連結部一体型のプラスチックマグネット及びその製造方法
【課題】プラスチックマグネットにおいて、成形の自由度の高い連結部一体型のプラスチックマグネット及びその製造方法を提供することにある。
【解決手段】プラマグ5は両マグネット部20がヨーク部12に連結されてなる。ここで、ヨーク部12は塑性変形可能に設けられているところ、ヨーク部12の曲げ部16を曲げ加工することでプラマグ5を所望の形状とすることができる。これにより、プラマグ5の成形の自由度が高まる。
【解決手段】プラマグ5は両マグネット部20がヨーク部12に連結されてなる。ここで、ヨーク部12は塑性変形可能に設けられているところ、ヨーク部12の曲げ部16を曲げ加工することでプラマグ5を所望の形状とすることができる。これにより、プラマグ5の成形の自由度が高まる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、連結部一体型のプラスチックマグネット及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
マグネットは非接触スイッチ、モータ等に広く用いられている。例えば、特許文献1に示す非接触スイッチは、マグネットの近傍に磁気センサが配置されてなる。磁気センサはマグネットの磁場の変化を通じて、検出対象である磁性体の近接及び離間を検出する。非接触スイッチは磁気センサの検出結果に基づきオン、オフの判断を行う。当該マグネットは磁気センサによる磁場の変化の検出が容易となるように、例えばU字、コ字型等の異型に形成されることが多々ある。このように、マグネットはその用途及び必要に応じて様々な形に形成される。当該マグネットには、成形性の高さからプラスチックに磁性粉を混合してなるプラスチックマグネット(以下、プラマグという)が広く使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2008−21524号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、上記特許文献1に記載のマグネットをプラマグで形成する場合には、プラスチックに磁性粉を混合してなる溶融液を金型内のキャビティに射出して成形する。すなわち、プラマグは金型のキャビティの形状に応じた形状にて成形可能である。ここで、溶融液が固化して成形されるプラマグは硬く、柔軟性は低い。そのため、プラマグを射出成形した後に形状を変更することは困難であり、異なる形状のプラマグを成形したい場合には金型自体の形状を変更する必要があった。
【0005】
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、成形の自由度の高い連結部一体型のプラスチックマグネット及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項1に記載の発明は、プラスチックマグネットにより形成されるとともに、磁極となる複数のマグネット部と、塑性変形可能な材質で形成されるとともに、前記各マグネット部間を連結する連結部と、を備えることをその要旨としている。
【0007】
同構成によれば、連結部一体型のプラスチックマグネットは各マグネット部が連結部に連結されてなる。ここで、連結部は塑性変形可能に設けられているところ、連結部を曲げ加工することで連結部一体型のプラスチックマグネットを所望の形状とすることができる。これにより、連結部一体型のプラスチックマグネットの成形の自由度が高まる。
【0008】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の連結部一体型のプラスチックマグネットにおいて、前記連結部は軟磁性体でなることをその要旨としている。
同構成によれば、連結部を軟磁性体で形成することで、同連結部を通過する磁束の漏れを抑制することができる。これにより、連結部一体型のプラスチックマグネットの磁気特性が向上する。
【0009】
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の連結部一体型のプラスチックマグネットにおいて、前記連結部が一対の前記マグネット部を連結して構成され、前記マグネット部からの磁界を検出する磁気センサを前記連結部一体型のプラスチックマグネットが保持可能に前記連結部は前記磁気センサを内包する態様にて塑性変形されてなることをその要旨としている。
【0010】
同構成によれば、連結部は磁気センサを保持するように、同磁気センサを抱え込む態様にて曲げ加工される。これにより、連結部一体型のプラスチックマグネットに磁気センサを接着剤で固着したり、連結部一体型のプラスチックマグネット及び磁気センサが一体となるように成形したりする必要がない。
【0011】
請求項4に記載の発明は、塑性変形可能な材質で形成される棒状の連結部に複数のマグネット部を射出形成した後、各マグネット間を連結する連結部を曲げ加工することをその要旨としている。
【0012】
同製造方法によれば、棒状の連結部に複数のマグネット部を射出形成し、連結部を曲げ加工することで、連結部一体型のプラスチックマグネットを所望の形状とすることができる。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、プラスチックマグネットにおいて、成形の自由度の高い連結部一体型のプラスチックマグネット及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本実施形態におけるヨークフレームの上面図。
【図2】本実施形態におけるマグネット部を成形する金型の断面図。
【図3】本実施形態におけるマグネット部が成形された状態におけるヨークフレームの上面図。
【図4】本実施形態における切断後のプラマグの上面図。
【図5】本実施形態における切断後のプラマグの側面図。
【図6】本実施形態における曲げ加工後のプラマグの側面図。
【図7】本実施形態における磁性体が離間した状態での近接スイッチの概略図。
【図8】本実施形態における着磁コイルにより着磁されるプラマグの概略図。
【図9】本実施形態における磁性体が接近した状態での近接スイッチの概略図。
【図10】他の実施形態におけるプラマグの上面図。
【図11】他の実施形態におけるプラマグの上面図。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明にかかる連結部一体型のプラスチックマグネット(以下、略してプラマグという)を近接スイッチに具体化した一実施形態について図1〜図9を参照して説明する。
【0016】
まず、図7を参照して近接スイッチ2について簡単に説明する。
近接スイッチ2は双極性の磁場(磁界)を発生させるコ字状のプラマグ5と、前記磁場の変化を検出する磁気センサ30と、同磁気センサ30に対して接近、離間することで前記磁場に変化を生じさせる磁性体19と、を備える。
【0017】
プラマグ5の内側に設置される磁気センサ30は磁性体19の接近を磁界の変化を通じて検出する。正確には、磁気センサ30は磁界に応じた電圧を出力する。磁気センサ30の出力電圧が所定しきい値を超えるか否かに基づき近接スイッチ2のオン、オフの判断がされる。なお、磁気センサ30はホール素子、MR(磁気抵抗)素子等あるが、磁界の変化を検出可能であれば何れの種類のものであってもよい。
【0018】
次に、近接スイッチ2に備えられるプラマグ5の製造方法について説明する。
図1に示すように、プラマグ5を成形するにあたり軟磁性体である軟鉄等の金属にてヨークフレーム10を成形する。ヨークフレーム10は下側に開口するコ字状のフレーム部11と、その開口方向に対して垂直方向へ延びるヨーク部12と、が一体で形成されている。ヨーク部12は開口方向に一定間隔を有し複数本(本例においては4本)設けられている。
【0019】
各ヨーク部12には自身に直交する方向に延びる成形部14が形成されている。成形部14はヨーク部12の延出方向において対照となる位置に一対設けられている。各ヨーク部12の両成形部14間には帯状の曲げ部16が形成されている。
【0020】
成形部14には図1に2点差線で示すように、直方状のマグネット部20が射出成形される。マグネット部20はプラスチック等の樹脂に磁性粉を混合してなるプラスチックマグネットで形成される。プラスチックマグネットは、射出成形にて所望の形状とすることができる点で、焼結マグネットに比べて優れている。
【0021】
具体的には、図2に示すように、マグネット部20を形成する一対の金型25,26は、ヨーク部12の延出方向に成形部14が直交する面に対して垂直方向に変位する。両金型25,26は互いに接触した状態において、自身の内部に成形部14を内包するキャビティ27(空間)を形成する。そして、金型26の側部に形成される湯路28を介してプラスチックマグネットの原材料を熱で溶かしてなる溶融液がキャビティ27に射出される。キャビティ27に充填された溶融液が冷却され固化することで、図3に示すように、マグネット部20がヨーク部12に一体的に形成される。このように、ヨーク部12の延出方向に対して直交する成形部14の外周にマグネット部20を成形することで、成形部14がマグネット部20の抜け止めの機能を果たす。なお、この時点においては、マグネット部20は着磁されておらず磁化していない。
【0022】
次に、ヨーク部12のフレーム部11側を切断する。正確には、ヨーク部12はマグネット部20のフレーム部11側の側面と同一面を形成するように切断される。この結果、図4に示すように、両マグネット部20がヨーク部12、主に曲げ部16を介して連結されてなるプラマグ5が形成される。
【0023】
前述のように、曲げ部16を含むヨークフレーム10は塑性変形可能である金属で形成されている。また、図5に示すように、両マグネット部20を連結する曲げ部16は棒状、正確には長板状で形成されている。このため、曲げ部16を曲げることでプラマグ5を所望の形状とすることができる。本実施形態においては、図6に示すように、マグネット部20を接近させる態様で曲げ部16を同曲げ部16の延出方向に等間隔で2箇所直角に屈曲させる。これにより、曲げ部16、ひいてはプラマグ5はコ字状に成形される。
【0024】
次に、図7に示すように、プラマグ5には磁気センサ30が組みつけられる。当該磁気センサ30は例えばエポキシ樹脂(熱硬化性樹脂)からなる筐体31に覆われて密封されている。本実施形態においては、図7に示すように、筐体31は両マグネット部20に挟み込まれて保持されている。このように、曲げ部16を折り曲げることで、プラマグ5を所望の形状とすることができ、さらに磁気センサ30をプラマグ5に組み付けることができる。
【0025】
次に、マグネット部20の着磁を通じて同マグネット部20を磁化させる。図8に示すように、着磁は例えば導線が巻き回されてなる着磁コイル33が発する磁場により行われる。当該着磁コイル33には、パルス電流が流され、それに応じて磁場が形成される。プラマグ5の両マグネット部20反対側を着磁コイル33の一端側(磁束が出て行く側)に接近させる。これにより、プラマグ5は着磁コイル33が形成する磁場の磁束方向と同方向の磁束方向を有することとなる。すなわち、両マグネット部20はN極となり、両マグネット部20の反対側のヨーク部12はS極となる。なお、静磁場により着磁する方法を用いてプラマグ5の着磁を行ってもよい。この着磁によりプラマグ5は完成する。
【0026】
プラマグ5は両マグネット部20間に金属からなるヨーク部12(主に曲げ部16)が介在してなる。ここで、金属材はプラスチックマグネット材に比べて安価である。このため、全体をプラスチックマグネット材で成形したプラマグに比べて、プラスチックマグネット材の使用量を減らすことができ、プラマグ5の価格を抑えることができる。このように、両マグネット部20間にマグネットではないヨーク部12を介した構成とすることにより、両マグネット部20により近接スイッチ2の機能に必要とされる磁界(磁束密度)が得られるばかりでなく、後述のようにプラマグ5ひいては近接スイッチ2の性能を向上させることができる。また、金属はプラスチックマグネットに比べて弾性があり欠けが生じにくいため、プラマグ5の耐久性を向上させることができる。
【0027】
次に、着磁されたプラマグ5の特性について述べる。
図7においては、磁性体19がプラマグ5に磁気的影響が及ばない程度に十分離間した状態にある。この状態におけるプラマグ5の磁束はN極の両マグネット部20から同プラマグ5の外側及び内側を通過してS極側であるヨーク部12に向かう。そして、磁束はヨーク部12を通じてマグネット部20に戻る。ここで、軟磁性体である金属で形成されるヨーク部12はプラスチックマグネット等の磁石に比べて外部に漏らす磁束は少ない。このため、例えば、全体をプラスチックマグネットで形成したプラマグに比べて、両マグネット部20付近の磁束密度を大きくすることができる。ここで、磁束密度とは単位面積当りの磁束の面密度である。また、磁束密度が向上するところ、プラマグ5の磁束の拡散も抑制される。上記のようなプラマグ5の磁束密度の向上は近接スイッチ2の検出精度向上に寄与する。従って、マグネット部20にヨーク部12を介することで、プラマグ5自体の特性を向上させるとともに、近接スイッチ2の性能を向上させることができる。
【0028】
次に、近接スイッチ2の動作態様について説明する。
前述のように、磁気センサ30を備えたプラマグ5に磁性体19が組み合わされて近接スイッチ2を構成する。図7に示したプラマグ5に磁気的影響が及ばない程度に十分離間した状態において、両マグネット部20の磁性体19側からの磁束は同プラマグ5の両側方を経てS極側となるヨーク部12に向かう。磁気センサ30はプラマグ5の内方の磁束に応じた電圧を出力する。この状態においては、磁気センサ30の出力電圧は所定しきい値を超えてスイッチがオン状態とされる。
【0029】
また、図9に示すように、プラマグ5のマグネット部20側に磁性体19が接近したときには、N極である両マグネット部20からの磁束は磁性体19に向かう。これに伴い、上記図7の状態において磁気センサ30が検出していた磁束は十分に検出されなくなる。すなわち、磁気センサ30の出力電圧は所定しきい値以下となりスイッチがオフ状態となる。
【0030】
以上、説明した実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
(1)プラマグ5は両マグネット部20がヨーク部12に連結されてなる。ここで、ヨーク部12は塑性変形可能に設けられているところ、ヨーク部12を曲げ加工することでプラマグ5を所望の形状とすることができる。これにより、プラマグ5の成形の自由度が高まる。
【0031】
(2)ヨーク部12を軟磁性体である金属で形成することで、同ヨーク部12を通過する磁束の漏れを抑制することができる。これにより、プラマグ5の磁気特性が向上する。
(3)ヨーク部12は磁気センサ30を保持するように、同磁気センサ30を内包する筐体31を抱え込む態様にて曲げ加工される。これにより、マグネット部20により筐体31を介して磁気センサ30は保持される。従って、プラマグ5に磁気センサ30を接着剤で固着したり、プラマグ5及び磁気センサが一体となるように新たな成形したりする必要がない。
【0032】
(4)棒状のヨーク部12に複数のマグネット部20を射出形成し、ヨーク部12を曲げ加工する工程により、プラマグ5を所望の形状とすることができる。なお、ここで棒状とは円柱状の棒、板状の棒等の各種棒形状をいう。
【0033】
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
・上記実施形態においては、曲げ部16を折り曲げて筐体31及び磁気センサ30を設置した後に着磁していた。しかし、着磁のタイミングはこれに限定されない。すなわち、図4に示すように、曲げ部16が折り曲げられる前の直線状のプラマグ5に対して着磁を行ってもよい。この場合には、着磁コイル33の一端側に同着磁コイル33の磁束方向にプラマグ5が沿うように接近させる。これにより、一方のマグネット部20はS極となり、他方のマグネット部20はN極となる。その後、曲げ部16をコ字状に折り曲げることで、図10に示すように、両端にN極及びS極を有するコ字状のプラマグ5が形成される。この場合であっても、ヨーク部12を介してN極側のマグネット部20からS極側のマグネット部20へ向かう磁束の漏れは抑制されて、プラマグ5の磁気特性は向上する。
【0034】
・上記実施形態においては、磁気センサ30は筐体31を介してコ字状のプラマグ5のマグネット部20に挟まれて保持されていた。しかし、プラマグ5内に筐体31が位置した状態において、プラマグ5の外周を密封するように図示しないケースを射出成形してもよい。これにより、磁気センサ30はプラマグ5と完全に一体となる。このとき、筐体31は耐熱性に優れるエポキシ樹脂であるため、前記ケースを射出成形する際の前記ケースの原材料である溶融液の熱により溶解することはない。
【0035】
また、磁気センサ30を筐体31で覆うことなく、直接にコ字状のプラマグ5内に設置してもよい。この場合には、上記と同様に、プラマグ5の外周を密封するように図示しないケースを成形することで、磁気センサ30をプラマグ5と一体に成形できる。この場合には、筐体31を成形する手間がない。
【0036】
・上記実施形態においては、曲げ部16をコ字状に曲げることで、コ字状のプラマグ5を成形していた。しかし、曲げ部16の曲げ方はこれに限定されない。例えば、図11に示すように、曲げ部16を円形に形成してもよい。この場合であっても、磁束はヨーク部12を介してN極側のマグネット部20からS極側のマグネット部20へ向かう。このため、漏れ磁束は抑制されて、プラマグ5の磁気特性は向上する。
【0037】
・上記実施形態においては、各ヨーク部12には2つのマグネット部20が成形されていたが、ヨーク部12に成形されるマグネット部20は3つ以上であってもよい。これにより、いっそう多様な構成のプラマグ5を成形できる。例えば、単一のヨーク部12に連続、かつ交互にN極及びS極のマグネット部20を形成し、ヨーク部12を円形に曲げる。これにより、回転モータに利用可能なプラマグ5を成形できる。
【0038】
・上記実施形態においては、磁気センサ30はプラマグ5に筐体31を介して保持されていたが、磁気センサ30はプラマグ5に保持されていなくてもよい。すなわち、磁気センサ30はプラマグ5に固着されていてもよいし、プラマグ5から離間した位置にあってもよい。プラマグ5から磁気センサ30が離間した位置にある場合には、プラマグ5及び磁気センサ30の外側を囲む樹脂ケースを成形することで、プラマグ5及び磁気センサ30を一体とすることができる。
【0039】
・上記実施形態においては、曲げ部16は板状に形成されていたが、曲げ部16の形状はこれに限定されず、例えば円柱状であってもよい。
・上記実施形態においては、ヨーク部12は軟磁性体である金属で形成されていたが、ヨーク部12を軟磁性体以外の塑性変形可能な材質で形成してもよい。この場合にはヨーク部12は両マグネット部20を連結するヨーク部12として機能し、自身が塑性変形することでプラマグ5の自由度の高い成形が可能となる。
【0040】
・上記実施形態においては、プラマグ5を成形するにあたり、ヨーク部12を切断した後に曲げ部16を曲げ加工していた。しかし、例えばプレス機等を使用することで切断と曲げ加工を同時に行ってもよい。
【0041】
次に、前記実施形態から把握できる技術的思想をその効果と共に記載する。
(イ)請求項4に記載の連結部一体型のプラスチックマグネットにおいて、一定間隔毎に配置される複数の前記連結部を囲む態様で、これら同連結部と一体形成される枠状のフレームが設けられ、マグネット部を射出成形した後に前記フレームと前記連結部とは切り離される連結部一体型のプラスチックマグネットの製造方法。
【0042】
同構成によれば、フレームに一体で形成される複数の連結部に連続的にマグネット部を射出成形することで、一つのフレームにて、複数の連結部一体型のプラスチックマグネットを成形することができる。
【符号の説明】
【0043】
2…近接スイッチ、5…プラマグ(連結部一体型のプラマグ)、10…ヨークフレーム、11…フレーム部、12…ヨーク部(連結部)、14…成形部、16…曲げ部、19…磁性体、20…マグネット部、30…磁気センサ、31…筐体、33…着磁コイル。
【技術分野】
【0001】
この発明は、連結部一体型のプラスチックマグネット及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
マグネットは非接触スイッチ、モータ等に広く用いられている。例えば、特許文献1に示す非接触スイッチは、マグネットの近傍に磁気センサが配置されてなる。磁気センサはマグネットの磁場の変化を通じて、検出対象である磁性体の近接及び離間を検出する。非接触スイッチは磁気センサの検出結果に基づきオン、オフの判断を行う。当該マグネットは磁気センサによる磁場の変化の検出が容易となるように、例えばU字、コ字型等の異型に形成されることが多々ある。このように、マグネットはその用途及び必要に応じて様々な形に形成される。当該マグネットには、成形性の高さからプラスチックに磁性粉を混合してなるプラスチックマグネット(以下、プラマグという)が広く使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2008−21524号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、上記特許文献1に記載のマグネットをプラマグで形成する場合には、プラスチックに磁性粉を混合してなる溶融液を金型内のキャビティに射出して成形する。すなわち、プラマグは金型のキャビティの形状に応じた形状にて成形可能である。ここで、溶融液が固化して成形されるプラマグは硬く、柔軟性は低い。そのため、プラマグを射出成形した後に形状を変更することは困難であり、異なる形状のプラマグを成形したい場合には金型自体の形状を変更する必要があった。
【0005】
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、成形の自由度の高い連結部一体型のプラスチックマグネット及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項1に記載の発明は、プラスチックマグネットにより形成されるとともに、磁極となる複数のマグネット部と、塑性変形可能な材質で形成されるとともに、前記各マグネット部間を連結する連結部と、を備えることをその要旨としている。
【0007】
同構成によれば、連結部一体型のプラスチックマグネットは各マグネット部が連結部に連結されてなる。ここで、連結部は塑性変形可能に設けられているところ、連結部を曲げ加工することで連結部一体型のプラスチックマグネットを所望の形状とすることができる。これにより、連結部一体型のプラスチックマグネットの成形の自由度が高まる。
【0008】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の連結部一体型のプラスチックマグネットにおいて、前記連結部は軟磁性体でなることをその要旨としている。
同構成によれば、連結部を軟磁性体で形成することで、同連結部を通過する磁束の漏れを抑制することができる。これにより、連結部一体型のプラスチックマグネットの磁気特性が向上する。
【0009】
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の連結部一体型のプラスチックマグネットにおいて、前記連結部が一対の前記マグネット部を連結して構成され、前記マグネット部からの磁界を検出する磁気センサを前記連結部一体型のプラスチックマグネットが保持可能に前記連結部は前記磁気センサを内包する態様にて塑性変形されてなることをその要旨としている。
【0010】
同構成によれば、連結部は磁気センサを保持するように、同磁気センサを抱え込む態様にて曲げ加工される。これにより、連結部一体型のプラスチックマグネットに磁気センサを接着剤で固着したり、連結部一体型のプラスチックマグネット及び磁気センサが一体となるように成形したりする必要がない。
【0011】
請求項4に記載の発明は、塑性変形可能な材質で形成される棒状の連結部に複数のマグネット部を射出形成した後、各マグネット間を連結する連結部を曲げ加工することをその要旨としている。
【0012】
同製造方法によれば、棒状の連結部に複数のマグネット部を射出形成し、連結部を曲げ加工することで、連結部一体型のプラスチックマグネットを所望の形状とすることができる。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、プラスチックマグネットにおいて、成形の自由度の高い連結部一体型のプラスチックマグネット及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本実施形態におけるヨークフレームの上面図。
【図2】本実施形態におけるマグネット部を成形する金型の断面図。
【図3】本実施形態におけるマグネット部が成形された状態におけるヨークフレームの上面図。
【図4】本実施形態における切断後のプラマグの上面図。
【図5】本実施形態における切断後のプラマグの側面図。
【図6】本実施形態における曲げ加工後のプラマグの側面図。
【図7】本実施形態における磁性体が離間した状態での近接スイッチの概略図。
【図8】本実施形態における着磁コイルにより着磁されるプラマグの概略図。
【図9】本実施形態における磁性体が接近した状態での近接スイッチの概略図。
【図10】他の実施形態におけるプラマグの上面図。
【図11】他の実施形態におけるプラマグの上面図。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明にかかる連結部一体型のプラスチックマグネット(以下、略してプラマグという)を近接スイッチに具体化した一実施形態について図1〜図9を参照して説明する。
【0016】
まず、図7を参照して近接スイッチ2について簡単に説明する。
近接スイッチ2は双極性の磁場(磁界)を発生させるコ字状のプラマグ5と、前記磁場の変化を検出する磁気センサ30と、同磁気センサ30に対して接近、離間することで前記磁場に変化を生じさせる磁性体19と、を備える。
【0017】
プラマグ5の内側に設置される磁気センサ30は磁性体19の接近を磁界の変化を通じて検出する。正確には、磁気センサ30は磁界に応じた電圧を出力する。磁気センサ30の出力電圧が所定しきい値を超えるか否かに基づき近接スイッチ2のオン、オフの判断がされる。なお、磁気センサ30はホール素子、MR(磁気抵抗)素子等あるが、磁界の変化を検出可能であれば何れの種類のものであってもよい。
【0018】
次に、近接スイッチ2に備えられるプラマグ5の製造方法について説明する。
図1に示すように、プラマグ5を成形するにあたり軟磁性体である軟鉄等の金属にてヨークフレーム10を成形する。ヨークフレーム10は下側に開口するコ字状のフレーム部11と、その開口方向に対して垂直方向へ延びるヨーク部12と、が一体で形成されている。ヨーク部12は開口方向に一定間隔を有し複数本(本例においては4本)設けられている。
【0019】
各ヨーク部12には自身に直交する方向に延びる成形部14が形成されている。成形部14はヨーク部12の延出方向において対照となる位置に一対設けられている。各ヨーク部12の両成形部14間には帯状の曲げ部16が形成されている。
【0020】
成形部14には図1に2点差線で示すように、直方状のマグネット部20が射出成形される。マグネット部20はプラスチック等の樹脂に磁性粉を混合してなるプラスチックマグネットで形成される。プラスチックマグネットは、射出成形にて所望の形状とすることができる点で、焼結マグネットに比べて優れている。
【0021】
具体的には、図2に示すように、マグネット部20を形成する一対の金型25,26は、ヨーク部12の延出方向に成形部14が直交する面に対して垂直方向に変位する。両金型25,26は互いに接触した状態において、自身の内部に成形部14を内包するキャビティ27(空間)を形成する。そして、金型26の側部に形成される湯路28を介してプラスチックマグネットの原材料を熱で溶かしてなる溶融液がキャビティ27に射出される。キャビティ27に充填された溶融液が冷却され固化することで、図3に示すように、マグネット部20がヨーク部12に一体的に形成される。このように、ヨーク部12の延出方向に対して直交する成形部14の外周にマグネット部20を成形することで、成形部14がマグネット部20の抜け止めの機能を果たす。なお、この時点においては、マグネット部20は着磁されておらず磁化していない。
【0022】
次に、ヨーク部12のフレーム部11側を切断する。正確には、ヨーク部12はマグネット部20のフレーム部11側の側面と同一面を形成するように切断される。この結果、図4に示すように、両マグネット部20がヨーク部12、主に曲げ部16を介して連結されてなるプラマグ5が形成される。
【0023】
前述のように、曲げ部16を含むヨークフレーム10は塑性変形可能である金属で形成されている。また、図5に示すように、両マグネット部20を連結する曲げ部16は棒状、正確には長板状で形成されている。このため、曲げ部16を曲げることでプラマグ5を所望の形状とすることができる。本実施形態においては、図6に示すように、マグネット部20を接近させる態様で曲げ部16を同曲げ部16の延出方向に等間隔で2箇所直角に屈曲させる。これにより、曲げ部16、ひいてはプラマグ5はコ字状に成形される。
【0024】
次に、図7に示すように、プラマグ5には磁気センサ30が組みつけられる。当該磁気センサ30は例えばエポキシ樹脂(熱硬化性樹脂)からなる筐体31に覆われて密封されている。本実施形態においては、図7に示すように、筐体31は両マグネット部20に挟み込まれて保持されている。このように、曲げ部16を折り曲げることで、プラマグ5を所望の形状とすることができ、さらに磁気センサ30をプラマグ5に組み付けることができる。
【0025】
次に、マグネット部20の着磁を通じて同マグネット部20を磁化させる。図8に示すように、着磁は例えば導線が巻き回されてなる着磁コイル33が発する磁場により行われる。当該着磁コイル33には、パルス電流が流され、それに応じて磁場が形成される。プラマグ5の両マグネット部20反対側を着磁コイル33の一端側(磁束が出て行く側)に接近させる。これにより、プラマグ5は着磁コイル33が形成する磁場の磁束方向と同方向の磁束方向を有することとなる。すなわち、両マグネット部20はN極となり、両マグネット部20の反対側のヨーク部12はS極となる。なお、静磁場により着磁する方法を用いてプラマグ5の着磁を行ってもよい。この着磁によりプラマグ5は完成する。
【0026】
プラマグ5は両マグネット部20間に金属からなるヨーク部12(主に曲げ部16)が介在してなる。ここで、金属材はプラスチックマグネット材に比べて安価である。このため、全体をプラスチックマグネット材で成形したプラマグに比べて、プラスチックマグネット材の使用量を減らすことができ、プラマグ5の価格を抑えることができる。このように、両マグネット部20間にマグネットではないヨーク部12を介した構成とすることにより、両マグネット部20により近接スイッチ2の機能に必要とされる磁界(磁束密度)が得られるばかりでなく、後述のようにプラマグ5ひいては近接スイッチ2の性能を向上させることができる。また、金属はプラスチックマグネットに比べて弾性があり欠けが生じにくいため、プラマグ5の耐久性を向上させることができる。
【0027】
次に、着磁されたプラマグ5の特性について述べる。
図7においては、磁性体19がプラマグ5に磁気的影響が及ばない程度に十分離間した状態にある。この状態におけるプラマグ5の磁束はN極の両マグネット部20から同プラマグ5の外側及び内側を通過してS極側であるヨーク部12に向かう。そして、磁束はヨーク部12を通じてマグネット部20に戻る。ここで、軟磁性体である金属で形成されるヨーク部12はプラスチックマグネット等の磁石に比べて外部に漏らす磁束は少ない。このため、例えば、全体をプラスチックマグネットで形成したプラマグに比べて、両マグネット部20付近の磁束密度を大きくすることができる。ここで、磁束密度とは単位面積当りの磁束の面密度である。また、磁束密度が向上するところ、プラマグ5の磁束の拡散も抑制される。上記のようなプラマグ5の磁束密度の向上は近接スイッチ2の検出精度向上に寄与する。従って、マグネット部20にヨーク部12を介することで、プラマグ5自体の特性を向上させるとともに、近接スイッチ2の性能を向上させることができる。
【0028】
次に、近接スイッチ2の動作態様について説明する。
前述のように、磁気センサ30を備えたプラマグ5に磁性体19が組み合わされて近接スイッチ2を構成する。図7に示したプラマグ5に磁気的影響が及ばない程度に十分離間した状態において、両マグネット部20の磁性体19側からの磁束は同プラマグ5の両側方を経てS極側となるヨーク部12に向かう。磁気センサ30はプラマグ5の内方の磁束に応じた電圧を出力する。この状態においては、磁気センサ30の出力電圧は所定しきい値を超えてスイッチがオン状態とされる。
【0029】
また、図9に示すように、プラマグ5のマグネット部20側に磁性体19が接近したときには、N極である両マグネット部20からの磁束は磁性体19に向かう。これに伴い、上記図7の状態において磁気センサ30が検出していた磁束は十分に検出されなくなる。すなわち、磁気センサ30の出力電圧は所定しきい値以下となりスイッチがオフ状態となる。
【0030】
以上、説明した実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
(1)プラマグ5は両マグネット部20がヨーク部12に連結されてなる。ここで、ヨーク部12は塑性変形可能に設けられているところ、ヨーク部12を曲げ加工することでプラマグ5を所望の形状とすることができる。これにより、プラマグ5の成形の自由度が高まる。
【0031】
(2)ヨーク部12を軟磁性体である金属で形成することで、同ヨーク部12を通過する磁束の漏れを抑制することができる。これにより、プラマグ5の磁気特性が向上する。
(3)ヨーク部12は磁気センサ30を保持するように、同磁気センサ30を内包する筐体31を抱え込む態様にて曲げ加工される。これにより、マグネット部20により筐体31を介して磁気センサ30は保持される。従って、プラマグ5に磁気センサ30を接着剤で固着したり、プラマグ5及び磁気センサが一体となるように新たな成形したりする必要がない。
【0032】
(4)棒状のヨーク部12に複数のマグネット部20を射出形成し、ヨーク部12を曲げ加工する工程により、プラマグ5を所望の形状とすることができる。なお、ここで棒状とは円柱状の棒、板状の棒等の各種棒形状をいう。
【0033】
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
・上記実施形態においては、曲げ部16を折り曲げて筐体31及び磁気センサ30を設置した後に着磁していた。しかし、着磁のタイミングはこれに限定されない。すなわち、図4に示すように、曲げ部16が折り曲げられる前の直線状のプラマグ5に対して着磁を行ってもよい。この場合には、着磁コイル33の一端側に同着磁コイル33の磁束方向にプラマグ5が沿うように接近させる。これにより、一方のマグネット部20はS極となり、他方のマグネット部20はN極となる。その後、曲げ部16をコ字状に折り曲げることで、図10に示すように、両端にN極及びS極を有するコ字状のプラマグ5が形成される。この場合であっても、ヨーク部12を介してN極側のマグネット部20からS極側のマグネット部20へ向かう磁束の漏れは抑制されて、プラマグ5の磁気特性は向上する。
【0034】
・上記実施形態においては、磁気センサ30は筐体31を介してコ字状のプラマグ5のマグネット部20に挟まれて保持されていた。しかし、プラマグ5内に筐体31が位置した状態において、プラマグ5の外周を密封するように図示しないケースを射出成形してもよい。これにより、磁気センサ30はプラマグ5と完全に一体となる。このとき、筐体31は耐熱性に優れるエポキシ樹脂であるため、前記ケースを射出成形する際の前記ケースの原材料である溶融液の熱により溶解することはない。
【0035】
また、磁気センサ30を筐体31で覆うことなく、直接にコ字状のプラマグ5内に設置してもよい。この場合には、上記と同様に、プラマグ5の外周を密封するように図示しないケースを成形することで、磁気センサ30をプラマグ5と一体に成形できる。この場合には、筐体31を成形する手間がない。
【0036】
・上記実施形態においては、曲げ部16をコ字状に曲げることで、コ字状のプラマグ5を成形していた。しかし、曲げ部16の曲げ方はこれに限定されない。例えば、図11に示すように、曲げ部16を円形に形成してもよい。この場合であっても、磁束はヨーク部12を介してN極側のマグネット部20からS極側のマグネット部20へ向かう。このため、漏れ磁束は抑制されて、プラマグ5の磁気特性は向上する。
【0037】
・上記実施形態においては、各ヨーク部12には2つのマグネット部20が成形されていたが、ヨーク部12に成形されるマグネット部20は3つ以上であってもよい。これにより、いっそう多様な構成のプラマグ5を成形できる。例えば、単一のヨーク部12に連続、かつ交互にN極及びS極のマグネット部20を形成し、ヨーク部12を円形に曲げる。これにより、回転モータに利用可能なプラマグ5を成形できる。
【0038】
・上記実施形態においては、磁気センサ30はプラマグ5に筐体31を介して保持されていたが、磁気センサ30はプラマグ5に保持されていなくてもよい。すなわち、磁気センサ30はプラマグ5に固着されていてもよいし、プラマグ5から離間した位置にあってもよい。プラマグ5から磁気センサ30が離間した位置にある場合には、プラマグ5及び磁気センサ30の外側を囲む樹脂ケースを成形することで、プラマグ5及び磁気センサ30を一体とすることができる。
【0039】
・上記実施形態においては、曲げ部16は板状に形成されていたが、曲げ部16の形状はこれに限定されず、例えば円柱状であってもよい。
・上記実施形態においては、ヨーク部12は軟磁性体である金属で形成されていたが、ヨーク部12を軟磁性体以外の塑性変形可能な材質で形成してもよい。この場合にはヨーク部12は両マグネット部20を連結するヨーク部12として機能し、自身が塑性変形することでプラマグ5の自由度の高い成形が可能となる。
【0040】
・上記実施形態においては、プラマグ5を成形するにあたり、ヨーク部12を切断した後に曲げ部16を曲げ加工していた。しかし、例えばプレス機等を使用することで切断と曲げ加工を同時に行ってもよい。
【0041】
次に、前記実施形態から把握できる技術的思想をその効果と共に記載する。
(イ)請求項4に記載の連結部一体型のプラスチックマグネットにおいて、一定間隔毎に配置される複数の前記連結部を囲む態様で、これら同連結部と一体形成される枠状のフレームが設けられ、マグネット部を射出成形した後に前記フレームと前記連結部とは切り離される連結部一体型のプラスチックマグネットの製造方法。
【0042】
同構成によれば、フレームに一体で形成される複数の連結部に連続的にマグネット部を射出成形することで、一つのフレームにて、複数の連結部一体型のプラスチックマグネットを成形することができる。
【符号の説明】
【0043】
2…近接スイッチ、5…プラマグ(連結部一体型のプラマグ)、10…ヨークフレーム、11…フレーム部、12…ヨーク部(連結部)、14…成形部、16…曲げ部、19…磁性体、20…マグネット部、30…磁気センサ、31…筐体、33…着磁コイル。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
プラスチックマグネットにより形成されるとともに、磁極となる複数のマグネット部と、
塑性変形可能な材質で形成されるとともに、前記各マグネット部間を連結する連結部と、を備える連結部一体型のプラスチックマグネット。
【請求項2】
請求項1に記載の連結部一体型のプラスチックマグネットにおいて、
前記連結部は軟磁性体でなる連結部一体型のプラスチックマグネット。
【請求項3】
請求項1又は2に記載の連結部一体型のプラスチックマグネットにおいて、
前記連結部が一対の前記マグネット部を連結して構成され、
前記マグネット部からの磁界を検出する磁気センサを前記連結部一体型のプラスチックマグネットが保持可能に前記連結部は前記磁気センサを内包する態様にて塑性変形されてなる連結部一体型のプラスチックマグネット。
【請求項4】
塑性変形可能な材質で形成される棒状の連結部に複数のマグネット部を射出形成した後、各マグネット間を連結する連結部を曲げ加工する連結部一体型のプラスチックマグネットの製造方法。
【請求項1】
プラスチックマグネットにより形成されるとともに、磁極となる複数のマグネット部と、
塑性変形可能な材質で形成されるとともに、前記各マグネット部間を連結する連結部と、を備える連結部一体型のプラスチックマグネット。
【請求項2】
請求項1に記載の連結部一体型のプラスチックマグネットにおいて、
前記連結部は軟磁性体でなる連結部一体型のプラスチックマグネット。
【請求項3】
請求項1又は2に記載の連結部一体型のプラスチックマグネットにおいて、
前記連結部が一対の前記マグネット部を連結して構成され、
前記マグネット部からの磁界を検出する磁気センサを前記連結部一体型のプラスチックマグネットが保持可能に前記連結部は前記磁気センサを内包する態様にて塑性変形されてなる連結部一体型のプラスチックマグネット。
【請求項4】
塑性変形可能な材質で形成される棒状の連結部に複数のマグネット部を射出形成した後、各マグネット間を連結する連結部を曲げ加工する連結部一体型のプラスチックマグネットの製造方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公開番号】特開2011−18700(P2011−18700A)
【公開日】平成23年1月27日(2011.1.27)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−161043(P2009−161043)
【出願日】平成21年7月7日(2009.7.7)
【出願人】(000003551)株式会社東海理化電機製作所 (3,198)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成23年1月27日(2011.1.27)
【国際特許分類】
【出願日】平成21年7月7日(2009.7.7)
【出願人】(000003551)株式会社東海理化電機製作所 (3,198)
【Fターム(参考)】
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