JPH01296603A - 電磁石用鉄芯 - Google Patents
電磁石用鉄芯Info
- Publication number
- JPH01296603A JPH01296603A JP63127485A JP12748588A JPH01296603A JP H01296603 A JPH01296603 A JP H01296603A JP 63127485 A JP63127485 A JP 63127485A JP 12748588 A JP12748588 A JP 12748588A JP H01296603 A JPH01296603 A JP H01296603A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- iron core
- blocks
- magnetic field
- field distribution
- electromagnet
- Prior art date
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、電磁石に用いられる鋼板積層型の鉄芯に関す
るものである。
るものである。
通電する電流の速い立上げ立下げが要求される電磁石に
おいては、渦電流の影響を防ぐために、その鉄芯を絶縁
鋼板の積層によって形成する。例えば、粒子加速器の偏
向電磁石においても、同一形状の鋼板を積層して直線状
の鉄芯を形成して、磁極は直線状になっている。偏向電
磁石中では、粒子ビームが曲がるため、本来ならばビー
ム軌道に沿った鉄芯を形成しなければならない。しかし
ながら、曲がった鉄芯を形成することは困難であるため
、ビームが曲がっても、そのビームを磁場内におさめる
だけの充分な磁極中をもった直線状の鉄芯を用いている
のが現状である。
おいては、渦電流の影響を防ぐために、その鉄芯を絶縁
鋼板の積層によって形成する。例えば、粒子加速器の偏
向電磁石においても、同一形状の鋼板を積層して直線状
の鉄芯を形成して、磁極は直線状になっている。偏向電
磁石中では、粒子ビームが曲がるため、本来ならばビー
ム軌道に沿った鉄芯を形成しなければならない。しかし
ながら、曲がった鉄芯を形成することは困難であるため
、ビームが曲がっても、そのビームを磁場内におさめる
だけの充分な磁極中をもった直線状の鉄芯を用いている
のが現状である。
一方、一つの偏向電磁石の中でのビームの偏向角を大き
くして、小型の加速器を作る場合には、やむをえず、曲
がった扇型の鉄芯を用いざるをえない。その場合には、
第４図（ａ）に示すように、同一形状の鋼板（１）を積
層して、外形ＩＪＫＬを形成し、端部ＩＪＮおよびＫＬ
Ｍを除去して、扇形ＪＫＭＮの鉄芯を形成する。鋼板は
扇形の半径方向に少しずつずらして積層されているため
、外側ＪＫおよび内側ＮＭの半径は等しくなっている。
くして、小型の加速器を作る場合には、やむをえず、曲
がった扇型の鉄芯を用いざるをえない。その場合には、
第４図（ａ）に示すように、同一形状の鋼板（１）を積
層して、外形ＩＪＫＬを形成し、端部ＩＪＮおよびＫＬ
Ｍを除去して、扇形ＪＫＭＮの鉄芯を形成する。鋼板は
扇形の半径方向に少しずつずらして積層されているため
、外側ＪＫおよび内側ＮＭの半径は等しくなっている。
しかしながら、上述のようにして形成された扇形の鉄芯
には次のような問題点がある。すなわち、第４図（ｂ）
、（Ｃ）に示すように、鉄芯の半径方向の断面形状は円
周方向の位置により変わり、Ａ−Ａ’断面とＢ−Ｂ’断
面とを比較すると、寸法形状はａ、、＜ｂ＋、ａ２＜ｂ
ｚとなる。従って、断面形状が同一であるという前提条
件で算出した磁場を精度よく実現することができず、ま
た、鉄芯の磁気回路抵抗も算出値からずれるため、所望
の磁場分布や起磁力を得ることができないという問題が
生ずる。本発明は以上のような点にかんがみてなされた
もので、その目的とするところは、設計された磁場分布
を精度よく実現する、鋼板を積層した電磁石川鉄芯を提
供することにある。
には次のような問題点がある。すなわち、第４図（ｂ）
、（Ｃ）に示すように、鉄芯の半径方向の断面形状は円
周方向の位置により変わり、Ａ−Ａ’断面とＢ−Ｂ’断
面とを比較すると、寸法形状はａ、、＜ｂ＋、ａ２＜ｂ
ｚとなる。従って、断面形状が同一であるという前提条
件で算出した磁場を精度よく実現することができず、ま
た、鉄芯の磁気回路抵抗も算出値からずれるため、所望
の磁場分布や起磁力を得ることができないという問題が
生ずる。本発明は以上のような点にかんがみてなされた
もので、その目的とするところは、設計された磁場分布
を精度よく実現する、鋼板を積層した電磁石川鉄芯を提
供することにある。
〔課題を解決するための手段とその作用］上記目的を達
成するために本発明によれば、鋼板を積層して形成され
た電磁石用鉄芯において、鋼板を積層して形成されたブ
ロックを複数個結合して形成されたことを特徴とする電
磁石用鉄芯が提供される。
成するために本発明によれば、鋼板を積層して形成され
た電磁石用鉄芯において、鋼板を積層して形成されたブ
ロックを複数個結合して形成されたことを特徴とする電
磁石用鉄芯が提供される。
同一形状の鋼板を積層して形成した曲線状の鉄芯、例え
ば第４図に示した偏向電磁石用の扇形の鉄芯では、半径
方向の磁極断面は積層した鋼板と角度をなすため、その
形状は円周方向で変化し、扇形中央部からの距離が大き
くなるにつれて、磁極断面形状の変化が大きくなり、所
望の磁場分布が得られなくなる。そこで、本発明の構造
によれば、扇形の鉄芯をあらかじめいくつかの小ブロッ
クに分割して、各ブロックについて所望の磁極形状を形
成する。ブロックの円周方向のサイズは比較的小さいた
め、半径方向の磁極断面形状の円周方向における変化も
小さくなる。従って、このブロックを結合することによ
り、より所望の磁場分布に近い磁場分布を得ることがで
きる。
ば第４図に示した偏向電磁石用の扇形の鉄芯では、半径
方向の磁極断面は積層した鋼板と角度をなすため、その
形状は円周方向で変化し、扇形中央部からの距離が大き
くなるにつれて、磁極断面形状の変化が大きくなり、所
望の磁場分布が得られなくなる。そこで、本発明の構造
によれば、扇形の鉄芯をあらかじめいくつかの小ブロッ
クに分割して、各ブロックについて所望の磁極形状を形
成する。ブロックの円周方向のサイズは比較的小さいた
め、半径方向の磁極断面形状の円周方向における変化も
小さくなる。従って、このブロックを結合することによ
り、より所望の磁場分布に近い磁場分布を得ることがで
きる。
以下図面に示した実施例に基づいて本発明を説明する。
第１図は、本発明にかかる電磁石用鉄芯の一実施例の平
面図であり、６０°の開き角度を有する扇形の鉄芯が、
鋼板（２）を積層した１５°の開き角度を有する扇形の
４個のブロック（６）を結合することにより構成されて
いる。
面図であり、６０°の開き角度を有する扇形の鉄芯が、
鋼板（２）を積層した１５°の開き角度を有する扇形の
４個のブロック（６）を結合することにより構成されて
いる。
本実施例の鉄芯は粒子加速器用偏向電磁石に用いられる
ものであり、その形状は、ビーム軌道半径（電磁石の磁
極中心の曲率半径に等しい）、必要な磁場強度、磁場分
布、磁極間隔などにより決定される０本実施例では、ビ
ームエネルギーＩＧｅＶ、磁場強度１．７Ｔ、ビーム軌
道半径Ｒ＝ １．９６ｍとなっている。
ものであり、その形状は、ビーム軌道半径（電磁石の磁
極中心の曲率半径に等しい）、必要な磁場強度、磁場分
布、磁極間隔などにより決定される０本実施例では、ビ
ームエネルギーＩＧｅＶ、磁場強度１．７Ｔ、ビーム軌
道半径Ｒ＝ １．９６ｍとなっている。
（Ｒ＝ＩＧｅＶ／ （０，３Ｘ１．７Ｔ））鉄芯の製作
手順は次の通りである。すなわち、イ）０．５ｍｍｍｍ
力無方向性ケイ素鋼板２図［有］）に示す形状に打ち抜
いて積層し、基準キー溝（３）に曲率半径１．９６ ｍ
の治具をあてがい、鋼板（２）を−枚ずつずらして外形
を整え、第２図（ａ）の形状にする。
手順は次の通りである。すなわち、イ）０．５ｍｍｍｍ
力無方向性ケイ素鋼板２図［有］）に示す形状に打ち抜
いて積層し、基準キー溝（３）に曲率半径１．９６ ｍ
の治具をあてがい、鋼板（２）を−枚ずつずらして外形
を整え、第２図（ａ）の形状にする。
口）次に、両側からプレスを用いて決められた厚さ２Ｗ
になるように加圧する。２Ｗは幾何学的な条件から与え
られ、第３図において、ｘ２＋ （ｙ−ａ）”＝Ｒ” ｙ＝ｘｃｏｔθ の解（ｘｏ 、ｙｏ ）として、Ｗ＝ｘ、が得られる。
になるように加圧する。２Ｗは幾何学的な条件から与え
られ、第３図において、ｘ２＋ （ｙ−ａ）”＝Ｒ” ｙ＝ｘｃｏｔθ の解（ｘｏ 、ｙｏ ）として、Ｗ＝ｘ、が得られる。
ここで、Ｒ＝１，９６０ｍｍ、θ＝７．５°、ａ＝３３
０ｍｍ（［場条件より得られる）とすると、Ｗ＝２１３
．１ｍｎ＋となる。バッキングファクターを０゜９８５
とすると、１ブロツクを形成するのに必要な鋼板（２）
の枚数ｎは、ｎ＝２Ｘ２１３．１／ （０，９８５ｘ０
．５）＝８６５枚となる。
０ｍｍ（［場条件より得られる）とすると、Ｗ＝２１３
．１ｍｎ＋となる。バッキングファクターを０゜９８５
とすると、１ブロツクを形成するのに必要な鋼板（２）
の枚数ｎは、ｎ＝２Ｘ２１３．１／ （０，９８５ｘ０
．５）＝８６５枚となる。
ハ）次に、第２図（ａ）の形状に加圧拘束した状態で、
ブロック（５）を樹脂浴中に入れて含浸し、キュアーす
る。
ブロック（５）を樹脂浴中に入れて含浸し、キュアーす
る。
二）次に、このようにして樹脂によって一体化されたブ
ロック（５）（第３図におけるＰＱＲ３）の両側、ＱＲ
ＵおよびＰＳＴを切除し、開き角度１５°の扇形のブロ
ック（６） Ｐ Ｑ Ｕ Ｔを得る。磁極中心の孤ＶＷ
とブロック（６）の側面ＰＴおよびＱＵは直交する。
ロック（５）（第３図におけるＰＱＲ３）の両側、ＱＲ
ＵおよびＰＳＴを切除し、開き角度１５°の扇形のブロ
ック（６） Ｐ Ｑ Ｕ Ｔを得る。磁極中心の孤ＶＷ
とブロック（６）の側面ＰＴおよびＱＵは直交する。
ホ）次に、上記により得られた４個のブロック（６）を
切断面をつき合わせて扇形に並べ、第１図に示すように
、基準キー溝（３）に基準キーをはめ込んで４個のブロ
ックを連結した後、基準キーをブロック（６）に溶接し
て全体を一体化する。さらに、補強のために、キー溝（
４）に補強用のキーを入れて溶接する。
切断面をつき合わせて扇形に並べ、第１図に示すように
、基準キー溝（３）に基準キーをはめ込んで４個のブロ
ックを連結した後、基準キーをブロック（６）に溶接し
て全体を一体化する。さらに、補強のために、キー溝（
４）に補強用のキーを入れて溶接する。
磁場分布には磁極中の変化が大きな影響を及ぼす。第４
図に示す従来の例では、扇形の開き角度を６０°として
、最も広い磁極中と最も狭い磁極巾の比はｃｏｓ３０＠
であり、約１３％の差が生ずる。−力木実施例において
は、この比はＣ０Ｓ７．５°であり、その差は約１％と
なり、従来例と比較して、格段に磁極中圧が改善されて
いる。なお、本実施例においては、鋼板は、第３図にお
いて、ＰＳおよびＱＲに平行に積層されているが、鋼板
の配列及びブロック（６）の形状はｙ軸に対して対称で
ある必要はない。また、孤ＶＷは必ずしも孤ＰＱ、孤５
Ｒ（７）中間、ＰＶ＝ＶＴ、、ＱＷ＝ＷＵの位置にある
必要はない。さらに、鋼板の積層あるいはブロックの結
合の際に、くさびあるいは積層した鋼板と異なる形状の
物体を部分的に挿入して鉄芯を形成してもよい。従っ、
て、第３図において、磁極中心の孤ＶＷとＰＴ及びＱＵ
は直交しなくてもよい。
図に示す従来の例では、扇形の開き角度を６０°として
、最も広い磁極中と最も狭い磁極巾の比はｃｏｓ３０＠
であり、約１３％の差が生ずる。−力木実施例において
は、この比はＣ０Ｓ７．５°であり、その差は約１％と
なり、従来例と比較して、格段に磁極中圧が改善されて
いる。なお、本実施例においては、鋼板は、第３図にお
いて、ＰＳおよびＱＲに平行に積層されているが、鋼板
の配列及びブロック（６）の形状はｙ軸に対して対称で
ある必要はない。また、孤ＶＷは必ずしも孤ＰＱ、孤５
Ｒ（７）中間、ＰＶ＝ＶＴ、、ＱＷ＝ＷＵの位置にある
必要はない。さらに、鋼板の積層あるいはブロックの結
合の際に、くさびあるいは積層した鋼板と異なる形状の
物体を部分的に挿入して鉄芯を形成してもよい。従っ、
て、第３図において、磁極中心の孤ＶＷとＰＴ及びＱＵ
は直交しなくてもよい。
以上説明したように本発明によれば、鋼板を積層して形
成され′たフ：・・りを複数個結合して電磁石用鉄芯を
形成するため、所望の磁場分布や起磁力を精度良く実現
できるという優れた効果がある。
成され′たフ：・・りを複数個結合して電磁石用鉄芯を
形成するため、所望の磁場分布や起磁力を精度良く実現
できるという優れた効果がある。
第１図は本発明にかかる電磁石用鉄芯の一実施例の平面
図、第２図（ａ）、（ｂ）は同実施例の鋼板積層ブロッ
クの説明図と鋼板の平面図、第３図は同実施例のブロッ
ク形状の説明図、第４図は従来の電磁石川鉄芯の平面図
である。 １．２・・・鋼板、 ３・・・基準キー溝、 ４・・・
キー溝、 ５．６・・・ブロック。
図、第２図（ａ）、（ｂ）は同実施例の鋼板積層ブロッ
クの説明図と鋼板の平面図、第３図は同実施例のブロッ
ク形状の説明図、第４図は従来の電磁石川鉄芯の平面図
である。 １．２・・・鋼板、 ３・・・基準キー溝、 ４・・・
キー溝、 ５．６・・・ブロック。
Claims (1)
- 鋼板を積層して形成された電磁石用鉄芯において、鋼
板を積層して形成されたブロックを複数個結合して形成
されたことを特徴とする電磁石用鉄芯。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63127485A JPH01296603A (ja) | 1988-05-25 | 1988-05-25 | 電磁石用鉄芯 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63127485A JPH01296603A (ja) | 1988-05-25 | 1988-05-25 | 電磁石用鉄芯 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01296603A true JPH01296603A (ja) | 1989-11-30 |
Family
ID=14961108
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63127485A Pending JPH01296603A (ja) | 1988-05-25 | 1988-05-25 | 電磁石用鉄芯 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01296603A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6642825B2 (en) * | 1999-02-09 | 2003-11-04 | Techno Takatsuki Co., Ltd. | Iron core and electromagnetic driving mechanism employing the same |
-
1988
- 1988-05-25 JP JP63127485A patent/JPH01296603A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6642825B2 (en) * | 1999-02-09 | 2003-11-04 | Techno Takatsuki Co., Ltd. | Iron core and electromagnetic driving mechanism employing the same |
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