JP3035863B2 - 磁気固定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、永久磁石と励磁コイルとを利用して、磁性
体の吸着および釈放をする磁気固定装置に関する。

（従来の技術） 永久磁石と励磁コイルとを利用する磁気固定装置の１
つとして、磁性体の吸着時には、永久磁石の磁束により
吸着部を励磁状態におき、磁性体の釈放時には、永久磁
石の磁束が吸着部に現われることを励磁コイルの磁束で
阻止することにより、吸着部を非励磁状態におく装置が
ある。

この公知の磁気固定装置において、永久磁石からの磁
束は、吸着部が非励磁状態におかれている間、励磁コイ
ルによって発生される磁界により、漏洩磁路として作用
する磁気的空隙を通ることは許されるが、吸着部を通る
ことは阻止される。

この種の磁気固定装置において、前記磁気的空隙の大
きさが変化すると、磁気的空隙の磁気抵抗値が変化し、
磁気的空隙を経る磁束量が変化するから、吸着部を完全
な非励磁状態におくことができない。

これを防止するために、前記磁気的空隙に樹脂、半田
のような非磁性部材を充填し、磁気的空隙を形成する部
材を非磁性部材に接着させることが行われている。

（解決しようとする課題） しかし、従来のこの種の磁気固定装置では、長期間の
使用により、非磁性部材が磁気的空隙を形成する部材か
ら離れ、その結果磁気的空隙の大きさが変化してしま
う。

本発明は、磁気的空隙を長期間安定に維持することが
できる磁気固定装置を提供することを目的とする。

（解決手段、作用、効果） 本発明の磁気固定装置は、磁性体を吸着する吸着部を
励磁状態および非励磁状態に選択的に切り換える電磁石
組立体と、該電磁石組立体に配置された永久磁石とを含
む。

前記電磁石組立体は、筒状のハウジングと、該ハウジ
ングの一端部に配置され、該ハウジングに磁気的に接続
された第１のヨークと、前記ハウジング内に配置された
鉄心と、該鉄心の周りに配置され、前記永久磁石と共同
して前記吸着部を励磁状態および非励磁状態に選択的に
切り換える励磁コイルと、前記ハウジング内に配置され
た第２のヨークとを含む。

前記第２のヨークと前記鉄心、前記第１のヨークと前
記鉄心、前記第１のヨークと前記第２のヨーク、また
は、前記ハウジングと前記第２のヨークとは、前記吸着
部が非励磁状態におかれている間前記永久磁石からの磁
束の漏洩磁路として作用する磁気的空隙を互いに共同し
て形成している。

前記磁気的空隙には非磁性材料が配置されており、前
記磁気的空隙を形成する二つの部材は、その一方および
前記非磁性材料を貫通して前記二つの部材の他方に螺合
された複数のねじにより、または前記二つの部材の一方
に螺合されて前記二つの部材の他方に当接された複数の
ねじにより前記非磁性材料を介して結合されている。

本発明の磁気固定装置によれば、磁気的空隙を形成す
る二つの部材が、その一方および非磁性部材を貫通して
他方の部材に螺合された複数のねじにより、磁気的空隙
に配置された非磁性材料を介して結合されているから、
磁気的空隙の変化がねじおよび非磁性材料の共同作用に
より防止され、したがって磁気的空隙を長期間安定に維
持することができる。

また、磁気固定装置の組立時、磁気的空隙の大きさを
前記複数のねじにより調節し、その状態に維持すること
ができるから、磁気的空隙の大きさを正確かつ容易に調
節することができる。

本発明の他の磁気固定装置は、磁性体を吸着する吸着
部を規定する面板と、前記吸着部を励磁状態および非励
磁状態に選択的に切り換える電磁石組立体と、該電磁石
組立体および前記面板の一方に配置された永久磁石とを
含む。前記電磁石組立体は、前記した磁気固定装置と同
様に構成されている。

（実施例） 第１図および第２図を参照するに、磁気固定装置10
は、電磁石組立体12と、該電磁石組立体に配置された複
数の永久磁石14と、面板16とを含む。磁性体は、面板16
の吸着面18が電磁石組立体12と永久磁石14との共同作用
により励磁状態におかれたとき吸着面18に吸着され、非
励磁状態におかれたとき吸着面18から解放される。

電磁石組立体12は、四角筒状のハウジング20と、該ハ
ウジングの一端を閉鎖するように配置された第１のヨー
ク22と、ハウジング20および第１のヨーク22により形成
される空間内に配置された強磁性材料製の鉄心24と、該
鉄心を取り巻く励磁コイル26と、ハウジング20の他端に
配置された第２のヨーク28とを備える。

ハウジング20、第１のヨーク22および鉄心24は、強磁
性材料で一体的に作られている。第２のヨーク28は、鉄
心24から磁気的空隙30をおいておよびハウジング20の内
面から間隔をおいて配置されている。磁気的空隙30に
は、半田、合成樹脂等の非磁性材料32が充填されてい
る。

鉄心24には、第２のヨーク28を貫通しかつ非磁性材料
からなる複数のねじ34が螺合されており、第２のヨーク
28には鉄心24に当接しかつ非磁性材料からなる複数のね
じ36が螺合されている。

永久磁石14は、フェライト磁石のように高保磁力の永
久磁石材料、好ましくは極性不可逆永久磁石材料からな
り、また、ハウジング20と第２のヨーク28との間に配置
されている。永久磁石14は、ハウジング20の軸線と直角
の方向に磁化されている。

説明上、永久磁石14は、図示のように、ハウジング20
の側がＳ、第２のヨーク28の側がＮとなるように磁化さ
れているものとするが、これと逆に磁化されていてもよ
い。永久磁石14の磁極面は、ハウジング20と第２のヨー
ク28とに接触されている。

ハウジング20、第１のヨーク22、鉄心24、第２のヨー
ク28および永久磁石14の相対的位置関係は、ハウジング
20の内部空間に充填された非磁性材料32により維持され
ている。磁気的空隙30は、また、これに充填された非磁
性材料32とねじ34,36との共同作用により維持されてい
る。

面板16は、交互にかつ互いに並列的に配置された細長
い複数の第１および第２の磁極片38,40と、隣り合う第
１および第２の磁極片38,40の間に配置された非磁性材
料製のスペーサ42とを備えており、また、複数のボルト
（図示せず）によりハウジング20に取り付けられてい
る。

各第１の磁極片38は、その長手方向両端部においてハ
ウジング20に磁気的に接続されているが、第２のヨーク
28から磁気的に絶縁されている。これに対し、各第２の
磁極片40は、その中央部において第２のヨーク28に磁気
的に接続されているが、ハウジング20から磁気的に絶縁
されている。

各第１の磁極片38は、実際には、ハウジング20の相対
する一対の壁部に当接されている。このため、ハウジン
グ20の相対する他の一対の壁部を非磁性材料製としても
よい。

磁性体を吸着する吸着面18は、第１および第２の磁極
片38,40ならびにスペーサ42により規定される。

励磁電流が励磁コイル26に供給されていないとき、永
久磁石14の磁束は、第２図に点線44a,44b,44cで示す矢
印の方向へ通る。磁束44aは図示の状態における永久磁
石14の全磁束である。磁束44a,44bおよび44cの磁束量
は、該磁束量をそれぞれA44a,A44bおよびA44cとする
と、 A44a＝A44b＋A44c の関係にある。

永久磁石14の磁束44aは、永久磁石14のＮ極から第２
のヨーク28に入り、磁束44b,44cに分かれる。磁束44b
は、第２のヨーク28、面板16、吸着面18、面板16および
ハウジング20を通り、ハウジング20で磁束44cと合流
し、永久磁石14のＳ極に戻る。磁束44cは、第２のヨー
ク28、磁気的空隙30、鉄心24、第１のヨーク22およびハ
ウジング20を通る漏洩磁束であって、磁性体の吸着に作
用しない。したがって、吸着面18は、磁束44bにより弱
い励磁状態におかれる。

吸着面18を励磁状態におくとき、第１の励磁電流が励
磁コイル26へ供給される。これにより、第２図に１点鎖
線で示す矢印方向の磁束46a,46b,46cが励磁コイル26に
より発生される。磁束46a,46bおよび46cの磁束量は、該
磁束量をそれぞれB46a,B46bおよびB46cとすると、 B46c＝B46a＋B46b の関係にある。

磁気的空隙30を通る磁束は、永久磁石14による磁束44
cと励磁コイル26による磁束46cとの合成磁束である。し
かし、磁束44c,46cは、その方向が互いに逆で絶対値が
等しい磁束量となるように設定されているから、磁束44
c,46cが磁気的空隙30を通過することは互いに阻止され
る。

これに対し、吸着面18を通る磁束は永久磁石14および
励磁コイル26による磁束44b,46bである。磁束44b,46bの
方向が同じであるから、磁束44b,46bの和に相当する磁
束が吸着面18を通ることになる。このため、吸着面18は
強い励磁状態におかれ、磁性体は吸着面18に確実に吸着
される。

吸着面18を非励磁状態におくとき、第１の励磁電流と
逆極性の第２の励磁電流が励磁コイル26へ供給される。
これにより、第２図に２点鎖線で示す磁束48a,48b,48c
が励磁コイル26により発生される。磁束48a,48b,48cの
方向は、矢印で示すように、それぞれ、第２図に１点鎖
線で示す磁束46a,46bおよび46cと逆である。磁束48a,48
b,48cの磁束量をそれぞれC48a,C48bおよびC48cとする
と、磁束48a,48b,および48cは、 C48c＝C48a＋C48b の関係にある。

第２のヨーク28、面板16、吸着面18、面板16およびハ
ウジング20を通る磁束は、永久磁石14による磁束44bと
励磁コイル26による磁束48bであり、磁束44b,48bはその
方向が異なり、絶対値が等しい磁束量となるように設定
されている。このため、吸着面18は非励磁状態におか
れ、磁性体は吸着面18から確実に釈放される。

永久磁石14の磁束は、吸着面18を励磁状態におくとき
磁気的空隙30を通ることを阻止され、吸着面18を非励磁
状態におくとき吸着面18を通ることを阻止される。

このため、磁気固定装置10によれば、従来の磁気固定
装置に比べ、吸着面18を励磁状態におくときの磁気的空
隙30を通る漏洩磁束を無くすことができ、磁気的空隙30
の磁気抵抗を小さくすることが可能になり、装置への永
久磁石14の組込量および励磁コイル26で発生する起磁力
を小さくすることができるから、励磁コイル26の励磁電
流を小さくすることができる。

磁気固定装置10において、ハウジング20内の空間に非
磁性材料32を充填する前に、第２のヨーク28をねじ34,3
6により鉄心24に対し変位させると、磁気的空隙30の大
きさが変化する。磁気的空隙30の大きさが変化すると、
磁気的空隙30の磁気抵抗値が変化し、その結果、吸着面
18に現われる磁束量および磁気的空隙30を通る磁束量が
変化する。

このため、組立時、たとえば、第２の励磁電流を励磁
コイル26に供給した状態で、ハウジング20と第２のヨー
ク28との間に漏洩磁束が発生しないように、磁気的空隙
30の大きさをねじ34,36により調節し、次いでハウジン
グ20内の空間に非磁性材料32を充填し、次に電磁石組立
体12の上面を研磨し、その後面板16を電磁石組立体12の
上面に取り付けることができる。

このようにすれば、磁気的空隙の大きさをねじ34,36
により調節し、その状態に維持することができるから、
磁気的空隙30の大きさを正確かつ容易に調節することが
できる。

第１図および第２図に示す磁気固定装置において、第
２のヨーク28をハウジング20に相対的変位不能に配置
し、第１のヨーク22および鉄心24をハウジング20に対し
その軸線方向へ変位可能に配置してもよい。

この場合、第１のヨーク22は、ハウジング20の内側面
に対応する部位でハウジング20から分離されるととも
に、ハウジング20に磁気的に接続される。ねじ34は、第
１のヨーク22および鉄心24を貫通し、第２のヨーク28に
螺合される。ねじ36は、第１のヨーク22および鉄心24に
螺合され、第２のヨーク28の下面に当接される。

第３図に示す磁気固定装置50のように、鉄心24を第１
のヨーク22から分離し、鉄心24と第２のヨーク28とを一
体にしてもよい。磁気的空隙30は、第１のヨーク22と鉄
心24とにより形成される。ねじ34は、第２のヨーク28お
よび鉄心24を貫通し、第１のヨーク22に螺合されてい
る。ねじ36は、第２のヨーク28および鉄心24に螺合さ
れ、第１のヨーク22に当接されている。

磁気固定装置50において、永久磁石14の磁束、励磁コ
イル26に第１の励磁電流を供給したときの励磁コイル26
により発生される磁束、および励磁コイル26に第２の励
磁電流を供給したときの励磁コイル26により発生される
磁束を、それぞれ、第２図に示した実施例と同じ符号で
示す。

このため、吸着面18は、励磁コイル26に第１の励磁電
流を供給したとき、吸着面18を通る磁束44b,46bが同じ
向きであり、磁気的空隙30を経る磁束44c,46cが逆向き
であることにより、励磁状態におかれる。また、吸着面
18は、励磁コイル26に第２の励磁電流を供給したとき、
吸着面18を通る磁束44b,48bが逆向きであり、磁気的空
隙30を経る磁束44c,48c同じ向きであることにより、非
励磁状態におかれる。

磁気固定装置50の場合も、鉄心24および第２のヨーク
28をハウジング20に相対的変位不能に配置し、第１のヨ
ーク22をハウジング20に対しその軸線方向へ変位可能に
配置してもよい。この場合、第１のヨーク22は、ハウジ
ング20の内側面に対応する部位でハウジング20から分離
されるとともに、ハウジング20に磁気的に接続される。
ねじ34は、第２のヨーク28および鉄心24を貫通し、第１
のヨーク22に螺合される。ねじ36は、第２のヨーク28お
よび鉄心24に螺合され、第１のヨーク22の上面に当接さ
れる。

第４図に示す磁気固定装置52のように、鉄心24および
第２のヨーク28を上下逆に配置してもよい。また、磁気
固定装置52も、鉄心24および第２のヨーク28をハウジン
グ20に相対的変位不能に配置し、第１のヨーク22をハウ
ジング20に対しその軸線方向へ変位可能に配置してもよ
い。

第５図に示す磁気固定装置54では、鉄心24および第２
のヨーク28が一体にされ、該一体の部材がハウジング20
の幅方向における２つの部材56a,56bに分割されてい
る。部材56a,56bの間にゴムのような非磁性の弾性部材5
8が配置されている。磁気的空隙30は、ハウジング20と
各部材56a,56bとの間に形成されている。

磁気固定装置54において、各永久磁石14は、第１のヨ
ーク22と部材56aまたは56bとの間に、対応する部材とと
もにハウジング20および第１のヨーク22に対して変位可
能に配置されている。また、鉄心24と励磁コイル26と
は、鉄心24が励磁コイル26の内側で変位できるような大
きさに選択されている。ねじ34は、ハウジング20を貫通
し、部材56aまたは56bに螺合されている。ねじ36は、ハ
ウジング20に螺合され、部材56aまたは56bに当接されて
いる。

各永久磁石14は、第６図に示す磁気固定装置60のよう
に、面板16に配置してもよい。

第６図に示す磁気固定装置60において、各永久磁石14
は、第１および第２の磁極片38,40の間にあってスペー
サ42の下方に配置されている。各永久磁石14の一方の磁
極面たとえばＳは第１の磁極片38に当接され、他方の磁
極面は第２の磁極片40に当接されている。

磁気的空隙30は、第１のヨーク22と鉄心24との間に形
成されている。このため、磁気固定装置60において、励
磁コイル26に励磁電流を供給しないとき、第１の励磁電
流を供給したときおよび第２の励磁電流を供給したとき
の磁束は、第２図および第３図に示す磁気固定装置10お
よび50と同じである。

第７図および第８図に示す磁気固定装置70は、複数の
電磁石組立体72と、各電磁石組立体に配置された複数の
永久磁石74と、電磁石組立体72に共通に使用される１つ
の面板76と、電磁石組立体72を相互に連結する平板状の
ベース78とを含む。磁性体は、面板76の吸着面80が電磁
石組立体72と永久磁石74との共同作用により励磁状態に
おかれたとき吸着面80に吸着され、非励磁状態におかれ
たとき吸着面80から解放される。

各電磁石組立体72は、図示の例では、第１図および第
２図に示す磁気固定装置10の電磁石組立体12と同じであ
るが、他の磁気固定装置の電磁石組立体であってもよ
い。

面板76は、面板16と同様に、交互にかつ互いに並列的
に配置された細長い複数の第１および第２の磁極片82、
84と、隣り合う第１および第２の磁極片82,84の間に配
置された非磁性材料製のスペーサ86とを備えており、ま
た、複数のボルト（図示せず）により各電磁石組立体72
のハウジング20に取り付けられている。

各第１の磁極片82は、その両端部において各電磁石組
立体72のハウジング20に磁気的に接続されているが、第
２のヨーク28から磁気的に絶縁されている。これに対
し、各第２の磁極片84は、その中央部において各電磁石
組立体72の第２のヨーク28に磁気的に接続されている
が、ハウジング20から磁気的に絶縁されている。

磁気固定装置70において、用いる電磁石組立体72の数
は、面板76の大きさに応じて決定される。

磁気固定装置70において、各電磁石組立体72の励磁コ
イル26に励磁電流が供給されていないとき、吸着面80は
永久磁石74による弱い励磁状態におかれる。これに対
し、各電磁石組立体72の励磁コイル26に第１の励磁電流
が供給されると、吸着面80は励磁状態におかれる。ま
た、各電磁石組立体72の励磁コイル26に第２の励磁電流
が供給されると、吸着面80は非励磁状態におかれる。

磁気固定装置70によれば、各電磁石組立体72の磁気的
空隙が調節可能であるから、電磁石組立体72を規格化す
ることができ、また、電磁石組立体72の保守管理が容易
になり、多数の電磁石組立体72を予め製作しておくこと
ができる。

本発明は、吸着面を非励磁状態におくべきときのみ、
励磁コイルに励磁電流を供給する磁気固定装置にも適用
することができる。この場合、磁気的空隙は、吸着面を
励磁状態におくべきとき、永久磁石の磁束の殆どが磁気
的空隙を経ることなく吸着面を経るような大きさである
ことが好ましい。

また、本発明は、面板を用いない磁気固定装置にも適
用することができる。この場合、吸着面は、ハウジング
と鉄心、または、ハウジングと第２のヨークとにより規
定される。ねじ34,36を用いれば、磁気固定装置の組立
時における磁気的空隙の調節作業が容易であるが、一方
のねじのみを用いてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の磁気固定装置の一実施例を示す断面
図、第２図は第１図の２−２線に沿って得た拡大断面
図、第３図、第４図および第５図はそれぞれ磁気固定装
置の他の実施例を示す第２図と同様の拡大断面図、第６
図は磁気固定装置のさらに他の実施例を示す第１図と同
様の断面図、第７図は磁気固定装置のさらに他の実施例
を示す図、第８図は第７図の８−８線に沿って得た断面
図である。 10,50,52,54,60,70:磁気固定装置、 12,72:電磁石組立体、 14,74:永久磁石、16,76:面板、 18,80:吸着面、20:ハウジング、 22:第１のヨーク、24:鉄心、 26:励磁コイル、28:第２のヨーク、 30:磁気的空隙、32:非磁性材料、 34,36:磁気的空隙調節用のねじ。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁性体を吸着する吸着部を励磁状態および
   非励磁状態に選択的に切り換える電磁石組立体と、該電
   磁石組立体に配置された永久磁石とを含み、 前記電磁石組立体は、筒状のハウジングと、該ハウジン
   グの一端部に配置され、該ハウジングに磁気的に接続さ
   れた第１のヨークと、前記ハウジング内に配置された鉄
   心と、該鉄心の周りに配置され、前記永久磁石と共同し
   て前記吸着部を励磁状態および非励磁状態に選択的に切
   り換える励磁コイルと、前記ハウジング内に配置された
   第２のヨークとを含み、 前記第２のヨークと前記鉄心、前記第１のヨークと前記
   鉄心、前記第１のヨークと前記第２のヨーク、または、
   前記ハウジングと前記第２のヨークとは、前記吸着部が
   非励磁状態におかれている間前記永久磁石からの磁束の
   漏洩磁路として作用する磁気的空隙を互いに共同して形
   成しており、 前記磁気的空隙には非磁性材料が配置されており、前記
   磁気的空隙を形成する二つの部材は、その一方および前
   記非磁性材料を貫通して前記二つの部材の他方に螺合さ
   れた複数のねじにより、または前記二つの部材の一方に
   螺合されて前記二つの部材の他方に当接された複数のね
   じにより前記非磁性材料を介して結合されている、磁気
   固定装置。
2. 【請求項２】磁性体を吸着する吸着部を規定する面板
   と、前記吸着部を励磁状態および非励磁状態に選択的に
   切り換える電磁石組立体と、該電磁石組立体および前記
   面板の一方に配置された永久磁石とを含み、 前記電磁石組立体は、筒状のハウジングと、該ハウジン
   グの一端部に配置され、該ハウジングに磁気的に接続さ
   れた第１のヨークと、前記ハウジング内に配置された鉄
   心と、該鉄心の周りに配置され、前記永久磁石と共同し
   て前記吸着部を励磁状態および非励磁状態に選択的に切
   り換える励磁コイルと、前記ハウジング内に配置された
   第２のヨークとを含み、 前記第２のヨークと前記鉄心、前記第１のヨークと前記
   鉄心、前記第１のヨークと前記第２のヨーク、または、
   前記ハウジングと前記第２のヨークとは、前記吸着部が
   非励磁状態におかれている間前記永久磁石からの磁束の
   漏洩磁路として作用する磁気的空隙を互いに共同して形
   成しており、 前記磁気的空隙には非磁性材料が配置されており、前記
   磁気的空隙を形成する二つの部材は、その一方および前
   記非磁性材料を貫通して前記二つの部材の他方に螺合さ
   れた複数のねじにより、または前記二つの部材の一方に
   螺合されて前記二つの部材の他方に当接された複数のね
   じにより前記非磁性材料を介して結合されている、磁気
   固定装置。