JPH0956146A - 磁気式ウォーム歯車およびその製造方法 - Google Patents
磁気式ウォーム歯車およびその製造方法Info
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- JPH0956146A JPH0956146A JP20862195A JP20862195A JPH0956146A JP H0956146 A JPH0956146 A JP H0956146A JP 20862195 A JP20862195 A JP 20862195A JP 20862195 A JP20862195 A JP 20862195A JP H0956146 A JPH0956146 A JP H0956146A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】半導体プロセスなどに用いる薄膜形成，微細加
工技術を利用することにより、マイクロマシン用として
超小型，軽量化を可能にした磁気式ウォーム歯車，およ
びその製造方法を提供する。 【解決手段】周面に螺旋状の磁気歯を形成したウォーム
１と、ウォームと磁気的に噛み合うウォームホィール２
との組合わせからなり、磁気歯の相互間に働く磁力で動
力伝達を行う磁気式ウォーム歯車において、ウォームの
周面に配列した螺旋状の磁気歯，およびウォームの磁気
歯ピッチに合わせてウォームホィールの周面に配列した
磁気歯を、Ｎ極とＳ極が交互に並ぶよう着磁した薄膜磁
石３，４で形成する。そして、この薄膜磁石は、磁石材
料の磁性薄膜を成膜したフレキシブル基板をウォーム，
ウォームホィールの基体に巻きつけ、その磁気歯のパタ
ーンに合わせて前記磁性薄膜にＮ極，Ｓ極の着磁を施し
て形成する。
工技術を利用することにより、マイクロマシン用として
超小型，軽量化を可能にした磁気式ウォーム歯車，およ
びその製造方法を提供する。 【解決手段】周面に螺旋状の磁気歯を形成したウォーム
１と、ウォームと磁気的に噛み合うウォームホィール２
との組合わせからなり、磁気歯の相互間に働く磁力で動
力伝達を行う磁気式ウォーム歯車において、ウォームの
周面に配列した螺旋状の磁気歯，およびウォームの磁気
歯ピッチに合わせてウォームホィールの周面に配列した
磁気歯を、Ｎ極とＳ極が交互に並ぶよう着磁した薄膜磁
石３，４で形成する。そして、この薄膜磁石は、磁石材
料の磁性薄膜を成膜したフレキシブル基板をウォーム，
ウォームホィールの基体に巻きつけ、その磁気歯のパタ
ーンに合わせて前記磁性薄膜にＮ極，Ｓ極の着磁を施し
て形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、周面に螺旋状の磁
気歯を形成したウォームと、ウォームと磁気的に噛み合
うウォームホィールとを組合わせ、磁気歯の相互間に働
く磁力を利用してウォームからウォームホィールへ大き
な減速比で動力伝達する磁気式ウォーム歯車、特にマイ
クロマシンに適用する超小型サイズの磁気式ウォーム歯
車，およびその製造方法に関する。
気歯を形成したウォームと、ウォームと磁気的に噛み合
うウォームホィールとを組合わせ、磁気歯の相互間に働
く磁力を利用してウォームからウォームホィールへ大き
な減速比で動力伝達する磁気式ウォーム歯車、特にマイ
クロマシンに適用する超小型サイズの磁気式ウォーム歯
車，およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】頭記した磁気式ウォーム歯車として、図
９に示した構成のものが、ＩＥＥＥＴＲＡＮＳＡＣＳＩ
ＯＮＳ ＯＮ ＭＡＧＮＥＴＩＣＳ，ＶＯＬ．２９，Ｎ
Ｏ６，ＮＯＶＥＮＶＥＲ １９９３，ｐ２９２３〜２９
２５に「Ｄｅｓｉｇｎ ａ−ｎｄ Ｃｈａｒａｃｔｅｒ
ｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ａ Ｎｅｗ Ｍａｇｎｅｔｉ−ｃ
Ｗｏｒｍ Ｇｅａｒ Ｕｓｉｎｇ Ｐａｒｍａｎｅｎ
ｔ Ｍａｇｎｅｔ」で紹介されている。
９に示した構成のものが、ＩＥＥＥＴＲＡＮＳＡＣＳＩ
ＯＮＳ ＯＮ ＭＡＧＮＥＴＩＣＳ，ＶＯＬ．２９，Ｎ
Ｏ６，ＮＯＶＥＮＶＥＲ １９９３，ｐ２９２３〜２９
２５に「Ｄｅｓｉｇｎ ａ−ｎｄ Ｃｈａｒａｃｔｅｒ
ｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ａ Ｎｅｗ Ｍａｇｎｅｔｉ−ｃ
Ｗｏｒｍ Ｇｅａｒ Ｕｓｉｎｇ Ｐａｒｍａｎｅｎ
ｔ Ｍａｇｎｅｔ」で紹介されている。
【０００３】図９において、１は永久磁石（例えばSmCo
5 のバルク永久磁石）で作られ樽形のウォーム、１ａは
ウォーム１の駆動軸であり、ウォーム１のヨーク周面に
は螺旋状にＮ極，Ｓ極に着磁した永久磁石の磁気歯が交
互に配列している。また、２はウォーム１にギャップを
隔てて磁気的に噛み合わせた永久磁石で作られた皿形の
ウォームホィール、２ａはウォームホィールに設けた従
動軸であり、前記ウォーム１の周面を包含するようにウ
ォームホィール２に形成した凹リング状の内周面にはウ
ォーム１の磁極歯ピッチに合わせてＮ極，Ｓ極に着磁さ
れた永久磁石の磁気歯が交互に並ぶように配列してい
る。
5 のバルク永久磁石）で作られ樽形のウォーム、１ａは
ウォーム１の駆動軸であり、ウォーム１のヨーク周面に
は螺旋状にＮ極，Ｓ極に着磁した永久磁石の磁気歯が交
互に配列している。また、２はウォーム１にギャップを
隔てて磁気的に噛み合わせた永久磁石で作られた皿形の
ウォームホィール、２ａはウォームホィールに設けた従
動軸であり、前記ウォーム１の周面を包含するようにウ
ォームホィール２に形成した凹リング状の内周面にはウ
ォーム１の磁極歯ピッチに合わせてＮ極，Ｓ極に着磁さ
れた永久磁石の磁気歯が交互に並ぶように配列してい
る。
【０００４】かかる構成で、ウォーム１を回転駆動する
と、ウォーム１の磁気歯とウォームホィール２の磁気歯
との間に作用する磁力でウォームホィール２が非接触式
に追随回転して動力が伝達される。また、その場合の減
速比はウォーム１の磁気歯条数とウォームホィール２の
歯数との比率で決まる。この磁気式ウォーム歯車は、通
常のウォーム歯車のような機械的な噛み合いがないの
で、ウォーム／ウォームホィール間の摩擦抵抗がゼロで
あり、高い動力伝達効率が得られる利点がある。
と、ウォーム１の磁気歯とウォームホィール２の磁気歯
との間に作用する磁力でウォームホィール２が非接触式
に追随回転して動力が伝達される。また、その場合の減
速比はウォーム１の磁気歯条数とウォームホィール２の
歯数との比率で決まる。この磁気式ウォーム歯車は、通
常のウォーム歯車のような機械的な噛み合いがないの
で、ウォーム／ウォームホィール間の摩擦抵抗がゼロで
あり、高い動力伝達効率が得られる利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】マイクロマシンに組み
込む駆動用アクチュエータ（モータ）には超小型化が要
求されるが、超小型のアクチュエータは発生動力も小さ
く、小さな発生動力でマイクロマシンを運転するにはそ
の動力伝達経路に減速比の大きな動力伝達用の歯車装置
が必要であり、この歯車装置には前記した磁気式ウォー
ム歯車の採用が有効である。
込む駆動用アクチュエータ（モータ）には超小型化が要
求されるが、超小型のアクチュエータは発生動力も小さ
く、小さな発生動力でマイクロマシンを運転するにはそ
の動力伝達経路に減速比の大きな動力伝達用の歯車装置
が必要であり、この歯車装置には前記した磁気式ウォー
ム歯車の採用が有効である。
【０００６】しかして、前記した従来の磁気式ウォーム
歯車は、ウォーム，ウォームホィールの磁気歯にバルク
永久磁石を使用して構成しているために、その製作には
手間がかかってコスト高となるほか、パルク永久磁石の
材料の脆さなどからサイズの大きなウォーム歯車しか製
作できず、例えはマイクロマシンに組み込む外径サイズ
がmmオーダーの超小型サイズのウォーム歯車を製作する
ことは技術的にも殆ど不可能である。
歯車は、ウォーム，ウォームホィールの磁気歯にバルク
永久磁石を使用して構成しているために、その製作には
手間がかかってコスト高となるほか、パルク永久磁石の
材料の脆さなどからサイズの大きなウォーム歯車しか製
作できず、例えはマイクロマシンに組み込む外径サイズ
がmmオーダーの超小型サイズのウォーム歯車を製作する
ことは技術的にも殆ど不可能である。
【０００７】本発明は上記の点にかんがみなされたもの
であり、半導体プロセスなどに用いる薄膜形成，微細加
工技術を利用することにより、マイクロマシンなどの動
力伝達用として超小型化を可能にした磁気式ウォーム歯
車，およびその製造方法を提供することを目的とする。
であり、半導体プロセスなどに用いる薄膜形成，微細加
工技術を利用することにより、マイクロマシンなどの動
力伝達用として超小型化を可能にした磁気式ウォーム歯
車，およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、周面に螺旋状の磁気歯を形成した
ウォームと、ウォームと磁気的に噛み合うウォームホィ
ールとの組合わせからなり、磁気歯の相互間に働く磁力
で動力伝達を行う磁気式ウォーム歯車において、ウォー
ム，ウォームホィールの磁気歯を薄膜磁石で形成するも
のとし、具体的には次記のような形態で作られたウォー
ムとウォームホィールを適宜に組合わせで構成すること
ができる。
に、本発明によれば、周面に螺旋状の磁気歯を形成した
ウォームと、ウォームと磁気的に噛み合うウォームホィ
ールとの組合わせからなり、磁気歯の相互間に働く磁力
で動力伝達を行う磁気式ウォーム歯車において、ウォー
ム，ウォームホィールの磁気歯を薄膜磁石で形成するも
のとし、具体的には次記のような形態で作られたウォー
ムとウォームホィールを適宜に組合わせで構成すること
ができる。
【０００９】１）ウォームの周面に配列した螺旋状の磁
気歯を、表面にＮ極，およびＳ極を交互に配列して着磁
した２条の薄膜磁石で形成する。 ２）ウォームの周面に配列した螺旋状の磁気歯を、表面
にＮ極，ないしＳ極のいずれかを着磁して磁性ヨーク上
に配列した１条の薄膜磁石で形成する。 ３）ウォームホィールの磁気歯を、ウォームの磁気歯ピ
ッチに合わせてＮ極，およびＳ極を交互に並べて着磁し
た薄膜磁石で形成する。
気歯を、表面にＮ極，およびＳ極を交互に配列して着磁
した２条の薄膜磁石で形成する。 ２）ウォームの周面に配列した螺旋状の磁気歯を、表面
にＮ極，ないしＳ極のいずれかを着磁して磁性ヨーク上
に配列した１条の薄膜磁石で形成する。 ３）ウォームホィールの磁気歯を、ウォームの磁気歯ピ
ッチに合わせてＮ極，およびＳ極を交互に並べて着磁し
た薄膜磁石で形成する。
【００１０】４）ウォームホィールの磁気歯を、ウォー
ムの磁気歯ピッチに合わせてＮ極，ないしＳ極のいずれ
かに着磁した薄膜磁石で形成する。そして、前記構成の
磁気式ウォーム歯車は、本発明により次記の製造方法で
製作するものとする。 ａ）フレキシブル基板に磁石材料の磁性薄膜を成膜する
とともに、該フレキシブル基板をウォーム，ないしウォ
ームホィールの基体周面に被着し、この状態でウォー
ム，ないしウォームホィールの磁気歯に対応するパター
ンに合わせて前記磁性薄膜に着磁を施す。
ムの磁気歯ピッチに合わせてＮ極，ないしＳ極のいずれ
かに着磁した薄膜磁石で形成する。そして、前記構成の
磁気式ウォーム歯車は、本発明により次記の製造方法で
製作するものとする。 ａ）フレキシブル基板に磁石材料の磁性薄膜を成膜する
とともに、該フレキシブル基板をウォーム，ないしウォ
ームホィールの基体周面に被着し、この状態でウォー
ム，ないしウォームホィールの磁気歯に対応するパター
ンに合わせて前記磁性薄膜に着磁を施す。
【００１１】ｂ）フレキシブル基板にヨークとなる磁心
材料の磁性薄膜，および磁石材料の磁性薄膜を順に成膜
し、かつ磁石材料の磁性薄膜に対してはウォーム，ない
しウォームホィールの磁気歯に対応したパターンの歯列
を形成するとともに、この状態で前記歯列に着磁を施
し、しかる後にフレキシブル基板をウォーム，ウォーム
ホィールの基体周面に被着する。
材料の磁性薄膜，および磁石材料の磁性薄膜を順に成膜
し、かつ磁石材料の磁性薄膜に対してはウォーム，ない
しウォームホィールの磁気歯に対応したパターンの歯列
を形成するとともに、この状態で前記歯列に着磁を施
し、しかる後にフレキシブル基板をウォーム，ウォーム
ホィールの基体周面に被着する。
【００１２】ｃ）ウォーム，ないしウォームホィールの
基体自身を磁性ヨークとしてその周面に磁気歯に対応し
たパターンの溝部を形成するとともに、該溝部を埋める
ように基体の表面に磁石材料の磁性薄膜を成膜し、さら
に溝部以外に堆積した磁性薄膜を除去した後に、溝部を
埋めた磁性薄膜に着磁を施す。また、前記とは別な構成
で、ウォーム，ウォームホィールのうち、ウォームの磁
気歯を薄膜磁石で形成するとともに、ウォームホィール
の磁気歯をウォームの磁気歯ピッチに合わせて配列した
電磁石で形成した構成もある。
基体自身を磁性ヨークとしてその周面に磁気歯に対応し
たパターンの溝部を形成するとともに、該溝部を埋める
ように基体の表面に磁石材料の磁性薄膜を成膜し、さら
に溝部以外に堆積した磁性薄膜を除去した後に、溝部を
埋めた磁性薄膜に着磁を施す。また、前記とは別な構成
で、ウォーム，ウォームホィールのうち、ウォームの磁
気歯を薄膜磁石で形成するとともに、ウォームホィール
の磁気歯をウォームの磁気歯ピッチに合わせて配列した
電磁石で形成した構成もある。
【００１３】上記により、薄膜作成技術，微細加工技術
を利用して製作した厚さがμｍオーダーの薄膜磁石でウ
ォーム，ないしウォームホィールの磁気歯を形成するこ
とにより、バルク永久磁石を使用せずに、磁気式ウォー
ム歯車を外径数mm程度の超小型サイズにまで小型，軽量
化することができる。
を利用して製作した厚さがμｍオーダーの薄膜磁石でウ
ォーム，ないしウォームホィールの磁気歯を形成するこ
とにより、バルク永久磁石を使用せずに、磁気式ウォー
ム歯車を外径数mm程度の超小型サイズにまで小型，軽量
化することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】前記の磁気ウォーム歯車は、通常
のウォーム歯車と同様に鼓形のウォームと平歯車形のウ
ォームホィールとの組合わせ、あるいは図９のように樽
形のウォームと皿形のウォームホィールを組合わせた形
態で構成するものとし、かつウォーム，ウォームホィー
ルの磁気歯に対応する薄膜磁石は、半導体プロセスなど
で用いている真空蒸着，スパッタリング法などの薄膜形
成技術，およびフォトリソグラフィ，エッチング法など
の微細加工技術を利用して形成することができる。さら
に、ウォームとウォームホィールは、以下の各実施例で
述べる構造のものを適宜組合わせ実施することができ
る。なお、次記の各実施例の図中で図９に対応する同一
部材には同じ符号が付してある。
のウォーム歯車と同様に鼓形のウォームと平歯車形のウ
ォームホィールとの組合わせ、あるいは図９のように樽
形のウォームと皿形のウォームホィールを組合わせた形
態で構成するものとし、かつウォーム，ウォームホィー
ルの磁気歯に対応する薄膜磁石は、半導体プロセスなど
で用いている真空蒸着，スパッタリング法などの薄膜形
成技術，およびフォトリソグラフィ，エッチング法など
の微細加工技術を利用して形成することができる。さら
に、ウォームとウォームホィールは、以下の各実施例で
述べる構造のものを適宜組合わせ実施することができ
る。なお、次記の各実施例の図中で図９に対応する同一
部材には同じ符号が付してある。
【００１５】〔実施例１〕図１（ａ),（ｂ）は基本的に
鼓形のウォーム１と平歯車形のウォームホィール２とを
組合わせた実施例であり、ここで、ウォーム１，および
ウォームホィール２の磁気歯はＮ極とＳ極が交互に並ぶ
薄膜磁石３，４で構成されている。すなわち、ウォーム
１の鼓状の基体（ヨーク）１ｂの周面に巻きつけて被着
した薄膜磁石３には、その表面がＮ極，Ｓ極に磁化され
た２条の薄膜磁石が所定のピッチで螺旋状にパターン形
成されている。これに対してウォームホィール２の円板
状基体２ｂの周面に巻きつけ被着した薄膜磁石４には、
ウォーム１の磁気歯ピッチに合わせてＮ極とＳ極が交互
に並ぶようなパターンに着磁されている。
鼓形のウォーム１と平歯車形のウォームホィール２とを
組合わせた実施例であり、ここで、ウォーム１，および
ウォームホィール２の磁気歯はＮ極とＳ極が交互に並ぶ
薄膜磁石３，４で構成されている。すなわち、ウォーム
１の鼓状の基体（ヨーク）１ｂの周面に巻きつけて被着
した薄膜磁石３には、その表面がＮ極，Ｓ極に磁化され
た２条の薄膜磁石が所定のピッチで螺旋状にパターン形
成されている。これに対してウォームホィール２の円板
状基体２ｂの周面に巻きつけ被着した薄膜磁石４には、
ウォーム１の磁気歯ピッチに合わせてＮ極とＳ極が交互
に並ぶようなパターンに着磁されている。
【００１６】かかる薄膜磁石３，４は次記の製造方法で
作製される。すなわち、図６（ａ）〜（ｄ）はウォーム
１についての作製方法を示す説明図であり、まず、図６
（ａ）に示す金属または非金属で作られた直径数mm程度
のウォーム基体１ｂと、図６（ｂ）に示すように厚さ数
μｍ程度のフレキシブル基板３ａの上に磁石材料である
NdFeB 系, あるいはSmCo系の磁性材を真空蒸着法, ある
いはスパッタリング法などの薄膜形成技術を用いて厚さ
数μｍ〜数十μｍ程度の磁性薄膜３ｂを成膜したものを
用意する。なお、ウォーム基体１ｂは円筒形として表し
ているが、実際には図１で述べたように鼓状である。次
に、図６（ｃ）のように磁性薄膜３ｂを表面に向けて前
記のフレキシブル基板３ａをウォーム基体１ｂの周面に
巻きつけて貼付け、この状態でパルス着磁法により、図
６（ｄ）のように軸方向に沿って螺旋状にＮ極とＳ極が
交互に並ぶように着磁を施し、ウォーム１の薄膜磁石３
を構成する。
作製される。すなわち、図６（ａ）〜（ｄ）はウォーム
１についての作製方法を示す説明図であり、まず、図６
（ａ）に示す金属または非金属で作られた直径数mm程度
のウォーム基体１ｂと、図６（ｂ）に示すように厚さ数
μｍ程度のフレキシブル基板３ａの上に磁石材料である
NdFeB 系, あるいはSmCo系の磁性材を真空蒸着法, ある
いはスパッタリング法などの薄膜形成技術を用いて厚さ
数μｍ〜数十μｍ程度の磁性薄膜３ｂを成膜したものを
用意する。なお、ウォーム基体１ｂは円筒形として表し
ているが、実際には図１で述べたように鼓状である。次
に、図６（ｃ）のように磁性薄膜３ｂを表面に向けて前
記のフレキシブル基板３ａをウォーム基体１ｂの周面に
巻きつけて貼付け、この状態でパルス着磁法により、図
６（ｄ）のように軸方向に沿って螺旋状にＮ極とＳ極が
交互に並ぶように着磁を施し、ウォーム１の薄膜磁石３
を構成する。
【００１７】なお、ウォームホィール２についても、図
６と同様な方法で、直径１０mm程度の円板状基体２ｂの
周面に磁性薄膜を成膜したフレキシブル基板を巻きつ
け、この磁性薄膜に対してウォームホィール２の磁気歯
に対応したパターンでＮ極とＳ極を交互に着磁して薄膜
磁石４を形成するものとする。上記のようにして製作し
た図１の磁気式ウォーム歯車においては、ウォーム１の
薄膜磁石３と、これに微小なギャップを隔てて非接触式
に対向するウォームホィール２の薄膜磁石４との間に
は、Ｎ極とＳ極で吸引し合う磁力が作用する。したがっ
て、ウォーム１を駆動軸１ａの回りに回転駆動すると、
図９の磁気式ウォーム歯車と同様に、ウォーム１の回転
に追随してウォームホィール２が減速された形で従動軸
２ａの回りに回転し、ウォーム１からウォームホィール
２へ動力が伝達される。
６と同様な方法で、直径１０mm程度の円板状基体２ｂの
周面に磁性薄膜を成膜したフレキシブル基板を巻きつ
け、この磁性薄膜に対してウォームホィール２の磁気歯
に対応したパターンでＮ極とＳ極を交互に着磁して薄膜
磁石４を形成するものとする。上記のようにして製作し
た図１の磁気式ウォーム歯車においては、ウォーム１の
薄膜磁石３と、これに微小なギャップを隔てて非接触式
に対向するウォームホィール２の薄膜磁石４との間に
は、Ｎ極とＳ極で吸引し合う磁力が作用する。したがっ
て、ウォーム１を駆動軸１ａの回りに回転駆動すると、
図９の磁気式ウォーム歯車と同様に、ウォーム１の回転
に追随してウォームホィール２が減速された形で従動軸
２ａの回りに回転し、ウォーム１からウォームホィール
２へ動力が伝達される。
【００１８】〔実施例２〕図２（ａ),（ｂ）は樽形のウ
ォーム１と皿形のウォームホィール２を組合わせた実施
例であり、ウォーム１の周面に形成した螺旋状の磁気
歯、およびウォームホィール２の凹リング状周面に形成
した磁気歯は、それぞれ実施例１と同様にＮ極とＳ極が
交互に並ぶ薄膜磁石３，４で形成されており、かつ薄膜
磁石３，４にはそれぞれウォーム１，ウォームホィール
２の磁気歯に対応するパターンに合わせてＮ極とＳ極が
交互に並ぶように着磁が施されている。なお、この実施
例におけるウォーム１は先記実施例１で述べた図８の製
造方法を用いて作製することができる。
ォーム１と皿形のウォームホィール２を組合わせた実施
例であり、ウォーム１の周面に形成した螺旋状の磁気
歯、およびウォームホィール２の凹リング状周面に形成
した磁気歯は、それぞれ実施例１と同様にＮ極とＳ極が
交互に並ぶ薄膜磁石３，４で形成されており、かつ薄膜
磁石３，４にはそれぞれウォーム１，ウォームホィール
２の磁気歯に対応するパターンに合わせてＮ極とＳ極が
交互に並ぶように着磁が施されている。なお、この実施
例におけるウォーム１は先記実施例１で述べた図８の製
造方法を用いて作製することができる。
【００１９】〔実施例３〕次に、ウォーム１についての
本発明の応用実施例を図３に示す。この実施例では、ウ
ォーム１の基体１ｂが鉄，パーマロイなどの磁心材料で
作られており、かつその周面上には１条の螺旋溝が所定
のピッチで形成され、この螺旋溝を埋めるように表面が
Ｎ極（あるいはＳ極）に着磁された薄膜磁石３を布設し
てウォームの螺旋状磁気歯を形成している。
本発明の応用実施例を図３に示す。この実施例では、ウ
ォーム１の基体１ｂが鉄，パーマロイなどの磁心材料で
作られており、かつその周面上には１条の螺旋溝が所定
のピッチで形成され、この螺旋溝を埋めるように表面が
Ｎ極（あるいはＳ極）に着磁された薄膜磁石３を布設し
てウォームの螺旋状磁気歯を形成している。
【００２０】この構成によれば、螺旋状に形成して着磁
された薄膜磁石３は表面と裏面に現れる極性が逆（表面
がＮ極であれば裏面はＳ極となる）である。また、ウォ
ームの基体１ｂは磁性ヨークとして機能し、これにより
薄膜磁石３のピッチ間には薄膜磁石の表面極性と逆極
性、つまり薄膜磁石３の表面がＮ極であれば、ピッチ間
にＳ極が現れて実施例１，２のウォームと同等に機能す
る。したがって、図３のウォーム１を図１のウォームに
置き換えて実施することができる。なお、形状が異なる
が、図２における鼓形ウォームの磁気歯を、図３と同様
に１条の螺旋状薄膜磁石で形成することもできる。
された薄膜磁石３は表面と裏面に現れる極性が逆（表面
がＮ極であれば裏面はＳ極となる）である。また、ウォ
ームの基体１ｂは磁性ヨークとして機能し、これにより
薄膜磁石３のピッチ間には薄膜磁石の表面極性と逆極
性、つまり薄膜磁石３の表面がＮ極であれば、ピッチ間
にＳ極が現れて実施例１，２のウォームと同等に機能す
る。したがって、図３のウォーム１を図１のウォームに
置き換えて実施することができる。なお、形状が異なる
が、図２における鼓形ウォームの磁気歯を、図３と同様
に１条の螺旋状薄膜磁石で形成することもできる。
【００２１】次に、図３に示したウォーム１の作製方法
を図７（ａ）〜（ｄ）により説明する。まず、図７
（ａ）で示すように、磁心材料で作られたウォーム基体
１ｂの周面に螺旋状溝１ｃをエッチング法で形成する。
次に、前記の螺旋溝１ｃを埋めるように基体１ｂの周面
に磁石材料であるNdFeB 系, あるいはSmCo系の磁性材を
真空蒸着法, あるいはスパッタリング法などにより成膜
して磁性薄膜３ｂを形成（図７（ｂ））し、さらにエッ
チング法により螺旋溝１ｃを埋めた部分を残して基体１
ｂの表面に堆積している不要な磁性薄膜を除去する。こ
の状態を図７（ｃ）に示す。その後に、前記の螺旋溝１
ｃを埋めた磁性薄膜３ｂの表面に沿って表面がＮ極（裏
面はＳ極）となるようにパルス着磁法で着磁を施して図
７（ｄ）に示す薄膜磁石３を形成する。なお、磁性薄膜
３ｂに対する着磁は表面がＳ極，裏面がＮ極となるよう
に着磁してもよいことは勿論である。
を図７（ａ）〜（ｄ）により説明する。まず、図７
（ａ）で示すように、磁心材料で作られたウォーム基体
１ｂの周面に螺旋状溝１ｃをエッチング法で形成する。
次に、前記の螺旋溝１ｃを埋めるように基体１ｂの周面
に磁石材料であるNdFeB 系, あるいはSmCo系の磁性材を
真空蒸着法, あるいはスパッタリング法などにより成膜
して磁性薄膜３ｂを形成（図７（ｂ））し、さらにエッ
チング法により螺旋溝１ｃを埋めた部分を残して基体１
ｂの表面に堆積している不要な磁性薄膜を除去する。こ
の状態を図７（ｃ）に示す。その後に、前記の螺旋溝１
ｃを埋めた磁性薄膜３ｂの表面に沿って表面がＮ極（裏
面はＳ極）となるようにパルス着磁法で着磁を施して図
７（ｄ）に示す薄膜磁石３を形成する。なお、磁性薄膜
３ｂに対する着磁は表面がＳ極，裏面がＮ極となるよう
に着磁してもよいことは勿論である。
【００２２】また、図３と同等なウォーム１を作製する
別な製造方法を図８（ａ）〜（ｄ）により説明する。す
なわち、この製造方法においては、図８（ａ）のよう
に、まずフレキシブル基板３ａの上に真空蒸着法，スパ
ッタリング法などの薄膜形成技術を用いて、磁性ヨーク
となる鉄，珪素鋼，パーマロイなどの磁心材料の磁性薄
膜３ｃを成膜し、該磁性薄膜３ｃの上にさらに磁石材料
であるNdFeB 系, あるいはSmCo系の磁性薄膜３ｂを成膜
する。次に、前記の磁性薄膜３ｂに対して、フォトリソ
グラフィ法によりウォーム１の螺旋状磁性歯に対応した
パターンの歯列３ｄ（図８（ｂ））を形成した後、パル
ス着磁法により歯列３ｄの表面がＮ極（裏面がＳ極）と
なるように着磁する。この場合に、歯列３ｄは図８
（ｃ）で示すようなパターンに展開し、フレキシブル基
板３ａを丸めてその両端を繋ぎ合わせた状態で歯列３ｄ
が螺旋状に連なるようにする。そして、ウォーム基体１
ｂに周面に前記した薄膜磁石３のフレキシブル基板３ａ
をその歯列３ｄが外側を向くように巻きつけることで、
図８（ｄ）に示すように表面がＮ極に着磁された螺旋状
の薄膜磁石を備えたウォーム１が構成される。なお、表
面がＮ極に着磁された螺旋状歯列３ｄの裏面側（Ｓ極）
に接してフレキシブル基板上に成層されている磁心材料
の磁性薄膜３ｃは磁性ヨークとして機能し、歯列３ｄの
ピッチ間にＳ極が現れる。
別な製造方法を図８（ａ）〜（ｄ）により説明する。す
なわち、この製造方法においては、図８（ａ）のよう
に、まずフレキシブル基板３ａの上に真空蒸着法，スパ
ッタリング法などの薄膜形成技術を用いて、磁性ヨーク
となる鉄，珪素鋼，パーマロイなどの磁心材料の磁性薄
膜３ｃを成膜し、該磁性薄膜３ｃの上にさらに磁石材料
であるNdFeB 系, あるいはSmCo系の磁性薄膜３ｂを成膜
する。次に、前記の磁性薄膜３ｂに対して、フォトリソ
グラフィ法によりウォーム１の螺旋状磁性歯に対応した
パターンの歯列３ｄ（図８（ｂ））を形成した後、パル
ス着磁法により歯列３ｄの表面がＮ極（裏面がＳ極）と
なるように着磁する。この場合に、歯列３ｄは図８
（ｃ）で示すようなパターンに展開し、フレキシブル基
板３ａを丸めてその両端を繋ぎ合わせた状態で歯列３ｄ
が螺旋状に連なるようにする。そして、ウォーム基体１
ｂに周面に前記した薄膜磁石３のフレキシブル基板３ａ
をその歯列３ｄが外側を向くように巻きつけることで、
図８（ｄ）に示すように表面がＮ極に着磁された螺旋状
の薄膜磁石を備えたウォーム１が構成される。なお、表
面がＮ極に着磁された螺旋状歯列３ｄの裏面側（Ｓ極）
に接してフレキシブル基板上に成層されている磁心材料
の磁性薄膜３ｃは磁性ヨークとして機能し、歯列３ｄの
ピッチ間にＳ極が現れる。
【００２３】なお、図８の製造方法において、フレキシ
ブル基板上に螺旋状の歯列を２条形成し、その一方をＮ
極に、他方をＳ極に着磁することにより、図１，あるい
は図２のウォーム１と同様に基体１ｂの周面にＮ極とＳ
極が交互に並ぶ螺旋状の磁気歯を形成することも可能で
ある。 〔実施例４〕図４は先記実施例３のウォームに対応した
ウォームホィール２の応用実施例を示すものである。こ
の実施例では、ウォームホィール２の基体２ｂが図３の
ウォーム１と同様に磁心材料で作られており、かつその
周面上にはウォームの磁気歯列にピッチを合わせて櫛歯
状に並ぶ凹溝が形成され、この凹溝を埋めるように表面
がＮ極に着磁された薄膜磁石４を形成して平歯車状のウ
ォームホィールを構成している。また、この実施例にお
ける薄膜磁石４は、先記実施例３の作製法として述べた
図７，ないしは図８の製造方法を応用して作製すること
ができる。
ブル基板上に螺旋状の歯列を２条形成し、その一方をＮ
極に、他方をＳ極に着磁することにより、図１，あるい
は図２のウォーム１と同様に基体１ｂの周面にＮ極とＳ
極が交互に並ぶ螺旋状の磁気歯を形成することも可能で
ある。 〔実施例４〕図４は先記実施例３のウォームに対応した
ウォームホィール２の応用実施例を示すものである。こ
の実施例では、ウォームホィール２の基体２ｂが図３の
ウォーム１と同様に磁心材料で作られており、かつその
周面上にはウォームの磁気歯列にピッチを合わせて櫛歯
状に並ぶ凹溝が形成され、この凹溝を埋めるように表面
がＮ極に着磁された薄膜磁石４を形成して平歯車状のウ
ォームホィールを構成している。また、この実施例にお
ける薄膜磁石４は、先記実施例３の作製法として述べた
図７，ないしは図８の製造方法を応用して作製すること
ができる。
【００２４】この構成によれば、図３のウォーム１と同
様に薄膜磁石４は表面と裏面に現れる極性が逆（表面が
Ｎ極であれば裏面はＳ極となる）であり、かつウォーム
ホィールの基体２ｂは磁性ヨークとして機能し、これに
より薄膜磁石４のピッチ間には薄膜磁石の表面極性と逆
極性、つまり薄膜磁石４の表面がＮ極であれば、ピッチ
間にＳ極が現れて実施例１のウォームホィールと同等に
機能する。したがって、図４のウォームホィール２を図
１のウォームホィールに置き換えるか、あるいは図３の
ウォーム１と組合わせて実施することもできる。
様に薄膜磁石４は表面と裏面に現れる極性が逆（表面が
Ｎ極であれば裏面はＳ極となる）であり、かつウォーム
ホィールの基体２ｂは磁性ヨークとして機能し、これに
より薄膜磁石４のピッチ間には薄膜磁石の表面極性と逆
極性、つまり薄膜磁石４の表面がＮ極であれば、ピッチ
間にＳ極が現れて実施例１のウォームホィールと同等に
機能する。したがって、図４のウォームホィール２を図
１のウォームホィールに置き換えるか、あるいは図３の
ウォーム１と組合わせて実施することもできる。
【００２５】〔実施例５〕図５は平歯車状のウォームホ
ィール２に関するさらに別な実施例を示すものである。
この実施例ではウォームホィール２の基体２ｂが磁心材
料の磁性材で作られており、その周面にはウォームの磁
気歯ピッチに合わせて櫛歯状に並ぶ磁極歯２ｃがエッチ
ング法などにより形成され、この磁極歯２ｃに薄膜コイ
ル２ｄを巻装して電磁石２ｅを構成している。なお、薄
膜コイル２ｄはその巻回方向を交互に変えて直列に接続
し、該コイル２ｄに電流を流して磁極歯２ｃを励磁した
状態ではＮ極とＳ極が交互に並ぶようにする。
ィール２に関するさらに別な実施例を示すものである。
この実施例ではウォームホィール２の基体２ｂが磁心材
料の磁性材で作られており、その周面にはウォームの磁
気歯ピッチに合わせて櫛歯状に並ぶ磁極歯２ｃがエッチ
ング法などにより形成され、この磁極歯２ｃに薄膜コイ
ル２ｄを巻装して電磁石２ｅを構成している。なお、薄
膜コイル２ｄはその巻回方向を交互に変えて直列に接続
し、該コイル２ｄに電流を流して磁極歯２ｃを励磁した
状態ではＮ極とＳ極が交互に並ぶようにする。
【００２６】そして、この電磁石を備えた平歯車状のウ
ォームホィール２を図１，あるいは図３に示したウォー
ム１と組合わせて磁気式ウォーム歯車を構成することが
できる。なお、図２に示した皿形のウォームホィール２
についても、その凹リング状の周面に形成した磁気歯
を、磁極歯と薄膜コイルを組合わせた電磁石で構成する
ことが可能である。
ォームホィール２を図１，あるいは図３に示したウォー
ム１と組合わせて磁気式ウォーム歯車を構成することが
できる。なお、図２に示した皿形のウォームホィール２
についても、その凹リング状の周面に形成した磁気歯
を、磁極歯と薄膜コイルを組合わせた電磁石で構成する
ことが可能である。
【００２７】しかも、前記構成のウォームホィールによ
れば、電磁石２ｅの励磁電流，つまり電磁石の発生磁力
を変えることでウォームとの間の動力伝達能力の調整が
行える。また、コイルの励磁電流をＯＮ，ＯＦＦ制御す
ることでウォーム歯車にクラッチとしての機能も与える
ことができる。なお、前記の薄膜コイル２ｄを磁極歯２
ｃごとに独立させて個別に通電制御するようにすれば、
ウォームに接近した磁極歯のみを励磁し、他の磁極歯は
非励磁とするような通電制御も可能である。
れば、電磁石２ｅの励磁電流，つまり電磁石の発生磁力
を変えることでウォームとの間の動力伝達能力の調整が
行える。また、コイルの励磁電流をＯＮ，ＯＦＦ制御す
ることでウォーム歯車にクラッチとしての機能も与える
ことができる。なお、前記の薄膜コイル２ｄを磁極歯２
ｃごとに独立させて個別に通電制御するようにすれば、
ウォームに接近した磁極歯のみを励磁し、他の磁極歯は
非励磁とするような通電制御も可能である。
【００２８】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、磁
気式ウォーム歯車において、ウォーム，ないしウォーム
ホィールの磁気歯を薄膜磁石を用いて形成することによ
り、減速比の大きなウォーム歯車装置の小型，軽量化が
実現でき、その作製に蒸着，スパッタリング法などの薄
膜形成技術、およびフォトリソグラフィ，エッチング法
などの微細加工技術を用いることで、マイクロマシン用
としてmmオーダの超小型な磁気式ウォーム歯車を製作す
ることかできる。
気式ウォーム歯車において、ウォーム，ないしウォーム
ホィールの磁気歯を薄膜磁石を用いて形成することによ
り、減速比の大きなウォーム歯車装置の小型，軽量化が
実現でき、その作製に蒸着，スパッタリング法などの薄
膜形成技術、およびフォトリソグラフィ，エッチング法
などの微細加工技術を用いることで、マイクロマシン用
としてmmオーダの超小型な磁気式ウォーム歯車を製作す
ることかできる。
【図１】鼓形のウォームと平歯車状のウォームホィール
を組合わせた本発明の実施例１に対応する磁気式ウォー
ム歯車の構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面
図
を組合わせた本発明の実施例１に対応する磁気式ウォー
ム歯車の構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面
図
【図２】樽形のウォームと皿形のウォームホィールを組
合わせた本発明の実施例２に対応する磁気式ウォーム歯
車の構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面側視
図
合わせた本発明の実施例２に対応する磁気式ウォーム歯
車の構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面側視
図
【図３】ウォームに関する本発明の応用実施例の構成図
【図４】ウォームホィールに関する本発明の応用実施例
の構成図
の構成図
【図５】ウォームホィールの磁気歯列を電磁石で形成し
た本発明の異なる実施例の構成図
た本発明の異なる実施例の構成図
【図６】図１，ないし図２におけるウォームの製造方法
の説明図であり、（ａ）はウォーム基体の外形図、
（ｂ）は薄膜磁石を構成する部材の断面図、（ｃ）はウ
ォーム基体に前記部材を巻きつけた状態を表す図、
（ｄ）は磁性薄膜に着磁を施して完成したウォームの外
形図
の説明図であり、（ａ）はウォーム基体の外形図、
（ｂ）は薄膜磁石を構成する部材の断面図、（ｃ）はウ
ォーム基体に前記部材を巻きつけた状態を表す図、
（ｄ）は磁性薄膜に着磁を施して完成したウォームの外
形図
【図７】図３に示したウォームの製造方法の説明図であ
り、（ａ）はウォーム基体の断面図、（ｂ）はウォーム
基体に磁性薄膜を成膜した状態を表す図、（ｃ）は不要
な磁性薄膜部分を除去した状態を表す図、（ｄ）は螺旋
状の磁性薄膜に着磁を施して完成したウォームの外形図
り、（ａ）はウォーム基体の断面図、（ｂ）はウォーム
基体に磁性薄膜を成膜した状態を表す図、（ｃ）は不要
な磁性薄膜部分を除去した状態を表す図、（ｄ）は螺旋
状の磁性薄膜に着磁を施して完成したウォームの外形図
【図８】図７とは別なウォームの製造方法の説明図であ
り、（ａ）はフレキシブル基板に磁心材料，磁石材料の
磁性薄膜を成膜した状態の断面図、（ｂ）は磁石材料の
磁性薄膜に歯列をパターン形成した状態の断面図、
（ｃ）は前記歯列の平面展開図、（ｄ）はウォーム基体
に前記部材を巻きつけて歯列に着磁を施して完成したウ
ォームの外形図
り、（ａ）はフレキシブル基板に磁心材料，磁石材料の
磁性薄膜を成膜した状態の断面図、（ｂ）は磁石材料の
磁性薄膜に歯列をパターン形成した状態の断面図、
（ｃ）は前記歯列の平面展開図、（ｄ）はウォーム基体
に前記部材を巻きつけて歯列に着磁を施して完成したウ
ォームの外形図
【図９】バルク永久磁石を採用した従来における磁気式
ウォーム歯車の構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）
は断面側視図
ウォーム歯車の構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）
は断面側視図
１ ウォーム １ａ 駆動軸 １ｂ 基体 １ｃ 螺旋溝 ２ ウォームホィール ２ａ 従動軸 ２ｂ 基体 ２ｃ 磁極歯 ２ｄ 薄膜コイル ２ｅ 電磁石 ３ ウォームの薄膜磁石 ３ａ フレキシブル基板 ３ｂ 磁性薄膜（磁石材料） ３ｃ 磁性薄膜（磁心材料） ３ｄ 歯列
Claims (9)
- 【請求項１】周面に螺旋状の磁気歯を形成したウォーム
と、ウォームと磁気的に噛み合うウォームホィールとの
組合わせからなり、磁気歯の相互間に働く磁力で動力伝
達を行う磁気式ウォーム歯車において、ウォーム，ウォ
ームホィールの磁気歯を薄膜磁石で形成したことを特徴
とする磁気式ウォーム歯車。 - 【請求項２】請求項１記載の磁気式ウォーム歯車におい
て、ウォームの周面に配列した螺旋状の磁気歯を、表面
にＮ極，およびＳ極を交互に並べて着磁した２条の薄膜
磁石で形成したことを特徴とする磁気式ウォーム歯車。 - 【請求項３】請求項１記載の磁気式ウォーム歯車におい
て、ウォームの周面に配列した螺旋状の磁気歯を、表面
にＮ極，ないしＳ極のいずれかを着磁して磁性ヨーク上
に配列した１条の薄膜磁石で形成したことを特徴とする
磁気式ウォーム歯車。 - 【請求項４】請求項１記載の磁気式ウォーム歯車におい
て、ウォームホィールの磁気歯を、ウォームの磁気歯ピ
ッチに合わせてＮ極，およびＳ極を交互に並べて着磁し
た薄膜磁石で形成したことを特徴とする磁気式ウォーム
歯車。 - 【請求項５】請求項１記載の磁気式ウォーム歯車におい
て、ウォームホィールの磁気歯を、ウォームの磁気歯ピ
ッチに合わせてＮ極，ないしＳ極のいずれかに着磁した
薄膜磁石で形成したことを特徴とする磁気式ウォーム歯
車。 - 【請求項６】フレキシブル基板に磁石材料の磁性薄膜を
成膜するとともに、該フレキシブル基板をウォーム，な
いしウォームホィールの基体周面に被着し、この状態で
ウォーム，ないしウォームホィールの磁気歯と対応する
パターンに合わせて前記磁性薄膜に着磁を施したことを
特徴とする請求項１に記載した磁気式ウォーム歯車の製
造方法。 - 【請求項７】フレキシブル基板にヨークとなる磁心材料
の磁性薄膜，および磁石材料の磁性薄膜を順に成膜し、
かつ磁石材料の磁性薄膜に対してはウォーム，ないしウ
ォームホィールの磁気歯のパターンに対応した歯列を形
成するとともに、この状態で前記歯列に着磁を施し、し
かる後にフレキシブル基板をウォーム，ウォームホィー
ルの基体周面に被着したことを特徴とする請求項１に記
載した磁気式ウォーム歯車の製造方法。 - 【請求項８】ウォーム，ないしウォームホィールの基体
自身を磁性ヨークとしてその周面に磁気歯に対応したパ
ターンの溝部を形成するとともに、該溝部を埋めるよう
に基体の表面に磁石材料の磁性薄膜を成膜し、さらに溝
部以外に堆積した磁性薄膜を除去した後に、溝部を埋め
た磁性薄膜に着磁を施したことを特徴とする請求項１に
記載した磁気式ウォーム歯車の製造方法。 - 【請求項９】周面に螺旋状の磁気歯を形成したウォーム
と、ウォームと磁気的に噛み合うウォームホィールとの
組合わせからなり、磁気歯の相互間に働く磁力で動力伝
達を行う磁気式ウォーム歯車において、ウォームの磁気
歯を薄膜磁石で形成し、ウォームホィールの磁気歯をウ
ォームの磁気歯ピッチに合わせて配列した電磁石で形成
したことを特徴とする磁気式ウォーム歯車。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20862195A JPH0956146A (ja) | 1995-08-16 | 1995-08-16 | 磁気式ウォーム歯車およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20862195A JPH0956146A (ja) | 1995-08-16 | 1995-08-16 | 磁気式ウォーム歯車およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0956146A true JPH0956146A (ja) | 1997-02-25 |
Family
ID=16559263
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20862195A Pending JPH0956146A (ja) | 1995-08-16 | 1995-08-16 | 磁気式ウォーム歯車およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0956146A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001042131A1 (fr) * | 1999-12-06 | 2001-06-14 | Takashi Nishi | Engrenage et procede de fabrication |
| JP2006129664A (ja) * | 2004-11-01 | 2006-05-18 | Maruyasu Kikai Kk | 駆動装置 |
| JP2007014130A (ja) * | 2005-06-30 | 2007-01-18 | Nippon Signal Co Ltd:The | プレーナ型電磁アクチュエータ |
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| JP2014100779A (ja) * | 2012-11-22 | 2014-06-05 | Denso Corp | 回転加工装置 |
| WO2015041200A1 (ja) * | 2013-09-20 | 2015-03-26 | 国立大学法人横浜国立大学 | 駆動装置 |
| CN105546091A (zh) * | 2016-01-11 | 2016-05-04 | 深圳市艾莱茵科技有限公司 | 一种可增大cvt变速箱扭力传递的方法 |
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-
1995
- 1995-08-16 JP JP20862195A patent/JPH0956146A/ja active Pending
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