JPH07322598A - 磁石ベルト用磁気回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 大きな吸着力を発生するのに最適な形状を有
する磁石ベルト用の磁気回路を提供する。 【構成】 磁石７のレール２対向面のヨーク６側端部と
ヨーク６のレール２吸着面の磁石７側端部との距離
（Ｌ）と磁石７の磁化方向の厚さ（ｔ）とをＬ≧０．７
ｔとし、かつ磁石７が配置されたヨーク６面とヨーク６
のレール２吸着面との距離（Ｌｙ）に対してＬｙ＞ｔと
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁石ベルト輸送システ
ム（ＢＴＭ）に使われる磁石ベルト用の磁気回路に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、輸送需要の比較的小さな箇所に適
する輸送システムとして、磁石を応用したシステム構成
がシンプルな磁石ベルト輸送システム（ＢＴＭ）の開発
が進められている。ＢＴＭは、車上に動力を持たせ、磁
石ベルトと磁性レールの吸着力を利用して車両に推力を
与えるものである（磁石と鉄片が吸着した時に発生する
大きな磁気摩擦力を利用する）。磁石ベルト上には、複
数個の磁気回路が配置されている。この磁気回路は、ヨ
ークと、ヨーク上に固着された永久磁石とから構成され
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来では、磁気回路の
形状は、主に、その取付部周囲の取合いから決められて
おり、磁気回路の効率という点は考慮されておらず、大
きな吸着力を発生するのに最適な磁気回路の形状は追求
されていなかった。この結果、ＢＴＭ全体としての性能
が低下してしまっていた。

【０００４】そこで、本発明は、前記従来技術の問題点
に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、大
きな吸着力を発生するのに最適な形状を有する磁石ベル
ト用の磁気回路を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、表面の複数位置に配置された断面略コ
の字形のヨークと、このヨーク上に配置され、かつ吸着
方向と同方向に磁化された磁石とを有し、地上に固定さ
れたレールに吸着しながら回転することにより車両に推
力を与える磁石ベルトにおいて、前記磁石のレール対向
面のヨーク側端部と前記ヨークのレール吸着面の磁石側
端部との距離（Ｌ）と前記磁石の磁化方向の厚さ（ｔ）
とをＬ≧０．７ｔとし、かつ前記磁石が配置されたヨー
ク面と前記ヨークのレール吸着面との距離（Ｌｙ）に対
してＬｙ＞ｔとした。さらに、前記磁石ベルトにおい
て、Ｌ≧ｔとし、かつＬｙ＞ｔとすることが好ましい。

【０００６】

【作用】上記本発明では、磁石のレール対向面のヨーク
側端部とレールに吸着するヨーク面の磁石側端部との距
離（Ｌ）を、磁石の磁化方向の厚さ（ｔ）の７０％以上
（好ましくは同寸法以上）とした。まず、Ｌとｔとの間
の関係を説明する。磁気回路（図１参照）において、磁
石（７）とヨーク（６）とレール（２）とからなる磁路
長（ｌ１）と、磁石（７）とヨーク（６）とからなる磁
路長（ｌ２）とを比較した場合、Ｌの値が小さすぎると
磁路長（ｌ１）＞磁路長（ｌ２）となるため、レールと
ヨーク吸着面の間を流れる磁束（Φｇ）は小さくなり、
吸着力（Ｆ）が低下してしまう。よって、レールとヨー
ク吸着面を流れる磁束量を増加させ、かつ吸着力（Ｆ）
が大きくなるように、Ｌを最適な値に設定する必要があ
る。そこで、Ｌと吸着力（Ｆ）との関係についての実験
を行ったところ、Ｌが磁石の磁化方向の厚さ（ｔ）の７
０％以上（好ましくは同寸法以上）の時に大きな吸着力
（Ｆ）を発生することがわかった。これは、Ｌの値が
０．７ｔ以上好ましくはｔ以上の時にレールとヨーク吸
着面の間を流れる磁束（Φｇ）が増加して吸着力が増大
することを意味すると考えられる。次に、Ｌｙとｔとの
関係を説明する。磁石が永久磁石の場合は比較的脆い材
料で形成されているので耐衝撃性と耐摩耗性の点から、
および電磁石の場合は耐摩耗性の点から、磁石自体が直
接にレールと接触することを避ける必要がある。そのた
めＬｙをｔよりも大きく設定した。このようにすれば、
レールは断面略コの字形のヨークの上面と接触し、磁石
自体とは直接接触しない。これにより、耐衝撃性と耐摩
耗性を向上することができる。このように、本発明で
は、Ｌ≧０．７ｔでかつＬｙ＞ｔ、好ましくは、Ｌ≧ｔ
でかつＬｙ＞ｔの条件を満たす磁気回路を磁石ベルトに
使用することにより、磁石の利用効率が向上し、常に吸
着力を最大に維持することが可能になる。この結果、Ｂ
ＴＭ全体の性能が向上する。

【０００７】

【実施例】本発明の実施例を図により説明する。本発明
の磁気回路が適用される車両の全体構成を図４に示す。
車両１は、地上に固定された鉄製のレール２に沿って走
行する。この車両１には、磁石ベルト３が取り付けられ
ている。この磁石ベルト３の両端には、プーリー４がそ
れぞれ設けられている。このプーリー４は、図５に示す
ように、モーター５によって駆動される。このプーリー
４がモーター５によって駆動されることにより、磁石ベ
ルト３が回転するようになっている。

【０００８】磁石ベルト３は、レール２の側面に配置さ
れる。この際、磁石ベルト３をレール２の片面にのみ配
置（片側吸着）してもよいし、両面に配置（両側吸着）
してもよい。そして、磁石ベルト３がレール２に吸着
し、磁石ベルト３がモーター５の駆動により回転する
と、大きな磁気摩擦力が発生し、車両１が推力を得てレ
ール２に沿って走行する。

【０００９】磁石ベルト３の裏面断面は、図６に示すよ
うに、凹凸状に形成されており、この凹凸部（３０ａ，
３０ｂ）がプーリー４（図４参照）の側面と係合する。
この状態でプーリー４を回転させれば、磁石ベルト３の
裏面の凹凸部（３０ａ，３０ｂ）とプーリー４の側面と
が噛み合って、磁石ベルト３が一定方向に回転する。磁
気回路１００は、このような形状を有する磁石ベルト３
の表面に複数個配置されている。

【００１０】磁気回路１００は、図８に示すように、磁
石ベルト３の裏面の凹部３０ａのスペースを利用して固
定部材８０により磁石ベルト３の表面に固定してもよい
し、図７に示すように、プロフィル７０を介して磁石ベ
ルト３の表面に融着により固定してもよい。固定部材８
０により磁気回路１００を固定するタイプ（図８）で
は、磁気回路１００は磁石ベルト３の裏面の凹部３０ａ
に対応するベルト表面位置に取り付けられる。一方、プ
ロフィル７０により磁気回路１００を固定するタイプ
（図７）では、磁気回路１００は磁石ベルト３の裏面の
凸部３０ｂに対応するベルト表面位置に取り付けられ
る。

【００１１】次に、磁石ベルト３の表面に配置された磁
気回路１００の構成を図１及び図２により説明する。こ
こで、図１は、磁気回路１００の右半分の断面を示し、
図２は、磁気回路１００の全体の断面を示す。磁気回路
１００は、断面略コの字形のヨーク６と、このヨーク６
に固着された磁石７とで構成されている。磁石７は、ヨ
ーク６上にエポキシ系の接着剤などにより固定されてい
る。また、磁石７は、電磁石あるいは永久磁石であり、
例えば、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系の永久磁石（Ｒ：Ｎｄ，Ｐｒ等
の希土類元素の１種以上）が使用される。ヨーク６とし
ては、公知の軟質磁性材料を使用できるが、例えば、純
鉄、軟鉄、炭素鋼や低合金鋼等の普通鋼、構造用特殊
鋼、工具鋼、フェライト系やマルテンサイト系のステン
レス鋼等の公知の鉄鋼材料およびパーマロイ等のＦｅ−
Ｎｉ合金、コバールなどのＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の鉄
系材料を好ましく使用できる。

【００１２】この磁石７は、レール２に対する吸着力
（Ｆ）の方向と同方向に磁化されている。このヨーク６
の両端部６ｂと磁石７の端部との間には磁気空隙８が設
けられている。図２に示すように、磁石７から発生した
磁束Ａは、ヨーク６の両端部６ｂとヨーク６の下部６ａ
を通る。本発明では、磁石７の上面端部とヨーク６の端
部６ｂ上面との距離（Ｌ）を、磁石７の磁化方向の磁化
方向の厚さ（ｔ）の７０％以上（好ましくは同寸法以
上）に設定した。つまり、本発明の磁気回路１００は、
Ｌ≧０．７ｔ好ましくはＬ≧ｔの条件を満たすものであ
る。

【００１３】というのは、図１の磁気回路において、磁
石７とヨーク６とレール２とからなる磁路長（ｌ１）
と、磁石７とヨーク６とからなる磁路長（ｌ２）とを比
較した場合、Ｌの値が小さすぎると磁路長（ｌ１）＞磁
路長（ｌ２）となるため、レール２とヨーク６の吸着面
の間を流れる磁束（Φｇ）は小さくなり、吸着力（Ｆ）
が低下してしまう。よって、レール２とヨーク６の吸着
面を流れる磁束量を増加させ、かつ吸着力（Ｆ）が大き
くなるように、Ｌを最適な値に設定する必要がある。そ
こで、Ｌと吸着力（Ｆ）との関係についての実験（詳細
は後述する。）を行ったところ、Ｌが磁石７の磁化方向
の厚さ（ｔ）の７０％以上（好ましくは同寸法以上）の
時に大きな吸着力（Ｆ）を発生することがわかった。こ
のような理由で、本発明の磁気回路１００では、上述の
ように、Ｌ≧０．７ｔ好ましくはＬ≧ｔの条件を設定し
たのである。

【００１４】以下、Ｌと吸着力（Ｆ）との関係について
の実験結果を図３に示す。但し、Ｌｙ＝４．０（ｍ
ｍ）、ｔ＝３．０（ｍｍ）の場合である。このＬｙは、
磁石７の下面（ヨーク６の下部６ａとの接触面）とヨー
ク６の端部６ｂの上面との距離である。磁石（永久磁
石）７としては、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系の焼結型永久磁石
（日立金属（株）製ＨＳ−３７ＢＨ）を使用した。

【００１５】図３から明らかなように、Ｌ≒１．８（ｍ
ｍ）の時には、Ｆ＝３８．５（ｋｇ）となり吸着力
（Ｆ）は最小となる。そして、Ｌが大きくなるにしたが
って吸着力（Ｆ）も増大し、Ｌ≒３．０（ｍｍ）（Ｌｇ
＝３．０ｍｍ，Ｌｇ：図１の磁気空隙８の間隔）の時に
最大（Ｆ＝４８．５ｋｇ）となる。Ｌをこれよりも大き
くすると、吸着力（Ｆ）は徐々に低下する傾向を示す
が、充分に実用に耐え得る範囲内にある。

【００１６】このように、Ｌ≒３．０（ｍｍ）の時に吸
着力（Ｆ）は最大（Ｆ＝４８．５ｋｇ）となる。吸着力
（Ｆ）が最大値を示すＬの値（約３．０ｍｍ）は、磁石
７の厚さ（ｔ）とほぼ等しい。また、図３から、Ｌ≧
３．０（ｍｍ）の時に、吸着力（Ｆ）は、４８．５〜４
７．２（ｋｇ）となり大きな吸着力が得られることがわ
かる。この実験結果から、Ｌが磁石７の厚さ（ｔ）以上
の時に大きな吸着力（Ｆ）が発生すると言える。これ
は、Ｌの値がｔ以上の場合に、レール２とヨーク６の吸
着面間を流れる磁束（Φｇ）が増加するために吸着力
（Ｆ）が増大することを意味すると考えられる。

【００１７】ところで、図３において、吸着力が最大と
なるのは、Ｌ≒ｔ（＝３ｍｍ）であるが、ＢＴＭへの利
用を考えると、この最大吸着力（４８．５ｋｇ）に対し
て約±１０％の範囲では利用可能である。よって、本実
施例では、利用可能な吸着力が約４３ｋｇ以上となるＬ
の範囲としてはＬ≧２ｍｍとなる。上述したように、吸
着力（Ｆ）が最大となるのは、Ｌ≧ｔ（＝３．０ｍｍ）
であるが、利用可能な範囲としてＬ≧２ｍｍを適用でき
ることを考慮すれば、ｔに対して−３０％程度であって
もよいのである。よって、Ｌ≧０．７ｔの条件を満足す
れば吸着力（Ｆ）が実用に耐え得る範囲内となるのであ
る。

【００１８】また、図３のＬ＞４．７の範囲においても
本発明が適用できることは当然である。すなわち、本発
明においては、コンパクトでかつ吸着力を最大とする磁
気回路形状とすることが極めて重要であるが、図３にお
いて、Ｌ＞４．７の領域はコンパクトな形状にややなり
にくいという不具合を有しているものの、本発明の磁石
ベルト用の磁気回路の取付けに際して十分な取付けスペ
ースがある場合には本発明を適用することに実用上何ら
問題はない。

【００１９】次に、ｔとＬｙとの関係を説明する。磁石
７は、上述のように、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系の永久磁石が好ま
しく使用される。この磁石７が永久磁石の場合は、比較
的脆い材料で形成されているので、磁石７自体が直接に
レール２と接触すると破損してしまう他、摩耗の可能性
がある。また、電磁石等の非脆性の材料からなる場合に
おいても直接接触すると摩耗してしまう問題を生じる。
よって、磁石７自体が直接レール２に接触するのを回避
する必要がある。そこで、Ｌｙをｔより大きく設定し
た。このようにすれば、レール２はヨーク６の上面と接
触し磁石７自体とは直接接触しない。もし、Ｌｙ＝ｔの
関係を満たすと、ヨーク６の上面だけでなく磁石７の上
面もレール２と接触してしまい、上述の問題が発生する
からである。

【００２０】ここで、従来の磁気回路としては、例え
ば、（Ｌ＝１．９ｍｍ，Ｌｙ＝４．２ｍｍ，Ｌｇ＝１．
５ｍｍ，ｔ＝３．０ｍｍ）の形状のものが使用されてい
たが、この場合の吸着力（Ｆ）は２８ｋｇ程度と本発明
に比較して極めて低い値である。本発明では、このよう
に、従来レベルよりも大きな吸着力が得られるので、従
来レベルの吸着力で走行可能な磁石ベルト３を本発明の
条件で製作した場合には、従来レベルに比較して、磁気
回路１００の体積自体を小さくでき、ＢＴＭの軽量化を
達成できるのである。

【００２１】なお、本実施例においては、Ｌｙ＝４．０
（ｍｍ）、ｔ＝３．０（ｍｍ）の場合におけるＬと吸着
力（Ｆ）との関係を説明したが、前述した如く、Ｌ≧
０．７ｔおよびＬｙ＞ｔ（好ましくはＬ≧ｔおよびＬｙ
＞ｔ）を満足すれば、Ｌｙおよびｔの寸法が変化して
も、本発明を適用した磁石ベルト用磁気回路を製作する
ことができる。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、Ｌ≧０．７ｔでかつＬ
ｙ＞ｔ、好ましくはＬ≧ｔおよびＬｙ＞ｔの条件を満た
す磁気回路を磁石ベルトに使用することにより、磁石の
利用効率が向上し常に吸着力を最大に維持することがで
き、ＢＴＭの軽量化が図れ、ＢＴＭ全体の性能を向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る磁気回路の構成を示す図（右半分
の断面図）である。

【図２】本発明に係る磁気回路の構成を示す図（全体の
断面図）である。

【図３】ＬとＦとの関係についての実験結果を示す図で
ある。

【図４】本発明が適用される車両の全体構成を示す図で
ある。

【図５】磁石ベルトの駆動方法を示す図である。

【図６】磁石ベルトの構成を示す図である。

【図７】磁気回路が配置された磁石ベルトの構成を示す
図である。

【図８】他の磁気回路が配置された磁石ベルトの構成を
示す図である。

【符号の説明】

１ 車両 ２ レール ３ 磁石ベルト ６ ヨーク ７ 磁石 １００ 磁気回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面の複数位置に配置された断面略コの
   字形のヨークと、このヨーク上に配置され、かつ吸着方
   向と同方向に磁化された磁石とを有し、地上に固定され
   たレールに吸着しながら回転することにより車両に推力
   を与える磁石ベルトにおいて、 前記磁石のレール対向面のヨーク側端部と前記ヨークの
   レール吸着面の磁石側端部との距離（Ｌ）と前記磁石の
   磁化方向の厚さ（ｔ）とをＬ≧０．７ｔとし、かつ前記
   磁石が配置されたヨーク面と前記ヨークのレール吸着面
   との距離（Ｌｙ）に対してＬｙ＞ｔとしたことを特徴と
   する磁石ベルト用磁気回路。
2. 【請求項２】 前記磁石ベルトにおいて、Ｌ≧ｔとし、
   かつＬｙ＞ｔとしたことを特徴とする請求項１に記載の
   磁石ベルト用磁気回路。