(57)【要約】【課題】  線材の接続工程や半田付け工程を不要にして製造の簡単化を図ることができるとともに、磁束密度を均一にして、安定的な磁場を得ることができるようにする。【解決手段】  線材が螺旋状に巻き上げられて巻線をなすコイル形成部位１と、上記線材が螺旋状に巻き下げられて巻線をなすコイル形成部位２と、上記線材が螺旋状に巻き上げられて巻線をなすコイル形成部位３とを順番に形成する。また、コイル形成部位１における線材の終端部１ｂがコイル形成部位２における線材の始端部２ａに相当するとともに、コイル形成部位２における線材の終端部２ｂがコイル形成部位３における線材の始端部３ａに相当し、コイル形成部位１とコイル形成部位２における変り目（１層目と２層目が交差する部分）と、コイル形成部位２とコイル形成部位３における変り目（２層目と３層目が交差する部分）とが同一箇所に存在するように構成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一本の線材が巻回されて巻線が形成される整列巻きコイルにおいて、上記線材が螺旋状に巻き上げられて巻線をなす第１のコイル形成部位と、上記線材が螺旋状に巻き下げられて巻線をなす第２のコイル形成部位とが交互に複数回形成されていることを特徴とする整列巻きコイル。
【請求項２】
第１のコイル形成部位における線材の終端部が第２のコイル形成部位における線材の始端部に相当する一方、上記第２のコイル形成部位における線材の終端部が上記第１のコイル形成部位における線材の始端部に相当し、上記第１のコイル形成部位と上記第２のコイル形成部位における複数の変り目が同一箇所に存在していることを特徴とする請求項１記載の整列巻きコイル。
【請求項３】
一本の線材を巻回して整列巻きコイルを形成する整列巻きコイルの形成方法において、上記線材を螺旋状に巻き上げて、第１のコイル形成部位である巻線を形成する第１のコイル形成工程と、上記線材を螺旋状に巻き下げて、第２のコイル形成部位である巻線を形成する第２のコイル形成工程とを交互に繰り返し実行して、上記第１のコイル形成部位と上記第２のコイル形成部位を交互に複数回形成することを特徴とする整列巻きコイルの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一本の線材が巻回されて形成される整列巻きコイルと、その整列巻きコイルの形成方法とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光学機器や電子機器などの各種の精密機器では、高精度化、高密度化及び高集積度化が進み、それらの構成部品にはナノメーターオーダーの加工精度が要求されてきている。
したがって、高精度な部品を加工する工作機械やステッパーや電子ビーム描写装置などでは、高分解能な位置決め精度が要求される。
【０００３】
一般に、これらの工作機械等の位置決めは、位置決め装置が行うが、位置決め装置が位置決め制御を実施するに際して、ＣＮＣで制御される回転サーボモータやリニアモータを使用する場合が多い。
よって、精密機器の構成部品の加工精度を高めるには、回転サーボモータやリニアモータに適用する高精度なコイルが必要である。
【０００４】
従来は、高精度なコイルを製造するために、次のような技術を開発している。
即ち、同一平面上に整列配置されている複数の丸線（線材）の上に、複数の丸線を俵積みすることにより、複数の丸線を多層化してコイルを形成するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
ここで、丸線の俵積みとは、相互に隣接している２つの丸線の間に生じる谷間に次層の丸線を積み重ねるものである。
【０００５】
しかし、複数の丸線を俵積みしてコイルを形成する場合には、丸線と丸線の間に隙間が生じ易いため、均一な磁束密度を得ることが困難であり、安定的な磁場を得ることができない。
そこで、一般的には、渦巻状に巻回されたコイルを複数個用意し、各コイルの端部同士を相互に結線することにより、整列巻きコイルを多層化するようにしている。
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１−１１６９５０号公報（第２２頁から第２９頁、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の整列巻きコイルは以上のように構成されているので、各コイルの端部同士を相互に接続する工程や、その接続部位を半田付けする工程が必要であり、製造が面倒である課題があった。
また、各コイルの形状や寸法が少しでも異なると、各コイルにおける丸線の位置が積層方向でずれが生じて（下層の丸線の真上に上層の巻線が積層されずに、積層方向でずれがある状態）、磁束密度が不均一になり、安定的な磁場を得ることができないことがある課題があった。
なお、半田付けによる位置誤差等によっても、丸線の位置が積層方向でずれが生じ、各コイルの形状や寸法を完全に同じにすることは極めて難しいため、均一な磁束密度を得ることは困難である。
【０００８】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、線材の接続工程や半田付け工程を不要にして製造の簡単化を図ることができるとともに、磁束密度を均一にして、安定的な磁場を得ることができる整列巻きコイル及び整列巻きコイルの形成方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る整列巻きコイルは、線材が螺旋状に巻き上げられて巻線をなす第１のコイル形成部位と、上記線材が螺旋状に巻き下げられて巻線をなす第２のコイル形成部位とが交互に複数回形成されているものである。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように、この発明によれば、線材が螺旋状に巻き上げられて巻線をなす第１のコイル形成部位と、上記線材が螺旋状に巻き下げられて巻線をなす第２のコイル形成部位とが交互に複数回形成されるように構成したので、線材の接続工程や半田付け工程を不要にして製造の簡単化を図ることができるとともに、磁束密度を均一にして、安定的な磁場を得ることができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１から図５はこの発明の実施の形態１による整列巻きコイルを示す斜視図であり、図６から図１０はこの発明の実施の形態１による整列巻きコイルの形成方法を説明する説明図である。
ただし、図６は図１に対応して、１層目の巻線である第１のコイル形成部位を表しており、図７は図２に対応し、１層目の巻線に２層目の巻線を１周だけ巻いている状態を表している。
また、図８は図３に対応して、２層目の巻線である第２のコイル形成部位を表しており、図９は図４に対応し、２層目の巻線に３層目の巻線を１周だけ巻いている状態を表している。
さらに、図１０は図５に対応して、３層目の巻線である第１のコイル形成部位を表している。
【００１２】
図において、第１のコイル形成部位であるコイル形成部位１は一本の平角材が線材として使用され、その線材が螺旋状に巻き上げられて巻線をなしている。
なお、１ａがコイル形成部位１における線材の始端部であり、１ｂがコイル形成部位１における線材の終端部である。
【００１３】
第２のコイル形成部位であるコイル形成部位２はコイル形成部位１と同一の線材が使用され、その線材が螺旋状に巻き下げられて巻線をなしている。
なお、２ａがコイル形成部位２における線材の始端部であり、２ｂがコイル形成部位２における線材の終端部である。ただし、コイル形成部位２の始端部２ａはコイル形成部位１における線材の終端部１ｂに相当している。したがって、コイル形成部位２の始端部２ａとコイル形成部位１の終端部１ｂとの間に物理的な繋ぎ目は存在していない。
【００１４】
第１のコイル形成部位であるコイル形成部位３はコイル形成部位１，２と同一の線材が使用され、その線材が螺旋状に巻き上げられて巻線をなしている。
なお、３ａがコイル形成部位３における線材の始端部であり、３ｂがコイル形成部位３における線材の終端部である。ただし、コイル形成部位３の始端部３ａはコイル形成部位２における線材の終端部２ｂに相当している。したがって、コイル形成部位３の始端部３ａとコイル形成部位２の終端部２ｂとの間に物理的な繋ぎ目は存在していない。
【００１５】
次に動作について説明する。
磁束密度が均一な整列巻きコイルの形成方法を説明する。
最初に、図１及び図６に示すように、一本の平角材を線材として使用し、その線材を螺旋状に巻き上げることにより、１層目の巻線であるコイル形成部位１を形成する。
【００１６】
即ち、コイル形成部位１の始端部１ａから巻き上げを開始して（図６の番号１を参照）、その線材を同一平面上で図６の番号２まで巻くと、１周目の巻き上げを終了する。
次に、２周目の巻き上げは、その線材が１周目の線材の真上に積み重なるように列を移動してから（図６の番号３を参照）、その線材を同一平面上で図６の番号４まで巻くと、２周目の巻き上げを終了する。
３周目以降の巻き上げも、２周目の巻き上げと同様に、その線材が１周前の線材の真上に積み重なるように列を移動してから（図６の番号５，７，９を参照）、その線材を同一平面上で図６の番号６，８，１０まで巻くと、３周目以降の巻き上げを終了する。
図６の例では、線材を５周巻き上げることにより、１層目の巻線であるコイル形成部位１を形成している。
【００１７】
上記のようにして、１層目の巻線であるコイル形成部位１を形成すると、今度は、図２，３，７，８に示すように、同一の線材を螺旋状に巻き下げることにより、２層目の巻線であるコイル形成部位２を形成する。
【００１８】
即ち、コイル形成部位１の終端部１ｂに相当するコイル形成部位２の始端部２ａから巻き下げを開始して（図７の番号１０，１１を参照）、その線材を同一平面上で図７の番号１２まで巻くと、１周目の巻き下げを終了する。
次に、２周目の巻き下げは、その線材が１周目の線材の真下に位置するように列を移動してから（図８の番号１３を参照）、その線材を同一平面上で図８の番号１４まで巻くと、２周目の巻き下げを終了する。
３周目以降の巻き下げも、２周目の巻き下げと同様に、その線材が１周前の線材の真下に位置するように列を移動してから（図８の番号１５，１７，１９を参照）、その線材を同一平面上で図８の番号１６，１８，２０まで巻くと、３周目以降の巻き下げを終了する。
図８の例では、線材を５周巻き下げることにより、２層目の巻線であるコイル形成部位２をコイル形成部位１の外周に形成している。
【００１９】
上記のようにして、２層目の巻線であるコイル形成部位２を形成すると、今度は、図５及び図１０に示すように、同一の線材を螺旋状に巻き上げることにより、３層目の巻線であるコイル形成部位３を形成する。
【００２０】
即ち、コイル形成部位２の終端部２ｂに相当するコイル形成部位３の始端部３ａから巻き上げを開始して（図９の番号２０，２１を参照）、その線材を同一平面上で図１０の番号２２まで巻くと、１周目の巻き上げを終了する。
次に、２周目の巻き上げは、その線材が１周目の線材の真上に積み重なるように列を移動してから（図１０の番号２３を参照）、その線材を同一平面上で図１０の番号２４まで巻くと、３周目の巻き上げを終了する。
３周目以降の巻き上げも、２周目の巻き上げと同様に、その線材が１周前の線材の真上に積み重なるように列を移動してから（図１０の番号２５，２７，２９を参照）、その線材を同一平面上で図１０の番号２６，２８，３０まで巻くと、３周目以降の巻き上げを終了する。
図６の例では、線材を５周巻き上げることにより、３層目の巻線であるコイル形成部位３をコイル形成部位２の外周に形成している。
【００２１】
このように、一本の線材を巻回して、コイル形成部位１，２，３を順次形成することにより、３層の整列巻きコイルが形成される。
なお、この実施の形態１では、３層の整列巻きコイルを形成しているが、さらに、コイル形成部位を順次形成することにより、４層以上の整列巻きコイルを形成するようにしてもよいことは言うまでもない。
【００２２】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、線材が螺旋状に巻き上げられて巻線をなす第１のコイル形成部位と、上記線材が螺旋状に巻き下げられて巻線をなす第２のコイル形成部位とが交互に複数回形成されるように構成したので、線材の接続工程や半田付け工程を不要にして製造の簡単化を図ることができるとともに、磁束密度を均一にして、安定的な磁場を得ることができる効果を奏する。
【００２３】
また、この実施の形態１によれば、コイル形成部位１における線材の終端部１ｂがコイル形成部位２における線材の始端部２ａに相当するとともに、コイル形成部位２における線材の終端部２ｂがコイル形成部位３における線材の始端部３ａに相当し、コイル形成部位１とコイル形成部位２における変り目（１層目と２層目が交差する部分）と、コイル形成部位２とコイル形成部位３における変り目（２層目と３層目が交差する部分）とが同一箇所（図１から図５では、図中、左下側の辺、図６から図１０では、図中、手前側の辺）に存在しているので、コイルの大部分の箇所（図１から図５では、図中、左上側，右上側及び右下側の辺、図６から図１０では、図中、左側，奥側及び右側の辺）には変り目（層間の交差部分）が存在しないことになる。
ここで、交差部分が存在する箇所は整列密度が異なるため、折り曲げると磁場の乱れを招く可能性が高いが、交差部分が存在しない箇所では整列密度が均一であるため、折り曲げても磁場の乱れを招く可能性が低い。この実施の形態１では、上述したように、折り曲げると磁場の乱れを招く可能性が高い変り目（層間の交差部分）がコイルの大部分の箇所に存在しないので、コイル形状の自由度を高めることができる効果を奏する。
【００２４】
また、この実施の形態１によれば、コイルを形成する線材として、平角線を使用しているので、平面で密接するように線材を積み重ねることができる。したがって、線積率を高めることができるため、磁束密度の均一化が容易になり、安定的な磁場を得ることができる効果を奏する。
【００２５】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、略矩形状の整列巻きコイルを形成するものについて示したが、コイル形成部位１とコイル形成部位２における変り目（１層目と２層目が交差する部分）と、コイル形成部位２とコイル形成部位３における変り目（２層目と３層目が交差する部分）とが同一箇所に存在しており、これらの交差部分が存在していない箇所では、上述したように、折り曲げても、磁場の乱れを招かない。
【００２６】
そこで、この実施の形態２では、これらの交差部分が存在していない箇所で折り曲げることにより、鞍型状の整列巻きコイルを形成するようにしている（例えば、図１１、図１３、図１５を参照）。
なお、図１２は図１１の鞍型状の整列巻きコイルを鉄心と組み合せて、モータのロータ部分を形成している様子を示している。
【００２７】
また、図１４は図１３の鞍型状の整列巻きコイルを複数個組み合せて、モータのロータ部分を形成している様子を示している。
図１６は図１５の鞍型状の整列巻きコイルを複数個組み合せて、モータのロータ部分を形成している様子を示している。
【００２８】
この実施の形態２では、交差部分が存在していない箇所で折り曲げることにより、鞍型状の整列巻きコイルを形成するものについて示したが、交差部分が存在していない箇所では自由に折り曲げることができるため、鞍型状の整列巻きコイルに限らず、磁場を必要とする部品等の形状に合うコイルを自由に形成することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明の実施の形態１による整列巻きコイルを示す斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１による整列巻きコイルの形成方法を説明する説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１による整列巻きコイルを示す斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態１による整列巻きコイルの形成方法を説明する説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１による整列巻きコイルを示す斜視図である。
【図６】この発明の実施の形態１による整列巻きコイルの形成方法を説明する説明図である。
【図７】この発明の実施の形態１による整列巻きコイルを示す斜視図である。
【図８】この発明の実施の形態１による整列巻きコイルの形成方法を説明する説明図である。
【図９】この発明の実施の形態１による整列巻きコイルを示す斜視図である。
【図１０】この発明の実施の形態１による整列巻きコイルの形成方法を説明する説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態２による整列巻きコイルを示す斜視図である。
【図１２】図１１の鞍型状の整列巻きコイルと鉄心が組み合わされているモータのロータ部分を示す斜視図である。
【図１３】この発明の実施の形態２による整列巻きコイルを示す斜視図である。
【図１４】図１３の鞍型状の整列巻きコイルが複数個組み合わされているモータのロータ部分を示す斜視図である。
【図１５】この発明の実施の形態２による整列巻きコイルを示す斜視図である。
【図１６】図１５の鞍型状の整列巻きコイルが複数個組み合わされているモータのロータ部分を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  コイル形成部位（第１のコイル形成部位）
１ａ  コイル形成部位１における線材の始端部
１ｂ  コイル形成部位１における線材の終端部
２  コイル形成部位（第２のコイル形成部位）
２ａ  コイル形成部位２における線材の始端部
２ｂ  コイル形成部位２における線材の終端部
３  コイル形成部位（第１のコイル形成部位）
３ａ  コイル形成部位３における線材の始端部
３ｂ  コイル形成部位３における線材の終端部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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