(57)【要約】【課題】着磁装置を、小型軽量かつ瞬時動作型であって、抵抗値の高い着磁コイルにも対応できるようにする。【解決手段】瞬時作動型着磁装置１は、商用交流電源２に接続される電源線Ｌ１、Ｌ２と、コンデンサー１６と、電源線Ｌ０からコンデンサー１６に通じる電流を許容する第１の整流素子１７と、コンデンサー１６から電源線Ｌ１に通じる電流を許容する第２の整流素子１８とを含む充電回路１１と、電源線Ｌ１からコンデンサー１６に通じる電流を制御する第１のスイッチ素子１９と、コンデンサー１６から電源線Ｌ０に通じる電流を制御する第２のスイッチ素子２０とを含む放電回路１２と、放電回路１２に接続される着磁コイル１３と、放電回路１２を流れる電流が所定レベルを超えたときに作動する遮断器１４と、電源線Ｌ０、Ｌ１の電圧レベルに基づいてスイッチ素子１９、２０に制御信号を供給する位相制御回路１５とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用交流電源に接続される一対の電源線と、
コンデンサーと、前記電源線の一方から前記コンデンサーに通じる電流を許容する第１の整流素子と、前記コンデンサーから前記電源線の他方に通じる電流を許容する第２の整流素子とを含む充電回路と、
前記電源線の他方から前記コンデンサーに通じる電流を制御する第１のスイッチ素子と、前記コンデンサーから前記電源線の一方に通じる電流を制御する第２のスイッチ素子とを含む放電回路と、
前記放電回路に接続される着磁コイルと、
前記放電回路を流れる電流が所定レベルを超えたときに作動する遮断器と、
前記電源線の電圧レベルに基づいて前記第１、第２のスイッチ素子に制御信号を供給する位相制御回路とを備えることを特徴とする瞬時作動型着磁装置。
【請求項２】
前記位相制御回路は、操作スイッチを備えることを特徴とする請求項１に記載の瞬時作動型着磁装置。
【請求項３】
前記着磁コイルは磁気ヨークに巻設されており、前記磁気ヨークに生じさせた磁気によって磁性材料を着磁することを特徴とする請求項１又は２に記載の瞬時作動型着磁装置。
【請求項４】
前記第１、第２のスイッチ素子はいずれも電界効果トランジスターからなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の瞬時作動型着磁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性材料を着磁するための着磁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
着磁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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３３２４２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、着磁コイルの抵抗が高い場合、その着磁コイルに高い電圧を印加する必要がある。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圧を高くするために直流電源を高電圧化すると、装置が大型化してしまうという問題があった。この点を、図５（ａ）、（ｂ）を参照しながら具体的に説明する。
【０００５】
図５（ａ）は、従来技術による他の着磁装置の構成を示す回路図、（ｂ）はその着磁装置の外観を示す全体斜視図である。
この着磁装置１００は、商用交流電源２を制御する第１のスイッチ１０１と、昇圧トランス１０２と、複数のダイオードからなる整流回路１０３と、整流回路１０３で整流されたあとの直流電流によって充電されるコンデンサー１０４と、コンデンサーの放電電流を制御する第２のスイッチ１０５と、コンデンサー１０５の放電電流が通じる着磁コイル１３とを備えている。着磁コイル１３は、多極磁石を着磁するための磁気ヨーク３１に巻設されている。磁気ヨーク３１の極数が多いほど、そこに巻設される金属線は細いものになり、着磁コイル１３の抵抗値は高くなる。そのためコンデンサー１０５の充電電圧、すなわち大型の昇圧トランス１０２を用いてその出力電圧を高くする必要がある。また充電電圧を高くすると充電電流は小さくなるのでコンデンサー１０５の充電時間も長くなる。
【０００６】
そして大型トランス等を収容するため電源装置１００の筐体も大型になる。その結果、着磁作業用に広いスペースが必要になる等の不便があった。
【０００７】
これに対して本発明は、小型軽量かつ瞬時動作型であって、抵抗値の高い着磁コイルにも対応できる瞬時作動型着磁装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による瞬時作動型着磁装置は、商用交流電源に接続される一対の電源線と、コンデンサーと、前記電源線の一方から前記コンデンサーに通じる電流を許容する第１の整流素子と、前記コンデンサーから前記電源線の他方に通じる電流を許容する第２の整流素子とを含む充電回路と、前記電源線の他方から前記コンデンサーに通じる電流を制御する第１のスイッチ素子と、前記コンデンサーから前記電源線の一方に通じる電流を制御する第２のスイッチ素子とを含む放電回路と、前記放電回路に接続される着磁コイルと、前記放電回路を流れる電流が所定レベルを超えたときに作動する遮断器と、前記電源線の電圧レベルに基づいて前記第１、第２のスイッチ素子に制御信号を供給する位相制御回路とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明による瞬時作動型着磁装置は、コンデンサーの充電待ち時間が、商用交流電源の１サイクル以下であり、着磁処理を迅速に行える。また着磁コイルに商用交流電源の最大電圧レベルを印加した場合よりも大電流を流すことができる。よって抵抗値の高い着磁コイルにも対応できる。また変圧トランス等の大型部品を用いていないので、小型軽量な装置として構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】着磁装置の構成の一例を示す回路図である。
【図２】着磁装置の構成の他例を示す回路図である。
【図３】着磁装置の基本動作を示す波形図である。
【図４】着磁装置の外観の一例を示す斜視図である。
【図５】（ａ）は従来の着磁装置の構成の一例を示す回路図、（ｂ）はその外観の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る瞬時作動型着磁装置の回路構成を説明する。
図１は、着磁装置の構成の一例を示す回路図である。
【００１２】
着磁装置１は回路図Ｇ１に示すように、商用交流電源２に接続される一対の電源線Ｌ０、Ｌ１と、充電回路１１、放電回路１２と、着磁コイル１３と、遮断器１４と、位相制御回路１５を備えている。
【００１３】
商用交流電源２は、一般的な１００Ｖ又は２００Ｖ、５０／６０Ｈｚの交流を想定しているが、着磁装置１はそのいずれにも対応できる。
【００１４】
充電回路１１は、コンデンサー１６を充電するための回路であって、コンデンサー１６と、電源線Ｌ０からコンデンサー１６に通じる電流を許容する第１の整流素子１７と、コンデンサー１６から電源線Ｌ１に通じる電流を許容する第２の整流素子１８とを含んでいる。整流素子１７、１８としてダイオードを用いることができる。
【００１５】
放電回路１２は、コンデンサー１６から放電するための回路であって、電源線Ｌ１からコンデンサー１６に通じる電流を制御する第１のスイッチ素子１９と、コンデンサー１６から電源線Ｌ０に通じる電流を制御する第２のスイッチ素子２０とを含んでいる。スイッチ素子１９、２０は、電界効果トランジスター（ＦＥＴ）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、サイリスタ、リレー素子等を用いることができる。
【００１６】
着磁コイル１３は、磁気ヨークに巻設された、あるいは空芯のコイルであって、磁性材料を着磁するための磁気を発生される要素である。着磁コイル１３は、スイッチ素子１９、コンデンサー１６、スイッチ素子２０からなる電路のどの部分に接続されてもよい。着磁コイル１３には逆電圧ショート用のダイオード２２、あるいは逆電圧吸収用のＣＲスナバ回路（図示なし）を並列接続するとよい。
【００１７】
遮断器１４は、放電回路１２を流れる放電電流が所定レベルを超えたときに作動する（電流を遮断する）要素である。遮断器１４は、ブレーカー、ヒューズ等を用いることができる。ただし着磁装置１を繰り返し使用する場合には、手動復帰式ブレーカーが利便である。
【００１８】
位相制御回路１５は、電源線Ｌ０、Ｌ１の電圧レベル（位相）に基づいてスイッチ素子１９、２０に制御信号を供給する構成であれば、具体的な回路構成は特に制限されない。要するに位相制御回路１５は、電源線Ｌ０、Ｌ１がコンデンサー１６を充電する位相状態の間はスイッチ素子１９、２０をオフ状態にし、それとは逆の位相状態になったときにスイッチ素子１９、２０をオンになるような制御信号を出力する回路であればよい。位相制御回路１５には、操作スイッチ２１を設けるとよい。
【００１９】
位相制御回路１５は、例えばＡＤ変換器等を用いたマイコン回路とし、電源線Ｌ０、Ｌ１の電圧レベルを計測してスイッチ素子１９、２０への制御信号を出力してもよい。あるいは位相制御回路１５は、複数の抵抗器による分圧回路とし、電源線Ｌ０、Ｌ１間を分圧してスイッチ素子１９、２０への制御信号を生成してもよい。
【００２０】
図２は、着磁装置の構成の他例を示す回路図である。図１に示した着磁装置１に共通する要素には同一の参照符号を付けて説明を省略する。
【００２１】
回路図Ｇ２に示すように、放電回路１２は、スイッチ素子１９、２０としてＰチャネル電界効果トランジスター、Ｎチャネル電界効果トランジスターを用いている。具体的には、高耐圧型のパワーＭＯＳＦＥＴ（エンハンスメント型）を用いるとよい。
【００２２】
遮断器１４は、ブレーカーによって構成されており、着磁コイル１３とコンデンサー１６との間に配置されている。
【００２３】
位相制御回路１５は、抵抗器２３〜２６からなる分圧回路として構成されており、抵抗器２４、２５の中間点に操作スイッチ２１が設けられている。操作スイッチ２１は操作されている間のみ閉じるモーメンタリ型である。操作スイッチ２１が閉じている間、Ｃ点（スイッチ素子１９への制御信号）、Ｄ点（スイッチ素子２０への制御信号）に、電源線Ｌ１、Ｌ２を分圧した電圧レベルが発生する。Ｃ点の電圧レベルは、電源線Ｌ１を基準として、スイッチ素子１９のソース・ゲート間最大定格電圧の範囲内とすべきであるが、この電圧レベルを調節することで、スイッチ素子１９がオンになるタイミングを自由に設定できる。Ｄ点に発生させる電圧レベルについても同様である。作動ランプ２８は操作スイッチ２１が閉じられている間、すなわち位相制御回路１５が作動している間点灯する。作動ランプ２７は必須ではないので省略してもよい。また電源線Ｌ１、Ｌ２が商用交流電源２に接続されているときに点灯する電源ランプ２８を設けてもよい。
【００２４】
図３は、着磁装置の基本動作を示す波形図である。この波形図Ｇ３を参照しながら、図２に示した着磁装置１の基本動作を説明する。波形図Ｇ３には、電源線Ｌ１の電圧レベル、Ａ〜Ｄ点の電圧レベル、操作スイッチ２１の開／閉状態、遮断器１４の開／閉状態、作動ランプ２７の点灯／消灯状態、電源ランプ２８の点灯／消灯状態を示している。
【００２５】
商用交流電源２としては１００Ｖ交流を想定している。つまり電源線Ｌ０は常に０Ｖ（接地）、電源線Ｌ１には−１４１Ｖから+１４１Ｖの交流電圧が供給される。電源線Ｌ０、Ｌ１は商用交流電源２に予め接続されており、電源ランプ２８は点灯した状態である。
【００２６】
まず着磁装置１に対する作業者の操作等について説明する。作業者は任意のタイミングで着磁コイル１３に磁性材料をセットする。そして操作スイッチ２１を閉じ、すると直ちに作動ランプ２７が点灯し、その直後に遮断器１４が作動する。遮断器１４が作動したときには既に着磁は完了しているので、着磁コイル１３から磁性部材を取り出せばよい。
【００２７】
波形図Ｇ３では、時刻Ｔ１に、操作スイッチ２１が閉じられ、これによって作動ランプ２７が点灯している。このとき以降、Ｃ点（スイッチ素子１９への制御信号）、Ｄ点（スイッチ素子２０への制御信号）に、電源線Ｌ１、Ｌ２を分圧した電圧レベルが発生する。
【００２８】
時刻Ｔ２にコンデンサー１６の充電が完了している。充電回路１１は、電源線Ｌ０に０Ｖから−１４１Ｖが印加される間（０°〜９０°）にコンデンサー１６を充電する。つまりコンデンサー１６の充電時間は、商用交流電源２の半サイクルよりも短いので、着磁処理が迅速に行える。コンデンサー１６の充電後、Ａ点、Ｂ点の電圧レベルはそれぞれの０Ｖ、−１４１Ｖになる。
【００２９】
時刻Ｔ３（１８０°）に、Ｃ点、Ｄ点の電圧レベルは０Ｖになる。時刻Ｔ３を過ぎたあと、Ｃ点と電源線Ｌ１との電圧差、Ｄ点と電源線Ｌ０との電圧差がスイッチ素子１９、２０の閾値電圧を超えた時点で、スイッチ素子１９、２０はオンになり始める。ただしオンになり始めた時点では、スイッチ素子１９、２０はまだ抵抗値が高く、更に時間経過した時刻Ｔ４（１８０°〜２７０°の間）でこれらの抵抗値は十分に低くなる。
【００３０】
スイッチ素子１９が抵抗値の低いオンになれば、Ｂ点の電圧レベルは−１４１Ｖから電源線Ｌ１の電圧レベルまで一気に上昇し、これに伴って、Ａ点の電圧レベルは、電源線Ｌ１の電圧レベル＋１４１Ｖ近くまで上昇する。一方スイッチ素子２０もまたオンであるから、着磁コイル１３には、そのＡ点の電圧レベルが印加されることになる。つまり着磁コイル１３には、商用交流電源の最大電圧レベル、つまり１４１Ｖを印加した場合よりも大電流が流れる。波形図では、着磁コイル１３に印加される電圧レベルの範囲を斜線によって示している。
【００３１】
時刻Ｔ５に、遮断器１４が、放電回路１２を流れる放電電流が所定レベルを超えたことによって作動している。遮断器１４が作動するタイミングは、放電電流が最大値になるタイミング直後になるように、遮断器１４の容量等によって適切に設定しておく必要がある。時刻Ｔ５以降、Ｂ点の電圧レベルは、整流素子１８の作用によって、電源線Ｌ１の電圧レベルと共に低下していく。またＡ点の電圧レベルは、コンデンサー１６の作用によって、Ｂ点の電圧レベルと共に０Ｖまで低下していく。
【００３２】
時刻Ｔ６に操作スイッチ２１が開かれている。これによって作動ランプ２７が消灯している。そしてＣ点、Ｄ点の電圧レベルは、電源線Ｌ１、Ｌ２の電圧レベルに戻っている。
【００３３】
前記のように着磁装置１は、操作スイッチ２１を操作すれば瞬時に作動して磁性体を着磁する（商用交流電源の１サイクル以内）。また着磁コイル１３に商用交流電源の最大電圧レベルを与えたときよりも大電流を流すことができる。よって例えば複雑な形状に磁気ヨークに巻設されている細い金属線からなる、つまり抵抗値が高い着磁コイル１３にも対応できる。もちろん空芯コイルにも対応できる。空芯コイルの場合、その中空部に磁性材料をセットして着磁を行えばよい。また着磁装置１は構成部品が少ないので消費電力も小さい。昇圧トランス等の大型部品を用いていないので、小型軽量なポータブル装置として構成できる。
【００３４】
図４は、着磁装置の外観の一例を示す斜視図である。着磁装置１は、例えば３０×３０×３０センチ程度の筐体２９を用いており、上面に遮断器１４の操作レバー１４ａ、操作スイッチ２１の押ボタン２１ａ、作動ランプ２７が設けられている。また右側面からプラグ付きの電源線Ｌ１、Ｌ２と、着磁コイル１３用のリード線３０が導出されている。この着磁装置１の重量は数キロ程度である。
着磁コイル１３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２９の極間に巻設されている。この磁気ヨーク３１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。磁気ヨーク３１が多極になるほど、極間に巻設される金属線が細くなるので、着磁コイル１３の抵抗値は高くなる。磁性材料３はホイール形状であって、磁気ヨーク３１と抑え治具３２との間に挟んだ状態で着磁される。
【符号の説明】
【００３５】
１            着磁装置
２            商用交流電源
Ｌ０、Ｌ１    一対の電源線
１１          充電回路
１２          放電回路
１３          着磁コイル
１４          遮断器
１５          位相制御回路
１６          コンデンサー
１７          第１の整流素子
１８          第２の整流素子
１９          第１のスイッチ素子
２０          第２のスイッチ素子
２１          操作スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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