JP2007208024A - 磁気回路 - Google Patents

Abstract

【課題】永久磁石と励磁コイルを備えた磁気回路であって、励磁コイルへ通電し、少ない消費電力で磁気作用面を励磁状態と非励磁状態に切り換えることが可能で、永久磁石として磁気特性に優れているが材質的に脆いフェライト磁石や希土類磁石を使用しても、永久磁石の破損が生じない磁気回路を提供すること
【解決手段】第１のヨークと第２のヨークに囲まれた円柱状の穴内に永久磁石または永久磁石組立体を回転可能に配置し、励磁コイルへの瞬時の通電により永久磁石または永久磁石組立体を回転させることで磁気的な接続を切り換え、永久磁石または永久磁石組立体の磁極面と第1のヨークおよび第２のヨークの接続面との衝突を無くして永久磁石の破損を防ぎ、永久磁石からの磁束が磁気作用面を通過する励磁状態と通過しない非励磁状態とに切り換えられるように構成した。
【選択図】 図５

Description

本発明は、永久磁石と励磁コイルを含む磁気回路であって、励磁コイルに通電することにより、磁気作用面を磁界の発生する励磁状態と磁界の発生しない非励磁状態とに切り換えることが可能な磁気回路に関する。

磁気作用面を励磁状態と非励磁状態とに切り換えることが可能な磁気回路を有する従来装置の第１の例として、励磁コイルと鉄心を備えた所謂電磁石装置がある。電磁石装置は励磁コイルに通電を継続することで励磁状態を維持し、通電しないことで非励磁状態を維持する装置である。電磁石装置は構造が簡単で遠隔操作も容易である。しかし、電磁石装置は励磁状態を維持するために通電を継続するので多量の電気エネルギーを必要とし、地球環境にやさしい装置とはいえない。また、励磁コイルの通電を長時間継続すると、励磁コイルの温度を上昇させ、電気抵抗を増加させ、電流を減少させるので、磁気的能力が低下する。これを防ぐために冷却装置を付随させると、装置の構造は複雑になり費用も増加し、さらにエネルギーを必要とする。

従来装置の第２の例として、永久磁石とヨークを備えた所謂永久磁石装置がある。永久磁石装置は励磁状態を維持するのに電気エネルギーを必要としないが、励磁状態と非励磁状態との切り換えは永久磁石やヨークを人の力で回転又は移動させて行うのが一般的であり、装置の遠隔操作が難しく人の力を及ぼせる範囲に使用が限定される。

さらに従来装置の第３の例として、励磁コイルと永久磁石の両方を備えた、実用新案出願公告平２−３５７４５号に示されている装置（リフティングマグネット）がある。これは、上下に対向して配置された一対のヨークにそれぞれ電磁コイル（励磁コイルに同じ）を装着するとともに、上下ヨークの間に横方向に方向性をもたせた永久磁石鋼を前記電磁コイルの電磁力で上下方向に移動可能に配置し、前記永久磁石鋼の両端部に、該永久磁石鋼の上下厚みよりも高さ寸法の大きい軟鋼部材を固着し、これによって該永久磁石鋼が前記上下ヨークと接触せずに前記軟鋼部材のみが前記上下ヨークと当接するようにし、前記電磁コイルの励磁反転操作による前記永久磁石鋼との吸引、反発作用により、前記永久磁石鋼を前記上下ヨーク間で移動せしめて下ヨークの下端で被吊上材料の吸着釈放を行わしめることを特徴とするものである。

従来装置の第３の例は、永久磁石の磁気力で磁性材料の吸着保持を行う（即ち、励磁状態を維持する）ので、電磁コイルに絶えず通電する必要が無く、吸着釈放の切り換え（即ち、励磁状態と非励磁状態との切り換え）時にのみ、電磁コイルに通電して永久磁石を移動させるだけでよい。この切り換えは瞬時に行われるので瞬時の通電で十分である。従って、この第３の例は、第１の例に比べて消費電力の少ない装置であり、また、第２の例に比べて遠隔操作が容易である。
実用新案出願公告平２−３５７４５号

従来装置の第１の例では消費電力が大きすぎ、従来装置の第２の例では遠隔操作が難しい。従来装置の第３の例では、永久磁石は固着された軟鋼部材に挟まれており、吸着釈放の切り換え時に永久磁石が上下ヨークに直接接触しないとはいえ、永久磁石も軟鋼部材と一緒に移動して上下ヨークに衝突するので、その衝撃が永久磁石にも加わり、永久磁石は破損し易い。特に、フェライト磁石や希土類磁石のように磁気特性に優れているが材質的に脆い永久磁石は、この第３の例においては極めて破損しやすく、ほとんど使用することができない。

本発明の目的は、励磁状態と非励磁状態に切り換えることが可能な磁気回路であって、切り換え時にのみ電磁コイルへ通電するだけでよく、消費電力の少ない磁気回路であり、遠隔操作も容易であり、特にフェライト磁石や希土類磁石のように磁気特性に優れているが材質的に脆い永久磁石を使用しても永久磁石の破損が生じない磁気回路を提供することである。

本発明の磁気回路は、第１の磁気作用面を有する第1のヨークと、第２の磁気作用面を有し第１のヨークと磁気的に絶縁されている第２のヨークと、第１および第２のヨークに囲まれた円柱状の穴内に回転可能に配置されている永久磁石または永久磁石組立体と、励磁コイルとを含み、励磁コイルへ通電して永久磁石または永久磁石組立体を回転させ、永久磁石または永久磁石組立体の磁極面と、円柱状の穴の内面に露出している第1のヨークおよび第２のヨークの接続面との磁気的な接続を切り換え、第１および第２の磁気作用面を磁界の発生する励磁状態と磁界の発生しない非励磁状態とに切り換えることが可能であるという特徴を有する。

本発明の磁気回路に於いては、励磁コイルに通電し起磁力を発生させることで、第１および／または第２のヨークを電磁石にすることができ、円柱状の穴の内面に露出させている接続面をＮ極またはＳ極にすることができる。すると、永久磁石または永久磁石組立体の磁極面のＮ極およびＳ極は、それぞれ反発力を受ける接続面のＮ極およびＳ極から遠ざかり、それぞれ吸引力を受ける接続面のＳ極およびＮ極の方に回転するので、磁極面と接続面の磁気的な接続を切り換えることができる。この時、励磁コイルの起磁力が十分であれば、永久磁石または永久磁石組立体の回転は瞬時に起こるので、励磁コイルへの通電は瞬時でよい。磁極面と接続面の磁気的な接続が切り換わった後は、励磁コイルへの通電が無くとも、永久磁石の磁気力により励磁状態と非励磁状態を安定に保持することができる。本発明の磁気回路の種々の構造と作用については、実施例において詳細に述べる。

本発明の磁気回路は、励磁コイルへの瞬時の通電により励磁状態と非励磁状態とに切り換えることが可能であり、消費電力の少ない磁気回路である。また、遠隔操作も容易である。更に、永久磁石または永久磁石組立体の回転により磁気的な接続が切り換わるので、磁極面と接続面が衝突することが無く、特にフェライト磁石や希土類磁石のように磁気特性に優れているが材質的に脆い永久磁石を使用しても永久磁石の破損が生じない、という効果を有する。

図１から図４に本発明の実施例１として磁気回路１０を示す。この磁気回路１０は通常リフティングマグネット等と呼ばれている装置のものである。（あるいは、マグネットベースとかマグネットホルダーと呼ばれているものとしても良い。）その外形は概略直方体形であり、下面に、磁性体を吸着保持する吸着面（即ち磁気作用面）を有する。ただし、図では、通常のリフティングマグネットの上部に配置されている釣り上げ用のアイボルトまたはねじ穴等は省略してある。図１と図３は永久磁石の中心を通る垂直方向の断面図であり、図１は図２の１−１断面である。図２は永久磁石の中心を通る水平方向の断面図であり、図１の２−２断面である。図４は正面図である。

まず、磁気回路１０の構造について説明する。図１を参照するに、第1のヨーク１１は第１の磁気作用面１２を有し、第２のヨーク１３は第２の磁気作用面１４を有している。第1のヨーク１１と第２のヨーク１３は非磁性材料からなるセパレーター１５、１６によって磁気的に絶縁されている。第1のヨーク１１と第２のヨーク１３およびセパレーター１５、１６に囲まれて、水平方向に伸びる円柱状の穴１７があり、その穴内に露出している第1のヨークおよび第２のヨークの面部分がそれぞれ接続面Ａおよび接続面Ｅである。

永久磁石２０は、円柱状の穴１７の内面と合うように円柱状の側面部を有し、円柱状の穴１７内にその中心軸を回転軸として回転可能に配置されている。永久磁石２０は、円柱状の側面部が磁極面２０ａ（図１ではＮ極）および２０ｂ（図１ではＳ極）となるように磁化されている。従って、磁極面２０ａ、２０ｂが円柱状の穴１７の内面で接続面Ａおよび接続面Ｅと磁気的な接続を行える。磁極面２０ａ、２０ｂ以外の側面は平面状に切り欠かかれている。

励磁コイル２３は、第1のヨーク１１の一部を囲んで配置されており、図示されていない電源につながっている。励磁コイル２３は、第1のヨーク１１の中に埋め込まれているものの、第1のヨーク１１は、励磁コイル２３の内側を通過するが、外側は通過しないように配置されている。磁気回路１０の上面には非磁性材料からなる上面板２４が配置され、励磁コイル２３を保護するとともに、上面に何か磁性材料が接触しても第1のヨーク１１と第２のヨーク１３の磁気的な接続が起こらないようにしている。下面には非磁性材料からなる下面板２５が配置され、励磁コイル２３を保護するとともに、下面に何か磁性材料が接触しても第1のヨーク１１と第２のヨーク１３の磁気的な接続が起こらないようにしている。

図２を参照するに、永久磁石２０の回転軸方向の両端部に回転軸部２８、２９が配置されている。回転軸部２８、２９は、それぞれ永久磁石２０を把持するための把持部２８ａ、２９ａを有する。回転軸部２８、２９は、それぞれ軸受け部３０、３１で支持されている。軸受け部３０、３１は、それぞれ非磁性材料からなる正面板２６、背面板２７に配置されている。正面板２６と背面板２７は、励磁コイル２３を保護するとともに、正面と背面において何か磁性材料が接触しても第1のヨーク１１と第２のヨーク１３の磁気的な接続が起こらないようにしている。

図２と図４を参照するに、回転軸部２８の外側に突出した部分には、ハンドル３２が取り付けられている。また、ハンドル３２の回転（即ち永久磁石２０の回転）を制限するストッパー３３、３４が正面板２６に配置されている。ストッパー３３、３４は、それぞれねじ３３ａ、３４ａを回して、その先端部３３ｂ、３４ｂの突出長さを調節することができる。しかし、回転軸部２８、２９とハンドル３２が配置されていない場合には、永久磁石２０の回転を制限するストッパーとして、第１のヨーク１１の下面および第２のヨーク１３の右側面から円柱状の穴１７の内面に突出するねじを配置し、永久磁石２０の側面の平面状に切り欠かかれている部分に当たるようにすることもできるが、あまり好ましくは無い。

次に、磁気回路１０の作用と効果について説明する。図１を参照するに、永久磁石のＮ極面２０ａが接続面Ａに、Ｓ極面２０ｂが接続面Ｅに磁気的に接続している。従って、永久磁石２０の磁束はＮ極面２０ａから矢印３５の向きに通過し、第1のヨーク１１、第１の磁気作用面１２、磁性体４０、第２の磁気作用面１４、第２のヨーク１３を経て永久磁石のＳ極面２０ｂに戻る。即ち、図１は、第１および第２の磁気作用面に磁界が発生し磁性体４０を吸着保持することができる励磁状態である。

図１の励磁状態を非励磁状態に切り換えるには、励磁コイル２３へ通電して、接続面ＡがＮ極、第１の磁気作用面１２がＳ極となるようにする。第１の磁気作用面１２のＳ極は、磁性体４０を経て、第２のヨーク１３の接続面ＥをＳ極にする。すると、永久磁石のＮ極面２０ａは接続面ＡのＮ極から磁気的な反発力を受け、永久磁石のＳ極面２０ｂは接続面ＥのＳ極から磁気的な反発力を受けるので、永久磁石２０は回転を始める。この時、永久磁石２０の回転が図１において必ず時計回りに起こるようにするには、永久磁石のＮ極面２０ａとＳ極面２０ｂが水平位置に在るよりも、予め少し時計回りに回転した位置に在るようにストッパー３３の先端部３３ｂ（図４参照）を少し長めに突出させておくと良い。これで、永久磁石は時計回りに回転し、ほぼ９０度回転したところでハンドル３２がストッパー３４の先端部３４ｂに当たり止まる。この状態が、図３に示した非励磁状態である。

図３を参照するに、永久磁石のＮ極面２０ａとＳ極面２０ｂは、それぞれセパレーター１５，１６を挟んで接続面Ａと接続面Ｅの両方にほぼ等しく接続している。即ち、永久磁石のＮ極面２０ａとＳ極面２０ｂの左側半分は第1のヨーク１１によって磁気的に短絡されており、磁束は矢印３６の向きに通過する。また、永久磁石のＮ極面２０ａとＳ面極２０ｂの右側半分は第２のヨーク１３によって磁気的に短絡されており、磁束は矢印３７の向きに通過する。従って、図３は、第１および第２の磁気作用面に通過する磁束が無く、第１および第２の磁気作用面に磁界の発生しない（即ち、吸着力の発生しない）非励磁状態を示している。非励磁状態では吸着保持されていた磁性体４０は釈放される。

図３の非励磁状態を図１の励磁状態に切り換えるには、励磁コイル２３へ上記と逆向きに通電して、接続面ＡがＳ極、第１の磁気作用面１２がＮ極となるようにする。すると、永久磁石のＮ極面２０ａは接続面ＡのＳ極から磁気的な吸引力を受け、永久磁石２０は反時計回りにほぼ９０度回転し、ハンドル３２がストッパー３３の先端部３３ｂに当たり止まる。永久磁石のＮ極面２０ａ全体が接続面Ａと磁気的な接続をし、Ｓ極面２０ｂ全体が接続面Ｅと磁気的な接続をすることになる。この状態が、図１に示した励磁状態である。

磁気回路１０においては、励磁状態と非励磁状態との切り換えは、励磁コイル２３への通電方向を切り換えるだけでよいから遠隔操作が容易である。また、励磁コイル２３の起磁力が十分であれば、永久磁石２０の回転は瞬時に起こり、磁極面と接続面の磁気的な接続が切り換わった後は、励磁コイル２３への通電が無くとも、永久磁石２０の磁気力により励磁状態と非励磁状態を安定に維持することができるので、励磁コイル２３への通電は瞬時でよい。従って、磁気回路１０は消費電力の少ない磁気回路である。

さらに、磁気回路１０においては、永久磁石２０は中心軸の周りに回転するだけであり、接続面Ａおよび接続面Ｅとの衝突は起こらないので、永久磁石２０が破損することは無い。特にフェライト磁石や希土類磁石のように磁気特性に優れているが材質的に脆い永久磁石を使用しても永久磁石の破損が生じない。更に好ましくは、ハンドル３２が当たるストッパー３３および３４の先端部３３ｂおよび３４ｂにゴムやばね等の衝撃吸収部材を配置することもできる。

尚、磁気回路１０を図１に示す励磁状態に切り換えた後も、励磁コイル２３への通電を継続することができる。これにより、第１および第２の磁気作用面に発生する磁界を強めて、磁性体４０をさらに強く吸着保持することができる。さらに、これとは逆向きに励磁コイル２３へ弱く通電して、第１および第２の磁気作用面に発生する磁界を弱めることもできる。また、ハンドル３２に外部から思いがけない力が作用して永久磁石２０を回転させないように、ハンドル３２にロック機構を取り付けることもできる。

磁気回路１０を図３に示す非励磁状態に切り換えた後も、被吸着物である磁性体４０の材質に起因する磁化が原因で吸着力が残留し、磁性体４０の釈放が困難になる場合がある。このような場合には、図４に示したストッパー３４の先端部３４ｂを少し短めに突出させて、ハンドル３２の回転（即ち永久磁石２０の回転）を垂直位置よりも時計回りに少し余計に回転させて止めると良い。こうすると、接続面Ａに接続する永久磁石のＳ極面２０ｂの面積がＮ極面２０ａの面積よりも大きくなり、接続面Ｅに接続する永久磁石のＮ極面２０ａの面積がＳ極面２０ｂの面積よりも大きくなる。従って、第１の磁気作用面には弱いＳ極が発生し、第２の磁気作用面には弱いＮ極が発生して、磁性体４０に対して吸着保持されていた時とは逆の磁界が作用することになり、磁性体４０の材質に起因する磁化が相殺され釈放が容易になる。

図５から図７に本発明の実施例２として磁気回路５０を示す。この磁気回路５０も通常リフティングマグネット等と呼ばれている装置のものである。その外形は概略直方体形であり、下面に、磁性体を吸着保持する吸着面（即ち磁気作用面）を有する。ただし、図では、通常のリフティングマグネットの上部に配置されている釣り上げ用のアイボルトまたはねじ穴等は省略してある。図５と図７は永久磁石の中心を通る垂直方向の断面図であり、図５は図６の５−５断面である。図６は永久磁石の中心を通る水平方向の断面図であって、図５の６−６断面である。

まず、磁気回路５０の構造について説明する。図５を参照するに、第1のヨーク５１は、側板部５２、上接続部５３、下接続部５４を有し、側板部５２の下面に第１の磁気作用面５５を有している。第２のヨーク５６は下面に第２の磁気作用面５７を有している。第1のヨークの上接続部５３と下接続部５４と第２のヨーク５６は非磁性材料からなるセパレーター６１、６２、６３によって磁気的に絶縁されている。第1のヨークの上接続部５３と下接続部５４と第２のヨーク５６およびセパレーター６１、６２、６３に囲まれて、水平方向に伸びる円柱状の穴６４がある。円柱状の穴６４内に露出している上接続部５３と下接続部５４の面部分がそれぞれ接続面Ｂ１および接続面Ｂ２であり、円柱状の穴６４内に露出している第２のヨークの面部分が接続面Ｅである。

励磁コイル６５は、第1のヨーク５１の側板部５２と上接続部５３の境界部を囲んで配置されており、図示されていない電源につながっている。励磁コイル６５は、第1のヨークの中に埋め込まれているが、磁気回路５０の製作にあたっては、第1のヨーク５１の側板部５２を２点鎖線の位置で切り離した形で組み立て、励磁コイル６５を配置した後に側板部５２をねじ等で取り付けることができる。非磁性材料からなる上面板６６が、磁気回路５０の上面に配置され、励磁コイル６５を保護するとともに、上面に何か磁性材料が接触しても第1のヨーク５１と第２のヨーク５６の磁気的な接続が起こらないようにしている。

永久磁石組立体６９は、円柱状の穴６４内にその中心軸を回転軸として回転可能に配置されている。永久磁石組立体６９は、中央に永久磁石７０を有し、永久磁石７０の左右の磁極面にはそれぞれ磁性材料からなる磁極部材７１、７２が配置されている。磁極部材７１、７２の外側端面は、円柱状の穴６４の内面と合うように円柱状の側面形状を有する磁極面７１ａ、７２ａである。また、永久磁石組立体６９は、非磁性材料からなるカバー７３、７４を有し、永久磁石７０を保護している。

図６を参照するに、永久磁石組立体６９の回転軸方向の両端部に非磁性材料からなる回転軸部７５、７６が配置されている。回転軸部７５、７６は、それぞれ永久磁石組立体６９を把持するための把持部７５ａ、７６ａを有する。把持部７５ａ、７６ａは、両方とも磁極部材７１、７２にねじ等で結合されている。回転軸部７５、７６は、それぞれ軸受け部７７、７８で支持されている。軸受け部７７、７８は、それぞれ非磁性材料からなる正面板６７、背面板６８に配置されている。正面板６７と背面板６８は、励磁コイル６５を保護するとともに、正面と背面において何か磁性材料が接触しても第1のヨーク５１と第２のヨーク５６の磁気的な接続が起こらないようにしている。回転軸部７５の外側に突出した部分には、ハンドル７９を取り付けても良い。しかし、回転軸部７５、７６およびハンドル７９は配置されなくとも良い。

次に、磁気回路５０の作用と効果について説明する。図５を参照するに、永久磁石組立体６９の一方の磁極面７１ａ（図５ではＮ極）が接続面Ｂ１に、他方の磁極面７２ａ（図５ではＳ極）が接続面Ｅに磁気的に接続している。従って、永久磁石組立体６９の磁束はＮ極面７１ａから矢印８１の向きに通過し、第1のヨーク５１、第１の磁気作用面５５、磁性体８５、第２の磁気作用面５７、第２のヨーク５６を経て永久磁石組立体６９のＳ極面７２ａに戻る。即ち、図５は、第１および第２の磁気作用面に磁界が発生し磁性体８５を吸着保持することができる励磁状態である。

図５の励磁状態を非励磁状態に切り換えるには、励磁コイル６５へ通電して、接続面Ｂ１がＮ極、第１の磁気作用面５５および接続面Ｂ２がＳ極となるようにする。第１の磁気作用面５５のＳ極は、磁性体８５を経て、第２のヨーク５６の接続面ＥをＳ極にする。この時、永久磁石組立体のＮ極面７１ａは接続面Ｂ１のＮ極から磁気的な反発力を受け、近くの接続面Ｂ２のＳ極から磁気的な吸引力を受ける。また、永久磁石組立体のＳ極面７２ａは接続面ＥのＳ極から磁気的な反発力を受け、近くの接続面Ｂ１のＮ極から磁気的な吸引力を受ける。従って、永久磁石組立体６９は、図５において反時計回りに９０度回転し、Ｎ極面７１ａが接続面Ｂ２のＳ極と磁気的に接続し、Ｓ極面７２ａが接続面Ｂ１のＮ極と磁気的に接続して止まる。この状態が、図７に示した非励磁状態である。永久磁石組立体６９の回転後は、励磁コイル６５への通電を止めても非励磁状態が維持される。

図７を参照するに、永久磁石組立体のＮ極面７１ａは接続面Ｂ２と磁気的に接続しており、永久磁石組立体のＳ極面７２ａは接続面Ｂ１と磁気的に接続しているので、永久磁石組立体６９は第1のヨーク５１によって磁気的に短絡されており、磁束は矢印８２の向きに通過する。従って、図７は、第１の磁気作用面５５および第２の磁気作用面５７に磁界の発生しない（即ち、吸着力の発生しない）非励磁状態を示している。非励磁状態では吸着保持されていた磁性体８５は釈放される。

図７の非励磁状態を図５の励磁状態に切り換えるには、励磁コイル６５へ上記と逆向きに通電して、接続面Ｂ１がＳ極、第１の磁気作用面５５および接続面Ｂ２がＮ極となるようにする。この時、永久磁石組立体のＮ極面７１ａは接続面Ｂ２のＮ極から磁気的な反発力を受け、近くの接続面Ｂ１のＳ極から磁気的な吸引力を受ける。従って、永久磁石組立体６９は、図７において時計回りに９０度回転し、図５の励磁状態になる。

磁気回路５０においては、励磁状態と非励磁状態との切り換えは、励磁コイル６５への通電方向を切り換えるだけでよいから遠隔操作が容易である。また、励磁コイル６５の起磁力が十分であれば、永久磁石組立体６９の回転は瞬時に起こり、磁極面と接続面の磁気的な接続が切り換わった後は、励磁コイル６５への通電が無くとも、永久磁石の磁気力により励磁状態と非励磁状態を安定に維持することができるので、励磁コイル６５への通電は瞬時でよい。従って、磁気回路５０は消費電力の少ない磁気回路である。

さらに、磁気回路５０においては、永久磁石組立体６９は中心軸の周りに回転するだけであり、永久磁石組立体６９と接続面Ｂ１、Ｂ２、Ｅとの衝突は起こらないので、永久磁石７０が破損することは無い。特にフェライト磁石や希土類磁石のように磁気特性に優れているが材質的に脆い永久磁石を使用しても永久磁石７０の破損が生じない。

尚、磁気回路５０を図５に示す励磁状態に切り換えた後も、励磁コイル６５への通電を継続することができる。これにより、第１および第２の磁気作用面に発生する磁界を強めて、磁性体８５をさらに強く吸着保持することができる。さらに、これとは逆向きに励磁コイル６５へ弱く通電して、第１および第２の磁気作用面に発生する磁界を弱めることもできる。

磁気回路５０を図７に示す非励磁状態に切り換えた後も、被吸着物である磁性体８５の材質に起因する磁化が原因で吸着力が残留し、磁性体８５の釈放が困難になる場合がある。このような場合には、非励磁状態にする際に励磁コイル６５へ通電したのと同じ向きで更に少し大きめの通電を瞬間的に行うと良い。これにより、第１の磁気作用面５５にはさらに強いＳ極が発生し、第２の磁気作用面５７にはさらに強いＮ極が発生して、磁性体８５に対して吸着保持されていた時とは逆のさらに強い磁界が作用することになり、磁性体８５の材質に起因する磁化が相殺され釈放が容易になる。

ハンドル７９を取り付けてある場合は、その回転により、永久磁石組立体６９の回転位置を確認することができ、ハンドル７９を使用して永久磁石組立体６９を手動で回転することもできる。また、ハンドル７９に外部から思いがけない力が作用して永久磁石組立体６９を回転させないように、ハンドル７９にロック機構を取り付けても良い。

尚、磁気回路５０の図５に示した構造を、図５の６−６断面を鏡面として、第1のヨークの上接続部５３と下接続部５４、セパレーター６１および励磁コイル６５を上下に反転させた構造に変更しても、磁気回路５０と同様の作用および効果を示すものとなる。

図８に本発明の実施例３として磁気回路１００を示す。この磁気回路１００も通常リフティングマグネット等と呼ばれている装置のもので、実施例２の磁気回路５０と類似しており、その外形は概略直方体形であり、下面に、磁性体を吸着保持する吸着面（即ち磁気作用面）を有する。図８は、図５と同じく永久磁石の中心を通る垂直方向の断面図である。なお、永久磁石の中心を通る水平方向の断面図については、図６とほとんど同じになるので、図示しない。

まず、磁気回路１００の構造について説明する。図８を参照するに、第1のヨーク１０１は、上板部１０２、側板部１０３、上接続部１０４、中接続部１０５、下接続部１０６を有し、側板部１０３の下面に第１の磁気作用面１０７を有している。第２のヨーク１０８は下面に第２の磁気作用面１０９を有している。第1のヨークの上接続部１０４、中接続部１０５、下接続部１０６および第２のヨーク１０８は、非磁性材料からなるセパレーター１１１、１１２、１１３、１１４によってそれぞれ磁気的に絶縁されており、これらに囲まれて水平方向に伸びる円柱状の穴１１６がある。この円柱状の穴１１６内に露出している上接続部１０４、中接続部１０５、下接続部１０６の面部分がそれぞれ接続面Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３であり、円柱状の穴１１６内に露出している第２のヨーク１０８の面部分が接続面Ｅである。

励磁コイル１１７は、第1のヨークの上板部１０２と上接続部１０４の境界部を囲んで配置されており、励磁コイル１１８は、第1のヨークの側板部１０３と中接続部１０５の境界部を囲んで配置されており、両励磁コイルは図示されていない電源につながっている。両励磁コイル１１７と１１８は、第1のヨークの中に埋め込まれているが、図８に示した磁気回路１００の製作にあたっては、第1のヨーク１０１の上板部１０２と側板部１０３を２点鎖線の位置で切り離した形で組み立て、励磁コイル１１７と１１８を配置した後に上板部１０２と側板部１０３をねじ等で取り付けることができる。また、第1のヨーク１０１の上板部１０２と第２のヨーク１０８との磁気的な絶縁のために、セパレーター１１５が配置されている。

永久磁石組立体１１９は、円柱状の穴１１６内にその中心軸を回転軸として回転可能に配置されている。永久磁石組立体１１９は、実施例２の磁気回路５０における永久磁石組立体６９と同じものである。即ち、永久磁石１２０の左右の磁極面にはそれぞれ磁性材料からなる磁極部材１２１、１２２が配置されている。磁極部材１２１、１２２の外側端面は、円柱状の穴１１６の内面と合うように円柱状の側面形状を有する磁極面１２１ａ、１２２ａである。また、永久磁石組立体１１９は、非磁性材料からなるカバー１２３，１２４を有し、永久磁石１２０を保護している。

図示されてはいないが、永久磁石組立体１１９の回転軸方向の両端部には非磁性材料からなる回転軸部が配置されている。以下、回転軸部等の構造については、実施例２で説明した図６の構造と同じであるので、図６についての説明を参照されたい。

次に、磁気回路１００の作用と効果について説明する。図８を参照するに、永久磁石組立体１１９の一方の磁極面１２１ａ（図８ではＮ極）が接続面Ｃ２に、他方の磁極面１２２ａ（図８ではＳ極）が接続面Ｅに磁気的に接続している。従って、永久磁石組立体１１９の磁束はＮ極面１２１ａから第1のヨークの中接続部１０５、側板部１０３、第１の磁気作用面１０７、磁性体１３５、第２の磁気作用面１０９、第２のヨーク１０８を経て永久磁石組立体１１９のＳ極面１２２ａに戻る。即ち、図８は、第１および第２の磁気作用面に磁界が発生し磁性体１３５を吸着保持することができる励磁状態である。

図８の励磁状態を非励磁状態に切り換えるには、例えば、励磁コイル１１７へ通電して、接続面Ｃ１がＳ極となるようにする。すると、接続面Ｃ２および接続面Ｃ３はＮ極となる。永久磁石組立体のＮ極面１２１ａは、接続面Ｃ２および接続面Ｃ３のＮ極から磁気的な反発力を受け、接続面Ｃ１のＳ極から磁気的な吸引力を受ける。従って、永久磁石組立体１１９は、図８において時計回りに９０度回転し、Ｎ極面１２１ａは接続面Ｃ１のＳ極と磁気的に接続し、Ｓ極面１２２ａは接続面Ｃ３のＮ極と磁気的に接続して止まる。この状態が、磁気回路１００の非励磁状態である。永久磁石組立体１１９の回転後は、励磁コイル１１７への通電を止めても永久磁石の磁気力により非励磁状態が維持される。

前記の非励磁状態においては、永久磁石組立体１１９の磁束はＮ極面１２１ａから第1のヨークの上接続部１０４、上板部１０２、側板部１０３、下接続部１０６を経て永久磁石組立体１１９のＳ極面１２２ａに戻る。即ち、磁束は第1のヨーク１０１によって短絡されるので、第１および第２の磁気作用面に磁界が発生せず、磁性体を吸着保持することができない。

前記の非励磁状態を励磁状態に切り換えるには、励磁コイル１１８へ通電して、接続面Ｃ２がＳ極となるようにする。すると、接続面Ｃ１および接続面Ｃ３はＮ極となる。永久磁石組立体のＮ極面１２１ａは、接続面Ｃ１のＮ極から磁気的な反発力を受け、接続面Ｃ２のＳ極から磁気的な吸引力を受ける。従って、永久磁石組立体１１９は、図８において反時計回りに９０度回転し、Ｎ極面１２１ａは接続面Ｃ２のＳ極と磁気的に接続し、Ｓ極面１２２ａは接続面Ｅと磁気的に接続して止まる。この状態が、図８に示した磁気回路１００の励磁状態である。永久磁石組立体１１９の回転後は、励磁コイル１１８への通電を止めても永久磁石の磁気力により励磁状態が維持される。

磁気回路１００においては、励磁状態と非励磁状態との切り換えに際し、励磁コイル１１７と励磁コイル１１８への通電を使い分けることで、上述のごとく永久磁石組立体１１９の回転方向を定めることができる。そして、励磁状態と非励磁状態との切り換えは、励磁コイル１１７と励磁コイル１１８への通電を行うだけで良いから、磁気回路１００は遠隔操作が容易である。また、永久磁石組立体１１９の回転は瞬時に起こり、励磁状態と非励磁状態が切り換わった後は、励磁コイルへの通電が無くとも、永久磁石１２０の磁気力により励磁状態と非励磁状態を安定に維持することができるので、励磁コイルへの通電は瞬時でよく、磁気回路１００は消費電力の少ない磁気回路である。

しかし、磁気回路１００を励磁状態に切り換えた後も、励磁コイル１１８への通電を継続することができる。これにより、第１および第２の磁気作用面に発生する磁界を強めて、磁性体１３５をさらに強く吸着保持することができる。さらに、これとは逆向きに励磁コイル１１８へ弱く通電して、第１および第２の磁気作用面に発生する磁界を弱めることもできる。

さらに、永久磁石組立体１１９は中心軸の周りに回転するだけであり、永久磁石組立体１１９と接続面Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｅとの衝突は起こらないので、永久磁石１２０は破損することが無い。特にフェライト磁石や希土類磁石のように磁気特性に優れているが材質的に脆い永久磁石を使用しても永久磁石１２０の破損が生じない。

磁気回路１００の励磁状態と非励磁状態の切り換えについては、上述のごとく、励磁コイル１１７と励磁コイル１１８を別々に使用したが、両方の励磁コイルを同時に使用することもできる。例えば、図８の励磁状態を非励磁状態に切り換えるには、励磁コイル１１７に通電して接続面Ｃ１をＮ極にし、同時に励磁コイル１１８に通電して接続面Ｃ２をＮ極にする。すると、接続面Ｃ３はＳ極になり、永久磁石組立体１１９は反時計回りに９０度回転し、Ｎ極面１２１ａは接続面Ｃ３のＳ極と磁気的に接続し、Ｓ極面１２２ａは接続面Ｃ１のＮ極と磁気的に接続して止まる。この状態も、やはり、磁気回路１００の非励磁状態である。この時、励磁コイル１１７と励磁コイル１１８への通電は、第１の磁気作用面１０７をＳ極にするので、磁性体１３５に対して吸着保持されていた時とは逆の磁界を及ぼし、磁性体１３５の磁化による残留吸着力を相殺し、釈放を容易にすることができる。

さらに、前記非励磁状態を励磁状態に切り換えるには、励磁コイル１１７と励磁コイル１１８に同時に通電して接続面Ｃ１と接続面Ｃ２をＳ極にすればよい。すると、接続面Ｃ３はＮ極になり、永久磁石組立体１１９は時計回りに９０度回転し、Ｎ極面１２１ａは接続面Ｃ２と磁気的に接続し、Ｓ極面１２２ａは接続面Ｅと磁気的に接続して止まり、磁気回路１００は励磁状態となる。

また、磁気回路１００は、励磁コイルを２個有するので、もしもどちらかの励磁コイルに故障が発生しても、残りの励磁コイルを使用することができ、故障への対応が容易である。
また、励磁コイルは、第1のヨーク１０１の側板部１０３と下接続部１０６との境界部を囲んで配置しても良いし、第２のヨーク１０８の接続面Ｅを囲むように配置しても良い。

本発明の磁気回路は、リフティングマグネット、マグネットベース、マグネットホルダーの外にも、マグネットチャックや種々の磁気吸着保持装置、磁気選別機、磁化装置、磁気処理装置、磁気反発力応用装置など、磁界を利用する多くの装置に利用可能な磁気回路である。尚、本発明の磁気回路の利用に際しては、第1のヨークだけに磁気的に接続される第１のヨーク延長部材、または第２のヨークだけに磁気的に接続される第２のヨーク延長部材のどちらか一方、あるいは両方を配置し、利用に適した新たな形状の磁気作用面をヨーク延長部材によって形成することもできる。

本発明の磁気回路の実施例１の垂直方向の断面図（図２の１−１断面）であり、励磁状態を示している。 本発明の磁気回路の実施例１の水平方向の断面図（図１の２−２断面）である。 本発明の磁気回路の実施例１の垂直方向の断面図であり、非励磁状態を示している。 本発明の磁気回路の実施例１の正面図である。 本発明の磁気回路の実施例２の垂直方向の断面図（図６の５−５断面）であり、励磁状態を示している。 本発明の磁気回路の実施例２の水平方向の断面図（図５の６−６断面）である。 本発明の磁気回路の実施例２の垂直方向の断面図であり、非励磁状態を示している。 本発明の磁気回路の実施例３の垂直方向の断面図であり、励磁状態を示している。

符号の説明

１０、５０、１００：磁気回路
１１、５１、１０１：第１のヨーク
１２、５５、１０７：第１の磁気作用面
１３、５６、１０８：第２のヨーク
１４、５７、１０９：第２の磁気作用面
１７、６４、１１６：円柱状の穴
２０、７０、１２０：永久磁石
６９、１１９：永久磁石組立体
７１、７２、１２１、１２２：磁極部材
２３、６５、１１７、１１８：励磁コイル
１５、１６、６１、６２、６３、１１１、１１２、１１３、１１４、１１５：セパレーター
２８、２９、７５、７６：回転軸部
３２、７９：ハンドル
３３、３４：ストッパー

Claims (5)

1. 第１の磁気作用面を有する第1のヨークと、第２の磁気作用面を有し第１のヨークと磁気的に絶縁されている第２のヨークと、第１および第２のヨークに囲まれた円柱状の穴内に回転可能に配置されている永久磁石または永久磁石組立体と、励磁コイルとを含み、励磁コイルへ通電して永久磁石または永久磁石組立体を回転させ、永久磁石または永久磁石組立体の磁極面と、円柱状の穴の内面に露出している第1のヨークおよび第２のヨークの接続面との磁気的な接続を切り換え、第１および第２の磁気作用面を磁界の発生する励磁状態と磁界の発生しない非励磁状態とに切り換えることが可能な磁気回路。
2. 第1のヨークは円柱状の穴の内面で円周方向に関して１箇所に露出する接続面Ａを有し、第２のヨークは円柱状の穴の内面で円周方向に関して１箇所に露出する接続面Ｅを有し、
   励磁コイルへ通電して、永久磁石または永久磁石組立体の一方の磁極面が接続面Ａに接続し他方の磁極面が接続面Ｅに接続する励磁状態と、両方の磁極面のどちらもが接続面ＡとＥの両方に接続する非励磁状態とに切り換えることが可能な請求項１に記載の磁気回路。
3. 第1のヨークは円柱状の穴の内面で円周方向に関して２箇所に露出する接続面Ｂ１およびＢ２を有し、第２のヨークは円柱状の穴の内面で円周方向に関して１箇所に露出する接続面Ｅを有し、励磁コイルへ通電して、永久磁石または永久磁石組立体の一方の磁極面が接続面Ｂ１またはＢ２のどちらか一方に接続し他方の磁極面が接続面Ｅに接続する励磁状態と、一方の磁極面が接続面Ｂ１またはＢ２のうちのどちらか一方に接続し他方の磁極面が接続面Ｂ１またはＢ２のうちの他方に接続する非励磁状態とに切り換えることが可能な請求項１に記載の磁気回路。
4. 第1のヨークは円柱状の穴の内面で円周方向に関して３箇所に露出する接続面Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３を有し、第２のヨークは円柱状の穴の内面で円周方向に関して１箇所に露出する接続面Ｅを有し、励磁コイルへ通電して、永久磁石または永久磁石組立体の一方の磁極面が接続面Ｃ１またはＣ２またはＣ３のうちのどれか１つに接続し他方の磁極面が接続面Ｅに接続する励磁状態と、一方の磁極面が接続面Ｃ１またはＣ２またはＣ３のうちのどれか１つに接続し他方の磁極面が残りの２つの接続面のうちのどれか１つに接続する非励磁状態とに切り換えることが可能な請求項１に記載の磁気回路。
5. 永久磁石または永久磁石組立体には回転軸部が配置されている請求項１から４のいずれか１項に記載の磁気回路。
   

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