TWI523378B - Manufacture of coils and coils - Google Patents

Description

線圈及線圈之製造方法

本發明係有關一種線圈及線圈之製造方法。

以往，例如如專利文獻1所示，在線型馬達的領域等中，是有以捲繞導線的方式來形成線圈，並作為可動件(驅動部)而被使用。作為此時的線圈，是有把利用層積了複數個環狀的線圈層之扁平型線圈所構成之線圈，予以組合複數個並使用的情況。

〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕

〔專利文獻1〕日本特開2008-283763號專利公報

在此，組合複數個線圈時，為了使線圈彼此之間互不干涉，有必要設置將端部側彎曲之彎曲部。該彎曲部對於線型馬達的推力沒有貢獻，但把層積了複數個環 狀線圈層之扁平型線圈予以彎曲時，彎曲部會有變大的情況。並且，若該彎曲部變大的話，則因阻抗的增加而產生發熱，會有線圈的性能下降之問題。

本發明係為了解決相關課題而完成的，其目的在於提供一種能夠減少使扁平型線圈彎曲時的折彎部份，並提高性能之線圈及線圈的製造方法。

有關本發明之其中一樣態的線圈之製造方法具有：準備至少層積有具有在第1方向上相對向之一對的直線部及在與第1方向交叉之第2方向上相對向之一對的端部之環狀第1線圈層及第2線圈層之扁平型線圈之第1製程、和使扁平型線圈在至少其中之一的端部側從第2線圈層側向第1線圈層側彎曲之第2製程，在第1製程中，在做彎曲的側的端部，在第1線圈層的第2方向上的第1前端面、與第2線圈層的第2方向上的第2前端面之間，以第1前端面位置於內周側之方式設置段差。

根據本發明之其中一樣態的線圈之製造方法，在準備扁平型線圈之第1製程中，在進行彎曲的側的端部，在第1線圈層的第2方向上的第1前端面、與第2線圈層的第2方向上的第2前端面之間，以第1前端面位置於內周側之方式設置段差。在此，使扁平型線圈從第2線圈層側向第1線圈層側彎曲時，由於第1線圈層的曲率半徑小於第2線圈層，因此第1前端面比起第2前端面， 在彎曲方向上突出之量容易變大。然而，以設置上述般的段差的方式，能夠減少第1前端面的突出量，且能夠減少使扁平型線圈彎曲時的彎曲部。藉此，由於能夠縮減使用於線圈之導線量，因此能夠抑制阻抗的增加及伴隨此之發熱，能夠提高線圈的性能。

有關本發明之其中一樣態的線圈之製造方法中，在第2製程之後，段差的大小亦可以被設定為第1前端面與第2前端面位於同一平面。藉此，能夠進一步減小使扁平型線圈彎曲時的彎曲部，能夠抑制阻抗的增加及伴隨此之發熱。因此，能夠提升線圈的性能。

本發明之線圈的製造方法中，扁平型線圈亦可為α捲繞式線圈。藉由使用α捲繞式線圈，被使用在線圈的導線的端部這兩側均從外周側被拉出。藉此，能夠輕鬆地進行導線的結線。並且，在彎曲扁平型線圈時，能夠防止導線的端部捲入到第1線圈層或第2線圈層的內側的線。

有關本發明之其中一樣態之線圈，係構成為：把至少層積有具有在第1方向上相對向之一對的直線部及在與第1方向交叉之第2方向上相對向之一對的端部之環狀的第1線圈層及第2線圈層之扁平型線圈，在至少其中之一的端部側彎曲，其特徵為，扁平型線圈為α捲繞式線圈，且從第2線圈層側向第1線圈層側彎曲，在做彎曲的側的端部，第1線圈層的第2方向上的第1前端面與第2線圈層的第2方向上的第2前端面位置於同一平面 上。藉此，即使第1線圈層的曲率半徑小於第2線圈層，亦能夠減小使扁平型線圈從第2線圈層側向第1線圈層側彎曲之情況的彎曲部，且能夠抑制阻抗的增加及伴隨此之發熱。因此，能夠提升線圈的性能。並且，藉由扁平型線圈為α捲繞式線圈，能夠容易地進行導線的結線，同時在彎曲扁平型線圈時，能夠防止導線的端部捲入到第1線圈層或第2線圈層的內側的線。

根據本發明，可以提供一種能夠減少使扁平型線圈彎曲時的折彎之部份，並提升性能之線圈及該線圈的製造方法。

1‧‧‧線型電動機

2‧‧‧線圈部

4‧‧‧磁鐵單元

5‧‧‧線圈

5A、5B‧‧‧線圈列

6‧‧‧線圈單元

11‧‧‧第1線圈層

12‧‧‧第2線圈層

11A、12A‧‧‧直線部

11B、12B‧‧‧端部

11a‧‧‧第1前端面

12a‧‧‧第2前端面

11b‧‧‧第1內周面

12b‧‧‧第2內周面

12c‧‧‧露出面

20‧‧‧扁平型線圈

21‧‧‧段差部

22‧‧‧折線

30‧‧‧推力產生部

40‧‧‧彎曲部

40a‧‧‧第1面

40b‧‧‧接合面

40c‧‧‧第2面

50‧‧‧第1端部

51‧‧‧第2端部

〔圖1〕為表示使用有關本發明的實施形態之線圈之線型馬達之立體圖。

〔圖2〕為有關本發明的實施形態之線圈部的橫剖面圖。

〔圖3〕為表示有關本發明的實施形態之線圈之立體圖。

〔圖4〕為說明乃是準備扁平型線圈的製程之第1製程之圖。

〔圖5〕為說明乃是把扁平型線圈彎曲的製程之第2 製程之圖。

〔圖6〕為表示線圈的彎曲部的其中一側的放大圖。

〔圖7〕為說明乃是準備習知的扁平型線圈的製程之第1製程之圖。

〔圖8〕為說明乃是彎曲習知的扁平型線圈的製程之第2製程之圖。

〔圖9〕為表示習知的線圈的彎曲部的其中一側的放大圖。

以下，有關本發明之其中一實施型態的線圈之適合的實施型態，一邊參閱附圖一邊進行說明。以下實施形態為用以說明本發明之其中一樣態的例示，本發明並不限定於以下內容。並且，附圖係表示實施形態之一例者，線圈的形態、尺寸、構成的比例不應被圖面限定解釋。本發明之其中一樣態，是可以其要旨範圍內適宜地變形實施。尚且，以下的說明中，對同一或是相稱要件標註同一的元件符號，並省略重複說明。

圖1為表示使用有關本發明的實施形態之線圈之線型馬達之立體圖。還有，圖2為圖1中的線圈部的橫剖面圖。圖3為表示圖1中的線圈部內之有關本發明的實施形態之線圈之立體圖。

如圖1所示，線型馬達1具備容納線圈5(參閱圖3)之線圈部2、及用以使線圈部2向其進行方向一 邊導引一邊移動之磁鐵單元4。另外，在圖1中，將線圈部2的進行方向設為X軸方向，將與線圈部2的進行方向正交(交叉)之垂直方向設為Y軸方向，將相對於線圈部2的進行方向正交(交叉)之水平方向設為Z軸方向。

如圖2所示，線圈部2構成為：用線圈模具(模具材料)7包覆由在X軸方向上排列設置有複數個線圈5之2個線圈列5A、5B相互背對背地配置而成之線圈單元6的整個面，並將被包覆之線圈單元6容納於殼體9。另外，圖3中，用假想線表示與一個線圈5配合使用之其他的線圈。該線圈部2具有：在沿Y軸方向延伸之主體部2a、以及在Z軸方向上比主體部2a還要寬的上端部2b及下端部2c；橫剖面呈大致I字狀的形狀。並且，線圈部2藉由向線圈單元6通電來產生電磁力，且朝X軸方向移動。

回到圖1，磁鐵單元4具有將底磁軛4a設為底部，將側磁軛4b設為兩側部而組合成U字狀之結構。底磁軛4a係配置成：相對於線圈部2的下端部2c隔著指定的間隙，與下端部2c相對向。該側磁軛4b具備成：在其內壁上以沿X軸方向交替排列設置N極磁鐵8a與S極磁鐵8b。

該些磁鐵8a、8b，係隔開規定的間隙而與線圈部2的主體部2a的兩側面2d相對向配置。並且，線圈部2藉由被通電在磁鐵8a、8b之間而產生電磁力，且相對於磁鐵單元4沿X軸方向移動。另外，圖1中，將同極 的磁鐵彼此間的間距設為磁極間距M。

在此，使用圖3詳細說明有關線圈5的結構。

如圖3所示，線圈5構成為：使略矩形環狀(本實施形態中略長方形環狀)的扁平型線圈20在長邊方向(圖3中與Y軸方向對應)的兩端側彎曲。扁平型線圈20為層積有第1線圈層11及第2線圈層12之板狀線圈。另外，有關扁平型線圈20的詳細結構，與線圈5的製造方法一同後述。線圈5為鞍型線圈，具有：與線型馬達1的線圈部2的主體部2a對應之一對的推力產生部30、及在推力產生部30的兩端側彎曲之一對的彎曲部40。一對的彎曲部40，係分別對應到線圈部2的上端部2b及下端部2c。

一對的推力產生部30為對線型馬達1的推力有貢獻之部份，為在短邊方向(圖3中與X軸方向對應)上相對向且沿與短邊方向正交之長邊方向(Y軸方向)延伸之一對的直線部份。在該一對的直線部份之間，配置有其他的線圈5的推力產生部30。彎曲部40為不對線型馬達1的推力有貢獻之部份，係為了防止圖2所示之線圈單元6中排列設置之線圈列5A、5B彼此間的干涉而設置。

接著，使用圖4~圖6，說明有關線圈5的製造方法等。

圖4為說明乃是準備扁平型線圈的製程之第1製程之圖。圖4(a)表示扁平型線圈20的平面圖。扁平 型線圈20具有：藉由把連續之帶狀導線捲繞成矩形環狀而形成之第1線圈層11及第2線圈層12。第1線圈層11與第2線圈層12相互層積，從層積方向觀察時，為大致呈相同的形狀及大小之長方形環狀。並且，第1線圈層11及第2線圈層12以相同的中心線CL為基準捲繞導線。圖4(a)中，第1線圈層11位置於比第2線圈層12更靠紙面前方側。

在此，扁平型線圈20為α捲繞式線圈，係藉由將連續之帶狀導線以中心線CL為基準捲繞成略矩形環狀，而形成第1線圈層11及第2線圈層12，且導線的端部的其中一側(第1端部50)從第1線圈層11的外周側開始延伸，導線端部的另一側(第2端部51)從第2線圈層12的外周側開始延伸。具體而言，形成扁平型線圈20的導線之第1端部50從第1線圈層11的外周側開始延伸，且該導線的第2端部51從第2線圈層12的外周側開始延伸。另外，為了更清楚地了解有關本實施形態之線圈5的特徵部份，第1端部50及第2端部51在圖4(a)及圖4(c)中用假想線表示，在其他圖中被省略。

第1線圈層11具有：在短邊方向D1(與申請專利範圍中的「第1方向」對應，圖3中與X軸方向對應)上相對向且沿與短邊方向D1正交之長邊方向D2(與申請專利範圍中的「第2方向」對應，圖3中與Y軸方向對應)延伸之一對的直線部11A、以及在長邊方向D2上相對向之一對的端部11B。直線部11A在長方形環狀的第 1線圈層11中與長邊部份對應，端部11B與短邊部份對應。另外，端部11B為扁平型線圈20中的直線部11A以外的部份，且具有：以直線狀沿短邊方向D1延伸之部份、以及彎曲之角部對應之部份。直線部11A的寬度及端部11B的寬度，係依據帶狀導線的厚度及捲繞數而規定，因此直線部11A的寬度及端部11B的寬度相等。

第2線圈層12，係以與第1線圈層11同樣的方法來形成，第2線圈層12具有：在短邊方向D1上相對向且沿長邊方向D2延伸之一對的直線部12A、以及在長邊方向D2上相對向之一對的端部12B。另外，直線部12A及端部12B的對應關，係與第1線圈層11同樣，直線部12A的寬度及端部12B的寬度相等。並且，第2線圈層12的捲繞數，與第1線圈層11的捲繞數相同。

如圖4(a)所示，第1線圈層11的短邊方向D1上的長度(亦即，端部11B在短邊方向D1上的長度)與第2線圈層12的短邊方向D1上的長度(亦即，端部12B在短邊方向D1上的長度)相同。並且，第1線圈層11及第2線圈層12，以相同的中心線CL為基準捲繞成相同的捲繞數，因此第1線圈層11的直線部11A的寬度與第2線圈層12的直線部12A的寬度相同。從而，直線部11A的內周面與直線部12A的內周面，形成位置在相同平面上。還有，直線部11A的外周面與直線部12A的外周面，形成為位於同一平面上。在此，「位於同一平面上」係指不限定於完全位於同一平面上，包括製造誤差程度的 一定的偏差。

圖4(b)表示扁平型線圈20的側視圖。如圖4(b)所示，第1線圈層11的長邊方向D2上的長度(亦即，直線部11A的長邊方向D2上的長度及一對的端部11B的寬度的總計)短於第2線圈層12的長邊方向D2上的長度(亦即，直線部12A的長邊方向D2上的長度及一對的端部12B的寬度的總計)。如上述，端部11B的寬度與端部12B的寬度相同，因此直線部11A的長邊方向D2上的長度短於直線部12A的長邊方向D2上的長度。藉此，在作為端部11B的長邊方向D2上的外周面之第1前端面11a、與作為端部12B的長邊方向D2上的外周面之第2前端面12a之間，產生偏差(第1段差)。

並且，如上述，端部11B的寬度與端部12B的寬度相同，因此在乃是端部11B的長邊方向D2上的內周面之第1內周面11b、與乃是端部12B的長邊方向D2上的內周面之第2內周面12b之間，亦產生偏差(第2段差)。另外，端部11B的寬度與端部12B的寬度相同，因此第1前端面11a和第2前端面12a的偏差量與第1內周面11b和第2內周面12b的偏差量相等。在此，將設置有該第1段差及第2段差之附近設為段差部21。

圖4(c)係放大段差部21的其中一側之平面圖。如圖4(c)所示，長邊方向D2上的第1前端面11a與中心線CL之間的距離，短於長邊方向D2上的第2前端面12a與中心線CL之間的距離。亦即，在扁平型線圈 20上，第1前端面11a位於比第2前端面12a更靠內周側。同樣，長邊方向D2上的第1內周面11b與中心線CL之間的距離，也短於長邊方向D2上的第2內周面12b與中心線CL之間的距離。並且，從層積方向上的第1線圈層11側觀察時，第2線圈層12具有從第1線圈層11露出之露出面12c。

圖5為說明乃是把扁平型線圈彎曲的製程之第2製程之圖。圖5(a)表示彎曲了扁平型線圈20之線圈5的平面圖。圖5(b)表示線圈5的側視圖。圖6表示圖5(b)的彎曲部的其中一側的放大圖。第2製程中，在端部11B、12B的兩側，使扁平型線圈20從第2線圈層12側朝第1線圈層11側彎曲。第2製程中，設定於直線部11A、12A的長邊方向D2的兩端側上的規定位置(或者，直線部11A(12A)與端部11B(12B)的邊界位置)上之折線22上以劃圓弧之方式彎曲。彎曲的角度只限於避免與相鄰之線圈5干涉，並不限定於圖所示之角度。例如，圖6所示之第2內周面12b的第2線圈層12側的地點P1，以超過比直線L1更靠第1線圈層11側之方式，使第1線圈層11及第2線圈層12彎曲者為佳。並且，可設定為相對於直線部11A(12B)90°為止之範圍的角度。藉由執行該第2製程，形成具有推力產生部30及彎曲部40之前述線圈5。另外，推力產生部30與直線部11A、12A對應，彎曲部40與端部11B、12B對應。

如圖5(b)所示，由在扁平型線圈20上形成 之段差部21中的第1前端面11a及第2前端面12a產生之第1段差(參閱圖4(b))，係因為扁平型線圈20被彎曲而消失。亦即，藉由使扁平型線圈20彎曲的方式，第2線圈層12的露出面12c被第1線圈層11的層積方向上的第2線圈層12側的面覆蓋而隱藏。並且，第1內周面11b及第2內周面12b所致之第2段差也同樣地，因扁平型線圈20被彎曲而消失。

圖6中，與第1線圈層11的層積方向相對向之面中，把與第2線圈層12相反側的面設為第1面40a，把第1線圈層11與第2線圈層12接合之面設為接合面40b，與第2線圈層12的層積方向相對向之面中，把與第1線圈層11相反側的面設為第2面40c。

在折線22附近之第1面40a、接合面40b、與第2面40c的曲率半徑之間，第1面40a<接合面40b<第2面40c的關係成立。因此，考慮該曲率半徑的不同，將第1線圈層11的曲率半徑與第2線圈層12的曲率半徑的差量，設成藉由圖4(b)所示之第1前端面11a及第2前端面12a形成之第1段差的大小。藉此，使扁平型線圈20彎曲之後，能夠使第1前端面11a與第2前端面12a位於同一平面上。因此，以設置如上述的段差的方式，使圖6所示之彎曲後的第2前端面12a及第2面40c之間的最大距離W1、與彎曲後的第1前端面11a及第2面40c之間的最大距離W2的差量變小，而能夠縮小使扁平型線圈20彎曲時的彎曲部40。

在此，使用圖7~圖9說明以往製作之線圈。

圖7為說明乃是準備習知的扁平型線圈的製程之第1製程之圖。習知之扁平型線圈120中，除了第1線圈層111的大小與第2線圈層112的大小相同以外，乃是與圖4所示之扁平型線圈20為相同的形狀，並且以與扁平型線圈20相同的製作方法製作。因此，第1線圈層111的內周面與第2線圈層112的內周面形成位置於同一平面上，第1線圈層111的外周面與第2線圈層112的外周面形成位置於同一平面上。

圖8為說明乃是彎曲習知的扁平型線圈的製程之第2製程之圖。如圖8(a)及圖8(b)所示，與彎曲扁平型線圈20之製程同樣，扁平型線圈120在折線122上從第2線圈層112側朝第1線圈層111側彎曲。藉由該製程，形成有具有彎曲部140之線圈105。

圖9表示圖8(b)的彎曲部140的其中一側的放大圖。如上述，第1線圈層111與第2線圈層112的大小相同。因此，彎曲時的第1線圈層111的曲率半徑與第2線圈層112的曲率半徑不同，因此第1線圈層111的突出量多於第2線圈層112的突出量，第1線圈層111突出。因此，彎曲部140上的第1線圈層111的第1前端面111a與第2線圈層112的第2前端面112a，變成不位置於同一平面上。

藉此，如圖9所示般，在與第2線圈層112的層積方向相對向的面中，把與彎曲後的第1線圈層111 為相反側的面當作第2面140c的情況下，彎曲後之第2前端面112a與第2面140c之間的最大距離W3、與彎曲後的第1前端面111a與第2面140c之間的最大距離W4的差量變大。亦即，使扁平型線圈120彎曲時的彎曲部140變大。在此，在第2線圈層112的大小與本實施形態中的第2線圈層12的大小相同的情況下，可知W3(=W1)與W4的差量大於W1與W2的差量。因此，若使用習知之線圈105，則導致不對線型馬達的推力有貢獻之彎曲部140變成過大而使線圈105的尺寸變大，且產生因阻抗的增加引起之發熱等。

因此，根據以上說明之有關本實施形態之線圈的製造方法，準備扁平型線圈20之第1製程中，彎曲之一側的端部上，在第1線圈層11的長邊方向D2(第2方向)上的第1前端面11a與第2線圈層12的長邊方向D2(第2方向)上的第2前端面12a之間，以第1前端面11a位置於內周側之方式設置段差。以設置這樣的段差的方式，能夠減少第1前端面11a的突出量，且能夠縮少使扁平型線圈20彎曲時的彎曲部40。亦即，在有關本實施形態之線圈的製造方法中，考慮第1線圈層11與第2線圈層12的曲率半徑的不同，能夠抑制不對線型馬達1的推力有貢獻之彎曲部40的尺寸變得過大。藉此，由於能夠縮減使用於線圈20之導線量，因此能夠抑制阻抗的增加及伴隨此之發熱，能夠有性能提升的線圈。並且，使用該製造方法之線圈，能夠得到上述作用效果。

並且，在第2製程之後，段差的大小亦可以設定成第1前端面11a與第2前端面12a位置於同一平面上。藉此，能夠進一步縮小使扁平型線圈20彎曲時的彎曲部40，能夠抑制阻抗的增加及伴隨此之發熱。因此，能夠提升線圈的性能。

並且，扁平型線圈20亦可為α捲繞式線圈。藉由使用α捲繞式線圈，被使用在線圈的導線的端部這兩側均從外周側被拉出。藉此，能夠輕鬆地進行導線的結線。並且，在彎曲扁平型線圈20時，能夠防止導線的端部捲入到第1線圈層11或第2線圈層12的內側的線。

另外，對本發明之其中一樣態的較佳實施形態進行了說明，但本發明並不限定於上述實施形態。例如，本實施形態中，使扁平型線圈20的長邊方向上的端部的兩側彎曲，但亦可以僅使其中一側端部彎曲。此時，未彎曲之一側的端部中的第1線圈層及第2線圈層的外周面及內周面，亦可形成位置於同一平面上。

並且，扁平型線圈20未必限定於α捲繞式線圈，例如亦可以藉由捲繞第1線圈層與第2線圈層不同的導線來形成。另外，扁平型線圈20未必限定於2層，亦可以由3層以上形成。

作為扁平型線圈20，例示了略矩形環狀者，但各線圈層11、12只要至少具有直線部11A、12A，則端部11B、12B的形狀並無特別限定。例如，端部11B、12B可以形成為半圓狀、圓弧狀，亦可以形成為略三角形 狀。

〔產業上的可利用性〕

根據本發明，乃是可以適用到能夠減少使扁平型線圈彎曲時的折彎之部份，並提升性能之線圈及該線圈的製造方法。並且，本實施形態之線圈並不限定於線型馬達，而能夠適用於其他用途(例如電動馬達或發電機、阻尼器等)。

5‧‧‧線圈

5(20)‧‧‧線圈(扁平型線圈)

11‧‧‧第1線圈層

12‧‧‧第2線圈層

30‧‧‧推力產生部

40‧‧‧彎曲部

Claims (4)

1. 一種線圈之製造方法，係具有：準備至少層積有具有在第1方向上相對向之一對的直線部及在與前述第1方向交叉之第2方向上相對向之一對的端部之環狀第1線圈層及第2線圈層之扁平型線圈之第1製程、和使前述扁平型線圈在至少其中之一的前述端部側從前述第2線圈層側向前述第1線圈層側彎曲之第2製程；其特徵為：在前述第1製程中，在做彎曲的側的前述端部，在前述第1線圈層的前述第2方向上的第1前端面、與前述第2線圈層的前述第2方向上的第2前端面之間，以前述第1前端面位置於內周側之方式設置段差。
2. 如請求項1之線圈之製造方法，其中，在前述第2製程之後，前述段差的大小設定成前述第1前端面與前述第2前端面位置於同一平面。
3. 如請求項1或2之線圈之製造方法，其中，前述扁平型線圈為α捲繞式線圈。
4. 一種線圈，係構成為：把至少層積有具有在第1方向上相對向之一對的直線部及在與前述第1方向交叉之第2方向上相對向之一對的端部之環狀的第1線圈層及第2線圈層之扁平型線圈，在至少其中之一的前述端部側彎曲；其特徵為：前述扁平型線圈為α捲繞式線圈，且從前述第2線圈 層側向前述第1線圈層側彎曲；在做彎曲的側的前述端部，前述第1線圈層的前述第2方向上的第1前端面與前述第2線圈層的前述第2方向上的第2前端面，位置於同一平面上。