JP5721384B2 - 磁石同士の組み付け方法 - Google Patents

Description

本発明は、磁石同士の組み付け方法の技術に関する。

従来、ネオジウム磁石のような強力磁石は、その反発力または吸着力により、磁石同士を積層させる、あるいは、隣接させる等の「磁石同士の組み付け」が非常に困難であった。例えば、永磁式溶湯攪拌装置に用いる大型磁石は、多数の磁石を隙間なく密着させながら組み付けて構成される。しかし、磁石同士が一度吸着して結合すると、これらを分離することは極めて困難である。また、強力な磁石同士であれば遠距離からでも空中を飛んで結合するような場合もあるため、磁石同士を配列してブロック化することも困難である。このように、永磁式溶湯攪拌装置に用いる大型磁石では、「磁石同士の組み付け」には多大な工数および費用がかかっていた。

ここで、特許文献１は、上下および左右を拘束した治具内に磁石を挿入し、押し出しシャフトによって規定の位置まで磁石を移動することで、磁石間に隙間を維持しつつ、積層する「磁石の組み付け」方法を開示している。しかし、特許文献１に開示される磁石の組み付け方法では、磁石同士が接近したとき、磁石を移動させるために大きな力が必要である。また、磁石同士を密着させ、隙間なく積層することは困難である。

特開２００８−１７８８０１号公報

解決しようとする課題は、効率良く磁石を組み付けることができる磁石同士の組み付け方法を提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、それぞれの磁力線によって反発力が発生する複数の磁石同士を近接させて密着させる磁石同士の組み付け方法であって、一方の磁石における所定の極の面をベース面に組付け、他方の磁石における前記所定の極と同じ極の面を前記ベース面に当接させた状態で、一方の磁石に対して他方の磁石を接近させ、近接した一方の磁石と他方の磁石とに対して、前記ベース面と対向する側から一の鉄製ヨークを一方の磁石と他方の磁石とに跨って取り付けることによって、一方の磁石と他方の磁石との間の領域を前記鉄製ヨークによって閉鎖して、一方の磁石と他方の磁石との間にそれぞれの磁力線によって発生する反発力を抑制し、一方の磁石と他方の磁石とをさらに接近させて密着させるものである。

本発明の磁石同士の組み付け方法によれば、効率良く磁石を組み付けることができる。

本発明の実施形態である磁石同士の組み付け方法の工程を示す模式図。 同じく別の実施形態である組み付け用治具を示す模式図。 永磁式溶湯攪拌装置に用いる大型磁石帯の全体的な構成を示した斜視図。 同じく大型磁石帯の組み付け方法の工程を示す模式図。

図１を用いて、本実施形態の磁石同士の組み付け方法について説明する。
図１では、磁石同士の組み付け方法の工程について、図１（Ａ）〜図１（Ｄ）の順に示している。なお、図１では、２点鎖線は、磁力線を示すものとする。また、図１では、磁石同士は紙面の横方向に組み付けられるものとし、それぞれの磁石の組み付けられる側を内側、その逆側を外側として説明する。

本実施形態の「磁石同士の組み付け」方法とは、隣接磁石１０Ａに組み付け磁石１０Ｂを近接させて密着させる方法である。隣接磁石１０Ａは、予め、例えば後述するベースプレート６４または下段磁石帯に組み付けられているものとする。なお、磁石同士の組み付け方法とは、磁石同士を積層させる、あるいは、隣接させる等を含み、組み付ける方向に限定されることはない。

図１（Ａ）に示すように、隣接磁石１０Ａと組み付け磁石１０Ｂとが同一平面上に配置されている。隣接磁石１０Ａおよび組み付け磁石１０Ｂは、Ｎ極を下面に、Ｓ極を上面にして配置されているものとする。そのため、隣接磁石１０Ａおよび組み付け磁石１０Ｂは、下面のＮ極から上面のＳ極に向かって、磁力線が形成される。つまり、隣接磁石１０Ａおよび組み付け磁石１０Ｂには、内側および外側の側面において、下方から上方に向かう磁力線が形成されている。このとき、組み付け磁石１０Ｂを隣接磁石１０Ａに近づけていくと（図１（Ａ）における実線矢印）、それぞれの磁力線によって反発力（図１（Ａ）における白抜き矢印）が発生する。

図１（Ｂ）に示すように、それぞれの磁力線によって反発力が発生している隣接磁石１０Ａおよび組み付け磁石１０Ｂの上方から組み付け用治具２０を、隣接磁石１０Ａおよび組み付け磁石１０Ｂに載置する。組み付け用治具２０は、本体２１と、支持部２２と、鉄製ヨーク（継鉄）２５と、を具備している。支持部２２は、本体２１の上方に設けられている。鉄製ヨーク２５は、本体２１の内部に内蔵されている。ここで、ヨークとは、継鉄ともいい、磁気回路の一部となる鉄片のことである。本実施形態の鉄製ヨーク２５は軟鉄が用いられている。

隣接磁石１０Ａおよび組み付け磁石１０Ｂに上方から組み付け用治具２０が載置された状態では、隣接磁石１０Ａおよび組み付け磁石１０Ｂの磁気回路が鉄製ヨーク２５によって上方に延長され、隣接磁石１０Ａと組み付け磁石１０Ｂとの間の領域（隣接磁石１０Ａおよび組み付け磁石１０Ｂの内側の領域）は、上方を鉄製ヨーク２５によって閉鎖される構成となる。そのため、隣接磁石１０Ａおよび組み付け磁石１０Ｂでは、外側の磁力線の密度が大きくなり、内側の磁力線の密度が小さくなる。そして、隣接磁石１０Ａと組み付け磁石１０Ｂとの間に磁力線によって生じていた反発力は低減される。

図１（Ｃ）に示すように、組み付け磁石１０Ｂを隣接磁石１０Ａに近づけ、組み付け磁石１０Ｂの移動に伴い、組み付け用治具２０も組み付け磁石１０Ｂと同様に移動させる（図１（Ａ）における実線矢印）。このとき、隣接磁石１０Ａと組み付け磁石１０Ｂとの間に磁力線によって生じていた反発力は組み付け用治具２０によって低減されているため、抵抗なく組み付け磁石１０Ｂを隣接磁石１０Ａに近づけることができる。

図１（Ｄ）に示すように、組み付け磁石１０Ｂを隣接磁石１０Ａに密着させ、接着剤等で固定させる。そして、本実施形態の磁石組み付け方法を繰り返し実施することで、磁石積層または磁石帯等を製作することができる。

このような磁石組み付け方法によれば、近接して反発力の生じる組み付け磁石１０Ｂと隣接磁石１０Ａとの間に発生する磁場を制御することで、組み付け磁石１０Ｂと隣接磁石１０Ａとの反発力を抑制することができる。このようにして、本実施形態の磁石組み付け方法によれば、効率良く磁石を組み付けることができる。また、磁石組み付け作業時に遠距離からでも空中を飛んで結合するような場合もなく、磁石組み付け作業の安全性を向上できる。さらに、組み付け後の組み付け磁石１０Ｂと隣接磁石１０Ａとの密着度が向上し、組み付け後の磁石帯の磁場均一化および強磁力化を図ることができる。

図２を用いて、別の実施形態で用いる別の組み付け用治具３０について説明する。
別の組み付け用治具３０は、本体３１と、支持部３２と、鉄製ヨーク（継鉄）３５と、内蔵磁石３６と、を具備している。支持部３２は、本体３１の上方に設けられている。鉄製ヨーク３５は、本体３１の内部に内蔵されている。内蔵磁石３６は、本体３１の内部であって、鉄製ヨーク３５の下方に内蔵されている。内蔵磁石３６は、組み付けを実施する組み付け磁石１０Ｂおよび隣接磁石１０Ａの上方（内蔵磁石３６に面する側）の磁石極（Ｓ極）と反対極（Ｎ極）の磁石極を下方に向けて配置されている。

このような別の組み付け用治具３０を用いた磁石組み付け方法によれば、近接して反発力の生じる組み付け磁石１０Ｂと隣接磁石１０Ａとの間に発生する磁場を積極的に制御することで、組み付け磁石１０Ｂと隣接磁石１０Ａとの反発力を消去することができる。このようにして、本実施形態の磁石組み付け方法によれば、効率良く磁石を組み付けることができる。その他の効果は、組み付け用治具２０を用いた場合と同様である。

図３を用いて、本実施形態の磁石同士の組み付け方法を適用する永磁式溶湯攪拌装置に用いる大型磁石帯５０について説明する。
永磁式溶湯攪拌装置とは、例えば高温のアルミ溶湯を貯留する炉の外部から、大型磁石帯５０による磁力を炉内のアルミ溶湯に作用させ、溶湯内に渦電流を生じさせることにより攪拌する装置である。永磁式溶湯攪拌装置は、高温のアルミ溶湯に接触することがない簡易な構造でありながら、非常に大きい攪拌能力を持つ溶湯攪拌装置である。

大型磁石帯５０は、永磁式溶湯攪拌装置に設けられるものである。大型磁石帯５０は、磁石５０Ａ・磁石５０Ｂ・磁石５０Ｃ・・・・を積層して構成されるものである。本実施形態では、磁石５０Ａ・磁石５０Ｂ・磁石５０Ｃ・・・・は既製のネオジウム磁石としている。

図４を用いて、大型磁石帯５０の組み付け方法について説明する。
図４では、大型磁石帯５０の組み付け方法の工程について、図４（Ａ）〜図４（Ｅ）の順に示している。

図４（Ａ）に示すように、大型磁石帯５０は、組み付けベンチ６０において組み付けられるものとする。組み付けベンチ６０は、第１固定壁６１と、第２固定壁６２と、底板６３と、ベースプレート６４と、を具備している。第１固定壁６１、第２固定壁６２および底板６３は、非磁性体のＳＵＳで形成されている。ベースプレート６４は、底板６３上に設置され、移動用治具としてのコロ（図示略）が設けられている。ここで、本実施形態の大型磁石帯５０の組み付け方法では、磁石５０Ａ・磁石５０Ｂ・磁石５０Ｃ・・・・を、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の順に積層していくものとする。図４では、組み付け磁石５０Ｂを隣接磁石５０Ａに組み付けるものとする。

図４（Ｂ）に示すように、磁石誘導治具６５Ｘ・６５Ｙによって組み付け磁石５０Ｂを隣接磁石５０Ａに近づける。なお、図４（Ｂ）では、組み付け磁石５０Ｂを隣接磁石５０Ａに組み付ける前に、下段において磁石帯５０Ｐが組み付けられているものとする。磁石誘導治具６５Ｘは、非磁性体のＳＵＳで形成される角棒であって、Ｘ方向において磁石５０Ａ・磁石５０Ｂを押すことによって移動させる治具である。同様に、磁石誘導治具６５Ｙは、非磁性体のＳＵＳで形成される角棒であって、Ｙ方向において磁石５０Ａ・磁石５０Ｂを押すことによって移動させる治具である。磁石誘導治具６５Ｘ・６５Ｙによって組み付け磁石５０Ｂは、組み付け磁石５０Ｂと隣接磁石５０Ａとの反発力の影響の小さい位置まで隣接磁石５０Ａに近づけることができる。

図４（Ｃ）に示すように、隣接磁石５０Ａおよび組み付け磁石５０Ｂの上方から上述した組み付け用治具２０を、隣接磁石１０Ａおよび組み付け磁石１０Ｂに載置する。なお、上述した別の組み付け用治具３０を用いても良い。このとき、Ｘ方向における隣接磁石１０Ａと組み付け磁石１０Ｂとが組み付けられるときに密着する、隣接磁石５０Ａおよび組み付け磁石５０Ｂのそれぞれの側面に磁石用接着剤７０を塗布する。また、同時に、組み付け磁石５０Ｂの底面にも磁石用接着剤７０を塗布する。

図４（Ｄ）に示すように、磁石誘導治具６５Ｘ・６５Ｙによって組み付け磁石５０Ｂを隣接磁石５０Ａと接触する位置まで移動して保持する。このとき、組み付け用治具２０によって組み付け磁石５０Ｂと隣接磁石５０Ａとの反発力は低減されているため、抵抗なく組み付け磁石５０Ｂを隣接磁石５０Ａと接触する位置まで移動して保持できる。

図４（Ｅ）に示すように、磁石用接着剤７０が乾燥し、組み付け磁石５０Ｂが隣接磁石５０Ａに固定されれば、磁石誘導治具６５Ｘ・６５Ｙを取り外す。そして、次の組み付け磁石５０Ｃを同様にしてＸ方向に組み付け、最終的には大型磁石帯５０が完成される。なお、大型磁石帯５０は、完成後にはベースプレート６４のコロを利用して永磁式溶湯攪拌装置まで移動され、取り付けられる。

このような永磁式溶湯攪拌装置の組み付け方法によれば、効率良く磁石を組み付けることができる。また、組み付け後の磁石５０Ａ・磁石５０Ｂ・磁石５０Ｃ・・・・同士の密着度が向上し、組み付け後の大型磁石帯５０の磁場均一化および強磁力化を図ることができる。

本実施形態の第１固定壁６１、第２固定壁６２および底板６３、ならびに、磁石誘導治具６５Ｘ・６５Ｙは、非磁性体のＳＵＳとする構成としたが、これに限定されない。非磁性体であって必要な強度を有していれば良い。例えば、真鍮またはアルミでも代替えできる。

１０Ａ 隣接磁石
１０Ｂ 組み付け磁石
２０ 組み付け用治具
２５ 鉄製ヨーク
３０ 別の組み付け用治具
３５ 鉄製ヨーク
３６ 内蔵磁石
５０ 大型磁石帯
５０Ａ 隣接磁石
５０Ｂ 組み付け磁石
６０ 組み付けベンチ
６４ ベースプレート
６５Ｘ 磁石誘導治具（Ｘ方向）
６５Ｙ 磁石誘導治具（Ｙ方向）
７０ 磁石用接着剤

Claims (1)

1. それぞれの磁力線によって反発力が発生する複数の磁石同士を近接させて密着させる磁石同士の組み付け方法であって、
   一方の磁石における所定の極の面をベース面に組付け、他方の磁石における前記所定の極と同じ極の面を前記ベース面に当接させた状態で、一方の磁石に対して他方の磁石を接近させ、
   近接した一方の磁石と他方の磁石とに対して、前記ベース面と対向する側から一の鉄製ヨークを一方の磁石と他方の磁石とに跨って取り付けることによって、一方の磁石と他方の磁石との間の領域を前記鉄製ヨークによって閉鎖して、一方の磁石と他方の磁石との間にそれぞれの磁力線によって発生する反発力を抑制し、
   一方の磁石と他方の磁石とをさらに接近させて密着させる、
   磁石同士の組み付け方法。

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