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磁石のヨーク(キャップ)について

磁石は、磁石単体で使用することは少なく、鉄(又は鋼)と組み合わせて使用します。鉄と組み合わせることにより吸着力が増し、性能が大きく向上します。この鉄をヨーク(日本語で「継鉄」)と言い、磁石と鉄を合わせ磁気回路を構成させます。

材料・特徴

ヨークの材料は、不純物の少ない純鉄や炭素の低い鋼(低炭素鋼)が一般的に使用されています。モーターには、珪素(シリコン)を含んだ珪素鉄や用途によって錆びにくいステンレス鋼が使用されています。これらの材料を総称して軟質磁性材料と言います。

ヨークの特徴は、磁石から出る磁束が通りやすいことです。磁束の通りやすさを表す指標として「透磁率」があります。大気中を1とするとヨークは1,000~10,000倍となります。磁石の近くにヨークがないと、磁束は大気中に漏れてしまいます。しかし、磁石の近くにヨークがあると磁束は大気中には漏れず透磁率の高いヨークに集中します。

その構造をホワイトボード(鉄)に使用するキャップマグネットを例に説明します。

磁石単体で使用した場合
ホワイトボード

磁束は大気中へ漏れ有効に集中しない。

吸着力UP
ヨークと磁石で磁気回路を形成させたキャップマグネット

ヨークと磁石によるキャップマグネット

N極がヨーク面に移動することにより、N極 -ホワイトボード-S極と磁気の回路が構成され、磁束がホワイトボードに有効に集中する。

次に、戸棚や収納扉等に使われている磁石製品を例に説明します。

磁石単体で使用した場合

横向き縦向き

磁石の向きに関わらず、磁束は大気中に漏れ有効に集中しない。

吸着力UP
磁石を2枚のヨークで挟んだ場合

2枚のヨークで挟んだ場合

N, S極はヨークの先端部に移動し、磁束は鉄板に集中する。

磁石とヨークを組み合わせると磁気回路が構成され磁束が必要な場所に集中します。その為、磁力を有効に利用でき、吸着力は大きく向上します。

動画(クリックで再生)

キャップ付マグネット吸着力比較実験

キャップ付マグネット吸着力比較実験

使用例

以下の写真は、磁石とヨークの吸着力を利用した製品の一例です。
両方とも磁石とヨークを吸着させて、扉を閉じた時に固定させる仕組みです。

コピー機

コピー機内部
マグネット
コピー機内部の磁石部
キャップ(ヨーク)部
鉄板(ヨーク)
コピー機内部のヨーク部
鉄板部

収納扉

収納扉
マグネット
収納扉の磁石部
キャップ(ヨーク)部
鉄板(ヨーク)
ヨーク(扉)
鉄板部
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