(57)【要約】【課題】強い磁場を発生させることができ、しかも応用範囲の広い永久磁石ユニットを提供する。【解決手段】磁石体１２の一方の端面１３に、当該一方の端面１３に対して所定の角度を持つように斜面面３２，３３を形成した第１のヨーク３０を設けることにより、磁石体１２の一方の端面１３から出る磁力線が殆ど全て第１のヨーク３０に入るようにして、磁石体１２からの漏洩磁束を少なくして減磁を抑制し、第１のヨーク３０を通して出力される磁石体１２の磁力線をより強力なものとすることができるようにする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁極が両端にある磁石体と、
上記磁石体の一方の端面側に配置され、上記一方の端面に対して所定の角度を持つように斜面部を形成した第１のヨークとを備えたことを特徴とする永久磁石ユニット。
【請求項２】
上記第１のヨークは、稜線部から２つの平面状の斜面部が延びる形状で構成されることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石ユニット。
【請求項３】
上記第１のヨークは、上記斜面部が湾曲形状で構成されることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石ユニット。
【請求項４】
上記磁石体は、磁極が厚さ方向両端にある複数の板状永久磁石を相互に吸着して重ねて一体とした磁石連結体であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の永久磁石ユニット。
【請求項５】
上記第１のヨークの上記斜面部は、上記磁石体の一方の端面の外側まで延びていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の永久磁石ユニット。
【請求項６】
上記第１のヨークの各々の斜面部と上記磁石体の軸線との間の角度が同じであることを特徴とする請求項２に記載の永久磁石ユニット。
【請求項７】
上記第１のヨークの各々の斜面部と上記磁石体の軸線との間の角度が異なることを特徴とする請求項２に記載の永久磁石ユニット。
【請求項８】
上記磁石体の他方の端面側に配置された板状の第２のヨークを備えたことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の永久磁石ユニット。
【請求項９】
上記第１のヨークの斜面部は、その傾きの大きさが不均一に形成されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の永久磁石ユニット。
【請求項１０】
上記第１のヨークの斜面部は、その厚みが不均一に形成されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の永久磁石ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁石は身のまわりで多く用いられ、応用範囲の広い材料の一つである。磁石には、大別して２つのタイプがある。１つは永久磁石（硬磁性材料）であり、もう１つは電磁石（軟磁性材料）である。永久磁石は、それ自身が磁石の性質を持ち、鉄などの磁性体を引き付ける能力がある。一方、電磁石は、それ自身は磁石でないが、コイルや他の永久磁石の助けを借りて磁石になるものである。
【０００３】
永久磁石は、磁石の性能を最大限引き出すために、軟鉄などの軟磁性材料で形成したヨークと組み合わせて使われることがある。ヨークは、磁力線が内部に透入するとその磁力線が磁性体の両端に集中するという性質を利用して、磁石の持っているＮ極とＳ極とを近づけるように組み合わせ、吸着力あるいは吸引力を増大させる役目を果たすものである。
【０００４】
例えばスピーカの場合は、図８に示すように、永久磁石が発生する磁束をヨークでボイスコイルのあるギャップまで導き、ギャップの位置に強い磁場が発生するように設計されている。このような仕組みを磁気回路という。磁気回路を形成すれば、永久磁石が発生する磁束をヨークの中に通し、ホールピースに囲まれた空間（ギャップ）にできるだけ強い磁場を発生させることができる。
【０００５】
しかしながら、このような磁気回路の場合、永久磁石で発生した磁束を磁石と異なる位置にあるギャップまで導くようにヨークの形状を構成する必要があるし、強い磁場は狭いギャップ間にしか発生しないので、応用できる機器の範囲が狭いという問題があった。
【０００６】
なお、本発明者は、板状永久磁石を複数枚重ねた磁石連結体にその端面の約半分を覆う先端側ヨークを設けた永久磁石ユニットについて出願済みである（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−２４５１７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、強い磁場を発生させることができ、しかも応用範囲の広い永久磁石ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した課題を解決するために、本発明では、磁石体の一方の端面側に、当該一方の端面に対して所定の角度を持つように傾斜面（平面でも曲面でも良い）を形成した第１のヨークを設けている。また、他方の端面側に第２のヨークを設けても良い。
【発明の効果】
【０００９】
上記のように構成した本発明によれば、磁石体の一方の端面から出る磁力線は殆ど全て第１のヨークに入るので、磁石体の一方の端面からの漏洩磁束が少なくなって減磁が抑制される。これにより、第１のヨークを通して出力される磁石体の磁力線をより強力なものとすることができ、磁石体の周囲にできるだけ強い磁場を発生させることができる。また、磁石体で発生した磁力線を磁石体と異なる位置まで導くようにヨークの形状が構成されていないため構造が簡単であり、ヨークの狭いギャップ間にしか強い磁場が発生しない訳ではないので、応用できる機器の範囲も広い。
【００１０】
また、本発明の他の特徴によれば、磁石体の一方の端面から出た磁力線の一部は、第１のヨークの内部を通って当該第１のヨークの端部に導かれ、そこから外部に放出される。外部に放出された磁力線は一定の放物線を描いて第２のヨークに入り、その内部を通って磁石体に戻る。ここで、第１のヨークは斜面部を有し、第１のヨークの端部と第２のヨークとの間隔は比較的狭くなっている。このため、磁石体の周囲に強力な閉磁路が形成され、磁石体の側面からの漏洩磁束も少なくして減磁を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態による永久磁石ユニットの斜視図である。図２は、図１の永久磁石ユニットのＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００１２】
第１の実施形態による永久磁石ユニット１０は、磁極が厚さ方向両端にある磁石体１２を備える。磁石体１２は、板状永久磁石１２Ａ〜１２Ｈを相互に吸着させて一体とした磁石連結体である。磁石体１２は、複数の板状永久磁石を一体としたものではなく、１つの部材で構成することもできるが、複数の板状永久磁石１２Ａ〜１２Ｈを重ねて磁石体１２を構成することにより、特定の方向に対する磁力を強くすることができる。
【００１３】
また、永久磁石ユニット１０は、磁石体１２の一方の端面（上端面）１３側に、当該上端面１３に対して所定の角度を持つように斜面部３２，３３を形成した屋根形の屋根形部材３０（本発明の第１のヨークに相当する）を備えている。また、永久磁石ユニット１０は、磁石体１２の他方の端面（下端面）１５に吸着された板状の基端側ヨーク１６（本発明の第２のヨークに相当）を備えている。
【００１４】
また、永久磁石ユニット１０は、磁石体１２と、屋根形部材３０と、基端側ヨーク１６とを一体的に連結するための締結ボルト２０を備えている。以下、永久磁石ユニット１０の説明において、屋根形部材３０の側を上、基端側ヨーク１６の側を下という。また、永久磁石ユニット１０の磁石体１２の中心線を、軸線とする（２点鎖線で示す）。
【００１５】
以下、永久磁石ユニット１０を構成する各部材について説明する。図３は、永久磁石ユニット１０の磁石体１２を構成する１つの板状永久磁石１２Ａの斜視図である。
【００１６】
図３に示すように、板状永久磁石１２Ａは、上下面が平面の円板状で、中央部には、上面から下面へ貫通するボルト孔２１が形成されている。板状永久磁石１２Ａの直径は、Ｄである。板状永久磁石１２Ａは、例えばネオジウム磁石（Ne-Fe-Co）でできていて、一方の面（例えば上面）がＳ極、他方の面（例えば下面）がＮ極である。ネオジウム磁石は残留磁束密度も保磁力も大きく、強い磁場を発生することができる点で好ましい。他の板状永久磁石１２Ｂ〜１２Ｈも同様の形状と材質である。板状永久磁石１２Ａ〜１２Ｈの面を相互に吸着させて一体として、磁石体１２を構成する。
【００１７】
板状永久磁石１２Ａ〜１２Ｈの形状は、板状であればよく、円板状に限定されない。例えば、４角形、その他の多角形でも良い。また、磁石材料はネオジウム系に限らず、サマリウム系、セリウム系、アルニコ系、フェライト系のものでも良い。ただし、ネオジウム系が最も強い磁石であるので、これを用いるのが好ましい。
【００１８】
設定した磁石体１２の高さと、使用する板状永久磁石の１枚の厚さとにより、重ね合わせる板状永久磁石の数を決める。板状永久磁石の枚数を変えることにより、磁石体１２の高さ（厚さ）を容易に変えることができる。なお、全体を１つの永久磁石とすることもできる。
【００１９】
第１の実施形態では、板状永久磁石の数は８枚としたが、他の枚数でも良い。板状永久磁石の数が少なく磁石体１２の高さが低いと、十分な磁束密度を得ることができない。一方、板状永久磁石の数が多く磁石体１２の高さが高いと、永久磁石ユニット１０全体の大きさと重量が増し、構造的に弱くなり、また、コストが高くなるという欠点がある。板状永久磁石の数は、２〜１０枚が好ましく、３〜８枚が更に好ましい。
【００２０】
図４は、磁石体１２の上端面１３上に取り付けられる屋根形部材３０の斜視図である。図４に示すように、屋根形部材３０は、頂部に稜線部３１を備え、稜線部３１の上面は、滑らかな曲面である。稜線部３１の上面は、平面とすることもできる。稜線部３１の上面中央部に、締結ボルト２０を通すためのボルト孔３４が形成されている。ボルト孔３４には、締結ボルト２０の頭部が埋め込まれる座ぐり部３４Ａが形成されている。稜線部３１から２つの斜面部３２，３３が斜め下方向に延びる。斜面部３２，３３の上面と下面は、平行な長方形の平面である。
【００２１】
屋根形部材３０は、軟鉄等の常磁性体からなる。ここで、屋根形部材３０は、全体を１つの軟鉄等で構成しても良いし、複数の薄い軟鉄等を重ね合わせて構成しても良い。屋根形部材３０として電磁鋼板を用いても良い。
【００２２】
また、屋根形部材３０は、適切な厚みに形成されている。屋根形部材３０の厚みは、全体が均一であっても良いし、均一でなくても良い。例えば、稜線部３１付近の厚みは薄くし、稜線部３１から離れた端部付近では厚くするようにしても良い。または、一方の斜面部３２と他方の斜面部３３とで厚みを変えても良い。
【００２３】
第１の実施形態では、２つの斜面部３２，３３の間の角度θは、１６０°である。また、屋根形部材３０の各々の斜面部３２，３３と磁石体１２の軸線との間の角度θ１，θ２は同じで、θ１＝θ２＝８０°である。なお、２つの斜面部３２，３３の間の角度θは、１６０°以外の角度とすることができる。角度θが小さいと、屋根形部材３０の稜線部３１と磁石体１２の上端面１３との間の距離が大きくなり、磁石体１２の高さに対して永久磁石ユニット１０全体の高さが高くなる。一方、角度θが大きいと、磁石体１２の上端面１３に平板の軟鉄を接続したのと大差がなくなってくる。角度θは、９０°〜１７０°の範囲が好ましく、１５０°〜１６５°の範囲が更に好ましい。
【００２４】
屋根形部材３０の稜線部３１の長さはＬであり、２つの斜面部３２，３３の下端間の距離はＷである。屋根形部材３０は、稜線部３１を上にして磁石体１２の上に置いたとき、磁石体１２の上端面１３の半径方向外側まで届かない大きさであっても良いが、外側まで延びる大きさであることが好ましい。すなわち、稜線部３１の長さＬは、磁石体１２（板状永久磁石１２Ａ〜１２Ｈ）の直径Ｄより小さくても良いが、直径Ｄと等しいかそれより大きいのが好ましい。２つの斜面部３２，３３の下端間の距離Ｗは、磁石体１２の直径Ｄより小さくても良いが、直径Ｄと等しいかそれより大きいのが好ましい。このようにすると、磁石体１２の上端面１３から出る磁力線は、殆ど全て屋根形部材３０に入ることになる。
【００２５】
なお、第１の実施形態では、稜線部３１から２つの斜面部３２，３３が磁石体１２の軸線に対して傾斜する角度θ１，θ２は、共に同じ値とした。しかし、２つの斜面部３２，３３が異なる角度（θ１≠θ２）で傾斜するようにすることもできる。また、第１の実施形態では、屋根形部材３０は、稜線部３１から２つの斜面部３２，３３が斜め下方向に延びる構成としているが、これに限定されない。例えば、斜面部を１つのみとする、すなわち、平板状の軟鉄等を磁石体１２の上端面１３の上に傾けて載置するようにしても良い。その他、以下のように屋根形部材を構成しても良い。
【００２６】
図５は、別の実施形態に係る屋根形部材３０'の斜視図である。屋根形部材３０'が屋根形部材３０と異なるのは、２つの斜面部３２'，３３'の上面が、長方形ではなく、ほぼ半円形である点である。その他の点は、図４に示す実施形態の屋根形部材３０と同様である。稜線部３１'の長さＬ'は、磁石体１２の直径Ｄより小さくても良いが、直径Ｄと等しいかそれより大きいのが好ましい。２つの斜面部３２'，３３'の下端間の距離Ｗ'は、磁石体１２の直径Ｄより小さくても良いが、直径Ｄと等しいかそれより大きいのが好ましい。図５の屋根形部材３０'も、図４の屋根形部材３０と同様の機能を果たす。なお、屋根形部材の上面の形状は、長方形、半円形に限定されない。
【００２７】
図６は、更に別の実施形態に係る屋根形部材３０''の斜視図である。屋根形部材３０''が屋根形部材３０と異なるのは、稜線部がなく、斜面部３２''，３３''が平面状でなく全体として湾曲形状となっている点である。その他の点は、図４に示す実施形態の屋根形部材３０と同様である。斜面部３２''，３３''の下端間の距離Ｗ''は、磁石体１２の直径Ｄより小さくても良いが、直径Ｄと等しいかそれより大きいのが好ましい。斜面部３２''，３３''の下端間の距離Ｗ''と直行する方向の長さＬ''は、磁石体１２の直径Ｄより小さくても良いが、直径Ｄと等しいかそれより大きいのが好ましい。図６のように構成した屋根形部材３０''も、図４の屋根形部材３０と同様の機能を果たす。
【００２８】
図５、図６のように屋根形部材３０'，３０''を構成した場合も、図４の例で斜面部３２，３３の傾斜を異ならせたり（θ１≠θ２）、厚みを異ならせたりしたのと同様に、屋根形部材３０'，３０''の斜面部の傾きの大きさを不均一に形成したり、厚みを不均一に形成したりしても良い。
【００２９】
再度、図１および図２を参照し、磁石体１２の下端面１５上に取り付けられる基端側ヨーク１６について説明する。図示する基端側ヨーク１６は、長方形の面を有する。上下の面は、正方形、または円形とすることもできる。基端側ヨーク１６は、直径が磁石体１２の直径Ｄと等しいかこれより大きい円板状でも良い。図２に示すように、基端側ヨーク１６の中央部には、締結ボルト２０の先端部を受入れるためのボルト孔１７が形成され、ボルト孔１７には締結ボルト２０の先端部の牡ねじと螺合するための雌ねじが形成されている。基端側ヨーク１６は、軟鉄等の常磁性体からなる。
【００３０】
締結ボルト２０は、磁石体１２を構成する板状永久磁石１２Ａ〜１２Ｈと、屋根形部材３０と、基端側ヨーク１６とを一体的に連結するためのものである。締結ボルト２０の先端部には、基端側ヨーク１６のボルト孔１７の雌ねじと螺合するための牡ねじが形成されている。
【００３１】
永久磁石ユニット１０を組立てるには、板状永久磁石１２Ａ〜１２Ｈを相互に吸着させて磁石体１２とする。磁石体１２の上端面１３がＳ極、下端面１５がＮ極である。Ｓ極とＮ極とは、逆にしても良い。基端側ヨーク１６の上に磁石体１２を配置し、その上に稜線部３１が上になるようにして屋根形部材３０を配置する。屋根形部材３０の稜線部３１のボルト孔３４から締結ボルト２０を挿入し、磁石体１２のボルト孔２１を貫通させ、締結ボルト２０の先端部の牡ねじを基端側ヨーク１６のボルト孔１７の雌ねじと螺合させる。屋根形部材３０と磁石体１２と基端側ヨーク１６とを一体的に締め付けて固定し、永久磁石ユニット１０を形成する。ここでは、屋根形部材３０の上端面１３の外周部と屋根形部材３０の一部とが接するように固定しているが、接触しないように締結ボルト２０で連結するようにしても良い。連結手段として締結ボルト２０を用いることにより、永久磁石ユニット１０を構成する部材を簡単に固定することができる。
【００３２】
このように構成した永久磁石ユニット１０では、磁石体１２の上端面１３に屋根形部材３０を設けることにより、磁石体１２の上端面１３から出る磁力線は、殆ど全て屋根形部材３０に入るので、磁石体１２からの漏洩磁束が少なくなって減磁が抑制される。これにより、屋根形部材３０を通して出力される磁石体１２の磁力線をより強力なものとすることができ、磁気回路を設けることなく、磁石体１２の周囲にできるだけ強い磁場を発生させることができる。
【００３３】
また、磁石体１２の下端面１５に基端側ヨーク１６を設けることにより、磁石体１２の上端面１３から出た磁力線の一部は、屋根形部材３０の内部を通って当該屋根形部材３０の端部に導かれ、そこから外部に放出される。外部に放出された磁力線は一定の放物線を描いて基端側ヨーク１６に入り、その内部を通って磁石体１２に戻る。このため、磁石体１２の周囲に強力な閉磁路が形成され、磁石体１２の側面からの漏洩磁束も少なくして減磁を抑制することができる。
【００３４】
また、このような永久磁石ユニット１０を２つ用意し、屋根形部材３０同士を接近させると、互いに近づいている過程では永久磁石ユニット１０同士の反発が少なく、容易に接近させることができる。一方、屋根形部材３０の稜線部３１同士が最も近づく位置では、２つの永久磁石ユニット１０は強く反発する。
【００３５】
なお、第１の実施形態では、磁石体１２と屋根形部材３０（３０’，３０''）と基端側ヨーク１６とを連結する連結手段として、締結ボルト２０を用いたが、連結手段は締結ボルト２０に限定されるものではなく、他の方法で連結しても良い。例えば、磁石体１２と屋根形部材３０（３０’，３０''）と基端側ヨーク１６とを樹脂で成形した枠（図示せず）に収容して固定することができる。または磁石体１２と屋根形部材３０（３０’，３０''）と基端側ヨーク１６とを樹脂系接着剤で接着することもできる。
【００３６】
図７は、本発明の第２の実施形態による永久磁石ユニット１０'''の斜視図である。第２の実施形態による永久磁石ユニット１０'''では、磁石体１２'''は、複数の板状永久磁石を吸着させたものではなく、１つの永久磁石で構成されている。基端側ヨークは設けられていない。磁石体１２'''と屋根形部材３０'''とは、締結ボルトで固定するのではなく、接着剤で接着される。そのため、磁石体１２'''と屋根形部材３０'''とには、締結ボルトを挿入するためのボルト孔は形成されていない。磁石体１２'''の上面１３'''の外周部の２箇所には、屋根形部材３０'''と接着するための接着面１３ａが設けられている。その他の点は、第１の実施形態による永久磁石ユニット１０と同じである。
【００３７】
第２の実施形態による永久磁石ユニット１０'''は、第１の実施形態による永久磁石ユニット１０と同様の作用をする。第２の実施形態による永久磁石ユニット１０'''は、部品数が少なく、ボルト孔、ネジ等の加工が不要なので、加工が容易である。
【００３８】
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその精神、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１の実施形態による永久磁石ユニットの斜視図である。
【図２】図１の永久磁石ユニットのＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図３】図１の永久磁石ユニットの板状永久磁石の斜視図である。
【図４】図１の永久磁石ユニットの屋根形部材の斜視図である。
【図５】別の実施形態の屋根形部材の斜視図である。
【図６】別の実施形態の屋根形部材の斜視図である。
【図７】本発明の第２の実施形態による永久磁石ユニットの斜視図である。
【図８】永久磁石とヨークとを組み合わせた従来の磁気回路の構成例を示すである。
【符号の説明】
【００４０】
１０，１０'''  永久磁石ユニット
１２，１２'''  磁石体
１２Ａ〜１２Ｈ  板状永久磁石
１６  基端側ヨーク（第２のヨーク）
３０，３０'，３０''，３０'''  屋根形部材（第１のヨーク）
３１，３１'  稜線部
３２，３２'  斜面部
３３，３３'  斜面部
【図１】
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【図２】
2008117931.tif 000004
【図３】
2008117931.tif 000005
【図４】
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【図５】
2008117931.tif 000007
【図６】
2008117931.tif 000008
【図７】
2008117931.tif 000009
【図８】
2008117931.tif 000010