JP2001015336A - 非接触制御用電磁石 - Google Patents
非接触制御用電磁石Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電磁石と制御対象との距離が大きくなっても
漏れ磁束が小さい非接触制御用電磁石を提供する。 【解決手段】 制御対象１と電磁石２の間隔（リフトオ
フ）をＬ[mm]、電磁石のコアの足部分の長さをＦ[mm]、
電磁石のコアの窓部の長さをＷ[mm]とする。また、空気
の透磁率をμ0、コアと制御対象の透磁率をμとする。
空気中を短絡して流れる漏れ磁束の磁気抵抗は、(W+2F)
/(μ*S)+W/(μ0*S)である。制御対象１まで到達した磁
束の磁気抵抗は、(W+2F)/(μ*S)+2L/(μ0*S)+W/(μ*S)
である。前者が後者より大きければ、大部分の磁束は実
線の経路を通って制御対象を通過するようになる。W*(1
/μ0-1/μ)/S＞2L/(μ0*S)が得られる。ここで、μ0≪
μであることを考慮すると、結局、Ｗ＞２Ｌが得られ
る。よって、Ｗ＞２Ｌとすれば、電磁石と制御対象との
距離が大きくなっても漏れ磁束を小さくすることができ
る。
漏れ磁束が小さい非接触制御用電磁石を提供する。 【解決手段】 制御対象１と電磁石２の間隔（リフトオ
フ）をＬ[mm]、電磁石のコアの足部分の長さをＦ[mm]、
電磁石のコアの窓部の長さをＷ[mm]とする。また、空気
の透磁率をμ0、コアと制御対象の透磁率をμとする。
空気中を短絡して流れる漏れ磁束の磁気抵抗は、(W+2F)
/(μ*S)+W/(μ0*S)である。制御対象１まで到達した磁
束の磁気抵抗は、(W+2F)/(μ*S)+2L/(μ0*S)+W/(μ*S)
である。前者が後者より大きければ、大部分の磁束は実
線の経路を通って制御対象を通過するようになる。W*(1
/μ0-1/μ)/S＞2L/(μ0*S)が得られる。ここで、μ0≪
μであることを考慮すると、結局、Ｗ＞２Ｌが得られ
る。よって、Ｗ＞２Ｌとすれば、電磁石と制御対象との
距離が大きくなっても漏れ磁束を小さくすることができ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば製鉄設備
の鋼板圧延ライン、鋼板の表面処理ライン、鋼板の非接
触搬送装置や、機械振動体などにおいて、鋼板の振動、
位置、形状や機械的振動体等を非接触で制御するために
用いられる非接触制御用電磁石に関するものである。
の鋼板圧延ライン、鋼板の表面処理ライン、鋼板の非接
触搬送装置や、機械振動体などにおいて、鋼板の振動、
位置、形状や機械的振動体等を非接触で制御するために
用いられる非接触制御用電磁石に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、電磁石を用いて強磁性体の制御対
象の振動、位置、形状等を非接触で制御する技術が開発
されてきた。これらの技術の例として、特開平２−６２
３５５号公報や実開平５−７２８５４号公報に開示され
た技術がある。これらの技術は、非接触センサで制御対
象（鋼板、機械振動体）の位置を検知し、制御対象から
所要の間隔をあけて制御対象の片側もしくは両側に配置
した電磁石によって、制御対象に対して吸引力を与え、
鋼板のＣ反り等の形状不良を矯正したり、鋼板を非接触
搬送したり、機械振動体の振動を抑制したりするもので
ある。
象の振動、位置、形状等を非接触で制御する技術が開発
されてきた。これらの技術の例として、特開平２−６２
３５５号公報や実開平５−７２８５４号公報に開示され
た技術がある。これらの技術は、非接触センサで制御対
象（鋼板、機械振動体）の位置を検知し、制御対象から
所要の間隔をあけて制御対象の片側もしくは両側に配置
した電磁石によって、制御対象に対して吸引力を与え、
鋼板のＣ反り等の形状不良を矯正したり、鋼板を非接触
搬送したり、機械振動体の振動を抑制したりするもので
ある。
【０００３】その例として薄鋼板の振動を制御する制御
装置の概要を図５に示す。薄鋼板１１の振動は変位計１
２で検出される。変位計１２としては、レーザーを利用
した光学式距離計、渦電流を利用した渦流式距離計等、
公知のものを適宜選択して利用できる。制御器１３は、
変位計１２の出力を設定値と比較し、その偏差にＰＩＤ
演算等を行って電磁石１５の電流値を決定し、駆動アン
プ１４に指令値として与える。駆動アンプ１４は、電磁
石１５に流す電流が指令値になるように制御を行う。
装置の概要を図５に示す。薄鋼板１１の振動は変位計１
２で検出される。変位計１２としては、レーザーを利用
した光学式距離計、渦電流を利用した渦流式距離計等、
公知のものを適宜選択して利用できる。制御器１３は、
変位計１２の出力を設定値と比較し、その偏差にＰＩＤ
演算等を行って電磁石１５の電流値を決定し、駆動アン
プ１４に指令値として与える。駆動アンプ１４は、電磁
石１５に流す電流が指令値になるように制御を行う。
【０００４】従来、これらの制御のために用いられる電
磁石の設計は、求められる制御特性や装置の空間的制約
に応じて、経験的にコイルの巻数や全体の形状を決定す
ることにより行われてきた。
磁石の設計は、求められる制御特性や装置の空間的制約
に応じて、経験的にコイルの巻数や全体の形状を決定す
ることにより行われてきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】これらのコイルの設計
においては、制御対象と電磁石との接触による制御対象
や電磁石の破損を防ぐために、制御対象と電磁石との間
隔はできるだけ広くとることが望ましい。しかし、一般
的に電磁石の吸引力は距離の２乗に反比例して小さくな
るので、あまり間隔を広くとることができない。
においては、制御対象と電磁石との接触による制御対象
や電磁石の破損を防ぐために、制御対象と電磁石との間
隔はできるだけ広くとることが望ましい。しかし、一般
的に電磁石の吸引力は距離の２乗に反比例して小さくな
るので、あまり間隔を広くとることができない。
【０００６】従来、この間隔を広くとる場合は、コイル
の巻数を増やしたり、コイル電流を大きくすることで対
応した。しかしながら、コイルの巻数を増やすと電磁石
の周波数特性を悪化させる。また、コイル電流を大きく
すると、それだけ巨大な電源装置が必要となって費用が
増大する。そして、大きな磁束を発生させたとしても、
磁束が制御対象に到達することなく、空気中を短絡する
漏れ磁束となってエネルギーを無駄にしてしまう。よっ
て、コイルの形状を適切なものとすることにより、電磁
石と制御対象との距離が大きくなっても、できるだけ漏
れ磁束を小さくするようにすることが望まれていた。ま
た、電磁石と制御対象との距離が異なる場合でも、でき
るだけ１種類のコイルで対応することが望まれていた。
の巻数を増やしたり、コイル電流を大きくすることで対
応した。しかしながら、コイルの巻数を増やすと電磁石
の周波数特性を悪化させる。また、コイル電流を大きく
すると、それだけ巨大な電源装置が必要となって費用が
増大する。そして、大きな磁束を発生させたとしても、
磁束が制御対象に到達することなく、空気中を短絡する
漏れ磁束となってエネルギーを無駄にしてしまう。よっ
て、コイルの形状を適切なものとすることにより、電磁
石と制御対象との距離が大きくなっても、できるだけ漏
れ磁束を小さくするようにすることが望まれていた。ま
た、電磁石と制御対象との距離が異なる場合でも、でき
るだけ１種類のコイルで対応することが望まれていた。
【０００７】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、電磁石と制御対象との距離が大きくなっても漏
れ磁束が小さい非接触制御用電磁石を提供すると共に、
電磁石と制御対象との距離が異なる場合でも共用が可能
な非接触制御用電磁石を提供することを課題とする。
もので、電磁石と制御対象との距離が大きくなっても漏
れ磁束が小さい非接触制御用電磁石を提供すると共に、
電磁石と制御対象との距離が異なる場合でも共用が可能
な非接触制御用電磁石を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第１の手段は、磁性体の被制御物体を、吸引力により
非接触で制御するために用いられる電磁石であって、コ
ア部の窓部の長さが、制御対象と当該電磁石の距離の２
倍を超える長さとされていることを特徴とする非接触制
御用電磁石（請求項１）である。
の第１の手段は、磁性体の被制御物体を、吸引力により
非接触で制御するために用いられる電磁石であって、コ
ア部の窓部の長さが、制御対象と当該電磁石の距離の２
倍を超える長さとされていることを特徴とする非接触制
御用電磁石（請求項１）である。
【０００９】本手段の作用を図１を用いて説明する。図
１において１は制御対象、２は電磁石であり、制御対象
１と電磁石２の間隔（リフトオフ）をＬ[mm]、電磁石の
コアの足部分の長さをＦ[mm]、電磁石のコアの窓部の長
さをＷ[mm]とする。また、空気の透磁率をμ0、コアと
制御対象の透磁率をμとする。
１において１は制御対象、２は電磁石であり、制御対象
１と電磁石２の間隔（リフトオフ）をＬ[mm]、電磁石の
コアの足部分の長さをＦ[mm]、電磁石のコアの窓部の長
さをＷ[mm]とする。また、空気の透磁率をμ0、コアと
制御対象の透磁率をμとする。
【００１０】空気中を短絡して流れる漏れ磁束の経路
は、図１の点線で表され、この場合の磁気抵抗（＝磁路
の長さ／（透磁率×断面積））は、 (W+2F)/(μ*S)+W/(μ0*S) … である。
は、図１の点線で表され、この場合の磁気抵抗（＝磁路
の長さ／（透磁率×断面積））は、 (W+2F)/(μ*S)+W/(μ0*S) … である。
【００１１】また、制御対象まで到達した磁束の経路は
図１の実線で表され、この場合の磁気抵抗は、 (W+2F)/(μ*S)+2L/(μ0*S)+W/(μ*S) … である。
図１の実線で表され、この場合の磁気抵抗は、 (W+2F)/(μ*S)+2L/(μ0*S)+W/(μ*S) … である。
【００１２】実線の経路の磁気抵抗が破線の経路の磁気
抵抗に比して小さければ、すなわち、式の値＜式の
値であれば、大部分の磁束は実線の経路を通って制御対
象を通過するようになる。これより、 W*(1/μ0-1/μ)/S＞2L/(μ0*S) … が得られる。ここで、μ0≪μであることを考慮する
と、式の左辺の第２項は無視することができ、結局、 Ｗ＞２Ｌ … が得られる。
抵抗に比して小さければ、すなわち、式の値＜式の
値であれば、大部分の磁束は実線の経路を通って制御対
象を通過するようになる。これより、 W*(1/μ0-1/μ)/S＞2L/(μ0*S) … が得られる。ここで、μ0≪μであることを考慮する
と、式の左辺の第２項は無視することができ、結局、 Ｗ＞２Ｌ … が得られる。
【００１３】本手段においては、式を満足するように
されているので、漏れ磁束に対して吸引力に寄与する磁
束の量が多くなる。よって、電磁石と制御対象との距離
が大きくなっても漏れ磁束が小さくなり、電磁石が発生
する磁束を有効に利用することができる。
されているので、漏れ磁束に対して吸引力に寄与する磁
束の量が多くなる。よって、電磁石と制御対象との距離
が大きくなっても漏れ磁束が小さくなり、電磁石が発生
する磁束を有効に利用することができる。
【００１４】前記課題を解決するための第２の手段は、
磁性体の被制御物体を、吸引力により非接触で制御する
ために用いられる電磁石であって、コアの窓部の長さが
可変とされていることを特徴とする非接触制御用電磁石
（請求項２）である。
磁性体の被制御物体を、吸引力により非接触で制御する
ために用いられる電磁石であって、コアの窓部の長さが
可変とされていることを特徴とする非接触制御用電磁石
（請求項２）である。
【００１５】特に、第１の手段のように、制御対象物と
電磁石の距離に応じてコアの窓部の長さを決定するよう
にすると、制御対象毎にコアの窓部の異なる磁石を用い
なければならなくなる場合がある。本手段においては、
コアの窓部の長さが可変とされているので、１種類の電
磁石で異なる制御対象に対応することができる。
電磁石の距離に応じてコアの窓部の長さを決定するよう
にすると、制御対象毎にコアの窓部の異なる磁石を用い
なければならなくなる場合がある。本手段においては、
コアの窓部の長さが可変とされているので、１種類の電
磁石で異なる制御対象に対応することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図を用いて説明する。図２は本発明の実施の形態で
ある非接触制御用電磁石の例を示すものであり、(a)は
Ｅ型コア、(b)はコの字型コアを有するものである。い
ずれの場合も、コアの窓部の長さＷは、制御対象１と電
磁石２との間隔（リフトオフ）Ｌの２倍よりも大きくさ
れている。なお、Ｅ型コアの場合は、各窓部の長さがＬ
よりも大きくなっている必要がある。このような電磁石
２においては、前述のように、漏れ磁束よりも制御対象
１内を通過する磁束の方が大きくなるので、電磁石と制
御対象との距離が大きくなっても漏れ磁束の大きさを少
なくすることができる。
て、図を用いて説明する。図２は本発明の実施の形態で
ある非接触制御用電磁石の例を示すものであり、(a)は
Ｅ型コア、(b)はコの字型コアを有するものである。い
ずれの場合も、コアの窓部の長さＷは、制御対象１と電
磁石２との間隔（リフトオフ）Ｌの２倍よりも大きくさ
れている。なお、Ｅ型コアの場合は、各窓部の長さがＬ
よりも大きくなっている必要がある。このような電磁石
２においては、前述のように、漏れ磁束よりも制御対象
１内を通過する磁束の方が大きくなるので、電磁石と制
御対象との距離が大きくなっても漏れ磁束の大きさを少
なくすることができる。
【００１７】図３に、本発明の実施の形態である非接触
制御用電磁石の他の例を示す。これは、窓部の長さが可
変とされているもので、(a)は組み立てたもの、(b)はコ
アを構成する単位要素である鋼板を示す。図３におい
て、３は窓部長さ可変コア、４は単位要素鋼板、５は窓
部長さ調整用長穴である。
制御用電磁石の他の例を示す。これは、窓部の長さが可
変とされているもので、(a)は組み立てたもの、(b)はコ
アを構成する単位要素である鋼板を示す。図３におい
て、３は窓部長さ可変コア、４は単位要素鋼板、５は窓
部長さ調整用長穴である。
【００１８】窓部長さ可変コア３は、(b)に示すような
単位要素鋼板４を、左右を逆にして交互に積層して構成
される。単位要素鋼板４の中間部には、窓部長さ調整用
長穴５が設けられており、積層が完了した時点で、この
長穴に少なくとも２本の固定用ボルトを通し、上下から
ナット等で締め付けることにより、窓部長さ可変コア３
の形状が決定される。固定用ボルトの直径は、窓部長さ
調整用長穴の短辺の長さにほぼ等しくされている。
単位要素鋼板４を、左右を逆にして交互に積層して構成
される。単位要素鋼板４の中間部には、窓部長さ調整用
長穴５が設けられており、積層が完了した時点で、この
長穴に少なくとも２本の固定用ボルトを通し、上下から
ナット等で締め付けることにより、窓部長さ可変コア３
の形状が決定される。固定用ボルトの直径は、窓部長さ
調整用長穴の短辺の長さにほぼ等しくされている。
【００１９】図４は、図３に示した窓部長さ可変コア３
の窓部の長さが長くなるように組み立てを行った状態を
示す図である。このように、左右の単位要素鋼板４の相
対位置をずらすことにより、窓部の長さを可変とするこ
とができる。
の窓部の長さが長くなるように組み立てを行った状態を
示す図である。このように、左右の単位要素鋼板４の相
対位置をずらすことにより、窓部の長さを可変とするこ
とができる。
【００２０】
【実施例】図３、図４に示すような窓部長さ可変コアを
有する電磁石を用いて、薄鋼板の振動抑制制御を行っ
た。薄鋼板の振動振幅が20mmであったので、その平均位
置から電磁石までの距離を30mm（＝Ｌ）とし、Ｗ＝80mm
とした。コアはコの字型とし、各足に350回ずつコイル
を巻いた。この電磁石を用いて振動抑制制御を行ったと
ころ、振動振幅が最小で５mmまで減衰した。その後、窓
長さ可変部をスライドさせ、Ｗ＝120mmとして振動抑制
制御を行ったところ、同等の減衰効果が確認できた。
有する電磁石を用いて、薄鋼板の振動抑制制御を行っ
た。薄鋼板の振動振幅が20mmであったので、その平均位
置から電磁石までの距離を30mm（＝Ｌ）とし、Ｗ＝80mm
とした。コアはコの字型とし、各足に350回ずつコイル
を巻いた。この電磁石を用いて振動抑制制御を行ったと
ころ、振動振幅が最小で５mmまで減衰した。その後、窓
長さ可変部をスライドさせ、Ｗ＝120mmとして振動抑制
制御を行ったところ、同等の減衰効果が確認できた。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項１に係る発明においては、コア部の窓部の長さが、制
御対象と当該電磁石の距離の２倍を超える長さとされて
いるので、漏れ磁束に対して吸引力に寄与する磁束の量
が多くなり、電磁石が発生する磁束を有効に利用するこ
とができる。
項１に係る発明においては、コア部の窓部の長さが、制
御対象と当該電磁石の距離の２倍を超える長さとされて
いるので、漏れ磁束に対して吸引力に寄与する磁束の量
が多くなり、電磁石が発生する磁束を有効に利用するこ
とができる。
【００２２】請求項２に係る発明においては、コアの窓
部の長さが可変とされているので、１種類の電磁石で異
なる制御対象に対応することができる。
部の長さが可変とされているので、１種類の電磁石で異
なる制御対象に対応することができる。
【図１】リフトオフＬと窓部の長さＷの適切な関係を説
明するための図である。
明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態である非接触制御用電磁石
の例を示す図である。
の例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態である非接触制御用電磁石
の他の例を示す図である。
の他の例を示す図である。
【図４】図３に示す電磁石の窓の幅を広げた状態を示す
図である。
図である。
【図５】従来の、薄鋼板の振動を制御する制御装置の概
要を示す図である。
要を示す図である。
１…制御対象 ２…電磁石 ３…窓部長さ可変コア ４…単位要素鋼板 ５…窓部長さ調整用長穴
Claims (2)
- 【請求項１】 磁性体の被制御物体を、吸引力により非
接触で制御するために用いられる電磁石であって、コア
部の窓部の長さが、制御対象と当該電磁石の距離の２倍
を超える長さとされていることを特徴とする非接触制御
用電磁石。 - 【請求項２】 磁性体の被制御物体を、吸引力により非
接触で制御するために用いられる電磁石であって、コア
の窓部の長さが可変とされていることを特徴とする非接
触制御用電磁石。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18142799A JP2001015336A (ja) | 1999-06-28 | 1999-06-28 | 非接触制御用電磁石 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18142799A JP2001015336A (ja) | 1999-06-28 | 1999-06-28 | 非接触制御用電磁石 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001015336A true JP2001015336A (ja) | 2001-01-19 |
Family
ID=16100595
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18142799A Pending JP2001015336A (ja) | 1999-06-28 | 1999-06-28 | 非接触制御用電磁石 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001015336A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017115213A (ja) * | 2015-12-25 | 2017-06-29 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 金属帯の安定装置および溶融めっき金属帯の製造方法 |
-
1999
- 1999-06-28 JP JP18142799A patent/JP2001015336A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017115213A (ja) * | 2015-12-25 | 2017-06-29 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 金属帯の安定装置および溶融めっき金属帯の製造方法 |
| WO2017110667A1 (ja) * | 2015-12-25 | 2017-06-29 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 金属帯の安定装置および溶融めっき金属帯の製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20040730 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041129 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050127 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050317 |
|
| A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Effective date: 20050324 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 |
|
| A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
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