JP2007281242A - 消磁方法とこの方法を実施する消磁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の消磁方法では、特に、高性能磁石を消磁するにおいては、技術的、経済的に大きな問題が残っていた。高い消磁率を低コストで簡単に速く消磁することができる消磁方法とこの方法を実施する消磁装置を提供しようというものである。
【解決手段】試料を定常磁界中において磁化し、次いで試料を回転させながら磁界から遠ざかるように引出すことによって、試料は、その磁極が反転しながら回転され、磁界振幅が0にまで減衰されて消磁させることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、消磁方法とこの方法を実施する消磁装置に関する。詳しくは、本発明は、高性能永久磁石等磁性を有する材料を簡単な方法で短時間に消磁する方法とこの方法を実施する消磁装置に関する。

永久磁石を始め磁性を有する材料を消磁する方法として一般的に知られている方法としては、熱消磁と交流消磁が知られている（非特許文献１を参照のこと）。

熱消磁は、試料をキュリー温度以上の高温にして磁界のない状態の中で冷却することにより消磁させる方法である。この方法は、完全に消磁させることが出来る点で優れた手段である。しかしながら、そのためには、高温に加熱することが必要となり、しかもキュリー温度以上に高温に加熱することを要するため、コスト、時間がかかることに加え、被処理物表面が加熱処理によって酸化等も含め材質が変質する等の点で問題のある消磁方法である。特に表面がメッキ製品のような場合に対しては、この熱処理による消磁方法を適用することはできない。以上述べたように、加熱による消磁方法は、現実的に有効な消磁方法とはいえない。

これに対して、交流消磁は、試料に減衰する交流磁界をかけることにより磁化し、消磁させる方法である。この場合、磁界の減衰は、一定の交流磁界の中から試料を引き出す方法によってもよい。この方法は室温で行えるという利点はあるものの、希土類磁石等の高性能磁石を消磁する場合数Ｔ（テスラー）以上の強磁界が必要である。そのため例えば、超伝導磁石で強い交流磁界を作ろうとする場合、時間がかかる問題があった。現在最も掃引速度の速い超伝導磁石で１Ｔ／ｍｉｎ程度であるので、例えば５Tの交流磁界をつくる
のに１周期で２０分程度もかかる、というのが現状である。

太田恵三「磁気工学の基礎１」、ｐ．３６、共立出版、１９７３年

本発明は、従来の消磁方法では、特に、高性能磁石を消磁するにおいては、上記したように技術的、経済的に大きな問題が残っており、そのため、問題のない、低コストで簡単に速く消磁することができる消磁方法とこの方法を実施する消磁装置が求められている。本発明は、この要請に応えようというものである。

そのため、本発明者等においては、鋭意研究をした結果、定常磁界中を試料が回転しながら、磁界から遠ざかるようにすることによって、消磁させるシステムを想到するに至った。すなわち、試料を回転ロールないしは、回転板に取り付け、回転させながら磁界から遠ざけるようにすることにより、試料は、そのＳ極、Ｎ極が反転しながら磁界の振幅が０にまで減衰処理され、これによって、交流磁界と同様の作用が生じ、有効に機能し得ること、すなわち、室温にて高速に消磁し得ることを知見した。

また、本発明者らにおいては、簡単なシステムにより試料を回転保持し、有効に作動し得るそのためのサンプルホルダーをも想到するに至った。すなわち、非磁性材料からなる枠体に非磁性材料からなる回転ロールないし回転板を回転自在に軸支するとともに、該回転ロールないし回転板に試料を取り付け、この回転ロールないし回転板が回転することに
よって試料も回転するようにしたサンプルホルダーを作製し、このサンプルホルダーを定常磁界中において試料を磁化し、サンプルホルダーを引き出すことによって磁界から遠ざけ、これによって、磁界振幅が減衰しながら、回転ロールが回転され、取り付けられた試料も回転し、試料は、そのＳ極、Ｎ極が外部磁界に対して反転しながら引き出され、外部磁界は定常であるが、試料から見れば徐々に減衰する交流磁界を受けていると同じ作用効果が奏せられ、試料は、高速且つ簡単に消磁され得ることを知見した。

その際、回転ロールないし回転板を回転せしめる手段として、回転ロールないし回転板を駆動する回転軸に紐を巻回し、その一端を定常磁界から離れた引出し方向と逆方向の任意の固定点にそれぞれ固定する、という簡単なシステムを講ずることによって、該試料支持枠体が引出し手段によって定常磁界から引出される際、枠体に軸支された回転ロールないし回転板の回転軸は、固定点に固定された紐によって引っ張られて回転され、回転ロールないし回転板に取付けられた試料も外部磁界に対して磁極を反転しながら磁界中を回転する、という極めて簡単なシステムを開発し、このシステムが正常に作動しうることを知見した。

本発明は、以上の知見に基づいてなされたものであり、その構成は、以下（１）〜（１０）に記載の通りである。
（１）試料を定常磁界中において磁化し、次いで試料を回転させながら磁界から遠ざかるように引出すことによって、試料は、その磁極が反転しながら回転し、磁界振幅が0にま
で減衰させて消磁することを特徴とする、消磁方法。
（２）前記試料の回転が、非磁性材料によって構成された枠体に回転自在に軸支され、試料を保持する非磁性材料によって構成された回転ロールないし回転板の駆動によって行われることを特徴とする、（１）に記載する消磁方法。
（３）前記回転ロールないし回転板の駆動が、枠体に軸支された回転ロールないし回転板の軸に巻回され、その一端が定常磁界から離れた引出し方向と逆方向の任意の固定点に固定されてなる紐と、枠体の引出しとの協働によって行われることを特徴とする、（２）に記載する消磁方法。
（４）前記枠体の引き出しが、枠体に取り付けられた引き出し用の紐を引きだすことによって行われることを特徴とする、（１）に記載する消磁方法。
（５）前記非磁性材料に構成される枠体が、アルミニウム合金板から作製されたものであることを特徴とする、（２）に記載する消磁方法。
（６）前記非磁性材料に構成される回転ロールないし回転板が合成樹脂製であることを特徴とする、（２）に記載する消磁方法。

（７）定常磁界装置と、定常磁界装置によって創出される定常磁界中に置かれ、定常磁界から遠ざかるように引出される非磁性材料からなる枠体と、該枠体に回転自在に軸支され試料が固定保持される非磁性材料からなる回転ロールないし回転板と、該枠体を定常磁界から遠ざける引出し手段と、該枠体に軸支された回転ロールないし回転板を駆動させる手段とを備えてなる、定常磁界による消磁装置。
（８）前記非磁性材料からなる枠体が、アルミニウム合金からなることを特徴とする、（７）に記載する定常磁界による消磁装置。
（９）前記非磁性材料からなる回転ロールが、合成樹脂パイプからなることを特徴とする、（７）に記載する定常磁界による消磁装置。
（１０）前記回転ロールないし回転板を駆動させる手段が、枠体に軸支された回転ロールないし回転軸に巻回され、一端が定常磁界から離れた引出し方向と逆方向の任意の固定点に固定されてなる紐と、該試料支持枠体引出し手段との協働によることを特徴とする、（７）に記載する定常磁界による消磁装置。
（１１）前記試料支持枠体引出し手段が、枠体に取り付けられた引出し紐であることを特徴とする、（７）に記載する定常磁界による消磁装置。

本発明は、定常磁界中を、高性能磁石を始めとして磁性を帯びた材料を回転させながら磁界から遠ざかるように引出すことによって消磁させる消磁方法とこの方法を実施する消磁装置を提供するものであり、極めて簡単な構成によって高速に消磁することが出来るものである。本発明によって、従来の消磁手段に比して高速消磁が実現し、所要時間が短時間ですみ効率がよく、また、消磁しようとする試料は、一つに限らず複数の試料を同時に処理することができる利点があり、極めて有用な消磁システムといえる。その対象は、高性能磁石に対してもおよび、希土類磁石のような高性能強力な永久磁石に対しても有効に消磁しえる格別の作用効果が奏せられる。

以下、本発明を実施例、図面に基づいて詳細に説明する。ただし、これらの実施例は、本発明を具体的に説明するためのものであり、本発明はこれによって限定されない。

図１は、本発明を原理的に説明する図面であり、磁界発生装置（超伝導磁石等）によって発生した定常磁界中に磁性を帯びた試料がセッティングされ、ついで回転させながら、実線の矢印で示された方向の磁界外に引き出される。この操作によって、試料はＳ極、Ｎ極が反転しながら回転し、交流磁界が印可された状態となり、やがて、磁界外に引きされることによって磁界振幅が０にまで減衰し、消磁することを示している。

図2は、本発明の実施態様として図１の一部を省略し、複数の試料を同一軸線上に配列
して回転させる態様によることを示している。すなわち、本発明は、複数試料を同一回転軸上に取り付け、矢印の方向に回転させながら外部磁界中を引き抜く態様によることを含み、これによって、本発明は、複数の試料を同時に消磁する態様を含むである。

図3は、本発明の別の実施態様を示している。複数の試料を大きな円盤に固定し、矢印
の方向に回転させながら外部磁界中を引き抜くことにより消磁させる態様を示しており、この態様も本発明の実施態様であり得る。

図４は、実施例１において用い、また、後述する図５に示す実際に作製したサンプルホルダーを用いた消磁態様を概念的に分かりやすく示したものである。アルミ合金板で設計された枠体に穴を穿け、この穴を介して枠体にアクリル製円筒パイプを回転自在に取り付け、パイプに試料をネジにより固定するとともに、パイプ外表面には磁界外の固定点に一端が固定されたバンドを巻回してなる態様のサンプルホルダーを作製した。その仔細な作用については、図５の説明に後述する。

すなわち、図5は、上記したようにサンプルホルダー（試料支持枠）を写真により示し
た図である。試料は、ネジによりアクリルパイプの中心に固定される。次いで、バンドをアクリルパイプに巻回し、図４のように一端を磁界外に固定する。図面に示されたもう一つのひもを引くことにより、サンプルホルダーが移動し、これによって他端が固定された巻回されたバンドによってアクリルパイプが回転し、試料を回転させながら引き出すことができる（図４参照）。

実施例１；
図４、図５に示すサンプルホルダーを以下の手順で作製した。アルミ板（厚さｍｍ）を加工して箱形枠体を組み立て、各辺の大きさが５０×５０×５０ｍｍの箱形構造のサンプルホルダーを作製した。枠体の相対する側方板に穴をあけ、この穴に１本のアクリルパイプを通し、回転できるように取り付けた。アクリルパイプの外径及び内径はそれぞれ１３ｍｍ、１１ｍｍであった。なお、この実施例では、パイプは穴の中に直接通して軸支した
構造としたが、穴の部分にベアリングを内蔵した軸受けを取り付け、この軸受けを介してパイプを取り付ける態様とすることでも良い。次に、こうして取り付けられたパイプにバンドを巻き付け、その一端を引出し方向と逆の任意の点に固定する。消磁しようとする試料は、パイプのほぼ中心位置にねじによって固定する。こうして試料を取り付けたサンプルホルダーを超伝導磁石の作る磁場空間の中心にセットして試料を磁化し、ホルダーに取り付けられたひもを矢印の方向に引きだすことにより、回転ロールは、巻回されたバンドによって引っ張られて回転し、回転ロールに取り付けられた試料も、磁界中を回転しながら引き出される。この装置を用いて、パイプの中心にφ１０mm×２mmの大きさの試料をネジ止めして取り付けた。試料は、飽和されるまで磁化されたＮｄＦｅＢ磁石を用い、この磁石を消磁する実験を行った。その際、超伝導磁石の作る磁界は２Tであった。また試料
を引き出す速度はおよそ１ｍ／秒とした。その結果、試料の表面の磁界をガウスメーターで測定したところ消磁前は７１ｍＴであったものが、消磁後は３．２ｍＴとなった。

実施例２；
φ１０ｍｍ×３．５ｍｍのＮｄＦｅＢ系磁石を３Ｔの磁界中で磁化したあと表面の磁界を測定したところ１０４．５ｍＴであった。これを実施例１で示したサンプルホルダーを用い磁界強度３Ｔの磁界中で同様の方法で消磁したところ表面の磁界は１０．１４ｍＴとなった。

実施例３；
φ１０ｍｍ×３．５ｍｍのＳｍＣｏ_５系磁石を３Ｔの磁界中で磁化したあと表面の磁界を測定したところ７９．４ｍＴであった。これを実施例１で示したサンプルホルダーを用い磁界強度３Ｔの磁界中で同様の方法で消磁したところ表面の磁界は２２．８ｍＴとなった。

上記実施例に記載した実験では、回転ロールの軸上に試料を一つ取り付けて行ったが、回転軸上に複数の試料を取り付けて効率よく実施することができる（図2参照）。また、
回転ロールに代えて、図3に示すように回転板に複数取り付けて行う態様に設計すること
も可能である。なお、回転ロールないしは回転板の駆動態様としては、実施例では、回転軸に巻回されたバンドと、サンプルホルダーの引出しとの協働により、回転軸が駆動される態様に設定したが、本発明は、かかる駆動態様に限定されることはない。すなわち、各駆動機構は、それぞれ独立して作動するモーターによる態様も含みうるものであることはいうまでもない。しかし、その分だけでコスト高となることから、前記した実施例で示した巻回したバンドにより駆動される機構を採用する方が低コストに抑えられ好ましい。

本発明は、希土類磁石のように強力な永久磁石をも対象とする簡単且つ高速に消磁し得る消磁方法とこの方法を実施する消磁装置を提供するものであり、その意義は大きい。一般に、永久磁石の性能検査を行う場合、磁界をかけて磁化曲線を得ることが必要である。そのため、検査を受けた後、磁石は磁化されることになる。ところが磁石を求める側において、磁石を自分で設計するため、性能の分かった、ただし磁化されていない磁石材料を求める場合がある。そのような場合、その性能検査を行わずに出荷されることが多い。性能検査をしない理由は、検査後に優れた消磁手段がなかったためである。本発明は、それを解決することができる。すなわち、性能検査を実施後、検査によって磁化された磁石を消磁して出荷することができる。今後、本発明により、性能検査により性能の分かった材料に基づいて、意図する磁石設計をすることが可能となり、大いに利用されるものと期待される。

本発明の消磁態様を原理的に説明する態様図 試料を同一軸線上に配置する複数試料の場合を示す態様図。 回転円板に複数試料を配置する別の実施態様図。 実施例１において使用した本発明の消磁装置を示す態様図。 本発明によるサンプルホルダーを写真撮影によって示した図。

Claims (11)

1. 試料を定常磁界中において磁化し、次いで試料を回転させながら磁界から遠ざかるように引出すことによって、試料は、その磁極が反転しながら回転され、磁界振幅が0にまで
   減衰されて消磁させることを特徴とする、消磁方法。
2. 前記試料の回転が、非磁性材料によって構成された枠体に回転自在に軸支され、試料を保持する非磁性材料によって構成された回転ロールないし回転板の駆動によって行われることを特徴とする、請求項１に記載する消磁方法。
3. 前記回転ロールないし回転板の駆動が、枠体に軸支された回転ロールないし回転板の軸に巻回され、その一端が定常磁界から離れた引出し方向と逆方向の任意の固定点に固定されてなる紐と、枠体の引出しとの協働によって行われることを特徴とする、請求項２に記載する消磁方法。
4. 前記枠体の引き出しが、枠体に取り付けられた引き出し用の紐を引きだすことによって行われることを特徴とする、請求項１に記載する消磁方法。
5. 前記非磁性材料によって構成される枠体が、アルミニウム合金から作製されたものであることを特徴とする、請求項２に記載する消磁方法。
6. 前記非磁性材料に構成される回転ロールないし回転板が合成樹脂製であることを特徴とする、請求項２に記載する消磁方法。
7. 定常磁界装置と、定常磁界装置によって創出される定常磁界中に置かれ、定常磁界から遠ざかるように引出される非磁性材料からなる枠体と、該枠体に回転自在に軸支され試料が固定保持される非磁性材料からなる回転ロールないし回転板と、該枠体を定常磁界から遠ざける引出し手段と、該枠体に軸支された回転ロールないし回転板を駆動させる手段とを備えてなる、定常磁界による消磁装置。
8. 前記非磁性材料からなる枠体が、アルミニウム合金からなることを特徴とする、請求項７に記載する定常磁界による消磁装置。
9. 前記非磁性材料からなる回転ロールが、合成樹脂パイプからなることを特徴とする、請求項７に記載する定常磁界による消磁装置。
10. 前記回転ロールないし回転板を駆動させる手段が、枠体に軸支された回転ロールないし回転軸に巻回され、一端が定常磁界から離れた引出し方向と逆方向の任意の固定点に固定されてなる紐と、該試料支持枠体引出し手段との協働によることを特徴とする、請求項７に記載する定常磁界による消磁装置。
11. 前記試料支持枠体引出し手段が、枠体に取り付けられた引出し紐であることを特徴とする、請求項７に記載する定常磁界による消磁装置。