(57)【要約】【課題】組付け精度を高めることが可能な磁気回路を提供すること。【解決手段】磁気回路２は、ネオジム磁石による焼結磁石を主体とした旧磁気回路から置き換えられる新磁気回路として規定される。磁気回路２は、旧磁気回路の焼結磁石の占有領域に加え、インナーヨークの占有領域に及ぶ量のネオジム磁石によるプラスチックマグネット２１を備えている。磁気回路２は、ネオジムの粉末を含む合成樹脂を用いた射出成型によってプラスチックマグネット２１が得られつつ、当該射出成型によってプラスチックマグネット２１がアウターヨーク２３と一体成形されてなる。同量の焼結磁石に対する総磁束量の不足分をプラスチックマグネットの増量分で補った。【選択図】図４
2015053805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石を含む複数の部品が組み合わされてなる磁気回路において、
前記磁石としてプラスチックマグネットを他の部品と一体成形して当該磁気回路としつつ、同量の焼結磁石に対する総磁束量の不足分をプラスチックマグネットの増量分で補う
ことを特徴とする磁気回路。
【請求項２】
当該磁気回路は、焼結磁石と、磁性体によるインナーヨーク及びアウターヨークとが組み合わされてなる旧磁気回路から置き換えられる新磁気回路として規定され、
前記焼結磁石の占有領域に加え、前記インナーヨークの占有領域に及ぶ量の前記プラスチックマグネットを備える
請求項１に記載の磁気回路。
【請求項３】
当該磁気回路は、焼結磁石と、磁性体によるインナーヨーク及びアウターヨークとが組み合わされてなる旧磁気回路から置き換えられる新磁気回路として規定され、
前記焼結磁石の占有領域及び前記インナーヨークの占有領域の双方に加え、前記アウターヨークの一部領域に及ぶ量の前記プラスチックマグネットを備える
請求項１に記載の磁気回路。
【請求項４】
当該磁気回路による磁場中に配されたコイルに電流が供給された場合に、フレミングの左手の法則に従い親指の方向に発生する電磁力によって自らの運動が許容される或いは前記電磁力によって当該磁気回路の運動を許容する心棒の通る軸穴を備える
請求項１〜３のいずれか一項に記載の磁気回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁石を含む複数の部品が組み合わされてなる磁気回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、磁石を含む５つの部品による磁気回路の構成が開示されている。磁石の上面及び下面には、それぞれ中間部材が接合されるとともに、上部の中間部材にはインナーヨークが接合され、下部の中間部材にはアウターヨークが接合されている。インナーヨークとアウターヨークの隙をギャップという。ギャップ部にコイルを配し、磁場中のコイルに電流を供給すると、フレミングの左手の法則に従い親指の方向に電磁力が発生する。電磁力によってアクチュエータが運動し、例えば、スイッチ操作に反力を与える触覚フィードバックの機能が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３４０８０９号公報（段落［００３４］、［図６］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ギャップ部にコイルを配する構成のため、コイルとヨークのクリアランスの確保が必須条件となる。ところが、磁気回路が複数部品による構成のため、それぞれの部品公差及び組付け公差に高い精度が要求され、それをクリアしなければならない点が問題となる。
【０００５】
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、その目的は、組付け精度を高めることが可能な磁気回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する磁気回路は、磁石を含む複数の部品が組み合わされてなる磁気回路において、前記磁石としてプラスチックマグネットを他の部品と一体成形して当該磁気回路としつつ、同量の焼結磁石に対する総磁束量の不足分をプラスチックマグネットの増量分で補うことをその要旨としている。
【０００７】
この構成によれば、プラスチックマグネットを含む複数の部品を一体成形することにより、組付け精度を高めることができる。ただし、単純に焼結磁石をプラスチックマグネットに置き換えるだけでは、同量での比較において、総磁束量の値が下がるため、アクチュエータの発生力を低下させる原因となる。この場合、プラスチックマグネットの量を増やすことで、総磁束量の不足分を補うことができる。
【０００８】
上記磁気回路について、当該磁気回路は、焼結磁石と、磁性体によるインナーヨーク及びアウターヨークとが組み合わされてなる旧磁気回路から置き換えられる新磁気回路として規定され、前記焼結磁石の占有領域に加え、前記インナーヨークの占有領域に及ぶ量の前記プラスチックマグネットを備えることとしてもよい。
【０００９】
この構成によれば、３部品構成の旧磁気回路によるアクチュエータ発生力を維持しつつ、一体成形により組付け精度を高めることができる。
上記磁気回路について、当該磁気回路は、焼結磁石と、磁性体によるインナーヨーク及びアウターヨークとが組み合わされてなる旧磁気回路から置き換えられる新磁気回路とし
て規定され、前記焼結磁石の占有領域及び前記インナーヨークの占有領域の双方に加え、前記アウターヨークの一部領域に及ぶ量の前記プラスチックマグネットを備えることとしてもよい。
【００１０】
この構成によれば、３部品構成の旧磁気回路によるアクチュエータ発生力を維持しつつ、一体成形により組付け精度を高めることができる。
上記磁気回路について、当該磁気回路による磁場中に配されたコイルに電流が供給された場合に、フレミングの左手の法則に従い親指の方向に発生する電磁力によって自らの運動が許容される或いは前記電磁力によって当該磁気回路の運動を許容する心棒の通る軸穴を備えることとしてもよい。
【００１１】
この構成によれば、磁気回路の軸穴に心棒を通すことで位置決めがし易くなる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、組付け精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施の形態による磁気回路を含むアクチュエータの要部構成を示す分解斜視図。
【図２】旧磁気回路の構成を示す断面図。
【図３】旧磁気回路での配向を示す断面図。
【図４】第１の実施の形態による磁気回路の構成を配向と共に示す断面図。
【図５】磁石ごとの残留磁束密度を比較して示す表。
【図６】第２の実施の形態による磁気回路の構成を配向と共に示す断面図。
【図７】第３の実施の形態による磁気回路の構成を配向と共に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１の実施の形態）
以下、磁気回路の第１の実施の形態について説明する。
図１に示すように、磁気回路２は、コイルＡＳＳＹ３と共にアクチュエータ１を構成する。磁気回路２は、焼結磁石を主体とした旧磁気回路から置き換えられる新磁気回路として規定される。
【００１５】
図２に示すように、旧磁気回路２Ｆは、ネオジム磁石による焼結磁石２１Ｆと、磁性体によるインナーヨーク２２Ｆ及びアウターヨーク２３Ｆとが組み付けられてなる。土台となるアウターヨーク２３Ｆは、円板形状をなす底壁と外縁に沿う周壁とを有し、断面がおよそＵ字形状をなしている。アウターヨーク２３Ｆの内底面の中央には、焼結磁石２１Ｆが接着されている。焼結磁石２１Ｆは、アウターヨーク２３Ｆの底壁よりも一回り小さな円板形状をなしている。焼結磁石２１Ｆの上面には、同径の円板形状をなすインナーヨーク２２Ｆが接着されている。焼結磁石２１Ｆ及びインナーヨーク２２Ｆの各外周面とアウターヨーク２３Ｆの周壁の内周面との隙がギャップ２４Ｆとして規定される。
【００１６】
図３に示すように、旧磁気回路２Ｆは、焼結磁石２１Ｆの下から上に向かって磁界の方向の得られる配向に設定されている。焼結磁石２１Ｆによる磁界はインナーヨーク２２Ｆからギャップ２４Ｆを経由してアウターヨーク２３Ｆの周壁へと導かれ、このアウターヨーク２３Ｆの形状に倣い、底壁からやがて焼結磁石２１Ｆに達する。
【００１７】
図４に示すように、旧磁気回路２Ｆから置き換えられる磁気回路２は、旧磁気回路２Ｆの焼結磁石２１Ｆの占有領域に加え、インナーヨーク２２Ｆの占有領域に及ぶ量のネオジム磁石によるプラスチックマグネット２１を備えている。磁気回路２は、ネオジムの粉末
を含む合成樹脂を用いた射出成型によってプラスチックマグネット２１が得られつつ、当該射出成型によってプラスチックマグネット２１がアウターヨーク２３Ｆと同等のアウターヨーク２３と一体成形されてなる。プラスチックマグネット２１の外周面とアウターヨーク２３の周壁の内周面との隙がギャップ２４Ｆと同等のギャップ２４として規定される。磁気回路２は、プラスチックマグネット２１の径方向中央付近で下から上に向かって磁界の方向が得られるとともに、プラスチックマグネット２１の上部では内から外に向かって磁界の方向の得られる配向に設定されている。プラスチックマグネット２１による磁界は当該プラスチックマグネット２１の上部外周からギャップ２４を経由してアウターヨーク２３の周壁へと導かれ、このアウターヨーク２３の形状に倣い、底壁からやがてプラスチックマグネット２１に達する。
【００１８】
図５に示すように、磁石ごとの残留磁束密度を比較すると、焼結によるネオジム磁石（焼結磁石２１Ｆ）に比べ、ボンドによるネオジム磁石（プラスチックマグネット２１）の値が小さい。つまり、単純に焼結磁石をプラスチックマグネットに置き換えるだけでは、同量での比較において、総磁束量の値が下がる。このため、本例では、旧磁気回路２Ｆの焼結磁石２１Ｆの占有領域に加え、インナーヨーク２２Ｆの占有領域に及ぶ量のプラスチックマグネット２１を用いている。これにより、同量の焼結磁石に対する総磁束量の不足分がプラスチックマグネットの増量分で補われる。こうしたプラスチックマグネット２１の量に由来する磁石の配分の他、プラスチックマグネット２１の配向によっても、同量の焼結磁石に対する総磁束量の不足分が補われる。
【００１９】
図１に戻って、コイルＡＳＳＹ３は、ボビン３１に巻回されたコイル３２を主体とする。ボビン３１の内径はプラスチックマグネット２１の外径よりも若干大きく、コイル３２の外径はアウターヨーク２３の周壁の内径よりも若干小さい。これにより、ボビン３１とプラスチックマグネット２１との間、及び、コイル３２とアウターヨーク２３の周壁との間にそれぞれクリアランスを伴いつつ、コイル３２がギャップ２４に配される。磁場中のコイル３２に電流源（図示略）から電流が供給されると、フレミングの左手の法則に従い親指の方向に電磁力が発生する。
【００２０】
図４を参照して、左側のギャップ２４の付近では、磁界の方向が右から左に向かう方向であるため、コイル３２に供給される電流の方向が紙面の手前から奥に向かう方向であることを前提に、下から上に向かう方向に電磁力が生じる。一方、右側のギャップ２４の付近では、磁界の方向が左から右に向かう方向であり、また、上記前提のもとコイル３２に供給される電流の方向が紙面の奥から手前に向かう方向となるため、同じく下から上に向かう方向に電磁力が生じる。その結果、電磁力によって磁気回路２とコイルＡＳＳＹ３が相対的に上下方向に直線運動を行う。例えば、コイルＡＳＳＹ３が固定されつつ磁気回路２が変位可能な構成では、下から上に向かう電磁力の方向に逆らうかたちで、磁気回路２が上から下に向かって下降運動を行う。一方、磁気回路２が固定されつつコイルＡＳＳＹ３が変位可能な構成では、下から上に向かう電磁力の方向に従うかたちで、コイルＡＳＳＹ３が下から上に向かって上昇運動を行う。
【００２１】
次に、磁気回路２の作用について説明する。
磁気回路２は、射出成型によってプラスチックマグネット２１がアウターヨーク２３と一体成形されてなる。このため、組付け精度が成型金型の寸法公差に依存するにせよ、複数の部品を個々に製造しつつ各部品を接着により組み付けた旧磁気回路２Ｆに比べ、高い精度を容易にクリアできる。これにより、コイル３２の配されるギャップ２４の適正化が図られつつ、コイル３２との間に必要十分なクリアランスが確保される。
【００２２】
以上説明したように、第１の実施の形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）プラスチックマグネット２１を含む複数の部品を一体成形することにより、組付
け精度を高めることができる。
【００２３】
（２）磁気回路２は、焼結磁石２１Ｆの占有領域に加え、インナーヨーク２２Ｆの占有領域に及ぶ量のプラスチックマグネット２１を備える。したがって、３部品構成の旧磁気回路２Ｆによるアクチュエータ発生力を維持しつつ、一体成形により組付け精度を高めることができる。
【００２４】
（３）ネオジム磁石によるプラスチックマグネット２１を他の部品と一体成形して磁気回路２としつつ、同量の焼結磁石に対する総磁束量の不足分をプラスチックマグネットの増量分で補った。したがって、一体成形により組付け精度が高められる他、アクチュエータ１の発生力を焼結磁石２１Ｆを用いた旧磁気回路２Ｆと同等にできる。
【００２５】
（４）プラスチックマグネット２１の配分と配向により、アクチュエータ発生力を維持できる。
（第２の実施の形態）
次に、磁気回路の第２の実施の形態について説明する。
【００２６】
図６に示すように、磁気回路２Ａは、旧磁気回路２Ｆから置き換えられる新磁気回路として規定される。磁気回路２Ａは、焼結磁石２１Ｆの占有領域及びインナーヨーク２２Ｆの占有領域の双方に加え、アウターヨーク２３Ｆの一部領域に及ぶ量のネオジム磁石によるプラスチックマグネット２１Ａを備えている。つまり、第１の実施の形態によるプラスチックマグネット２１の占有領域の他、アウターヨーク２３の周壁の一部領域をプラスチックマグネット２１Ａが占めている。磁気回路２Ａは射出成型によって一体成形される。便宜上、プラスチックマグネット２１Ａの占める領域を含め、アウターヨーク２３と同等の領域をアウターヨーク２３Ａと規定する。また、ギャップ２４と同等のギャップ２４Ａも規定される。アウターヨーク２３Ａの周壁のうち、プラスチックマグネット２１Ａの占める部分では、上から下に向かって磁界の方向の得られる配向に設定されている。これにより、上記部分の追加に伴い磁石が増量される他、その部分の配向によっても、同量の焼結磁石に対する総磁束量の不足分が補われ、第１の実施の形態よりも高いアクチュエータ発生力が得られる。
【００２７】
以上説明したように、第２の実施の形態によれば、上記第１の実施の形態による（１）〜（４）の効果と同様の効果に加え、以下の効果を奏することができる。
（５）磁気回路２Ａは、焼結磁石２１Ｆの占有領域及びインナーヨーク２２Ｆの占有領域の双方に加え、アウターヨーク２３Ｆの一部領域に及ぶ量のプラスチックマグネット２１Ａを備える。したがって、３部品構成の旧磁気回路２Ｆによるアクチュエータ発生力を維持しつつ、一体成形により組付け精度を高めることができる。
【００２８】
（第３の実施の形態）
次に、磁気回路の第３の実施の形態について説明する。
図７に示すように、磁気回路２Ｂは、旧磁気回路２Ｆと同等の外形を有し、径方向中央で上下方向に貫通する軸穴２０Ｂを備えている。軸穴２０Ｂには、コイルＡＳＳＹ３に設けられ、ボビン３１の径方向中央に配置される心棒（図示略）が通される。これにより、電磁力による磁気回路２Ｂ或いはコイルＡＳＳＹ３の運動が許容される。磁気回路２Ｂは、焼結磁石２１Ｆの占有領域及びインナーヨーク２２Ｆの占有領域及びアウターヨーク２３Ｆの底壁の一部領域の三者に該当する領域から軸穴２０Ｂの領域を除いた領域に加え、アウターヨーク２３Ｆの周壁の一部領域に及ぶ量のネオジム磁石によるプラスチックマグネット２１Ｂを備えている。つまり、第２の実施の形態によるプラスチックマグネット２１Ａの占有領域及びアウターヨーク２３Ａの底壁の一部領域の双方に該当する領域から軸穴２０Ｂの領域を除いた領域をプラスチックマグネット２１Ｂが占めている。磁気回路２
Ｂは射出成型によって一体成形される。便宜上、プラスチックマグネット２１Ｂの占める領域を含め、アウターヨーク２３と同等の領域をアウターヨーク２３Ｂと規定する。また、ギャップ２４と同等のギャップ２４Ｂも規定される。アウターヨーク２３Ｂの底壁のうち、プラスチックマグネット２１Ｂの占める部分では、外から内に向かって磁界の方向が得られるとともに、さらに下から上に向かって磁界の方向の得られる配向に設定されている。これにより、上記部分の追加に伴い軸穴２０Ｂによる磁石量の不足分が補われる他、その部分の配向によっても、同量の焼結磁石に対する総磁束量の不足分が補われ、第２の実施の形態と同等のアクチュエータ発生力が得られる。
【００２９】
以上説明したように、第３の実施の形態によれば、上記各実施の形態による（１）〜（５）の効果と同様の効果に加え、以下の効果を奏することができる。
（６）磁気回路２Ｂの軸穴２０Ｂに心棒を通すことで位置決めがし易くなる。
【００３０】
尚、上記各実施の形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・第３の実施の形態について、アウターヨーク２３Ｂの周壁のプラスチックマグネット２１Ｂを割愛してもよい。この場合、第１の実施の形態と同等のアクチュエータ発生力を得ることができる。
【００３１】
・ネオジム磁石による焼結磁石２１Ｆを主体とした旧磁気回路２Ｆから置き換えられる新磁気回路として、サマリウム鉄磁石によるプラスチックマグネットを主体とした磁気回路に具体化してもよい。
【００３２】
図５に示すように、ボンドによるサマリウム鉄磁石（プラスチックマグネット）の残留磁束密度の値は、焼結によるネオジム磁石（焼結磁石２１Ｆ）よりも小さい。つまり、単純に焼結によるネオジム磁石をボンドによるサマリウム鉄磁石に置き換えるだけでは、同量での比較において、総磁束量の値が下がる。このため、上記各実施の形態に倣い、サマリウム鉄磁石によるプラスチックマグネットを他の部品と一体成形して磁気回路としつつ、同量の焼結磁石に対する総磁束量の不足分をプラスチックマグネットの増量分で補うことで、旧磁気回路２Ｆからの置き換えが可能となる。
【００３３】
この構成によれば、一体成形により組付け精度が高められるとともに、アクチュエータの発生力を焼結磁石を用いた旧磁気回路と同等にできる他、軽量化を図ることができる。サマリウム鉄磁石の場合、比重は鉄のおよそ１／４となる。
【００３４】
次に、上記各実施の形態及び別例から把握できる技術的思想について記載する。
（イ）磁気回路において、当該磁気回路は、ネオジム磁石による焼結磁石を含む複数の部品が組み合わされてなる旧磁気回路から置き換えられる新磁気回路として規定され、ネオジム磁石によるプラスチックマグネットを他の部品と一体成形して当該磁気回路としつつ、同量の焼結磁石に対する総磁束量の不足分をプラスチックマグネットの増量分で補ったこと。
【００３５】
この構成によれば、一体成形により組付け精度が高められる他、アクチュエータの発生力を焼結磁石を用いた旧磁気回路と同等にできる。
（ロ）磁気回路において、当該磁気回路は、ネオジム磁石による焼結磁石を含む複数の部品が組み合わされてなる旧磁気回路から置き換えられる新磁気回路として規定され、サマリウム鉄磁石によるプラスチックマグネットを他の部品と一体成形して当該磁気回路としつつ、同量の焼結磁石に対する総磁束量の不足分をプラスチックマグネットの増量分で補ったこと。
【００３６】
この構成によれば、一体成形により組付け精度が高められるとともに、アクチュエータ
の発生力を焼結磁石を用いた旧磁気回路と同等にできる他、軽量化を図ることができる。サマリウム鉄磁石の場合、比重は鉄のおよそ１／４となる。
【００３７】
（ハ）磁気回路において、プラスチックマグネットの量に由来する磁石の配分と、磁界の方向に由来する磁石の配向の双方により、同量の焼結磁石に対する総磁束量の不足分を補うこと。
【００３８】
この構成によれば、磁石の配分と配向により、アクチュエータ発生力を維持できる。
【符号の説明】
【００３９】
１…アクチュエータ、２，２Ａ，２Ｂ…磁気回路、３…コイルＡＳＳＹ、２０Ｂ…軸穴、２１，２１Ａ，２１Ｂ…プラスチックマグネット（磁石）、２３，２３Ａ，２３Ｂ…アウターヨーク、２４，２４Ａ，２４Ｂ…ギャップ、３１…ボビン、３２…コイル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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