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JP6840425B2 - Magnetic drive and its manufacturing method. - Google Patents

Magnetic drive and its manufacturing method. Download PDF

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JP6840425B2 JP2016116858A JP2016116858A JP6840425B2 JP 6840425 B2 JP6840425 B2 JP 6840425B2 JP 2016116858 A JP2016116858 A JP 2016116858A JP 2016116858 A JP2016116858 A JP 2016116858A JP 6840425 B2 JP6840425 B2 JP 6840425B2
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Description

本発明は、穴を有していない中実の磁石を使用した磁気駆動装置とその製造方法に関する。 The present invention relates to a magnetic drive device using a solid magnet having no holes and a method for manufacturing the same.

特許文献1に、磁気駆動装置であるリニアアクチュエータに関する発明が記載されている。 Patent Document 1 describes an invention relating to a linear actuator which is a magnetic driving device.

このリニアアクチュエータは、強磁性材料で形成された可動子軸に複数のリング状の永久磁石が軸方向に組み合わされて固定されている。個々の磁石は半径方向に向けて着磁されているが、隣り合う永久磁石どうしでは内周面と外周面が異なる磁極に着磁されている。外側にはコイルヨークとその内側に位置するコイルが設けられ、前記永久磁石が、コイルの巻き空間内で軸方向へ移動自在となっている。コイルは、永久磁石の数に合わせて複数設けられており、隣り合うコイルは巻き回し方向が互いに逆向きになっている。 In this linear actuator, a plurality of ring-shaped permanent magnets are axially combined and fixed to a mover shaft made of a ferromagnetic material. The individual magnets are magnetized in the radial direction, but the inner and outer peripheral surfaces of adjacent permanent magnets are magnetized on different magnetic poles. A coil yoke and a coil located inside the coil yoke are provided on the outside, and the permanent magnet is movable in the axial direction in the winding space of the coil. A plurality of coils are provided according to the number of permanent magnets, and the winding directions of adjacent coils are opposite to each other.

上記リニアアクチュエータは、永久磁石の製造上のばらつきや周囲の環境の変化にほとんど影響を受けることがなく、推力のばらつきを減らすことができる、というものである。 The linear actuator is hardly affected by the manufacturing variation of the permanent magnet and the change of the surrounding environment, and can reduce the variation of the thrust.

特許文献2に、磁気駆動装置である振動発生装置に関する発明が記載されている。
この振動発生装置には、コイルに対向する振動子が設けられている。振動子はヨークに板状の磁石が固定され、磁石がコイルに対向している。磁石は、主磁極と副磁極とが振動方向に交互に配置されている。主磁極は、振動方向と直交する向きに着磁され、副磁極は振動方向に着磁され、これら磁極がいわゆるハルバッハ配列となっている。
Patent Document 2 describes an invention relating to a vibration generator which is a magnetic drive device.
This vibration generator is provided with an oscillator facing the coil. A plate-shaped magnet is fixed to the yoke of the vibrator, and the magnet faces the coil. In the magnet, the main magnetic pole and the sub magnetic pole are arranged alternately in the vibration direction. The main magnetic poles are magnetized in the direction orthogonal to the vibration direction, the sub magnetic poles are magnetized in the vibration direction, and these magnetic poles have a so-called Halbach array.

この発明は、磁石の磁極をハルバッハ配列とすることで、コイルを横断する磁束密度を高くし、小型で大きな振動量が得られる、というものである。 According to the present invention, by arranging the magnetic poles of the magnets in a Halbach array, the magnetic flux density across the coil is increased, and a small size and a large vibration amount can be obtained.

特開2006−280033号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-28033 特開2014−023238号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-0232338

特許文献1に記載されたリニアアクチュエータに使用されている永久磁石は、リング状であるが、磁石の保磁力はその体積に依存するため、リング状の磁石では外形寸法に対して体積が小さくなり、発生する磁束の強度を高くするのに限界が生じる。 The permanent magnet used in the linear actuator described in Patent Document 1 has a ring shape, but since the coercive force of the magnet depends on its volume, the volume of the ring-shaped magnet is smaller than the external dimensions. , There is a limit to increasing the strength of the generated magnetic flux.

また、リング状の磁石を半径方向に着磁するためには、通常は、半リング状の磁石を製造して、それを貼り合わせることが必要になり、製造工程が煩雑である。また半リング状の磁石を接合して使用すると、接合ギャップで磁束のロスが発生する欠点もある。 Further, in order to magnetize a ring-shaped magnet in the radial direction, it is usually necessary to manufacture a semi-ring-shaped magnet and bond it together, which complicates the manufacturing process. Further, when a semi-ring-shaped magnet is joined and used, there is a drawback that magnetic flux loss occurs in the joining gap.

特許文献2に記載された振動発生装置に使用されている磁石は、着磁方向の相違する主磁極と副磁極を接合することが必要であるが、隣り合う主磁極と副磁極は、接合面で反発し合うために、接合作業が非常に難しくなる。 The magnet used in the vibration generator described in Patent Document 2 needs to join the main magnetic poles and the sub-magnetic poles having different magnetizing directions, but the adjacent main magnetic poles and the sub-magnetic poles have a joining surface. Because they repel each other, the joining work becomes very difficult.

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、穴を有していない中実の磁石を使用して、発生する磁束密度を高くして、高出力の磁気駆動を行うことができる磁気駆動装置およびその製造方法を提供することを目的としている。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and is capable of performing high-power magnetic drive by increasing the generated magnetic flux density by using a solid magnet having no holes. It is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for manufacturing the apparatus.

本発明は、コイルと、前記コイルの巻き空間内移動自在な可動部と、前記可動部に設けられた磁石とを有する磁気駆動装置において、
前記磁石は中実の磁性体ブロックで形成されて、互いに平行な第1の端面および第2の端面と、前記各端面の垂直な方向に延びるコイル対向側面とを有し、前記コイル対向側面のほぼ全面と、前記第1の端面および第2の端面とが逆極性に着磁されており、
前記可動部は、前記磁石の前記第1の端面と前記第2の端面とが移動方向に向けられ、前記コイル対向側面の外側に対向する前記コイルの巻き軸の向きと、前記移動方向とが一致し、
前記第1の端面および前記第2の端面と前記コイル対向側面との間に形成されて前記コイルを横断する磁束と、前記コイルに流れる電流とによる電磁力で前記可動部が移動させられることを特徴とするものである。
The present invention provides a magnetic drive having a coil, a freely movable portion moves in the winding space of the coil, and a magnet provided on the movable portion,
Said magnet is formed of a solid magnetic block, possess a first end face and second end surfaces parallel to each other, a coil opposing sides extending the perpendicular direction of the end faces, of the coil opposite sides Almost the entire surface and the first end face and the second end face are magnetized in opposite polarities .
In the movable portion, the first end surface and the second end surface of the magnet are directed in the moving direction, and the direction of the winding shaft of the coil facing the outside of the coil facing side surface and the moving direction are Match and
The movable portion is moved by an electromagnetic force generated by a magnetic flux formed between the first end face and the second end face and the side surface facing the coil and crossing the coil, and a current flowing through the coil. It is a feature.

本発明の磁気駆動装置は、前記磁石は、磁化容易軸が、前記巻き軸と交差する方向へ向けられているものが好ましい。 In the magnetic drive device of the present invention, it is preferable that the magnet has an easy-to-magnetize axis oriented in a direction intersecting the winding axis.

本発明の磁気駆動装置は、前記第1の端面と前記第2の端面のそれぞれから同じ距離を離れた位置での磁束密度が、前記第1の端面が前記第2の端面よりも高いことが好ましい。 In the magnetic drive device of the present invention, the magnetic flux density at a position separated from each of the first end face and the second end face by the same distance is higher in the first end face than in the second end face. preferable.

また、本発明の磁気駆動装置では、前記磁性体ブロックは、粉末状の磁性体が樹脂材料で固定されたボンドブロックとして構成できる。 Further, in the magnetic drive device of the present invention, the magnetic material block can be configured as a bond block in which a powdery magnetic material is fixed with a resin material.

さらに、本発明は、コイルと、前記コイルの巻き空間内移動自在な可動部と、前記可動部に設けられた磁石とを有する磁気駆動装置の製造方法において、
中実であり、互いに平行な第1の端面および第2の端面と、前記各端面の垂直な方向に延びるコイル対向側面とを有する磁性体ブロックを使用し、
前記コイル対向側面に、間欠的にまたは連続的に側面ヨークを対向させ、前記第1の端面に端面ヨークを対向させ、前記側面ヨークから前記磁性体ブロックに対して、コイル対向側面から中心部に向かう着磁用磁界を与えて、前記コイル対向側面のほぼ全面を同じ極性に着磁し、前記第1の端面と前記第2の端面を、前記コイル対向側面と異なる磁極に着磁して前記磁石を形成し、
前記磁石の前記第1の端面と前記第2の端面とが移動方向に向けられ、前記コイル対向側面の外側に対向する前記コイルの巻き軸の向きと、前記移動方向とが一致するように、前記磁石を前記可動部に組み込み、
前記第1の端面および前記第2の端面と前記コイル対向側面との間に形成されて前記コイルを横断する磁束と、前記コイルに流れる電流とによる電磁力で前記可動部が移動させられることを特徴とするのである。
Furthermore, the present invention includes a coil, and a freely movable portion moves in the winding space of the coil, in the manufacturing method of a magnetic drive having a magnet provided on the movable portion,
Using a magnetic block that is solid and has a first and second end faces that are parallel to each other and a coil facing side surface that extends in the direction perpendicular to each end face.
The side yoke is intermittently or continuously opposed to the coil facing side surface, the end surface yoke is opposed to the first end surface, and the side yoke faces the magnetic block from the coil facing side surface to the central portion. A magnetic field for magnetizing is applied to magnetize almost the entire surface of the coil facing side surface to the same polarity, and the first end face and the second end face are magnetized to a magnetic pole different from that of the coil facing side surface. Form a magnet,
The first end face and the second end face of the magnet are oriented in the moving direction, so that the direction of the winding shaft of the coil facing the outside of the side surface facing the coil coincides with the moving direction. only write it sets the magnet on the movable part,
The movable portion is moved by an electromagnetic force generated by a magnetic flux formed between the first end face and the second end face and the side surface facing the coil and crossing the coil, and a current flowing through the coil. It is a feature.

本発明の磁気駆動装置の製造方法は、前記側面ヨークは複数設けられて、それぞれの前記側面ヨークの周囲に巻かれた励磁コイルが設けられており、前記端面ヨークは、すべての前記側面ヨークに連続しているもので実現できる。 In the method for manufacturing a magnetic drive device of the present invention, a plurality of the side yokes are provided, and exciting coils wound around the side yokes are provided, and the end face yokes are provided on all the side yokes. It can be realized by continuous things.

本発明の磁気駆動装置は、磁化容易軸が一方向へ向けられた磁気異方性を有する磁性体ブロックを着磁するなどして、中実の磁石においてコイル対向側面と、第1の端面および第2の端面とが逆の磁極に着磁された磁石を構成し、この磁石を可動部に組み込んでいる。 The magnetic drive device of the present invention magnetizes a magnetic material block having magnetic anisotropy with its easy-to-magnetize axis directed in one direction, so that a solid magnet has a coil facing side surface, a first end surface, and a first end surface. A magnet is formed by magnetizing a magnetic pole opposite to the second end face, and this magnet is incorporated in a movable portion.

この磁石は小型でありながら保磁力を高くでき、しかもコイル対向側面からコイルに与えられる磁束密度を高くできるので、磁気駆動装置も小型で出力の大きいものとすることが可能になる。 Although this magnet is small, the coercive force can be increased, and the magnetic flux density applied to the coil from the side surface facing the coil can be increased. Therefore, the magnetic drive device can also be small and have a large output.

本発明の実施の形態の磁気駆動装置の外観を示す斜視図、A perspective view showing the appearance of the magnetic drive device according to the embodiment of the present invention. 図1に示す磁気駆動装置の断面図、Sectional drawing of the magnetic drive device shown in FIG. 図1に示す磁気駆動装置のコイルと磁石の対向状態を説明する斜視図、A perspective view illustrating a state in which the coil and the magnet of the magnetic drive device shown in FIG. 1 face each other. 図1に示す磁気駆動装置に使用する磁石を着磁する着磁装置の斜視図、A perspective view of a magnetizing device that magnetizes a magnet used in the magnetic driving device shown in FIG. 図1に示す磁気駆動装置に使用する磁石の着磁工程を示す説明図、Explanatory drawing which shows the magnetizing process of the magnet used for the magnetic driving device shown in FIG. (a)は、図4と図5に示す着磁装置の動作説明図、(b)は、着磁用の励磁パルス電圧波形の概念図、(A) is an operation explanatory view of the magnetizing device shown in FIGS. 4 and 5, and (b) is a conceptual diagram of an exciting pulse voltage waveform for magnetizing.

図1と図2に、本発明の実施の形態の磁気駆動装置Aが示されている。磁気駆動装置Aはリニアアクチュエータや振動装置として動作する。 1 and 2 show the magnetic drive device A according to the embodiment of the present invention. The magnetic drive device A operates as a linear actuator or a vibration device.

磁気駆動装置Aは、コイルボビンとなる固定部2にコイル3が巻かれている。固定部2には、コイル3の巻き軸Oに沿って延びる空間4が設けられ、空間4内に可動部5が設けられている。すなわち、可動部5はコイル3の巻き空間内に設けられている。図2に示すように、可動部5は、磁石1と、磁石1の図示上側に固定された上部軸6と、磁石1の図示下側に固定された下部軸7を有している。固定部2に板ばねである支持ばね8が固定されており、下部軸7が支持ばね8に支持されている。前記固定部2と上部軸6および下部軸7は非磁性材料で形成されている。 In the magnetic drive device A, the coil 3 is wound around a fixed portion 2 that serves as a coil bobbin. The fixed portion 2 is provided with a space 4 extending along the winding shaft O of the coil 3, and a movable portion 5 is provided in the space 4. That is, the movable portion 5 is provided in the winding space of the coil 3. As shown in FIG. 2, the movable portion 5 has a magnet 1, an upper shaft 6 fixed to the upper side of the magnet 1 in the drawing, and a lower shaft 7 fixed to the lower side of the magnet 1 in the drawing. A support spring 8 which is a leaf spring is fixed to the fixing portion 2, and the lower shaft 7 is supported by the support spring 8. The fixing portion 2, the upper shaft 6 and the lower shaft 7 are made of a non-magnetic material.

磁石1は、穴を有することなく、また貼り合わせ構造ではない中実の単一部材であり、円柱形状あるいは円板形状である。磁石1は、コイル3に内側から対向する円筒面であるコイル対向側面11と、コイル3の巻き軸Oに沿う方向において互いに平行に対向する第1の端面13および第2の端面14を有している。上部軸6の下部のフランジ部6aが第1の端面13に固定され、下部軸7の上部のフランジ部7aが第2の端面14に固定されている。 The magnet 1 is a solid single member having no holes and not having a bonded structure, and has a cylindrical shape or a disk shape. The magnet 1 has a coil facing side surface 11 which is a cylindrical surface facing the coil 3 from the inside, and a first end surface 13 and a second end surface 14 facing each other in parallel in the direction along the winding axis O of the coil 3. ing. The lower flange portion 6a of the upper shaft 6 is fixed to the first end surface 13, and the upper flange portion 7a of the lower shaft 7 is fixed to the second end surface 14.

図2と図3に示すように、磁石1は、第1の端面13と第2の端面14が同じ磁極に着磁されており、コイル対向側面11が、第1の端面13および第2の端面14とは、逆極性の磁極に着磁されている。実施の形態では、第1の端面13と第2の端面14がN極あり、コイル対向側面11がS極である。各面の極性は、実施の形態と逆であってもよい。また、磁石1は1つの可動部5に2個設けられていてもよい。 As shown in FIGS. 2 and 3, in the magnet 1, the first end face 13 and the second end face 14 are magnetized to the same magnetic pole, and the coil facing side surface 11 has the first end face 13 and the second end face 13 and the second end face 14. The end face 14 is magnetized on a magnetic pole having opposite polarity. In the embodiment, the first end face 13 and the second end face 14 have N poles, and the coil facing side surface 11 has S poles. The polarity of each surface may be opposite to that of the embodiment. Further, two magnets 1 may be provided in one movable portion 5.

図3に示すように、この磁気駆動装置Aでは、磁石1において、第1の端面13からコイル対向側面11に向かう磁束Bがコイル3を横断し、第2の端面14からコイル対向側面11に向かう磁束Bもコイル3を横断する。この磁束Bと、コイル3に流れる電流Caとによる電磁力Fが可動部5に作用し、可動部5がコイル3の巻き軸Oに沿って移動する。 As shown in FIG. 3, in the magnetic drive device A, in the magnet 1, the magnetic flux B from the first end surface 13 toward the coil facing side surface 11 crosses the coil 3, and from the second end surface 14 to the coil facing side surface 11. The magnetic flux B heading also crosses the coil 3. The electromagnetic force F due to the magnetic flux B and the current Ca flowing through the coil 3 acts on the movable portion 5, and the movable portion 5 moves along the winding shaft O of the coil 3.

この磁気駆動装置Aは、穴を有しておらず、接合されてもいない中実の磁石1を使用しているため、この磁石1を、寸法が比較的小さくても体積を大きくでき保磁力を高くできる。よって、コイル3を横断する磁束密度を高くでき、大きな電磁力Fを発揮することが可能となる。 Since this magnetic drive device A uses a solid magnet 1 that does not have holes and is not joined, the volume of this magnet 1 can be increased even if the size is relatively small, and the coercive force can be increased. Can be raised. Therefore, the magnetic flux density across the coil 3 can be increased, and a large electromagnetic force F can be exerted.

図4ないし図6に磁石1を着磁する工程が示されている。磁気駆動装置Aに使用されている磁石1は、円柱状または円板状の磁性体ブロック10を着磁することで製造される。磁性体ブロック10はボンドブロックであり、着磁された磁石1はボンド磁石である。 4 to 6 show a step of magnetizing the magnet 1. The magnet 1 used in the magnetic drive device A is manufactured by magnetizing a cylindrical or disc-shaped magnetic block 10. The magnetic block 10 is a bond block, and the magnetized magnet 1 is a bond magnet.

ボンドブロックは、粉末状の磁性体である磁粉がバインダー樹脂によって固められたものである。磁粉は、Sm−Fe−N系(サマリウム−鉄―窒素系)やNd−Fe−B系(ネオジウム−鉄−ボロン系)である。または複数種の磁粉が混合されて使用されてもよい。バインダー樹脂はPA(ポリアミド樹脂)である。磁性体ブロック10は希土類ブロックと呼ぶことができ、完成後の磁石1は希土類磁石である。 The bond block is made by solidifying magnetic powder, which is a powdery magnetic material, with a binder resin. The magnetic powder is Sm-Fe-N type (samarium-iron-nitrogen type) or Nd-Fe-B type (neodymium-iron-boron type). Alternatively, a plurality of types of magnetic powder may be mixed and used. The binder resin is PA (polyamide resin). The magnetic block 10 can be called a rare earth block, and the completed magnet 1 is a rare earth magnet.

磁性体ブロック10は磁気異方性を有しており、磁化容易軸EAが、円柱状または円板状の磁性体ブロック10の中心軸(コイル3の巻き軸Oと一致)と直交する方向へ向けられている。磁性体ブロック10は円柱状または円板状であるため、磁化容易軸EAは直径方向に向けられ放射状に向けられている。磁性体 ブロック10は、磁粉とバインダー樹脂との混合体を金型の内部に射出して成型することができるが、このときに中心軸と直交する磁場中で成形することで、磁化容易軸EAがX方向に向けられた磁気異方性の磁性体ブロック10が形成される。あるいは、バインダー樹脂を混合した磁粉を金型で加圧するいわゆる圧粉成形で磁性体ブロック10を成形することもできる。この場合も、中心軸と直交する磁場中で磁粉をZ方向へ圧縮成形することで、磁化容易軸EAを設定できる。 The magnetic block 10 has magnetic anisotropy, and the easily magnetized axis EA is in a direction orthogonal to the central axis of the cylindrical or disc-shaped magnetic block 10 (corresponding to the winding axis O of the coil 3). It is aimed. Since the magnetic block 10 has a columnar or disc shape, the easy-to-magnetize axis EA is directed in the radial direction and radially. The magnetic block 10 can be molded by injecting a mixture of magnetic powder and a binder resin into the inside of the mold. At this time, the magnetic block 10 is molded in a magnetic field orthogonal to the central axis to easily magnetize the axis EA. A magnetic anisotropy magnetic block 10 is formed in which is directed in the X direction. Alternatively, the magnetic block 10 can be molded by so-called compaction molding in which magnetic powder mixed with a binder resin is pressed with a mold. Also in this case, the easy magnetization axis EA can be set by compression molding the magnetic powder in the Z direction in a magnetic field orthogonal to the central axis.

磁性体ブロック10はボンドブロックであり、金型を使用した射出成形などで形成できるため、形状に自由度があり、Z方向の厚さや直径を自由に設定することができる。 Since the magnetic block 10 is a bond block and can be formed by injection molding using a mold or the like, there is a degree of freedom in the shape, and the thickness and diameter in the Z direction can be freely set.

図4ないし図6に、着磁装置20が示されている。着磁装置20は着磁ヨーク21を有している。着磁ヨーク21はNi−Fe合金(ニッケル−鉄合金)などのような軟磁性材料で形成されている。着磁ヨーク21は、磁性体ブロック10のコイル対向側面11に対向する複数の側面ヨーク21aと、第1の端面13に対向する端面ヨーク21bとが一体に形成されている。図4に示すように、複数の側面ヨーク21aは、磁性体ブロック10のコイル対向側面11の周方向に沿って一定の角度ピッチで配置されている。そして、端面ヨーク21bは全ての側面ヨーク21aと連続しており、端面ヨーク21bと全ての側面ヨーク21aが同じ磁路距離を有している。 The magnetizing device 20 is shown in FIGS. 4 to 6. The magnetizing device 20 has a magnetizing yoke 21. The magnetizing yoke 21 is made of a soft magnetic material such as a Ni—Fe alloy (nickel-iron alloy). The magnetizing yoke 21 is integrally formed with a plurality of side surface yokes 21a facing the coil facing side surface 11 of the magnetic block 10 and an end surface yoke 21b facing the first end surface 13. As shown in FIG. 4, the plurality of side yokes 21a are arranged at a constant angular pitch along the circumferential direction of the coil facing side surface 11 of the magnetic block 10. The end face yoke 21b is continuous with all the side surface yokes 21a, and the end face yoke 21b and all the side surface yokes 21a have the same magnetic path distance.

それぞれの側面ヨーク21aに第1の励磁コイル22aが巻かれ、端面ヨーク21bに第2の励磁コイル22bが巻かれている。図6(a)に示すように、各励磁コイル22a,22bは直列に接続されており、これら励磁コイル22a,22bに駆動回路25が接続されている。 A first exciting coil 22a is wound around each side yoke 21a, and a second exciting coil 22b is wound around the end surface yoke 21b. As shown in FIG. 6A, the exciting coils 22a and 22b are connected in series, and the drive circuit 25 is connected to the exciting coils 22a and 22b.

図6(a)では、側面ヨーク21aが2個のみ図示されているが、図4に示すように側面ヨーク21aが4個設けられている場合には、4個の第1の励磁コイル22aが直列に接続され、直列の一方の端部に位置する第1の励磁コイル22aと、他方の端部に位置する第1の励磁コイル22aとの間に、第2の励磁コイル22bが直列に接続されて介在する構造となる。 In FIG. 6A, only two side yokes 21a are shown, but when four side yokes 21a are provided as shown in FIG. 4, four first exciting coils 22a are provided. A second exciting coil 22b is connected in series between a first exciting coil 22a located at one end of the series and a first exciting coil 22a located at the other end. It becomes a structure that intervenes.

駆動回路25は、直流電源26とスイッチ27を有している。スイッチ27はトランジスタなどの能動素子で構成され、所定の周期でON−OFFの切替えがなされる。スイッチ27がONのときに、コンデンサCとチョークコイルLと固定抵抗器Rとで決まる時定数によって、図6(b)に示す波形の駆動電圧が生成され、これが励磁コイル22a,22bに与えられる。図6(b)に示す駆動電圧の半値幅Tは130μs程度である。 The drive circuit 25 has a DC power supply 26 and a switch 27. The switch 27 is composed of an active element such as a transistor, and is switched on and off at a predetermined cycle. When the switch 27 is ON, the drive voltage of the waveform shown in FIG. 6B is generated by the time constant determined by the capacitor C, the choke coil L, and the fixed resistor R, and this is applied to the excitation coils 22a and 22b. .. The full width at half maximum T of the drive voltage shown in FIG. 6B is about 130 μs.

駆動回路25のスイッチ27がOFFからONに切換えられた瞬間に、図6(b)の電圧波形に基づいて、励磁コイル22a,22bに急激に立ち上がる励磁電流が流れる。この励磁電流により、着磁ヨーク21の内部では、端面ヨーク21bからそれぞれの側面ヨーク21aの間で励磁磁束Φ1が周回する。励磁磁束Φ1が繰り返し与えられることで、図3と図4に示すように、磁性体ブロック10のコイル対向側面11がS極に着磁され、第1の端面13と第2の端面14がN極に着磁されて磁石1が完成する。 At the moment when the switch 27 of the drive circuit 25 is switched from OFF to ON, an exciting current that suddenly rises flows through the exciting coils 22a and 22b based on the voltage waveform of FIG. 6B. Due to this exciting current, the exciting magnetic flux Φ1 circulates inside the magnetizing yoke 21 between the end face yoke 21b and the respective side surface yokes 21a. By repeatedly applying the exciting magnetic flux Φ1, as shown in FIGS. 3 and 4, the coil facing side surface 11 of the magnetic block 10 is magnetized to the S pole, and the first end surface 13 and the second end surface 14 are N. The magnet 1 is completed by being magnetized to the pole.

図5に示すように、磁性体ブロック10は、磁気異方性を有し、ブロック全体で磁化容易軸EAが中心軸と直交する向きに設定されており、ブロック全体として中心軸の方向(Z方向)が磁化困難軸方向である。図5と図6に示すように、外部から励磁磁界を与えたときに、磁性体ブロック10の内部では、磁化容易軸EA方向に磁化されやすいが、磁化困難軸の方向を磁化するのはきわめて困難である。 As shown in FIG. 5, the magnetic material block 10 has magnetic anisotropy, and the easily magnetized axis EA is set in a direction orthogonal to the central axis in the entire block, and the direction (Z) of the central axis as the entire block. Direction) is the axial direction in which magnetization is difficult. As shown in FIGS. 5 and 6, when an exciting magnetic field is applied from the outside, the inside of the magnetic block 10 is likely to be magnetized in the direction of the easy-to-magnetize axis EA, but it is extremely difficult to magnetize in the direction of the difficult-to-magnetize axis. Have difficulty.

図5に示すように、複数の側面ヨーク21aから円柱状または円板状の磁性体ブロック10に対して、中心に向く励磁磁界が同時に与えられると、磁性体ブロック10の内部では、コイル対向側面11から中心方向へ磁化されていく。磁性体ブロック10の中心部では、コイル対向側面11から中心に向かう磁場が閉じ込められてカスプ磁場(cusped magnetic field)となる。このとき、端面ヨーク21bも同時に励磁されるため、磁性体ブロック10の中心部のカスプ磁場は端面ヨーク21bの方向へ配向される。 As shown in FIG. 5, when an exciting magnetic field directed toward the center is simultaneously applied to the cylindrical or disc-shaped magnetic block 10 from the plurality of side yokes 21a, the coil facing side surfaces are inside the magnetic block 10. It is magnetized from 11 toward the center. At the center of the magnetic block 10, the magnetic field from the coil facing side surface 11 toward the center is confined to form a cusped magnetic field. At this time, since the end face yoke 21b is also excited at the same time, the cusp magnetic field at the center of the magnetic block 10 is oriented in the direction of the end face yoke 21b.

このようにして着磁された磁石1は、コイル対向側面11が周面方向のほぼ全面においてS極に着磁され、第1の端面13と第2の端面14がN極に着磁される。ただし、磁性体ブロック10の中心部のカスプ磁場が端面ヨーク21bに吸引されるため、着磁後は、第1の端面13でのN極の磁力が、第2の端面14でのN極の磁力よりも強くなる。すなわち、第1の端面13と前記第2の端面14のそれぞれから同じ距離を離れた位置での磁束密度は、第1の端面13が第2の端面14よりも高くなる。 In the magnet 1 magnetized in this way, the coil facing side surface 11 is magnetized to the S pole on almost the entire surface direction, and the first end face 13 and the second end face 14 are magnetized to the N pole. .. However, since the cusp magnetic field at the center of the magnetic block 10 is attracted to the end face yoke 21b, the magnetic force of the north pole on the first end face 13 becomes the magnetic force of the north pole on the second end face 14 after magnetization. It becomes stronger than magnetic force. That is, the magnetic flux density at a position separated from each of the first end face 13 and the second end face 14 by the same distance is such that the first end face 13 is higher than the second end face 14.

また、磁石1は、磁化容易軸EAが中心軸と直交して放射状に向けられているために、コイル対向側面11を通過する磁束密度を高くでき、小型の磁石1を使用して大きな磁気駆動力を得ることができる。 Further, since the magnet 1 has the easy-to-magnetize axis EA oriented radially perpendicular to the central axis, the magnetic flux density passing through the coil facing side surface 11 can be increased, and a small magnet 1 is used to drive a large magnet. You can gain power.

本発明の磁気駆動装置Aの製造方法では、前記工程で着磁した磁石1を可動部5に組み込み、コイル3が巻かれた固定部2の内部に組み込んで、組み立てを完了する。 In the method for manufacturing the magnetic drive device A of the present invention, the magnet 1 magnetized in the above step is incorporated into the movable portion 5, and the magnet 1 is incorporated into the fixed portion 2 around which the coil 3 is wound to complete the assembly.

なお、図4などに示す実施の形態では、複数の側面ヨーク21aが、磁性体ブロック10のコイル対向側面11に沿って一定の角度ピッチで配列しているが、側面ヨークは、前記コイル対向側面11に沿って連続的に設けられたリング状ヨークであってもよい。 In the embodiment shown in FIG. 4 and the like, the plurality of side yokes 21a are arranged at a constant angular pitch along the coil facing side surface 11 of the magnetic block 10, but the side yoke is the coil facing side surface. It may be a ring-shaped yoke provided continuously along the eleven.

1 磁石
2 固定部
3 コイル
5 可動部
10 磁性体ブロック
11 コイル対向側面
13 第1の端面
14 第2の端面
20 着磁装置
21 着磁ヨーク
21a 側面ヨーク
21b 端面ヨーク
25 駆動回路
A 磁気駆動装置
EA 磁化容易軸
1 Magnet 2 Fixed part 3 Coil 5 Moving part 10 Magnetic material block 11 Coil facing side surface 13 First end surface 14 Second end surface 20 Magnetizing device 21 Magnetizing yoke 21a Side yoke 21b End surface yoke 25 Drive circuit A Magnetic drive device EA Easy magnetization axis

Claims (7)

コイルと、前記コイルの巻き空間内移動自在な可動部と、前記可動部に設けられた磁石とを有する磁気駆動装置において、
前記磁石は中実の磁性体ブロックで形成されて、互いに平行な第1の端面および第2の端面と、前記各端面の垂直な方向に延びるコイル対向側面とを有し、前記コイル対向側面のほぼ全面と、前記第1の端面および第2の端面とが逆極性に着磁されており、
前記可動部は、前記磁石の前記第1の端面と前記第2の端面とが移動方向に向けられ、前記コイル対向側面の外側に対向する前記コイルの巻き軸の向きと、前記移動方向とが一致し、
前記第1の端面および前記第2の端面と前記コイル対向側面との間に形成されて前記コイルを横断する磁束と、前記コイルに流れる電流とによる電磁力で前記可動部が移動させられることを特徴とする磁気駆動装置。
In a magnetic drive having a coil, a freely movable portion moves in the winding space of the coil, and a magnet provided on the movable portion,
Said magnet is formed of a solid magnetic block, possess a first end face and second end surfaces parallel to each other, a coil opposing sides extending the perpendicular direction of the end faces, of the coil opposite sides Almost the entire surface and the first end face and the second end face are magnetized in opposite polarities .
In the movable portion, the first end surface and the second end surface of the magnet are directed in the moving direction, and the direction of the winding shaft of the coil facing the outside of the coil facing side surface and the moving direction are Match and
The movable portion is moved by an electromagnetic force generated by a magnetic flux formed between the first end face and the second end face and the side surface facing the coil and crossing the coil, and a current flowing through the coil. A characteristic magnetic drive device.
前記コイルの前記移動方向での長さ寸法が、前記第1の端面と前記第2の端面との距離よりも大きい請求項1記載の磁気駆動装置。The magnetic driving device according to claim 1, wherein the length dimension of the coil in the moving direction is larger than the distance between the first end face and the second end face. 前記磁石は、磁化容易軸が、前記巻き軸と交差する方向へ向けられている請求項1または2記載の磁気駆動装置。 The magnetic driving device according to claim 1 or 2 , wherein the magnet is directed in a direction in which an easily magnetized shaft intersects the winding shaft. 前記第1の端面と前記第2の端面のそれぞれから同じ距離を離れた位置での磁束密度は、前記第1の端面が前記第2の端面よりも高い請求項1ないし3のいずれかに記載の磁気駆動装置。 The magnetic flux density at a position separated from each of the first end face and the second end face by the same distance is according to any one of claims 1 to 3, wherein the first end face is higher than the second end face. Magnetic drive device. 前記磁性体ブロックは、粉末状の磁性体が樹脂材料で固定されたボンドブロックである請求項1ないし4のいずれかに記載の磁気駆動装置。 The magnetic drive device according to any one of claims 1 to 4, wherein the magnetic block is a bond block in which a powdery magnetic material is fixed with a resin material. コイルと、前記コイルの巻き空間内移動自在な可動部と、前記可動部に設けられた磁石とを有する磁気駆動装置の製造方法において、
中実であり、互いに平行な第1の端面および第2の端面と、前記各端面の垂直な方向に延びるコイル対向側面とを有する磁性体ブロックを使用し、
前記コイル対向側面に、間欠的にまたは連続的に側面ヨークを対向させ、前記第1の端面に端面ヨークを対向させ、前記側面ヨークから前記磁性体ブロックに対して、コイル対向側面から中心部に向かう着磁用磁界を与えて、前記コイル対向側面のほぼ全面を同じ極性に着磁し、前記第1の端面と前記第2の端面を、前記コイル対向側面と異なる磁極に着磁して前記磁石を形成し、
前記磁石の前記第1の端面と前記第2の端面とが移動方向に向けられ、前記コイル対向側面の外側に対向する前記コイルの巻き軸の向きと、前記移動方向とが一致するように、前記磁石を前記可動部に組み込み、
前記第1の端面および前記第2の端面と前記コイル対向側面との間に形成されて前記コイルを横断する磁束と、前記コイルに流れる電流とによる電磁力で前記可動部が移動させられることを特徴とする磁気駆動装置の製造方法。
Coil and a freely movable portion moves in the winding space of the coil, in the manufacturing method of a magnetic drive having a magnet provided on the movable portion,
Using a magnetic block that is solid and has a first and second end faces that are parallel to each other and a coil facing side surface that extends in the direction perpendicular to each end face.
The side yoke is intermittently or continuously opposed to the coil facing side surface, the end surface yoke is opposed to the first end surface, and the side yoke faces the magnetic block from the coil facing side surface to the central portion. A magnetic field for magnetizing is applied to magnetize almost the entire surface of the coil facing side surface to the same polarity, and the first end face and the second end face are magnetized to a magnetic pole different from that of the coil facing side surface. Form a magnet,
The first end face and the second end face of the magnet are oriented in the moving direction, so that the direction of the winding shaft of the coil facing the outside of the side surface facing the coil coincides with the moving direction. only write it sets the magnet on the movable part,
The movable portion is moved by an electromagnetic force generated by a magnetic flux formed between the first end face and the second end face and the side surface facing the coil and crossing the coil, and a current flowing through the coil. A characteristic method for manufacturing a magnetic drive device.
前記側面ヨークは複数設けられて、それぞれの前記側面ヨークの周囲に巻かれた励磁コイルが設けられており、前記端面ヨークは、すべての前記側面ヨークに連続している請求項6記載の磁気駆動装置の製造方法。 The magnetic drive according to claim 6, wherein a plurality of the side yokes are provided, and exciting coils wound around the side yokes are provided, and the end face yokes are continuous with all the side yokes. Manufacturing method of the device.
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