CN105280324B - 磁铁单元和磁铁单元的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能形成强力且均匀的磁场并且生产率高的磁铁单元及其制造方法。磁铁单元1包括：相互离开且并列设置的多个主极磁铁2，其具有与磁化方向垂直的主表面3，相邻的所述主表面3彼此的磁极为相反极性；辅助极磁铁6，其配置在相邻的所述主极磁铁2之间，所述辅助极磁铁在自所述主极磁铁2的S极侧向N极侧的方向上被磁化；和连接部4，在所述主表面3的相反侧将所述主极磁铁2彼此连接成一体。

Description

磁铁单元和磁铁单元的制造方法

技术领域

本发明涉及在单面产生强力的磁场的磁铁单元和该磁铁单元的制造方法。

背景技术

当在磁铁形成的磁场中配置线圈使电流流过时，会产生洛伦兹力。利用该洛伦兹力带动磁铁或线圈的电机等的致动器已被广泛地利用于产业领域。

磁场越强或电流量越大，产生的洛伦兹力越强，致动器的力量越大。即，只要加在致动器上的负载恒定，磁场越强或电流量越大，致动器的加速度越大。另外，当磁场的方向或电流的方向中任一者反转时，致动器的加速方向反转。利用这些性质，能够基于线圈中流动的电流的大小和方向控制致动器的动作。

当使致动器工作时，磁铁和线圈的位置关系发生变化。只要均匀磁场的范围广，以恒定的电流量产生的洛伦兹力的强度就能保持恒定。因此，易于正确地控制致动器。

基于以上情况，对于能精密控制的致动器中使用的磁铁，最好使用能形成强力且均匀的磁场的磁铁阵列。作为将这样的磁场形成于磁铁的一个面的磁铁阵列，提出了被称为海尔贝克阵列的磁铁阵列(专利文献1)。

图17是海尔贝克阵列的说明图。长方体的主极磁铁2和同为长方体的辅助极磁铁6紧贴地排成一排，且各自的一个面与基准面20对齐而位于同一平面。主极磁铁2和辅助极磁铁6交替配置。主极磁铁2在垂直于基准面20的方向上被磁化。隔着辅助极磁铁6相邻的主极磁铁2在彼此相反的方向上被磁化。辅助极磁铁6在基准面20侧自1个主极磁铁2的S极侧向与该1个主极磁铁2相邻的主极磁铁2的N极侧被磁化。利用该磁铁阵列，主极磁铁2在基准面20侧形成的磁场被辅助极磁铁6强化。

【先行技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开昭62-92757号公报

发明内容

发明要解决的课题

组合多个磁铁而成的磁铁单元的一种组装方法是，将加工成规定形状的未磁化的磁铁原材料按规定的阵列固定后实施磁化工序。但是，像海尔贝克阵列那样在主极磁铁之间固定与主极磁铁的磁化方向相差90度的辅助极磁铁的情况下，不能在固定了磁铁原材料之后进行磁化。因此，需要将被磁化后的磁铁排列成规定的阵列进行固定。但是，磁化后的磁铁会产生磁极间的吸引力和排斥力。因此，即便是将磁铁排列成规定的阵列，有时磁铁也会向不希望的方向移动。

图18A-B是海尔贝克阵列的磁铁的以往制造方法的问题点的说明图。考虑在以规定的间隔保持的2个主极磁铁2之间插入辅助极磁铁6并以图18A所示的配置固定的情况。如图18B所示，由于磁极间的吸引排斥，辅助极磁铁6被夹在主极磁铁2的与基准面20相反侧的部分之间，被磁力吸引而稳定在从基准面20的相反侧突出的位置。在这样的位置关系下，磁铁单元1不能发挥规定的性能。

为了避免磁铁排列成与规定的阵列不同的阵列，需要用比磁铁间作用的磁力强的力保持各磁铁进行组装。尤其是在通过粘结固定各磁铁的情况下，需要在粘结剂固化完成之前一直保持各磁铁。

为了提高组装作业性能，采用了在台座上固定主极磁铁和辅助极磁铁的构造(专利文献1)。但是，由于台座的存在，有磁铁单元整体变大的问题。

为了使磁铁单元小型化，也考虑到在将磁铁粘结固定后除去台座的制法。但是，存在由于增加台座的除去工序而额外耗费成本的问题。

作为对磁铁单元的小型化要求高的领域，三维扫描仪、激光打标机等诸多机器中使用的激光振镜用致动器会使用到磁铁。在激光振镜中，通过使致动器以正确的时序高速往返运动，带动镜子来控制激光的方向。作为海尔贝克阵列的最小形态即由2个主极磁铁和其间的1个辅助极磁铁构成的磁铁单元适合被用于激光振镜。

作为激光振镜用磁铁单元，近年出现了对1边为2毫米程度的小型磁铁单元的需求。磁铁单元的小型化，导致了要保持微小尺寸的磁铁进行组装作业。因此，组装作业变得越发困难。

本发明鉴于这些问题点而作出，其主要目的在于提供能形成强力且均匀的磁场并且生产率高的小型磁铁单元及其制造方法。

用于解决课题的手段

本发明的磁铁单元，其特征在于，包括:相互离开且并列设置的多个主极磁铁，其垂直于磁化方向的主表面在同一平面上对齐，相邻的所述主表面彼此的磁极为相反极性；辅助极磁铁，其一个面与所述主表面对齐地配置在相邻的所述主极磁铁之间，所述辅助极磁铁在自所述主极磁铁的S极侧向N极侧的方向上被磁化；连接部，其在所述主表面的相反侧将所述主极磁铁彼此连接成一体。

在本发明中，多个主极磁铁由连接部连接而成为一体结构，因此，不必在组装辅助极磁铁时保持各个主极磁铁。另外，在安装过程中，辅助极磁铁也不会由于被主极磁铁的磁力吸引或排斥而从与主表面相反侧的面突出。因此能够容易地进行小的磁铁单元的组装作业。

本发明的磁铁单元，其特征在于，包括两个所述主极磁铁。

在本发明中，能够提供适合于激光振镜用致动器的、单面产生强力的磁场的小型磁铁。

本发明的磁铁单元，其特征在于，包含所述主极磁铁的并列设置方向且与所述主表面垂直的面中的所述辅助极磁铁的剖面呈矩形。

在本发明中，辅助极磁铁的剖面为矩形，因此，能够使辅助极磁铁整体的形状为长方体。长方体由于是通常较多使用的磁铁形状，因此能够廉价地制作。

本发明的磁铁单元，其特征在于，包括:相互离开且并列设置的多个主极磁铁，其具有与磁化方向垂直的主表面，相邻的所述主表面彼此的磁极为相反极性；辅助极磁铁，其配置在相邻的所述主极磁铁之间，所述辅助极磁铁在自所述主极磁铁的S极侧向N极侧的方向上被磁化；连接部，其在所述主表面的相反侧将所述主极磁铁彼此连接成一体。

在本发明中，通过适当地决定多个主极磁铁的主表面和辅助极磁铁的一个面的位置关系，能够获得所期望方向的磁场。

本发明的磁铁单元，其特征在于，包含所述主极磁铁的并列设置方向且与所述主表面垂直的面中的所述辅助极磁铁的剖面呈梯形，所述梯形以所述主表面这一侧为长底边，并以所述连接部这一侧为短底边。

在本发明中，在采用加工主极磁铁和连接部形成为一体的主极连接体的母材来制作配置辅助极磁铁的空间的制造方法时，由于通过加工除去的部分的体积变小，因此具有加工所需时间短的效果。另外，由于辅助极磁铁的体积小，因此也具有用于辅助极磁铁的磁铁原材料的需要量降低的效果。

本发明的磁铁单元，其特征在于，包含所述主极磁铁的并列设置方向且与所述主表面垂直的面中的所述辅助极磁铁的剖面呈三角形，所述三角形的一边配置在相邻的所述主表面之间。

在本发明中，与前述的将辅助极磁铁的剖面做成梯形的情况相比，能够获得主极磁铁的加工时间进一步缩短和辅助极磁铁的原材料进一步削減的效果。

本发明的磁铁单元，其特征在于，在包含所述主极磁铁的并列设置方向且与所述主表面垂直的面中，所述主极磁铁的剖面的边缘与所述连接部的剖面的边缘在与所述辅助极磁铁相对的一侧以圆弧连接。

在本发明中，由于主极磁铁和连接部的边界部的剖面呈圆弧形状，能够缓解应力集中。因此，能够防止裂纹萌生等主极磁铁的破损。

本发明的磁铁单元，其特征在于，在所述辅助极磁铁和所述连接部之间具有间隙部。

在本发明中，由于辅助极磁铁的体积小，因此能够降低用于辅助极磁铁的磁铁原材料的需要量。

本发明的磁铁单元，其特征在于，在所述间隙部配置有非磁性体。

在本发明中，通过在间隙部配置非磁性体而不是使间隙部成为空洞，能够提高磁铁单元的强度。

本发明的磁铁单元，其特征在于，所述非磁性体是非磁性金属或陶瓷。

在本发明中，与将间隙部做成空洞的情况、以及使用树脂等柔软的非磁性体的情况相比，能够进一步提高磁铁单元的强度。

本发明的磁铁单元，其特征在于，包括:分开并围成一周配置的、具有相互平行的磁化方向的多个主极磁铁，其具有与磁化方向垂直的主表面，相邻的所述主表面彼此具有相反极性；辅助极磁铁，其配置在相邻的所述主极磁铁之间，所述辅助极磁铁在自所述主极磁铁的S极侧向N极侧的方向上被磁化；连接部，其在所述主表面的相反侧将所述主极磁铁彼此连接成一体。

在本发明中，能够提供产生周状磁场的磁铁单元。

本发明的磁铁单元，其特征在于，所述主极磁铁的相邻的主表面在同一平面上对齐，所述辅助极磁铁的一个面与所述主表面对齐，所述磁铁单元为圆环板形状或圆板形状。

在本发明中，能够提供在圆环板形状或圆板形状的一个宽表面侧产生磁场的磁铁单元。

本发明的磁铁单元，其特征在于，所述辅助极磁铁的S极侧的面与N极侧的面平行，所述磁铁单元包括偶数个同一形状的所述辅助极磁铁。

在本发明中，使用同一规格的辅助极磁铁，因此能够提供使用的零件种类少且制造容易的磁铁单元。

本发明的磁铁单元，其特征在于，包括:分开并围成一周配置的多个主极磁铁，其具有与磁化方向垂直的主表面，且磁化方向呈放射状，相邻的所述主表面彼此具有相反极性；辅助极磁铁，其配置在相邻的所述主极磁铁之间，所述辅助极磁铁在自所述主极磁铁的S极侧向N极侧的方向上被磁化；连接部，其在所述主表面的相反侧将所述主极磁铁彼此连接成一体。

在本发明中，能够提供产生放射状磁场的磁铁单元。

本发明的磁铁单元，其特征在于，所述主表面沿着以所述磁化方向为半径方向的圆筒面，所述辅助极磁铁的一个面与所述圆筒面对齐。

在本发明中，能够提供圆环柱形状或圆柱形状的磁铁单元。

本发明的磁铁单元，其特征在于，所述辅助极磁铁的S极侧的面与N极侧的面平行，所述磁铁单元包括偶数个同一形状的所述辅助极磁铁。

在本发明中，使用同一规格的辅助极磁铁，因此能够提供使用的零件种类少且制造容易的磁铁单元。

本发明的磁铁单元，其特征在于，所述主极磁铁或所述辅助极磁铁，是在所述主极磁铁和所述辅助极磁铁的对置面具有稀土类元素浓缩层的R-Fe-B系烧结磁铁。

在本发明中，能够提供即使是长时间使用其磁场的强度仍然稳定的磁铁单元。

本发明的磁铁单元的制造方法，所述磁铁单元包括:相互离开且并列设置的多个主极磁铁，其垂直于磁化方向的主表面在同一平面上对齐，相邻的所述主表面彼此的磁极为相反极性；和辅助极磁铁，其一个面与所述主表面对齐地配置在相邻的所述主极磁铁之间，所述辅助极磁铁在所述一个面在自所述主极磁铁的S极侧向N极侧的方向上被磁化，所述磁铁单元的制造方法的特征在于，将主极连接体母材在规定的方向上磁化，所述主极连接体母材呈至少两个所述主极磁铁和将所述主极磁铁彼此连接的连接部形成为一体的形状，将呈所述辅助极磁铁的形状的母材在规定的方向上磁化，在被所述主极磁铁和所述连接部包围的凹部固定所述辅助极磁铁。

在本发明中，多个主极磁铁和连接部被一体制作，没有接缝，因此在粘结辅助极磁铁时不必保持各个主极磁铁。因此，即使是小型的磁铁单元，也能够容易地组装。

本发明的磁铁单元的制造方法，其特征在于，加工主极连接体原始母材作为所述主极连接体母材，所述主极连接体原始母材呈包含所述主极连接体母材的形状。

在本发明中，在制作了主极连接体原始母材之后，按所期望的形状进行加工来制作主极连接体母材。作为原始母材的形状，例如可以选择长方体等简单并易于保管的形状，因此，制造工序容易管理。

本发明的磁铁单元的制造方法，所述磁铁单元包括:相互离开且并列设置的多个主极磁铁，其具有与磁化方向垂直的主表面，相邻的所述主表面彼此的磁极为相反极性；和辅助极磁铁，其配置在相邻的所述主极磁铁之间，所述辅助极磁铁在自所述主极磁铁的S极侧向N极侧的方向上被磁化，所述磁铁单元的制造方法的特征在于，将主极连接体母材在规定的方向上磁化，所述主极连接体母材呈至少两个所述主极磁铁和将所述主极磁铁彼此连接的连接部形成为一体的形状，将呈所述辅助极磁铁的形状的母材在规定的方向上磁化，在被所述主极磁铁和所述连接部包围的凹部固定所述辅助极磁铁。

在本发明中，对于在所期望的方向产生磁场的磁铁单元，能够容易地进行组装。

发明的效果

在发明中，能够提供能形成强力且均匀的磁场并且生产率高的磁铁单元及其制造方法。

附图说明

图1是表示实施方式1的磁铁单元的斜视图。

图2A至图2E是实施方式1的磁铁单元的制造方法的说明图。

图3是表示实施方式2的磁铁单元的剖视图。

图4是表示实施方式3的磁铁单元的剖视图。

图5是表示实施方式4的磁铁单元的剖视图。

图6是表示实施方式5的磁铁单元的斜视图。

图7是表示实施方式5的变形例的磁铁单元的斜视图。

图8是表示实施方式7的磁铁单元的斜视图。

图9是表示实施方式8的磁铁单元的斜视图。

图10是使用了实施方式8的磁铁单元的直线电机的示意结构图。

图11是表示实施方式9的磁铁单元的斜视图。

图12是表示实施方式10的磁铁单元的斜视图。

图13是表示实施方式11的磁铁单元的斜视图。

图14是表示实施方式12的磁铁单元的正面图。

图15A和图15B是表示实施方式13的磁铁单元的正面图和右侧面图。

图16A和图16B是表示实施方式14的磁铁单元的正面图和右侧面图。

图17是海尔贝克阵列的说明图。

图18A和图18B是海尔贝克阵列的磁铁的以往制造方法的问题点的说明图。

具体实施方式

以下，基于表示实施方式的附图详细说明本发明。

[实施方式1]

图1是表示实施方式1的磁铁单元1的斜视图。图2A-E是实施方式1的磁铁单元1的制造方法的说明图。磁铁单元1组合图2C所示的主极连接体5和图2D所示的辅助极磁铁6这两个部件而成，整体呈长方体。

主极连接体5在左右具有呈四棱柱的主极磁铁2。主极磁铁2的上表面是主表面3，是与主极磁铁2的磁化方向垂直的面。2个主表面3在同一平面上。图中的箭头表示磁化方向。右侧的主极磁铁2和左侧的主极磁铁2的磁化方向相反，右侧的主极磁铁2的主表面3侧为S极，左侧的主极磁铁2的主表面3侧为N极。

左右的主极磁铁2在图2C中的左右方向上的宽度相同，通过设置在与主表面3相反侧的面的连接部4而成为一体结构。即，主极连接体5由单一母材制造。主极连接体5整体呈在长方体的中央部设有1条槽的形状。此外，左右的主极磁铁2的宽度最好相同，但左右的宽度不同也可以。

在主极连接体5的两个主极磁铁2之间，用粘结剂固定着呈长方体的辅助极磁铁6。辅助极磁铁6如箭头所示，在自右侧的主极磁铁2向左侧的主极磁铁2的方向上被磁化。即，在主表面3侧看时，在自S极向N极的方向上被磁化，在连接部4侧看时，在自N极向S极的方向上被磁化。单独看辅助极磁铁6时，右侧为S极、左侧为N极。以下，在本说明书中，将从主表面3侧看的辅助极磁铁6的磁化方向记为辅助极磁铁6的磁化方向。辅助极磁铁6的图1中左右方向上的宽度小于主极磁铁2的左右方向上的宽度。另外，图1中主极连接体5和辅助极磁铁6的进深方向上的长度相同。磁铁单元1的包含主极磁铁2的主表面3的一个面为磁铁单元1的主表面7。

这里，实施方式1中，主极磁铁2的两个主表面3位于同一平面上，辅助极磁铁6的一个面与所述主表面3对齐配置，但不是必须将3个面对齐成同一平面。在海尔贝克磁路的磁路结构上，只要能利用辅助极磁铁6使主极磁铁2的磁场高效地朝向主表面3侧即可，因此，在主极磁铁2的主表面3和辅助极磁铁6的主表面侧的面之间有高度差也可以。另外，两个主极磁铁2的主表面彼此从同一平面错开也可以。

以下说明磁铁单元1的制造方法。首先，准备图2A所示的呈长方体的主极连接体原始母材8。主极连接体原始母材8是按照磁铁现有的制造方法将以规定的比例含有钕(Nd)等稀土类、铁(Fe)和硼(B)的合金粉末在磁场中压缩成型之后在惰性气体环境中或真空中烧结而成的烧结体。

接下来，如图2B所示，使用研磨加工或放电加工将主极连接体原始母材8的中央部呈矩形地除去而形成槽部9，由此制作具有连接部4的主极连接体母材10。连接部4具有在以后的制造工序中不会破损这一程度的厚度。在该加工工序中，可以对主极连接体母材10的槽部9以外的面也适当进行加工，提高尺寸精度和平坦度。

将主极连接体母材10磁化，制作由连接部4连接着两个主极磁铁2的主极连接体5。如图2C中箭头所示，磁化的方向为右侧朝下、左侧朝上。

如图2D所示，利用磁铁的现有制造方法制作长方体的辅助极磁铁6并进行磁化。辅助极磁铁6具有能够无间隙地插入槽部9的尺寸，该槽部9设置在主极连接体5的中央部。

接下来，如图2E所示，粘结固定主极连接体5和辅助极磁铁6。首先，在用未图示的治具保持主极连接体5的状态下，在槽部9的内表面涂布粘结剂。然后，一边用未图示的治具保持辅助极磁铁6，一边反抗作用于主极连接体5和辅助极磁铁6之间的斥力将辅助极磁铁6推入，直至使其碰到连接部4。预先设定辅助极磁铁6的尺寸，以使此时两个主表面3和辅助极磁铁6的上表面位于同一平面。维持两磁铁的位置关系直到粘结剂的固化完成。此外，粘结剂也可以涂布到辅助极磁铁6的表面来代替涂布到槽部9的内表面。也可以将粘结剂涂布到槽部9的内表面和辅助极磁铁6的表面。

作为粘结剂，适宜使用常温固化型的环氧粘结剂或丙烯粘结剂。

在使用低粘度粘结剂的情况下，也可以采用如下工序:在用治具固定了主极连接体5和辅助极磁铁6之后，在界面附近滴下粘结剂，利用毛细管现象使粘结剂遍布粘结面并固化。

此外，如图18B所示，对辅助极磁铁6来说，从基准面20的相反侧突出的位置是稳定位置。因此，在主极磁铁2的与基准面20相反侧具有连接部4的结构中，辅助极磁铁6稳定在被吸引到连接部4侧的位置。因此，根据主极连接体5和辅助极磁铁6之间的接合强度要求，不涂布粘结剂也可以。

由于主极磁铁2隔着连接部4被固定，因此在组装工序中主极磁铁2不会相互吸附，在粘结固定时只要保持并固定主极连接体5和辅助极磁铁6这两个部件即可。因此，粘结工序比现有技术容易。尤其是制造小型的磁铁单元1的情况下，主极连接体5为一体部件的可用性高。

另外，在磁铁单元的主表面7上存在主极磁铁2与辅助极磁铁6的接合界面，但相反侧的面上不存在接合界面。因此，能够容易地识别磁铁单元的主表面7。

[变形例]

在前述的将合金粉末在磁场中压缩成型之后，在惰性气体环境中或真空中烧结，制作呈主极连接体5的形状的主极连接体母材10。将主极连接体母材10磁化制作出主极连接体5之后的工序与前述的制造方法相同。

此外，为了提高尺寸精度，也可以在烧制出比规定的形状大一圈的主极连接体母材10之后，对表面进行加工，完成主极连接体母材10，然后进行磁化，制作主极连接体5。

这样做与加工呈长方体的主极连接体原始母材8制作主极连接体母材10时相比，能够节约包含昂贵的稀有金属的磁铁材料，并且能够缩短加工时间。因此，能够实现生产率高、成本低的磁铁单元1的制造方法。

主极连接体5和辅助极磁铁6中至少一者可以是以氧化铁为主要原料的铁氧体磁铁。另外，主极连接体5和辅助极磁铁6中至少一者可以是在树脂或橡胶中揉入磁性粉的粘结磁铁。另外，主极连接体5和辅助极磁铁6中至少一者可以是钐钴系烧结磁铁。

也可以在至少包含磁铁单元的主表面7的磁铁单元1的表面用非磁性体粘结带缠绕固定主极连接体5和辅助极磁铁6，以取代用粘结剂固定两者。通过这样做，能够省去主极连接体5和辅助极磁铁6粘结时的固化时间，因此能够缩短制造时间。另外，分离各磁铁进行重复利用也变得容易。

[实施方式2]

图3是表示实施方式2的磁铁单元1的剖视图。在本实施方式中，辅助极磁铁6的剖面是以磁铁单元的主表面7侧为长底边、以连接部4侧为短底边的等腰梯形。两个主极磁铁2的宽度相等，辅助极磁铁6配置在磁铁单元1的中央部。在主极连接体5上设有槽部9，该槽部9的形状与辅助极磁铁6的形状对应。

本实施方式的磁铁单元1，在磁铁单元的主表面7近旁的主极磁铁2和辅助极磁铁6的构造与前述的实施方式1的构造类似。对磁铁单元1形成的磁场具有较大影响的是磁铁单元的主表面7近旁的构造，连接部4附近的构造的影响相对较小。因此，本实施方式的磁铁单元1产生与实施方式1同样的磁场。

在本实施方式中，设于主极连接体5的槽部9的体积与实施方式1相比相对小。因此，在采用加工主极连接体原始母材8形成槽部9的制法时，能够缩短加工所需的时间。另一方面，在采用按具有槽部9的形状烧制主极连接体母材10的制法时，能够降低包含昂贵的稀有金属的磁铁材料的需要量。另外，由于辅助极磁铁6比实施方式1小，因此也能够降低辅助极磁铁6的磁铁材料的需要量。

此外，辅助极磁铁6的剖面形状可以做成等腰梯形以外的梯形。也可以不是梯形，而是四边形。另外，也可以将辅助极磁铁6偏向磁铁单元1的左右任一方配置。但是，将剖面为等腰梯形的辅助极磁铁6配置在磁铁单元1的中央部时，能够获得左右对称的磁场，因此适宜作为致动器用的磁铁。

[实施方式3]

图4是表示实施方式3的磁铁单元1的剖视图。在本实施方式中，辅助极磁铁6的剖面是以磁铁单元的主表面7侧为底边的等腰三角形。另外，两个主极磁铁2的主表面3的宽度相等，辅助极磁铁6配置在磁铁单元1的中央部。主极连接体5上设有槽部9，该槽部9的形状与辅助极磁铁6的形状对应。

在本实施方式中，设于主极连接体5的槽部9和辅助极磁铁6的体积比实施方式2小。因此，能够更好获得与实施方式2相同的效果。

此外，辅助极磁铁6的剖面形状可以做成等腰三角形以外的三角形。另外，也可以将辅助极磁铁6偏向磁铁单元1的左右任一方配置。但是，将剖面为等腰三角形的辅助极磁铁6配置在磁铁单元1的中央部时，能够获得左右对称的磁场，因此适宜作为致动器用的磁铁。

[实施方式4]

图5是表示实施方式4的磁铁单元1的剖视图。在本实施方式中，主极连接体5的剖面中，槽部9的底部呈两个主极磁铁2的边缘在连接部4的位置以半圆弧连接的形状。两个主极磁铁2的宽度相等，辅助极磁铁6配置在磁铁单元1的中央部。

在本实施方式中，由于槽部9的表面呈平缓的形状，因此能够缓解在主极连接体5的槽部9附近形成的应力集中。因此，能够防止裂纹萌生等引起的主极连接体5的破损。

也可以不将连接部4的剖面的边缘做成圆弧，而是将连接部4的剖面的边缘中央做成直线，使两个主极磁铁2的剖面的边缘和连接部4的剖面的边缘以圆弧连接。这样做也能缓解在主极连接体5形成的应力集中。另外，通过根据所使用的加工工具或加工方法决定圆弧部分的尺寸，能够提高加工效率，降低成本。

[实施方式5]

图6是表示实施方式5的磁铁单元1的斜视图。在本实施方式中，槽部9的底部是平面。与槽部9的深度相比，在与之对应的方向上的辅助极磁铁6的外形尺寸小，在辅助极磁铁6和连接部4之间具有呈长方体的间隙部11。

在本实施方式中，由于辅助极磁铁6小，因此能够降低辅助极磁铁6的磁铁材料的需要量。另外，能够使磁铁单元1轻量化。

图7是表示实施方式5的变形例的磁铁单元1的斜视图。本变形例的槽部9的内表面呈两个主极磁铁2的相对的侧面以半圆筒面连接的形状。在呈长方体的辅助极磁铁6和连接部4之间具有半圆柱形的间隙部11。按照本变形例，辅助极磁铁6在主极连接体5的槽部9的宽度开始变小的位置碰到槽部9的内壁。因此，能够获得与实施方式5相同的效果的同时，还能够获得如下效果，即，不需要对辅助极磁铁6的粘结位置进行调整，组装作业变得容易。

[实施方式6]

在本实施方式中，在实施方式5的间隙部11配置非磁性材料。作为非磁性材料，可以使用塑料材料、使主极连接体5和辅助极磁铁6之间的粘结剂的剩余部分在间隙部11内固化而成的材料、非磁性金属或陶瓷等各种材料。也可以组合使用两种以上的材料。另外，非磁性材料也可以仅配置于间隙部11的一部分。

在本实施方式中，与将实施方式5的间隙部11做成空洞的情况相比，能够提高磁铁单元1的强度。当使用非磁性金属或陶瓷时，强度提高的效果尤为显著。此外，通过使用非磁性体，能够避免对磁铁单元1形成的磁场造成不好的影响。

[实施方式7]

图8是表示实施方式7的磁铁单元1的斜视图。在本实施方式中，从磁铁单元的主表面7这一侧看到的辅助极磁铁6为平行四边形。另外，主极连接体5的左右的主表面3为同一形状。

在对磁铁单元1的安装位置有限制而安装了图1等所示的磁铁单元1时，如果在需要的场所得不到所需的磁场，那么，本实施方式这样规格的磁铁单元1是适合的。

此外，在本实施方式中，示出了辅助极磁铁6的剖面形状为矩形的情况，但也可以将梯形等图3至图5所示的各剖面形状与本实施方式组合。另外，也可以将图6、图7所示的间隙部11与本实施方式组合。

[实施方式8]

图9是表示实施方式8的磁铁单元1的斜视图。实施方式1至实施方式7中示出了辅助极磁铁6为1个的例子，但辅助极磁铁6也可以是两个以上。

呈长方体的磁铁单元1包括主极连接体5和3个辅助极磁铁6。主极连接体5包括4个主极磁铁2。各主极磁铁2的上表面为主表面3，是与主极磁铁2的磁化方向垂直的面。4个主表面3位于同一平面上。图中的箭头表示磁化方向。最右侧的主极磁铁2被向下磁化，主表面3侧为S极。主极磁铁2的磁化方向上下交替配置。各主极磁铁2通过与设置在主表面3相反侧的面的连接部4而成为一体结构。即，主极连接体5由单一母材制造。

在各主极磁铁2之间，用粘结剂固定着呈长方体的辅助极磁铁6。辅助极磁铁6如箭头所示，在自主极磁铁2的S极向N极的方向上被磁化。辅助极磁铁6在图9中左右方向上的宽度小于主极磁铁2的左右方向上的宽度。磁铁单元1的包含主极磁铁2的主表面3的一个面是磁铁单元的主表面7。

主极磁铁2形成的磁场在辅助极磁铁6的作用下被强化，由此，在磁铁单元的主表面7侧产生强力的磁场。

此外，图9中记载了主极磁铁2为4个的情况，但根据用途和使用部位也可以使用3个或5个以上主极磁铁2。以上这些情况都需要在各主极磁铁2之间配置辅助极磁铁6。另外，两端也可以不是主极磁铁2而是辅助极磁铁6。在需要长的磁铁单元1的情况下，也可以接合多个磁铁单元1。这种情况下，在接合部的一侧使用端部设有辅助极磁铁6的磁铁单元1、在接合部的另一侧使用端部设有主极磁铁2的磁铁单元1即可。

图10是使用了实施方式8的磁铁单元1的直线电机的示意结构图。两个磁铁单元1平行配置且以连接部4为外侧，各主极磁铁2的N极侧的主表面3和S极侧的主表面3相对。在两个磁铁单元1之间，与两个磁铁单元1平行地配置有导轨12。在导轨12上，支承着可滑动的动子14，动子14搭载有可动线圈13。

当电流从未图示的控制装置流到可动线圈13时，可动线圈13被施加洛伦兹力，动子14沿导轨12进行直线运动。

按照本实施方式，能够容易地制作直线电机，该直线电机使用了具有海尔贝克阵列的磁铁单元1。

[实施方式9]

本实施方式涉及主极磁铁2的主表面3未对齐的磁铁单元1。图11是表示实施方式9的磁铁单元1的斜视图。使用图11说明本实施方式的磁铁单元1。此外，与实施方式1共通的部分的说明从略。

在本实施方式中，右侧的主极磁铁2在磁化方向上比左侧的主极磁铁2长，两者的主表面3没有在同一平面上对齐。辅助极磁铁6的一个面与左侧的主极磁铁2的主表面3位于同一平面。辅助极磁铁6在主极磁铁2的主表面3侧在自主极磁铁2的S极侧向N极侧的方向上被磁化。

说明本实施方式的磁铁单元1的制造方法。主极连接体5利用与实施方式1的主极连接体5相同的方法制造，该方法已用图2A图至2C进行了说明。但是，在从图2A的主极连接体原始母材8除去槽部9制造主极连接体母材10时，也除去左侧部分的上表面。通过使这样的主极连接体母材10磁化，制造左右的主极磁铁2的高度不同的主极连接体5。

辅助极磁铁6利用与实施方式1的辅助极磁铁6相同的方法制造，该方法已用图2D进行了说明。此时，事先使辅助极磁铁6的高度与主极连接体5的左侧的主极磁铁的高度一致。在如图2E所示使辅助极磁铁6的磁化方向在主表面3侧与自主极磁铁的S极侧向N极侧的方向一致的状态下，将辅助极磁铁6插入槽部9并进行粘结。

在本实施方式中，在磁铁单元1的主表面7侧产生的磁场呈相对于主表面3向图11的左方倾斜的状态。右侧的主极磁铁2的主表面3和左侧的主极磁铁2的主表面3之间的距离越大，磁场的倾斜度越大。

按照本实施方式，能够提供对磁场的方向进行了微调的磁铁单元1。

[实施方式10]

本实施方式涉及两个主极磁铁2的主表面3和辅助极磁铁6的一个面未对齐的磁铁单元1。图12是表示实施方式10的磁铁单元1的斜视图。使用图12说明本实施方式的磁铁单元1。此外，与实施方式1共通的部分的说明从略。

在本实施方式中，辅助极磁铁6的一个面比左右的主极磁铁2的主表面3向外侧突出。辅助极磁铁6在主极磁铁2的主表面3侧在自主极磁铁2的S极侧向N极侧的方向上被磁化。

说明本实施方式的磁铁单元1的制造方法。主极连接体5利用与实施方式1的主极连接体5相同的方法制造，该方法已用图2A图至2C进行了说明。

辅助极磁铁6利用与实施方式1的辅助极磁铁6相同的方法制造，该方法已用图2D进行了说明。此时，辅助极磁铁6具有在插入了主极连接体5的槽部9后露出到槽上方的长度。在如图2E所示使辅助极磁铁6的磁化方向在主表面3侧与自主极磁铁的S极侧向N极侧的方向一致的状态下，将辅助极磁铁6插入槽部9并进行粘结。

在本实施方式中，在磁铁单元1的主表面7侧产生的磁场的强度随辅助极磁铁6的一个面的突出量变化。按照本实施方式，能够提供对磁场的强度进行了调整的磁铁单元1。

此外，辅助极磁铁6的一个面也可以从左右的主极磁铁2的主表面3向内侧凹陷。这样，能够提供对磁场的强度进行了更细微的调整的磁铁单元1。

两个主极磁铁2的主表面3也可以不对齐。可以根据安装磁铁单元1的场所和需要的磁场的形状选择主表面3的错位量。

[实施方式11]

本实施方式涉及在主极连接体5和辅助极磁铁6的边界具有高矫顽力层16的磁铁单元1。图13是表示实施方式11的磁铁单元1的斜视图。使用图13说明本实施方式的磁铁单元1。此外，与实施方式1共通的部分的说明从略。

在本实施方式中，主极磁铁2和辅助极磁铁6是R-Fe-B系烧结磁铁。在此，R表示稀土类元素、Fe表示铁、B表示硼。R例如是钕。

在主极连接体5的与辅助极磁铁6对置的表面，设有高矫顽力层16。另外，在辅助极磁铁6的与主极连接体5对置的表面，也设有高矫顽力层16。主极连接体5和辅助极磁铁6由两个高矫顽力层16之间的未图示的粘结层粘结。

高矫顽力层16的矫顽力比R-Fe-B系烧结磁铁高，即使对高矫顽力层16施加外部磁场和热也难以退磁。例如，高矫顽力层16是日本特开2010-136516号公报公开的含有重稀土类元素镝(Dy)或铽(Tb)的稀土类元素浓缩层。高矫顽力层16例如可以利用蒸镀扩散法形成在R-Fe-B系烧结磁铁的主相外壳部。高矫顽力层16最好达到距R-Fe-B系烧结磁铁的表面约1毫米程度的深度。

按照本实施方式，能够提供即使是长时间使用其磁场的强度仍然稳定的磁铁单元1。

高矫顽力层16也可以仅设置在主极连接体5和辅助极磁铁6中任意一者的单侧表面上。另外，高矫顽力层16也可以不设置在连接部4的近旁。通过这样减少设置高矫顽力层16的部分，能够节约昂贵的重稀土类元素的使用量。

主极连接体5和辅助极磁铁6中的任意一者也可以是例如铁氧体磁铁、钐钴磁铁等R-Fe-B系烧结磁铁以外的磁铁。在将R-Fe-B系烧结磁铁与其以外的磁铁组合使用的情况下，最好仅在R-Fe-B系烧结磁铁侧形成高矫顽力层16。

将主极磁铁2整体或辅助极磁铁6整体做成镝(Dy)或铽(Tb)分散的高矫顽力体也可以。如果是1边为2毫米程度的小型磁铁单元1的话，这样做能够提供品质偏差少的磁铁单元1。

[实施方式12]

本实施方式涉及磁化了连接部4的磁铁单元1。图14是表示实施方式12的磁铁单元1的正面图。使用图14说明本实施方式的磁铁单元1。此外，与实施方式1共通的部分的说明从略。

在本实施方式中，连接部4的右半部分在与右侧邻接的主极磁铁2相同的方向上被磁化。同样，连接部4的左半部分在与左侧邻接的主极磁铁2相同的方向上被磁化。在辅助极磁铁6的磁化方向上，辅助极磁铁6的长度是磁铁单元1整体的长度的大约一半。

在本实施方式中，能够提供产生更强力的磁场的磁铁单元1。此外，在前述的实施方式1至实施方式11各实施方式中，通过与图14同样地磁化连接部4，能够提供产生强力的磁场的磁铁单元1。

也可以与实施方式11同样地在主极连接体5的与辅助极磁铁6对置的表面设置高矫顽力层16。另外，也可以在辅助极磁铁6的与主极连接体5对置的表面设置高矫顽力层16。这样，能够提供即使是长时间使用其磁场的强度仍然稳定的磁铁单元1。

[实施方式13]

本实施方式涉及圆环板形状的在一个宽表面侧产生磁场的磁铁单元1。图15A-B是表示实施方式13的磁铁单元1的正面图和右侧面图。图15A是磁铁单元1的正面图，图15B是磁铁单元1的右侧面图。图15A中，圆圈中有黑点的标志表示在自纸的背面向正面的方向上被磁化，圆圈中有×的标志表示在自纸的正面向背面的方向上被磁化。另外，箭头表示磁化方向。使用图15A-B说明本实施方式的磁铁单元1。此外，与实施方式1共通的部分的说明从略。

在本实施方式中，磁铁单元1为圆环板形状。磁铁单元1包括8个同一尺寸的辅助极磁铁6和1个主极连接体5。辅助极磁铁6为平板形状。主极连接体5具有在圆环板的一个面上配置有8个扇形板、且各扇形板的外周与圆环板的外周对齐的形状。扇形板的部分是主极磁铁2，圆环板中没有配置扇形板的部分是连接部4。主极连接体5由单一母材形成。各扇形板的平面的侧面之间粘结有辅助极磁铁6，辅助极磁铁6的两个宽表面对着扇形板的侧面。8个主极磁铁2的主表面3是与纸面平行的面。8个主极磁铁2的主表面3和8个辅助极磁铁6的一个面位于同一平面上。

各主极磁铁2在垂直于主表面3的方向上被磁化。相邻的主极磁铁2在相反的方向上被磁化。各辅助极磁铁6在自主极磁铁2的S极向N极的方向上被磁化。磁铁单元1在圆环板形状的一个宽表面侧产生强力的磁场。

按照本实施方式，能够提供适合于磁力耦合装置、轴向间隙型电机的转子等的圆盘形状的磁铁单元1。

磁铁单元1的直径与高度的比例并不限于图15A-B所示的。另外，磁铁单元1中央的孔径与外形的比例也不限于图15A-B所示的。也可以是主极磁铁2的磁化方向上的尺寸大的圆环柱形状的磁铁单元1。主极磁铁2和辅助极磁铁6的数量不限于8个。例如，可以是6个、7个，或者是9个、10个等任意数。

也可以将辅助极磁铁6的侧面做成圆弧，并将磁铁单元1的外周和内周做成平滑的圆弧状。也可以使主极磁铁2的主表面和辅助极磁铁6的一个面不在同一平面上对齐，而是凹凸不平的。另外，磁铁单元1的外周或内周也可以是凹凸不平的。

磁铁单元1也可以是圆板形状。在这种情况下，可以在主极连接体5的中央部设置与连接部4一体连接的圆柱状的部分。另外，也可以在前述圆环板形状的磁铁单元1的中央部插入并粘结圆柱形的部件。

也可以与实施方式11同样地在主极连接体5的与辅助极磁铁6对置的表面设置高矫顽力层16。另外，也可以在辅助极磁铁6的与主极连接体5对置的表面设置高矫顽力层16。这样，能够提供即使是长时间使用其磁场的强度仍然稳定的磁铁单元1。

通过与实施方式12同样地磁化连接部4，能够提供产生更强力的磁场的磁铁单元1。

[实施方式14]

本实施方式涉及圆环柱形状或圆柱形状的在侧面即圆筒面产生磁场的磁铁单元1。图16A-B是表示实施方式14的磁铁单元1的正面图和右侧面图。图16A是磁铁单元1的正面图，图16B是磁铁单元1的右侧面图。图16B中，椭圆中有黑点的标志表示自纸的背面向正面且相对于纸面倾斜地被磁化。椭圆中有×的标志表示自纸的正面向背面且相对于纸面倾斜地被磁化。另外，箭头表示磁化方向。使用图16A-B说明本实施方式的磁铁单元1。此外，与实施方式1共通的部分的说明从略。

在本实施方式中，磁铁单元1为圆环柱形状。磁铁单元1包括8个同一尺寸的辅助极磁铁6和1个主极连接体5。辅助极磁铁6为平板形状。主极连接体5为圆环柱的外侧的侧面等间隔配置有8个扇形柱的形状。扇形柱的部分是主极磁铁2，圆环柱中未配置扇形柱的部分是连接部4。主极连接体5由单一母材形成。在各扇形柱的平面的侧面之间粘结有辅助极磁铁6，辅助极磁铁6的两个宽表面对着扇形柱的侧面。8个主极磁铁2的主表面3和8个辅助极磁铁6的一个面配置成大致圆筒面状。

各主极磁铁2在垂直于主表面3的方向上被磁化。相邻的主极磁铁2在相反的方向上被磁化。各辅助极磁铁6在自主极磁铁2的S极向N极的方向上被磁化。磁铁单元1在圆环柱形状的外周面侧产生强力的磁场。

按照本实施方式，能够提供适合于电动机和径向间隙型电机的转子等的圆环柱形状的磁铁单元1。

磁铁单元1的直径、孔径与长度的比例不限于图16A-B所示的。主极磁铁2和辅助极磁铁6的数量不限于8个。例如，可以是6个、7个，或者是9个、10个等任意数。

磁铁单元1也可以是圆柱形状。在这种情况下，可以在主极连接体5的中央部设置与连接部4一体连接的圆柱状的部分。另外，也可以在前述圆环柱形状的磁铁单元1的中央部插入并粘结圆柱形的部件。

也可以将辅助极磁铁6的侧面做成圆弧，并将磁铁单元1的外周做成平滑的圆弧形状。也可以使主极磁铁2的主表面和辅助极磁铁6的一个面不在同一面上对齐，而是凹凸不平的。

也可以在磁铁单元1的外周面设置连接部4、在内周面设置主表面3。这样做能够提供圆环柱形状的在内表面产生强力的磁场的磁铁单元1。

也可以与实施方式11同样地在主极连接体5的与辅助极磁铁6对置的表面设置高矫顽力层16。另外，也可以在辅助极磁铁6的与主极连接体5对置的表面设置高矫顽力层16。这样，能够提供即使是长时间使用其磁场的强度仍然稳定的磁铁单元1。

通过与实施方式12同样地磁化连接部4，能够提供产生更强力的磁场的磁铁单元1。

各实施例记载的技术特征(构成要件)可相互组合，通过组合能够形成新的技术特征。

应该理解，以上公开的实施方式的所有内容只是本发明的示例，其并不构成对本发明的限制。另外，本发明的保护范围由权利要求所限定，其并由上述的说明所限定，而且与权利要求保护范围等同的内容以及在权利要求保护范围内进行的各种变形均落在本发明的保护范围内。

附图标记说明

1 磁铁单元

2 主极磁铁

4 连接部

5 主极连接体

6 辅助极磁铁

16 高矫顽力层

Claims (5)

1.一种磁铁单元，其特征在于，包括:

相互离开且并列设置的两个主极磁铁，其具有与磁化方向垂直的主表面，所述主表面彼此的磁极为相反极性；

辅助极磁铁，其配置在所述主极磁铁之间且与所述主表面之间具有高度差，所述辅助极磁铁在自所述主极磁铁的S极侧向N极侧的方向上被磁化；

连接部，其在所述主表面的相反侧将所述主极磁铁彼此连接成一体。

2.如权利要求1所述的磁铁单元，其特征在于，

包含所述主极磁铁的并列设置方向且与所述主表面垂直的面中的所述辅助极磁铁的剖面呈矩形。

3.如权利要求1或2所述的磁铁单元，其特征在于，

所述主极磁铁或所述辅助极磁铁，是在所述主极磁铁和所述辅助极磁铁的对置面具有稀土类元素浓缩层的R-Fe-B系烧结磁铁。

4.一种磁铁单元的制造方法，所述磁铁单元包括:

相互离开且并列设置的两个主极磁铁，其具有与磁化方向垂直的主表面，所述主表面彼此的磁极为相反极性；和

辅助极磁铁，其以具备与所述主表面之间的高度差的方式配置在所述主极磁铁之间，所述辅助极磁铁在自所述主极磁铁的S极侧向N极侧的方向上被磁化，

所述磁铁单元的制造方法的特征在于，

将主极连接体母材在规定的方向上磁化，所述主极连接体母材呈两个所述主极磁铁和将所述主极磁铁彼此连接的连接部形成为一体的形状，

将呈所述辅助极磁铁的形状的母材在规定的方向上磁化，

在被所述主极磁铁和所述连接部包围的凹部固定所述辅助极磁铁。

5.如权利要求4所述的磁铁单元的制造方法，其特征在于，

加工主极连接体原始母材作为所述主极连接体母材，所述主极连接体原始母材呈包含所述主极连接体母材的形状。