JPH05161341A

JPH05161341A - 超小型回転駆動装置およびその磁気ギヤの製造方法

Info

Publication number: JPH05161341A
Application number: JP29344191A
Authority: JP
Inventors: Akira Mochizuki; 晃望月; Koji Ikuta; 幸士生田
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1991-11-08
Filing date: 1991-11-08
Publication date: 1993-06-25

Abstract

(57)【要約】【目的】マイクロモーターの回転を伝達する際のエネ
ルギー損失を低下させ、しかも、前記回転の伝達精度を
向上させる。【構成】マイクロモーターを、例えば矢印Ａ方向に駆
動させると、第一の磁気ギヤ１が矢印Ａ方向に回転す
る。ここで、第一の磁気ギヤ１および第二の磁気ギヤ２
には、隙間ａを介して互いに相異なる磁極３ａ，３ｂが
配置され、しかも、これらの磁極３ａ，３ｂ間には磁界
が形成されているため、第一の磁気ギヤ１の回転に伴い
第二の磁気ギヤ２が矢印Ｂ方向に回転し、前記マイクロ
モーターの回転が、非接触のまま第二の磁気ギヤ２へと
伝達される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シリコン基板等に設置
されたマイクロモーターにより駆動され、前記シリコン
基板上における動力あるいは情報の伝達手段として使用
されるマイクロギヤに係わり、特に、これらマイクロギ
ヤ間の運動を磁気を利用して伝達する超小型回転駆動装
置およびその磁気ギヤの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】シリコン基板等にマイクロモーターを設
置し、このマイクロモーターの回転を利用して前記シリ
コン基板上における動力あるいは情報の伝達を行う場
合、前記マイクロモーターの回転は、一般にマイクロギ
ヤと呼称される微小な部材を介して前記シリコン基板上
を伝達される。

【０００３】そして、このマイクロギヤとして、従来よ
りシリコン等の超薄板を各種エッチングあるいはフォト
レジスト等の方法で成形してなる歯車が用いられてい
る。このマイクロギヤにおいては、前記マイクロモータ
ーの軸に固定され、前記マイクロモーターと同軸に回転
する平歯車に隣接する他の歯車を噛み合わせて連動させ
ることにより、前記マイクロモーターの回転を伝達して
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ここで、前記マイクロ
ギヤは直径が最大でも５００ミクロン程度と極めて微小
な部材であるため、上記従来のマイクロギヤにおいて
は、特に歯車の成形に際して非常に高い加工精度が要求
されていた。しかしながら、前記各種エッチングあるい
はフォトレジスト等の成形方法では上記精度を維持する
ことが困難となる場合があり、その結果、前記マイクロ
モーターの回転が必ずしも正確に伝達されないという問
題があった。

【０００５】また、連動する歯車が互いに接触している
ため連動によるエネルギーの損失が比較的大きく、微弱
な信号伝達を行うことが困難となる場合があった。更
に、歯車間に異物等が侵入した場合歯車の回転に支障が
生じる等の問題もあった。

【０００６】一方、前記歯車が過負荷状態になると、こ
の負荷により前記歯車の側面にその回転方向向きの応力
が生じるが、上記従来のマイクロギヤにおいては、その
応力が前記歯車の連動部分に集中し、その結果前記歯車
が破損しやすくなるという問題もあった。これは、機械
的強度の小さいマイクロギヤの場合、重要な問題であ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたもので、基板上に、一対の回転体
をこれらの外周の一部が対向した状態で回転可能に配置
するとともに、各回転体を回転させた際に他方の回転体
と対向しうる対向面にこれら対向面の周方向に沿って多
数の磁極が配列された着磁部が形成され、一方の回転体
が回転すると、その着磁部と他方の回転体の着磁部との
間に働く磁力により他方の回転体が回転するような構成
を有するか、

【０００８】もしくは、回転体と、直線状側面を有しそ
の長手方向に進退可能な直動部材とを、前記回転体の外
周および前記直線状側面の一部が対向した状態で基板上
を回転可能に配置するとともに、前記回転体の外周およ
び直動部材の直線状側面には、これらの周方向および長
手方向に沿って多数の磁極が配列された着磁部が形成さ
れ、前記回転体が回転すると、その着磁部と前記直状側
面の着磁部との間に働く磁力により前記直状側面に対す
る前記回転体の位置が相対的に変化するような構成を有
する超小型回転駆動装置であって、

【０００９】特に、この超小型回転駆動装置を構成する
回転体および直動部材が厚さ１０〜１５０μｍの強磁性
体薄板であるか、あるいは、シリコン等からなる厚さ３
００〜１０００μｍの非磁性体製の基板上に強磁性体膜
を形成してなり、

【００１０】しかも、前記回転体および直動部材を製造
する場合には、強磁性体薄板、または非磁性体基板上に
強磁性体薄膜を形成した複合薄板からなるギヤ素材の全
体に磁界をかけつつ前記ギヤ素材の磁極を形成すべき部
位の表面に局部的にレーザーを照射するか、

【００１１】もしくは前記ギヤ素材の全体をその厚さ方
向に着磁後前記ギヤ素材の磁極を形成すべき部位の表面
に局部的にレーザーを照射することにより、レーザー照
射部位の温度をキュリーポイント以上とするか、

【００１２】あるいは、前記ギヤ素材に磁気ヘッドを用
いての磁極を形成すべき部位の表面に局部的に磁界をか
けることを特徴とするものである。

【００１３】

【作用】本発明の超小型回転駆動装置においては、各磁
気ギヤ間を非接触とし、磁力により回転の伝達を行うた
め、これら各磁気ギヤの成形精度が比較的低くてもよ
く、高精度の機械加工技術を必要としないため、容易か
つ安価に製造可能である。

【００１４】また、連動する磁気ギヤが互いに接触しな
いため、連動によるエネルギーの損失が小さく、従っ
て、前記マイクロモーターのトルク伝達範囲が拡大され
るとともに、従来より微弱な信号伝達も可能となる。更
に、前記磁気ギヤの摩滅や、前記磁気ギヤ間における摩
擦抵抗の増加等を始めとする前記磁気ギヤの経時変化が
ないうえ、前記磁気ギヤ間に異物等が侵入した場合でも
前記磁気ギヤの回転が阻害されない。

【００１５】しかも、前記磁気ギヤ間連動部分における
応力集中がないため、前記磁気ギヤに過負荷がかかった
場合でもその磁気ギヤが空転するだけで済み、前記磁気
ギヤの破損が防止される。

【００１６】

【実施例】以下、図面に基づき、本発明の実施例につい
て更に詳しく説明する。図１は、本発明に係る超小型回
転駆動装置の一実施例を模式的に示すものである。図１
において、シリコン基板（図示せず）上には、マイクロ
モーター（図示せず）がその軸を前記シリコン基板の表
面に対して垂直に突出させた状態で設置されており、そ
こに、平板環状をなす第一の磁気ギヤ１が前記軸を中心
として回転可能に装着されている。また、前記シリコン
基板上の前記第一の磁気ギヤ１と隣接する位置には、平
板環状をなす第二のギヤ２が、その外周の一部を第一の
磁気ギヤ１と対向させた状態で、しかも、第一の磁気ギ
ヤ１と同一の高さに自らの軸を中心として回転可能に配
置されている。そして、対向する第一の磁気ギヤ１の外
周と第二の磁気ギヤ２の外周との間には、隙間ａが形成
されている。

【００１７】ここで、第一の磁気ギヤ１および第二の磁
気ギヤ２の表面はいずれも強磁性体からなり、その外周
部には着磁部３ａ，３ｂが形成されている。そして、こ
の着磁部３ａ，３ｂにはそれぞれＮ極３ｃ，３ｅおよび
Ｓ極３ｄ，３ｆが周方向に沿って交互に形成されてい
る。また、Ｎ極３ｃ，３ｅおよびＳ極３ｄ，３ｆの前記
周方向の幅はそれぞれ同一とされ、隙間ａの幅は、この
隙間ａを介して第一の磁気ギヤ１および第二の磁気ギヤ
２間に磁界が形成可能な距離とされている。

【００１８】その結果、対向する第一の磁気ギヤ１の外
周および第二の磁気ギヤ２の外周には隙間ａを挟んで常
に互いに相異なる磁極を有する着磁部３ａ，３ｂが位置
し、この各着磁部３ａ，３ｂ間において磁界が形成され
る。

【００１９】なお、Ｎ極３ｃ，３ｅおよびＳ極３ｄ，３
ｆの数は各磁気ギヤ１，２が円滑に回転するよう、各磁
気ギヤ１，２の外径および負荷荷重等を考慮して決定さ
れる。また、Ｎ極３ｃ，３ｅおよびＳ極３ｄ，３ｆの周
方向の幅は上記実施例ではそれぞれ同一としたが、必要
に応じ、図２に示すように、同一の磁気ギヤにおける互
いに相異なる磁極の間で変化させてもよい。更に、各磁
気ギヤ１，２における負荷荷重は前記マイクロモーター
のトルクによって設定されるが、隙間ａの幅および前記
磁界における磁気の強度を変化させることによっても設
定可能である。

【００２０】図１において、前記マイクロモーターを、
例えば矢印Ａ方向に駆動させると、それに伴い第一の磁
気ギヤ１が矢印Ａ方向に回転する。ところが、前述の通
り第一の磁気ギヤ１および第二の磁気ギヤ２には隙間ａ
を介して互いに相異なる磁極を有する着磁部３ａ，３ｂ
が位置し、この各着磁部３ａ，３ｂ間において磁界が形
成されているため、第二の磁気ギヤ２は、前記磁界を維
持する方向、すなわち矢印Ｂ方向に回転する。

【００２１】そして、前記マイクロモーターの回転によ
りこの現象が繰り返される結果、第一の磁気ギヤ１の矢
印Ａ方向への回転とともに第二のギヤ２が矢印Ｂ方向に
連続的に回転し、前記マイクロモーターの回転が非接触
のまま第二の磁気ギヤ２へと伝達される。一方、前記マ
イクロモーターの回転を停止させると第一の磁気ギヤ１
も停止するが、上記の通り第一の磁気ギヤ１の回転と第
二の磁気ギヤ２の回転とは磁界により連動されているの
で、第二の磁気ギヤ２もまた停止する。

【００２２】なお、第二の磁気ギヤ２の前記シリコン基
板への設置方法として、本実施例においては、図３に示
すようにシリコン基板４上に形成された短円柱状の凸部
５を第二の磁気ギヤ２の内周面にはめこむ方法が採られ
ているが、これは、第二の磁気ギヤ２の重量を低減さ
せ、第二の磁気ギヤ２の回転に要するエネルギー損失を
抑えるとともに、第二の磁気ギヤ２の回転時における安
定性を高めるためである。

【００２３】また、図４に示すように、シリコン基板４
上の第二の磁気ギヤ２の周囲に相当する位置にガイド凸
部５ａを形成し、このガイド凸部５ａにより第二の磁気
ギヤ２を回転自在に位置規制してもよい。

【００２４】次に、本発明の超小型回転駆動装置に用い
られる磁気ギヤ１，２の製造方法について以下に述べ
る。

【００２５】まず、本発明の磁気ギヤに用いられる素材
としては、シリコンを始めとする各種非磁性体製で、平
板状をなす基板の少なくとも一方の面に真空蒸着もしく
は接着等の方法により強磁性体の薄膜を形成させたもの
か、あるいは前記磁性体を薄板状としたものが用いられ
る。

【００２６】この場合、前記磁性体としては、ネオジム
−鉄−ボロン合金、サマリウムコバルト、フェライト磁
石、アルニコ磁石、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ合金等が挙げられ
るが、これらの磁性体は非晶質であることが望ましい。
これは、前記磁性体が結晶質であると、磁気特性は良好
だが、結晶磁気異方性や歪異方性等の原因により異方性
が生じ、その結果、磁化の分布に不均質性が生じる等の
悪影響が生じるおそれがあるためである。

【００２７】なお、前記素材として非磁性体の基板上に
前記強磁性体の薄層を形成させたものを用いる場合、前
記シリコン板の厚さは３００〜１０００μｍ程度、前記
薄層の厚さは１０〜１５０μｍ程度であることが望まし
い。これは、１０μｍ以下では磁場の強さや強度等の問
題があり、一方、１５０μｍ以上では加工精度等の問題
が生じる可能性があるためである。

【００２８】また、前記素材として、前記磁性体を薄板
状としたものを用いる場合、前記磁性体の厚さは１０〜
１５０μｍ程度であることが望ましい。これは、１０μ
ｍ以下では磁場の強さや強度等の問題があり、一方、１
５０μｍ以上では加工精度等の問題が生じる可能性があ
るためである。

【００２９】次に、前記素材を各種エッチングあるいは
フォトレジスト等の方法で所定の形状に成形してギヤ素
材とする。本実施例における磁気ギヤの場合、ギヤ素材
の成形形状は平板環状とし、その直径は例えば５０〜５
００μｍ程度とする。但し、本発明は、この数値に限定
されない。

【００３０】そして、このギヤ素材を局部的に着磁し、
例えば図１に示すような位置に磁極を形成させることに
より磁気ギヤを完成させる。ここで、前記ギヤ素材に対
する着磁方法として、例えば以下に示すような各種の方
法が挙げられる。

【００３１】図５は、前記ギヤ素材に対するレーザー照
射装置１５を用いた着磁方法の例を示すものである。こ
のレーザー照射装置１５において、符号９はレーザー発
生部で、ここから発射されたレーザー８は屈折部１０を
照射し、屈曲部１０に設置されたプリズム１０ａの作用
によりその照射方向を変え、屈曲部１０の下方に位置す
る集光部１１のレンズ１１ａをレンズ１１ａの軸方向か
ら照射する。その結果、レーザ８はレンズ１１ａの作用
により極めて指向性の高い光線とされる。

【００３２】一方、集光部１１の下方には、円盤状をな
し、上下面にそれぞれ相異なる磁極６ａ，６ｂが形成さ
れた磁石６が配置され、レーザー８の照射により、磁石
６上の物体を極めて高精度かつ局部的に加熱することが
可能となっている。この場合、前記物体に対するレーザ
ー８の照射範囲は、レンズ１１ａの絞り、もしくはレン
ズ１１ａと磁石６表面との間の距離を変化させることに
よって決定される。また、磁石６はその軸線を中心に回
転可能とされている。

【００３３】着磁の際には、磁石６上に前記素材からな
る平板環状のギヤ素材７を磁石６と同軸に搭載し、その
状態でギヤ素材７の直上からギヤ素材７の表面に対し垂
直にレーザー８を照射して、レーザー照射部位７ａの表
面温度をキュリーポイント以上とする。その結果、磁石
６の作用によりギヤ素材７のうちレーザー照射部位７ａ
のみが着磁される。

【００３４】しかも、レーザー照射部位７ａがギヤ素材
７の周方向に沿って一定の間隔で配列されるよう磁石６
を回転させながら断続的にレーザー８の照射を行うこと
により、ギヤ素材７のうち隣接するレーザー照射部位７
ａに挟まれた部分に磁界が形成されるため、その部分に
はこの磁界に沿って着磁部位と逆向きの磁極が形成され
る。その結果、ギヤ素材７の表面には、周方向に沿って
互いに相異なる磁極が交互に形成される。

【００３５】あるいは、前記磁石６に代えて、前記磁石
と同様の形状でしかもその軸線に沿って回転可能な非磁
性製の台座を配置し、この台座上に、あらかじめ着磁し
て上下面にそれぞれ相異なる磁極を形成させた平板環状
のギヤ素材７を前記台座と同軸に搭載し、その状態でレ
ーザー照射装置１５を用いてギヤ素材７の表面に対して
垂直にレーザー８を照射し、レーザー照射部位７ａの表
面温度をキュリーポイント以上とする方法もある。

【００３６】その結果、図６に示すように、ギヤ素材７
のうちレーザー照射部位７ａのみが消磁され、この消磁
部位を介して着磁部位７ｂの間に磁界Ｘが形成されるた
め、前記消磁部位にはこの磁界Ｘに沿って着磁部位７ｂ
と逆向きの磁極が形成される。この場合でも、レーザー
照射部位７ａがギヤ素材７の周方向に沿って一定の間隔
で配列されるよう前記台座を回転させながらレーザー８
の照射を行うことにより、ギヤ素材７の表面に周方向に
沿って互いに相異なる磁極を交互に形成させることが可
能である。

【００３７】更に、図５の装置を用い、磁石６上に、あ
らかじめ着磁して上下面にそれぞれ相異なる磁極が形成
された平板環状のギヤ素材７を、磁石６と同軸をなし、
しかも形成物７の下面に形成された磁極が磁石６の上面
に形成された磁極が互いに相異なる磁極をなすように搭
載し、その状態でレーザー照射装置１５を用いてギヤ素
材７の表面に対して垂直にレーザー８を照射し、レーザ
ー照射部位７ａの表面温度をキュリーポイント以上とす
る方法もある。

【００３８】その結果、磁石４の作用によりレーザー照
射部位７ａには着磁部位７ｂと逆向きの磁極が形成され
る。この場合でも、レーザー照射部位７ａがギヤ素材７
の周方向に沿って一定の間隔で配列されるよう磁石６を
回転させながらレーザー８の照射を行うことにより、ギ
ヤ素材７の表面に周方向に沿って互いに相異なる磁極を
交互に形成することができる。

【００３９】ここで、ギヤ素材７は極めて薄い板状をな
しているので、上記の各着磁方法においては、ギヤ素材
７を同軸に複数枚重ねた状態でレーザー８の照射を行
い、これら複数枚の形成物におけるレーザー照射部位７
ａの温度を全てキュリーポイント以上とすることによ
り、複数の形成物７に同時に磁極を形成させることも可
能である。

【００４０】一方、上記のようなレーザー照射装置１５
を使用せずにこのギヤ素材を着磁し、磁気ギヤを完成さ
せる方法もある。そのような着磁方法としては、例えば
以下に示すような方法が挙げられる。

【００４１】図７において、符号１２はコの字状をなす
磁気ヘッド１２で、その対向する先端部には互いに相異
なる磁気を帯びた磁極１３ａ，１３ｂが形成されてい
る。また、磁気ヘッド１２の磁極１３ａ，１３ｂから等
距離となる位置にはコイル１４が巻回され、このコイル
１４は通電可能となっている。

【００４２】そして、磁極１３ａ，１３ｂ間に形成され
た隙間には、平板環状をなすギヤ素材７が、その上下面
が磁極１３ａ，１３ｂの先端面と平行かつ自らの軸線を
中心に回転可能となるよう配置されている。この状態で
コイル１４に通電すると、磁極１３ａ，１３ｂ間に磁界
が形成され、その結果、ギヤ素材７のうち磁気ヘッド１
３に挟まれた部分が前記磁界と同方向に着磁され、その
部分に磁極が形成される。

【００４３】ここで、磁極７ｃがギヤ素材７の周方向に
沿って一定の間隔で配列されるようギヤ素材７を回転さ
せながら断続的にコイル１４への通電を行うことによ
り、ギヤ素材７のうち隣接する磁極７ｃに挟まれた部分
に磁界が形成されるため、その部分にはこの磁界に沿っ
て着磁により形成されたものとは逆向きの磁極が形成さ
れる。その結果、ギヤ素材７の表面には、周方向に沿っ
て互いに相異なる磁極が交互に形成される。

【００４４】また、図７に示すように、平板環状をなす
ギヤ素材７を自らの軸線を中心に回転可能となるよう配
置し、その上面側もしくは下面側に磁気ヘッド１２ａを
設置してもよい。この場合、磁気ヘッド１２ａの位置は
その長手方向がギヤ素材７の径方向と一致するような位
置とし、また、磁極１３ａ，１３ｂの向きは、コイル１
４に通電し磁極１３ａ，１３ｂ間に磁界を形成させた場
合、その磁界がギヤ素材７の表面を垂直に通過するよう
な向きとする。

【００４５】そして、この状態でコイル１４に通電して
磁気極１３ａ，１３ｂ間に磁界を形成させると、ギヤ素
材７のうち磁極１３ａ，１３ｂの直上または直下に位置
する部分がそれぞれ隣接する磁気ヘッドと同一の磁気に
着磁され、その部分に磁極７ｄが形成される。

【００４６】この場合においても、磁極７ｄがギヤ素材
７の周方向に沿って一定の間隔で配列されるようギヤ素
材７を回転させながら断続的にコイル１４への通電を行
うことにより、ギヤ素材７のうち隣接する磁極７ｄに挟
まれた部分に磁界が形成される。そのため、その部分に
はこの磁界に沿って着磁により形成されたものとは逆向
きの磁極７ｅが形成され、その結果、ギヤ素材７の表面
には周方向に沿って互いに相異なる磁極７ｄ，７ｅが交
互に形成される。

【００４７】なお、図７に示す装置を用いた着磁方法に
おいては、一回の着磁操作によりギヤ素材７の径方向に
沿って相異なる磁極を形成させることができる。従っ
て、図９に示すように、ギヤ素材７の径方向に相異なる
磁極７ｄ，７ｅを形成させることが可能である。また、
着磁性を向上させる目的で、必要に応じ着磁部位をキュ
リーポイント以上の温度で加熱してもよい。

【００４８】一方、上記実施例の超小型回転駆動装置に
おいては、図１および図２に示すような、第一の磁気ギ
ヤ１と第二の磁気ギヤ２双方の外周部に磁極が形成され
た磁気ギヤを用いたが、必要に応じ、図１０または図１
１に示すような磁気ギヤの組合せとすることもできる。

【００４９】図１０において、符号１ａは円盤状ないし
は平板環状をなす第一の磁気ギヤ１ａで、その外周には
周方向に沿って磁極１６ａ，１６ｂが形成されている。
更に、第一の磁気ギヤ１ａはマイクロモーターの出力軸
に同軸に取り付けられている。また、符号２ａは平板環
状をなす第二の磁気ギヤで、その内周には周方向に沿っ
て磁極１６ｃ，１６ｄが形成されている。なお、第一の
磁気ギヤ１ａの外周および第二の磁気ギヤ２ａの内周に
おける各磁極１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄの周方向
の幅は、いずれも同一とされている。

【００５０】そして、第一の磁気ギヤ１ａは、第二の磁
気ギヤ２ａの内周部内にその外周の一部を第二の磁気ギ
ヤ２ａの内周の一部と対向させた状態で、第二の磁気ギ
ヤ２ａと同一の高さに回転可能に配置されている。

【００５１】その結果、対向する第一の磁気ギヤ１ａの
外周および第二の磁気ギヤ２ａの外周には隙間ｐを挟ん
で常に互いに相異なる磁極が位置し、この磁極間におい
て磁界が形成される。従って、実施例の超小型回転駆動
装置においては、この第一のギヤ１ａを前記マイクロモ
ーターにより回転させることにより、第二のギヤ２ａを
図８中矢印Ｃ方向に回転させたり、第二の磁気ギヤ２ａ
を固定した状態で第一のギヤ１ａを回転させることによ
り、第一のギヤ１ａを第二のギヤ２ａの内周面に沿って
回転させることが可能である。

【００５２】一方、図１１において、符号１７はピニオ
ンで、その外周には周方向に沿って磁極１６ａ，１６ｂ
が形成されている。更に、このピニオン１７はマイクロ
モーターの出力軸に同軸に取り付けられている。また、
符号１８は棒状をなすラックで、その長手方向に沿って
前記長手方向に対して一定角度で分割された磁極１６
ｃ，１６ｄが形成されている。なお、ピニオン１７の外
周およびラック１８の長手方向における各磁極１６ａ，
１６ｂ，１６ｃ，１６ｄの周方向の幅は、いずれも同一
とされている。そして、ピニオン１７は、その外周の一
部をラック１８の側面に形成された磁極１６ｃ，１６ｄ
の一部と対向させた状態で、ラック１８と同一の高さに
回転可能に配置されている。

【００５３】その結果、ピニオン１７を前記マイクロモ
ーターにより回転させることにより、ラック１８を図１
１中矢印Ｄ方向に移動させたり、ラック１８を固定した
状態でピニオン１７を回転させることにより、ピニオン
１７をラック１８の長手方向に沿って回転させることが
可能である。そして、これらの各種磁気ギヤを組み合わ
せることももちろん可能である。

【００５４】なお、本発明の超小型回転駆動装置は、前
記マイクロモーターとして通常用いられる静電式モータ
ーの他、必要に応じステッピンモーター等としても利用
可能である。

【００５５】以上説明したように、本発明の超小型回転
駆動装置は、マイクロモーターの回転を、磁気を用い、
しかも互いに接触しない磁気ギヤを介して伝達するもの
である。そのため、従来のマイクロギヤにはない以下の
ような効果を有する。

【００５６】（１）歯車の形成等、高精度の機械加工
技術を必要としないため、容易かつ安価に製造すること
ができる。また、前記マイクロモーターの回転を伝達す
る際におけるエネルギー損失が少なく、回転開始時にお
ける起動トルクが小さいため、前記マイクロモーターの
エネルギーを有効に利用することができる。

【００５７】（２）ギヤの摩滅等による屑の発生がな
いため、医療用機器のように異物の発生を嫌う用途に好
適な動力伝達手段といえる。

【００５８】（３）磁気ギヤ間に異物が侵入した場合
でも、回転伝達が阻害されにくい。

【００５９】（４）磁気ギヤ間にそれら磁気ギヤ間に
形成されている磁界の磁気強度以上の負荷がかかった場
合にも、その負荷が前記磁気強度以下となるまで磁気ギ
ヤがその負荷を解消させる方向に空転するだけで、磁気
ギヤの破損等は起こらない。従って、本発明の磁気ギヤ
をいわゆるトルクリミッターとして利用することも可能
である。この場合、この磁気ギヤは負荷がなくなれば再
度使用可能であるため、従来用いられてきた破壊型のト
ルクリミッターのように使用後交換する必要がなく、ま
た、構造が簡単であるため、低コストであるという利点
を有する。

【００６０】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の磁気ギヤに
おいては、各磁気ギヤ間を非接触とし、磁力により回転
の伝達を行うため、これら各磁気ギヤの成形精度が比較
的低くてもよく、また、高精度の機械加工技術を必要と
しないため、容易かつ安価に製造可能である。

【００６１】また、連動する磁気ギヤが互いに接触しな
いため、連動によるエネルギーの損失が小さく、従っ
て、前記マイクロモーターのトルク伝達範囲が拡大され
るとともに、従来より微弱な信号伝達も可能となる。更
に、前記磁気ギヤの摩滅や前記磁気ギヤ間における摩擦
抵抗の増加等を始めとする前記磁気ギヤの経時変化がな
いうえ、前記磁気ギヤ間に異物等が侵入した場合でも、
前記磁気ギヤの回転が阻害されない。

【００６２】しかも、前記磁気ギヤ間連動部分における
応力集中がないため、前記磁気ギヤに過負荷がかかった
場合でもその磁気ギヤが空転するだけで済み、前記磁気
ギヤの破損が防止される。連動する前記磁気ギヤが互い
に接触しないため、連動によるエネルギーの損失が小さ
く、従って、前記マイクロモーターの回転が伝達可能と
なる範囲が大幅に拡大される。しかも、ギヤの摩滅やギ
ヤ間における摩擦抵抗の増加等を始めとするギヤの経時
変化あるいはギヤの連動に伴う発熱や発音もない。加え
て、ギヤの連動部分における応力集中がないため、ギヤ
に過負荷がかかった場合にでもギヤが破損しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例を示す超小型回転駆動装置
の模式図である。

【図２】本発明の第二実施例を示す超小型回転駆動装置
の模式図である。

【図３】本発明におけるマイクロ磁気ギヤの支持方法の
例を示す模式図である。

【図４】本発明におけるマイクロ磁気ギヤの支持方法の
例を示す模式図である。

【図５】本発明におけるマイクロ磁気ギヤへの着磁方法
の例を示す模式図である。

【図６】本発明におけるマイクロ磁気ギヤへの着磁によ
り形成された磁極の例を示す模式図である。

【図７】本発明におけるマイクロ磁気ギヤへの着磁方法
の例を示す模式図である。

【図８】本発明におけるマイクロ磁気ギヤへの着磁方法
の例を示す模式図である。

【図９】本発明におけるマイクロ磁気ギヤへの着磁によ
り形成された磁極の例を示す模式図である。

【図１０】本発明の第三実施例を示す超小型回転駆動装
置の模式図である。

【図１１】本発明の第四実施例を示す超小型回転駆動装
置の模式図である。

【符号の説明】

１，１ａ第一の磁気ギヤ２，２ａ第二の磁気ギヤ３ａ，３ｂ着磁部３ｃ，３ｄＮ極３ｅ，３ｆＳ極４シリコン基板５凸部５ａガイド凸部６磁石６ａ，６ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，１３ａ，１３ｂ、１６
ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ磁極７ギヤ素材７ａレーザー照射部位７ｂ着磁部位８レーザー９レーザー発生部１０屈折部１０ａプリズム１１集光部１１ａレンズ１２磁気ヘッド１４コイル１５レーザー照射装置１７ピニオン１８ラックＡ，Ｂ，Ｃ磁気ギヤの回転方向Ｄ磁気ギヤの移動方向Ｘ磁界の形成部位

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、一対の回転体をこれらの外周
の一部が対向した状態で回転可能に配置するとともに、
各回転体を回転させた際に他方の回転体と対向しうる対
向面には、これら対向面の周方向に沿って多数の磁極が
配列された着磁部が形成され、一方の回転体が回転する
と、その着磁部と他方の回転体の着磁部との間に働く磁
力により、他方の回転体が回転するよう構成された超小
型回転駆動装置。
【請求項２】回転可能な回転体と、直線状側面を有し
その長手方向に進退可能な直動部材とを、前記回転体の
外周および前記直線状側面の一部が対向した状態で基板
上に回転可能に配置するとともに、前記回転体の外周お
よび前記直動部材の前記直線状側面には、これらの周方
向および長手方向に沿って多数の磁極が配列された着磁
部が形成され、前記回転体が回転すると、その着磁部と
前記直状側面の着磁部との間に働く磁力により、前記直
状側面に対する前記回転体位置が相対的に変化するよう
構成された超小型回転駆動装置。
【請求項３】前記回転体および直動部材は厚さ１０〜
１５０μｍの強磁性体薄板であることを特徴とする超小
型回転駆動装置。
【請求項４】前記回転体および直動部材は厚さ３００
〜６００μｍの非磁性体製の基板上に強磁性体膜を形成
してなることを特徴とする超小型回転駆動装置。
【請求項５】前記基板が厚さ３００〜１０００μｍの
シリコン板であることを特徴とする請求項４記載の超小
型回転駆動装置。
【請求項６】強磁性体薄板、または非磁性体基板上に
強磁性体薄膜を形成した複合薄板からなるギヤ素材の全
体に磁界をかけつつ、前記ギヤ素材の磁極を形成すべき
部位の表面に局部的にレーザーを照射し、照射部位の温
度をキュリーポイント以上とすることを特徴とする超小
型回転駆動装置の磁気ギヤの製造方法。
【請求項７】強磁性体薄板、または非磁性体基板上に
強磁性体薄膜を形成した複合薄板からなるギヤ素材の全
体をその厚さ方向に着磁後、前記ギヤ素材の磁極を形成
すべき部位の表面に局部的にレーザーを照射し、照射部
位の温度をキュリーポイント以上とすることを特徴とす
る前記超小型回転駆動装置の磁気ギヤの製造方法。
【請求項８】強磁性体薄板、または非磁性体基板上に
強磁性体薄膜を形成した複合薄板からなるギヤ素材の磁
極を形成すべき部位の表面に、磁気ヘッドを用いて局部
的に磁界をかけることを特徴とする前記超小型回転駆動
装置の磁気ギヤの製造方法。