JPS5847273B2 - 広巾ア−クのための磁界発生法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は例えば広い面積の対象物の熱処理等に用いる広
巾アークを作るための磁界発生方法に関するものである
。

アークまたはプラズマアーク（以下、アークと称する。

）と直交する磁界成分を作用させたときに生スるローレ
ンツ力を利用してアークを空間的に揺動させ、広巾アー
クを作る方法は既知である。

このようにして作られた広巾アークは広い面積の熱処理
や表面溶融に利用される。

アークと直交する成分を有する磁界を発生させる方法は
もっばら鉄芯またはそれに類似の磁気回路材料にコイル
をまいて電磁石としてアーク空間に磁界を作っていた。

しかしながらこの方法では磁石の端効果によって広い範
囲にわたって一様性のある磁界を作れない。

電磁石全体をコンパクトなものにすることが難しい。

鉄芯等の磁気回路材料に磁束密度の飽和現象があるので
空間に発生させうる磁界強度に限界があるなどの欠点が
あった。

本発明の方法は、鉄芯等の磁気回路材料を用いず、アー
クのまわりに配された４本の電流が作る磁界を直接アー
ク揺動のために用いることを特徴とする広巾アークのた
めの磁界発生法である。

以下図を用いて本発明の方法の原理を説明する。

第１図は、アーク発生装置またはプラズマアーク発生装
置（以下アークトーチという。

）およびアークと磁界用電流通路との配置関係を示すも
のである。

アークトーチ１と金属材３との間にアーク２が発生して
いる。

金属材上表面と平行に電流通路が４本アークをはさむ両
側に片側２本づつ４゜５および６，７が設げられており
、それぞれに電流が流れている。

電流通路４と６および電流通路５と７に流れる電流の方
向はそれぞれ同じ向きであるが、電流通路４と５あるい
は電流通路６と７に流れる電流の方向は反対であるよう
に磁界発生用電源に接続されている。

アークが直流で点弧しており電流通路４，５，６．７に
流れる電流が交流の場合、あるいはアークが交流で電流
通路に流れる電流が直流の場合、あるいはまたアークが
交流で電流通路に流れる電流も交流でかつ両者の位相が
９００ずれている場合、アークは２に示すように扇形の
面上を揺動する。

第２図は電流通路に直交する平面で切った切断面である
。

第２図において、電流通路４，５，６および７は紙面と
垂直に伸びている。

電流通路４と６に流れる電流の方向が同じで、電流通路
５と７に流れる電流の方向が反対でありかつそれぞれの
電流の絶対直が等しい場合に、アーク空間に作られる磁
界の磁力線の様子を第２図ａの点線８で示した。

この場合磁界はおおむねアーク電流と直交するためロー
レンツの法則によりアークには紙面と直交する力が働く
。

先にのべたように例えばアークが直流で電流通路に流れ
る電流が交流の場合はアークは紙面に垂直な面上を揺動
する。

４本の電流通路は断面が矩形の四角柱の稜線の位置をそ
れぞれ占めるが、望ましくはこの四角柱の断面が正方形
であるように電流通路を配置することがよい。

第２図すは４本の電流通路を用いて作られる斜交磁界の
磁力線の様子を示したものである。

第２図ａと同じ配位の電流通路に電流方向関係も同じで
ただ電流の絶対値が異なる場合、すなわち電流通路４と
７に流れる電流絶対値は等しく、また電流通路５と６に
流れる電流絶対値は等しくかつ電流通路４と５あるいは
電流通路６と７に流れる電流の絶対値は等しくない場合
である。

電流通路４と５（あるいは電流通路６と７）に流れる電
流の絶対値の比が１よりずれる程、アーク空間に発生す
る磁界の方向はアークと直交する方向からずれて斜交の
度合を強める。

アーク電流にこれと斜交する磁界を作用させることによ
り、アーク揺動面を平面から円錐面にかえることができ
ることは既に本出願人が特願昭５２−８９２４４号で特
許出願したものである。

斜交磁界を作る方法は４本の電流通路に流れる電流値を
変えること以外に、電流通路４，５および６．７のそれ
ぞれの平行関係を採ったまま上下にずらしてもよいこと
は明らかである。

この場合４本の電流通路は断面が平行四辺形である四角
柱の稜線を占めるが稜角は直角ではない。

以−ヒ述べたように本発明の方法は、四本の電流通路に
電流を流すだけで簡単に磁界が発生できることおよび四
本の電流通路に流す電流の大小関係を変えることにより
、アークと交わる磁界の角度を変えることができる特徴
を有する他に、広巾アークを一列に複数本並べて同時に
働かせる場合に必要な磁界を作るのに便利である。

即ち、アークトーチの列に沿って４本の電流通路を伸ば
すだけで、全てのアーク空間に同じ磁界を作ることがで
き、アーク毎に磁界発生装置をつける必要がない。

第３図は一列に並べられた３本のアークを広巾にするた
めに本発明の磁界発生方法を利用する一例である。

３本のアークトーチｉ、ｉ’、ｉ″の列に平行に４本の
電流通路４，５，６および７が設置され、４本の電流通
路は４，７，６．５の順に直列に接続されており、電流
通路４と５の端が一つの電源９に接続されている。

この接続により電流通路４と６には同じ方向の電流が流
れ、電流通路５と７には前記電流通路４と６とは逆方向
の電流が流れていることになり、これらの電流によりア
ークの空間に作られる磁界はアークと直交しアーク２．
２’、２″を空間的に揺動させる作用を行う。

電流通路の接続方法はこれ以外にも種々考えられ、図示
した方法はその一例にすぎないことは勿論である。

アークを揺動させるために電流通路に流さねばならない
電流値の大きさは電磁見学の既知の法則により容易に算
定することができる。

例えば第２図ａで４本の電流通路を結んでできる正方形
（一辺の長さをａｃｒｎとする）の中心に出来る磁界強
度は、電磁見学のアンペアの周回路の法則を用いて容易
に計算でき、 Ｂ＝ ０．８ ｘ ＩＢ ７ａ（ガウス）で与えられる
。

但し■３は電流通路を流れる電流でアンペア単位、ａは
ｃｍ単位の数値である。

アーク電流な■、アークと直交する磁界をＢとすれば、
実用的にアークを揺動させるには特願昭５２８９２４４
号で詳述されているように ＩｘＢ（ｒ、ｍ、ｓ）≧５００（アンペア・ガウス）を
満足せねばならない故、電流通路を流れる電流は少くと
も ２５ ■３≧ ／ａＩ （アンペア） である必要がある。

アークの広がり巾はアーク電流、雰囲気ガス、ガス流凌
、トーチデザインにより異なるが、■８の増加と共に単
調に増加する。

実施例 直流プラズマアークに本発明の方法を用いてプラズマア
ークを広巾にした。

実施条件は以下の通りである。

フラズマガス アルゴン１０ ’／ｍ ｉ
ｎ直流プラズマアーク電流 ■二４０ＯＡプラズマ
アークギャップ長 Ｌ：＝１０ｃｍ励磁用電流通路間隔
ａ＝４ｃｍ 励磁用電流周波数 ｆ＝５０Ｈ２励磁用電流値
（４本共通） ■Ｂ−１８ＯＡこの条件下でプラズマア
ークは扇形状に広がり広がり巾は６．５ ｃｍであった
。

以上述べたように本発明の方法はアークを広巾に揺動さ
せるために極めて優れた方法であり、その効果は太きい
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明する原理図である。 第２図ａは本発明の方法で作られる直交磁界の磁力線の
様子を概念的に示したものであり、第２図すは本発明の
方法で作られる斜交磁界の磁力線の様子を概念的に示し
たものである。 第３図は本発明の方法をもちいて３本のアークと同時に
揺動させ広巾アークを作る応用例である。 １・・・アークトーチ、２・・・アーク、３・・・金属
材、４．５，６．７・・・電流通路、８・・・磁力線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ アークまたはプラズマアークをはさむ両側に、片側
   に各２本づつ互に並行し、かつアークまたはプラズマア
   ークと直行する方向に伸びる合計４本の電流通路を設け
   、該４本の電流通路に電流を通じることにより、アーク
   またはプラズマアークを揺動させることを特徴とする広
   巾アークのための磁界発生法。