JP2004221354A - 着磁装置 - Google Patents

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【課題】着磁時に効率的に磁束を磁石素材に取り込むことにより磁場を飽和させ、従来以下の出力電圧で着磁を行うことができる省電力、高密度で安全性の高い着磁装置を提供すること。
【解決手段】磁石素材14と略同一形状の開口部18aと半径方向に延在するスリット18bとを備えた磁束制御部材18を着磁コイル12の内部に配置した。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁石素材に高磁界を印可することにより着磁するようにした着磁装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図7は従来の着磁装置の基本回路を示しており、交流電源を制御するための充電制御回路2と、充電制御回路2からの出力電圧を昇圧するための昇圧回路(トランス)4と、昇圧回路4からの出力電圧を整流するための整流回路6と、電荷を蓄えるためのコンデンサ8とを備えている。コンデンサ8に蓄えられた電荷は、放電回路10をONすることにより瞬間的に着磁コイル12に通電され、着磁コイル12内に配置された磁石素材14に高磁界が印可されることで、磁石素材14は着磁される。
【0003】
図8は着磁コイル12とその内部に配置された着磁される磁石素材14を示しており、着磁コイル12はベークライト等の樹脂からなる円筒状のコイル支持体16に幾重にも巻き付けられている。
【0004】
図8(a)及び(b)に示されるように、磁石素材14は着磁コイル12の磁界中心に配置され、着磁コイル12に通電して磁石素材14に多量の磁束線Mを通すことにより着磁は行われる。
【0005】
なお、着磁コイル12への通電により着磁コイル12の温度は上昇するが、冷却水(図示せず)を通水することにより着磁コイル12の過度の温度上昇は防止される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の着磁装置にあっては、単に磁石素材14に多量の磁束線Mを通すことにより着磁が行われており、磁束制御による効率的着磁は行われていなかった。
【0007】
本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、着磁時に効率的に磁束を磁石素材に取り込むことにより磁場を飽和させ、従来以下の出力電圧で着磁を行うことができる省電力、高密度で安全性の高い着磁装置を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のうちで請求項1に記載の発明は、磁石素材に高磁界を印可することにより着磁するようにした着磁装置において、磁石素材と略同一形状の開口部と半径方向に延在するスリットとを備えた磁束制御部材を着磁コイル内部に配置したことを特徴とする。
【0009】
また、請求項2に記載の発明は、上記磁束制御部材の肉厚を磁石素材の肉厚より大きくしたことを特徴とする。
【0010】
さらに、請求項3に記載の発明は、上記磁束制御部材の開口部周辺の肉厚を外周部の肉厚より薄くしたことを特徴とする。
【0011】
また、請求項4に記載の発明は、上記スリットに電気絶縁材料を充填したことを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
本発明にかかる着磁装置の基本回路は、図7に示される従来の着磁装置の基本回路と同じであり、交流電源を制御するための充電制御回路2と、充電制御回路2からの出力電圧を昇圧するための昇圧回路(トランス)4と、昇圧回路4からの出力電圧を整流するための整流回路6と、電荷を蓄えるためのコンデンサ8とを備えている。
【0013】
また、本発明にかかる着磁装置において、コンデンサ8に蓄えられた電荷は、放電回路10をONすることにより瞬間的に着磁コイル12に通電され、着磁コイル12内に配置された磁石素材14に高磁界が印可されることで、磁石素材14を着磁するようにしており、この点についても従来の着磁装置と同じである。
【0014】
図1は本発明にかかる着磁装置の着磁コイル12を示しており、円筒状のコイル支持体16に幾重(簡略化のため図1では一重)にも巻き付けられた着磁コイル12の内部に銅、アルミニウム等の非磁性材料からなる磁束制御部材18が配置されている。本発明にかかる着磁装置は、着磁コイル12の内部に磁束制御部材18を設けた点に特徴がある。
【0015】
図1に示されるように、磁束制御部材18は、上方から見てコイル支持体16の内面形状と略同じ外面形状を有し、その中心部には着磁される磁石素材14の形状(図1では矩形)と略同じ形状の開口部18aが形成されている。また、磁束制御部材18には、半径方向に延在する所定幅のスリット18bが形成されている。
【0016】
このスリット18bによる効果を図2を参照しながら、以下説明する。
図2(a)はスリットが形成されていない非磁性プレート20を示しているのに対し、図2(b)は本発明にかかる着磁装置に設けられる磁束制御部材18を示している。
【0017】
図2(a)に示される非磁性プレート20の場合、着磁コイル12に通電することにより磁界が発生し、この磁界の影響で非磁性プレート20の表面には、その内周側及び外周側に同一方向に流れる渦電流が発生する。一方、図2(b)に示される磁束制御部材18の場合、半径方向に延在するスリット18bにより表面を流れる渦電流の流れが制御され、磁束制御部材18表面の外周側を流れた渦電流はスリット18bに沿って内側に向かい、開口部18aを迂回してさらにスリット18bに沿って外側に流れる。
【0018】
ここで、非磁性プレート20及び磁束制御部材18の開口部20a.18a回りの渦電流(内周側を流れる電流)に着目すると、その方向が逆になっており、磁束制御部材18を設けた場合、開口部18aに沿って流れる渦電流により、着磁コイル12の通電により発生した磁界の反発磁界が発生し、着磁コイル12の通電により発生した磁束線Mの殆どが、図1(a)に示されるように、磁束制御部材18の開口部18aを通過するようになる。すなわち、着磁される磁石素材14が配置される開口部18a内に磁束が集中して磁束密度が増大することになるので、従来の着磁装置に比べより低い出力電圧で磁場を飽和させることが可能になる。
【0019】
表1は、従来の着磁装置及び本発明にかかる着磁装置を使用して、22mmL×20mmW×8mmTの磁石素材を着磁した着磁テストの結果の一部を示しており、図3のグラフは測定結果の平均値を示している。また、図3において、細線は従来の着磁装置を使用した場合を、実線は本発明にかかる着磁装置を使用した場合をそれぞれ示しており、本発明にかかる着磁装置においては、肉厚10mmのCuプレートを磁束制御部材18として使用している。なお、磁束密度は、1軸テスラメータを使用して磁石素材端面のN極中心部を測定した。また、磁束は、サーチコイル(10ターン)を用いたフラックスメータを使用して測定した。
【表1】
【0020】
表1及び図3から分かるように、従来装置に比べ本発明にかかる着磁装置は、より低い出力電圧で磁場が飽和している。
【0021】
なお、スリット18bの幅は、スパークが発生しない範囲でできるだけ狭い方がよく、例えば0.5〜1.0mmに設定することにより磁石素材14が配置される開口部18aに多くの磁束を集中させることが可能となる。また、スリット18b内にプラスチック等の電気絶縁材料を挿入あるいは充填することもできる。この場合、スリット18b内に挿入あるいは充填された電気絶縁材料により電気のスパークを防止することができる。
【0022】
また、磁束制御部材18の肉厚は着磁される磁石素材14の肉厚より厚いほうが好ましく、薄いと磁石素材14の側面を通過する磁束線が増大し、着磁性能が低下する。
【0023】
図4のグラフは、着磁出力電圧を1000Vに設定し、22mmL×20mmW×8mmTの磁石素材を磁束制御部材18の肉厚を変えて着磁した時の磁束と磁束密度を示している。このグラフから分かるように、磁束制御部材18の肉厚が厚いほど、磁束及び磁束密度が増大し着磁性能が向上する。
【0024】
さらに、磁束制御部材18は、開口部18a周辺の肉厚を外周部の肉厚より薄くすることで、開口部18a周辺の電流密度が高くなり、磁束の集中を図ることができる。
【0025】
図5は、従来の着磁装置及び本発明にかかる着磁装置を示しており、▲1▼は従来の着磁装置を、▲2▼は本発明にかかる着磁装置において肉厚が一様な磁束制御部材18を配置した場合を、▲3▼は本発明にかかる着磁装置において開口部18a周辺の肉厚を外周部の肉厚より薄く設定した磁束制御部材18を配置した場合をそれぞれ示している。
【0026】
図6は、図5に示される着磁装置において出力電圧を変えた場合の着磁コイル中心部(開口部18a)の磁束を示しており、従来装置より本発明にかかる装置の方が磁束が大きく、本発明にかかる装置においても、開口部18a周辺の肉厚を外周部の肉厚より薄く設定した磁束制御部材18を配置した場合の方が磁束が大きいことを示している。
【0027】
なお、上記実施の形態においては、着磁コイルとは別体の制御部材を採用したが、着磁コイルと制御部材が一体となった着磁装置も可能である。
【0028】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【0029】
磁石素材と略同一形状の開口部と半径方向に延在するスリットとを備えた磁束制御部材を着磁コイル内部に配置したので、磁束制御部材により磁石素材が配置される開口部内に磁束が集中するので、従来以下の出力電圧で着磁を行うことができる省電力、高密度の着磁装置を提供することができる。
【0030】
また、磁束制御部材の肉厚を磁石素材の肉厚より大きくしたり、磁束制御部材の開口部周辺の肉厚を外周部の肉厚より薄くすることで着磁性能を向上させることができる。
【0031】
さらに、磁束制御部材に形成されたスリットに電気絶縁材料を充填することによりスパークを防止することができ、安全性の高い着磁装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる着磁装置に設けられた着磁コイル及びその内部に配置された磁束制御部材を示しており、(a)はその縦断面図であり、(b)はその平面図である。
【図2】図1に示される磁束制御部材に形成されたスリットの効果を示すための説明図であり、(a)はスリットのない非磁性プレートの斜視図であり、(b)は図1に示される磁束制御部材の斜視図である。
【図3】従来の着磁装置及び本発明にかかる着磁装置を使用して磁石素材を着磁した着磁テストの結果を示すグラフであり、(a)は出力電圧に対する磁束密度を、(b)は出力電圧に対する磁束をそれぞれ示している。
【図4】本発明にかかる着磁装置を使用して磁石素材を着磁した着磁テストの結果を示すグラフであり、(a)は磁束制御部材の肉厚に対する磁束を、(b)は磁束制御部材の肉厚に対する磁束密度をそれぞれ示している。
【図5】着磁テストに使用した従来の着磁装置及び本発明にかかる着磁装置の概略縦断面図である。
【図6】図5に示される着磁装置において出力電圧を変えた場合の着磁コイル中心部の磁束を示すグラフである。
【図7】従来の着磁装置及び本発明にかかる着磁装置の基本回路図である。
【図8】従来の着磁装置に設けられた着磁コイル及びその内部に配置された磁束制御部材を示しており、(a)はその縦断面図であり、(b)はその平面図である。
【符号の説明】
2 充電制御回路、
4 昇圧回路、
6 整流回路、
8 コンデンサ、
10 放電回路、
12 着磁コイル、
14 磁石素材、
16 コイル支持体、
18 磁束制御部材、
18a 開口部、
18b スリット。

Claims (4)

  1. 磁石素材に高磁界を印可することにより着磁するようにした着磁装置において、
    磁石素材と略同一形状の開口部と半径方向に延在するスリットとを備えた磁束制御部材を着磁コイル内部に配置したことを特徴とする着磁装置。
  2. 上記磁束制御部材の肉厚を磁石素材の肉厚より大きくしたことを特徴とする請求項1に記載の着磁装置。
  3. 上記磁束制御部材の開口部周辺の肉厚を外周部の肉厚より薄くしたことを特徴とする請求項1あるいは2に記載の着磁装置。
  4. 上記スリットに電気絶縁材料を充填したことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の着磁装置。
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