JP5449324B2 - 一体型磁気装置および該一体型磁気装置の製造方法 - Google Patents
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Description
・永久磁石装置、すなわちその状態をアクティブからインアクティブに、またはその反対に切り替えるため、またはクランプのために使用される場合に電力を必要としない装置であって、装置内に適切に配置された永久磁石により形成されるもの。
・電気永久磁石装置、すなわちクランプのために使用する場合には電力を必要としないが、それが作動および非作動されるためには電力を必要とする装置であって、可逆永久磁石と、必要であれば装置内に適切に配置された静止永久磁石により形成されるもの。
・電磁石装置、すなわちクランプのために電力供給を必要とし、磁気コアが強磁性材料からなるもの。
・1つのポールピースコレクタ5、
・1つの可逆永久磁石コア4、そして
・可逆永久磁石コア4の周囲に拡がる磁化状態を変化するための1つの電気コイル3(ソレノイドとしても知られる)を有する。
・第5の面に発生された磁界が、他の4つの面の磁界と反対の極性を有するとき(磁気装置が非作動である)、磁気的に中性であり、または
・第5の面に発生された磁界が、他の4つの面の磁界と同じ極性を有するとき(磁気装置が作動されている)、磁気的にアクティブである。
・第2のサイド13の表面から決定される直径D1と深さS'を有する凹部Rの第1の部分と、
・凹部の第1の部分の直径に等しい外径を有する凹部Rの第2の部分とを有し、この第2の部分は、第2のサイド13の表面から決定される内径D2と深さS^を有する。これにより第2の部分は環状のリング空洞部を形成する。
・第1のポールピースコレクタ50の底部50Bを形成することに加えて、凹部Rの第1の部分が、磁気コア40、磁気コア40の磁化状態を変化させるための電気コイル30、および強磁性エレメント60を受け入れ、
・側方部分50Aに対して横方向に延在するコレクタ50の側面50Cを形成することに加えて、凹部Rの第2の部分は非可逆的永久静止磁石90を受け入れる。
ここで
・Sは支持構造11の厚さであり、
・S^は凹部Rの深さであり、深さS^は凹部Rの第1の部分の深さS'と環状リングの深さS''の和に等しい。
・磁気コア40は、高さH、直径Dのシリンダ体により実現されており、
・電気コイル30は、高さH、外径D3、内径は直径Dよりわずかに大きく、磁気コア40を包囲することのできる環状エレメントにより実現されており、
・強磁性エレメント60は、高さH2、磁気コア40の直径と同じ直径Dのシリンダ体により実現されている。
・装置を形成するために除去される強磁性材料の量が、従来の形式による磁気装置から除去される材料量の約50%以下であり、
・装置を形成するために必要な強磁性材料の量が、従来の形式で必要とされる材料量の約35%以下だからである。
Claims (21)
- 鉄製エレメント(P1)を磁気的クランプするための磁気装置であって、
所定の幅(L)、長さ(l)および厚さ(S)の強磁性材料から形成された支持構造(11)と、
前記支持構造(11)における比較的大きな、対向する表面に形成された第1および第2のサイド(12,13)と、
少なくとも1つの第1のポールピースコレクタ(50)と、第1の磁気コア(40)と、前記第1の磁気コア(40)の磁化状態を変化させるための電気コイル(30)と、第2の磁気コア(90)と、を備える少なくとも1つのポールピース(30A)と、
を有し、
前記少なくとも1つの第1のポールピースコレクタ(50)は、前記磁気装置により発生された少なくとも1つの第1の磁束(F1)を前記第1のサイド(12)に伝達するように構成されている磁気装置において、
前記少なくとも1つのポールピース(30A)は、前記支持構造(11)の厚さ(S)内に保持されており、前記少なくとも1つの第1のポールピースコレクタ(50)は前記支持構造(11)とワンピースに成形されており、一体型磁気装置(10A)を形成し、
前記第1の磁気コア(40)は永久的に磁化された可逆型磁気コアであり、前記第2の磁気コア(90)は永久的に磁化された非可逆型磁気コアである、
ことを特徴とする磁気装置。 - 前記少なくとも1つの第1のポールピースコレクタ(50)の各々の側方部分(50A)が前記第1のサイド(12)の一部分を形成し、前記第1のサイド(12)は前記強磁性材料の平坦な表面から形成され、前記第1のサイド(12)は全体が金属表面である請求項1記載の磁気装置。
- 前記支持構造(11)は、前記支持構造(11)の厚さ(S)内に保持された少なくとも1つの凹部(R)を有する請求項1記載の磁気装置。
- 前記凹部(R)は、前記第2のサイド(13)の表面から規定される第1の深さ(S')と直径(D1)を備える第1の部分を有し、前記凹部(R)の前記第1の部分は前記少なくとも1つの第1のポールピースコレクタ(50)の底部(50B)を形成する請求項3記載の磁気装置。
- 前記凹部(R)は、前記第2のサイド(13)の表面から規定される第2の深さ(S^)と、前記凹部(R)の第1の部分の前記直径(D1)に等しい外径と、内径(D2)を備える第2の部分と、を有し、
前記凹部(R)の前記第2の部分は、前記少なくとも1つの第1のポールピースコレクタ(50)の側方表面(50C)を形成し、前記側方表面(50C)は前記側方部分(50A)に対して横方向に延在している請求項3記載の磁気装置。 - 前記凹部(R)の前記第2の部分の第2の深さ(S^)は、前記凹部(R)の前記第1の部分の前記直径(D1)と、前記凹部(R)の前記第2の部分の前記内径(D2)と、の差の少なくとも2倍である請求項5記載の磁気装置。
- 前記少なくとも1つのポールピース(30A)は、強磁性エレメント(60)と、前記強磁性エレメント(60)の側方部分(60A)と、磁化状態を変化させるための電気コイル(30)と、前記少なくとも1つの第1のポールピースコレクタ(50)の底部(50B)と前記強磁性エレメント(60)との間に挿入された前記第1の磁気コア(40)と、を有し、
前記側方部分(60A)は前記第2のサイド(13)の一部分を形成する請求項1記載の磁気装置。 - 前記凹部(R)の前記第1の部分は、前記強磁性エレメント(60)、前記第1の磁気コア(40)、および、前記第1の磁気コア(40)の磁化状態を変化させるための前記電気コイル(30)を収容するように構成されている請求項7記載の磁気装置。
- 前記凹部(R)の前記第2の部分は、前記第2の磁気コア(90)を収容するように構成されている請求項1記載の磁気装置。
- 複数(N)の前記ポールピース(30A)が前記支持構造(11)に配置されており、所定数の行および列を備えるマトリクスを形成している請求項1記載の磁気装置。
- 前記強磁性エレメント(60)は、前記少なくとも1つの第1の磁束(F1)を前記第2のサイド(13)に伝達するよう設計された第2のポールピースコレクタであり、前記強磁性エレメント(60)は前記第1の磁気コア(40)の直径(D)に等しい直径と所定の高さ(H2)を有する請求項7記載の磁気装置。
- 前記少なくとも1つのポールピース(30A)が前記磁気装置の少なくとも1つの動作状態にあるとき、前記少なくとも1つの第1の磁束(F1)は、第2の鉄製エレメント(P2)を磁気的にクランプするための前記第2のサイド(13)における第2の磁気的クランプ面を規定し、前記少なくとも1つの第1の磁束(F1)は所定の磁界深度(T)を備える前記第2のサイド(13)から到来する請求項11記載の磁気装置。
- 前記第2の鉄製エレメント(P2)を前記第2のサイド(13)の前記第2のクランプ面に対してしっかり確保するために必要な磁力は、磁気装置が前記第1のサイド(12)のクランプ面上に発揮することのできる最大の磁力よりも少なくとも15%高い力の値である請求項12記載の磁気装置。
- 前記第1のサイド(13)から発する前記少なくとも1つの第1の磁束(F1)の前記所定の磁界深度(T)は、前記第2のポールピースコレクタ(60)の最大長さ寸法に等しいかまたはこれより大きく、前記磁界深度(T)は前記第2の鉄製エレメント(P2)をしっかりクランプするように構成されている請求項12記載の磁気装置。
- 前記少なくとも1つのポールピース(30A)は円形平坦形状を有する請求項1記載の磁気装置。
- 請求項1記載の磁気装置の製造方法であって、
所定の幅(L)、長さ(l)および厚さを備える強磁性材料のプレートを準備し、前記プレートは対向する大きな平面に第1と第2のサイド(12,13)を規定する磁気装置の製造方法において、
強磁性材料の前記プレート(11)から、少なくとも1つの凹部(R)を形成するために前記第2のサイド(13)から前記強磁性材料を除去し、
このとき前記凹部(R)が、所定の深さ(S')と直径(D1)の第1の部分から形成されるようにし、前記凹部(R)の前記第1の部分が第1のポールピースコレクタ(50)の底部(50B)を形成するようにし、
強磁性材料の前記プレートから、前記凹部(R)の第2の部分を形成するための前記強磁性材料をさらに除去し、前記凹部(R)の前記第2の部分が前記第1のポールピースコレクタ(50)の側方表面(50C)を形成するようにし、
これにより前記第1のポールピースコレクタ(50)が、前記支持構造(11)とともに1つの部材から形成されるようにする、ことを特徴とする製造方法。 - 前記凹部(R)の前記第2の部分が側方表面(50C)を形成し、前記側方表面(50C)は前記側方部分(50A)に対して横方向に延在し、
前記凹部(R)の前記第2の部分は、
前記第1の部分の直径(D1)に等しい外径と、
前記外径より小さい内径(D2)と、
前記第2のサイド(13)の表面から規定される深さ(S^)と、
を有し、
前記深さ(S^)は、前記第1の部分の直径(D1)に等しい前記外径と前記凹部(R)の前記第2の部分の前記内径との差の少なくとも2倍である請求項16記載の磁気装置の製造方法。 - 第1の磁気コア(40)を設け、
電気コイル(30)を設け、
強磁性エレメント(60)を設け、前記強磁性エレメント(60)の側方部分(60A)が前記第2のサイド(13)の一部分を規定するようにし、
前記電気コイル(30)が前記第1の磁気コア(40)を包囲するようにし、前記第1の磁気コア(40)と前記電気コイル(30)を、前記凹部(R)の前記第1の部分の中に、前記第1のポールピースコレクタ(50)の底部(50B)と前記強磁性エレメント(60)との間で収容する請求項16記載の磁気装置の製造方法。 - 第2の磁気コア(90)を設け、
前記第2の磁気コア(90)を、前記凹部(R)の前記第2の部分の中に収容する請求項18記載の磁気装置の製造方法。 - 隙間をレジン(100)の鋳物により充填する付加的ステップを含む請求項18記載の製造方法。
- 強磁性材料を強磁性材料の前記支持構造(11)から付加的に除去して、前記凹部(R)の前記第2の部分を形成するステップは、芯抜き器を使用して実行される請求項16記載の製造方法。
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