特許 7570586 多軸アクチュエータ用コイルおよび多軸アクチュエータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-10

(45)【発行日】2024-10-21

(54)【発明の名称】多軸アクチュエータ用コイルおよび多軸アクチュエータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 41/03 20060101AFI20241011BHJP

【ＦＩ】

H02K41/03 A

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2024550623

(86)(22)【出願日】2023-09-15

(86)【国際出願番号】 JP2023033738

【審査請求日】2024-08-26

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100118762

【弁理士】

【氏名又は名称】高村 順

(72)【発明者】

【氏名】森本 朔

(72)【発明者】

【氏名】中村 雄一朗

(72)【発明者】

【氏名】細野 淳

(72)【発明者】

【氏名】田中 敏則

【審査官】池田 貴俊

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－２３９６６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２３／０９５２８５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表平９－５０２５９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ ４１／０３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

可撓性を有し、１つの軸を中心にして巻き回されたプリント基板と、
前記プリント基板にプリントされた複数のコイル群と、を備え、
異なる前記コイル群は、前記軸に対して直交する方向に並んで配置されており、
各前記コイル群は、直線状に延びる長辺部を含む複数のコイルパターンを有し、
同一の前記コイル群における各前記コイルパターンの前記長辺部は、互いに平行に延びており、
異なる前記コイル群における各前記コイルパターンの前記長辺部は、互いに交差する方向に延びており、
各前記コイル群は、１枚の前記プリント基板にプリントされていることを特徴とする多軸アクチュエータ用コイル。

【請求項2】

可撓性を有し、１つの軸を中心にして巻き回されたプリント基板と、
前記プリント基板にプリントされた複数のコイル群と、を備え、
異なる前記コイル群は、前記軸に対して直交する方向に並んで配置されており、
各前記コイル群は、直線状に延びる長辺部を含む複数のコイルパターンを有し、
同一の前記コイル群における各前記コイルパターンの前記長辺部は、互いに平行に延びており、
異なる前記コイル群における各前記コイルパターンの前記長辺部は、互いに交差する方向に延びており、
各前記コイル群は、１周を超えて巻き回されていることを特徴とする多軸アクチュエータ用コイル。

【請求項3】

巻き回された前記プリント基板の内周側に配置される前記コイル群は、前記コイルパターンの配列方向が前記プリント基板の巻回方向と一致し、かつ、前記長辺部が前記巻回方向に対して直交する方向に延びていることを特徴とする請求項１または２に記載の多軸アクチュエータ用コイル。

【請求項4】

各前記コイル群の各前記コイルパターンの端子は、前記プリント基板の巻回方向で１箇所にまとめて配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の多軸アクチュエータ用コイル。

【請求項5】

請求項１または２に記載の多軸アクチュエータ用コイルと、
前記多軸アクチュエータ用コイルの内周に配置されるシャフトと、
を備えることを特徴とする多軸アクチュエータ。

【請求項6】

前記多軸アクチュエータ用コイルの外周または内周に配置されて前記多軸アクチュエータ用コイルと対面するように配置された磁石をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の多軸アクチュエータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、多軸アクチュエータ用コイル、および、この多軸アクチュエータ用コイルを備える多軸アクチュエータに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体の製造装置、小型ロボットなどで、可動子を複数方向に移動させる多軸アクチュエータが用いられている。多軸アクチュエータには、可動子を複数方向に移動させるための磁界を発生させる多軸アクチュエータ用コイルが搭載されている。例えば、特許文献１には、軸方向に並べられて配置された複数のＺ軸コイルと、Ｚ軸コイルの外周に並べられて配置された複数のθ軸コイルとを備える多軸アクチュエータ用コイルが開示されている。Ｚ軸コイルの形状は、円筒形状であり、θ軸コイルの形状は、楕円環状である。

【0003】

Ｚ軸コイルとθ軸コイルとの巻線には、マグネットワイヤが使用されている。特許文献１に開示された多軸アクチュエータ用コイルは、θ軸コイルの素となるマグネットワイヤを巻芯に括りつける形で楕円環状に成形した後、楕円環状に成形したマグネットワイヤをＺ軸コイルの円筒面に沿って曲げながらＺ軸コイルに巻き付けることで成形される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１１－１４２７２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、楕円環状に成形したマグネットワイヤをＺ軸コイルの円筒面に沿って曲げながらＺ軸コイルに巻き付けようとしても、マグネットワイヤがＺ軸コイルの円筒面に沿って変形しないことがある。すなわち、マグネットワイヤを精度良く円筒に成形することは困難であり、巻き崩れ、巻線間の交錯といった問題が生じる。特に、小型ロボットなどに搭載される多軸アクチュエータ用コイルのようにサイズが小さいものほど、前記した問題が顕著になる。巻き崩れおよび巻線間の交錯は、コイルが肥大化する要因となり、コイルスペースの肥大化を招いてしまう。したがって、マグネットワイヤによって多軸アクチュエータ用コイルをスペース効率良く成形することは困難であった。

【0006】

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、従来よりもスペース効率良く成形することができる多軸アクチュエータ用コイルを得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示にかかる多軸アクチュエータ用コイルは、可撓性を有し、１つの軸を中心にして巻き回されたプリント基板と、プリント基板にプリントされた複数のコイル群と、を備えている。異なるコイル群は、軸に対して直交する方向に並んで配置されている。各コイル群は、直線状に延びる長辺部を含む複数のコイルパターンを有している。同一のコイル群における各コイルパターンの長辺部は、互いに平行に延びている。異なるコイル群における各コイルパターンの長辺部は、互いに交差する方向に延びている。各コイル群は、１枚のプリント基板にプリントされている。

【発明の効果】

【0008】

本開示にかかる多軸アクチュエータ用コイルは、従来よりもスペース効率良く成形することができる、という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施の形態１にかかる多軸アクチュエータを示した斜視図

【図2】図１に示されたＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図

【図3】図１に示されたＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図

【図4】実施の形態１にかかる多軸アクチュエータ用コイルを軸方向に沿って見たときの図

【図5】実施の形態１にかかる多軸アクチュエータ用コイルの第１のプリント基板を巻き回す前の状態を軸方向に沿って見たときの図

【図6】実施の形態１にかかる多軸アクチュエータ用コイルの第１のプリント基板を巻き回す前の状態を示した側面図

【図7】実施の形態１にかかる多軸アクチュエータ用コイルの第２のプリント基板を巻き回す前の状態を軸方向に沿って見たときの図

【図8】実施の形態１にかかる多軸アクチュエータ用コイルの第２のプリント基板を巻き回す前の状態を示した側面図

【図9】実施の形態１にかかる多軸アクチュエータ用コイルを示した側面図

【図10】実施の形態１の変形例１にかかる多軸アクチュエータ用コイルのコイルパターンを示した側面図

【図11】実施の形態１の変形例２にかかる多軸アクチュエータ用コイルのコイルパターンを示した側面図

【図12】実施の形態２にかかる多軸アクチュエータ用コイルの第１のプリント基板を巻き回す前の状態を示した側面図であって、第１のプリント基板の表面を示した図

【図13】実施の形態２にかかる多軸アクチュエータ用コイルの第１のプリント基板を巻き回す前の状態を示した側面図であって、第１のプリント基板の裏面を示した図

【図14】実施の形態２にかかる多軸アクチュエータ用コイルの第２のプリント基板を巻き回す前の状態を示した側面図であって、第２のプリント基板の表面を示した図

【図15】実施の形態２にかかる多軸アクチュエータ用コイルの第２のプリント基板を巻き回す前の状態を示した側面図であって、第２のプリント基板の裏面を示した図

【図16】実施の形態２にかかる多軸アクチュエータ用コイルを軸方向に沿って見たときの図

【図17】実施の形態３にかかる多軸アクチュエータ用コイルのプリント基板を巻き回す前の状態を軸方向に沿って見たときの図

【図18】実施の形態３にかかる多軸アクチュエータ用コイルのプリント基板を巻き回す前の状態を示した側面図

【図19】実施の形態３にかかる多軸アクチュエータ用コイルを軸方向に沿って見たときの図

【図20】実施の形態４にかかる多軸アクチュエータ用コイルの第２のプリント基板を巻き回す前の状態を軸方向に沿って見たときの図

【図21】実施の形態４にかかる多軸アクチュエータ用コイルの第２のプリント基板を巻き回す前の状態を示した側面図

【図22】実施の形態４にかかる多軸アクチュエータ用コイルの第１のプリント基板を巻き回す前の状態を軸方向に沿って見たときの図

【図23】実施の形態４にかかる多軸アクチュエータ用コイルの第１のプリント基板を巻き回す前の状態を示した側面図

【図24】実施の形態４にかかる多軸アクチュエータ用コイルを軸方向に沿って見たときの図

【図25】実施の形態５にかかる多軸アクチュエータ用コイルの第１のプリント基板を巻き回す前の状態を軸方向に沿って見たときの図

【図26】実施の形態５にかかる多軸アクチュエータ用コイルの第１のプリント基板を巻き回す前の状態を示した側面図

【図27】実施の形態５にかかる多軸アクチュエータ用コイルの第２のプリント基板を巻き回す前の状態を軸方向に沿って見たときの図

【図28】実施の形態５にかかる多軸アクチュエータ用コイルの第２のプリント基板を巻き回す前の状態を示した側面図

【図29】実施の形態５にかかる多軸アクチュエータ用コイルを軸方向に沿って見たときの図

【図30】実施の形態５にかかる多軸アクチュエータ用コイルを示した側面図

【図31】実施の形態６にかかる多軸アクチュエータ用コイルの第１のプリント基板を巻き回す前の状態を示した側面図であって、第１のプリント基板の表面を示した図

【図32】実施の形態６にかかる多軸アクチュエータ用コイルの第１のプリント基板を巻き回す前の状態を示した側面図であって、第１のプリント基板の裏面を示した図

【図33】実施の形態６にかかる多軸アクチュエータ用コイルの第２のプリント基板を巻き回す前の状態を示した側面図であって、第２のプリント基板の表面を示した図

【図34】実施の形態６にかかる多軸アクチュエータ用コイルの第２のプリント基板を巻き回す前の状態を示した側面図であって、第２のプリント基板の裏面を示した図

【図35】実施の形態７にかかる多軸アクチュエータ用コイルとティースとを模式的に示した側面図であって、多軸アクチュエータ用コイルの内周から外周に向かって見た図

【図36】実施の形態８にかかる多軸アクチュエータを示した斜視図

【図37】図３６に示されたＸＸＸＶＩＩ－ＸＸＸＶＩＩ線に沿った断面図

【図38】図３６に示されたＸＸＸＶＩＩＩ－ＸＸＸＶＩＩＩ線に沿った断面図

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に、実施の形態にかかる多軸アクチュエータ用コイルおよび多軸アクチュエータを図面に基づいて詳細に説明する。

【0011】

実施の形態１．
はじめに、図１から図３を参照して、多軸アクチュエータ１００について説明する。図１は、実施の形態１にかかる多軸アクチュエータ１００を示した斜視図である。図２は、図１に示されたＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。図３は、図１に示されたＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。図１および図２に示すように、多軸アクチュエータ１００は、ハウジング６と、固定子コア７と、多軸アクチュエータ用コイル１と、磁石８と、可動子コア９と、シャフト１０とを備えている。

【0012】

固定子コア７および可動子コア９は、いずれも中心軸Ｃを有する円筒形状に形成されている。以下、多軸アクチュエータ１００の各構成要素について方向を説明するときには、中心軸Ｃと平行な方向を軸方向、中心軸Ｃと直交する方向を半径方向、中心軸Ｃを中心とする回転方向を周方向とする。多軸アクチュエータ１００は、可動子コア９の外周側に固定子コア７が配置されるインナー可動子型の多軸アクチュエータである。

【0013】

ハウジング６は、固定子コア７、磁石８、多軸アクチュエータ用コイル１、可動子コア９およびシャフト１０を収容する部材である。ハウジング６の形状は、外周面が角丸正方形で内周面が円形の筒状である。図３に示すように、ハウジング６は、軸方向の両端部が開口する筒状のフレーム６ａと、フレーム６ａの軸方向の両端部の開口部に配置される２つのブラケット６ｂとを有している。２つのブラケット６ｂのそれぞれには、シャフト１０が挿入される挿入孔６ｃが形成されている。各ブラケット６ｂの挿入孔６ｃの内周面には、軸受１１が１つずつ配置されている。軸受１１は、シャフト１０を回転および直動可能に支持する部材である。シャフト１０は、２つの軸受１１により回転および直動可能に支持されている。図３の紙面右側のブラケット６ｂには、ハウジング６の外部にシャフト１０を突出させるための貫通孔６ｄが形成されている。

【0014】

図２に示すように、固定子コア７は、フレーム６ａの内周に配置されている。磁石８は、可動子コア９の外周に設けられている。磁石８は、半径方向において多軸アクチュエータ用コイル１と対面する。多軸アクチュエータ１００は、本実施の形態ではムービングマグネット型の多軸アクチュエータである。可動子コア９と磁石８とシャフト１０とで可動子が構成され、多軸アクチュエータ用コイル１と固定子コア７とフレーム６ａとで固定子が構成される。

【0015】

多軸アクチュエータ用コイル１は、磁石８の外周に配置されている。多軸アクチュエータ用コイル１は、磁石８と空隙を介して配置されている。多軸アクチュエータ用コイル１は、円筒形状に形成されている。多軸アクチュエータ用コイル１は、固定子コア７および可動子コア９の中心軸Ｃと同軸に配置されている。多軸アクチュエータ用コイル１は、第１のコイル群３Ａと、第１のコイル群３Ａの内周に配置される第２のコイル群３Ｂとを備えている。第１のコイル群３Ａは、例えば、可動子を軸方向に移動させるための磁界を発生させる。第１のコイル群３Ａに電流を流すことにより磁界が発生し、この磁界により可動子を軸方向に移動させる推力が発生して、可動子を軸方向に移動させることができる。第２のコイル群３Ｂは、例えば、可動子を周方向に回転させるための磁界を発生させる。第２のコイル群３Ｂに電流を流すことにより磁界が発生し、この磁界により可動子を周方向に回転させるトルクが発生して、可動子を周方向に回転させることができる。多軸アクチュエータ用コイル１の詳細については後記する。

【0016】

固定子コア７は、多軸アクチュエータ用コイル１の外周に配置されている。換言すると、多軸アクチュエータ用コイル１は、固定子コア７の内周に配置されている。多軸アクチュエータ用コイル１は、接着剤により固定子コア７の内周に固定子コア７と電気的に絶縁されながら取り付けられている。多軸アクチュエータ用コイル１の後記するプリント基板２は、樹脂を多く含むため放熱性が悪いという特性を有する。そのため、接着剤には、放熱性の高い接着剤が使用されることが好ましい。固定子コア７には、複数方向に磁路が形成される。そのため、固定子コア７の材料には、例えば、圧粉磁心、バルク材が使用されることが好ましい。

【0017】

シャフト１０は、可動子コア９の内周に配置されている。図３に示すように、シャフト１０は、中心軸Ｃに沿って延びている。シャフト１０は、中心軸Ｃと同軸に配置されている。シャフト１０の軸方向の一端部は、図３の紙面右側の一方のブラケット６ｂの挿入孔６ｃおよび貫通孔６ｄを通じてハウジング６の外部に突出している。シャフト１０の軸方向の他端部は、図３の紙面左側の他方のブラケット６ｂの挿入孔６ｃを通じてハウジング６の外部に突出している。シャフト１０は、複数方向に移動可能である。本実施の形態では、シャフト１０は、周方向と軸方向とに移動することができる。可動子コア９と磁石８とは、シャフト１０と共に、周方向と軸方向とに移動する。

【0018】

図３の紙面右側の一方のブラケット６ｂの内部には、第１の位置検出器１２および第２の位置検出器１３が配置されている。第１の位置検出器１２は、シャフト１０の周方向の角度を検出するための機器である。第１の位置検出器１２は、複数の磁極または刻線を有する第１のスケール１２ａと、第１のスケール１２ａからシャフト１０の回転角度を検出する第１のセンサ１２ｂとを有している。第１のスケール１２ａは、シャフト１０に取り付けられている。第１のセンサ１２ｂは、一方のブラケット６ｂに取り付けられている。第２の位置検出器１３は、シャフト１０の軸方向の位置を検出するための機器である。第２の位置検出器１３は、複数の磁極または刻線を有する第２のスケール１３ａと、第２のスケール１３ａからシャフト１０の軸方向の位置を検出する第２のセンサ１３ｂとを有している。第２のスケール１３ａは、シャフト１０に取り付けられている。第２のセンサ１３ｂは、一方のブラケット６ｂに取り付けられている。

【0019】

次に、図４から図９を参照して、多軸アクチュエータ用コイル１の詳細について説明する。図４は、実施の形態１にかかる多軸アクチュエータ用コイル１を軸方向に沿って見たときの図である。図５は、実施の形態１にかかる多軸アクチュエータ用コイル１の第１のプリント基板２Ａを巻き回す前の状態を軸方向に沿って見たときの図である。図６は、実施の形態１にかかる多軸アクチュエータ用コイル１の第１のプリント基板２Ａを巻き回す前の状態を示した側面図である。図７は、実施の形態１にかかる多軸アクチュエータ用コイル１の第２のプリント基板２Ｂを巻き回す前の状態を軸方向に沿って見たときの図である。図８は、実施の形態１にかかる多軸アクチュエータ用コイル１の第２のプリント基板２Ｂを巻き回す前の状態を示した側面図である。図９は、実施の形態１にかかる多軸アクチュエータ用コイル１を示した側面図である。

【0020】

図４に示すように、多軸アクチュエータ用コイル１は、可撓性を有し１つの軸４を中心にして巻き回されたプリント基板２と、プリント基板２にプリントされた複数のコイル群３とを備えている。図４では、プリント基板２を灰色領域または斜線ハッチングで図示し、コイル群３をドットハッチングまたは格子ハッチングで図示している。軸４は、図２に示される中心軸Ｃと平行に延びる仮想軸である。以下、多軸アクチュエータ用コイル１の各構成要素について方向を説明するときには、軸４と平行な方向を軸方向、軸４に対して直交する方向を直交方向、プリント基板２を巻き回す方向を巻回方向とする。

【0021】

プリント基板２は、自由に変形させることが可能なフレキシブル基板である。プリント基板２は、本実施の形態では巻回方向に分割されている。プリント基板２は、２枚に分割されている。以下の説明において、２枚のプリント基板２を区別する場合には、一方のプリント基板２を第１のプリント基板２Ａと称し、他方のプリント基板２を第２のプリント基板２Ｂと称する。図４において第１のプリント基板２Ａは、灰色領域で図示されている。図４において第２のプリント基板２Ｂは、斜線ハッチングで図示されている。図５以降で第１のプリント基板２Ａと第２のプリント基板２Ｂとが図示される場合にも、図４と同じ方法で両者を区別する。各プリント基板２は、表面２１と、表面２１とは反対を向く裏面２２とを有している。各プリント基板２は、巻回方向の一端２３と他端２４とを有している。第１のプリント基板２Ａの巻回方向の他端２４と第２のプリント基板２Ｂの巻回方向の一端２３とは、巻回方向に隣接している。

【0022】

コイル群３の数は、本実施の形態では２個である。以下の説明において、２個のコイル群３を区別する場合には、一方のコイル群３を第１のコイル群３Ａと称し、他方のコイル群３を第２のコイル群３Ｂと称する。図４において第１のコイル群３Ａは、ドットハッチングで図示されている。図４において第２のコイル群３Ｂは、格子ハッチングで図示されている。図５以降で第１のコイル群３Ａと第２のコイル群３Ｂとが図示される場合にも、図４と同じ方法で両者を区別する。

【0023】

図６および図８に示すように、各コイル群３は、複数のコイルパターン３１を有している。各コイルパターン３１は、直線状に延びる複数の長辺部３１ａと、隣り合う２つの長辺部３１ａを繋ぐ複数の短辺部３１ｂとを含んでいる。コイルパターン３１は、プリント基板２の銅箔層をエッチングすることにより形成される導電体である。以下の説明において、第１のコイル群３Ａと第２のコイル群３Ｂとのコイルパターン３１を区別する場合には、第１のコイル群３Ａのコイルパターン３１を第１のコイルパターン３２と称し、第２のコイル群３Ｂのコイルパターン３１を第２のコイルパターン３３と称する。図５から図８では、各コイル群３が３相コイルである場合を例示している。図５から図８では、ハッチングの密度を変えることにより、各相のコイルパターン３１を区別している。

【0024】

図６に示すように、第１のコイルパターン３２の数は、本実施の形態では３個である。３個の第１のコイルパターン３２は、軸方向に並べられて配置されている。各第１のコイルパターン３２は、概ね同一形状である。各第１のコイルパターン３２は、同一形状で異なる大きさのループが同一の中心を基点に巻かれた集中巻きで第１のプリント基板２Ａにプリントされている。第１のコイルパターン３２の形状は、外周から内周に向かうにつれて四角形のループの大きさが小さくなる雷紋状である。

【0025】

第１のコイルパターン３２は、巻回方向に延びる複数の第１の長辺部３２ａと、軸方向に延びる複数の第１の短辺部３２ｂとを含んでいる。第１の長辺部３２ａと第１の短辺部３２ｂとは、交互に配置されている。第１の長辺部３２ａは、可動子を軸方向に移動させる推力の発生に寄与する部分である。第１の短辺部３２ｂは、可動子を軸方向に移動させる推力の発生に寄与しにくい部分である。第１の短辺部３２ｂは、隣り合う２つの第１の長辺部３２ａを繋ぐ役割を果たしている。各第１のコイルパターン３２の一端には、図示しない電力供給部の電源線が接続される端子３２ｃが設けられている。各第１のコイルパターン３２には、端子３２ｃを介して、図示しない電力供給部から電力が供給される。端子３２ｃは、第１のプリント基板２Ａの軸方向の一端面よりも軸方向の外側に突出している。軸方向の外側とは、プリント基板２の軸方向の中心から軸方向の端面に向かう方向を意味する。各第１のコイルパターン３２の他端には、端子３２ｃの反対側となるループ内側の端子３２ｄが設けられる。各第１のコイルパターン３２の端子３２ｄは、図示しないパターンまたはジャンパ線で互いに結線される。

【0026】

図８に示すように、第２のコイルパターン３３の数は、本実施の形態では６個である。６個の第２のコイルパターン３３は、巻回方向に並べられて配置されている。各第２のコイルパターン３３は、同一形状である。各第２のコイルパターン３３は、同一形状で異なる大きさのループが同一の中心を基点に巻かれた集中巻きで第２のプリント基板２Ｂにプリントされている。第２のコイルパターン３３の形状は、外周から内周に向かうにつれて大きさが小さくなる雷紋状である。

【0027】

第２のコイルパターン３３は、軸方向に延びる複数の第２の長辺部３３ａと、巻回方向に延びる複数の第２の短辺部３３ｂとを含んでいる。第２の長辺部３３ａと第２の短辺部３３ｂとは、交互に配置されている。第２の長辺部３３ａは、可動子を回転させるトルクの発生に寄与する部分である。第２の短辺部３３ｂは、可動子を回転させるトルクの発生に寄与しにくい部分である。第２の短辺部３３ｂは、隣り合う２つの第２の長辺部３３ａを繋ぐ役割を果たしている。各第２のコイルパターン３３の一端には、図示しない電力供給部の電源線が接続される端子３３ｃが設けられている。各第２のコイルパターン３３には、端子３３ｃを介して、図示しない電力供給部から電力が供給される。端子３３ｃは、第２のプリント基板２Ｂの軸方向の一端面よりも軸方向の外側に突出している。各第２のコイルパターン３３の他端には、端子３３ｃの反対側となるループ内側の端子３３ｄが設けられる。各第２のコイルパターン３３の端子３３ｄは、図示しないパターンまたはジャンパ線で互いに結線される。

【0028】

図６および図８に示すように、同一のコイル群３における各コイルパターン３１の長辺部３１ａは、互いに平行に延びている。具体的には、図６に示される各第１のコイルパターン３２の第１の長辺部３２ａは、互いに平行に延びている。図８に示される各第２のコイルパターン３３の第２の長辺部３３ａは、互いに平行に延びている。異なるコイル群３における各コイルパターン３１の長辺部３１ａは、互いに交差する方向に延びている。具体的には、図６に示される各第１のコイルパターン３２の第１の長辺部３２ａと図８に示される各第２のコイルパターン３３の第２の長辺部３３ａとは、互いに交差する方向に延びている。第１の長辺部３２ａと第２の長辺部３３ａとは、本実施の形態では互いに直交する方向に延びている。

【0029】

図４に示すように、各プリント基板２は、コイル群３が形成された表面２１が内周に位置するようにかつ裏面２２が外周に位置するように、右回りに巻き回されている。各プリント基板２は、コイル群３が形成された表面２１が外周に位置するようにかつ裏面２２が内周に位置するように、巻き回されてもよい。各プリント基板２は、図示しない治具の円筒面に沿って巻き回される。第２のプリント基板２Ｂの巻回方向の一端２３が第１のプリント基板２Ａの巻回方向の他端２４に連続するように、第１のプリント基板２Ａおよび第２のプリント基板２Ｂが連続して巻き回されている。これにより、円筒形状の多軸アクチュエータ用コイル１が成形される。図９に示すように、多軸アクチュエータ用コイル１の外周面は、第２のプリント基板２Ｂの裏面２２となる。

【0030】

図４に戻り、第１のプリント基板２Ａと第２のプリント基板２Ｂとは、接着剤、テープなどの固定手段により連結されてもよいし、連結されていなくてもよい。後者の場合には、内周に位置する第１のプリント基板２Ａを巻き回した後、第１のプリント基板２Ａの巻回方向の他端２４に連続するように、第２のプリント基板２Ｂを巻き回せばよい。内周に位置する第１のプリント基板２Ａをガイドにして、２枚目の第２のプリント基板２Ｂを巻き回せるため、多軸アクチュエータ用コイル１を容易に成形することができる。

【0031】

第１のコイル群３Ａは、第２のコイル群３Ｂの一部の内周に配置される。すなわち、第１のコイル群３Ａと第２のコイル群３Ｂの一部とは、周方向で一致する位置に配置されている。換言すると、異なるコイル群３は、軸４に対して直交する方向に並べられて配置されている。軸４に対して直交する方向に並べられて配置される第１のコイル群３Ａと第２のコイル群３Ｂとの間には、第１のプリント基板２Ａが全周に亘って挟み込まれて配置されている。これにより、第１のコイル群３Ａと第２のコイル群３Ｂとの短絡を防止できる。

【0032】

次に、本実施の形態にかかる多軸アクチュエータ用コイル１および多軸アクチュエータ１００の効果について説明する。

【0033】

本実施の形態では、図４に示すように、多軸アクチュエータ用コイル１は、可撓性を有し１つの軸４を中心にして巻き回されたプリント基板２と、プリント基板２にプリントされた複数のコイル群３とを備えている。この構成により、プリント基板２の変形が容易であるため、プリントされたコイル群３も含めてプリント基板２を容易に変形させることができる。すなわち、本実施の形態では、マグネットワイヤによって多軸アクチュエータ用コイルを成形する場合に比べて、複数のコイル群３を容易かつ精度良く直交方向に並べて配置することができる。そのため、本実施の形態では、巻き崩れおよび巻線間の交錯が生じにくく、多軸アクチュエータ用コイル１の肥大化を抑制して、コイルスペースの肥大化を抑制することができる。したがって、従来よりも多軸アクチュエータ用コイル１をスペース効率良く成形することができる。また、コイルスペースの肥大化を抑制できることにより、多軸アクチュエータ１００の大型化および多軸アクチュエータ１００の出力密度の低下を抑制することができる。

【0034】

本実施の形態では、図６および図８に示すように、各コイル群３は、直線状に延びる長辺部３１ａを含む複数のコイルパターン３１を有している。また、本実施の形態では、同一のコイル群３における各コイルパターン３１の長辺部３１ａは、互いに平行に延びている。また、本実施の形態では、異なるコイル群３における各コイルパターン３１の長辺部３１ａは、互いに交差する方向に延びている。これらの構成により、図３に示されるシャフト１０を複数方向に移動させることができる。

【0035】

本実施の形態では、図４に示すように、直交方向に並んで配置される２つのコイル群３の間には、プリント基板２が配置されている。この構成により、２つのコイル群３の間の電気絶縁性を担保できる。なお、２つのコイル群３の間の直交方向に沿う距離は、プリント基板２の絶縁層の厚みと接着層の厚みとにより定まり、２つのコイル群３の間の電気絶縁性を担保できれば０．１ｍｍまで短縮することができる。

【0036】

特許文献１に開示されている技術では、Ｚ軸コイルとθ軸コイルとの間に、両コイルの短絡を防止する沿面距離を設ける必要がある。そのため、両コイルの位置を精度良く調整した上で、両コイルをモールド樹脂で固定するか、または、両コイルの間にインシュレータなどの絶縁部材を挟み込んで配置する必要がある。したがって、特許文献１に開示されている技術では、多軸アクチュエータ用コイルを成形する際の作業工程数が増加するとともに、多軸アクチュエータ用コイルの部品点数が増加する。この点、本実施の形態では、図４に示すように、プリントされたコイル群３も含めてプリント基板２を変形させるだけで、直交方向に並べられて配置される２つのコイル群３の間にプリント基板２が配置されるため、２つのコイル群３の短絡を防止できる。これにより、モールド樹脂、インシュレータなどの絶縁部材が不要になるため、特許文献１に開示されている技術に比べて、多軸アクチュエータ用コイル１を成形する際の作業工程数を削減できるとともに、多軸アクチュエータ用コイル１の部品点数を削減できる。

【0037】

次に、実施の形態１の変形例について説明する。

【0038】

本実施の形態では、図４に示すように、プリント基板２が円筒形状に巻き回されているが、プリント基板２の軸４と直交する断面形状が多角形状の筒状となるようにプリント基板２が巻き回されてもよい。

【0039】

本実施の形態では、図４に示すように、プリント基板２の枚数が２枚であるが、３枚以上であってもよい。プリント基板２の枚数が３枚以上の場合でも、巻回方向に隣り合うプリント基板２は、接着剤、テープなどの固定手段により連結されてもよいし、連結されていなくてもよい。後者の場合には、内周に位置するプリント基板２を巻き回した後、巻き回したプリント基板２の巻回方向の終端に連続するように、次のプリント基板２を巻き回せばよい。内周に位置するプリント基板２をガイドにして、２枚目以降のプリント基板２を巻き回せるため、多軸アクチュエータ用コイル１を容易に成形することができる。プリント基板２の枚数が３枚以上の場合には、複数のプリント基板２のそれぞれのコイル群３の長辺部３１ａの延伸方向が互いに異なっていてもよい。また、プリント基板２の枚数が３枚以上の場合には、複数のプリント基板２のうちの一部のコイル群３の長辺部３１ａの延伸方向と、複数のプリント基板２のうちの残部のコイル群３の長辺部３１ａの延伸方向とが互いに異なっていてもよい。

【0040】

本実施の形態では、図４に示すように、第１のコイル群３Ａがプリントされた第１のプリント基板２Ａが半周分巻き回されて、第２のコイル群３Ｂがプリントされた第２のプリント基板２Ｂが１周分巻き回されているが、各プリント基板２の巻き回し量は適宜変更してもよい。例えば、各プリント基板２が１周を超えて巻き回されてもよい。このようにすると、コイルパターン３１の巻数がより多く必要な多軸アクチュエータ１００に対応することができる。

【0041】

図６および図８に示される各コイル群３のコイルパターン３１の数は、図示の例に限定されることなく、適宜変更してもよい。また、図６および図８では、各コイル群３が３相コイルである場合を例示しているが、これに限定されない。各コイル群３は、単相コイルでもよいし、４相以上のコイルであってもよい。

【0042】

コイルパターン３１の形状は、図示の例に限定されることなく、適宜変更してもよい。コイルパターン３１の形状は、例えば、図１０に示される形状でもよい。図１０は、実施の形態１の変形例１にかかる多軸アクチュエータ用コイル１のコイルパターン３１を示した側面図である。図１０に示されるコイルパターン３１の形状は、外周から内周に向かうにつれて六角形のループの大きさが小さくなる形状である。長辺部３１ａは、直線状に延びている。短辺部３１ｂの形状は、ループの外周に向かって凸となる先鋭状である。短辺部３１ｂは、隣り合う一方の長辺部３１ａから他方の長辺部３１ａに向かってループの外周に位置するように直線状に延びた後、ループの内周に位置するように直線状に延びている。本変形例でも、前記した実施の形態１と同一の効果を奏することができる。

【0043】

コイルパターン３１の形状は、例えば、図１１に示される形状でもよい。図１１は、実施の形態１の変形例２にかかる多軸アクチュエータ用コイル１のコイルパターン３１を示した側面図である。図１１に示されるコイルパターン３１の形状は、外周から内周に向かうにつれて楕円形のループの大きさが小さくなる形状である。長辺部３１ａは、直線状に延びている。短辺部３１ｂの形状は、ループの外周に向かって凸となる曲線状である。短辺部３１ｂは、隣り合う一方の長辺部３１ａから他方の長辺部３１ａに向かってループの外周に位置するように曲線状に延びた後、ループの内周に位置するように曲線状に延びている。本変形例でも、前記した実施の形態１と同一の効果を奏することができる。

【0044】

本実施の形態では、図３に示されるシャフト１０を含む可動子の移動方向は、周方向と軸方向とであったが、シャフト１０を含む可動子の移動方向を限定する趣旨ではない。例えば、シャフト１０を含む可動子は、左周りに回転しながら軸方向に移動する螺旋運動が可能であるとともに、右回りに回転しながら軸方向に移動する螺旋運動が可能であってもよい。このような構成にする場合には、図６および図８に示される各コイル群３の長辺部３１ａの延伸方向を、軸方向および巻回方向に交差する方向に変更すればよい。このように変更する場合でも、同一のコイル群３における各コイルパターン３１の長辺部３１ａは、互いに平行に延びている。また、異なるコイル群３における各コイルパターン３１の長辺部３１ａは、互いに交差する方向に延びている。

【0045】

本実施の形態では、図２および図３に示すように、多軸アクチュエータ１００は、磁石８を備えたが、磁石８を備えなくてもよい。例えば、多軸アクチュエータ１００は、鉄心のリラクタンストルクのみで回転するＳｙｎＲＭ（Synchronous Reluctance Motor）に相当する構成でもよい。

【0046】

本実施の形態では、図２および図３に示すように、多軸アクチュエータ１００は、固定子コア７を備えたが、固定子コア７を備えなくてもよい。例えば、多軸アクチュエータ１００は、コイル付近に鉄心を有さないコアレス構造に相当する構成でもよい。

【0047】

本実施の形態では、図２および図３に示すように、多軸アクチュエータ１００は、フレーム６ａを備えたが、フレーム６ａを備えなくてもよい。例えば、多軸アクチュエータ１００は、固定子コア７がフレームの役割を兼ねるフレームレス構造に相当する構成でもよい。

【0048】

実施の形態２．
次に、図１２から図１６を参照して、実施の形態２にかかる多軸アクチュエータ用コイル１Ａについて説明する。図１２は、実施の形態２にかかる多軸アクチュエータ用コイル１Ａの第１のプリント基板２Ａを巻き回す前の状態を示した側面図であって、第１のプリント基板２Ａの表面２１を示した図である。図１３は、実施の形態２にかかる多軸アクチュエータ用コイル１Ａの第１のプリント基板２Ａを巻き回す前の状態を示した側面図であって、第１のプリント基板２Ａの裏面２２を示した図である。図１４は、実施の形態２にかかる多軸アクチュエータ用コイル１Ａの第２のプリント基板２Ｂを巻き回す前の状態を示した側面図であって、第２のプリント基板２Ｂの表面２１を示した図である。図１５は、実施の形態２にかかる多軸アクチュエータ用コイル１Ａの第２のプリント基板２Ｂを巻き回す前の状態を示した側面図であって、第２のプリント基板２Ｂの裏面２２を示した図である。図１６は、実施の形態２にかかる多軸アクチュエータ用コイル１Ａを軸方向に沿って見たときの図である。本実施の形態では、プリント基板２の表面２１と裏面２２との両面にコイル群３がプリントされている点が、前記した実施の形態１と相違する。なお、実施の形態２では、前記した実施の形態１と重複する部分については、同一符号を付して説明を省略する。

【0049】

以下の説明において、図１２に示される第１のプリント基板２Ａの表面２１の第１のコイルパターン３２を第１のコイルパターン３２Ａと称し、図１３に示される第１のプリント基板２Ａの裏面２２の第１のコイルパターン３２を第１のコイルパターン３２Ｂと称する。また、図１４に示される第２のプリント基板２Ｂの表面２１の第２のコイルパターン３３を第２のコイルパターン３３Ａと称し、図１５に示される第２のプリント基板２Ｂの裏面２２の第２のコイルパターン３３を第２のコイルパターン３３Ｂと称する。

【0050】

図１２に示すように、第１のコイルパターン３２Ａの一端には、端子３２ｃが設けられている。第１のコイルパターン３２Ａは、端子３２ｃが設けられた一端を始端として、外周から内周に向かって巻き回されるように形成されている。図１３では、図１２に示される第１のプリント基板２Ａを紙面の上下に反転させるとともに裏返した状態を図示している。第１のコイルパターン３２Ａと第１のコイルパターン３２Ｂとで同一位置にある２個の端部Ａ１，Ｂ１，Ｃ１は、スルーホール３４を介して電気的に接続されている。第１のコイルパターン３２Ｂは、スルーホール３４に接続される端部Ａ１，Ｂ１，Ｃ１である一端を始端として、内周から外周に向かって巻き回されるように形成されている。第１のプリント基板２Ａの裏面２２には、各相の第１のコイルパターン３２Ｂの他端を電気的に接続する接続部３５が設けられている。接続部３５は、軸方向に延びている。

【0051】

図１４に示すように、第２のコイルパターン３３Ａの一端には、端子３３ｃが設けられている。第２のコイルパターン３３Ａは、端子３３ｃが設けられた一端を始端として、外周から内周に向かって巻き回されるように形成されている。図１５では、図１４に示される第２のプリント基板２Ｂを紙面の上下に反転させるとともに裏返した状態を図示している。第２のコイルパターン３３Ａと第２のコイルパターン３３Ｂとで同一位置にある２個の端部Ｄ１，・・・Ｉ１は、スルーホール３４を介して電気的に接続されている。第２のコイルパターン３３Ｂは、スルーホール３４に接続される端部Ｄ１，・・・Ｉ１である一端を始端として、内周から外周に向かって巻き回されるように形成されている。第２のプリント基板２Ｂの裏面２２には、各相の第２のコイルパターン３３Ｂの他端を電気的に接続する接続部３６が設けられている。接続部３６は、巻回方向に延びている。接続部３５，３６は、例えば、中性点となってもよいし、デルタ結線となってもよい。

【0052】

図１６に示される各プリント基板２の巻回方向および巻き回し方法は前記実施の形態１と同一である。すなわち、前記した実施の形態１と同じ要領で、実施の形態２にかかる第１のプリント基板２Ａおよび第２のプリント基板２Ｂも巻き回される。第１のプリント基板２Ａにおいては、第１のコイルパターン３２Ａが第１のコイルパターン３２Ｂに対して内周に配置される。第２のプリント基板２Ｂにおいては、第２のコイルパターン３３Ａが第２のコイルパターン３３Ｂに対して内周に配置される。軸４に対して直交する方向に並べられて配置される第１のコイルパターン３２Ｂと第２のコイルパターン３３Ａとの間には、絶縁層５が全周に亘って配置されている。絶縁層５は、プリント基板２のうちコイル群３がプリントされた面に塗布される塗布物、軸４に対して直交する方向に並べられて配置されるプリント基板２の間に挟み込まれる被挟持物などである。塗布物は、例えば、ソルダーレジストである。被挟持物は、例えば、絶縁シートである。

【0053】

次に、本実施の形態にかかる多軸アクチュエータ用コイル１Ａの効果について説明する。

【0054】

本実施の形態では、前記した実施の形態１と同一の効果を奏することができる。また、本実施の形態では、図１６に示すように、コイル群３は、プリント基板２の表面２１と裏面２２との両面にプリントされている。この構成により、コイル群３がプリント基板２の片面だけにプリントされる場合に比べて、コイルパターン３１の巻数を２倍にすることができる。

【0055】

本実施の形態では、図１６に示すように、軸４に対して直交する方向に並べられて配置される第１のコイルパターン３２Ｂと第２のコイルパターン３３Ａとの間には、絶縁層５が全周に亘って配置されている。この構成により、第１のコイルパターン３２Ｂと第２のコイルパターン３３Ａとの短絡を防止できる。

【0056】

実施の形態３．
次に、図１７から図１９を参照して、実施の形態３にかかる多軸アクチュエータ用コイル１Ｂについて説明する。図１７は、実施の形態３にかかる多軸アクチュエータ用コイル１Ｂのプリント基板２を巻き回す前の状態を軸方向に沿って見たときの図である。図１８は、実施の形態３にかかる多軸アクチュエータ用コイル１Ｂのプリント基板２を巻き回す前の状態を示した側面図である。図１９は、実施の形態３にかかる多軸アクチュエータ用コイル１Ｂを軸方向に沿って見たときの図である。本実施の形態では、各コイル群３が１枚のプリント基板２にプリントされている点が、前記した実施の形態１と相違する。なお、実施の形態３では、前記した実施の形態１と重複する部分については、同一符号を付して説明を省略する。

【0057】

図１７および図１８に示すように、第１のコイル群３Ａと第２のコイル群３Ｂとは、同じプリント基板２において、巻回方向に並べられて配置されている。プリント基板２は、巻回方向の一端２３と他端２４とを有している。巻回方向の一端２３から他端２４に向かって、第１のコイル群３Ａ、第２のコイル群３Ｂの順に配置されている。図１９に示されるプリント基板２の巻回方向および巻き回し方法は前記実施の形態１と同一である。すなわち、前記した実施の形態１と同じ要領で、実施の形態３にかかるプリント基板２も巻き回される。

【0058】

次に、本実施の形態にかかる多軸アクチュエータ用コイル１Ｂの効果について説明する。

【0059】

本実施の形態では、図１９に示すように、各コイル群３は、１枚のプリント基板２にプリントされている。この構成により、複数のコイル群３をより一層容易かつ精度良く直交方向に並べて配置することができる。そのため、本実施の形態では、巻き崩れおよび巻線間の交錯がさらに生じにくく、多軸アクチュエータ用コイル１Ｂの肥大化をより一層抑制して、コイルスペースの肥大化をより一層抑制することができる。したがって、多軸アクチュエータ用コイル１Ｂをより一層スペース効率良く成形することができる。また、プリント基板２を巻き回して多軸アクチュエータ用コイル１Ｂを成形する際の巻き崩れおよび巻線間の交錯がより一層抑制されるため、多軸アクチュエータ１００の電磁気特性を向上させることができる。

【0060】

実施の形態４．
次に、図２０から図２４を参照して、実施の形態４にかかる多軸アクチュエータ用コイル１Ｃについて説明する。図２０は、実施の形態４にかかる多軸アクチュエータ用コイル１Ｃの第２のプリント基板２Ｂを巻き回す前の状態を軸方向に沿って見たときの図である。図２１は、実施の形態４にかかる多軸アクチュエータ用コイル１Ｃの第２のプリント基板２Ｂを巻き回す前の状態を示した側面図である。図２２は、実施の形態４にかかる多軸アクチュエータ用コイル１Ｃの第１のプリント基板２Ａを巻き回す前の状態を軸方向に沿って見たときの図である。図２３は、実施の形態４にかかる多軸アクチュエータ用コイル１Ｃの第１のプリント基板２Ａを巻き回す前の状態を示した側面図である。図２４は、実施の形態４にかかる多軸アクチュエータ用コイル１Ｃを軸方向に沿って見たときの図である。本実施の形態では、複数のコイル群３の巻回方向における位置が逆になっている点が、前記した実施の形態１と相違する。なお、実施の形態４では、前記した実施の形態１と重複する部分については、同一符号を付して説明を省略する。

【0061】

図２４に示される巻き回されたプリント基板２の内周側に配置されるコイル群３は、本実施の形態では図２０および図２１に示される第２のコイル群３Ｂである。第２のコイル群３Ｂは、コイルパターン３１の配列方向が巻回方向と一致し、かつ、長辺部３１ａが巻回方向に対して直交する方向に延びている。コイルパターン３１の配列方向が巻回方向と一致するとは、プリント基板２が巻き回された状態で複数のコイルパターン３１が配列されている方向と巻回方向とが一致していることを意味する。図２４に示すように、第２のコイル群３Ｂの一部は、第１のコイル群３Ａの内周に配置されている。第２のコイル群３Ｂは、巻き回されたプリント基板２の最内周に配置されている。なお、図２２および図２３に示される第１のコイル群３Ａの構成は、前記した実施の形態１と同一である。

【0062】

図２４に示される各プリント基板２の巻回方向および巻き回し方法は前記実施の形態１と概ね同一である。ただし、本実施の形態では、第１のプリント基板２Ａの巻回方向の一端２３が第２のプリント基板２Ｂの巻回方向の他端２４に連続するように、第２のプリント基板２Ｂおよび第１のプリント基板２Ａが連続して巻き回されている。これにより、円筒形状の多軸アクチュエータ用コイル１Ｃが成形される。多軸アクチュエータ用コイル１Ｃの外周面は、第１のプリント基板２Ａの裏面２２および第２のプリント基板２Ｂの裏面２２となる。

【0063】

次に、本実施の形態にかかる多軸アクチュエータ用コイル１Ｃの効果について説明する。

【0064】

図２４に示されるプリント基板２を円筒に複数回巻き回した場合には、プリント基板２の１周当たりの周長は、プリント基板２の外周側ほど長くなる。そのため、図２１に示される第２のコイル群３Ｂのようにコイルパターン３１の配列方向が巻回方向と一致し、かつ、各コイルパターン３１の巻回方向の幅Ｗが等しい場合には、プリント基板２を円筒に巻き回す回数が増えるほど、同相のコイルパターン３１が巻回方向にずれる位相ずれが生じる。また、位相ずれが生じることで１周ごとの電気的な位相が変化し、多軸アクチュエータ１００の電磁気特性が低下しやすいという問題がある。

【0065】

この点、本実施の形態では、図２１および図２４に示すように、巻き回されたプリント基板２の内周側に配置される第２のコイル群３Ｂは、コイルパターン３１の配列方向が巻回方向と一致し、かつ、長辺部３１ａが巻回方向に対して直交する方向に延びている。つまり、位相ずれによる多軸アクチュエータ１００の電磁気特性の低下が顕著に表れやすい第２のコイル群３Ｂを、位相ずれの発生が抑制されるプリント基板２の内周側に配置する。この構成により、巻き回されたプリント基板２の外周側に第２のコイル群３Ｂを配置する場合に比べて、多軸アクチュエータ１００の電磁気特性の低下を抑制することができる。

【0066】

なお、コイルパターン３１の巻回方向の幅Ｗをプリント基板２の外周側に位置するものほど広くしてもよい。このようにすると、巻き回されたプリント基板２の内周側に第２のコイル群３Ｂを配置しなくても、位相ずれの発生が抑制されて、多軸アクチュエータ１００の電磁気特性の低下を抑制することができる。

【0067】

実施の形態５．
次に、図２５から図３０を参照して、実施の形態５にかかる多軸アクチュエータ用コイル１Ｄについて説明する。図２５は、実施の形態５にかかる多軸アクチュエータ用コイル１Ｄの第１のプリント基板２Ａを巻き回す前の状態を軸方向に沿って見たときの図である。図２６は、実施の形態５にかかる多軸アクチュエータ用コイル１Ｄの第１のプリント基板２Ａを巻き回す前の状態を示した側面図である。図２７は、実施の形態５にかかる多軸アクチュエータ用コイル１Ｄの第２のプリント基板２Ｂを巻き回す前の状態を軸方向に沿って見たときの図である。図２８は、実施の形態５にかかる多軸アクチュエータ用コイル１Ｄの第２のプリント基板２Ｂを巻き回す前の状態を示した側面図である。図２９は、実施の形態５にかかる多軸アクチュエータ用コイル１Ｄを軸方向に沿って見たときの図である。図３０は、実施の形態５にかかる多軸アクチュエータ用コイル１Ｄを示した側面図である。本実施の形態では、端子３２ｃ，３３ｃを巻回方向で１箇所にまとめて配置した点が、前記した実施の形態１と相違する。なお、実施の形態５では、前記した実施の形態１と重複する部分については、同一符号を付して説明を省略する。

【0068】

図２５および図２６に示すように、第１のプリント基板２Ａの軸方向の一端面よりも軸方向の外側に突出する各端子３２ｃは、巻回方向で第１のプリント基板２Ａの他端２４に寄った位置に配置されている。第１のプリント基板２Ａおよび第２のプリント基板２Ｂを巻き回したときに、第１のプリント基板２Ａの他端２４は、第２のプリント基板２Ｂの一端２３に連続する部分である。つまり、各端子３２ｃは、第１のプリント基板２Ａと第２のプリント基板２Ｂとが連続する部分に寄った位置に配置されている。各端子３２ｃは、巻回方向に並べられて配置されている。

【0069】

図２７および図２８に示すように、第２のプリント基板２Ｂの軸方向の一端面よりも軸方向の外側に突出する各端子３３ｃは、巻回方向で第２のプリント基板２Ｂの一端２３に寄った位置に配置されている。つまり、各端子３３ｃは、第１のプリント基板２Ａと第２のプリント基板２Ｂとが連続する部分に寄った位置に配置されている。各端子３３ｃは、巻回方向に並べられて配置されている。

【0070】

図示の例では、各端子３３ｃが各相電流の流入源となる。また、図示の例では、端子３３ｄ１と端子３３ｅ１とが接続され、端子３３ｄ２と端子３３ｅ２とが接続され、端子３３ｄ３と端子３３ｅ３とが接続される。さらに、図示の例では、端子３３ｄ４と端子３３ｄ５と端子３３ｄ６とが中性点で結線される。なお、端子３３ｄ１と端子３３ｅ１との接続方法、端子３３ｄ２と端子３３ｅ２との接続方法、端子３３ｄ３と端子３３ｅ３との接続方法としては、例えば、スルーホールを介して裏面２２に渡り裏面２２に形成されたパターンによる接続、ジャンパ線による接続が挙げられる。

【0071】

図２９に示される各プリント基板２の巻回方向および巻き回し方法は前記実施の形態１と同一である。すなわち、前記した実施の形態１と同じ要領で、実施の形態５にかかる第１のプリント基板２Ａおよび第２のプリント基板２Ｂも巻き回される。このように第１のプリント基板２Ａおよび第２のプリント基板２Ｂを巻き回すと、図３０に示すように、第１のコイル群３Ａと第２のコイル群３Ｂとが巻回方向で連続する部分において、端子３２ｃと端子３３ｃとは巻回方向に並べられて配置される。すなわち、各コイル群３の各コイルパターン３１の端子３２ｃ，３３ｃは、巻回方向で１箇所にまとめて配置されている。

【0072】

次に、本実施の形態にかかる多軸アクチュエータ用コイル１Ｄの効果について説明する。

【0073】

本実施の形態では、図３０に示すように、各コイル群３の各コイルパターン３１の端子３２ｃ，３３ｃは、巻回方向で１箇所にまとめて配置されている。この構成により、多軸アクチュエータ１００と電力供給部とを接続する電源線をひとまとまりにすることができるため、結線が単純化され、多軸アクチュエータ１００への電力の供給が容易になる。

【0074】

実施の形態６．
次に、図３１および図３４を参照して、実施の形態６にかかる多軸アクチュエータ用コイル１Ｅについて説明する。図３１は、実施の形態６にかかる多軸アクチュエータ用コイル１Ｅの第１のプリント基板２Ａを巻き回す前の状態を示した側面図であって、第１のプリント基板２Ａの表面２１を示した図である。図３２は、実施の形態６にかかる多軸アクチュエータ用コイル１Ｅの第１のプリント基板２Ａを巻き回す前の状態を示した側面図であって、第１のプリント基板２Ａの裏面２２を示した図である。図３３は、実施の形態６にかかる多軸アクチュエータ用コイル１Ｅの第２のプリント基板２Ｂを巻き回す前の状態を示した側面図であって、第２のプリント基板２Ｂの表面２１を示した図である。図３４は、実施の形態６にかかる多軸アクチュエータ用コイル１Ｅの第２のプリント基板２Ｂを巻き回す前の状態を示した側面図であって、第２のプリント基板２Ｂの裏面２２を示した図である。本実施の形態では、コイルパターン３１の巻き方が分布巻きである点が、前記した実施の形態１と相違する。なお、実施の形態６では、前記した実施の形態１と重複する部分については、同一符号を付して説明を省略する。

【0075】

図３２では、図３１に示される第１のプリント基板２Ａを紙面の上下に反転させるとともに裏返した状態を図示している。図３１および図３２に示すように、各第１のコイルパターン３２は、同一形状のループが軸方向に中心を一定間隔でずらしながら巻かれた分布巻きで第１のプリント基板２Ａにプリントされている。第１のコイルパターン３２の数は、本実施の形態では第１のプリント基板２Ａの表面２１と裏面２２とに３個ずつである。表面２１の３個の第１のコイルパターン３２は、軸方向に並べられて配置されている。裏面２２の３個の第１のコイルパターン３２は、軸方向に並べられて配置されている。ここでは、同相の第１のコイルパターン３２が存在する軸方向のエリアを、第１のプリント基板２Ａの表面２１および裏面２２の区別なく数えた数を、第１のコイル群３Ａにおけるコイル数とする。また、同相の第１のコイルパターン３２が存在する軸方向のエリアの区分けは、後記する第１の長辺部３２ａを基準にして行い、第１の長辺部３２ａ以外の部分を考慮しない。したがって、第１のプリント基板２Ａの表面２１から裏面２２に向かう方向に沿って見たときに、表面２１において同相の第１のコイルパターン３２の第１の長辺部３２ａが存在する軸方向のエリアと裏面２２において同相の第１のコイルパターン３２の第１の長辺部３２ａが存在する軸方向のエリアとの軸方向位置が同じである場合には、１個のコイルとして数える。一方、第１のプリント基板２Ａの表面２１から裏面２２に向かう方向に沿って見たときに、表面２１において同相の第１のコイルパターン３２の第１の長辺部３２ａが存在する軸方向のエリアと裏面２２において同相の第１のコイルパターン３２の第１の長辺部３２ａが存在する軸方向のエリアとの軸方向位置が異なる場合には、異なるコイルとして数える。例えば、図３１および図３２においては、表面２１において同相の第１のコイルパターン３２の第１の長辺部３２ａが存在する軸方向のエリアと裏面２２において同相の第１のコイルパターン３２の第１の長辺部３２ａが存在する軸方向のエリアとが３個ずつであり、６個の軸方向のエリアの軸方向位置が互いに異なっている。そのため、第１のコイル群３Ａにおけるコイル数は、６個と数える。第１のプリント基板２Ａの表面２１と裏面２２とで同一位置にある２個の端部Ｊ１・・・Ｊ５，Ｋ１・・・Ｋ５，Ｌ１・・・Ｌ５は、スルーホール３４を介して電気的に接続されている。第１のコイルパターン３２は、第１のプリント基板２Ａの表面２１と裏面２２とに交互に配置されている。第１のプリント基板２Ａの表面２１の第１のコイルパターン３２が表面２１で半周延びた後、スルーホール３４を介して第１のプリント基板２Ａの裏面２２に渡って、裏面２２の第１のコイルパターン３２が裏面２２で半周延びる。６個の第１のコイルパターン３２のそれぞれの巻数は、第１のプリント基板２Ａを巻き回す前の第１のコイルパターン３２のそれぞれの巻数と直交方向に積み重なる第１のプリント基板２Ａの積層数との積となる。６個の第１のコイルパターン３２のそれぞれの巻数は、任意に決めてよい。

【0076】

第１のコイルパターン３２は、巻回方向に延びる複数の第１の長辺部３２ａと、複数の第１の短辺部３２ｂとを含んでいる。第１の短辺部３２ｂは、表裏の２つの第１の長辺部３２ａを繋ぐ役割を果たしている。図３１に示される第１の短辺部３２ｂは、第１の長辺部３２ａから離れるにつれて軸方向の一方に位置するように傾斜しながら延びている。図３２に示される第１の短辺部３２ｂは、第１の長辺部３２ａから離れるにつれて軸方向の他方に位置するように傾斜しながら延びている。

【0077】

本実施の形態では、各相が２個のコイルで構成される３相の星型結線のパターンである第１のコイルパターン３２を図示している。表面２１の第１のコイルパターン３２のうち第１のプリント基板２Ａ外に延びる一端の端子３２ｃが電流の流入箇所となる。裏面２２の第１のコイルパターン３２のうち第１のプリント基板２Ａ内に位置する他端同士は中性点である接続部３５で結線される。本実施の形態では、同相のコイル間を接続し、各相のコイルが２個の場合を図示しているが、１相当たり１個または２個以外の複数のコイルを有するパターンとしてもよい。また、本実施の形態では、星型結線の場合を図示しているが、例えばデルタ結線のような異なる結線パターンとしてもよい。

【0078】

図３４では、図３３に示される第２のプリント基板２Ｂを紙面の上下に反転させるとともに裏返した状態を図示している。図３３および図３４に示すように、各第２のコイルパターン３３は、同一形状のループが巻回方向に中心を一定間隔でずらしながら巻かれた分布巻きで第２のプリント基板２Ｂにプリントされている。第２のコイルパターン３３の数は、本実施の形態では１８個である。第２のコイルパターン３３の数は、本実施の形態では第２のプリント基板２Ｂの表面２１と裏面２２とに９個ずつである。表面２１の９個の第２のコイルパターン３３は、巻回方向に並べられて配置されている。裏面２２の９個の第２のコイルパターン３３は、巻回方向に並べられて配置されている。ここでは、同相の第２のコイルパターン３３が存在する巻回方向のエリアを、第２のプリント基板２Ｂの表面２１および裏面２２の区別なく数えた数を、第２のコイル群３Ｂにおけるコイル数とする。また、同相の第２のコイルパターン３３が存在する巻回方向のエリアの区分けは、後記する第２の長辺部３３ａを基準にして行い、第２の長辺部３３ａ以外の部分を考慮しない。したがって、第２のプリント基板２Ｂの表面２１から裏面２２に向かう方向に沿って見たときに、表面２１において同相の第２のコイルパターン３３の第２の長辺部３３ａが存在する巻回方向のエリアと裏面２２において同相の第２のコイルパターン３３の第２の長辺部３３ａが存在する巻回方向のエリアとの巻回方向位置が同じである場合には、１個のコイルとして数える。一方、第２のプリント基板２Ｂの表面２１から裏面２２に向かう方向に沿って見たときに、表面２１において同相の第２のコイルパターン３３の第２の長辺部３３ａが存在する巻回方向のエリアと裏面２２において同相の第２のコイルパターン３３の第２の長辺部３３ａが存在する巻回方向のエリアとの巻回方向位置が異なる場合には、異なるコイルとして数える。例えば、図３３および図３４においては、表面２１において同相の第２のコイルパターン３３の第２の長辺部３３ａが存在する巻回方向のエリアと裏面２２において同相の第２のコイルパターン３３の第２の長辺部３３ａが存在する巻回方向のエリアとが９個ずつであり、このうち６個の巻回方向のエリアの巻回方向位置が互いに異なっていて６個の巻回方向のエリアの巻回方向位置が同じである。そのため、コイル数は、１２個と数える。第２のプリント基板２Ｂの表面２１と裏面２２とで同一位置にある２個の端部Ｍ１・・・Ｍ５，Ｎ１・・・Ｎ５，Ｏ１・・・Ｏ５は、スルーホール３４を介して電気的に接続されている。また、第２のプリント基板２Ｂの表面２１と裏面２２とで同一位置にある２個の端部Ｐ１・・・Ｐ５，Ｑ１・・・Ｑ５，Ｒ１・・・Ｒ５は、スルーホール３４を介して電気的に接続されている。また、第２のプリント基板２Ｂの表面２１と裏面２２とで同一位置にある２個の端部Ｓ１・・・Ｓ５，Ｔ１・・・Ｔ５，Ｕ１・・・Ｕ５は、スルーホール３４を介して電気的に接続されている。

【0079】

第２のコイルパターン３３は、第２のプリント基板２Ｂの表面２１と裏面２２とに交互に配置されている。第２のプリント基板２Ｂの表面２１の第２のコイルパターン３３が表面２１で半周延びた後、スルーホール３４を介して第２のプリント基板２Ｂの裏面２２に渡って、裏面２２の第２のコイルパターン３３が裏面２２で半周延びる。１８個の第２のコイルパターン３３のそれぞれの巻数は、第２のプリント基板２Ｂを巻き回す前の第２のコイルパターン３３のそれぞれの巻数と直径方向に積み重なる第２のプリント基板２Ｂの積層数との積となる。１８個の第２のコイルパターン３３のそれぞれの巻数は、任意に決めてよい。第２のコイルパターン３３は、軸方向に延びる複数の第２の長辺部３３ａと、複数の第２の短辺部３３ｂとを含んでいる。第２の短辺部３３ｂは、表裏の２つの第２の長辺部３３ａを繋ぐ役割を果たしている。

【0080】

次に、本実施の形態にかかる多軸アクチュエータ用コイル１Ｅの効果について説明する。

【0081】

本実施の形態では、前記した実施の形態１と同一の効果を奏することができる。また、本実施の形態では、コイルパターン３１の巻き方が分布巻きであることにより、有効鎖交磁束数が増加し、多軸アクチュエータ１００の出力密度を向上させることができる。なお、本実施の形態では各コイルパターン３１の分布巻きの一例として、重ね巻きを図示したが、これに限定されない。各コイルパターン３１の分布巻きは、例えば、波巻きでもよい。また、複数のコイル群３のうちの一方のコイルパターン３１が集中巻きでプリント基板２にプリントされ、複数のコイル群３のうちの他方のコイルパターン３１が分布巻きでプリント基板２にプリントされてもよい。

【0082】

実施の形態７．
次に、図３５を参照して、実施の形態７にかかる多軸アクチュエータ用コイル１Ｆおよび多軸アクチュエータ１００Ａについて説明する。図３５は、実施の形態７にかかる多軸アクチュエータ用コイル１Ｆとティース７ａとを模式的に示した側面図であって、多軸アクチュエータ用コイル１Ｆの内周から外周に向かって見た図である。本実施の形態では、ティース７ａを備える多軸アクチュエータ１００Ａに多軸アクチュエータ用コイル１Ｆを搭載した点が、前記した実施の形態１と相違する。なお、実施の形態７では、前記した実施の形態１と重複する部分については、同一符号を付して説明を省略する。図３５では、プリント基板２の図示を省略している。

【0083】

第１のコイルパターン３２の第１の長辺部３２ａと第２のコイルパターン３３の第２の長辺部３３ａとは、互いに交差している。第１のコイルパターン３２の第１の長辺部３２ａと第２のコイルパターン３３の第２の長辺部３３ａとは、直交方向に沿って見たときに格子状に配置されている。図示しないプリント基板２には、格子状の複数の孔２５が形成されている。各孔２５は、第１の長辺部３２ａと第２の長辺部３３ａとが交差しない部分に形成されている。各孔２５は、本実施の形態では隣り合う２つの第１の長辺部３２ａと隣り合う２つの第２の長辺部３３ａとに囲まれた部分に形成されている。

【0084】

固定子コア７は、複数の孔２５のそれぞれに配置される複数のティース７ａを備えている。固定子コア７は、ティース７ａが接続される図示しないコアバックを備えている。コアバックは、巻回方向で複数に分割されている。１つのコアバックごとに複数のティース７ａが接続されている。多軸アクチュエータ用コイル１Ｆは、複数のティース７ａを介して固定子コア７に保持されている。

【0085】

次に、本実施の形態にかかる多軸アクチュエータ用コイル１Ｆおよび多軸アクチュエータ１００Ａの効果について説明する。

【0086】

本実施の形態では、第１のコイルパターン３２の第１の長辺部３２ａと第２のコイルパターン３３の第２の長辺部３３ａとは、直交方向に沿って見たときに格子状に配置されている。プリント基板２には、格子状の複数の孔２５が形成されている。固定子コア７は、複数の孔２５のそれぞれに配置される複数のティース７ａを備えている。これらの構成により、多軸アクチュエータ用コイル１Ｆが複数のティース７ａを介して固定子コア７に保持される。これにより、ティース７ａが存在しない状態と比較して固定子側インダクタンスが増加するため、多軸アクチュエータ１００Ａの出力密度が向上し、多軸アクチュエータ１００Ａの更なる高出力化と小型化とが可能となる。

【0087】

実施の形態８．
次に、図３６から図３８を参照して、実施の形態８にかかる多軸アクチュエータ１００Ｂについて説明する。図３６は、実施の形態８にかかる多軸アクチュエータ１００Ｂを示した斜視図である。図３７は、図３６に示されたＸＸＸＶＩＩ－ＸＸＸＶＩＩ線に沿った断面図である。図３８は、図３６に示されたＸＸＸＶＩＩＩ－ＸＸＸＶＩＩＩ線に沿った断面図である。本実施の形態では、多軸アクチュエータ用コイル１Ｇと可動子コア９とシャフト１０とで可動子が構成され、磁石８と固定子コア７とフレーム６ａとで固定子が構成されるムービングコイル型の多軸アクチュエータ１００Ｂである点が、前記した実施の形態１と相違する。なお、実施の形態８では、前記した実施の形態１と重複する部分については、同一符号を付して説明を省略する。

【0088】

図３６から図３８に示すように、ハウジング６、シャフト１０、軸受１１、第１の位置検出器１２および第２の位置検出器１３の構成は、前記した実施の形態１と同一である。

【0089】

図３７に示すように、固定子コア７は、フレーム６ａの内周に配置されている。固定子コア７は、フレーム６ａの内周に嵌め込まれている。

【0090】

多軸アクチュエータ用コイル１Ｇは、可動子コア９の外周に配置されている。第１のコイル群３Ａが第２のコイル群３Ｂに対して内周に位置するように、多軸アクチュエータ用コイル１Ｇが配置されている。

【0091】

磁石８は、多軸アクチュエータ用コイル１Ｇの外周に設けられている。磁石８は、多軸アクチュエータ用コイル１Ｇと空隙を介して配置されている。磁石８は、半径方向において多軸アクチュエータ用コイル１Ｇと対面する。

【0092】

可動子コア９は、多軸アクチュエータ用コイル１Ｇの内周に配置されている。換言すると、多軸アクチュエータ用コイル１Ｇは、可動子コア９の外周に取り付けられている。シャフト１０は、可動子コア９の内周に配置されている。可動子コア９と多軸アクチュエータ用コイル１Ｇとは、シャフト１０と共に、周方向と軸方向とに移動する。

【0093】

次に、本実施の形態にかかる多軸アクチュエータ１００Ｂの効果について説明する。

【0094】

本実施の形態でも、可動子を複数方向に移動させながら、前記した実施の形態１と同一の効果を奏することができる。また、多軸アクチュエータ用コイル１Ｇが巻数の少ない多軸アクチュエータ用コイルの場合、可動子が軽量化し、多軸アクチュエータ１００Ｂの応答性が向上する。さらに、多軸アクチュエータ用コイル１Ｇを直接円筒成形する際、プリント基板２を可動子コア９に直接巻き付けながら成形することが可能となり、成形用の円筒治具を別途用意する必要がなくなる。

【0095】

以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

【符号の説明】

【0096】

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ 多軸アクチュエータ用コイル、２ プリント基板、２Ａ 第１のプリント基板、２Ｂ 第２のプリント基板、３ コイル群、３Ａ 第１のコイル群、３Ｂ 第２のコイル群、４ 軸、５ 絶縁層、６ ハウジング、６ａ フレーム、６ｂ ブラケット、６ｃ 挿入孔、６ｄ 貫通孔、７ 固定子コア、７ａ ティース、８ 磁石、９ 可動子コア、１０ シャフト、１１ 軸受、１２ 第１の位置検出器、１２ａ 第１のスケール、１２ｂ 第１のセンサ、１３ 第２の位置検出器、１３ａ 第２のスケール、１３ｂ 第２のセンサ、２１ 表面、２２ 裏面、２３ 一端、２４ 他端、２５ 孔、３１ コイルパターン、３１ａ 長辺部、３１ｂ 短辺部、３２，３２Ａ，３２Ｂ 第１のコイルパターン、３２ａ 第１の長辺部、３２ｂ 第１の短辺部、３２ｃ，３２ｄ，３３ｃ，３３ｄ，３３ｄ１，３３ｄ２，３３ｄ３，３３ｄ４，３３ｄ５，３３ｄ６，３３ｅ１，３３ｅ２，３３ｅ３ 端子、３３，３３Ａ，３３Ｂ 第２のコイルパターン、３３ａ 第２の長辺部、３３ｂ 第２の短辺部、３４ スルーホール、３５，３６ 接続部、１００，１００Ａ，１００Ｂ 多軸アクチュエータ。

【要約】

多軸アクチュエータ用コイル（１）は、可撓性を有し、１つの軸（４）を中心にして巻き回されたプリント基板（２）と、プリント基板（２）にプリントされた複数のコイル群（３）と、を備えている。異なるコイル群（３）は、軸（４）に対して直交する方向に並んで配置されている。各コイル群（３）は、直線状に延びる長辺部を含む複数のコイルパターン（３１）を有している。同一のコイル群（３）における各コイルパターン（３１）の長辺部は、互いに平行に延びている。異なるコイル群（３）における各コイルパターン（３１）の長辺部は、互いに交差する方向に延びている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】

【図37】

【図38】