JP3809762B2

JP3809762B2 - Combined electromagnet and permanent magnet

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Publication number: JP3809762B2
Application number: JP2000319579A
Authority: JP
Inventors: 徹桑原
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2000-10-19
Filing date: 2000-10-19
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2020-10-19
Also published as: CN1246865C; JP2002136086A; CN1350308A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄心と、鉄心の外周面を囲うよう配設されたコイルと、磁極が鉄心の磁化方向と一致するよう鉄心に装着された永久磁石とを備えた、電磁石と永久磁石の複合磁石に関する。
【０００２】
【従来の技術】
実公昭６３−４４９３０号公報には、鉄心と、鉄心の外周面を囲うよう配設されたコイルと、磁極が鉄心の磁化方向と一致するよう鉄心に装着された永久磁石とを備えた、電磁石と永久磁石の複合磁石が開示されている。鉄心の外周縁部の周方向の一部には、軸方向に延在する溝が軸方向の中間部に、又は軸方向の一端部から他端にわたって形成され、この溝に永久磁石が嵌合装着されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、永久磁石（例えば、フェライト磁石、希土類磁石等）は、鉄心（一般的には低カーボン鉄材）に比べて透磁率が低い。そして上記複合磁石においては、鉄心の外周縁部の周方向の一部に透磁率の低い永久磁石が装着されているため、コイルに通電して鉄心を磁化したときに、鉄心に生成された磁束を鉄心の磁極面の一方に十分効率的に集めることができない。つまり、鉄心の外周縁部の周方向の一部に透磁率の低い永久磁石が装着されているため、鉄心の外周縁部の周方向の一部が磁化方向に遮断され、鉄心の外周縁部の一部に生成された磁束の流れが永久磁石に妨げられ、鉄心の外周縁部の一部に生成された磁束を、鉄心の磁極面の一方まで所望のとおり効率的に導くことができない。また鉄心の、永久磁石が存在する領域が、コイルの一部に対し半径方向に遠くなり、コイルの通電に対応した磁束を効果的に発生させることができない。したがってコイルに通電して鉄心を磁化したときに、鉄心に十分効率的に磁束を発生させることができず、電磁石の性能を十分に活用することができない、といえる。また、鉄心の外周縁部の周方向の一部に永久磁石が装着される構成に起因して、永久磁石の横断面積を所要のとおりに十分大きくすることができず、永久磁石を有効に使用することができない。以上を総合すると、電磁石及び永久磁石のいずれをも有効に使用することができない、といえる。電磁石及び永久磁石のいずれをも有効に使用することができないことに起因して、電磁石（鉄心及びコイル）の磁化方向の長さが長くなり、複合磁石全体が大型化して重量が増加すると共に製造コストが高くなる。永久磁石が装着された部分における鉄心の横断面積が、永久磁石の横断面積よりも相当大きくなるので、着磁前の永久磁石を鉄心に組付後、着磁のために磁化力を加えたとき、鉄心に多くの磁束が流れてしまい、永久磁石に所要のとおり十分な着磁を施すことができない。この不具合を解決するためには、着磁後の永久磁石を鉄心に装着しなければならず、組付作業が困難となる。更にはまた、鉄心の外周縁部の周方向の一部に永久磁石が装着される構成に起因して、永久磁石の横断面形状を、円形あるいは矩形といった単純な形状にすることができないこと及び鉄心の外周縁部に溝加工を施すことが比較的困難であること等により、製造コストがアップする、との問題点も存在する。更にはまた、上記複合磁石においては、永久磁石の長さが比較的長いので、材料費が高価となる。
【０００４】
本発明の目的は、電磁石及び永久磁石のいずれをも有効に使用することを可能にする、新規な電磁石と永久磁石の複合磁石を提供することである。
【０００５】
本発明の他の目的は、コイルに通電時に磁極面の一方から発生する磁束が同じとした場合、電磁石の磁化方向の長さを従来よりも短くすることを可能にする、新規な電磁石と永久磁石の複合磁石を提供することである。
【０００６】
本発明の更に他の目的は、全体の構成をコンパクト化しかつ軽量化すると共に製造コストを低減させることを可能にする、新規な電磁石と永久磁石の複合磁石を提供することである。
【０００７】
本発明の更に他の目的は、着磁前の永久磁石を鉄心に組付後、永久磁石に所要のとおり十分な着磁を施すことを可能にして永久磁石の鉄心への組付作業を容易化することができる、新規な電磁石と永久磁石の複合磁石を提供することである。
【０００８】
本発明の更に他の目的は、永久磁石の断面形状を単純な形状にすることができしかも鉄心の外周縁部の周方向の一部に溝加工を施す必要もなく、比較的低コストで製造することを可能にする、新規な電磁石と永久磁石の複合磁石を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、鉄心と、鉄心の外周面を囲うよう配設されたコイルと、磁極が鉄心の磁化方向と一致するよう鉄心に装着された永久磁石とを備えた、電磁石と永久磁石の複合磁石において、永久磁石は、少なくともその外周面が鉄心に囲まれるよう鉄心の内部に１個又は複数個装着され、鉄心には磁化方向に延在する貫通孔が形成され、貫通孔の一端部及び／又は他端部、又は中間部には永久磁石が配置され、貫通孔の、永久磁石が配置された領域以外の他の領域には磁性材料からなるバー部材が配置され、鉄心の一端及び他端には磁極板が取り付けられ、永久磁石及びバー部材の外周面と貫通孔の内周面との間には軸方向の実質上全領域にわたって非磁性領域が形成されている、ことを特徴とする電磁石と永久磁石の複合磁石、が提供される。
【００１０】
鉄心と、鉄心の外周面を囲うよう配設されたコイルと、磁極が鉄心の磁化方向と一致するよう鉄心に装着された永久磁石とを備えた、電磁石と永久磁石の複合磁石において、永久磁石は、少なくともその外周面が鉄心に囲まれるよう鉄心の内部に１個又は複数個装着されている、鉄心には磁化方向に延在しかつ一端が鉄心の一端に開口し他端が閉塞された一端閉塞孔が形成され、一端閉塞孔の開口端部には永久磁石が配置され、一端閉塞孔の、永久磁石が配置された領域以外の他の領域には強磁性材料からなるバー部材が配置され、鉄心の一端には磁極板が取り付けられ、鉄心の他端には、磁極部が半径方向外側に延び出すよう一体に形成されるか又は磁極板が取り付けられ、永久磁石及びバー部材の外周面と一端閉塞孔の内周面との間には、軸方向の実質上全領域にわたって非磁性領域が形成されている、ことが好ましい。
非磁性領域は、軸方向の全領域にわたって形成された筒形状の中空部により形成されている、又は軸方向の一部領域にわたって形成された筒形状の中空部と他の領域に挿入された非磁性中空部材とにより形成されている、又は軸方向の全領域にわたって挿入された非磁性中空部材により形成されている、ことが好ましい。
磁極板の一方及び／又は他方の内側面には凹部が形成され、貫通孔の一端部及び／又は他端部に配置された永久磁石の磁極面の一方を含む一端部は該凹部に嵌合され、該永久磁石の磁極面の他方には凹部が形成され、バー部材の一端面及び／又は他端面には凸部が形成され、バー部材の該凸部は永久磁石の該凹部に嵌合されている、ことが好ましい。
鉄心と、鉄心の外周面を囲うよう配設されたコイルと、磁極が鉄心の磁化方向と一致するよう鉄心に装着された永久磁石とを備えた、電磁石と永久磁石の複合磁石において、永久磁石は、少なくともその外周面が鉄心に囲まれるよう鉄心の内部に１個又は複数個装着され、鉄心には磁化方向に延在する貫通孔が形成され、貫通孔の一端部には永久磁石が配置され、貫通孔の、永久磁石が配置された領域以外の他の領域には強磁性材料からなるバー部材が配置され、鉄心の一端及び他端には磁極板が取り付けられ、永久磁石及びバー部材の外周面と貫通孔の内周面との間には軸方向の実質上全領域にわたって非磁性領域が形成され、磁極板の他方には凹部が形成され、バー部材の、磁極板の他方側の端部は該凹部に嵌合されている、ことが好ましい。
鉄心の貫通孔の一端部には大径部が形成され、大径部には非磁性中空部材が嵌合され、非磁性中空部材の一端部側に永久磁石が嵌合され、非磁性中空部材の他端部側にバー部材の一端部が嵌合され、バー部材の一端部以外の残りの領域の外周面と対応する貫通孔の内周面との間には筒形状の中空部が形成されている、ことが好ましい。
鉄心の一端閉塞孔の一端部には大径部が形成され、大径部には非磁性中空部材が嵌合され、非磁性中空部材の一端部側に永久磁石が嵌合され、非磁性中空部材の他端部側にバー部材の一端部が嵌合され、バー部材の一端部以外の残りの領域の外周面と対応する一端閉塞孔の内周面との間には筒形状の中空部が形成されている、ことが好ましい。
永久磁石から発生する磁束量とコイルから発生する磁束量とをほぼ等しくするか又はコイルから発生する磁束量の方を大きく規定しかつ該永久磁石が装着された部分における鉄心の横断面の面積がコイルから発生する磁界により磁束が飽和する面積になるように規定されている、ことが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成された電磁石と永久磁石の複合磁石の好適実施形態を添付図面を参照して更に詳細に説明する。なお、図１〜図２５において、実質上同一部分は同一符号で示されている。また、図面の明確化のため、特に説明上他の部分と区別するために記載した部分を除いては、断面を示すハッチングは省略して図示している。本発明による電磁石と永久磁石の複合磁石は、鉄心と、鉄心の外周面を囲うよう配設されたコイルと、磁極が鉄心の磁化方向と一致するよう鉄心に装着された永久磁石とを備え、永久磁石は、少なくともその外周面が鉄心に囲まれるよう鉄心の内部に１個又は複数個装着されている。この基本構成は、以下に説明する各実施形態をとおして共通するものである。
【００１２】
先ず図１及び図２を参照して、本発明による電磁石と永久磁石の複合磁石の一つの実施形態について説明する。全体を番号１００で示す電磁石と永久磁石の複合磁石は、鉄心１０と、鉄心１０の外周面を囲うよう鉄心１０の一端部に配設されたコイル２０と、磁極が鉄心１０の磁化方向と一致するよう鉄心１０に装着された永久磁石３０とを備えている。永久磁石３０は、少なくともその外周面が鉄心１０に囲まれるよう、鉄心１０の内部に１個、装着されている。図示の実施形態において、鉄心１０の磁化の方向は、鉄心１０の一端面（図１において左端面）がＮ極、鉄心１０の他端面（図１において右端面）がＳ極となるよう規定されている。
【００１３】
更に具体的に説明すると、残留磁束がほとんど残らない材料である磁性材料から形成される鉄心１０は、横断面が円形状をなしかつ軸方向にほぼ一定の横断面形状をもって直線状に延在するよう形成されている。鉄心１０の軸方向の両端面は、軸線に直交する平面と一致するよう形成されている。鉄心１０の磁化方向の一端部には、一端が鉄心１０の一端面（図１において左端面）に開口しかつ他端が奥壁により閉塞された一端閉塞孔１１が形成されている。ほぼ一定の円形横断面形状をもって軸方向に直線状に延在する一端閉塞孔１１は鉄心１０と共通の軸線上に位置付けられている。一端閉塞孔１１の奥壁面は鉄心１０の軸線に直交する平面と一致するよう形成されている。鉄心１０の一端閉塞孔１１には永久磁石３０が装着されている。例えば、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系の永久磁石３０は、横断面が円形状をなしかつ軸方向にほぼ一定の横断面形状をもって直線状に延在するよう形成されている。永久磁石３０の外周面は、鉄心１０の一端閉塞孔１１の内周面に嵌合装着しうるよう、該内周面の直径とほぼ同じ直径を有するよう形成され、また永久磁石３０の軸方向長さは、鉄心１０の一端閉塞孔１１の軸方向長さと実質上同じに形成されている。永久磁石３０は、鉄心１０の一端閉塞孔１１の内周面に嵌合装着されることにより、鉄心１０の一端部内に装着される。永久磁石３０の一端面（図１において左端面）は、鉄心１０の一端面と実質上同一平面上に位置付けられて鉄心１０の外側に露呈されるが、永久磁石３０の外周面及び他端面（図１において右端面）は、それぞれ、鉄心１０の一端閉塞孔１１の内周面及び奥壁に実質上密着して囲まれ（覆われ）、永久磁石３０の外側に露呈されることはない。
【００１４】
鉄心１０の外周面にはボビン２２が嵌合装着されている。例えば、耐熱性のある合成樹脂材や絶縁紙等、非磁性の絶縁体から形成されるボビン２２は、円筒部と、円筒部の軸方向両端に形成された環状フランジとから構成され、環状フランジの各々の軸方向外側面は、ボビン２２の軸線に直交する平面と一致するよう形成されている。ボビン２２の環状フランジの各々間における円筒部の外周面にコイル２０が装着されている。ボビン２２は、その円筒部の内周面が鉄心１０の外周面に嵌合されることにより鉄心１０に装着されている。ボビン２２が鉄心１０に装着された状態で、ボビン２２の軸方向両端面である環状フランジの各々の軸方向外側面は、鉄心１０の両端面と実質上共通の、軸線に直交する平面上に位置付けられる（このようにボビン２２及び鉄心１０の軸方向長さ及び両端面の形状が規定されている）。鉄心１０には、鉄心１０の軸方向両端面及びボビン２２の環状フランジの各々の軸方向外側面の、少なくとも半径方向内側部分を覆うよう、円板形状をなす磁極板２４が取り付けられている。例えば、低カーボン鉄材等の軟磁性材から形成される磁極板２４の各々は、図示しない複数のボルトにより鉄心１０の対応する端面に離脱自在に取り付けられている。磁極板２４の一方の内側面は、鉄心１０の一端面、永久磁石３０の一端面及びボビン２２の環状フランジの一方の軸方向外側面にほぼ密着して取り付けられる。また磁極板２４の他方の内側面は、鉄心１０の他端面及びボビン２２の環状フランジの他方の軸方向外側面にほぼ密着して取り付けられる。磁極板２４の各々は円板形状に形成されているが、矩形状、多角形状等、その他の形状であってもよい。なお、永久磁石３０に水やダスト等が侵入するのを防止するためには、磁極板２４の一方の内側面と、鉄心１０の一端面、永久磁石３０の一端面及びボビン２２の環状フランジの一方の軸方向外側面との間にシーラー等のシーリング材を塗布して、永久磁石３０を密封することが好ましい。また、上記ボビン２２を、鉄心１０の外周面上に塗布後、硬化して絶縁体となるような非磁性材から形成する他の実施形態もある。
【００１５】
上記のように構成される複合磁石１００において、永久磁石３０は、未着磁の状態で鉄心１０に装着される。複合磁石１００の一部として未着磁の永久磁石３０が鉄心１０に装着された状態において、永久磁石３０に着磁を施すに際しては、磁極板２４の各々の外側面に永久磁石３０を着磁するための磁化力を加える（着磁ヨークの励磁コイルへの通電）と同時にコイル２０にも大電流を流して、永久磁石３０を囲む鉄心１０の部分を磁気飽和又はそれに近い状態にする。その結果、永久磁石３０の周囲の鉄心１０の部分は磁気飽和又はそれに近い状態にされるので、永久磁石３０を着磁するために加えられた磁化力により鉄心１０を流れる磁束は、永久磁石３０の部分においてそのほとんどが永久磁石３０を通って流れるように導かれ、永久磁石３０に所要のとおりの着磁が可能になる。これは、永久磁石３０の外周面が鉄心１０に囲まれるよう、永久磁石３０が鉄心１０の内部に装着される上記構成に起因するものである。なお、永久磁石３０を着磁するための磁化力の付加及びコイル２０への通電は、瞬時（例えば、２〜３ｍｓｅｃ）である。
【００１６】
上記複合磁石１００において、鉄心１０の磁化方向は、鉄心１０の一端面（図１において左端面）、したがって磁極板２４の一方（図１において左方の磁極板２４）がＮ極となり、磁極板２４の他方（図１において右方の磁極板２４）がＳ極となるよう予め規定されているので、永久磁石３０の一端面（図１において左端面）の磁極はＮ極に、また他端面（図１において右端面）はＳ極に、それぞれ着磁される。図３には、複合磁石１００において、コイル２０に通電されない状態における磁束線の様子が模式的に示されている。永久磁石３０の磁束は、磁極板２４の一方及び鉄心１０内に形成されるループ状の磁気回路を流れ、外部への漏れは実質上防止される。また図４には、複合磁石１００において、コイル２０に通電された状態における磁束線の様子が模式的に示されている。コイル２０に通電されると、鉄心１０の上記一端面（したがって磁極板２４の一方）がＮ極、鉄心１０の上記他端面（したがって磁極板２４の他方）がＳ極となるよう磁化される。その結果、複合磁石１００には、鉄心１０に発生した磁束と永久磁石３０の磁束とが複合された磁界が形成される。
【００１７】
上記複合磁石１００において、電磁石（主として鉄心１０及びコイル２０）及び永久磁石３０のいずれをも有効に使用することが望まれる。そのためには、永久磁石３０の磁束と、コイル２０に通電することにより鉄心１０に発生する磁束とのバランスを最良にすることが望まれる。これらのバランスを最良にするためには、鉄心１０に発生する磁束を、永久磁石３０の磁束と同じか又はそれより大きくなるように規定する必要がある。換言すれば、永久磁石３０の磁束を、鉄心１０に発生する磁束と同じか又はそれより小さくなるように規定する必要がある。永久磁石３０の磁束が大き過ぎると、コイル２０に通電して鉄心１０を磁化しても、永久磁石３０の磁束が鉄心１０内で磁気ショートしてしまい、永久磁石３０の磁束を有効に使えない。また鉄心１０の、永久磁石３０の外周面を囲む部分の横断面積が小さ過ぎると、コイル２０に通電しない状態において、永久磁石３０の磁束が複合磁石１００の外部に洩れ出すことになる。なお、鉄心１０の、永久磁石３０の外周面を囲む部分の横断面積の大きさは、コイル２０に通電しない状態で、永久磁石３０による磁束で飽和する状態又はそれに近い状態になるように規定されることが好ましい。またコイル２０に通電した状態で、コイル２０から発生する磁界により磁束が飽和する面積になるように規定されることが好ましい。
【００１８】
以上の観点から、上記複合磁石１００においては、鉄心１０の飽和磁束密度と永久磁石３０の磁束密度とがほぼ等しい場合、永久磁石３０の横断面の面積は、永久磁石３０が装着された部分における鉄心１０の横断面の面積を越えない範囲で、永久磁石３０が装着された部分における鉄心１０の横断面の面積とほぼ等しくなるように規定されている。換言すれば、永久磁石３０が装着された部分における鉄心１０と永久磁石３０とを合わせた全横断面積を１とすると、永久磁石３０の横断面積はほぼ１／２に、また永久磁石３０が装着された部分における鉄心１０の横断面積はほぼ１／２に、それぞれ規定されている（永久磁石３０の横断面積は鉄心１０の横断面積を越えないように規定される）。このような構成により、コイル２０に通電して鉄心１０を磁化した状態において、複合磁石１００の磁極面の一方（永久磁石３０の一端面を含む鉄心１０の一端面すなわち磁極板２４の一方の外表面）から発生する磁束を１とした場合、該磁束のほぼ１／２は、上記横断面積がほぼ１／２である永久磁石３０から発生する磁束であり、また該磁束の他のほぼ１／２は、上記横断面積がほぼ１／２である鉄心１０から発生させられる磁束である。その結果、上記複合磁石１００によれば、電磁石（主として鉄心１０及びコイル２０）及び永久磁石３０のいずれをも有効に使用することが可能になる。鉄心１０の飽和磁束密度が永久磁石３０の磁束密度よりも高い場合は、鉄心１０の、永久磁石３０が装着された部分の横断面積を小さくし、コイル２０に通電していないときは、永久磁石３０により磁束飽和させておく。いずれにせよ、永久磁石３０から発生する磁束量とコイル２０から発生する磁束量とをほぼ等しくするか、又はコイル２０から発生する磁束量の方を大きく規定することが好ましい。そして鉄心１０の、永久磁石３０の外周面を囲む部分の横断面積の大きさは、コイル２０に通電しない状態で、永久磁石３０による磁束で飽和する状態又はそれに近い状態になるように規定されることが好ましい。またコイル２０に通電した状態で、コイル２０から発生する磁界により磁束が飽和する面積になるように規定されることが好ましい。すなわち本発明によれば、高効率で無駄のない複合磁石１００が得られる。また、複合磁石１００の磁極面の一方から発生する磁束を従来と同じとした場合、コイル２０の巻数を従来よりもほぼ半減でき、したがって、電磁石の磁化方向の長さ（鉄心１０とコイル２０の磁化方向ないし軸方向の長さ）を従来のほぼ１／２に短くすることが可能になり、複合磁石１００全体の構成をコンパクト化しかつ軽量化すると共に製造コストを低減させることを可能にする。もちろんコイル２０へ通電する電流値も少なくなる。
【００１９】
上記複合磁石１００においては、永久磁石３０は少なくともその外周面（図示の実施形態においては外周面及び他端面）が鉄心１０に囲まれるよう鉄心１０の内部に装着されるよう構成されているので、コイル２０に通電して鉄心１０を磁化したときに、鉄心１０に生成された磁束を鉄心１０の磁極面の一方であるＮ極に十分効率的に集めることが可能になった。すなわち、永久磁石３０はその外周面が鉄心１０に囲まれるよう鉄心１０の内部に装着されているので、鉄心１０の外周縁部には鉄心１０の磁化方向の一端から他端にわたって連続した磁気流路が形成される。その結果、鉄心１０の外周縁部に生成された磁束の実質上全てを、鉄心１０の磁極面の一方であるＮ極まで所望のとおり効率的に導くことが可能になった。また鉄心１０の外周縁部は、鉄心１０の磁化方向の一端から他端にわたって、コイル２０に対し半径方向に近い一定の位置に存在するので、コイル２０の通電に対応した磁束を効果的に発生させることが可能になる。したがってコイル２０に通電して鉄心１０を磁化したときに、鉄心１０に十分効率的に磁束を発生させることができるので、電磁石の性能を十分に活用することが可能になる。また、永久磁石３０は少なくともその外周面が鉄心１０に囲まれるよう鉄心１０の内部に装着される構成に起因して、先に述べたように永久磁石３０の横断面積を所要のとおりに十分大きくすることが可能となり、永久磁石３０を有効に使用することが可能になった。その結果、本発明によれば、電磁石及び永久磁石３０のいずれをも有効に使用することが可能になった。
【００２０】
本発明によれば、永久磁石３０はその外周面が鉄心１０に囲まれるよう鉄心１０の内部に装着されているので、永久磁石３０の横断面積を従来におけるよりも相当大きくすることが可能になる。永久磁石３０がその外周面が鉄心１０に囲まれるよう鉄心１０の内部に装着されていること及び永久磁石３０の横断面積を従来におけるよりも相当大きくすることが可能になることに起因して、先に述べたように、着磁前の永久磁石３０を鉄心１０に組付後、着磁のために磁化力を加えても、永久磁石３０に所要のとおり十分な着磁を施すことが可能になり、永久磁石３０の鉄心１０に対する組付作業が容易となる。永久磁石３０が、その外周面が鉄心１０に囲まれるよう鉄心１０の内部に装着される構成に起因して、永久磁石３０の横断面形状を、円形あるいは矩形といった単純な形状にすることが可能になりしかも、鉄心１０の外周縁部に従来におけるような溝加工を施す必要がなく、鉄心１０の一端面に一端閉塞孔１１を切削により容易に加工することができるので、複合磁石１００の製造コストを低減させることが可能になる。更にはまた、上記複合磁石１００においては、永久磁石３０の長さを比較的短くすることが可能になるので、材料の無駄がなくなり、材料費（永久磁石３０の材料費）を低減することが可能になる。永久磁石３０として、例えば、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系の強力な磁力を有する永久磁石から構成した場合には、鉄心１０の軸方向長さに対して従来におけるよりもその長さ及び全体の大きさを著しく短くかつ小さくすることが可能になり、上記複合磁石１００全体の構成を従来におけるよりも大幅にコンパクト化することが可能になる。
【００２１】
上記実施形態において、鉄心１０、ボビン２２、一端閉塞孔１１及び永久磁石３０の横断面はそれぞれ円形状に形成され、永久磁石３０は、鉄心１０と共通の軸線上に形成された一端閉塞孔１１に嵌合装着されている。この実施形態に代えて、鉄心１０の軸線に対して若干偏心した位置に一端閉塞孔１１を形成し、この一端閉塞孔１１に永久磁石３０を嵌合装着する他の実施形態もある。また、鉄心１０、ボビン２２、一端閉塞孔１１及び永久磁石３０の横断面も円形状に限定されるものではなく、それぞれほぼ矩形状（角部の各々に円形の面取りが施されていることが好ましい）に形成する他の実施形態もあれば、一方が矩形状で他方が円形状であるように組合せる更に他の実施形態もあれば、その他の形状及びそれらを組み合わせた、更に他の実施形態もある。いずれにしても、製造が容易でコンパクトな形状であることが好ましいが、複合磁石１００が使用される、図示しない装置、機器における装着スペースに対応して、それらの形状が設定されることになる。なお、磁極板２４の各々の形状についても同じことがいえる。更にはまた、コイル２０全体の横断面形状も、ボビン２２の横断面の形状に対応して適宜に設定されることはいうまでもない。以上述べたような変形の可能性は、後に説明する複合磁石１００の他の実施形態における各構成部材においても、同様に存在するものである。
【００２２】
上記実施形態において、永久磁石３０は鉄心１０の一端部に１個装着されているが、これに代えて他端部に１個、同様にして装着する他の実施形態（図示せず）もある。この実施形態においては、鉄心１０の他端部に、図１及び図２に示されるのと同様な一端閉塞孔１１が形成され、永久磁石３０はこの一端閉塞孔１１に嵌合装着される。また永久磁石３０を、鉄心１０の一端部及び他端部にそれぞれ１個づつ（合計２個）、同様にして装着する他の実施形態もあるが（図５参照）、この実施形態においては、鉄心１０の一端部及び他端部に、図１及び図２に示されるのと同様な一端閉塞孔１１が形成され、永久磁石３０はこの一端閉塞孔１１の各々に嵌合装着される。永久磁石３０の各々の磁極は、図５に示される実施形態においては、それぞれ鉄心１０の磁化の方向に合わせて、図５において左端面がＮ極、右端面がＳ極となるよう配置されている。この複合磁石１００は、永久磁石３０の数が１個増えたことにより、図１〜図４を参照して説明した複合磁石１００よりも一層強力な磁力を得ることが可能になる。
【００２３】
図６には、複合磁石１００の更に他の実施形態が示されている。図６に示されている複合磁石１００において、鉄心１０は磁化方向の中間部において横断面に沿って二つの鉄心１０Ａに２分割されている。永久磁石３０は、鉄心１０Ａの各々の相互に対向する一端部間に跨がって装着されている。更に具体的に説明すると、鉄心１０Ａの各々の相互に対向する一端部には、先の実施形態におけると同じような一端閉塞孔１１が形成され、永久磁石３０は、鉄心１０Ａの各々の一端閉塞孔１１内に実質上密着して挿入されている。鉄心１０Ａの各々の他端は、図１に示されている実施形態におけると同じとおりにして磁極板２４により覆われている。鉄心１０Ａの各々は、図示はされていないが、磁極板２４の各々と共に相互に図示しない複数のボルトにより共締めされている。この複合磁石１００は、永久磁石３０が鉄心１０の磁化方向の中間部内に配置されているので、先の実施形態におけるよりもダストや水の侵入を受けにくく、永久磁石３０に対するシール性が向上し、永久磁石３０の寿命を一層長くすることができる。また永久磁石３０の磁力が鉄心１０Ａの各々の軸方向にバランスされる。
【００２４】
図７には、複合磁石１００の更に他の実施形態が示されている。図７に示されている複合磁石１００においては、鉄心１０が磁化方向の中間部において横断面に沿って二つの鉄心１０Ａに２分割され、永久磁石３０が、鉄心１０Ａの各々の相互に対向する一端部間に跨がって装着されている。この構成は、図６に示されている実施形態と実質上同じであるが、鉄心１０Ａの各々の他端には、磁極部１２が半径方向外側に延び出すよう一体に形成されている。磁極部１２の各々の構成は、対応する鉄心１０Ａの他端に一体に形成されていることを除いては、磁極板２４と実質上同じである。鉄心１０Ａの各々は、図示はされていないが、相互に図示しない複数のボルトにより共締めされている。この実施形態においては、磁極部１２の各々が対応する鉄心１０Ａの他端に一体に形成されているので、図６に示されている実施形態よりも部品点数が少なくなり、組付作業が一層簡単となる。
【００２５】
なお、図５、図６及び図７に示されている複合磁石１００において、先に説明した以外のその他の基本的構成は、図１〜図４を参照して説明した複合磁石１００と実質上同じであり、したがって、それぞれ、図１〜図４を参照して説明した複合磁石１００と実質上同じ作用効果を得ることができることはいうまでもない。
【００２６】
図８には、複合磁石１００の更に他の実施形態が示されている。図８に示されている複合磁石１００において、鉄心１０には磁化方向に延在する貫通孔１３が形成されている。円形の内周面を有する貫通孔１３は、鉄心１０と共通の軸線上に存在するよう同心に形成されている。貫通孔１３の一端部（図８において左端部）には、永久磁石３０が配置されている。貫通孔１３の、永久磁石３０が配置された領域以外の他の領域にはバー部材４０が配置されている。残留磁束がほとんど残らない材料である磁性材料から形成されているバー部材４０は円形の外周面を有しており、バー部材４０の軸方向の両端面は、軸線に直交する平面と一致するよう形成されている。バー部材４０の直径と永久磁石３０の直径とは実質上同じに形成されているが、貫通孔１３の内径よりも小さく形成されている。永久磁石３０の一端面は鉄心１０の一端面と実質上同一面上に位置付けられ、永久磁石３０の他端面はバー部材４０の一端面に実質上密着させられ、バー部材４０の他端面は鉄心１０の他端面と実質上同一面上に位置付けられる。鉄心１０の一端及び他端には磁極板２４が、図１〜図４を参照して説明した先の実施形態と同じとおりにして取り付けられている。永久磁石３０及びバー部材４０の外周面と貫通孔１３の内周面との間には軸方向の実質上全領域にわたって円筒形状をなす隙間、すなわち非磁性領域が形成されている。この円筒形状をなす非磁性領域には、非磁性中空部材５０（円筒部材５０）が実質上密着して挿入されている。非磁性中空部材５０は、アルミニウム、オーステナイト系のステンレス、耐熱性合成樹脂等の非磁性材料から形成されている。
【００２７】
図９には、図８に示されている複合磁石１００において、コイル２０に通電されない状態における磁束線が模式的に示されている。永久磁石３０の磁束は、磁極板２４の一方、鉄心１０、磁極板２４の他方及びバー部材４０内に形成されるループ状の磁気回路を流れ、外部への漏れは実質上防止される。また図１０には、図８に示されている複合磁石１００において、コイル２０に通電された状態における磁束線の様子が模式的に示されている。コイル２０に通電されると、鉄心１０の上記一端面（したがって磁極板２４の一方）がＮ極、鉄心１０の上記他端面（したがって磁極板２４の他方）がＳ極となるよう磁化される。その結果、鉄心１０に発生した磁束と永久磁石３０の磁束とが複合された磁界が形成される。上記説明から容易に理解されるように、図８に示されている複合磁石１００は、コイル２０に通電されない状態において、永久磁石３０の磁束が、コイル２０の内側に存在する鉄心１０及びバー部材４０のほぼ全域にわたって流れているので（図９参照）、コイル２０に通電されたとき、コイル２０により発生させられる磁束に影響され易く、比較的長さの短い永久磁石３０を使用したとしても、該永久磁石３０の磁束が短絡することなく、有効に使用される。したがって、この実施形態においては、特に優れた磁気特性を有するＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の永久磁石３０であって比較的長さの短い永久磁石３０を使用することが可能になり、材料費を節約しながら最大の効果を発揮させることができ、実用上、有用である。図８に示されている複合磁石１００のその他の基本的構成は、図１〜図４を参照して説明した複合磁石１００と実質上同じであり、したがって、図１〜図４を参照して説明した複合磁石１００と実質上同じ作用効果を得ることができる。
【００２８】
図８に示されている複合磁石１００において、永久磁石３０及びバー部材４０の外周面と貫通孔１３の内周面との間には軸方向の実質上全領域にわたって円筒形状をなす非磁性領域が形成され、該非磁性領域には、その軸方向の全領域にわたって非磁性中空部材５０が挿入されている。換言すれば、該非磁性領域は、その軸方向の全領域にわたって挿入された非磁性中空部材５０により形成されている。しかしながらこの実施形態に代えて、該非磁性領域を、軸方向の全領域にわたって形成された円筒形状の中空部（すなわち円筒形状のエアギャップ）のみにより形成する、他の実施形態もある（非磁性中空部材５０を挿入しない形態）。この他の実施形態においては、永久磁石３０及びバー部材４０を安定して保持するための工夫が必要であり、後に図１７を参照して具体的に説明する。なお、図８に示される複合磁石１００の実施形態において、永久磁石３０は、鉄心１０の一端部に１個装着されているが、これに代えて他端部に永久磁石３０を１個、同様にして装着する他の実施形態（図示せず）もある。
【００２９】
図１１〜図２０には、図８に示されている複合磁石１００の他の実施形態が示されている。これらの実施形態における基本的構成は、図８に示されている複合磁石１００と実質上同じであり、したがって実質上同じ作用効果を得ることができる。以下、図示の順に各複合磁石１００について説明する。
【００３０】
図１１及び図１２には、複合磁石１００の更に他の実施形態が示されている。図１１に示されている複合磁石１００においては、図８に示される複合磁石１００における鉄心１０が、軸心を通りかつ軸心に沿って延在する一つの平面上において、実質上共通の部品からなる二つの鉄心１０Ｂに２分割されるよう構成されている。この構成によれば、非磁性中空部材５０と鉄心１０との組付性が、図８に示されている複合磁石１００におけるよりも一層容易となる。その他の構成は、図８に示されている複合磁石１００と実質上同じである。
【００３１】
図１３には、複合磁石１００の更に他の実施形態が示されている。図１３に示されている複合磁石１００においては、図８に示される複合磁石１００における鉄心１０の両端部に、永久磁石３０が１個づつ装着されている。この構成によれば、図８に示されている複合磁石１００におけるよりも一層強力な磁力が得られる。その他の構成は、図８に示されている複合磁石１００と実質上同じである。
【００３２】
図１４には、複合磁石１００の更に他の実施形態が示されている。図１４に示されている複合磁石１００においては、図８に示される複合磁石１００における鉄心１０の軸方向の中間部に、永久磁石３０が１個装着されている。したがって、非磁性中空部材５０に嵌合されるバー部材４０は、二つの実質上共通の部品からなるバー部材４０Ａに分割されている。この構成によれば、永久磁石３０が非磁性中空部材５０の軸方向の中間部内に配置されているので、図８に示されている複合磁石１００におけるよりもダストや水の侵入を受けにくく、永久磁石３０に対するシール性が向上し、永久磁石３０の寿命を一層長くすることができる。また、永久磁石３０の磁力がバー部材４０Ａの各々の軸方向において好適にバランスされる。その他の構成は、図８に示されている複合磁石１００と実質上同じである。
【００３３】
図１５には、複合磁石１００の更に他の実施形態が示されている。図１５に示されている複合磁石１００においては、図８に示される複合磁石１００における鉄心１０の他端に取り付けられる磁極板２４が鉄心１０と一体に形成されて、磁極部１２を構成している。したがって、鉄心１０には、軸方向に延在しかつ一端が鉄心１０の一端に開口し他端が閉塞された一端閉塞孔１４が形成されている。円形の内周面を有する一端閉塞孔１４は、鉄心１０と共通の軸線上に存在するよう同心に形成され、鉄心１０の一端から他端（一体に形成された磁極部１２によって閉塞された他端）にわたって延在するよう形成されている。一端閉塞孔１４の開口端部には永久磁石３０が配置され、一端閉塞孔１４の、永久磁石３０が配置された領域以外の他の領域には強磁性材料からなるバー部材４０が配置されている。鉄心１０の一端には磁極板２４が取り付けられている。永久磁石３０及びバー部材４０の外周面と一端閉塞孔１５の内周面との間には、軸方向の実質上全領域にわたって円筒形状をなす隙間、すなわち非磁性領域が形成されている。この円筒形状をなす非磁性領域には、非磁性中空部材５０（円筒部材５０）が実質上密着して挿入されている。この構成によれば、図８に示される複合磁石１００と比較して、磁極板２４が１個少なくなる分、部品点数が少なくなり、また非磁性中空部材５０及びバー部材４０に対するシール性が向上する。その他の構成は、図８に示されている複合磁石１００と実質上同じである。
【００３４】
図１６には、複合磁石１００の更に他の実施形態が示されている。図１６に示されている複合磁石１００において、鉄心１０には軸方向に延在しかつ一端が鉄心１０の一端に開口し他端が閉塞された一端閉塞孔１４が形成されている。円形の内周面を有する一端閉塞孔１４は、鉄心１０の一端から他端部にわたって延在するよう形成されている。図１５に示されている複合磁石１００においては一端閉塞孔１４は、一端から他端まで延在しているのに対し、図１６に示されている複合磁石１００においては、若干短く形成されている。鉄心１０の一端及び他端には磁極板２４が取り付けられている。その他の構成は、図１５に示されている複合磁石１００と実質上同じである。この構成によれば、図８に示される複合磁石１００におけると同様に、非磁性中空部材５０及びバー部材４０に対するシール性が向上する。
【００３５】
図１７には、複合磁石１００の更に他の実施形態が示されている。図１７に示されている複合磁石１００において、磁極板２４の一方及び他方の内側面には凹部２５が形成されている。凹部２５の各々は円形の横断面を有しかつ軸方向に一定の深さを有するよう形成されている。凹部２５の各々は貫通孔１３と共通の軸線上に位置付けられ、各々の直径は永久磁石３０及びバー部材４０の直径とほぼ同じに形成されているが、貫通孔１３の直径よりも小さく形成されている。貫通孔１３の一端部には永久磁石３０が配置されている。貫通孔１３の一端部に配置された永久磁石３０の磁極面の一方を含む一端部は、磁極板２４の一方の凹部２５にほぼ密着して嵌合される。永久磁石３０の磁極面の他方には凹部３２が形成されている。永久磁石３０と共通の軸線上に位置付けられている凹部３２は、円形の横断面を有しかつ軸方向に一定の深さを有するよう形成されている。バー部材４０の一端面には軸方向外側に延び出す凸部４２が形成されている。バー部材４０と共通の軸線上に位置付けられているバー部材４０の凸部４２は、円形の横断面を有しかつ軸方向に一定の高さを有するよう形成されている。凸部４２の直径は永久磁石３０の凹部３２の内径とほぼ同じに形成され、凸部４２の軸方向の高さは永久磁石３０の凹部３２の軸方向の深さとほぼ同じに形成されている。バー部材４０の凸部４２は永久磁石３０の凹部３２にほぼ密着して嵌合され、バー部材４０の他端部は磁極板２４の他方の凹部２５にほぼ密着して嵌合されている。永久磁石３０及びバー部材４０の外周面と貫通孔１３の内周面との間には軸方向の実質上全領域にわたって円筒形状をなす中空部、すなわち非磁性領域Ａが形成されている。この非磁性領域Ａは円筒形状をなす隙間、すなわち円筒形状のエアギャップのみにより形成されている。
【００３６】
図１７に示されている複合磁石１００においては、上記したように、永久磁石３０の一端部が磁極板２４の一方の凹部２５に嵌合され、バー部材４０の一端部の凸部４２が永久磁石３０の磁極面の他方の凹部３２に嵌合され、バー部材４０の他端部が磁極板２４の他方の凹部２５に嵌合されるよう構成されているので、永久磁石３０及びバー部材４０は、永久磁石３０及びバー部材４０の外周面と貫通孔１３の内周面との間に円筒形状をなす隙間Ａを保持しながら、磁極板２４の各々間に安定して保持される。なお、図１７に示される複合磁石１００において、永久磁石３０は、鉄心１０の一端部に配置されているが、これを他端部に配置する他の実施形態もあるし、両端部に配置する更に他の実施形態もある（いずれも図示せず）。図１７に示される複合磁石１００においては、図８に示される複合磁石１００と比較して、非磁性中空部材５０が存在しないので、部品点数が少なく、より低コストで製造できる。なお、もちろん、非磁性領域Ａに上記非磁性中空部材５０を嵌合装着する他の実施形態も成立する。
【００３７】
図１８には、複合磁石１００の更に他の実施形態が示されている。図１８に示されている複合磁石１００において、鉄心１０の貫通孔１３の一端部には貫通孔１３よりも内径の大きな大径部１５が形成されている。大径部１５は、貫通孔１３と共通の軸線上に位置付けられ、その軸方向長さは、鉄心１０の貫通孔１３の一端部領域の範囲に止まる短い長さに形成されている。大径部１５には非磁性中空部材５２が嵌合装着されている。非磁性中空部材５２は、先に説明した非磁性中空部材５０と同じ材料で形成され、その軸方向長さは大径部１５の軸方向長さとほぼ同じに形成されている。磁極板２４の他方の内側面には凹部２５が形成されている。凹部２５は図１７に示されている複合磁石１００における凹部２５と実質上同じ構成を有している。非磁性中空部材５２の一端部側には、非磁性中空部材５２よりも軸方向長さの短い永久磁石３０がほぼ密着して嵌合されている。また非磁性中空部材５２の他端部側にはバー部材４０の一端部がほぼ密着して嵌合され、バー部材４０の他端部は磁極板２４の他方の凹部２５にほぼ密着して嵌合されている。永久磁石３０の他端面とバー部材４０の一端面とはほぼ密着させられている。バー部材４０の、非磁性中空部材５２に嵌合された一端部以外の残りの領域の外周面と、これに対応する貫通孔１３の内周面との間には円筒形状をなす中空部、すなわち非磁性領域Ａが形成されている。この非磁性領域Ａは円筒形状をなす隙間、すなわち円筒形状のエアギャップのみにより形成されている。
【００３８】
図１８に示されている複合磁石１００においては、上記したように、永久磁石３０、及びバー部材４０の一端部は、大径部１５と磁性板２４の一方により半径方向及び軸方向の移動がしっかりと保持された非磁性中空部材５２に嵌合され、バー部材４０の他端部は磁性板２４の他方の凹部２５に嵌合されるよう構成されているので、永久磁石３０及びバー部材４０は、バー部材４０の、非磁性中空部材５２に嵌合された一端部以外の残りの領域の外周面と、対応する貫通孔１３の内周面との間に円筒形状をなす隙間Ａを保持しながら、磁極板２４の各々間に安定して保持される。なお、図１８に示される複合磁石１００において、永久磁石３０は、鉄心１０の一端部に配置されているが、これを他端部に同様にして配置する他の実施形態もあるし、両端部に同様にして配置する更に他の実施形態もある（いずれも図示せず）。図１８に示される複合磁石１００においては、図８に示される複合磁石１００と比較して、非磁性中空部材５２が短くてすむので、より低コストで製造できる。
【００３９】
図１９には、複合磁石１００の更に他の実施形態が示されている。図１９に示されている複合磁石１００において、鉄心１０には、図１６に示されている複合磁石１００におけると同様な一端閉塞孔１４が形成されている。また鉄心１０における、一端閉塞孔１４の閉塞端には凹部１６が形成されている。凹部１６は、図１７に示されている複合磁石１００における凹部２５と実質上同じ構成を有している。鉄心１０の一端閉塞孔１４の一端部には一端閉塞孔１４よりも内径の大きな大径部１５が形成されている。図１８に示されている複合磁石１００におけると同じ構成を有するように形成された大径部１５には、図１８に示されている複合磁石１００におけると同様にして非磁性中空部材５２が嵌合装着されている。非磁性中空部材５２は、先に説明した非磁性中空部材５０と同じ材料で形成されている。非磁性中空部材５２の一端部側には永久磁石３０がほぼ密着して嵌合され、また非磁性中空部材５２の他端部側にはバー部材４０の一端部がほぼ密着して嵌合されている（以上の構成は、図１８に示されている複合磁石１００におけると同じである）。そしてバー部材４０の他端部は、一端閉塞孔１４の凹部１６にほぼ密着して嵌合されている。永久磁石３０の他端面とバー部材４０の一端面とはほぼ密着させられている。バー部材４０の、非磁性中空部材５２に嵌合された一端部以外の残りの領域の外周面と、対応する一端閉塞孔１４の内周面との間には円筒形状をなす中空部、すなわち非磁性領域Ａが形成されている。この非磁性領域Ａは円筒形状をなす隙間、すなわち円筒形状のエアギャップのみにより形成されている。
【００４０】
図１９に示されている複合磁石１００においては、上記したように、永久磁石３０及びバー部材４０の一端部は、大径部１５と磁性板２４の一方により半径方向及び軸方向の移動がしっかりと保持された非磁性中空部材５２に嵌合され、バー部材４０の他端部は、鉄心１０における、一端閉塞孔１４の閉塞端に形成された凹部１６に嵌合されるよう構成されているので、永久磁石３０及びバー部材４０は、バー部材４０の、非磁性中空部材５２に嵌合された一端部以外の残りの領域の外周面と、対応する一端閉塞孔１４の内周面との間に円筒形状をなす隙間Ａを保持しながら、磁極板２４の一方と鉄心１０内の凹部１６との間に安定して保持される。図１９に示される複合磁石１００においては、図８に示される複合磁石１００と比較して、非磁性中空部材５２が短くてすむので、より低コストで製造できる。なお、図２０には、図１９に示されている複合磁石１００を更に簡略化した構成が示されている。すなわち、図２０に示されている複合磁石１００においては、図１９に示されている複合磁石１００におけるバー部材４０を省略しかつ永久磁石３０の軸方向長さを非磁性中空部材５２と一致させると共に一端閉塞孔１４の軸方向長さを永久磁石３０及び非磁性中空部材５２の軸方向長さと一致するよう短く形成したものである。このような簡単な構成においても本発明は成立するものである。
【００４１】
上記した、本発明による、電磁石と永久磁石の複合磁石１００は、種々の装置、機器類に適用可能であるが、例えば、車両、特にトラック等の大型車両のメインブレーキであるフットブレーキを補助するのに使用されている渦電流式減速装置に好適に使用することができる。図２１及び図２２には、本発明による複合磁石１００の実施形態を備えた渦電流式減速装置の実施形態の要部が示されている。トランスミッションの出力軸（図示せず）には、軸方向に間隔をおいて一対の制動ディスク６０が相互に一体に回転しうるよう装着されている。適宜の磁性材料から形成されている制動ディスク６０の各々間には環状の静止支持枠６２が配設されている。静止支持枠６２は図示しないトランスミッションケースに固定されている。この静止支持枠６２に、本発明による複合磁石１００が周方向に間隔をおいて複数個、装着されている。図示の渦電流式減速装置においては、図１に示されている複合磁石１００が配設されている。複合磁石１００の各々の磁極板２４の軸方向外側面は、対応する制動ディスク６０の軸方向内側面に隙間をおいて対向するよう位置付けられている。複合磁石１００の各々は、周方向に隣合う磁極（磁極板２４の各々により構成される磁極）が互いに異極となるように配列されている。複合磁石１００の各々のコイル２０に通電されると、制動ディスク６０の各々間及び複合磁石１００の各々間に磁気回路が形成され（図２２参照）、制動ディスク６０の各々に対する制動が作動させられる。本発明による複合磁石１００は、先に述べたように軸方向の長さを従来よりも短くすることが可能であるので、制動ディスク６０の各々間の間隔を短くすることができ（最大、従来のほぼ１／２）、スペース上有利である。また、本発明による複合磁石１００は、上記の他に、先に述べたとおりの、様々な特徴ある作用効果を有しているので、該複合磁石１００を備えた渦電流式減速装置は、それらの特徴を享受できるものである。
【００４２】
図２３及び図２４には、本発明による複合磁石１００の実施形態を備えた渦電流式減速装置の他の実施形態の要部が示されている。トランスミッションの出力軸（図示せず）には、制動ドラム７０が装着されている。適宜の磁性材料から形成されている制動ドラム７０の半径方向内側には、静止支持筒７２が配設されている。適宜の磁性材料から形成されている静止支持筒７２は、図示しないトランスミッションケースに固定されている。静止支持筒７２の外周面には本発明による複合磁石１００が周方向に間隔をおいて複数個、装着されている。図示の渦電流式減速装置においては、図１に示されている複合磁石１００が配設されている。複合磁石１００の各々において、磁極板２４の一方の外側面は、制動ドラム７０の内周面に隙間をおいて対向するよう位置付けられている。なお、複合磁石１００の各々において、磁極板２４の他方は除去され、鉄心１０の端面が静止支持筒７２の外周面に直接取り付けられるよう構成されている。複合磁石１００の各々は、周方向に隣合う磁極（磁極板２４により構成される磁極）が互いに異極となるよう配列されている。図示の実施形態においては、永久磁石３０は、複合磁石１００の各々においていずれも半径方向外側端部に配置され、周方向に隣合う磁極が相互に異極となるように配置されている。複合磁石１００の各々のコイル２０に通電されると、制動ドラム７０、静止支持筒７２及び複合磁石１００の各々間に磁気回路が形成され（図２４参照）、制動ドラム７０に対する制動が作動させられる。本発明による複合磁石１００は、先に述べたように軸方向の長さを従来よりも短くすることが可能であるので、制動ドラム７０の内径を短縮することができ、スペース上有利である。また、本発明による複合磁石１００は、上記の他に、先に述べたとおりの、様々な特徴ある作用効果を有しているので、該複合磁石１００を備えた渦電流式減速装置は、それらの特徴を享受できるものである。
【００４３】
なお、図２５には、本発明による複合磁石１００の実施形態を備えた渦電流式減速装置の更に他の実施形態の要部が示されているが、この実施形態は図２３及び図２４に示されている渦電流式減速装置の変形例である。図２５における複合磁石１００の各々において、永久磁石３０は、周方向に交互に、半径方向外側端部、半径方向内側端部に配置され、周方向に隣合う磁極の向きが相互に異極となるように配置されている。その他の構成は、図２３及び図２４に示されている渦電流式減速装置におけると実質上同じである。この実施形態においても、図２３及び図２４に示されている渦電流式減速装置におけると実質上同じ作用効果が達成される。以上、図１に示されている電磁石と永久磁石の複合磁石１００を、渦電流式減速装置に適用した実施形態の一部について説明したが、図１に示されている複合磁石１００以外の他の実施形態についても、上記したと同様にして渦電流式減速装置に適用することは容易に可能である。
【００４４】
以上、本発明を実施形態に基づいて添付図面を参照しながら詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく、更に他の種々の変形あるいは修正が可能である。
【００４５】
【発明の効果】
本発明による電磁石と永久磁石の複合磁石によれば、電磁石及び永久磁石のいずれをも有効に使用することを可能にする。また、コイルに通電時に磁極面の一方から発生する磁束が同じとした場合、電磁石の磁化方向の長さを従来よりも短くすることを可能にする。更にはまた、全体の構成をコンパクト化しかつ軽量化すると共に製造コストを低減させることを可能にする。更にはまた、着磁前の永久磁石を鉄心に組付後、永久磁石に所要のとおり十分な着磁を施すことを可能にして永久磁石の鉄心への組付作業を容易化することができる。更にはまた、永久磁石の断面形状を単純な形状にすることができしかも鉄心の外周縁部の周方向の一部に溝加工を施す必要もなく、比較的低コストで製造することを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電磁石と永久磁石の複合磁石の実施形態を示す縦断面概略図。
【図２】図１に示す複合磁石において、鉄心の、永久磁石が装着された部分における横断面図。
【図３】図１に示す複合磁石において、コイルに通電していないときの磁束の状態を示す説明図であって、図１と同様な縦断面概略図。
【図４】図１に示す複合磁石において、コイルに通電したときの磁束の状態を示す説明図であって、図１と同様な縦断面概略図。
【図５】本発明による電磁石と永久磁石の複合磁石の他の実施形態を示す縦断面概略図。
【図６】本発明による電磁石と永久磁石の複合磁石の更に他の実施形態を示す縦断面概略図。
【図７】本発明による電磁石と永久磁石の複合磁石の更に他の実施形態を示す縦断面概略図。
【図８】本発明による電磁石と永久磁石の複合磁石の更に他の実施形態を示す縦断面概略図。
【図９】図８に示す複合磁石において、コイルに通電していないときの磁束の状態を示す説明図であって、図８と同様な縦断面概略図。
【図１０】図８に示す複合磁石において、コイルに通電したときの磁束の状態を示す説明図であって、図８と同様な縦断面概略図。
【図１１】本発明による電磁石と永久磁石の複合磁石の更に他の実施形態を示す縦断面概略図。
【図１２】図１１に示す複合磁石において、鉄心の、非磁性中空部材が装着された部分における横断面図。
【図１３】本発明による電磁石と永久磁石の複合磁石の更に他の実施形態を示す縦断面概略図。
【図１４】本発明による電磁石と永久磁石の複合磁石の更に他の実施形態を示す縦断面概略図。
【図１５】本発明による電磁石と永久磁石の複合磁石の更に他の実施形態を示す縦断面概略図。
【図１６】本発明による電磁石と永久磁石の複合磁石の更に他の実施形態を示す縦断面概略図。
【図１７】本発明による電磁石と永久磁石の複合磁石の更に他の実施形態を示す縦断面概略図。
【図１８】本発明による電磁石と永久磁石の複合磁石の更に他の実施形態を示す縦断面概略図。
【図１９】本発明による電磁石と永久磁石の複合磁石の更に他の実施形態を示す縦断面概略図。
【図２０】本発明による電磁石と永久磁石の複合磁石の更に他の実施形態を示す縦断面概略図。
【図２１】本発明による複合磁石の実施形態を備えた渦電流式減速装置の実施形態の要部を示す縦断面概略図。
【図２２】図２１に示されている渦電流式減速装置の要部の展開図。
【図２３】本発明による複合磁石の実施形態を備えた渦電流式減速装置の他の実施形態の要部を示す縦断面概略図。
【図２４】図２３に示されている渦電流式減速装置の要部の横断面概略図。
【図２５】本発明による複合磁石の実施形態を備えた渦電流式減速装置の他の実施形態の要部を示す横断面概略図。
【符号の説明】
１０鉄心
１１、１４一端閉塞孔
１２磁極部
１３貫通孔
１５大径部
２０コイル
２４磁極板
３０永久磁石
４０バー部材
５０、５２非磁性中空部材
１００電磁石と永久磁石の複合磁石
Ａ非磁性領域（隙間）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a composite magnet of an electromagnet and a permanent magnet, comprising an iron core, a coil disposed so as to surround the outer peripheral surface of the iron core, and a permanent magnet mounted on the iron core so that the magnetic pole matches the magnetization direction of the iron core. About.
[0002]
[Prior art]
Japanese Utility Model Publication No. 63-44930 discloses an electromagnet comprising an iron core, a coil disposed so as to surround the outer peripheral surface of the iron core, and a permanent magnet mounted on the iron core so that the magnetic poles coincide with the magnetization direction of the iron core. And a permanent magnet composite magnet is disclosed. A groove extending in the axial direction is formed in a part of the outer peripheral edge of the iron core in the intermediate part in the axial direction or from one end part to the other end in the axial direction, and a permanent magnet is fitted into this groove. It is installed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, permanent magnets (for example, ferrite magnets, rare earth magnets, etc.) have lower magnetic permeability than iron cores (generally low carbon iron materials). In the composite magnet, a permanent magnet having a low magnetic permeability is attached to a part of the outer peripheral edge of the iron core, so that the magnetic flux generated in the iron core when the coil is energized to magnetize the iron core. Cannot be collected sufficiently efficiently on one of the magnetic pole faces of the iron core. In other words, since a permanent magnet having a low permeability is attached to a part of the outer peripheral edge of the iron core, a part of the outer peripheral edge of the iron core is blocked in the magnetization direction, and the outer peripheral edge of the iron core The magnetic flux generated in a part of the core is blocked by the permanent magnet, and the magnetic flux generated in a part of the outer peripheral edge of the iron core cannot be efficiently guided to one of the magnetic pole faces of the iron core as desired. Moreover, the area | region where a permanent magnet exists of an iron core becomes far in the radial direction with respect to a part of coil, and the magnetic flux corresponding to electricity supply of a coil cannot be generated effectively. Therefore, it can be said that when the coil is energized to magnetize the iron core, magnetic flux cannot be generated in the iron core sufficiently efficiently, and the performance of the electromagnet cannot be fully utilized. Also, due to the configuration in which the permanent magnet is attached to a part of the outer peripheral edge of the iron core, the permanent magnet's cross-sectional area cannot be increased sufficiently as required, and the permanent magnet is used effectively. Can not do it. In summary, it can be said that neither an electromagnet nor a permanent magnet can be used effectively. Due to the fact that neither an electromagnet nor a permanent magnet can be used effectively, the length of the electromagnet (iron core and coil) in the magnetizing direction is lengthened, and the entire composite magnet is increased in size and weight. Cost increases. Since the cross-sectional area of the iron core in the part where the permanent magnet is installed becomes considerably larger than the cross-sectional area of the permanent magnet, when magnetizing force is applied for magnetization after assembling the permanent magnet before magnetizing to the iron core A lot of magnetic flux flows through the iron core, and the permanent magnet cannot be sufficiently magnetized as required. In order to solve this problem, the magnetized permanent magnet must be mounted on the iron core, which makes the assembly work difficult. Furthermore, due to the configuration in which the permanent magnet is mounted on a part of the outer peripheral edge of the iron core, the cross-sectional shape of the permanent magnet cannot be a simple shape such as a circle or a rectangle. There is also a problem that the manufacturing cost is increased because it is relatively difficult to groove the outer peripheral edge of the iron core. Furthermore, in the composite magnet, since the length of the permanent magnet is relatively long, the material cost becomes expensive.
[0004]
An object of the present invention is to provide a novel electromagnet-permanent magnet composite magnet that makes it possible to use both electromagnets and permanent magnets effectively.
[0005]
Another object of the present invention is to provide a novel electromagnet and a permanent magnet that make it possible to make the length of the magnetization direction of the electromagnet shorter than before when the magnetic flux generated from one of the magnetic pole faces is the same when the coil is energized. It is to provide a composite magnet of magnets.
[0006]
Still another object of the present invention is to provide a novel electromagnet-permanent magnet composite magnet that makes it possible to reduce the overall configuration in size and weight and to reduce the manufacturing cost.
[0007]
Still another object of the present invention is to allow the permanent magnet to be sufficiently magnetized as required after the permanent magnet before being magnetized is assembled to the iron core, thereby facilitating the assembly work of the permanent magnet to the iron core. It is an object of the present invention to provide a novel electromagnet-permanent magnet composite magnet that can be converted into a magnet.
[0008]
Still another object of the present invention is to produce a permanent magnet at a relatively low cost since the cross-sectional shape of the permanent magnet can be made simple and there is no need to groove a part of the outer peripheral edge of the iron core. It is to provide a novel electromagnet / permanent composite magnet that makes it possible to do this.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, an electromagnet and a permanent magnet comprising an iron core, a coil disposed so as to surround the outer peripheral surface of the iron core, and a permanent magnet mounted on the iron core so that the magnetic poles coincide with the magnetization direction of the iron core. In the composite magnet, one or more permanent magnets are mounted inside the iron core so that at least the outer peripheral surface thereof is surrounded by the iron core, A through-hole extending in the magnetization direction is formed in the iron core, a permanent magnet is disposed at one end and / or the other end of the through-hole, or an intermediate portion, and the through-hole other than the region where the permanent magnet is disposed A bar member made of a magnetic material is arranged in the other region, a magnetic pole plate is attached to one end and the other end of the iron core, and between the outer peripheral surface of the permanent magnet and the bar member and the inner peripheral surface of the through hole. A nonmagnetic region is formed over substantially the entire region in the axial direction. An electromagnet and a permanent magnet composite magnet are provided.
[0010]
An electromagnet-permanent magnet composite magnet comprising an iron core, a coil disposed so as to surround the outer peripheral surface of the iron core, and a permanent magnet mounted on the iron core so that the magnetic pole matches the magnetization direction of the iron core. Is attached to the inside of the iron core so that at least its outer peripheral surface is surrounded by the iron core. The iron core is formed with one end closing hole extending in the magnetization direction and having one end opened at one end of the iron core and the other end closed. A permanent magnet is disposed at the opening end of the one end closing hole. A bar member made of a ferromagnetic material is disposed in a region other than the region where the permanent magnet is disposed, a magnetic pole plate is attached to one end of the iron core, and the magnetic pole portion is radially outward at the other end of the iron core. The magnetic pole plate is integrally formed so as to extend to the non-magnetic region between the outer peripheral surface of the permanent magnet and the bar member and the inner peripheral surface of the one end closing hole over substantially the entire region in the axial direction. Is formed, It is preferable.
The non-magnetic region is formed by a cylindrical hollow portion formed over the entire axial region, or is inserted into a cylindrical hollow portion formed over a partial region in the axial direction and other regions. It is preferably formed of a magnetic hollow member or a non-magnetic hollow member inserted over the entire axial region.
A concave portion is formed on one and / or the other inner surface of the magnetic pole plate, and one end portion including one of the magnetic pole surfaces of the permanent magnet arranged at one end portion and / or the other end portion of the through hole is fitted into the concave portion. A concave portion is formed on the other magnetic pole surface of the permanent magnet, a convex portion is formed on one end surface and / or the other end surface of the bar member, and the convex portion of the bar member is fitted into the concave portion of the permanent magnet. It is preferable that
An electromagnet-permanent magnet composite magnet comprising an iron core, a coil disposed so as to surround the outer peripheral surface of the iron core, and a permanent magnet mounted on the iron core so that the magnetic pole matches the magnetization direction of the iron core. Is attached to the inside of the iron core so that at least its outer peripheral surface is surrounded by the iron core, A through-hole extending in the magnetization direction is formed in the iron core, a permanent magnet is disposed at one end of the through-hole, and a region other than the region where the permanent magnet is disposed is made of a ferromagnetic material. The bar member is disposed, and a magnetic pole plate is attached to one end and the other end of the iron core, and the permanent magnet and the outer peripheral surface of the bar member and the inner peripheral surface of the through-hole are not covered over substantially the entire region in the axial direction. A magnetic region is formed, a concave portion is formed on the other side of the magnetic pole plate, and an end of the bar member on the other side of the magnetic pole plate is fitted into the concave portion, It is preferable.
A large-diameter portion is formed at one end of the through-hole of the iron core, a non-magnetic hollow member is fitted to the large-diameter portion, and a permanent magnet is fitted to one end of the non-magnetic hollow member. One end of the bar member is fitted to the other end of the tube, and a cylindrical hollow portion is formed between the outer peripheral surface of the remaining region other than the one end of the bar member and the inner peripheral surface of the corresponding through hole. It is preferable that
A large-diameter portion is formed at one end portion of the one end closing hole of the iron core, a non-magnetic hollow member is fitted to the large-diameter portion, and a permanent magnet is fitted to the one-end portion side of the non-magnetic hollow member. One end of the bar member is fitted to the other end of the member, and a cylindrical hollow portion is formed between the outer peripheral surface of the remaining region other than the one end of the bar member and the inner peripheral surface of the corresponding one end closing hole. Is preferably formed.
The amount of magnetic flux generated from the permanent magnet is substantially equal to the amount of magnetic flux generated from the coil, or the amount of magnetic flux generated from the coil is defined to be larger, and the area of the cross section of the iron core at the portion where the permanent magnet is mounted is It is preferable that the area is such that the magnetic flux is saturated by the magnetic field generated from the coil.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a composite magnet of an electromagnet and a permanent magnet constructed according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. 1 to 25, substantially the same parts are denoted by the same reference numerals. In addition, for clarity of the drawings, hatching indicating a cross section is not shown except for portions that are described in order to distinguish them from other portions in the description. An electromagnet and permanent magnet composite magnet according to the present invention comprises an iron core, a coil disposed so as to surround the outer peripheral surface of the iron core, and a permanent magnet mounted on the iron core so that the magnetic poles coincide with the magnetization direction of the iron core, One or more permanent magnets are mounted inside the iron core so that at least the outer peripheral surface thereof is surrounded by the iron core. This basic configuration is common to the embodiments described below.
[0012]
First, with reference to FIG.1 and FIG.2, one embodiment of the composite magnet of the electromagnet and permanent magnet by this invention is described. An electromagnet-permanent magnet composite magnet generally designated by numeral 100 is composed of an iron core 10, a coil 20 disposed at one end of the iron core 10 so as to surround the outer peripheral surface of the iron core 10, and the magnetic poles coincide with the magnetization direction of the iron core 10. A permanent magnet 30 mounted on the iron core 10 is provided. One permanent magnet 30 is mounted inside the iron core 10 so that at least the outer peripheral surface thereof is surrounded by the iron core 10. In the illustrated embodiment, the magnetization direction of the iron core 10 is defined such that one end surface (left end surface in FIG. 1) of the iron core 10 is an N pole and the other end surface (right end surface in FIG. 1) of the iron core 10 is an S pole. ing.
[0013]
More specifically, the iron core 10 formed of a magnetic material, which is a material with almost no residual magnetic flux, has a circular cross section and extends linearly with a substantially constant cross section in the axial direction. It is formed as follows. Both end surfaces in the axial direction of the iron core 10 are formed so as to coincide with a plane orthogonal to the axis. At one end of the iron core 10 in the magnetization direction, there is formed a one-end blocking hole 11 having one end opened on one end surface (left end surface in FIG. 1) of the core 10 and the other end closed by a back wall. One end blocking hole 11 extending linearly in the axial direction with a substantially constant circular cross-sectional shape is positioned on the same axis as the iron core 10. The back wall surface of the one end closing hole 11 is formed so as to coincide with a plane perpendicular to the axis of the iron core 10. A permanent magnet 30 is attached to one end closing hole 11 of the iron core 10. For example, the Nd—Fe—B permanent magnet 30 is formed so that its cross section is circular and extends linearly with a substantially constant cross section in the axial direction. The outer peripheral surface of the permanent magnet 30 is formed to have substantially the same diameter as that of the inner peripheral surface so that the inner peripheral surface of the one end closing hole 11 of the iron core 10 can be fitted and mounted. The length is formed substantially the same as the axial length of the one end closing hole 11 of the iron core 10. The permanent magnet 30 is mounted in one end portion of the iron core 10 by being fitted and mounted on the inner peripheral surface of the one end closing hole 11 of the iron core 10. One end surface of the permanent magnet 30 (left end surface in FIG. 1) is positioned substantially on the same plane as the one end surface of the iron core 10 and is exposed to the outside of the iron core 10, but the outer peripheral surface and the other end surface of the permanent magnet 30 ( The right end surface in FIG. 1 is surrounded (covered) substantially in close contact with the inner peripheral surface and the inner wall of the one end closing hole 11 of the iron core 10, and is not exposed to the outside of the permanent magnet 30.
[0014]
A bobbin 22 is fitted on the outer peripheral surface of the iron core 10. For example, the bobbin 22 formed of a nonmagnetic insulator such as a heat-resistant synthetic resin material or insulating paper is composed of a cylindrical portion and annular flanges formed at both ends in the axial direction of the cylindrical portion. Each of the axially outer surfaces is formed to coincide with a plane perpendicular to the axis of the bobbin 22. A coil 20 is mounted on the outer peripheral surface of the cylindrical portion between the annular flanges of the bobbin 22. The bobbin 22 is attached to the iron core 10 by fitting the inner peripheral surface of the cylindrical portion thereof to the outer peripheral surface of the iron core 10. In a state where the bobbin 22 is mounted on the iron core 10, the axial outer surfaces of the annular flanges, which are both axial end surfaces of the bobbin 22, are on a plane that is substantially common to both end surfaces of the iron core 10 and orthogonal to the axis. (In this way, the axial length and the shape of both end faces of the bobbin 22 and the iron core 10 are defined). A magnetic pole plate 24 having a disk shape is attached to the iron core 10 so as to cover at least the radially inner portion of both the axial end faces of the iron core 10 and the outer side faces of the annular flanges of the bobbin 22. For example, each of the magnetic pole plates 24 formed of a soft magnetic material such as a low carbon iron material is detachably attached to a corresponding end surface of the iron core 10 by a plurality of bolts (not shown). One inner surface of the magnetic pole plate 24 is attached in close contact with one end surface of the iron core 10, one end surface of the permanent magnet 30, and one axial outer surface of the annular flange of the bobbin 22. The other inner surface of the magnetic pole plate 24 is attached in close contact with the other end surface of the iron core 10 and the other axially outer surface of the annular flange of the bobbin 22. Each of the magnetic pole plates 24 is formed in a disc shape, but may have other shapes such as a rectangular shape and a polygonal shape. In order to prevent water, dust and the like from entering the permanent magnet 30, one inner surface of the magnetic pole plate 24, one end surface of the iron core 10, one end surface of the permanent magnet 30, and the annular flange of the bobbin 22 are provided. It is preferable to seal the permanent magnet 30 by applying a sealing material such as a sealer between one axially outer side surface. Further, there is another embodiment in which the bobbin 22 is formed from a nonmagnetic material that is cured on the outer peripheral surface of the iron core 10 and then cured to become an insulator.
[0015]
In the composite magnet 100 configured as described above, the permanent magnet 30 is attached to the iron core 10 in an unmagnetized state. In the state where the non-magnetized permanent magnet 30 is mounted on the iron core 10 as a part of the composite magnet 100, when the permanent magnet 30 is magnetized, the permanent magnet 30 is magnetized on each outer surface of the magnetic pole plate 24. At the same time that a magnetizing force is applied (energization of the exciting coil of the magnetizing yoke), a large current is passed through the coil 20 to bring the core 10 surrounding the permanent magnet 30 into magnetic saturation or a state close thereto. As a result, the portion of the iron core 10 around the permanent magnet 30 is brought to magnetic saturation or a state close thereto, so that the magnetic flux flowing through the iron core 10 by the magnetizing force applied to magnetize the permanent magnet 30 is changed to the permanent magnet 30. Most of the portion is guided to flow through the permanent magnet 30, and the permanent magnet 30 can be magnetized as required. This is due to the above-described configuration in which the permanent magnet 30 is mounted inside the iron core 10 so that the outer peripheral surface of the permanent magnet 30 is surrounded by the iron core 10. In addition, the addition of the magnetizing force for magnetizing the permanent magnet 30 and the energization to the coil 20 are instantaneous (for example, 2 to 3 msec).
[0016]
In the composite magnet 100, the magnetization direction of the iron core 10 is such that one end surface of the iron core 10 (the left end surface in FIG. 1), and therefore one of the magnetic pole plates 24 (the left magnetic pole plate 24 in FIG. 1) is an N pole. Since the other of 24 (the right pole plate 24 in FIG. 1) is preliminarily defined as the S pole, the magnetic pole on one end surface (left end surface in FIG. 1) of the permanent magnet 30 is the N pole and the other end surface. (The right end surface in FIG. 1) is magnetized to the S pole. FIG. 3 schematically shows magnetic flux lines in the composite magnet 100 when the coil 20 is not energized. The magnetic flux of the permanent magnet 30 flows through one of the magnetic pole plates 24 and a loop-shaped magnetic circuit formed in the iron core 10, and leakage to the outside is substantially prevented. FIG. 4 schematically shows magnetic flux lines in the composite magnet 100 when the coil 20 is energized. When the coil 20 is energized, the one end surface of the iron core 10 (and therefore one of the magnetic pole plates 24) is magnetized so that it has an N pole, and the other end surface of the iron core 10 (and hence the other magnetic pole plate 24) becomes an S pole. As a result, a magnetic field in which the magnetic flux generated in the iron core 10 and the magnetic flux of the permanent magnet 30 are combined is formed in the composite magnet 100.
[0017]
In the composite magnet 100, it is desirable to effectively use both the electromagnet (mainly the iron core 10 and the coil 20) and the permanent magnet 30. For that purpose, it is desired to optimize the balance between the magnetic flux of the permanent magnet 30 and the magnetic flux generated in the iron core 10 by energizing the coil 20. In order to optimize these balances, it is necessary to define the magnetic flux generated in the iron core 10 to be equal to or greater than the magnetic flux of the permanent magnet 30. In other words, it is necessary to define the magnetic flux of the permanent magnet 30 to be the same as or smaller than the magnetic flux generated in the iron core 10. If the magnetic flux of the permanent magnet 30 is too large, even if the coil 20 is energized and the iron core 10 is magnetized, the magnetic flux of the permanent magnet 30 is magnetically shorted in the iron core 10 and the magnetic flux of the permanent magnet 30 cannot be used effectively. . Further, if the cross-sectional area of the portion surrounding the outer peripheral surface of the permanent magnet 30 of the iron core 10 is too small, the magnetic flux of the permanent magnet 30 leaks out of the composite magnet 100 when the coil 20 is not energized. In addition, the size of the cross-sectional area of the portion surrounding the outer peripheral surface of the permanent magnet 30 of the iron core 10 is defined so that the coil 20 is saturated with or close to the magnetic flux generated by the permanent magnet 30 without being energized. It is preferable. Further, it is preferable that the area is such that the magnetic flux is saturated by the magnetic field generated from the coil 20 when the coil 20 is energized.
[0018]
From the above viewpoint, in the composite magnet 100, when the saturation magnetic flux density of the iron core 10 and the magnetic flux density of the permanent magnet 30 are substantially equal, the cross-sectional area of the permanent magnet 30 is the portion where the permanent magnet 30 is mounted. It is defined to be substantially equal to the area of the cross section of the iron core 10 in the portion where the permanent magnet 30 is mounted within a range not exceeding the area of the cross section of the iron core 10. In other words, assuming that the total cross-sectional area including the iron core 10 and the permanent magnet 30 in the portion where the permanent magnet 30 is mounted is 1, the cross-sectional area of the permanent magnet 30 is approximately ½ and the permanent magnet 30 is mounted. The cross-sectional area of the iron core 10 in each portion is defined as approximately ½ (the cross-sectional area of the permanent magnet 30 is defined not to exceed the cross-sectional area of the iron core 10). With such a configuration, one of the magnetic pole surfaces of the composite magnet 100 (one end surface of the iron core 10 including one end surface of the permanent magnet 30, that is, one outer surface of the magnetic pole plate 24) in a state where the coil 20 is energized to magnetize the iron core 10. When the magnetic flux generated from the surface) is 1, approximately 1/2 of the magnetic flux is the magnetic flux generated from the permanent magnet 30 whose cross-sectional area is approximately 1/2, and another approximately 1 / other of the magnetic flux. 2 is a magnetic flux generated from the iron core 10 whose cross-sectional area is approximately ½. As a result, according to the composite magnet 100, both the electromagnet (mainly the iron core 10 and the coil 20) and the permanent magnet 30 can be used effectively. When the saturation magnetic flux density of the iron core 10 is higher than the magnetic flux density of the permanent magnet 30, the transverse area of the portion of the iron core 10 where the permanent magnet 30 is mounted is reduced, and when the coil 20 is not energized, the permanent magnet The magnetic flux is saturated by 30. In any case, it is preferable that the amount of magnetic flux generated from the permanent magnet 30 is substantially equal to the amount of magnetic flux generated from the coil 20, or the amount of magnetic flux generated from the coil 20 is defined to be larger. And the magnitude | size of the cross-sectional area of the part surrounding the outer peripheral surface of the permanent magnet 30 of the iron core 10 is prescribed | regulated so that it may be in the state saturated with the magnetic flux by the permanent magnet 30, or the state close | similar to it in the state which does not supply with electricity. It is preferable. Further, it is preferable that the area is such that the magnetic flux is saturated by the magnetic field generated from the coil 20 when the coil 20 is energized. That is, according to the present invention, the composite magnet 100 with high efficiency and no waste can be obtained. In addition, when the magnetic flux generated from one of the magnetic pole surfaces of the composite magnet 100 is the same as the conventional one, the number of turns of the coil 20 can be almost halved as compared with the conventional one. The length of the magnetization direction or the axial direction) can be shortened to about ½ that of the prior art, and the overall configuration of the composite magnet 100 can be made compact and lightweight, and the manufacturing cost can be reduced. Of course, the value of current flowing through the coil 20 also decreases.
[0019]
In the composite magnet 100, the permanent magnet 30 is configured to be mounted inside the iron core 10 so that at least its outer circumferential surface (the outer circumferential surface and the other end surface in the illustrated embodiment) is surrounded by the iron core 10. When the coil 20 is energized and the iron core 10 is magnetized, the magnetic flux generated in the iron core 10 can be sufficiently efficiently collected on the N pole which is one of the magnetic pole faces of the iron core 10. That is, since the permanent magnet 30 is mounted inside the iron core 10 so that the outer peripheral surface thereof is surrounded by the iron core 10, a continuous magnetic current flows from one end to the other end in the magnetization direction of the iron core 10 at the outer peripheral edge of the iron core 10. A path is formed. As a result, substantially all of the magnetic flux generated at the outer peripheral edge of the iron core 10 can be efficiently led to the N pole which is one of the magnetic pole faces of the iron core 10 as desired. Further, since the outer peripheral edge of the iron core 10 exists at a certain position near the radial direction with respect to the coil 20 from one end to the other end in the magnetization direction of the iron core 10, a magnetic flux corresponding to energization of the coil 20 is effectively generated. It becomes possible to make it. Therefore, when the coil 20 is energized and the iron core 10 is magnetized, magnetic flux can be generated in the iron core 10 sufficiently efficiently, so that the performance of the electromagnet can be fully utilized. In addition, as described above, the permanent magnet 30 has a sufficiently large cross-sectional area as required due to the configuration in which the permanent magnet 30 is mounted inside the iron core 10 so that at least the outer peripheral surface thereof is surrounded by the iron core 10. Thus, the permanent magnet 30 can be used effectively. As a result, according to the present invention, both the electromagnet and the permanent magnet 30 can be used effectively.
[0020]
According to the present invention, since the permanent magnet 30 is mounted inside the iron core 10 so that the outer peripheral surface thereof is surrounded by the iron core 10, the cross-sectional area of the permanent magnet 30 can be made considerably larger than before. . Due to the fact that the permanent magnet 30 is mounted inside the iron core 10 so that its outer peripheral surface is surrounded by the iron core 10 and that the cross-sectional area of the permanent magnet 30 can be made considerably larger than before, As described above, the permanent magnet 30 can be sufficiently magnetized as required even if a magnetizing force is applied for magnetization after assembling the permanent magnet 30 before magnetization to the iron core 10. Thus, the assembly work of the permanent magnet 30 to the iron core 10 becomes easy. Due to the configuration in which the permanent magnet 30 is mounted inside the iron core 10 so that the outer peripheral surface thereof is surrounded by the iron core 10, the cross-sectional shape of the permanent magnet 30 can be a simple shape such as a circle or a rectangle. In addition, since it is not necessary to perform the conventional groove processing on the outer peripheral edge of the iron core 10, the one end closing hole 11 can be easily machined in the one end surface of the iron core 10, so that the composite magnet 100 can be manufactured. Costs can be reduced. Furthermore, in the composite magnet 100, the length of the permanent magnet 30 can be made relatively short, so that waste of material is eliminated and material cost (material cost of the permanent magnet 30) can be reduced. It becomes possible. When the permanent magnet 30 is composed of, for example, a permanent magnet having a strong magnetic force of Nd—Fe—B system, the length and the overall size of the axial length of the iron core 10 than in the conventional case. Can be made significantly shorter and smaller, and the overall structure of the composite magnet 100 can be made more compact than in the prior art.
[0021]
In the said embodiment, the cross section of the iron core 10, the bobbin 22, the one end obstruction | occlusion hole 11, and the permanent magnet 30 is each formed in circular shape, and the permanent magnet 30 is the one end obstruction | occlusion hole 11 formed on the axis common to the iron core 10. Is fitted and fitted. Instead of this embodiment, there is another embodiment in which the one end closing hole 11 is formed at a position slightly decentered with respect to the axis of the iron core 10, and the permanent magnet 30 is fitted and attached to the one end closing hole 11. Further, the cross-sections of the iron core 10, the bobbin 22, the one end blocking hole 11 and the permanent magnet 30 are not limited to a circular shape, but are substantially rectangular (each of the corners is circular chamfered). Other embodiments may be formed such that one is rectangular and the other is circular, while other embodiments are combined and other shapes and combinations thereof. There is also a form. In any case, it is preferable to have a compact shape that is easy to manufacture, but those shapes are set corresponding to the mounting space in an apparatus or device (not shown) in which the composite magnet 100 is used. . The same is true for each shape of the magnetic pole plate 24. Furthermore, it goes without saying that the cross-sectional shape of the coil 20 as a whole is also set appropriately in accordance with the cross-sectional shape of the bobbin 22. The possibility of deformation as described above also exists in each constituent member in another embodiment of the composite magnet 100 described later.
[0022]
In the above embodiment, one permanent magnet 30 is mounted on one end of the iron core 10, but there are other embodiments (not shown) that are mounted in the same manner on the other end instead. . In this embodiment, one end closing hole 11 similar to that shown in FIGS. 1 and 2 is formed at the other end of the iron core 10, and the permanent magnet 30 is fitted and attached to the one end closing hole 11. In addition, there are other embodiments in which the permanent magnets 30 are mounted in the same manner on the one end portion and the other end portion of the iron core 10 respectively (two in total) (see FIG. 5). In this embodiment, One end closing hole 11 similar to that shown in FIGS. 1 and 2 is formed in one end and the other end of the iron core 10, and the permanent magnet 30 is fitted and mounted in each of the one end closing holes 11. In the embodiment shown in FIG. 5, the magnetic poles of the permanent magnet 30 are arranged so that the left end face in FIG. 5 is the N pole and the right end face is the S pole in accordance with the magnetization direction of the iron core 10. Yes. This composite magnet 100 can obtain a stronger magnetic force than the composite magnet 100 described with reference to FIGS. 1 to 4 by increasing the number of permanent magnets 30 by one.
[0023]
FIG. 6 shows still another embodiment of the composite magnet 100. In the composite magnet 100 shown in FIG. 6, the iron core 10 is divided into two iron cores 10 </ b> A along the cross section at the intermediate portion in the magnetization direction. The permanent magnet 30 is mounted across one end of the iron core 10A facing each other. More specifically, one end closing hole 11 similar to that in the previous embodiment is formed at one end of each of the iron cores 10A facing each other, and the permanent magnet 30 is closed at one end of each of the iron cores 10A. It is inserted into the hole 11 substantially in close contact. The other end of each of the iron cores 10A is covered with a magnetic pole plate 24 in the same manner as in the embodiment shown in FIG. Although not shown, each of the iron cores 10A is fastened together with each of the magnetic pole plates 24 by a plurality of bolts (not shown). In this composite magnet 100, since the permanent magnet 30 is disposed in the intermediate portion in the magnetization direction of the iron core 10, it is less susceptible to dust and water intrusion than in the previous embodiment, and the sealing performance against the permanent magnet 30 is improved. The life of the permanent magnet 30 can be further extended. Further, the magnetic force of the permanent magnet 30 is balanced in each axial direction of the iron core 10A.
[0024]
FIG. 7 shows still another embodiment of the composite magnet 100. In the composite magnet 100 shown in FIG. 7, the iron core 10 is divided into two iron cores 10 </ b> A along the cross section at the intermediate portion in the magnetization direction, and the permanent magnet 30 faces each other of the iron core 10 </ b> A. It is mounted across one end. This configuration is substantially the same as the embodiment shown in FIG. 6, but the magnetic pole portion 12 is integrally formed at the other end of each of the iron cores 10A so as to extend outward in the radial direction. Each configuration of the magnetic pole portion 12 is substantially the same as that of the magnetic pole plate 24 except that it is formed integrally with the other end of the corresponding iron core 10A. Although not shown, each of the iron cores 10A is fastened together by a plurality of bolts (not shown). In this embodiment, since each of the magnetic pole portions 12 is integrally formed with the other end of the corresponding iron core 10A, the number of parts is smaller than that in the embodiment shown in FIG. It will be easy.
[0025]
In addition, in the composite magnet 100 shown in FIGS. 5, 6, and 7, other basic configurations other than those described above are substantially the same as those of the composite magnet 100 described with reference to FIGS. 1 to 4. Therefore, it is needless to say that substantially the same operational effects as those of the composite magnet 100 described with reference to FIGS. 1 to 4 can be obtained.
[0026]
FIG. 8 shows still another embodiment of the composite magnet 100. In the composite magnet 100 shown in FIG. 8, a through hole 13 extending in the magnetization direction is formed in the iron core 10. The through-hole 13 having a circular inner peripheral surface is formed concentrically so as to exist on an axis common to the iron core 10. A permanent magnet 30 is disposed at one end of the through hole 13 (left end in FIG. 8). The bar member 40 is disposed in a region other than the region where the permanent magnet 30 is disposed in the through hole 13. The bar member 40 formed of a magnetic material, which is a material that hardly retains residual magnetic flux, has a circular outer peripheral surface, and both end surfaces in the axial direction of the bar member 40 coincide with a plane orthogonal to the axis. Is formed. The diameter of the bar member 40 and the diameter of the permanent magnet 30 are substantially the same, but are smaller than the inner diameter of the through hole 13. One end surface of the permanent magnet 30 is positioned substantially on the same surface as the one end surface of the iron core 10, the other end surface of the permanent magnet 30 is substantially in close contact with one end surface of the bar member 40, and the other end surface of the bar member 40 is the iron core. 10 is positioned substantially on the same plane as the other end face. A magnetic pole plate 24 is attached to one end and the other end of the iron core 10 in the same manner as in the previous embodiment described with reference to FIGS. Between the outer peripheral surfaces of the permanent magnet 30 and the bar member 40 and the inner peripheral surface of the through-hole 13, a cylindrical gap, that is, a nonmagnetic region is formed over substantially the entire region in the axial direction. A nonmagnetic hollow member 50 (cylindrical member 50) is inserted in close contact with the nonmagnetic region having the cylindrical shape. The nonmagnetic hollow member 50 is made of a nonmagnetic material such as aluminum, austenitic stainless steel, or heat resistant synthetic resin.
[0027]
FIG. 9 schematically shows magnetic flux lines in the state where the coil 20 is not energized in the composite magnet 100 shown in FIG. The magnetic flux of the permanent magnet 30 flows through one of the magnetic pole plates 24, the iron core 10, the other magnetic pole plate 24, and a loop-shaped magnetic circuit formed in the bar member 40, and leakage to the outside is substantially prevented. FIG. 10 schematically shows the state of the magnetic flux lines when the coil 20 is energized in the composite magnet 100 shown in FIG. When the coil 20 is energized, the one end surface of the iron core 10 (and therefore one of the magnetic pole plates 24) is magnetized so that it has an N pole, and the other end surface of the iron core 10 (and hence the other magnetic pole plate 24) becomes an S pole. As a result, a magnetic field in which the magnetic flux generated in the iron core 10 and the magnetic flux of the permanent magnet 30 are combined is formed. As can be easily understood from the above description, in the composite magnet 100 shown in FIG. 8, the magnetic flux of the permanent magnet 30 is present inside the coil 20 and the bar member when the coil 20 is not energized. 40 (see FIG. 9), when the coil 20 is energized, it is easily affected by the magnetic flux generated by the coil 20, and even if a relatively short permanent magnet 30 is used, The magnetic flux of the permanent magnet 30 is used effectively without short-circuiting. Therefore, in this embodiment, it becomes possible to use a permanent magnet 30 having a relatively short length, which is a Nd—Fe—B permanent magnet 30 having particularly excellent magnetic properties, thereby saving material costs. However, the maximum effect can be exhibited while being practically useful. The other basic configuration of the composite magnet 100 shown in FIG. 8 is substantially the same as the composite magnet 100 described with reference to FIGS. 1 to 4, and therefore, with reference to FIGS. 1 to 4. Substantially the same operational effects as the described composite magnet 100 can be obtained.
[0028]
In the composite magnet 100 shown in FIG. 8, a nonmagnetic region having a cylindrical shape over substantially the entire region in the axial direction between the outer peripheral surface of the permanent magnet 30 and the bar member 40 and the inner peripheral surface of the through hole 13. The nonmagnetic hollow member 50 is inserted into the nonmagnetic region over the entire region in the axial direction. In other words, the nonmagnetic region is formed by the nonmagnetic hollow member 50 inserted over the entire axial region. However, instead of this embodiment, there is another embodiment (nonmagnetic hollow) in which the nonmagnetic region is formed only by a cylindrical hollow portion (that is, a cylindrical air gap) formed over the entire axial direction region. (The form which does not insert the member 50). In this other embodiment, a device for stably holding the permanent magnet 30 and the bar member 40 is required, which will be specifically described later with reference to FIG. In the embodiment of the composite magnet 100 shown in FIG. 8, one permanent magnet 30 is attached to one end of the iron core 10. Instead, one permanent magnet 30 is similarly attached to the other end. There are also other embodiments (not shown) that are mounted in this manner.
[0029]
11 to 20 show another embodiment of the composite magnet 100 shown in FIG. The basic configuration in these embodiments is substantially the same as that of the composite magnet 100 shown in FIG. 8, and therefore, substantially the same operational effects can be obtained. Hereinafter, each composite magnet 100 will be described in the order shown.
[0030]
FIG. 11 and FIG. 12 show still another embodiment of the composite magnet 100. In the composite magnet 100 shown in FIG. 11, the iron core 10 in the composite magnet 100 shown in FIG. 8 is a substantially common component on one plane passing through the axis and along the axis. It is comprised so that it may be divided into two by the two iron cores 10B which consist of. According to this configuration, the assembling property between the nonmagnetic hollow member 50 and the iron core 10 becomes even easier than in the composite magnet 100 shown in FIG. Other configurations are substantially the same as those of the composite magnet 100 shown in FIG.
[0031]
FIG. 13 shows still another embodiment of the composite magnet 100. In the composite magnet 100 shown in FIG. 13, one permanent magnet 30 is attached to each end of the iron core 10 in the composite magnet 100 shown in FIG. According to this configuration, a stronger magnetic force can be obtained than in the composite magnet 100 shown in FIG. Other configurations are substantially the same as those of the composite magnet 100 shown in FIG.
[0032]
FIG. 14 shows still another embodiment of the composite magnet 100. In the composite magnet 100 shown in FIG. 14, one permanent magnet 30 is attached to an intermediate portion in the axial direction of the iron core 10 in the composite magnet 100 shown in FIG. 8. Therefore, the bar member 40 fitted to the nonmagnetic hollow member 50 is divided into two bar members 40A made up of two substantially common parts. According to this configuration, since the permanent magnet 30 is disposed in the intermediate portion in the axial direction of the nonmagnetic hollow member 50, it is less susceptible to dust and water intrusion than in the composite magnet 100 shown in FIG. The sealing performance with respect to the permanent magnet 30 is improved, and the life of the permanent magnet 30 can be further extended. Further, the magnetic force of the permanent magnet 30 is suitably balanced in each axial direction of the bar member 40A. Other configurations are substantially the same as those of the composite magnet 100 shown in FIG.
[0033]
FIG. 15 shows still another embodiment of the composite magnet 100. In the composite magnet 100 shown in FIG. 15, the magnetic pole plate 24 attached to the other end of the iron core 10 in the composite magnet 100 shown in FIG. Yes. Therefore, the iron core 10 is formed with an end closing hole 14 that extends in the axial direction and has one end opened at one end of the iron core 10 and the other end closed. The one end closing hole 14 having a circular inner peripheral surface is formed concentrically so as to exist on the same axis as the iron core 10, and is closed from one end of the iron core 10 to the other end (the magnetic pole portion 12 integrally formed). End). A permanent magnet 30 is disposed at the opening end of the one end blocking hole 14, and a bar member 40 made of a ferromagnetic material is disposed in a region other than the region where the permanent magnet 30 is disposed in the one end closing hole 14. Yes. A magnetic pole plate 24 is attached to one end of the iron core 10. Between the outer peripheral surface of the permanent magnet 30 and the bar member 40 and the inner peripheral surface of the one end closing hole 15, a cylindrical gap, that is, a nonmagnetic region is formed over substantially the entire region in the axial direction. A nonmagnetic hollow member 50 (cylindrical member 50) is inserted in close contact with the nonmagnetic region having the cylindrical shape. According to this configuration, as compared with the composite magnet 100 shown in FIG. 8, the number of parts is reduced by one magnetic pole plate 24, and the sealing performance against the nonmagnetic hollow member 50 and the bar member 40 is improved. To do. Other configurations are substantially the same as those of the composite magnet 100 shown in FIG.
[0034]
FIG. 16 shows still another embodiment of the composite magnet 100. In the composite magnet 100 shown in FIG. 16, the iron core 10 is formed with an end closing hole 14 extending in the axial direction and having one end opened at one end of the iron core 10 and the other end closed. The one end closing hole 14 having a circular inner peripheral surface is formed so as to extend from one end of the iron core 10 to the other end. In the composite magnet 100 shown in FIG. 15, the one end blocking hole 14 extends from one end to the other end, whereas in the composite magnet 100 shown in FIG. Yes. A magnetic pole plate 24 is attached to one end and the other end of the iron core 10. Other configurations are substantially the same as those of the composite magnet 100 shown in FIG. According to this structure, the sealing performance with respect to the nonmagnetic hollow member 50 and the bar member 40 is improved as in the composite magnet 100 shown in FIG.
[0035]
FIG. 17 shows still another embodiment of the composite magnet 100. In the composite magnet 100 shown in FIG. 17, concave portions 25 are formed on one and the other inner surfaces of the magnetic pole plate 24. Each of the recesses 25 has a circular cross section and is formed to have a certain depth in the axial direction. Each of the recesses 25 is positioned on the same axis as that of the through hole 13, and each diameter is formed to be approximately the same as the diameter of the permanent magnet 30 and the bar member 40, but smaller than the diameter of the through hole 13. ing. A permanent magnet 30 is disposed at one end of the through hole 13. One end portion including one of the magnetic pole surfaces of the permanent magnet 30 disposed at one end portion of the through hole 13 is fitted in close contact with the one concave portion 25 of the magnetic pole plate 24. A recess 32 is formed on the other magnetic pole surface of the permanent magnet 30. The concave portion 32 positioned on the same axis as the permanent magnet 30 has a circular cross section and is formed to have a certain depth in the axial direction. A convex portion 42 that extends outward in the axial direction is formed on one end surface of the bar member 40. The convex portion 42 of the bar member 40 positioned on the same axis as the bar member 40 has a circular cross section and is formed to have a certain height in the axial direction. The diameter of the convex portion 42 is formed substantially the same as the inner diameter of the concave portion 32 of the permanent magnet 30, and the axial height of the convex portion 42 is formed substantially the same as the axial depth of the concave portion 32 of the permanent magnet 30. . The convex portion 42 of the bar member 40 is fitted in close contact with the concave portion 32 of the permanent magnet 30, and the other end of the bar member 40 is fitted in close contact with the other concave portion 25 of the magnetic pole plate 24. Between the outer peripheral surface of the permanent magnet 30 and the bar member 40 and the inner peripheral surface of the through-hole 13, a hollow portion having a cylindrical shape over substantially the entire region in the axial direction, that is, a nonmagnetic region A is formed. The nonmagnetic region A is formed only by a cylindrical gap, that is, a cylindrical air gap.
[0036]
In the composite magnet 100 shown in FIG. 17, as described above, one end portion of the permanent magnet 30 is fitted into one concave portion 25 of the magnetic pole plate 24, and the convex portion 42 at one end portion of the bar member 40 is permanent. The permanent magnet 30 and the bar member 40 are configured to be fitted into the other concave portion 32 of the magnetic pole surface of the magnet 30 and the other end portion of the bar member 40 to be fitted into the other concave portion 25 of the magnetic pole plate 24. Is stably held between each of the magnetic pole plates 24 while maintaining a cylindrical gap A between the outer peripheral surface of the permanent magnet 30 and the bar member 40 and the inner peripheral surface of the through hole 13. In the composite magnet 100 shown in FIG. 17, the permanent magnet 30 is disposed at one end of the iron core 10, but there are other embodiments in which the permanent magnet 30 is disposed at the other end, and the permanent magnet 30 is disposed at both ends. There are still other embodiments (none shown). In the composite magnet 100 shown in FIG. 17, since the nonmagnetic hollow member 50 does not exist compared to the composite magnet 100 shown in FIG. 8, the number of parts is small and the composite magnet 100 can be manufactured at a lower cost. Of course, other embodiments in which the nonmagnetic hollow member 50 is fitted and mounted in the nonmagnetic region A also hold.
[0037]
FIG. 18 shows still another embodiment of the composite magnet 100. In the composite magnet 100 shown in FIG. 18, a large diameter portion 15 having an inner diameter larger than that of the through hole 13 is formed at one end portion of the through hole 13 of the iron core 10. The large-diameter portion 15 is positioned on the same axis as the through-hole 13, and its axial length is formed to be a short length that stops in the range of one end portion region of the through-hole 13 of the iron core 10. A nonmagnetic hollow member 52 is fitted to the large diameter portion 15. The nonmagnetic hollow member 52 is formed of the same material as that of the nonmagnetic hollow member 50 described above, and the axial length thereof is substantially the same as the axial length of the large diameter portion 15. A recess 25 is formed on the other inner surface of the pole plate 24. The concave portion 25 has substantially the same configuration as the concave portion 25 in the composite magnet 100 shown in FIG. A permanent magnet 30 having an axial length shorter than that of the nonmagnetic hollow member 52 is fitted in close contact with one end of the nonmagnetic hollow member 52. One end of the bar member 40 is fitted in close contact with the other end of the nonmagnetic hollow member 52, and the other end of the bar member 40 is fitted in close contact with the other recess 25 of the magnetic pole plate 24. Are combined. The other end surface of the permanent magnet 30 and the one end surface of the bar member 40 are substantially in close contact with each other. A hollow portion having a cylindrical shape between the outer peripheral surface of the remaining region of the bar member 40 other than the one end fitted to the nonmagnetic hollow member 52 and the inner peripheral surface of the corresponding through hole 13, That is, a nonmagnetic region A is formed. The nonmagnetic region A is formed only by a cylindrical gap, that is, a cylindrical air gap.
[0038]
In the composite magnet 100 shown in FIG. 18, as described above, one end of the permanent magnet 30 and the bar member 40 is moved in the radial direction and the axial direction by one of the large diameter portion 15 and the magnetic plate 24. The permanent magnet 30 and the bar member 40 are fitted to the nonmagnetic hollow member 52 held firmly and the other end of the bar member 40 is fitted to the other recess 25 of the magnetic plate 24. Maintains a cylindrical gap A between the outer peripheral surface of the remaining region of the bar member 40 other than the one end fitted to the nonmagnetic hollow member 52 and the inner peripheral surface of the corresponding through hole 13. However, it is stably held between each of the magnetic pole plates 24. In the composite magnet 100 shown in FIG. 18, the permanent magnet 30 is disposed at one end of the iron core 10, but there are other embodiments in which the permanent magnet 30 is disposed in the other end in the same manner. There are also other embodiments arranged in the same manner (none are shown). The composite magnet 100 shown in FIG. 18 can be manufactured at a lower cost because the nonmagnetic hollow member 52 is shorter than the composite magnet 100 shown in FIG.
[0039]
FIG. 19 shows still another embodiment of the composite magnet 100. In the composite magnet 100 shown in FIG. 19, one end closing hole 14 similar to that in the composite magnet 100 shown in FIG. 16 is formed in the iron core 10. A recess 16 is formed at the closed end of the one-end closed hole 14 in the iron core 10. The recess 16 has substantially the same configuration as the recess 25 in the composite magnet 100 shown in FIG. A large diameter portion 15 having an inner diameter larger than that of the one end closing hole 14 is formed at one end of the one end closing hole 14 of the iron core 10. The large-diameter portion 15 formed to have the same configuration as that of the composite magnet 100 shown in FIG. 18 is fitted with the nonmagnetic hollow member 52 in the same manner as in the composite magnet 100 shown in FIG. It is fitted. The nonmagnetic hollow member 52 is formed of the same material as the nonmagnetic hollow member 50 described above. The permanent magnet 30 is fitted in close contact with one end of the nonmagnetic hollow member 52, and the end of the bar member 40 is fitted in close contact with the other end of the nonmagnetic hollow member 52. (The above configuration is the same as in the composite magnet 100 shown in FIG. 18). The other end of the bar member 40 is fitted in close contact with the recess 16 of the one end closing hole 14. The other end surface of the permanent magnet 30 and the one end surface of the bar member 40 are substantially in close contact with each other. A hollow portion having a cylindrical shape between the outer peripheral surface of the remaining region of the bar member 40 other than the one end fitted to the nonmagnetic hollow member 52 and the inner peripheral surface of the corresponding one end closing hole 14, that is, A nonmagnetic region A is formed. The nonmagnetic region A is formed only by a cylindrical gap, that is, a cylindrical air gap.
[0040]
In the composite magnet 100 shown in FIG. 19, as described above, the end portions of the permanent magnet 30 and the bar member 40 are firmly moved in the radial direction and the axial direction by one of the large diameter portion 15 and the magnetic plate 24. The other end of the bar member 40 is configured to be fitted into a recess 16 formed in the closed end of the one end closed hole 14 in the iron core 10. Therefore, the permanent magnet 30 and the bar member 40 are formed between the outer peripheral surface of the bar member 40 other than the one end fitted to the nonmagnetic hollow member 52 and the inner peripheral surface of the corresponding one end closing hole 14. It is stably held between one of the magnetic pole plates 24 and the recess 16 in the iron core 10 while maintaining a gap A having a cylindrical shape therebetween. The composite magnet 100 shown in FIG. 19 can be manufactured at a lower cost because the nonmagnetic hollow member 52 is shorter than the composite magnet 100 shown in FIG. FIG. 20 shows a further simplified configuration of the composite magnet 100 shown in FIG. That is, in the composite magnet 100 shown in FIG. 20, the bar member 40 in the composite magnet 100 shown in FIG. 19 is omitted, and the axial length of the permanent magnet 30 is matched with the nonmagnetic hollow member 52. In addition, the axial length of the one end closing hole 14 is formed to be short so as to coincide with the axial lengths of the permanent magnet 30 and the nonmagnetic hollow member 52. The present invention can be established even with such a simple configuration.
[0041]
The above-described composite magnet 100 of electromagnets and permanent magnets according to the present invention can be applied to various devices and devices. For example, it assists a foot brake which is a main brake of a vehicle, particularly a large vehicle such as a truck. It can be suitably used for an eddy current type speed reducer used for the above. The principal part of embodiment of the eddy current type deceleration device provided with embodiment of the composite magnet 100 by this invention is shown by FIG.21 and FIG.22. A pair of brake discs 60 are attached to an output shaft (not shown) of the transmission so as to be able to rotate integrally with each other at an interval in the axial direction. An annular stationary support frame 62 is disposed between the brake disks 60 made of a suitable magnetic material. The stationary support frame 62 is fixed to a transmission case (not shown). A plurality of composite magnets 100 according to the present invention are mounted on the stationary support frame 62 at intervals in the circumferential direction. In the illustrated eddy current type reduction gear, the composite magnet 100 shown in FIG. 1 is disposed. The axially outer surface of each magnetic pole plate 24 of the composite magnet 100 is positioned so as to face the axially inner surface of the corresponding brake disk 60 with a gap. Each of the composite magnets 100 is arranged so that magnetic poles adjacent to each other in the circumferential direction (magnetic poles formed by the magnetic pole plates 24) are different from each other. When each coil 20 of the composite magnet 100 is energized, a magnetic circuit is formed between each of the braking disks 60 and between each of the composite magnets 100 (see FIG. 22), and braking for each of the braking disks 60 is activated. . As described above, the composite magnet 100 according to the present invention can be made shorter in the axial direction than the conventional one, so that the interval between the brake disks 60 can be shortened (maximum, the conventional one). About 1/2), which is advantageous in terms of space. In addition to the above, the composite magnet 100 according to the present invention has various characteristic effects as described above. Therefore, the eddy current reduction device including the composite magnet 100 is You can enjoy the features of
[0042]
23 and 24 show a main part of another embodiment of the eddy current type speed reducer provided with the embodiment of the composite magnet 100 according to the present invention. A brake drum 70 is attached to an output shaft (not shown) of the transmission. A stationary support cylinder 72 is disposed on the inner side in the radial direction of the brake drum 70 made of an appropriate magnetic material. A stationary support cylinder 72 formed of an appropriate magnetic material is fixed to a transmission case (not shown). A plurality of composite magnets 100 according to the present invention are mounted on the outer peripheral surface of the stationary support cylinder 72 at intervals in the circumferential direction. In the illustrated eddy current type reduction gear, the composite magnet 100 shown in FIG. 1 is disposed. In each of the composite magnets 100, one outer surface of the magnetic pole plate 24 is positioned so as to face the inner peripheral surface of the brake drum 70 with a gap. In each of the composite magnets 100, the other magnetic pole plate 24 is removed, and the end surface of the iron core 10 is directly attached to the outer peripheral surface of the stationary support cylinder 72. Each of the composite magnets 100 is arranged so that magnetic poles adjacent to each other in the circumferential direction (magnetic poles formed by the magnetic pole plate 24) are different from each other. In the illustrated embodiment, the permanent magnet 30 is disposed at the radially outer end of each of the composite magnets 100 so that the magnetic poles adjacent in the circumferential direction are different from each other. When each coil 20 of the composite magnet 100 is energized, a magnetic circuit is formed between each of the brake drum 70, the stationary support cylinder 72, and the composite magnet 100 (see FIG. 24), and braking on the brake drum 70 is activated. . As described above, the composite magnet 100 according to the present invention can be shortened in axial length as compared with the conventional one. Therefore, the inner diameter of the brake drum 70 can be shortened, which is advantageous in terms of space. In addition to the above, the composite magnet 100 according to the present invention has various characteristic effects as described above. Therefore, the eddy current reduction device including the composite magnet 100 is You can enjoy the features of
[0043]
FIG. 25 shows a main part of still another embodiment of the eddy current type speed reducer provided with the embodiment of the composite magnet 100 according to the present invention. This embodiment is shown in FIGS. It is a modification of the eddy current type reduction gear shown. In each of the composite magnets 100 in FIG. 25, the permanent magnets 30 are alternately arranged in the circumferential direction at the radially outer end and the radially inner end, and the directions of the magnetic poles adjacent to each other in the circumferential direction are different from each other. It is arranged to be. Other configurations are substantially the same as those in the eddy current type speed reducer shown in FIGS. Also in this embodiment, substantially the same operation effect as the eddy current type speed reducer shown in FIGS. 23 and 24 is achieved. As described above, a part of the embodiment in which the electromagnet and permanent magnet composite magnet 100 shown in FIG. 1 is applied to the eddy current type speed reducer has been described, but other than the composite magnet 100 shown in FIG. This embodiment can be easily applied to the eddy current type reduction device in the same manner as described above.
[0044]
As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail, referring an accompanying drawing based on embodiment, this invention is not limited to the said embodiment, Furthermore, various other various, without deviating from the scope of the present invention. Can be modified or modified.
[0045]
【The invention's effect】
According to the composite magnet of the electromagnet and the permanent magnet according to the present invention, both the electromagnet and the permanent magnet can be used effectively. Further, when the magnetic flux generated from one of the magnetic pole faces is the same when the coil is energized, the length of the electromagnet in the magnetization direction can be made shorter than before. Furthermore, the overall configuration can be made compact and light, and the manufacturing cost can be reduced. Furthermore, after assembling the permanent magnet before magnetizing to the iron core, the permanent magnet can be sufficiently magnetized as required, and the assembling work of the permanent magnet to the iron core can be facilitated. . Furthermore, the cross-sectional shape of the permanent magnet can be made simple, and there is no need to groove a part of the outer peripheral edge of the iron core, making it possible to manufacture at a relatively low cost. To do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing an embodiment of a composite magnet of an electromagnet and a permanent magnet according to the present invention.
2 is a transverse cross-sectional view of a portion of an iron core where a permanent magnet is mounted in the composite magnet shown in FIG.
3 is an explanatory view showing a state of magnetic flux when the coil is not energized in the composite magnet shown in FIG. 1, and is a schematic longitudinal sectional view similar to FIG.
4 is an explanatory view showing a state of magnetic flux when a coil is energized in the composite magnet shown in FIG. 1, and is a schematic longitudinal sectional view similar to FIG.
FIG. 5 is a schematic longitudinal sectional view showing another embodiment of the composite magnet of electromagnet and permanent magnet according to the present invention.
FIG. 6 is a schematic longitudinal sectional view showing still another embodiment of a composite magnet of an electromagnet and a permanent magnet according to the present invention.
FIG. 7 is a schematic longitudinal sectional view showing still another embodiment of a composite magnet of an electromagnet and a permanent magnet according to the present invention.
FIG. 8 is a schematic longitudinal sectional view showing still another embodiment of a composite magnet of an electromagnet and a permanent magnet according to the present invention.
9 is an explanatory view showing a state of magnetic flux when the coil is not energized in the composite magnet shown in FIG. 8, and is a schematic longitudinal sectional view similar to FIG.
10 is an explanatory view showing a state of magnetic flux when a coil is energized in the composite magnet shown in FIG. 8, and is a schematic longitudinal sectional view similar to FIG.
FIG. 11 is a schematic longitudinal sectional view showing still another embodiment of a composite magnet of an electromagnet and a permanent magnet according to the present invention.
12 is a cross-sectional view of a portion of the composite magnet shown in FIG. 11 where a non-magnetic hollow member is attached to an iron core.
FIG. 13 is a schematic longitudinal sectional view showing still another embodiment of a composite magnet of an electromagnet and a permanent magnet according to the present invention.
FIG. 14 is a schematic longitudinal sectional view showing still another embodiment of a composite magnet of an electromagnet and a permanent magnet according to the present invention.
FIG. 15 is a schematic longitudinal sectional view showing still another embodiment of a composite magnet of an electromagnet and a permanent magnet according to the present invention.
FIG. 16 is a schematic longitudinal sectional view showing still another embodiment of a composite magnet of an electromagnet and a permanent magnet according to the present invention.
FIG. 17 is a schematic longitudinal sectional view showing still another embodiment of the composite magnet of electromagnet and permanent magnet according to the present invention.
FIG. 18 is a schematic longitudinal sectional view showing still another embodiment of a composite magnet of an electromagnet and a permanent magnet according to the present invention.
FIG. 19 is a schematic longitudinal sectional view showing still another embodiment of a composite magnet of an electromagnet and a permanent magnet according to the present invention.
FIG. 20 is a schematic longitudinal sectional view showing still another embodiment of a composite magnet of an electromagnet and a permanent magnet according to the present invention.
FIG. 21 is a schematic longitudinal sectional view showing a main part of an embodiment of an eddy current type speed reducer provided with an embodiment of a composite magnet according to the present invention.
22 is a development view of the main part of the eddy current type speed reducer shown in FIG. 21. FIG.
FIG. 23 is a schematic longitudinal sectional view showing a main part of another embodiment of an eddy current type speed reducer provided with an embodiment of a composite magnet according to the present invention.
24 is a schematic cross-sectional view of a main part of the eddy current reduction device shown in FIG.
FIG. 25 is a schematic cross-sectional view showing the main part of another embodiment of an eddy current type speed reducer equipped with an embodiment of a composite magnet according to the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Iron core
11, 14 One-end closed hole
12 Magnetic pole part
13 Through hole
15 Large diameter part
20 coils
24 magnetic pole plate
30 Permanent magnet
40 bar
50, 52 Non-magnetic hollow member
100 Composite magnet of electromagnet and permanent magnet
A Non-magnetic region (gap)

Claims

鉄心と、鉄心の外周面を囲うよう配設されたコイルと、磁極が鉄心の磁化方向と一致するよう鉄心に装着された永久磁石とを備えた、電磁石と永久磁石の複合磁石において、永久磁石は、少なくともその外周面が鉄心に囲まれるよう鉄心の内部に１個又は複数個装着され、鉄心には磁化方向に延在する貫通孔が形成され、貫通孔の一端部及び／又は他端部、又は中間部には永久磁石が配置され、貫通孔の、永久磁石が配置された領域以外の他の領域には磁性材料からなるバー部材が配置され、鉄心の一端及び他端には磁極板が取り付けられ、永久磁石及びバー部材の外周面と貫通孔の内周面との間には軸方向の実質上全領域にわたって非磁性領域が形成されている、ことを特徴とする電磁石と永久磁石の複合磁石。 An electromagnet-permanent-magnet composite magnet comprising an iron core, a coil disposed so as to surround the outer peripheral surface of the iron core, and a permanent magnet mounted on the iron core so that the magnetic poles coincide with the magnetization direction of the iron core. Is attached to the inside of the iron core so that at least its outer peripheral surface is surrounded by the iron core, and the iron core has a through hole extending in the magnetization direction, and one end and / or the other end of the through hole. Alternatively, a permanent magnet is disposed in the middle portion, a bar member made of a magnetic material is disposed in a region other than the region where the permanent magnet is disposed in the through hole, and a pole plate is disposed at one end and the other end of the iron core. And a non-magnetic region is formed over substantially the entire region in the axial direction between the outer peripheral surface of the permanent magnet and the bar member and the inner peripheral surface of the through hole. Composite magnet.

鉄心と、鉄心の外周面を囲うよう配設されたコイルと、磁極が鉄心の磁化方向と一致するよう鉄心に装着された永久磁石とを備えた、電磁石と永久磁石の複合磁石において、永久磁石は、少なくともその外周面が鉄心に囲まれるよう鉄心の内部に１個又は複数個装着されている、鉄心には磁化方向に延在しかつ一端が鉄心の一端に開口し他端が閉塞された一端閉塞孔が形成され、一端閉塞孔の開口端部には永久磁石が配置され、一端閉塞孔の、永久磁石が配置された領域以外の他の領域には強磁性材料からなるバー部材が配置され、鉄心の一端には磁極板が取り付けられ、鉄心の他端には、磁極部が半径方向外側に延び出すよう一体に形成されるか又は磁極板が取り付けられ、永久磁石及びバー部材の外周面と一端閉塞孔の内周面との間には、軸方向の実質上全領域にわたって非磁性領域が形成されている、ことを特徴とする電磁石と永久磁石の複合磁石。 An electromagnet-permanent-magnet composite magnet comprising an iron core, a coil disposed so as to surround the outer peripheral surface of the iron core, and a permanent magnet mounted on the iron core so that the magnetic poles coincide with the magnetization direction of the iron core. Is mounted in the iron core so that at least its outer peripheral surface is surrounded by the iron core. The iron core extends in the magnetization direction, and one end opens at one end of the iron core and the other end is closed. One end blocking hole is formed, a permanent magnet is disposed at the opening end of the one end blocking hole, and a bar member made of a ferromagnetic material is disposed in a region other than the region where the permanent magnet is disposed. A magnetic pole plate is attached to one end of the iron core, and the other end of the iron core is integrally formed so that the magnetic pole portion extends radially outward, or a magnetic pole plate is attached to the outer periphery of the permanent magnet and the bar member. Between the surface and the inner peripheral surface of the closed hole Axially substantially non-magnetic regions over the entire region is formed, the electromagnet and the composite magnet of the permanent magnet, characterized in that.

非磁性領域は、軸方向の全領域にわたって形成された筒形状の中空部により形成されている、又は軸方向の一部領域にわたって形成された筒形状の中空部と他の領域に挿入された非磁性中空部材とにより形成されている、又は軸方向の全領域にわたって挿入された非磁性中空部材により形成されている、請求項１又は請求項２記載の電磁石と永久磁石の複合磁石。The non-magnetic region is formed by a cylindrical hollow portion formed over the entire axial region, or is inserted into a cylindrical hollow portion formed over a partial region in the axial direction and other regions. The composite magnet of the electromagnet and permanent magnet of Claim 1 or Claim 2 formed of the magnetic hollow member or the nonmagnetic hollow member inserted over the whole area | region of the axial direction.

磁極板の一方及び／又は他方の内側面には凹部が形成され、貫通孔の一端部及び／又は他端部に配置された永久磁石の磁極面の一方を含む一端部は該凹部に嵌合され、該永久磁石の磁極面の他方には凹部が形成され、バー部材の一端面及び／又は他端面には凸部が形成され、バー部材の該凸部は永久磁石の該凹部に嵌合されている、請求項１記載の電磁石と永久磁石の複合磁石。A concave portion is formed on one and / or the other inner surface of the magnetic pole plate, and one end portion including one of the magnetic pole surfaces of the permanent magnet arranged at one end portion and / or the other end portion of the through hole is fitted into the concave portion. A concave portion is formed on the other magnetic pole surface of the permanent magnet, a convex portion is formed on one end surface and / or the other end surface of the bar member, and the convex portion of the bar member is fitted into the concave portion of the permanent magnet. The composite magnet of claim 1 , wherein the electromagnet and the permanent magnet are combined.

鉄心と、鉄心の外周面を囲うよう配設されたコイルと、磁極が鉄心の磁化方向と一致するよう鉄心に装着された永久磁石とを備えた、電磁石と永久磁石の複合磁石において、永久磁石は、少なくともその外周面が鉄心に囲まれるよう鉄心の内部に１個又は複数個装着され、鉄心には磁化方向に延在する貫通孔が形成され、貫通孔の一端部には永久磁石が配置され、貫通孔の、永久磁石が配置された領域以外の他の領域には強磁性材料からなるバー部材が配置され、鉄心の一端及び他端には磁極板が取り付けられ、永久磁石及びバー部材の外周面と貫通孔の内周面との間には軸方向の実質上全領域にわたって非磁性領域が形成され、磁極板の他方には凹部が形成され、バー部材の、磁極板の他方側の端部は該凹部に嵌合されている、ことを特徴とする電磁石と永久磁石の複合磁石。 An electromagnet-permanent-magnet composite magnet comprising an iron core, a coil disposed so as to surround the outer peripheral surface of the iron core, and a permanent magnet mounted on the iron core so that the magnetic poles coincide with the magnetization direction of the iron core. One or more are installed inside the iron core so that at least the outer peripheral surface is surrounded by the iron core, the iron core has a through hole extending in the magnetization direction, and a permanent magnet is arranged at one end of the through hole A bar member made of a ferromagnetic material is disposed in a region other than the region where the permanent magnet is disposed in the through hole, and a magnetic pole plate is attached to one end and the other end of the iron core. A nonmagnetic region is formed over substantially the entire region in the axial direction between the outer peripheral surface of the through hole and the inner peripheral surface of the through hole, and a recess is formed on the other side of the magnetic pole plate. The end of the is fitted in the recess Electromagnet and the composite magnet of the permanent magnet.

鉄心の貫通孔の一端部には大径部が形成され、大径部には非磁性中空部材が嵌合され、非磁性中空部材の一端部側に永久磁石が嵌合され、非磁性中空部材の他端部側にバー部材の一端部が嵌合され、バー部材の一端部以外の残りの領域の外周面と対応する貫通孔の内周面との間には筒形状の中空部が形成されている、請求項１記載の電磁石と永久磁石の複合磁石。A large-diameter portion is formed at one end of the through-hole of the iron core, a non-magnetic hollow member is fitted to the large-diameter portion, and a permanent magnet is fitted to one end of the non-magnetic hollow member. One end of the bar member is fitted to the other end of the tube, and a cylindrical hollow portion is formed between the outer peripheral surface of the remaining region other than the one end of the bar member and the inner peripheral surface of the corresponding through hole. The composite magnet of claim 1 , wherein the electromagnet and the permanent magnet are combined.

鉄心の一端閉塞孔の一端部には大径部が形成され、大径部には非磁性中空部材が嵌合され、非磁性中空部材の一端部側に永久磁石が嵌合され、非磁性中空部材の他端部側にバー部材の一端部が嵌合され、バー部材の一端部以外の残りの領域の外周面と対応する一端閉塞孔の内周面との間には筒形状の中空部が形成されている、請求項２記載の電磁石と永久磁石の複合磁石。A large-diameter portion is formed at one end portion of the one end closing hole of the iron core, a non-magnetic hollow member is fitted to the large-diameter portion, and a permanent magnet is fitted to the one-end portion side of the non-magnetic hollow member. One end of the bar member is fitted to the other end of the member, and a cylindrical hollow portion is formed between the outer peripheral surface of the remaining region other than the one end of the bar member and the inner peripheral surface of the corresponding one end closing hole. The composite magnet of the electromagnet and permanent magnet of Claim 2 in which is formed.

永久磁石から発生する磁束量とコイルから発生する磁束量とをほぼ等しくするか又はコイルから発生する磁束量の方を大きく規定しかつ該永久磁石が装着された部分における鉄心の横断面の面積がコイルから発生する磁界により磁束が飽和する面積になるように規定されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電磁石と永久磁石の複合磁石。The amount of magnetic flux generated from the permanent magnet is substantially equal to the amount of magnetic flux generated from the coil, or the amount of magnetic flux generated from the coil is defined to be larger, and the area of the cross section of the iron core at the portion where the permanent magnet is mounted is The composite magnet of an electromagnet and a permanent magnet according to any one of claims 1 to 7 , which is defined to have an area where magnetic flux is saturated by a magnetic field generated from a coil.