(57)【要約】  材料の磁気粘性による磁力応答時間を測定し、磁気材料の相対運動により交換された全エネルギーを測定する装置及び方法が提供される。電磁石による時間対電圧及び電流は、測定され、記録される。時間に対し対応する力は、試験材料の磁気粘性の影響を決定するために、電磁石の励磁に応答して試験材料に加えられた磁力について測定される。磁気材料の相対運動により交換されたエネルギーを測定するために試験装置も提供される。移転された機械エネルギーと電気エネルギーの実際値は、永久磁石と電磁石の相互作用により交換された全エネルギーを決定するために結合される。
2010531993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験材料に近接して第１の磁石を取り付けるステップと、
前記第１の磁石と前記試験材料との間の力を測定するために前記試験材料に対して測定装置を取り付けるステップと、
前記第１の磁石を励磁するステップと、
前記第１の磁石の励磁に応答して前記測定装置により測定された時間に対する力を記録するステップと、
前記第１の磁石の励磁に応答して前記第１の磁石を介して時間に対する電流を記録するステップとを含む、磁力応答時間を測定する方法。
【請求項２】
前記試験材料は、一部非磁化の永久磁石を有する請求項１の方法。
【請求項３】
前記一部非磁化の永久磁石は、ネオジム磁石を有する請求項２の方法。
【請求項４】
前記第１の磁石は、高速作用空気コイル電磁石である請求項１の方法。
【請求項５】
前記電磁石は、約７ｍｍの外径を有するコイルを形成する１．５ｍｍの直径の絶縁銅線の８個のターンを有する請求項４の方法。
【請求項６】
前記第１の磁石は、前記試験材料に近接して取り付けられた電磁石を有する請求項１の方法。
【請求項７】
前記第１の測定装置は、フォース・ゲージを有する請求項１の方法。
【請求項８】
前記第１の磁石は、前記第２の磁石に対し固定状態にある請求項１の方法。
【請求項９】
前記第１の磁石は、電磁石を有し、前記電磁石を励磁するステップは、
電圧値を有する直流電圧源、抵抗値を有する抵抗及び第１のスイッチを前記電磁石の端子間に直列接続するステップと、
前記第１のスイッチを開放位置から閉成位置へ循環動作させるステップとを含む請求項１の方法。
【請求項１０】
前記時間に対する電流は、
前記抵抗の両端間にオシロスコープを接続するステップと、
前記抵抗の両端間の電圧を測定するステップと、
その抵抗値により前記電圧を分割するステップと、
により測定される請求項９の方法。
【請求項１１】
前記時間に対する力は、
前記フォース・ゲージを前記オシロスコープに接続するステップと、
前記フォース・ゲージにより前記オシロスコープに出力された力信号を測定するステップと、
により測定される請求項１０の方法。
【請求項１２】
前記直流電圧源の極性を反転するステップと、
前記第１のスイッチを開放位置から閉成位置へ循環動作させるステップと、
吸引性と反発性の磁気相互作用が等しいということを示すために時間に対する力及び時間に対する電流の記録を繰り返すステップと、
を含む請求項９の方法。
【請求項１３】
前記第１のスイッチを閉成するステップと、
リレーを前記直流電圧源と直列接続するステップと、
パルス発生器を前記リレーに接続するステップと、
パルス列を前記パルス発生器を前記リレーに印加して前記パルス列が繰り返し前記リレーを付勢するステップとにより前記電磁石を繰り返し励磁することを含む請求項９の方法。
【請求項１４】
前記電磁石を繰り返し励磁する前に前記時間に対する電流及び前記時間に対する力を測定するステップと、
前記電磁石を繰り返し励磁した後に前記時間に対する電流及び前記時間に対する力を測定するステップとを更に含む請求項１３の方法。
【請求項１５】
磁気材料の相対運動により交換されるエネルギーの測定方法であって、
回転軸を有するディスクに永久磁石を取り付けるステップと、
その回転軸の周りに一定速度で前記ディスクを回転させるステップと、
前記円形路の近接して受動電磁石を取り付けるステップと、
この円形路の周りの前記永久磁石の角度変位に対する前記電磁石に誘導される電流を測定するステップと、
前記円形路の周りの前記永久磁石の角度変位に対する前記ディスクのトルクを測定するステップと、
前記測定されたトルクと前記ディスクの速度の関数として交換された機械エネルギーを計算するステップと、
前記測定された電流と前記ディスクの速度の関数として交換された電気エネルギーを計算するステップと、
前記交換された全エネルギーの大きさを発生するために、前記計算された電気エネルギーの絶対値を前記計算された機械エネルギーの絶対値に加えるステップとを含む方法。
【請求項１６】
互いに異なる一定速度に対して、回転し、電流を測定し、トルクを測定し、機械エネルギーを計算し、電気エネルギーを計算し、及び絶対値を加えるステップを繰り返す、請求項１３の方法。
【請求項１７】
交換された前記エネルギーが前記相互作用の時間期間に関連しているということを示すために、相異なる一定速度の各々の場合に回転速度に対し交換された全エネルギーをプロットすることを更に含む請求項１６の方法。
【請求項１８】
前記ディスクの回転速度を増加させることにより前記ディスクに作用するトルクを減少させるために前記電磁石の磁気粘性を利用するステップを含む、請求項１５の方法。
【請求項１９】
前記ディスクの回転速度を増加させることによって最大磁束の点を遅らせるために前記電磁石の磁気粘性を利用するステップを含む、請求項１５の方法。
【請求項２０】
前記永久磁石は、ネオジム磁石を有する請求項１５の方法。
【請求項２１】
時間に対し前記電磁石に誘導される電流の測定は、
前記電磁石の端子間に抵抗を接続するステップと、
時間に対し前記抵抗の両端間の電圧を測定するためにオシロスコープを利用するステップと、
前記抵抗の抵抗値で前記電圧を分割するステップと、
時間関数として前記ディスクの角度位置を決定するステップとにより行われれる請求項１５の方法。
【請求項２２】
相互作用のエネルギーを減少するために磁気粘性を利用する装置であって、
永久磁石であって、この永久磁石の円形路を確立するために回転軸を有するディスクに取り付けられた永久磁石と、
前記円形路に近接して取り付けられた受動電磁石と、前記永久磁石は、強磁性のコアを有し、
複数の一定速度で前記ディスクを回転するようにしたモータと、
前記ディスクの角度位置の関数として前記電磁石を通る電流を測定するように接続された電流測定装置と、
前記ディスクの角度位置の関数として前記ディスクのトルクを測定するようにしたトルク測定装置を有する装置。
【請求項２３】
前記測定されたトルクと前記ディスクの速度の関数として交換された機械エネルギーを計算する手段と、
前記測定された電流と前記ディスクの速度の関数として交換された電気エネルギーを計算する手段と、
交換された全エネルギーの大きさを発生するために、計算された電気エネルギーの絶対値と前記計算された機械エネルギーの絶対値を共に加える手段とを更に備えた請求項２２の装置。
【請求項２４】
相互作用のエネルギーを減少するために磁気粘性を利用する装置であって、
第１の磁石であって、この第１の磁石に近接した移動路を持つ移動可能な要素に取り付けた第１の磁石と、
前記移動路に近接して取り付けられた第２の磁石と、
複数の一定速度の内の選択された速度として前記移動可能な要素に対し動きを加えるアクチュエータと、
前記移動可能な要素の位置の関数として前記第１の磁石の少なくとも一つの電気特性を測定するように接続された第１の測定装置と、
前記移動可能な要素の位置の関数として前記移動可能な要素への力を測定するようにした第２の測定装置とを含む装置。
【請求項２５】
前記移動可能な要素は、前記第１の磁石の円形路を確立するための回転軸を有するディスクを備えている、請求項２４の装置。
【請求項２６】
前記第２の測定装置は、前記ディスクの角度位置の関数として前記ディスクへのトルクを測定するようにしたトルク測定装置を有する、請求項２５の装置。
【請求項２７】
前記アクチュエータは、前記ディスクを回転するようにしたモータを有する、請求項２５の装置。
【請求項２８】
前記第１の磁石は、永久磁石であり、前記第２の磁石は、電磁石である、請求項２４の装置。
【請求項２９】
前記第１の測定装置は、前記電磁石を通る電流を測定するように接続された電流測定装置を有する、請求項２８の装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
この出願は、２００７年７月２日出願の米国仮特許出願第６０／９４７、４７４号に対する優先権を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、試験装置に関し、特に、磁気材料の磁界に関わる交換エネルギーを測定する試験装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
磁界の相互作用により交換された全エネルギーを測定することは、おそらく望ましいであろう。この交換エネルギーを測定する場合には、この交換に関わる材料の磁気粘性を説明することも望ましいであろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、材料の磁気粘性による磁力応答時間を測定すると共に磁気材料の相対運動により交換された全エネルギーを測定する装置と方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施例によれば、磁力応答時間を測定するための試験装置は、試験台に取り付けられた電磁石とフォース・ゲージに取り付けられた試験材料（ＭＵＴ）とを有していて、磁石とＭＵＴとの間に磁束鎖交が発生できるようにされている。電磁石のコイルに亘る電圧及び電流を、並びに、時間に対するフォース・ゲージまたは他の試験装置からの力の読み取り値を測定し及び記録するために、オシロスコープまたは他の試験装置が使用される。ＭＵＴに亘る磁束のステップ状の増加は、電磁石を励磁することにより生じる。磁束の結果としてＭＵＴに及ぼされる磁力は、フォース・ゲージで観察されると共にオシロスコープ上で時間の関数として観察される。
【０００６】
測定装置は、フォース・ゲージの特性応答時間を説明すると共に、ＭＵＴの渦電流の正味の影響が無視できるということを確認することにより較正される。電磁石が励磁されると、最大の磁力に達する前の経過時間は、ＭＵＴで測定される。電磁石に印加される電流の向きは、逆方向における磁界のＭＵＴに対する影響を測定するために逆転される。
【０００７】
図示の実施例では、ＭＵＴは、一部非磁化された永久磁石を有している。それ故、ＭＵＴの磁気粘性は、電磁石の強磁性のコアの粘性よりも一層大である。従って、ＭＵＴへの測定力のこの立ち上がり時間は、ＭＵＴにおける磁区の整列に必要とされる時間にほとんど原因している。電磁石を繰り返し励磁するためにリレーと組み合わせてパルス発生器を使用することができる。図示の実施例の方法及び装置は、ＭＵＴに対する反復性ある磁気相互作用の影響を示すためにパルス発生器の各サイクル時または複数のサイクルのサンプリング時に発生される立ち上がり時間及び最大力を測定するために使用することができる。
【０００８】
本発明の他の実施例によれば、磁気材料の相対運動により交換されたエネルギーを測定するための試験装置は、ディスクに取り付けた永久磁石を有している。このディスクは、永久磁石の円形路を確立するためにその回転軸の周りに回転される。受動電磁石は、永久磁石の円形路に近接して取り付けられている。電磁石に誘導される電流は、円形路の周りにおける永久磁石の対応の角度変位を得るために測定され記録される。このディスクへのトルクも、円形路の周りの永久磁石の対応の角度変位に対して測定される。電磁石における磁束密度は、この永久磁石の対応の角度変位に対する電流の関数として計算される。ディスクに移された機械エネルギーは、ディスクの与えられた角速度について永久磁石の角度変位に対する測定トルクの関数として計算される。電磁石に移転された電気エネルギーは、ディスクの与えられた角速度に対する電磁石の測定電流の関数として計算される。移転された機械エネルギーと電気エネルギーの実際値は、永久磁石と電磁石の相互作用により交換された全エネルギーを決定するために組み合わされる。
【０００９】
本発明の例示した実施例としては、相互作用に関わる磁気材料の相対速度の関数として強磁性の相互作用の実際の正味のエネルギーが変化するということを示す装置及び方法を提供する。この実施形態は、速度の関数としての実際の正味のエネルギーの変化は、相互作用に関わる材料の磁気粘性によるということを示すための装置及び方法を提供する。従って、本発明の実施例は、相互作用の速度を制御することによって磁気作用の実際のエネルギーを制御することができるということを示すために使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明の上記及び他の特徴及び利点は、添付図面に関し例示した実施例の以下の詳細な記載を見るときにより良く理解されよう。
【図１】本発明の実施例による、磁力応答時間を測定するための試験装置の図である。
【図２】本発明の実施例による磁力応答時間を測定するステップを示す処理の流れ図である。
【図３】本発明の実施例により測定された試験材料に対し異なる振幅のインパルスを印加することによって行われたリング試験の結果を示す時間対力のグラフである。
【図４】本発明の実施例により測定された、力記録における遅れ時間を示す時間対力及び電流のグラフである。
【図５】本発明の実施例により測定された、コイルの励磁により発生された磁束が原因の試験材料に加えられた反発力を示すグラフである。
【図６】本発明の実施例により測定された、コイルの励磁により発生された磁束に応答して試験材料に加えられた吸引力を示すグラフである。
【図７】本発明の実施例により測定された、反復試験で使用される材料の磁気粘性による力遅れ時間を示す時間対初期力のグラフである。
【図８】本発明の実施例により行われ及び測定された反復試験の後に得られた時間対力のグラフである。
【図９】本発明の実施例による磁気材料の相対運動により交換されたエネルギーを測定する試験装置の図である。
【図１０】本発明の実施例による磁気材料の相対運動により交換されたエネルギーを測定するステップを示す処理の流れ図である。
【図１１】本発明の実施例により測定された磁気材料の相異なる相対速度に対するディスクの角度変位対トルクを示すグラフである。
【図１２】本発明の実施例により測定されたディスクの相異なる回転速度についてディスクの角度変位対電磁石内の磁束のグラフである。
【図１３】本発明の実施例により測定されたディスクの回転速度が１  ＲＰＭである時のディスクの角度位置対トルク及び磁束のグラフである。
【図１４】本発明の実施例により測定されたディスクの回転速度が１０、０００  ＲＰＭの時のディスクの角度位置対トルク及び磁束のグラフである。
【図１５】本発明の実施例により測定されたディスクの角度位置対磁束の大きさを示すグラフである。
【図１６】本発明の実施例により測定されたディスクの回転速度の関数としてディスクの回転中に交換された機械エネルギー及び誘導された電気エネルギーの実際の合計値を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１に示した磁力応答時間を測定する装置１００は、例示的には、コア１０４と、このコア１０４の周りに配置したかなりの巻数のコイル１０６とからなる電磁石１０２を有しているかなりの数の要素からなる。電磁石１０２は、磁束にステップ状の変化を発生するために使用することができる高速動作エアー・コイル電磁石である。図示の実施例では、コイル１０６は、７ミリの外径とポリウレタンにより絶縁された１．５ｍｍの直径の８個のターンからなる。電磁石１０２は、永久磁石のような試験材料（ＭＵＴ）に対して適所に堅固に保持されている。図示の実施例では、ＭＵＴ１０８は、一部非磁化されたネオジム磁石である。ＭＵＴ１０８は、オシロスコープ１１２に接続するに適当な出力端子を有するフォース・ゲージ１１０に組み込まれた圧電力センサに取り付けられている。オシロスコープ１１２は、時間に対してＭＵＴ１０８に及ぶ力を測定し記憶する。
【００１２】
磁束にステップ状の変化を発生するために電磁石１０２は、抵抗１１４、直流電源１１６、及び第１のスイッチ１１８に直列接続されている。例示的には、抵抗１１４は、２．８オームの抵抗であり、直流電源１１６は２４ボルトの直流電池である。第２のスイッチ１２０は、例示的には、パルス発生器１２２とリレー１２４をコイル１０２に接続することによって磁束に反復性あるステップ状の変化を可能にするように設けられている。コイル１０２の電圧（Ｖ１）１２６と抵抗１１４の電圧（Ｖ２）１２８は、オシロスコープ１１２により時間に関して測定される。
【００１３】
空隙１３０は、コイル１０２とＭＵＴ１０８との間に設けられている。例示的には空隙１３０は、調整可能である。図示の実施例では、２ｍｍの一般的な空隙により、１．６ｍＴの磁束の発生がもたらされる。
【００１４】
磁力測定方法は、ステップ２００で開始する図２の処理の流れ図に関して記載する。永久磁石のようなＭＵＴは、電磁石に発生した磁束がＭＵＴに力を印加するように電磁石に近接して取り付けられる２０２。ＭＵＴは、自体に加えられた力を測定するためにフォース・ゲージに接続される２０４。電磁石は、次に励磁される２０６。力測定の結果は、フォース・ゲージから、測定された時間に対する力を記録し２０８及び／または表示するオシロスコープに対して出力される。この電磁石の電流もオシロスコープにより測定され記録される２１０。そのコイル１０６の電流を測定するために、オシロスコープは、例示的にはコイルと直列の抵抗（例えば図１の１１４）の電圧（例えば図１の１２８）を測定するように接続されており、その電圧は、コイルに電流を発生させるために抵抗１１４の値により分割される。この処理は、ステップ２１２で完了する。
【００１５】
リング・テストは、図１に示した装置の機械的な応答時間を測定するために行うことができる。リング・テストは、取り付けたＭＵＴに対し機械的なインパルスを印加し、そして、このインパルスに応答してフォース・ゲージまたは他の試験装置による時間対力の出力を記録することにより行われる。図３は、相異なる振幅のインパルスを加えることによって行われたリング・テストのような結果を示す時間対力のグラフ３００である。この測定された時間対力の曲線３０２は、ＭＵＴに加えられたインパルスの強さに関係なく、振動３０４と同じ周期、つまり約２．４５ｍｓを有するということが観察される。
【００１６】
力記録の遅れ時間は、図４に示したグラフ４００に関して観察される。電磁石のコイルの電流４０２、電磁石のコイルの電圧４０４及び電流に応答してフォース・ゲージにより測定された力４０６は、時間関数としてプロットされている。約５２μｓの時間遅れ４０８は、全電流４１０の記録と全力４１２の記録との間で観察される。コイルの励磁により発生された磁界は、光速で伝播されるので、磁界の伝搬に関連する時間遅れは、事実上存在しない。従って、時間遅れ４０８は、フォース・ゲージの応答時間を表す。
【００１７】
図５は、図１に示した装置を使用してコイルを励磁することにより発生される磁束に応答して、ＭＵＴである一部非磁化されたネオジム磁石に加えられた反発力を示すグラフである。この例では、第２のスイッチ１２０は、励磁回路からパルス発生器１２２と１２４を除去するために位置「Ａ」にある。第１のスイッチ１１８は、コイル１０２を励磁するために閉じられている。グラフ５００は、電流５０４がコイルに加えられた時に測定された力５０２を示す。ＭＵＴにおける磁気粘性のために約１．１３ｍｓの立ち上がり時間５０６がピーク電流の時からピーク力の時まで観察される。
【００１８】
図６は、図１に示した装置を使用してコイル１０２を励磁することにより発生される磁束に応答してＭＵＴに加えられる吸引力を示すグラフである。コイル１０２を励磁する直流電源（図１、１１６）の極性は、磁束の向きを反転するために反転され、それにより、ＭＵＴに対して逆の磁力を加える。この例では、第２のスイッチ１２０は、励磁回路からパルス発生器１２２とリレー１２４を除去するために依然として位置「Ａ」にある。第１のスイッチ１１８は、コイル１０２を励磁するために再び閉じられる。グラフ６００は、電流６０４がコイルに加えられた時に測定された力６０２を示す。約１．１３ｍｓの立ち上がり時間６０６は、ピーク電流の時からピーク力の時まで観察される。このことは、印加された磁界が吸引性かまたは反発性かに関係なく、ＭＵＴにおける磁気粘性による力遅れ時間が同じであるということを示す。
【００１９】
反復試験は、図１に示した装置を使用して行われる。図７は、反復試験で使用されるＭＵＴにおける磁気粘性のために約０．７３７μｓの力遅れ時間７０２を示す時間対初期力のグラフ７００である。磁気作用により発生された力７０４は、約０．１１５Ｎである。初期遅れ時間が一度測定されると、装置は、コイル励磁回路にパルス発生器１２２とリレー１２４を含むように位置「Ｂ」に第２のスイッチ１２０を配置し、そして、第１のスイッチ１１８を閉じることによって反復試験用に構成される。パルス発生器１２２は、リレー１２４を反復的に開閉するために一連のパルスを提供し、リレー１２４は、同様に、コイル１２０を反復的に励磁及び非励磁にする。
【００２０】
図８は、コイルの励磁及び非励磁の８４０、０００サイクルの後に得られた時間対力のグラフ８００である。グラフ８００は、磁気相互作用により発生された約７２１μｓの力遅れ時間８０２と約０・１１５Ｎの力８０４を示す。約１６μｓまたは約２％の遅れ時間の差が、反復試験後において初期測定（図７）と最終測定（図８）との間で観察される。磁気相互作用の力の差は観察されない。
【００２１】
磁気材料の相対運動によるエネルギー交換を測定する装置は、図９に示した例示的な実施例に関して記載する。この実施例では、永久磁石９０２は、回転軸９０６を有するディスク９０４に取り付けられている。ディスク９０４は、永久磁石９０２の円形路を確立するためにその回転軸９０６の周りに回転される。受動電磁石９０８は、永久磁石９０２の円形路に近接して取り付けられている。受動電磁石９０８は、強磁性のコア９１２の周りに巻かれたワイヤのかなりの数のターン９１０からなる。抵抗９１４は、コイル９１０の両端子間に接続され、抵抗９１４の一端子は、接地点９１６に接続されている。
【００２２】
円形路の周りの永久磁石９０２の運動により生じた電磁石９０８の変化磁界は、コイル９０８に電流を誘導する。時間対誘導電流は、円形路の周りの永久磁石９０２の対応角度変位９１８についてオシロスコープにより測定され記録される。ディスク９０４へのトルクは、円形路の周りの永久磁石９０２の対応角度変位９１８に対して測定される。
【００２３】
磁気材料の相対運動によるエネルギー交換を測定する方法は、ステップ１００２で開始される図１０の処理の流れ図に関して記載する。例示的な方法によれば、永久磁石は、ディスクに取り付けられる１００４。このディスクは、一定速度でその回転軸の周りに回転される１００６。受動電磁石は、永久磁石の回転路に近接して取り付けられる１００８。ディスクの角度変位対電磁石に誘導される電流は、測定される１０１０。ディスクの角度変位対ディスクのトルクは、電流測定と同時に測定される１０１２。例示した実施例では、電流測定は、オシロスコープにより記録され、トルク測定は、オシロスコープに接続されたトルク変換器により測定される。
【００２４】
電磁石の磁束密度は、永久磁石の対応角度変位に対する電流の関数として計算される。ディスクに移転された機械エネルギーは、ディスクの与えられた角速度に対する、永久磁石の角度変位の対測定されたトルク関数として計算される１０１４。電磁石に移転された電気エネルギーは、ディスクの与えられた角速度の場合の電磁石における測定電流の関数として計算される１０１６。移転された機械エネルギーと電気エネルギーの絶対値は、永久磁石と電磁石の相互作用により交換された全エネルギーを決定するために組み合わされる１０１８。この処理は、ステップ１０２０で完了する。
【００２５】
ディスクが種々の一定速度で回転されるに従って、ディスクのトルクと鉄芯の磁束密度は、ディスクの角度変位の関数としてプロットされる。例示的には、０度の位置は、永久磁石が更に電磁石から離れてはいるが、それと直接一線上にあるディスクの位置として定義される。１８０度の位置は、永久磁石が電磁石に最も近い場合である。図９において、ディスクは、９０度の位置に示してある。
【００２６】
ディスクは、１分間当たり１回転、１０回転、１００回転、１０００回転及び１０、０００回転の速度（ＲＰＭ）で回転される。回転速度ごとに、ディスクのトルクと電磁石内の磁束密度が計算される。
【００２７】
各回転速度に対するディスクの角速度対測定トルクのグラフは、図１１に示してある。グラフ１１００は、１ＲＰＭ１１０２、１０ＲＰＭ１１０４、１００ＲＰＭ１１０６、１０００ＲＰＭ１１０８及び１０、０００ＲＰＭ１１１０の回転速度におけるトルクを示す。各回転速度に対するディスクの角度変位対電磁石内の測定された磁束のグラフは、図１２に示してある。グラフ１２００は、１ＲＰＭ１２０２、１０ＲＰＭ１２０４、１００ＲＰＭ１２０６、１０００ＲＰＭ１２０８及び１０、０００ＲＰＭ１２１０の回転速度における磁束を示す。図１１と図１２に関しては、ディスクの一定の回転速度が１ＲＰＭから１０、０００ＲＰＭまで増大される時にディスクに作用するトルクは、約．２２Ｎｍから約．１０Ｎｍまで減少されるということが観察される。このトルクの減少は、電磁石の強磁性コアにおける磁区の有限な整列時間、すなわち、その磁気粘性が原因である。図１２においては、磁束の一定回転速度が１ＲＰＭから１０、０００ＲＰＭまで増大される時にピークの磁束値は、永久磁石が電磁石に最も接近した１８０度の位置から右の方のディスクの約２１０度の位置までに移動するということが観察される。トルクの減少とピークの磁束値のシフトの両方は、電磁石の磁気粘性の結果として生じる。
【００２８】
図１３は、ディスクの回転速度が１ＲＰＭの時のディスクの角度位置対トルク１３０２及び磁束１３０４のグラフ１３００である。約．２２Ｎｍの最大トルクと約０．１Ｗｂの最大磁束が観察される。また、約１ＲＰＭにおいてはピークの磁束値とトルク曲線のクロスオーバがディスクの１８０度位置で起こるということも観察される。このことは、ディスクが１ＲＰＭの一定速度で回転される時にピークの磁束値の著しいシフトと電磁石の磁気粘性の著しい影響とが存在しないということを示す。
【００２９】
図１４は、ディスクの回転速度が１０、０００ＲＰＭの時のディスクの角度位置対トルク１４０２及び磁束１４０４のグラフ１４００である。約．１０Ｎｍの最大トルクと約．００２３Ｗｂの最大磁束が観察される。図１５は、ディスクの角度位置対磁束１４０４の大きさを更に明確に示すスケールを備えたグラフ１５００である。また、この装置における磁気材料の磁気粘性のために、磁気処理のピークのトルク値は、ディスクが１ＲＰＭの一定速度で回転される時よりも１０、０００ＲＰＭの一定速度で回転される時に更に小さくなるということが観察される。図１５においては、装置における磁気材料の磁気粘性のために、ディスクが１０、０００ＲＰＭで回転される時に、電磁石内の磁束は、１ＲＰＭで観察された時よりも更に低いピークの磁束値を持つ約２１０度のディスク位置において最大になるということが観察される。
【００３０】
図１６は、ディスクの角速度の関数としてディスクの回転中に交換される機械エネルギーと誘導電気エネルギーの実際の合計値を示すグラフ１６００である。ディスクの速度に対し電磁石のコイルの誘導電流を測定することによって計算されるエネルギーのプロットは、ディスクの一回転中における磁気相互作用により交換される電気エネルギー１６０２を表す。ディスク速度に対する、ディスクへのトルクを測定することにより計算された対応エネルギーのプロットは、このディスクの一回転中における磁気作用により交換される機械エネルギー１６０４を表す。電気エネルギー１６０２と機械エネルギー１６０４の和は、ディスクの回転中における磁気相互作用により交換される全エネルギー１６０６を表す。
【００３１】
本発明の例示的な実施例は、フォース・ゲージに取り付けられたＭＵＴとこれに近接して取り付けられた電磁石とを有するとして記載されたが、本発明の他の実施例は、本発明の範囲内で、フォース・ゲージに電磁石を取り付けてこの電磁石に近接してＭＵＴを取り付けることにより実施することができると当業者は理解すべきである。更に、電磁石が記載されたが、他の磁気要素も代替的に実施することができると理解されるべきである。更に、フォース・ゲージとオシロスコープが図示の実施例の装置の一部として使用されているが、他の測定技術及び装置も代替的に実施することができる。
【００３２】
試験材料は、本明細書では一部非磁化されたネオジム磁石として記載されたが、任意の種々の他の磁気材料も代替的に実施することができるということが理解されるべきである。
【００３３】
本発明は、代表的な実施例について記載されたが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱せずに、種々の変更、省略及び／または追加は行ってもよく、等価物は、本発明の要素の代わりに使用してもよいということを当業者は理解すべきである。更に、数多くの変形例は、本発明の範囲から逸脱せずに特定の状況または材料を本発明の教示に適応するようになし得よう。従って、本発明は、本発明の実施のために考えられた最良モードとして開示された特定実施例には制限されるべきではなく、添付の請求項の範囲内に入る全ての実施例を含むものである。更に、特に記載がなければ、第１、第２などの用語のどの使用も、どの順序または重要性をも示すものではなく、むしろ、第１、第２などの用語は、一つの要素を他の要素から区別するために使用されるものである。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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