JP2019033225A - 着磁用大電流電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型軽量であって、かつ着磁コイルに大電流を供給することが可能な電源装置を提供する。【解決手段】電源装置１は、トリガーに基づいてワンショットパルス状の一次電源を出力するように構成された電源回路１０と、一次電源を降圧して二次電源として出力する変圧器１１と、二次電源を着磁コイルに供給するための配線端子１２とを備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、磁性材料を着磁する着磁コイルに電流を供給する電源装置に関する。

前記のような電源装置の従来技術の例として、次の特許文献には、直流電源によってコンデンサーを一旦充電してから、その放電電流を着磁コイルに流す構成とした着磁装置が記載されている。

特開２００１−３３２４２３号公報

ところで、着磁コイルのインダクタンスが小さい場合、その着磁コイルに大電流を供給する必要がある。しかしながら前記特許文献に記載されているような着磁装置では、コンデンサーの放電電流を大きくすると、装置が大型化してしまうという問題があった。

これに対して本発明は、小型軽量であって、かつ着磁コイルに大電流を供給することが可能な電源装置を提供することを目的としている。

本発明による着磁用大電流電源装置は、トリガーに基づいてワンショットパルス状の一次電源を出力するように構成された電源回路と、前記一次電源を降圧して二次電源として出力する変圧器と、前記二次電源を着磁コイルに供給するための配線端子とを備えていることを特徴とする。

本発明による着磁用大電流電源装置は、回路構成が簡単なので小型軽量にできる。そしてワンショットパルス状の一次電源を生成し、それを変圧器によって降圧することで、大電流の二次電源を着磁コイルに供給するので、インダクタンスが小さい着磁コイルを用いても磁性材料を効果的に着磁できる。

着磁装置の構成の一例を示す回路図である。 着磁装置の構成の他例を示す回路図である。 着磁装置の基本動作の一例を示すタイムチャートである。 着磁装置の外観の一例を示す斜視図である。

以下、本発明による着磁用大電流電源装置の構成を説明する。
図１は、電源装置の基本構成の一例を示す回路図である。

電源装置１は、トリガーに基づいてワンショットパルス状の一次電源を出力するように構成された電源回路１０と、一次電源を降圧して二次電源として出力する変圧器１１と、二次電源を着磁コイル３に供給するための配線端子１２とを備えている。

電源回路１０は、ワンショットパルス状の一次電源を所定極性で出力すればよく、その具体的な構成は特に制限されない。ここにワンショットパルス状とは、電圧レベル（電流レベル）が正弦波乃至方形波の半波長波形に類似した波形を呈するということである。
そのようなワンショットパルス状の一次電源を出力するための構成としては、例えば所定容量の蓄電器を一旦充電したあとトリガーに基づいて放電することで一次電源を出力するもの、あるいはトリガーに基づいて正弦波を呈する一次電源の出力を開始し、それを電流制限器等によって遮断するもの等が可能である。なお電源回路１０に対するトリガーは、外部機器からの電気信号であってもよいし、電源回路１０に設けられたスイッチ等の導通、遮断の状態変化であってもよい。

変圧器１１は、望ましくは一次電源の電圧レベルに対して、二次電源の電圧レベルが、１／２〜１／２０倍程度になるような巻数比のものを用いるとよい。そうすれば、一次電源の電流レベルに対して、二次電源の電流レベルは２〜２０倍程度になるので、インダクタンスが小さい着磁コイル３を用いても磁性材料を効果的に着磁できるようになる。なお変圧器１１の種別は特に制限されず、乾式又は油入式のものを用いることができる。また空冷式であっても水冷式であってもよい。

配線端子１２は、簡単な作業で配線の着脱ができれば、その種別は特に制限されないが、丈夫なものを用いるとよい。

図２は、電源装置の構成の他例を示す回路図である。
この電源装置１では、電源回路１０は、トリガーを生じさせる操作部１０ａと、一次電源を自動的に遮断する電流制限器１０ｂと、整流器１０ｃを備えている。操作部１０ａは、常時開型のスイッチであり、操作している間のみ導通する。

電源回路１０をこのような構成としたとき、操作部１０ａのスイッチを閉じると、整流器１０ｃの作用により、変圧器１１には順方向に一次電源の電流が流れる。この電流の最大値は基本的には変圧器１１のインダクタンスによって定まるものである。そしてその最大値よりもわずかに低いところに電流制限器１０ｂの作動点を設定しておけば、操作部１０ａがどのようなタイミングで操作されたとしても、電流制限器１０ｂによって、一次電源は、ワンショットパルス状の電流波形を呈するような適切な位相位置（一次電源の電圧位相において０〜１８０度の範囲内）で遮断されるようになる。

例えば電流制限器１０ｂとして定格遮断電流１０Ａのものを採用したとすると、一次電源として４ミリ秒の間に最大電流レベル４００Ａを呈するワンショットパルスが得られる。もちろんこの最大電流レベルの値は、変圧器１１のリアクタンスに依存する値である。

変圧器１１は、一次側二次側の巻数比を可変するために複数のタップ１１ａが形成されており、そのタップ１１ａのいずれかを選択する多段式タップ操作部１１ｂとしてロータリースイッチが付加されている。このような多段式タップ操作部１１ｂを設ければ、インダクタンスが異なる複数種別の着磁コイル３に対応できる。
また電源装置１は図１、図２に示したように簡単な回路で構成されるので、小型軽量なものとするのが容易である。

図３は、電源装置の基本動作の一例を示すタイムチャートである。
タイムチャートには、商用電源２の電圧レベル、操作部１０ａのオンオフ状態、一次電源の電流レベル、二次電源の電流レベルの時間変化を示している。なお商用電源２としては２００Ｖの交流電源を想定している。

時刻Ｔ１に操作部１０ａが操作されてオン状態になる。この時点では商用電源２の電圧レベルがマイナスなので整流器１０ｃの作用により一次電源の電流レベルはゼロのままである。
時刻Ｔ２に商用電源２の電圧レベルはプラスになり始める。しかしながら一次電源の電流レベルは、変圧器１１のインダクタンスのため一定の位相遅れがあり、時刻Ｔ３にプラスになり始める。一次電源の電流レベルがプラスになれば、変圧器１１の作用によって、二次電源の電流レベルもプラスになる。変圧器１１では一次電源の電圧レベルを１／１０倍するような巻線比が選択されているとすれば、二次電源の電流レベルは、一次電源の電流レベルの１０倍になる。
時刻Ｔ４に電流制限器１０ｂが作動して一次電源を遮断している。すなわち操作部１０ａによるトリガーによって正弦波状の一次電源の出力を開始し、それを電流制限器１０ｂで遮断することでワンショットパルス状の一次電源及び二次電源を得ている。このとき一次電源の電流レベルが４００Ａであれば、二次電源の電流レベルは４ｋＡである。
時刻Ｔ５に一次電源の電流レベル、二次電源の電流レベルはゼロになる。
時刻Ｔ６に操作部１０ａが操作解除されてオフ状態になっている。

着磁コイル３には、前記のような電流レベル４ｋＡのワンショットパルス状に二次電電源の電流が流れることになるので、インダクタンスが小さい着磁コイル３を用いても磁性材料を効果的に着磁できる。

図４は、電源装置の外観の一例を示す斜視図である。電源装置１は、例えば３０×３０×３０センチ程度の筐体１３を用いており、上面には、操作部１０ａの押釦１０ａａ、電流制限器１０ｂの操作片１０ｂｂ、多段式タップ操作部１１ｂの回転ツマミ１１ｂｂが露出している。また右側面からプラグ付きの電源線１０ｄから導出され、着磁コイル３の配線線３ａが接続される配線端子１２が設けられている。この電源装置１の重量は１０〜２０キロ程度である。
着磁コイル３は、一端面に複数の磁極が形成された筒形状の磁気ヨーク４の極間に巻設されている。この磁気ヨーク４は、ロータリーエンコーダーやモーター用等の多極磁石を着磁するものである。磁性材料５はホイール形状であって、磁気ヨーク３１と押さえ治具３２との間に挟んだ状態で着磁される。

１ 電源装置
１０ 電源回路
１０ａ 操作部
１０ｂ 電流制限器
１１ 変圧器
１１ｂ 多段式タップ操作部
１２ 配線端子

Claims (4)

1. トリガーに基づいてワンショットパルス状の一次電源を出力するように構成された電源回路と、
   前記一次電源を降圧して二次電源として出力する変圧器と、
   前記二次電源を着磁コイルに供給するための配線端子とを備えていることを特徴とする着磁用大電流電源装置。
2. 前記変圧器の巻数比を可変するための多段式タップ操作部を更に備えていることを特徴とする請求項１に記載の着磁用大電流電源装置。
3. 前記電源回路は、所定容量の蓄電器を一旦充電したあと前記トリガーに基づいて放電させることで一次電源を出力するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の着磁用大電流電源装置。
4. 前記電源回路は、前記トリガーに基づいて正弦波を呈する一次電源の出力を開始し、それを電流制限器によって遮断するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の着磁用大電流電源回路。
   

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