JPH0342657Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は磁界供給装置に関し、更に詳しくは被
着磁体に加わる磁界の強さを、永久磁石を用いて
連続的に変化させ得る磁界供給装置に関する。

［従来の技術］ 一般に被着磁体を磁化するには、永久磁石を用
いた磁界供給装置、および、電磁石のコイルに電
源装置から電流を流し、起磁力を発生させ、空隙
に磁界を供給する磁界供給装置がある。

永久磁石を用いたものは図３に示すように、磁
石２１ａ，２１ｂ、ヨーク２２および空隙２３と
からなる磁界供給装置の空隙２３に被着磁体２４
を挿入して行なうのであるが、着磁したい被着磁
体２４の特性や磁石２１ａ，２１ｂの強さなどに
はバラツキがあるので、被着磁体２４に加わる磁
界の強さを調整したいことがある。。永久磁石を
用いたものは、起磁力が一定であるので被着磁体
２４に加わる磁界の強さを変化させるには空隙２
３の大きさを変えれば良い。

従来、空隙２３の大きさｄを変化させるには、
種々の機構が用いられている。例えば第４図ａに
示すように磁石２１ａをネジ２５に取り付け、ネ
ジ穴２６によつて磁石２１ａを移動させ、空隙２
３の大きさｄを変化させるものがある。また同図
ｂは、磁石２１ｂとの間に片方の磁石１ａを支え
る非磁性体２７を設け、磁石２１ａと非磁性体２
７との間に適当な厚さの磁性体からなるスペーサ
２８を配置して空隙の大きさを変化させるもので
ある。また同図ｃはヨークは２つに分割し、分割
されたヨークの一部を重ね合わせ、その重ね合わ
せ量を変化させることにより、空隙の大きさを調
整するものである。さらに同図ｄは、空隙に対し
て他の並列磁路用磁性体２９を設け、その磁気抵
抗を変化することによつて主回路の磁界の強度を
調整するものである。

第５図ａは電磁石による磁界供給装置を示す図
で、ヨーク４２にコイル４１を巻き、このコイル
に電源４５を接続し、電流を流すことにより、ヨ
ーク４２の磁気回路に起磁力Emが発生し、空隙
４３に磁界を供給することができる。同図ｂはこ
の電磁石による磁気回路を等価回路で現したもの
であり、Rgは空隙４３部分の磁気抵抗、Emは電
磁石による起磁力、Igは磁気回路に流れる磁束で
ある。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら永久磁石を用いたものは、第４図
ａ，ｂ，ｃに示すように、空隙の大きさｄを変化
させることにより、磁界の強さを変えるので、被
着磁体に加わる磁界の強さを個々に変えるには、
その都度、空隙２３の大きさｄを調整し直さなけ
ればならず、また、極性を逆向きにするには磁石
の向きを変えなければならず、そうすると装置が
複雑化するので一般には磁石の向きは変えず、被
着磁体を逆向きに置くことにより、極性を変える
が、減磁するときなど被着磁体を逆向きに置き直
す必要があり、簡便に使用することができなかつ
た。

また、同図ｄでは磁気回路の磁界を弱くするこ
とはできるが、強くすることはできない。

また、第５図に示すように電磁石による磁界供
給装置にした場合、空隙４３の大きさｄを一定と
した場合、起磁力Emを変えればよい。言い換え
れば電源供給装置、例えばパルス大電流を励磁コ
イルに瞬時流すコンデンサー電源、または連続的
な電流を流す直流電源を用いてこの電流値を制御
することにより、希望の起磁力Emを得ることが
できる。また逆極性にするには電流の向きを逆に
すればよい。

前者のコンデンサー電源を用いるものは励磁コ
イル巻数が少なくてよく、装置が小型で着磁時間
も短い長所がある。しかし、電源設置費用が嵩む
欠点がある。また後者の直流電源を用いるものは
励磁コイル巻数が前者の数十倍になつて装置全体
が大きくなり、スペースの制約を受けるのみなら
ず、消費電力も大きい欠点がある。また、磁界の
向きを一定方向だけではなく交互に逆極性となる
交番磁界を得る為には電流の向きを交互に変えな
ければならず、これには交流電流を流せば良い
が、磁界供給装置は、上記のように、パルス大電
流を励磁コイルに瞬時流すコンデンサー電源方式
では単発の電流で済み、直流電源方式では一定方
向のみに電流を流せば良いので、交流電流を流す
ためには別に交流電源装置が必要になる。いずれ
にしても電磁回路を使用するから電源が必要であ
り、交流電流を得るには、さらに、別の電源装置
が必要になり、設置および使用場所上の制約を受
けるのみならず、磁界が電源の電圧、電流変動や
コイル温度上昇によつて起磁力が不安定となり易
く所望の磁力が得られない等の問題がある。

本考案の目的は上記の欠点を解消するもので、
永久磁石の磁気回路を使用したことによつて電源
を不要ならしめ、移動用意、操作簡便で、しかも
連続的な磁界の調整効果が得られ、また、逆極
性、および交番磁界も簡単に得られる磁界供給装
置を提供するものである。

［問題点を解決する手段］ ここで本考案では、磁石１と、ヨーク２と、空
隙３を有し、これらで磁気回路を形成し、前記空
隙３内に被着磁体４を配置して該被着磁体４を着
磁させる磁界供給装置において、前記、磁石は非
磁性体材料で作られた回転軸を持つ円盤１１の中
に１個、または、２個の磁石をそれぞれ逆極性に
なるように埋め込み、該円盤１１をヨーク２に回
転挿入することにより、磁石を前記ヨーク２と交
差させ、その交差する断面積を変えることによ
り、磁界の強さを調整できるように構成すると共
に、円盤を回転、保持、固定、移動する手段を有
し、該円盤の軸を保持する軸受、この回転軸を回
転させるハンドルを設け、また、該円盤の回転を
止め、その位置に固定するブレーキ装置、これら
軸受、ハンドル、ブレーキ装置をヨークに据え付
ける構造を有することを特徴とする。また、該円
盤１１に磁石を３個以上、ｎ個を同心円上に埋め
込み、該磁石は１個置きに逆極性になるように配
置するとともに、磁石の強さが順次弱くなるよう
に配置したことを特徴とする磁界供給装置であ
る。また、磁石は金属磁石（アルニコ磁石）、フ
エライト磁石、希土類磁石等種々のものが利用で
きることは勿論であるが、特に希土類磁石を用い
ることにより、強力な磁界を得ることができる。

［作用］ 回転軸を持つ円盤１１に永久磁石を埋め込み、
この円盤１１を、ヨーク２の間に回転挿入させ、
ヨーク２と磁石１を交差させ、その交差する断面
積を変えることにより、ヨークの中に設けられ
た、空隙３に発生する磁界の強さを連続的に変え
ることができる。

また、円盤に磁石を三個以上ｎ個埋め込み、各
磁石は一個置きに逆極性になるように配置すれ
ば、一番目の磁石がヨークと交差するように、円
盤を回転挿入したとき、Ｎ極からＳ極に向かう磁
界を空隙３に発生させ、次に二個目の磁石をヨー
クに交差するように円盤の回転を進めたとき、空
隙３にＳ極からＮ極に向かう磁界が発生する。こ
の時磁界の大きさは、二番目の磁石の磁界の強さ
を一番目の磁石の磁界の強さより弱くしておく。
更に三番目の磁石がヨークに交差するように円盤
の回転を進める。このとき磁界の方向は一番目の
磁石と同じ方向で、Ｎ極からＳ極に向かう磁界が
空隙に発生し、磁界の大きさは二番目の磁石の磁
界の強さより弱くしておく。三番目以降の磁石も
同様にしてｎ番目まで一個置きに逆極性になり、
磁界も順次弱くする。つまり、空隙３には順次弱
くなつていく交番磁界が発生するので、ここに着
磁体を置くことにより、減磁、消磁ができる。

［実施例］ 以下、図面に基づき本考案について更に詳しく
説明する。

第１図は本考案に係る装置の一実施例を説明す
る断面図であり、第２図はその円盤１１に埋め込
まれた磁石を示す分解斜視図である。これらの図
から明らかなように本考案に係る磁界供給装置
は、回転軸を持つ非磁性体で作られた円盤１１
に、この実施例では二個の磁石１ａ，１ｂを互い
に逆極性になるように埋め込み、その円盤１１を
ヨーク２の中央部に回転挿入できるように回転軸
１２を保持、固定する機構１３を有し、この保
持、固定する機構１３は回転軸を容易に回転移動
させる為の例えばボールベアリング軸受、ローラ
ベアリング軸受、あるいは摩擦軸受等と、この軸
受を保持する機構、更に磁石１ａまたは磁石１ｂ
がヨークと交差し始める点から、磁石１ａまたは
磁石１ｂが完全に交差するまでの途中では、磁石
はヨークに吸引されので円盤１１は回転移動しよ
うとする為、この回転移動を防ぎ、その位置に固
定、保持する為のブレーキ機構を持ち、これらを
ヨークに固定する為の取付機構とで構成され、ま
た、回転軸を回転移動する手段としてハンドル１
４を設ける。尚、ハンドル１４は手動で回転させ
るものであるが、回転を容易にするためにギアボ
ツクス等の回転容易化装置を用いることもでき
る。また、ハンドル１４は手動ではなく、モータ
等の動力装置を用いることができるのは勿論であ
る。また、使用する磁石の種類により最大起磁力
を大きくすることができる、例えば希土類磁石を
用いれば、空隙３に発生する最大磁界10000エー
ルステツド（Oe）にすることも可能である。

次に、空隙３に発生する最大磁界を10000エー
ルステツド（Oe）にする場合について述べる。

磁石の動作点が２点以上あり、この間を反復し
て動作するような動的磁気回路となるため、これ
に使用する磁石は、減磁曲線に屈曲点を示さない
Stフエライト磁石や希土類磁石が有利であるの
で、第６図の磁気特性図に示すように屈曲点を示
さないサマリウム・コバルト系希土類磁石を用い
た場合を考えてみる。ここで磁石や空隙部のもれ
磁束がなく、磁石とヨークの接合ギヤツプおよび
ヨーク内部での起磁力損失がないと仮定する。ま
たサマリウム・コバルト系希土類磁石は残留磁束
密度が10000ガウス（Ｇ）、保持力10000エールス
テツド（Oe）が得られ、（BH）maxは屈曲点を
示さないとき、磁石の磁束密度5000ガウス（Ｇ），
磁界は5000エールステツド（Oe）である。

この時、次式が成立する。

起磁力について Ｆ＝Hm・lm＝Hg・lg … 磁束について φ＝Bm・Sm＝Bg・Sg … ここで、Ｆは起磁力、Hm，Hgは磁石および
空隙の磁界、lmは磁石の厚み、lgは空隙の大き
さｄを表し、φは磁束、Bm，Bgは磁石および空
隙の磁束密度を表し、Sm，Sgは磁石の断面積を
表す。

磁石は空隙に一定量の磁束を供給するのが目的
であつて、空隙の有効度は空隙レラクタンスと密
接な関係がある。空隙レラクタンスは次式のよう
に表される。

Rg＝１／μ。・lg／Sg … ここでμ。は初透磁率であり、空気中では通常
１である。

また起磁力は空隙レラクタンスと磁束に比例す
るので，，式より Hm・lm＝Rg・Bm・Sm … が成立する。

また式は Bm／Hm＝１／Rglm／Sm＝μ.lm／SmSg／1g … と書ける。

このBm／Hmをパーミアンス係数と呼び、磁
石の動作点を示す値である。

磁気回路の小型化が図れるように、磁石とヨー
クが最も交差した時の動作点を（BH）MAX点
と一致させる。つまり、Bm＝5000ガウス（Ｇ）、
Hm＝5000エールステツド（Oe）の点である。
これを式に代入すると次のようになる。

Bm／Hm＝１＝μ.lm／SmSg／lg μ.＝１であるから lm／Sm＝lg／Sg … ここで 磁石断面積 Sm＝50cm² 磁石厚み lm＝ ２cm 空隙３の大きさｄ lg＝ １cm とした時、式より空隙の面積Sgは25cm²となる。

以上の条件を式、または式へ代入し、空隙
の磁界Hgを求めると10000エールステツド（Oe）
となる。従つて面積50cm²の円形、または楕円形、
または角形で、厚さ２cmの希土類磁石を使用し
て、これを円盤１１に埋め込めばこの時の円盤１
１の厚さは２cmとなり、ヨーク形状はこの磁石形
状に合わせ、空隙は面積25cm²の円形、または楕円
形、または角形で、空隙の大きさｄを１cmにすれ
ば、０〜10000エールステツド（Oe）までの連続
した磁界の大きさを得ることができる。

また、この例では２個の永久磁石を逆極性にな
るように埋め込んでいるので、磁石１ａでは例え
ばＮ極からＳ極に向かう磁界が得られ、更に、該
円盤を回転させ、磁石１ｂにした時はＳ極からＮ
極に向かう磁界が得られる。

また、磁界の強さを０から順次強くし、円盤に
埋め込まれた磁石の最大磁界より弱い磁界を被着
磁体に供給する為には、磁石とヨークの交差位置
が最大面積になる前の位置で保持、固定する必要
があり、この位置に円盤を保持、固定するブレー
キ装置を組み込むことにより、磁石がヨークに吸
引され、円盤の回転が進むことを防止することが
できる。ブレーキ装置は円盤の回転軸をはさみ込
むことにより回転を止め、保持する装置であり、
また、歯車等の組み合わせにより、この歯車を固
定する機構を組み込むことにより回転を止め保持
する装置とすることもできる。円盤をヨークに回
転挿入し、磁界を被着磁体に供給した後、その磁
界を除く為に、円盤を逆回転させ、磁石とヨーク
の交差面積を０とする。この場合は、円盤の回転
方向は正逆両方向に動くようにし、円盤はブレー
キ装置により固定する。

また、円盤の回転を一方向のみとして逆転防止
機構を組み込めば、磁石とヨークが最大に交差し
た点、すなわち最大磁界を得た後、円盤の回転を
更に進め、磁石とヨークの交差を減らすことによ
り、磁束を減少させて使用する場合には、磁石が
ヨークに吸引しようとする力が逆向きに働くの
で、この力を逆転防止機構、例えばラツチ機構で
押さえることができる利点がある。

また、本考案による磁界供給装置を用いて減
磁、消磁をするには、該円盤に同心円上に埋め込
む磁石の磁界の強さが１番目からｎ番目まで順次
弱くなるように配置し、ｎは３以上とし、また、
磁石は１個置きに逆極性になるように配置し、最
後のｎ番目は、ほぼ０に近い磁界の強さにするこ
とにより、この円盤を最大磁界の一番目の磁石か
らｎ番目までの磁石まで円盤を一回転させること
により、減磁用交番磁界を得ることができる。

磁界の強さを順次弱くするには埋め込む磁石の
断面積を順次小さくしていけば良い。

［効果］ 磁気回路に永久磁石を使用しているので、電磁
石を使用した磁界供給装置に比べ、電源が不要で
あるので、移動が容易であり、また、操作が簡便
である。また、磁界の強さは空隙の大きさｄを一
定としても、連続的に調整することができ、磁石
に、例えば希土類磁石を使用した場合、電磁石を
使つた場合と同程度の磁界の強さ得ることがで
き、また、電力を必要としないこと、磁界が電源
の変動やコイルの温度上昇などに伴なつて不安定
にならないこと、円盤の回転速度、磁石の埋め込
み数の組み合わせにより、パルス的な着磁および
減磁にも適用できるので、永久磁石を使用した着
磁装置の簡便さと、電磁石を使つた場合の磁界供
給装置の起磁力を変えることができる特性を合わ
せ持つなどの優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る磁界供給装置の一実施例
を示す断面図、第２図はその円盤に埋め込まれた
磁石を示す分解斜視図、第３図は従来技術の永久
磁石を用いた磁界供給装置、第４図は従来技術に
於ける磁界の強さを変化させる装置、第５図は電
磁石を使用した場合の磁界供給装置、第６図は本
考案に於ける希土類磁石を使用した場合の磁気特
性図である。 図中、１，１ａ，１ｂ，２１ａ，２１ｂ…磁
石、２，２２，２２ａ，２２ｂ，４２…ヨーク、
３，２３，４３…空隙、４，２４…被着磁体、１
１…円盤、１２…軸、１３…保持、固定装置、１
４…ハンドル、２５…ネジ、２６…ネジ穴、２７
…非磁性体、３５…ビス、３６…ネジ穴である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 磁石１と、ヨーク２と、空隙３を有し、これ
   らで磁気回路を形成し、前記空隙３内に被着磁
   体を配置して該被着磁体を着磁させる磁界供給
   装置において、前記磁石は非磁性体材料で作ら
   れた回転軸を持つ円盤１１の中に１個、また
   は、複数個の磁石を埋め込み、該円盤１１をヨ
   ーク２に挿入することにより、磁石１を前記ヨ
   ーク２と交差させ、その交差する量を変化させ
   る手段と交差量を、保持、固定できる手段を設
   けたことを特徴とする磁界供給装置。 (2) 該円盤１１をヨークに回転挿入できる機構を
   備えたことを特徴とする実用新案登録請求の範
   囲第１項記載の磁界供給装置。 (3) 永久磁石として希土類磁石を用いることを特
   徴とする実用新案登録請求の範囲第１項記載の
   磁界供給装置。