかった。
を参照して説明する。なお、従来と同一または相当する
部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略す
る。
ルユニットを構成するモータ駆動用コイルが形成されて
いる基板の平面図、図2はこれに重ねて組み合わせるF
Gコイル6とPGコイル7とが配置された基板の平面図
である。
コイルパターン2が基板の表裏両面にそれぞれ形成され
ており、それぞれU,V,Wの3相が1相当たり3極の
コイル配分で配設されている。表裏のモータコイルパタ
ーン2は、モータ駆動用コイル用スルーホール2hを介
して直列に接続されている。
ーンを円形に接続してなるFGコイル6が外周側に配設
されている。また、内周側には、渦巻き状のパターンを
有するPGコイル7及びその外部接続端子7t,7tが
配設されると共に、前記FGコイル6用の外部接続端子
6t,6tが配設されている。そして、外周のFGコイ
ル6と内周にあるその外部接続端子6t,6tとが、+
−で一対の接続線10により基板を半径方向に横切って
接続されている。
FGコイル6に起電力を発生させる磁場の領域は外周側
にあり、一方、モータ位置検知用のPGコイル7に起電
力を発生させる(ロータマグネットの内周に別途に設け
た磁極の)磁場の領域は内周側にある。そして、この場
合の接続線10は、モータコイルパターン2及びFGコ
イル6用の磁場の領域とPGコイル7用の磁場の領域と
を横切っており、その横断箇所における両接続線10は
その間隔Hを近接させて平行に配設されている。ノイズ
防止及び異物介入による短絡防止のため、当該間隔Hは
コイル線幅(導体幅)Wの0.05倍〜5倍に規制して
あり、その規制部分の長さも最短で線幅Wの5倍を確保
している。
ル6,PGコイル7等は、従来と同じくエッチング、メ
ッキやこれらを組み合わせた方法で作製すれば良いが、
特にアクチュエータとしての特性やFG、PGコイルの
精度向上を意図する場合には、メッキによる方法で形成
するのが最も有効である。
を例にとると、表面側のモータコイルパターン2のフ
ォトマスクを常法により設計し、このフォトマスクを
使って、導電性基板の導体パターンを形成すべき面に、
印刷配線技術の手法によりそれぞれの各コイルパターン
に応じたフォトレジストパターンを形成する。つぎ
に、このパターンが形成された導電性基板に通電しなが
ら電解銅メッキを行い、所定の導体パターン(銅パター
ン)を形成する。なお、図1(b)に示す裏面側のモー
タコイルの導体パターンが、同様の手順で別の導電性基
板面に形成される。各導電性基板の導体パターンが形
成された側の面に、絶縁性ワニスを塗布して硬化させ
る。その絶縁性ワニスを塗布した面を内側にして、2
枚の導電性基板を、その間にガラスクロス又は絶縁フィ
ルムのシートを挟んでエポキシ系接着剤を使い貼り合わ
せる。つぎに必要に応じてスルーホール接続する部分
に穴を開け、化学メッキのための触媒処理を行う。次
に導電性基板をエッチングして除去し、化学メッキを行
う。こうして得られた表裏にコイルパターン2を有す
るシートを電極として電解銅メッキを行う。
コイルパターン2を有する図1の基板が作製される。な
お、必要に応じて、同様のモータコイルパターン2を有
する別の基板を作製し、これらの基板を絶縁性樹脂を介
して複数積層する。図2の検出コイル6,7の導体パタ
ーン(銅パターン)も、略同様の手法で別の導電性基板
面に形成できる。これらを、絶縁性樹脂を介して次のよ
うに積層することにより、検出コイル付モータコイルユ
ニット1が完成する。
ータコイルパターン2を有する基板(図1)の一方の面
のモータコイルパターン2の上に、図2のFGコイル
6,PGコイル7の銅パターンが導電性基板の表面に形
成されている導電性基板を重ねて絶縁性樹脂で接着す
る。次いで、前記の導電性基板をエッチングして除去す
る。その後、モータコイルパターン2の層とFGコイル
6,PGコイル7が形成された層とを穴開けし、半田を
流しこんで絶縁層を介し層間接続する。
ユニット1を、ステータヨーク板5の上に固定し、僅か
のギャップを隔ててロータマグネット4と対向させるこ
とによりアキシャルギャップ型のブラシレスDCモータ
を作製し、運転試験を行ったところ、極めてノイズの少
ないFG出力が得られた。
リントコイルユニット1の要部のみを拡大して示してい
る。この実施形態のプリントコイルユニット1は、一枚
の絶縁基板の表裏両面にそれぞれ、モータコイルパター
ン2とPGコイル7とが配設された2層構造になってい
る。モータコイルユニットの厚み方向に基板を挟んで分
離された表裏のPGコイル7A,7Bは、接続線10
A,10B及びスルーホール7h1 ,7h2 を介して外
部接続用端子7tA ,7tB に接続されている。接続線
10A,10Bは、表裏異なる層で引き回しされてい
る。すなわち、基板の表面(PGコイル7の外部接続用
端子7tA ,7tB がある面)の内周側の発電領域にあ
る渦巻き状のPGコイル7Aから出た接続線10Aは、
隣接するモータコイルパターン2,2の間隙(駆動用磁
場が発生している領域)を通り抜けて、基板外周側に設
けられたPG用外部接続端子7tA に接続される(図3
(a)参照)。
る渦巻き状のPGコイル7B(表面のPGコイル7Aと
スルーホール7h1 で繋がっている)の接続線10B
は、裏面側の隣接するモータコイルパターン2,2の間
隙を通り抜けて、基板外周側に設けられたPG接続用ス
ルーホール7h2 に接続される(図3(b)参照)。そ
して、このPG接続用スルーホール7h2 を経て表面側
に繋がり、他方のPG用外部接続端子7tB に接続され
ている。
続線10A,10Bは、表裏で一対をなしてそれぞれモ
ータコイルパターン2用の磁場の領域を横切っている。
その横断箇所における両接続線10A,10Bは、ロー
タマグネットの磁場の方向と平行する方向(紙面に直交
する方向)から透視して上下に重ね合わせた状態で、僅
かな間隔を介して近接配置されている。ノイズ防止及び
異物介入による短絡防止のため、当該間隔はコイル線幅
(導体幅)Wの0.05倍〜5倍に規制してあり、その
規制部分の長さも最短で線幅Wの5倍を確保している。
7の出力電圧は、やはりモータ駆動用磁場による雑音が
無く、極めて良好な信号が得られた。 (実施例)以下に、本発明のプリントコイルユニット1
のノイズ防止効果を確認すべく実施した比較試験につい
て説明する。 〔実施例1〕:図2に示すように、FGコイル6,PG
コイル7が同一面上に形成された1層構造の検出コイル
用基板と、図示されないが図1と同じく9極のモータコ
イルパターン2が表裏両面にそれぞれ形成されたモータ
駆動用の2層構造の基板とが積層された導体3層からな
るプリントコイルユニットを作製した。図2に示すよう
に、基板の外周部に設けたFGコイル6と、基板の内周
側に設けた+−で一対をなすFG用外部接続端子6tと
の間に引回しされた2本の接続線10は、その平行部分
の間隔Hが導体の線幅Wの0.05倍〜5倍、平行部分
の長さが線幅Wの5倍以上になっている。
ロータマグネットの間にギャップを置いて設置してアキ
シャルギャップ型のブラシレスDCモータを組み立て、
実施例の被試験体とした。ロータマグネットは、その外
周側がモータ駆動用及びFGコイル用のN/S極が交互
に6組着磁され、内周側にはその全周の内の一ヶ所にの
みPGコイル用のN/S極が形成されたものを用いた。
たときに、FGコイル6で発生した電圧は図4の(a)
の様になり、極めてノイズの少ないFG電圧出力が得ら
れた。 〔比較例1〕:図5に示すように、FGコイル6,PG
コイル7が同一面上に形成された1層構造の検出コイル
用基板を用いた。この場合のFGコイル6とFG用外部
接続端子6tとの間に引回しされた2本の接続線10
は、平行ではなく且つその最小間隔も導体の線幅Wの5
倍をはるかに超えている。この基板に、上記実施例1と
同じモータ駆動用のモータコイルパターン2を有する2
層構造の基板を積層して、導体3層からなるプリントコ
イルユニットを作製し、実施例1と同じロータマグネッ
ト,ステータヨーク板を用いてアキシャルギャップ型の
ブラシレスDCモータを組み立て、比較例の被試験体と
した。
たときに、FGコイル6で発生した電圧は図4の(b)
の様になり、PGコイル7の磁場の領域(モータコイル
パターン2の磁場の領域と兼用)をFGコイル用接続線
10が横切る時に発生したと思われるノイズ信号Nが周
期的に載っていることがわかった。このためFGコイル
6による回転数の制御ができなかった。
ータコイルユニットにおけるモータコイルパターン2の
渦巻きの巻き数や互いの接続方式は上記実施形態に限定
されるものではなく、また渦巻きの形状も特には限定せ
ず要は通電により磁界を発生させる形状であればよい。
更に、絶縁基板両面の各コイルの導体パターン同士を接
続するためのスルーホールについても、渦巻きの中心以
外の部分に適宜設けても良い。
形成した基板を重ねて積層する枚数も限定する必要はな
く、任意で良い。
項2に係る検出コイル付モータコイルユニットにあって
は、検出用コイルとその端子間を連結する一対の接続線
を、少なくとも他のコイルの領域を横切る箇所では、プ
リントコイルユニットの同一面内もしくは厚さ方向で、
平行に且つ間隔を近接させて配設するものとしたため、
一の検出用コイルの接続線が他のコイル領域(強く異な
る磁場が存在する領域)を通過するときのノイズ発生を
抑えることができて、その結果、高精度の回転数制御,
位置制御が可能なアキシャルギャップ型のブラシレスD
Cモータを提供できるという効果を奏する。
コイルユニットによれば、上記平行な接続線同志の間隔
を、線幅の0.05倍以上5倍以下としたため、上記効
果に加えて更に、接続線間に異物が介入して短絡を生じ
る現象も防止できるという効果を奏する。
コイルユニットのモータ駆動用コイルのパターン図であ
り、(a)は表面側(b)は裏面側である。
である。
トコイルユニットの部分拡大パターン図であり、(a)
は表面側(b)は裏面側である。
力電圧の波形を比較して示す図で、(a)は本発明の実
施例のFGコイルの出力電圧を示し、(b)は比較例の
FGコイルの出力電圧を示す。
ン図である。
ブラシレスモータの例であり、(a)はプリントコイル
ユニットの平面図、(b)はモータの分解矢視図であ
る。
モータの分解平面図で、(a)は検出コイルの導体層の
パターン図、(b)(c)はモータ駆動用コイル層のパ
ターン図である。
モータの分解平面図で、(a)はモータ駆動用コイルと
FGコイルのパターン図、(b)はモータ駆動用コイル
とPGコイルのパターン図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 モータ駆動用コイルと回転子位置検出用
コイル及び/又は回転速度検出用コイルが併設されてい
る検出コイル付モータコイルユニットにおいて、 前記検出用コイルとその端子間を連結する一対の接続線
を、少なくとも他のコイルの領域を横切る箇所では、平
行に且つその間隔を近接させて配設したことを特徴とす
る検出コイル付モータコイルユニット。 - 【請求項2】 モータ駆動用コイルと回転子位置検出用
コイル及び/又は回転速度検出用コイルが基板の表裏両
面にそれぞれ併設されている検出コイル付モータコイル
ユニットにおいて、 表面側の前記検出用コイルとその端子間を連結する接続
線を、裏面側の前記検出用コイルとその端子間を連結す
る接続線に対して、少なくとも他のコイルの領域を横切
る箇所では、前記基板を挟み上下に重なるように平行に
且つ間隔を近接させて配設したことを特徴とする検出コ
イル付モータコイルユニット。 - 【請求項3】 前記請求項1または請求項2の検出コイ
ル付モータコイルユニットにおける検出用コイルとその
端子間を連結する平行な接続線同志の間隔を、線幅の
0.05倍以上5倍以下とし、且つその平行を保つ距離
を線幅の少なくとも5倍に及ぶものとしたことを特徴と
する検出コイル付モータコイルユニット。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30730497A JP3455088B2 (ja) | 1997-11-10 | 1997-11-10 | 検出コイル付モータコイルユニット |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30730497A JP3455088B2 (ja) | 1997-11-10 | 1997-11-10 | 検出コイル付モータコイルユニット |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11146588A true JPH11146588A (ja) | 1999-05-28 |
JP3455088B2 JP3455088B2 (ja) | 2003-10-06 |
Family
ID=17967544
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30730497A Expired - Lifetime JP3455088B2 (ja) | 1997-11-10 | 1997-11-10 | 検出コイル付モータコイルユニット |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3455088B2 (ja) |
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KR20170119533A (ko) * | 2016-04-19 | 2017-10-27 | 주식회사 아모텍 | 슬림형 스테이터, 이를 이용한 단상 모터 및 쿨링 팬 |
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1997
- 1997-11-10 JP JP30730497A patent/JP3455088B2/ja not_active Expired - Lifetime
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