JP2007208024A - Magnetic circuit - Google Patents
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Description
本発明は、永久磁石と励磁コイルを含む磁気回路であって、励磁コイルに通電することにより、磁気作用面を磁界の発生する励磁状態と磁界の発生しない非励磁状態とに切り換えることが可能な磁気回路に関する。 The present invention is a magnetic circuit including a permanent magnet and an excitation coil, and by energizing the excitation coil, the magnetic working surface can be switched between an excitation state in which a magnetic field is generated and a non-excitation state in which no magnetic field is generated. The present invention relates to a magnetic circuit.
磁気作用面を励磁状態と非励磁状態とに切り換えることが可能な磁気回路を有する従来装置の第1の例として、励磁コイルと鉄心を備えた所謂電磁石装置がある。電磁石装置は励磁コイルに通電を継続することで励磁状態を維持し、通電しないことで非励磁状態を維持する装置である。電磁石装置は構造が簡単で遠隔操作も容易である。しかし、電磁石装置は励磁状態を維持するために通電を継続するので多量の電気エネルギーを必要とし、地球環境にやさしい装置とはいえない。また、励磁コイルの通電を長時間継続すると、励磁コイルの温度を上昇させ、電気抵抗を増加させ、電流を減少させるので、磁気的能力が低下する。これを防ぐために冷却装置を付随させると、装置の構造は複雑になり費用も増加し、さらにエネルギーを必要とする。 As a first example of a conventional apparatus having a magnetic circuit capable of switching a magnetic action surface between an excited state and a non-excited state, there is a so-called electromagnet device including an exciting coil and an iron core. An electromagnet device is a device that maintains an excited state by continuing energization of an exciting coil and maintains a non-excited state by not energizing. The electromagnet device is simple in structure and easy to operate remotely. However, the electromagnet device is energized in order to maintain the excited state, and therefore requires a large amount of electric energy, and is not a device that is friendly to the global environment. Further, if energization of the exciting coil is continued for a long time, the temperature of the exciting coil is increased, the electric resistance is increased, and the current is decreased, so that the magnetic ability is lowered. If a cooling device is attached to prevent this, the structure of the device becomes complicated, the cost increases, and more energy is required.
従来装置の第2の例として、永久磁石とヨークを備えた所謂永久磁石装置がある。永久磁石装置は励磁状態を維持するのに電気エネルギーを必要としないが、励磁状態と非励磁状態との切り換えは永久磁石やヨークを人の力で回転又は移動させて行うのが一般的であり、装置の遠隔操作が難しく人の力を及ぼせる範囲に使用が限定される。 As a second example of the conventional device, there is a so-called permanent magnet device including a permanent magnet and a yoke. The permanent magnet device does not require electrical energy to maintain the excited state, but switching between the excited state and the non-excited state is generally performed by rotating or moving the permanent magnet or yoke by human power. The use of the device is limited to the extent that it is difficult to remotely control the device and can exert human power.
さらに従来装置の第3の例として、励磁コイルと永久磁石の両方を備えた、実用新案出願公告平2−35745号に示されている装置(リフティングマグネット)がある。これは、上下に対向して配置された一対のヨークにそれぞれ電磁コイル(励磁コイルに同じ)を装着するとともに、上下ヨークの間に横方向に方向性をもたせた永久磁石鋼を前記電磁コイルの電磁力で上下方向に移動可能に配置し、前記永久磁石鋼の両端部に、該永久磁石鋼の上下厚みよりも高さ寸法の大きい軟鋼部材を固着し、これによって該永久磁石鋼が前記上下ヨークと接触せずに前記軟鋼部材のみが前記上下ヨークと当接するようにし、前記電磁コイルの励磁反転操作による前記永久磁石鋼との吸引、反発作用により、前記永久磁石鋼を前記上下ヨーク間で移動せしめて下ヨークの下端で被吊上材料の吸着釈放を行わしめることを特徴とするものである。 Further, as a third example of the conventional device, there is a device (lifting magnet) shown in Japanese Utility Model Application Publication No. 2-35745 having both an exciting coil and a permanent magnet. This is because a pair of yokes arranged vertically opposite to each other are fitted with electromagnetic coils (the same as the exciting coil), and permanent magnet steel having a lateral direction between the upper and lower yokes is attached to the electromagnetic coils. It is arranged so as to be movable in the vertical direction by electromagnetic force, and a mild steel member having a height dimension larger than the vertical thickness of the permanent magnet steel is fixed to both ends of the permanent magnet steel, whereby the permanent magnet steel is Only the mild steel member is in contact with the upper and lower yokes without contact with the yoke, and the permanent magnet steel is moved between the upper and lower yokes by the attraction and repulsion action with the permanent magnet steel by the excitation reversal operation of the electromagnetic coil. This is characterized in that the suspended material is adsorbed and released at the lower end of the lower yoke.
従来装置の第3の例は、永久磁石の磁気力で磁性材料の吸着保持を行う(即ち、励磁状態を維持する)ので、電磁コイルに絶えず通電する必要が無く、吸着釈放の切り換え(即ち、励磁状態と非励磁状態との切り換え)時にのみ、電磁コイルに通電して永久磁石を移動させるだけでよい。この切り換えは瞬時に行われるので瞬時の通電で十分である。従って、この第3の例は、第1の例に比べて消費電力の少ない装置であり、また、第2の例に比べて遠隔操作が容易である。
従来装置の第1の例では消費電力が大きすぎ、従来装置の第2の例では遠隔操作が難しい。従来装置の第3の例では、永久磁石は固着された軟鋼部材に挟まれており、吸着釈放の切り換え時に永久磁石が上下ヨークに直接接触しないとはいえ、永久磁石も軟鋼部材と一緒に移動して上下ヨークに衝突するので、その衝撃が永久磁石にも加わり、永久磁石は破損し易い。特に、フェライト磁石や希土類磁石のように磁気特性に優れているが材質的に脆い永久磁石は、この第3の例においては極めて破損しやすく、ほとんど使用することができない。 In the first example of the conventional device, the power consumption is too large, and in the second example of the conventional device, remote operation is difficult. In the third example of the conventional device, the permanent magnet is sandwiched between the fixed mild steel members, and the permanent magnets move with the mild steel member even though the permanent magnets do not directly contact the upper and lower yokes when switching between adsorption and release. Then, since it collides with the upper and lower yokes, the impact is also applied to the permanent magnet, and the permanent magnet is easily damaged. In particular, permanent magnets that are excellent in magnetic properties but brittle in material, such as ferrite magnets and rare earth magnets, are very easily damaged in this third example, and can hardly be used.
本発明の目的は、励磁状態と非励磁状態に切り換えることが可能な磁気回路であって、切り換え時にのみ電磁コイルへ通電するだけでよく、消費電力の少ない磁気回路であり、遠隔操作も容易であり、特にフェライト磁石や希土類磁石のように磁気特性に優れているが材質的に脆い永久磁石を使用しても永久磁石の破損が生じない磁気回路を提供することである。 An object of the present invention is a magnetic circuit that can be switched between an excited state and a non-excited state, and it is only necessary to energize an electromagnetic coil only at the time of switching, and it is a magnetic circuit that consumes less power and can be easily operated remotely. In particular, it is to provide a magnetic circuit that is excellent in magnetic properties, such as a ferrite magnet or a rare earth magnet, but does not cause damage to the permanent magnet even when a permanent magnet that is brittle in material is used.
本発明の磁気回路は、第1の磁気作用面を有する第1のヨークと、第2の磁気作用面を有し第1のヨークと磁気的に絶縁されている第2のヨークと、第1および第2のヨークに囲まれた円柱状の穴内に回転可能に配置されている永久磁石または永久磁石組立体と、励磁コイルとを含み、励磁コイルへ通電して永久磁石または永久磁石組立体を回転させ、永久磁石または永久磁石組立体の磁極面と、円柱状の穴の内面に露出している第1のヨークおよび第2のヨークの接続面との磁気的な接続を切り換え、第1および第2の磁気作用面を磁界の発生する励磁状態と磁界の発生しない非励磁状態とに切り換えることが可能であるという特徴を有する。 The magnetic circuit of the present invention includes a first yoke having a first magnetic action surface, a second yoke having a second magnetic action surface and magnetically insulated from the first yoke, And a permanent magnet or permanent magnet assembly rotatably disposed in a cylindrical hole surrounded by the second yoke, and an excitation coil, and energizing the excitation coil to provide a permanent magnet or permanent magnet assembly. And rotating the magnetic connection between the magnetic pole surface of the permanent magnet or the permanent magnet assembly and the connection surfaces of the first yoke and the second yoke exposed on the inner surface of the cylindrical hole, The second magnetic action surface can be switched between an excited state where a magnetic field is generated and a non-excited state where a magnetic field is not generated.
本発明の磁気回路に於いては、励磁コイルに通電し起磁力を発生させることで、第1および/または第2のヨークを電磁石にすることができ、円柱状の穴の内面に露出させている接続面をN極またはS極にすることができる。すると、永久磁石または永久磁石組立体の磁極面のN極およびS極は、それぞれ反発力を受ける接続面のN極およびS極から遠ざかり、それぞれ吸引力を受ける接続面のS極およびN極の方に回転するので、磁極面と接続面の磁気的な接続を切り換えることができる。この時、励磁コイルの起磁力が十分であれば、永久磁石または永久磁石組立体の回転は瞬時に起こるので、励磁コイルへの通電は瞬時でよい。磁極面と接続面の磁気的な接続が切り換わった後は、励磁コイルへの通電が無くとも、永久磁石の磁気力により励磁状態と非励磁状態を安定に保持することができる。本発明の磁気回路の種々の構造と作用については、実施例において詳細に述べる。 In the magnetic circuit of the present invention, the first and / or second yoke can be made into an electromagnet by energizing the exciting coil to generate a magnetomotive force, and exposed to the inner surface of the cylindrical hole. The connecting surface can be N-pole or S-pole. Then, the N pole and the S pole of the magnetic pole surface of the permanent magnet or the permanent magnet assembly are moved away from the N pole and the S pole of the connection surface receiving the repulsive force, respectively, and the S pole and the N pole of the connection surface receiving the attractive force, respectively. Therefore, the magnetic connection between the magnetic pole surface and the connection surface can be switched. At this time, if the magnetomotive force of the exciting coil is sufficient, the permanent magnet or the permanent magnet assembly is rotated instantaneously, and therefore the energization to the exciting coil may be instantaneous. After the magnetic connection between the magnetic pole surface and the connection surface is switched, the excited state and the non-excited state can be stably held by the magnetic force of the permanent magnet even if the exciting coil is not energized. Various structures and operations of the magnetic circuit of the present invention will be described in detail in Examples.
本発明の磁気回路は、励磁コイルへの瞬時の通電により励磁状態と非励磁状態とに切り換えることが可能であり、消費電力の少ない磁気回路である。また、遠隔操作も容易である。更に、永久磁石または永久磁石組立体の回転により磁気的な接続が切り換わるので、磁極面と接続面が衝突することが無く、特にフェライト磁石や希土類磁石のように磁気特性に優れているが材質的に脆い永久磁石を使用しても永久磁石の破損が生じない、という効果を有する。 The magnetic circuit of the present invention can be switched between an excited state and a non-excited state by instantaneous energization of the exciting coil, and is a magnetic circuit with low power consumption. Remote operation is also easy. Furthermore, since the magnetic connection is switched by the rotation of the permanent magnet or the permanent magnet assembly, there is no collision between the magnetic pole surface and the connection surface, and it has excellent magnetic properties, especially ferrite magnets and rare earth magnets. Even if a brittle permanent magnet is used, the permanent magnet is not damaged.
図1から図4に本発明の実施例1として磁気回路10を示す。この磁気回路10は通常リフティングマグネット等と呼ばれている装置のものである。(あるいは、マグネットベースとかマグネットホルダーと呼ばれているものとしても良い。)その外形は概略直方体形であり、下面に、磁性体を吸着保持する吸着面(即ち磁気作用面)を有する。ただし、図では、通常のリフティングマグネットの上部に配置されている釣り上げ用のアイボルトまたはねじ穴等は省略してある。図1と図3は永久磁石の中心を通る垂直方向の断面図であり、図1は図2の1−1断面である。図2は永久磁石の中心を通る水平方向の断面図であり、図1の2−2断面である。図4は正面図である。
1 to 4 show a
まず、磁気回路10の構造について説明する。図1を参照するに、第1のヨーク11は第1の磁気作用面12を有し、第2のヨーク13は第2の磁気作用面14を有している。第1のヨーク11と第2のヨーク13は非磁性材料からなるセパレーター15、16によって磁気的に絶縁されている。第1のヨーク11と第2のヨーク13およびセパレーター15、16に囲まれて、水平方向に伸びる円柱状の穴17があり、その穴内に露出している第1のヨークおよび第2のヨークの面部分がそれぞれ接続面Aおよび接続面Eである。
First, the structure of the
永久磁石20は、円柱状の穴17の内面と合うように円柱状の側面部を有し、円柱状の穴17内にその中心軸を回転軸として回転可能に配置されている。永久磁石20は、円柱状の側面部が磁極面20a(図1ではN極)および20b(図1ではS極)となるように磁化されている。従って、磁極面20a、20bが円柱状の穴17の内面で接続面Aおよび接続面Eと磁気的な接続を行える。磁極面20a、20b以外の側面は平面状に切り欠かかれている。
The
励磁コイル23は、第1のヨーク11の一部を囲んで配置されており、図示されていない電源につながっている。励磁コイル23は、第1のヨーク11の中に埋め込まれているものの、第1のヨーク11は、励磁コイル23の内側を通過するが、外側は通過しないように配置されている。磁気回路10の上面には非磁性材料からなる上面板24が配置され、励磁コイル23を保護するとともに、上面に何か磁性材料が接触しても第1のヨーク11と第2のヨーク13の磁気的な接続が起こらないようにしている。下面には非磁性材料からなる下面板25が配置され、励磁コイル23を保護するとともに、下面に何か磁性材料が接触しても第1のヨーク11と第2のヨーク13の磁気的な接続が起こらないようにしている。
The
図2を参照するに、永久磁石20の回転軸方向の両端部に回転軸部28、29が配置されている。回転軸部28、29は、それぞれ永久磁石20を把持するための把持部28a、29aを有する。回転軸部28、29は、それぞれ軸受け部30、31で支持されている。軸受け部30、31は、それぞれ非磁性材料からなる正面板26、背面板27に配置されている。正面板26と背面板27は、励磁コイル23を保護するとともに、正面と背面において何か磁性材料が接触しても第1のヨーク11と第2のヨーク13の磁気的な接続が起こらないようにしている。
Referring to FIG. 2, rotating
図2と図4を参照するに、回転軸部28の外側に突出した部分には、ハンドル32が取り付けられている。また、ハンドル32の回転(即ち永久磁石20の回転)を制限するストッパー33、34が正面板26に配置されている。ストッパー33、34は、それぞれねじ33a、34aを回して、その先端部33b、34bの突出長さを調節することができる。しかし、回転軸部28、29とハンドル32が配置されていない場合には、永久磁石20の回転を制限するストッパーとして、第1のヨーク11の下面および第2のヨーク13の右側面から円柱状の穴17の内面に突出するねじを配置し、永久磁石20の側面の平面状に切り欠かかれている部分に当たるようにすることもできるが、あまり好ましくは無い。
Referring to FIGS. 2 and 4, a
次に、磁気回路10の作用と効果について説明する。図1を参照するに、永久磁石のN極面20aが接続面Aに、S極面20bが接続面Eに磁気的に接続している。従って、永久磁石20の磁束はN極面20aから矢印35の向きに通過し、第1のヨーク11、第1の磁気作用面12、磁性体40、第2の磁気作用面14、第2のヨーク13を経て永久磁石のS極面20bに戻る。即ち、図1は、第1および第2の磁気作用面に磁界が発生し磁性体40を吸着保持することができる励磁状態である。
Next, the operation and effect of the
図1の励磁状態を非励磁状態に切り換えるには、励磁コイル23へ通電して、接続面AがN極、第1の磁気作用面12がS極となるようにする。第1の磁気作用面12のS極は、磁性体40を経て、第2のヨーク13の接続面EをS極にする。すると、永久磁石のN極面20aは接続面AのN極から磁気的な反発力を受け、永久磁石のS極面20bは接続面EのS極から磁気的な反発力を受けるので、永久磁石20は回転を始める。この時、永久磁石20の回転が図1において必ず時計回りに起こるようにするには、永久磁石のN極面20aとS極面20bが水平位置に在るよりも、予め少し時計回りに回転した位置に在るようにストッパー33の先端部33b(図4参照)を少し長めに突出させておくと良い。これで、永久磁石は時計回りに回転し、ほぼ90度回転したところでハンドル32がストッパー34の先端部34bに当たり止まる。この状態が、図3に示した非励磁状態である。
In order to switch the excitation state of FIG. 1 to the non-excitation state, the
図3を参照するに、永久磁石のN極面20aとS極面20bは、それぞれセパレーター15,16を挟んで接続面Aと接続面Eの両方にほぼ等しく接続している。即ち、永久磁石のN極面20aとS極面20bの左側半分は第1のヨーク11によって磁気的に短絡されており、磁束は矢印36の向きに通過する。また、永久磁石のN極面20aとS面極20bの右側半分は第2のヨーク13によって磁気的に短絡されており、磁束は矢印37の向きに通過する。従って、図3は、第1および第2の磁気作用面に通過する磁束が無く、第1および第2の磁気作用面に磁界の発生しない(即ち、吸着力の発生しない)非励磁状態を示している。非励磁状態では吸着保持されていた磁性体40は釈放される。
Referring to FIG. 3, the
図3の非励磁状態を図1の励磁状態に切り換えるには、励磁コイル23へ上記と逆向きに通電して、接続面AがS極、第1の磁気作用面12がN極となるようにする。すると、永久磁石のN極面20aは接続面AのS極から磁気的な吸引力を受け、永久磁石20は反時計回りにほぼ90度回転し、ハンドル32がストッパー33の先端部33bに当たり止まる。永久磁石のN極面20a全体が接続面Aと磁気的な接続をし、S極面20b全体が接続面Eと磁気的な接続をすることになる。この状態が、図1に示した励磁状態である。
In order to switch the non-excitation state of FIG. 3 to the excitation state of FIG. 1, the
磁気回路10においては、励磁状態と非励磁状態との切り換えは、励磁コイル23への通電方向を切り換えるだけでよいから遠隔操作が容易である。また、励磁コイル23の起磁力が十分であれば、永久磁石20の回転は瞬時に起こり、磁極面と接続面の磁気的な接続が切り換わった後は、励磁コイル23への通電が無くとも、永久磁石20の磁気力により励磁状態と非励磁状態を安定に維持することができるので、励磁コイル23への通電は瞬時でよい。従って、磁気回路10は消費電力の少ない磁気回路である。
In the
さらに、磁気回路10においては、永久磁石20は中心軸の周りに回転するだけであり、接続面Aおよび接続面Eとの衝突は起こらないので、永久磁石20が破損することは無い。特にフェライト磁石や希土類磁石のように磁気特性に優れているが材質的に脆い永久磁石を使用しても永久磁石の破損が生じない。更に好ましくは、ハンドル32が当たるストッパー33および34の先端部33bおよび34bにゴムやばね等の衝撃吸収部材を配置することもできる。
Further, in the
尚、磁気回路10を図1に示す励磁状態に切り換えた後も、励磁コイル23への通電を継続することができる。これにより、第1および第2の磁気作用面に発生する磁界を強めて、磁性体40をさらに強く吸着保持することができる。さらに、これとは逆向きに励磁コイル23へ弱く通電して、第1および第2の磁気作用面に発生する磁界を弱めることもできる。また、ハンドル32に外部から思いがけない力が作用して永久磁石20を回転させないように、ハンドル32にロック機構を取り付けることもできる。
Even after the
磁気回路10を図3に示す非励磁状態に切り換えた後も、被吸着物である磁性体40の材質に起因する磁化が原因で吸着力が残留し、磁性体40の釈放が困難になる場合がある。このような場合には、図4に示したストッパー34の先端部34bを少し短めに突出させて、ハンドル32の回転(即ち永久磁石20の回転)を垂直位置よりも時計回りに少し余計に回転させて止めると良い。こうすると、接続面Aに接続する永久磁石のS極面20bの面積がN極面20aの面積よりも大きくなり、接続面Eに接続する永久磁石のN極面20aの面積がS極面20bの面積よりも大きくなる。従って、第1の磁気作用面には弱いS極が発生し、第2の磁気作用面には弱いN極が発生して、磁性体40に対して吸着保持されていた時とは逆の磁界が作用することになり、磁性体40の材質に起因する磁化が相殺され釈放が容易になる。
Even when the
図5から図7に本発明の実施例2として磁気回路50を示す。この磁気回路50も通常リフティングマグネット等と呼ばれている装置のものである。その外形は概略直方体形であり、下面に、磁性体を吸着保持する吸着面(即ち磁気作用面)を有する。ただし、図では、通常のリフティングマグネットの上部に配置されている釣り上げ用のアイボルトまたはねじ穴等は省略してある。図5と図7は永久磁石の中心を通る垂直方向の断面図であり、図5は図6の5−5断面である。図6は永久磁石の中心を通る水平方向の断面図であって、図5の6−6断面である。
5 to 7 show a
まず、磁気回路50の構造について説明する。図5を参照するに、第1のヨーク51は、側板部52、上接続部53、下接続部54を有し、側板部52の下面に第1の磁気作用面55を有している。第2のヨーク56は下面に第2の磁気作用面57を有している。第1のヨークの上接続部53と下接続部54と第2のヨーク56は非磁性材料からなるセパレーター61、62、63によって磁気的に絶縁されている。第1のヨークの上接続部53と下接続部54と第2のヨーク56およびセパレーター61、62、63に囲まれて、水平方向に伸びる円柱状の穴64がある。円柱状の穴64内に露出している上接続部53と下接続部54の面部分がそれぞれ接続面B1および接続面B2であり、円柱状の穴64内に露出している第2のヨークの面部分が接続面Eである。
First, the structure of the
励磁コイル65は、第1のヨーク51の側板部52と上接続部53の境界部を囲んで配置されており、図示されていない電源につながっている。励磁コイル65は、第1のヨークの中に埋め込まれているが、磁気回路50の製作にあたっては、第1のヨーク51の側板部52を2点鎖線の位置で切り離した形で組み立て、励磁コイル65を配置した後に側板部52をねじ等で取り付けることができる。非磁性材料からなる上面板66が、磁気回路50の上面に配置され、励磁コイル65を保護するとともに、上面に何か磁性材料が接触しても第1のヨーク51と第2のヨーク56の磁気的な接続が起こらないようにしている。
The
永久磁石組立体69は、円柱状の穴64内にその中心軸を回転軸として回転可能に配置されている。永久磁石組立体69は、中央に永久磁石70を有し、永久磁石70の左右の磁極面にはそれぞれ磁性材料からなる磁極部材71、72が配置されている。磁極部材71、72の外側端面は、円柱状の穴64の内面と合うように円柱状の側面形状を有する磁極面71a、72aである。また、永久磁石組立体69は、非磁性材料からなるカバー73、74を有し、永久磁石70を保護している。
The
図6を参照するに、永久磁石組立体69の回転軸方向の両端部に非磁性材料からなる回転軸部75、76が配置されている。回転軸部75、76は、それぞれ永久磁石組立体69を把持するための把持部75a、76aを有する。把持部75a、76aは、両方とも磁極部材71、72にねじ等で結合されている。回転軸部75、76は、それぞれ軸受け部77、78で支持されている。軸受け部77、78は、それぞれ非磁性材料からなる正面板67、背面板68に配置されている。正面板67と背面板68は、励磁コイル65を保護するとともに、正面と背面において何か磁性材料が接触しても第1のヨーク51と第2のヨーク56の磁気的な接続が起こらないようにしている。回転軸部75の外側に突出した部分には、ハンドル79を取り付けても良い。しかし、回転軸部75、76およびハンドル79は配置されなくとも良い。
Referring to FIG. 6,
次に、磁気回路50の作用と効果について説明する。図5を参照するに、永久磁石組立体69の一方の磁極面71a(図5ではN極)が接続面B1に、他方の磁極面72a(図5ではS極)が接続面Eに磁気的に接続している。従って、永久磁石組立体69の磁束はN極面71aから矢印81の向きに通過し、第1のヨーク51、第1の磁気作用面55、磁性体85、第2の磁気作用面57、第2のヨーク56を経て永久磁石組立体69のS極面72aに戻る。即ち、図5は、第1および第2の磁気作用面に磁界が発生し磁性体85を吸着保持することができる励磁状態である。
Next, the operation and effect of the
図5の励磁状態を非励磁状態に切り換えるには、励磁コイル65へ通電して、接続面B1がN極、第1の磁気作用面55および接続面B2がS極となるようにする。第1の磁気作用面55のS極は、磁性体85を経て、第2のヨーク56の接続面EをS極にする。この時、永久磁石組立体のN極面71aは接続面B1のN極から磁気的な反発力を受け、近くの接続面B2のS極から磁気的な吸引力を受ける。また、永久磁石組立体のS極面72aは接続面EのS極から磁気的な反発力を受け、近くの接続面B1のN極から磁気的な吸引力を受ける。従って、永久磁石組立体69は、図5において反時計回りに90度回転し、N極面71aが接続面B2のS極と磁気的に接続し、S極面72aが接続面B1のN極と磁気的に接続して止まる。この状態が、図7に示した非励磁状態である。永久磁石組立体69の回転後は、励磁コイル65への通電を止めても非励磁状態が維持される。
In order to switch the excitation state of FIG. 5 to the non-excitation state, the
図7を参照するに、永久磁石組立体のN極面71aは接続面B2と磁気的に接続しており、永久磁石組立体のS極面72aは接続面B1と磁気的に接続しているので、永久磁石組立体69は第1のヨーク51によって磁気的に短絡されており、磁束は矢印82の向きに通過する。従って、図7は、第1の磁気作用面55および第2の磁気作用面57に磁界の発生しない(即ち、吸着力の発生しない)非励磁状態を示している。非励磁状態では吸着保持されていた磁性体85は釈放される。
Referring to FIG. 7, the
図7の非励磁状態を図5の励磁状態に切り換えるには、励磁コイル65へ上記と逆向きに通電して、接続面B1がS極、第1の磁気作用面55および接続面B2がN極となるようにする。この時、永久磁石組立体のN極面71aは接続面B2のN極から磁気的な反発力を受け、近くの接続面B1のS極から磁気的な吸引力を受ける。従って、永久磁石組立体69は、図7において時計回りに90度回転し、図5の励磁状態になる。
In order to switch the non-excitation state of FIG. 7 to the excitation state of FIG. 5, the
磁気回路50においては、励磁状態と非励磁状態との切り換えは、励磁コイル65への通電方向を切り換えるだけでよいから遠隔操作が容易である。また、励磁コイル65の起磁力が十分であれば、永久磁石組立体69の回転は瞬時に起こり、磁極面と接続面の磁気的な接続が切り換わった後は、励磁コイル65への通電が無くとも、永久磁石の磁気力により励磁状態と非励磁状態を安定に維持することができるので、励磁コイル65への通電は瞬時でよい。従って、磁気回路50は消費電力の少ない磁気回路である。
In the
さらに、磁気回路50においては、永久磁石組立体69は中心軸の周りに回転するだけであり、永久磁石組立体69と接続面B1、B2、Eとの衝突は起こらないので、永久磁石70が破損することは無い。特にフェライト磁石や希土類磁石のように磁気特性に優れているが材質的に脆い永久磁石を使用しても永久磁石70の破損が生じない。
Further, in the
尚、磁気回路50を図5に示す励磁状態に切り換えた後も、励磁コイル65への通電を継続することができる。これにより、第1および第2の磁気作用面に発生する磁界を強めて、磁性体85をさらに強く吸着保持することができる。さらに、これとは逆向きに励磁コイル65へ弱く通電して、第1および第2の磁気作用面に発生する磁界を弱めることもできる。
Even after the
磁気回路50を図7に示す非励磁状態に切り換えた後も、被吸着物である磁性体85の材質に起因する磁化が原因で吸着力が残留し、磁性体85の釈放が困難になる場合がある。このような場合には、非励磁状態にする際に励磁コイル65へ通電したのと同じ向きで更に少し大きめの通電を瞬間的に行うと良い。これにより、第1の磁気作用面55にはさらに強いS極が発生し、第2の磁気作用面57にはさらに強いN極が発生して、磁性体85に対して吸着保持されていた時とは逆のさらに強い磁界が作用することになり、磁性体85の材質に起因する磁化が相殺され釈放が容易になる。
Even when the
ハンドル79を取り付けてある場合は、その回転により、永久磁石組立体69の回転位置を確認することができ、ハンドル79を使用して永久磁石組立体69を手動で回転することもできる。また、ハンドル79に外部から思いがけない力が作用して永久磁石組立体69を回転させないように、ハンドル79にロック機構を取り付けても良い。
When the
尚、磁気回路50の図5に示した構造を、図5の6−6断面を鏡面として、第1のヨークの上接続部53と下接続部54、セパレーター61および励磁コイル65を上下に反転させた構造に変更しても、磁気回路50と同様の作用および効果を示すものとなる。
Note that the structure shown in FIG. 5 of the
図8に本発明の実施例3として磁気回路100を示す。この磁気回路100も通常リフティングマグネット等と呼ばれている装置のもので、実施例2の磁気回路50と類似しており、その外形は概略直方体形であり、下面に、磁性体を吸着保持する吸着面(即ち磁気作用面)を有する。図8は、図5と同じく永久磁石の中心を通る垂直方向の断面図である。なお、永久磁石の中心を通る水平方向の断面図については、図6とほとんど同じになるので、図示しない。
FIG. 8 shows a
まず、磁気回路100の構造について説明する。図8を参照するに、第1のヨーク101は、上板部102、側板部103、上接続部104、中接続部105、下接続部106を有し、側板部103の下面に第1の磁気作用面107を有している。第2のヨーク108は下面に第2の磁気作用面109を有している。第1のヨークの上接続部104、中接続部105、下接続部106および第2のヨーク108は、非磁性材料からなるセパレーター111、112、113、114によってそれぞれ磁気的に絶縁されており、これらに囲まれて水平方向に伸びる円柱状の穴116がある。この円柱状の穴116内に露出している上接続部104、中接続部105、下接続部106の面部分がそれぞれ接続面C1、C2、C3であり、円柱状の穴116内に露出している第2のヨーク108の面部分が接続面Eである。
First, the structure of the
励磁コイル117は、第1のヨークの上板部102と上接続部104の境界部を囲んで配置されており、励磁コイル118は、第1のヨークの側板部103と中接続部105の境界部を囲んで配置されており、両励磁コイルは図示されていない電源につながっている。両励磁コイル117と118は、第1のヨークの中に埋め込まれているが、図8に示した磁気回路100の製作にあたっては、第1のヨーク101の上板部102と側板部103を2点鎖線の位置で切り離した形で組み立て、励磁コイル117と118を配置した後に上板部102と側板部103をねじ等で取り付けることができる。また、第1のヨーク101の上板部102と第2のヨーク108との磁気的な絶縁のために、セパレーター115が配置されている。
The
永久磁石組立体119は、円柱状の穴116内にその中心軸を回転軸として回転可能に配置されている。永久磁石組立体119は、実施例2の磁気回路50における永久磁石組立体69と同じものである。即ち、永久磁石120の左右の磁極面にはそれぞれ磁性材料からなる磁極部材121、122が配置されている。磁極部材121、122の外側端面は、円柱状の穴116の内面と合うように円柱状の側面形状を有する磁極面121a、122aである。また、永久磁石組立体119は、非磁性材料からなるカバー123,124を有し、永久磁石120を保護している。
The
図示されてはいないが、永久磁石組立体119の回転軸方向の両端部には非磁性材料からなる回転軸部が配置されている。以下、回転軸部等の構造については、実施例2で説明した図6の構造と同じであるので、図6についての説明を参照されたい。
Although not shown in the drawing, a rotating shaft portion made of a nonmagnetic material is disposed at both ends of the
次に、磁気回路100の作用と効果について説明する。図8を参照するに、永久磁石組立体119の一方の磁極面121a(図8ではN極)が接続面C2に、他方の磁極面122a(図8ではS極)が接続面Eに磁気的に接続している。従って、永久磁石組立体119の磁束はN極面121aから第1のヨークの中接続部105、側板部103、第1の磁気作用面107、磁性体135、第2の磁気作用面109、第2のヨーク108を経て永久磁石組立体119のS極面122aに戻る。即ち、図8は、第1および第2の磁気作用面に磁界が発生し磁性体135を吸着保持することができる励磁状態である。
Next, the operation and effect of the
図8の励磁状態を非励磁状態に切り換えるには、例えば、励磁コイル117へ通電して、接続面C1がS極となるようにする。すると、接続面C2および接続面C3はN極となる。永久磁石組立体のN極面121aは、接続面C2および接続面C3のN極から磁気的な反発力を受け、接続面C1のS極から磁気的な吸引力を受ける。従って、永久磁石組立体119は、図8において時計回りに90度回転し、N極面121aは接続面C1のS極と磁気的に接続し、S極面122aは接続面C3のN極と磁気的に接続して止まる。この状態が、磁気回路100の非励磁状態である。永久磁石組立体119の回転後は、励磁コイル117への通電を止めても永久磁石の磁気力により非励磁状態が維持される。
In order to switch the excitation state in FIG. 8 to the non-excitation state, for example, the
前記の非励磁状態においては、永久磁石組立体119の磁束はN極面121aから第1のヨークの上接続部104、上板部102、側板部103、下接続部106を経て永久磁石組立体119のS極面122aに戻る。即ち、磁束は第1のヨーク101によって短絡されるので、第1および第2の磁気作用面に磁界が発生せず、磁性体を吸着保持することができない。
In the non-excited state, the magnetic flux of the
前記の非励磁状態を励磁状態に切り換えるには、励磁コイル118へ通電して、接続面C2がS極となるようにする。すると、接続面C1および接続面C3はN極となる。永久磁石組立体のN極面121aは、接続面C1のN極から磁気的な反発力を受け、接続面C2のS極から磁気的な吸引力を受ける。従って、永久磁石組立体119は、図8において反時計回りに90度回転し、N極面121aは接続面C2のS極と磁気的に接続し、S極面122aは接続面Eと磁気的に接続して止まる。この状態が、図8に示した磁気回路100の励磁状態である。永久磁石組立体119の回転後は、励磁コイル118への通電を止めても永久磁石の磁気力により励磁状態が維持される。
In order to switch the non-excitation state to the excitation state, the
磁気回路100においては、励磁状態と非励磁状態との切り換えに際し、励磁コイル117と励磁コイル118への通電を使い分けることで、上述のごとく永久磁石組立体119の回転方向を定めることができる。そして、励磁状態と非励磁状態との切り換えは、励磁コイル117と励磁コイル118への通電を行うだけで良いから、磁気回路100は遠隔操作が容易である。また、永久磁石組立体119の回転は瞬時に起こり、励磁状態と非励磁状態が切り換わった後は、励磁コイルへの通電が無くとも、永久磁石120の磁気力により励磁状態と非励磁状態を安定に維持することができるので、励磁コイルへの通電は瞬時でよく、磁気回路100は消費電力の少ない磁気回路である。
In the
しかし、磁気回路100を励磁状態に切り換えた後も、励磁コイル118への通電を継続することができる。これにより、第1および第2の磁気作用面に発生する磁界を強めて、磁性体135をさらに強く吸着保持することができる。さらに、これとは逆向きに励磁コイル118へ弱く通電して、第1および第2の磁気作用面に発生する磁界を弱めることもできる。
However, even after the
さらに、永久磁石組立体119は中心軸の周りに回転するだけであり、永久磁石組立体119と接続面C1、C2、C3、Eとの衝突は起こらないので、永久磁石120は破損することが無い。特にフェライト磁石や希土類磁石のように磁気特性に優れているが材質的に脆い永久磁石を使用しても永久磁石120の破損が生じない。
Further, since the
磁気回路100の励磁状態と非励磁状態の切り換えについては、上述のごとく、励磁コイル117と励磁コイル118を別々に使用したが、両方の励磁コイルを同時に使用することもできる。例えば、図8の励磁状態を非励磁状態に切り換えるには、励磁コイル117に通電して接続面C1をN極にし、同時に励磁コイル118に通電して接続面C2をN極にする。すると、接続面C3はS極になり、永久磁石組立体119は反時計回りに90度回転し、N極面121aは接続面C3のS極と磁気的に接続し、S極面122aは接続面C1のN極と磁気的に接続して止まる。この状態も、やはり、磁気回路100の非励磁状態である。この時、励磁コイル117と励磁コイル118への通電は、第1の磁気作用面107をS極にするので、磁性体135に対して吸着保持されていた時とは逆の磁界を及ぼし、磁性体135の磁化による残留吸着力を相殺し、釈放を容易にすることができる。
As described above, the
さらに、前記非励磁状態を励磁状態に切り換えるには、励磁コイル117と励磁コイル118に同時に通電して接続面C1と接続面C2をS極にすればよい。すると、接続面C3はN極になり、永久磁石組立体119は時計回りに90度回転し、N極面121aは接続面C2と磁気的に接続し、S極面122aは接続面Eと磁気的に接続して止まり、磁気回路100は励磁状態となる。
Further, in order to switch the non-excitation state to the excitation state, it is only necessary to energize the
また、磁気回路100は、励磁コイルを2個有するので、もしもどちらかの励磁コイルに故障が発生しても、残りの励磁コイルを使用することができ、故障への対応が容易である。
また、励磁コイルは、第1のヨーク101の側板部103と下接続部106との境界部を囲んで配置しても良いし、第2のヨーク108の接続面Eを囲むように配置しても良い。
In addition, since the
The exciting coil may be disposed so as to surround the boundary portion between the
本発明の磁気回路は、リフティングマグネット、マグネットベース、マグネットホルダーの外にも、マグネットチャックや種々の磁気吸着保持装置、磁気選別機、磁化装置、磁気処理装置、磁気反発力応用装置など、磁界を利用する多くの装置に利用可能な磁気回路である。尚、本発明の磁気回路の利用に際しては、第1のヨークだけに磁気的に接続される第1のヨーク延長部材、または第2のヨークだけに磁気的に接続される第2のヨーク延長部材のどちらか一方、あるいは両方を配置し、利用に適した新たな形状の磁気作用面をヨーク延長部材によって形成することもできる。 In addition to lifting magnets, magnet bases, and magnet holders, the magnetic circuit of the present invention also applies magnetic fields such as magnet chucks, various magnetic adsorption and holding devices, magnetic sorters, magnetizing devices, magnetic processing devices, and magnetic repulsion force application devices. It is a magnetic circuit that can be used in many devices. When using the magnetic circuit of the present invention, the first yoke extension member magnetically connected only to the first yoke, or the second yoke extension member magnetically connected only to the second yoke. Either or both of them can be arranged, and a new shape magnetic action surface suitable for use can be formed by the yoke extension member.
10、50、100:磁気回路
11、51、101:第1のヨーク
12、55、107:第1の磁気作用面
13、56、108:第2のヨーク
14、57、109:第2の磁気作用面
17、64、116:円柱状の穴
20、70、120:永久磁石
69、119:永久磁石組立体
71、72、121、122:磁極部材
23、65、117、118:励磁コイル
15、16、61、62、63、111、112、113、114、115:セパレーター
28、29、75、76:回転軸部
32、79:ハンドル
33、34:ストッパー
10, 50, 100:
Claims (5)
励磁コイルへ通電して、永久磁石または永久磁石組立体の一方の磁極面が接続面Aに接続し他方の磁極面が接続面Eに接続する励磁状態と、両方の磁極面のどちらもが接続面AとEの両方に接続する非励磁状態とに切り換えることが可能な請求項1に記載の磁気回路。 The first yoke has a connection surface A that is exposed at one location in the circumferential direction on the inner surface of the cylindrical hole, and the second yoke is a connection that is exposed at one location in the circumferential direction on the inner surface of the cylindrical hole. Surface E,
Energizing the exciting coil, one of the magnetic pole surfaces of the permanent magnet or permanent magnet assembly is connected to the connection surface A and the other magnetic pole surface is connected to the connection surface E, and both of the magnetic pole surfaces are connected The magnetic circuit according to claim 1, wherein the magnetic circuit can be switched to a non-excited state connected to both surfaces A and E.
The magnetic circuit according to any one of claims 1 to 4, wherein a rotating shaft portion is disposed in the permanent magnet or the permanent magnet assembly.
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