JP2011216575A

JP2011216575A - 回転磁場発生装置

Info

Publication number: JP2011216575A
Application number: JP2010081607A
Authority: JP
Inventors: Takayoshi Miyazaki; 隆好宮崎
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2010-03-31
Publication date: 2011-10-27

Abstract

【課題】磁場発生体を動かすことなく利用できる、新たな磁場回転装置を提供する。
【解決手段】回転磁場発生装置１は、二つの第１電磁石（第１電磁石１０ａ及び第１電磁石１０ｂ）と、二つの第２電磁石（第２電磁石２０ａ及び第２電磁石２０ｂ）と、を備える。第１電磁石のコイル中心軸方向に対して、第２電磁石のコイル中心軸方向は直交する。第１電磁石のコイル内部を貫くように、第１磁場Ｂが発生し、第２電磁石のコイル内部を貫くように、第２磁場Ｃが発生する。変動する第１磁場Ｂ、及び、変動する第２磁場Ｃの合成により、回転磁場Ｓが発生する。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転磁場を発生させる装置に関する。

従来、磁場方向を回転させる技術が、磁気分離や、セラミックスシートの配向処理などに利用されている。特許文献１には、磁気分離のための磁場回転手段が開示されており、この磁場回転手段は、非磁性体の回転体に、複数の永久磁石を固定したものである。そして、回転体が回転すると、回転体と共に複数の永久磁石が回転する。

特開２００８−２３８０５６号公報

上記の装置においては、磁場発生体（永久磁石）を回転させる必要がある。一方、本発明の発明者は、磁場発生体を動かすことなく磁場を回転させることを、技術的な課題として認識していた。

（課題）
本発明が解決しようとする課題は、磁場発生体を動かすことなく利用できる、新たな磁場回転装置を提供することである。

（１）上記の課題を解決するために、本発明に係る回転磁場発生装置は、第１電磁石と、第２電磁石と、を備え、前記第１電磁石のコイル中心軸方向である第１軸方向に対して、前記第２電磁石のコイル中心軸方向である第２軸方向は傾斜している。
前記第１電磁石のコイル内部を貫くように、前記第１軸方向に沿って第１磁場が発生し、当該第１磁場は、正側最大磁場及び負側最大磁場の間で交互に変動し、前記第２電磁石のコイル内部を貫くように、前記第２軸方向に沿って第２磁場が発生し、当該第２磁場は、正側最大磁場及び負側最大磁場の間で交互に変動する。
また、この装置は、変動する前記第１磁場、及び、変動する前記第２磁場の合成により、回転磁場を発生させる。

この構成では、第１電磁石及び第２電磁石のコイル中心軸方向が平行でない。そして、第１電磁石の内部、及び、第２電磁石の内部を貫く、適当な変動磁場を発生させると、装置内のある位置において、第１磁場及び第２磁場の合成による回転磁場が生じる。
そのため、磁場発生体である第１電磁石及び第２電磁石を動かす（回転させる）ことなく、回転磁場が得られる。

なお、第１軸方向に対する第２軸方向の「傾斜」については、第１軸方向及び第２軸方向が成す角度（傾斜角度）が、５度以上、且つ、１７５度以下であるものをいう。変動磁場の制御容易性の観点から、最も望ましい傾斜角度は９０度である。
また、第１電磁石及び第２電磁石のそれぞれの数は、一つであってもよいし、複数であってもよい。

「正側最大磁場」および「負側最大磁場」について：それぞれ、磁場の大きさ（磁場の絶対値；磁束密度の大きさ）が最大であることを意味している。これらは一定であってもよいし、時間と共に変動（減少又は増大）してもよい。

また、第１磁場の「正側最大磁場」および「負側最大磁場」と、第２磁場の「正側最大磁場」および「負側最大磁場」と、は磁場の大きさ（磁場の絶対値）としてすべて同じでもよいし（換言すれば、回転磁場は円形でもよいし）、異なっていてもよい（換言すれば、回転磁場は楕円形でもよい）。

「交互に変動」について：磁場は一定周期で変動してもよいし、磁場の変動周期が一定でなくてもよい。

「回転磁場」とは、同一平面上で向きを回転させる磁場のことである。上記構成においては、第１軸方向及び第２軸方向の両方に平行な（仮想）平面上で、磁場が回転する。

例えば、傾斜角度が９０度である場合には、第１磁場Ｂ、及び、第２磁場Ｃを、下記の式１、式２に従って変動させると、第１電磁石及び第２電磁石の（仮想）中心軸同士が交差する点、及びその付近において、第１磁場Ｂ及び第２磁場Ｃの合成によって回転磁場Ｓが生じる（下記の式３参照）。
Ｂ＝Ｂ１×ｃｏｓ（ωｔ）（式１）
Ｃ＝Ｃ１×ｓｉｎ（ωｔ）（式２）
Ｓ＝Ｂ＋Ｃ（式３）
Ｓ：合成磁場（回転磁場）
Ｂ、Ｃ、及びＳはベクトル量である。
Ｂ１、およびＣ１は、ぞれぞれ、第１電磁石、および第２電磁石の作る最大磁場である。

さらには、第１磁場Ｂ、及び、第２磁場Ｃを、下記の式４、式５に従って変動させてもよい。
Ｂ＝Ｂ１×ｓｉｎ（ωｔ）（式４）
Ｃ＝Ｃ１×ｓｉｎ（ωｔ＋δ）（式５）
ここで、δは、第１電磁石の作る磁場と、第２電磁石の作る磁場との位相差である。

本装置による回転磁場は、セラミックスシートの配向処理、磁気分離などにおいて利用することができる。

（２）本発明に係る上記（１）の回転磁場発生装置は、セラミックスシートの結晶軸を配向処理するために用いられてもよい。そして、この装置は、前記セラミックスシートを送るための搬送装置をさらに備え、前記回転磁場は、前記搬送装置によって送られた前記セラミックスシートに作用してもよい。

高い圧電特性を有する圧電セラミックスを得るためには、圧電セラミックス部品の製造に用いられる多結晶セラミックスシートに対して、結晶軸の配向処理（結晶軸方向を揃える処理;orientational control）を行なう必要がある。
結晶軸の配向技術に関して、例えば、特開２００６−２６４３１６号公報に、セラミックス焼結体の製造に用いられる回転装置が記載されている。この装置は、セラミックススラリーを収容する回転部を有しており、この回転部が静磁場中を回転する。これにより、セラミックススラリーに対して回転磁場が作用し、配向処理が行なわれる。
また、当文献には、磁場作用対象（セラミックススラリー）を回転させずに固定し、対象の周囲で超電導磁石（磁場発生体）を回転させることについても記載されている（段落００１１）。この場合にも同様に、セラミックススラリーに対して回転磁場が作用する。

この特開２００６−２６４３１６号公報の技術においては、磁場作用対象が、何らかの容器内に収容されている。そして、容器自体が回転することにより、又は、容器周囲で磁場発生体を回転させることにより、回転磁場が対象に作用する。
この従来技術を用いる場合には、対象への磁場作用処理が、容器を用いたバッチ処理となるため、磁場作用対象の交換時に、段取り替えなどの作業が必要となる。しかし、作業時間及び作業コストを低減する観点からは、磁場作用処理を、連続的に実施できることが望ましい。
また、従来、連続的な磁場作用処理が可能な装置においては、対象に回転磁場を作用することができない（例えば、特開２００４−６７０４号公報参照）。

上記本発明の構成では、第１磁場及び第２磁場の合成により生じた回転磁場がセラミックスシートに作用し、配向方向が揃ったセラミックスシートが得られる。
そして、本構成では、セラミックスを容器に収容することなく、セラミックスに対して、連続的に回転磁場を加えることができるので、連続的な配向処理が可能となる。

なお、連続的に配向処理を行なう場合のセラミックスシートの搬送方法には、（i）セラミックスシートを停止させることなく前進させる方法、及び、（ii）前進及び停止を繰り返してシートを搬送する方法、（iii）セラミックスシートの加速及び減速を繰り返して搬送する方法、などが含まれる。

セラミックスシート（上記装置による配向処理の対象）の材料としては、ビスマス層状化合物（ＣａＢｉ_４Ｔｉ_４Ｏ_１５、ＢａＢｉ_４Ｔｉ_４Ｏ_１５、ＳｒＢｉ_４Ｔｉ_４Ｏ_１５、Ｎａ_０．５Ｂｉ_４．５Ｔｉ_４Ｏ_１５、Ｂｉ_４Ｔｉ_３Ｏ_１２、ＣａＢｉ_２Ｔａ_２Ｏ_９、ＣａＢｉ_２Ｎｂ_２Ｏ_９、ＢａＢｉ_２Ｔａ_２Ｏ_９、ＢａＢｉ_２Ｎｂ_２Ｏ_９、ＳｒＢｉ_２Ｔａ_２Ｏ_９、ＳｒＢｉ_２Ｎｂ_２Ｏ_９など）や、タングステンブロンズ型化合物（Ｓｒ_２ＮａＮｂ_５Ｏ、Ｓｒ_１．９Ｃａ_０．１ＮａＮｂ_５Ｏ_１５、ＳｒＮｂ_２Ｏ_６、ＢａＮｂ_２Ｏ_６、ＮａＢａ_２Ｎｂ_５Ｏ_１５、ＫＢａ_２Ｎｂ_５Ｏ_１５、ＮａＳｒ_２Ｎｂ_５Ｏ_１５、Ｂｉ_１／３Ｂａ_２Ｎｂ_５Ｏ_１５など）などを利用できる。これらは、鉛フリーの圧電素子材料として利用されている。

（３）本発明に係る上記（２）の回転磁場発生装置においては、前記第１電磁石及び前記第２電磁石が、超伝導電磁石であってもよい。
この構成では、超伝導電磁石によって強磁場が発生するため、磁化率の小さい材料であっても、結晶軸の配向が可能となる。

本発明の第１実施形態に係る回転磁場発生装置を示す概略図である。回転磁場発生装置の部分拡大図である。第１磁場及び第２磁場による回転磁場の合成についての説明図である。第１磁場及び第２磁場の時間変化を示す図である。回転磁場発生装置の側面図である。本発明の第２実施形態に係る回転磁場発生装置を示す概略図である。第２実施形態の回転磁場発生装置における、第１磁場及び第２磁場による回転磁場の合成についての説明図である。第２実施形態の回転磁場発生装置における、第１磁場及び第２磁場の時間変化を示す図である。本発明の第３実施形態に係る回転磁場発生装置を示す概略図である。本発明の第４実施形態に係る回転磁場発生装置を示す概略図である。本発明の第５実施形態に係る回転磁場発生装置を示す概略図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について説明する。なお、以下の説明における「上下」は、図中における上下であるものとする。また、図１は、装置の平面図を示しており、図１のコイルについてのみ、断面を示している。

（全体構成）
まず、回転磁場発生装置１の全体構成について説明する。回転磁場発生装置１は、セラミックスシート３０の結晶軸を配向処理するために用いられるものであり、回転磁場発生装置１は、二つの第１電磁石（第１電磁石１０ａ及び第１電磁石１０ｂ）、二つの第２電磁石（第２電磁石２０ａ及び第２電磁石２０ｂ）、電源４０ａ、電源４０ｂ、制御装置５０、及び搬送装置６０を含む。セラミックスシート３０は、圧電セラミックス部品の材料として用いられる。なお、第１電磁石１０ａ・１０ｂ及び第２電磁石２０ａ・２０ｂでスプリット型の（２つの対をなすコイルからなる）電磁石を構成する。

セラミックスシート３０は、搬送装置６０によって、搬送方向Ｄ（図の矢印Ｄ方向参照）に搬送され、回転磁場作用領域Ｈを通過する。回転磁場作用領域Ｈにおいては、セラミックスシート３０に回転磁場Ｓが作用し、そこでセラミックスシート３０に対する配向処理が行なわれる。

搬送装置６０にはローラーが設けられており、このローラーの回転により、セラミックスシート３０が前方へと送られる。
電源４０ａは、第１電磁石へ電気的に接続されており、電源４０ｂは、第２電磁石へ電気的に接続されている。また、電源４０ａ及び電源４０ｂは交流電源である。そして、第１電磁石及び第２電磁石の近辺には、交番磁場（alternating magnetic field）が生じる。

制御装置５０は、電源４０ａ、電源４０ｂ、及び搬送装置６０のそれぞれに対して電気的に接続されている。制御装置５０には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、及び、記憶装置（ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ハードディスクなど）が含まれる。制御装置５０が、搬送装置６０の動作を制御することにより、セラミックスシート３０の搬送速度及び搬送タイミングが調整される。また、制御装置５０が、二つの電源（電源４０ａ及び電源４０ｂ）の電流における、変動周期、振幅、及び位相を制御することにより、第１電磁石及び第２電磁石の近辺に生じる交番磁場における、変動周期、振幅、及び位相が調整される。

なお、図の矢印Ａ方向は、セラミックスシート３０の幅方向に相当し、また、図の矢印Ｊ方向は、セラミックスシート３０の厚さ方向に相当する。また、図２では、二つの電源、制御装置５０、及び搬送装置６０を省略している。また、図５では、二つの電源及び制御装置５０を省略している。

（電磁石）
次に、第１電磁石及び第２電磁石について説明する。二つの第１電磁石（第１電磁石１０ａ及び第１電磁石１０ｂ）のそれぞれは、超伝導コイルであり、コイル線材は、例えばニオブ・チタン（ＮｂＴｉ）合金系の極細多芯線を銅母材に埋め込んだ線材である。二つの第１電磁石は、スプリットタイプのマグネットであり、第１電磁石１０ａと第１電磁石１０ｂとの間には空間が挟まれている。そして、この空間に、二つの第２電磁石が配置されている。また、それぞれの第１電磁石の内部には、円筒状空間が形成されている。

二つの第１電磁石は、搬送方向Ｄに関して隣接するように、並べて配置されている。また、二つの第１電磁石は同心に配置されており、二つの第１電磁石の仮想中心軸は共通である。二つの第１電磁石のコイル中心軸方向を第１軸方向（図の矢印Ｂ方向）とすると、第１軸方向は、セラミックスシート３０の搬送方向Ｄに対して平行である。また、二つの第１電磁石の内部を貫くように、第１軸方向に沿って、第１磁場Ｂが発生する。この第１磁場Ｂは、図の矢印Ｂ方向に沿って発生する。また、第１磁場Ｂは、第１電磁石１０ａの内部を貫くように発生する磁場、及び、第１電磁石１０ｂの内部を貫くように発生する磁場を合成したものである。なお、第１電磁石１０ａの内部を貫くように発生する磁場の向きと、第１電磁石１０ｂの内部を貫くように発生する磁場の向きとは、常に同じである。

電源４０ａが交流電源であるので、二つの第１電磁石には、周期的に変動する電流が流れる。その結果、第１磁場Ｂは、正側最大磁場（Ｂ１）及び負側最大磁場（−Ｂ１）の間で、交互に且つ周期的に変動する（図４の二点鎖線参照）。第１磁場Ｂの大きさがゼロである場合を除き、第１磁場Ｂの向きは、正方向（Ｂ＋）、又は、負方向（Ｂ−）となる。なお、ここでは、第１磁場Ｂの正方向を、セラミックスシート３０の前進方向（搬送方向Ｄ）としているが、セラミックスシート３０の前進方向を負方向としてもよい。

二つの第２電磁石（第２電磁石２０ａ及び第２電磁石２０ｂ）のそれぞれは、超伝導コイルであり、コイル線材は、例えばニオブ・チタン（ＮｂＴｉ）合金系の極細多芯線を銅母材に埋め込んだ線材である。二つの第２電磁石は、スプリットタイプのマグネットであり、第２電磁石２０ａと第２電磁石２０ｂとの間には空間が挟まれている。そして、この空間は、セラミックスシート３０の搬送空間となっている。また、それぞれの第２電磁石の内部には、円筒状空間が形成されている。

二つの第２電磁石は、搬送方向Ｄに対して垂直な方向に隣接するように、並べて配置されている。また、二つの第２電磁石は同心に配置されており、二つの第２電磁石の仮想中心軸は共通である。二つの第２電磁石のコイル中心軸方向を第２軸方向（図の矢印Ｃ方向）とすると、第２軸方向は、セラミックスシート３０の搬送方向Ｄに対して垂直である。また、第１軸方向に対して、第２軸方向は傾斜している。具体的には、第２軸方向は、第１軸方向に対して垂直である。すなわち、第１軸方向と第２軸方向とが成す角度（傾斜角度）は、９０度である。

また、二つの第２電磁石の内部を貫くように、第２軸方向に沿って、第２磁場Ｃが発生する。この第２磁場Ｃは、図の矢印Ｃ方向に沿って発生する。また、第２磁場Ｃは、第２電磁石２０ａの内部を貫くように発生する磁場、及び、第２電磁石２０ｂの内部を貫くように発生する磁場を合成したものである。なお、第２電磁石２０ａの内部を貫くように発生する磁場の向きと、及び、第２電磁石２０ｂの内部を貫くように発生する磁場の向きとは、常に同じである。

電源４０ｂが交流電源であるので、二つの第２電磁石には、周期的に変動する電流が流れる。その結果、第２磁場Ｃは、正側最大磁場（Ｃ１）及び負側最大磁場（−Ｃ１）の間で、交互に且つ周期的に変動する（図４の実線参照）。第２磁場Ｃの大きさがゼロである場合を除き、第２磁場Ｃの向きは、正方向（Ｃ＋）、又は、負方向（Ｃ−）となる。なお、ここでは、第２磁場Ｃの正方向を、図１における上方としているが、図１における上方を負方向としてもよい。

二つの第２電磁石は、搬送方向Ｄに関して、二つの第１電磁石の間に挟まれている。また、セラミックスシート３０は、搬送装置６０によって搬送され、二つの第１電磁石の内部（コイルの内側空間）を通る。また、セラミックスシート３０は、幅方向Ａに関して、二つの第２電磁石の間に挟まれた空間（搬送空間）を通る。

また、セラミックスシート３０は、搬送装置６０により、厚さ方向Ｊが、回転磁場Ｓの回転軸方向（図５の上下方向）に一致した状態で搬送される。すなわち、回転磁場作用領域Ｈが位置する仮想平面と、セラミックスシート３０とは平行である。

（回転磁場について）
次に、回転磁場Ｓについて説明する。回転磁場Ｓは、第１磁場Ｂ及び第２磁場Ｃの合成によって生じる。第１磁場Ｂ及び第２磁場Ｃの向き及び大きさは、時間経過に伴って変化するため、回転磁場Ｓは、時間経過に伴って変化する。また、制御装置５０が電源４０ａ及び電源４０ｂを適切に制御することにより、回転磁場Ｓの向きは、時間経過に伴って回転する。

四つの電磁石によって発生する回転磁場Ｓは、第１軸方向及び第２軸方向の両方に平行な、仮想平面上に生じる。そのため、回転磁場Ｓの回転方向Ｒ（図の矢印Ｒ方向参照）は、第１軸方向及び第２軸方向の両方に対して、常に平行である。そして、回転磁場Ｓの回転軸方向は、第１軸方向及び第２軸方向の両方に対して垂直であり、厚さ方向Ｊに対して平行である。また、回転磁場作用領域Ｈが位置する仮想平面と、セラミックスシート３０とは平行である。

回転磁場Ｓは、主として回転磁場作用領域Ｈに作用する（図の二点鎖線円Ｈ参照）。回転磁場作用領域Ｈの中心Ｚの位置は、二つの第１電磁石の仮想中心軸と、二つの第２電磁石の仮想中心軸とが交差する位置である。回転磁場Ｓは、回転磁場作用領域Ｈの中心Ｚを中心として、回転方向Ｒに回転する。なお、回転磁場作用領域Ｈは、回転磁場が集中的に作用する領域のことであり、回転磁場作用領域Ｈの外側においても、第１磁場Ｂ及び第２磁場Ｃの合成磁場は生じる。

図３は、各時点における回転磁場Ｓの向きを示しており、図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）、図３（ｄ）、図３（ｅ）、図３（ｆ）、図３（ｇ）、及び図３（ｈ）の順に、回転磁場Ｓの向きが変化する。
以下、図３の各図と、図４における位相との対応関係を示す。
図３（ａ）：図４の（１）及び（５）の状態
図３（ｂ）：図４の（１）及び（２）の中間の状態
図３（ｃ）：図４の（２）の状態
図３（ｄ）：図４の（２）及び（３）の中間の状態
図３（ｅ）：図４の（３）の状態
図３（ｆ）：図４の（３）及び（４）の中間の状態
図３（ｇ）：図４の（４）の状態
図３（ｈ）：図４の（４）及び（５）の中間の状態

なお、図４の縦軸の上側が、第１磁場Ｂ及び第２磁場Ｃの正方向に相当し、図４の縦軸の下側が、第１磁場Ｂ及び第２磁場Ｃの負方向に相当する。図４の横軸は時間である。

第１軸方向と第２軸方向が成す角度（傾斜角度）は、９０度である。制御装置５０が電源４０ａ及び電源４０ｂを制御することにより、第１磁場Ｂ、及び、第２磁場Ｃは、下記の式に従って変動する。
Ｂ＝Ｂ１×ｃｏｓ（ωｔ）
Ｃ＝Ｃ１×ｓｉｎ（ωｔ）
その結果、二つの第１電磁石の仮想中心軸と二つの第２電磁石の仮想中心軸とが交差する点（中心Ｚ）、及びその付近において（すなわち、回転磁場作用領域Ｈにおいて）、回転磁場Ｓが生じる。回転磁場Ｓは、第１磁場Ｂ及び第２磁場Ｃを合成したものであり、次の式で表わされる。
Ｓ＝Ｂ＋Ｃ
ここで、Ｂ、Ｃ、及びＳはベクトル量である。

なお、第１磁場Ｂ、及び、第２磁場Ｃを、例えば下記の式に従って変動させてもよい。
Ｂ＝Ｂ１×ｓｉｎ（ωｔ）
Ｃ＝Ｃ１×ｓｉｎ（ωｔ＋δ）
ここで、δは、第１電磁石の作る磁場と、第２電磁石の作る磁場との位相差である。

（配向方法）
次に、回転磁場発生装置１を用いた配向方法について説明する。まず、原材料となる酸化物（又は炭酸化物）を混合し、これを１０００度以上で焼結させた後、ボールミルを用いて粉砕する。これにより、セラミックス粉末が得られる。
セラミックス粉末（セラミックス粒子）の製造には、水熱法、加水分解法、固相法、シュウ酸塩法、クエン酸法、気相法などの合成法を用いることができる。

次に、得られたセラミックス粉末を有機溶剤に溶かし、これに分散剤などを混入して、セラミックススラリーを製造する。セラミックススラリーは、セラミックス粉末、有機溶剤、有機バインダ、可塑剤、及び分散剤を用いて製造される。

セラミックススラリーの有機溶剤としては、ケトン類、炭化水素類、アルコール類、エステル類、エーテルアルコール類、塩化炭化水素類などを利用できる。
有機バインダとしては、ポリビニルブチラール樹脂、セルロール樹脂、アクリル樹脂などを利用できる。
可塑剤としては、エステル系可塑剤などを利用できる。また、分散剤としては、陰イオン系の分散剤（ポリアクリル酸アンモニウムなど）、ノニオン界面活性剤、アニオン界面活性剤等などを利用できる。

次に、ベースフィルム（合成樹脂フィルム、金属プレートなど）の上に、上記のセラミックスラリーを塗り、セラミックスシート３０を形成する。なお、セラミックスシートが圧電セラミックス部品の材料として用いられる場合には、その厚さが、０．５〜２０μｍ程度であることが望ましい。

次に、セラミックスシート３０を、搬送装置６０を用いて搬送し、回転磁場発生装置１の内部で、セラミックスシート３０に対して回転磁場を作用する（磁場作用処理）。そして、セラミックスシート３０のセラミックスラリーを、回転磁場発生装置１の内部（図示しない乾燥炉の内部）で乾燥させる。この乾燥処理によって、セラミックスシート３０の有機溶剤、可塑剤、及び分散剤が蒸発し、非セラミックス粒子の流動性が抑制される。

磁場作用処理前においては、セラミックス粒子の結晶軸の向きは不規則である。一方、磁場作用処理後においては、セラミックスシート３０のセラミックス粒子の結晶軸（ａ軸、ｂ軸、及びｃ軸）が所定の方向に一致し、配向状態が規則的なものとなる。なお、この配向処理において、回転磁場Ｓの大きさは３Ｔ以上であることが望ましい。

その後、セラミックスシート３０を、１０００度以上で焼結させる。以上の工程により、ｃ軸だけでなく、ａ軸及びｂ軸が所定の方向に一致した（３軸が揃った）セラミックスシートが得られる。

（シートの搬送方法について）
セラミックスシート３０に対して回転磁場Ｓを加えて、連続的に配向処理を行なう場合における、セラミックスシート３０の搬送方法について説明する。
（i）例えば、セラミックスシート３０を停止させることなく、一定速度で（又は速度を変動させて）前進させながら、セラミックスシート３０に回転磁場Ｓを加えてもよい。これにより、作業時間を短縮化できる。
なお、回転磁場Ｓが作用するのは、一点ではなく、ある程度の広がりを有する領域である。したがって、常にセラミックスシート３０を前進させながら、回転磁場Ｓを対象に作用させたとしても、搬送速度を適切に調整することにより、十分な配向効果が得られる。
また、（ii）一定速度で前進するセラミックスシート３０を、一定時間ごとに停止させてもよい。すなわち、前進及び停止を繰り返すセラミックスシート３０に対して、回転磁場Ｓを加えてもよい。この場合には、セラミックスシート３０の各領域に対して、集中的な配向処理を行なうことができる。
また、上記（i）及び（ii）のどちらの場合においても、セラミックスシート３０が容器に収容されていないので、セラミックスシート３０に対する連続的な配向処理が可能である。

（配向方向について）
次に、配向方向の考え方について説明する。セラミックスシート３０を構成するセラミックス粒子の結晶軸として、３軸（ａ軸、ｂ軸、及びｃ軸）を設定する。ここで、ａ軸⊥ｃ軸、且つ、ｂ軸⊥ｃ軸であるとする。
そして、例えば、結晶軸を配向させて、シートの厚さ方向Ｊと、粒子のｃ軸方向とを平行にすると、圧電特性が高まるとする。そして、シートの材料においては、ａ軸、b軸、ｃ軸方向の磁化率をそれぞれ、χa、χb、χcとした場合、χa＞χb＞χcとする。すなわち、ａ軸が磁化容易軸であり、ｃ軸が磁化困難軸となっている。

このような場合に、対象に一方向の静磁場を作用するだけでは、ｃ軸方向を厚さ方向に一致させることはできない。しかし、対象にab面内で回転磁場Ｓを作用させることにより、a、ｂ、ｃ軸方向を3軸配向させることができ、ｃ軸を厚さ方向Ｊに揃えることができる。
配向処理前のセラミックスシート３０のセラミックススラリーに対して回転磁場Ｓを作用させると、回転磁場Ｓの方向にａ軸が向くため、回転磁場作用領域Ｈが位置する仮想平面に対して、ａ軸が平行になる。そして、回転磁場Ｓが回転することにより、ｃ軸が厚さ方向Ｊに一致する。このため、ａ軸、ｂ軸、及びｃ軸の全ての軸が、所望の方向に一致し、高い圧電特性が得られる。

（効果）
次に、本実施形態に係る回転磁場発生装置１により得られる効果について説明する。回転磁場発生装置１は、二つの第１電磁石（第１電磁石１０ａ及び第１電磁石１０ｂ）と、二つの第２電磁石（第２電磁石２０ａ及び第２電磁石２０ｂ）と、を備え、二つの第１電磁石のコイル中心軸方向である第１軸方向と、二つの第２電磁石のコイル中心軸方向である第２軸方向とは直交する。
二つの第１電磁石のコイル内部を貫くように、第１軸方向に沿って第１磁場Ｂが発生し、当該第１磁場Ｂは、正側最大磁場（Ｂ１）及び負側最大磁場（−Ｂ１）の間で交互に変動し、二つの第２電磁石のコイル内部を貫くように、第２軸方向に沿って第２磁場Ｃが発生し、当該第２磁場は、正側最大磁場（Ｃ１）及び負側最大磁場（−Ｃ１）の間で交互に変動する。
また、回転磁場発生装置１は、変動する第１磁場Ｂ、及び、変動する第２磁場Ｃの合成により、回転磁場Ｓを発生させる。

この構成では、二つの第１電磁石のコイル中心軸方向（第１軸方向）、及び、二つの第２電磁石のコイル中心軸方向（第２軸方向）が平行でない。そして、二つの第１電磁石の内部、及び、二つの第２電磁石の内部を貫く、適当な変動磁場（第１磁場Ｂ及び第２磁場Ｃ）を発生させると、装置内のある位置（回転磁場作用領域Ｈ）において、第１磁場Ｂ及び第２磁場Ｃの合成による回転磁場Ｓが生じる。
そのため、磁場発生体である第１電磁石及び第２電磁石を動かす（回転させる）ことなく、回転磁場Ｓが得られる。

また、回転磁場発生装置１は、セラミックスシート３０の結晶軸を配向処理するために用いられる。そして、この回転磁場発生装置１は、セラミックスシート３０を送るための搬送装置６０をさらに備え、回転磁場Ｓは、搬送装置６０によって送られたセラミックスシート３０に作用する。

この構成では、第１磁場Ｂ及び第２磁場Ｃの合成により生じた回転磁場Ｓがセラミックスシート３０に作用し、配向方向が揃ったセラミックスシートが得られる。
そして、本構成では、セラミックスを容器に収容することなく、セラミックスに対して、連続的に回転磁場Ｓを加えることができるので、連続的な配向処理が可能となる。

また、回転磁場発生装置１においては、二つの第１電磁石及び二つの第２電磁石が、超伝導電磁石である。
この構成では、超伝導電磁石によって強磁場が発生するため、磁化率の小さい材料であっても、結晶軸の配向が可能となる。

（その他の効果）
その他の効果について説明する。二種類の電磁石のうち、一方の電磁石（二つの第２電磁石）が他方の電磁石（二つの第１電磁石）の内側に配置されている。そのため、二種類の電磁石の磁場を、一箇所に集中させることができ、少ない数の電磁石により、効率的な磁場作用が可能となる。

また、回転磁場発生装置１においては、磁場発生体である電磁石を動かすための装置が不要であり、また、電磁石を動かすための空間が不要であるため、装置の複雑化、大型化が抑制される。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について、図６乃至図８を用いて説明する。なお、上記の実施形態と同様の部分については、図に同一の符号を付してその説明を省略する。以下、上記の第１実施形態とは異なる部分を中心に説明する。なお、図６において、符号１０１、１５０を付した部分は、第１実施形態において、符号１、５０を付した部分に相当する。

回転磁場発生装置１０１には、一つの第１電磁石１１０、及び、二つの第２電磁石（第２電磁石２０ａ及び第２電磁石２０ｂ）が含まれる。電源４０ａは、第１電磁石１１０へ電気的に接続されており、電源４０ｂは、二つの第２電磁石へ電気的に接続されている。

第１電磁石１１０のコイル内部を貫くように、第１軸方向に沿って第１磁場Ｅが発生する。第１軸方向は、第１電磁石１１０のコイル中心軸方向であり、本実施形態においては、図の矢印Ｅ方向である。また、二つの第２電磁石のコイル内部を貫くように、第２軸方向に沿って、第２磁場Ｃが発生する。そして、本実施形態では、第１軸方向と第２軸方向とが成す角度（傾斜角度）が、約４５度である。

また、第１電磁石１１０は、第２軸方向（矢印Ｃ方向）に関して、二つの第２電磁石の間に挟まれている。セラミックスシート３０は、第１電磁石１１０の内部を通り、且つ、幅方向Ａに関して、二つの第２電磁石の間に挟まれた空間を通る。

図８に示すように、第１磁場Ｅは、正側最大磁場（Ｅ_ｍａｘ）及び負側最大磁場（−Ｅ_ｍａｘ）の間で、交互に且つ周期的に変動する（図８の二点鎖線参照）。また、第２磁場Ｃは、正側最大磁場（Ｃ_ｍａｘ）及び負側最大磁場（−Ｃ_ｍａｘ）の間で、交互に且つ周期的に変動する（図８の実線参照）。

（回転磁場について）
次に、回転磁場発生装置１０１の回転磁場Ｓについて説明する。回転磁場Ｓは、第１磁場Ｅ及び第２磁場Ｃの合成によって生じる。第１磁場Ｅ及び第２磁場Ｃが時間経過に伴って変動することに伴い、回転磁場Ｓの向きは、時間経過に伴って回転する。
回転磁場発生装置１０１において、回転磁場作用領域Ｈの中心Ｚの位置は、第１電磁石１１０の仮想中心軸と、二つの第２電磁石の仮想中心軸とが交差する位置である。

図７は、各時点における回転磁場Ｓの向きを示しており、図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）、図７（ｄ）、図７（ｅ）、図７（ｆ）、図７（ｇ）、図７（ｈ）、図７（ｉ）、及び図７（ｊ）の順に、回転磁場Ｓの向きが変化する。
次に、図７の各図と、図８における位相との対応関係を示す。
図７（ａ）：図８の（１）及び（９）の状態
図７（ｂ）：図８の（１）及び（２）の中間の状態
図７（ｃ）：図８の（２）の状態
図７（ｄ）：図８の（３）の状態
図７（ｅ）：図８の（４）の状態
図７（ｆ）：図８の（５）の状態
図７（ｇ）：図８の（５）及び（６）の中間の状態
図７（ｈ）：図８の（６）の状態
図７（ｉ）：図８の（７）の状態
図７（ｊ）：図８の（８）の状態

なお、図８の縦軸の上側が、第１磁場Ｅ及び第２磁場Ｃの正方向に相当し、図８の縦軸の下側が、第１磁場Ｅ及び第２磁場Ｃの負方向に相当する。図８の横軸は時間である。回転磁場発生装置は、このように構成されていてもよい。なお、第１電磁石１１０の内部に、二つの第２電磁石が配置されていてもよい。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について、図９を用いて説明する。なお、上記の実施形態と同様の部分については、図に同一の符号を付してその説明を省略する。以下、上記の第１実施形態とは異なる部分を中心に説明する。なお、図９では、二つの電源、制御装置５０、及び搬送装置６０を省略している。

回転磁場発生装置２０１には、二つの第１電磁石（第１電磁石１０ａ及び第１電磁石１０ｂ）、及び、一つの第２電磁石２２０が含まれる。二つの第１電磁石のコイル内部を貫くように、第１軸方向（図の矢印Ｂ方向）に沿って、第１磁場Ｂが発生する。また、第２電磁石２２０のコイル内部を貫くように、第２軸方向に沿って、第２磁場Ｋが発生する。本実施形態において、第２軸方向は、図の矢印Ｋ方向である。本実施形態において、第１軸方向と第２軸方向とが成す角度（傾斜角度）は、約４５度である。

また、第２電磁石２２０は、第１軸方向（矢印Ｂ方向）に関して、二つの第１電磁石の間に挟まれている。セラミックスシート３０は、二つの第１電磁石の内部を通り、且つ、第２電磁石２２０の内部を通る。

回転磁場発生装置２０１において、回転磁場作用領域Ｈの中心Ｚの位置は、二つの第１電磁石の仮想中心軸と、二つの第２電磁石２２０の仮想中心軸とが交差する位置である。二種類の電磁石がこのように配置されていてもよい。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について、図１０を用いて説明する。なお、上記の実施形態と同様の部分については、図に同一の符号を付してその説明を省略する。以下、上記の第１実施形態とは異なる部分を中心に説明する。なお、図１０では、二つの電源、制御装置５０、及び搬送装置６０を省略している。

回転磁場発生装置３０１には、一つの第１電磁石３１０、及び、二つの第２電磁石（第２電磁石２０ａ及び第２電磁石２０ｂ）が含まれる。二つの第１電磁石のコイル内部を貫くように、第１軸方向（矢印Ｂ方向）に沿って、第１磁場Ｂが発生する。また、第２電磁石２２０のコイル内部を貫くように、第２軸方向（矢印Ｃ方向）に沿って、第２磁場Ｋが発生する。本実施形態において、第１軸方向と第２軸方向とが成す角度（傾斜角度）は、９０度である。

また、二つの第２電磁石は、第１電磁石３１０の内部に収容されている。セラミックスシート３０は、第１電磁石３１０の内部を通り、且つ、幅方向Ａに関して、二つの第２電磁石の間に挟まれた空間を通る。

回転磁場発生装置３０１において、回転磁場作用領域Ｈの中心Ｚの位置は、第１電磁石３１０の仮想中心軸と、二つの第２電磁石の仮想中心軸とが交差する位置である。二種類の電磁石がこのように配置されていてもよい。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について、図１１を用いて説明する。なお、上記の実施形態と同様の部分については、図に同一の符号を付してその説明を省略する。以下、上記の第１実施形態とは異なる部分を中心に説明する。なお、図１１において、符号４０１、４１０ａ、４１０ｂ、４２０ａ、４２０ｂを付した部分は、第１実施形態において、符号１、１０ａ、１０ｂ、２０ａ、２０ｂを付した部分に相当する。なお、図１１では、二つの電源、制御装置５０、及び搬送装置６０を省略している。

回転磁場発生装置４０１には、二つの第１電磁石（第１電磁石４１０ａ及び第１電磁石４１０ｂ）３１０、及び、二つの第２電磁石（第２電磁石４２０ａ及び第２電磁石４２０ｂ）が含まれる。二つの第１電磁石のコイル内部を貫くように、第１軸方向（図の矢印Ｅ方向）に沿って、第１磁場Ｅが発生する。また、第２電磁石２２０のコイル内部を貫くように、第２軸方向（図の矢印Ｋ方向）に沿って、第２磁場Ｋが発生する。本実施形態において、第１軸方向と第２軸方向とが成す角度（傾斜角度）は、９０度である。

また、四つの電磁石は、四角形の各辺を成すように配置されている。セラミックスシート３０は、幅方向Ａに関して、第１電磁石４１０ａ及び第２電磁石４２０ｂの間に挟まれた空間を通り、また、幅方向Ａに関して、第１電磁石４１０ｂ及び第２電磁石４２０ａの間に挟まれた空間を通る。

回転磁場発生装置４０１において、回転磁場作用領域Ｈの中心Ｚの位置は、二つの第１電磁石の仮想中心軸と、二つの第２電磁石の仮想中心軸とが交差する位置である。二種類の電磁石がこのように配置されていてもよい。

（他の実施形態について）
本発明の実施の形態は、上記の実施形態には限られない。例えば、第１実施形態において、二つの第２電磁石は、搬送方向Ｄに関して、二つの第１電磁石の間に挟まれているが、第２軸方向に関して、第２電磁石２０ａ及び第２電磁石２０ｂの間に、第１電磁石１０ａ及び第１電磁石１０ｂが挟まれていてもよい。

また、上記の第１実施形態においては、二つの第１電磁石、及び、二つの第２電磁石が設けられているが、第１電磁石及び第２電磁石の数は一つずつであってもよい。例えば、第１電磁石１０ｂ及び第２電磁石２０ｂがなく、第１電磁石１０ａ及び第２電磁石２０ａのみが設けられていてもよい。

また、上記の実施形態では、二種類の電磁石（コイル中心軸方向が同一（平行）である電磁石を、同一種類の電磁石とする）を用いて、回転磁場を発生させているが、三種類以上の電磁石を用いて回転磁場を発生させてもよい。

本発明は、圧電セラミックス材料の結晶軸の配向処理などに適用できる。

１回転磁場発生装置
１０ａ、１０ｂ第１電磁石
２０ａ、２０ｂ第２電磁石
３０セラミックスシート
４０ａ、４０ｂ電源装置
５０制御装置
６０搬送装置

Claims

第１電磁石（１０ａ）と、
第２電磁石（２０ａ）と、を備え、
前記第１電磁石のコイル中心軸方向である第１軸方向に対して、前記第２電磁石のコイル中心軸方向である第２軸方向は傾斜しており、
前記第１電磁石のコイル内部を貫くように、前記第１軸方向に沿って第１磁場が発生し、当該第１磁場は、正側最大磁場及び負側最大磁場の間で交互に変動し、
前記第２電磁石のコイル内部を貫くように、前記第２軸方向に沿って第２磁場が発生し、当該第２磁場は、正側最大磁場及び負側最大磁場の間で交互に変動し、
変動する前記第１磁場、及び、変動する前記第２磁場の合成により、回転磁場を発生させることを特徴とする、回転磁場発生装置（１）。
セラミックスシート（３０）の結晶軸を配向処理するために用いられ、
前記セラミックスシートを送るための搬送装置（６０）をさらに備え、
前記回転磁場は、前記搬送装置によって送られた前記セラミックスシートに作用することを特徴とする、請求項１に記載の回転磁場発生装置。
前記第１電磁石及び前記第２電磁石が、超伝導電磁石であることを特徴とする、請求項２に記載の回転磁場発生装置。