WO2015056324A1

WO2015056324A1 - 簡易着磁装置

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Publication number: WO2015056324A1
Application number: PCT/JP2013/078185
Authority: WO
Inventors: 秀雄中庄谷
Original assignee: 秀雄中庄谷
Priority date: 2013-10-17
Filing date: 2013-10-17
Publication date: 2015-04-23

Abstract

本発明は、高額で大掛かりな装置であり被着磁体を安易に着磁することはできず、その機材を完備しているところでなければ着磁できない従来の問題点を解決するためのものである。家庭用電源（商用電源）で簡単に着磁できる、簡易着磁装置を提供することを課題としている。その構成は、筒状に巻回されたコイル１とスイッチ２とブレーカー３とを直列に接続し、ダイオードブリッジ回路４を介して家庭用電源（商用電源）と接続する。スイッチ２を閉路することで、ダイオードブリッジ回路４により整流された電流で筒状コイル１を励磁して着磁することができる。短時間で効率的に着磁でき、過電流によりケーブルなどが過熱することなく、筒状コイル内に配置した被着磁体を簡易に着磁できる。

Description

簡易着磁装置

本発明は、被着磁体を着磁できる簡易着磁装置に関するものである。

従来、例えば鋼鉄を着磁するには、コンデンサー式着磁器が一般的である。この装置では、商用電源を用いてコンデンサー内部に充電し、着磁ヨークに瞬間的に大電流をコンデンサーから供給することで着磁するものである。

また、簡易に着磁を行う装置として特許文献１に開示の技術が開示されている。

特許第４７５６２８７号公報

しかしながら、上記背景技術に開示した装置は、高額で大掛かりな装置であり、簡易に着磁を行うことができる装置ではない。こうした装置を完備しているところでなければ被着磁体を着磁することはできない。

　また、特許文献１に開示されている簡易着磁装置では、着磁の際、電流の方向を特定することができず、効率的な着磁を行うことができないという課題があった。

そこで本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、高額で大掛かりな装置は必要とせず、家庭用電源（商用電源）などを使用して簡易に着磁できる簡易着磁装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明はつぎのような構成を採用した。すなわち、筒状に巻回されたコイルと、スイッチと、ブレーカーと、を直列に接続した着磁本体部と、着磁本体部に整流された電流を供給する整流器とを備えて構成される。スイッチを閉路してからブレーカーが遮断するまでの期間に、整流器により整流された電流をコイルに流すことでコイルを励磁し、コイル内に配置した被着磁体を着磁する。

本発明に係る簡易着磁装置は、スイッチを閉路することで、コイルに整流された電流を流しコイルを励磁して内部に磁界を発生させて、コイル内に配置された被着磁体を着磁することができる。この場合、過電流を感知するブレーカーの働きで電流経路を遮断するようにした為、コイルに電流が流れるのはスイッチを閉路してからブレーカーが遮断するまでの期間に限定される。このため、過電流によるケーブルや素子などの損傷や電源の損傷といった不具合は発生しない。また、投入される電源が家庭用電源（商用電源）等の交流電源であったとしても、コイルへは整流された電流が流れるので、コイルの励磁を所定の方向に維持でき、コイル内部の被着磁体を効率よく着磁することができる。

本発明の第１実施形態の簡易着磁装置を例示する回路図である。コイルの軸方向に沿った断面図である。コイルに被着磁体を配置した様子を示す図である。本発明の第２実施形態の簡易着磁装置を例示する回路図である。

図１に示す第１実施形態では、１は筒状に巻回されたコイルであり、ブレーカー３の２次側にスイッチ２と共に直列に接続されている。４は整流器である。ここでは、ダイオード素子をブリッジ状に接続したダイオードブリッジ回路４を例示する。ダイオードブリッジ回路４の入力端には家庭用電源（商用電源）に代表される交流電源５が接続され、出力端がブレーカー３の１次側に接続されている。ダイオードブリッジ回路４の出力端は、ブレーカー３、スイッチ２、筒状コイル１に直列に接続されている。筒状コイル１は図２に示すように有底筒状のボビン１ａに巻回されている。

図３に示すように、被着磁体はボビン１ａ内に配置される。図３では、被着磁体として例えば鋼鉄の棒６を配置している。スイッチ２を閉路することで鋼鉄の棒６を着磁することができる。すなわち、スイッチ２を閉路することで、筒状コイル１、スイッチ２、およびブレーカー３を備える着磁本体部と、ダイオードブリッジ回路４とが直列に接続された電流経路が閉路される。これにより、ダイオードブリッジ回路４の入力端に接続されている交流電源５から出力される交流電圧が全波整流されて着磁本体部に給電される。ダイオードブリッジ回路４から給電される全波整流された電流に応じて、筒状コイル１には大きな電流が流れて励磁され筒状コイル１内に磁界が発生し、鋼鉄の棒６が着磁される。

ここで、鋼鉄の棒６は、自らが有するＢＨ特性における飽和磁束密度を超える磁界が与えられれば永久磁石として充分に磁化されるのであって、磁化の程度は飽和磁束密度を超える時間の長短には影響されない。着磁本体部とダイオードブリッジ回路４とで構成される電流経路は、ダイオードブリッジ回路４のダイオード、筒状コイル１、スイッチ２、およびブレーカー３である。各々の素子および互いを結線する配線が有する抵抗分は僅少であるため、ダイオードブリッジ回路４により全波整流された電圧により電流経路に給電される整流電流は急峻に増大する。したがって、筒状コイル１に流れる電流が、鋼鉄の棒６の飽和磁束密度を超える磁界を励磁するまでに増加する時間は短時間である。ブレーカー３が電流経路を遮断する条件を、この電流以上としておけば、鋼鉄の棒６などの被着磁体を確実に着磁できると共に、着磁に必要な電流が仮に大きな電流であったとしても通電時間を短時間とすることができ、過電流による損傷を生ずることはない。

　また、鋼鉄の棒６などの被着磁体を着磁するには、所定の方向への磁界が必要になる。逆方向への磁界は、それまでに着磁された磁化を消磁する作用を奏するからである。本第１実施形態では、ダイオードブリッジ回路４により交流電源５から出力される交流電圧を全波整流する。このため、筒状コイル１には整流された電流が流れ、所定の方向への磁界が励磁されることとなる。既に着磁された磁化が消磁動作により減殺されてしまうといったおそれはなく、効率的に着磁を行うことができる。

以下に具体例を示す。例えば、ボビン１ａの内径が２５ｍｍ、長さが１６０ｍｍで、直径１．６ｍｍの銅製の単線を４重巻きした筒状コイル１を使用した。ここで、スイッチ２は、１１０Ｖ１０Ａの容量を有する手動操作自動復帰ａ接点型の押しボタンスイッチである。ブレーカー３は、許容電流が１０Ａのものであり、ダイオードブリッジ回路４は、１５Ａの許容電流を有するものである。これらの構成により、太さ１０ｍｍ長さ１５０ｍｍの鋼鉄製の六角レンチを配置して着磁を試みた。重さ３グラムのクリップを、６８個吸着できる強力な磁石になった。又、鉄製の壁面に、六角レンチが張り付いた状態を、保持することもできるようになった。

筒状コイル１のボビン１ａに巻回される配線は、直径１．６ｍｍの銅製の単線でも良いし、同程度の許容電流をもったより線を使用してもよい。しかしながら、より線の場合は、同許容電流の単線と比べて断面積が大きくなるために、同巻き数でも体積が大きくなることがある。軽量かつ小型化するためにも直径１．６ｍｍ程度の銅製の単線を使用することが望ましい。また、巻き数は４重巻きでなくとも良い。３重巻き以下であっても５重巻き以上であってもよい。但し、巻きつけた線間に隙間があると着磁する力は弱まるので、隙間無く巻きつけることが望ましい。又、重ねる巻き数を増やしても着磁される効果は飽和する傾向にある。本例示では、筒状コイル１は４重巻き程度が望ましい。

スイッチ２は、１１０Ｖ１０Ａ程度の容量か、それを超える片切スイッチなどの手動復帰スイッチを使用しても、筒状コイル１内の被着磁体を着磁することは可能だが、スイッチ２が閉路状態の時にブレーカー３を手動で復帰させる誤操作があった場合、ブレーカー３、その他の素子、配線などが過電流により破損又は焼損してしまう恐れがある。このため、手動操作自動復帰ａ接点型の押しボタンスイッチであることが望ましい。尚、許容電流が１１０Ｖ１０Ａを超える容量を有する手動操作自動復帰ａ接点型の押しボタンスイッチを使用してもよい。しかしながら、なるべく軽量で小型化されたもののほうが持ち運びにかさばらないので、１１０Ｖ１０Ａ程度の容量を持つスイッチ２が望ましい。

ブレーカー３は、筒状コイル１に大きな電流を流し、着磁に必要な電流を超える過電流に反応して電流経路を遮断し、素子や配線を損傷から守る部品であるが、動作電流が１０Ａ未満のブレーカーを用いた場合、筒状コイル１に流れる電流が十分ではなく、充分な着磁を行うことができないおそれがある。又、動作電流が１０Ａを超えるブレーカーを使用した場合は、１０Ａ程度の容量をもったブレーカーを使用する場合と、ほぼ同等の磁力をもったものに着磁できるが、動作電流が大きすぎるため、連続して使用するとブレーカーそのものが破損してしまう場合があり望ましくない。又、上記記載のブレーカーをヒューズに変更しても同様であるが、１回の使用ごとにヒューズを交換しなければいけないため、手間がかかり不経済であることが多い。ブレーカー３の許容電流は１０Ａ程度が望ましく、破損することなく連続使用で着磁することが可能である。

ダイオードブリッジ回路４は、許容電流が１５Ａを超えるものを使用してもよいが、１５Ａ程度の許容電流を有するものであれば、ブレーカー３が電流経路を遮断するまでの大きな電流でも損傷することなく安価で望ましい。

図４に示す第２実施形態では、第１実施形態に例示した簡易着磁装置の構成にツェナーダイオード７を追加接続した構成である。ツェナーダイオード７以外の構成については、第１実施形態と同様であるため、第１実施形態の場合と同様の符号を付し、以下での説明は省略する。

ツェナーダイオード７は、ダイオードブリッジ回路４の出力端に直列に接続されているブレーカー３、スイッチ２、筒状コイル１を備える電流経路に直列に挿入されて接続される。図４では、ブレーカー３とスイッチ２との間に接続される場合を例示したが、電流経路上であればどこに挿入しても同様の作用効果を奏する。

　ダイオードブリッジ回路４の出力端のうち、ダイオードブリッジ回路４を構成するダイオード素子のカソード端子が接続されている端子、すなわち整流された電圧のうち高電圧が出力される端子側にツェナーダイオード７のカソード端子が接続され、ダイオード素子のアソード端子が接続されている端子、すなわち整流された電圧のうち低電圧が出力される端子側にツェナーダイオード７のアノード端子が接続される。これにより、ダイオードブリッジ回路４により整流された電圧により、ツェナーダイオード７は常に逆バイアスが印加される。

　ここで、逆バイアスが印加されたツェナーダイオード７は、所定の電圧（降伏電圧）を上回るとアバランシェ降伏現象が生じることが知られている。アバランシェ降伏現象により、素子の端子間抵抗が非常に小さな値を示して急激に電流が流れることが知られている。

　これにより、電流経路に流れる整流電流は、ダイオードブリッジ回路４で整流された電圧がツェナーダイオード７の降伏電圧を超えることに応じて流れることとなる。ダイオードブリッジ回路４により全波整流された電圧の所定の位相で整流電流が流れ、着磁を行う際の電流条件を再現性よく一致させることができる。着磁に必要な飽和磁束密度に対応する磁場を励磁する電流域で電流経路に電流を流すことができ、より小さな電流域では電流を遮断することができる。不要な電流を遮断することができ、消費電力を低減することができる。

　以上、説明したように本願に係る実施形態によれば、スイッチ２の閉路により、ダイオードブリッジ回路４を介して全波整流された電流が給電される。全波整流された電流であるため、着磁に必要な磁界の方向は所定の方向に維持されており、効率的に着磁を行うことができる。また、電流経路の抵抗分は僅少であるため、筒状コイル１に給電される電流は急峻に増大して鋼鉄の棒６の飽和磁束密度を超える磁界を励磁することができる。短時間で充分に着磁することができると共に、通電時間も短時間であるため、筒状コイル１、スイッチ２、ブレーカー３、ダイオードブリッジ回路４、およびこれらを接続する配線に過電流による損傷をもたらすことはない。交流電源として家庭用電源（商用電源）を使用して簡易に着磁を行うことができる。

　また、電流経路にツェナーダイオード７を備えていれば、家庭用電源（商用電源）の所定の位相で筒状コイル１に整流電流を流すことができ、不要な電流域での電流を遮断して消費電力の低減を図ることができる。同時に再現性よく着磁を行うことができる。

　尚、本願に開示される技術は前記実施形態に限定されるものではなく、趣旨を逸脱しない範囲内での種々の改良、変更が可能であることは言うまでもない。
　例えば、本実施形態では、整流器としてダイオードブリッジ回路４を使用し、全波整流された電流を着磁本体部に給電する場合を例示して説明したが、本願はこれに限定されるものではない。半波整流、所定の電流値を有する直流電流など、電流の方向が反転せず所定の方向に維持される態様であればよい。したがって、ダイオードブリッジ回路４に代えて、半波整流回路やＡＣ／ＤＣコンバータ回路など、整流作用のある回路構成であれば適宜選択することができることは言うまでもない。
　また、筒状コイル１の形状も実施形態に記載したものに限定されるものではない。例えば実施形態では、ボビン１ａが有底筒状である場合を例に説明したが、底のないボビンを使用することもできる。
　また、実施形態に記載した各素子の定格は例示のために記載したに過ぎない。着磁すべき被着磁体の特性に応じて適宜に電流定格などを調整することで対応するものである。定格を調整する場合には、単独の素子で定格を確保する場合の他、複数の素子を使用して定格を確保することも可能である。
　また、入力される交流電源５は、家庭用電源（商用電源）に限定されるものではない。各種の電源を使用することが可能であることは言うまでもない。
本発明に係る簡易着磁装置は、電気の分野で、筒状コイル１、スイッチ２、ブレーカー３、ダイオードブリッジ回路４で構成することが可能で、被着磁体を家庭用電源を用いて簡易に着磁でき、特別な電源装置を必要とせず、安価で簡素化したものである。
また、第２実施形態では、ツェナーダイオード７を１つ備える構成を例示しているが本願はこれに限定されるものではない。例えば、ツェナーダイオード７を直列に多段に接続すれば、筒状コイル１に整流された電流を流す際のダイオードブリッジ回路４の出力端からの整流電圧を、所望の電圧値に設定することが可能である。また、電流定格に応じて、ツェナーダイオード７の定格を適宜に選択することなどは言うまでもない。

１筒状コイル
２スイッチ
３ブレーカー
４ダイオードブリッジ回路
５交流電源
６鋼鉄の棒
７ツェナーダイオード

Claims

内方に被着磁体が配置される筒状に巻回されたコイルと、スイッチと、ブレーカーと、を直列に接続した着磁本体部と、
前記着磁本体部に整流された電流を供給する整流器とを備え、
前記スイッチを閉路してから前記ブレーカーが遮断するまでの期間に、前記整流器により整流された電流を前記コイルに流して、前記被着磁体に着磁を行うことを特徴とする簡易着磁装置。
　前記整流器は、ダイオードブリッジ回路であることを特徴とする請求項１に記載の簡易着磁装置。