JP5127030B2 - 脱磁装置及び脱磁方法 - Google Patents

Description

本発明は、高保磁力の例えば希土類磁石やＮｄＦｅＢ系ボンド磁石（ネオジムボンド磁石）等の脱磁に使用して好適な脱磁装置及び脱磁方法に関する。

従来、試料磁石（永久磁石）を脱磁するのに種々の脱磁装置及び脱磁方法が提案されている。

例えば、試料磁石をこの試料磁石のキューリー温度以上に加熱して脱磁する熱脱磁方法がある。

また、試料磁石に交流減衰磁場を与えて脱磁する交流減衰脱磁方法がある。この交流減衰脱磁方法を実施する従来の脱磁装置の例として、図７に示すようなものがある。

この図７につき説明するに、この図７において、１は１００ＶＡＣ又は２００ＶＡＣの商用電源を示し、この商用電源１の一端は、後述する充電用コンデンサ６の充電状態に応じて商用電源の位相を制御する位相制御回路を構成するサイリスタ（ＳＣＲ）２ａのアノード及びサイリスタ２ｂのカソードに夫々接続されている。

このサイリスタ２ａのカソード及びサイリスタ２ｂのアノードは、夫々昇圧トランス３の１次側巻線３ａを介してこの商用電源１の他端に接続されている。この場合、このサイリスタ２ａ及び２ｂのゲートＧには、充電用コンデンサ６の充電状態に応じた制御信号が供給されており、この制御信号により昇圧トランス３の１次側巻線３ａに位相が制御された所望の交流電圧が供給されるようになっている。

昇圧トランス３の２次側巻線３ｂの一端は、ダイオードブリッジより成る両波整流回路４の一方の入力端子に接続され、この２次側巻線３ｂの他端は、両波整流回路４の他方の入力端子に接続されている。

そして、この両波整流回路４の正極出力端子は、充電用コンデンサ６の充電時にオンとされ、脱磁時（放電時）にオフとされるサイリスタ（ＳＣＲ）５を介して例えば１５０００μＦの充電用コンデンサ６の一端に接続される。この充電用コンデンサ６の他端は、両波整流回路４の負極出力端子に接続されている。この図７に示す従来例においては、充電用コンデンサ６の両端電圧は、例えば２５００Ｖになるまで充電されるようになされている。

サイリスタ５のカソード及び充電用コンデンサ６の接続点は、スイッチング素子を構成するサイリスタ（ＳＣＲ）７ａのアノード及びサイリスタ７ｂのカソードに接続される。そして、このサイリスタ７ａのカソード及びサイリスタ７ｂのアノードは、脱磁コイル８の一端に接続され、この脱磁コイル８の他端は、両波整流回路４の負極出力端子及び充電用コンデンサ６の接続点に接続される。

この場合、サイリスタ７ａ及び７ｂは、脱磁動作時に共にオンとされるようになされている。

この図７に示す従来例において、試料磁石（永久磁石）を脱磁するときは、脱磁コイル８に対し、この試料磁石を所定の関係に配置し、サイリスタ５のゲートＧに制御信号を供給して、このサイリスタ５をオンとし、充電用コンデンサ６の両端電圧が、例えば２５００Ｖになるまでこの充電用コンデンサ６を充電する。

その後、試料磁石の脱磁時には、サイリスタ５をオフとすると共にサイリスタ７ａ及び７ｂの夫々のゲートＧに制御信号を供給して、このサイリスタ７ａ及び７ｂを共にオンとする。

このときは、充電用コンデンサ６に充電された電荷が、初め充電用コンデンサ６の正極→サイリスタ７ａ→脱磁コイル８→充電用コンデンサ６の負極と流れ、減衰された電荷が充電用コンデンサ６に蓄積されると共にこのとき脱磁コイル８により一方向（正方向）の磁場を発生する。

次に、充電用コンデンサ６に充電された電荷が、充電用コンデンサ６の負極→脱磁コイル８→サイリスタ７ｂ→充電用コンデンサ６の正極と流れ、更に減衰された電荷が充電用コンデンサ６に蓄積されると共にこのとき脱磁コイル８により逆方向（負方向）の磁場を発生する。

この図７に示す従来例においては、上述を繰り返し、脱磁コイル８により、図８に示すような交流減衰磁場を発生し、試料磁石を脱磁することができる。

また、特許文献１には、連続かつ一定の磁場中に試料磁石を置き、磁力線の向きに垂直な方向を中心軸として相対的に回転させながら引き離すようにした脱磁方法が開示されている。
特開平８−９７０３５号公報

然しながら、熱脱磁方法においては、試料磁石をそのキューリー温度以上に加熱しなければならないことから、この試料磁石によっては、酸化や構造変化による劣化の恐れがある。

また、磁石粉末を樹脂で結合させたボンド磁石においては、加熱により樹脂が炭化することから、この熱脱磁方法は、採用することはできない。

また、図７に示すような、交流減衰脱磁方法は、フェライト磁石等の保磁力が比較的小さい試料磁石については、良好に脱磁できるが、この試料磁石が高保磁力の例えば希土類磁石やＮｄＦｅＢ系ボンド磁石等であるときには、良好に脱磁することができない不都合があった。

これは、図７に示すような、交流減衰脱磁方法においては、磁場が反転する毎の絶対値での減衰が図８に示すように、略４割と大きく高保磁力の試料磁石におけるヒステリシス曲線が図９に示すようになり残留磁束が０に収束しないためである。

また、特許文献１には、超伝導コイルを使用したときに高保磁力の試料磁石を脱磁することができる旨の記載がある。然しながら、超伝導コイルを使用したときには、構成が複雑となると共に構造が大型化する不都合がある。

本発明は、斯かる点に鑑み、比較的簡単な構成で、高保磁力の例えば希土類磁石やＮｄＦｅＢ系ボンド磁石等の脱磁を良好に行うことができるようにすることを目的とする。

本発明の脱磁装置は、昇圧トランスを介して高電圧に充電するようにした充電用コンデンサと、該充電用コンデンサよりの電流がスイッチング素子を介して供給されるようになされた脱磁コイルと、該脱磁コイルに並列に接続されたフライホイールダイオードとを有し、充電用コンデンサよりの電流がスイッチング素子を介して脱磁コイルに供給された後、脱磁コイル及びフライホイールダイオードに循環電流が流れることにより、この脱磁コイルに、立上がり時に発生した磁場が直線的に減衰するパルス磁場を発生させ、このパルス磁場中で試料磁石をこのパルス磁場の磁力線と垂直な軸に対し所定回転速度で回転する試料磁石回転手段を設けると共にこの試料磁石の着磁方向がこのパルス磁場の磁力線と平行方向となるようにしたものである。

本発明の脱磁方法は、高電圧に充電された充電用コンデンサよりの電流を、スイッチング素子を介して、並列にフライホイールダイオードが接続された脱磁コイルに供給し、充電用コンデンサよりの電流がスイッチング素子を介して脱磁コイルに供給された後、脱磁コイル及びフライホイールダイオードに循環電流が流れることにより、前記脱磁コイルに、立上がり時に発生した磁場が直線的に減衰するパルス磁場を発生させ、このパルス磁場中で試料磁石をこのパルス磁場の磁力線と垂直な軸に対し所定回転速度で回転すると共にこの試料磁石の着磁方向がこのパルス磁場の磁力線と平行方向となるようにしたものである。

本発明によれば、高電圧に充電された充電用コンデンサよりの電流を並列にフライホイールダイオードが接続された脱磁コイルに供給し、この脱磁コイルにより高磁場から比較的長い時間で直線的に減衰するパルス磁場を発生している。

また、本発明によれば、この高磁場から比較的長い時間で直線的に減衰するパルス磁場中で、試料磁石をこのパルス磁場の磁力線と垂直な軸に対し所定回転速度で回転させている。そして、試料磁石の着磁方向がこのパルス磁場の磁力線と平行方向となるようにしている。

このため、本発明によれば、試料磁石には、高磁場から直線的に減衰する回転速度に応じた交流減衰磁場が与えられると共に磁場が反転する毎の絶対値での減衰を回転速度に応じて小さく例えば略５６０〔Ｏｅ〕より小さくすることができる。

従って、本発明によれば、高保磁力の例えば希土類磁石やＮｄＦｅＢ系ボンド磁石等の脱磁を、比較的簡単な構成で良好に行うことができる。

以下、図１〜図６を参照して、本発明脱磁装置及び脱磁方法を実施するための形態の例につき説明する。図１において、図７に対応する部分には同一符号を付して示す。

図１において、１は１００ＶＡＣ又は２００ＶＡＣの商用電源を示し、この商用電源１の一端は、後述する充電用コンデンサ６の充電状態に応じて商用電源の位相を制御する位相制御回路を構成するサイリスタ（ＳＣＲ）２ａのアノード及びサイリスタ２ｂのカソードに夫々接続されている。

このサイリスタ２ａのカソード及びサイリスタ２ｂのアノードは、夫々昇圧トランス３の１次側巻線３ａを介してこの商用電源１の他端に接続されている。この場合、このサイリスタ２ａ及び２ｂのゲートＧには、充電用コンデンサ６の充電状態に応じた制御信号が供給されており、この制御信号により昇圧トランス３の１次側巻線３ａに位相が制御された所望の交流電圧が供給されるようになっている。

昇圧トランス３の２次側巻線３ｂの一端は、ダイオードブリッジより成る両波整流回路４の一方の入力端子に接続され、この２次側巻線３ｂの他端は、両波整流回路４の他方の入力端子に接続されている。

そして、この両波整流回路４の正極出力端子は、例えば１５０００μＦの充電用コンデンサ６の一端に接続される。この充電用コンデンサ６の他端は、両波整流回路４の負極出力端子に接続されている。この図１に示す本例においては、充電用コンデンサ６の両端電圧は、例えば２５００Ｖになるまで充電されるようになされている。

本例においては、両波整流回路４の正極出力端子及び充電用コンデンサ６の接続点が、スイッチング素子を構成するサイリスタ（ＳＣＲ）１０のアノードに接続され、このサイリスタ１０のカソードが、直列接続された２個の円筒型コイル１１ａ及び１１ｂより構成した脱磁コイル１１の一端に接続されている。この脱磁コイル１１の他端は、両波整流回路４の負極出力端子及び充電用コンデンサ６の接続点に接続されている。

図２、図３に示すように、本例の脱磁コイル１１は、２個の円筒型コイル１１ａ及び１１ｂを所定間隔例えば３０ｍｍ離し、各円筒型コイル１１ａ、１１ｂの中心軸が一致するように上下に重ね合わせて配置されている。

この円筒型コイル１１ａ及び１１ｂの巻線としては、内側が５ｍｍ×５ｍｍの空胴で、外側が８ｍｍ×８ｍｍの角銅管が使用される。この巻線の巻き数は夫々５９ターンであり、円筒型コイル１１ａ及び１１ｂの内径は７０ｍｍ、高さは１３０ｍｍである。この巻線の空胴に水を流すことにより、コイルを流れる電流により発生する熱を冷却するようにしている。

ここで、図１に示すように、脱磁コイル１１を構成する円筒型コイル１１ａ及び１１ｂの直列回路に並列にフライホイールダイオード１２が接続されている。

この場合、充電用コンデンサ６は、その両端電圧が例えば２５００Ｖになるまで充電され、その後、サイリスタ１０のゲートＧに制御信号を供給するようにする。そして、このサイリスタ１０をオンしたときに、充電用コンデンサ６→サイリスタ１０→脱磁コイル１１（円筒型コイル１１ａ及び１１ｂ）→充電用コンデンサ６と電流が流れる。

その後、充電用コンデンサ６の電圧が、略０Ｖとなる頃、フライホイールダイオード１２が導通し、脱磁コイル１１（円筒型コイル１１ａ及び１１ｂ）とフライホイールダイオード１２とに循環電流が流れる。この循環電流は、脱磁コイル１１（円筒型コイル１１ａ及び１１ｂ）等の抵抗成分により自然減衰して０となる。

従って、この脱磁コイル１１（円筒型コイル１１ａ及び１１ｂ）は、図４に示すような、立上がり時に、例えば４２０００〔Ｏｅ〕の高磁場を発生し、比較的長い時間例えば２２０ｍＳで直線的に減衰するパルス磁場を発生させる。

この脱磁コイル１１（円筒型コイル１１ａ及び１１ｂ）のパルス磁場の円筒型コイル１１ａ及び１１ｂの内径部における磁力線は、例えば図２、図３に示す、矢印ａ方向の一方向である。

本例においては、図２、図３に示すように、この円筒型コイル１１ａ及び１１ｂ間の内径部に試料磁石２０を保持する保持機構１３を設けるようにする。

すなわち、この保持機構１３は、試料磁石２０を保持するときに、試料磁石２０の着磁方向ＮＳが、この円筒型コイル１１ａ及び１１ｂ間の内径部のパルス磁場の磁力線ａと平行となるように固定する。

また、本例においては、円筒型コイル１１ａ及び１１ｂ間の内径部における保持機構１３を試料磁石２０がパルス磁場の磁力線ａに垂直な軸を回転軸１４として回転する回転装置１５が設けられる。

本発明者が種々研究の結果、交流減衰磁場における磁場の１反転（半回転）毎における減衰の絶対値を略５６０〔Ｏｅ〕以下としたときには、高保磁力の例えば希土類磁石やＮｄＦｅＢ系ボンド磁石等でも、図５に示すようなヒステリシス曲線を描き残留磁束が０となり、良好に脱磁できることがわかった。

そこで、本例においては、この回転装置１５が試料磁石２０を回転する回転速度を以下のように決定した。

この円筒型コイル１１ａ及び１１ｂ間の内径部におけるパルス磁場が、例えば図４に示すように、４２０００〔Ｏｅ〕の高磁場から０〔Ｏｅ〕まで直線的に減衰するのに例えば２２０ｍＳかかったとする。そこで、４２０００〔Ｏｅ〕を磁場の１反転（半回転）毎の減衰の絶対値略５６０〔Ｏｅ〕で割ると、
４２０００〔Ｏｅ〕÷５６０〔Ｏｅ〕＝７５回
となる。
すなわち、この２２０ｍＳ間に７５回反転すれば、高保磁力の例えば希土類磁石やＮｄＦｅＢ系ボンド磁石等でもヒステリシス曲線が、図５に示すようになり、良好に脱磁できることが分かる。

ここで、７５回反転するということは、３７．５回転すればよいことになる。２２０ｍＳ間に３７．５回転するためには、
３７．５÷２２０×１０００×６０=１０２２７.２７〔ｒｐｍ〕
となる。そこで、本例においては、回転装置１５の回転軸１４の回転速度を１１０００〔ｒｐｍ〕とした。

本例において、高保磁力の例えば希土類磁石やＮｄＦｅＢ系ボンド磁石等を脱磁するときは、充電用コンデンサ６を２５００Ｖまで充電する。このとき、試料磁石２０を保持機構１３で保持し、試料磁石２０を円筒型コイル１１ａ及び１１ｂ間の内径部に、この試料磁石２０の着磁方向ＮＳが、パルス磁場の磁力線ａと平行となるように配置する。

その後、回転装置１５により、この試料磁石２０をパルス磁場の磁力線ａと垂直な軸を回転軸１４として回転速度を１１０００〔ｒｐｍ〕とすると共に、サイリスタ１０のゲートＧに制御信号を供給して、このサイリスタ１０をオンとする。

このときは、脱磁コイル１１（円筒型コイル１１ａ及び１１ｂ）は、図４に示すようなパルス磁場を発生する。このとき、試料磁石２０には、半回転毎に、磁場が反転する図６に示すような、交流減衰磁場が供給され、この試料磁石２０を脱磁することができる。

因みに、直径１０ｍｍ、長さ１０ｍｍの円柱体で、残留磁束が１３６２４〔Ｇ〕、保磁力が１４６６４〔Ｏｅ〕の試料磁石２０を、上述本例の脱磁装置で脱磁したところ、２２〔Ｇ〕まで良好に脱磁できた。

また、直径１０ｍｍ、長さ１０ｍｍの円柱体で、残留磁束が１２７２５〔Ｇ〕、保磁力が２０３３１〔Ｏｅ〕の試料磁石２０を、上述本例の脱磁装置で脱磁したところ、３４〔Ｇ〕まで良好に脱磁できた。

本例によれば、高電圧に充電された充電用コンデンサ６よりの電流を、フライホイールダイオード１２と並列に接続された脱磁コイル１１（円筒型コイル１１ａ及び１１ｂ）に供給している。この結果、脱磁コイル１１（円筒型コイル１１ａ及び１１ｂ）により高磁場、例えば４２０００〔Ｏｅ〕から、比較的長い時間（例えば２２０ｍＳ）直線的に減衰するパルス磁場を発生することができた。

また、本例によれば、この高磁場から比較的長い時間で直線的に減衰するパルス磁場中で、試料磁石２０をこのパルス磁場の磁力線と垂直な軸に対し所定回転速度例えば１１０００〔ｒｐｍ〕で回転している。そして試料磁石２０の着磁方向ＮＳがこのパルス磁場の磁力線ａと平行方向となるようにする。

このため、本例によれば、試料磁石２０には、高磁場から直線的に減衰する回転速度に応じた交流減衰磁場が与えられると共に、磁場が反転する毎の絶対値での減衰を回転速度に応じて小さく例えば略５６０〔Ｏｅ〕より小さくすることができる。

従って、本例によれば、高保磁力の例えば希土類磁石やＮｄＦｅＢ系ボンド磁石等の脱磁を、比較的簡単な構成で良好に行うことができる。

なお、本発明は、上述例に限ることなく本発明の要旨を逸脱することなく、その他種々の構成が採り得ることは勿論である。

本発明脱磁装置の実施の形態の例を示す構成図である。 脱磁コイルの具体例を示す断面図である。 本発明脱磁装置の要部例を示す構成図である。 本発明の説明に供する線図である。 本発明の説明に供する線図である。 本発明の説明に供する線図である。 従来例を示す構成図である。 従来例の説明に供する線図である。 従来例の説明に供する線図である。

符号の説明

１…商用電源、３…昇圧トランス、４…両波整流回路、６…充電用コンデンサ、１０…サイリスタ（ＳＣＲ）、１１…脱磁コイル、１１ａ、１１ｂ…円筒型コイル、１２…フライホイールダイオード、１４…回転軸、１５…回転装置、ａ…磁力線

Claims (3)

1. 昇圧トランスを介して高電圧に充電するようにした充電用コンデンサと、該充電用コンデンサよりの電流がスイッチング素子を介して供給されるようになされた脱磁コイルと、該脱磁コイルに並列に接続されたフライホイールダイオードとを有し、
   前記充電用コンデンサよりの電流が前記スイッチング素子を介して前記脱磁コイルに供給された後、前記脱磁コイル及び前記フライホイールダイオードに循環電流が流れることにより、前記脱磁コイルに、立上がり時に発生した磁場が直線的に減衰するパルス磁場を発生させるとともに、
   前記パルス磁場中で試料磁石を前記パルス磁場の磁力線と垂直な軸に対し所定回転速度で回転する試料磁石回転手段を設け、
   前記試料磁石の着磁方向が前記パルス磁場の磁力線と平行方向となるようにしたことを特徴とする脱磁装置。
2. 請求項１記載の脱磁装置において、
   前記試料磁石回転手段の回転速度を半回転毎の前記試料磁石に対する前記パルス磁場の減衰の絶対値が略５６０〔Ｏｅ〕以下となるようにしたことを特徴とする脱磁装置。
3. 高電圧に充電された充電用コンデンサよりの電流を、スイッチング素子を介して、並列にフライホイールダイオードが接続された脱磁コイルに供給し、前記充電用コンデンサよりの電流が前記スイッチング素子を介して前記脱磁コイルに供給された後、前記脱磁コイル及び前記フライホイールダイオードに循環電流が流れることにより、前記脱磁コイルに、立上がり時に発生した磁場が直線的に減衰するパルス磁場を発生させ、
   前記パルス磁場中で、試料磁石を前記パルス磁場の磁力線と垂直な軸に対し所定回転速度で回転すると共に、前記試料磁石の着磁方向が前記パルス磁場の磁力線と平行方向となるようにしたことを特徴とする脱磁方法。

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