(57)【要約】      （修正有）【課題】占積率を高めた略中空円筒形状のコアレスコイルを提供する。【解決手段】マグネットワイヤーＷを、少なくとも２種類以上の非相似形状が存在するように、複数の着脱可能な架けピン１、２、３が斜めに突出している巻線用治具に巻き回す。マグネットワイヤーＷの巻き回しによる非相似形状は、同一相の同じ巻き回しエリアで、巻き終わりに近づくほど、形状面積が大きい形状とする。その後、熱融着プレス成形を行い、所定の略中空円筒形状とする。【選択図】図４
2016119382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略中空円筒形状であって３相のコアレスコイルにおいて、
マグネットワイヤーが、各相毎に複数回、巻き回されており、
前記マグネットワイヤーの巻き回し形状は、
少なくとも２種類以上の非相似形状が存在するように巻き回された形状であることを特徴とするコアレスコイル。
【請求項２】
少なくとも２種類以上が存在する前記非相似形状は、
同一相の同じ巻き回しエリアにおいて、巻き終わりに近づくほど、形状面積が大きいことを特徴とする請求項１記載のコアレスコイル。
【請求項３】
３相の内の少なくとも１相について、同じ巻き回しエリアにおける前記巻き回し形状は、巻き始めの形状が、鋭角の内角を有する略多角形状であることを特徴とする請求項１又は２記載のコアレスコイル。
【請求項４】
３相の内の２相について、同一相の同じ巻き回しエリアにおける前記巻き回し形状は、
巻き始めが鋭角三角形であり、
前記鋭角三角形で所定の回数を巻き回した後、前記鋭角三角形とは非相似の形状であって、前記鋭角三角形よりも形状面積の大きい多角形の形状で所定の回数巻き回されており、
前記多角形で所定の回数を巻き回した後、前記鋭角三角形と前記多角形とは非相似の形状であって、前記多角形よりも形状面積の大きい四角形の形状で所定の回数を、巻き終わりまで巻き回されており、
残りの１相の同じ巻き回しエリアにおける前記巻き回し形状は、
巻き始めが前記多角形であり、該多角形で所定の回数を巻き回した後、
前記四角形で所定の回数を、巻き終わりまで巻き回されていることを特徴とする請求項１〜３何れか１項記載のコアレスコイル。
【請求項５】
前記巻き回し形状は、鋭角の内角は有さない略多角形状であって、
３相の内の全ての相の各巻き回しエリアにおいて、複数の種類がある前記略多角形の前記種類ごとに、同じ回数で巻き回されていることを特徴とする請求項１又は２記載のコアレスコイル。
【請求項６】
マグネットワイヤーを、少なくとも２種類以上の非相似形状が存在するように、巻線用治具に巻き回した後、熱融着プレス成形を行い、所定の略中空円筒形状のコアレスコイルの形状寸法となるようにしたことを特徴とするコアレスコイルの製造方法。
【請求項７】
前記巻線用治具は、本体部が円柱形状をしており、
前記本体部の円柱軸方向の少なくとも３ヶ所以上において、
前記円柱軸方向に対して垂直な円形断面の同一円周上から、
複数の着脱可能なピンが等間隔で突出しており、
前記ピンに、前記マグネットワイヤーを架けながら巻き回すことを特徴とする請求項６記載のコアレスコイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コアレスコイル及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、中空円筒形状のコアレスコイルの製造方法としては、例えば、特許文献１に記載されているように、まず断面形状が六角形の巻枠に自己融着性のコイル線材を巻回し、仮固定した後、巻枠から取り外す。そして、この取り外した中空六角形の仮コイルを偏平化した上で加熱プレス後、所定の径の芯金に巻きつけて中空円筒形状に形成する。
【０００３】
このように形成した中空円筒形状のコアレスコイルは、主にコアレスモータのロータとして使用される他、ブラシレスモータのステータコイルとしても使用されている。ブラシレスモータのステータコイルに使用した例として、例えば、特許文献２に記載されているモータがある。この特許文献２に記載のモータは、ブラシレスモータであって、特に、工作機械において、切削工具等を高速で回転駆動させるスピンドルモータである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２７１１５７号公報
【特許文献２】特開２０１０−０１６９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２などに例示されるスピンドルモータは、切削工具等のツールを回転駆動させる工作機械に用いられ、その用途から、高速回転可能であるとともに、より小型で高出力であることが望まれる。
【０００６】
モータの小型高性能化を図るための方法の一つとして、使用するコアレスコイルの線材の占積率を高めることが効果的であるが、従来のコアレスコイルの製造方法のままでは、占積率を大きく高めることは困難であった。
【０００７】
本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。一つには、占積率を高めたコアレスコイルを提供すること、そして、占積率を高めたコアレスコイルの製造方法を提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的を達成するために、本発明によるコアレスコイルは、略中空円筒形状であって、マグネットワイヤーが各相毎に複数回、巻き回されており、このマグネットワイヤーの巻き回し形状は、少なくとも２種類以上の非相似形状が存在するように巻き回された形状であることを特徴とする。
【０００９】
また、このコアレスコイルの製造方法は、マグネットワイヤーを、巻線用治具に、少なくとも２種類以上の非相似形状が存在するように、巻き回す。この後、熱融着プレス成形を行い、所定の略中空円筒形状のコアレスコイルの形状寸法となるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
このような特徴を有する本発明では、占積率を高めたコアレスコイルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係わるコアレスコイルを形成する際に使用する巻線用治具の概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係わるコアレスコイルを形成する際のマグネットワイヤーの巻き回し方法を説明する図である。
【図３】本発明の実施形態に係わるコアレスコイルを形成する際のマグネットワイヤーの巻き回し方法を説明する図である。
【図４】本発明の実施形態に係わるコアレスコイルを形成する際のマグネットワイヤーの巻き回し方法を説明する図である。
【図５】本発明の実施形態に係わるコアレスコイルを形成する際のマグネットワイヤーの巻き回し方法を説明する図である。
【図６】本発明の別の実施形態に係わるコアレスコイルを形成する際のマグネットワイヤーの巻き回し方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本実施の形態の第一の特徴は、略中空円筒形状であって３相のコアレスコイルにおいて、マグネットワイヤーを、各相毎に複数回、巻き回す際、巻き回しの形状を、少なくとも２種類以上の非相似形状が存在するように巻き回した形状となっていることである。
この構成によれば、巻き回したマグネットワイヤーが重なり合う部分が分散されるので、占積率が高い中空円筒形状のコアレスコイルとなる。
【００１３】
第二の特徴として、略中空円筒形状であって３相のコアレスコイルにおいて、少なくとも２種類以上が存在する非相似形状を、同一相の同じ巻き回しエリアで、巻き終わりに近づくほど形状面積を大きくしている。
この構成によれば、より整然とマグネットワイヤーが巻き回されているので、より占積率が高い中空円筒形状のコアレスコイルとなる。
【００１４】
第三の特徴として、略中空円筒形状であって３相のコアレスコイルにおいて、３相の内の少なくとも１相にて、同じ巻き回しエリアにおける巻き回し形状を、巻き始めの形状が鋭角の内角を有する略多角形状にしている。
この構成によれば、より効率良く、巻き回したマグネットワイヤーが重なり合う部分が少なくなるように、整然とマグネットワイヤーが巻き回されているので、更に占積率を高められたコアレスコイルとなる。
【００１５】
第四の特徴として、略中空円筒形状であって３相のコアレスコイルにおいて、３相の内の２相については、同一相の同じ巻き回しエリアにおける巻き回し形状を、巻き始めが鋭角三角形にしている。そして、この鋭角三角形で所定の回数を巻き回した後、鋭角三角形とは非相似の形状であって、この鋭角三角形よりも形状面積の大きい多角形の形状で所定の回数巻き回されている。更に、この多角形で所定の回数を巻き回した後、先の鋭角三角形と多角形とは非相似の形状であって、該多角形よりも形状面積の大きい四角形の形状で所定の回数を巻き終わりまで巻き回している。そして、残りの１相の同じ巻き回しエリアにおける巻き回し形状は、巻き始めが前述の多角形であり、該多角形で所定の回数を巻き回した後、前述の四角形で所定の回数を、巻き終わりまで巻き回されている。
この構成によれば、同一相で複数の巻き回しエリアを有する場合に、最初に巻き回した２相に対して、残りの１相のみ鋭角三角形では巻き回し始めずに、形状面積の大きい多角形の巻き回し形状で巻き始めることで、より効率良く巻き回された占積率の高いコアレスコイルとなる。
【００１６】
第五の特徴として、略中空円筒形状であって３相のコアレスコイルにおいて、巻き回し形状は、鋭角の内角は有さない略多角形状となっており、３相の内の全ての相の各巻き回しエリアにおいて、複数の種類がある略多角形の種類ごとに、同じ回数で巻き回されている。
この構成によれば、各巻き回しエリアで同じようにマグネットワイヤーが巻き回されているので、バランスのとれた占積率の高いコアレスコイルとなる。
【００１７】
第六の特徴として、コアレスコイルの製造方法において、マグネットワイヤーを、巻線用治具に、少なくとも２種類以上の非相似形状が存在するように、巻き回した後、熱融着プレス成形を行い、所定の略中空円筒形状のコアレスコイルの形状寸法となるようにした。
この製造方法によれば、巻き回したマグネットワイヤーが重なり合う部分が分散して、占積率が高いコアレスコイルを形成することができる。
【００１８】
第七の特徴として、コアレスコイルの製造方法において、本体部が円柱形状をしている巻線用治具を使用する。そして、この巻線用治具の本体部の円柱軸方向の少なくとも３ヶ所以上において、円柱軸方向に対して垂直な円形断面の同一円周上から、複数の着脱可能なピンが等間隔で突出しており、このピンに、マグネットワイヤーを架けながら巻き回すようにした。
この製造方法によれば、より効率的に、巻き回したマグネットワイヤーが重なり合う部分が分散して、占積率が高いコアレスコイルを形成することができる。
【実施例】
【００１９】
次に、上記特徴を有する好ましい実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
図１は、３相コアレスコイルを形成する際、マグネットワイヤーを巻き回すのに使用する巻線用治具１０を説明するための概略図であって、図１（ａ）が正面からみた図であるのに対し、図１（ｂ）は下方からみた図を示している。
【００２１】
巻線用治具１０は、本体部１１が円柱形状をしており、この本体部１１の円柱軸方向両側には、巻線用治具を保持するための保持部１２，１３が形成されている。そして、本体部１１の円柱軸方向に対して垂直な円形断面の同一円周上から、着脱可能な架けピン１〜６が等間隔で、斜めに突出している。
【００２２】
図１に示すように、架けピンが突出している同一円周部は、Ａ、Ｂ、Ｃの３ヶ所がある。同一円周部Ａから突出している架けピン１〜６は１ａ〜６ａとして示している。同じく、同一円周部Ｂから突出している架けピン１〜６は１ｂ〜６ｂとして、同一円周部Ｃから突出している架けピン１〜６は１ｃ〜６ｃとして、示している。
【００２３】
架けピン１〜６にマグネットワイヤーを架けながら巻き付けていくことで、３相のコアレスコイルを形成する。
【００２４】
次に、図２〜図５を用いて、マグネットワイヤーの巻き回し方を具体的に説明する。
尚、図２〜図５中において、各図（ａ）は、マグネットワイヤーの巻き回しの状態を示している。これに対し図２〜図５中の各図（ｂ）は、各図（ａ）の状態での巻線用治具の向きを明確に示すために、巻線用治具１０のみを下方からみた状態を架けピンの番号とともに示している。
【００２５】
まず図２に示すように、マグネットワイヤーＷを巻き始めポイントＳ１から、架けピン２ｃ→架けピン３ａ→架けピン１ａの順番に架けていき、鋭角三角形状に巻き付ける。
続けて同じ順番で架けピンに繰り返し架けていき、所定の回数を巻き回した後、巻き終わりポイントＥ１で、鋭角三角形状に巻き付けるのを止める。
【００２６】
マグネットワイヤーＷを、所定の回数、鋭角三角形状に巻き回した後、更に続けて、図３に示すように、マグネットワイヤーＷを、架けピン１ａ→架けピン１ｂ→架けピン２ｃ→架けピン３ｂ→架けピン３ａの順番に架けていき、五角形状に巻き付ける。
続けて同じ順番で架けピンに繰り返し架けていき、所定の回数を巻き回した後、巻き終わりポイントＥ２で、五角形状に巻き付けるのを止める。
【００２７】
マグネットワイヤーＷを、所定の回数、五角形状に巻き回した後、更に続けて、図４に示すように、マグネットワイヤーＷを、架けピン１ａ→架けピン１ｃ→架けピン３ｃ→架けピン３ａの順番に架けていき、長方形状に巻き付ける。
続けて同じ順番で架けピンに繰り返し架けていき、所定の回数を巻き回した後、巻き終わりポイントＥ３で、長方形状に巻き付けるのを止める。
【００２８】
次に、巻線用治具１０の向きを図４に示す向きから図５に示す向きに変える。そして、図５に示すように、マグネットワイヤーＷの巻き終わりポイントＥ３の付近を巻き始めポイントＳ２として、この巻き始めポイントＳ２から、架けピン６ａ→架けピン５ｃ→架けピン４ａの順番に架けていき、鋭角三角形状に巻き付ける。
続けて同じ順番で架けピンに繰り返し架けていき、所定の回数を巻き回した後、巻き終わりポイントＥ４で、鋭角三角形状に巻き付けるのを止める。
【００２９】
マグネットワイヤーＷを、所定の回数、鋭角三角形状に巻き回した後、更に続けて、同じ巻き回し方向で、巻き回し形状としては図３で示したのと同じ要領で、所定の回数を五角形状で架けピンに巻き付ける。
このとき、架けピンにマグネットワイヤーＷを架けていく順番は、架けピン６ａ→架けピン６ｂ→架けピン５ｃ→架けピン４ｂ→架けピン４ａとなる。（図示しない）
【００３０】
マグネットワイヤーＷを、所定の回数、五角形状に巻き回した後、更に続けて、同じ巻き回し方向で、巻き回し形状としては図４で示したのと同じ要領で、所定の回数を長方形状で架けピンに巻き付ける。
このとき、架けピンにマグネットワイヤーＷを架けていく順番は、架けピン６ａ→架けピン６ｃ→架けピン４ｃ→架けピン４ａとなる。（図示しない）
【００３１】
ここまでで、３相のコアレスコイルの内、１相目のマグネットワイヤーＷを巻き付けたかたちとなる。
【００３２】
２相目と３相目のマグネットワイヤーの巻き付け方については図示しないが、基本的に１相目と同じ要領で、マグネットワイヤーを巻線用治具１０に巻き付けていく。
【００３３】
２相目は、１相目とは別のマグネットワイヤーを使用して、巻き始めの位置を１相目とは１２０°位相ずらした位置の架けピンに、１相目と完全に同じ要領で、鋭角三角形、五角形、長方形の順番で２つのエリアに巻き回す。より具体的には、１つ目のエリアの鋭角三角形は、巻き始めから、架けピン１ｃ→架けピン６ａ→架けピン２ａの順番に架けて、所定の回数巻き回す。
【００３４】
３相目は、１相目、２相目とは別のマグネットワイヤーを使用して、巻き始めの位置を２相目とは１２０°位相ずらした位置の架けピンに、鋭角三角形には巻き回さない他は１相目と同じ要領で、五角形、長方形の順番で２つのエリアに巻き回す。より具体的には、１つ目のエリアの五角形は、巻き始めから、架けピン５ａ→架けピン５ｂ→架けピン６ｃ→架けピン１ｂ→架けピン１ａの順番に架けて、所定の回数巻き回す。
【００３５】
マグネットワイヤーの巻き回し形状に関して、当然ながら、鋭角三角形、五角形、長方形の順番に巻き回した３種類の巻き回し形状は互いに非相似形状である。また、鋭角三角形状に巻き回す際の架けピンに対して、五角形に巻き回す際の架けピンは、同じであるか又は外側に位置する架けピンであるので、鋭角三角形の形状面積よりも、五角形の形状面積の方が大きい。同様に、五角形状に巻き回す際の架けピンに対して、長方形状に巻き回す際の架けピンは、同じであるか又は外側に位置する架けピンであるので、五角形の形状面積よりも、長方形の形状面積の方が大きい。
【００３６】
このような形状でマグネットワイヤーを巻き回すことにより、巻き回したマグネットワイヤーが重なり合う部分が分散されるので、占積率が高い中空円筒形状のコアレスコイルとなる。
【００３７】
本実施例において、３相目のみ鋭角三角形状に巻き回さなかったのは、マグネットワイヤーの線径と巻き回し回数の条件によっては、１相目と２相目を巻き回し終えた段階で、３相目の巻き回しエリアの内側部分のスペースが無くなるためである。
【００３８】
全ての相を完全に同じ要領でマグネットワイヤーを巻き回すことを優先する場合は、巻き始めを鋭角三角形ではなく、図６に示すように、マグネットワイヤーＷを巻き始めポイントＳ１’から、架けピン１ｂ→架けピン３ｂ→架けピン３ａ→架けピン１ａの順番に架けて、長方形状に巻き付けるとよい。続けて同じ順番で架けピンに繰り返し架けていき、所定の回数を巻き回した後、巻き終わりポイントＥ１’で、該長方形状に巻き付けるのを止める。その上で、この長方形状よりも順次形状面積が大きくなるように、五角形状、長方形状に巻き付けていく。
各相の巻き回しエリアにおける最初の巻き回し形状を図６に示す長方形状とすることで、３相目を巻き始める段階でも、３相目の巻き回しエリアの内側部分のスペースが生まれるので、全ての相を完全に同じ要領で形成することができる。
この場合、各巻き回しエリアで同じようにマグネットワイヤーが巻き回されるので、最終的にバランスのとれた占積率の高いコアレスコイルとすることができる。
【００３９】
各相において、マグネットワイヤーを巻き回す回数は、コイル特性に応じたコアレスコイルの仕様により決められる。
【００４０】
マグネットワイヤーは、複数の線を束ねた状態で巻き回してもよい。
【００４１】
巻線用治具１０に、３相全ての相のマグネットワイヤーを巻き付けた後、巻線用治具１０から全ての架けピンを取り外す。そして、熱融着プレス成形を行い、所定の略中空円筒形状のコアレスコイルの形状寸法となるように成形した上で、巻線用治具１０から完成したコアレスコイルを取り外す。
【００４２】
本発明によって得られるコアレスコイルに使用するのと同じ長さのマグネットワイヤーを、全ての相を１種類の巻き回し形状で巻き回す通常の方法を用いて本発明のコアレスコイルと同じ形状寸法にしようとする場合には、次のことがいえる。この場合、最終的に熱融着プレス成形において成形荷重を加えていっても、本発明のコアレスコイルと同じ形状寸法にまで小さくできないか、無理をすると、成形荷重に耐えられず破損してしまうことになる。したがって、巻き回したマグネットワイヤーが重なり合う部分が分散されている本発明のコアレスコイルでは、従来のコアレスコイルと比較して、占積率が高いコアレスコイルを実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明のコアレスコイルは、コアレスモータのロータや、ブラシレスモータのステータコイルに使用して、モータの小型高性能化を図ることができる。
【符号の説明】
【００４４】
１，２，３，４，５，６：架けピン
１０：巻線用治具
１１：（巻線用治具の）本体部
１２,１３：（巻線用治具の）保持部
Ｗ：マグネットワイヤー
【図１】
2016119382.tif 000003
【図２】
2016119382.tif 000004
【図３】
2016119382.tif 000005
【図４】
2016119382.tif 000006
【図５】
2016119382.tif 000007
【図６】
2016119382.tif 000008