JP2012119472A - 可撓性マグネット、可撓性マグネットの製造方法、磁気エンコーダ、アクチュエータ - Google Patents
可撓性マグネット、可撓性マグネットの製造方法、磁気エンコーダ、アクチュエータ Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】可撓性マグネットMは、希土類磁性粉末を樹脂に含有させて形成すると共に表面にN極とS極を着磁した第一シート1と、フェライト系磁性粉末を樹脂に含有させて形成すると共に前記第一シート1の裏面に固着された第二シート2と、を有する。
【選択図】図6
Description
このリニア磁気スケールは、リニア磁気エンコーダの一部として用いられる。すなわち、リニア磁気スケールに対してMRセンサ等の磁気センサを対向配置して相対移動させることで、磁気スケールと磁気センサの相対位置を検出する。例えば、リニアモータの可動部の位置等を検出するリニア磁気エンコーダとして用いられる。
本発明に係る可撓性マグネットは、希土類磁性粉末を樹脂に含有させて形成すると共に表面にN極とS極を着磁した第一シートと、フェライト系磁性粉末を樹脂に含有させて形成すると共に前記第一シートの裏面に固着された第二シートと、を有することを特徴とする。
また、可撓性マグネットは、高強度の磁力を有する第一シートを有するので、磁気スケール等に好適に用いることができる。また、高い柔軟性・可撓性を有するので、可撓性マグネットを湾曲した部位等にその形状に倣って密着して取り付けることができる。
図1は、本発明の実施形態に係るアクチュエータA(リニアモータ5)の概略構成を示す斜視図である。
図2は、ベース10及びテーブル20を示す拡大斜視図(一部断面図)である。
図3は、リニアモータ5の概略構成を示す断面図である。
リニアモータ5は、一軸方向(X方向)に細長く伸びるベース10と、ベース10に対して摺動自在に設けられたテーブル20と、からなる。
また、ベース10とテーブル20の間には、一対のリニアガイド50が設けられ、ベース10に対してテーブル20が円滑に摺動可能となっている。
リニア磁気エンコーダ60は、ベース10に取り付けられた磁気スケール61と、テーブル20に取り付けられた磁気センサ62等とから構成される。
磁気スケール61は、ベース10の側壁部12の外面側に、ベース10の長手方向(X方向)に沿って密着配置される。
可撓性マグネットMは、強い磁力を有する第一シート1と、第一シート1の裏面1bに溶着された弱い磁力を有する第二シート2の二層構造に形成されたボンド磁石である。第一シート1の表面(上面)にN極とS極を交互に一定のピッチで長手方向に沿って着磁される。可撓性マグネットMの詳細構成については後述する。
そして、可撓性マグネットMは、ベース10の長手方向(X方向)に沿って固定される。具体的には、裏面側の第二シート2をベース10の底壁部11の間に両面テープや接着剤を配置して密着固定する。これにより、表側の第一シート1が磁気スケールとして機能する。
磁気センサ62が検出した信号は、不図示の信号処理部を介して、モータドライバ80に送られる。そして、モータドライバ80は、ユーザー端末90からの位置指令に基づいてテーブル20が指令位置に移動するように、コイル部40に供給する電流を制御する。このようにして、リニアモータ5の制御が行われる。
ベース10の底壁部11の上面には、複数のマグネットが配列された磁石部30が取り付けられる。
また、ベース10の側壁部12のそれぞれの上面には、リニアガイド50の軌道レール51が一軸方向に沿って配置される。この2本の軌道レール51は平行に配置され、それぞれ2つの移動ブロック52が取り付けられる。
テーブル20の下面20bの四隅には、リニアガイド50の移動ブロック52が取り付けられる。そして、この移動ブロック52は、上述した2本の軌道レール51に取り付けられる。すなわち、テーブル20は、一対のリニアガイド50により、ベース10に直線運動可能に支持される。
そして、ベース10に取り付けられた磁石部30と、テーブル20に取り付けられたコイル部40との間には、ギャップgが設定される。このギャップgは、テーブル20が一対のリニアガイド50によりベース10に対して直線運動しても一定に維持される。
磁石部30に用いられる可撓性マグネットMは、磁気スケール61に用いられる可撓性マグネットMと同一構成を有する。もっとも、形状寸法、磁力及び着磁ピッチなどは、磁石部30の要求仕様に合わせて変更されたものとなっている。
そして、可撓性マグネットMは、ベース10の長手方向(X方向)に沿って固定される。具体的には、裏面側の第二シート2とベース10の底壁部11の間に両面テープや接着剤を配置して密着固定する。これにより、表側の第一シート1からコイル部40に向けて磁界を発生させる。
テーブル20の下面の中央部には、三相コイルとして機能する3つのコイル41とコア42からなる電機子としてのコイル部40が取り付けられる。コア42の材質は、ケイ素鋼等の磁性体である。コア42は、三相コイル(コイル41)に発生する磁界を強める3つの櫛歯42a,42b,42cを有する。
3つのコイル41は、コア42の3つの櫛歯42a,42b,42cの周囲にそれぞれ巻かれ、U相コイル41a、V相コイル41b、W相コイル41cとなる。3つのコイル41は、テーブル20の移動方向に沿って並べられる。
コイル部40の3つのコイル41に流れる電流は、モータドライバ80によって制御される。
リニアガイド50は、ベース10の側壁部12の上面に取り付けられた軌道レール51を有する。
軌道レール51には、長手方向に所定のピッチで複数の取付け孔51bが開けられる。取付け孔51bにボルトを通し、ボルトをベース10の側壁部12のねじ孔にねじ込むことによって、軌道レール51が側壁部12に固定される。
軌道レール51には、長手方向に沿ってボール55が転がる複数条のボール転走溝51aが形成される。ボール転走溝51aの断面形状は、ボール55の半径よりも僅かに大きい単一の円弧からなるサーキュラーアーク溝形状、または二つの円弧からなるゴシックアーチ溝形状である。
ボール転走溝51aは、軌道レール51の側面だけでなく、軌道レール51の上面にも形成されている。軌道レール51の上面にボール転走溝51aを形成することで、リニアガイド50の垂直方向の剛性を高めることができる。
移動ブロック52の一軸方向の各端面にはエンドプレート53が取り付けられる。ボール循環経路は、負荷ボール転走溝52aと、負荷ボール転走溝52aと平行に伸びるボール戻し路52bと、エンドプレート53に形成されて負荷ボール転走溝52aの端部とボール戻し路52bの端部とを接続するU字状の方向転換路52cと、から構成され、全体がサーキット状に形成される。
そして、ボール循環経路には複数のボール55が配列・収容される。
移動ブロック52には、テーブル20を取り付けるための取付けねじ52dが加工される。そして、移動ブロック52は、テーブル20の下面20bにねじ止めされる。
図6は、本発明の実施形態に係る可撓性マグネットMの構成を示す斜視図及び断面図である。
可撓性マグネットMは、細長い矩形板状に形成されたシート状のボンド磁石である。可撓性マグネットMは、強い磁力を有する第一シート1と、第一シート1の裏面1bに溶着された弱い磁力を有する第二シート2とから構成される。すなわち、可撓性マグネットMは、第一シート1と第二シート2の二層構造に形成されたボンド磁石である。
第一シート1は、希土類磁性粉末を加硫ゴムやエラストマー等のバインダー樹脂に練り込んで細長い矩形板状に形成したものである。希土類磁性粉末としては、ネオジム、サマリウム−コバルト又はサマリウム−窒化鉄等の粉末が用いられる。したがって、第一シート1は、高強度の磁力を発生する。
第二シート2は、フェライト系磁性粉末を加硫ゴムやエラストマー等のバインダー樹脂に練り込んで細長い矩形板状に形成したものである。
フェライト系磁性粉末としては、マンガン亜鉛フェライト、ニッケル亜鉛フェライト、銅亜鉛フェライト等の粉末が用いられる。したがって、第二シート2は、第一シート1に比べて弱い磁力を発生する。
まず、第一シート1と第二シート2は、それぞれ別個に形成される。つまり、磁性粉末を加硫ゴム等のバインダー樹脂に練り込んで細長い矩形板状に形成する。この際、第一シート1と第二シート2に用いるバインダー樹脂は、同一であることが好ましい。第一シート1と第二シート2の硬度、柔軟性、可撓性を一致させるためである。
バインダー樹脂に対する磁性粉末(ネオジム、フェライト等)の含有率は、任意に設定することができる。例えば、80パーセント以上の磁性粉末を含有させることで、十分な磁力を得ることができる。
前述するように、可撓性マグネットMを磁気スケールとして用いる場合には、例えば2mmピッチ、リニアモータの磁石部として用いる場合には、例えば数mm〜数十mmピッチで着磁する。
なお、第一シート1の表面1aを着磁する際に、第一シート2が同時に着磁されても構わない。
その一方で、第一シート1は、ネオジム等の磁性粉末を含有するため脆いという性質を有するが、第一シート1に対して第二シート2を重ねて溶着しているので、可撓性マグネットMを曲げたり捻ったりした場合であっても、第一シート1が割れたり裂けたりすることがない。すなわち、第二シート2が第一シート1の補強部材として機能する。
特に、第一シート1の補強部材として、ボンド磁石である第二シート2を用いたので、可撓性マグネットMの柔軟性・可撓性は、ボンド磁石本来のものとなる。つまり、補強部材として金属板を用いた従来例に比べて、高い柔軟性・可撓性を有する。したがって、可撓性マグネットMを、湾曲した部位等にその形状に倣って密着して取り付けることができる。
特に、第一シート1が強い磁力を発生するので、リニアモータ5は高い推進力を得ることができ、リニア磁気エンコーダ60(磁気スケール61)は検出精度の向上や安定化を得ることができる。
また、例えば、第一シート1の表面に、任意の曲線に沿って、N極とS極を交互に着磁する場合であってもよい。
また、例えば、第一シート1の表面に、二方向に沿ってN極とS極を交互に着磁する場合であってもよい。例えば、平面モータの磁石部や、二方向の位置検出を行う磁気エンコーダの磁気スケールとして用いることができる。
もっとも、第二シート2を第一シート1よりも厚くする方が好ましい。なぜなら、第二シート2の厚みが薄すぎると、第一シート1から出た磁束(磁力線)が第二シート2を抜けて外部への漏れ磁束となるからである。つまり、第二シート2(フェライト)は、第一シート1(ネオジム等)に比べて飽和磁束密度が小さいので、第一シート1からの磁束を外部へ漏らさないためには、第二シート2を第一シート1よりも厚くして第二シート2の内部を通過できる磁束を増やす必要があるからである。
Claims (5)
- 希土類磁性粉末を樹脂に含有させて形成すると共に表面にN極とS極を着磁した第一シートと、
フェライト系磁性粉末を樹脂に含有させて形成すると共に前記第一シートの裏面に固着された第二シートと、
を有することを特徴とする可撓性マグネット。 - 前記希土類磁性粉末は、ネオジム、サマリウム−コバルト又はサマリウム−窒化鉄の粉末であることを特徴とする請求項1に記載の可撓性マグネット。
- 希土類磁性粉末を樹脂に含有させて第一シートを形成する工程と、
フェライト系磁性粉末を樹脂に含有させて第二シートを形成する工程と、
前記第一シート及び前記第二シートを重ね合わせて固着する工程と、
前記第一シートの表面にN極とS極を着磁する工程と、
を有することを特徴とする可撓性マグネットの製造方法。 - 表面にN極とS極を着磁された磁気スケールと、
前記磁気スケールに対して対向配置される磁気センサと、
を備える磁気エンコーダにおいて、
前記磁気スケールとして、請求項1又は2に記載の可撓性マグネット若しくは請求項3に記載の可撓性マグネットの製造方法により製造された可撓性マグネットを用いることを特徴とする磁気エンコーダ。 - 表面にN極とS極を着磁された磁石部と、
複数のコイルを前記磁石部に対向して配列したコイル部と、
を備え、
前記磁石部の磁界と前記コイルに流れる電流とにより前記磁石部と前記コイル部と相対移動させるアクチュエータにおいて、
前記磁石部として、請求項1又は2に記載の可撓性マグネット若しくは請求項3に記載の可撓性マグネットの製造方法により製造された可撓性マグネットを用いることを特徴とするアクチュエータ。
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