磁気応用機器のパイオニア

Vol.2コンデンサ式着磁装置

着磁装置の構成

永久磁石の特性を得るために重要な工程である着磁は、飽和磁化以上の有効磁界を加えて着磁を行うコンデンサ式着磁方式が一般的であり、 その着磁装置の概略構成を図1に示す。　着磁装置は、着磁に必要な磁界を発生するための着磁ヨーク・コイルと着磁電流を流すための着磁器からなる。 着磁は充電制御回路により充電電流を制御して大容量・高圧コンデンサに精度良く充電し、充電電荷をSCRで構成した放電回路を用いて瞬時に着磁ヨーク・コイルに通電し高磁界を発生して行う。

基本原理

コンデンサ式着磁装置は、コンデンサに充電された状態でサイリスタをONし、 着磁コイルに通電するとき等価的に(1)式で表され、コンデンサ電圧について変換すると(2)式となる。

L: 着磁ｺｲﾙｲﾝﾀﾞｸﾀﾝｽ＋着磁器内部ｲﾝﾀﾞｸﾀﾝｽ　　R: 着磁ｺｲﾙ抵抗+着磁器内部抵抗
C: 着磁ｺﾝﾃﾞﾝｻ容量　　i : 着磁電流　　Vc: ｺﾝﾃﾞﾝｻ電圧

この時、単純に抵抗Rを零と仮定すると着磁電流は、おおよそ

で求めることができる。
着磁行うための発生磁場は、おおよそ着磁電流に比例して大きくなるため、発生磁場を大きくするためには、 コンデンサ容量、充電電圧を大きくし、着磁装置における抵抗、インダクタンスを最小にする必要がある。

着磁器回路の構成

コンデンサ式着磁装置の基本的な回路構成について説明する。図2に示す回路構成は、 共振電流の初期半波のみ着磁コイルに通電するがコンデンサに逆電圧が印加されるため問題がある。 図3に示す回路構成は、 着磁電流が最大に達するとダイオードと着磁コイルに循環電流が流れ、着磁コイルにジュール損失が大きくなるが空芯コイルを用いた汎用的な着磁装置に使用される。
図4に示す回路構成は、最大電流後の減衰電流は着磁には寄与しない為、この減衰電流をＳＲとシリーズに接続した抵抗Ｒで吸収する。 破線部分の電流が着磁ヨーク・コイルには流れない為発熱と衝撃が軽減され最適な着磁電流となり高効率な着磁器として使用される。