JPH0897035A - 脱磁方法および脱磁装置 - Google Patents

脱磁方法および脱磁装置

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JPH0897035A
JPH0897035A JP23162494A JP23162494A JPH0897035A JP H0897035 A JPH0897035 A JP H0897035A JP 23162494 A JP23162494 A JP 23162494A JP 23162494 A JP23162494 A JP 23162494A JP H0897035 A JPH0897035 A JP H0897035A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 永久磁石を用いた磁気回路や電磁石、超伝導
コイルなど連続かつ一定の磁場中に磁石サンプルを置
き、磁力線の向きに垂直な方向を中心軸として相対的に
回転させながら引き離す脱磁方法、または上記磁場発生
源とサンプルホルダーからなり、上記機構を有する脱磁
装置。 【効果】 従来脱磁には用いることのできなかった、磁
場強度を容易には変化させることのできない永久磁石や
超伝導コイルを脱磁用磁場に利用することでき、脱磁装
置は単純、小型、静寂性に優れ、ランニングコストも不
要となる。リング形状永久磁石磁気回路を用いると高い
磁場が利用でき、漏れ磁場もほとんどなくなる。超伝導
コイルを用いればさらに高磁場が利用でき、高保磁力磁
石サンプルの脱磁も可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、永久磁石の脱磁方法お
よび脱磁装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、永久磁石の脱磁方法に関しては、
「磁気工学の基礎I」(共立出版;以下文献A)などに
記載されているように、古くから多くの方法が知られて
おり、そのうちのいくつかは工業的にも実用化されてい
る。
【0003】脱磁方法(文献Aでは消磁と記載されてい
るが、脱磁、減磁、消磁のいずれも言葉が違うだけで同
じ意味として用いている。)について詳細に説明する
と、先ず挙げられるのが文献Aの34頁9〜11行に記
載されている熱脱磁法(文献Aでは熱消磁)である。こ
れは、永久磁石をキューリー温度以上に加熱する方法で
ある。
【0004】次に挙げる交流減衰脱磁法(文献Aでは3
4頁14〜21行に記載されている交流消磁法)は、文
献Aの34頁図1.6−4(a)にあるように、永久磁
石に減衰する交流磁場を与えることにより、ヒステリシ
ス曲線がB≒0に収束することを利用して脱磁させる方
法である。この方法は、特開平02−148704に
も、「希土類永久磁石の減磁方法」として開示されてい
る。
【0005】また、文献Aの34頁21〜25行に記載
されているように、交流磁場を減衰させる代わりに、一
定の交流磁場から永久磁石をゆっくり引き抜くことによ
っても、同じ脱磁の効果を得ることができる。これを交
流引き抜き脱磁法と呼ぶ。
【0006】さらに、文献Aには記載がないが、交流減
衰脱磁方法と同じ原理を用い、磁場の反転を1〜数回で
脱磁する方法も、電磁石を利用する場合に多く用いられ
ている。これを、直流脱磁法と呼ぶことにする。
【0007】脱磁装置に関しては、熱脱磁用の装置とし
て、熱処理炉などが挙げられる。
【0008】交流磁場を利用した脱磁には、「実験物理
学講座17磁気」(共立出版;以下文献B)の137頁
2〜3行に記載されているように、コンデンサーを充電
して貯えた電気エネルギーを瞬間大電流としてコイルに
流す方式を利用することが多い。もちろん、脱磁を行な
うためには、文献Bの138頁17行の式(8.9)の
(A)の条件を満たすことにより、文献Bの139頁図
8.15(a)に記載されているように、出力波形が自
由振動でその包絡線が指数関数的に減衰する、いわゆる
減衰振動した電流出力、つまりは磁場出力を利用する装
置である。
【0009】直流磁場を利用した脱磁には、電磁石が用
いられるが、文献Bの47頁4〜6行に記載されている
ように、その原理はコイルで鉄芯を磁化しそれによって
生ずる磁場を利用した装置である。
【0010】いずれも、磁場強度を変化=制御させるこ
とにより、脱磁が可能となっていた。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術における永久磁石の脱磁方法および脱磁装置におい
ては、以下の問題点を有する。
【0012】(1)熱脱磁法においては、永久磁石サン
プルをそのキューリー温度以上に加熱しなければならな
いことから、磁石サンプルによっては酸化や構造変化に
よる劣化の恐れがある。また、磁石粉末を樹脂で結合さ
せたボンド磁石においては、加熱により樹脂が炭化する
ことから、本方法を採用することはできない。磁石サン
プルをキューリー温度以上に加熱するのに時間がかかる
ことも問題となる。
【0013】(2)交流減衰脱磁法では、振動回数を十
分多くすることにより短時間で様々な磁気特性の永久磁
石の脱磁が可能となるが、磁化のサイクルにより渦電流
が生じ、ジュール熱によって発熱という問題が生じる。
特に、ボンド磁石では条件によってはかなり高温にまで
発熱することがある。
【0014】(3)直流脱磁法は、保磁力など永久磁石
の磁気特性によって脱磁磁場強度を調整する必要があ
り、満足な脱磁状態を得ることは困難である。様々な磁
気特性の永久磁石をひとつの条件で脱磁するためには、
反転回数を増やせば良いが、時間がかかってしまうとい
う問題を有する。
【0015】(4)(2)の交流磁場を利用する脱磁装
置は、主に空芯コイルと電気エネルギーを蓄えるコンデ
ンサーバンク、および出力制御サイリスタなどから構成
される。また、高電圧、大電流を利用することから、絶
縁や発熱、振動に耐える構造にする必要があることか
ら、装置は必然的に大きくかつ複雑になってしまうとい
う問題を有する。装置周辺に漏れる磁場もかなり大き
い。また、電気を大量に消費するなどランニングコスト
を要する。
【0016】(5)(3)の直流磁場を利用する脱磁装
置は、電磁石の励磁コイル直流電流を流し、NSを反転
させながら電流を減らしていくわけだが、電流を流して
から磁場出力に至るまでも出力応答性の問題だけでな
く、NS反転機構の装置の複雑さおよび時間を要するこ
とが問題となる。また、この場合も、漏れ磁場や消費電
力の問題も有する。
【0017】そこで、本発明はこのような問題点を解決
するもので、その目的とするところは、永久磁石の脱磁
方法および脱磁装置を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明の脱磁方法は、連
続かつ一定の磁場中に磁石サンプルを置き、磁力線の向
きに垂直な方向を中心軸として相対的に回転させながら
引き離すことを特徴とする。
【0019】本発明の脱磁装置は、連続かつ一定の磁場
を発生している装置と、磁石サンプルを保持するサンプ
ルホルダーからなり、磁場発生装置とサンプルホルダー
が磁力線の向きに垂直な方向を中心軸として相対的に回
転かつ移動する機構を有していること、上記磁場発生装
置が、永久磁石からなること、上記磁場発生装置が、リ
ング形状でその内側に均一な磁場を発生している永久磁
石だけからなる磁気回路であること、上記磁場発生装置
が、リング形状でその内側に均一な磁場を発生している
永久磁石だけからなる磁気回路であり、その磁気回路が
自転かつその回転軸に沿って移動する機構を有している
こと、上記磁場発生装置が、連続かつ一定の磁場を発生
している電磁石であること、上記磁場発生装置が、超伝
導コイルであることを特徴とする。
【0020】リング形状でその内側に均一な磁場を発生
している永久磁石だけからなる磁気回路については、
「Permanent Magnets for Pr
oduction and Use of High
Energy Particle Beams」(Pr
oc.8th Intl.Workshop on R
−E Mangets,125(1985))の132
頁のFig.8や、「MRI用リング型永久磁石回路」
(電気学会マグネティックス研究会資料,MAG−88
−58(1988);以下文献C)の119頁の第4図
に記載されている磁気回路を応用する。発生する磁場に
ついては、文献Cの120頁の第3表に、5kGの磁場
が得られることが記載されている。本発明は、このリン
グ形状の内外径の差を大きくすることによって、使用す
る永久磁石のBrよりも高い磁場を得ることが可能であ
るとの知見に基づき、脱磁するための磁場に利用した。
【0021】図1を用いさらに説明すると、8個の永久
磁石1だけからなるリング形状の磁気回路は、磁化の方
向2を図のようにすると、リングの内側に強力な磁場3
が発生する。この磁気回路は、リングの内径に対し外径
を大きくすることによって使用する永久磁石のBrより
もかなり大きな磁場を発生することができる。これは、
動作点が第二象限から第一象限になることによるもので
あるが、反面発生磁場と逆方向の磁化を有する永久磁石
の動作点は第三象限となってしまうことから、保磁力が
十分大きくないといけない。
【0022】本発明の脱磁方法および脱磁装置の一例
を、図2を用いさらに説明する。脱磁方法の手順として
は、先ず、図2(a)に示したように、サンプルホルダ
ー5に脱磁する磁石サンプル6を固定し、矢印に示した
ように、磁石サンプルがリング形状磁気回路4の中心に
くるように移動させる。次に、リング形状磁気回路を、
図2(b)に示したように、回転させながら下降させ
る。図2(c)に示したように、磁石サンプルをリング
形状磁気回路から十分に離したところで脱磁が終了す
る。したがって、図2に示した脱磁装置は、回転および
上下移動機構を有するリング形状磁気回路とサンプルホ
ルダーとから構成させる。しかし、回転および移動機構
は、脱磁用磁場発生源とサンプルホルダーのいずれが有
しても同様の効果を示し、本発明は、上記説明に制限さ
れない。
【0023】
【作用】本発明の上記の構成によれば、以下の効果を有
する。
【0024】(1)連続かつ一定の磁場中に磁石サンプ
ルを置き、磁力線の向きに垂直な方向を中心軸として相
対的に回転させながら引き離していくことだけで脱磁が
できることから、脱磁装置は単純、小型でよく、電気的
に複雑な脱磁装置は不要である。
【0025】(2)磁場発生源として永久磁石を使用す
ることも可能であることから、何も消費することなくラ
ンニングコスト=0で使用することが可能となる。
【0026】(3)磁場発生源として永久磁石を用いる
と、装置は単純、小型で、静寂性に優れ、さらに、漏れ
磁場を少なくすることもできる。特に、リング状磁気回
路を用いると漏れ磁場をほとんど零とすることができ
る。
【0027】(4)磁場発生源として、磁場強度を変え
たり、磁極の反転が困難な超伝導コイルを使用すること
が可能となるため、50kG以上の高磁場を脱磁に利用
することができる。すなわち、従来脱磁が困難であった
iHc>30kOeの高保磁力サンプルの脱磁をするこ
とが可能となる。
【0028】(5)熱脱磁と比較すると、永久磁石の劣
化などの恐れがない。
【0029】本発明の脱磁方法も、基本的には熱脱磁以
外の交流および直流脱磁方法と同じように、電磁的に脱
磁する方法である。すなわち、永久磁石のヒステリシス
曲線を印加磁場を小さくしながら何度も繰り返し描くこ
とにより、B≒0の脱磁状態に収束させることを原理と
している。本発明においては、磁場の反転または振幅を
回転させることによって、磁場の減少を引き離すことに
よって、同じ効果を狙ったものである。
【0030】また、連続かつ一定の磁場を用いても永久
磁石の脱磁が可能となり、その結果、永久磁石を用いた
脱磁までも実現した。
【0031】さらに、磁場強度を変えることが困難な超
伝導コイルを利用することも可能であり、永久磁石や電
磁石では得られない高い磁場を利用して、高保磁力の永
久磁石の脱磁も可能である。
【0032】
【実施例】以下、本発明について、実施例に基づいて詳
細に説明する。
【0033】(実施例1)Pr−Fe−B系熱間加工磁
石、ここではPr磁石(セイコーエプソン製)を用い、
図1に示したようなリング状磁気回路を作製した。用い
たPr磁石の磁気特性は、Br=11.0kG、iHc
=14.9kOe、(BH)max=28MGOeだっ
た。リング状磁気回路の内側の空間には、14.4kG
の均一磁場が得られた。これを磁場発生源とした。この
脱磁装置の大きさは、外径25cm高さ5cmだった。
【0034】脱磁する磁石サンプルとしては、SAM−
15(セイコーエプソン製;Sm−Co系圧縮成形磁
石)を用意した。これを試料1とする。サンプル形状は
φ4×L4mmで、磁気特性はBr=7.9kG、iH
c=9.8kOe、(BH)max=14MGOeだっ
た。
【0035】磁石サンプルは、40kOeのパルス磁場
で着磁した後、サンプルホルダーに固定した。サンプル
ホルダーは黄銅製で、60rpmで回転し、2mm/s
ecの速度で上下に移動する機構を有している。脱磁方
法および脱磁装置の概要は図2に示した通りである。
【0036】着磁後の磁石サンプルの表面磁束は240
0〜2450Gであったのに対し、サンプルホルダーに
固定し、Pr磁石製リング状磁気回路中に挿入後、回転
させながら引き抜いたサンプルの表面磁束は56〜62
Gと大幅に低減することができた。
【0037】比較としてコンデンサを用い交流脱磁した
磁石サンプルの表面磁束は、24〜26Gであった。交
流脱磁の条件は、2000V、800μF、約12ms
ec/周期だった。交流磁場を利用した着脱磁装置の大
きさは、安全区域を含めて占有体積が約3×3×1.5
mと本発明の脱磁装置と比べてもかなり大きい。
【0038】(実施例2)実施例1と同じリング状の磁
気回路を用いた脱磁装置を用いた。ただし、この磁気回
路を液体窒素中に浸すことにより、−181℃の温度と
した。この温度での磁気特性は、Br=12.7kG、
iHc>20kOe、(BH)max=39MGOeと
向上しており、リング状磁気回路の中心の空間には1
5.3kGの均一磁場が得られた。脱磁する磁石サンプ
ルとして、NEOMAX−46(住友特殊金属製;Nd
−Fe−B系焼結磁石)、SAMLET−10A(セイ
コーエプソン製;Sm−Co系射出成形磁石)およびB
QA14(TDK製;フェライト系ゴム磁石)を用意
し、脱磁した。各々試料2,3および4とする。試料2
の磁気特性は、Br=13.6kG,iHc=9.7k
Oe,(BH)max=43MGOe。試料3は、6.
6kG,9.6kOe,9MGOe。試料4は、2.4
kG,2.9kOe,1.3MGOeだった。サンプル
形状は、いずれも実施例1と同じφ4×L4mmとし
た。
【0039】着磁は、空芯コイルを用い、40kOeの
パルス磁場で行なった。着磁後の磁石サンプルの表面磁
束を以下に示す。値は、サンプル数n=5での最大値と
最小値で示した。
【0040】試料2:4150〜4250G 試料3:1840〜1870G 試料4: 680〜 720G 先ず、実施例1と同様に、リング型磁気回路を回転させ
ながら引き抜く脱磁を各磁石サンプルに施した。結果を
以下に示す。
【0041】試料2: 95〜 120G 試料3: 48〜 58G 試料4: 27〜 32G 実施例1と同様に、実用上十分な脱磁状態を実現でき
た。
【0042】比較例としての脱磁方法としては、熱脱
磁、直流脱磁、交流減衰脱磁および交流引き抜き脱磁を
取り上げた。
【0043】熱脱磁は、350℃に加熱させた。熱脱磁
は、有機物をバインダーとしているボンド磁石では不可
能であり、試料2のみを熱脱磁した。結果を以下に示
す。
【0044】試料2: 〜0G 試料3,4: 不可能 熱脱磁により、ほぼ完全に磁化を取り除くことに成功し
たが、ボンド磁石では脱磁することができなかった。ま
た、試料2の熱脱磁前後の磁気特性を比較すると、(B
H)maxで1〜3MGOeの永久劣化が認められた。
【0045】直流脱磁は、脱磁する磁石サンプルの保磁
力iHc±0,1,2kGの磁場を着磁とは逆方向に印
加させた。結果を以下に示すが、値は各5条件×5サン
プル=25の測定値で示した。
【0046】試料2: 310〜2150G 試料3: 270〜1050G 試料4: 70〜 240G 値は大きくばらついているが、これは脱磁磁場強度の調
整が困難であることを示している。また、最適条件と考
えられる最小値も決して小さな値ではない。直流磁場を
利用した脱磁装置の大きさは、占有体積約1.5×1.
5×1mと本発明の脱磁装置と比べてもかなり大きい。
【0047】交流減衰脱磁は、実施例1と同じ条件で施
した。結果を以下に示す。
【0048】試料2: 30〜 42G 試料3: 17〜 20G 試料4: 10〜 14G 脱磁後の表面磁束の値としては、最も低い値を示した
が、脱磁の最中に空芯コイルが発熱し、脱磁4〜5回毎
に冷却のため作業が中断してしまった。また、試料3に
ついては、脱磁後はサンプル自体がかなり発熱してお
り、直後には触れない程であった。
【0049】交流引き抜き脱磁は、減衰しない振幅が一
定の交流磁場中に磁石サンプルを挿入し、1mm/se
cの速度でゆっくりと引き抜いた。結果を以下に示す。
【0050】試料2: 34〜 39G 試料3: 15〜 18G 試料4: 12〜 17G これも値は低く、良好な脱磁状態が得られた。ただ、装
置の構造上、振幅一定の交流磁場を連続して発生させる
ことは困難であった。
【0051】(実施例3)Sm−Co系焼結磁石、ここ
ではR30(信越化学製)を用い、対向型の磁場発生源
を作製した。磁気特性は、Br=10.8kG,iHc
=8.6kOe,(BH)max=28MGOeだっ
た。具体的には、直径20mmの円柱状とした磁石を二
個ギャップ6mmで対向させ、裏面をヨーク材でつな
ぎ、磁気回路とした。ギャップ間の磁束密度は、4.8
kGだった。
【0052】脱磁する磁石サンプルとしては、フェライ
ト系焼結磁石、ここではFB4A(TDK製)を用意し
た。サンプル形状は、実施例1と同じくφ4×L4m
m、磁気特性は、Br=4.1kG,iHc=2.2k
Oe,(BH)max=4.0MGOeだった。
【0053】40kOeのパルス磁場で着磁したときの
表面磁束密度は、1150〜1200Gだった。
【0054】着磁サンプルをサンプルホルダーに固定
し、磁気回路のギャップ中に挿入し、サンプルを120
rpmで回転させながら、2mm/secで引き抜くこ
とによって脱磁した。表面磁束密度は、25〜30Gと
良好な脱磁状態が得られた。
【0055】(実施例4)磁場発生源として電磁石を用
意し、ギャップ12mmに25kGの磁場を連続的に発
生させた。
【0056】脱磁する磁石サンプルとしては、実施例1
と同じSm−Co系圧縮成形磁石ではあるが、形状はφ
8×φ6×L4mmのリング状とし、ラジアル異方性を
持たせたSAM−15Rとした。着磁は、8極の多極着
磁を外周部に施した。表面磁束密度をガウスメータによ
り測定し、8個あるピーク強度を代表値として取り出し
た。結果、1420〜1460Gであった。
【0057】磁石サンプルをサンプルホルダーに固定
し、電磁石のギャップ中に挿入し、300rpmで回転
させながら、10〜20mm/secで引き抜いた。表
面磁束密度を測定すると、68〜77Gと、良好な脱磁
状態となっている。
【0058】比較として、磁石サンプルの半径方向に、
実施例1と同じ条件で交流減衰脱磁を施した。結果は、
20〜190Gと極によって脱磁の状態にむらがあり、
満足な脱磁ができなかった。
【0059】(実施例5)磁場発生源として超伝導コイ
ルを二個用意し、その間に100mmのギャップを用意
した。ギャップでの磁束密度は、70kGであった。
【0060】脱磁する磁石サンプルは、N26UH(信
越化学製;Nd−Fe−B系焼結磁石)を用意した。磁
気特性は、Br=10.9kG,iHc=35.4kO
e,(BH)max=28MGOeだった。形状は、φ
10×L10mmとした。60kOeのパルス磁場で着
磁した結果、表面磁束密度は、3350〜3400Gだ
った。
【0061】磁石サンプルをサンプルホルダーに固定
し、120rpmで回転させながら、2mm/secで
引き抜くことにより脱磁を施した。表面磁束密度は、7
5〜90Gであり、良好な脱磁状態が得られた。
【0062】比較として、実施例1と同様に交流減衰脱
磁を施したが、表面磁束密度は850〜1250Gと大
きな値となり、満足な脱磁はできなかった。
【0063】以上述べてきたように、本発明は、永久磁
石を利用した磁気回路でも、電磁石でも、超伝導コイル
でも利用可能であり、連続かつ一定の磁場であれば磁場
発生源の種類に依存しない。また、脱磁する磁石サンプ
ルの種類にも依存しない。すなわち、本発明の範囲を限
定するのは特許請求の範囲のみである。
【0064】また、本発明は、永久磁石サンプルの磁束
をほぼ零にする脱磁に用いることができるだけでなく、
磁束をある値に調整する減磁にも利用可能な技術である
ことは、言うまでもない。
【0065】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、連続
かつ一定の磁場にて脱磁することができることから、例
えば永久磁石を用いた磁気回路でも脱磁が可能となり、
脱磁装置は単純、小型、静寂性に優れ、ランニングコス
トも不要となる。また、電磁石を用いることが可能で、
磁場強度の変化や極の反転が不要であることから複雑な
制御が必要なくなる。さらに、超伝導コイルを脱磁に利
用することができるようになり、高磁場を脱磁に用いる
ことができることから、従来は困難であった高保磁力の
磁石サンプルの脱磁を実現するなど、多大の効果を有す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のリング形状磁気回路を説明するための
図。
【図2】本発明のリング形状磁気回路を用いた脱磁方法
および脱磁装置を説明するための図。
【符号の説明】
1.永久磁石 2.磁化の方向 3.発生磁場 4.リング形状磁気回路 5.サンプルホルダー 6.脱磁する磁石サンプル

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 連続かつ一定の磁場中に磁石サンプルを
    置き、磁力線の向きに垂直な方向を中心軸として相対的
    に回転させながら引き離すことを特徴とする脱磁方法。
  2. 【請求項2】 連続かつ一定の磁場を発生している装置
    と、磁石サンプルを保持するサンプルホルダーからな
    り、磁場発生装置とサンプルホルダーが磁力線の向きに
    垂直な方向を中心軸として相対的に回転かつ移動する機
    構を有していることを特徴とする脱磁装置。
  3. 【請求項3】 上記磁場発生装置が、永久磁石からなる
    ことを特徴とする請求項2記載の脱磁装置。
  4. 【請求項4】 上記磁場発生装置が、リング形状でその
    内側に均一な磁場を発生している永久磁石だけからなる
    磁気回路であることを特徴とする請求項2記載の脱磁装
    置。
  5. 【請求項5】 上記磁場発生装置が、リング形状でその
    内側に均一な磁場を発生している永久磁石だけからなる
    磁気回路であり、その磁気回路が自転かつその回転軸に
    沿って移動する機構を有していることを特徴とする請求
    項2記載の脱磁装置。
  6. 【請求項6】 上記磁場発生装置が、連続かつ一定の磁
    場を発生している電磁石であることを特徴とする請求項
    2記載の脱磁装置。
  7. 【請求項7】 上記磁場発生装置が、超伝導コイルであ
    ることを特徴とする請求項2記載の脱磁装置。
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