JP2938379B2 - 巻線固定子の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば回転電動
機やリニアモータなどの電磁応用機器の巻線固定子の製
造方法および該巻線固定子を搭載した超小型化の電磁応
用機器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１３は従来のラジアルギャップ型の電
動機を示す図であり、図１３の（ａ）はその断面図、図
１３の（ｂ）はその平面図を示している。図において
は、回転軸４に接合部材８が固定され、該接合部材８に
複数のスロット９を有するコア５が固定され、ロータ２
を構成している。このロータ２はハウジング１に軸受３
により回転自在に支持されている。そして、コア５の外
周にはコイル６が複数回巻回されている。また、ハウジ
ング１の内周面には、永久磁石で構成されたスタータ１
０がロータ２の外周を包囲するように固着されて、ラジ
アル方向に磁束を発生する磁極が回転軸４の円周方向に
等角ピッチで複数配置されている。この従来の電動機で
は、コイル６への給電により、ラジアル方向に磁界を発
生させて交番磁界をつくりロータ２を回転させている。

【０００３】このように構成されたラジアルギャップ型
の電動機においては、飽和磁束の関係で、コア５を突極
のティース形状に形成することが望ましい。しかしなが
ら、コア５がティース形状に形成されている場合には、
コイル６を作業ボビンに巻回した後、巻回状態のコイル
６を作業ボビンから抜き出してコア５に移し替えること
ができなくなり、コイル６の巻線作業が難しくなってし
まう。

【０００４】その改善策として、例えば特開昭５８−８
９０４２号公報に記載されるように、コアを巻線部と非
巻線部とに分割する技術が提案されている。図１４は例
えば特開昭５８−８９０４２号公報に記載された電動機
の巻線構造を説明する図であり、図１４の（ａ）はその
要部平面図、図１４の（ｂ）はコイルを作業ボビンに巻
回している図を示している。図において、コア５は巻線
部１１と非巻線部１２とに分割されている。そして、巻
線部１１の外周部にはティース１１ａが形成され、内周
部には凸状の係合突起１１ｂが形成されている。また、
非巻線部１２の外周部には、係合突起１１ｂが嵌合され
る係合溝１２ａが形成されている。そして、コイル６を
コア５に巻回するには、まず図１４の（ｂ）に示すよう
に作業ボビン７にコイル６を巻回する。ついで、作業ボ
ビン７からコイル６を抜き出し、巻回状態のコイル６を
得る。そして、図１４の（ａ）に示すように、この巻回
状態のコイル６をコア５の巻線部１１に内周側から装着
する。その後、巻線部１１の係合突起１１ｂを非巻線部
１２の係合溝１２ａに嵌入させ、巻線部１１と非巻線部
１２とを一体化して、コイル６がコア５に巻回されてな
る回転子を得る。

【０００５】コア５を巻線部１１と非巻線部１２とに分
割し、コイル６を巻線部１１に巻回させた後、巻線部１
１と非巻線部１２とを一体化する上述のコイル体の形成
方法は、ロータ（回転子）が回転軸に永久磁石を固定し
て構成され、ハウジングに固定されるスタータ（固定
子）がコアにコイルを巻回して構成される電動機にも適
用できる。図１５は従来の電動機の巻線固定子を示す図
であり、図１５の（ａ）はその平面図、図１５の（ｂ）
はその要部平面図である。図において、コア５はリング
状の非巻線部１３とこの非巻線部１３の内周に等角ピッ
チで配設される巻線部１４とに分割されている。そし
て、巻線部１４の内周部にはティース１４ａが形成さ
れ、外周部には凸状の係合突起１４ｂが形成されてい
る。また、非巻線部１３の内周部には、係合突起１４ｂ
が嵌合される係合溝１３ａが等角ピッチで複数形成され
ている。そして、コイル６をコア５に巻回するには、ま
ず作業ボビンにコイル６を巻回する。ついで、作業ボビ
ンからコイル６を抜き出し、巻回状態のコイル６を得
る。そして、この巻回状態のコイル６をコア５の巻線部
１４に外周側から装着する。その後、巻線部１４の係合
突起１４ｂを非巻線部１３の係合溝１３ａに嵌入させ、
巻線部１４と非巻線部１３とを一体化して、コイル６が
コア５に巻回されてなる巻線固定子を得る。

【０００６】また、コア５を巻線部１１と非巻線部１２
とに分割し、コイル６を巻線部１１に巻回させた後、巻
線部１１と非巻線部１２とを一体化する上述の巻線固定
子の形成方法は、電気エネルギを直接、直線的な運動エ
ネルギに変換するリニアモータの巻線固定子にも適用適
用できる。図１６は例えば「多極マグネット・多極コイ
ル形」（「図解・リニアサーボモータとシステム設計」
P.110-111，総合電子出版社）に記載された従来のリニ
アモータの巻線固定子を示す分解斜視図である。図にお
いて、コア１５は平板部１５ａの一面側に直方体の突極
片１５ｂが所定ピッチで複数並設されて構成されてい
る。各突極片１５ｂにはそれぞれネジ穴１５ｃが形成さ
れ、隣接する突極片１５ｂ間がスロット９を構成してい
る。そして、例えば作業ボビンに巻回された後、該作業
ボビンから抜き出して得られた巻回状態のコイル６が、
突極片１５ｂをそれぞれ取り囲むように配設される。さ
らに、コイル６が装着された突極片１５ｂ上にそれぞれ
ティース１６を載置し、取付ボルト１７をネジ穴１５ｃ
に締着して、ティース１６とコア１５とが一体化され
て、巻線固定子が構成されている。ついで、ティース１
６の対向面に、突極片１５ｂの幅と等しい磁極幅を有す
る多極磁石１８を配置して、リニアモータが構成されて
いる。このように構成されたリニアモータでは、コイル
６への給電により、突極片１５ｂと垂直な方向に磁束を
発生させて交番磁界をつくって推力を得、多極磁石１８
をその長手方向に移動させる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の電動機の巻線固
定子は、コア５を巻線部１４と非巻線部１３とに分割
し、巻線機で作業ボビン７に巻き付けたコイル６を作業
ボビン７から抜き取り、巻回状態のコイル６を巻線部１
４に装着した後、巻線部１４を非巻線部１３に嵌合一体
化して作製しているので、電磁応用機器の小型化によ
り、単位空間当たりのコイル導体の占める率（占積率）
が小さくなり、漏洩磁束の点で効率が低下してしまう。
しかも、コイル６の巻線時や作業ボビン７から巻線部１
４への入れ替え時に、コイル６やコア５をハンドリング
するために、コイル６の破断が発生しやすい。また、電
磁応用機器の高効率化のためには、回転子や固定子上で
の磁気的飽和を防止し、漏洩磁束を低減することが重要
となり、コア５の巻線部１４の先端形状を突極のティー
ス形状に形成するなどの複雑な形状とする必要があり、
コイル６の巻線作業が非常に困難となる。さらに、電磁
応用機器の小型化、高効率化に伴いコア５の形状が複雑
となり、例えば円筒形状の巻線固定子を作製する場合に
は、微細加工に適する小型マシニングセンターや極微細
放電加工機などを用いて加工しても、精度上の問題点が
生じてしまう。

【０００８】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、単位空間当たりのコイルの占積
率が大きい状態で、小型化、高効率化したコイル体に必
要な形状のコアを簡易に高精度に形成でき、さらにコイ
ルのハンドリングを不要として破断や絶縁不良の発生を
防止できる巻線固定子の製造方法を得ることを目的とす
る。そこで、電磁応用機器に搭載できる高効率で、か
つ、直径数ミリ以下の超小型の巻線固定子を提供するこ
とを可能としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の第１の発明に
係る巻線固定子の製造方法は、基板上に磁性材からなる
電極層を形成する工程と、電極層上に絶縁層を形成し、
該絶縁層にコイルパターンの溝を形成する工程と、コイ
ルパターンの溝に導電材を充填して貫通孔を有するコイ
ル体を形成する工程と、貫通孔に磁性材を充填して巻芯
部を形成する工程とを備えたものである。

【００１０】この発明の第２の発明に係る巻線固定子の
製造方法は、基板上に磁性材からなる電極層を形成する
工程と、電極層上に所定のピッチで貫通孔を有するコイ
ル体を形成する工程と、貫通孔に磁性材を充填して巻芯
部を形成する工程と、基板を除去する工程と、磁石から
なる円柱体を回転させつつ、電極層上に所定のピッチで
形成されたコイル体の貫通孔内に充填された巻芯部を該
円柱体の外周面に等角ピッチで磁気的に吸引固定する工
程と、円柱体の外周面に吸引固定された巻芯部を連結す
る電極層の裏面に磁性材層をリング状に形成する工程と
を備えたものである。

【００１１】この発明の第３の発明に係る巻線固定子の
製造方法は、上記第１または第２の発明において、貫通
孔を露呈させる型を基板上に配置して磁性材のメッキ浴
内に浸漬させて電解メッキを施し、貫通孔内に露呈する
電極層上に磁性材を成膜させて、巻芯部を形成するよう
にしたものである。

【００１２】この発明の第４の発明に係る巻線固定子の
製造方法は、上記第１または第２の発明において、貫通
孔およびコイル体の貫通孔周りを露出させる型を基板上
に配置して磁性材のメッキ浴内に浸漬させて電解メッキ
を施し、貫通孔内に露呈する電極層上に磁性材を成膜さ
せて、巻芯部および突極のティース部を一体に形成する
ようにしたものである。

【００１３】この発明の第５の発明に係る巻線固定子の
製造方法は、上記第２の発明において、円柱体の外周面
に犠牲層が形成され、円柱体の外周面に吸引固定された
巻芯部を連結する電極層の裏面に磁性材層をリング状に
形成した後、犠牲層を除去するようにしたものである。

【００１４】この発明の第６の発明に係る巻線固定子の
製造方法は、上記第１または第２の発明において、絶縁
層を形成し、該絶縁層にコイルパターンの溝を形成し、
その後該コイルパターンの溝内に導電材を充填する工程
と、層間絶縁層を形成し、該層間絶縁層にコンタクトホ
ールを形成し、その後該コンタクトホール内に導電材を
充填する工程とを交互に繰り返し行って、電極層上に所
定のピッチで積層体を形成し、その後エッチング処理を
施して積層体を構成する絶縁層および層間絶縁層のコイ
ルパターン内を除去して貫通孔を有するコイル体を形成
するようにしたものである。

【００１５】この発明の第７の発明に係る巻線固定子の
製造方法は、コイルを巻芯に巻回する工程と、基板上に
磁性材からなる電極層を形成する工程と、コイルが巻回
された巻芯を電極層上に所定のピッチで配置し、コイル
を樹脂にてモールドして電極層上に固定し、その後エッ
チング処理を施して巻芯を除去して貫通孔を有するコイ
ル体を形成する工程と、貫通項に磁性材を充填して巻芯
部を形成する工程とを備えたものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
について説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１に係る巻
線固定子の製造方法により製造された巻線固定子を示す
斜視図である。図において、１００は巻線固定子、２０
は例えばシリコンウエハからなる基板、２１は基板２０
上に被覆された電極層であり、この電極層２１は、例え
ば銅と磁性材であるニッケルとの２層構造に構成されて
いる。２２は基板２０上に所定間隔をもって形成された
コイル体であり、このコイル体２２は貫通孔２２ａが形
成されている。２３は磁性材、例えばパーマロイからな
る巻芯部であり、この巻芯部２３はコイル体２２の貫通
孔２２ａを充填するように貫通孔２２ａ内底面に露呈す
る電極層２１上に成膜されている。そして、各巻芯部２
３は電極層２１のニッケル層を介して互いに磁気的に連
結されている。

【００１７】つぎに、このように構成された固定子１０
０の製造方法について、図２乃至図４を参照しつつ説明
する。まず、基板２０の上面に、銅を蒸着により被覆
し、さらにニッケルを電解メッキにより被覆して、電極
層２１を形成する。そして、この基板２０の上面にポリ
イミドを塗布する。そして、フォトマスクを用いてフォ
トリソ工程を施し、その後エッチング工程を施して、不
要なポリイミド層を除去し、例えば２００μｍ×５００
μｍ程度の矩形状の絶縁層２４を基板２０上に所定のピ
ッチ、例えば約４００μｍピッチで複数形成する。つい
で、基板２０上に銅を蒸着により被覆し、その後フォト
マスクを用いてフォトリソ工程を施し、ついでエッチン
グ工程を施して、銅層をパターニングする。そこで、絶
縁層２４上には、図２の（ａ）に示すように、銅のコイ
ルパターン２５が形成される。ついで、基板２０上にポ
リイミドを塗布する。そして、フォトマスクを用いてフ
ォトリソ工程を施し、その後エッチング工程を施して、
不要なポリイミド層を除去する。そこで、図２の（ｂ）
に示すように、銅のコイルパターン２５と同じパターン
の渦巻き状の溝２６が形成された矩形状の絶縁層２７が
各絶縁層２４上に積層される。この時、溝２６の底面に
は、下層の絶縁層２４上に形成されている銅のコイルパ
ターン２５が露呈している。つぎに、基板２０に銅の電
解メッキを施し、該溝２６の底面に露呈している銅のコ
イルパターン２５上に銅を成膜して該溝２６を銅で充填
させ、図２の（ｃ）に示すように、部分コイル２８を形
成する。

【００１８】ついで、基板２０上にポリイミドを塗布す
る。そして、フォトリソ工程を施し、その後エッチング
工程を施して、不要なポリイミド層を除去し、各絶縁層
２７上に層間絶縁層２９を形成する。この時、層間絶縁
層２９には、図２の（ｄ）に示すように、絶縁層２７に
形成されている部分コイル２８の内周端が露呈するよう
にコンタクトホール３０が形成される。つぎに、基板２
０に銅の電解メッキを施し、コンタクトホール３０の底
面に露呈している部分コイル２８の内周端に銅を成膜し
て、該コンタクトホール３０を銅で充填させる。つい
で、この層間絶縁層２９の上面に銅を蒸着により被覆
し、その後フォトマスクを用いてフォトリソ工程を施
し、ついでエッチング工程を施して、銅層をパターニン
グする。そこで、各層間絶縁層２９上には、図２の
（ｅ）に示すように、銅のコイルパターン３１が形成さ
れる。

【００１９】ついで、基板２０上にポリイミドを塗布す
る。そして、フォトマスクを用いてフォトリソ工程を施
し、その後エッチング工程を施して、不要なポリイミド
層を除去する。そこで、図２の（ｆ）に示すように、銅
のコイルパターン３１と同じパターンの溝３２が形成さ
れた矩形状の絶縁層３３が各層間絶縁層２９上に積層さ
れる。溝３２の底面には、下層の層間絶縁層２９上に形
成されている銅のコイルパターン３１が露呈している。
つぎに、基板２０に銅の電解メッキを施し、該溝３２の
底面に露呈している銅のコイルパターン３１上に銅を成
膜して該溝３２を銅で充填させ、図３の（ａ）に示すよ
うに、部分コイル３４を形成する。この時、層間絶縁層
２９を挟んで上下に配されている部分コイル２８、３４
の内周端同士が、コンタクトホール３０に充填されてい
る銅を介して電気的に連結される。

【００２０】ついで、基板２０上にポリイミドを塗布す
る。そして、フォトリソ工程を施し、その後エッチング
工程を施して、不要なポリイミド層を除去し、各絶縁層
３３上に層間絶縁層３５を形成する。この時、層間絶縁
層３５には、図３の（ｂ）に示すように、絶縁層３３に
形成されている部分コイル３４の外周端が露呈するよう
にコンタクトホール３６が形成される。つぎに、基板２
０に銅の電解メッキを施し、コンタクトホール３６の底
面に露呈している部分コイル３４の外周端に銅を成膜し
て、該コンタクトホール３６を銅で充填させる。つい
で、この層間絶縁層３５の上面に銅を蒸着により被覆
し、その後フォトマスクを用いてフォトリソ工程を施
し、ついでエッチング工程を施して、銅層をパターニン
グする。そこで、各層間絶縁層３５上には、図３の
（ｃ）に示すように、銅のコイルパターン３７が形成さ
れる。

【００２１】上述の工程を繰り返し、図３の（ｄ）に示
すように、部分コイルが形成された絶縁層とコンタクト
ホールが形成された層間絶縁層とを交互に積層した積層
体３８を形成する。なお、各絶縁層に形成された部分コ
イルは、その内周端がコンタクトホールに充填された銅
を介して下層の部分コイルの内周端に電気的に連結さ
れ、外周端がコンタクトホールに充填された銅を介して
上層の部分コイルの外周端に電気的に連結されて、所定
巻数のコイルを構成している。最後に、フォトマスクを
用いてフォトリソ工程を施し、エッチング工程を施し
て、絶縁層と層間絶縁層とからなる積層体３８にコイル
の中心部を貫通する貫通孔２２ａを形成し、図３の
（ｅ）に示すように、貫通孔２２ａを有するコイル体２
２が基板２０上に所定のピッチで複数形成される。

【００２２】つぎに、図４の（ａ）に示すように、コイ
ル体２２が所定のピッチで複数形成された基板２０上に
型４０を配設し、パーマロイなどの磁性材の電解メッキ
を施す。この時、基板２０上に形成されたコイル体２２
は貫通孔２２ａを除いて型４０により遮蔽されている。
また、貫通孔２２ａの底面には、基板２０上に被覆され
ている電極層２１が露呈している。そこで、該電極層２
１上に磁性材が成膜され、貫通孔２２ａおよび型４０の
開口４０ａが図４の（ｂ）に示すように磁性材４１で充
填される。そして、型４０を取り去ると、図４の（ｃ）
に示すように、コイル体２２と磁性材４１からなる巻芯
部２３とが一体となって、基板２０上に所定のピッチで
複数形成された固定子１００が得られる。この時、各巻
芯部２３は電極層２１のニッケル層を介して磁気的に連
結されている。

【００２３】ここで、型４０は絶縁材料を所望の形状に
機械加工して作製しているが、例えば光照射域のみで硬
化する光硬化性樹脂を用いて光造形法で作製してもよ
く、またレーザ加工法、エッチング法などの加工法で作
製してもよい。また、上述のフォトリソ工程については
詳細に述べていないが、例えばフォトレジストを塗布
し、フォトマスクを用いて露光してフォトレジスト膜に
潜像を形成し、その後現像してエッチングすべき部位の
フォトレジスト膜を除去する一般的なフォトリソ工程を
用いることができる。また、エッチング工程は、除去す
べき膜材料によって異なるが、例えばポリイミド膜に対
してはプラズマエッチングを適用することができる。

【００２４】このようにして作製された固定子１００
は、コイル体２２のコイルに給電することにより、巻芯
部２３と垂直な方向に磁束を発生させて交番磁界をつく
ることができる。そこで、巻芯部２３の対向面に配置さ
れた巻芯部２３の幅と等しい磁極幅を有する多極磁石を
巻芯部２３の対向面に配置すれば、該交番磁界により推
力が得られ、多極磁石をその長手方向に移動させること
ができ、リニアモータの巻線固定子として機能する。

【００２５】このように、この実施の形態１によれば、
基板２０上に磁性材からなる電極層２１を形成し、電極
層２１上に所定のピッチで貫通孔２２ａを有するコイル
体２２を形成し、ついで貫通孔２２ａに磁性材４１を充
填して巻芯部２３を形成しているので、コイル６を一旦
作業ボビン７に巻回した後作業ボビン７から抜き取って
コア５に装着するという従来行われていたコイルのハン
ドリングが不要となるとともに、コイルの破断を防止す
ることができる。そこで、コイルや固定子の小型化が図
れ、コイル導体の占積率を高め、高出力が得られ、電磁
応用機器の小型化に対応することができる。また、貫通
孔２２ａを露呈させる型４０を基板２０上に配置して磁
性材のメッキ浴内に浸漬させて電解メッキを施し、貫通
孔２２ａ内に露呈する電極層２１上に磁性材を成膜させ
て、巻芯部２３を形成するようにしているので、いかな
る形状の巻芯部２３でもコイルが巻回された状態で簡易
で作製できる。そこで、固定子上での磁気的飽和を防止
し、漏洩磁束を少なくするために、複雑な形状が要求さ
れても、容易に対応でき、電磁応用機器の高効率化を図
ることができる。また、絶縁層を形成し、該絶縁層にコ
イルパターンの溝を形成し、その後該コイルパターンの
溝内に導電材を充填する工程と、層間絶縁層を形成し、
該層間絶縁層にコンタクトホールを形成し、その後該コ
ンタクトホール内に導電材を充填する工程とを交互に繰
り返し行って、電極層２１上に所定のピッチで積層体３
８を形成し、その後エッチング処理を施して積層体３８
を構成する絶縁層および層間絶縁層のコイルパターン内
を除去して貫通孔２２ａを有するコイル体２２を形成し
ているので、コイルのハンドリングが不要となるととも
に、コイルの破断を防止することができ、さらにコイル
の微細化が達成される。そこで、コイルや固定子の小型
化が図れ、コイル導体の占有率を高めることができ、電
磁応用機器の小型化に対応することができる。さらに、
フォトリソ工程とエッチング工程とを用いて基板２０上
にコイル体２２を形成しているので、小型で、かつ、高
精度に巻線固定子を製造することができる。

【００２６】なお、上記実施の形態１では、開口４０ａ
を有する型４０を用いて巻芯部２３を形成するものとし
ているが、型４０は貫通孔２２ａと同径の開口４０ａを
有する必要はなく、例えば図５に示されるような貫通穴
４３ｂを設けた型４３を用いてもよい。この場合、メッ
キ液を流動化させることにより、貫通孔２２ａ内の電極
層２１上に磁性材４１を成膜することができる。また、
この場合、型形状に沿った状態で成膜されるので、型形
状を選択することにより、任意の寸法、形状の固定子を
簡易に作製することができる。また、上記実施の形態１
では、電極層２１を銅と磁性材であるニッケルとの２層
構造としているが、電極層２１はニッケルの単層構造と
してもよく、また磁性材としてはニッケルに限定される
ものではなく、例えばパーマロイでもよい。

【００２７】実施の形態２．図６はこの発明の実施の形
態２に係る巻線固定子の製造方法を説明する斜視図であ
り、図において４４は貫通孔と同寸法の巻芯としての作
業ボビンにコイルが機械的に巻回されたコイル体、４５
は樹脂としてのモールド材、４６はコイル体４４の外径
より大径の開口４６を有する型である。つぎに、この実
施の形態２による巻線固定子の製造方法について、その
特徴とするところを説明する。まず、図示していない
が、コイルが貫通孔と同寸法の作業ボビンに機械的に巻
回されたコイル体４４を基板２０上に所定のピッチで複
数配置する。そして、型４６を上方から基板２０上に配
設する。この時、各コイル体４４は型４６の開口４６ａ
内に収容されている。そこで、モールド材４５をディッ
ピングやスピンコートによりコイル体４４の上面近傍ま
で堆積させる。ついで、エッチング処理を施し、作業ボ
ビンを除去して、電極層２１上に所定のピッチで貫通孔
４４ａを有するコイル体４４が形成される。なお、他の
工程は上記実施の形態１と同様である。

【００２８】この実施の形態２によれば、コイルが巻回
された作業ボビンを電極層２１上に所定のピッチで配置
し、コイルをモールド材４５にてモールドして電極層２
１上に固定し、その後エッチング処理を施して作業ボビ
ンを除去して貫通孔４４ａを有するコイル体４４を形成
しているので、コイルをハンドリングすることなく、コ
アを分割することなく、作業ボビンに巻回されたコイル
を用いて小型の固定子を作製することができる。

【００２９】実施の形態３．図７はこの発明の実施の形
態３に係る巻線固定子の製造方法を説明する工程図であ
り、図において４７はコイル体２２の貫通孔２２ａの外
径より大径の開口４７ａを有する型、４８は突極のティ
ース部である。つぎに、この実施の形態３による巻線固
定子の製造方法について、その特徴とするところを説明
する。まず、上記実施の形態１と同様にして、基板２０
上に貫通孔２２ａを有するコイル体２２を所定のピッチ
で複数形成する。そして、図７の（ａ）に示すように、
型４７を上方から基板２０上に配設する。この時、各コ
イル体２２の貫通孔２２ａ周りが貫通孔２２ａととも
に、型４７の開口４７ａにより露呈している。ついで、
型４７が配設された基板２０を磁性材のメッキ浴内に浸
漬させ、電解メッキを施す。すると、磁性材４１が貫通
孔２２ａ内に露呈している電極層２１上に成膜される。
そして、電極層２１上に成膜された磁性材４１は、図７
の（ｂ）に示すように、貫通孔２２ａ内を充填し、さら
に開口４７ａ内を充填する。そこで、型４７を取り去る
と、図７の（ｃ）に示すように、コイル体２２と磁性材
４１からなる巻芯部２３とが一体となって、基板２０上
に所定のピッチで複数形成された固定子１０１が得られ
る。そして、この固定子１０１では、巻芯部２３の先端
に突極のティース部４８が形成されている。

【００３０】この実施の形態３によれば、貫通孔２２ａ
およびコイル体２２の貫通孔２２ａ周りを露出させる開
口４７ａを有する型４７を基板２０上に配置して磁性材
のメッキ浴内に浸漬させて電解メッキを施し、貫通孔２
２ａ内に露呈する電極層２１上に磁性材を成膜させて、
巻芯部２３および突極のティース部４８を一体に形成し
ているので、複雑な形状の固定子が簡易に作製できる。
そして、コイル導体の占積率の向上が図れ、最適な磁路
の形成が可能となり、磁気的飽和が防止でき、漏洩磁束
が抑えられ、小型で、高効率の巻線固定子を製造するこ
とができる。

【００３１】実施の形態４．図８はこの発明の実施の形
態４に係る巻線固定子の製造方法を説明する工程図、図
９はこの発明の実施の形態４に係る巻線固定子の製造方
法を説明する工程図、図１０はこの発明の実施の形態４
に係る巻線固定子の製造方法により製造された巻線固定
子を示す斜視図であり、図において４９は基板２０上に
配設される型であり、この型４９のコイル体２２と相対
する面には、コイル体２２の幅と同じ幅の円弧状の突起
４９ａが基板２０上に形成されたコイル体２２と同一の
ピッチで形成されている。５０は先端面が円弧状の凹面
形状に形成された巻芯部、５１は磁石で作製された円柱
体であり、この円柱体５１は、巻芯部５０の先端面の凹
面形状と同じ外周面形状に構成されている。５２は円柱
体５１を回転可能に支持する架台、５３は載置台、５４
は磁性材層である。

【００３２】つぎに、この実施の形態４による巻線固定
子の製造方法について、その特徴とするところを説明す
る。まず、上記実施の形態１と同様にして、基板２０上
に貫通孔２２ａを有するコイル体２２を所定のピッチで
複数形成する。そして、図８の（ａ）に示すように、型
４９を上方から基板２０上に所定間隔をもって配設す
る。ついで、型４９が配設された基板２０を磁性材のメ
ッキ浴内に浸漬させ、電解メッキを施す。すると、磁性
材４１が貫通孔２２ａ内に露呈している電極層２１上に
成膜され、貫通孔２２ａ内を充填する。さらに電解メッ
キを施し、図８の（ｂ）に示すように、型４９とコイル
体２２との空隙部を磁性材４１で充填する。ついで、型
４９を取り去り、磁性材４１の不要部分を除去し、図８
の（ｃ）に示すように、コイル体２２と一体となった磁
性材４１からなる巻芯部５０を基板２０上に所定のピッ
チで複数形成する。ここで、この巻芯部５０の先端面は
円弧状の凹面形状に形成されている。

【００３３】そこで、基板２０を除去し、その後電極層
２１の銅層をイオンビームエッチングやウエットエッチ
ングにより除去し、電極層２１のニッケル箔で連結され
たコイル体２２と一体となった巻芯部５０を得る。ここ
では、基板２０がシリコンウエハであるので、フッ酸を
用いている。ついで、巻芯部５０が所定のピッチで形成
されている電極層２１の箔を載置台５３上に載置する。
そして、図９の（ａ）に示すように、円柱体５１を架台
５２に取り付け、回転させる。すると、巻芯部５０が円
柱体５１に磁気的に吸引されつつ、円柱体５１に巻き付
けられる。そして、コイル体２２と巻芯部５０とが、図
９の（ｂ）に示すように、回転体５１の外周面に等角ピ
ッチで吸引固定される。なお、図示していないが、コイ
ル体２２と巻芯部５０とは外周側を電極層２１の箔で連
結されている。その後、コイル体２２と巻芯部５０とが
回転体５１に吸引固定された状態で電極層２１の外周側
からコアバックに磁性材、例えばパーマロイの電解メッ
キを施し、電極層２１の裏面にパーマロイを成膜して、
リング状の磁性材層５４を形成する。ついで、回転体５
１を取り外して、図１０に示すように、コイルが巻回さ
れた磁性材の巻芯部５０が等角ピッチで配置され、か
つ、各巻芯部５０が電極層２１および磁性材層５４で磁
気的に連結された円筒形状の巻線固定子１０２を得る。
このように作製された巻線固定子１０２は、ラジアルギ
ャップ型の電動機の固定子として搭載できる。

【００３４】このように、この実施の形態４によれば、
基板２０上に磁性材からなる電極層２１を形成し、電極
層２１上に所定のピッチで貫通孔２２ａを有するコイル
体２２を形成し、貫通孔２２ａに磁性材を充填して巻芯
部５０を形成した後基板２０を除去し、磁石からなる円
柱体５１を回転させつつ、電極層２１上に所定のピッチ
で形成されたコイル体２２の貫通孔２２ａ内に充填され
た巻芯部５０を該円柱体５１の外周面に等角ピッチで磁
気的に吸引固定し、ついで円柱体５１の外周面に吸引固
定された巻芯部５０を連結する電極層２１の裏面に磁性
材層５４をリング状に形成しているので、上記実施の形
態１と同様の効果が得られる。また、通常、円筒形状の
固定子を作製する場合には、巻芯部の先端面のＲ形状の
加工やハンドリングの関係で、機器の小型化に限界があ
ったが、この実施の形態４によれば、円弧状の突起４９
ａを有する型４９を上方から基板２０上に所定間隔をも
って配設して、磁性材４１を貫通孔２２ａ内に露呈して
いる電極層２１上に成膜するようにしているので、先端
面がＲ形状の巻芯部５０を簡易に形成できる。そこで、
固定子のＲ寸法や形状が変化しても、型４９の形状を変
化させることにより簡易に対応でき、電磁応用機器の高
効率化、超小型化を図ることができる。

【００３５】ここで、電極層２１を構成するニッケル層
は円柱体５１に巻き付けるために可撓性を有するように
薄く成膜している。そこで、基板１０を除去した後、電
極層２１の銅層を除去し、円柱体５１にコイル体２２お
よび巻芯部５０を吸引固定できる。そこ後、コアバック
に磁性材の電解メッキを施して磁性材層５４を形成し、
巻線固定子１０２を一体化するとともに、機械的強度を
高め、さらに磁路を確保して磁気抵抗を小さくしてい
る。また、電極層２１は銅とニッケルとの２層構造をと
っているが、磁性材の単層構造でもよい。また、型４９
は、図５に示した空気穴を有する型を用い、貫通孔２２
ａと対向する内面を円弧状の突起形状に形成すれば、不
要な磁性材４１の除去が少なくなり、生産性が高められ
る。

【００３６】実施の形態５．図１１はこの発明の実施の
形態５に係る巻線固定子の製造方法を説明する工程図で
あり、図において５５は巻芯部２３の先端に形成された
突極のティース部である。この実施の形態５では、上記
実施の形態４において、コイル体２２の貫通孔２２ａの
内底面に露呈する電極層２１上に磁性材４１を成膜した
後、不要の磁性材４１を除去する際に、突極のティース
部５５を形成するものである。そして、このティース部
５５の先端面は、円弧状の凹面形状に形成されている。
なお、他の製造方法は、上記実施の形態４と同様であ
る。したがって、この実施の形態５によれば、上記実施
の形態４と同様に、小型化が図れ、コイル導体の占積率
の向上が図れ、その上にティース部５５が形成されてい
るので、最適な磁路の形成が可能となり、小型で高効率
な円筒形の巻線固定子が得られる。

【００３７】実施の形態６．図１２はこの発明の実施の
形態６に係る巻線固定子の製造方法において巻芯部が回
転体に磁気的に吸引固定された状態を示す斜視図であ
り、図において５６は回転体５１の外周面に巻回された
犠牲層である。この実施の形態６では、上記実施の形態
４において、回転体５１の外周面に例えばフォトレジス
トを被覆して犠牲層５６を形成し、回転体５１の外周面
に巻芯部５０を磁気的に吸引しつつ巻き付け、電極層２
１の裏面にコアバックメッキを施して磁性材層５４を形
成した後、該犠牲層５６を除去して回転体５１を取り外
している。なお、他の製造方法は、上記実施の形態４と
同様である。したがって、この実施の形態６によれば、
上記実施の形態４と同様に、小型化が図れ、コイル導体
の占積率の向上が図れ、その上に回転体５１の外周面に
犠牲層５６が形成されているので、回転子とのギャップ
の制御が容易にでき、さらに巻き付け時に部品同士の損
傷の発生を防止することができる。なお、犠牲層５６
は、フォトレジストに限らず、プラスチックフィルム、
金属のメッキ膜や蒸着膜でもよく、これらの被膜はレー
ザ加工法、エッチング法、ワイヤカットなどの方法で除
去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１に係る巻線固定子の
製造方法により製造された巻線固定子を示す斜視図であ
る。

【図２】 この発明の実施の形態１に係る巻線固定子の
製造方法を説明する工程図である。

【図３】 この発明の実施の形態１に係る巻線固定子の
製造方法を説明する工程図である。

【図４】 この発明の実施の形態１に係る巻線固定子の
製造方法を説明する工程図である。

【図５】 この発明の実施の形態１に係る巻線固定子の
製造方法に用いられる型の他の例を示す斜視図である。

【図６】 この発明の実施の形態２に係る巻線固定子の
製造方法を説明する斜視図である。

【図７】 この発明の実施の形態３に係る巻線固定子の
製造方法を説明する工程図である。

【図８】 この発明の実施の形態４に係る巻線固定子の
製造方法を説明する工程図である。

【図９】 この発明の実施の形態４に係る巻線固定子の
製造方法を説明する工程図である。

【図１０】 この発明の実施の形態４に係る巻線固定子
の製造方法により製造された巻線固定子を示す斜視図で
ある。

【図１１】 この発明の実施の形態５に係る巻線固定子
の製造方法を説明する工程図である。

【図１２】 この発明の実施の形態６に係る巻線固定子
の製造方法を説明する図である。

【図１３】 従来のラジアルギャップ型の電動機を示す
図である。

【図１４】 従来の電動機の巻線構造を説明する図であ
る。

【図１５】 従来の電動機の巻線固定子を示す図であ
る。

【図１６】 従来のリニアモータの巻線固定子を示す分
解斜視図である。

【符号の説明】

２０ 基板、２１ 電極層、２２、４４ コイル体、２
２ａ、４４ａ 貫通孔、２３、５０ 巻芯部、２６、３
２ 溝（コイルパターンの溝）、２７、３３絶縁層、２
８、３４ 部分コイル、２９、３５ 層間絶縁層、３
０、３６ コンタクトホール、３８ 積層体、４０、４
３、４６、４７、４９ 型、４１ 磁性材、４５ モー
ルド材（樹脂）、４８、５５ ティース部、５１ 回転
体、５４磁性材層、５６ 犠牲層、１００、１０１、１
０２ 巻線固定子。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H02K 15/02 - 15/04 H02K 1/14 H02K 3/00 - 3/52

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に磁性材からなる電極層を形成す
   る工程と、前記電極層上に絶縁層を形成し、該絶縁層に
   コイルパターンの溝を形成する工程と、前記コイルパタ
   ーンの溝に導電材を充填して貫通孔を有するコイル体を
   形成する工程と、前記貫通孔に磁性材を充填して巻芯部
   を形成する工程とを備えたことを特徴とする巻線固定子
   の製造方法。
2. 【請求項２】 基板上に磁性材からなる電極層を形成す
   る工程と、前記電極層上に所定のピッチで貫通孔を有す
   るコイル体を形成する工程と、前記貫通孔に磁性材を充
   填して巻芯部を形成する工程と、前記基板を除去する工
   程と、磁石からなる円柱体を回転させつつ、前記電極層
   上に所定のピッチで形成された前記コイル体の前記貫通
   孔内に充填された前記巻芯部を該円柱体の外周面に等角
   ピッチで磁気的に吸引固定する工程と、前記円柱体の外
   周面に吸引固定された前記巻芯部を連結する前記電極層
   の裏面に磁性材層をリング状に形成する工程とを備えた
   ことを特徴とする巻線固定子の製造方法。
3. 【請求項３】 貫通孔を露呈させる型を基板上に配置し
   て磁性材のメッキ浴内に浸漬させて電解メッキを施し、
   前記貫通孔内に露呈する電極層上に磁性材を成膜させ
   て、巻芯部を形成するようにしたことを特徴とする請求
   項１または請求項２記載の巻線固定子の製造方法。
4. 【請求項４】 貫通孔およびコイル体の貫通孔周りを露
   出させる型を基板上に配置して磁性材のメッキ浴内に浸
   漬させて電解メッキを施し、前記貫通孔内に露呈する電
   極層上に磁性材を成膜させて、巻芯部および突極のティ
   ース部を一体に形成するようにしたことを特徴とする請
   求項１または請求項２記載の巻線固定子の製造方法。
5. 【請求項５】 円柱体の外周面に犠牲層が形成され、前
   記円柱体の外周面に吸引固定された巻芯部を連結する電
   極層の裏面に磁性材層をリング状に形成した後、前記犠
   牲層を除去するようにしたことを特徴とする請求項２記
   載の巻線固定子の製造方法。
6. 【請求項６】 絶縁層を形成し、該絶縁層にコイルパタ
   ーンの溝を形成し、その後該コイルパターンの溝内に導
   電材を充填する工程と、層間絶縁層を形成し、該層間絶
   縁層にコンタクトホールを形成し、その後該コンタクト
   ホール内に導電材を充填する工程とを交互に繰り返し行
   って、電極層上に所定のピッチで積層体を形成し、その
   後エッチング処理を施して前記積層体を構成する前記絶
   縁層および前記層間絶縁層の前記コイルパターン内を除
   去して貫通孔を有するコイル体を形成するようにしたこ
   とを特徴とする請求項１または請求項２記載の巻線固定
   子の製造方法。
7. 【請求項７】 コイルを巻芯に巻回する工程と、基板上
   に磁性材からなる電極層を形成する工程と、前記コイル
   が巻回された前記巻芯を前記電極層上に所定のピッチで
   配置し、前記コイルを樹脂にてモールドして前記電極層
   上に固定し、その後エッチング処理を施して前記巻芯を
   除去して貫通孔を有するコイル体を形成する工程と、前
   記貫通項に磁性材を充填して巻芯部を形成する工程とを
   備えたことを特徴とする巻線固定子の製造方法。