(57)【要約】  永電磁石を備えるリフタは、熱シールド９を備えた、プレートにより底部が閉鎖された外部軸受構造２、３を備え、この底部から回路磁極１はその磁極片５によって突出し、永電磁石のそれぞれは、前記磁極１のうちの１つの上部に配置された可逆磁石６、前記磁極１の側面に沿って設置された複数のブロックにより形成された固定分極磁石７、及び、電気パルスを用いて後者の分極を反転させるように可逆磁石６の周辺に配置されるコイル８から構成され、固定分極磁石７は、約７７０℃のキュリー点と、リフタが６００〜６５０℃の材料に動作する場合であっても可逆磁石６の分極反転のパルスに抵抗可能な残留保磁力場とを有するサマリウム・コバルト合金から製造される。
2015536886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱シールド（９）を備えるプレートによって底部を閉鎖された外部軸受構造（２、３、４）を含む、永電磁石を備えるリフタであって、
可能な磁極片（５）を備える、前記永電磁石の回路磁極（１）が、前記底部のプレートから突出し、
前記永電磁石のそれぞれが、前記磁極（１）のうちの１つの上部に配置されてそこと接触する可逆磁石（６）と、前記磁極（１）の側面に沿って設置される複数のブロックにより形成される固定分極磁石（７）と、前記可逆磁石（６）の周囲に配置され、電気パルスを用いて後者の分極を反転させるのに適したコイル（８）とから構成され、
前記固定分極磁石（７）が、約７７０℃のキュリー点と、前記リフタが６００〜６５０℃の材料に動作する場合であっても前記可逆磁石（６）の分極反転の前記パルスに抵抗可能な残留保磁力場とを有するサマリウム・コバルト合金製である
ことを特徴とする、リフタ。
【請求項２】
前記可逆磁石（６）が、約８５０℃のキュリー点を有するアルニコ合金タイプのＶＤＧ又はＶＤＧＳ製であることを特徴とする、請求項１に記載のリフタ。
【請求項３】
前記可逆磁石（６）が、その可逆損失を打ち消すように、約５００℃の温度にした後に徐々に冷却されることによって製造されることを特徴とする、請求項２に記載のリフタ。
【請求項４】
単一のＮ−Ｓの磁気双極子において、前記可逆磁石（６）と前記固定分極磁石（７）の長さの比が、２．５から３の間に含まれることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一項に記載のリフタ。
【請求項５】
単一のＮ−Ｓの磁気双極子において、前記可逆磁石（６）と前記固定分極磁石（７）の断面の比が、０．８４から０．８８の間に含まれることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一項に記載のリフタ。
【請求項６】
前記コイル（８）が、アルミニウム・ストリップ製又は銅ストリップ製であり、電流が一定であるか、又は電圧が一定である逆パルスで動作可能であることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一項に記載のリフタ。
【請求項７】
各磁極（１）内に延在するダブル・サーマル・プローブ（１１）を含む調整制御回路を備えることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一項に記載のリフタ。
【請求項８】
前記磁極（１）の基部に近接して配置される第１の磁気センサ、及び、前記固定分極磁石（７）と前記可逆磁石（６）の間に配置される第２の磁気センサを極性毎に含み、また、前記磁気センサによって伝達される信号を処理し、前記可逆磁石（６）の磁化曲線上に前記リフタの動作点を得るための制御ユニットを含む装置（１０）を備えることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか一項に記載のリフタ。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか一項に記載の永電磁石を備えるリフタを動作させる方法において、吊り上げられる材料が、６００〜６５０℃の温度であり、最大の動作空隙を提供し、同時に、前記永電磁石が最大の動作温度に到達しているという設計条件では、残留磁束密度（Ｂｒ）と保磁力場（Ｈｃ）の強度との比を示す磁石（６、７）の磁化曲線を表すデカルト座標図における前記リフタの動作点が、可逆磁石（６）の比（Ｂｒ／Ｈｃ）の値が１０から１５の間に含まれ、同時に、固定分極磁石（７）の比（Ｂｒ／Ｈｃ）の値が１から２の間に含まれるように特定されることを特徴とする、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気リフタに関し、詳細には、ビレット、ブルーム、スラブ及び同様の鉄鋼製品などの最高６００〜６５０℃の高温の強磁性体材料にも安全に動作可能な永電磁石を備えるリフタに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気リフタは、使用される磁石のタイプ、すなわち、永久磁石、電磁石及び永電磁石に応じて、３つの種類に分類されることが知られており、各タイプの磁石にはそれ自体の利点及び欠点がある。
【０００３】
永久磁石を備えるリフタには、電力消費がほとんど無視でき、生成される磁力が確実に一定で、且つ、外部電源に依存しないという利点がある。一方、必要に応じて磁力を増加させることは不可能であり、また、重い荷重を吊り上げるため、磁石が非常に大きい。さらに、荷重解放は、荷重重量よりも低い値に磁力を減少させるのに十分な広さの空隙をリフタと荷重の間に作り出すために、相当の機械動力を利用する必要がある。或いは、磁石は、荷重から離れて磁気引力を低下できるように、移動可能にされなければならない。
【０００４】
永久磁石を備えるリフタから荷重を解放するためのさらに別の構成は、特許文献１に開示されている。この文献では、リフタは、鉄製のシューによって固定され、補強板に横方向に接合され、且つ、側面電極によって終端される１対の永久磁石によって囲繞された中央鉄芯を含み、この中央鉄芯上に１つ又は複数の補償コイルが配置され、機械力測定器によって囲繞された１対のガイドピン上を上部滑動カバーが移動する。
【０００５】
実際には、補償コイルが発生させる磁束を用いて、永久磁束が発生させる磁束は、荷重を解放するように荷重において打ち消され、カバーにおいて倍増するか、又は、滑動カバーが磁石から離れている間に荷重を固定するように、カバーにおいて打ち消され、荷重において倍増する。
【０００６】
これとは逆に、電磁石を備えるリフタでは、磁場を発生させる巻線を流れる電流を単に調節することにより、磁力を自由に変更することが可能である。しかし、たとえごく短時間でも電源が途絶えると、磁力は即座に打ち消され、したがって荷重解放を引き起こす。それゆえ、継続した電源を確保する安全システムが不可欠であることは明らかである。
【０００７】
永電磁石を備えるリフタは、可逆タイプの永久磁石、すなわち電気パルスの印加により分極が容易に反転する磁石と、固定分極永久磁石を組み合わせることにより、２つの上記タイプのリフタの主な欠点の克服に成功する。固定及び可逆の磁気質量の分極がＮ−Ｓ−Ｎ−Ｓの直列になる場合、磁束はリフタ内で短絡し、これにより後者を機能停止にし、この一方で、可逆磁石の分極が反対、すなわち、並列にＮ−Ｓ−Ｓ−Ｎである場合、磁束は分割されて、移送される強磁性体材料へ向かって磁極片を通過し、リフタが動作する。このように、可逆磁石は、これと結合される従来の非可逆性永久磁石の磁束を方向付けることもできる調整可能な磁束を発生させ、リフタを機能停止にするときには２つの磁石を短絡させ、又はリフタを作動させるために２つの磁石を並列に配置する。
【０００８】
可逆磁石を反転するために継続的な供給ではなく単に電気パルスが必要とされるので、電磁石に及ぼす安全上の問題は防止される。同時に、永久磁石を使用してもある限度内で磁力を変化させることができ、また、最小の電力消費で、磁石を移動させるための複雑な構造を伴わずに、荷重解放が容易に実行される。
【０００９】
しかし、これまで製造されてきた永電磁石を備えるリフタには、材料を安全に吊り上げることのできる温度に関して著しい使用制限がある。実際、可逆磁石は約８００℃のキュリー点を有するアルミニウム・ニッケル・コバルト合金（アルニコ）製であるのが通常であり、固定分極磁石は、約３１０℃のキュリー点を有するネオジム製又は約４５０℃のキュリー点を有するフェライト製である。これは、アルニコ・ネオジム製の永電磁石を備えるリフタが１５０〜２００℃以下の温度の強磁性体材料に問題なく動作し、アルニコ・フェライト製の磁石を備えるリフタが最高３５０〜４００℃の材料に動作できることを意味する。
【００１０】
永電磁石を備える前述のリフタの別の欠点は、上記で引用した温度付近では、ネオジム製又はフェライト製の固定磁石の動作点が、リフタの起動段階の間に残留保磁力場（residual coercive field）がアルニコの逆パルスに抵抗するのに不十分な場所に配置されることである。実際、この段階の間にアルニコ反転コイルが発生させる磁束は、ネオジム磁石又はフェライト磁石の分極とは反対に配向され、これにより、この時にコイルにより発生される反対の場よりも残留保磁力場が小さい場合には、ネオジム磁石又はフェライト磁石においてそれら固有の磁気エネルギーを徐々に不可逆に減少させ、それゆえ製造されたリフタを危険且つ使用不能にすることに留意すべきである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】仏国特許第２６１６００６号明細書
【特許文献２】欧州特許第０９２９９０４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
したがって、本発明の目的は、上述の欠点を克服する、永電磁石を備えたリフタを提供することである。この目的は、約７７０℃のキュリー点と、リフタが最高６００〜６５０℃の高温の材料に動作する場合でもアルニコの逆パルスに抵抗可能な残留保磁力場とを有するサマリウム・コバルト合金製の固定分極磁石を備えたリフタを用いることによって達成される。その他の有利な特徴を従属項において述べる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
したがって、このリフタの主な利点は、永電磁石を備える既存のリフタが達成できるよりもはるかに高い値まで動作温度の範囲を著しく増加させることが可能なことである。
【００１４】
本発明によるリフタの別の重要な利点は、固定磁石が可逆磁石の逆パルスに抵抗可能であるため、動作の最大の安全性を長期にわたり保障することによって実現する。
【００１５】
本発明によるリフタのさらなる利点及び特徴は、添付の図面を参照して、本発明の実施例に関する下記の詳細な説明から当業者に明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】停止状態の、本発明によるリフタの中央平面に沿った横断面図である。
【図２】磁極の１つを長手方向の断面に示した、図１のリフタの上面図である。
【図３】いくつかの内部の詳細を示すように切開された部分を有する、図１のリフタの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
これらの図面を参照すると、本発明による永電磁石を備えるリフタが、従来通り、外部軸受構造、複数の永電磁石及び調整制御回路を含むことが理解される。
【００１８】
軸受構造は、吊り上げ手段（例えば、クレーン）への連結用の連結器を備える上部カバー２、２つの側部プレート３、２つの端部プレート４、及び、吊り上げられる高温の強磁性体材料が放射する熱から磁石を保護するための熱シールド９を備える底部閉鎖プレートから構成される。磁気回路の磁気抵抗と、同様に、回路磁極１、及びこの回路磁極１に適用でき、且つ、閉鎖プレートの下方に突出する磁極片５の磁気抵抗を最小限に抑えるために、このような構造が典型的には炭素軟鋼である高導磁性の材料から作られることは明らかである。
【００１９】
永電磁石のそれぞれは、磁極１の上部に配置されてそこと接触する可逆磁石６、及び、この磁極１の側面に沿って設置された複数のブロックにより形成される固定分極磁石７を含む。磁極が直列にＮ−Ｓ−Ｎ−Ｓである図１に示したリフタが停止した状態と、磁極が並列にＮ−Ｓ−Ｓ−Ｎであるリフタが動作した状態とを切り替えるように、可逆磁石６の周辺には、可逆磁石６の分極の反転を制御する整流コイル８が配置される。
【００２０】
各磁極１は、可逆磁石６を通過し、且つ、カバー２に形成された適切な台座にナットによって保持される４つの棒材によってカバー２に固定され（図２、図３参照）、また、吊り上げられる荷重と接触するように意図される可能な磁極片５は、ねじによって磁極１に固定される（図１参照）。
【００２１】
調整制御回路は、その内容が参照により本明細書に組み込まれる特許文献２に記載されたタイプの装置１０を含むことが好ましい。簡潔に述べると、この装置は、磁極１の基部に近接して配置された第１の磁気センサと、可逆磁石６を通過する磁束のみを実質的に測定するように固定磁石７と可逆磁石６の間に配置された第２の磁気センサとを極性毎に備え、また、これらの磁気センサ（図示せず）によって伝達される信号を処理し、可逆磁石６の磁化曲線上にリフタの動作点を得るための制御ユニットを備える。
【００２２】
上記装置１０は、磁気質量６及び磁気質量７の可逆損失の総和、並びに、リフタの強磁性回路、特に吊り上げられる高温材料の透磁率の低下の総和が、ＥＮ１３１５５基準（又は、他国において適用されている別の同様の基準）に従った吊り上げの安全係数を依然としてリフタに達成させると確認することにより、いかなる荷重の吊り上げ及び移送運転中においても絶対的な安全性を保障する。
【００２３】
また、このような装置１０は、その体積を最小限に抑え、且つジュール効果による熱放散を最適にするように、好ましくはアルミニウム・ストリップ製又は銅ストリップ製であるコイル８の効率を監視する。コイル８は、電流が一定であるか、又は電圧が一定である逆パルスで正常に動作できるように設計されるが、材料の温度が高い臨界状態の動作条件を考慮すると、定電流装置を使用するのが好ましい。
【００２４】
調整制御回路は、各磁極１の内側に延在するダブル・サーマル・プローブ１１の信号も使用する。第１の一連のプローブ１１は、最後のプログラム可能な動作を実行させる第１の温度閾値を示し、第２の一連のプローブ１１は、最後の動作を安全に実行して、プログラムによるリフタの冷却を開始可能であること保証する第２のレベル閾値を確認する。
【００２５】
ここで本願のリフタについて具体的な新規性の態様に目を向けると、固定磁石７は、約７７０℃相当のキュリー点を有するサマリウム・コバルト焼結磁石であり、可逆磁石６は、好ましくは、約８５０℃のキュリー点を有するアルニコ合金タイプのＶＤＧ又はＶＤＧＳ製である。特に、リフタが高温材料で動作しなければならないので、リフタの動作中にバランスを崩すのを防ぐために、可逆磁石６は、上述のタイプの磁気合金にとって典型的な約２％相当の非可逆損失を打ち消すように、約５００℃の温度にされた後に徐々に冷却されることによって製造される。
【００２６】
最適な動作バランスのために、本願のリフタは、好ましくは、単一のＮ−Ｓの磁気双極子のアルニコ磁気質量とＳｍＣｏ磁気質量の特定の寸法比も提供する。より具体的には、図１に記した磁気質量の長さの比２Ｒ／Ｐは、２．５から３の間に含まれるのが好ましく、磁気質量の断面の比は、０．８４から０．８８の間に含まれる。
【００２７】
可逆磁石６は直列に連結され、固定磁石７を構成する様々なブロックは並列に連結されるので、長さの比は２Ｒ／Ｐに等しく、逆に同じ理由から、断面の比は、可逆磁石６は１つの断面のみを考慮し、固定磁石７は双方の断面を考慮して算出されることに留意すべきである（したがって、図２に見られるアルニコ／ＳｍＣｏの断面の比は、実のところ、実際の２倍の比率である）。
【００２８】
また、上述のリフタの動作は、磁石６及び磁石７に使用される磁性材料の特性及び吊り上げられる材料の高温性を考慮に入れた動作方法を提供する。
【００２９】
特に、残留磁束密度Ｂｒと保磁力場Ｈｃの強度との比を表す磁石６及び磁石７の磁化曲線を示すデカルト座標図において、動作方法は、特定の値の範囲にあるクリティカルモーメントでの動作点を識別することを提供する。このクリティカルモーメントとは、吊り上げられる材料が、６００〜６５０℃の最大の予測温度であり、且つ、最大の動作空隙を与え、また同時に、永電磁石が最大の動作温度に到達したこと、すなわち、第２のレベルのサーマル・プローブ１１がまさに介入しようとしているという設計条件であることを意味する。
【００３０】
この特定の状況において、アルニコのＢｒ／Ｈｃ比の値は、１０から１５の間に含まれなければならず、同時に、サマリウム・コバルトのＢｒ／Ｈｃ比の値は、１から２の間に含まれなければならない。サマリウム・コバルトのＢｒ／Ｈｃ比をこの範囲内に維持すると、高温材料を吊り上げる際の永電磁石の効率が確実となるだけでなく、コイル８がアルニコの逆パルスを発生させる間に、固定ＳｍＣｏ磁石７の分極とは反対の場の強度がこの磁性化合物に典型的な保磁力場（Ｈｃ）の値に近づくことを防止し、長期にわたる動作の保全性が保護される。
【００３１】
したがって、このように製造され且つ動作する永電磁石を備えるリフタは、ビレット、ブルーム、スラブ等などの６００〜６５０℃の温度の材料を安全に移動でき、製鋼所においてこれらの製品の熱間圧延ラインの出口に配置される冷却板の荷降ろし動作サイクルに適している。
【００３２】
本発明によるリフタについて上述且つ例示された実施例は、様々な変更形態が可能な一例に過ぎないことは明らかである。特に、磁気極性の正確な数、形状及び配置は、例えば、本実施例に示した２つの磁気双極子ではなく、単一の磁気双極子又は３つ以上の磁気双極子を備えるリフタを提供することによって、特定の用途に応じて改変できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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