JPS608612B2 - 中実の電磁石可動鉄心 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は電磁石、特に交流用の電磁石に用いて効果の
大きい鉄心に関するものである。

従来より電磁石の可動鉄心は、その内部で発生すろうず
電流を抑制するために特公昭３４−１０５７９号公報等
で知られているように多数の鋼板を積層させ、これを相
互にカシメ付けて形成している。このように積層鋼板を
用いたものは、その鉄心を製造する際の加工に手数がか
かり、又鋼板相互のカシメ固定が悪いと、繰返し電磁石
を作動させている場合に、そのカシメが外れ、鉄心が破
損する問題点があった。

さらに鉄心を積層したものは、性質上、自体の接触対向
面が薄板集合体となって磨損し易い欠点があり、それを
解決する為に、特別にその接触対向面に窒化処理を要す
る等の煩わしい加工工数増大面での大きな問題点があっ
た。

そして前記した積層鉄ｉ○‘ま外形の成形が非常に煩わ
しく、特に細くて短かし、丸棒状の可動鉄Ｄを作ること
は非常に困難（かしめがむずかしくて弱体となる）とい
う機械的欠点があった。

その上、可動範囲内の定められた空間中における鉄材占
積率も、積層したものはやや小さくなり、吸引力を減少
させる電気的欠点もあった。

（これを補う為大高にすれば電磁石が大型化する欠点が
生じる）そこでこのような問題点を解決すべ〈鉄心を中
実に作ることが望まれている。

このような要望に応えようとするものとしては、鉄に適
量の珪素を含有させてうず電流に対する電気抵抗が大き
くなるようにした素材を用いることが提案されている。
しかし必要な電気抵抗を得る為に珪素含有量が多い材料
は硬度が極めて高くなってしまい、また延性もなくなっ
てしまって、もはや鉄心に加工し得なくなる問題点があ
り、鉄心の中実化を困難としていた。そこで本発明は上
記のような要望に応えるもので、中実の鉄心であっても
うず電流の発生を低く抑えることができて良好な電気的
特性を有する電磁石の鉄Ｄを提供しようとするものであ
る。

以下図面について説明する。第１図は電磁石を示すもの
で、１は一端を開口させて容器状に成形された電磁石の
ハウジングで、アルミ合金材料で形成されている。２は
ハウジングーの開□部周囲に備えさせた固定ねじを示し
、これによりハウジングーを図示外の周知のバルブ本体
（電磁弁）に対して結合個定するようにしてある。

次に３はハウジングー内に設けたヨークを示し、一般に
用いられると同様なコアー用鉄板（珪素鋼板）を積層さ
せて形成し、良く知られているようにカシメピンで一体
に止着固定してある。４はヨーク３内に装着されたコイ
ルで、ェポキシ或はポリエステル樹脂等の固着材５を用
いて埋込みされている。

６は固着材５から突設させたコネクタピンで、周知の如
くコイル４に接続されており、外部よりの操作用の電源
をバルブ本体の側から受け入れるようにしたものである
。

次にヨーク３及びコイル４内に備えさせたチューブアセ
ンブリ８において、９は中空管を示し、コイル４の内周
側に位置する筒部村９ａと、その両端に位置させかつ筒
部材９ａに熔接によって連結させた端部材９ｂ，９ｃと
でもつて構成されている。尚、筒部材９ａはＳＵＳ３０
４などオーステナィト系ステンレス鋼、その他の非磁性
材料を用いて形成され、端部村９ｂ，９ｃは欧鋼、珪素
鋼、或はマルテンサィド系またはフェライト系ステンレ
ス鋼などの欧磁性材料を用いて形成される。

１川まチューブアセンブリ８をバルブ本体に対し装着し
得るように設けた取付ねじ部である。１１は中空管９の
内部に形成された中空室、１２は中空室１１内にその軸
心方向への進退を自在に内装された中実の鉄心で、珪素
−アルミニウム−鉄合金で製造された電気抵抗が大きく
しかも加工性に優れた鉄心材料を用いて形成されている
。

１３は鉄心１２の外周面に切削形成された油逃げ用の溝
を示す。

１４は端部材９ｃの中心位置に穿設された透孔で、連繋
ピン１５を存置させ得るように設けたものである。

１６は疏通孔、１７は周知の隈取りコイルを示す。

１８は端部材９ｂの中心部に穿設された透孔「 １９は
透孔１８内に進退を自在に挿入されたプッシュピンで、
自体を介して鉄心１２をハウジングーの外部より手動操
作できるようにしてある。

２川ま周知の油止リングである。

尚２２はハウジングーの開□端に装着させたパッキング
で、ハゥジングーがバルブ本体に装着された状態におい
て、ハウジング１の内部と外部とのシールを行なうよう
にしたものである。次に上記構成の電磁石がバルブ本体
に取付られた状態の作動要領について説明する。

先ずコネクタピン６を介してコイル４に通電すると、周
知の如く鉄心１２は中室１１内をバルブ本体側に移動す
る。この時中室１１において鉄心１２の下部にある油は
油逃げ用溝１３を通って鉄心１２上部に移動する。これ
により鉄心１２の上部は負圧状態になることなく、鉄心
１２は滑らかに移動する。また一方鉄心１２の作動によ
り連繋ピン１５が中室１１外方向へ移動しても、バルブ
本体側から油が流通孔１６を介して流れ込む為、中室１
１内とバルブ本体内の圧力の均衡も保たれる。こうして
鉄○１２の動きは連繋ピン１５を介してバルブ本体内の
スプールに伝達され、弁の切替動作を行なわしめる。次
にコイル４への通電を遮断した場合には、周知の如く鉄
心１２の端部材９ｃ側への吸着力は消失し、この結果鉄
○１２はバルブ本体内に設けられる戻し‘まねの作用に
より原位置に復帰する。

次に前述のような鉄心材料で形成された鉄心を用いてい
る電磁石の特性及びそのような鉄心材料の性質を示す第
２図乃至第５図について説明する。先ず第２図は、珪素
（Ｓｉ）、アルミニウム（Ｍ）の夫々の含有量の異なる
鉄心を用いた電磁石について、電源電圧（周波数６０Ｈ
Ｚ）に対する電磁石の保持電力の関係を示すものである
。

このグラフから、珪素のみを混入させた珪素鉄で形成さ
れた従来の鉄心を用いた電磁石に比べて、本願実施例の
珪素アルミニウム含有鉄心電磁石は、必要な保持電力が
かなり低い値にとどまっていることが理解される。また
珪素含有量に対してアルミニウム含有量が増すにつれて
も保持電力が小さくなっていることが理解される。上記
のことは、珪素及びアルミニウムを含有させることによ
り、鉄心内に周知の如く誘起されるうず電流に対して電
気抵抗がより増大し、その結果、上記うず電流損が小さ
くなるが故に保持電力が低下するものと解される。次に
第３図は第２図のグラフと同種のもので、鉄心における
珪素およびアルミニウムの含有量の和に対する電磁石の
各電圧における保持電力の特性を示している。

このグラフにおいて、鉄心における珪素とアルミニウム
の含有量の和が多くなるにつれて、電磁石の保持電力は
より低いもので足りることが理解される。次に第４図及
び第５図は鉄０材料の硬さ及び伸びの特性を示すもので
、これらのグラフにおいて、機軸は珪素とアルミニウム
の含有量の和を示し、縦軸は夫々硬さ及び伸びを示して
いる。

材料の硬さについては、第４図から明らかなように、珪
素とアルミニウムの含有量の和が一定の場合、アルミニ
ウムの含有量が多くなるほど、特性が矢印方向へ移るこ
とから理解されるように、硬さは低下することが理解さ
れる。これにより切削などの加工が容易となる。また同
様に伸びにおいても、第５図から明らかなように、アル
ミニウムの含有量が多くなるほど伸びは大きくなり、鍛
造、圧延、矯正等が極めて容易となる。尚珪素のみを含
有する珪素鉄の場合、図に明示される如く珪素が５％を
越すと伸びがなくなり、榛材などへの加工ができなくな
る。上述の点から見て電磁石の鉄心として利用し得る珪
素及びアルミニウムの夫々の含有量の範囲は第６図に斜
線で示される範囲である。

即ち、この図において、珪素の含有量の下限は１．５％
、アルミニウムの含有量の下限及び上限は夫々０．１％
、５％である。また珪素６％の点とアルミニウム１２％
の点を結ぶ直線■（Ｓｉ＋１／２ＡＩ＝６）よりも上側
の領域は加工困難領域で、鉄心材料として利用するに適
しない領域である。更にまた珪素及びアルミニウムの夫
々３％の点を結ぶ直線｛Ｂ｝より下側の領域は、市場性
、電気的特性、機械的特性において従来の珪素のみを含
有する珪素鉄で置き替え得る領域である。以上のように
この発明の可動鉄心にあっては、珪素、アルミニウムが
適量含まれる高硬度の中実素材の外形を成形して一体の
中実可動鉄心に形成されたものであるから、電磁石の作
動時にあって接触対向面は全域一体で丈夫であり、吸着
、解放を繰り返された場合でもその衝撃によく耐え、特
別な補強を要することなくして大きな機械的強度を発揮
する特長がある。

しかもそのように中実の鉄心であっても、これは珪素−
アルミニウム−鉄合金で製造しているから、内部の電気
抵抗は大きなものとなっており、電磁石の作動どきのう
ず電流が鉄○の内部を流れにくくなっていて、うず電流
損は中実であっても小さく、これにより鉄心吸着状態に
おける電磁石の保持電力を低い値に抑制できる特長があ
る。

このように保持電力が低いということは、その電磁石の
発熱を小さくし、温度上昇を低く維持することができて
、焼損等の事故を防止する上に大きな効果を発揮する。
また中実素材の外形を成形した中実可動鉄心は単位容積
での占横率が最高である為、吸引力の減少はなく、４・
高でもつて高能力を発揮させうる利点がある。

その上、可動鉄心の接触対向面が一体であって、無処理
で大きな耐摩損性を発揮させ得て、しかも、うず電流損
を小さく成し得たものであっても、本発明の中実可動鉄
Ｄの外形は、自体が一体の中実体であるから、例えば、
単に外形の切削のみにより（かしめ等の煩わしい加工な
くして）丈夫な鉄心を形成し得る等、加工面での利点も
ある。

このように本発明は、従来より望まれていた、「硬くて
、しかも接触対向面の機械的強度が大なる可動鉄０で、
しかも電気的特性に優れ、さらに加工性もよく、吸引力
も大きい」という夢のような可動鉄心の提供の実現性を
可能にしたもので、その産業上の貢献度は極めて大なる
ものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本願の実施例を示すもので、第１図は電磁石の断
面図、第２図及び第３図は電磁石の特性を示すグラフ、
第４図及び第５図は鉄０材料の性質を示すグラフ、第６
図は鉄心材料として利用し得る珪素とアルミニウムの含
有量の範囲を示す図。 １２・・・・・・鉄心。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 重量比で珪素１．５％〜５．９％、アルミニウム０
   ．１％〜５％において、珪素含有量とアルミニウム含有
   量との和が３％以上でありかつ珪素含有量と、アルミニ
   ウム含有量の１／２との和が６％以下であり、残部が鉄
   よりなる中実素材を用い、その中実素材自体の外形を要
   求される可動鉄心の外形形状に対応成形して、うず電流
   損が小さくて、しかも単位容積当りの素材充填率が大き
   くて、その上自体そのものの硬度が高い、一体中実の可
   動鉄心にしたことを特徴とする中実の電磁石可動鉄心。