JPH09267604A

JPH09267604A - 磁石車輪

Info

Publication number: JPH09267604A
Application number: JP8079715A
Authority: JP
Inventors: Akio Kobayashi; 明男小林; Yoshihiko Kuriyama; 義彦栗山; Masaaki Tokunaga; 雅亮徳永; Kazumi Matsui; 一三松井
Original assignee: Hitachi Metals Ltd; Magnetic Transportation System Engineering Co
Current assignee: Magnetic Transportation System Engineering Co; Proterial Ltd
Priority date: 1996-04-02
Filing date: 1996-04-02
Publication date: 1997-10-14

Abstract

(57)【要約】【課題】Ｒリッチ相の偏析に伴う耐食性の低下やＲリ
ッチ相へのカーバイトやオキサイドの生成に伴う磁気特
性の低下の両面の改善を図ったＲ−Ｍ−Ｂ磁石。【解決手段】Ｒリッチ相にＧａ、Ｃ、Ｏ₂の複合組織
にすることがＲリッチ相の耐食性改善とＣ、Ｏ₂のＲリ
ッチ相への偏析に伴う磁気特性の低下を防ぎ、特にＧａ
の添加がＣやＯ₂の量の多い場合に有効である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、磁性を有
する走行路に沿って走行する走行体、または搬送装置に
設けられて、吸着回転することによりその走行体または
その搬送装置に磁気吸着される被搬送物を移動させる磁
石車輪に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平４−２９３６８８号公報には、磁
性材料からなる一対の車輪が車軸で連結され、その車軸
の少なくとも一部が永久磁石（例えば円柱状磁石）で構
成される磁気吸着車輪が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記、従来構成の磁石
車輪を図３および図４に示す。図３はその正面図であ
り、図４は図３のＢ−Ｂ線断面図である。図３、図４に
おいて、従来の磁石車輪２は、両方向に突出する車軸部
分２３ａ，２３ａ（２３ａ部分の寸法は外径１０ｍｍ×
軸方向長さ１０ｍｍである。）を有する一対の磁性体車
輪２１，２１（この車輪２１部分の寸法は外径４０ｍｍ
×軸方向の厚み１０ｍｍで、例えばＳＳ４００製。）を
設けるとともに、その車輪２１，２１の間に円柱状の永
久磁石２２（例えば、外径３８ｍｍ×軸方向の厚み５ｍ
ｍのＮｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石等。）を配置した構造となって
いる。永久磁石２２は、その厚み方向に磁極Ｎ，Ｓが形
成されている。しかし、上記図３、図４では、車軸２３
が一対の車軸部分２３ａ，２３ａと永久磁石２２とで構
成されるため、車軸２３の強度が不足であるという問題
点を有する。この強度不足は、車軸２３が一対の車軸部
分２３ａに分割されていることおよび永久磁石２２と車
軸部分２３ａの連結が困難であることによる。さらに、
永久磁石２２から発する磁束のうち、吸着面１００側の
磁束ｆ₁は吸着力向上に寄与するが、永久磁石２２の中
央部から発する磁束ｆ₂の吸着力向上への寄与は非常に
小さく、永久磁石２２の発生磁束のうちで吸着力に活用
されていない磁束ｆ₂が存在するという問題点を有す
る。また、従来の磁石車輪では、磁石車輪と磁性を有す
る走行路または被搬送物との接触界面の形態についての
配慮不足から、磁石車輪と磁性を有する走行路または被
搬送物との接触面積（吸着面積）が十分に形成されにく
い場合が発生する。この際には、上記接触界面で漏れ磁
束が多く発生するので、磁石車輪の吸着力が低下してし
まうという問題がある。本発明は、上記従来の磁石車輪
における車軸強度の不足、有効磁束（ｆ₁）の不足およ
び漏れ磁束の問題を踏まえて、配設される永久磁石の体
積当たりの磁気吸着力の大きな磁石車輪を提供すること
を課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明では、上記課題を
達成するために、車軸と、車軸回りに配置される永久磁
石および車輪とを備えるとともに、前記の永久磁石と車
軸との間に吸着力に寄与しない上記磁束ｆ₂を抑制する
作用を有する空隙を設けている。

【０００５】次に、本発明では、固定された磁性を有す
る走行路に沿って走行する台車に設けられて、その走行
路上を吸着回転することにより前記台車に推力が付与さ
れる磁石車輪であって、強磁性材料で形成される一対の
車輪を前記台車の車軸まわりに設けるとともに、その一
対の車輪の間に少なくとも１つの永久磁石を隣接配置
し、さらに、前記の永久磁石と車軸との間に吸着力に寄
与しない上記磁束ｆ₂を抑制する作用を有する空隙を設
けている。

【０００６】次に、本発明では、固定された搬送装置に
設けられて、その搬送装置の搬送方向に吸着回転するこ
とにより磁性を有する被搬送物を吸着搬送させる磁石車
輪であって、強磁性材料で形成される一対の車輪を前記
搬送装置の車軸まわりに設けるとともに、その一対の車
輪の間に少なくとも１つの永久磁石を隣接配置し、さら
に、前記の永久磁石と車軸との間に吸着力に寄与しない
上記磁束ｆ₂を抑制する作用を有する空隙を設けてい
る。上記本発明によれば、上記の空隙部を設けること
で、その磁石車輪に配設される永久磁石体積当たりで換
算した磁気吸着力の大きな磁石車輪を提供することがで
きる。

【０００７】また、上記本発明では、車輪と車軸との接
合部界面（例えば、車輪部の内周面側など。）に、温度
２０℃での電気抵抗率が１０^-4Ω・ｍ以上の電気的抵抗
体を設けることが好ましい。この電気的抵抗体の存在に
より、例えば、導電性の金属強磁性材料からなる車輪部
に集電機能を付与するとともに、その磁石車輪に配設さ
れる永久磁石の体積当たりの磁気吸着力を向上できる。
温度２０℃での電気抵抗率が１０^-4Ω・ｍ以上となり得
る材料としては、例えば、テフロン、ウレタン、ナイロ
ンなどの公知の合成樹脂；酸化物、窒化物、炭化物など
の公知のセラミックス材料等が挙げられる。

【０００８】また、上記本発明では、磁石車輪の磁気吸
着力を大きくするため、磁性を有する走行路または被搬
送物と接する車輪部の外郭形態をその走行路または被搬
送物の外郭形態に近似することが好ましい。特に、その
走行路または被搬送物の表面形態に応じて、車輪部の外
郭は直線および／または曲線の形態が好ましい。

【０００９】特に、磁性を有する走行路または被搬送物
の外郭形態を曲率半径Ｒ₁の凸曲線、車輪部の外郭形態
を曲率半径Ｒ_y1の凹曲線とした場合、１０Ｒ₁＞Ｒ_y1≧
Ｒ₁であるように構成することが好ましい。また、磁性
を有する走行路または被搬送物の外郭形態を曲率半径Ｒ
₂の凹曲線、車輪部の外郭形態を曲率半径Ｒ_y2の凸曲線
とした場合、Ｒ₂≧Ｒ_y2＞0.1Ｒ₂であるように構成する
ことが好ましい。

【００１０】また、上記永久磁石の形状はリング状、扇
状、台形状、矩形状、円柱状（好ましくはこれら形状の
もので板状のものがよい。）のうちから選択される１種
または２種以上の形状のものが実用的である。また、永
久磁石の材質は希土類磁石（基本組成を表わす一般式で
ＲＣｏ₅系，Ｒ₂Ｃｏ₁₇系、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系、Ｓｍ−Ｆｅ
−Ｎ系など；ここでＲはＹを含む希土類元素の内の１種
または２種以上）、フェライト磁石、アルニコ磁石など
の公知の永久磁石材料の１種または２種以上を使用して
形成できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明を下記実施例により詳細に
説明する。図１は本発明の磁石車輪の一実施例を示す正
面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。図
１、図２において、非磁性の車軸１３（この部分は外径
１０ｍｍ×軸方向長さ４５ｍｍであり、例えば、ＳＵＳ
３０４製。）が、１つのリング状永久磁石１２（外径３
８ｍｍ×内径２０ｍｍ×軸方向厚み５ｍｍの寸法を有
し、例えば、上記図３、図４の永久磁石２２と同一磁石
特性である日立金属（株）製Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系異方性燒
結磁石ＨＳー３０ＢＶ等。）と、その永久磁石１２を両
側から挟んだ一対の強磁性の車輪１１，１１（外径４０
ｍｍ×内径１０ｍｍ×軸方向厚み１０ｍｍの寸法を有
し、例えば、ＳＳ４００製。）とで構成される部分の軸
部にはめ込まれ、固定されて本発明の磁石車輪１が構成
されている。また、車軸１３の軸方向両端部は突出され
るとともに、永久磁石１２の磁極Ｎ，Ｓは車軸１３の軸
方向に平行に形成されている。そして、車軸１３の外径
部分と車輪１１，１１の内径部分とは密着して配置され
るが、車軸１３の外径面と永久磁石１２の内径面との間
には空隙部１５を設け、吸着力向上に寄与しない磁束ｆ
₂を抑制し、吸着力向上に寄与する磁束ｆ₁を増大してい
ることが本発明の特徴である。なお、図１では空隙部１
５を設けない場合に発生する上記磁束ｆ₂を便宜上点線
で示している。空隙部１５は外径２０ｍｍ×内径１０ｍ
ｍ×その軸方向厚み５ｍｍの占有空間であり、上記の通
り、磁石車輪１において、上記磁束ｆ₂がその空隙部１
５によって抑制されるので、永久磁石１２からの発生磁
束のうち磁石車輪１の吸着力に寄与する有効磁束ｆ₁が
増加し、磁石車輪１の吸着力を大にできる。なお、車軸
１３は分割されていない一体物であり、強度上の問題は
ない。上記本発明の磁石車輪１を磁性を有する走行路で
ある鉄板１００（縦５５ｍｍ×横５０ｍｍ×厚み２０ｍ
ｍの寸法を有し、例えばＳＳ４００製。）の上面に置
き、磁石車輪１と鉄板１００との間の磁気吸着力を測定
したところ、吸着力は２０．６ｋｇｆであり、永久磁石
１２の体積当たりの磁気吸着力に換算すると５．０ｋｇ
ｆであった。

【００１２】次に、上記従来の磁石車輪２と上記鉄板１
００との間の磁気吸着力を、上記磁石車輪１と同様の条
件で測定したところ、吸着力は２７．２ｋｇｆであっ
た。永久磁石２２の体積当たりの磁気吸着力に換算する
と４．８ｋｇｆになる。すなわち、上記本発明の磁石車
輪１では従来の磁石車輪２に比べて、配設されている永
久磁石の体積当たりの磁気吸着力で比較すると、４％の
吸着力の向上が達成されている。

【００１３】次に、図５は本発明の磁石車輪の他の例を
示す平面図であり、図６は図５のＣ−Ｃ線断面図であ
る。図５、図６において、磁石車輪３は、強磁性の車軸
３３（外径１０ｍｍ×軸方向の長さ４５ｍｍで、例え
ば、ＳＳ４００製。）のまわりに上記磁石車輪１と同様
の永久磁石１２を挟んで一対の車輪３１（外径４０ｍｍ
×内径１６ｍｍ×軸方向厚み１０ｍｍの寸法を有し、例
えば、ＳＳ４００製。）が固設されるとともに、車輪３
１の内径面側に電気的抵抗体３４（例えば、ウレタン樹
脂製。）を層状に設けて、この電気的抵抗体３４を介し
て車軸３３と車輪３１とを連結している。ここで、抵抗
体３４の電気抵抗率は２０℃において２×１０¹¹Ω・ｍ
である。また、車軸３３と永久磁石１２との間には上記
磁石車輪１と同様の空隙部１５が設けられている。そし
て、上記磁石車輪１，２と同様の条件で、磁石車輪３を
上記鉄板１００の上面に置き、磁気吸着力を測定したと
ころ、吸着力は２１．９ｋｇｆであり、永久磁石１２の
体積当たりの磁気吸着力に換算すると５．３ｋｇｆであ
った。

【００１４】次に、上記磁石車輪３の応用例の一例を図
７の正面図、図８の側面図に各々示している。図７、図
８において、複数の支持車輪４４を有する走行台車４２
は、地上に固定された磁性を有する走行路４１（例え
ば、鉄鋼材料製の中空構造物等。）に沿って、原動機４
５および減速機４６により磁石車輪３の車軸３３を回転
駆動させて、走行路４１と磁石車輪３との間に作用する
磁気吸着力（磁気摩擦力）により、走行台車４２が走行
するように構成されている。なお、本実施例では、磁石
車輪３は固定された磁性を有する走行路４１に沿って走
行する台車４２に設けられているが、本発明はこれに限
定されず、移動自在の磁性を有する走行路に沿って走行
する台車に本発明の磁石車輪を設けるように構成しても
よい。

【００１５】次に、図１および図２に示す磁石車輪１に
おいて、リング状の上記永久磁石１２を用いる代わり
に、下記の４個の扇形状のフェライト磁石１８ａ，１８
ｂ，１８ｃ，１８ｄを用いて、図１および図２の車軸１
３の回りに配置させて本発明の磁石車輪を構成する例を
説明する。上記扇状磁石は、図２の点線で示す通り、１
体もののリング状磁石（例えば、外径３８ｍｍ×内径２
０ｍｍ×軸方向厚み５ｍｍであり、日立金属（株）製Ｙ
ＢＭ−５ＢＥ。）がその半径方向に等寸法に４分割さ
れ、その４分割された各扇状磁石は相互に貼着されてリ
ング状に形成されて車軸１３のまわりに配置されるが、
車軸１３との間には図１、図２の場合と同様に空隙部１
５が存在する。また、上記の各扇形状磁石の磁化方向
（Ｎ極、Ｓ極）はその厚さ方向になっている。この磁石
車輪の磁気吸着力は２．７ｋｇｆであり、永久磁石の体
積当たりの吸着力で０．６７ｋｇｆであった。この構成
において得られた前記吸着力０．６７ｋｇｆという値
は、この構成において上記空隙部１５を設けない場合に
比べて、永久磁石の体積当たりの吸着力が数％向上して
いることが確認された。

【００１６】次に、図９は本発明の磁石車輪の他の例を
示す正面図であり、図１０は図９のＤ−Ｄ線断面図であ
るがその１／４の部分図で示している。図９、図１０に
おいて、本発明の磁石車輪４は、強磁性の車軸５３（外
径３０ｍｍ×軸方向長さ１８０ｍｍで、例えばＳＳ４０
０製。）の回りに下記の永久磁石５２を挟んで一対の車
輪５１（外径１８０．４〜１９２ｍｍ×内径９８ｍｍ×
軸方向長さ２０ｍｍで、例えばＳＳ４００製。）を設
け、車軸５３と車輪５１とを電気的抵抗体５４（例えば
ウレタン樹脂製。）を介して連結する。なお、電気的抵
抗体５４は例えば車輪５１の内周面または車軸５３の外
周面に付設することができる。上記抵抗体５４の体積抵
抗率は２×１０¹¹Ω・ｍ（２０℃）である。また、永久
磁石５２は、図１０に示す通り、１２個の台形状永久磁
石（例えば、上辺23.5mm、下辺43.5mm、高さ37.0mm、厚
み8.0mmで、日立金属（株）製Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系異方性
燒結磁石HS-37BH等。）を車軸５３の回りに円周状（約
外径１７０ｍｍ、内径９０ｍｍ）に配置し、車軸５３と
永久磁石５２との間に空隙部５５（外径９０ｍｍ×内径
３０ｍｍ×軸方向厚み８ｍｍの占有空間である。）を設
けている。永久磁石５２の磁化方向（Ｎ極、Ｓ極）は図
示の通り、その厚さ方向になっている。上記磁石車輪４
の車輪５１の外周面５１ａを図示されない強磁性のパイ
プ（例えば、外径101.6mm×内径76mm×軸方向長さ600mm
で、SS400製。）の外面に密着させて置き、磁石車輪４
とその鉄製パイプとの間の磁気吸着力を測定した。な
お、図９に示す車輪５１の外周面５１ａの曲率半径Ｒ_y1
を、その鉄製パイプの曲率半径Ｒ₁＝50.8mmとほぼ同等
なＲ_y1＝51mmとした。測定された吸着力は２６３ｋｇｆ
であり、永久磁石５２の体積当たりの磁気吸着力で２．
２ｋｇｆが得られた。この２．２ｋｇｆという値は、図
９の構成において、空隙部５５を設けない場合に比べ
て、数％の永久磁石の体積当たりの磁気吸着力の向上に
相当する。ここで、本発明では磁性を有する走行路また
は被搬送物の外郭形態を曲率半径Ｒ₁の凸曲線、車輪部
の外郭形態を曲率半径Ｒ_y1の凹曲線とした場合、１０Ｒ
₁＞Ｒ_y1≧Ｒ₁を満足するように構成することが、走行路
面上または被搬送物の吸着面上において磁束の漏れを抑
えて磁石車輪の吸着力を大に維持する上で好ましい。
また、磁性を有する走行路または被搬送物の外郭形態を
曲率半径Ｒ₂の凹曲線、車輪部の外郭形態を曲率半径Ｒ
_y2の凸曲線とした場合、磁石車輪の吸着力を大に維持す
るために、上記と同様の理由で、Ｒ₂≧Ｒ_y2＞0.1Ｒ₂で
あるように構成することが好ましい。

【００１７】磁石車輪４の応用例の一例を図１１の正面
図および図１２の側面図に示している。図１１、図１２
において、地上６０に固定された搬送装置６は磁石車輪
４と電動機６２と動力伝達ベルト６３とを備えている。
磁性を有する被搬送物６４（例えば棒状またはパイプ状
の磁性体等。）は、電動機６２により回転される磁石車
輪４と被搬送物６４との間に作用する磁気吸着力（磁気
摩擦力）により、例えば、磁石車輪４を時計方向に回転
すると被搬送物６４を右方向に搬送させることができ
る。なお、本実施例においては、搬送装置６は地上に固
定されているが、本発明はこれに限定されず、例えば、
所定領域を所定の速度パターンで移動する移動体上に搬
送装置６を設置でき得ることは勿論である。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、下記の効果を奏する結
果、磁石車輪に配置される永久磁石の占有体積が小さ
く、したがって永久磁石の体積当たりの磁気吸着力の大
きな磁石車輪の製作が可能である。（１）磁石車輪を構成する永久磁石と車軸との間に空隙
部を設けているので、その空隙部分によって吸着力に寄
与しない磁束の発生が効果的に抑制される。（２）磁石車輪の吸着面側の近傍にまで永久磁石を配置
しているので、磁石車輪と磁性を有する走行路または被
吸着物との間の磁気抵抗が減少し、配設された永久磁石
体積当たりの磁気吸着力のより大きな磁石車輪を提供す
ることができ、工業的価値は極めて大きい。（３）磁性を有する走行路または被搬送物と接する磁石
車輪の吸着面の外郭形態をその走行路または被搬送物の
外郭形態に近似させることにより、その吸着面における
漏れ磁束量が低減されるので、磁気吸着力のさらなる向
上が可能である。特に、断面で曲線を有する走行路また
は被搬送物に使用する磁石車輪で、その効果が著しい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁石車輪の一実施例を示す正面図であ
る。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】従来の磁石車輪を示す正面図である。

【図４】図３のＢ−Ｂ断面図である。

【図５】本発明の磁石車輪の他の例を示す正面図であ
る。

【図６】図５のＣ−Ｃ線断面図である。

【図７】本発明の磁石車輪の応用の一例を示す正面図で
ある。

【図８】本発明の磁石車輪の応用の一例を示す側面図で
ある。

【図９】本発明の磁石車輪の他の例を示す正面図であ
る。

【図１０】図９のＤ−Ｄ線断面図である。

【図１１】本発明の磁石車輪の他の応用例を示す正面図
である。

【図１２】本発明の磁石車輪の他の応用例を示す側面図
である。

【符号の説明】

１，２，３，４磁石車輪、６搬送装置、１１，２
１，３１，５１車輪、１２，２２，５２永久磁石、
１３，２３，３３，５３車軸、１５空隙、４１走
行路、４４支持車輪、４５原動機、４６減速機、
６２電動機、６３ベルト、６４被搬送物、１０
０鉄板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者徳永雅亮埼玉県熊谷市三ケ尻5200番地日立金属株式会社磁性材料研究所内 (72)発明者松井一三東京都千代田区外神田１丁目17番４号磁石輸送システム開発株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車軸と、車軸回りに配置される永久磁石
および車輪とを備えるとともに、前記の永久磁石と車軸
との間に空隙を設けたことを特徴とする磁石車輪。
【請求項２】固定された磁性を有する走行路に沿って
走行する台車に設けられて、その走行路上を吸着回転す
ることにより前記台車に推力が付与される磁石車輪であ
って、強磁性材料で形成される一対の車輪を前記台車の車軸ま
わりに設けるとともに、その一対の車輪の間に少なくと
も１つの永久磁石を隣接配置し、さらに、前記の永久磁
石と車軸との間に空隙を設けたことを特徴とする磁石車
輪。
【請求項３】固定された搬送装置に設けられて、その
搬送装置の搬送方向に吸着回転することにより磁性を有
する被搬送物を吸着搬送させる磁石車輪であって、強磁性材料で形成される一対の車輪を前記搬送装置の車
軸まわりに設けるとともに、その一対の車輪の間に少な
くとも１つの永久磁石を隣接配置し、さらに、前記の永
久磁石と車軸との間に空隙を設けたことを特徴とする磁
石車輪。
【請求項４】車軸と車輪とを、温度２０℃での電気抵
抗率が１０^-4Ω・ｍ以上の電気抵抗体を介して連結した
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の磁
石車輪。
【請求項５】永久磁石の形状がリング状、扇状、台形
状、矩形状、円柱状のいずれかであることを特徴とする
請求項１乃至３のいずれかに記載の磁石車輪。
【請求項６】車軸の中心軸を含む断面図において、磁
性を有する走行路または被搬送物と接する車輪の外郭形
態が直線および／または曲線であることを特徴とする請
求項２または請求項３に記載の磁石車輪。
【請求項７】磁性を有する走行路または被搬送物の外
郭形態を曲率半径Ｒ₁の凸曲線、車輪部の外郭形態を曲
率半径Ｒ_y1の凹曲線とした場合、１０Ｒ₁＞Ｒ_y1≧Ｒ₁で
あることを特徴とする請求項６に記載の磁石車輪。
【請求項８】磁性を有する走行路または被搬送物の外
郭形態を曲率半径Ｒ₂の凹曲線、車輪部の外郭形態を曲
率半径Ｒ_y2の凸曲線とした場合、Ｒ₂≧Ｒ_y2＞0.1Ｒ₂で
あることを特徴とする請求項６に記載の磁石車輪。