JP2020523792A - 電磁切り替え可能な永久磁気装置 - Google Patents

Abstract

切り替え可能な永久磁気ユニットが開示される。該ユニットは、ハウジングと、第１および第２の永久磁石と、導電性コイルとを備える。第１の磁石はハウジング内に取り付けられ、第２の磁石は第１の位置と第２の位置との間で回転可能であり、第１の磁石と積層関係でハウジング内に取り付けられる。該ユニットは、第２の磁石が第１の位置にあるときにワークピース接触界面で第１のレベルの磁束を生成し、第２の磁石が第２の位置にあるときに界面で第２のレベルの磁束を生成し、第２のレベルは第１のレベルよりも大きい。導電性コイルは、第２の磁石の周囲に配置され、磁場を生成する。導電性コイルの磁場の成分は、第２の永久磁石が第１の位置にあるときに第２の永久磁石のＮ−Ｓ極対に沿ってＳ極からＮ極へ方向付けられる。

Description

関連出願の相互参照

本願は、２０１７年６月８日に出願され、「ＥＬＥＣＴＲＯＭＡＧＮＥＴＩＣ−ＳＷＩＴＣＡＢＬＥ ＰＥＲＭＡＮＥＮＴ ＭＡＧＮＥＴ ＤＥＶＩＣＥ」と題された米国仮特許出願第６２／５１７，０５７号の利益を主張するものであり、この開示内容全体は参照によって本願明細書に明示的に組み込まれる。

本開示は、磁気装置に関する。より具体的には、本開示は、磁気的に吸引可能な「オン」状態と吸引不可能な「オフ」状態との間で切り替えることができる切り替え可能な磁気装置に関する。

切り替え可能な磁気装置は、磁気装置を１つまたは複数の強磁性ワークピースに磁気的に結合するために使用され得る。切り替え可能な磁気装置は、磁場を生成して分路するために、１つまた複数の固定磁石に対して回転可能な１つまたは複数の磁石を含み得る。切り替え可能な磁気装置は、多数の応用分野の中でも、例えば、物体を持ち上げる操作、材料の取り扱い、材料の保持、物体同士の磁気的なラッチまたは結合のために、磁気装置を「オン」状態と「オフ」状態との間で切り替えることにより、強磁性の物体（ワークピース）に取り外し可能に取り付けられ得る。

本明細書内で開示されている例示的な実施形態は、以下を含む。

本開示の例示的な実施形態では、強磁性ワークピースに磁気的に結合するための切り替え可能な永久磁気ユニットが提供される。該切り替え可能な永久磁気ユニットは、ハウジングと、ハウジング内に取り付けられ、能動Ｎ−Ｓ極対を有する第１の永久磁石と、第１の永久磁石と積層関係でハウジング内に回転可能に取り付けられ、能動Ｎ−Ｓ極対を有する第２の永久磁石であり、第１の位置と第２の位置との間で回転可能である第２の永久磁石であって、切り替え可能な永久磁気ユニットは第２の永久磁石が第１の位置にあるときに切り替え可能な永久磁気ユニットのワークピース接触界面の強磁性ワークピースに利用可能な第１のレベルの磁束および第２の永久磁石が第２の位置にあるときに切り替え可能な永久磁気ユニットのワークピース接触界面の強磁性ワークピースに利用可能な第２のレベルの磁束を有し、第２のレベルは第１のレベルより大きい、第２の永久磁石と、第２の永久磁石の周囲に配置され、少なくとも１つの導電性コイルを通って伝送されている電流に応答して磁場を生成するように構成された少なくとも１つの導電性コイルであって、導電性コイルの磁場の成分は第２の永久磁石が第１の位置にあるときに第２の永久磁石の能動Ｎ−Ｓ極対に沿ってＳ極からＮ極へ方向付けられる、少なくとも１つの導電性コイルと、を備える。

この一実施例では、切り替え可能な永久磁気ユニットは、第２の永久磁石を第２の位置に保持するための手段をさらに備える。

この実施例の変形例では、切り替え可能な永久磁気ユニットは、第２の永久磁石を第２の位置に保持するように構成された回転制限器を備える。

この実施例の別の変形例では、少なくとも１つの導電性コイルは、第１の永久磁石および第２の永久磁石の周囲に配置される。

この実施例のさらに別の変形例では、導電性コイルは、ハウジングの外側面の周囲に配置される。

この実施例のさらに別の変形例では、導電性コイルは、ハウジング内に配置され、第２の永久磁石の外側面の周囲に配置される。

この実施例のさらに別の変形例では、第１の永久磁石の能動Ｎ−Ｓ極対は、２つ以上の能動Ｎ−Ｓ極対を備え、第２の永久磁石の能動Ｎ−Ｓ極対は、２つ以上の能動Ｎ−Ｓ極対を備える。

この別の実施例では、切り替え可能な永久磁気ユニットは、導電性コイルの磁場を生成するために導電性コイルに電流を供給するように構成された電源を備える。

このさらに別の実施例では、第２の永久磁石のＮ−Ｓ極対に沿ってＳ極からＮ極へ方向付けられた成分は、導電性コイルの磁場の全てを含む。

このさらに別の実施例では、ハウジングは、２部品のハウジングである。

この別の実施例では、ハウジングは、一体構造のハウジングである。

本開示の別の例示的な実施形態では、切り替え可能な永久磁気ユニットを製造する方法が提供される。切り替え可能な永久磁気ユニットは、切り替え可能な永久磁気ユニットのワークピース接触界面において強磁性ワークピースに磁気的に結合するように構成される。該方法は、能動Ｎ−Ｓ極対を有する第１の永久磁石をハウジング内に取り付けるステップと、能動Ｎ−Ｓ極対を有する第２の永久磁石であり、第１の位置と第２の位置との間で回転可能である第２の永久磁石であって、切り替え可能な永久磁気ユニットは第２の永久磁石が第１の位置にあるときに切り替え可能な永久磁気ユニットのワークピース接触界面の強磁性ワークピースに利用可能な第１のレベルの磁束および第２の永久磁石が第２の位置にあるときに切り替え可能な永久磁気ユニットのワークピース接触界面の強磁性ワークピースに利用可能な第２のレベルの磁束を有し、第２のレベルは第１のレベルより大きい、第２の永久磁石をハウジング内に第１の永久磁石と積層関係で取り付けるステップと、少なくとも１つの導電コイルを通って伝送されている電流に応答して磁場を生成するように構成された少なくとも１つの導電性コイルであって、磁場の成分は第２の永久磁石が第１の位置にあるときに第２の永久磁石の能動Ｎ−Ｓ極対に沿ってＳ極からＮ極へ方向付けられる、少なくとも１つの導電性コイルを第２の永久磁石の周囲に配置するステップと、を含む。

この一実施例では、少なくとも１つの導電性コイルは、ハウジングの外側面の周囲に配置される。

この実施例の変形例では、少なくとも１つの導電性コイルは、ハウジング内に配置され、第２の永久磁石の外側面の周囲に配置される。

この実施例のさらに別の変形例では、少なくとも１つの導電性コイルは、第１の永久磁石および第２の永久磁石の周囲に配置される。

この実施例のさらに別の変形例では、該方法は、第２の永久磁石を第２の位置に保持するように構成された手段を含むステップをさらに含む。

この実施例の変形例では、該方法は、第１の永久磁石に対して設定回転範囲内で第２の永久磁石の回転を制限するように構成された回転制限器を含むステップをさらに含む。

この実施例のさらに別の変形例では、第１の永久磁石および第２の永久磁石の少なくとも一方は、複数の永久磁石を備える。

この実施例のさらに別の変形例では、該方法は、導電性コイルの磁場を誘導するために導電性コイルに電流を供給するように構成された電源を導電性コイルに結合するステップをさらに含む。

別の実施例では、ハウジングは、２部品のハウジングである。

さらに別の実施例では、ハウジングは、一体構造のハウジングである。

本発明の他の態様および任意のならびに／もしくは好適な特徴は、添付図面を参照しながら後述する好適な実施形態に関する以下の説明から明らかになるであろう。

本開示の実施形態に係る、電気的に切り替え可能な永久磁気装置の概略分解図である。 本開示の実施形態に係る、組み立てられた状態の図１の装置の等角図である。 本開示の実施形態に係る、図１および図２に示された装置の正面断面図であり、装置が「オフ」位置にあるときに生成された磁気回路を示す図である。 図３Ｂに示された装置の上面図であり、装置が「オフ」位置にあるときに上部磁石によって生成されたＢ磁場を含む図である。 図３Ａおよび図３Ｂに示された装置の上部部分断面図であり、装置が「オフ」位置にあるときの上部磁石を含む図である。 本開示の実施形態に係る、「オフ」位置から「オン」位置へと連続的に切り替わる図１および図２の装置の上面図である。 本開示の実施形態に係る、「オフ」位置から「オン」位置へと連続的に切り替わる図１および図２の装置の上面図である。 本開示の実施形態に係る、「オフ」位置から「オン」位置へと連続的に切り替わる図１および図２の装置の上面図である。 本開示の実施形態に係る、「オフ」位置から「オン」位置へと連続的に切り替わる図１および図２の装置の上面図である。 本開示の実施形態に係る、「オフ」位置から「オン」位置へと連続的に切り替わる図１および図２の装置の上面図である。 本開示の実施形態に係る、「オフ」位置から「オン」位置へと連続的に切り替わる図１および図２の装置の上面図である。 本開示の実施形態に係る、「オフ」位置から「オン」位置へと連続的に切り替わる図１および図２の装置の上面図である。 本開示の実施形態に係る、「オフ」位置から「オン」位置へと連続的に切り替わる図１および図２の装置の上面図である。 本開示の実施形態に係る、「オフ」位置から「オン」位置へと連続的に切り替わる図１および図２の装置の上面図である。 本開示の実施形態に係る、「オフ」位置から「オン」位置へと連続的に切り替わる図１および図２の装置の上面図である。 本開示の実施形態に係る、「オフ」位置から「オン」位置へと連続的に切り替わる図１および図２の装置の上面図である。 本開示の実施形態に係る、「オフ」位置から「オン」位置へと連続的に切り替わる図１および図２の装置の上面図である。 本開示の実施形態に係る、「オフ」位置から「オン」位置へと連続的に切り替わる図１および図２の装置の上面図である。 本開示の実施形態に係る、「オフ」位置から「オン」位置へと連続的に切り替わる図１および図２の装置の上面図である。 本開示の実施形態に係る、「オフ」位置から「オン」位置へと連続的に切り替わる図１および図２の装置の上面図である。 本開示の実施形態に係る、「オフ」位置から「オン」位置へと連続的に切り替わる図１および図２の装置の上面図である。 本開示の実施形態に係る、「オフ」位置から「オン」位置へと連続的に切り替わる図１および図２の装置の上面図である。 本開示の実施形態に係る、「オフ」位置から「オン」位置へと連続的に切り替わる図１および図２の装置の上面図である。 本開示の実施形態に係る、「オフ」位置から「オン」位置へと連続的に切り替わる図１および図２の装置の上面図である。 本開示の実施形態に係る、「オフ」位置から「オン」位置へと連続的に切り替わる図１および図２の装置の上面図である。 本開示の実施形態に係る、「オフ」位置から「オン」位置へと連続的に切り替わる図１および図２の装置の上面図である。 本開示の実施形態に係る、「オフ」位置から「オン」位置へと連続的に切り替わる図１および図２の装置の上面図である。 本開示の実施形態に係る、「オフ」位置から「オン」位置へと連続的に切り替わる図１および図２の装置の上面図である。 本開示の実施形態に係る、「オフ」位置から「オン」位置へと連続的に切り替わる図１および図２の装置の上面図である。 本開示の実施形態に係る、「オフ」位置から「オン」位置へと連続的に切り替わる図１および図２の装置の上面図である。 本開示の実施形態に係る、図１および図２に示された装置の正面断面図であり、装置が「オン」位置にあるときに生成された磁気回路を示す図である。 本開示の実施形態に係る、図１および図２に示された装置の上面図であり、装置が「オン」位置にあるときの上部磁石によって生成されたＢ磁場を示す図である。 本開示の実施形態に係る、図１および図２に示された装置の上面図であり、装置が「オン」位置にあるときの上部磁石によって生成されたＢ磁場を示す図である。 本開示の実施形態に係る、電気的に切り替え可能な永久磁気装置の別の実施形態の側面図である。 キャップ構造体およびソレノイドコイル本体が取り外された状態の図１０Ａに示された電気的に切り替え可能な永久磁気装置の側面図である。 図１０Ａおよび図１０Ｂに示された電気的に切り替え可能な永久磁気装置の垂直断面図である。 本開示の実施形態に係る、切り替え可能な磁気装置を含むロボットシステムを示す図である。

開示されている主題は、様々な修正形態および代替形態が可能であるが、特定の実施形態を図面に例示し、以下で詳細に説明する。しかしながら、記載されている特定の実施形態に限定されることを意図するものではない。むしろ、本開示は、添付の特許請求の範囲によって定義される本開示の範囲内にある全ての修正物、等価物、および代替物を包含することを意図するものである。

当然のことながら、「垂直方向」、「水平方向」、「上」、「下」、「上部」、「下部」、「横方向」、「側方」、「幅方向」などの用語および形容詞は、図面および構成要素の互いの関係を理解しやすくするための参照指標を提供するために、この説明および本明細書で使用されているに過ぎない。

切り替え可能な磁気装置は、手動作動、空気圧作動もしくは油圧作動、および／または電気作動を使用して作動され得る。手動作動は、ハンドルまたは手動アクチュエータを使用して１つまたは複数の磁石もしくは磁気ユニットを、１つまたは複数の固定磁石もしくは磁気ユニットに対して直線的に直接回転または移動させる場合の作動である。本明細書内で提供されている実施形態は、切り替え可能な磁気装置に関する。例示的な手動の切り替え可能な磁気装置は、「ＳＷＩＴＣＨＡＢＬＥ ＰＥＲＭＡＮＥＮＴ ＭＡＧＮＥＴＩＣ ＤＥＶＩＣＥ」と題された米国特許第７，０１２，４９５号（’４９５特許）、２０１５年１０月３０日に出願され、「ＭＡＧＮＥＴＩＣ ＣＯＵＰＬＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥ ＷＩＴＨ Ａ ＲＯＴＡＲＹ ＡＣＴＵＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ」と題された米国仮特許出願第６２／２４８，８０４号（ドケット番号ＭＴＩ−０００７−０１−ＵＳ−Ｅ）、および２０１５年１１月７日に出願され、「ＭＡＧＮＥＴＩＣ ＣＯＵＰＬＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥ ＷＩＴＨ Ａ ＬＩＮＥＡＲ ＡＣＴＵＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ」と題された米国仮特許出願第６２／２５２，４３５号（ドケット番号ＭＴＩ−０００６−０１−ＵＳ−Ｅ）に開示されており、これらの開示内容全体は、参照によって本願明細書に明示的に組み込まれる。

空気圧または油圧作動は、切り替え可能な磁石コア装置の１つまたは複数の可動磁石または磁気ユニットが、空気圧または油圧流体アクチュエータによって駆動される場合の作動である。

電気作動は、通常、２つのカテゴリのうちの１つに分類される。第１のカテゴリは、強磁性電機子と協働する２個（またはそれ以上）の固定永久磁石を有する「電気機械永久磁石」（またはＥＰＭ）装置と、電機子または磁石に適切に巻き付けられた導電性コイル（例えば、ソレノイドコイル）とを含む。２つの磁石は、異なる磁化特性および保磁力特性を有し、導電性コイルは、装置を双安定状態で作動状態から停止状態へと切り替えるために、電気的に生成された磁場を重畳させることによって磁石の１つの磁場を一時的にオフセットするように定格される。実施形態では、導電性コイルによって生成された磁場は、他の固定磁石に影響を及ぼさないことがある。これらの装置は、典型的には、外部磁化影響によって容易に消磁することができない高保磁力永久磁石部材と、媒体または低保磁力磁気素子からなる第２の磁気素子とに依存し、磁気素子は、導電性コイルの磁場によって磁化されて、その磁化ベクトルを同じく磁気回路内に存在する高保磁力磁石と整列状態にするか、または非整列状態にすることができるように導電性コイルと協働するように配置される。

電気作動の第２のカテゴリは、上記で言及したものと同様の永久磁気装置を備え、電動機は、電動機の出力軸に結合された軸または他のタイプの伝達機構を用いて可動磁石にトルクを付与するために使用される。

第１のカテゴリは、可動部品が存在しないこと、および別個の駆動モータを使用する場合と比較して媒体または低保磁力素子を直接磁化する方が高効率であることから、磁石をオン状態とオフ状態との間で電気的に切り替えるためのより一般的に使用される方法である。

切り替え可能な磁石システムの電気作動は、手動作動システムおよび空気圧作動システムに勝るいくつかの利点を有する。電気制御システムおよび電力システムは現在広く普及しており、それ自体が動作するのに電力を必要とする消費者製品へと磁気スイッチ技術が拡大しているので、電力を使用して切り替えを行うことは、製造工業プラントの環境以外に一般に利用できない作動流体源を必要とする油圧または空気圧アクチュエータを使用する場合よりも煩雑でない。

既存のＥＰＭ装置は、それらの利点にも拘わらず、多くの欠点を有する。より一般的に見られるＡｌＮｉＣｏ／ＮｄＦｅＢ ＥＰＭ装置は、磁化状態間を切り替える機能材料としてＡｌＮｉＣｏを使用している。例えば、Ａｒａ Ｎｅｒｓｅｓ ＫｎａｉａｎのＰＨ論文（ http://cba.mit.edu/docs/theses/10.06.knaian.pdf ）を参照されたい。ＡｌＮｉＣｏは、高い残留磁気誘導および最も高い非希土類磁石エネルギー生成物を有する強力な磁性材料であり、驚くほど低い保磁力を特徴とする。この低保磁力はＥＰＭ技術が正常に機能することができるようにする特性であるが、同時にＥＰＭ装置の性能を低下させる。

ＥＰＭ装置が完全な大きな断面の磁気回路で使用される場合、全磁束密度出力は、同じ量のＮｄＦｅＢと等価であるべきである。しかしながら、この技術が低負荷または高負荷の磁気回路で使用される場合、低保磁力に起因するＡｌＮｉＣｏの好ましくない磁化曲線は、システムの使用可能な（引っ張り）力を大きく低下させる。このことにより、ほとんどのＥＰＭユニットの適用範囲は、ＥＰＭユニットが十分にかつ完全に飽和される状況に制限される。

さらに、永久磁石材料を対向磁場に対して完全な飽和状態にするのにソレノイド電磁石が必要とする電流量が大きいので、ＥＰＭ装置は、システムをオン状態とオフ状態との間で切り替えるために、かなり過剰な消費電力量を必要とする。このことにより、小さな磁気範囲のユニットでさえ、大きな電力処理回路および制御装置が必要となり、これらのシステムの可搬性および設置柔軟性が制限される。

一方、電動機駆動作動システムは、外部磁気回路が存在する場合でも、全サイクルにわたって切り替え可能な永久磁石を作動させるのに必要なトルクの変化がかなり大きいので、トルクに関して非常に広い動作範囲を有するという利点を有する。

電動機を切り替え可能な永久磁気装置と共に使用する場合、電動機の動作条件は磁気ユニットが適用される様々な用途および状況に対応するように大きく異なる必要があるので、電動機を理想的な動作点に「調整」することは難しい。さらに、重量および複雑さを増大させる機械的結合要素ならびに場合によってはギアボックスの要件、および関連する損失は、電動機駆動磁石が上記で詳述した直接磁化ＥＰＭ法よりも大幅に効率が低いことを意味する。多数の可動要素およびこれらの構成要素に加わる大きな応力もまた、部品の寿命を低下させ、ほとんどのＥＰＭユニットの効果的な小型化および寸法最小化を妨げる。

本開示の１つの目的は、同様の保磁力特性を有する永久磁石を使用することを可能にすると同時に、磁化状態間でＥＰＭ装置を切り替えるのに必要な電力量を低減する設計を提供することによって既存のＥＰＭ装置を改良することである。本開示の別の目的は、改良型永久磁石切り替え可能装置であって、装置をオンおよびオフの磁化状態間で切り替えるために可動磁石にトルク（または力）を付与して固定磁石に対する相対位置を変更する代替方法を提供することにより、切り替え可能装置に含まれる永久磁石の相対移動によって装置の起動および停止が行われる、切り替え可能装置を提供することである。

本開示の実施形態は、当初、例えば、’４９５特許に開示された磁気装置のような切り替え可能な永久磁気装置を作動させる（オンとオフを切り替える）ための異なる機構を容易にする、改善する、または提供するために考案された。本開示の実施形態は、’４９５特許の基本概念のいくつかを利用し得るが、当業者は、以下の説明から、本開示の実施形態は、’４９５特許に記載されている装置と同様の装置に限定されるものではないことをすぐに理解するであろう。例えば、’４９５特許は、磁束源として、２つの一体構造の円筒形の直径方向に磁化された希土類永久磁石を使用するが、本開示の実施形態は、例えば、米国特許第８，８７８，６３９号、米国特許第７，１６１，４５１号、独国実用新案登録第２０２０１６００６６９６Ｕ１号、および「ＭＡＧＮＥＴＩＣ ＣＯＵＰＬＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥ ＷＩＴＨ Ａ ＲＯＴＡＲＹ ＡＣＴＵＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ」と題され、２０１５年１０月３０日に出願された米国仮特許出願第６２／２４８，８０４号（ドケット番号ＭＴＩ−０００７−０１−ＵＳ−Ｅ）に記載されている装置のような他のタイプの装置で実現可能であり、これらの開示内容全体は参照によって本願明細書に明示的に組み込まれる。

当業者であれば、本明細書で示される用語「磁石」は、文脈の中で理解すべきであることに気付くであろう。すなわち、用語「磁石」は、とりわけ、例えば、ＮｄＦｅＢまたはＳｍＣｏのような希土類磁石材料の１つの種類の円筒形の一体型双磁極体の永久磁石体、または低磁気抵抗材料（一般に強磁性受動磁極片と呼ばれる）の固定された磁極延長体であるこのような希土類材料のコアを含む複合体を意味する場合がある。さらに、用語「磁石」は、厳密には、強磁性コア要素を有するかまたは有さない電磁石および導電性コイル（例えば、ソレノイドコイル）を指す場合もある。

実施形態では、一対の同一の直径方向に磁化された円筒形の双極永久磁石は、一対の受動強磁性磁極要素（「シュー」とも呼ばれる）が固定される、目的設計された強磁性２部品型ハウジング内の能動分路配置で配置される。 強磁性ワークピースは、磁極シューを介して磁石と結合され得る。このような装置は、吊り上げ装置、結合器具、腕先ロボットワークピースハンドリング装置、ラッチなどのようなツール上に強磁性体を一時的に保持するのに磁気吸引力が使用される多くの異なる器具に組み込まれ得る。

このような切り替え可能な永久磁気装置の基本概念の説明については、’４９５特許を参照すべきであり、その内容は全ての目的のために本明細書に組み込まれる。

図１および図２に示されている第１の実施形態では、装置１０は、一対の強磁性受動磁極延長片３２、３４によって接合され得る２つの強磁性（例えば、鋼製）ハウジング要素２８、３０からなる中央ハウジング１２を備える。図示されている実施形態では、磁極延長片３２、３４が図示されているが、他の実施形態では、装置１０は、磁極延長片３２、３４を使用せずに機能し得る。２つの円筒形の直径方向に磁化された磁石１４、１６は、それぞれ上部ハウジング要素２８および下部ハウジング要素３０内に収容され得る。実施形態では、磁石１４、１６は、ＮｄＦｅＢ磁石であり得る。実施形態では、磁石１４、１６の能動磁気質量および磁気特性は、等しく、および／または実現可能な製造公差および永久磁石磁化技術において等しくすることができる。磁石１４は、本明細書では上部磁石１４および／または第２の磁石１４と呼び、磁石１６は、本明細書では下部磁石１６および／または第１の磁石１６と呼ぶ場合がある。本明細書では、上部磁石１４は上部ハウジング要素２８内で回転可能であり、下部磁石１６は下部ハウジング要素３０内で固定されていると記載されているが、他の実施形態では、上部磁石１４は上部ハウジング要素２８内で固定され、下部磁石１６は下部ハウジング要素３０内で回転可能であり得る。

実施形態では、強磁性材料の薄い円形ディスク１８は、下部ハウジング要素３０を貫通する円筒形キャビティ３８の開放下端を閉鎖し得る。多要素支持離間構造体２０が、上部磁石１４と下部磁石１６との間に配置され得る。非磁化可能（例えば、アルミニウム）キャップ構造体２２は、上部ハウジング要素２８を貫通する円筒形キャビティ３６の開放上端を覆うために上部ハウジング部分２８に取り付けられ得る。

上部磁石１４が回転可能である実施形態では、ソレノイドコイル本体２４は、エナメル被覆線からなり得、上部ハウジング部分２８およびキャップ構造体／部材２２に巻き付けられ得る。別の実施形態では、ソレノイドコイル本体２４は、上部ハウジング部分２８のみに巻き付けられ得、この場合、キャップ部材２２は、その幅方向端部に、ハウジング部分へのキャップの取り付けを可能にする下方へ延在する脚部分を有すると同時に、ハウジング部分とキャップ部材との間にコイルの厚さを収容する形態にして修正され得る。別の実施形態では、ソレノイドコイル本体２４は、上部ハウジング部分２８内にあり、上部磁石１４に巻き付けられ得る。この実施形態では、上部ハウジング部分２８は、ソレノイドコイル本体２４の厚さを収容するように修正され得る。さらに、ソレノイドコイル本体２４は、上部磁石１４の回転のための遊びを付与するのに十分なワイヤを含み得、および／または、ソレノイドコイル本体２４と電源８２との間の電気的接続を維持するためにスリップリングが使用され得る。別の実施形態では、ソレノイドコイル本体２４は、上部磁石１４および下部磁石１６の両方に巻き付けられ得る。これらの実施形態では、ソレノイドコイル本体２４は、下部磁石１６の下部ハウジング要素３０に巻き付けられ得るか、または下部ハウジング要素３０内に配置され、下部磁石１６に巻き付けられ得る。１つのソレノイドコイル本体２４のみが図示されているが、他の実施形態では、ソレノイドコイル本体２４は複数のソレノイド本体から構成され得る。ソレノイドコイル本体２４の目的について、以下でさらに詳細に説明する。

下部磁石１６が回転可能である実施形態では、ソレノイドコイル本体２４は、下部ハウジング要素３０およびキャップ構造体１８に巻き付けられ得る。別の実施形態では、ソレノイドコイル本体２４は、下部ハウジング要素３０のみに巻き付けられ得、この場合、キャップ部材１８は、幅方向端部に、ハウジング部分へのキャップの取り付けを可能にする下方へ延在する脚部分を有すると同時に、ハウジング部分とキャップ部材との間にコイルの厚さを収容する形態にして修正され得る。別の実施形態では、ソレノイドコイル本体２４は、下部ハウジング要素３０内にあり、下部磁石１６に巻き付けられ得る。この実施形態では、下部ハウジング要素３０は、ソレノイドコイル本体２４の厚さを収容するように修正され得る。さらに、ソレノイドコイル本体２４は、下部磁石１６の回転のための遊びを付与するのに十分なワイヤを含み得、および／または、ソレノイドコイル本体２４と電源８２との間の電気的接続を維持するためにスリップリングが使用され得る。

実施形態では、２つのハウジング要素２８、３０は同一であり、低磁気抵抗の強磁性材料の直方体ブロックで構成され得、その中央に配置された円筒形キャビティ３６、３８は、上部磁石１４および下部磁石１６をそれぞれ収容するために上方軸方向端面および下方軸方向端面（図１では、頂面４２、４４しか見えない）に垂直に、各ブロックを貫通する。

キャビティ３６、３８の直径は、材料の小さなウェブ３７’、３７’’のみがブロック２８、３０の直径方向に対向する垂直面４０に存在するような直径であり得る。しかしながら、ブロック２８、３０の他の２つの平行な垂直側面４３、４５に位置する壁部分３９’、３９’’は、かなりの厚さを有し、永久磁石１４、１６によって生成された磁束をこれらの強磁性壁セクションまたはゾーン３９内に含み、方向を変えることができるように決定された厚さを有し得る。３７’、３７’’の薄いウェブは、２つのハウジングのゾーン３９’、３９’’を互いに磁気的に実質的に隔離することができ、その結果、以下で述べるように、磁束ゾーン３９’、３９’’は、磁束短絡を生じさせることなく、ハウジングブロック２８、３０内に収容された磁石１４、１６によって、反対のＮ極性およびＳ極性を有するように磁化され得る。図示されている実施形態では、薄いウェブおよび厚壁部分３７、３９は、下部ハウジングブロック３０に関してのみ確認される。

上部ハウジングブロック２８の円筒形キャビティ３６は、滑らかな壁面を有し得、上部磁石１４を収容することができるような直径を有するので、上部磁石１４が最小限の摩擦で回転することができ、好ましくは最小の空隙を維持することができる。実施形態では、円筒形キャビティ３６の表面に摩擦低減コーティングが塗布され得る。

実施形態では、下部ハウジングブロック３０内の円筒形キャビティ３８は、粗い壁面を有し、下部磁石１６がキャビティ３８内に装着されたときに、下部磁石１６が回転配向を維持し、装置１０の作動条件下で軸方向変位および回転変位が妨げられるように、下部磁石１６との締まりばめを形成するように選択された直径を有し得る。追加的にまたは代替的に、キャビティ３８内で変位に対して磁石１６を固定するために、接着または追加の協働形状取付要素（図示せず）のような他の機構が使用され得る。

さらに図１から分かるように、一対の平行に離間したねじ孔４６、４７は、両方のハウジングブロック２８、３０の強磁性壁セクション３９’、３９’’の対向する垂直外側面４３、４５に切り込まれ得る。孔対４６、４７は、中央キャビティ３６、３８の軸Ａに対して垂直に延在し、磁極延長ブロック３２、３４を両方の中央ハウジングブロック２８、３０に取り外し可能に固定する締結ねじまたはボルトを固着させる（図示せず）という目的を果たし得る。実施形態では、強磁性体の境界を越えて大きな漏れを生じることなく磁石１４、１６から発生する磁束全体を収容するのに十分な断面を有する上部ハウジングブロック２８および下部ハウジングブロック３０のハウジング壁セクション３９’’のおかげで、磁極シュー３２、３４とハウジング壁セクションとの間に空隙が存在しない、または最小であり得、このことにより、上部ハウジングブロック２８および下部ハウジングブロック３０の片側の積層壁部分３９’’は、壁セクション３９’の場合と同様に反対の極性を有する。

磁極延長ブロック３２、３４は、受動磁化可能な磁極要素の製造において使用される場合、構成が同一であり、低磁気抵抗強磁性材料から構成され得る。磁極延長ブロック３２、３４は、平行六面体のプレート状形状を有するブロックとして示されているが、磁極延長ブロックは、装置１０が取り付けられるワークピースの形状に基づき得る他の形状を有してもよい。追加の磁極延長ブロック配置は、「ＭＡＧＮＥＴＩＣ ＬＩＦＴＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥ ＨＡＶＩＮＧ ＰＯＬＥ ＳＨＯＥＳ ＷＩＴＨ ＳＰＡＣＥＤ ＡＰＡＲＴ ＰＲＯＪＥＣＴＩＯＮＳ」と題され、２０１８年１月２９日に出願された米国仮特許出願第６２／６２３，４０７号（ドケット番号ＭＴＩ−００１５−０１−ＵＳ）に開示されており、この開示内容全体は参照によって本願細書に明示的に組み込まれる。

図示されている実施形態は磁極延長ブロック３２、３４を示しているが、他の実施形態では、装置１０は磁極延長ブロック３２、３４を含まない場合がある。

中央ハウジングブロック２８、３０の垂直側面４３、４５と嵌合され得るブロック３２、３４の垂直側面３３、３５は、両方のハウジングブロック２８、３０の側壁３９’、３９’’の外側面４３、４５に隙間無く面一で取り付けることができるような表面仕上げおよび形状を有する。面３３、３５は、両方のハウジングブロック２８、３０の面４３、４５を完全に覆うのに十分な寸法である。

各々のプレート状磁極延長ブロック３２、３４は、一対の皿貫通孔５４、５６を含み得、その側方間隔は、ハウジングブロック２８、３０のねじ孔対４４、４６の側方間隔に等しく、そのキャビティ軸Ａに沿った間隔は、例えば、貫通孔５４、５６を貫通しハウジングブロック２８、３０のねじ孔４６、４７で固定される図示されていない締結ボルトによって、ハウジングブロック２８、３０を離間して固定するための間隔である。両方のハウジングブロック２８、３０は、両方のハウジングブロック２８、３０の厚壁部分３９’、３９’’とそこに収容される個々の磁石１４、１６との間に実質的に隙間の無い低磁気抵抗の磁気回路経路を形成する形で側方磁極延長ブロック３２、３４を介して接続され得、このことにより、キャビティ３６、３８および円筒形磁石１４、１６は軸Ａを中心として同軸上および同心円状に整列し、ハウジングブロック２８、３０の各々の垂直面は対ごとに同一平面上にある。

実施形態では、直径方向に磁化された下部円筒形磁石１６は、Ｎ−Ｓ極分離線（磁石１６の頂面上の直径線Ｄで示されるように）がブロック３０の対向する薄壁ウェブ３７’、３７’’を横切って延びるように、下部ハウジングブロック３０のキャビティ３８内に収容され、回転に対して固定される。すなわち、前記分離線に対して垂直に延び、矢印ＭＬで示された永久磁石１６のＮ−Ｓ軸は、対向するハウジング側壁３９’、３９’’（および個々に関連する磁極延長ブロック３２、３４）が隣接する能動磁極に従って磁化されるように配向される。図１において、壁部分３９’’はＳ極として磁化され、壁部分３９’はＮ極になる。

一方、図１に概略的に示されるように、上部ハウジングブロック２８内の上部円筒形磁石１４は、磁極延長ブロック３２、３４が無い状態で、軸Ａを中心として、固定磁石１４を有する下部ハウジングブロック３０に対して自由に回転することができるので、側壁３９’、３９’’の極性は、上部磁石のＮ−Ｓ軸ＭＵの相対回転位置および配向によって決定されることになる。

実施形態では、上部磁石１４は、図１に示されている配向から、上部磁石１４のＮ極が下部磁石１６のＮ極と一致し、逆のＳ極が互いに重なる（およびＮ−Ｓ軸ＭＵ、ＭＬは平行に配向される）回転位置まで１８０°回転可能であるように構成される。Ｎ−Ｓ軸ＭＵ、ＭＬが平行に配向されると、上部ハウジングブロック２８および下部ハウジングブロック３０の両方の側壁３９’は、隣接する磁極延長ブロック３２と同じＮ極性を有するように磁化されることになる。さらに、他方の（反対側の）側壁３９’’は、隣接する磁極延長ブロック３４と同じ、反対のＳ極性を有するように磁化されることになる。上部磁石１４の再配向は、磁極延長ブロック３２、３４の下部軸方向端面５０、５２に「能動的」作用する空隙を形成し、このことにより、ハウジングブロック壁３９’、３９’’、磁極延長ブロック３２、３４、およびおそらく、磁極延長ブロック３２、３４の両方の下部軸方向端面５０、５２と接触する強磁性ワークピースを介して、磁石１４、１６内で発生し終了する低磁気抵抗の閉磁気回路が形成され得る。このように、磁極延長ブロック３２、３４は、装置１０のワークピース接触界面を形成する。すなわち、磁極延長ブロック３４は、装置１０のワークピース接触界面のＮ極部分を形成し、磁極延長ブロック３２は、装置１０のワークピース接触界面のＳ極部分を形成する。他の実施形態では、ハウジングブロック３０の１つまたは複数の他の部分が、装置１０のワークピース接触界面を形成し得る。この状態は、本明細書では、装置１０が「オン」状態であると表現され、および／または、上部磁石１４が第２の位置（図９Ａ〜図９Ｃに示されており、図９Ａは装置１０の正面断面図であり、図９Ｂおよび図９Ｃは装置１０の上面図である）であると表現されている。逆に、ＭＵおよびＭＬが反平行に配向され、装置１０内に閉磁気回路が形成される状態は、装置１０が「オフ」状態である、および／または、上部磁石１４が第１の位置（図１および図３Ａ〜図３Ｃに示されており、図３Ａは、装置１０の正面断面図であり、図３Ｂは、図３Ｂに示されている装置の上面図であり、装置が「オフ」位置にあるときに上部磁石によって生成されるＢ磁場を含み、図３Ｃは、図３Ａおよび図３Ｂに示されている装置の上部部分断面図であり、装置が「オフ」位置にあるときの上部磁石を含む）にあると表現されている。

実施形態では、薄い強磁性底部ディスク１８は、例えば、磁気装置１０の作動面における汚染に対してキャビティ３８およびその内部に収容されている磁石１６を密封するために円筒形キャビティ３８の下部開放端を閉鎖するように、プレス嵌めされるか、または別の方法で固定され得る。ディスク１８の強磁性の特性は、ハウジングブロックの極性端部間に追加の磁化可能な材料を設けることによって磁気回路を完成させる助けとなり、そうすることによって、下部永久磁石１６の磁場は、ハウジングブロック２８および磁極延長ブロック３２、３４内に設けられた磁性材料のみと結合して、オン位置またはオフ位置のいずれかの磁気回路を形成する。さらに、このことにより、装置１０はオンになったときに、より大きい保持力で動作することが可能になり、オフになったときに、保持力が相殺される。

上述したように、装置１０は、上部ハウジングブロック２８のキャビティ３６の円筒形壁内で上部磁石１４を支持し、上部磁石１４の下部円形面と下部ハウジングブロック３０内の下部磁石１６の上部円形面との間の設定軸方向距離を維持するように考案された、上部磁石１４と下部磁石１６との間に配置された多要素支持離間構造体２０をさらに備える。実施形態では、支持離間構造体２０は、非磁化可能金属材料の円形底プレート６０、回転軸受６２、および円形非磁性プレート６３を備える台座要素６４を含み得、円形非磁性プレート６３の上面は好ましくは滑り促進ＰＴＦＥコーティングで被覆され得、下面は一体化されたボスまたは軸断端（図示せず）を支承する。底プレート６０は、下部磁石１６の上面に載置され、好ましくは円筒形キャビティ３８に中間嵌めされることによって円筒形キャビティ３８の上部開放端を閉鎖する。玉軸受けまたは他のタイプの軸受６２は、底プレート６０の上面内の適切な寸法の円筒形凹部（または座部）６１内に着座し得る。台座の軸断端は、軸受６２の内側リング支承部分内に着座し得る。非磁性円形プレート６３の直径は、非磁性円形プレート６３が上部ハウジングブロック２８のキャビティ３６の下部軸方向終端部内で回転することができるような直径であり、すなわち、下部軸方向終端部で着座する上部磁石１４の直径と同様の直径を有する。

上部ハウジングブロック２８の円筒形キャビティ３６内で同軸に心合わせされた上部磁石１４を維持するために、上部ハウジングブロック２８の上部軸方向端面４２を覆う上部キャップ２２によってセンタリング装置が担持され得る。貫通孔６６は、上部円筒形磁石１４の軸方向端面と同一面上に位置する非磁性軸受（図示せず）がプレス嵌めされる個々の直径拡大カウンタボア内の磁石１４の対向する軸方向端面で終端する、上部円筒形磁石１４の中心軸線Ａに沿って延在し得る。磁石１４のいずれかの軸方向端部で貫通孔６６と軸受とを組み合わせることにより、キャップ要素２２に回転可能に支持された、または固定されたシャフト６９を上部磁石１４内に収容し、そのことにより上部ハウジングブロック２８内で磁石の回転の心合わせを行うことが可能になる。

この支持構造体２０は、上部磁石１４がその自由回転を可能にしながらシャフト６９における軸方向変位に対して固定され、図示されていない保持クリップリングによって、開口部６６を僅かに越えて突出するシャフト６９の下部終端部近傍の環状溝内に固定され得る、異なるタイプの配置に置き換えられ得る。

図１および図２の例示的な実施形態では、以下に説明するように円弧状窓８５を有する単純な矩形プレート８４を備える、非磁化可能キャップ要素２２は、ハウジングブロック自体に締結され得る。非磁化可能キャップ要素２２をハウジングブロックに締結するために、４つのねじ孔が上部ハウジングブロック２８の上部軸方向端面４２の角で垂直方向に延在し得る。図示されていない締結ボルトは、キャップ要素２２の孔を貫通し得る。あるいは、キャップ部材２２は、ボルトもしくは他の締結具を介して、磁極延長ブロック３２、３４に固定され得る、またはハウジング組立体全体の上部にプレス嵌めされ得る。

実施形態では、キャップ要素２２は、ハウジングブロック２８内での上部磁石１４の回転状態を保持し、ひいては、固定された下部磁石１６に対する相対回転位置を同様に固定するように動作する止め具、ピンおよび／またはラッチ機構８３の一部を含み得る。追加的にまたは代替的に、止め具、ピンおよび／またはラッチ機構８３は、上部磁石１４の回転を制限し、および／または上部磁石１４の回転の終点となり得る。追加的にまたは代替的に、止め具、ピン、および／またはラッチ機構８３は、ハウジングブロック２８または装置１０の別の部分に含まれてもよい。止め具、ピンおよび／またはラッチ機構８３は、「ＶＡＲＩＡＢＬＥ ＦＩＥＬＤ ＭＡＧＮＥＴＩＣ ＣＯＵＰＬＥＲＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＥＮＧＡＧＩＮＧ Ａ ＦＥＲＲＯＭＡＧＮＥＴＩＣ ＷＯＲＫＰＩＥＣＥ」と題され、２０１８年４月２７日に出願された米国特許出願第１５／９６５，５８２号に記載されているような引き込み可能なピンであり得、この開示内容全体は参照によって本願明細書に明示的に組み込まれる。

キャップ部材２２はさらに、以下に説明するようにソレノイドコイル本体２４に関連付けられ、ソレノイドコイル本体２４に電流を供給するのに必要とされる様々な電子制御要素および電力供給要素を支持／収容するようにさらに構成され得る。あるいは、キャップ部材２２は、ソレノイドコイル本体２４に電流を供給する電源（図示せず）に接続するための接触リードを含み得る。

上述したように、シャフト６９は上部磁石１４の貫通孔６６を貫通するので、上部磁石１４はシャフト６９を中心として同軸上で回転し得る。図示されている実施形態では、シャフト６９は、キャップ部材２２の中央ハブ部分８６に溶接された、または別の方法で固定された円筒形ピンである。あるいは、貫通孔を介してキャップ部材２２の底部を通って延在し得る回転可能なシャフトが使用され得、軸受は、シャフトを心合わせして、シャフト６９を上部磁石１４と共に回転させるのを助けるために、貫通孔およびシャフトの周囲に着座する。シャフト６６および他の機械的要素を支承するキャップ部材２２の部分の上で、キャップ部材２２の第２の部分（図示せず）が、それと一体化され、またはそれと組み立てられ得、図示されていない電子部品を収容するために割り当てられ得る。この部分は、回路への機械的損傷を防止するために、組立体の機械的部分から分離されるが、シャフト６９は、エンコーダまたはリミットスイッチのようなフィードバック装置をシャフトに取り付けることを可能にするために電子ハウジングセクションへと延在し得、このことにより、下部磁石１６および／または設定基準点に対する上部磁石１４の角度変位を制御回路が検出することが可能になる。

図１に示されているように、キャップ要素２２の非磁性プレート８４は、ハウジングブロック２８、３０と同様の占有面積、すなわち、矩形を有し、上部ハウジングブロック２８の中央キャビティ３６の外径に対応する中央円弧状窓８５を有するように機械加工され得る。円弧状窓８５の曲率中心は、円筒形キャビティ３６の軸Ａと一致し得、軸Ａと同軸であり得る。中央ウェブ部分８６は、円弧状窓８５の半径方向内側境界を画定し、上部ハウジングブロック２８内で上部磁石１４を心合わせするための上述の支持シャフト６９を支承する。円弧状窓８５の対向終端部８７、８８は、装置１０の切り替え動作中に、磁石１４の回転の間にスロット８５内を移動することができるように磁石１４の上面に固定された回転拘束ブロック部材８９のための「ハードストップ」を形成する。ハードストップ８７、８８および拘束ブロック８９は、以下に説明するように、装置のオン位置およびオフ位置を決定する２つの終端位置間でキャビティ３６内での上部磁石１４の回転を制限する際に協働し得る。

固定シャフト６９は、中央ウェブ部分８６によって画定されたハブから垂直に突出し、そのことにより、キャップ要素２２の設置によるシャフト６９の位置決めは、上部ハウジングブロック２８の円筒形キャビティ内でのその同心回転を保証するために上部磁石１４と協働する。

ソレノイドコイル本体２４は、図２に示されるように、上部ハウジングブロック２８に巻かれた（または別の方法で配置された）エナメル被覆銅線巻線から構成され得る。しかしながら、上述したように、ソレノイドコイル本体２４はさらに、上部磁石１４に巻き付けられ得る、または別の方法で配置され得る。ソレノイドコイル本体２４は、ソレノイドコイル本体２４の垂直方向に延びるセクション７２、７６が上部ハウジングブロック２８の一対の垂直側面４３、４５に沿って延び、水平方向に延びる部分７５、７７がハウジングブロック２８の（見えない）下部軸方向端面および上部ハウジングブロック２８の上部軸方向端面４２またはキャップ部材２２のプレート８４の上面に平行に延びるように配置され得る。

実施形態では、ソレノイドコイル本体２４は、複数のソレノイドコイル本体を備え得る。例えば、ソレノイドコイル本体２４は、互いに電気的に絶縁され、ハウジング２８の１つの角から上部ハウジングブロック２８の上面４２を斜めに横切ってハウジングブロック２８の対向する角まで延び、上部ハウジングブロック２８の下側に戻る、２つのソレノイドコイル本体を備え得る。個々のコイルは、上部ハウジング２８およびキャップ部材２２を横切って対向する対角線上に巻かれ、一方のコイルは、ハウジング２８の上面図で見たときに「Ｘ」の巻線を形成するように、一方のコイルが他方のコイルの上に巻き付けられ得る。図１の実施形態では、上部磁石１４を下部磁石１６上に載置させることができる支持構造体２０の台座６４の支持断端６２を下方に通過させることができるように、（図１に示されているように）軸Ａを中心とした貫通孔７９を画定するために、巻線は上部ハウジングブロック２８の下方で水平方向に延びるセクション上で案内され得る。

キャップ部材２２がソレノイドコイル本体２４上に固定される前にソレノイドコイル本体２４が上部ハウジングブロック２８に巻き付けられる実施形態では、上部ハウジングブロック２８の上で水平方向に延びる部分７５、７７は、中心軸Ａを中心とした貫通孔（図示せず）を画定するように案内され、そのことにより、キャップ部材２２から上部回転可能磁石１４へと下方に延びるセンタリングシャフトまたはピン６９が上部ハウジングブロック２８の円筒形キャビティ３６内で同軸回転を心合わせすることができる。

実施形態では、上部磁石１４にＨ磁場を誘導して上部磁石１４をオフ位置からオン位置へ回転させることを容易にするために、ソレノイドコイル本体２４に電流を供給するために、電源８２は適切な制御回路を介してソレノイドコイル本体２４に接続され得る。

特に、図４Ａ、図５Ａ、図６Ａ、図７Ａ、および図８Ａは、装置１０がオフ位置からオン位置へ遷移するときの装置１０の上面図であり、より具体的には、図４Ａ、図５Ａ、図６Ａ、図７Ａ、および図８Ａは、ハウジング２８上の磁石１４、１６によって形成されるＢ磁場の上面図である。図４Ｂ、図５Ｂ、図６Ｂ、図７Ｂ、図８Ｂは、磁気ソレノイド本体２４を流れる電流の方向を示している。図４Ｃ、図５Ｃ、図６Ｃ、図７Ｃ、図８Ｃは、ソレノイドコイル本体２４を流れる電流によって生成されたＨ磁場を示している。図４Ｄ、図５Ｄ、図６Ｄ、図７Ｄ、図８Ｄは、回転可能な上部磁石１４およびその上に重ね合わされたＨ磁場を再配向することによって生じる上部ハウジングブロック２８の正味磁化状態を示している。そして、図４Ｅ、図５Ｅ、図６Ｅ、図７Ｅ、図８Ｅは、「オフ」状態から「オン」状態へ遷移する上部磁石１４およびそのＮ−Ｓ極軸ＭＵの回転位置を示している。

図４Ａ〜図８Ｅに示されているように、上部ハウジングブロック２８が受ける磁化パターンを上部ハウジングブロック２８内部に収容された上部磁石１４の回転位置に応じて変化させるために、Ｈ磁場がソレノイドコイル本体２４によって誘導され得る。すなわち、ソレノイドコイル本体２４の巻線に電圧を印加し、ひいてはソレノイドコイル本体２４の巻線に電流を流すことによって、Ｈ磁場は、電流の流れ方向に垂直なコイルの周囲に生成され、そのＮ−Ｓ配向ベクトルは、ソレノイドコイル本体２４内の電流の循環方向によって決定されることになる。Ｈ磁場とＢ磁場とが区別され得ることも理解されるであろう。Ｈ磁場は磁場強度として定義され、代替的に磁場とも呼ばれ、ソレノイドコイル本体２４がハウジングブロック２８上に有する効果について言及する際に使用される。Ｂ磁場は磁束であり、本来は電気的または永久的な磁場源と媒体の磁化との組み合わせとして発生する。Ｂ磁場は、通常は磁気双極子に作用する機械的トルクを計算するときに考慮されるので、Ｂ磁場は、以下に説明するように上部磁石１４の回転および装置の切り替え動作について言及する際に使用される。

ソレノイドコイル本体２４によって生成されるＨ磁場は、コイル巻線の巻数、コイルの断面、およびソレノイドコイル本体２４内の電流の流れと相関している。ソレノイドコイル本体２４によって生成されるＨ磁場の少なくとも１つの成分は、上部磁石１４が第１の位置（例えば、図１、図４Ａ〜図４Ｅに示されるように）にあるとき、上部磁石１４の能動Ｎ−Ｓ極対に沿ってＳ極からＮ極へと方向付けられる。ソレノイドコイル本体２４内に電圧を印加し、ひいては電流を流すことによって生成されるＨ磁場の結果として、上部ハウジングブロック２８は、ハウジングブロック２８を備える強磁性材料の比透磁率によって決まる程度に磁化される。少なくとも１つの実施例では、ソレノイドコイル本体２４によって生成されたＨ磁場の強度は、上部磁石１４がオフ位置からオン位置へと回転するときに一定であり得る。別の実施例では、ソレノイドコイル本体２４によって生成されるＨ磁場の強度は、上部磁石１４がオフ位置からオン位置に回転するときにソレノイドコイル本体２４を流れる電流を変化させることによって変化し得る。追加的にまたは代替的に、ソレノイドコイル本体２４によって生成されるＨ磁場の方向は、ブレーキ機能を提供するために、および／または上部磁石のオン位置からオフ位置への回転を容易にするために、上部磁石１４がオフ位置からオン位置へ回転するときにソレノイドコイル本体２４を流れる電流の方向を変化させることによって変化し得る。

少なくともいくつかの実施形態では、ソレノイドコールド本体２４によって生成されるＨ磁場は、（図４Ａ〜図４Ｅに示されている）上部磁石１４によって生成されたＢ磁場に対して角度をなして配向され得る。これらの実施形態では、ハウジングブロック２８の磁化は、次に、ハウジングブロック２８の容積内に、上部磁石１４に機械的トルクを付与することができるＢ磁場を生成する。

図４Ａ〜図８Ｅに示されているように、装置１０は、受動磁極ブロック３２、３４の下面５０、５２と接触しているときでも強磁性ワークピースに使用できる磁場がない、または磁場が比較的小さい「オフ」状態（図４Ａ〜図４Ｅ）から、受動磁極ブロック３２、３４が反対極性で磁化される「オン」状態（図８Ａ〜図８Ｅ）に切り替えられ得、外部磁束交換経路は、受動磁極ブロック３２、３４を強磁性ワークピースと接触させ、ひいてはこのようなワークピースに取り付けられた装置１０を磁気的に保持することによって形成され得る。

装置１０の「オフ」切り替え位置では、上部ハウジングブロック２８内の上部永久磁石１４および下部ハウジングブロック３０内の下部磁石１６は、図１および図４Ａに示されているような装置１０の平面図で示されるように、上部磁石のＮ極が下部磁石１６のＳ極と実質的に整列し、上部磁石１４のＳ極が下部磁石１６のＮ極と実質的に整列するように、回転可能に設定される。すなわち、上部磁石および下部磁石のＮ−Ｓ磁気軸ＭＵおよびＭＬは、互いに反対方向に平行に整列されている。この装置１０のオフ状態では、磁石１４、１６とハウジングブロック２８、３０との間には、装置１０内の回路を効果的に分路する上部ハウジングブロック２８と下部ハウジングブロック３０との間の低磁気抵抗磁束経路を形成する、磁石１４、１６および一対の磁極延長ブロック３２、３４を収容するキャビティの周囲の厚壁セクション３９’、３９’’を介して閉磁気回路が存在する。

装置１０を、壁セクション３９’、３９’’および／または磁極延長ブロック３２、３４の下端の磁極シューが反対の極性を示す「オン」位置にするために、図４Ｂ、図５Ｂ、図６Ｂ、図７Ｂ、図８Ｂに示されているように、ソレノイドコイル本体２４に電流が供給され得る。ソレノイドコイル本体２４が作動すると、図４Ｃ、図５Ｃ、図６Ｃ、図７Ｃ、図８Ｃに示されている電気誘導磁場（単数または複数）は、上部磁石１４がオフ位置からオン位置に回転したときに（図４Ｅ、図５Ｅ、図６Ｅ、図７Ｅ、図８Ｅに示されている）上部ハウジングブロックを磁化する、合成Ｂ磁場ベクトル（永久磁石およびコイル磁石のベクトルによって生成される）の方向および正味の大きさ（図４Ｄ、図５Ｄ、図６Ｄ、図７Ｄ、図８Ｄに示されている）を変化させる。

電気的に生成された磁場（単数または複数）は、２つの永久磁石１４、１６と隣接するハウジング壁セクション３９’、３９’’との間に形成される磁気回路に影響を及ぼし、その磁気回路を変化させるように選択され得る。十分な電流で、壁セクション３９’、３９’’および／または接続磁極延長ブロック３２、３４を介して底部ハウジングブロック３０内の固定下部磁石１６によって生成された上部ハウジングブロック２８内の磁場成分が相殺され得、その結果、上部磁石１４に対する下部磁石１６の磁気的影響が相殺され得る。このことにより、回転可能磁石１４自体の磁場を除いて、上部ハウジングブロック２８内の一次磁場源としてソレノイドコイル本体２４によって形成された磁場が残る。その結果、上部磁石１４を第１の位置から第２の位置に回転させて切り替え可能な磁気装置を「オン」位置に切り替えるのに必要なトルクは小さくなる。いくつかの例示的な実施形態では、ソレノイドコイル本体２４は、上部磁石１４が第１の位置（図４Ｂ、図５Ｂ、図６Ｂ、図７Ｂ、図８Ｂに示されている）にあるときに、上部磁石１４に対して角度をなすように配向され得、このことが上部磁石１４にトルクを付与する。

少なくとも１つの実施例において、ソレノイドコイル本体２４は、異なる方向に配向された２つ以上のコイルを含み得る。ソレノイドコイル本体２４によって生成された磁場がオフ位置にある上部磁石１４によって生成された固有磁場から回転オフセットされることを前提として、ソレノイドコイル本体２４のコイルに少なくともＨ磁場の成分が上部磁石１４によって生成された固有磁場と平行でない方向の電流が供給される場合、上部磁石１４が上部ハウジングブロック２８の磁化可能な壁セクション３９’、３９’’に対してソレノイドコイル本体２４によって誘導されたＢ磁場の誘導磁気軸および極性に追従するようにＮ−Ｓ軸ＭＵを再整列しようとしたときにトルクが生成され、このことが他の外部の影響なしに上部磁石１４を上部ハウジングブロック２８内で回転させる。

ハウジングブロック２８の磁化から生じる誘導Ｂ磁場によって磁石１４に加えられる十分なトルクが生成されれば、上部磁石１４は、上部磁石１４の個々のＮ極およびＳ極が下部磁石１６の個々のＮ極およびＳ極と整合するまで回転することができ、このことが装置１０を「オン」状態にする。このとき、ソレノイドコイル本体２４は停止し得る。図９Ａ〜図９Ｃに示されているように、両方の永久磁石１４、１６が同一方向に配向された平行整列のＮ−Ｓ軸を有する場合、ハウジングブロック２８、３０の厚壁セクション３９’、３９’’および／または磁極延長ブロック３２、３４は、反対の極性で磁化される。その結果、装置１０は、受動磁極延長レールまたは「シュー」３２、３４と接触するときにソレノイドコイル本体２４に電力を連続的に印加する必要なしに、外部強磁性ワークピースとともに閉磁気回路を形成することができる永久双極子磁石を効果的に形成する。追加的にまたは代替的に、止め具、ピンおよび／またはラッチ機構８３は、上部磁石１４を実質的に第２の位置に保持するために、ハウジングブロック２８または装置１０の別の部分内に含まれてもよい。

装置の「オン」位置は、安定位置であるが変化しやすい位置であり、すなわち、２つの相互作用する永久磁石場によって規定される鞍形磁気ポテンシャル曲線の頂部における点であり、その点では、小さな外力、装置１０の永久磁石１４、１６間の磁気不均衡、または真の平行状態からの磁石のＮ−Ｓ軸のずれにより、ハウジング２８、３０内の２つの磁石１４、１６間の磁場が上部磁石１４をオフ位置、すなわち、それ自体磁気的に安定な低電位状態に戻すのに十分であり得る小さなトルクを自然に付与する状態である。したがって、上述したように、実用的な理由から、また製造公差に対応するために、装置１０は、装置の「オン」位置に上部磁石１４を選択的に保持し、必要に応じて解除するための止め具、ピンおよび／またはラッチ機構８３を含み得る。上述したように、これは単純なハードストップ装置であり得る。一実施例として、これは、上部磁石１４と回転可能に結合されたシャフト６９に取り付けられたアーム要素と、装置１０の「オン」位置および「オフ」位置を示すシャフト６９の回転軸を中心とする回転位置で上部キャップ部材２２上に取り付けられた２つのストップブロックとから構成され得る。

好ましくは、止め具、ピンおよび／またはラッチ機構８３は、キャップ部材２２内の円弧状スロット８５、特に、スロット８５の半径方向に延在する終端部８７、８８、および非磁性材料拘束ブロック８９に含まれてよく、非磁性材料拘束ブロック８９は、上部磁石１４の上面から上方へ突出するように動きに対して固定され、端部止め具間での上部磁石１４の回転の間に円弧状スロット８５に嵌合し、円弧スロット８５内を移動するような形状に（平面視において）成形される。換言すれば、円弧スロットの長さは、上部回転磁石１４のＮ−Ｓ軸ＭＵを固定磁石１６のＮ−Ｓ軸ＭＬと平行または反平行な配向にすることができるように、少なくとも１８０°である。

好ましくは、円弧スロット８５は、上部磁石１４とともに回転するために上部磁石１４に固定されたブロック８９が、上部磁石１４を「全オン」位置を超えてわずかに回転した状態で静止することができるハードストップ８８を形成するために、１８０°より大きい弧で延在する。この「過回転」位置では、下部磁石１６のＢ磁場は、例えば、上部磁石１６を付勢してハードストップ８８における停止位置を維持するのに十分な値のトルクを上部磁石１４に印加する。

（ソレノイドコイル本体２４内に２つ以上のソレノイドコイルを含む実施形態において）ソレノイドコイル本体２４に含まれる一組の分離されたオフセットコイルを正しく配列することにより、上部磁石１４は、装置１０のオフ位置（図４Ａ〜図４Ｅを参照）を示す基準線に関して、その開始位置である０°から、図８Ａ〜図８Ｅに示されているようにハードストップに当たるように、装置１０の全オン位置まで１８０°だけ、さらにわずかに大きい１８０°〜１８５°だけ回転され得る。その結果、上部磁石１４は、依然として下部磁石１６と完全な整列状態に近いが、ハードストップに対して所定位置で係止され、装置がフェイルセーフ状態で「オン」状態を維持することが可能になる。

止め具、ピンおよび／またはラッチ機構８３は、１８０°回転される前に上部磁石１４を停止させるために使用され得る。これらの中間状態の１つにおいて、ワークピース接触界面における装置１０の磁場強度（またはレベル）は、装置１０が「オフ」状態にあるときよりも大きく、装置１０が「オン」状態にあるときよりも小さい。装置１０がこれらの中間状態の１つに位置するようにすることで、装置１０は可変磁場を生成するように構成され得る。例示的な可変磁場システムに関するさらなる詳細は、「ＶＡＲＩＡＢＬＥ ＦＩＥＬＤ ＭＡＧＮＥＴＩＣ ＣＯＵＰＬＥＲＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＥＮＧＡＧＩＮＧ Ａ ＦＥＲＲＯＭＡＧＮＥＴＩＣ ＷＯＲＫＰＩＥＣＥ」と題され、２０１８年４月２３日に出願された米国特許出願第１５／９６５，５８２号（ドケット番号ＭＴＩ−００１６−０２−ＵＳ）に記載されており、この開示内容全体は参照によって本願明細書に明示的に組み込まれる。

ソレノイドコイル本体２４内の一組の分離されたオフセットコイルのエネルギー供給シーケンスを単純に逆にすることにより、上部磁石１４は、コイル内に誘導されたＢ磁場によってハードストップから「引っ張られ」、「オン」回転とは反対方向に１８０°を越えて回転され得、上部磁石１４は、全オン位置を越えると、下部磁石１６のＢ磁場によって自然とオフ位置に戻ろうとし、そのことにより、装置１０は、オーバーストップ付勢トルクに対抗するのに十分なトルクを達成するのに必要な電流インパルスを超えるソレノイドコイル本体２４からのさらに追加の助けなしで、本質的に自身で「オフ」状態に切り替わることができる。オフになると、磁極延長片３２、３４、および／または装置１０が結合されているワークピースは、消磁され得る。実施形態では、装置１０は、磁極延長片３２、３４および／または装置１０が結合されているワークピースが消磁された状態で上部磁石１４を第１の位置に係止する機構を含み得る。消磁機能を提供するシステムに関するさらなる詳細は、「ＭＡＧＮＥＴＩＣ ＣＯＵＰＬＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥ ＷＩＴＨ ＡＴ ＬＥＡＳＴ ＯＮＥ ＯＦ Ａ ＳＥＮＳＯＲ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴ ＡＮＤ Ａ ＤＥＧＡＵＳＳ ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＹ」と題され、２０１８年４月２７日に出願された米国特許出願第１５／９６４，８８４号（ドケット番号ＭＴＩ−００１３−０２−ＵＳ）に記載されおり、この開示内容全体は参照によって本願明細書に明示的に組み込まれる。

さらに、このスイッチオフプロセスは、コイル駆動電子機器の利点を利用することができる。上部磁石１４がオフ位置に戻るために回転すると、回転上部磁石１４の磁場配向は、ソレノイドコイル本体２４に含まれるコイルの平面の法線に対して変化する、すなわち、定常電流導体、すなわちコイル巻線を横切る回転Ｂ磁場を有する。これは、ソレノイドコイル本体２４内に含まれるコイルに電圧を誘導し、巻線に流れる電流を誘導する。コイル駆動回路への電力を利用してコイル駆動回路に電力を戻すために、エネルギー貯蔵設備（コンデンサ、バッテリ）を有する適切な駆動制御回路がキャップ要素２２に設けられ得、そうすることにより、装置１０をオフ状態からオン状態に切り替えるために上部磁石１４に（磁気的に）トルクを付与する際に損失されたエネルギーの一部が回復される。

装置１０のこのサイクルならびに設計、およびエネルギー回収の可能性により、本発明の好適な実施形態は、先行技術に比べて大幅に改善される。装置の作動および停止の両方のために磁化コイルに印加するのにかなりの電流を必要とする既存の電気永久磁石システムとは異なり、本発明の上述の実施形態は、切り替えサイクルの半分の間の短時間だけ電力を必要とし、装置１０をオフ状態からオン状態へ切り換える際に使用される電力のかなりの部分は、切り替えサイクルの半分の停止の間に回復され得る。このことにより、固定磁石を有する既存の電気永久システムよりも有意に効率的な動作が可能になる。

さらに、電気永久システムは、特定の条件下で磁気回路を形成する能力において本質的に制限される。典型的に電気永久システム内の切り替え可能な磁石として使用されるＡｌＮｉＣｏ磁石の磁束出力は、現代の希土類磁石の磁束出力と同じ高さであり得るが、ＡｌＮｉＣｏの保磁力は、希土類磁石基板の保磁力よりも大幅に低い。いくつかの空隙または低比透磁率材料が存在する「負荷」磁気回路では、ＡｌＮｉＣｏは大きな磁化を保持することができず、結果として生じる磁場の全体的な強度に大きな影響を与える。

本発明の好適な実施形態では、永久磁石要素は両方とも同じ希土類磁性材料からなり、したがって、両方とも同じ高保磁力を有する。したがって、極めて好ましくない磁気回路内でさえ、本発明の装置１０は、同程度の寸法および能動磁性材料容積の対応する電気永久ユニットよりもはるかに高い磁場強度を保持することができる。これは、電気作動式の切り替え可能な永久磁石システムの柔軟性を大きく拡張する。

図１０Ａは、電気的に切り替え可能な永久磁気装置１０’の別の実施形態の側面図であり、図１０Ｂは、キャップ構造体２２およびソレノイドコイル本体２４が取り外された状態の図１０Ａに示された電気的に切り替え可能な永久磁気装置の側面図であり、図１０Ｃは、図１０Ａおよび図１０Ｂに示された電気的に切り替え可能な永久磁気装置の垂直断面図である。同様の参照番号は、対応する同様の部分を指す。

装置１０’は、装置１０と同様に機能するが、装置１０’は、装置１０に含まれる２部品のハウジングの代わりに、一体構造のハウジング３１を含む。ソレノイドコイル本体２４および上部磁石１４を収容するために、ハウジング１０’は、ソレノイドコイル本体２４を収容する切欠き９０を含む。装置１０と同様に、装置１０’の上部磁石１４は、ソレノイドコイル本体２４内に配置されている。そして、下部磁石１６は、ハウジング３１の底部内に配置されている（図１０Ｃに示されている）。下部磁石１６およびソレノイドコイル本体２４がハウジング１０’の切欠き９０内に配置されると、キャップ構造体２２は、ハウジング３１の上部に固定される。

例示的な実施形態では、装置１０、１０’は、ロボットシステムに組み込まれ得る。図１１を参照すると、例示的なロボットシステム７００が図示されている。ロボットシステム７００は図１１に示されているが、これに関連して説明されている実施形態は、他のタイプの機械（例えば、クレーンホイスト、ピックアンドプレース機械など）にも適用され得る。

ロボットシステム７００は、電子コントローラ７７０を含む。電子コントローラ７７０は、プロセッサ７７２による実行のために、関連メモリ７７４に格納された追加のロジックを含む。ロボットアーム７０４の動きを制御するロボット動作モジュール７０２が含まれる。図示されている実施形態では、ロボットアーム７０４は、垂直軸を中心として基部に対して回転可能な第１のアームセグメント７０６を含む。第１のアームセグメント７０６は、第１の関節７１０を介して第２のアームセグメント７０８に可動連結され、第２のアームセグメント７０８は、第１のアームセグメント７０６に対して第１の方向に回転され得る。第２のアームセグメント７０８は、第２の関節７１２を介して第３のアームセグメント７１１に可動連結され、第３のアームセグメント７１１は、第２のアームセグメント７０８に対して第２の方向に回転され得る。第３のアームセグメント７１１は、第３の関節７１６を介して第４のアームセグメント７１４に可動連結され、第４のアームセグメント７１４は、第３のアームセグメント７１１に対して第３の方向に回転され、および第３のアームセグメント７１１に対する第４のアームセグメント７１４の配向を変えることができる回転関節７１８に対して回転され得る。磁気結合装置１０は、ロボットアーム７０４の端部に固定された状態で例示的に示されている。磁気結合装置１０は、ワークピース２７（図示せず）をロボットアーム７０４に結合するために使用される。磁気結合デバイス１０が示されているが、本明細書に記載されている磁気結合装置のいずれか、および本明細書に記載されている任意の数の磁気結合装置は、ロボットシステム７００とともに使用され得る。

一実施形態では、ロボット動作モジュール７０２を実行するプロセッサ７７２による電子制御装置７７０は、ロボットアーム７０４を第１の姿勢に移動させ、磁気結合装置１００は、第１の位置でワークピースと接触する。磁気結合装置状態モジュール７７６を実行するプロセッサ７７２による電子制御装置７７０は、磁気結合装置１０をオン状態にしてワークピースをロボットシステム７００に結合するために、磁気装置１０に、下部磁石１４に対して上部磁石１２を移動させるように命令する。ロボット動作モジュール７０２を実行するプロセッサ７７２による電子制御装置７７０は、ワークピースを第１の位置から第２の所望の間隔位置まで移動させる。ワークピースが所望の第２の位置になると、磁気結合装置状態モジュール７７６を実行するプロセッサ７７２による電子制御装置７７０は、磁気結合装置１０をオフ状態にしてワークピースをロボットシステム７００から切り離すために、磁気装置１０に、下部磁石１４に対して上部磁石１２を移動させるように命令する。電子コントローラ７７０は、その後、別のワークピースを結合し、移動させ、および切り離すプロセスを繰り返す。

一実施形態では、開示されている磁気装置は、磁気装置と磁気装置に結合すべきワークピースとの間に存在する磁気回路の特性を決定するための１つまたは複数のセンサを含む。例示的なセンサシステムに関するさらなる詳細は、「ＭＡＧＮＥＴＩＣ ＣＯＵＰＬＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥ ＷＩＴＨ ＡＴ ＬＥＡＳＴ ＯＮＥ ＯＦ Ａ ＳＥＮＳＯＲ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴ ＡＮＤ Ａ ＤＥＧＡＵＳＳ ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＹ」と題され、２０１８年４月２７日に出願された米国特許出願第１５／９６４，８８４号（ドケット番号ＭＴＩ−００１３−０２−ＵＳ）に記載されおり、この開示内容全体は参照によって本願明細書に明示的に組み込まれる。

本発明の範囲から逸脱することなく、説明されている例示的な実施形態に対して様々な修正および追加を行うことができる。例えば、上述した実施形態は特定の特徴について言及しているが、本発明の範囲は、特徴の異なる組み合わせを有する実施形態および記載されている特徴の全てを含むとは限らない実施形態をも含む。したがって、本発明の範囲は、全ての等価物とともに、特許請求の範囲内に入る全てのそのような代替物、修正物、および変形物を包含することを意図する。

Claims (21)

1. 強磁性ワークピースに磁気的に結合するための切り替え可能な永久磁気ユニットであって、
   ハウジングと、
   前記ハウジング内に取り付けられ、能動Ｎ−Ｓ極対を有する第１の永久磁石と、
   前記第１の永久磁石と積層関係で前記ハウジング内に回転可能に取り付けられ、能動Ｎ−Ｓ極対を有する第２の永久磁石であり、第１の位置と第２の位置との間で回転可能である第２の永久磁石であって、前記切り替え可能な永久磁気ユニットは前記第２の永久磁石が前記第１の位置にあるときに前記切り替え可能な永久磁気ユニットのワークピース接触界面の前記強磁性ワークピースに利用可能な第１のレベルの磁束を有し、かつ前記第２の永久磁石が前記第２の位置にあるときに前記切り替え可能な永久磁気ユニットの前記ワークピース接触界面の前記強磁性ワークピースに利用可能な第２のレベルの磁束を有し、前記第２のレベルは前記第１のレベルより大きい、第２の永久磁石と、
   前記第２の永久磁石の周囲に配置され、少なくとも１つの導電性コイルを通って伝送されている電流に応答して磁場を生成するように構成された少なくとも１つの導電性コイルであって、前記導電性コイルの磁場の成分は前記第２の永久磁石が前記第１の位置にあるときに前記第２の永久磁石の前記能動Ｎ−Ｓ極対に沿ってＳ極からＮ極へ方向付けられる、少なくとも１つの導電性コイルと
   を備える、切り替え可能な永久磁気ユニット。
2. 前記第２の永久磁石を前記第２の位置に保持するための手段をさらに備える、請求項１に記載の切り替え可能な永久磁気ユニット。
3. 前記第２の永久磁石を前記第２の位置に保持するように構成された回転制限器をさらに備える、請求項１に記載の切り替え可能な永久磁気ユニット。
4. 前記少なくとも１つの導電性コイルは、前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石の周囲に配置される、請求項１に記載の切り替え可能な永久磁気ユニット。
5. 前記導電性コイルは、前記ハウジングの外側面の周囲に配置される、請求項１に記載の切り替え可能な永久磁気ユニット。
6. 前記導電性コイルは、前記ハウジング内および前記第２の永久磁石の外側面の周囲に配置される、請求項１に記載の切り替え可能な永久磁気ユニット。
7. 前記第１の永久磁石の前記能動Ｎ−Ｓ極対は、２つ以上の能動Ｎ−Ｓ極対を備え、前記第２の永久磁石の前記能動Ｎ−Ｓ極対は、２つ以上の能動Ｎ−Ｓ極対を備える、請求項１に記載の切り替え可能な永久磁気ユニット。
8. 前記導電性コイルの磁場を生成するために前記導電性コイルに電流を供給するように構成された電源をさらに備える、請求項１に記載の切り替え可能な永久磁気ユニット。
9. 前記第２の永久磁石の前記Ｎ−Ｓ極対に沿ってＳ極からＮ極へ方向付けられた成分は、前記導電性コイルの磁場の全てを含む、請求項１に記載の切り替え可能な永久磁気ユニット。
10. 前記ハウジングは、２部品のハウジングである、請求項１に記載の切り替え可能な永久磁気ユニット。
11. 前記ハウジングは、一体構造のハウジングである、請求項１に記載の切り替え可能な永久磁気ユニット。
12. ワークピース接触界面において強磁性ワークピースに磁気的に結合するように構成された切り替え可能な永久磁気ユニットの製造方法であって、
    能動Ｎ−Ｓ極対を有する第１の永久磁石を前記ハウジング内に取り付けるステップと、
    能動Ｎ−Ｓ極対を有する第２の永久磁石であり、前記第１の永久磁石に対して第１の位置と第２の位置との間で回転可能である第２の永久磁石であって、前記切り替え可能な永久磁気ユニットは前記第２の永久磁石が前記第１の位置にあるときに前記切り替え可能な永久磁気ユニットのワークピース接触界面の前記強磁性ワークピースに利用可能な第１のレベルの磁束を有し、かつ前記第２の永久磁石が前記第２の位置にあるときに前記切り替え可能な永久磁気ユニットの前記ワークピース接触界面の前記強磁性ワークピースに利用可能な第２のレベルの磁束を有し、前記第２のレベルは前記第１のレベルより大きい、第２の永久磁石を前記第１の永久磁石と積層関係で前記ハウジング内に取り付けるステップと、
    少なくとも１つの導電性コイルを通って伝送されている電流に応答して磁場を生成するように構成された少なくとも１つの導電性コイルであって、前記導電性コイルの磁場の成分は前記第２の永久磁石が前記第１の位置にあるときに前記第２の永久磁石の前記能動Ｎ−Ｓ極対に沿ってＳ極からＮ極へ方向付けられる、少なくとも１つの導電性コイルを前記第２の永久磁石の周囲に配置するステップと
    を含む、製造方法。
13. 前記少なくとも１つの導電性コイルは、前記ハウジングの外側面の周囲に配置される、請求項１２に記載の方法。
14. 前記少なくとも１つの導電性コイルは、前記ハウジング内および前記第２の永久磁石の外側面の周囲に配置される、請求項１２に記載の方法。
15. 前記少なくとも１つの導電性コイルは、前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石の周囲に配置される、請求項１２に記載の方法。
16. 前記第２の永久磁石を前記第２の位置に保持するように構成された手段を含むステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
17. 前記第１の永久磁石に対して設定回転範囲内で前記第２の永久磁石の回転を制限するように構成された回転制限器を含むステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
18. 前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石の少なくとも一方は、複数の永久磁石を備える、請求項１２に記載の方法。
19. 前記導電性コイルの磁場を誘導するために前記導電性コイルに電流を供給するように構成された電源を前記導電性コイルに結合するステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
20. 前記ハウジングは、２部品のハウジングである、請求項１２に記載の方法。
21. 前記ハウジングは、一体構造のハウジングである、請求項１２に記載の方法。

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