JP2000060102A

JP2000060102A - コイル巻線装置及び巻線方法

Info

Publication number: JP2000060102A
Application number: JP10226282A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Uda; 豊宇田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1998-08-10
Filing date: 1998-08-10
Publication date: 2000-02-25

Abstract

(57)【要約】【課題】作業性よく、低コストに連続コイル製作を可
能とするとともに、コンパクトにまとまった連続コイル
を製作することをも可能なコイル巻線装置及びその巻線
方法を提供する。【解決手段】コイル巻線装置１は、巻線装置本体２、
主軸部３、多角形柱体形状のコイルエレメント保持部
４、巻線部５、及び線材供給部６から概略構成されてい
る。主軸部３は巻線装置本体２に対して相対的に回転自
在に備えられており、コイルエレメント保持部４及び巻
線部５は、この主軸部３に備え付けられている。コイル
エレメントＣへの線材巻き付けは、線材供給部６より線
材Ｌが供給されるとともに、当該コイルエレメントＣが
巻線部５に取り付けられて回転することによって行われ
る。そして、このコイルエレメントＣへの線材巻き付け
が完了したならば、これを巻線部５より取り外し、コイ
ルエレメント保持部４の側面に取り付ける。このとき、
線材Ｌを切断することをしない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リニアモータの構
成要素等となるコイルにおいて、該コイルを製作するた
めのコイル巻線装置及びその巻線方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】コイルは、電気回路を構成する代表的要
素として各種エレクトロニクス機器に幅広く利用されて
いることは今更言うまでもないが、特に最近では、リニ
アモータの構成要素としてのコイルの利用も、良質な永
久磁石が提供され始めたことも相まって、広範に実施さ
れるようになってきている。このようなコイルとして
は、例えば、図５（ａ）（ｂ）に示すようなものが使用
に供されている。すなわち、これは多数個のコイルＰ
１、Ｐ２、…を結線部分Ｑを介して連続して繋げたもの
（以下本明細書においてこれを「連続コイル」とよぶ）
となっており、ここに永久磁石Ｂを備えた移動子Ｍを適
当にセッティングしコイルＰ１、Ｐ２、…に電流を流す
ことによって、当該コイルＰ１、Ｐ２、…の連続する方
向に移動子Ｍに対する推力を発生させるようになってい
る。

【０００３】このような連続コイルの製作には、例え
ば、図６に示すようなコイル巻線装置が利用されてい
た。このコイル巻線装置は、巻線装置本体２、該巻線装
置本体２に備えられた図示しない回転駆動源により回転
自在とされている主軸部３、該主軸部３の先端に備えら
れている巻線部５、及び線材供給部６により概略構成さ
れている。コイルエレメントＣへの線材巻き付けは、線
材供給部６より線材Ｌが供給されるとともに、コイルエ
レメントＣが巻線部５に取り付けられて共に回転するこ
とによって行われる。これによれば、まず、１つ１つの
コイルを製作し、その後、互いのコイルに対してはんだ
付けを代表とする結線手段を適用することによって、連
続して繋がったコイル、すなわち連続コイルを製作する
こととなる（図５参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
方法においては、各コイルの結線に際して以下のような
問題があった。いま、例えば、結線手段としてはんだ付
けを採用した場合のことを考えると、当該はんだ付けを
実施するためには、まず、結線部分の絶縁皮膜の除去作
業が必要となる。また、はんだ付け終了後にはその結線
部分に関した絶縁処理が必要となる。つまり、結線作業
に係る工程が複数にわたるため製作効率が非常に悪い、
あるいは手間が相当数かかり製作コストが大きいという
問題があった。また、作業工程が複数にわたるというこ
とは、完成される製品の信頼性確保という点でもやや問
題があった。なお、繋がれるコイル数が増加すればする
ほど、これらの問題はより深刻になることは言うまでも
ない。

【０００５】また、連続コイルをリニアモータの構成要
素として実装する場合、その設置場所には、当該連続コ
イル本体を収めるスペースの他に、上記結線部分を収め
るスペースが必要となる。このことは、リニアモータの
大型化を招く。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、作業性よく、低コストに
連続コイルを製作するとともに、当該連続コイルをコン
パクトに製作することをも可能なコイル巻線装置及びそ
の巻線方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために以下の手段をとった。すなわち、請求項
１記載のコイル巻線装置は、所定の位置にセットされた
コイルエレメントに線材を巻き付けてコイルを製作する
コイル巻線装置において、前記線材を巻き終えた前記コ
イルエレメントを、前記線材の切断なしに前記所定の位
置とは異なる位置で保持する保持部を備えたことを特徴
とするものである。

【０００８】この装置によれば、コイルエレメントに線
材を巻き終えた後、これを切断することなく、当該コイ
ルエレメントを保持する保持部が備えられているから、
この後に新たなコイルエレメントを所定の位置にセット
することによって、連続したコイル巻線作業を実現する
ことが可能となる。このことは、すなわち、各コイル間
の結線部分がない連続コイルの製作が可能となることを
意味する。

【０００９】また、請求項４記載のコイル巻線方法は、
所定の位置にセットされた第１のコイルエレメントに線
材を巻き付けてコイルを製作する工程と、前記線材を巻
き終えた前記第１のコイルエレメントを、前記線材の切
断なしに前記所定の位置とは異なる位置で保持する工程
とを含むことを特徴とするものである。

【００１０】この方法は、各コイル間の結線部分がない
連続コイルの製作を行うのに最も適した方法の１つであ
るといえる。特に、請求項１記載のコイル巻線装置を使
用する際に、最も適したコイル巻線方法である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下では、本発明の実施の形態に
ついて、図を参照して説明する。図１は、本実施形態に
係るコイル巻線装置の全体構成を示す説明図である。コ
イル巻線装置１は、巻線装置本体２、主軸部３、コイル
エレメント保持部（保持部）４、巻線部（所定の位置）
５、及び線材供給部６から概略構成されている。

【００１２】巻線装置本体２には図示しない回転駆動源
（回転手段）が備えられており、当該回転駆動源に主軸
部３が取り付けられている。主軸部３は、巻線装置本体
２から突き出した状態で設置されており、その突き出し
た先端には、主軸部３の回転と同期して回転する巻線部
５が備えられている。ここには、図１に示すように、コ
イルエレメントＣが装着され、これが回転することによ
って線材Ｌが当該コイルエレメントＣに巻き取られてい
くようになっている。

【００１３】線材供給部６は、ボビン６ａ、テンショナ
ー６ｂ、トラバーサガイド６ｃから構成されている。ボ
ビン６ａには、コイルエレメントＣに巻き付けようとす
る線材Ｌの供給源であり、リール状に線材を蓄えた形態
となっている。テンショナー６ｂは、ボビン６ａから繰
り出された線材Ｌに適当な張力を与えるものである。そ
して、トラバーサガイド６ｃは、テンショナー６ｂから
の線材Ｌの案内装置として機能するとともに、巻線装置
本体２から動力の供給を受けて図１中矢印Ｐに示すよう
に往復動作するようになっているものである。このトラ
バーサガイド６ｃの往復動作によって、「巻きムラ（あ
るいは、偏り）」等を発生させないコイルエレメントＣ
への線材巻き付けを行うことが可能となる。

【００１４】巻線部５の後方、つまり主軸部３の突き出
し部中程には、コイルエレメント保持部４が備えられて
いる。このコイルエレメント保持部４も、さきの巻線部
５と同様に主軸部３の回転とともに回転するようになっ
ている。また、コイルエレメント保持部４は、その形状
が多角形柱体とされている。本実施形態においては、図
２に示すように、正八角形の柱体となっている。

【００１５】正八角形柱体であるところのコイルエレメ
ント４の各側面（所定の位置とは異なる位置）４ａ、４
ｂ、…、４ｈには、図１、図２に示すように、その側面
数に対応したコイルエレメントＣａ、Ｃｂ、…、Ｃｈが
取り付けられている。つまり、本実施形態においては、
８個のコイルエレメントＣが取り付けられている。これ
らコイルエレメントＣａ、…、Ｃｈがガラス、エポキシ
樹脂等から形成された芯Ｃ１を備えたものである場合に
は、図３に示すように、その芯Ｃ１に貫通孔Ｃ２、Ｃ２
を形成し、コイルエレメント保持部４の側面に形成され
ためねじ部にねじＣ３、Ｃ３を螺着することによって、
コイルエレメントＣをコイルエレメント保持部４の側面
４ａ、…、４ｈに固定するようになっている。また、コ
イルエレメントＣａ、…、Ｃｈが空芯の場合には、図４
に示すように、その空芯部を利用した固定部材Ｃ４を成
形し、これに先の場合と同様に貫通孔Ｃ５、Ｃ５の形成
を行い、ねじＣ６、Ｃ６を螺着することによって、コイ
ルエレメント保持部４に対する取付がなされるようにな
っている。

【００１６】なお、主軸部３には、上記したようなコイ
ルエレメント保持部４、また上述した巻線部５が備えら
れる事情を考慮すると、当該主軸部３の材料としては強
度的に十分な剛性を備えたものを選択することが望まし
い。これは、主軸部３が十分な強度を備えていない場
合、巻線部５が備えられた先端に「たわみ」が発生し
て、コイルエレメントＣに対する線材巻き付けが正確に
行われなくなる可能性があるからである。なお、この不
具合を未然に防ぐためには、上記主軸部３の強度を十分
とする手段を講じる他、巻線部５を、主軸部３とは別素
材の軽量な材料により構成することも有効となる。

【００１７】以下では、上記構成となるコイル巻線装置
１を用いて、連続コイルを製作する一例について説明す
る。より具体的には、９個のコイルエレメントＣａ、Ｃ
ｂ、…、Ｃｈ、Ｃに、線材Ｌを巻き付けて連続コイルを
製作する例について説明する。まず、コイルエレメント
Ｃａを巻線部５（所定の位置）に取り付けて、線材供給
部６から繰り出された線材Ｌの端を、テンショナー６
ｂ、トラバーサガイド６ｃを通してコイルエレメントＣ
ａにおける所定の部位に引っかけた後に、巻線装置本体
２の回転駆動源を稼働させる、すなわち、コイルエレメ
ントＣａを回転させる。なおこのとき、コイルエレメン
ト保持部４も同様に回転している。コイルエレメントＣ
ａには、この回転によって線材Ｌが巻き付けられてい
く。なお巻き付け作業中においては、トラバーサガイド
６ｃは、図１に示す矢印Ｐの往復運動を繰り返し、コイ
ルエレメントＣａに巻き付けられる線材Ｌに「巻きム
ラ」が生じないようにする。

【００１８】やがて、最初のコイルエレメント（第１の
コイルエレメント）Ｃａへの線材巻き付けが完了し、１
つのコイルが完成したら回転駆動源を停止させて、コイ
ルエレメントＣａを巻線部５から取り外す。そして、こ
れをコイルエレメント保持部４の一側面（前記所定の位
置とは異なる位置）、例えば、側面４ａに取り付けて保
持させる。このとき、線材供給部６からコイルエレメン
トＣａに繋がっている線材Ｌを切断することはしない。
そして、新たなコイルエレメント（第２のコイルエレメ
ント）Ｃｂを巻線部５に取り付け、この所定の部位に、
今述べた切断していない線材Ｌの一部を噛ませる。

【００１９】以上のような操作が完了したら再び回転駆
動源を稼働させる。このことによって、新たに取り付け
られたコイルエレメントＣｂに、最初のコイルエレメン
トＣａに巻き付けられた線材Ｌと連続した線材Ｌが巻き
取られていくことになる。このとき、巻線部５とコイル
エレメント保持部４とは同時に回転しているため、最初
のコイルエレメントＣａと新たなコイルエレメントＣｂ
との間を繋いでいる線材Ｌと、新たなコイルエレメント
Ｃｂに巻き付けられ始めた線材Ｌとが錯綜するようなこ
とはない。

【００２０】以下、順次新たなコイルエレメントＣｃ〜
Ｃｉに対して、上記と同様な方法によって線材Ｌを巻き
付けていく。図２においては、８個のコイルエレメント
Ｃａ、…、Ｃｈに対して上記方法による線材Ｌ巻き付け
が完了し、９個目のコイルエレメントＣに対して線材を
巻き付けている様子を示している。この図に示すよう
に、各コイルエレメントＣａ、…、Ｃｈ、Ｃにおいて
は、線材Ｌが連続して巻き付けられていることがわか
る。なお、コイルエレメント保持部４が八角形柱体であ
ることにより、各コイルエレメントＣａ、…、Ｃｈは整
然かつ安定した状態で配置されていることがわかる。ま
た、コイルエレメント保持部４は巻線部５と同時に回転
しなければならないという事情を考慮する立場からも、
本実施形態におけるコイルエレメント保持部４の形態は
最適であるということができる。

【００２１】このように本実施形態におけるコイル巻線
装置１においては、連続コイルの製作において、巻線部
５とコイルエレメント保持部４とを備えていることか
ら、線材が全コイルエレメントに繋がっている連続コイ
ル、換言すれば結線部位を有しない連続コイルの製作が
可能となる。したがって、このコイル巻線装置１によっ
て製作された連続コイルには、従来必要であった「はん
だ付け」等の結線作業が不要となり、製作効率を向上さ
せることができる。また、これとともに、その製作コス
トも削減することができ、かつ、完成品の信頼性も高め
ることができる。

【００２２】また、上記連続コイルは、結線部位を有し
ない分コンパクトに製作されているといえ、リニアモー
タの構成要素として実装する場合等には、従来必要であ
った結線部位を収めるための特別な設置スペースを必要
としない。つまり、この連続コイルを実装する際には、
その設置場所に関して特別な制約を受けることがなく、
リニアモータを構成する他の機器類の配置をも含めて、
比較的自由な設置状況を設計段階で想定することができ
る。

【００２３】なお、コイル巻線装置１は、上記の実施の
形態に限定されない。例えば、上記では主軸部３に備え
られた巻線部５、コイルエレメント保持部４が共に回転
し、線材供給部６が停止している形態であったが、これ
とは逆の形態となるものであってもよい。すなわち、巻
線部５及びコイルエレメント保持部４が停止し、線材供
給部６が回転するようなものであってもよい。この場合
であっても、上記と同様にコイルエレメントＣに対する
線材Ｌの巻き付けを実施することができるのは明らかで
ある。

【００２４】また、コイルエレメント保持部４は正八角
形柱体であることに限定されるものではない。つまり、
これが正六角形柱体であっても、正十二角形柱体であっ
てもよい。なお、これらそれぞれの場合においては、７
個のコイルエレメントが繋がった連続コイル、１３個の
同連続コイルを製作することができる。なおこのことに
関連して、コイルエレメント保持部４の形態が多角形柱
体であることは上記したように相応の効果を含むもので
はあるが、場合によっては必ずしも多角形柱体にこだわ
る必要はない。要は、他の形態であっても線材Ｌを巻き
付けたコイルエレメント保持可能な部材であれば問題な
い。本発明はこのような事情もその概念内に収めるもの
である。

【００２５】なお、本実施の形態で製造されたコイル
は、前述のようにリニアモータのコイルとして用いられ
る。リニアモータは、例えば、マスクのパターンをウェ
ハなどの基板に露光する露光装置に適用される。具体的
には、前記マスクを保持して移動するマスクステージ
や、前記基板を保持して移動する基板ステージなどの駆
動源として適用される。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載のコ
イル巻線装置は、巻き終えたコイルエレメントを、線材
の切断をすることなしに保持する保持部を備えているた
め、線材の連続した、すなわち、結線部位を有しない連
続コイルの製作が可能となる。このことによって、従
来、連続コイルを製作するのに必要であった「はんだ付
け」等の結線作業を廃することが可能となり、連続コイ
ルの製作性向上を図ることができる。また、その製作コ
ストも削減することができ、かつ、完成品の信頼性も高
めることができる。ちなみに、この連続コイルをリニア
モータ等の構成要素としてある機器に備える場合におい
て、従来必要であった結線部位の設置スペースを用意す
る必要がなくなる。つまり、この連続コイルを実装する
際には、その設置場所に関して特別な制約を受けること
がなく比較的自由な設置状況を設計段階で想定すること
ができる。

【００２７】また、請求項２記載のコイル巻線装置は、
線材を巻き付ける位置と前記保持部とが同期して回転す
るため、上記した結線部位を有しない連続コイル製作時
に、それら巻き付け位置と保持部とにおけるコイルエレ
メントに係る線材が錯綜するようなことがない。

【００２８】また、請求項３記載のコイル巻線装置によ
れば、前記保持部は多角形柱体とされ、前記コイルエレ
メントはその多角形柱体の側面に備えられる。これは上
記した結線部位を有しない連続コイル製作においては、
最も適当な保持部の形態であるということができる。

【００２９】そして、請求項４記載のコイル巻線方法
は、線材を巻き終えた第１のコイルエレメントにおけ
る、その線材を切断することをしないで保持する工程を
含むことから、連続コイルの製作方法として最も適した
ものの１つであるといえる。特に、上に記したコイル巻
線装置を実際に利用する場合には、最も適したコイルの
巻線方法であるということができる。

【００３０】最後に、請求項５記載のコイル巻線方法
は、第１のコイルエレメントに続いて第２のコイルエレ
メントを所定位置にセットするため、線材の巻き付けが
連続して行われうることを意味する。したがって、これ
も連続コイルの製作方法として最も適したものの１つで
あるといえ、また、上記巻線装置を利用するに際して
は、最も適したコイル巻線方法であるということができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】コイル巻線装置を示す側面図である。

【図２】図１に示すコイル巻線装置の巻線部、コイル
エレメント保持部を示した正面図である。

【図３】実芯コイルエレメントを、コイルエレメント
保持部に取り付ける様子を示した説明図である。

【図４】空芯コイルエレメントを、コイルエレメント
保持部に取り付ける様子を示した説明図である。

【図５】連続コイルを示す説明図であって、（ａ）は
平面図、（ｂ）は（ａ）に示したA-A´断面の矢視図で
ある。

【図６】従来のコイル巻線装置を示す側面図である。

【符号の説明】

１コイル巻線装置４コイルエレメント保持部（保持部）４ａ〜４ｈコイルエレメント保持部側面（所定の位置
とは異なる位置）５巻線部（所定の位置）Ｃ、Ｃａ〜ＣｈコイルエレメントＬ線材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の位置にセットされたコイルエレメ
ントに線材を巻き付けてコイルを製作するコイル巻線装
置において、前記線材を巻き終えた前記コイルエレメントを、前記線
材の切断なしに前記所定の位置とは異なる位置で保持す
る保持部を備えたことを特徴とするコイル巻線装置。
【請求項２】前記所定の位置と前記保持部とを同期さ
せて回転させる回転手段を備えていることを特徴とする
請求項１記載のコイル巻線装置。
【請求項３】前記保持部は多角形柱体とされ、前記コイルエレメントは、前記多角形柱体における各側
面に取り付けることを特徴とする請求項１又は２記載の
コイル巻線装置。
【請求項４】所定の位置にセットされた第１のコイル
エレメントに線材を巻き付けてコイルを製作する工程
と、前記線材を巻き終えた前記第１のコイルエレメントを、
前記線材の切断なしに前記所定の位置とは異なる位置で
保持する工程とを含むことを特徴とするコイル巻線方
法。
【請求項５】請求項４記載のコイル巻線方法におい
て、前記第１のコイルエレメントとは異なる第２のコイ
ルエレメントを前記所定の位置にセットする工程を含む
ことを特徴とするコイル巻線方法。