JP4711181B2 - 円筒形リニアモータ電機子コイルの巻線方法、および円筒形リニアモータ固定子、並びにそれを用いた円筒形リニアモータ - Google Patents

Description

本発明は、円筒形リニアモータ電機子コイルの巻線方法、および円筒形リニアモータ固定子、並びにそれを用いた円筒形リニアモータに関する。

従来、円筒形状の界磁と電機子を備えた円筒形リニアモータは図１０のようになっている。
図１０は第１従来技術による円筒形リニアモータの構成を示すものであって、（ａ）はその概略斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う正断面図である。
図１０において、９１は固定子、９２は磁極、９３は可動子、９４はコイルボビン、９５はリング状コイル、９６は円筒状ヨークである。この円筒リニアモータは可動コイル形であり、軸方向に多極の磁極９２を並べた固定子９１と、固定子９１と磁気的空隙を介して対向配置されたコイルボビン９４に巻装されたリング状コイル９５と、該リング状コイル９５を包含するような円筒状ヨーク９６とから成る可動子９３により構成されている。円筒リニアモータのリング状コイル９５に可動子の位置に応じた３相の電流を流すと、固定子９１の軸方向に向かって可動子９３が推力を発生し移動するようになっている（例えば、特許文献１を参照）。

図１１は第２従来技術による円筒形リニアモータの構成を示すものであって、（ａ）はその全体斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う正断面図である。
図１１において、１０１は固定子、１０２は可動子、１０３は永久磁石、１０４は界磁ヨーク、１０５は電機子巻線、１０６は電機子コアである。この円筒形リニアモータは第１従来技術に対して可動磁石形を構成する点で異なっており、円筒状の電機子コア１０６と、円筒状の電機子巻線１０５と、界磁ヨーク１０４からなる固定子１０１と、円筒状の永久磁石１０３の界磁からなる可動子１０２で構成される。
また、図１２は、第２従来技術による電機子巻線の製作工程および製作方法を示した概念図である。
図１２において、１０７は各相の要素コイルを表している。固定子１０１は、各相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）用の要素コイル（１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ）が極ピッチＰとなるように、電機子コア１０６に螺旋状に巻いた円筒状の電機子巻線１０５で構成されている。この場合、要素コイル（１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ）を組み合わせて平滑電機子コイル１０８とした後、螺旋状に巻回して電機子巻線を作製するようになっている（例えば、特許文献２を参照）。

図１３は第３従来技術による電機子巻線の製作工程および製作方法を示した概念図である。
図１３のように、電機子コイルが６相帯（Ｕ、Ｖ、Ｗ、Ｕ’、Ｖ’、Ｗ’）から成り、各コイルを円筒状に巻回したあと各相（Ｕ−Ｕ’、Ｖ−Ｖ’、Ｗ−Ｗ’）間で結線するものもある（例えば、特許文献３を参照）。
特開平８−２７５４９８号（明細書第４頁、第１図〜第２図） 実開平６−６２７８７号公報（明細書第２頁、第１図〜第４図） 特開２００１−８４３０号公報（明細書第２０頁、第１１図）

ところが、第１従来技術の円筒形リニアモータにおいては、固定子９１を包含するようなコイルボビン９４に巻装されたリング状コイル９５を用いているので、コイルボビン９４の分だけ巻線の占積率が低下するという問題があった。また、リング状コイル９５を結線処理し、多相のコイルの渡り線を通すためのスペースを考慮する必要があるため、リング状コイル９５の外径を、そのコイルを包含する円筒状ヨーク９６の内径に対して小さくする必要がある。このためにリング状コイル９５の占積率が低下し損失が増大するという問題があった。
また、円筒状ヨークの製作については、円柱から削り出すかあるいは鋳造により製作しているので、外径が異なる毎に専用の治具が必要となり多くの時間を費やす必要がある。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、その第１の目的は、リング状コイルのボビンを無くし、結線処理および渡り線のスペースを確保すると供に、コイルを包含するヨークの製作が容易な、円筒形リニアモータ電機子コイルの巻線方法、および円筒形リニアモータ固定子、並びにそれを用いた円筒形リニアモータを提供することである。

それから、第２従来技術の円筒形リニアモータにおいては、要素コイルを組み合わせ平滑電機子コイルとして、螺旋状に巻回して作製する場合は、各相間で結線処理をする必要がないので巻線の占積率を高くすることができる。しかし、この場合は、平滑電機子コイルの作製が困難であり巻線係数が小さいため損失が増加するという問題があった。
また、第３従来技術の円筒形リニアモータにおいては、リング状コイルを作製して、各相（Ｕ−Ｕ’、Ｖ−Ｖ’、Ｗ−Ｗ’）間で結線処理を行い作製する場合は、各相間での結線処理を行うスペースを確保するために巻線の占積率が低下し、損失が増加するといった問題があった。

結線処理を省くために複数個のコイルを連結した状態で巻回することも可能だが、例えば、６相帯（Ｕ−Ｗ’−Ｖ−Ｕ’−Ｗ−Ｖ’）の連結コイルを作製する場合は１コイル毎に巻方向を反転させて巻回するか、または、単相の要素コイル（Ｕ−Ｕ’、Ｖ−Ｖ’、Ｗ−Ｗ’）を作製後に結線処理を行い、３相帯の連結コイル（Ｕ−Ｗ−Ｖ−Ｕ−Ｗ−Ｖ）を作製した後に、逆相（Ｕ’、Ｖ’、Ｗ’）にあたるコイルの向きを反転させて６相帯（Ｕ−Ｗ’−Ｖ−Ｕ’−Ｗ−Ｖ’）のコイルを作製する必要がある。
それから、１コイル毎に巻き方向を反転させて巻回する場合は、巻き方向を反転する際にコイル全体が治具上で回転してコイルが解け、渡り線が長くなる問題があった。また、３相帯（Ｕ−Ｗ−Ｖ−Ｕ−Ｗ−Ｖ）の連結コイルを作製後に逆相にあたる部分のコイルの向きを反転させる場合は、コイルを反転させる時に断線させたり、誤った箇所のコイルの向きを反転させてしまうといった問題もあった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、その第２の目的は、隣り合うコイルの巻方向が異なる連結コイルを容易に作製できるようにし、渡り線に必要な空間を小さくすることで、電機子の占積率を高めることができる円筒形リニアモータ電機子コイルの巻線方法、および円筒形リニアモータ固定子、並びにそれを用いた円筒形リニアモータを提供することである。

上記問題を解決するため、本発明は次のように構成したものである。

請求項１の発明は、円筒形リニアモータの電機子コイルの巻線方法であって、前記電機子コイルの各相のコイル群を構成する銅線を、予め略Ｕ字状に折り返して配置し、該銅線の折り返し部分を前記コイル群の渡り線とすると共に、前記渡り線を構成する銅線の折り返し部分を軸方向に伸びる円筒状の巻き取り治具に取付けた渡り線を保持するための渡り線保持部に引っ掛けた後、該巻き取り治具を単一方向にのみ回転させ、続いて、前記巻き取り治具に取付けた前段の各相のコイル群に隣り合わせになるように次段の各相コイル群を構成する銅線を同様の工程により連続してリング状コイルを製作し、前記巻き取り治具に前記銅線を巻き付けて各相のコイル群を作製した後、前記コイル群の渡り線が装着された前記渡り線保持部を前記巻き取り治具の内径側に収納するようにしたことを特徴としている。

請求項２の発明は、円筒形リニアモータ固定子に係る発明であって、請求項１記載の巻線方法により製造された電機子コイルと、前記電機子コイルを構成する複数個のコイル群を軸方向に等ピッチに配置した円筒状のヨークと、を備えたことを特徴としている。

請求項３の発明は、請求項２に記載の円筒形リニアモータ固定子において、前記ヨークは、略長方形に打ち抜いた薄板状鉄心を前記電機子コイルの外周に沿うように略円筒状に成形したものであり、前記略円筒状に成形された薄板状鉄心を巻回した際にできる接合部に段差を設けたことを特徴としている。

請求項４の発明は、請求項３に記載の円筒形リニアモータ固定子において、前記固定子のヨークを形成する際に、前記電機子コイルと前記ヨークの段差との内面にできたスペースを利用して、前記電機子コイルを構成する多相のコイル群の結線処理を行うことを特徴としている。

請求項５の発明は、請求項３または４に記載の円筒形リニアモータ固定子において、前記固定子のヨークを形成する際に、前記ヨークの接合部にできた段差を利用して位置決めを行うことを特徴としている。

請求項６の発明は、円筒形リニアモータに係る発明であって、請求項２に記載の円筒形リニアモータ固定子と、前記固定子の内周に磁気的空隙を介して対向配置されると共に軸方向に伸びる円筒状のパイプと、該パイプの内側に挿設された多極に着磁してなる複数の円柱状磁石を有する可動子と、を備えたことを特徴としている。

請求項７の発明は、請求項６に記載の円筒形リニアモータにおいて、前記パイプ内に挿設された複数の円柱状磁石の軸方向長さの合計が、請求項２記載の電機子コイルの軸方向長さと前記可動子の駆動ストロークの和に等しく、かつ、前記電機子コイルの軸方向長さと前記可動子の駆動ストロークの和が、前記ヨークの軸方向長さ以下であることを特徴としている。

請求項８の発明は、請求項６または７に記載の円筒形リニアモータにおいて、前記パイプ内に挿設された複数の円柱状磁石のうち、前記パイプ内の両端に位置する磁石の軸方向長さを他の磁石の軸方向長さより短くしたことを特徴としている。

請求項９の発明は、請求項６または７に記載の円筒形リニアモータにおいて、前記パイプ内に挿設された複数の円柱状磁石の間に、該磁石の軸方向長さより短い円柱状磁性体を設けたことを特徴としている。

また、請求項１に記載の発明によると、特にストロークが長い円筒形リニアモータの隣り合うコイルにおいて、逆向きに巻回してあるような連結コイルを容易に作製することが可能となる。それから、渡り線の半数をコイルの内径側に配置してあるので、連結コイル作製中にコイルが巻き取り治具上を滑って解けることがなく、コイル間の渡り線を短くすることができる。
また、請求項１に記載の発明により、空芯のリング状連結コイルを作成することができると共に、コイル巻き始め部分に必要な銅線の立ち上がり線のスペースを省略することができる。
その結果、立ち上がり線のスペースを省いた連続コイルを用いることにより、円筒形リニアモータの電機子コイルの占積率を高めることができ、結果として損失を下げることができる。

また、請求項２に記載の発明によると、請求項１記載の巻線方法により製造された電機子巻線を、円筒状のヨークと組み合わせることで、小型で省スペースの円筒型リニアモータ固定子を得ることができる。

また、請求項３に記載の発明によると、円筒形リニアモータの固定子ヨークを薄板状鉄心から容易に製作することができる。

また、請求項４に記載の発明によると、リング状コイルの結線処理のために、固定子ヨークの内径よりもリング状コイルの内径を小さくすることなく、同じ径で製作することができる。このため、従来の円筒形リニアモータに対して巻線の占積率を向上することができ損失を低減することができる。

また、請求項５に記載の発明によると、請求項２に記載の円筒形リニアモータを複数個並べて用いる場合に、個々のモータの位置決めをするために必要な特別な治具を新規に付加することなく、容易に位置決めをすることができる。

また、請求項６の発明によると、請求項２〜５に記載の損失の少ないリニアモータ固定子を、界磁を構成するリニアモータ可動子と対向配置させることで、発熱のない円筒型リニアモータを得ることができる。

また、請求項７および８に記載の発明によると、円筒形リニアモータの考慮するストロークのどの場所であっても一定の推力を得ることができる。

また、請求項９に記載の発明によると、強い異方性を有する磁石の磁化方向を対向させて並べた場合でも、磁石間にその磁石よりも短い円柱状磁性体を配置することで、対向する磁束が互いに打ち消しあうことなく、磁石間の磁性体部分では、軸方向と垂直な向きに磁束を流すことができる。

以下、本発明の実施例を図に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明の第１実施例を示す円筒形リニアモータの側断面図、図２は図１のＡ―Ａ線に沿う正断面図である。
図１、２において、１は可動子、２は固定子、３はパイプ、４は円柱状磁石、４ａ、４ｂはパイプ３内の両端に設けた円柱状磁石、５は円柱状磁性体、６は電機子コイル、７はヨーク、９はスペース、１０は段差である。

本発明の特徴は以下のとおりである。
すなわち、円筒形リニアモータは、軸方向に伸びる円筒状のパイプ３と、該パイプ３の内側に挿設された多極に着磁してなる複数の円柱状磁石４と、該円筒状磁石４の間に挿入された円柱状磁性体５を有する可動子１と、可動子１の外周に磁気的空隙を介して同心配置された円筒状のヨーク７と、該ヨーク７の内周にリング状に巻回してなる複数個のコイル群を軸方向に等ピッチで配置した電機子コイル６を有する固定子２とより構成されている。
ここで、パイプ３内に挿設された複数の円柱状磁石４の軸方向長さの合計が、電機子コイル６の軸方向長さＬＣと可動子１の駆動ストロークＳの和に等しく、かつ、電機子コイル６の軸方向長さＬＣと可動子１の駆動ストロークＳの和が、ヨーク７の軸方向長さ以下に設定されている。

具体的には、可動子１のパイプ３に挿設された円柱状磁石４は、軸方向に磁化されており、隣どうしで磁化方向が１８０°異なるようになっている。また、パイプ３内に挿設された複数の円柱状磁石４のうち、パイプ３内の両端に位置する磁石８ａおよび８ｂの軸方向長さを他の磁石の軸方向長さより短くしてあり、複数の円柱状磁石の間に入る円柱状磁性体５の軸方向長さは該磁性体を挟む両側の磁石の軸方向長さよりも短くしてある。

また、固定子に用いるヨーク７は、略長方形に打ち抜いた薄板状鉄心の一方の長辺を基準にして、前記電機子コイル６の外周に沿うように略円筒状に成形したものであり、前記略円筒状に成形された薄板状鉄心を巻回した際にできる、該鉄心の一方の長辺と他方の長辺との接合部に段差１０を設けたものである。
また、固定子のヨーク７を形成する際に、電機子コイル６とヨーク７の段差１０との内面にできたスペース９を利用して、電機子コイルを構成するコイル群の結線処理を行うようになっている。

図３は本実施例における円筒形リニアモータに３相電源を用いた場合のリング状コイルの結線を示した概略図である。
図３において、１１は図２の電機子コイル６を構成する各相のリング状コイル、１２は結線処理を行う渡り線部である。この渡り線部１２が、図２に示した電機子コイル６とヨーク７の段差１０との内面にできたスペース９に収納される。

図４は本実施例における円筒形リニアモータの３相コイルの巻線方法を説明するための概略図である。
図４において、１３は巻き取り治具、１４は巻き取り方向、１５が移動方向を表しており、図４（ａ）〜（ｅ）を用いて３相コイルを同時に巻く方法について説明する。
まず、（ａ）において、電機子コイルの各相のコイル群（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）を構成する銅線を、軸方向に伸びる円柱状の巻き取り治具１３に取付けた後、巻き取り治具１３を所定の巻き取り方向１４に回転させ、次に（ｂ）で該巻き取り治具１３を軸方向に移動させ、続いて（ｃ）で、（ａ）工程での巻き取り治具１３に取付けた前段の各相のコイル群に隣り合わせになるように、次段の各相のコイル群を構成する銅線を再び該治具に対して巻き取り方向１４に巻き取る。これにより３相分のリング状コイルが２個連続した状態で製作される。このように前記（ａ）〜（ｃ）の工程を（ｄ）に示す如く繰り返し、ストロークが長くなる場合であっても、（ｅ）に示すとおり３相の連続したリング状コイルを容易に製作することが可能となる。

本発明の第１実施例は上記構成にしたので、円筒形リニアモータの固定子ヨークを薄板状鉄心から容易に製作することができると共に、薄板状鉄心を円筒状に成形する際にできるヨークの接合部における段差と電機子コイルとの間のスペースを利用して、コイル群の結線処理や渡り線処理を容易に行うことができる。また、これにより、多相の連続したリング状コイルを容易に製作することができる。

次に、本発明の第２実施例について説明する。
図５は本発明の第２実施例を示す円筒形リニアモータを複数本並べて配置した場合であって、（ａ）はその正断面図、（ｂ）は（ａ）の破線部の拡大図である。なお、図中の１６は複数本の円筒形リニアモータの断面、１７は位置決め部、ＬＭは円筒形リニアモータを表す。
すなわち、本円筒形リニアモータＬＭを、例えば、図示のごとくＨ形状の治具上に複数本並べて用いる場合は、円筒形リニアモータの断面１６において、段差部を有する位置決め部１７を利用して位置決めを行うのである。
第２実施例は上記構成にしたので、電機子コイルを構成するリング状コイルの結線処理および渡り線を通すためのスペースをヨークの製作段階で確保でき、リニアモータを複数本同時に並べて用いる場合に個々のリニアモータの位置決めを容易に行うことができる。

次に、本発明の第３実施例について説明する。
図６は本発明の第３実施例を示す円筒形リニアモータの２相帯（Ｕ−Ｕ’）コイルの巻線方法を説明するための図であって、（ａ）は銅線を巻き取り治具に予め折り返して配置した状態、（ｂ）は銅線を巻き取り治具にリング状連結コイルとして５回巻いた状態、（ｃ）は銅線を巻き取り治具にリング状連結コイルとして１０回巻いた状態、（ｄ）は（ｃ）のａ−ａ線に沿う正断面図である。なお、（ｄ）図は巻き取り治具の断面を省略して図示したものとなっている。
図６において、２０はリング状連結コイルの巻き取り治具、２１はリング状コイル作製用銅線、２２はリング状コイル作製用銅線２１の左側巻き取り対象部、２３はリング状コイル作製用銅線２１の右側巻き取り対象部、２４はリング状コイル２５とリング状コイル２６を連結する渡り線、２５は銅線巻き取り対象部２２により作製されるリング状コイル、２６は銅線巻き取り対象部２３により作製されるリング状コイル、２７は渡り線２４とリング状コイル２５、２６から構成される２相帯（Ｕ−Ｕ’）のリング状連結コイルである。

図７は図６の巻き取り治具を示した概略図であって、（ａ）が側面図、（ｂ）が正断面図、図８は２相帯の連結コイル作製用の銅線を巻き取り治具の渡り線保持部に配置した状態を示す概念図である。
図７において、２８は渡り線保持部、２９は渡り線保持部を径方向に伸縮させる伸縮機構、３０は２相帯（Ｕ−Ｕ’）のリング状連結コイル作製用銅線の配置である。

まず、図６（ａ）において、電機子コイルの２相帯（Ｕ−Ｕ’）のコイル群を構成する銅線２１を予め略Ｕ字状に折り返して配置すると共に、該銅線の折り返し部分がコイル群の渡り線となり、該渡り線２４を軸方向に伸びる円筒状の巻き取り治具に取付けする。図６（ｂ）および（ｃ）において、該巻き取り治具２０を単一方向（図中の矢印方向）にのみ回転させ、巻き取り治具２０に銅線２１を巻き取る。続いて、巻き取り治具２０に取付けた前段の各相のコイル群に隣り合わせになるように次段の各相コイル群を構成する銅線２１を同様の工程により連続してリング状コイルを製作し、隣りあうコイル群２２、２３の巻き方向が異なる２相帯（Ｕ−Ｕ’）のリング状連結コイルを作製することができる。ここで、図６（ｄ）に示すように渡り線２４はコイル群２５の内径側に配置されることになる。
具体的には、上記に述べた渡り線２４となる銅線の折り返し部分は、図７に示すごとく巻き取り治具２０に取付けた渡り線を保持するための渡り線保持部２８に引っ掛けるようにし、図８に示す渡り線保持部２８に装着してなる銅線の配置３０の状態において、図中の矢印方向に回転させる。そして、巻き取り治具２０に銅線２２、２３を巻き付けて各相のコイル群２５、２６を作製完了した後、コイル群の渡り線２４が装着された渡り線保持部２８を、巻き取り治具２０の内部に設けた伸縮機構２９により巻き取り治具２０の径方向内側に向かって収納し、巻き取り治具２１を連結コイルから引き抜くようにしている。
なお、図６（ｃ）では、軸方向に１段あたり１０回しか巻いていないが、渡り線２４の長さを調整することで１段あたりの巻数を自由に調整することができる。当然、コイルの段数を増やしていけば、コイル１個あたりの巻数を自由に変えることもできる。
したがって、本発明の第３実施例は、銅線を予め銅線を折り返して巻き取り治具に配置後、巻き取り治具を単一方向にのみ回転させるだけで前記リング状連結コイルを作製するようにしたので、特にストロークが長い円筒形リニアモータの隣り合うコイルにおいて、逆向きに巻回してなる連結コイルの作製を容易に行うことが可能となる。
また、渡り線をコイル群の内径側に配置するようにしてあるので、連結コイル作製完了後、作成中に拘わらず、コイルが巻き取り治具上を滑って解けることがないので、コイル間の渡り線を短くすることができる。また、コイルの立ち上がり線のスペースを省略することができるので、コイルの占積率を高めることができる。
さらに、このような電機子コイルを円筒形リニアモータに適用すると、コイル間の結線処理がなく、各コイルの巻き始め部分に必要な銅線の立ち上がり線のスペースを省いた連続コイルを用いることで、円筒形リニアモータの電機子コイルの占積率を高めることができ、結果として損失を下げることができる。

次に、本発明の第４実施例について説明する。
図９は本発明の第４実施例を示す円筒形リニアモータの６相帯（Ｕ−Ｗ’−Ｖ−Ｕ’−Ｗ−Ｖ’）コイルの巻線方法を説明するための図であって、（ａ）はリング状連結コイルを作製する際の銅線の配置であり、（ｂ）はリング状連結コイルとして５回巻いた状態、（ｃ）はリング状連結コイルとして１０回巻いた状態、（ｄ）は（ｃ）のａ−ａ線に沿う正断面図、（ｅ）は（ｃ）のｂ−ｂ線に沿う正断面図である。
図９において、３１は６相帯のリング状連結コイルのうちＵ相コイル作製用の銅線、３２はリング状コイル作製用銅線３１の左側巻き取り対象部、３３はリング状コイル作製用銅線３１の右側巻き取り対象部、３４はリング状コイル３５とリング状コイル３６を連結する渡り線、３５は銅線巻き取り対象部３２により作製されるリング状コイル、３６は銅線巻き取り対象部３３により作製されるリング状コイル、４１は６相帯のリング状連結コイルのうちＶ相コイル作製用の銅線、４２はリング状コイル作製用銅線４１の左側巻き取り対象部、４３はリング状コイル作製用銅線４１の左側巻き取り対象部、４４はリング状コイル４５とリング状コイル４６を連結する渡り線、４５は銅線巻き取り対象部４２により作製されるリング状コイル、４６は銅線巻き取り対象部４３により作製されるリング状コイル、５１は６相帯のリング状連結コイルのうちＷ相コイル作製用の銅線である。
第４実施例が第３実施例と異なる点は、６相帯（Ｕ−Ｗ’−Ｖ−Ｕ’−Ｗ−Ｖ’）の連結コイルを作製する点である。すなわち、６相帯の連結コイルを作成する場合は、第３実施例に示した２相帯（Ｕ−Ｕ’）の連結コイルを要素コイルとし、３個分配置したものとなっている（Ｕ−Ｕ’、Ｖ−Ｖ’、Ｗ−Ｗ’）。
まず、図９（ａ）で、Ｕ、Ｖ、Ｗ各相コイル作製用銅線３１、４１、５１を、予め略Ｕ字状に折り返して配置し、Ｕ相、Ｖ相の銅線の折り返し部分であるコイル群の渡り線３４、４４、同様にＷ相の銅線の折り返し部分となる渡り線（矢視せず）を巻き取り治具２０に取り付けた後、図９（ｂ）および（ｃ）において、Ｕ相については巻き取り対象部３２および３３、Ｖ相については巻き取り対象部４２および４３、同様にＷ相の巻き取り対象部（矢視せず）を単一方向に回転させることにより、Ｕ相の各リング状コイル３５および３６、Ｖ相の各リング状コイル４５および４６、同様にＷ相の各リング状コイル（矢視せず）を作製する。なお、Ｗ相については銅線の折り返し部分の配置がＵ相、Ｖ相に対して上下方向反対になる点で異なるが、その他は同じである。
したがって、本発明の第４実施例は、６相帯（Ｕ−Ｗ’−Ｖ−Ｕ’−Ｗ−Ｖ’）の連結コイルを作製する場合は、従来技術であれば、予め２相帯（Ｕ−Ｕ’、Ｖ−Ｖ’、Ｗ−Ｗ’）の連結コイルを作製し、必要個数分組み合わせて６相帯の連結コイルを作製していたものを、図９（ａ）に示す通り、２相帯（Ｕ−Ｕ’）の連結コイルを作製するための銅線を並べて配置し、巻き取り治具を単一方向に回転させるだけで、６相帯の連結コイルを容易に作製することができる。
当然、６相帯に限らずＮ相帯の連結コイルは、同様な方法で容易に作製することができる。なお、巻き取り手順は第３実施例と同じである。

本発明の円筒形リニアモータは、固定子の円筒状ヨークの外面にできる段差を利用して容易に位置決めを行うことが可能なので、例えば、複数本の円筒リニアモータを並べて、チップマウンタのヘッドなどに適用することができる。

本発明の第１実施例を示す円筒形リニアモータの側断面図 図１のＡ―Ａ線に沿う正断面図 本実施例における円筒形リニアモータに３相電源を用いた場合のリング状コイルの結線を示した概略図 本実施例における円筒形リニアモータの３相コイルの巻線方法を説明するための概略図 本発明の第２実施例を示す円筒形リニアモータを複数本並べて配置した場合であって、（ａ）はその正断面図、（ｂ）は（ａ）の破線部の拡大図 本発明の第３実施例を示す円筒形リニアモータの２相帯（Ｕ−Ｕ’）コイルの巻線方法を説明するための図であって、（ａ）は銅線を巻き取り治具に予め折り返して配置した状態、（ｂ）は銅線を巻き取り治具にリング状連結コイルとして５回巻いた状態、（ｃ）は銅線を巻き取り治具にリング状連結コイルとして１０回巻いた状態、（ｄ）は（ｃ）のａ−ａ線に沿う正断面図 巻き取り治具の断面図 ２相帯（Ｕ−Ｕ’）コイルを作製するための銅線を巻き取り治具上に配置した状態を示す図 本発明の第４実施例を示す円筒形リニアモータの６相帯（Ｕ−Ｗ’−Ｖ−Ｕ’−Ｗ−Ｖ’）コイルの巻線方法を説明するための図であって、（ａ）はリング状連結コイルを作製する際の銅線の配置であり、（ｂ）はリング状連結コイルとして５回巻いた状態、（ｃ）はリング状連結コイルとして１０回巻いた状態、（ｄ）は（ｃ）のＡ−Ａ線に沿う正断面図、（ｅ）は（ｃ）のＢ−Ｂ線に沿う正断面図 従来の円筒形リニアモータの構成を示すものであって、（ａ）はその概略斜視図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う正断面図 従来の円筒形リニアモータの斜視図と正断面図 従来の円筒形リニアモータの要素コイルと電機子巻線を示す図 従来の６相帯（Ｕ−Ｗ’−Ｖ−Ｕ’−Ｗ−Ｖ’）コイルを用いた円筒形リニアモータの断面図

１ 可動子、
２ 固定子、
３ パイプ、
４ 円柱状磁石、
５ 円柱状磁性体、
６ 電機子コイル、
７ 円筒状ヨーク、
８ａ、８ｂ 円柱状磁石、
９ スペース、
１０ 接合部（段差）、
１１ リング状コイル、
１２ リング状コイル群の結線処理および渡り線部、
１３ 巻き取り治具、
１４ リング状コイルの巻き取り方向、
１５ リング状コイルの巻き取り後の移動方向、
１６ 複数本の円筒形リニアモータの断面、
１７ 位置決め部、
２０ リング状連結コイルの巻き取り治具、
２１ リング状コイル作製用銅線、
２２ リング状コイル作製用銅線の左側巻き取り対象部、
２３ リング状コイル作製用銅線の右側巻き取り対象部、
２４ リング状コイル２５とリング状コイル２６を連結する渡り線、
２５ 銅線巻き取り対象部２２により作製されるリング状コイル、
２６ 銅線巻き取り対象部２３により作製されるリング状コイル、
２７ 渡り線２４とリング状コイル２５、２６から構成される２相帯（Ｕ−Ｕ’）のリング状連結コイル、
２８ 渡り線保持部、
２９ 渡り線保持部の伸縮機構、
３０ ２相帯（Ｕ−Ｕ’）のリング状連結コイル作製用銅線の配置、
３１ ６相帯（Ｕ−Ｗ’−Ｖ−Ｕ’−Ｗ−Ｖ’）のリング状連結コイルを構成するＵ相コイル作製用の銅線、
３２ リング状コイル作製用銅線３１の左側巻き取り対象部、
３３ リング状コイル作製用銅線３１の右側巻き取り対象部、
３４ リング状コイル３５とリング状コイル３６を連結する渡り線、
３５ 銅線巻き取り対象部３２により作製されるリング状コイル、
３６ 銅線巻き取り対象部３３により作製されるリング状コイル、
４１ ６相帯（Ｕ−Ｗ’−Ｖ−Ｕ’−Ｗ−Ｖ’）のリング状連結コイルを構成するＶ相コイル作製用の銅線、
４２ リング状コイル作製用銅線４１の左側巻き取り対象部、
４３ リング状コイル作製用銅線４１の左側巻き取り対象部、
４４ リング状コイル４５とリング状コイル４６を連結する渡り線、
４５ 銅線巻き取り対象部４２により作製されるリング状コイル、
４６ 銅線巻き取り対象部４３により作製されるリング状コイル、
５１ ６相帯（Ｕ−Ｗ’−Ｖ−Ｕ’−Ｗ−Ｖ’）のリング状連結コイルを構成するＷ相コイル作製用の銅線、
ＬＭ 円筒形リニアモータ

Claims (9)

1. 円筒形リニアモータの電機子コイルの巻線方法であって、
   前記電機子コイルの各相のコイル群を構成する銅線を、予め略Ｕ字状に折り返して配置し、
   該銅線の折り返し部分を前記コイル群の渡り線とすると共に、前記渡り線を構成する銅線の折り返し部分を軸方向に伸びる円筒状の巻き取り治具に取付けた渡り線を保持するための渡り線保持部に引っ掛けた後、該巻き取り治具を単一方向にのみ回転させ、
   続いて、前記巻き取り治具に取付けた前段の各相のコイル群に隣り合わせになるように次段の各相コイル群を構成する銅線を同様の工程により連続してリング状コイルを製作し、
   前記巻き取り治具に前記銅線を巻き付けて各相のコイル群を作製した後、前記コイル群の渡り線が装着された前記渡り線保持部を前記巻き取り治具の内径側に収納するようにしたことを特徴とする円筒形リニアモータ電機子コイルの巻線方法。
2. 請求項１記載の巻線方法により製造された電機子コイルと、
   前記電機子コイルを構成する複数個のコイル群を軸方向に等ピッチに配置した円筒状のヨークと、
   を備えたことを特徴とする円筒形リニアモータ固定子。
3. 前記ヨークは、略長方形に打ち抜いた薄板状鉄心を前記電機子コイルの外周に沿うように略円筒状に成形したものであり、前記略円筒状に成形された薄板状鉄心を巻回した際にできる接合部に段差を設けたことを特徴とする請求項２に記載の円筒形リニアモータ固定子。
4. 前記固定子のヨークを形成する際に、前記電機子コイルと前記ヨークの段差との内面にできたスペースを利用して、前記電機子コイルを構成する多相のコイル群の結線処理を行うことを特徴とする請求項３に記載の円筒形リニアモータ固定子。
5. 前記固定子のヨークを形成する際に、前記ヨークの接合部にできた段差を利用して位置決めを行うことを特徴とする請求項３または４に記載の円筒形リニアモータ固定子。
6. 請求項２に記載の円筒形リニアモータ固定子と、
   前記固定子の内周に磁気的空隙を介して対向配置されると共に軸方向に伸びる円筒状のパイプと、該パイプの内側に挿設された多極に着磁してなる複数の円柱状磁石を有する可動子と、
   を備えたことを特徴とする円筒形リニアモータ。
7. 前記パイプ内に挿設された複数の円柱状磁石の軸方向長さの合計が、請求項２記載の電機子コイルの軸方向長さと前記可動子の駆動ストロークの和に等しく、かつ、前記電機子コイルの軸方向長さと前記可動子の駆動ストロークの和が、前記ヨークの軸方向長さ以下であることを特徴とする請求項６に記載の円筒形リニアモータ。
8. 前記パイプ内に挿設された複数の円柱状磁石のうち、前記パイプ内の両端に位置する磁石の軸方向長さを他の磁石の軸方向長さより短くしたことを特徴とする請求項６または７に記載の円筒形リニアモータ。
9. 前記パイプ内に挿設された複数の円柱状磁石の間に、該磁石の軸方向長さより短い円柱状磁性体を設けたことを特徴とする請求項６または７に記載の円筒形リニアモータ。

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