JP4555310B2

JP4555310B2 - 永久磁石組立体

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Publication number: JP4555310B2
Application number: JP2006552208A
Authority: JP
Inventors: ジェレミーシェル; カールビージム
Original assignee: Astronautics Corp of America
Current assignee: Astronautics Corp of America
Priority date: 2004-02-03
Filing date: 2005-02-03
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2025-02-03
Also published as: CN1985339B; WO2005074608A2; KR20070017500A; EP1711953A2; US20050242912A1; WO2005074608A3; EP1711953A4; US7148777B2; JP2007522657A; CN1985339A; KR101225305B1

Description

本発明は、一般に磁石に関し、更に詳細には、時間的に変化する磁場を環状領域にもたらすように適合された永久磁石組立体に関する。

永久磁石は長年にわたり多くの目的で使用されている。しかしながら、永久磁石の新しい用途により、より高度な永久磁石組立体の開発が活発化している。ギャップ全体にわたって大きな磁場強度を生成することができる永久磁石組立体は、特に、磁気熱量材料の用途において関心が寄せられている。強磁性状態から常磁性状態への遷移近傍の磁気熱量材料は、磁化されたときは温度が上がり、消磁されたときは温度が下がる。時間的に変化する磁場を磁気熱量材料に印加する装置を使用すると、例えば、磁気冷凍機において加温又は冷却を行うことができる。

ギャップ全体にわたって磁場強度を生成する磁石組立体を使用すると、磁気熱量材料をギャップから出し入れすることによって磁気熱量材料に時間変化磁場を印加することができる。これは、例えば、定置磁石組立体に対して磁気熱量材料を相対移動させることによって、又は定置磁気熱量材料に対して磁石組立体を相対移動させることによって達成することができる。

磁石組立体に対する磁気熱量材料の相対移動は、回転運動又は並進運動により達成することができる。１つの手法（「回転磁石」法）は、磁気熱量材料を定置環状（リング状）構造体内に配置し、次いで、永久磁石組立体をリングの周りに回転させるものである。別の手法（「回転ベッド」法）は、定置永久磁石組立体によって部分的に囲まれた環状構造体内に磁気熱量材料を配置し、次いで、磁気熱量材料を含む環状構造体を回転させるものである。従って、限定ではないが磁気冷凍を含む用途において、特に時間変化磁場を環状領域に提供するように適合された永久磁石組立体は重要である。

米国特許第６，５２６，７５９号公報米国特許第６，６６８，５６０号公報

本発明による永久磁石組立体は、エアギャップ全体にわたって強磁場を生成し、且つこのような組立体の容積、質量、作製コストを最小にしながら中心軸を有する環状領域に時間変化磁場を与えるように適合されている。本発明による永久磁石組立体は、回転ベッド又は回転磁石磁気冷凍機に特に適しているものとすることができる。

例えば、本発明による永久磁石組立体は、一方側からのエアギャップ又は環状領域への定常的なアクセスを可能にすることができる。これにより、磁気熱量材料及び熱伝達流体配管設備を含むベッドなどの磁気冷凍機の構成要素を定置式として且つ磁石組立体が回転する間エアギャップ又は環状領域内に位置付けることを可能にすることができる。或いは、磁石組立体を定置式とすると同時に、磁気熱量材料及び熱伝達流体配管を含むベッドなどといった、磁気冷凍機の構成要素は環状領域内で回転することができる。

本発明による永久磁石組立体は、焼結磁石材料で作られた複数の磁石ブロックを含み、各磁石ブロックは固有の磁場ベクトルを有する。磁石ブロックは、組み込まれたエアギャップの範囲にわたるループに沿って組立体内の磁束線の経路を配向するように位置付けられる。

作製コストを軽減するために、本発明による永久磁石組立体は、できるだけ焼結されたままの形態に近い磁石ブロックを使用して、永久磁石の精密機械加工の必要性を低減することによって、切断及び研削作業の回数を最小限にし、スクラップ材の量を少なくすることができる。このような磁石組立体の永久磁石部の一部又は全ては、矩形断面を伴うアーク状か又はほぼ矩形形状とすることができ、いずれの場合でも製造コストを最小にするための直交磁化ベクトルを有する。この外形形状は、現行のプレス加工法による焼結ＮｄＦｅＢ磁石の製造に特に好適とすることができ、磁石合わせ面の数が比較的少ないので、他の場合では必要とされる可能性のある精密研削作業回数を低減することができる。

本発明による永久磁石組立体は、特定の用途向けに組立体を最適する１つ又はそれ以上の特徴部を含むことができる。本発明による永久磁石組立体は、例えば磁束をエアギャップに集中及び集束させるために、１つ又はそれ以上の磁極片を含むことができる。本発明による永久磁石組立体は、例えば磁束を集束させ又は漂遊磁束を最小にするために、１つ又はそれ以上の遮断磁石を含むことができる。本発明による永久磁石組立体は、例えば磁束ループの外での磁束損失を最小にするために、磁束閉じ込めジャケット又は１つ又はそれ以上の磁束閉じ込めシースを含むことができる。

本発明による磁石組立体で使用される精密機械加工構造体、例えば高磁場でギャップを囲む磁極片は、精密公差により恩恵を受ける面を有し、磁気熱量材料の容器などの磁気冷凍機の他の構成要素とこれらの表面を互いに密接に収めることができるようにする。透磁性材料の精密機械加工を必要とする任意の構造体（磁極片など）を形成し、これらの精密機械加工構造体を矩形永久磁石部に作動的に結合することによって、永久磁石材料のどのような精密機械加工も低減又は回避することができる。

本発明による永久磁石組立体は、軸方向のギャップ磁束（環状領域の中心軸に平行な方向のエアギャップを通る磁束）を与えることができる。軸方向のギャップ磁束をもたらすこのような永久磁石組立体においては、内部磁束戻り経路（環状領域の内側に位置する）又は外部磁束経路（環状領域の外側に位置する）を用いることができる。

或いは、このような永久磁石組立体は、半径方向のギャップ磁束（環状領域の中心軸に垂直な方向でエアギャップを通る磁束）を提供することができる。半径方向のギャップ磁束を提供するこのような永久磁石組立体においては、上部磁束戻り経路（環状領域の上方に位置する）又は下部磁束経路（環状領域の下方に位置する）を用いることができる。

本発明による永久磁石組立体の好ましい実施形態は、外部磁束戻り経路に軸方向のギャップ磁束を提供し、直線セグメント構成による特徴部を含む。この好ましい実施形態は、磁気ループを形成してエアギャップを高軸方向磁場に曝すように配置された、エアギャップを囲む２つの上部軸方向永久磁石と２つの下部軸方向永久磁石と共に、２つの上部半径方向永久磁石と、２つの下部半径方向永久磁石と、２つの中央軸方向永久磁石とを含む。この好ましい実施形態は、上部及び下部円周方向遮断磁石と上部及び下部半径方向遮断磁石とを含むことができ、これらは、コストを大幅に増大することなく磁場生成特性を改善することができるが、必須ではない。

本発明による代替の永久磁石組立体は、外部磁束戻り経路を有する軸方向ギャップ磁束を提供し、矩形断面を有するアーク状曲面遮断磁石を含む。この代替の永久磁石組立体は、磁気ループを形成してエアギャップを高軸方向磁場に曝すように配置され、アーク上エアギャップを囲む、アーク状中央軸方向永久磁石と、アーク状上部及び下部半径方向永久磁石と、アーク状上部及び下部軸方向永久磁石とを含む。

本発明による別の永久磁石組立体は、軸方向のギャップ磁束、内部磁束戻り経路、及び主として直線構成による特徴部と共に、高磁場の２つのエアギャップを有する。この永久磁石組立体は、２つの磁場ループを形成して第１及び第２の２つのエアギャップを高軸方向磁場に曝すように配置された、中央軸方向永久磁石と、第１及び第２の上部半径方向永久磁石と、第１及び第２の下部半径方向永久磁石と、第１のエアギャップを囲む第１の上部軸方向永久磁石及び第１の下部軸方向永久磁石と、第２のエアギャップを囲む第２の上部軸方向永久磁石及び第２の下部軸方向永久磁石とを含む。

本発明による別の永久磁石組立体は、下部磁束戻り経路を有する半径方向のギャップ磁束を提供し、且つ矩形断面を有するアーク状曲面遮断磁石を含む。この永久磁石組立体は、磁気ループを形成してエアギャップを高半径方向磁場に曝すように配置された、アーク状エアギャップを囲む、アーク状中央半径方向磁石と、内部及び外部アーク状軸方向磁石と、内部及び外部アーク状半径方向磁石とを含む。

本発明による永久磁石組立体は、磁気冷凍装置での使用において特に重要とすることができる。回転運動を用いる例示的な磁気冷凍装置は、米国特許第６，５２６，７５９号及び米国特許第６，６６８，５６０号で示されており、これらの開示事項は引用により本明細書に組み入れられる。

本発明の更なる目的、特徴、及び利点は、添付図面を参照しながら以下の詳細な説明から明らかになるであろう。

図面を参照すると、図１、図２、図４、図６及び図８は、永久磁石部を含む三次元永久磁石組立体の斜視図が提供されている。作製を容易にするために、各永久磁石部は、複数の面を有する多面性中実体として、矩形又は正方形の断面を有するアーク状中実体として、又は最小数の直線切断部を用いてこれらの形状の僅かな変形として形成される。各永久磁石部は、その永久磁石部の特定の面に対して実質的に平行か又は実質的に垂直（直角）であることが多い磁化方向（磁化ベクトル）で磁化される。一例として、北端及び南端を有する一般的な棒磁石は、該棒磁石の長さに沿った４つの面に実質的に平行で且つ両端部にある２つの対向する面に実質的に垂直である磁化ベクトルを有する。

本明細書で開示される永久磁石組立体の種々の実施形態の構造を十分に説明するために、図面において、永久磁石部の磁化ベクトルの方向を示すべきである。従って本明細書の図面では、永久磁石部の各露出した面は、実施可能である場合には常にその面に対する当該永久磁石部の磁化ベクトルの主要方向を示すマークを含む。

例えば、永久磁石部の磁化ベクトルにほぼ平行に位置する永久磁石部の面は、本明細書では「磁束平行」面と呼ぶ。永久磁石部の面上の矢印は、その面が磁束平行面であること、及び当該永久磁石部の磁化ベクトルが矢印の方向に向けられていることを意味する。このような磁束平行面では、限定ではないが、慣例により矢印の先端を磁化ベクトルの北端とみなし、矢印の尾部を磁化ベクトルの南端とみなすことができる。

同様に、永久磁石部の面上のＸは、当該永久磁石部の磁化ベクトルが、その永久磁石部に向けられていることを意味する。このことを記憶する簡便な方法は、Ｘをこの面に入る矢印の尾部上の羽根と考えることである。限定ではないが、慣例によりＸがつけられた永久磁石部の面は、当該永久磁石部の南端とみなすことができる。磁化ベクトルがその面にほぼ垂直である場合、この面を本明細書では「磁束入口」面と呼ぶ。磁化ベクトルがその面に対して鋭角（約９０°未満）をなす場合、その面を本明細書では「部分的磁束入口」面と呼ぶ。本明細書における用語「少なくとも部分的な磁束入口面」は、磁束入口面と部分的磁束入口面の両方を含む。

更に、永久磁石部の面上の中心にあるドットを有するＯは、磁化ベクトルがその永久磁石部から外に向けて指していることを意味する。これは、中心にドットを有するＯはその面から出てくる矢印の点を表していると考えることで記憶することができる。限定ではないが、慣例により中心にドットを有するＯがつけられた永久磁石部の面は、その永久磁石部の北端とみなすことができる。磁化ベクトルがその面にほぼ垂直である場合、その面を本明細書では「磁束出口」面と呼ぶ。磁化ベクトルがその面に対して鋭角（約９０°未満）をなす場合、本明細書ではその面を「部分的磁束出口面」と呼ぶ。本明細書における用語「少なくとも部分的な磁束出口面」は、磁束出口面及び部分的磁束出口面の両方を含む。

更に、どのような特定の永久磁石部の磁化ベクトルの図示の方向も、永久磁石部の孤立した磁化ベクトルであることを理解されたい。勿論、磁束の方向は、その永久磁石部が異なる磁化ベクトルを有する別の永久磁石部と結合して複合永久磁石組立体を形成した場合にはシフトすることになる。

最後に、図３、図５、図７、図９、及び図１０から図１４の断面図は、永久磁石部の断面を含む。これらの図に示す永久磁石部において、磁化ベクトルは断面の平面にほぼ平行であり、永久磁石部の各断面は、その部分の磁化ベクトルの方向を示す矢印がつけられている。限定ではないが、慣例により矢印の先端を磁化ベクトルの北端とみなし、矢印の尾部を磁化ベクトルの南端とみなすことができる。

一例として、上述した規定を北端及び南端を有する細長い矩形ブロックとして形成される一般的な棒磁石に適用すると、棒磁石の長さに沿った４つの面は、全て南端から北端を指す矢印がつけられた磁束平行面となり、北端にある端面は、中心にドットを有するＯがつけられた磁束出口面になり、南端にある端面はＸがつけられた磁束入口面になる。

勿論、図面の全ての矢印を同様に扱う限り、上述の規定は逆にすることも可能であり、これにより矢印の先端は南端を示し、矢印の尾部は北端を示し、Ｘは面から外に向けた磁化ベクトルを示し、ドットを有するＯは面内に向けた磁化ベクトルを示すことになる。

本明細書で開示する本発明による永久磁石組立体の種々の実施形態の遮断磁石を含む永久磁石部は、例えば、商標「Ｎｅｏｍａｘ５０」で日本国の住友特殊金属によって販売されている形式又は適切な材料の組み合わせなどのどのような適切な永久磁石材料で形成してもよい。

磁極片、磁束閉じ込めジャケット、又は磁束閉じ込めシースなどの透磁性部は、例えば磁束を担持する能力を有する低炭素鋼などの構造合金などの何らかの好適な透磁性材料、或いは、商標Ｐｅｒｍｅｎｄｕｒ２Ｖでアメリカ合衆国カリフォルニア州のＨｉｇｈＴｅｍｐＭｅｔａｌｓによって販売されている材料などの磁気材料で使用されることが意図された特殊透磁性材料、若しくは適切な材料の組み合わせで形成することができる。

ここで、図面を参照すると、図１は、全体的に２０で示される本発明による永久磁石組立体の好ましい実施形態の上面斜視図である。永久磁石組立体２０は、矩形断面２２を有する高磁場のエアギャップ２１を囲む。永久磁石組立体２０は、回転軸２３を中心に回転するように適合されており、これによりエアギャップ２１は、矩形断面２２を有する環状領域２４を掃引する。環状領域２４の一部を図１に点線で示す。

永久磁石組立体２０のエアギャップ２１は、約１２０°のアーク長をカバーする環状領域２４の一部の直線セグメント近似値に対応する。エアギャップ２１の断面は矩形であるのが好ましいが、これは必須ではなく、他の形状を用いてもよい。同様に、アーク長は１２０°を上回ってもよく、又は下回ってもよい。

永久磁石組立体２０は、エアギャップ２１を通る磁束の方向が回転軸２３に平行であるので、軸方向ギャップ磁束を有するといわれる。また永久磁石組立体２０は、磁束がエアギャップ２１を横断した後に（回転軸２３から）エアギャップ２１の半径の外側の経路を通って戻るので、外部磁束戻り経路を有するといわれる。永久磁石組立体２０は、曲面のない直線状の辺のみを有するブロックで形成されるので、直線セグメント構成の特徴部を有するということができる。

永久磁石組立体２０は、僅かに１つの斜め切りだけを有する焼結材料の矩形ブロックで全体に作られるのが好ましい。このような構造では、あらゆる組み立て前の研削作業が平坦面で行われ、これにより製造工程が簡素化される。

永久磁石組立体２０は、六面の多面性中実体として形成され、実質的に半径方向（回転軸２３に垂直）に延びる磁化ベクトルを有する第１の上部半径方向磁石部３０を含む。上部半径方向磁石部の上部露出面３１は、好ましくは台形である。上部露出面３１は、主平行縁部３２と、副平行縁部３３と、外縁部３４と、内縁部３５とによって境界付けられる。上部半径方向磁石部３０は、上部露出面３１とほぼ同じ台形形状で、上部露出面３１の真下の反対側にあり且つこれに平行な第２の台形面（図１では隠れている）を有する。上部露出面３１及び平行な第２の台形面は、共に磁束平行面である。

上部半径方向磁石部３０は、ほぼ矩形形状で、且つ上部露出面３１の内縁部３５から平行な第２の台形面の対応する縁部まで下方に延びる内側面（図１では隠れている）を有する。内側面の反対側では、上部半径方向磁石部３０は、ほぼ矩形形状で且つ上部露出面３１の外縁部３４から平行な第２の台形面の対応する縁部まで下方に延びる外側面（図１では隠れている）を有する。

上部半径方向磁石部は、ほぼ矩形形状で且つ上部露出面３１の副平行縁部３３から平行な第２の台形面の対応する縁部まで下方に延びる内側半径方向面（図１では隠れている）を有する。内側半径方向面の反対側では、上部半径方向磁石部３０は、ほぼ矩形形状で且つ上部露出面３１の主平行縁部３２から平行な第２の台形面の対応する縁部まで下方に延びる外側半径方向面（図１では隠れている）を有する。恐らくは図３に最も良く示されているように、外側半径方向面は磁束入口面であり、内側半径方向面は磁束出口面である。

永久磁石組立体２０は、内縁部３７を有する第２の上部半径方向磁石部３６を含む。第２の上部半径方向磁石部３６の上部露出面は、台形であり、第１の上部半径方向磁石部３０の上部露出面３１の副画像（内縁部３７に沿った）として成形される。第１の上部半径方向磁石部と同様に、第２の上部半径方向磁石部３６は、上部露出面の真下の反対側にあり且つこれに平行な第２の台形面を有する。

第１の上部半径方向磁石部３０と同様に、第２の上部半径方向磁石部３６は、内側面と、外側面と、内側半径方向面と、外側半径方向面とを有し、その全ては図１では隠れており、全体的に上部半径方向磁石部３０の対応する面と同様に成形される。上部半径方向磁石部３０の対応する面と同様に、第２の上部半径方向磁石部の外側半径方向面は磁束入口面であり、内側半径方向面は磁束出口面である。

第１の上部半径方向磁石部３０は、必須ではないが、第１の上部半径方向磁石部３０の内縁部３５になる線に沿った単一の切断を利用して、矩形ブロックとして成形される永久磁石のコーナを切断することによって形成されるのが好ましい。同様に、第２の上部半径方向磁石部３６は、必須ではないが、第２の上部半径方向磁石部３６の内縁部３７になる線に沿った単一の切断を利用して、矩形ブロックとして成形される永久磁石のコーナを切断することによって形成されるのが好ましい。

永久磁石組立体２０はまた、各々が六面の多面性中実体として形成され、回転軸２３に実質的に平行に延びる磁化ベクトルを有する第１の上部軸方向磁石部４０及び第２の上部軸方向磁石部４１を含む。第２の上部軸方向磁石部４１の上部露出面４２は、台形形状であるのが好ましい。上部露出面４２は、主平行縁部４３と、副平行縁部４４と、外縁部４５と、内縁部４６によって境界付けられる。上部軸方向磁石部４１は、上部露出面４２とほぼ同じ台形を有し、上部露出面４２の真下の反対側にあり且つこれに平行な第２の台形面（図１では隠れている）を有する。上部露出面４２は磁束入口面であり、平行な第２の台形面は磁束出口面である。

上部軸方向磁石部４１は、ほぼ矩形形状で、且つ上部露出面４２の内縁部４６から平行な第２の台形面の対応する縁部まで下方に延びる内側面（図１では隠れている）を有する。内側面の反対側では、上部軸方向磁石部４１は、ほぼ矩形形状で、且つ上部露出面４２の外縁部４５から平行な第２の台形面の対応する縁部まで下方に延びる外側面（図１では隠れている）を有する。

上部軸方向磁石部４１は、ほぼ矩形形状で、且つ上部露出面４２の副平行縁部４４から平行な第２の台形面の対応する縁部まで下方に延びる内側半径方向面（図１では隠れている）を有する。内側半径方向面の反対側では、上部軸方向磁石部４１は、ほぼ矩形形状で、且つ上部露出面４２の主平行縁部４３から平行な第２の台形面の対応する縁部まで下方に延びる外側半径方向面（図１では隠れている）を有する。

第１の上部軸方向磁石部４０は、第２の上部軸方向磁石部４１の上部露出面４２の副画像（内縁部４６に沿った）として成形された台形上部露出面を有する。第２の上部軸方向磁石部と同様に、第１の上部軸方向磁石部４０は、上部露出面の真下の反対側にあり且つこれに平行な第２の台形面（図１では隠れている）を有する。

第２の上部軸方向磁石部４１と同様に、第１の上部軸方向磁石部４０は、内側面と、外側面と、内側半径方向面と、外側半径方向面とを有し、その全ては図１では隠れており、全体的に第２の上部軸方向磁石部４１の対応する面と同様に成形される。第２の上部軸方向磁石部４１の対応する面と同様に、第１の上部軸方向磁石部４０の台形上部露出面は磁束入口面であり、平行な第２の台形面は磁束出口面である。

第２の上部軸方向磁石部４１は、必須ではないが、第２の上部軸方向磁石部４１の内縁部４６になる線に沿った単一の切断を利用して、矩形ブロックとして成形される永久磁石のコーナを切断することによって形成されるのが好ましい。同様に、第１の上部軸方向磁石部４０は、必須ではないが、第１の上部軸方向磁石部４０の内側面になる線に沿った単一の切断を利用して、矩形ブロックとして成形される永久磁石のコーナを切断することによって形成されるのが好ましい。

永久磁石組立体２０は、各々が六面矩形ブロックとして形成され、実質的に円周方向（回転軸２３から延びる半径に垂直）に延びる磁化ベクトルを有する第１の上部円周方向遮断磁石部５０及び第２の上部円周方向遮断磁石部５１を含むのが好ましい。第１の上部円周方向遮断磁石部５０及び第２の上部円周方向遮断磁石部５１の外側露出面は、磁束入口面である。

第１の上部円周方向遮断磁石部５０及び第２の上部円周方向遮断磁石部５１は各々、ほぼ矩形形状で、且つこれらの上部円周方向遮断磁石部の内縁部５２から下方に延びる内側面（図１では隠れている）を有する。第１の上部円周方向遮断磁石部５０及び第２の上部円周方向遮断磁石部５１の内側隠れ面は磁束出口面である。

第１の上部円周方向遮断磁石部５０及び第２の上部円周方向遮断磁石部５１は、必須ではないが、矩形ブロックとして成形された永久磁石で形成されるのが好ましい。

永久磁石組立体２０は、各々が六面矩形ブロックとして形成され、実質的に半径方向（回転軸２３に垂直）に延びる磁化ベクトルを有する第１の上部半径方向遮断磁石部５４及び第２の上部半径方向遮断磁石部５５を含むのが好ましい。第１の上部半径方向遮断磁石部５４及び第２の上部半径方向遮断磁石部５５の外側半径方向露出面は、磁束入口面である。

第１の上部半径方向遮断磁石部５４及び第２の上部半径方向遮断磁石部５５は各々、ほぼ矩形形状で、且つこれらの上部半径方向遮断磁石部の内縁部５６から下方に延びる内側半径方向面（図１では隠れている）を有する。第１の上部半径方向遮断磁石部５４及び第２の上部半径方向遮断磁石部５５の内側半径方向隠れ面は、磁束出口面である。

第１の上部半径方向遮断磁石部５４及び第２の上部半径方向遮断磁石部５５は、必須ではないが、第１の上部半径方向遮断磁石部５４及び第２の上部半径方向遮断磁石部５５が接触する面を形成するために単一の切断を利用して、矩形ブロックとして成形される永久磁石のコーナを切断することによって形成されるのが好ましい。

永久磁石組立体２０は、各々が六面の多面性中実体として形成され、軸方向（回転軸２３に平行）に実質的に延びる磁化ベクトルを有する第１の中央軸方向磁石部５８及び第２の中央軸方向磁石部５９を含む。中央軸方向磁石部の上面及び下面（図１では隠れている）は、台形形状であるのが好ましい。上部台形面は磁束出口面であり、下部台形面は磁束入口面である。

第１の中央軸方向磁石部５８は、第２の中央軸方向磁石部５９の内側面と接触する内側面を有し、両内側面はほぼ矩形形状である。内側面の反対側では、中央軸方向磁石部は各々、やはりほぼ矩形形状である外側露出面を有する。中央軸方向磁石部は各々、ほぼ矩形形状である内側半径方向面（図１では部分的に見える）を有する。内側半径方向面の反対側では、中央軸方向磁石の各々は、やはりほぼ矩形形状である外側半径方向面（図１では隠れている）を有する。

第１の中央軸方向磁石部５８及び第２の中央軸方向磁石部５９は各々、必須ではないが、各中央軸方向磁石部の内側面になる線に沿った単一の切断を利用して、矩形ブロックとして成形される永久磁石のコーナを切断することによって成形されるのが好ましい。

第１の中央軸方向磁石部５８及び第２の中央軸方向磁石部５９は、エアギャップ２１を通る磁束線の戻り経路を与える。第１の中央軸方向磁石部５８及び第２の中央軸方向磁石部５９は、従来の作製及び組み立てにおけるエアギャップ２１と同じ垂直方向の寸法を有するのが好ましく、磁束戻り経路へのギャップ磁束の短絡を防止するためにエアギャップ２１から十分な距離で成形され外側に位置付けられるのが好ましい。

図２は、図１の永久磁石組立体の下部斜視図である。図２に最も良く示されるように、永久磁石組立体２０は、第１の下部半径方向磁石部６０及び第２の下部半径方向磁石部６１を含む。これらの下部半径方向磁石部は、全体として上部半径方向磁石部３０及び３６と同様に成形され、また、単一の切断を利用して矩形ブロック永久磁石のコーナを切断することによって成形されるのが好ましい。恐らくは図３に最も良く示されているように、下部半径方向磁石部の磁化ベクトルは、対応する上部半径方向磁石部の磁化ベクトルと反対の方向を指す。

同様に、図２に最も良く示されるように、永久磁石組立体２０は、第１の下部軸方向磁石部６３及び第２の下部軸方向磁石部６４を含む。これらの下部軸方向磁石部は、全体として上部軸方向磁石部４０及び４１同様に成形され、また、単一の切断を利用して矩形ブロック永久磁石のコーナを切断することによって成形されるのが好ましい。恐らくは図３に最も良く示されているように、下部軸方向磁石部の磁化ベクトルは、対応する上部軸方向磁石部の磁化ベクトルと同じ方向を指している。

図２に最も良く示されるように、永久磁石組立体２０はまた、第１の下部円周方向遮断磁石部６６及び第２の下部円周方向遮断磁石部６７を含むのが好ましい。これらの下部円周方向遮断磁石部は、全体として上部円周方向遮断磁石部５０及び５１と同様に成形され、また、単一の矩形ブロック永久磁石で形成されるのが好ましい。図２に示すように、下部円周方向遮断磁石部の磁化ベクトルは、対応する上部円周方向遮断磁石部の磁化ベクトルと反対の方向を指している。

図２に最も良く示されるように、永久磁石組立体２０はまた、第１の下部半径方向遮断磁石部６８及び第２の下部半径方向遮断磁石部６９を含むのが好ましい。これらの下部半径方向磁石部は、全体として上部半径方向磁石部５４及び５５と同様に成形され、また、単一の矩形ブロック永久磁石で形成されるのが好ましい。恐らくは図３に最も良く示されているように、下部円周方向遮断磁石部の磁化ベクトルは、対応する上部円周方向遮断磁石部の磁化ベクトルと反対の方向を指している。

図３は、線３−３に沿って切り取られた図１の永久磁石組立体２０の断面図である。図３の断面は、下部軸方向磁石部６３、下部半径方向磁石部６０、中央軸方向磁石部５８、上部半径方向磁石部３０、上部軸方向磁石部４０、及び高磁場２１のエアギャップにより磁束ループがどのように形成されているかを示している。

必須ではないが、永久磁石組立体２０は、高磁場２１のエアギャップの外側で磁場減衰率を制御するために円周方向遮断磁石部５０、５１、６６、６７及び半径方向遮断磁石部５４、５５、６８、６９を含むのが好ましい。例えば遮断磁石部の厚みを増大するか又はより強力な永久磁石材料で遮断磁石部を形成することにより、これらの遮断磁石部からの磁束を増大すると、高磁場２１のエアギャップ内の高い磁場強度から永久磁石組立体２０の外側にある低い磁場領域への遷移をより急峻にすることができる。

図４は、本発明による永久磁石組立体７０の別の実施形態の斜視図である。永久磁石組立体７０は、矩形断面を有する高磁場２１のエアギャップを囲む。エアギャップ２１の断面は矩形であるのが好ましいが、これは必須ではなく、他の形状を用いてもよい。

図１から図３の永久磁石組立体２０と同様に、図４の永久磁石組立体７０は、回転軸２３を中心に回転するように適合され、これによりエアギャップ２１が矩形断面を有する環状領域（図４では隠れている）を掃引する。永久磁石組立体７０のエアギャップ２１は、必須ではないが、約１２０°のアーク長をカバーし、該アーク長は、１２０°を上回っても又は下回ってもよい。

恐らくは図５に最も良く示されているように、永久磁石組立体７０は、エアギャップ２１を通る磁束の方向が回転軸２３に実質的に平行であることにより、軸方向のギャップ磁束を有するといわれる。永久磁石組立体７０はまた、磁束がエアギャップ２１を横断した後に（回転軸２３から）エアギャップ２１の半径の外側の経路を通って戻ることにより、外部磁束戻り経路を有するといわれる。永久磁石組立体７０は、曲面を有するブロックで形成されるので曲面構成による特徴部を有するということができる。

永久磁石組立体７０は、６つの面、矩形又は正方形の断面、及び回転軸２３に実質的に平行に延びる磁化ベクトルを有するアーク状中実体として形成される上部軸方向磁石部７１を含む。上部軸方向磁石部７１は、図４に示すように２ピースで形成することができ、或いは単一ピース又はそれ以上の数のピースで形成することができる。上部軸方向磁石部７１のアーク状上面は磁束入口面であり、上部軸方向磁石部７１の対応するアーク状下面は磁束出口面である。

上部軸方向磁石部７１の内側半径方向面は、回転軸に最も近く且つ回転軸から延びる半径に垂直な面である。上部軸方向磁石部７１の外側半径方向面は、回転軸から最も遠く且つ回転軸から延びる半径に垂直な面である。内側半径方向面及び外側半径方向面は共に磁束平行面である。

上部軸方向磁石部７１の第１及び第２の円周方向面は、上部軸方向磁石部７１の端部を形成する面である。上部軸方向磁石部７１の第１及び第２の円周方向面は共に磁束平行面である。

永久磁石組立体７０は、６つの面、矩形又は正方形断面、及び実質的に半径方向（回転軸２３に垂直）に延びる磁化ベクトルを有するアーク状中実体として形成される上部半径方向磁石部７２を含む。上部半径方向磁石部７２は、図４に示すように２ピースで形成することができ、或いは単一ピース又はそれ以上の数のピースで形成することができる。上部半径方向磁石部７２のアーク状上面及び下面は共に磁束平行面である。

上部半径方向磁石部７２の内側半径方向面は、回転軸に最も近く且つ回転軸から延びる半径に垂直な面である。上部軸方向磁石部７２の外側半径方向面は、回転軸から最も遠く且つ回転軸から延びる半径に垂直な面である。内側半径方向面は磁束出口面であり、外側半径方向面は磁束入口面である。

上部半径方向磁石部７２の第１及び第２の円周方向面は、上部半径方向磁石部７２の端部を形成する面である。上部半径方向磁石部７２の第１及び第２の円周方向面は共に磁束平行面である。

永久磁石組立体７０は、６つの面、矩形又は正方形断面、及び実質的に軸方向（回転軸２３に平行）に延びる磁化ベクトルを有するアーク状中実体として形成される中央軸方向磁石部７３を含む。中央軸方向磁石部７３は、複数のピースで形成することができ、或いは単一ピースで形成することができる。中央軸方向磁石部７３のアーク状上面は磁束出口面であり、中央軸方向磁石部７３のアーク状下面は磁束入口面である。

中央軸方向磁石部７３の内側半径方向面は、回転軸に最も近く且つ回転軸から延びる半径に垂直な面である。中央軸方向磁石部７３の内側半径方向面の上部及び下部コーナは、必須ではないが、図５に最も良く示されるように上部面取り部７４及び下部面取り部７５を含むのが好ましい。中央軸方向磁石部７３の外側半径方向面は、回転軸に最も遠く且つ回転軸から延びる半径に垂直な面である。中央軸方向磁石部７３の内側半径方向面及び外側半径方向面は共に磁束平行面である。

中央軸方向磁石部７３の第１及び第２の円周方向面は、中央軸方向磁石部７３の端部を形成する面である。図４に示すように、中央軸方向磁石部７３の第１及び第２の円周方向面は共に磁束平行面である。

中央軸方向磁石部７３は、エアギャップ２１を通る磁束線の戻り経路を与える。中央軸方向磁石部７３は、磁束戻り経路へのギャップ磁束の短絡を防止するためにエアギャップ２１から十分な距離で成形され外側に位置付けられるのが好ましい。

永久磁石組立体７０は、上部半径方向磁石部７２と同様に成形される下部半径方向磁石部７６を含み、磁化ベクトルはまた、実質的に半径方向（回転軸２３に垂直）に延びる。下部半径方向磁石部７６の磁化ベクトルは、対応する上部半径方向磁石部７２の磁化ベクトルと反対の方向を指している。

永久磁石組立体７０は、上部軸方向磁石部７１と同様に成形される下部軸方向磁石部７７を含み、磁化ベクトルはまた、実質的に軸方向（回転軸２３に平行）に延びる。下部軸方向磁石部７７の磁化ベクトルは、対応する上部軸方向磁石部７１の磁化ベクトルと同じ方向を指している。

永久磁石組立体７０は、透磁性材料で形成される上部シース７８を含むのが好ましい。上部シース７８は、内側面取り部７９、外側面取り部８０、並びに上面及び下面を有すると共に、台形断面を有するのが好ましいが、これは必須ではなく、他の形状を用いてもよい。上部シース７８の下面は、上部軸方向磁石部７１と上部半径方向磁石部７２との間にある接合部、並びに上部軸方向磁石部７１及び上部半径方向磁石部７２の上面の少なくとも一部を覆うのが好ましい。

永久磁石組立体７０は、透磁性材料で形成される外部シース８１を含むのが好ましい。外部シース８１は、上部面取り部８２、下部面取り部８３、並びに内面及び外面を有すると共に、台形断面を有するのが好ましいが、これは必須ではなく、他の形状を用いてもよい。外部シース８１の内面は、上部半径方向磁石部７２、中央軸方向磁石部７３、及び下部半径方向磁石部７６の各々の外側半径方向面の少なくとも一部とこれらの間の接合部とを覆うのが好ましい。

永久磁石組立体７０は、透磁性材料で形成される下部シース８４を含むのが好ましい。下部シース８４は、内側面取り部８５、外側面取り部８６、上面及び下面を有すると共に、台形断面を含むのが好ましいが、これは必須ではなく、他の形状を用いてもよい。下部シース８４の上面は、下部軸方向磁石部７７と下部半径方向磁石部７６との間の接合部と、並びに下部軸方向磁石部７７及び下部半径方向磁石部７６の下面の少なくとも一部とを覆うのが好ましい。

永久磁石組立体７０は、高磁場２１のエアギャップを囲む上部磁極片８７及び下部磁極片８８を含むのが好ましい。上部磁極片８７及び下部磁極片８８は各々、アーク状中実体として形成され、少なくとも１つの面取り部８９を含むのが好ましい。上部磁極片８７の上面は、上部軸方向磁石部７１の下面に結合されるのが好ましく、上部磁極片８７の面取り部８９は、中央軸方向磁石部７３の上部面取り部７４に結合されるのが好ましい。同様に、下部磁極片８８ｋの下面は、下部軸方向磁石部７７の上面に結合されるのが好ましく、下部磁極片８８の面取り部は、中央軸方向磁石部７３の下部面取り部７５に結合されるのが好ましい。

図５は、線５−５に沿って切り取られた図４の永久磁石組立体７０の断面図である。図５の断面図は、下部軸方向磁石部７７、下部半径方向磁石部７６、中央軸方向磁石部７３、上部半径方向磁石部７２、上部軸方向磁石部７１、及び高磁場２１のエアギャップによって磁束ループがどのように形成されているかを示している。

必須ではないが、永久磁石組立体７０は、高磁場２１のエアギャップを通る磁束を誘導し且つ集束させるために高磁場２１のエアギャップを囲む上部磁極片８７及び下部磁極片８８を含むのが好ましい。

図６は、本発明による永久磁石組立体９０の別の実施形態の斜視図である。永久磁石組立体９０は、各々が矩形断面を有する高磁場２１のエアギャップを囲む２つの端部を有し、両方のエアギャップが同じ方向の磁束を受ける。エアギャップ２１の断面は矩形であるのが好ましいが、これは必須ではなく、他の形状を用いてもよい。この永久磁石組立体９０における各ピースの幾何形状により、製造段階中に必要とされるあらゆる研削作業の大部分を平坦面で行うことが可能になる。

図１から図５の永久磁石組立体２０及び７０と同様に、図６の永久磁石組立体９０は、回転軸２３を中心に回転するように適合され、これによりエアギャップ２１が矩形断面を有する環状領域（図６では図示せず）を掃引する。永久磁石組立体７０のエアギャップ２１は各々約６０°のアーク長をカバーし、合計アークカバレージが１２０°であるが、これは必須ではなく、合計アーク長が１２０°を上回っても又は下回ってもよい。永久磁石組立体９０は、回転慣性モーメントを最小にすることにより恩恵を受ける回転磁石用途において特に有用とすることができる。

恐らくは図７に最も良く示されているように、永久磁石組立体７０は、エアギャップ２１を通る磁束の方向が回転軸２３に実質的に平行であるので、軸方向のギャップ磁束を有するといわれる。永久磁石組立体７０はまた、磁束がエアギャップ２１を横断した後に回転軸を囲む中央経路を通って戻るので、内部磁束戻り経路を有するといわれる。永久磁石組立体２０は、２つの平坦な縁部（中央軸方向磁石部９１）を有する中央にあるディスク状磁石を除けば、全体的に矩形ブロックから構成されるので、直線構成による特徴部を有するということができる。

永久磁石組立体９０は、平坦な上面及び下面を有するディスク状磁石で形成された中央軸方向磁石部９１を含み、磁化ベクトルが回転軸２３に平行である。中央軸方向磁石部は、各側部に平坦な側縁部を含むのが好ましいが、これは必須ではない。恐らくは図７に最も良く示されているように、中央軸方向磁石の上面は磁束出口面であり、中央軸方向磁石の下面は磁束入口面である。

中央軸方向磁石部９１は、エアギャップ２１を通る磁束線の戻り経路を与える。中央軸方向磁石部９１は、磁束戻り経路へのギャップ磁束の短絡を防止するためにエアギャップ２１から十分な距離で成形され外側に位置付けられるのが好ましい。

永久磁石組立体９０の上部は、回転軸２３を囲む中央透磁性スラブ９２（例えば低炭素鋼のブロック）を含むのが好ましいが、これは必須ではない。中央透磁性スラブ９２は、隣接する永久磁石部から生じる組立体の中央部の反発磁力を無効にする役目をする。

永久磁石組立体９０の上部は、第１の上部半径方向磁石部９３と、中央透磁性スラブ９２に隣接する第２の上部半径方向磁石部９８とを含み、各上部半径方向磁石部は、半径方向の磁化ベクトル（回転軸２３に垂直）を有する矩形ブロック永久磁石で形成されるのが好ましい。

上部半径方向磁石部９３及び９８の各々は、好ましくは矩形又は正方形の形状で、内部半径方向縁部９４、外部半径方向縁部９５、第１の側縁部９６及び第２の側縁部９７を有する上部露出部を有する。各上部半径方向磁石部は、上部露出面の真下の反対側にあり且つこれに平行であって、上部露出面とほぼ同じ正方形又は矩形の形状を有する下部隠れ面（図６では隠れている）を有する。上部磁石部の上部露出面及び平行な下部隠れ面は、全て磁束平行面である。

各上部半径方向磁石部９３及び９８は、ほぼ矩形形状で且つ上部露出面の内部半径方向縁部９４から平行な下部隠れ面の対応する縁部まで下方に延びる内側半径方向面（図６では隠れている）を有する。内側半径方向面の反対側では、各上部半径方向磁石部９３及び９８は、ほぼ矩形形状で且つ上部露出面の外部半径方向縁部９５から平行な下部隠れ面の対応する縁部まで下方に延びる外側半径方向面（図６では隠れている）を有する。恐らくは図７に最も良く示されているように、上部半径方向磁石部９３及び９８の内側半径方向面は磁束入口面であり、上部半径方向磁石部９３及び９８の外側半径方向面は磁束出口面である。

各上部半径方向磁石部９３及び９８は、ほぼ矩形形状で且つ上部露出面の第１の側縁部９６から平行な下部隠れ面の対応する縁部まで下方に延びる第１の側面（図６では隠れている）を有する。各上部半径方向磁石部はまた、ほぼ矩形形状で且つ上部露出面の第２の側縁部９７から平行な下部隠れ面の対応する縁部まで下方に延びる第２の側面（図６では隠れている）を有する。上部半径方向磁石部９３及び９８の第１及び第２の側面は、全て磁束平行面である。

永久磁石組立体９０の上部は、第１の上部半径方向磁石部９３に隣接する第１の上部軸方向磁石部９９と、第２の上部半径方向磁石部９８に隣接する第２の上部軸方向磁石部１００とを含み、各上部軸方向磁石部は、回転軸２３に平行な磁化ベクトルを有する矩形ブロック永久磁石で形成されるのが好ましい。

上部軸方向磁石部９９及び１００の各々は、好ましくは矩形又は正方形の形状の上部露出部を有する。各上部軸方向磁石部は、上部露出面の真下の反対側にあり且つこれに平行であって、上部露出面とほぼ同じ正方形又は矩形の形状を有する下部隠れ面（図６では隠れている）を有する。上部軸方向磁石部９９及び１００の上部露出面は磁束入口面であり、上部軸方向磁石部９９及び１００の下部隠れ面は磁束出口面である。

永久磁石組立体９０の上部は、第１の上部軸方向磁石部９９に隣接する第１の上部半径方向遮断磁石部１０１と、第２の上部軸方向磁石部１００に隣接する第２の上部半径方向遮断磁石部１０２とを含むのが好ましく、各上部半径方向遮断磁石部は、半径方向の磁化ベクトル（回転軸２３に垂直）を有する矩形ブロック永久磁石で形成されるのが好ましい。

上部半径方向遮断磁石部１０１及び１０２の各々は、好ましくは矩形の形状であり且つ隣接する上部軸方向磁石部に結合された内側半径方向面（図６では隠れている）を有する。各上部半径方向遮断磁石部は、内側半径方向隠れ面の反対側にあり且つこれに平行であって、内側隠れ面とほぼ同じ正方形又は矩形の形状を有する外側半径方向露出面を有する。上部半径方向遮断磁石部１０１及び１０２の内側半径方向隠れ面は磁束出口面であり、上部半径方向遮断磁石部１０１及び１０２の外側半径方向露出面は磁束入口面である。

永久磁石組立体９０の下部は、永久磁石組立体９０の上部に類似しており、磁石部の磁化ベクトルが応分の逆方向にある。上部と同様に、永久磁石組立体９０の下部は、回転軸２３を囲む中央透磁性スラブ９２を含む。上部と同様に、永久磁石組立体９０の下部は、中央透磁性スラブ９２の側面上の第１の下部半径方向磁石部１０３及び第２の下部半径方向磁石部１０４を含む。下部半径方向磁石部１０３及び１０４は、対応する第１の上部半径方向磁石部９３及び第２の上部半径方向磁石部９８の真下に位置する。

恐らくは図７に最も良く示されているように、下部半径方向磁石部１０３及び１０４の磁化ベクトルは、対応する上部半径方向磁石部９３及び９８の磁化ベクトルと反対方向を指している。従って、下部半径方向磁石部１０３及び１０４の内側半径方向面は磁束出口面であり、外側半径方向面は磁束入口面である。

永久磁石組立体９０の下部は、第１の下部半径方向磁石部１０３に隣接する第１の下部軸方向磁石部１０５と、第２の下部半径方向磁石部１０４に隣接する第２の下部軸方向磁石部１０８とを含む。下部軸方向磁石部１０５及び１０６は、ほぼ同じ正方形又は矩形の形状を有し、且つ好ましくは矩形ブロック永久磁石で形成される永久磁石組立体９０の上部の対応する上部軸方向磁石部の真下にある。

下部軸方向磁石部１０５及び１０６は各々、回転軸２３に平行であり且つ対応する上部軸方向磁石部９９及び１００の磁化ベクトルと同じ方向を指す磁化ベクトルを有する。従って、下部軸方向磁石部１０５及び１０６の各々の下面は磁束入口面であり、下部軸方向磁石部１０５及び１０６の各々の下面は磁束出口面である。

第１の上部半径方向遮断磁石部１０１に対応して、永久磁石組立体９０の下部は、第１の下部軸方向磁石部１０５に隣接する第１の下部半径方向遮断磁石部１０７を含むのが好ましい。第２の上部半径方向遮断磁石部１０２に対応して、永久磁石組立体９０の下部は、第２の下部軸方向磁石部１０６に隣接する第２の下部半径方向遮断磁石部１０８を含むのが好ましい。

恐らくは図７に最も良く示されているように、各下部半径方向遮断磁石部は、半径方向の磁化ベクトル（回転軸２３に垂直）を有する矩形ブロック永久磁石で形成されるのが好ましい。下部半径方向遮断磁石部１０７及び１０８の内側半径方向面は磁束入口面であり、下部半径方向遮断磁石部１０７及び１０８の外側半径方向面は磁束出口面である。

永久磁石組立体９０は、各々が矩形遮断永久磁石で形成される１つ又はそれ以上の側面遮断磁石部１０９を含むのが好ましい。図６に最も良く示されるように、側面遮断磁石部１０９は、上部及び下部半径方向磁石部並びに中央透磁性スラブの側面とこれらの間の接合部とを覆うのが好ましい。

側面遮断磁石部１０９の磁化ベクトルは、側面遮断磁石部１０９の中央部で半径方向（回転軸２３に垂直）である。上部遮断磁石部の内側隠れ面は磁束出口面であり、上部遮断磁石部の外側露出面は磁束入口面である。反対に、下部遮断磁石部の内側隠れ面は磁束入口面であり、上部遮断磁石部の外側露出面は磁束出口面である。

図７は、線７−７に沿って切り取られた図６の永久磁石組立体の断面図である。図７の断面図は、下部軸方向磁石部１０５、下部半径方向磁石部１０３、中央軸方向磁石部９１、上部半径方向磁石部９３、上部軸方向磁石部９９、及び高磁場２１の第１のエアギャップにより第１の磁束ループがどのように形成されているかを示している。第２の磁束ループは、下部軸方向磁石部１０６、下部半径方向磁石部１０４、中央軸方向磁石部９１、上部半径方向磁石部９８、上部軸方向磁石部１００、及び高磁場２１の第２のエアギャップによって形成される。

必須ではないが、側面遮断磁石部１０９は、漂遊磁界が永久磁石組立体９０の各側部上の近くの低磁場領域（高磁場２１のエアギャップから９０°オフセットしている）に漏出するのを防止する。これはまた、永久磁石組立体１０９の回転により掃引される環状領域の直径の外側にあらゆる漂遊磁束を強制的に移動させることによって、高磁場２１のエアギャップから離れた急峻な磁場減衰を確保するのを助長する。

図８は、本発明による永久磁石組立体１１０の別の実施形態の斜視図である。永久磁石組立体１１０は、矩形断面を有する高磁場２１のエアギャップを囲む。エアギャップ２１の断面は矩形であるのが好ましいが、これは必須ではなく、他の形状を用いてもよい。

図１から図７の永久磁石組立体２０、７０及び９０と同様に、図８の永久磁石組立体１１０は、回転軸２３を中心に回転するように適合されており、これによってエアギャップ２１が矩形断面を有する環状領域（図８では図示せず）を掃引する。永久磁石組立体１１０のエアギャップ２１は、必須ではないが、約１２０°のアーク長を覆い、該アーク長は１２０°を上回っても又は下回ってもよい。

恐らくは図９に最も良く示されているように、永久磁石組立体１１０は、エアギャップ２１を通る磁束の方向が回転軸２３に実質的に直角（垂直）であるので、半径方向のギャップ磁束を有するといわれる。永久磁石組立体１１０はまた、磁束がエアギャップ２１を横断した後にエアギャップ２１の下にある経路を通って戻るので、下部磁束戻り経路を有するといわれる。永久磁石組立体１１０は、曲面を有するブロックで形成されるので、曲面構成による特徴部を有するということができる。

永久磁石組立体１１０などの半径方向のギャップ磁束を有する永久磁石組立体は、軸方向のギャップ磁束を有する永久磁石組立体と比較すると、単位質量当たりの磁束密度で劣る場合があることをモデル化により確認した。これは、エアギャップ内の磁束線をできるだけ互いに近接しており、そのため平行であるように集束させ、その一方で磁束線はエアギャップを横断するいずれの場所でも湾曲した磁石面の接線であることを必要とする結果と推測される。問題となるこの競合は、結果として漏れ磁束、磁場相殺、磁場不均一に至る磁束線の歪を生じさせる。これらの弊害は、エアギャップの半径方向の幅と環状領域の中心軸からのエアギャップの距離との比を最小にすることによって対処することができる。

永久磁石組立体１１０は、６つの面、矩形又は正方形断面、及び回転軸２３に実質的に垂直に延びる半径方向の磁化ベクトルを有するアーク状中実体として形成される外部半径方向磁石部１１１を含む。外部半径方向磁石部１１１は、単一ピース又は複数ピースで形成することができる。

外部半径方向磁石部１１１の内側半径方向面（図８では隠れている）は、回転軸に最も近く且つ回転軸から延びる半径に垂直な面である。外部半径方向磁石部１１１の外側半径方向面（同様に図８では隠れている）は、回転軸から最も遠く且つ回転軸から延びる半径に垂直な面である。外部半径方向磁石部１１１の内側半径方向面は磁束出口面であり、外部半径方向磁石部１１１の外側半径方向面は磁束入口面である。

外部半径方向磁石部１１１の上面（図８では露出している）及び外部半径方向磁石部１１１の下面（図８では隠れている）は共に磁束平行面である。

外部半径方向磁石部１１１の第１及び第２の円周方向面は、外部半径方向磁石部１１１の端部を形成する面である。外部半径方向磁石部１１１の第１及び第２の円周方向面は共に磁束平行面である。

永久磁石組立体１１０は、６つの面、矩形又は正方形断面、及び回転軸２３に実質的に平行に延びる軸方向の磁化ベクトルを有するアーク状中実体として形成される外部軸方向磁石部１１２を含む。外部軸方向磁石部１１２は、単一ピース又は複数のピースで形成することができる。

外部軸方向磁石部１１２の内側半径方向面（図８では隠れている）は、回転軸に最も近く且つ回転軸から延びる半径に垂直な面である。外部軸方向磁石部１１２の外側半径方向面（図８では部分的に露出）は、回転軸から最も遠く且つ回転軸から延びる半径に垂直な面である。外部軸方向磁石部１１２の内側半径方向面及び外側半径方向面は共に磁束平行面である。

外部軸方向磁石部１１２の上面（図８では隠れている）は磁束出口面であり、外部軸方向磁石部１１２の下面（図８では隠れている）は磁束入口面である。

外部軸方向磁石部１１２の第１及び第２の円周方向面は、外部軸方向磁石部１１２の端部を形成する面である。外部軸方向磁石部１１２の第１及び第２の円周方向面は共に磁束平行面である。

永久磁石組立体１１０は、６つの面、矩形又は正方形断面、及び実質的に半径方向（回転軸２３に実質的に垂直）に延びる磁化ベクトルを有するアーク状中実体として形成される中央半径方向磁石部１１３を含む。中央半径方向磁石部１１３は、複数のピースで形成することができ、或いは単一ピースで形成することができる。

中央半径方向磁石部１１３の内側半径方向面は、回転軸に最も近く且つ回転軸から延びる半径に垂直な面である。中央半径方向磁石部１１３の外側半径方向面は、回転軸から最も遠く且つ回転軸から延びる半径に垂直な面である。中央半径方向磁石部１１３の内側半径方向面は磁束入口面であり、中央半径方向磁石部１１３の外側半径方向面は磁束出口面である。

中央半径方向磁石部１１３の上面及び下面は共に磁束平行面である。中央半径方向磁石部１１３の上面の外側コーナは、外部面取り部１１４を含むのが好ましく、内側コーナは、内部面取り部１１５を含むのが好ましいが、これは必須ではない。

中央半径方向磁石部１１３の第１及び第２の円周方向面は、中央半径方向磁石部１１３の端部を形成する面である。図８に示すように、中央半径方向磁石部１１３の第１及び第２の円周方向面は共に磁束平行面である。

中央半径方向磁石部１１３は、エアギャップ２１を知る磁束線の戻り経路を与える。中央半径方向磁石部１１３は、磁束戻り経路へのギャップ磁束の短絡を防止するためにエアギャップ２１から十分な距離で成形され外側に位置付けられるのが好ましい。

永久磁石組立体１１０は、６つの面、矩形又は正方形断面、及び回転軸２３に実質的に平行に延びる軸方向の磁化ベクトルを有するアーク状中実体として形成される内部軸方向磁石部１１６を含む。内部軸方向磁石部１１６は、単一ピース又は複数のピースで形成することができる。

内部軸方向磁石部１１６の内側半径方向面（図８では部分的に露出）は、回転軸に最も近く且つ回転軸から延びる半径に垂直な面である。内部軸方向磁石部１１６の外側半径方向面（図８では隠れている）は、回転軸から最も遠く且つ回転軸から延びる半径に垂直な面である。内部軸方向磁石部１１６の内側半径方向面及び外側半径方向面は共に磁束平行面である。

内部軸方向磁石部１１６の上面（図８では隠れている）は磁束入口面であり、内部軸方向磁石部１１６の下面（図８では隠れている）は磁束出口面である。

内部軸方向磁石部１１６の第１及び第２の円周方向面は、内部軸方向磁石部１１６の端部を形成する面である。内部軸方向磁石部１１６の第１及び第２の円周方向面は共に磁束平行面である。

永久磁石組立体１１０は、６つの面、矩形又は正方形断面、及び回転軸２３に実質的に垂直に延びる半径方向の磁化ベクトルを有するアーク状中実体として形成される内部半径方向磁石部１１７を含む。内部半径方向磁石部１１７は、単一ピース又は複数のピースで形成することができる。

内部半径方向磁石部１１７の内側半径方向面（図８では隠れている）は、回転軸に最も近く且つ回転軸から延びる半径に垂直な面である。内部半径方向磁石部１１７の外側半径方向面（同様に図８では隠れている）は、回転軸から最も遠く且つ回転軸から延びる半径に垂直な面である。内部半径方向磁石部１１７の内側半径方向面は磁束出口面であり、内部半径方向磁石部１１７の外側半径方向面は磁束入口面である。

内部半径方向磁石部１１７の第１及び第２の円周方向面は、内部半径方向磁石部１１７の端部を形成する面である。内部半径方向磁石部１１７の第１及び第２の円周方向面は共に磁束平行面である。

永久磁石組立体１１０は、高磁場２１のエアギャップを囲む外部磁極片１１８及び内部磁極片１１９を含むのが好ましい。外部磁極片１１８及び内部磁極片１１９は各々、アーク状中実体として形成され、少なくとも１つの面取り部１２０を含むのが好ましいが、これは必須ではない。

外部磁極片１１８の外部半径方向面は、外部半径方向磁石部１１１の内側半径方向面に結合されるのが好ましい。外部磁極片１１８の内側半径方向面は、高磁場２１のエアギャップに面するのが好ましい。外部磁極片１１８の面取り部１２０は、中央半径方向磁石部１１３の外部面取り部１１４に結合されるのが好ましい。

内部磁極片１１９の内側半径方向面は、内部半径方向磁石部１１７の外部半径方向面に結合されるのが好ましい。内部磁極片１１９の外部半径方向面は、高磁場２１のエアギャップに面するのが好ましい。内部磁極片１１９の面取り部１２０は、中央半径方向磁石部１１３の内部面取り部１１５に結合されるのが好ましい。

永久磁石組立体１１０は、透磁性材料で形成される外部シース１２１を含むのが好ましい。外部シース１２１は、上部及び下部面取り部１２４を有する台形断面を有するのが好ましいが、これは必須ではなく、他の形状を用いてもよい。外部シース１２１は、外部半径方向磁石部１１１と外部軸方向磁石部１１２との間の接合部、及び外部半径方向磁石部１１１及び外部軸方向磁石部１１２の露出面の少なくとも一部を覆うのが好ましい。

永久磁石組立体１１０はまた、透磁性材料で形成される内部シース１２２を含むのが好ましい。内部シース１２２は、上部及び下部面取り部１２４を有する台形断面を有するのが好ましいが、これは必須ではなく、他の形状を用いてもよい。内部シース１２２は、内部軸方向磁石部１１６と内部半径方向磁石部１１７との間の接合部、及び内部軸方向磁石部１１６及び内部半径方向磁石部１１７の露出面の少なくとも一部を覆うのが好ましい。

永久磁石組立体７０は、透磁性材料で形成される下部シース１２３を含むのが好ましい。下部シース１２３は、内部及び外部面取り部１２４を有する台形断面を有するのが好ましいが、これは必須ではなく、他の形状を用いてもよい。下部シース１２３は、外部軸方向磁石部１１２、中央半径方向磁石部１１３、及び内部軸方向磁石部１１６の各々の露出面の少なくとも一部とこれらの間の接合部とを覆うのが好ましい。

図９は、線９−９に沿って切り取られた図８の永久磁石組立体１１０の断面図である。図９の断面図は、内部半径方向磁石部１１７、内部軸方向磁石部１１６、中央半径方向磁石部１１３、外部軸方向磁石部１１２、外部半径方向磁石部１１１、及び高磁場２１のエアギャップによって磁束ループがどのように形成されているかを示している。

必須ではないが、永久磁石組立体１１０は、高磁場２１のエアギャップを通る磁束を誘導し且つ集束させるために高磁場２１のエアギャップを囲む外部磁極片１１８及び内部磁極片１１９を含むのが好ましい。

必須ではないが、永久磁石組立体１１０は、組立体からの漏れ磁束を低減するために外部シース１２１、内部シース１２２及び下部シース１２３を含むのが好ましい。

恐らくは図９に最も良く示されているように、相対容積及び磁束容量を一様にするのを助け、これにより内部半径側上の過剰飽和及び漏れ磁束を防止するために、回転軸２３から近い側のエアギャップ２１上にある内部軸方向磁石１１６及び内部半径方向磁石１１７は、遠い側のエアギャップ２１上の外部軸方向磁石１１２及び外部半径方向磁石１１１よりも大きい断面積を有するのが好ましい。同様に、相対容積及び磁束容量を一様にするのを助けるために、内部磁極片１１９は、エアギャップ２１の遠い側の外部磁極片１１８よりも大きな断面積を有するのが好ましい。

図１０は、単純なアレー構造を有する本発明による永久磁石組立体１３０の断面図である。図１０の断面図は、下部ギャップ磁場平行磁石１３５、下部ギャップ磁場垂直磁石１３４、中央ギャップ磁場平行磁石１３３、上部ギャップ磁場垂直磁石１３２、上部ギャップ磁場平行磁石１３１、及び高磁場２１のエアギャップによる磁束ループがどのように形成されるかを示している。

図１１は、単純な磁束閉じ込めジャケットを伴う単純なアレー構造を有する本発明による永久磁石組立体１４０の断面図である。図１１の断面図は、下部ギャップ磁場平行磁石１３５、下部ギャップ磁場垂直磁石１３４、中央ギャップ磁場平行磁石１３３、上部ギャップ磁場垂直磁石１３２、上部ギャップ磁場平行磁石１３１、及び高磁場２１のエアギャップによる磁束ループがどのように形成されるかを示している。

永久磁石組立体１４０は、漂遊磁束を最小にするのに使用される単純な磁束閉じ込めジャケットを含む。この単純な磁束閉じ込めジャケット１４１は、低炭素鋼、バナジウムコバルト鉄合金、又は何らかの他の高透磁性合金などの透磁性材料で作られた透磁性漂遊磁束閉じ込めジャケットである。

図１２は、複数の磁束閉じ込めシースを伴う単純なアレー構造を有する本発明による永久磁石組立体１４５の断面図である。図１２の断面図は、下部ギャップ磁場平行磁石１３５、下部ギャップ磁場垂直磁石１３４、中央ギャップ磁場平行磁石１３３、上部ギャップ磁場垂直磁石１３２、上部ギャップ磁場平行磁石１３１、及び高磁場２１のエアギャップによる磁束ループがどのように形成されるかを示している。

永久磁石組立体１４５は、上部閉じ込めシース１４６、中央閉じ込めシース１４７、下部閉じ込めシース１４８を含む、漂遊磁束を最小にするために使用される複数の磁束閉じ込めシースを含む。各磁束閉じ込めシースは、１つ又はそれ以上の面取り部１４９を含むことができる。図１１の単純な磁束閉じ込めジャケット１４１と比較すると、図１２に示す複数の磁束閉じ込めシースの使用の方が磁気回路内に漂遊磁束を再配向するのにより好適であるが、更に製造及び組み立てもより困難になる。

図１３は、テーパ付き磁極片を伴う単純なアレー構造を有する本発明による永久磁石組立体１５０の断面図である。図１３の断面図は、下部ギャップ磁場平行磁石１３５、下部ギャップ磁場垂直磁石１３４、中央ギャップ磁場平行磁石１３３、上部ギャップ磁場垂直磁石１３２、上部ギャップ磁場平行磁石１３１及び高磁場２１のエアギャップによる磁束ループがどのように形成されるかを示している。

永久磁石組立体１５０は、上部ギャップ磁極片１５１及び下部ギャップ磁極片１５２を含む、高磁場２１のエアギャップを囲む磁極片を含む。各磁極片は、１つ又はそれ以上の面取り部又はテーパ部１５３を含むことができる。図１０の単純なアレー構造と比較すると、エアギャップ２１を囲むテーパ付き透磁性磁極片を使用することで、使用されている焼結磁石化合物の飽和磁束密度を上回る磁気回路内の磁束密度を許容することができ、これにより組立体の所与の質量に対するエアギャップ内でより高い磁場が達成される。しかしながら、回路への非直線的な磁石ブロックの導入により組み立てコスト及びスクラップ材が増加する可能性がある。

図１４は、遮断磁極を伴う単純なアレー構造を有する本発明による永久磁石組立体の断面図である。図１４の断面図は、下部ギャップ磁場平行磁石１３５、下部ギャップ磁場垂直磁石１３４、中央ギャップ磁場平行磁石１３３、上部ギャップ磁場垂直磁石１３２、上部ギャップ磁場平行磁石１３１、及び高磁場２１のエアギャップによる磁束ループがどのように形成されるかを示している。

永久磁石組立体１５５は、上部ギャップ磁場垂直遮断磁石１５６及び下部ギャップ磁場垂直遮断磁石１５７を有する遮断磁石を含む。図１０の単純なアレー構造と比較すると、遮断磁石を使用すると、エアギャップにおいてより高い磁場を得ることができるが、必要とされる追加の磁石及び組立体によるコストが増大する。

図１５は、本発明による永久磁石組立体の別の実施形態の斜視図である。永久磁石組立体１６０は、内部磁束戻り経路を有し、２つのＶ字形エアギャップ１８４及び１８５が同じ磁束方向を受ける矩形断面を有する高磁場の両エアギャップ１８４及び１８５を通る軸方向ギャップ磁束をもたらす。エアギャップ１８４及び１８５の断面は矩形であるのが好ましいが、これは必須ではなく、他の形状を用いてもよい。

図１５の永久磁石組立体１６０は、回転軸２３を中心に回転するように適合され、これによりエアギャップ１８４及び１８５が矩形断面を有する環状領域（図１５では図示せず）を掃引する。永久磁石組立体１６０のエアギャップ１８４及び１８４は各々、約６０°のアーク長をカバーし、合計アークカバレージが１２０°であるが、これは必須ではなく、合計アーク長が１２０°を上回っても又は下回ってもよい。永久磁石組立体１６０は、回転慣性モーメントを最小にすることにより恩恵を受ける回転磁石用途において特に有用とすることができる。

恐らくは図１６に最も良く示されているように、永久磁石組立体１６０は、エアギャップ１８４及び１８５を通る磁束の方向が回転軸２３に実質的に平行であるので、軸方向のギャップ磁束を有するといわれる。永久磁石組立体１６０はまた、磁束がエアギャップ２１を横断した後に回転軸２３を囲む中央経路を通って戻るので、内部磁束戻り経路を有するといわれる。永久磁石組立体１６０は、幾つかの例外を除いてほとんどは矩形のブロックを含む。主半径方向磁石１６３、１８６、１７７及び１７８は、五角形の断面を有する中実体として形成され、例えば、２つの直線切断部を有する矩形ブロックで形成することができる。軸方向ギャップ磁石１８８、１７６、１８０及び１８３は、Ｖ字形断面を有する中実体として形成され、４つの直線切断部を有する矩形ブロックで形成することができる。軸方向ギャップ磁石１８８、１７６、１８０及び１８３はまた、Ｖ字形ではなく矩形断面を有するアーク状中実体として形成することができる。中央軸方向磁石１６１は、２つの平坦な側縁部を有するディスク状磁石として形成されるのが好ましいが、矩形又は六角形ブロックなどの他の形状を用いることができる。

永久磁石組立体１６０は、平坦な上部面及び下部面を有するディスク状磁石で形成された中央軸方向磁石部１６１を含み、磁化ベクトルは回転軸２３に平行である。中央軸方向磁石部１６１は、各側部上に平坦な側縁部を含むのが好ましいが、これは必須ではない。恐らくは図１６に最も良く示されているように、中央軸方向磁石部１６１の上面は磁束出口面であり、中央軸方向磁石部１６１の下面は磁束入口面である。

中央軸方向磁石部１６１は、エアギャップ１８４及び１８５を通る磁束線の戻り経路を与える。中央軸方向磁石部１６１は、磁束戻り経路へのギャップ磁束の短絡を防止するためにエアギャップ１８４及び１８５から十分な距離で成形され内側に位置付けられるのが好ましい。

永久磁石組立体１６０の上部は、回転軸２３を囲む中央透磁性スラブ１６２（例えば低炭素鋼のブロック）を含むのが好ましいが、これは必須ではない。中央透磁性スラブ１６２は、隣接する永久磁石部から生じる組立体の中央部の反発磁力を無効にする役目をする。

永久磁石組立体１６０の上部は、第１の上部主半径方向永久磁石部１６３と、中央透磁性スラブ１６２に隣接する第２の上部主半径方向永久磁石部１８６とを含み、各上部主半径方向永久磁石は、五角形の断面及び半径方向の磁化ベクトル（回転軸２３に垂直）を有する多面性中実体として形成されるのが好ましい。永久磁石組立体１６０は、類似の下部主半径方向永久磁石部１７７及び１７８を含む。

上部主半径方向永久磁石部１６３及び１８６の各々は、好ましくは形状が五角形で且つ内側半径方向縁部１６４、第１の側縁部１６５、第２の側縁部１６６、第１の外側半径方向縁部１６７、及び第２の外側半径方向縁部１６８を有する上部露出面を有する。第１の外側半径方向縁部１６７及び第２の外側半径方向縁部１６８は、点１６９で接する。各上部主半径方向永久磁石部は、上部露出面の真下の反対側にあり且つこれに平行であって、上部露出面とほぼ同じ五角形の形状を有する下部隠れ面（図１５では隠れている）を有する。上部主半径方向永久磁石部の上部露出面及び平行な下部隠れ面は全て磁束平行面である。

各上部主半径方向永久磁石部１６３及び１８６は、ほぼ矩形形状で且つ上部露出面の内側半径方向縁部１６４から平行な下部隠れ面の対応する縁部まで下方に延びる内側半径方向面（図１５では隠れている）を有する。

内側半径方向面の反対側では、各上部主半径方向永久磁石部１６３及び１８６は、ほぼ矩形形状で且つ上部露出面のそれぞれ第１及び第２の外側半径方向縁部１６７及び１６８から平行な下部隠れ面の対応する縁部まで下方に延びる第１及び第２の外側半径方向面（図１５では隠れている）を有する。

各主半径方向永久磁石部は、例えば２つの直線切断部により矩形ブロック永久磁石で形成されるのが好ましい。この方法で形成されると、恐らくは図１６に最も良く示されているように、上部主半径方向永久磁石部１６３及び１８６の内側半径方向面は磁束入口面である。この方法で形成されると、磁束線は、上部主半径方向永久磁石部１６３及び１８６の各々の第１及び第２の外側半径方向面からある角度で出るので、これらの面は少なくとも部分的に磁束出口面である。

或いは、各主半径方向永久磁石部は、例えば、場合によっては２つのピース間の接合部にある透磁性スラブを含む、主半径方向磁石点１６９から主半径方向磁石内側半径方向縁部１６４までの線に沿って２つのピースを接合することによって形成することができる。この方法で形成されると、磁束線が上部主半径方向永久磁石部１６３及び１８６の第１及び第２の外側半径方向面から垂直に出るように、２つのピースの各々においては磁化ベクトルを位置合わせすることが可能であるので、これらの面は磁束出口面である。２つのピース内の磁化ベクトルがこのように位置合わせされた方法で形成されると、上部主半径方向永久磁石部の内側半径方向面は、磁束線が内側半径方向面に対してある角度をなすので少なくとも部分的に磁束入口面である。

永久磁石組立体１６０は、４つの副半径方向永久磁石部１８７を含み、１つの上部副半径方向永久磁石部１８７は、上部主半径方向永久磁石部１６３及び１８６の各々の第１及び第２の外側半径方向面の各々に隣接して位置付けされるのが好ましいが、これは必須ではない。各副半径方向永久磁石部１８７は、例えば、矩形ブロック永久磁石として形成することができる。

各上部副半径方向永久磁石部１８７は、使用した場合、隣接する上部主半径方向永久磁石部の外側半径方向面に磁気結合された内側半径方向面（図１５では図示せず）を含む。各上部副半径方向永久磁石部１８７はまた、内側半径方向面の反対側にあり且つ実質的にこれに平行な外側半径方向面（図１５では図示せず）を含む。恐らくは図１６に最も良く示されているように、上部副半径方向永久磁石部１８７の内側半径方向面は磁束入口面であり、上部副半径方向永久磁石部１８７の各々の外側半径方向面は磁束出口面である。

永久磁石組立体１６０の上面は、隣接する上部副半径方向永久磁石部１８７に磁気結合された第１の上部軸方向永久磁石部１８８と、隣接する上部副半径方向永久磁石部１８７に磁気結合された第２の上部軸方向永久磁石部１７６とを含む。各上部軸方向永久磁石部は、Ｖ字形多面性中実体として形成され、軸方向の磁化ベクトル（回転軸２３に平行）があるのが好ましい。永久磁石組立体１６０は、類似の下部軸方向永久磁石部１８０及び１８３を含む。

上部軸方向永久磁石部１７６及び１８８の各々は、各側面上の２つの側縁部１７０、内側点１９１で接する第１の内側半径方向縁部１８９及び第２の内側半径方向縁部１９０、並びに外側点１７３で接する第１の外側半径方向縁部１７１及び第２の外側半径方向縁部１７２を有する、好ましくはＶ字形の上部露出面を有する。各上部軸方向永久磁石部は、例えば、２つのピースで形成することができ、ここでＶ字を形成するために、各ピースが単一の直線切断部を有する矩形ブロック永久磁石により形成され、次いで切断面に沿って（内側点１９１と外側点１７３の間の線に沿って）２つのピースを接合する。

各上部軸方向磁石部１７６及び１８８は、上部露出面の真下の反対側にあり且つこれに平行であって、上部露出面とほぼ同じＶ字形を有する下部隠れ面（図１５では隠れている）を有する。上部軸方向永久磁石部１７６及び１８８の上部露出面は磁束入口面であり、上部軸方向磁石部の下面は磁束出口面である。

各上部軸方向永久磁石部１７６及び１８８は、ほぼ矩形形状で且つ上部露出面のそれぞれ第１の内側半径方向縁部１８９及び第２の内側半径方向縁部１９０から平行な下部隠れ面の対応する縁部まで下方に延びる第１の内側半径方向面及び第２の内側半径方向面（図１５では隠れている）を有する。

第１及び第２の内側半径方向面の反対側では、各上部軸方向永久磁石部１７６及び１８８は、ほぼ矩形形状で且つ上部露出面のそれぞれ第１の外側半径方向縁部１７１及び第２の外側半径方向縁部１７２から平行な下部隠れ面の対応する縁部まで下方に延びる第１及び第２の外側半径方向面（図１５では隠れている）を有する。

各上部軸方向永久磁石部１７６及び１８８はまた、ほぼ矩形形状で且つ上部露出面の側縁部１７０から平行な下部隠れ面の対応する縁部まで下方に延びる第１及び第２の側面（図１５では隠れている）を有する。上部軸方向永久磁石部１７６及び１８８の内側半径方向面、外側半径方向面及び側面は全て磁束平行面である。

各上部軸方向永久磁石部１７６及び１８８は、１つ又はそれ以上の上部側面遮断磁石１７４及び／又は上部半径方向遮断磁石１７５によって少なくとも部分的に囲まれるのが好ましい。上部側面遮断磁石１７４及び／又は上部半径方向遮断磁石１７５は、使用される場合には、各々が矩形ブロック磁石で形成されるのが好ましい。

各上部側面遮断磁石１７４は、使用される場合には、隣接する上部軸方向磁石の側面に磁気結合された内側面（図１５では図示せず）を有するのが好ましい。各上部側面遮断磁石１７４の内側面の部分はまた、隣接する上部副半径方向磁石の側面の部分に磁気結合することができるが、これは必須ではない。各上部側面遮断磁石１７４の内側面は、外側露出側面の反対側にあり且つこれに実質的に平行である。各上部側面遮断磁石１７４の外側面は磁束入口面であり、各上部側面遮断磁石の内側面は磁束出口面である。

各上部半径方向遮断磁石１７５は、使用される場合には、隣接する上部軸方向磁石の外側半径方向面に磁気結合される内側半径方向面（図１５では図示せず）を有するのが好ましい。各上部半径方向遮断磁石１７５の内側半径方向面の部分はまた、隣接する上部側面遮断磁の部分に磁気結合することができるが、これは必須ではない。各上部半径方向遮断磁石１７５の内側半径方向面は、外側半径方向露出面の反対側にあり且つこれに実質的に平行である。各上部半径方向遮断磁石１７５の外側半径方向面は磁束入口面であり、各上部半径方向遮断磁石の内側半径方向面は磁束出口面である。

永久磁石組立体１６０の下部は、永久磁石組立体１６０の上部と類似しており、磁石部の磁化ベクトルが応分の逆方向にある。上部と同様に、永久磁石組立体１６０の下部は、回転軸２３を囲む中央透磁性スラブ１６２を含む。上部と同様に、永久磁石組立体１６０の下部は、中央透磁性スラブ１６２の側面上の第１の下部主半径方向永久磁石部１７７及び第２の下部主半径方向永久磁石部１７８を含む。下部主半径方向永久磁石部１７７及び１７８は、それぞれ、対応する上部主半径方向永久磁石部１６３及び１８６の真下に位置する。

恐らくは図１６に最も良く示されているように、下部主半径方向永久磁石部１７７及び１７８の磁化ベクトルは、対応する上部主半径方向永久磁石部１６３及び１８６の磁化ベクトルと反対の方向を指している。従って、下部主半径方向永久磁石部１７７及び１７８の内側半径方向面は磁束出口面であり、外側半径方向面は磁束入口面である。図１６の断面においては、半径方向磁石部１６３、１８６、１７７及び１７８の磁化ベクトルは、ページの平面に正確に平行ではなく、これは、断面は図１５の線１６−１６の角度で切り取られているが、図１６の矢印は、磁化ベクトルの全体的な方向を示しているためである。

永久磁石組立体１６０の下部は、第１の下部主半径方向永久磁石部１７７及び１７８に隣接する下部副半径方向磁石部１７９を含むのが好ましい。下部副半径方向磁石部１７９は、使用される場合には、ほぼ同じ正方形又は矩形の形状を有し且つ好ましくは矩形ブロック永久磁石で形成されるが反対の磁化ベクトルを有する永久磁石組立体１６０の上部の対応する上部副半径方向磁石部１８７の真下にある。

永久磁石組立体１６０の下部は、各々が隣接する下部副半径方向永久磁石部１８７に磁気結合される第１の下部軸方向永久磁石部１８０及び第２の下部軸方向永久磁石部１８３を含む。第１及び第２の下部軸方向磁石部１８０及び１８３は、ほぼ同じＶ字形を有し、且つ好ましくは同じ方法で形成される永久磁石組立体１６０の上部の対応する第１及び第２の上部軸方向磁石部１８８及び１７８のそれぞれの真下にある。恐らくは図１６に最も良く示されているように、下部軸方向磁石部１８０及び１８３及び上部軸方向磁石部１８８及び１７６の磁化ベクトルは、全て軸方向（回転軸２３に平行）であり、全て同じ方向である。

各下部軸方向磁石部１８０及び１８３は、１つ又はそれ以上の下部側面遮断磁石１８１及び／又は下部半径方向遮断磁石１８２によって少なくとも部分的に囲まれるのが好ましい。下部側面遮断磁石１８１は、使用される場合には、ほぼ同じ正方形又は矩形の形状を有し且つ好ましくは矩形ブロック永久磁石で形成されるが反対の磁化ベクトルを有する永久磁石組立体１６０の上部の対応する上部側面遮断磁石１７４の真下にある。下部半径方向遮断磁石１８２は、使用される場合には、ほぼ同じ正方形又は矩形の形状を有し且つ好ましくは矩形ブロック永久磁石で形成されるが反対の磁化ベクトルを有する永久磁石組立体１６０の上部の対応する上部半径方向遮断磁石１７５の真下にある。

図１６は、線１６−１６に沿って切り取られた図１５の永久磁石組立体の断面図である。図１６の断面図は、第１の下部軸方向磁石部１８０、下部副半径方向磁石部１７９、第１の下部主半径方向磁石部１７７、中央軸方向磁石部１６１、第１の上部主半径方向磁石部１６３、上部副半径方向磁石部１８７、第１の上部軸方向磁石部１８８、及び高磁場１８４の第１のエアギャップにより第１の磁束ループがどのように形成されるかを示している。第２の磁束ループは、第２の下部軸方向磁石部１８３、下部副半径方向磁石部１７９、第２の下部主半径方向磁石部１７８、中央軸方向磁石部１６１、第２の上部主半径方向磁石部１８６、上部副半径方向磁石部１８７、第２の上部軸方向磁石部１７６及び高磁場１８５の第２のエアギャップによって形成される。

必須ではないが、側面遮断磁石部１７４及び１８４、並びに半径方向遮断磁石部１７５及び１８２は、ギャップ１８４及び１８５を通る磁束を集束し、永久磁石組立体１６０の各側面上の近接の低磁場領域（高磁場１８４及び１８５のエアギャップから９０°オフセットした）漂遊に漏出する磁界を低減するのを促進する。これはまた、永久磁石組立体１０９の回転により掃引される環状領域の直径の外側にあらゆる漂遊磁束を強制的に移動させることによって、高磁場１８４及び１８５のエアギャップから離れた急峻な磁場減衰を確保するのを助長する。

本発明による永久磁石組立体の代替の実施形態及び用途に関する種々の可能性がある。本発明の例示的な実施形態は特定の材料に言及しているが、適切な特性を有するものとして当業者に知られている他の材料に適切に置き換えてもよい。

本発明による永久磁石組立体においては種々の構造体を使用することができる。例えば、本明細書で例示的な実施形態において示される永久磁石は各々、単一の永久磁石を含むことができる、或いはこれらの永久磁石セクションの１つ又はそれ以上は、１つ又はそれ以上の複数の永久磁石と透磁性材料の１つ又はそれ以上のセクションとから構成される複合構造体とすることができる。

例えば、１つ又はそれ以上の矩形永久磁石セクションをアーク状磁極片に作動的に結合し、アーク状永久磁石セクションの均等物である構造体を得ることができる。例示的な実施形態において示されている永久磁石は、例えば、構造的支持、閉じ込め、又は保護を可能にするために、磁気不透過性材料の１つ又はそれ以上のセクションを含むことができる。

本発明による永久磁石組立体を通る磁束の流れを当業者に公知の種々の方法で配向することができる。本明細書において例示的な実施形態において示される永久磁石セクションを直接接触を介して磁気結合することができるが、２つの永久磁石の磁気結合はまた、透磁性材料のセクションを用いて２つの永久磁石を接合しても達成することができる。同様に、永久磁石セクションと、磁極片又はシースなどの透磁性材料で形成されたセクションとの磁気結合は、直接接触又は磁気材料のセクションを間接的に用いることで達成することができる。本明細書及び請求項で使用される語句「磁気結合」は、磁束の少なくとも一部が２つの点の間で流れるように透磁性材料を介して直接的又は間接的に結合することを意味する。

例示的な実施形態では、単一構造体として形成された磁極片、遮断磁石、磁束閉じ込めジャケット、又は磁束閉じ込めシースを示すことができるが、これらの構造体は、互いに作動的に結合される個々のセクションから構成することができる。例えば、個々のセクションを直接接触で配置することができ、又は透磁性材料で接合することができる。

同様に、永久磁石セクション、磁極片、遮断磁石、磁束閉じ込めジャケット又は磁束閉じ込めシースの相対的寸法、形状、及び位置は、特定の用途に最適化することができる。例えば、これらの構造体は、漂遊磁束、組立体重量、及び回転慣性モーメントを最小にしながら磁束戻りを最適化するために１つ又はそれ以上の面取り部又は埋め込みコーナを含むことができる。

本明細書における本発明の例示的な実施形態は、どのような中間構成要素なしにエアギャップに隣接して位置決めされた永久磁石セクション又は永久磁石部を示すことができるが、これは必須ではない。エアギャップを通る磁束を配向又は集束するために、例えば、透磁性材料で形成された１つ又はそれ以上の磁極面を永久磁石セクション又は永久磁石部とエアギャップとの間に位置付けることができる。透磁性材料の正確な機械加工は永久磁石材料の正確な機械加工に一般的に好ましいので、透磁性材料で形成された磁極面は、正確な寸法を有するエアギャップを提供するのに特に有用とすることができる。

磁極片などの高磁場のエアギャップを囲む面の表面を本質的に平面として本明細書で示されているが、これは必須ではなく、他の形状を用いてもよい。例えば、本発明による永久磁石組立体の一部の用途では、凹状又は凸状の形状を有する磁極面を含むことができる。従って、高磁場でのエアギャップの断面は、限定ではないが、矩形（正方形を含むがこれに限定されない）、平行四辺形、台形、円、楕円、又はほぼ他のどのような形状又はその組み合わせを含むことができる。

本明細書で説明する実施形態の特定の構造体及び部分を用語「上部」「下部」「垂直」「水平」、及び同様のものを用いて示しているが、これらの用語は、本明細書の図面に示す例示的な向きに準拠して用いている点は理解される。本発明による永久磁石組立体はどのような向きで用いてもよく、「垂直」又は「水平」などの特定の用語の使用は、本明細書で説明する実施形態の特定の構造体及び部分間の関係を説明するのに用いており、実施形態の当該構造体又は部分をどのような特定の向き又は基準系に限定するものではないことが理解される。

本明細書の例示的な実施形態では、軸中心に回転するように適合され、これによって永久磁石組立体は、環状領域を掃引する高磁場のエアギャップをもたらし、その結果、環状領域に時間変化磁場を加えるようにすると説明されている。永久磁石組立体を回転させることによって、時間変化磁場を磁気熱量材料を含むベッドのリングなどの環状領域内に位置する構造体に印加することができる。この方法において、本発明による回転式永久磁石組立体を回転磁石磁気冷凍機で使用される定置式磁気熱量材料と組み合わせることができる。

しかしながら、本発明による永久磁石組立体は、磁気熱量材料を含むベッドのリングなどの環状構造体が永久磁石組立体に対して回転するように適合されている定置式構成でも使用することができる点を理解されたい。この方法において、本発明による定置式永久磁石組立体を回転ベッド磁気冷凍機で使用される回転磁気熱量材料と組み合わせることができる。

勿論、本発明による永久磁石組立体はまた、永久磁石組立体及び磁気熱量材料の両方が反対方向又は同じ方向に異なる角速度で回転する構成で使用することができる。同様に、本発明による永久磁石組立体は、永久磁石組立体又は磁気熱量材料のいずれか又は両方が前後に振動するか或いは互いに対して移動する構成で使用することができる。

本発明は、本明細書で説明する特定の実施形態に限定されるものではなく、添付の請求項の範囲に該当する全てのこのような修正形態を包含する点は理解される。

軸方向のギャップ磁束と、外部磁束戻り経路と、直線セグメント構成による特徴部とを有する本発明による永久磁石組立体の好ましい実施形態の上面斜視図である。図１の永久磁石組立体の下部斜視図である。線３−３に沿って切り取られた図１の永久磁石組立体の断面図である。軸方向のギャップ磁束と、外部磁束戻り経路と、曲面構成による特徴部とを有する本発明による永久磁石組立体の実施形態の斜視図である。線５−５に沿って切り取られた図４の永久磁石組立体の断面図である。軸方向のギャップ磁束と、内部磁束戻り経路と、主として直線構成による特徴部と共に高磁場の２つのエアギャップを有する本発明による永久磁石組立体の実施形態の斜視図である。線７−７に沿って切り取られた図６の永久磁石組立体の断面図である。半径方向のギャップ磁束と、下部磁束戻り経路と、曲面構成による特徴部とを有する本発明による永久磁石組立体の実施形態の斜視図である。線９−９に沿って切り取られた図８の永久磁石組立体の断面図である。単純なアレー構成を有する本発明による永久磁石組立体の断面図である。単純な外シースと共に単純なアレー構成を有する本発明による永久磁石組立体の断面図である。複雑な外シースと共に単純なアレー構成を有する本発明による永久磁石組立体の断面図である。テーパ付き磁極片と共に単純なアレー構成を有する本発明による永久磁石組立体の断面図である。磁気遮断片と共に単純なアレー構成を有する本発明による永久磁石組立体の断面図である。軸方向のギャップ磁束と、内部磁束戻り経路と、組立体の各端部にあるＶ形ギャップ領域とを有する本発明による永久磁石組立体の上面斜視図である。線１６−１６に沿って切り取られた図１５の永久磁石組立体の断面図である。

Claims

永久磁石組立体において、
第１の上部半径方向永久磁石及び第２の上部半径方向永久磁石と、
第１の上部軸方向永久磁石及び第２の上部軸方向永久磁石と、
第１の下部半径方向永久磁石及び第２の下部半径方向永久磁石と、
第１の下部軸方向永久磁石及び第２の下部軸方向永久磁石と、
下面の反対側にある上面を有する中実体として形成された中央軸方向永久磁石と、
を備え、
前記第１の上部半径方向永久磁石及び第２の上部半径方向永久磁石においては、
６つ又はそれ以上の本質的に平坦な面を有する矩形ブロックとして形成される前記各上部半径方向永久磁石が、下面に実質的に平行で且つ反対側にある上面と、第２の側面の反対側にある第１の側面と、外側半径方向面に実質的に平行で且つ反対側にある内側半径方向面とを含み、前記上面と下面、前記内側半径方向面と外側半径方向面、及び前記第１と第２の側面が、実質的に直交しており、
前記各上部半径方向永久磁石は、前記内側半径方向面が磁束入口面であり、前記外側半径方向面が磁束出口面であり、前記第１及び第２の側面が磁束平行面であり、更に前記上面及び下面が磁束平行面である磁化ベクトルを有し、
前記第１の上部半径方向永久磁石の内側半径方向面が、透磁性材料のスラブによって前記第２の上部半径方向永久磁石の内側半径方向面に接合され、
前記第１の上部軸方向永久磁石及び第２の上部軸方向永久磁石においては、
６つ又はそれ以上の本質的に平坦な面を有する矩形ブロックとして形成される前記各上部軸方向永久磁石が、下面に実質的に平行で且つ反対側にある上面と、第２の側面の反対側にある第１の側面と、外側半径方向面に実質的に平行で且つ反対側にある内側半径方向面とを含み、前記上面と下面、前記第１と第２の側面、前記内側半径方向面と外側半径方向面が、実質的に直交しており、
前記各上部軸方向永久磁石は、前記上面が磁束入口面であり、前記下面が磁束出口面であり、前記第１及び第２の側面が磁束平行面であり、更に前記内側半径方向面及び外側半径方向面が磁束平行面である磁化ベクトルを有し、
前記第１の上部軸方向永久磁石の内側半径方向面が、前記第１の上部半径方向永久磁石の外側半径方向面に磁気結合され、
前記第２の上部軸方向永久磁石の内側半径方向面が、前記第２の上部半径方向永久磁石の外側半径方向面に磁気結合され、
前記第１の下部半径方向永久磁石及び第２の下部半径方向永久磁石においては、
６つ又はそれ以上の本質的に平坦な面を有する矩形ブロックとして形成される前記各下部半径方向永久磁石が、下面に実質的に平行で且つ反対側にある上面と、第２の側面の反対側にある第１の側面と、外側半径方向面に実質的に平行で且つ反対側にある内側半径方向面とを含み、前記上面と下面、前記内側半径方向面と外側半径方向面、及び前記第１と第２の側面が、実質的に直交しており、
前記各下部半径方向永久磁石は、前記内側半径方向面が磁束出口面であり、前記外側半径方向面が磁束入口面であり、前記第１及び第２の側面が磁束平行面であり、更に前記上面及び下面が磁束平行面である磁化ベクトルを有し、
前記第１の下部半径方向永久磁石の内側半径方向面が、透磁性材料のスラブによって前記第２の下部半径方向永久磁石の内側半径方向面に接合され、
前記第１の下部軸方向永久磁石及び第２の下部軸方向永久磁石においては、
６つ又はそれ以上の本質的に平坦な面を有する矩形ブロックとして形成される前記各下部軸方向永久磁石が、下面に実質的に平行で且つ反対側にある上面と、第２の側面の反対側にある第１の側面と、外側半径方向面に実質的に平行で且つ反対側にある内側半径方向面とを含み、前記上面及び下面、前記第１及び第２の側面、前記内側及び外側半径方向面が、実質的に直交しており、
前記各下部軸方向永久磁石は、前記上面が磁束入口面であり、前記下面が磁束出口面であり、前記第１及び第２の側面が磁束平行面であり、更に前記内側及び外側半径方向面が磁束平行面である磁化ベクトルを有し、
前記第１の下部軸方向永久磁石の内側半径方向面が、前記第１の下部半径方向永久磁石の外側半径方向面に磁気結合され、
前記第２の下部軸方向永久磁石の内側半径方向面が、前記第２の下部半径方向永久磁石の外側半径方向面に磁気結合され、
前記中央軸方向永久磁石においては、
前記中央軸方向永久磁石は、前記上面が磁束出口面であり、前記下面が磁束入口面である磁化ベクトルを有し、
前記中央軸方向永久磁石の上面の少なくとも一部が、前記第１の上部半径方向永久磁石の下面の少なくとも一部と、前記第２の上部半径方向永久磁石の下面の少なくとも一部とに磁気結合され、
前記中央軸方向永久磁石の下面の少なくとも一部が、前記第１の下部半径方向永久磁石の上面の少なくとも一部と、前記第２の下部半径方向永久磁石の上面の少なくとも一部とに磁気結合され、
高磁場を受ける第１のギャップが、前記第１の上部軸方向永久磁石の下面の少なくとも一部と前記第１の下部軸方向永久磁石の上面の少なくとも一部との間に形成され、高磁場を受ける第２のギャップが、前記第２の上部軸方向永久磁石の下面の少なくとも一部と前記第２の下部軸方向永久磁石の上面の少なくとも一部との間に形成される、
ことを特徴とする永久磁石組立体。
第１の上部半径方向遮断永久磁石と、第２の上部半径方向遮断永久磁石と、第１の下部半径方向遮断永久磁石と、第２の下部半径方向遮断永久磁石と、
を更に備え、
６つ又はそれ以上の本質的に平坦な面を有する矩形ブロックとして形成される前記各半径方向遮断永久磁石が、下面に実質的に平行で且つ反対側にある上面と、第２の側面の反対側にある第１の側面と、外側半径方向面に実質的に平行で且つ反対側にある内側半径方向面とを含み、前記上面と下面、前記第１と第２の側面、前記内側半径方向面と外側半径方向面が、実質的に直交しており、
前記各上部半径方向遮断永久磁石は、前記内側半径方向面が磁束出口面であり、前記外側半径方向面が磁束入口面であり、前記第１及び第２の側面が磁束平行面であり、更に前記上面及び下面が磁束平行面である磁化ベクトルを有し、
前記下部半径方向遮断永久磁石は、前記内側半径方向面が磁束入口面であり、前記外側半径方向面が磁束出口面であり、前記第１及び第２の側面が磁束平行面であり、更に前記上面及び下面が磁束平行面である磁化ベクトルを有し、
前記第１の上部半径方向遮断永久磁石の内側半径方向面が、前記第１の上部軸方向永久磁石の外側半径方向面に磁気結合され、
前記第２の上部半径方向遮断永久磁石の内側半径方向面が、前記第２の上部軸方向永久磁石の外側半径方向面に磁気結合され、
前記第１の下部半径方向遮断永久磁石の内側半径方向面が、前記第１の下部軸方向永久磁石の外側半径方向面に磁気結合され、
前記第２の下部半径方向遮断永久磁石の内側半径方向面が、前記第２の下部軸方向永久磁石の外側半径方向面に磁気結合される、
ことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石組立体。
第１の上部側面遮断永久磁石と、第２の上部側面遮断永久磁石と、第１の下部側面遮断永久磁石と、第２の下部側面遮断永久磁石と、
を更に備え、
６つ又はそれ以上の本質的に平坦な面を有する矩形ブロックとして形成される前記各側面遮断永久磁石が、下面に実質的に平行で且つ反対側にある上面と、第２の側面に実質的に平行で且つ反対側にある第１の側面と、外側半径方向面に実質的に平行で且つ反対側にある内側半径方向面とを含み、前記上面と下面、前記第１と第２の側面、及び前記内側と外側半径方向面が、実質的に直交しており、
前記各上部側面遮断永久磁石は、前記内側半径方向面が磁束出口面であり、前記外側半径方向面が磁束入口面であり、前記第１及び第２の側面が磁束平行面であり、更に前記上面及び下面が磁束平行面である磁化ベクトルを有し、
前記各下部側面遮断永久磁石は、前記内側半径方向面が磁束入口面であり、前記外側半径方向面が磁束出口面であり、前記第１及び第２の側面が磁束平行面であり、更に前記上面及び下面が磁束平行面である磁化ベクトルを有し、
前記第１の上部側面遮断永久磁石の内側半径方向面が、前記第１の上部半径方向永久磁石の第１の側面の少なくとも一部と、前記第２の上部半径方向永久磁石の第１の側面の少なくとも一部とに磁気結合され、
前記第２の上部側面遮断永久磁石の内側半径方向面が、前記第１の上部半径方向永久磁石の第２の側面の少なくとも一部と、前記第２の上部半径方向永久磁石の第２の側面の少なくとも一部とに磁気結合され、
前記第１の下部側面遮断永久磁石の内側半径方向面が、前記第１の下部半径方向永久磁石の第１の側面の少なくとも一部と、前記第２の下部半径方向永久磁石の第１の側面の少なくとも一部とに磁気結合され、
前記第２の下部側面遮断永久磁石の内側半径方向面が、前記第１の下部半径方向永久磁石の第２の側面の少なくとも一部と、前記第２の下部半径方向永久磁石の第２の側面の少なくとも一部とに磁気結合される、
ことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石組立体。
前記第１の上部軸方向永久磁石の上面の少なくとも一部と、前記第１の上部半径方向永久磁石の上面の少なくとも一部と、前記第２の上部半径方向永久磁石の上面の少なくとも一部と、前記第２の上部軸方向永久磁石の上面の少なくとも一部とに磁気結合された実質的に平坦な底面を有する透磁性材料の中実体として形成される上部シースと、
前記第１の下部軸方向永久磁石の下面の少なくとも一部と、前記第１の下部半径方向永久磁石の下面の少なくとも一部と、前記第２の下部半径方向永久磁石の下面の少なくとも一部と、前記第２の下部軸方向永久磁石の下面の少なくとも一部とに磁気結合された実質的に平坦な上面を有する透磁性材料の中実体として形成される下部シースと、
を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石組立体。
前記第１の上部軸方向永久磁石の下面の少なくとも一部に磁気結合された実質的に平坦な上面を有する透磁性材料の中実体として形成される第１の上部磁極片と、
前記第２の上部軸方向永久磁石の下面の少なくとも一部に磁気結合された実質的に平坦な上面を有する透磁性材料の中実体として形成される第２の上部磁極片と、
前記第１の下部軸方向永久磁石の上面の少なくとも一部に磁気結合された実質的に平坦な下面を有する透磁性材料の中実体として形成される第１の下部磁極片と、
前記第２の下部軸方向永久磁石の上面の少なくとも一部に磁気結合された実質的に平坦な下面を有する透磁性材料の中実体として形成される第２の下部磁極片と、
を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石組立体。
永久磁石組立体において、
第１の上部主半径方向永久磁石及び第２の上部主半径方向永久磁石と、
第１の上部軸方向永久磁石及び第２の上部軸方向永久磁石と、
第１の下部主半径方向永久磁石及び第２の下部主半径方向永久磁石と、
第１の下部軸方向永久磁石及び第２の下部軸方向永久磁石と、
下面の反対側にある上面を有する中実体として形成される中央軸方向永久磁石と、
を備え、
前記第１の上部主半径方向永久磁石及び第２の上部主半径方向永久磁石においては、
７つ又はそれ以上の本質的に平坦な面を有する多面性中実体として形成される前記各上部主半径方向永久磁石が、５辺下面に実質的に平行で且つ反対側にある５辺上面と、第２の側面に実質的に平行で且つ反対側にある第１の側面と、内側半径方向面の反対側にある第１の外側半径方向面と第２の外側半径方向面とを含み、前記上面と下面、前記内側半径方向面、及び前記第１と第２の側面が実質的に直交しており、
前記各上部主半径方向永久磁石が、前記内側半径方向面が少なくとも部分的な磁束入口面であり、前記外側半径方向面が少なくとも部分的な磁束出口面であり、前記第１及び第２の側面が磁束平行面であり、更に前記上面及び下面が磁束平行面である磁化ベクトルを有し、
前記第１の上部主半径方向永久磁石の内側半径方向面が、透磁性材料のスラブによって第２の上部主半径方向永久磁石の内側半径方向面に接合され、
前記第１の上部軸方向永久磁石及び第２の上部軸方向永久磁石においては、
８つ又はそれ以上の本質的に平坦な面を有する多面性中実体として形成される前記各上部軸方向永久磁石が、下面に実質的に平行で且つ反対側にある上面と、第１の内側半径方向面及び第２の内側半径方向面と、第２の側面の反対側にある第１の側面と、第１の外側半径方向面及び第２の外側半径方向面とを含み、
前記各上部軸方向永久磁石が、前記内側半径方向面と、前記側面と、前記外側半径方向面とが磁束平行面であり、前記上面が磁束入口面であり、更に前記下面が磁束出口面である磁化ベクトルを有し、
前記第１の上部主半径方向永久磁石の第１の外側半径方向面が、前記第１の上部軸方向永久磁石の第１の内側半径方向面に磁気結合され、前記第１の上部主半径方向永久磁石の第２の外側半径方向面が、前記第１の上部軸方向永久磁石の第２の内側半径方向面に磁気結合され、
前記第２の上部主半径方向永久磁石の第１の外側半径方向面が、前記第２の上部軸方向永久磁石の第１の内側半径方向面に磁気結合され、前記第２の上部主半径方向永久磁石の第２の外側半径方向面が、前記第２の上部軸方向永久磁石の第２の内側半径方向面に磁気結合され、
前記第１の下部主半径方向永久磁石及び第２の下部主半径方向永久磁石においては、
７つ又はそれ以上の本質的に平坦な面を有する多面性中実体として形成される前記各下部主半径方向永久磁石が、５辺下面に実質的に平行で且つ反対側にある５辺上面と、第２の側面に実質的に平行で且つ反対側にある第１の側面と、内側半径方向面の反対側にある第１の外側半径方向面及び第２の外側半径方向面とを含み、前記上面と下面、前記内側半径方向面、及び前記第１と第２の側面が実質的に直交しており、
前記各下部主半径方向永久磁石が、前記内側半径方向面が少なくとも部分的な磁束出口面であり、前記外側半径方向面が少なくとも部分的な磁束入口面であり、前記第１及び第２の側面が磁束平行面であり、更に前記上面及び下面が磁束平行面である磁化ベクトルを有し、
前記第１の下部主半径方向永久磁石の内側半径方向面が、透磁性材料のスラブによって第２の下部主半径方向永久磁石の内側半径方向面に接合され、
前記第１の下部軸方向永久磁石及び第２の下部軸方向永久磁石においては、
８つ又はそれ以上の本質的に平坦な面を有する多面性中実体として形成される前記各下部軸方向永久磁石が、下面に実質的に平行で且つ反対側にある上面と、第１の内側半径方向面及び第２の内側半径方向面と、第２の側面の反対側にある第１の側面と、第１の外側半径方向面及び第２の外側半径方向面とを含み、
前記各下部軸方向永久磁石が、前記内側半径方向面、前記側面、及び前記外側半径方向面が磁束平行面であり、前記上面が磁束入口面であり、前記下面が磁束出口面である磁化ベクトルを有し、
前記第１の下部主半径方向永久磁石の第１の外側半径方向面が、前記第１の下部軸方向永久磁石の第１の内側半径方向面に磁気結合され、前記第１の下部主半径方向永久磁石の第２の外側半径方向面が、第１の下部軸方向永久磁石の第２の内側半径方向面に磁気結合され、
前記第２の下部主半径方向永久磁石の第１の外側半径方向面が、第２の下部軸方向永久磁石の第１の内側半径方向面に磁気結合され、前記第２の下部主半径方向永久磁石の第２の外側半径方向面が、前記第２の下部軸方向永久磁石の第２の内側半径方向面に磁気結合され、
前記中央軸方向永久磁石においては、
前記中央軸方向永久磁石は、前記上面が磁束出口面であり、前記下面が磁束入口面である磁化ベクトルを有し、
前記中央軸方向永久磁石の上面の少なくとも一部が、前記第１の上部主半径方向永久磁石の下面の少なくとも一部と、前記第２の上部主半径方向永久磁石の下面の少なくとも一部とに磁気結合され、
前記中央軸方向永久磁石の下面の少なくとも一部が、前記第１の下部主半径方向永久磁石の上面の少なくとも一部と、前記第２の下部主半径方向永久磁石の上面の少なくとも一部とに磁気結合され、
高磁場を受ける第１のギャップが、前記第１の上部軸方向永久磁石の下面の少なくとも一部と前記第１の下部軸方向永久磁石の上面の少なくとも一部との間に形成され、高磁場を受ける第２のギャップが、前記第２の上部軸方向永久磁石の下面の少なくとも一部と前記第２の下部軸方向永久磁石の上面の少なくとも一部との間に形成される、
ことを特徴とする永久磁石組立体。
第１、第２、第３及び第４の上部半径方向遮断永久磁石と、第１、第２、第３及び第４の下部半径方向遮断永久磁石とを更に備え、
６つ又はそれ以上の本質的に平坦な面を有する矩形ブロックとして形成される前記各半径方向遮断永久磁石が、下面に実質的に平行で且つ反対側にある上面と、第２の側面に実質的に平行で且つ反対側にある第１の側面と、外側半径方向面に実質的に平行で且つ反対側にある内側半径方向面とを含み、前記上面と下面、第１と第２の側面、及び内側と外側半径方向面が、実質的に直交しており、
前記各上部半径方向遮断永久磁石は、前記内側半径方向面が磁束出口面であり、前記外側半径方向面が磁束入口面であり、前記第１及び第２の側面が磁束平行面であり、更に前記上面及び下面が磁束平行面である磁化ベクトルを有し、
前記各下部半径方向遮断永久磁石は、前記内側半径方向面が磁束入口面であり、前記外側半径方向面が磁束出口面であり、前記第１及び第２の側面が磁束平行面であり、更に前記上面及び下面が磁束平行面である磁化ベクトルを有し、
前記第１の上部軸方向永久磁石の第１の外側半径方向面が、前記第１の上部半径方向遮断永久磁石の内側半径方向面に磁気結合され、
前記第１の上部軸方向永久磁石の第２の外側半径方向面が、前記第２の上部半径方向遮断永久磁石の内側半径方向面に磁気結合され、
前記第２の上部軸方向永久磁石の第１の外側半径方向面が、前記第３の上部半径方向遮断永久磁石の内側半径方向面に磁気結合され、
前記第２の上部軸方向永久磁石の第２の外側半径方向面が、前記第４の上部半径方向遮断永久磁石の内側半径方向面に磁気結合され、
前記第１の下部軸方向永久磁石の第１の外側半径方向面が、前記第１の下部半径方向遮断永久磁石の内側半径方向面に磁気結合され、
前記第１の下部軸方向永久磁石の第２の外側半径方向面が、前記第２の下部半径方向遮断永久磁石の内側半径方向面に磁気結合され、
前記第２の下部軸方向永久磁石の第１の外側半径方向面が、前記第３の下部半径方向遮断永久磁石の内側半径方向面に磁気結合され、
前記第２の下部軸方向永久磁石の第２の外側半径方向面が、前記第４の下部半径方向遮断永久磁石の内側半径方向面に磁気結合される、
ことを特徴とする請求項６に記載の永久磁石組立体。
第１、第２、第３及び第４の上部側面遮断永久磁石と、第１、第２、第３及び第４の下部側面遮断永久磁石とを更に備え、
６つ又はそれ以上の本質的に平坦な面を有する矩形ブロックとして形成される前記各側面遮断永久磁石が、下面に実質的に平行で且つ反対側にある上面と、外側面に実質的に平行で且つ反対側にある内側面と、外側半径方向面に実質的に平行で且つ反対側にある内側半径方向面とを含み、前記上面と下面、第１と第２の側面、及び内側と外側半径方向面が、実質的に直交しており、
前記各上部側面遮断永久磁石は、前記内側面が磁束出口面であり、前記外側面が磁束入口面であり、前記内側及び外側半径方向面が磁束平行面であり、更に前記上面及び下面が磁束平行面である磁化ベクトルを有し、
前記各下部側面遮断永久磁石は、前記内側面が磁束入口面であり、前記外側面が磁束出口面であり、前記内側及び外側半径方向面が磁束平行面であり、更に前記上面及び下面が磁束平行面である磁化ベクトルを有し、
前記第１の上部軸方向永久磁石の第１の側面が、前記第１の上部側面遮断永久磁石の内側面に磁気結合され、
前記第１の上部軸方向永久磁石の第２の側面が、前記第２の上部側面遮断永久磁石の内側面に磁気結合され、
前記第２の上部軸方向永久磁石の第１の側面が、前記第３の上部側面遮断永久磁石の内側面に磁気結合され、
前記第２の上部軸方向永久磁石の第２の側面が、前記第４の上部側面遮断永久磁石の内側面に磁気結合され、
前記第１の下部軸方向永久磁石の第１の側面が、前記第１の下部側面遮断永久磁石の内側面に磁気結合され、
前記第１の下部軸方向永久磁石の第２の側面が、前記第２の下部側面遮断永久磁石の内側面に磁気結合され、
前記第２の下部軸方向永久磁石の第１の側面が、前記第３の下部側面遮断永久磁石の内側面に磁気結合され、
前記第２の下部軸方向永久磁石の第２の側面が、前記第４の下部側面遮断永久磁石の内側面に磁気結合される、
ことを特徴とする請求項６に記載の永久磁石組立体。
第１、第２、第３及び第４の上部副半径方向永久磁石と、第１、第２、第３及び第４の下部副半径方向永久磁石とを更に備え、
６つ又はそれ以上の本質的に平坦な面を有する矩形ブロックとして形成される前記各副半径方向永久磁石が、下面に実質的に平行で且つ反対側にある上面と、第２の側面に実質的に平行で且つ反対側にある第１の側面と、外側半径方向面に実質的に平行で且つ反対側にある内側半径方向面とを含み、前記上面と下面、第１と第２の側面、及び内側と外側半径方向面が、実質的に直交しており、
前記各上部副半径方向永久磁石は、前記内側半径方向面が磁束入口面であり、前記外側半径方向面が磁束出口面であり、前記第１及び第２の側面が磁束平行面であり、更に前記上面及び下面が磁束平行面である磁化ベクトルを有し、
前記下部副半径方向永久磁石は、前記内側半径方向面が磁束出口面であり、前記外側半径方向面が磁束入口面であり、前記第１及び第２の側面が磁束平行面であり、更に前記上面及び下面が磁束平行面である磁化ベクトルを有し、
前記第１の上部主半径方向永久磁石の第１の外側半径方向面が、前記第１の上部副半径方向永久磁石の内側半径方向面に磁気結合され、前記第１の上部副半径方向永久磁石の外側半径方向面が、前記第１の上部軸方向永久磁石の第１の内側半径方向面に磁気結合され、
前記第１の上部主半径方向永久磁石の第２の外側半径方向面が、前記第２の上部副半径方向永久磁石の内側半径方向面に磁気結合され、前記第２の上部副半径方向永久磁石の外側半径方向面が、前記第１の上部軸方向永久磁石の第２の内側半径方向面に磁気結合され、
前記第２の上部主半径方向永久磁石の第１の外側半径方向面が、前記第３の上部副半径方向永久磁石の内側半径方向面に磁気結合され、第３の上部副半径方向永久磁石の外側半径方向面が、前記第２の上部軸方向永久磁石の第１の内側半径方向面に磁気結合され、
前記第２の上部主半径方向永久磁石の第２の外側半径方向面が、前記第４の上部副半径方向永久磁石の内側半径方向面に磁気結合され、前記第４の上部副半径方向永久磁石の外側半径方向面が、前記第２の上部軸方向永久磁石の第２の内側半径方向面に磁気結合され、
前記第１の下部主半径方向永久磁石の第１の外側半径方向面が、前記第１の下部副半径方向永久磁石の内側半径方向面に磁気結合され、前記第１の下部副半径方向永久磁石の外側半径方向面が、前記第１の下部軸方向永久磁石の第１の内側半径方向面に磁気結合され、
前記第１の下部主半径方向永久磁石の第２の外側半径方向面が、前記第２の下部副半径方向永久磁石の内側半径方向面に磁気結合され、前記第２の下部副半径方向永久磁石の外側半径方向面が、前記第１の下部軸方向永久磁石の第２の内側半径方向面に磁気結合され、
前記第２の下部主半径方向永久磁石の第１の外側半径方向面が、前記第３の下部副半径方向永久磁石の内側半径方向面に磁気結合され、前記第３の下部副半径方向永久磁石の外側半径方向面が、前記第２の下部軸方向永久磁石の第１の内側半径方向面に磁気結合され、
前記第２の下部主半径方向永久磁石の第２の外側半径方向面が、前記第４の下部副半径方向永久磁石の内側半径方向面に磁気結合され、前記第４の下部副半径方向永久磁石の外側半径方向面が、前記第２の下部軸方向永久磁石の第２の内側半径方向面に磁気結合され、
前記第１の上部主半径方向永久磁石が、前記第１の上部軸方向永久磁石に間接的に磁気結合され、前記第２の上部主半径方向永久磁石が、前記第２の上部軸方向永久磁石に間接的に磁気結合され、前記第１の下部主半径方向永久磁石が、前記第１の下部軸方向永久磁石に間接的に磁気結合され、前記第２の下部主半径方向永久磁石が、前記第２の下部軸方向永久磁石に間接的に磁気結合される、
ことを特徴とする請求項８に記載の永久磁石組立体。
第１、第２、第３及び第４の上部側面方向遮断永久磁石と、第１、第２、第３及び第４の下部側面遮断永久磁石とを更に備え、
６つ又はそれ以上の本質的に平坦な面を有する矩形ブロックとして形成される前記各側面遮断永久磁石が、下面に実質的に平行で且つ反対側にある上面と、外側面に実質的に平行で且つ反対側にある内側面と、外側半径方向面に実質的に平行で且つ反対側にある内側半径方向面とを含み、前記上面と下面、前記第１と第２の側面、及び内側と外側半径方向面が、実質的に直交しており、
前記各上部側面遮断永久磁石は、前記内側面が磁束出口面であり、前記外側面が磁束入口面であり、前記内側及び外側半径方向面が磁束平行面であり、更に前記上面及び下面が磁束平行面である磁化ベクトルを有し、
前記各下部側面遮断永久磁石は、前記内側面が磁束入口面であり、前記外側面が磁束出口面であり、前記内部及び外部半径方向面が磁束平行面であり、前記上面及び下面が磁束平行面である磁化ベクトルを有し、
前記第１の上部軸方向永久磁石の第１の側面が、第１の上部側面遮断永久磁石の内側面に磁気結合され、
前記第１の上部軸方向永久磁石の第２の側面が、前記第２の上部側面遮断永久磁石の内側面に磁気結合され、
前記第２の上部軸方向永久磁石の第１の側面が、前記第３の上部側面方向遮断永久磁石の内側面に磁気結合され、
前記第２の上部軸方向永久磁石の第２の側面が、前記第４の上部側面遮断永久磁石の内側面に磁気結合され、
前記第１の下部軸方向永久磁石の第１の側面が、前記第１の下部側面遮断永久磁石の内側面に磁気結合され、
前記第１の下部軸方向永久磁石の第２の側面が、前記第２の下部側面遮断永久磁石の内側面に磁気結合され、
前記第２の下部軸方向永久磁石の第１の側面が、前記第３の下部側面遮断永久磁石の内側面に磁気結合され、
前記第２の下部軸方向永久磁石の第２の側面が、前記第４の下部側面遮断永久磁石の内側面に磁気結合される、
ことを特徴とする請求項６に記載の永久磁石組立体。