JP2006254676A

JP2006254676A - アクチュエータ及びその製造方法、製造装置

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Publication number: JP2006254676A
Application number: JP2005071974A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Saito; 重男斎藤; Mitsutoshi Tanaka; 光利田中; Koji Mitsutake; 晃司三竹
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2005-03-14
Filing date: 2005-03-14
Publication date: 2006-09-21
Anticipated expiration: 2025-03-14
Also published as: JP4187255B2

Abstract

【課題】ヨーク部材への磁石挿入を容易なものとし、高性能且つ小型のアクチュエータを効率良く製造可能とする。
【解決手段】本発明のアクチュエータにおいては、円筒状のヨーク部材４の内周面４ａに部分円弧状の断面形状を有する複数の永久磁石片１が磁気的に吸着されるとともに、円筒状のヨーク部材４の一端側に略直角に折り返された折り返し部４ｂが形成され、永久磁石片１の端面がこの折り返し部４ｂに対しても磁気的に吸着されている。本発明のアクチュエータを作製するには、部分円弧状の断面形状を有する永久磁石片（Ｃ型永久磁石片１）を磁性材料により形成された中心棒２の周面に磁気的に吸着し、この状態でヨーク部材４とＣ型永久磁石片１とを対向させる。そして、Ｃ型永久磁石片１を非磁性支持具３によって位置規制した状態で中心棒２を引き抜き、ヨーク部材４にＣ型永久磁石片１を磁気的に吸着させて固定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気エネルギーを運動エネルギーに変換する磁石式のアクチュエータ及びその製造方法、製造装置に関するものであり、永久磁石のヨーク部材への組み込み方法の改良に関する。

例えば、各種ＯＡ機器やリニアモータ（ボイスコイルモータ）、制御機器等においては、様々なタイプのアクチュエータが開発されている。具体的には、コイル、鉄心等が可動とされたものや、永久磁石が可動とされたもの等である。いずれの場合も、ヨークとコイル、及び永久磁石とを組み合わせることにより、アクチュエータが構成されている。

永久磁石を用いたアクチュエータにおいては、制御の高精度化や推進力の向上等が課題となっており、構造を工夫することでこれに対応することが試みられている。例えば、高精度制御が可能なアクチュエータとして、コイルを巻装してなるアウターヨークとインナーヨーク、及びラジアル方向に磁化された円筒状永久磁石からなるリニアアクチュエータが提案されている（例えば、特許文献１等を参照）。あるいは、推進力の向上が可能なアクチュエータとして、サイドヨーク、第１の永久磁石、及び第１の永久磁石とは逆の極性を有する第２の永久磁石からなるリニアアクチュエータが提案されている（例えば、特許文献２等を参照）。

特許文献１記載の発明では、スペーサにて同軸配置した一対のヨーク間、すなわちアウターヨーク内周面とインナーヨーク外周面に駆動用コイルを巻装し、対向配置した一対の駆動用コイル間にラジアル方向に磁化された円筒状永久磁石をマグネットホルダーに支持された可動子として配置し、インナーヨークの軸心部を貫通する出力軸とマグネットホルダーを接続した構成を採用している。そして、これにより、高精度の制御並びに小型軽量化が可能で、さらに汎用性が高いリニアアクチュエータが提供できるとしている。

特許文献２記載の発明では、強磁性材料により有底中空円筒状に形成したサイドヨークの内周面に中空円筒状に形成した永久磁石を固着するとともに、サイドヨークの底部に強磁性材料からなる円柱状のセンターヨークをサイドヨークと同軸的に突設して磁気回路を構成し、永久磁石とセンターヨークとの間に形成される磁気空隙内に軸方向移動自在に可動子を設けた構造としている。そして、永久磁石を、サイドヨークの底部から開口部近傍に至る間に設けた第１の永久磁石と、この第１の永久磁石と逆極性に着磁しサイドヨークの開口部近傍に設けた第２の永久磁石とによって構成し、可動子に第１の永久磁石及び第２の永久磁石に各々臨ませて駆動コイル及び検出コイルを設けることにより、小型、軽量であるとともに、高推力であり、リニアリティ及び信頼性の高いリニアアクチュエータを実現している。
特開平６−２８４６７０号公報特開平５−４９２２６号公報

ところで、前記特許文献１や特許文献２記載の発明では、いずれの場合にも円筒状の永久磁石を使用しているが、例えば永久磁石として高い磁力を発揮する希土類焼結磁石等を使用する場合には、前記円筒状とすると、製造上、大きな困難を伴う。

希土類焼結磁石は、一般に粉末冶金法により製造され、原料合金粉末を磁場中で円筒状に圧縮成形し、これを焼結・時効処理することにより製造される。この場合、成形体を焼結する段階で収縮し、変形が発生し易い。変形が発生すると、真円度が低くなり、前記アクチュエータに組み込むに際して外径研磨や内径研磨が必要になって、工数や製造コストの増加を引き起こす。また、磁石形状を円筒状とすると、重量に対して体積が大きくなるため、一度に処理し得る数量が減少し、焼結コスト等も増加することになる。

また、アクチュエータの構造にもよるが、例えば円筒状の希土類焼結磁石をヨークに固着しようとした時に、外径や内径の寸法精度が不足すると、ヨークに対する接触面積が実質的に非常に少なくなる。その結果、ヨークに対する固着力が著しく減少し、接着剤による接着固定を併用する必要が生ずるおそれがある。さらに、磁石の着磁も問題になる。円筒状の磁石を予め着磁するにしても、ヨークに固着してから着磁するにしても、円筒状の磁石の場合、大きな着磁装置が必要である。

さらにまた、アクチュエータに使用される円筒状の永久磁石は、径方向に配向（いわゆるラジアル配向）された磁石とするのが一般的である。このラジアル配向された円筒状の希土類焼結磁石では、特殊な配向であるが故に、例えば肉厚を薄くすると焼結時に割れ、カケ等が多発し、歩留まりが大きく低下する傾向にある。アクチュエータの高性能化や小型化等を考えると、前記歩留まりの低下は、これを妨げる大きな要因となる。

本発明は、前述の従来の実情に鑑みて提案されたものである。すなわち、本発明は、例えば希土類焼結磁石を永久磁石として使用した場合にも、製造上の困難を伴うことなく、高性能化及び小型化を実現し得るアクチュエータを提供することを目的とし、さらには、前記アクチュエータを効率的に製造し得る製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。

前述の目的を達成するために、本発明のアクチュエータは、円筒状のヨーク部材の内周面に部分円弧状の断面形状を有する複数の永久磁石片が磁気的に吸着されるとともに、前記円筒状のヨーク部材が一端側に略直角に折り返された折り返し部を有し、前記永久磁石片の端面が前記折り返し部に対しても磁気的に吸着されていることを特徴とする。

また、本発明のアクチュエータの製造方法は、部分円弧状の断面形状を有する永久磁石片を磁性材料により形成された中心棒の周面に磁気的に吸着し、この状態でヨーク部材と前記永久磁石片とを対向させた後、前記永久磁石片を非磁性支持具によって位置規制した状態で前記中心棒を引き抜き、前記ヨーク部材に前記永久磁石片を磁気的に吸着させて固定することを特徴とする。

さらに、本発明のアクチュエータの製造装置は、磁性材料により形成され、部分円弧状の断面形状を有する永久磁石片が周面に磁気的に吸着される中心棒と、リング状を呈し、前記中心棒の周面に当該中心棒と同軸に配され、中心棒の周面に吸着される永久磁石片の端面に当接する非磁性支持具とを備え、前記中心棒は、前記非磁性支持具に対して挿脱自在とされていることを特徴とする。

本発明においては、先ず第１に、円筒状の永久磁石を用いるのではなく、円筒形状を所定の角度で分割して部分円弧状の断面形状を有する永久磁石片（以下、Ｃ型永久磁石片と称する。）を用い、これを組み合わせることで、例えば略円筒状とするというのが基本的な考えである。

前記Ｃ型永久磁石片は、希土類焼結磁石等を用いた場合にも、製造が容易である。例えば、肉厚を薄くしても、焼結時の割れやカケ等は少なく、歩留まり良く製造される。焼結時の変形等も、円筒状の場合に比べて大幅に抑えられる。また、Ｃ型永久磁石片は、厚み方向に重ねて取り扱うことができるので、一括して着磁処理を行うことができ、着磁時間は大幅に短縮される。

このようなＣ型永久磁石片をヨーク部材に磁気的に吸着させることにより本発明のアクチュエータを構成しているが、ここで例えば円筒状のヨーク部材の内周面に各永久磁石片を磁気的に吸着させただけでは、永久磁石片の固定状態に不安が残る。そこで、本発明においては、ヨーク部材の一端側に略直角に折り返された折り返し部を設け、ここにも各永久磁石片の端面が磁気的に吸着するようにしている。これにより、接着剤を用いなくとも強固な固着状態が実現され、落下等の振動にも十分に耐え得る構造となる。後述する希土類磁石、特にＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石を本発明に使用することは、非常に磁力が高いために有効である。

一方、前記のようにＣ型永久磁石片を用いたアクチュエータでは、例えば円筒状にするためには複数のＣ型永久磁石片を組み合わせる必要があり、取り扱わなければならない磁石片の数が増え、ヨーク部材等への組み込みが煩雑になるおそれがある。磁石片は、互いに磁気吸着したり反発するため、これらを組み合わせて正確に配置するのは大変である。

そこで、本発明においては、前記の通り、中心棒への磁気的な吸着、及び中心棒を引き抜くことによる前記磁気的な吸着を解放を利用し、永久磁石片のヨーク部材への組み込みを行う。すなわち、本発明では、磁性材料により形成される中心棒を配置し、その周面に予め例えば厚み方向に着磁したＣ型永久磁石片を磁気的に吸着させる。例えばＣ型永久磁石片を円筒状に組み合わせるには、前記中心棒の周面に複数個のＣ型永久磁石片を貼り付ける。この状態で、中心棒をヨーク部材に挿入し、前記Ｃ型永久磁石片とヨーク部材の内周面を対向させる。その後、Ｃ型永久磁石片が移動しないように非磁性支持具によって位置規制し、中心棒を引き抜く。すると、Ｃ型永久磁石片と中心棒の間に働いていた磁気的な吸引力が解放され、Ｃ型永久磁石片は自由な状態となる。このとき、ヨーク部材は、磁性材料で形成されており、前記Ｃ型永久磁石片とヨーク部材の間で磁気的な吸引力が働き、Ｃ型永久磁石片は、ヨーク部材の内周面に引き寄せられ、磁気吸着力により固定される。

このように、本発明においては、中心軸へのＣ型永久磁石片の吸着、中心棒のヨーク部材への挿入及び引き抜きという簡単な操作で、例えば複数個のＣ型永久磁石片が正確に位置決めされてヨーク部材に吸着固定される。したがって、ヨーク部材への磁石挿入が連続的、且つ短時間に行われ、磁石挿入後の着磁も不要である。

本発明のアクチュエータによれば、円筒状の永久磁石ではなく前記Ｃ型永久磁石片を組み込んでいるので、円筒状の永久磁石、特に円筒状の希土類焼結磁石を製造する上での困難を解消することができ、低コスト、且つ高性能なアクチュエータを実現することができる。また、各Ｃ型永久磁石片をヨーク部材の内周面及び折り返し部に磁気的に吸着させているので、接着剤を用いなくとも強固に固定することができ、落下等の振動に耐え得るアクチュエータを低コストに提供することが可能である。

一方、本発明のアクチュエータの製造方法及び製造装置によれば、複数に分割されたＣ型永久磁石片を簡単にヨーク部材に組み込むことが可能であり、高性能且つ小型のアクチュエータを効率良く製造することが可能である。また、円筒状の永久磁石ではなく前記Ｃ型永久磁石片を組み込んでいるので、円筒状の永久磁石、特に円筒状の希土類焼結磁石を製造する上での困難を解消することができ、低コスト、且つ高生産性でアクチュエータを製造することが可能である。

以下、本発明を適用したアクチュエータ及びその製造方法、製造装置について、図面を参照して詳細に説明する。

先ず、アクチュエータのヨーク部材に組み込む永久磁石であるが、本発明では、円筒状のものではなく、これを複数個に分割した形状、すなわち部分円弧状の断面形状を有する永久磁石片（Ｃ型永久磁石片）を用いる。

前記Ｃ型永久磁石片は、配向方向が幅方向（前記部分円弧状の断面と略直交する方向）と平行であってもよいし、厚さ方向であってもよいが、例えばアクチュエータの中心部に配されるコイルに寄与するように磁束を収束させるためには、厚さ方向に配向することが好ましい。なお、前記配向方向が幅方向のＣ型永久磁石片を使用する場合には、前記分割数を多くすることが好ましい。

また、前記Ｃ型永久磁石片は、例えばアクチュエータの小型化等に対応するために、厚さ２ｍｍ以下の薄肉形状とすることもできる。円筒状の希土類焼結磁石では、厚さ２ｍｍ以下の円筒磁石を製造することが困難であるが、前記Ｃ型永久磁石片とすれば、厚さ２ｍｍ以下であっても比較的製造が容易である。さらに、直方体のブロックから加工機を利用してＣ型永久磁石片を作製することも可能である。

前記Ｃ型永久磁石片の材質は、永久磁石として機能するものであれば任意であるが、アクチュエータの高性能化等を考えると、希土類焼結磁石が好適である。希土類焼結磁石は、希土類元素、遷移金属元素及びホウ素を主成分とするものである。磁石組成は、要求される性能等に応じて任意に選択すればよい。例えば、Ｒ−Ｔ−Ｂ（Ｒは希土類元素の１種又は２種以上である。ＴはＦｅ又はＦｅ及びＣｏを必須とする遷移金属元素の１種又は２種以上である。Ｂはホウ素である。）系希土類焼結磁石とする場合、磁気特性に優れた希土類焼結磁石を得るためには、焼結後の磁石組成において、希土類元素Ｒが２０〜４０質量％、ホウ素Ｂが０．５〜４．５質量％、残部が遷移金属元素Ｔとなるような配合組成とすることが好ましい。ここで、Ｒは、希土類元素、すなわちＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙｂ及びＬｕから選ばれる１種、又は２種以上である。中でも、Ｎｄは、資源的に豊富で比較的安価であることから、主成分をＮｄとすることが好ましい。また、Ｄｙの含有は異方性磁界を増加させるため、保磁力Ｈｃｊを向上させる上で有効である。さらに、添加元素Ｍを加えて、Ｒ−Ｔ−Ｂ−Ｍ系希土類焼結磁石とすることも可能である。この場合、添加元素Ｍとしては、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｃ、Ｎｂ、Ｓｎ、Ｗ、Ｖ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｂｉ、Ｇａ等を挙げることができ、これらの１種又は２種以上を選択して添加することができる。

希土類焼結磁石により前記Ｃ型永久磁石片を作製するには、例えばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁性粉等の原料合金粉末を前記Ｃ型形状に磁場中で圧縮成形する。前記圧縮成形に際して、例えば成形体の厚さ方向に配向磁界を印加しながら成形を行えばよい。また、特殊な金型を利用して略ラジアル配向とすることも可能である。得られた成形体を熱処理（焼結及び時効処理）することで、Ｃ型永久磁石片（希土類焼結磁石）が作製される。Ｃ型永久磁石片の作製においては、希土類焼結磁石であっても、焼結時の変形や割れ、カケ等の発生は僅かである。

前記Ｃ型永久磁石片は、円筒状の磁石を任意の分割数で分割した形状とすればよく、例えば外周（部分円弧）の曲率を略９０°とした場合には、これを４枚組み合わせることで略円筒状となる。

図１（ａ）、（ｂ）は、円筒状のヨーク部材４に前記４枚の永久磁石片１を組み込んだアクチュエータを示すものである。前記のように、４枚の永久磁石片１を組み込むことにより、略円筒状の永久磁石が構成されることになる。そして、これら円筒状の組み合わされた永久磁石片１の内側には、駆動コイル５を備えた振動子６が配置され、当該振動子６が前記永久磁石片１と駆動コイル５との協働によって図中上下方向に振動し、アクチュエータとして構成される。このアクチュエータにおいては、制御装置（図示は省略する。）によって駆動コイル５に流れる電流が制御され、その駆動が制御される。

ここで、前記円筒状のヨーク部材４には、図１（ｂ）に示すように、その一端側が略直角に折り曲げられた折り返し部４ｂが形成されており、この折り返し部４ｂによって永久磁石片１の底面を支持する形になっている。したがって、各永久磁石片１は、ヨーク部材４の内周面４ａに磁気的に吸着するとともに、前記折り返し部４ａにも磁気的に吸着している。

本発明のアクチュエータにおいては、前記のように、各永久磁石片１がヨーク部材４の内周面４ａに磁気的に吸着するとともに、前記折り返し部４ｂにも磁気的に吸着していることが重要であり、これにより接着剤を使用することなく強固な固定を実現することができる。実際、図１及び図２に示すように、各永久磁石片１をヨーク部材４の内周面４ａ及び折り返し部４ｂに磁気的に吸着させた場合（実施例）と、前記折り返し部４ｂを設けず各永久磁石片１をヨーク部材４の内周面４ａにのみ磁気的に吸着させた場合（比較例）について、落下試験を行って永久磁石片１の固定状態について調べてみた。結果を表１に示す。なお、落下試験は、各高さからアクチュエータを落下させ、磁力で固定された永久磁石片１が動いたか否かを観察することで行った。測定は１０個のサンプルについて行い、永久磁石片１が動いたサンプルの数をカウントした。

表１から明らかなように、各永久磁石片１をヨーク部材４の内周面４ａ及び折り返し部４ｂに磁気的に吸着させた場合（実施例）、ほとんど永久磁石片１が動くことはない。これに対して、各永久磁石片１をヨーク部材４の内周面４ａにのみ磁気的に吸着させた場合（比較例）には、いずれの高さから落下させた場合にも、ほとんど全てのサンプルで永久磁石片１が動いてしまった。

前記のように、本発明のアクチュエータでは、ヨーク部材４と永久磁石片１の磁力による固着のみによって十分な固定強度を得ることができ、接着剤フリーとして生産性の向上及び低コストでの作製が可能である。また、接着剤フリーであるにも関わらず、落下等による振動にも十分に耐え得る状態とすることができ、信頼性の点でも問題はない。

前記のように、複数の永久磁石片１を組み込んでアクチュエータを構成する場合、各永久磁石片１間の間隔に注意を払うことが好ましい。具体的には、各永久磁石片１間の間隔を、０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍとすることが好ましく、０．１ｍｍ〜０．３ｍｍとすることがより好ましい。前記間隔とすることで、永久磁石片１同士がぶつかり合うことなく組み込むことが可能である。また、前記間隔とすれば、リング磁石（ラジアル配向磁石等）と比較しても磁力が大幅に低下することもない。さらには、前記間隔とすることで、落下時等において落下衝撃を吸収することも可能である。永久磁石片１が磁力によってヨーク部材４と固着されているため、強い衝撃があっても磁力が摩擦力となり、前記間隔分の変動が可能となって擬似的な衝撃吸収が行われるからである。

前記構成のアクチュエータを作製するには、先ず、作製したＣ型永久磁石片に対して着磁を行う。Ｃ型永久磁石片の着磁は、例えば図２に示すように、複数枚のＣ型永久磁石片１を重ね合わせ、一括して着磁処理する。着磁方向は任意であるが、高性能化を考慮すると、厚み方向の着磁とすることが好ましい。前記重ね合わせたＣ型永久磁石片１を厚み方向に着磁するには、着磁磁界Ｈの方向を図中上下方向とすればよい。

着磁したＣ型永久磁石片１は、ヨーク部材に組み込んでアクチュエータとするが、前記のようなＣ型永久磁石片１とした場合、複数のＣ型永久磁石辺１を組み合わせて円筒状とする必要がある。この場合、Ｃ型永久磁石片１を個別に組み込むのでは作業性が悪く、アクチュエータの効率的な製造は難しい。

そこで、本発明では、例えば図３に示すような製造装置を用い、必要な数のＣ型永久磁石片１を一括してヨーク部材に組み込むこととする。

図３に示す製造装置は、前記Ｃ型永久磁石片１を周面に磁気的に吸着する中心棒２と、その外側に配される非磁性支持具３とから構成されるものである。前記中心棒２は、前記Ｃ型永久磁石片１を磁気的に吸着する必要があることから、磁性材料により形成する必要がある。また、その直径は、外周面の曲率が前記Ｃ型永久磁石片１の内周側の曲率とほぼ一致するように決める必要がある。

一方、前記非磁性支持具３は、リング状（円筒状）を呈するものであり、前記中心棒２の周面に当該中心棒２と同軸に配される。すなわち、前記中心棒２が開口部に挿入され、非磁性支持具３が中心棒２の外周面を覆う形に設置されている。また、中心棒２と非磁性支持具３とは、相対移動可能とされており、したがって、中心棒２は、非磁性支持具３に対して挿脱自在に挿入された状態とされている。この非磁性支持具３は、前記Ｃ型永久磁石片１の端面に突き当てられ、後述の中心棒２の引き抜きに際して、これを位置規制する役割を果たすものであり、前記Ｃ型永久磁石片１が磁気的に吸着されることがないよう、非磁性材により形成されている。なお、前記永久磁石片１として非常に磁力が高い磁石片を用いる場合には、中心棒２への吸着力が高く中心棒２の引き抜きに大きな力が必要となる。このような場合には、中心棒２の表面に非磁性体を別途設け、中心棒２を構成する磁性材料と周面に吸着される永久磁石片１との間を前記非磁性体によって隔てることで吸着力を調整するようにしてもよい。

前記製造装置は、基本的には前記中心棒２と非磁性支持具３とを備えた極めて簡素な構造を有するものであるが、これを用いることで、例えば円筒状のヨーク部材４の内周面４ａに複数のＣ型永久磁石片１を一括して固定することが可能である。以下、前記製造装置を用いた磁石挿入操作について、図４を参照して説明する。

Ｃ型永久磁石片１をヨーク部材４に挿入し、固定するには、先ず、図４（ａ）に示すように、中心棒２の周面にＣ型永久磁石片１を磁気的に吸着させる。例えば、部分円弧の曲率が略９０°のＣ型永久磁石片１を４枚組み合わせて略円筒状とする場合には、中心棒２の周面に、４方向からそれぞれＣ型永久磁石片１を供給し、これをＣ型永久磁石片１の磁力を利用して中心棒２に磁気的に吸着させる。この場合、各Ｃ型永久磁石片１は、例えば重ね合わせた状態でマガジン等にセットし、１個ずつ押し出すことで中心棒２の周面に供給すればよい。

図４（ｂ）は、中心棒２の周面に４枚のＣ型永久磁石片１が吸着された状態を示すものである。例えばＣ型永久磁石片１がそれぞれ厚み方向に配向され着磁されている場合、全てのＣ型永久磁石片１の内周面が同極となり、前記円筒状に組み合わせた場合、同極対向となるが、磁性材料により形成される中心棒２の周面に磁気的に吸着させれば、Ｃ型永久磁石片１同士が互いに反発することはない。

前記中心棒２の周面に４枚のＣ型永久磁石片１を吸着させた後、図４（ｃ）に示すように、中心棒２を円筒状のヨーク部材４内に挿入し、Ｃ型永久磁石片１をヨーク部材４の内周面４ａと対向させる。そして、非磁性支持具３によって各Ｃ型永久磁石片１が上方に移動しないように位置規制し、この状態で中心棒２を引き抜き、図４（ｄ）に示すように、中心棒２の周面に吸着されていたＣ型永久磁石片１をヨーク部材４の内周面に吸着固定させる。

図５は、前記図４（ｃ）及び図４（ｄ）に示す操作をより詳細に示すものである。図５（ａ）は、中心棒２を円筒状のヨーク部材４内に挿入した状態を示すものである。この状態では、中心棒２の周面に吸着されたＣ型永久磁石片１は、ヨーク部材４の内周面と対向することになり、Ｃ型永久磁石片１とヨーク部材４の間にも磁気吸引力が働くが、この時点ではＣ型永久磁石片１と中心棒２の間に働く磁気吸引力の方が大であるため、各Ｃ型永久磁石片１は中心棒２の周面に吸着されたままである。

次に、図５（ｂ）に示すように、非磁性支持具３によって各Ｃ型永久磁石片１が上方に移動しないように位置規制し、この状態で中心棒２を上昇させる。中心棒２は、非磁性支持具３に対して挿脱自在であり、非磁性支持具３を固定した状態で、中心棒２を上方に移動させ、引き抜くことができる。このとき、非磁性支持具３は各Ｃ型永久磁石半１の上端面に当接し、前記中心棒２の上昇に伴ってこれらＣ型永久磁石片１が上昇するのを防いでいる。

前記のように中心棒２を引き抜くと、円筒状に組み合わされたＣ型永久磁石片１の間から中心棒２が引き抜かれた形になり、Ｃ型永久磁石片１と中心棒２の間に働いていた磁気吸引力は急激に減少する。中心棒２を前記Ｃ型永久磁石片１の間から完全に引き抜いてしまうと、中心棒２とＣ型永久磁石片１の間に働いていた磁気吸引力が解消された状態になる。すると、Ｃ型永久磁石片１は、前記ヨーク部材４との間に働く磁気吸引力によってヨーク部材４の内周面４ａに引き寄せられ、図５（ｃ）に示すように、ヨーク部材４の内周面４ａに磁気的に吸着固定される。Ｃ型永久磁石片１の前記内周面４ａへの固着状態をより強力にしたい場合には、例えば接着剤等による固定を併用することも可能である。

なお、前記ヨーク部材４へ４枚のＣ型永久磁石片１を挿入固定する場合、ヨーク部材４の内周面４ａに配されるＣ型永久磁石片１は、その間隔が０．１〜０．５ｍｍ程度に設定されることが好ましい。前記間隔が小さすぎると、Ｃ型永久磁石片１の寸法精度上、一度に４枚挿入することが困難になるおそれがある。逆に、前記間隔が大きすぎると、磁気特性（コイルに寄与する磁束）が減少し、アクチュエータの推力が低下するおそれがある。また、各Ｃ型永久磁石片１がヨーク部材４の折り返し部４ｂとも磁気的に吸着されるように、前記折り返し部４ｂが形成される側にＣ型永久磁石片１を設置することが好ましい。これにより、先に説明したような十分な固着強度を実現することができる。

以上のように、非磁性支持具３を備えた中心棒２を用いてＣ型永久磁石片１のヨーク部材４への挿入固定を行うことで、煩雑なヨーク部材への磁石挿入を連続的、且つ短時間に行うことができる。また、この際の操作も容易であり、アクチュエータを生産性良く製造することが可能である。例えば、前記中心棒２または非磁性支持具３をコイルスプリング等のバネ力によって付勢しておき、ノック式ボールペン等と同様の機構を設けておけば、１プッシュ操作で前記磁石挿入を行うことが可能になる。さらに、各Ｃ型永久磁石片１は、予め一括して着磁されているので、ヨーク部材４に組み込んでから着磁する必要がなく、この点においても生産性を改善することができる。

前記装置においては、例えば非磁性支持具３を備えた中心棒２を複数配列し、複数のヨーク部材４に対して同時に磁石挿入を行うようにすることで、より一層の効率化を図ることが可能である。図６は、非磁性支持具３を備えた中心棒２を４組配置し、４つのヨーク部材４に対して同時に磁石挿入を行うように構成した製造装置に一例を示すものである。ヨーク部材４は、当該ヨーク部材４の形状に応じて円形の凹部が形成された搬送パレット７にセットされ、前述の操作による磁石挿入が行われる。図６（ａ）は、Ｃ型永久磁石片１の中心棒２への装着状態、図６（ｂ）は、Ｃ型永久磁石片１のヨーク部材４への装着状態を示すものである。

なお、本例の場合、中心棒２の先端部分２ａをヨーク部材４へ挿入する際のガイドとしており、各中心棒２をヨーク部材４に対して正確に位置決めすることが可能である。複数のヨーク部材４に対して同時に磁石挿入を行う場合、各中心棒２のヨーク部材４に対する位置精度が必要になるが、前記先端部分２ａをガイドとして利用することにより、正確にヨーク部材４への磁石挿入が可能になる。

図６に示す構成の製造装置では、４個のヨーク部材４に対する磁石挿入が一括して行われるとともに、ヨーク部材４を搬送パレット７にセットして次々に供給することにより、連続処理が可能になり、大幅な効率化が図られる。

本発明の製造方法、製造装置を適用することで、複数に分割されたＣ型永久磁石片１を簡単にヨーク部材４に組み込むことが可能であり、高性能且つ小型のアクチュエータを効率良く製造することが可能である。また、円筒状の永久磁石ではなく前記Ｃ型永久磁石片１を組み込むようにしているので、円筒状の永久磁石、特に円筒状の希土類焼結磁石を製造する上での困難を解消することができ、低コスト、且つ高生産性でアクチュエータを製造することが可能である。

なお、本発明の製造方法、製造装置は、前記の例に限られるものではなく、例えばヨーク部材４の形状等に応じて、様々な変更が可能である。以下、本発明の変形例について説明する。

図７（ａ）は、ヨーク部材４の内径部分に折り返し部４ｂをさらに直角に折り返す形で返し部４ｃが形成されている場合である。このような形状のヨーク部材４に対して、Ｃ型永久磁石片１を取り付け固定する場合、通常は前記返し部４ｃが邪魔になって、Ｃ型永久磁石片１の挿入が極めて困難なものとなる。

このような場合、本発明の製造装置を利用すれば、簡単且つ確実に磁石挿入を行うことが可能である。ただし、この場合には、図７（ａ）に示すように、中心棒２を中空パイプ状とし、中心棒２内に前記返し部４ｃを挿入する形とする必要がある。前記中心棒２内に前記返し部４ｃを挿入する形とすれば、ヨーク部材４に対する中心棒２の位置決めを同時に行うことができ、正確に磁石挿入を行うことが可能である。また、前記中心棒２を中空パイプ状とする他は、先の図３乃至図５に示す実施形態と同様の装置構成、操作方法でヨーク部材４に対してＣ型永久磁石片１を装着することが可能である。

図７（ｂ）は、ヨーク部材４の外周面４ｄにＣ型永久磁石片１を装着する例である。ヨーク部材４の外周面４ｄに対してＣ型永久磁石片１を装着する場合には、中心棒２及び非磁性支持具３を円筒状とし、中心棒２の内周面側に非磁性支持具３を配する。また、磁石挿入に際しては、中心棒２の内周面にＣ型永久磁石片１を磁気的に吸着させる。中心棒２の内周面にＣ型永久磁石片１を磁気的に吸着させるには、例えば図３や図４等に示されている中心棒や非磁性支持具を利用し、円筒状のヨーク部材の内周面にＣ型永久磁石片１をセットするのと同様の操作を行えばよい。その他の操作方法等は、図３乃至図５に示す実施形態と同様である。

図７（ｃ）は、ヨーク部材４の形状に関する変形であり、中心棒２や非磁性支持具３の構造、磁石挿入に関する操作方法等は、図３乃至図５に示す実施形態と同様である。本例の場合、ヨーク部材４の外周底部に、接着剤を収容するための凹部４ｅが形成されている。この凹部４ｅに接着剤を充填しておけば、Ｃ型永久磁石片１は、ヨーク部材４の内周面４ａに磁気的に吸着されて固定されると同時に、前記凹部４ｅ内の接着剤によっても固定されることになる。

また、本例のヨーク部材４の構造は、鉄等の磁性金属板を折り曲げ形成されたヨーク部材において、Ｃ型永久磁石片１の取り付け位置精度を向上する上でも有利である。磁性金属板を折り曲げ加工した場合、角部はどうしても若干のＲ形状となり、前記Ｃ型永久磁石片１を取り付け固定する場合、底面よりも若干上方に配置せざるを得ない。前記凹部４ｅを設けることで、前記Ｒ形状部分を後退させ、Ｃ型永久磁石片１はヨーク部材の内周面４ａと折り返し部４ｂとに同時に確実に接触させることができる。そうすることで、磁気的に強固にＣ型永久磁石片１をヨーク部材４に固着することができる。また、図７（ｃ）では凹部４ｅをヨーク部材４の底部に設けているが、周面サイドに設けても良い。

本発明の製造方法、製造装置においては、例えばＣ型永久磁石片１の中心棒２への供給方法等も変更可能である。先の実施形態では、中心棒２の４方にマガジンを配置して、ここから４つのＣ型永久磁石片１を中心棒２の周面に供給するようにしているが、磁気的吸着力により勢いよく中心棒２に吸着されるため、Ｃ型永久磁石片１同士が衝突して損傷する等の不都合が生ずる可能性がある。また、Ｃ型永久磁石片１は、破損やコンタミネーションの防止を目的として個別キャビティ内に収容された状態で保管されることが多く、これをマガジンにセットし直すのは煩雑である。

これらの不都合を解消するために、例えば図８に示すように、中心棒２に磁石セッティング位置合わせガイド９を装着し、当該磁石セッティング位置合わせガイド９に設けられた開放部９ａ内にＣ型永久磁石片１を挿入し、１つずつ中心棒２の周面にセットするようにしてもよい。

前記セッティング方法について、より詳細に説明すると、先ず、各中心棒２に磁石セッティング位置合わせガイド９を装着しておく。この場合、中心棒２の設置方向は、先の実施形態のように上下方向ではなく、水平方向とし、搬送パレット７にセットされたヨーク部材４も水平方向に向けておく。

Ｃ型永久磁石片１は、所定の凹部として形成された個別キャビティ８ａを有する着磁治具８に収容されており、これを１つずつ取り出して、前記中心棒２の周面にセットする。Ｃ型永久磁石片１の個別キャビティ８ａからの取り出しは、例えば先端に金属チップ等を装着した取り出し治具を用いて簡単に行うことができる。取り出し治具によって取り出したＣ型永久磁石片１は、前記磁石セッティング位置合わせガイド９を利用して、前記開放部９ａにより位置合わせしながら中心棒２の周面に磁気的に吸着させる。

図９は、一連のＣ型永久磁石片１の装着手順を示すものである。Ｃ型永久磁石片１を中心棒２の周面に装着するには、図９（ａ）に示すように、１つ目のＣ型永久磁石片１を前記磁石セッティング位置合わせガイド９の開放部９ａを利用して、中心棒２の周面の所定の位置に吸着固定する。このとき、中心棒２の周面には、例えば４つのＣ型永久磁石片１の境界となる突起２ａ等を設けておくと、より正確に位置決めされた状態でＣ型永久磁石片１が装着される。

前記１つ目のＣ型永久磁石片１を装着した後、中心棒２を反時計回り方向に回転し、図９（ｂ）に示すように、前記装着された前記１つ目のＣ型永久磁石片１を移動する。このときの回転角度は、４つのＣ型永久磁石片１を組み合わせる場合には、概ね９０°である。また、回転方向は、前記反時計回り方向であってもよいし、時計回り方向であってもよい。

次に、図９（ｃ）に示すように、２つ目のＣ型永久磁石片１を前記磁石セッティング位置合わせガイド９の開放部９ａを利用して、中心棒２の周面の所定の位置に吸着固定する。これを４回繰り返すことにより、４つのＣ型永久磁石片１の中心棒２への装着を完了する。ヨーク部材４への磁石挿入は、先の実施形態の場合と同様である。ただし、本実施形態の場合には、水平方向での挿入、及び引き抜きになる。

本実施形態によれば、着磁治具８からマガジンへのＣ型永久磁石片１のセッティングは不要であり、Ｃ型永久磁石片１を着磁治具８から直接中心棒２に供給すことが可能である。また、Ｃ型永久磁石片１を１つずつ中心棒２に装着するようにしているので、Ｃ型永久磁石片１同士の衝突等による損傷を回避することができる。

（ａ）は本発明を適用したアクチュエータの一例を示す概略斜視図であり、（ｂ）はその概略断面図である。Ｃ型永久磁石片の着磁の様子を示す概略斜視図である。本発明を適用した製造装置及び製造方法の概要を説明する概略斜視図である。本発明の製造装置及び製造方法によるＣ型永久磁石片のヨーク部材への挿入プロセスを示すものであり、（ａ）はＣ型永久磁石片の中心棒への供給状態を示す概略斜視図、（ｂ）はＣ型永久磁石片の中心棒への吸着状態を示す概略斜視図、（ｃ）は中心棒のヨーク部材への挿入状態を示す概略斜視図、（ｄ）は中心棒の引き抜き及びＣ型永久磁石片のヨーク部材への装着状態を示す概略斜視図である。Ｃ型永久磁石片のヨーク部材への装着操作を詳細に示すものであり、（ａ）はＣ型永久磁石片とヨーク部材の内周面の対向状態を示す概略断面図、（ｂ）は中心棒の引き抜き操作を示す概略断面図、（ｃ）はＣ型永久磁石片のヨーク部材への吸着状態を示す概略断面図である。非磁性支持具を備えた中心棒を４組配置した製造装置の一例を示すものであり、（ａ）はＣ型永久磁石片の中心棒への装着状態を示す概略斜視図、（ｂ）はＣ型永久磁石片１のヨーク部材４への装着状態を示す概略斜視図である。本発明の変形例を示すものであり、（ａ）は返し部のあるヨーク部材への磁石挿入の様子を示す概略断面図、（ｂ）はヨーク部材の外周面への磁石挿入の様子を示す概略断面図、（ｃ）は接着剤を収容するための凹部を有するヨーク部材への磁石挿入の様子を示す概略断面図である。着磁治具に保管されたＣ型永久磁石を中心棒にセットする場合の装置例を示す概略斜視図である。図８に示す装置において、Ｃ型永久磁石のセッティングの手順を示すものであり、（ａ）は１つ目のＣ型永久磁石のセッティング操作を示す概略正面図、（ｂ）は中心棒の回転操作を示す概略正面図、（ｃ）は２つ目のＣ型永久磁石のセッティング操作を示す概略正面図である。

符号の説明

１Ｃ型永久磁石片、２中心棒、２ａ突起、３非磁性支持具、４ヨーク部材、４ａ内周面、４ｂ折り返し部、４ｃ返し部、４ｄ外周面、４ｅ凹部、５駆動コイル、６振動子、７搬送パレット、８着磁治具、９磁石セッティング位置合わせガイド、９ａ開放部

Claims

円筒状のヨーク部材の内周面に部分円弧状の断面形状を有する複数の永久磁石片が磁気的に吸着されるとともに、
前記円筒状のヨーク部材が一端側に略直角に折り返された折り返し部を有し、前記永久磁石片の端面が前記折り返し部に対しても磁気的に吸着されていることを特徴とするアクチュエータ。
前記各永久磁石片間の間隔が０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍであることを特徴とする請求項１記載のアクチュエータ。
前記各永久磁石片間の間隔が０．１ｍｍ〜０．３ｍｍであることを特徴とする請求項１記載のアクチュエータ。
前記永久磁石片が希土類焼結磁石により形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のアクチュエータ。
部分円弧状の断面形状を有する永久磁石片を磁性材料により形成された中心棒の周面に磁気的に吸着し、この状態でヨーク部材と前記永久磁石片とを対向させた後、
前記永久磁石片を非磁性支持具によって位置規制した状態で前記中心棒を引き抜き、前記ヨーク部材に前記永久磁石片を磁気的に吸着させて固定することを特徴とするアクチュエータの製造方法。
円筒状のヨーク部材の内周面に永久磁石片を磁気的に吸着させて固定することを特徴とする請求項５記載のアクチュエータの製造方法。
前記永久磁石片を前記中心棒の周面に略円筒状になるように複数配置し、これら永久磁石片を前記円筒状のヨーク部材の内周面に一括して吸着固定することを特徴とする請求項６記載のアクチュエータの製造方法。
前記複数の永久磁石片は、それぞれ異なる方向から前記中心棒の周面に供給されることを特徴とする請求項７記載のアクチュエータの製造方法。
前記複数の永久磁石片は、同一方向から前記中心棒の周面に供給され、中心棒を回転することで順次中心棒の周面に吸着されることを特徴とする請求項７記載のアクチュエータの製造方法。
前記永久磁石片は、予め厚み方向に着磁しておくことを特徴とする請求項５から９のいずれか１項記載のアクチュエータの製造方法。
磁性材料により形成され、部分円弧状の断面形状を有する永久磁石片が周面に磁気的に吸着される中心棒と、
リング状を呈し、前記中心棒の周面に当該中心棒と同軸に配され、中心棒の周面に吸着される永久磁石片の端面に当接する非磁性支持具とを備え、
前記中心棒は、前記非磁性支持具に対して挿脱自在とされていることを特徴とするアクチュエータの製造装置。
前記中心棒の周面に永久磁石片を供給する磁石供給手段を有することを請求項１１記載のアクチュエータの製造装置。
前記磁石供給手段が、前記中心棒の周面に対向して複数設けられていることを特徴とする請求項１２記載のアクチュエータの製造装置。
前記永久磁石片の形状に対応した開口部を有する位置合わせガイドが前記中心棒に装着されることを特徴とする請求項１１記載のアクチュエータの製造装置。