(57)【要約】【課題】磁気回路の分解や組立を必要とせずに磁束密度を変化させ過渡磁場の発生を可能とする永久磁石を用いた磁場発生装置を提供する。【解決手段】永久磁石１、ヨーク２〜７、エアギャップ８、調整機構側ヨーク23〜26、調整機構側ギャップ28、同じ材料で厚さが異なる磁性体30ａ〜30ｃ、非磁性並進ステージ31で構成されており、非磁性並進ステージ31は図示の並進方向32ａの方向に並進可能にされている。そして非磁性並進ステージ31を図示の並進方向32ａに並進させることで、非磁性並進ステージ31上に配置された同じ材料で厚さが異なる磁性体30ａ〜30ｃが、調整機構側ギャップ28内に挿入されることにより磁束密度を変化させ過渡磁場を発生させる。【選択図】図１
2014212294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石、該永久磁石から発生する磁束の経路となる磁性体、該磁性体間にエアギャップを有し、該エアギャップに発生する磁束密度を用いる磁場発生装置において、
前記エアギャップを含まずに磁性体を用いたループ磁気回路を形成し、形成した前記ループ磁気回路の磁性体の一部分を磁性体ユニットとして磁気抵抗の異なる磁性体を直線状に配置し、該磁性体ユニットを並進させて前記エアギャップに発生する磁束密度を調整する調整機構を設けたことを特徴とする磁場発生装置。
【請求項２】
請求項１記載の磁場発生装置において、前記磁性体ユニットが非磁性並進ステージ上に配置されることを特徴とする磁場発生装置。
【請求項３】
請求項２記載の磁場発生装置において、前記非磁性並進ステージ上の前記磁性体ユニットを並進させたとき、該磁性体ユニット個々の磁性体が介在する磁気抵抗が前記エアギャップを含む磁気回路の磁気抵抗よりも大きくなるよう設定されていることを特徴とする磁場発生装置。
【請求項４】
永久磁石、該永久磁石から発生する磁束の経路となる磁性体、該磁性体間にエアギャップを有し、該エアギャップに発生する磁束密度を用いる磁場発生装置において、
前記エアギャップを含まずに磁性体を用いたループ磁気回路を形成し、形成した前記ループ磁気回路の磁性体の一部分に回転台上に磁気抵抗の異なる磁性体を配置した磁性体ユニットを可動してループ結合させて前記エアギャップに発生する磁束密度を調整する調整機構を設けたことを特徴とする磁場発生装置。
【請求項５】
請求項４記載の磁場発生装置において、前記磁性体ユニットが前記回転台の所定の円周上に配置されることを特徴とする磁場発生装置。
【請求項６】
請求項５記載の磁場発生装置において、前記回転台上の前記磁性体ユニットを回転させたとき、該磁性体ユニット個々の磁性体が介在する磁気抵抗が前記エアギャップを含む磁気回路の磁気抵抗よりも大きくなるよう設定されていることを特徴とする磁場発生装置。
【請求項７】
請求項４記載の磁場発生装置において、前記磁性体ユニットの磁性体を囲むようにコイルが配置され、前記エアギャップを含まずに前記磁性体を用いて構成したループ磁気回路から前記磁性体が離れるときのみ前記コイルの励磁を行い、前記磁性体を通過している磁束を打ち消すことを特徴とする磁場発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気回路の分解や組立を必要とせずに磁束密度を変化させ過渡磁場の発生を可能とする永久磁石を用いた磁場発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２５は、従来の磁場発生装置の構成を示す斜視図であり磁束は矢印が付された破線９のようになり、図２６は、図２５の等価磁気回路を示す図である。図２５において、従来の磁場発生装置は、永久磁石１、永久磁石が発生する磁束の経路となるヨーク２〜７、センサ等の測定物が挿入されるエアギャップ８で構成されている。
【０００３】
図２５及び図２６に示すような磁気回路で磁束密度を変化させようとすると、永久磁石１の起磁力10、ヨーク２〜７の磁気抵抗12〜17、エアギャップ８の磁気抵抗18のいずれかを変化させる必要がある。
【０００４】
下記に示す特許文献１には、図２５のエアギャップ８に相当する空間に磁性体を配置し、エアギャップ８の磁気抵抗18を変化させることで磁束密度を変化させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−２４２１９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した特許文献１では、測定物を挿入するエアギャップ８に磁性体を配置するため、連続して磁束密度が変化する過渡磁場を発生させながら測定を行うことは困難であるという課題がある。また、他の磁束密度の変化方法として、永久磁石１そのものを変更し永久磁石の起磁力10を変更する方法、ヨーク２〜７の材料や断面積を変更して、ヨーク２〜７の磁気抵抗を変更する方法、エアギャップ８のギャップの幅を変更し磁気抵抗を変更する方法などが考えられる。
【０００７】
しかしこれらの方法では、磁気回路の分解や組立が必要になるため、連続して磁束密度が変化するような過渡磁場を発生させることは困難である。また永久磁石１に外部磁場として逆向きの磁場を与え減磁する方法も考えられるが、外部磁場として逆向きの磁場を与え減磁する方法では、永久磁石１が減磁してしまう恐れがある。
【０００８】
そこで本発明の目的は、磁気回路の分解や組立を必要とせずに磁束密度を変化させ過渡磁場の発生を可能とする永久磁石を用いた磁場発生装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した課題を解決するための本発明の第１の態様は、永久磁石、該永久磁石から発生する磁束の経路となる磁性体、該磁性体間にエアギャップを有し、該エアギャップに発生する磁束密度を用いる磁場発生装置において、
上記エアギャップを含まずに磁性体を用いたループ磁気回路を形成し、形成した上記ループ磁気回路の磁性体の一部分を磁性体ユニットとして磁気抵抗の異なる磁性体を直線状に配置し、該磁性体ユニットを並進させて上記エアギャップに発生する磁束密度を調整する調整機構を設けたことを特徴とする。
【００１０】
また上記した課題を解決するための本発明の第２の態様は、永久磁石、該永久磁石から発生する磁束の経路となる磁性体、該磁性体間にエアギャップを有し、該エアギャップに発生する磁束密度を用いる磁場発生装置において、
上記エアギャップを含まずに磁性体を用いたループ磁気回路を形成し、形成した上記ループ磁気回路の磁性体の一部分に回転台上に磁気抵抗の異なる磁性体を配置した磁性体ユニットを可動してループ結合させて上記エアギャップに発生する磁束密度を調整する調整機構を設けたことを特徴とする。
【００１１】
上記において、上記磁性体ユニットの磁性体を囲むようにコイルが配置され、上記エアギャップを含まずに上記磁性体を用いて構成したループ磁気回路から上記磁性体が離れるときのみ上記コイルの励磁を行い、上記磁性体を通過している磁束を打ち消すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、磁性体ユニットを並進させることで、エアギャップの磁束密度を変化させることが可能になるため、永久磁石を用いた磁気回路で過渡磁場を発生させることが可能となる。
【００１３】
また本発明によれば、回転台を回転させて磁性体を可動させることで、エアギャップの磁束密度を変化させることが可能になるため、永久磁石を用いた磁気回路で過渡磁場を発生させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態１に係る磁場発生装置の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る磁場発生装置の構成を示す平面図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る磁場発生装置の等価磁気回路を示す図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る磁場発生装置の動作を説明する第１の平面図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る磁場発生装置の動作を説明する第２の平面図である。
【図６】本発明の実施形態１に係る磁場発生装置の動作を説明する第３の平面図である。
【図７】本発明の実施形態１に係る磁場発生装置の異なる動作を説明する斜視図である。
【図８】本発明の実施形態２に係る磁場発生装置の動作を説明する平面図である。
【図９】本発明の実施形態３に係る磁場発生装置の動作を説明する平面図である。
【図１０】本発明の実施形態４に係る磁場発生装置の構成を示す斜視図である。
【図１１】本発明の実施形態４に係る磁場発生装置の構成を示す平面図である。
【図１２】本発明の実施形態４に係る磁場発生装置の等価磁気回路である。
【図１３】本発明の実施形態４に係る磁場発生装置の調整機構側ギャップ内に磁性体40ａが挿入された場合の斜視図である。
【図１４】本発明の実施形態４に係る磁場発生装置の調整機構側ギャップ内に磁性体40ｂが挿入された場合の斜視図である。
【図１５】本発明の実施形態４に係る磁場発生装置の調整機構側ギャップ内に磁性体40ｃが挿入された場合の斜視図である。
【図１６】本発明の実施形態５に係る磁場発生装置の構成を示す斜視図である。
【図１７】本発明の実施形態６に係る磁場発生装置の構成を示す斜視図である。
【図１８】本発明の実施形態７に係る磁場発生装置の構成を示す斜視図である。
【図１９】本発明の実施形態７に係る磁場発生装置の構成を示す平面図である。
【図２０】本発明の実施形態７に係る磁場発生装置の等価磁気回路である。
【図２１】本発明の実施形態７に係る磁場発生装置の調整機構側ギャップ内に磁性体30ａが挿入された場合の斜視図である。
【図２２】本発明の実施形態７に係る磁場発生装置の調整機構側ギャップ内に磁性体30ｂが挿入された場合の斜視図である。
【図２３】本発明の実施形態７に係る磁場発生装置の調整機構側ギャップ内に磁性体30ｃが挿入された場合の斜視図である。
【図２４】本発明の実施形態７に係る磁場発生装置におけるコイル50ａを励磁し、調整機構側に流れる磁束29ｂを打ち消す磁束51を発生させた場合の斜視図である。
【図２５】従来の磁場発生装置の構成を示す斜視図である。
【図２６】従来の磁場発生装置の等価磁気回路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態１に係る磁場発生装置の構成を示す斜視図である。図２は、本発明の実施形態１に係る磁場発生装置の構成を示す平面図である。図１及び図２に示される本発明の実施形態に係る磁場発生装置は、永久磁石１、ヨーク２〜７、エアギャップ８、調整機構側ヨーク23〜26、調整機構側ギャップ28、同じ材料で厚さが異なる磁性体30ａ〜30ｃ、非磁性並進ステージ31で構成されており、非磁性並進ステージ31は図示の並進方向32ａの方向に並進可能である。なお上記において従来構成と同じものには同じ番号を付与している。
【００１６】
図３は、図１及び図２に示した本発明の実施形態１に係る磁場発生装置の等価磁気回路を示す図である。図１及び図２において非磁性並進ステージ31が図示の並進方向32ａの方向に並進することにより、調整機構側ギャップ28の磁気抵抗38(図３参照)が変化する。
【００１７】
図４ないし図６は、本発明の実施形態１に係る磁場発生装置の動作／作用を説明する平面図である。いま図２において、調整機構側ギャップ28に磁性体30ａ〜30ｃが存在しない場合は、磁束29ａが流れる磁気回路の磁気抵抗は磁束９が流れる磁気回路の磁気抵抗よりも大きくなるように設定されており、磁束９は磁束29ａより大きくなる。このためエアギャップ８の磁束密度は調整機構側ギャップ28の磁束密度より大きくなる。
【００１８】
一方、図４に示すように、調整機構側ギャップ28に磁性体30ａが存在する場合は、磁束29ｂが流れる磁気回路の磁気抵抗は磁束９が流れる磁束回路の磁気抵抗よりも小さくなり、磁束９は磁束29ｂよりも小さくなる。このため、調整機構側ギャップ28に磁性体30ａ〜30ｃが存在しないときのエアギャップ８の磁束密度に比べ、調整機構側ギャップ28に磁性体30ａが存在する場合のエアギャップ８の磁束密度は小さくなる。
【００１９】
非磁性並進ステージ31に配置する磁性体30ａ、30ｂ、30ｃは、磁性体30ａ、30ｂ、30ｃの順に厚みが増すため、調整機構側ギャップ28の磁気抵抗38は調整機構側ギャップ28に磁性体がないとき（図２参照）、磁性体30ａが存在するとき（図４参照）、磁性体30ｂが存在するとき（図５参照）、磁性体30ｃが存在するとき（図６参照）、の順でエアギャップ８の磁束密度は小さくなる。
【００２０】
これらのことから、非磁性並進ステージ31を図示の並進方向32ａの方向に動かす速度、磁性体30ａ〜30ｃの厚さおよび非磁性並進ステージ31に配置する磁性体の数などを適切に選択することで所望の過渡磁場を発生させることが可能となる。なお非磁性並進ステージ31は、ヨーク23，26に平行に永久磁石１に接近または離隔するように並進する。
【００２１】
図７は、本発明の実施形態１に係る磁場発生装置の異なる動作を説明する斜視図である。図７に示すように並進方向が上記した図１に示した本発明の実施形態１に係る磁場発生装置と異なっているが、図７に示すような非磁性並進ステージ31の配置、並進方向32ｂの方向であっても本発明の実施形態１に係る磁場発生装置と同様にエアギャップの磁束密度を変化させることが可能である。なお図７に示す非磁性並進ステージ31は、ヨーク２，７に平行に永久磁石１とは一定の距離を保って並進する。
【００２２】
図８は、本発明の実施形態２に係る磁場発生装置の動作を説明する平面図である。図８に示すように本発明の実施形態２に係る磁場発生装置では、傾斜のついた一体物の磁性体30ｄを用いて本発明の実施形態１に係る磁場発生装置と同様にエアギャップの磁束密度を変化させるものである。本発明の実施形態２に係る磁場発生装置によれば、本発明の実施形態１に係る磁場発生装置と同様にエアギャップの磁束密度を変化させることが可能である。
【００２３】
図９は、本発明の実施形態３に係る磁場発生装置の動作を説明する平面図である。図９に示すように本発明の実施形態３に係る磁場発生装置では、厚みは同じでも透磁率の異なる材料を用いた磁性体30ｅ、30ｆ、30ｇを使用して本発明の実施形態１に係る磁場発生装置と同様にエアギャップの磁束密度を変化させるものである。本発明の実施形態３に係る磁場発生装置によれば、本発明の実施形態１に係る磁場発生装置と同様にエアギャップの磁束密度を変化させることが可能である。
【００２４】
図１０は、本発明の実施形態４に係る磁場発生装置の構成を示す斜視図である。図１１は、本発明の実施形態４に係る磁場発生装置の構成を示す平面図である。図１０および図１１に示されるように、本発明の実施形態４に係る磁場発生装置は、永久磁石１、ヨーク２〜７、エアギャップ８、調整機構側ヨーク23〜26、調整機構側ギャップ28、同じ材料で厚さが異なる磁性体40ａ〜40ｃ、回転台41で構成されており、回転台41は回転軸42の回りでの回転が可能にされている。上記において従来構成と同じものには同じ番号を付与している。
【００２５】
図１２は、図１０及び図１１に示した本発明の実施形態４に係る磁場発生装置の等価磁気回路を示す図である。図１０及び図１１において回転台41が回転することにより、調整機構側ギャップ28の磁気抵抗38が変化する。
【００２６】
いま図１０及び図１１において調整機構側ギャップ28に磁性体40ａ〜40ｃが存在しないときは、図１１に示されるように磁束29ａが流れる磁気回路の磁気抵抗は磁束９が流れる磁気回路の磁気抵抗よりも大きくなるように設定されており、磁束９は磁束29ａより大きくなる。このためエアギャップ８の磁束密度は調整機構側ギャップ28の磁束密度より大きくなる。
【００２７】
一方、図１３に示すように、調整機構側ギャップ28に磁性体40ａが存在する場合は、磁束29ｂが流れる磁気回路の磁気抵抗は磁束９が流れる磁束回路の磁気抵抗よりも小さくなり、磁束９は磁束29ｂよりも小さくなる。このため、調整機構側ギャップ28に磁性体40ａ〜40ｃが存在しないときのエアギャップ８の磁束密度に比べ、調整機構側ギャップ28に磁性体40ａが存在する場合のエアギャップ８の磁束密度は小さくなる。
【００２８】
回転台41に配置する磁性体40ａ、40ｂ、40ｃは、磁性体40ａ、40ｂ、40ｃの順に厚みが減るため、調整機構側ギャップ28の磁気抵抗38は調整機構側ギャップ28に磁性体がないとき（図１０参照）、磁性体40ｃが存在するとき（図１５参照）、磁性体40ｂが存在するとき（図１４参照）、磁性体40ａが存在するとき（図１３参照）の順に小さくなり、エアギャップ８の磁束密度は調整機構側ギャップ28に磁性体がないとき（図１０参照）、磁性体40ｃが存在するとき（図１５参照）、磁性体40ｂが存在するとき（図１４参照）、磁性体40ａが存在するとき（図１３参照）の順に小さくなる。
【００２９】
これらのことから、回転台41を回転軸42回りで回転させる速度、磁性体40ａ〜40ｃの厚さおよび回転台41に配置する磁性体の数などを適切に選択することで所望の過渡磁場を発生させることが可能となる。
【００３０】
図１６は、本発明の実施形態５に係る磁場発生装置の動作を説明する斜視図である。図１６に示すように本発明の実施形態５に係る磁場発生装置では、傾斜のついた一体物の磁性体40ｄを用いて本発明の実施形態４に係る磁場発生装置と同様にエアギャップの磁束密度を変化させるものである。本発明の実施形態５に係る磁場発生装置によれば、本発明の実施形態４に係る磁場発生装置と同様にエアギャップの磁束密度を変化させることが可能である。
【００３１】
また図１７は、本発明の実施形態６に係る磁場発生装置の動作を説明する斜視図である。図１７に示すように本発明の実施形態６に係る磁場発生装置では、厚みは同じでも透磁率の異なる材料を用いた磁性体40ｅ、40ｆ、40ｇを使用して本発明の実施形態４に係る磁場発生装置と同様にエアギャップの磁束密度を変化させるものである。本発明の実施形態６に係る磁場発生装置によれば、本発明の実施形態４に係る磁場発生装置と同様にエアギャップの磁束密度を変化させることが可能である。
【００３２】
図１８は、本発明の実施形態７に係る磁場発生装置の構成を示す斜視図である。また図１９は、本発明の実施形態７に係る磁場発生装置の構成を示す平面図である。図１８及び図１９に示される本発明の実施形態７に係る磁場発生装置は、永久磁石１、ヨーク２〜７、エアギャップ８、調整機構側ヨーク23〜26、調整機構側ギャップ28、同じ材料で厚さが異なる磁性体30ａ〜30ｃ、磁性体30ａ〜30ｃを囲むように配置されたコイル50ａ〜50ｃ、回転台41で構成されており、回転台41は回転軸42の回りでの回転が可能にされている。上記において従来構成と同じものには同じ番号を付与している。
【００３３】
図２０は、図１８及び図１９に示した本本発明の実施形態７に係る磁場発生装置の等価磁気回路である。図１８及び図１９において回転台41が回転することにより、調整機構側ギャップ28の磁気抵抗38が変化する。
【００３４】
いま図１８及び図１９において調整機構側ギャップ28に磁性体30ａ〜30ｃが存在しないときは、図１９に示されるように磁束29ａが流れる磁気回路の磁気抵抗は磁束９が流れる磁気回路の磁気抵抗よりも大きくなるように設定されており、磁束９は磁束29ａより大きくなる。このためエアギャップ８の磁束密度は調整機構側ギャップ28の磁束密度より大きくなる。
【００３５】
一方、図２１に示すように、調整機構側ギャップ28に磁性体30ａが存在する場合は、磁束29ｂが流れる磁気回路の磁気抵抗は磁束９が流れる磁束回路の磁気抵抗よりも小さくなり、磁束９は磁束29ｂよりも小さくなる。このため、調整機構側ギャップ28に磁性体30ａ〜30ｃが存在しないときのエアギャップ８の磁束密度に比べ、調整機構側ギャップ28に磁性体30ａが存在する場合のエアギャップ８の磁束密度は小さくなる。
【００３６】
回転台41に配置する磁性体30ａ、30ｂ、30ｃは、磁性体30ａ、30ｂ、30ｃの順に厚みが減るため、調整機構側ギャップ28の磁気抵抗38は調整機構側ギャップ28に磁性体がないとき（図１９参照）、磁性体30ｃが存在するとき（図２３参照）、磁性体30ｂが存在するとき（図２２参照）、磁性体30ａが存在するとき（図２１参照）の順に小さくなり、エアギャップ８の磁束密度は調整機構側ギャップ28に磁性体がないとき（図１９参照）、磁性体30ｃが存在するとき（図２３参照）、磁性体30ｂが存在するとき（図２２参照）、磁性体30ａが存在するとき（図２１参照）の順に小さくなる。
【００３７】
これらのことから、回転台41を回転軸42回りで回転させる速度、磁性体30ａ〜30ｃの厚さおよび回転台41に配置する磁性体の数などを適切に選択することで所望の過渡磁場を発生させることが可能となる。
【００３８】
磁性体30ａ〜30ｃが調整機構側ギャップ28に存在している場合、磁性体30ａ〜30ｃには調整側に流れる磁束29ｂ、29ｃ、29ｄが通過しているため、吸引力が発生し、磁性体30ａ〜30ｃが調整機構側ギャップ28から離れようとする際、回転台41の回転を妨げてしまう。このため、磁性体30ａ〜30ｃが調整機構側ギャップ28から離れようとする際にコイル50ａ〜50ｃを励磁し、調整機構側に流れる磁束29ｂ、29ｃ、29ｄと逆向きの磁束を発生させることで、吸引力を打ち消し、回転台41の回転をスムーズに回転させることが可能となる。
【００３９】
図２４は、本発明の実施形態７に係る磁場発生装置におけるコイル50ａを励磁し、調整機構側に流れる磁束29ｂを打ち消す磁束51を発生させた場合の斜視図であり、他のコイル50ｂ、50ｃを励磁した場合も同様であるため図示を省略している。
【符号の説明】
【００４０】
１  永久磁石
２〜７  ヨーク
８  エアギャップ
９  磁束
10  永久磁石の起磁力
11  永久磁石の磁気抵抗
12〜17  ヨーク２〜７の磁気抵抗
18  エアギャップ８の磁気抵抗
23〜26  調整機構側ヨーク
28  調整機構側エアギャップ
29ａ〜29ｄ  調整機構側に流れる磁束
30ａ〜30ｇ  磁性体
31  非磁性並進ステージ
32ａ，32ｂ  並進方向
33〜36  調整機構側ヨーク23〜26の磁気抵抗
38  調整機構側ギャップ28の磁気抵抗
40ａ〜40ｇ  磁性体
41  回転台
42  回転台の回転軸
50ａ〜50ｃ  コイル
51  磁束
【図３】
2014212294.tif 000003
【図１２】
2014212294.tif 000004
【図２０】
2014212294.tif 000005
【図２６】
2014212294.tif 000006
【図１】
2014212294.tif 000007
【図２】
2014212294.tif 000008
【図４】
2014212294.tif 000009
【図５】
2014212294.tif 000010
【図６】
2014212294.tif 000011
【図７】
2014212294.tif 000012
【図８】
2014212294.tif 000013
【図９】
2014212294.tif 000014
【図１０】
2014212294.tif 000015
【図１１】
2014212294.tif 000016
【図１３】
2014212294.tif 000017
【図１４】
2014212294.tif 000018
【図１５】
2014212294.tif 000019
【図１６】
2014212294.tif 000020
【図１７】
2014212294.tif 000021
【図１８】
2014212294.tif 000022
【図１９】
2014212294.tif 000023
【図２１】
2014212294.tif 000024
【図２２】
2014212294.tif 000025
【図２３】
2014212294.tif 000026
【図２４】
2014212294.tif 000027
【図２５】
2014212294.tif 000028