JP2001307919A - ハイブリッド型磁石 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エネルギー効率の向上を可能にしたハイブリ
ッド型磁石を提供すること。 【解決手段】 所定方向１０の両端面に磁極を有する永
久磁石１１と、この永久磁石の両端面間に磁気的に接続
された電磁石１２とを備える。その永久磁石は、少なく
とも両端面では所定方向に交差する方向に磁化容易軸を
もつものである。永久磁石は、両端面間では曲線に沿っ
た方向に磁化容易軸をもつものであるとよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石に電磁石
を組み合わせてなるハイブリッド型磁石に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、永久磁石と電磁石とを組み合わせ
たハイブリッド形式の磁石の例は少ない。本発明者は、
特願平１０−３２１０４４号（出願日：平成１０年１１
月１１日）においてハイブリッド型磁石についての提案
を行った。

【０００３】図７を参照して、そのハイブリッド型磁石
の概要を説明する。図示のハイブリッド型磁石は、所定
方向の両端面に磁極を有する永久磁石１と、その永久磁
石１の両端面間に磁気的に接続された電磁石２とよりな
る。ここで電磁石２は、永久磁石１の両端面からそれぞ
れ所定方向にのびた一対のＩ字状の磁性体３と、これら
のＩ字状の磁性体３に両端をそれぞれ結合されたＵ字状
の磁性体４と、このＵ字状の磁性体４に施された励磁コ
イル５とを有している。

【０００４】このハイブリッド型磁石の作用について、
永久磁石１の近傍に離間して鉄片６を固定配置した場合
を想定して簡単に説明する。励磁コイル５が非通電のと
きには、永久磁石１からの磁束はＩ字状の磁性体３及び
Ｕ字状の磁性体４を通る閉磁気回路内で循環し、外部に
は殆ど流出しないので、鉄片６に磁気吸引力は作用しな
い。今、閉磁気回路において電磁石２が永久磁石１とは
反対向きに磁極をもつように励磁コイル５に通電する。
この場合、励磁コイル５の電流がある値を越えると、永
久磁石１からの磁束及び電磁石２からの磁束は、いずれ
も閉磁気回路の外部に流出し、鉄片６を通って循環する
ことになる。この結果、鉄片６に強い磁気吸引力が作用
する。このように、励磁コイル５の電流を制御すること
により、永久磁石１からの磁束が閉磁気回路内で循環す
るか、閉磁気回路の外部を通って循環するかを切り替
え、これにより鉄片６に作用する磁気吸引力を制御して
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したハイブリッド
型磁石において、磁束は閉磁気回路内で循環しやすいた
め、閉磁気回路外に磁束を流出させるには励磁コイル５
の電流を比較的大きな値に設定する必要がある。しか
し、これはエネルギー効率からみて好ましくない。

【０００６】それ故に本発明の課題は、エネルギー効率
の向上を可能にしたハイブリッド型磁石を提供すること
にある。

【０００７】本発明の他の課題は、永久磁石からの磁束
を閉磁気回路外に流出させることが容易なハイブリッド
型磁石を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、所定方
向の両端面に磁極を有する永久磁石と、前記永久磁石の
両端面間に磁気的に接続された電磁石とを含み、前記永
久磁石は、少なくとも前記両端面では前記所定方向に交
差する方向に磁化容易軸をもつものであることを特徴と
するハイブリッド型磁石が得られる。

【０００９】前記永久磁石の前記両端面は互いに平行で
あってもよい。前記永久磁石の前記両端面は互いに非平
行であってもよい。前記永久磁石は、前記両端面間では
曲線に沿った方向に磁化容易軸をもつものであってもよ
い。

【００１０】前記曲線は、緩やかに曲がった曲線であっ
てもよい。前記曲線は、直線の組み合わせによる曲線で
あってもよい。

【００１１】前記永久磁石は前記所定方向で互いに結合
された第１及び第２の磁石素子よりなり、前記第１及び
第２の磁石素子は、前記所定方向に交差する方向でかつ
互いに交差する方向に磁化容易軸をもつものであっても
よい。

【００１２】前記第１及び第２の磁石素子に結合され、
前記第１及び第２の磁石素子間の補完磁路を形成するヨ
ークを備えてもよい。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１を参照して、本発明の第１の
実施の形態に係るハイブリッド型磁石について説明す
る。

【００１４】図１（ａ）に示すハイブリッド型磁石は、
所定方向１０の両端面に磁極を有する一体形成された永
久磁石１１と、その永久磁石１１の両端面間に磁気的に
接続された電磁石１２とよりなる。ここで電磁石１２
は、永久磁石１１の両端面からそれぞれ所定方向１０に
のびた一対のＩ字状の磁性体１３と、これらのＩ字状の
磁性体１３の下側面に両端をそれぞれ結合されたＵ字状
の磁性体１４と、このＵ字状の磁性体１４に施された励
磁コイル１５とを有している。

【００１５】このハイブリッド磁石において、永久磁石
１１は所定方向１０の両端面が互いに平行な直方体のも
のである。永久磁石１１の磁化の方向を図１（ｂ）に破
線で示した。即ち、永久磁石１１は、所定方向１０の両
端面間で緩やかに曲がった円弧状の曲線に沿った方向に
磁化容易軸をもつものである。換言すると、この永久磁
石１１においては磁化容易軸が円弧状の曲線に沿って収
束配向されている。この結果、永久磁石１１の磁化容易
軸は両端面では所定方向１０に交差する方向を向いてい
る。

【００１６】このように磁化された永久磁石１１の磁束
もＩ字状の磁性体１３に入射する。その際、磁束はＩ字
状の磁性体１３に対してそれの上側面１３ａに向かって
入射することになる。

【００１７】このハイブリッド型磁石の作用について、
永久磁石１１の近傍に離間して鉄片（図示せず）を固定
配置した場合を想定して簡単に説明する。励磁コイル１
５が非通電のときには、永久磁石１１からの磁束はＩ字
状の磁性体１３及びＵ字状の磁性体１４を通る閉磁気回
路内で循環し、外部には殆ど流出しないので、鉄片に磁
気吸引力は作用しない。今、閉磁気回路において電磁石
２が永久磁石１１とは反対向きに磁極をもつように励磁
コイル１５に通電する。この場合、励磁コイル１５の電
流がある値を越えると、永久磁石１１からの磁束及び電
磁石１２からの磁束は、いずれも閉磁気回路の外部に流
出し、鉄片を通って循環することになる。この結果、鉄
片に強い磁気吸引力が作用する。このように、励磁コイ
ル１５の電流を制御することにより、永久磁石１１から
の磁束が閉磁気回路内で循環するか、閉磁気回路の外部
を通って循環するかを切り替え、これにより鉄片に作用
する磁気吸引力を制御できる。

【００１８】上述した構造によると、永久磁石１１は磁
束がＩ字状の磁性体１３の上側面１３ａに向かって入射
するように磁化されているので、励磁コイル１５の電流
が小さくても、永久磁石１１からの磁束を容易に閉磁気
回路外に流出させることができる。したがって、エネル
ギー効率の向上を可能にしたハイブリッド型磁石を提供
できる。

【００１９】図２を参照して、本発明の第２の実施の形
態に係るハイブリッド型磁石について説明する。同様な
部分には同じ参照符号を付して説明を省略する。

【００２０】図２（ａ）に示すハイブリッド型磁石にお
いて、永久磁石１１は所定方向１０の両端面が互いに非
平行な断面台形のものである。永久磁石１１の磁化の方
向を図２（ｂ）に破線で示した。即ち、この永久磁石１
１も、所定方向１０の両端面間で緩やかに曲がった円弧
状の曲線に沿った方向に磁化容易軸をもつ。この結果、
永久磁石１１の磁化容易軸は両端面では所定方向１０に
交差する方向を向いている。このように磁化された永久
磁石１１の磁束も、Ｉ字状の磁性体１３に入射する際、
Ｉ字状の磁性体１３に対してそれの上側面１３ａに向か
って入射することになる。

【００２１】したがって、図２のハイブリッド型磁石
も、図１のものと同様な作用・効果を奏することができ
る。その上、図２のハイブリッド型磁石においては、永
久磁石１１の磁極を有する端面が所定方向１０に対し斜
めになっているので、永久磁石１１からの磁束を閉磁気
回路外に流出させることがさらに容易である。

【００２２】図３を参照して、本発明の第３の実施の形
態に係るハイブリッド型磁石について説明する。同様な
部分には同じ参照符号を付して説明を省略する。

【００２３】図３（ａ）に示すハイブリッド型磁石にお
いて、永久磁石１１は所定方向１０の両端面が互いに非
平行な断面三角形のものである。永久磁石１１の磁化の
方向を図３（ｂ）に破線で示した。即ち、この永久磁石
１１も、所定方向１０の両端面間で緩やかに曲がった円
弧状の曲線に沿った方向に磁化容易軸をもつ。この結
果、永久磁石１１の磁化容易軸は両端面では所定方向１
０に交差する方向を向いている。このように磁化された
永久磁石１１の磁束も、Ｉ字状の磁性体１３に入射する
際、Ｉ字状の磁性体１３に対してそれの上側面１３ａに
向かって入射することになる。

【００２４】したがって、図３のハイブリッド型磁石
も、図２のものと同様な作用・効果を奏することができ
る。

【００２５】図４を参照して、本発明の第４の実施の形
態に係るハイブリッド型磁石について説明する。同様な
部分には同じ参照符号を付して説明を省略する。

【００２６】図４（ａ）に示すハイブリッド型磁石にお
いて、永久磁石１１は所定方向１０で互いに結合された
第１及び第２の磁石素子（永久磁石）２１，２２よりな
り、全体としては、所定方向１０の両端面が互いに平行
な直方体状をなすものである。さらに、第１及び第２の
磁石素子２１，２２に結合され、これらの磁石素子２
１，２２間の補完磁路を形成する磁性体ヨーク２３を備
えている。

【００２７】第１及び第２の磁石素子２１，２２の磁化
の方向を図４（ｂ）に破線で示した。即ち、第１及び第
２の磁石素子２１，２２は、所定方向１０に交差する方
向でかつ互いに交差する方向に磁化容易軸をもつもので
ある。この場合、永久磁石１１の全体としての磁化容易
軸は直線の組み合わせによる曲線となる。これによって
も、永久磁石１１の磁化容易軸は両端面では所定方向１
０に交差する方向を向いている。このように磁化された
永久磁石１１の磁束も、Ｉ字状の磁性体１３に入射する
際、Ｉ字状の磁性体１３に対してそれの上側面１３ａに
向かって入射することになる。

【００２８】したがって、図４のハイブリッド型磁石
も、図１のものと同様な作用・効果を奏することができ
る。その上、図４のハイブリッド型磁石においては、永
久磁石１１を、直線に沿った磁化容易軸をもつ磁石部
品、即ち、第１及び第２の磁石素子２１，２２で作るこ
とができ、したがって製造が容易である。

【００２９】図５を参照して、本発明の第５の実施の形
態に係るハイブリッド型磁石について説明する。同様な
部分には同じ参照符号を付して説明を省略する。

【００３０】図５（ａ）に示すハイブリッド型磁石にお
いて、永久磁石１１は所定方向１０で互いに結合された
第１及び第２の磁石素子（永久磁石）２１，２２よりな
り、全体としては、所定方向１０の両端面が互いに非平
行な断面台形をなすものである。

【００３１】第１及び第２の磁石素子２１，２２の磁化
の方向を図５（ｂ）に破線で示した。即ち、第１及び第
２の磁石素子２１，２２は、所定方向１０に交差する方
向でかつ互いに交差する方向に磁化容易軸をもつもので
ある。この場合、永久磁石１１の全体としての磁化容易
軸は直線の組み合わせによる曲線となる。これによって
も、永久磁石１１の磁化容易軸は両端面では所定方向１
０に交差する方向を向いている。このように磁化された
永久磁石１１の磁束も、Ｉ字状の磁性体１３に入射する
際、Ｉ字状の磁性体１３に対してそれの上側面１３ａに
向かって入射することになる。

【００３２】したがって、図５のハイブリッド型磁石
も、図２のものと同様な作用・効果を奏することができ
る。その上、図５のハイブリッド型磁石においては、永
久磁石１１を、直線に沿った磁化容易軸をもつ磁石部
品、即ち、第１及び第２の磁石素子２１，２２で作るこ
とができ、したがって製造が容易である。

【００３３】図６を参照して、本発明の第６の実施の形
態に係るハイブリッド型磁石について説明する。同様な
部分には同じ参照符号を付して説明を省略する。

【００３４】図６（ａ）に示すハイブリッド型磁石にお
いて、永久磁石１１は所定方向１０で互いに結合された
第１及び第２の磁石素子（永久磁石）２１，２２よりな
り、全体としては、所定方向１０の両端面が互いに非平
行な断面三角形をなすものである。

【００３５】第１及び第２の磁石素子２１，２２の磁化
の方向を図６（ｂ）に破線で示した。即ち、第１及び第
２の磁石素子２１，２２は、所定方向１０に交差する方
向でかつ互いに交差する方向に磁化容易軸をもつもので
ある。この場合、永久磁石１１の全体としての磁化容易
軸は直線の組み合わせによる曲線となる。これによって
も、永久磁石１１の磁化容易軸は両端面では所定方向１
０に交差する方向を向いている。このように磁化された
永久磁石１１の磁束も、Ｉ字状の磁性体１３に入射する
際、Ｉ字状の磁性体１３に対してそれの上側面１３ａに
向かって入射することになる。

【００３６】したがって、図６のハイブリッド型磁石
も、図５のものと同様な作用・効果を奏することができ
る。

【００３７】なお、永久磁石は既に知られた焼結磁石、
鋳造磁石、ボンド磁石の何れの永久磁石でも使用でき
る。一例として焼結磁石としてはストロンチウムフェラ
イト、バリウムフェライトなどのフェライト磁石或いは
ＮｄＦｅＢ系、ＳｍＦｅＮ系、ＳｍＣｏ系などの希土類
磁石が使用でき、鋳造磁石としてはアルニコ（登録商
標）、アルニ、プラセオジウム系の磁石、マンガンアル
ミ系の磁石が使用できる。ボンド磁石としては上記焼結
磁石の粉末と、合成樹脂或いは低融点金属より構成され
る磁石が使用できる。特にボンド磁石は配向方向を湾曲
させたものとする時に好適である。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によるハイ
ブリッド型磁石は、永久磁石からの磁束を閉磁気回路外
に流出させることが容易であるようにしているので、エ
ネルギー効率を向上させることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るハイブリッド
型磁石を説明するための図で、（ａ）はハイブリッド型
磁石の斜視図、（ｂ）はそれに使用された永久磁石の磁
化方向の説明図。

【図２】本発明の第２の実施の形態に係るハイブリッド
型磁石を説明するための図で、（ａ）はハイブリッド型
磁石の斜視図、（ｂ）はそれに使用された永久磁石の磁
化方向の説明図。

【図３】本発明の第３の実施の形態に係るハイブリッド
型磁石を説明するための図で、（ａ）はハイブリッド型
磁石の斜視図、（ｂ）はそれに使用された永久磁石の磁
化方向の説明図。

【図４】本発明の第４の実施の形態に係るハイブリッド
型磁石を説明するための図で、（ａ）はハイブリッド型
磁石の斜視図、（ｂ）はそれに使用された永久磁石の磁
化方向の説明図。

【図５】本発明の第５の実施の形態に係るハイブリッド
型磁石を説明するための図で、（ａ）はハイブリッド型
磁石の斜視図、（ｂ）はそれに使用された永久磁石の磁
化方向の説明図。

【図６】本発明の第６の実施の形態に係るハイブリッド
型磁石を説明するための図で、（ａ）はハイブリッド型
磁石の斜視図、（ｂ）はそれに使用された永久磁石の磁
化方向の説明図。

【図７】特願平１０−３２１０４４号のハイブリッド型
磁石の概要を説明するための説明図。

【符号の説明】

１０ 所定方向 １１ 永久磁石 １２ 電磁石 １３ Ｉ字状の磁性体 １４ Ｕ字状の磁性体 １５ 励磁コイル ２１ 第１の磁石素子 ２２ 第２の磁石素子 ２３ 磁性体ヨーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000166443 戸田工業株式会社 広島県広島市中区舟入南４丁目１番２号 (72)発明者 荻野 三四郎 東京都品川区二葉二丁目20番１号 第２梅 田ビル405 (72)発明者 内川 據義 東京都大田区城南島四丁目５番５号 株式 会社大洋電機工作所内 (72)発明者 落合 康住 神奈川県川崎市麻生区高石３−32−２− 306 (72)発明者 西 義武 東京都世田谷区代沢２−39−７ (72)発明者 小栗 和也 神奈川県相模原市上鶴間５−６−１ ルネ 東林間Ａ−111 (72)発明者 中塚 哲 神奈川県伊勢原市高森２−31−３

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定方向の両端面に磁極を有する永久磁
   石と、前記永久磁石の両端面間に磁気的に接続された電
   磁石とを含み、前記永久磁石は、少なくとも前記両端面
   では前記所定方向に交差する方向に磁化容易軸をもつも
   のであることを特徴とするハイブリッド型磁石。
2. 【請求項２】 前記永久磁石の前記両端面は互いに平行
   である請求項１記載のハイブリッド型磁石。
3. 【請求項３】 前記永久磁石の前記両端面は互いに非平
   行である請求項１記載のハイブリッド型磁石。
4. 【請求項４】 前記永久磁石は、前記両端面間では曲線
   に沿った方向に磁化容易軸をもつものである請求項１−
   ３のいずれかに記載のハイブリッド型磁石。
5. 【請求項５】 前記曲線は、緩やかに曲がった曲線であ
   る請求項４に記載のハイブリッド型磁石。
6. 【請求項６】 前記曲線は、直線の組み合わせによる曲
   線である請求項４に記載のハイブリッド型磁石。
7. 【請求項７】 前記永久磁石は前記所定方向で互いに結
   合された第１及び第２の磁石素子よりなり、前記第１及
   び第２の磁石素子は、前記所定方向に交差する方向でか
   つ互いに交差する方向に磁化容易軸をもつものである請
   求項１−３のいずれかに記載のハイブリッド型磁石。
8. 【請求項８】 前記第１及び第２の磁石素子に結合さ
   れ、前記第１及び第２の磁石素子間の補完磁路を形成す
   るヨークを備えた請求項７に記載のハイブリッド型磁
   石。