JP6492763B2 - 磁界発生装置の組立方法及び磁界発生装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハルバッハ配列を有する磁界発生装置の組立方法、及び該組立方法により組み立てた磁界発生装置に関する。

例えばリニアモータ用磁気回路などは、磁界発生装置が発生する磁界中にコイルを配し、該コイルの通電制御により磁界発生装置とコイルとを相対移動させるモータである。磁界発生装置は、所定の空隙を隔てて対向配置した一対の板状部材（ヨーク）の夫々に、前記空隙に対向する主面に対して直交する磁化方向有する複数の磁石を、相隣する磁石の磁化方向が逆向きとなるように並設されて構成されている。

特許文献１に記載の磁界発生装置は、ハルバッハ配列と称される磁石配列を採用している。ハルバッハ配列は、主面と直交する磁化方向を有する主極磁石を所定の間隔を隔てて並べ、各主極間に主面と平行な磁化方向を有する補極磁石を介在させる配列である。

補極磁石は、磁化方向が主面に向かう主極磁石（主面の側がＮ極である主極磁石）の側に夫々の磁化方向を向けて配列されている。

このようなハルバッハ配列を採用した磁界発生装置によれば、主極の対向部に形成される磁界が補極の作用により強化され、高磁束密度を形成する磁界の形成が可能である。

特開２００７−１９１２７号公報

以上のような磁界発生装置では、主極磁石や補極磁石を板状部材に接着剤を用いてなる接着層を介して接着している。ハルバッハ配列を採用した磁界発生装置は、高磁束密度を形成する磁界の形成が可能である反面、補極磁石間に配される主極磁石は板状部材から剥がれる方向に磁力が作用するため、主極磁石が剥がれてしまうという不具合を生じる。また、接着剤の硬化に伴う接着層の収縮によりヨークに反りが生じる。ヨークの反りは数１０μｍ〜数１００μｍ／ｍの範囲であるが、例えばリニアモータに用いる場合に要求される寸法精度によっては容認されない。

本発明は上述のごとき事情に鑑みてなされたものであり、ハルバッハ配列を採用した磁界発生装置において、組立後にヨークの反りを抑制し、また、主極がヨークから外れにくい構造を有する磁界発生装置の組立方法等を提供することを目的とする。

本発明に係る磁界発生装置の組立方法は、板状部材の一面に、複数の主極磁石及び複数の補極磁石を夫々の主面を揃えて並設する磁界発生装置の組立方法において、前記主面に非平行な磁化方向を有する主極磁石を準備する工程と、前記主面に平行な磁化方向を有する補極磁石を準備する工程と、前記補極磁石の磁化方向が前記主極磁石へ向かう方向となるように、前記主極磁石及び前記補極磁石の前記並設方向の側面同士を接合し第１の磁石ユニットを形成する工程と、前記補極磁石の磁化方向が前記主極磁石から離れる方向となるように、前記主極磁石及び前記補極磁石の前記並設方向の側面同士を接合し第２の磁石ユニットを形成する工程と、前記第１の磁石ユニット及び前記第２の磁石ユニットを、夫々が有する主極磁石の磁化方向が逆向きで、交互に離隔させて前記一面に並設する工程とを備えることを特徴とする。

本発明にあっては、磁界発生装置の組立方法において、主極磁石と補極磁石とを磁石ユニットとして構成し、隣り合う補極磁石は離隔するように配置するので、組立が容易であるとともに、板状部材の反りや主極磁石の板状部材からの剥がれが発生しない。

本発明に係る磁界発生装置の組立方法は、前記板状部材は軟磁性体であることを特徴とする。

本発明にあっては、磁石の発生する磁界を有効に活用することができる。

本発明に係る磁界発生装置の組立方法は、前記板状部材は非磁性体であることを特徴とする。

本発明にあっては、板状部材を非磁性のセラミックスやアルミニウム等の金属で形成するので、軽量化を図ることが可能となる。

本発明に係る磁界発生装置の組立方法は、前記補極磁石及び前記板状部材の間に磁気空隙が形成されることを特徴とする。

本発明にあっては、補極磁石と板状部材との間に磁気空隙が形成されるよう構成するので、補極磁石の体積を小さくすることができ、磁石材料を節約することが可能となる。

本発明に係る磁界発生装置の組立方法は、前記板状部材は位置決め部材を有し、該位置決め部材が前記磁気空隙に挿入されることにより、前記第１の磁石ユニット及び第２の磁石ユニットが位置決めされることを特徴とする。

本発明にあっては、板状部材が有する位置決め部材により、第１の磁石ユニット及び第２の磁石ユニットの位置決めを正確に行うことが可能となる。

本発明に係る磁界発生装置は、板状部材と、該板状部材の一面に並設してあり、主面に非平行な磁化方向を有する主極磁石と、主面に平行な磁化方向を有し、磁化方向が前記主極磁石に向かう方向又は離れる方向となり、前記主極磁石と主面が揃うように前記主極磁石に接合され、それぞれが離隔して前記一面に並設してある複数の補極磁石とを備えることを特徴とする。

本発明にあっては、隣り合う補極磁石は離隔されているので、板状部材の反りや主極磁石の板状部材からの剥がれが発生しない。

本発明に係る磁界発生装置は、前記補極磁石及び前記板状部材の間に磁気空隙を有することを特徴とする。

本発明にあっては、補極磁石と板状部材との間に磁気空隙を有するので、補極磁石の体積を小さくすることができ、磁石材料を節約することが可能となる。

本発明に係る磁界発生装置は、前記板状部材は、前記磁気空隙に配される非磁性体の位置決め部材を有することを特徴とする。

本発明にあっては、磁気空隙は非磁性体のスペーサとしたので、磁界発生装置の強度を増すことが可能となる。

本発明に係る磁界発生装置は、前記板状部材は非磁性体であることを特徴とする。

本発明にあっては、板状部材を非磁性のセラミックスやアルミニウム等の金属で形成するので、軽量化を図ることが可能となる。

本発明に係る磁界発生装置は、前記板状部材は軟磁性体であることを特徴とする。

本発明にあっては、磁石の発生する磁界を有効に活用することができる。

本発明に係る磁界発生装置の組立方法は、板状部材の一面に、複数の主極磁石と複数の補極磁石とを夫々の主面を揃えて並設する磁界発生装置の組立方法において、前記主面に非平行な磁化方向を有する主極磁石を準備する工程と、前記主面に平行な磁化方向を有する補極磁石を準備する工程と、前記補極磁石の磁化方向が前記主極磁石へ向かう方向又は離れる方向となるように、磁化方向に幅調整部材を介した状態で複数組み合わせた補極組磁石を用意する工程と、前記主極磁石を前記板状部材に一定間隔で配置固定する工程と、前記補極組磁石を前記主極磁石の間に配置固定する工程とを有することを特徴とする。

本発明にあっては、補極磁石は幅調整部材を介した複数の磁石で形成されているので、板状部材の反りや主極磁石の板状部材からの剥がれが発生しない。

本発明に係る磁界発生装置の組立方法は、前記板状部材は軟磁性体であることを特徴とする。

本発明にあっては、磁石の発生する磁界を有効に活用することができる。

本発明に係る磁界発生装置の組立方法は、前記板状部材は非磁性体であることを特徴とする。

本発明にあっては、板状部材を非磁性のセラミックスやアルミニウム等の金属で形成するので、軽量化を図ることが可能となる。

本発明に係る磁界発生装置は、板状部材と、該板状部材の一面に並設してあり、主面に非平行な磁化方向を有する複数の主極磁石と、前記一面に移設してある複数の補極磁石ユニットとを備え、前記補極磁石ユニットは、主面に平行な磁化方向を有する複数の補極磁石を、磁化方向を揃えて幅調整部材を介して結合してなり、前記複数の主極磁石と主面が揃い、前記磁化方向が前記主極磁石に向かう方向又は離れる方向となるよう前記一面に並設してあることを特徴とする。

本発明にあっては、補極磁石は幅調整部材を介した複数の磁石で形成されているので、板状部材の反りや主極磁石の板状部材からの剥がれが発生しない。

本発明に係る磁界発生装置は、前記板状部材は非磁性体であることを特徴とする。

本発明にあっては、板状部材を非磁性のセラミックスやアルミニウム等の金属で形成するので、軽量化を図ることが可能となる。

本発明に係る磁界発生装置は、前記板状部材は磁性体であることを特徴とする。

本発明にあっては、磁石の発生する磁界を有効に活用することができる。

本発明にあっては、組立時にヨークの反りが発生せずまた、主極がヨークから外れにくい構造となる。

磁界発生装置の一構成例を示す斜視図である。 磁界発生装置の組み立て手順を示す説明図である。 ハルバッハ配列磁石の安定位置を説明するための説明図である。 磁界発生装置の一構成例を示す側面図である。 磁界発生装置の組み立て手順を示す説明図である。 第１補極磁石ユニット及び第２補極磁石ユニットの構成例を示す説明図である。 磁界発生装置の構成例を示す側面図である。 主極磁石の他の構成例を示す側面図である。 磁界発生装置の構成例を示す平面図である。 第１磁石ユニットの構成例を示す斜視図である。 第１磁石ユニットの構成例を示す説明図である。 磁界発生装置の組立方法を示す説明図である。 磁界発生装置の構成例を示す平面図である。 第１主極磁石ユニット及び補極磁石ユニットの構成例を示す斜視図である。 磁界発生装置の組立方法を示す説明図である。 磁界発生装置の構成例を示す説明図である。

実施の形態１
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。図１は磁界発生装置１の一構成例を示す斜視図である。図１に示すように、磁界発生装置１は第１磁石ユニット（第１の磁石ユニット）１１、第２磁石ユニット（第２の磁石ユニット）１２、板状部材１３を含む。

第１磁石ユニット１１は１つの主極磁石１１ａと２つの補極磁石１１ｂ、１１ｂとを含む。主極磁石１１ａ及び２つの補極磁石１１ｂ、１１ｂは、ネオジム磁石、アルニコ磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石などの永久磁石である。主極磁石１１ａ及び２つの補極磁石１１ｂ、１１ｂの夫々は直方体状をなしている。主極磁石１１ａ及び２つの補極磁石１１ｂ、１１ｂの長さ及び厚みは略同一である。主極磁石１１ａの幅は、２つの補極磁石１１ｂ、１１ｂの幅より広い。

第１磁石ユニット１１の主極磁石１１ａの磁化方向は、板状部材１３の広面の略法線方向であって、板状部材１３に固定されている面に対向する面、すなわち主面１１ａ１から、固定されている面へ向かう方向である。第１磁石ユニット１１の補極磁石１１ｂの磁化方向は、主面１１ｂ１に平行な方向である。

２つの補極磁石１１ｂ、１１ｂは、主極磁石１１ａを幅方向の両側から挟むように、夫々主極磁石１１ａに固定されている。２つの補極磁石１１ｂ、１１ｂは、磁化方向が対向し、かつ主極磁石１１ａから離れる方向となるような向きで、主極磁石１１ａに固定してある。２つの補極磁石１１ｂ、１１ｂの夫々の主面１１ｂ１、１１ｂ１が、主極磁石１１ａの主面１１ａ１と揃うように、面一となるようにしてある。主極磁石１１ａと補極磁石１１ｂとの固定は例えば、接着剤を用いてなる接着層を介して行う。接着剤は例えば、エポキシ系接着剤、変性アクリル系接着剤を用いる。主極磁石１１ａの上面が主面１１ａ１であり、補極磁石１１ｂの上面が主面１１ｂ１である。

第２磁石ユニット１２は１つの主極磁石１２ａと２つの補極磁石１２ｂ、１２ｂとを含む。主極磁石１２ａと２つの補極磁石１２ｂ、１２ｂの形状、配置は第１磁石ユニット１１と同様である。しかしながら、第２磁石ユニット１２の主極磁石１２ａの磁化方向は、第１磁石ユニット１１の主極磁石１１ａの磁化方向とは逆方向としてある。すなわち、主極磁石１２ａの磁化方向は、板状部材１３に固定されている面から主面１２ａ１に向かう方向である。同様に、第２磁石ユニット１２の補極磁石１２ｂ、１２ｂの磁化方向は、第１磁石ユニット１１の補極磁石１１ｂ、１１ｂとは逆方向としてある。すなわち、補極磁石１２ｂ、１２ｂは、磁化方向が対向し、かつ主極磁石１２ａに向かう方向となる向きで、主極磁石１２ａに固定してある。

以上のように構成した第１磁石ユニット１１及び第２磁石ユニット１２が、長尺平板状をなす板状部材１３の広面に、長手方向に沿い、所定の空隙１４を隔てて、交互に固定されている。板状部材１３はアルミニウム、セラミックスなどの非磁性体、又はケイ素鋼、ＳＭＣ（軟磁性複合材料：Soft Magnetic Composites）などの軟磁性体により構成される。板状部材１３を非磁性体で構成するか、軟磁性体で構成するかについては、磁界発生装置１の用途に応じて、適宜選択すれば良い。

以上のような構成により、磁界発生装置１は磁石がハルバッハ配列となっている。

次に、磁界発生装置１の組立方法を説明する。図２は磁界発生装置１の組み立て手順を示す説明図である。まず、図２Ａに示すように、第１磁石ユニット１１を構成する主極磁石１１ａ、２つの補極磁石１１ｂ、１１ｂを準備する。図２Ｂに示すように、２つの補極磁石１１ｂ、１１ｂ夫々を、主極磁石１１ａを挟むようにして接着剤を用いてなる接着層ＢＮを介して主極磁石１１ａに接着する。同様に第２磁石ユニット１２を構成する主極磁石１２ａ、２つの補極磁石１２ｂ、１２ｂを準備し（図２Ａ参照）、主極磁石１２ａに２つの補極磁石１２ｂ、１２ｂを接着する（図２Ｂ参照）。第１磁石ユニット１１、第２磁石ユニット１２を夫々、板状部材１３の長さに見合った個数を準備する。図２Ｃに示すように、第１磁石ユニット１１、第２磁石ユニット１２が、板状部材１３の長手方向に沿って交互に配置されるよう、第１磁石ユニット１１、第２磁石ユニット１２を、接着剤を用いてなる接着層ＢＮを介して、板状部材１３に接着する。第１磁石ユニット１１及び第２磁石ユニット１２との間には、空隙１４を設ける。なお、図２において、接着層ＢＮは分かりやすさのため、実際よりも厚く描いている。実際には、接着層ＢＮの厚さは極めて薄い。

続いて、以上のような手順で磁界発生装置１を組み立てる意義について説明する。図３はハルバッハ配列磁石の安定位置を説明するための説明図である。図３Ａはハルバッハ配列磁石の安定位置を示している。図３Ａにおいて、実線矢印は主極磁石１１ａ及び２つの補極磁石１１ｂの磁化方向を示している。点線矢印は主極磁石１１ａ及び２つの補極磁石１１ｂ、１１ｂにより形成される磁気回路による磁力線の流れを示している。図３Ａに示すように、２つの補極磁石１１ｂ間の空隙から離れた位置が、磁気回路上、主極磁石１１ａの安定位置である。主極磁石１１ａと２つの補極磁石１１ｂとの磁力線の流れがもっともスムーズとなるからである。実際のハルバッハ配列磁石は、図３Ｂに示すような配置で使用される。したがって、主極磁石１１ａと２つの補極磁石１１ｂとは、図３Ｂに示した白抜きの矢印の方向に力を受ける。すなわち、主極磁石１１ａを板状部材１３に固定した場合、主極磁石１１ａは図３の紙面上方向に力を受け、２つの補極磁石１１ｂ、１１ｂは図３の紙面下方向に力を受ける。そのため、主極磁石１１ａは板状部材１３より剥がれやすい。また、夫々複数の主極磁石１１ａと補極磁石１１ｂとを、隙間なく接着剤を用いてなる接着層ＢＮを介して接着した場合、接着層ＢＮの収縮により、主極磁石１１ａと補極磁石１１ｂとを接着固定した板状部材１３が反ってしまうという不具合が生じる。

一方、実施の形態１における磁界発生装置１では、主極磁石１１ａ及び２つの補極磁石１１ｂ、１１ｂを接着した第１磁石ユニット１１、並びに主極磁石１２ａ及び２つの補極磁石１２ｂ、１２ｂを接着した第２磁石ユニット１２を準備した後、第１磁石ユニット１１及び第２磁石ユニット１２を、空隙１４を設けて、板状部材１３に固定するので、組立が容易であるとともに、板状部材１３の反りや主極磁石１１ａ（１２ａ）の板状部材１３からの剥がれが発生しないという効果を奏する。また、リニアモータを用いた各種装置の台座に公知の方法により、磁界発生装置１を固定する場合、台座に反り等があっても補極磁石１１ｂ間の空隙１４により、板状部材１３は台座に倣い固定することが可能となる。

実施の形態２
実施の形態２では補極磁石間に空隙を設けるのではなく、シム（幅調整部材）を配置する構成である。図４は磁界発生装置２の一構成例を示す側面図である。磁界発生装置２は第１主極磁石２１、第２主極磁石２２、第１補極磁石ユニット（補極組磁石）２３、第２補極磁石ユニット（補極組磁石）２４、板状部材２５を含む。

第１主極磁石２１及び第２主極磁石２２は、ネオジム磁石、アルニコ磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石などの永久磁石である。第１主極磁石２１及び第２主極磁石２２は、実施の形態１の主極磁石１１ａ、１２ａと同様に直方体状をなしている。第１主極磁石２１及び第２主極磁石２２は略同形であり、板状部材２５に固定される際、互いの磁化方向が逆向きになるように配される。

第１補極磁石ユニット２３は２つの補極磁石２３ａ、２３ａ、及びシム２３ｂを含む。２つの補極磁石２３ａ、２３ａ、及びシム２３ｂは直方体状をなしている。２つの補極磁石２３ａ、２３ａは、ネオジム磁石、アルニコ磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石などの永久磁石である。シム２３ｂは２つの補極磁石２３ａ、２３ａの間に配されるが、２つの補極磁石２３ａ、２３ａとは接着しない。

第２補極磁石ユニット２４は２つの補極磁石２４ａ、２４ａ、及びシム２４ｂを含む。第２補極磁石ユニット２４の構成は第１補極磁石ユニット２３と同様であるのでので、説明を省略する。また、板状部材２５は実施の形態１の板状部材１３と同様であるので、説明を省略する。

図４に示すように、本実施の形態の磁界発生装置２では、第１主極磁石２１、第１補極磁石ユニット２３、第２主極磁石２２、第２補極磁石ユニット２４、第１主極磁石２１、…の順で、これらの磁石及び磁石ユニットが、長手方向に沿って、板状部材２５に接着固定される。それにより、ハルバッハ配列の磁界発生装置２が構成される。

次に、磁界発生装置２の組立方法を説明する。図５は磁界発生装置２の組み立て手順を示す説明図である。図５Ａに示すように、第１補極磁石ユニット２３を構成する２つの補極磁石２３ａ、２３ａ、シム２３ｂを準備する。図５Ｂに示すように、２つの補極磁石２３ａ、２３ａの間にシム２３ｂを挟む。同様に第２補極磁石ユニット２４を構成する２つの補極磁石２４ａ、２４ａ、シム２４ｂを準備し（図５Ａ参照）、２つの補極磁石２４ａ、２４ａの間にシム２４ｂを挟む（図５Ｂ参照）。図５Ｂに示すように、第１補極磁石ユニット２３と第２補極磁石ユニット２４とは同様な構成であるが、補極磁石２３ａ及び補極磁石２４ａの磁化方向が対向する向きで用いられる。次に、図５Ｃに示すように、板状部材２５に第１主極磁石２１、第２主極磁石２２を接着する。

さらに、図５Ｄに示すように、第１主極磁石２１及び第２主極磁石２２の間に第１補極磁石ユニット２３又は第２補極磁石ユニット２４を挿入し、板状部材２５に接着する。第１補極磁石ユニット２３及び第２補極磁石ユニット２４は、磁化方向が第１主極磁石２１から離れる方向であり、第２主極磁石２２に向かう方向となるような向きで、板状部材２５に接着される。なお、図２と同様に、図５において、接着剤を用いてなる接着層ＢＮは分かりやすさのため、実際よりも厚く描いている。実際には、接着層ＢＮの厚さは極めて薄い。シム２３ｂ及びシム２４ｂの幅（図５の紙面左右方向の長さ）は、第１主極磁石２１及び第２主極磁石２２の間に第１補極磁石ユニット２３又は第２補極磁石ユニット２４を挿入した場合に、接着剤を流し込むのに必要最低限の隙間が生じるような値に調整する。

実施の形態２における磁界発生装置２は、以下の効果を奏する。第１補極磁石ユニット２３を構成する２つの補極磁石２３ａの間にシム２３ｂを配し、その幅を調整することにより、第１補極磁石ユニット２３と第１主極磁石２１及び第２主極磁石２２とを固定する際に用いる接着層ＢＮを薄くすることが可能となる (板状部材２５との間の接着層ＢＮは除く）。それにより、接着層ＢＮの収縮による影響を少なくすることが可能となる。また、第２補極磁石ユニット２４についても、同様である。シム２３ｂやシム２４ｂが無い場合にはシムの部分は全て接着層となり、接着層が厚くなる。結果として接着層の収縮による影響が大きくなることとなる。また、第１主極磁石２１及び第２主極磁石２２は、補極磁石２３ａ及び２４ａと接着されるので、板状部材２５から剥がれることを防ぐことが可能となる。さらにまた、シム２３ｂは２つの補極磁石２３ａと、シム２４ｂは２つの補極磁石２４ａと接着されていない。そのため、リニアモータを用いた各種装置の台座に磁界発生装置２を固定する場合に、台座に反り等があっても、補極磁石２３ａはシム２３ｂに対する相対移動ができ、また補極磁石２４ａはシム２４ｂに対する相対移動ができるので、板状部材２５は台座に倣い固定することが可能となる。

実施の形態３
実施の形態３では、シム２３ｂ、２４ｂ夫々を２つのシム片から構成する。それ以外の点については、実施の形態２と同様であるので、以下の説明においては、実施の形態２と相違する点を主に説明する。図６は第１補極磁石ユニット２３及び第２補極磁石ユニット２４の構成例を示す説明図である。第１補極磁石ユニット２３は２つの補極磁石２３ａ、シム２３ｂを含む。さらにシム２３ｂはシム片２３ｂ１及びシム片２３ｂ２を含む。シム片２３ｂ１及びシム片２３ｂ２は、その幅がシム２３ｂの幅の１／２となっている。シム片２３ｂ１は一方の補極磁石２３ａに接着されている。シム片２３ｂ２は他方の補極磁石２３ａに接着されている。第２補極磁石ユニット２４は第１補極磁石ユニット２３と同様な構成であるので、説明を省略する。

第１補極磁石ユニット２３が板状部材２５に組み付けられる際、シム片２３ｂ１及びシム片２３ｂ２が突き合わされるように２つの補極磁石２３ａ、２３ａは組み合わせされる。第２補極磁石ユニット２４も同様に、シム片２４ｂ１及びシム片２４ｂ２が一体となるように２つの補極磁石２４ａ、２４ａを組み合わされる。

実施の形態３における磁界発生装置２は、以下の効果を奏する。第１補極磁石ユニット２３を構成する２つの補極磁石２３ａの間にシム２３ｂを配し、その幅を調整することにより、第１補極磁石ユニット２３と第１主極磁石２１及び第２主極磁石２２とを固定する接着剤を用いてなる接着層ＢＮを薄くすることが可能となる（板状部材２５との間の接着層ＢＮは除く）。それにより、接着層ＢＮの収縮による影響を少なくすることが可能となる。また、第２補極磁石ユニット２４についても、同様である。また、第１主極磁石２１及び第２主極磁石２２は、補極磁石２３ａ及び２４ａと接着されるので、板状部材２５から剥がれることを防ぐことが可能となる。さらにまた、第１補極磁石ユニット２３のシム２３ｂはシム片２３ｂ１、シム片２３ｂ２からなり、シム片２３ｂ１は一方の補極磁石２３ａに、シム片２３ｂ２は他方の補極磁石２３ａに接着されるが、シム片２３ｂ１とシム片２３ｂ２とは接着されていない。そのため、リニアモータを用いた各種装置の台座に磁界発生装置２を固定する場合に、台座に反り等があっても、シム片２３ｂ１及びシム片２３ｂ２は互いに相対移動ができるので、板状部材２５は台座に倣い固定することが可能となる。第２補極磁石ユニット２４についても、第１補極磁石ユニット２３と同様である。

実施の形態４
実施の形態４では、第１磁石ユニット１１及び第２磁石ユニット１２を板状部材１３に固定する際の位置決めについて考慮する。図７は磁界発生装置１の構成例を示す側面図である。実施の形態４の磁界発生装置１の構成は、一部を除いて実施の形態１と同様であるので、以下の説明では、実施の形態１との相違点を主に説明する。磁界発生装置１は第１磁石ユニット１１、第２磁石ユニット１２、板状部材１３を含む。

第１磁石ユニット１１を構成する２つの補極磁石１１ｂ、１１ｂは、主極磁石１１ａよりも厚さが薄く（板状部材１３からの高さが低く）してある。第１磁石ユニット１１を構成する主極磁石１１ａ及び２つの補極磁石１２ｂ、１２ｂは夫々主面１１ａ１、１１ｂ１、１１ｂ１が面一となるように固定されており、第１磁石ユニット１１は側面視、Ｔ字状となっている。第２磁石ユニット１２も第１磁石ユニット１１と同様な構成である。

第１磁石ユニット１１を板状部材１３に固定すると、補極磁石１１ｂと板状部材１３との間に隙間（磁気空隙）が生じる。同様に、第２磁石ユニット１２を板状部材１３に固定すると、補極磁石１２ｂと板状部材１３との間に隙間が生じる。これらの隙間を位置決めに用いる。板状部材１３には、第１磁石ユニット１１及び第２磁石ユニット１２を位置決めするためのピン（位置決め部材、スペーサ）１３ａが長手方向に沿って所定間隔で設けてある。ピン１３ａは、アルミニウム等の非磁性の金属で形成する。ピン１３ａが上記の隙間に入り込み、ピン１３ａの一側面と主極磁石１１ａとが接触するように、第１磁石ユニット１１に配置することで、第１磁石ユニット１１を位置決めすることが可能となる。第２磁石ユニット１２についても、第１磁石ユニット１１と同様な方法で位置決めが可能である。

実施の形態４における磁界発生装置１は、実施の形態１における磁界発生装置１が奏する効果に加えて、以下の効果を奏する。第１磁石ユニット１１を構成する補極磁石１１ｂと板状部材１３との間、及び第２磁石ユニット１２を構成する補極磁石１２ｂと板状部材１３との間に、隙間（磁気空隙）を有する。それにより、補極磁石１１ｂ及び補極磁石１２ｂの体積を小さくできるので、磁石材料を節約することが可能である。ハルバッハ磁気回路において補極は主極の磁界発生空間側における磁界の強さを強くする効果を有するが、磁界発生空間とは反対側（板状部材側）の磁石部分が与える影響は少なく、補極磁石と板状部材の間に隙間を有している場合の、隙間が無い場合に比較した磁界発生空間側での磁界の強さの低下は軽微である。また、上記隙間に入り込むピン１３ａを板状部材１３に設けることにより、磁界発生装置１の組立の際に、第１磁石ユニット１１及び第２磁石ユニット１２の位置決めを正確に行うことが可能となる。

実施の形態１〜実施の形態４においては主極磁石は主面に対して直交する磁化方向を有しているが、それに限らない。図８は主極磁石１２ａ（２２）の他の構成例を示す側面図である。図８Ａに示すように主極磁石１２ａ（２２）は並設方向(主極と補極の並設方向）の中央位置では主面に直交し、中央位置の両側では主面に対する傾斜角度を連続的に減じる磁化方向を有する集中配向磁石であっても良い。また、図８Ｂに示すように主面に対して直交する磁化方向を有する第１磁石とその両側部に主面に対して傾斜する磁化方向を有する第２の磁石とを配置し主極磁石１２ａ（２２）を構成しても良い。また、図８Ｂでは３つの磁石で主極磁石１２ａ（２２）を構成したが傾斜角度を変えて３つ以上で主極磁石１２ａ（２２）を形成しても良い。
主極磁石１２ａ（２２）を上述のように構成すると、補極磁石１２ｂ（２３、２４）との相互作用により高い磁束密度を有する磁界の発生が可能となる。

実施の形態５
実施の形態１から４の磁界発生装置１、２は直線駆動のリニアモータでの利用を想定したものであるが、実施の形態５以降は、ＸＹステージなど平面駆動が可能なリニアモータへの適用を想定したものである。図９は磁界発生装置３の構成例を示す平面図である。

磁界発生装置３は、第１磁石ユニット３１、第２磁石ユニット３２、３４、３６を含む。第２磁石ユニット３２、３４、３６のうち、第２磁石ユニット３４、３６は第２磁石ユニット３２を構成する一部の磁石から構成されている。なお、図９から図１５では、都合上、２つの磁石を接着する接着層及び板状部材は図示していない。

図１０は第１磁石ユニット３１の構成例を示す斜視図である。図１１は第１磁石ユニット３１の構成例を示す説明図である。図１０及び図１１において、矢印は各磁石の磁化方向を示している。図１１Ａは第１磁石ユニット３１の平面図である。図１１Ｂは図１１ＡのＸ−Ｘ線による断面図である。第１磁石ユニット３１は主極磁石を構成する４つの単位磁石３１１、３１２、３１３、３１４、４つの補極磁石３１５、３１５、３１５、３１５を含む。単位磁石３１１、３１２、３１３、３１４は互いに略同一形状であり、磁化方向も同様である。以下、４つの単位磁石３１１、３１２、３１３、３１４を代表して、単位磁石３１１について説明する。

単位磁石３１１は直角二等辺三角柱状をなしている。図１０に示すように、単位磁石３１１の磁化方向は一底面の直角の角部に向かうようにしてある。単位磁石３１１は、同様な形状をなす他の単位磁石３１２、３１３、３１４と直角の角部を合わせるように結合することにより、四角柱状の主極磁石を構成する。

４つの補極磁石３１５、３１５、３１５、３１５は矩形板状をなしている。補極磁石３１５の磁化方向は、対向する広面の法線方向であり、一方の面から他方の面に向かっている。４つの補極磁石３１５、３１５、３１５、３１５は夫々四角柱状の主極磁石の各側面を囲むように、主極磁石に接着固定されている。

第２磁石ユニット３２は第１磁石ユニット３１とは磁化方向が逆にしてある点が相違するのみで、その他の点については同様であるので、説明を省略する。以上のように構成された第１磁石ユニット３１と第２磁石ユニット３２とを、市松模様を描くように空隙３７を隔てて配置することにより、ハルバッハ配列の磁界発生装置３が構成される。第２磁石ユニット３４、３６は、第２磁石ユニット３２よりも磁石個数が少ない構成となっている。第２磁石ユニット３４は、主極磁石となる２個の単位磁石３１１、３１２、２個の補極磁石３１５、３１５を含む。第２磁石ユニット３４は、２個の単位磁石３１１、３１２夫々の直角の角部を合わせるように結合し、直角二等辺三角柱の主極磁石を構成している。補極磁石３１５、３１５は、主極磁石の底面である直角二等辺三角形の等辺を含む主極磁石の側面に接着されている。第２磁石ユニット３６は、主極磁石となる単位磁石３１１と、補極磁石３１５とをそれぞれ１個を含む。第２磁石ユニット３６において、補極磁石３１５は主極磁石の底面である直角二等辺三角形の底辺を含む側面に接着されている。

次に、磁界発生装置３の組立方法について説明する。図１２は磁界発生装置３の組立方法を示す説明図である。図１０に示したように、４つの単位磁石３１１、３１２、３１３、３１４、４つの補極磁石３１５、３１５、３１５、３１５を準備する。これらの磁石を接着し、第１磁石ユニット３１を構成する。同様に第２磁石ユニット３２を構成する。また、磁界発生装置３の全体形状に合わせて、磁石個数の少ない第２磁石ユニット３４、３６を構成する。図９に示す例では、磁界発生装置１の外周部分には、いずれもＳ極が配置されているが、Ｎ極が配置される構成でも良い。その場合、第２磁石ユニット３４、３６に替えて、同様な構成を持ち、磁気方向が逆方向としてある磁石ユニットを構成してもよい。

第１磁石ユニット３１、第２磁石ユニット３２、３４、３６が必要個数準備出来たら、図１２に示すように、順番に板状部材に配列し、接着固定する。

実施の形態５における磁界発生装置３は、以下の効果を奏する。４つの単位磁石３１１、３１２、３１３、３１４、４つの補極磁石３１５、３１５、３１５、３１５を接着して構成した第１磁石ユニット３１及び同様な構成の第２磁石ユニット３２を準備した後に、第１磁石ユニット３１及び第２磁石ユニット３２を、空隙３７を設け、板状部材に固定するので、組立が容易であるとともに、板状部材の反りや主極磁石の板状部材からの剥がれが発生しないという効果を奏する。また、リニアモータを用いた各種装置の台座に公知の方法により、磁界発生装置３を固定する場合、台座に反り等があっても補極磁石３１５間の空隙３７により、板状部材は台座に倣い固定することが可能となる。

実施の形態６
実施の形態６は実施の形態２と同様に、補極磁石間にシムを配置する構成である。図１３は磁界発生装置４の構成例を示す平面図である。磁界発生装置４は第１主極磁石ユニット４１、第２主極磁石ユニット４２、補極磁石ユニット４３を含む。

図１４は第１主極磁石ユニット４１及び補極磁石ユニット４３の構成例を示す斜視図である。第１主極磁石ユニット４１は、４つの単位磁石４１１、４１２、４１３、４１４を含む。各単位磁石の構成は、実施の形態５で説明した単位磁石３１１と同様であるので、説明を省略する。第１主極磁石ユニット４１は４つの単位磁石４１１、４１２、４１３、４１４を接着した四角柱状をなしている。第２主極磁石ユニット４２は第１主極磁石ユニット４１と磁気の方向が逆方向になっている点以外は、同様な構成であるから、説明を省略する。なお、実施の形態５と同様に、磁界発生装置４には、全体形状に合わせて、単位磁石の個数が少ない第２主極磁石ユニット４４、４６が含まれている。

補極磁石ユニット４３は、２つの補極磁石４３１、４３１、シム４３２を含む。補極磁石４３１は矩形板状をなしている。補極磁石４３１の磁化方向は、広面の法線方向であって、対向する広面の一方から他方に向かう向きとしてある。

シム４３２は矩形板状をなしている。シム４３２は補極磁石４３１と略同一形状である。シム４３２は２つの補極磁石４３１、４３１の間に挟まれているが、接着はしていない。

次に、磁界発生装置４の組立方法を説明する。図１５は磁界発生装置４の組立方法を示す説明図である。まず、第１主極磁石ユニット４１及び第２主極磁石ユニット４２を必要な個数準備する。必要に応じて、第２主極磁石ユニット４４、４６を準備する。図１５に示すように、準備した第１主極磁石ユニット４１、第２主極磁石ユニット４２、４４、４６を配置し、板状部材に接着固定する。

次に、補極磁石ユニット４３を必要個数準備する。図１５に示すように、補極磁石ユニット４３を第１主極磁石ユニット４１と第２主極磁石ユニット４２（４４又は４６）の間に挿入し、板状部材に接着固定する。

実施の形態６における磁界発生装置４は、以下の効果を奏する。補極磁石ユニット４３を構成する２つの補極磁石４３１の間にシム４３２を配し、その幅を調整することにより、補極磁石ユニット４３と第１主極磁石ユニット４１及び第２主極磁石ユニット４２とを固定する際に用いる接着層を薄くすることが可能となる。それにより、接着層の収縮による影響を少なくすることが可能となる。また、第１主極磁石ユニット４１及び第２主極磁石ユニット４２は、補極磁石ユニット４３と接着されるので、板状部材から剥がれることを防ぐことが可能となる。さらにまた、シム４３２は２つの補極磁石４３１と接着されていない。そのため、リニアモータを用いた各種装置の台座に磁界発生装置４を固定する場合に、台座に反り等があっても、補極磁石４３１はシム４３２に対する相対移動ができるので、板状部材は台座に倣い固定することが可能となる。

実施の形態２、実施の形態６におけるシムの材質と補極磁石との接着について説明する。シムの材質は硬質ゴム、樹脂、金属が使用される。金属は非磁性であっても磁性であっても良く、シムの材質が磁性の場合には、補極磁石間の磁気ギャップを埋める効果を有する。シムと補極磁石の間が接着されていない場合にはシムと補極磁石間で相対移動ができるので板状部材は台座に倣い固定することが可能である。
また接着されている場合であっても、シムがあることによって接着剤の量が抑えられ接着剤の収縮による反りを抑えることができる。
さらにまた、上記の記述はシムとして硬度のあるものを想定したが、シムとして弾性体を用いた場合には、弾性体によって補極磁石−シム−補極磁石で相対移動（外力がかかった場合に変形）が可能であるのでシムと補極磁石を接着しても良い。
実施の形態３におけるシムの材質は硬質ゴム、樹脂、磁性及び非磁性金属の他に弾性体を使用することも可能である。

実施の形態７
実施の形態７では、第１磁石ユニット３１及び第２磁石ユニット３２を板状部材３８に固定する際の位置決めについて考慮する。図１６は磁界発生装置３の構成例を示す説明図である。図１６Ａは組立の様子を示す図である。図１６Ｂは第１磁石ユニット３１の構成例を示す斜視図である。実施の形態７の磁界発生装置３の構成は、一部を除いて実施の形態５と同様であるので、以下の説明では、実施の形態５との相違点を主に説明する。磁界発生装置３は第１磁石ユニット３１、第２磁石ユニット３２、３４、３６、板状部材３８を含む。図１６Ａに示すように板状部材３８には、位置決め用のピン３８ａが設けてある。

図１６Ｂに示すように、第１磁石ユニット３１を構成する４つ補極磁石３１５、３１５、３１５、３１５は、主極磁石を構成する４つの単位磁石３１１、３１２、３１３、３１４よりも高さが低くしてある。第１磁石ユニット３１を構成するこれらの単位磁石３１１、３１２、３１３、３１４及び補極磁石３１５、３１５、３１５、３１５は夫々主面が面一となるように固定するので、第１磁石ユニット１１は側面視、Ｔ字状となっている。第２磁石ユニット１２も第１磁石ユニット１１と同様な構成である。

第１磁石ユニット３１を板状部材３８に固定すると、補極磁石３１５と板状部材３８との間に隙間が生じる。これらの隙間にピン３８ａが入り込むように、第１磁石ユニット３１に配置することで、第１磁石ユニット３１を位置決めすることが可能となる。第２磁石ユニット３２についても、第１磁石ユニット３１と同様な方法で位置決めが可能である。

実施の形態７における磁界発生装置１は、実施の形態５における磁界発生装置３が奏する効果に加えて、以下の効果を奏する。第１磁石ユニット３１を構成する補極磁石３１５と板状部材３８との間、及び第２磁石ユニット３２を構成する補極磁石３２５と板状部材３８との間に、隙間（磁気空隙）を有する。それにより、補極磁石３１５及び補極磁石３２５の体積を小さくできるので、磁石材料を節約することが可能である。また、上記隙間に入り込むピン３８ａを板状部材３８に設けることにより、磁界発生装置３の組立の際に、第１磁石ユニット３１及び第２磁石ユニット３２の位置決めを正確に行うことが可能となる。

上述において、磁石同士の固定、磁石とシムとの固定、磁石と板状部材との固定は、接着剤により接着するとしたが、それに限らない。溶接やネジ止めなど他の固定方法を用いても良い。

各実施例で記載されている技術的特徴（構成要件）はお互いに組合せ可能であり、組み合わせすることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものでは無いと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味では無く、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 磁界発生装置
１１ 第１磁石ユニット
１１ａ 主極磁石
１１ａ１ 主面
１１ｂ 補極磁石
１１ｂ１ 主面
１２ 第２磁石ユニット
１２ａ 主極磁石
１２ｂ 補極磁石
１３ 板状部材
１３ａ ピン
１４ 空隙
２ 磁界発生装置
２１ 第１主極磁石
２２ 第２主極磁石
２３ 第１補極磁石ユニット
２３ａ 補極磁石
２３ｂ シム
２３ｂ１ シム片
２３ｂ２ シム片
２４ 第２補極磁石ユニット
２４ａ 補極磁石
２４ｂ シム
２４ｂ１ シム片
２４ｂ２ シム片
２５ 板状部材
３ 磁界発生装置
３１ 第１磁石ユニット
３２ 第２磁石ユニット
３４ 第２磁石ユニット
３６ 第２磁石ユニット
３７ 空隙
３８ 板状部材
３８ａ ピン
４ 磁界発生装置
４１ 第１主極磁石ユニット
４２ 第２主極磁石ユニット
４３ 補極磁石ユニット
４４ 第２主極磁石ユニット
４６ 第２主極磁石ユニット
ＢＮ 接着層

Claims (12)

1. 位置決め部材を有する板状部材の一面に、複数の主極磁石及び複数の補極磁石を夫々の主面を揃えて並設する磁界発生装置の組立方法において、
   前記主面に非平行な磁化方向を有する主極磁石を準備する工程と、
   前記主面に平行な磁化方向を有する補極磁石を準備する工程と、
   前記補極磁石の磁化方向が前記主極磁石へ向かう方向となるように、前記主極磁石及び前記補極磁石の前記並設方向の側面同士を接合し第１の磁石ユニットを形成する工程と、
   前記補極磁石の磁化方向が前記主極磁石から離れる方向となるように、前記主極磁石及び前記補極磁石の前記並設方向の側面同士を接合し第２の磁石ユニットを形成する工程と、
   前記第１の磁石ユニット及び前記第２の磁石ユニットを、夫々が有する主極磁石の磁化方向が逆向きで、交互に離隔させて前記一面に並設する工程とを備え、
   当該並設する工程において、前記位置決め部材を、前記補極磁石及び前記板状部材の間に形成される磁気空隙に挿入するようにして、前記第１の磁石ユニット及び第２の磁石ユニットの位置決めを行う
   ことを特徴とする磁界発生装置の組立方法。
2. 前記板状部材は軟磁性体であることを特徴とする請求項１に記載の磁界発生装置の組立方法。
3. 前記板状部材は非磁性体であることを特徴とする請求項１に記載の磁界発生装置の組立方法。
4. 非磁性体の位置決め部材を有する板状部材と、
   該板状部材の一面に並設してあり、主面に非平行な磁化方向を有する主極磁石と、
   主面に平行な磁化方向を有し、磁化方向が前記主極磁石に向かう方向又は離れる方向となり、前記主極磁石と主面が揃うように前記主極磁石に接合され、それぞれが離隔して前記一面に並設してある複数の補極磁石とを備え、
   前記位置決め部材は、前記補極磁石及び前記板状部材の間に形成された磁気空隙に配されている
   ことを特徴とする磁界発生装置。
5. 前記板状部材は非磁性体であることを特徴とする請求項４に記載の磁界発生装置。
6. 前記板状部材は軟磁性体であることを特徴とする請求項４に記載の磁界発生装置。
7. 板状部材の一面に、複数の主極磁石と複数の補極磁石とを夫々の主面を揃えて並設する磁界発生装置の組立方法において、
   前記主面に非平行な磁化方向を有する主極磁石を準備する工程と、
   前記主面に平行な磁化方向を有する補極磁石を準備する工程と、
   前記補極磁石の磁化方向が前記主極磁石へ向かう方向又は離れる方向となるように、磁化方向に幅調整部材を介した状態で複数組み合わせた補極組磁石を用意する工程と、
   前記主極磁石を前記板状部材に一定間隔で配置固定する工程と、
   前記補極組磁石を前記主極磁石の間に配置固定する工程とを有する
   ことを特徴とする磁界発生装置の組立方法。
8. 前記板状部材は軟磁性体であることを特徴とする請求項７に記載の磁界発生装置の組立方法。
9. 前記板状部材は非磁性体であることを特徴とする請求項７に記載の磁界発生装置の組立方法。
10. 板状部材と、
    該板状部材の一面に並設してあり、主面に非平行な磁化方向を有する複数の主極磁石と、前記一面に並設してある複数の補極磁石ユニットとを備え、
    前記補極磁石ユニットは、主面に平行な磁化方向を有する複数の補極磁石を、磁化方向を揃えて幅調整部材を介して結合してなり、前記複数の主極磁石と主面が揃い、前記磁化方向が前記主極磁石に向かう方向又は離れる方向となるよう前記一面に並設してある
    ことを特徴とする磁界発生装置。
11. 前記板状部材は非磁性体であることを特徴とする請求項１０に記載の磁界発生装置。
12. 前記板状部材は磁性体であることを特徴とする請求項１０に記載の磁界発生装置。

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