JPH0529285U - 磁気回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 小形・軽量であって、しかも、高推力が得ら
れる磁気回路を提供する。 【構成】 一対の平板状ヨーク２ａ，２ｂを所定間隔を
おいて対向配置し、各ヨーク２ａ，２ｂの長手方向に沿
って複数個の永久磁石４ａ，４ｂを所定間隔をおいてか
つ異極性の磁極が対向する如く固着し、更に永久磁石４
ａ，４ｂ間の空隙長ｇが８５mmの時に、この空隙５にお
ける平均磁束密度を５０００Ｇ以上とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ヨークと永久磁石とを有する磁気回路に係り、特に台車方式リニア モータカーの車上界磁などに使用される磁気回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】

リニアモータで推進力を得て車両を走行させるリニアモータカーとしては、種 々の方式のものが検討されているが、その一つとして、界磁極を台車上に集中し て車上に配置し、地上に電機子コイルを配置したリニア同期モータを用いたもの が知られている。この方式は主電力を供給する側を地上に置くので（地上一次） 、車上機器が軽量化されるため、高速化に適している。

【０００３】 上記の車上界磁の構造としては、超電導磁石あるいは電磁石を用いることが最 初に検討されたが、前者には漏洩磁界が多いという問題があり、後者には、消費 電力が大きい、励磁コイルの冷却装置が必要となる等の問題があり、現時点では 実用化には至っていない。

【０００４】 そこで最近は、永久磁石を使用した車上界磁用磁気回路が検討されている（例 えば「ＪＲＥＡ １９９１年 ＶＯＬ．３４ Ｎｏ．１」参照）。このような磁 気回路としては、例えばコ字形に形成したヨークの内側に永久磁石をそれぞれ固 着し、永久磁石間に電磁子コイルを介装するための磁気空隙を形成した構造のも のが一般的である。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかるに前述した磁気回路は基本的には電磁石式界磁における励磁コイルを永 久磁石に置き換えただけのものであり、次に述べるような問題点がある。すなわ ち磁路を形成するためのヨークが、比重の大なる鉄鋼材料でコ字形に形成されて いるので、磁気回路の重量が大となる。したがって台車重量が大となるので、地 上に設置したコイルに流す電流を多くしないと、高速化に対応できないという問 題がある。 本考案は、このような問題点を解消し、軽量で、かつ、車上界磁に適した磁気 回路を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案は、前述のような問題点を解決するため、所定間隔をおいて対向配置さ れた一対の平板状ヨークと、前記ヨークの長手方向に沿って所定間隔をおいて配 置されかつ異極性の磁極が対向する如く前記各ヨークに固着された複数個のブロ ック状永久磁石とを有する磁気回路において、前記永久磁石間に形成された磁気 空隙が８５mmの場合に、この空隙における平均磁束密度を５０００Ｇ以上とする 、という技術的手段を採用した。

【０００７】

【作用】

磁路となるヨークを一対の平板状ヨークを対向配置して形成するので、ヨーク の重量を従来よりも小さくすることができる。また永久磁石間の磁気空隙長が８ ５mmの時に、この空隙における平均磁束密度を５０００Ｇ以上とするので、車上 界磁に使用した時に電機子コイルに過大な電流を流さなくても大きな推力を発生 させることができる。

【０００８】

【実施例】

以下、本考案の実施例について図面を参照して説明する。 図１、図２、および図３は各々本考案の一実施例を示す断面図、図１における Ａ−Ａ線断面図、および図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。図１ないし図３に おいて、磁気回路１は、鉄、鋼等の強磁性材料からなる平板状のヨーク２ａおよ び２ｂと、これらを保持するアルミニウム合金、プラスチックなどの非磁性材料 からなる支持部材３とを有する。ヨーク２ａには、厚さ（ｗ₁）方向に磁化され たブロック状の永久磁石４ａが所定間隔をおいて長手方向に沿って取り付けられ ている。同様にヨーク２ｂにも、厚さ方向に磁化されたブロック状の永久磁石４ ｂが所定間隔をおいて取り付けられている。永久磁石４ａと４ｂとは異極性の磁 極が対向するように配置され、両磁石間には所定の空隙長（ｇ）をもった磁気空 隙５が形成される。

【０００９】 上記の永久磁石としては、希土類磁石やアルニコ磁石等の公知の永久磁石を使 用できるが、磁気回路を軽量化する上で希土類磁石のように起磁力の高いものが 望ましく、特に４０ＭＧＯｅ以上の最大エネルギー積を有するものも製造されて いるＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石（Ｒ：Ｎｄ、Ｐｒ等の希土類元素の１種以上）を用いる ことが望ましい。

【００１０】 上記の磁気回路１は、一対の平板状ヨークを使用しているので、従来のものよ りもヨーク部の重量が小となり、軽量化を達成できる。またこの磁気回路は、各 ヨークに永久磁石を固着したものを、支持部材にその両側から挿入することによ り容易に組み立てることができるので、組立工数を低減することが可能である。

【００１１】 図４は本考案の他の実施例を示す正面図であり、図１と同一部分は同一の参照 符号で示す。図４において、永久磁石４１ａおよび４１ｂはコ字形に形成され、 中央部の厚さが端部の厚さよりも小となっている。この永久磁石によれば、図１ の永久磁石よりも重量が小さくなり、磁気回路をより軽量化することができる。

【００１２】 図５は磁気空隙における永久磁石の高さ（ｈ）方向の磁束密度分布を示す図で ある。図５において、曲線ａは図１の磁束密度分布を、曲線ｂは図４の磁束密度 分布を示す。これらの磁束密度分布は、ヨーク材質をＳＳ４００、永久磁石材質 をＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石［日立金属（株）製ＨＳ３７ＢＨ］とし、磁石寸法をｈ ＝１４０mm、Ｗ₁＝８０mm、磁気空隙長（ｇ）を８５mm、ヨーク幅Ｗ₂を７０mmと し、３００mmピッチで磁場の向きが無限に周期的に変化すると仮定して磁場解析 を行なって得られたものである。

【００１３】 現在実用化が検討されている永久磁石式車上界磁においては、電機子コイルに 流す電流を３０００Ａ以下に収めることが必要なので、磁気空隙長が８５mmの場 合に、磁気空隙の磁石高さ方向の平均磁束密度は５０００Ｇ以上となる必要があ る。ここで図５の曲線ａで示すように、図１の場合は最大磁束密度が６６００Ｇ となるので、この条件を満足し得る。

【００１４】 また車上界磁用磁気回路では、上述したように平均磁束密度が重要なので、磁 束密度分布が図５の曲線ｂで示すものであってもよく、従って図３に示す形状の 永久磁石を用いることも可能である。

【００１５】 また本考案の磁気回路を前述した条件で構成した場合、ヨークの重量はコ字形 のものの１／４以下になり、大幅な軽量化を達成できることが明らかである。

【００１６】

【考案の効果】

以上説明したように本考案によれば、一対の平板状ヨークを使用するので、磁 気回路を軽量化できると共に、磁気空隙間の磁束密度を高いレベルに維持するの で、車上界磁に使用した場合に高い推力を得ることができるという効果を発揮で きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す断面図である。

【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図である。

【図３】図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。

【図４】本考案の他の実施例を示す正面図である。

【図５】磁気空隙における平均磁束密度分布を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ 磁気回路 ２ａ、２ｂ ヨーク ３ 支持部材 ４ａ、４ｂ 永久磁石 ５ 磁気空隙

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定間隔をおいて対向配置された一対の
   平板状ヨークと、前記ヨークの長手方向に沿って所定間
   隔をおいて配置されかつ異極性の磁極が対向する如く前
   記各ヨークに固着された複数個のブロック状永久磁石と
   を有する磁気回路において、前記永久磁石間に形成され
   た磁気空隙が８５mmの場合に、この空隙における平均磁
   束密度が５０００Ｇ以上であることを特徴とする磁気回
   路。
2. 【請求項２】 永久磁石の高さ方向の中央部の厚さが両
   端部の厚さよりも大であることを特徴とする請求項１記
   載の磁気回路。