JPS6137766B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は板状もしくは帯状をした磁化可能な材
料、特に磁気ゴムのようなかなり薄く可撓性のあ
るストリツプの多磁極磁化を可能にする方法およ
び装置に関する。

励磁装置の作用の及ぶ領域の付近もしくは適当
な磁界を発生する装置の空隙内に於いて、磁化さ
せるべき材料のストリツプを走行させることによ
つて、磁化させようとするストリツプの表面に極
性の交互に変化する磁極を残留させることはよく
知られている。得られる多磁極磁化は横断型、す
なわち板もしくはストリツプの両面がほぼ同一の
磁気引力を呈する場合も可能であるし、一方非横
断型も可能である。この場合は板もしくはストリ
ツプの一方の面のみが主磁極を呈し、他方の面は
他の用途のために使われ、例えば装飾品や塗料、
粘着物、板状の軟磁性材料等を付着させることが
可能である。

材料を磁化させるためには、適当な磁界を与え
る必要がある。この磁界の強さはその材料の保磁
磁界に依存し、磁界の方向はその材料に残留させ
るべき磁力線に依存する。

よく知られている磁化工程では（例としてD.
Hadfield著「永久磁石と磁力（Permanent
Magnets and Magnetism）」リツフエブツクス
1962，ロンドンの第９章を参照のこと）次の２つ
の方法のいずれかによつて磁界を発生させる。

１ 電磁石、線輪（ソレノイド）もしくは静電容
量の放電等を使用して直流あるいはインパルス
電流によつて磁界を発生させる方法。板もしく
はストリツプの磁化に専用されるこの型の装置
は仏国特許第1471725号、第2106213号あるいは
第2211731号もしくは米国特許第3127544号に記
述されている。

しかしこれらの装置は基本的に単一面の磁化
のためのものである（米国特許第3127544号を
除く）。それにもかかわらず複雑で故障しやす
く、発熱やエネルギ消費が大きいので高価でか
つ危険である。導体の絶縁や加わる電磁力のス
トレスの問題のために磁極の数や磁化面の大き
さに限界がある。さらに生産率が１ｍ／分以下
のストリツプ速度に制限される場合が多く、両
面多極磁化の場合はさらに低速度になる。

２ 永久磁石によつて磁界を発生させる方法。こ
の場合は次の利点がある。

● エネルギ消費が少なく、装置からストリツ
プを引き出すために必要な機械的エネルギの
みである。

● 動作の信頼度が高い。

● 操作が安全である（高圧を使用しない）。

● 装置内の内部ストレスがない。

しかしアルニコもしくはフエライト型の永久
磁石を有する装置は次の主たる欠点を有する。

− 発生する磁界がかなり弱い。従つて保磁力
の大きい材料の磁化を可能にすることが困難
である。

− 上述したような板状の磁気材料の多極磁化
を得ることが難しい。

本発明は以上のような欠点をすべて克服した板
状もしくはストリツプ状の材料の磁化装置に関す
るものである。本発明による装置では、磁性材料
をそれ自身によつて生成しうる最大有効磁場の下
で技術的に可能な磁気飽和まで磁化させること
や、各種の形状の多極磁化を有効にすること、及
び１分間に数十メータという非常に高速なストリ
ツプの走行速度を可能にすることができる永久磁
石によつて磁界を発生させる。

本発明を構成するところの、ストリツプ状の材
料の単一面もしくは両面を多極磁化するためのの
装置は１個もしくは２個の積層物体を有してい
る。この積層体は平らなプリズム状の平板を積み
重ねたものである。この積み重ねは平板の広い平
行面を合わせて重ねる。平らなプリズム状の平板
は「主磁石」と呼ぶ高い保磁力を有する永久磁石
と、反対に軟磁性材料でできた極片である。主磁
石の磁化の方向は平板の広い面に対して垂直な成
分を有するが、同一の極片に２個の主磁石を隣接
させる場合は、両者の垂直成分の向きを互いに反
対にする。

ストリツプを磁化するために、積層体の近傍も
しくは積層体に対向して、あるいは２個の積層体
の間の空隙の中にストリツプを走行させる。その
方向は平板の広い面とほぼ平行にし、ストリツプ
の平面は平板の広い面に対して垂直にするのが望
ましい。

主磁石としてはサマリウムコバルトSmCo₅の
ような希土類コバルト合金でできた磁石を選ぶの
が望ましい。極片に使用する軟磁性材料は軟鉄も
しくは鉄コバルト合金が望ましいが、必要とされ
る導磁率に応じてパーマロイや鉄ニツケル合金、
硅素鋼、炭素鋼あるいは軟酸化磁性体を使用する
ことも可能である。

横断型の磁化を得るためには、対向して配置さ
れた２個の積層体の間の空隙内にストリツプを走
行させる。一方非横断型の磁化を得るためには、
１個の積層体を使用するかあるいは、一方の積層
体を軟鉄（もしくは他の強磁性材料）製のブロツ
クか、あるいはストリツプもしくは板の位置ずれ
を防ぐための他の磁性を有しない装置に置き換え
るだけで十分である。

平板とは２つの広い平行面を有する物のことで
あり、積層体はこの面を重ねて作られる。ストリ
ツプを磁化媒体の能動領域の近傍もしくは空隙を
走行させる場合、ストリツプを前記の広い面に対
して垂直な平面に配置し、前記の広い面の水平面
に対してほぼ平行な走行軸と呼ぶ方向に進める。
磁化媒体の近傍もしくは空隙内でストリツプが長
手方向に対して湾曲している場合、「ストリツプ
の平面」及び「走行軸」という用語は、磁化媒体
に最も近接したストリツプ上の位置におけるこの
ストリツプに接する平面、及びこの正接平面に位
置するストリツプ上の点が進行する曲線に対する
接線をそれぞれ意味する。

主磁石の磁化の方向は主磁石及び隣接する極片
の広い面に対して平行ではない。同一の極片の両
側に２個の主磁石が配置されている場合、磁化Ｎ
−Ｓの方向を互いに逆にする。極片の働きによつ
て、反対の方向を有する磁石によつて生じる磁束
が空隙もしくは磁化媒体の端面に向うようになる
ので、極片が磁化媒体の表面に表われる点に、ス
トリツプと同一の巾にわたり中性領域によつて分
離された北極及び南極が交互に存在する。

横断型の磁化を行う場合は、２個の積層体を対
向させて配置し、各々の積層体の対応する平板が
互いに対面するようにし、さらにこの対面する２
個の平板の磁化Ｎ−Ｓの方向を互いに逆にする。

本発明による装置には本発明の範囲内でいくつ
かの種類がある。

第１の種類は、積層された平板がストリツプの
近傍で狭くなつた側面を有している種類である。
例えば断面を台形にしてストリツプに近接する部
分に小さな底部を設けることによつて磁束の方向
をストリツプの方に向け、かつ磁束を収束させ
る。この場合、積層体の断面はどの部分でも常に
同一のプリズム側面である必要はない。

第２の種類は極片が円板形をしており、その円
筒面が非強磁性体の軸を中心として可動な回転面
になつており、これによつて円板が一定の速度で
回転するときストリツプが磁気媒体からずれるの
を防ぐ。従つて主磁石が極片の底部と同様の底部
を有することになる。場合によつてはこの円板を
駆動円板にし、軸にゆるく取付けてもよい。積層
体内の漏れ磁界を制限するために、極片の内径が
主磁石の内径より大きいほうが望ましい。

積層体内の磁石の保磁磁界が高いにもかかわら
ず、磁化媒体の表面（あるいは空隙）に於いて有
用な磁界が不十分で増大させる必要のある場合が
あり得る。そこで第３の種類として、本発明は上
述の装置を改良した装置も提供する。この装置の
特徴は、積層体片をさらに、界磁磁石と呼ばれる
１個もしくは複数の永久磁石と接触させて配置す
ることである。この永久磁石は積層体の周囲に配
置し、その磁化Ｎ−Ｓの方向はストリツプの走行
軸と平行で向きも同一とする。従つて、界磁磁石
の磁化方向は積層体の広い面の平面に平行であ
り、積層体内の永久磁石の磁化方向に対して垂直
である。

この場合は、極片が主磁石より広い断面を有し
主磁石を完全に包囲するようにする。極片のみが
界磁磁石と接触しいわゆる「くし」形を呈する。

界磁磁石のために、反漏れ磁石として働く主磁
石は主として履暦周期の第３象限で働き、発生す
る起磁力従つて空隙（あるいは磁極の近傍）内の
磁界を増大させる。単一の積層体の場合も、くし
型装置を円板の積層体で構成させること、及び軸
の回わりを回転させることが可能であるが、この
場合は主磁石及び主磁石の間に位置するくしの端
部のみが可動で、界磁磁石と隣接する磁極部は静
止して可動部分にできるだけ接近しているように
する。

同一の極片に隣接する２個の主磁石の間に中間
磁石を挿入し、極片の一部をこの中間磁石と置き
換えることによつて、空隙内の磁界をさらに増大
させることができる。この場合中間磁石は２個の
主磁石と結合させ、ストリツプの走行軸の方向に
沿つて積層体の前方と後方に交互に配置し、磁化
Ｎ−Ｓの方向は走行軸と平行で向きは反対とす
る。

端部主磁石を除いいてすべての主磁石が同一の
厚みａを有し、すべての極片が同一の厚みｂを有
するとした場合、（Ｐ＝ａ＋ｂ）の値を「極巾」
と呼ぶ。しかし各種の極巾を有する装置を作るこ
とも非常に簡単である。中性の非磁化領域を保持
することは磁力線を板から一定の距離に囲うこと
に値する。すなわち有効空隙が０でない場合にか
なりの引力が提供される。

以下、特定の実施例についての付図を使用して
本発明をよりくわしく説明する。

第１図に示すように、磁化されるべき材料のス
トリツプ３が、２つの面上に幅方向に延在する中
性領域によつて分離された南極及び北極が交互に
連なつている場合が横断型磁化である。この配列
が周期的な場合、隣接する２つの磁極間の距離が
磁化の極巾である。この場合、磁力線はストリツ
プの厚みを横断しており、その方向は表面に対し
てほぼ垂直である。

一方第２図に示すように、ストリツプ３の一方
の面上にのみ、中性領域によつて分離された北極
及び南極がストリツプと同一幅に渡り交互に連な
り、磁力線がその面上に閉じて立ち上がり、スト
リツプの厚みを横断しない場合が非横断型の磁化
である。

第３図及び第４図に示す装置は、永久磁石１と
強磁性体の極片２の平板を厚み方向に積み重ねた
２個の積層体を有している。永久磁石１中の＋印
は断面であることを示し、また矢印は局部的な磁
気モーメントの方向と大きさを示す。なお、ｅは
ストリツプの厚さを示す符号である。永久磁石１
の材質は、例えばコバルト希土類合金であり、極
片２は例えばコバルトを35％含む鉄コバルト合金
製である。第４図のようにこの平板の広い面の輪
郭は、ストリツプ３の近傍が台形をしており、極
片２には、ストリツプ３に面して台形の小さな底
部４が一体に形成されている。各々の積層体は軟
鉄もしくは他の軟磁性材料でできた保持具５によ
つて固定されている。同一の極片２の両側に位置
する２個の磁石１の磁化の全体的な方向は、積層
体の広い面の平面に対して垂直で向きが互いに逆
向きである。ストリツプ３は、積層体を構成する
平板の広い面にほぼ垂直な平面上を、台形の平板
の小さな底部４とほぼ平行な方向に（すなわち走
行軸上を）走行される。２個の積層体によつて空
隙６ができる。一方の積層体の各々の主磁石１及
び極片２は、他方の積層体の対応する主磁石及び
極片と対向するように配置する。しかし、空隙６
の各々の側で２個の磁石が対向する場合、磁化の
方向は互いに逆向きにする。このようにすること
によつて、空隙内に矢印で示すように極片に対し
て直角で向きが交互に逆向きな磁力線の連なりが
発生し、空隙６内を走行するストリツプ３の全巾
に渡り中性領域によつて分離された北極及び南極
の磁化が交互に連なつて達成される。

非横断型の磁化を得るためには、磁化媒体の半
分のみ、すなわち１個の積層体を使用し、他の半
分は除去するかあるいは軟鉄製もしくは他の軟磁
性材料製のブロツクに置き換えるか、または板も
しくはストリツプの位置合わせのための磁性を有
しない装置と置き換えるだけで十分である。

第５図及び第６図に示す例は、円板形の主磁石
１と円板形の極片２の平板から積層体が構成され
ており、極片が軸７を中心に回動することがで
き、単一の完全な円筒周面を有して、磁化媒体か
らストリツプがずれるのを防ぐ速度で回転する。
第５図中の隙間内の矢印は磁界の方向を示し、ま
た点線で示す閉ループと矢印は磁界の形成路を示
す。

第７図及び第９図に示すくし型の装置では、主
磁石１と、極片２からなる積層体であつて、極片
２はストリツプ３の近傍において台形をした小さ
な底部４がストリツプに面して形成されている。
なお、第７図は第９図のee′線に沿つた断面であ
り、ee′線は主磁石１を通つていないから、第７
図には主磁石は表われない。

極片２は磁石１より広い断面を有して積層体の
外に延長しており、主磁石１を完全に包囲してく
し形を形成している。この極片２は界磁石８と接
触して、極片２にある磁位を与えられている。

界磁石８の磁北方向はストリツプ３の走行軸１
１に平行である。すなわち第９図に示すように、
積層体を構成する平板の広い面及びストリツプの
平面とも平行であり、従つて磁石１の磁北方向に
垂直である。

界磁石８が存在することによつて、主磁石１に
よつて発生する起磁力、即ち空隙の磁界が増大す
る。さらに、主磁石１の存在により、界磁石８に
よつて発生する磁束はストリツプ３を通過するこ
とになる。

第８図は第５図と第６図に示すものの変形例で
あつて、上端の円筒部は軸７を中心に回転する。
このくし型装置の作用領域は軸を中心として回転
する円板の積層体の形を呈するが、界磁石８と隣
接する磁極部は静止したままである。なお、第８
図の実施例も幅の狭まつた周縁部４は存在する
が、円筒部と一体に示してあるため明示されてい
ない。

２本のくしの間の漏れをさらに減少させるため
には、第７図と第９図に示すように２個の主磁石
１の間に位置する極片の部分を中間磁石９に置き
換える。この中間磁石は２個の主磁石１に結合
し、ストリツプ３の平面に垂直な棒の形をしてお
り、ストリツプの走行軸に関して交互に積層体の
前方及び後方へ配置される。このようにして第９
図に示すように主磁石１と中間磁石９から成るＳ
字形にジグザグに連なる連続体が得られる。中間
磁石９が隣接する磁石１の端部にジグザグ状に配
置されるのである。

中間磁石９の磁化方向は、界磁石８のそれに平
行で向きが反対か、あるいはストリツプ３の走行
軸１１に平行で向きが反対となつている。このよ
うにして積層体の中心に位置する極片の部分にお
いて、北極部Ｎには主磁石１による磁束のほか中
間磁石９からの磁束が付加的に加わりより多くの
磁束が収束する。また南極部Ｓにも同様に磁束が
収束する。この磁束は極片を貫いてストリツプの
近傍に於ける台形輪郭を有する小さな底部の方へ
向けられる。

ストリツプの平面に平行な平面に於いて、積層
体の極片の中心で交互に変化する北極及び南極の
収束が領域１０に存在する。

横断型の磁北を得るためには、同一の積層体を
２個対向するように配置して磁化媒体を作り、ス
トリツプ３を走行させる空隙を備ける。各々の積
層体の主磁石１は極片と同様に互いに対向させ、
空隙の各々の側に於ける対面する２個の磁石の磁
化の方向はその面に平行ではなく、両者の合成磁
化の方向は、２個の積層体で互いに反対方向であ
るのは前述のとおりである。非横断型の磁化を得
るためには、磁化媒体の半分を使用する。他の半
分は取り除くかあるいは軟鉄制のロールと置き換
える。ストリツプあるいは板の位置ずれを防ぐた
めの磁性を有しない装置と置き換えてもよい。

本発明による工程及び装置を使用して得られる
結果を次に示す例で説明する。

例 １ 静止した2.5mm厚のSmCo₅合金製の磁石と、２
mm厚Fe−Co合金製の極片の場合、３mmの空隙で
３mm厚の可撓性ストリツプに対して、非横断型磁
化で0.4テルサ（4000ガウス）、横断型磁化で0.65
テルサ（6500ガウス）が誘起された。

例 ２ 軸の回りを可動な20mm直径の円板でできた積層
体の場合。この円板は1.3mm厚のSmCo₅製磁石と
1.2mm厚のFe−Co合金製の極片である。この型の
装置では、厚み１mm以下のバリウムフエライトを
含む磁気ゴム帯に対して、横断型もしくは非横断
型磁化で、飽和点までの磁化が得られた。

空隙内（空気の部分）に於ける磁界の強さは４
mmの距離で380KA／ｍ、0.8mmの距離で1000KA／
ｍである。

例 ３ ４mm厚の「CORAMAG」（SmCo₅構造）を有す
る２個の円筒と、6.25mm厚の軟鋼製の極片で構成
された磁気媒体（極巾が10.25mm）の場合。本装
置は第１０図の構成で、２mm厚55.0mm巾の
「FERRIFLEX3」のストリツプを30ｍ／分の速
度で磁化するのに使用された。この速度はストリ
ツプ駆動装置の特性であり、磁北装置の制限では
ない。

このストリツプ内の穴に配置した磁気接点キイ
上で測定された引力は、磁気接点キイの頭部の磁
化されたストリツプからの距離の関数として次の
とおりである。

０mmで1.2N １mmで0.75N ２mmで0.35N この値は少くとも、極巾11.5mmでかなり低速度
走行（Ｖ＝１ｍ／分）の電磁式装置を使用して、
同一の厚みのストリツプに対して得られる値に等
しい。この低速度は静電容量列の再充電と、電磁
飽和器が受けるストレスによつて制限されるもの
である。

例 ４ 例１に於ける単一積層体装置と同一の特性を有
する中間磁石つきのくし型装置の場合。

空隙の磁界は10倍に増加する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は各々横断型及び非横断型に
磁化されたストリツプの断面図、第３図及び第４
図は台形平板からできた単一の積層体を有する横
断型磁化装置の線aa′（第４図）及び線bb′（第３
図）に沿つた断面図、第５図及び第６図は円板型
平板からできた単一の積層体を有する横断型磁化
装置の線cc′（第６図）及びび線dd′（第５図）に
沿う断面図、第７図は非横断くし型磁化装置の側
面図と線ee′（第９図）に沿う部分断面図、第８
図はストリツプの近傍が可動な積層体を有する横
断磁化のためのくし型装置の下部を示す断面図、
第９図は第７図に示す装置の平面図、第１０図は
ストリツプの磁化状態を例示した図である。 １……主磁石、２……極片、３……ストリツ
プ、４……底部、５……保持具、６……空隙、７
……軸、８……界磁石、９……中間磁石、１１…
…走行軸。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 平行な広い面を合わせて重ねた平板によつて
   構成される少なくとも１個の積層体であつて、高
   保磁磁界を有する永久磁石からなる主磁石平板１
   と軟磁性材料でできた極片平板２とを交互に重
   ね、前記主磁石平板１は広い面に垂直な方向に磁
   化成分を有しかつ同一の極片平板２に隣接する２
   枚の主磁石平板の磁化成分が互いに反対方向を有
   している前記積層体の近傍を、板状もしくはスト
   リツプ状の硬磁性材料部材３を前記極片平板２の
   広い面に平行な方向に走行させることにより該硬
   磁性材料部材を多磁極に磁化させる方法。 ２ 平行な広い面を合わせて重ねた平板によつて
   構成される２個の積層体であつて、高保磁磁界を
   有する永久磁石からなる主磁石平板１と軟磁性材
   料でできた極片平板２とを交互に重ね、前記主磁
   石平板１は広い面に垂直な方向に磁化成分を有し
   かつ同一の極片平板２に隣接する２枚の主磁石平
   板の磁化成分が互いに反対方向を有している前記
   ２個の積層体を、それぞれの主磁石平板１および
   極片平板２が広い面の面方向に互いに対向するよ
   うに配置すると共に、対向する２個の主磁石平板
   １の広い面に垂直な磁化成分の方向が互いに反対
   であるように構成し、板状もしくはストリツプの
   硬磁性材料部材３を前記２個の積層体の間に形成
   される空隙に沿つて前記極片平板２の広い面に平
   行な方向に走行させることにより該硬磁性材料部
   材を多極磁化させる装置。 ３ 特許請求の範囲第２項記載の装置において、
   前記主磁石平板１がコバルト希土類型の合金製で
   あることを特徴とする前記装置。 ４ 特許請求の範囲第２項または第３項のいずれ
   か１項に記載する装置において、前記極片平板２
   が軟鉄製もしくは鉄コバルト合金製であることを
   特徴とする前記装置。 ５ 特許請求の範囲第２項から第４項までのいず
   れか１項に記載する装置において、積層された前
   記極片平板２の全てもしくは一部が、前記硬磁性
   材料部材３の近傍で狭くなつた部分を有すること
   を特徴とする前記装置。 ６ 特許請求の範囲第５項に記載する装置におい
   て、前記狭くなつた部分が台形をした小さな底部
   ４となるように形成されたことを特徴とする前記
   装置。 ７ 特許請求の範囲第２項から第４項までのいず
   れか１項に記載の装置において、前記極片平板２
   の周囲が円形であり、この極片平板が軸７を中心
   として可動であることを特徴とする前記装置。 ８ 特許請求の範囲第７項記載の装置において、
   前記主磁石平板１と前記極片平板２が同一の外径
   を有することを特徴とする前記装置。 ９ 特許請求の範囲第７項に記載する装置におい
   て、前記極片平板２の内径が前記主磁石平板１の
   内径より大きいことを特徴とする前記装置。 １０ 特許請求の範囲第２項から第９項までのい
   ずれか１項に記載する装置において、前記極片平
   板２が積層体の周囲に配置された少くとも１個の
   界磁永久磁石８に対して軟磁性材料製の装置を介
   して結合されもしくは直接接触され、この界磁永
   久磁石の磁化方向が前記硬磁性材料部材３の走行
   軸１１と同一の方向の成分を有していることを特
   徴とする前記装置。 １１ 特許請求の範囲第１０項に記載の装置にお
   いて、各々の静止した前記極片平板２の一部を２
   個の主磁石平板１と結合した中間磁石９と置き変
   え、この中間磁石を前記硬磁性材料部材３の走行
   方向１１に対して積層体の前方と後方に交互に配
   置し、前記中間磁石９の磁化方向が前記硬磁性材
   料部材３の走行軸１１と反対方向の成分を有する
   ようにしたことを特徴とする前記装置。