JPS593543Y2 - 沸騰冷却式電磁石 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、同期式リニアモータにおける移動体側界磁
として用いられる界磁用電磁石に関し、特に、電磁石を
構成するコイルを構成する素線の全てを効率良く冷却す
るための構造を備えた沸騰冷却式電磁石の改良に関する
。

先に本願考案者等により提案した特願昭５２−１０９９
４１号に開示される沸騰冷却式の電磁石においては、環
状冷却槽体に収納される環状コイルは、冷却槽体の長手
方向軸線とコイルの長手方向軸線が一致するように収納
配置された上下に対称構造を有したものであるため、冷
却媒体に生ずる気泡を集めるための空隙部は、おもにコ
イル側辺とこれに対向する冷却槽体内壁との間に形成さ
れているので、コイルの発生熱量が増し、したがって気
泡の発生量が増加し上部に気体領域が生ずるため、コイ
ルの上辺部が気体領域にさらされることとなって冷却効
率の異る部分を生じるという問題が見いだされた。

この考案はかかる点に着目しこれを改良したもので環状
コイル外表面と冷却槽体の内壁面との間に冷却媒体流路
が形成されるように環状の沸騰冷却槽体によってコイル
を取囲むと共に鉄心を嵌装してなる沸騰冷却式電磁石に
おいて、環状コイルの長手方向軸線を環状冷却槽体の長
手方向軸線に対し下方に偏移せしめて環状コイルと冷却
槽本体内に上下非対称に収納配置せしめた構造により、
コイルにふれることなく冷却槽体内に冷却媒体の気化で
生ずる気泡で作られる気体領域が形成されるようにした
沸騰冷却式電磁石である。

以下に図面を参照して、この考案の望ましい実施例を説
明する。

第１図は、この考案を長手方向の断面で表わしたもので
、第１図のＡ−Ａ’からみた断面斜視図を第２図に示す
。

第１，２図において、電磁石は、環状の冷却槽体１，１
′、冷却槽体１，１′内に収納された環状のコイル２，
２′、冷却槽体１，１′の上槽部４を嵌装する所定ギャ
ップをもって対向する磁極部５，５′を有する鉄心３、
コイル２，２′の内周面と環状冷却槽体１の中空胴部壁
との間に介在された絶縁体７．７′及び８，８′、冷却
槽体１内に液化された冷却媒体をもどす導管９、及び冷
却槽体１の上部より気化された冷却媒体を凝縮器（図示
せず）に送る導管１０をもって成る。

第２図に示されるように、コイル２，２′と冷却槽体１
の上槽部４の下壁との間に介在される絶縁体７．７′の
厚さｄは、冷却槽体１の下槽部１２の土壁とコイル２，
２′との間に介在される絶縁体８，８′の厚さＤに対し
、ｄ＜Ｄなる関係にあることから、第１図の如く、コイ
ル２の軸線１３は冷却槽体１の軸線１４に対しＤ−ｄに
相当する長さ下方に偏移せしめられる。

このように、コイル２，２′を冷却槽体１に対しＤ−ｄ
だけ下方に偏移させた構造により、第２図の如く、上槽
部４の上部と下槽部１２の絶縁体８．８′の両側に十分
大きな空隙を形成することができ、この上部および側上
部の空隙が気体の流路となり冷却媒体の気泡が集取され
、この部分より下方にコイル２，２′が位置することか
ら、コイル２，２′は直接気体領域にさらされず、常に
液化された冷却媒体中に浸漬され、均一な冷却効果が施
される。

次に、第３及び４図に暗示する実験装置を用いて、コイ
ルの発熱により冷却媒体が気化して生じる気泡が集中し
て生じる気体領域にコイルが直接さらされる様になる時
の熱流束、即ち、バーンアウト熱流束の値とコイルに介
在される絶縁体の厚さ寸法との関係を説明する。

まず第３，４図に示す実験装置は、タンク１５内にフッ
ソ油等の冷却媒体を入れ、これに電熱コイル等を内蔵し
た発熱体１６を収納し、発熱体１６の上部には絶縁体１
７を介して邪魔板１８を載置し、発熱体１５の１側端よ
り長さｌの位置にスペーサ１９を介在させて仕切ると共
に、発熱体１６の両側に間隔△Ｒを隔ててスペーサ２０
を配置し、更にタンク１５の上部に凝縮器２１を設けた
ものである。

この実験装置において、ｌ＝６００ｍｍとし、絶縁体１
７の厚さＤを変えて、△Ｒ＝５ｍｍ、ｌＱｍｍ及び２０
ｍｍのときのバーンアウト熱流束を測定し、第５図のグ
ラフに示す結果を得た。

第５図のグラフから明らかな如く、絶縁体１７の厚さＤ
が増すと、気泡の通過する流路の断面積が増加するため
、気泡はすみゃかに流路内を流れ排出されるのでバーン
アウト熱流束は直線的に増加する。

今仮りに、第１，２図の実施例におけるバーンアウト熱
流束の設計値が８×１０４（ＫＣａｌ／ｈｒｍ２）テあ
り、且つコイル２の外表面と冷却槽体１の内隅との間隔
△Ｒ二１０ｍｍであったとすると、下槽部１２内に介在
される絶縁体８を例にとれば、第５図のグラフからＤ＝
ｌＱｍｍが得られ、絶縁体８の厚さを１０ｍｍと定める
ことができる。

又このときのｄの値は、コイル冷却槽体との間の絶縁を
考慮して定められる。

尚、この考案は、絶縁体の介在によってコイルを冷却槽
体内に偏移配置されるものに限定されず、冷却槽体の長
手方向軸線に対しコイルの長手方向軸線を下方に偏移し
て収納せしめる適宜の構造を含むものである。

この考案の沸騰冷却式電磁石は以上説明したように、環
状の冷却槽体の長手方向軸線に対しコイルの長手方向軸
線を所定長さ下方に偏移して収納した上下に非対称な収
納構造により、コイルの発熱による冷却媒体の気化で生
ずる気泡でコイルの上方に形成される気体領域を十分な
大きさとすることができ、コイルの上部が気体領域に露
呈して他の部分と冷却効率が異る冷却効率のアンバラン
スが回避され、常に安定したコイルの沸騰冷却を実現す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案の一実施例を示す長手方向断面図、
第２図は第１図のＡ−Ａ’からみた断面斜視図、第３，
４図は絶縁体の介在によるバーンアウト熱流束を測定す
るための実験装置の説明図、第５図は第３，４図の実験
装置で得られた絶縁体の厚さとバーンアウト熱流束の関
係を示すグラフ図である。 １．１′・・・・・・冷却槽体、２，２′・・・・・・
コイル、３・・・・・・鉄心、４・・・・・・上槽部、
５．５′・・・・・・磁極部、７．７’、８．８’・・
・・・・絶縁体、９，１０・・・・・・導管、１２・・
・・・・下槽部、１５・・・・・・タンク、１６・・・
・・・発熱体、１７・・・・・・絶縁体、１８・・・・
・・邪魔板、１９゜２０・・・・・・スペーサ、２１・
・・・・・凝縮器。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 環状コイル外表面と冷却槽体の内壁面との間に冷却媒体
   流路が形成されるように環状の沸騰冷却槽体によって取
   囲むと共に鉄心を嵌挿してなる沸騰冷却式電磁石におい
   て、 環状コイルの長手方向軸線を環状冷却槽体の長手方向軸
   線に対し下方に偏移せしめて環状コイルを冷却槽体内に
   収納配置したことを特徴とする沸騰冷却式電磁石。