专利名称：充磁装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于对例如小型的步进电动机等所使用 的高保持力的稀土类铁系磁铁等进行充磁的充磁装置。
背景技术：
以往，提出有如图6所示的充磁装置。在该图6中，附图标 记"1"表示100VAC或200VAC的商用电源，该商用电源l的一 端分别与晶闸管(SCR) 2a的阳极以及晶闸管2b的阴极相连接， 该晶闸管2a和晶闸管2b构成根据后述充电用电容器5的充电状 态来控制商用电源相位的相位控制电路。该晶闸管2a的阴极以及晶闸管2b的阳极，分别通过升压变 压器3的一次侧线圈3a与该商用电源l的另一端连接。此时，向 该晶闸管2a以及2b的各门极G提供与充电用电容器5充电状态 对应的控制信号，从而根据该控制信号向升压变压器3的 一 次 侧线圈3a提供被控制相位的所期望的交流电压。升压变压器3的二次侧线圏3b的 一端与由二极管桥路构成 的全波整流电路4的一输入端子连接，而二次侧线圈3b的另一 端与全波整流电路4的另 一输入端子连接。并且，在全波整流 电路4的正才及输出端子以及负极输出端子之间连接有例如400 MF的充电用电容器5。在如该图6所示的以往例子中，充电用 电容器5的两端电压可充电到例如1250V。全波整流电路4的正极输出端子以及充电用电容器5的连 接点与构成开关的晶闸管(SCR)6的阳极连接，该晶闸管6的阴 极与充磁线圏7的一端连接。并且，充磁线圈7的另一端与全波 整流电路4的负极输出端子连接。在如图6所示的以往例子中，续流二极管(fly-wheel diode) 8与该充》兹线圈7并联连接。在如图6所示的该以往例子中，对被充,兹物进行充磁时， 对被充磁物进行充磁时，对应于充磁线圈7的不同形状，将被 充磁物放在相应的位置，将充电用电容器5充电至例如1250V。 其后，向晶闸管6的门极G提供控制信号，使该晶闸管6导通。此时，按充电用电容器5 —晶闸管6 —充磁线圏7 —充电用 电容器5的顺序流通脉冲电流，通过施加该脉冲电流使充f兹线 圏7产生脉冲》兹场，由此可对被充磁物进行充》兹。此时，在充磁线圏7上并联连接续流二极管8，当充电用电 容器5的电压大致为O V时，该续流二极管8导通，在充磁线圈7 和续流二才及管8流通循环电流。该循环电流因为充》兹线圏7的电 阻成分R2以及配线电阻等的损耗而自然减衰为零。在如图6所示的以往例子中，充电用电容器5的容量为C， 包括从该充电用电容器5到充磁线圏7的配线以及晶闸管6等的 电阻成分为Rl,而该配线的电感为L1，充》兹线圏7的电阻成分 为R2，充磁线圈7的电感为L2，充电用电容器5的两端电压为 V0。此时，如图6所示的以往例子的最大充磁电流I为1=^7^.,", …(1) 其中，当L二L1 + L2、 R-R1 + R2时，则wf-^/l/LC—R^L)2 2" = 2丄/A0二taiTVf."所流通的电流达到其最大充磁电流I的所需时间T为另外，在专利文献l中有关于上述以往的充磁装置的技术 的记载。专利文献l:日本特开平6- 302433号7>报 但是，近年来在步进电动机等中，推行小型化、高扭矩化， 该步进电动机等使用具有高保持力的可注射成形等的NdFeB 系粘结磁铁等。该小型的步进电动机等中使用的NdFeB系粘结 磁铁等要求具有例如cj) 2mm的极小直径、可多极充磁。因此，巻绕在充》兹用的充；兹^兹扼上的充》兹线圏7的线径也 要求较细，而且要对高保持力的NdFeB系粘结磁铁进行充磁时 需要产生充分强的高^兹场。但是，在如图6所示的以往充磁装 置中，存在不能产生充分强的高磁场、无法进行良好充磁这样 的问题。而且，由于缩小巻绕在该充石兹万兹辄上的充；兹线圈7的线径， 还存在使其发热变多的问题。发明内容本发明是鉴于上述情况而做成的，其目的在于提供一种充 磁装置，它可良好地对小型的N d F e B系粘结磁铁等具有高保持 力的磁铁进行充；兹，而且可抑制充》兹装置的发热。本发明的充磁装置具有通过升压变压器来充电至高电压 的充电用电容器、通过开关来供给由该充电用电容器提供的电 荷的充磁线圈、以及与该充磁线圏并联连接的续流二极管，该 充电用电容器由并联连接的多个电容器构成，该多个电容器中 的各电容器的一端分别通过并列的配线与该开关的输入侧相连 接，并且该多个电容器中的各电容器的另 一端分别通过并列的 配线与该充磁线圈以及该续流二极管的连接点相连接。而且，本发明的充磁装置具有通过升压变压器来充电至高电压的充电用电容器、通过开关来供给由该充电用电容器提 供的电荷的充,兹线圈、以及与该充》兹线圈并耳关连接的续流二极 管，该开关由多个开关元件构成，并且该充电用电容器由并联 连接的多个电容器构成，该多个电容器中的各电容器的一端分 别通过并列的配线与该多个开关元件的各开关元件的输入侧相 连接，并且该多个开关元件中的各开关元件的输出侧分别通过 并列的配线与该充磁线圈的一端连接，多个电容器中的各电容 器的另 一 端通过并列的配线与充磁线圈和续流二极管的连接点 相连接。根据本发明，充电用电容器由多个并联连接的电容器构成， 该多个电容器的各电容器与充磁线圏并联连接，因此，可使充 电用电容器与充磁线圏之间的配线电阻以及电感减小到按并联 连接数的数分之一。而且，根据本发明，由于能够以配线电阻以及电感变小的 量相应增大最大充》兹电流I，因此可使峰值f兹场变大，由此，对 于高保持力的磁铁也能良好地充磁。而且，能够增大最大充磁 电流I,从而相应地可缩短获得最大充磁电流I的时间(流通电流 的时间)，抑制发热。
图l是表示本发明充磁装置的一实施方式例子的构成图。图2是表示铜栅的例子的局部立体图。图3是表示本发明充磁装置的另 一 实施方式例子的构成图。图4是表示本发明充磁装置的另 一 实施方式例子的构成图。图5是本发明充磁装置的另 一 实施方式例子的构成图。图6是表示以往的充磁装置例子的构成图。
具体实施方式
以下，参照图l对用于实施本发明的充磁装置的实施方式例子(以下简称为"本例")进行说明。在该图l中，与图6对应 的部分将标注相同附图标记来表示。在图l中，100VAC或200VAC的商用电源l的一端分别与晶 闸管(SCR)2a的阳极以及晶闸管2b的阴极连接，该晶闸管2a和 晶闸管2b构成根据后述充电用电容器10(电容器10a以及10b) 的充电状态来控制商用电源相位的相位控制电路。该晶闸管2a的阴极以及晶闸管2b的阳极分别通过升压变 压器3的一次侧线圈3a与商用电源l的另一端连接。此时，根据 充电用电容器10(电容器10a以及10b)的充电状态，向该晶闸管 2a以及2b的各门极G提供控制信号，并向升压变压器3的 一次侧 线圏3a提供被控制了相位的所期望的交流电压。升压变压器3的二次侧线圏3 b的 一 端与由二极管桥路构成 的全波整流电路4的一输入端子连接，该二次侧线圏3b的另一 端与全波整流电路4的另 一输入端子连接。在本例中，在该全波整流电路4的正极输出端子以及负极 输出端子之间连接有并联连接的多个(例如两个)电容器10a以 及10b。该两个电容器10a以及10b构成了充电用电容器IO。在本例中，将电容器10a以及10b的容量分别设定为例如 200 mF,并联电路的容量设为400 jj F，电容器10a以及10b各 自的各两端电压都设定为例如1250V来进行充电。而且，在本例中，电容器10a的一端通过配线lla与构成开 关的晶闸管(S C R) 6的阳极连接，而电容器10 b的 一 端通过与配 线lla并列设置的配线lib而与构成开关的晶闸管6的阳极连接。并且，该晶闸管6的阴极与构成充磁轭充磁线圏7的一端 相连接。而且，在本例中，规定电阻值为RO的电阻器12以及续 流二极管8的串联电路与该充磁线圏7并联连接。另外，在本例中，该电容器10a的另 一端通过配线llc与该 充磁线圈7以及续流二极管8的连接点相连接，并且电容器10b 的另 一 端通过与配线llc并列设置的配线lld而与该充磁线圏7 以及续流二极管8的连接点相连4妄。在本例中，该配线lla、 llb、 llc以及lld分别由如图2所 示的例如高度3mm、宽度30mm的铜栅15构成。将该配线lla、 llb、 llc以及lld的长度设定成，使电容器10a以及10b与充磁 线圈7之间的长度尽量缩短，并使该配线lla、 llb、 llc以及lld 的电阻成分尽量小。而且，如图2所示，在本例中，在构成配线lla、 llb、 llc 以及lld的铜栅15上，设有用于增大表面积的规定数目的槽 15a,由此，可降^f氐对高频的表面效应所导致的损:耗。另夕卜，在本例中，对4皮充磁物进行充f兹时，将^皮充磁物配 置成相对于充磁线圈7为规定关系，并分别将并联连接的多个 (例如两个)电容器10a以及10b充电到例如1250V。其后，向晶 闸管6的门极G提供控制信号，使该晶闸管6导通。此时，按电容器10a —配线lla —晶闸管6 —充》兹线圏7 —配 线llc —电容器10a的顺序流通脉冲电流，使该充磁线圏7产生 脉沖磁场。与此同时，按电容器10b—配线llb—晶闸管6—充 磁线圈7 —配线lld —电容器10b的顺序流通脉冲电流，使充磁 线圏7产生脉冲》兹场，从而可对该被充磁物进行充》兹。如上所述，充电用电容器10由并联连接的两个电容器10a 以及10b构成，该两个电容器10a以及10b两者的 一端分别通过并联配线lla以及llb与晶闸管6的阳极相连接。由此可使并列 配线lla以及llb的部分配线电阻以及电感分别变小至以往值 的二分之一。而且，两个电容器10a以及10b两者的另 一端通过并列配线 llc以及lld与充磁线圏7以及续流二极管8的连接点相连接。因 此，并列配线llc以及lld的部分配线电阻以及电感也可分别变 小至以往的二分之一。因此，根据本例，与如图6所示的以往例子相比，包括从 充电用电容器10到充磁线圈7的配线、晶闸管6等在内的上述式 子(1)以及式子(2)的电阻成分R1以及电感L1较小。从而，由式 (l)得出的最大充磁电流变大，因此，与以往例子相比，能够增 大峰值磁场。而且，根据本例，包括从充电用电容器10到充磁线圈7的电感L1比以往例子的数值小。由此，可使通过式(2)算出的到流 通该最大充》兹电流I的所需时间T比以往例子的所需时间T小。而且，在本例中，规定电阻值R0的电阻器12以及续流二极 管8的串联电路与充磁线圈7并联连接，当电容器10a、 10b的电 压为大致OV时，该续流二极管8导通，并在充磁线圏7、续流二 极管8和电阻器12流通循环电流。该循环电流因为充磁线圈7的电阻成分R2、电阻器12的电 阻值RO等而自然减衰为零。根据本例，将电阻值RO的电阻器 12与该续流二极管8串联连接，因此，在该续流二极管8流通的 时间常数t 0为t 0=L2/ R0 + R2,比以往例子的数值小。因此， 可缩短电流的流通时间，可抑制发热。并且，在充电用电容器5以及10为400 ja F规格的以往充磁 装置中，从充电用电容器5到充磁线圏7的电阻成分Rl为6mQ,电感Ll为1.3jaH,但是，在本例中，可使从充电用电容器IO 到充^F兹线圏7的电阻成分R1为3mQ ,电感L1达到0.9 ja H左右。在该以往的充》兹装置中，充电用电容器5进行1250V充电 时，最大充^兹电流I为20.4KA,其上升沿时间为35 y S。在此 本例中，电容器10a、 10b进行1250V充电时，最大充磁电流I 为25KA,其上升沿时间为29y S。而且，在充电用电容器5以及10为200iu F规格的以往充磁 装置中，从充电用电容器5到充磁线圈7的电阻成分R1为10m o,电感L1为2.1 m H左右，但在本例中，可使从充电用电容器 10到充^f兹线圏7的电阻成分Rl为8mD ，电感L1为1.0 y H左右。在该以往的充磁装置中，充电用电容器5进行2000V充电 时，最大充》兹电流I为19.8KA,其上升沿时间为30 m S。而在 该本例中，电容器10a、 10b进行2000V充电时，最大充磁电流 I为26KA，其上升沿时间为22yS。如上所述，根据本例，充电用电容器10由并联连接的两个 电容器10a以及10b构成，因此，与以往例子相比，从该充电用 电容器IO到充磁线圈7的电阻成分R1以及电感Ll变小，因此， 可提高最大充磁电流I,相应可提高峰值磁场。因此，可对高保持力的NdFeB系粘结磁铁等进行良好的充磁。而且，根据本例，可使从该充电用电容器10到充磁线圈7可减少充^兹电流的流通时间，相应地可抑制发热，/人而可对小 型N d F e B系粘结磁铁等进行良好的充磁。而且，在本例中，由于电阻值R0的电阻器12与续流二极管 8串联连接，因此在该续流二极管8流通的减衰电流的时间常数小，从而可使达到 需时间T少。即，最大充f兹电流TO会变小，相应地可抑制发热。图3表示用于实施本发明的另一实施方式的例子。对该图3 的实施方式例进行说明，在该图3中，将对与图l对应的部分标示相同附图标记来表示，且省略其重复的说明。在图3的实施方式例子中，构成充电用电容器10的并联连 接的两个电容器10a以及10b两者的 一端，分别通过并列的配线 lla以及lib,与构成开关的晶闸管(SCR)6a以及6b两者的阳极连接。晶闸管6a以及6b的各晶闸管的阴极，通过并列的酉己线13a 以及13b与充磁线圏7的一端连接。如图2所示，该配线13a以及 13b分别由具有槽15a的铜栅15构成。在该图3中，其他为与图1 和同样的构成。在该图3中，对被充磁物进行充》兹时，将被充磁物配置成 相对于充磁线圏7为规定关系，两个电容器10a以及10b被充电 到达到充》兹所需电压时，对晶闸管6a以及6b的门极G同时提供 控制信号，并使该晶闸管6a以及6b同时导通。此时，在图3的例子中，可容易理解可获得与图l例子同样 的作用效果。进而，在图3的例子中，与图l的例子相比，晶闸 管6a以及6b的各晶闸管的阴极通过并列的酉己线13a以及13b与 充磁线圈7的一端连接，相应地可使该从充电用电容器10到充 磁线圏7的电阻成分R以及电感L1变小。因此，在该图3的例子中，与图l的例子相比，可减小电阻 成分Rl以及电感Ll,相应地可增大最大充i兹电流I。由此，可 增大峰值磁场，进行良好的充磁，并且可缩短获得最大充磁电 流I的所需时间T,相应地可抑制发热。而且，图4以及图5分别表示用于实施本发明的另一实施方 式例子。对该图4以及图5的实施方式例子进行说明，在该图4以及图5中，对与图l以及图3对应的部分标注相同附图标记来 表示，且省略了其重复的说明。在图4以及图5的实施方式例子中，除去了图1以及图3的实 施方式例中的、与充磁线圈7并联连接的续流二极管8和电阻器 12的串联电路，因此，在该图4以及图5的实施方式例子中，当 充电用电容器10a以及10b的电压为大致0V时，将晶闸管6、 6a、 6b截止。其他为与图l以及图3的实施方式例子同样的构成。在该图4以及图5的实施方式例中，也能容易理解可获得与 图l以及图3的实施方式例同样的作用效果。另外，在上述例子中，已对由两个并联连接电容器10a、 10b构成的充电用电容器10的例子进行了叙述，但是，不言而 喻，也可以由3个以上的多个并联连接的电容器构成该充电用 电容器IO。而且，在上述例子中，配线lla、 llb、 llc、 lld、 13a、 13b由具有槽15a的铜栅15构成，但是，不言而喻，也可取代之 而由厚橡胶软电缆、同轴电缆等构成。而且，本发明并非只限于上述例子，不言而喻，只要不超 出权利要求书所述的本发明的主旨范围，可以采用其他的各种 构成。
权利要求
1.一种充磁装置，具有通过升压变压器来充电至高电压的充电用电容器、和通过开关来供给由该充电用电容器提供的电荷的充磁线圈，其特征在于，上述充电用电容器由并联连接的多个电容器构成，上述多个电容器中的各电容器的一端分别通过并列的配线与上述开关的输入侧相连接，并且上述多个电容器中的各电容器的另一端分别通过并列的配线与上述充磁线圈相连接。
2. —种充磁装置，具有通过升压变压器来充电至高电 压的充电用电容器、通过开关来供给由该充电用电容器提供的 电荷的充；兹线圈、以及与该充-兹线圈并列连接的续流二极管， 其特征在于，上述充电用电容器由并联连接的多个电容器构成，上述多个电容器中的各电容器的一端分别通过并列的配线与上述开关的输入侧相连接，并且上述多个电容器中的各电容器的另 一端分别通过并列的配线与上述充；兹线圏以及上述续流二极管的连接点相连接。
3. —种充磁装置，具有通过升压变压器来充电至高电 压的充电用电容器、和通过开关来供给由该充电用电容器提供 的电荷的充磁线圏，其特征在于，由多个开关元件构成上述开关，并且由并联连接的多个电 容器构成上述充电用电容器，上述多个电容器中的各电容器的一端分别通过并列的配线 与上述多个开关元件中的各开关元件的输入侧相连接，并且上述多个开关元件中的各开关元件的输出侧分别通过 并列的配线与上述充磁线圏的一端相连接，多个电容器中的各 电容器的另 一端分别通过并列的配线与上述充磁线圏的另 一端
4. 一种充磁装置，具有通过升压变压器来充电至高电 压的充电用电容器、通过开关来供给由该充电用电容器提供的 电荷的充磁线圈、以及与该充磁线圏并联连接的续流二极管， 其特征在于，由多个开关元件构成上述开关，并且由并联连接的多个电 容器构成上述充电用电容器，上述多个电容器中的各电容器的一端分别通过并列的配线 与上述多个开关元件中的各开关元件的输入侧相连接，并且上述多个开关元件中的各开关元件的输出侧分别通过 并列的配线与上述充磁线圏的 一端相连接，上述多个电容器中 的各电容器的另 一端分别通过并列的配线与上述充磁线圈以及 上述续流二极管的连接点相连接。
5. 根据权利要求书l或2所述的充磁装置，其特征在于， 使用铜栅分别对上述多个电容器中的各电容器的一端的并列配线以及上述各电容器的另 一 端的并列配线进行布线，并且 在上述铜栅上设置槽。
6. 根据权利要求书3或4所述的充磁装置，其特征在于， 使用铜栅分别对上述多个电容器中的各电容器的一端的并列配线、上述各电容器的另一端的并列配线、以及上述多个开 关元件中的各开关元件的输出侧的并列配线进行布线，并且在 上述铜栅上设置槽。
7. 根据权利要求书2或4所述的充磁装置，其特征在于， 规定电阻值的电阻器与上述续流二极管串联连接。
全文摘要
本发明提供一种充磁装置，可良好地对小型NdFeB系粘结磁铁等具有高保持力的磁铁进行充磁，并可抑制充磁装置发热。该充磁装置具有通过升压变压器(3)来充电至高电压的充电用电容器(10)、通过开关(6)来供给由该充电用电容器提供的电荷的充磁线圈(7)、以及与该充磁线圈并联连接的续流二极管(8)，该充电用电容器由并联连接的多个电容器(10a、10b)构成，该多个电容器中的各电容器的一端分别通过并列的配线(11a、11b)与该开关的输入侧相连接，并且该多个电容器中的各电容器的另一端分别通过并列的配线(11c、11d)与该充磁线圈以及该续流二极管的连接点相连接。
文档编号H01F13/00GK101325114SQ200810093729
公开日2008年12月17日 申请日期2008年4月16日 优先权日2007年4月16日
发明者伊藤弘幸, 堀充孝, 长谷川文昭, 青替则彦 申请人:株式会社大同电子;日本电磁测器株式会社