JP2007227784A - Electromagnet device - Google Patents

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Masaru Yamaki
勝 山木
Koji Takehana
弘二 竹花
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electromagnet device which can be intended to reduce a reservoir tank in size for an insulating oil to be used as a cooling medium or to remove it, and can be easily manufactured. <P>SOLUTION: A part of a volume of the insulating oil in a casing is replaced with a substantial body which does not preclude a convection of the insulating oil, whereby a space which has need for an airtight property with respect to the insulating oil is not formed in the casing. A use amount of the insulating oil is intended to curtail, whereby an influence of a volume change according to a thermal change of the insulating oil is decreased. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、吊り上げ電磁装置あるいは磁気選別器のような磁気装置の磁力源として用いるのに好適な電磁石装置に関する。   The present invention relates to an electromagnet apparatus suitable for use as a magnetic source of a magnetic apparatus such as a lifting electromagnetic apparatus or a magnetic selector.

吊り上げ電磁石装置のような大型電磁石装置では、励磁コイルへの大電流の供給によって励磁コイルが発熱する。励磁コイルの温度が上がると、それに伴ってその電気抵抗が高まることから、励磁電流が低下し、励磁力の低下が生じる。また、励磁コイルの電気抵抗の増大によって、電力の利用効率も低下する。そのため、電磁石装置を冷却して、励磁コイルの温度上昇を効果的に抑制する種々の提案が行われている。   In a large electromagnet device such as a lifting electromagnet device, the exciting coil generates heat by supplying a large current to the exciting coil. When the temperature of the exciting coil rises, the electrical resistance increases accordingly, so that the exciting current decreases and the exciting force decreases. Moreover, the use efficiency of electric power also falls by the increase in the electrical resistance of an exciting coil. For this reason, various proposals have been made to cool the electromagnet device and effectively suppress the temperature rise of the exciting coil.

電磁石装置の励磁コイルの冷却媒体に水を用いることが提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、電磁石装置の冷却媒体に、変圧器のような高圧電気機器で用いられているような絶縁油を用いることも提案されている(例えば、特許文献2参照)。
さらに、励磁コイルとヨークあるいは磁極部材との間に、熱伝導性の高い充填材を充填し、励磁コイルで発生した熱の放散を促進させることが提案されている(例えば、特許文献3参照)。
It has been proposed to use water as a cooling medium for an exciting coil of an electromagnet device (see, for example, Patent Document 1). In addition, it has also been proposed to use an insulating oil used in a high-voltage electric device such as a transformer as a cooling medium for an electromagnet device (see, for example, Patent Document 2).
Furthermore, it has been proposed to fill a space between the exciting coil and the yoke or the magnetic pole member with a filler having high thermal conductivity to promote the dissipation of heat generated in the exciting coil (for example, see Patent Document 3). .

実開平5−95008号公報Japanese Utility Model Publication No. 5-95008 特開2002−177813公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-177813 特開平10−231085公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-231085

しかしながら、冷却媒体として水を用いる冷却手法(特許文献1)は、励磁コイルと冷却媒体との間の電気絶縁性を確保するための水路あるいは水タンクが必要となり、また腐食および漏電対策が必要となり、製造が容易ではない。また、熱伝導性の高い充填材を充填する手法(特許文献3)では、充填材としてアルミナ粉末を配合したエポキシ樹脂材料を用い、該樹脂材料を励磁コイルの周りに充填する必要があることから、そのための真空技術が不可欠となり、製造が容易ではない。   However, the cooling method using water as a cooling medium (Patent Document 1) requires a water channel or a water tank to ensure electrical insulation between the exciting coil and the cooling medium, and also requires countermeasures against corrosion and leakage. , Not easy to manufacture. Moreover, in the method (patent document 3) of filling a filler having high thermal conductivity, it is necessary to use an epoxy resin material blended with alumina powder as the filler and fill the resin material around the exciting coil. Therefore, vacuum technology is indispensable, and manufacturing is not easy.

これに対し、冷却媒体として絶縁油を用いる手法(特許文献2)では、腐食および漏電問題を生じることなく、またケーシング内への絶縁油の充填のために真空技術を用いることなく絶縁油をケーシング内に充填することができる。しかも、励磁コイルの温度上昇に伴う絶縁油の対流によって励磁コイルの温度上昇を好適に抑制できる利点がある。   On the other hand, in the method using an insulating oil as a cooling medium (Patent Document 2), the insulating oil is casing without causing corrosion and leakage problems and without using a vacuum technique for filling the casing with the insulating oil. Can be filled inside. Moreover, there is an advantage that the temperature rise of the exciting coil can be suitably suppressed by the convection of the insulating oil accompanying the temperature rise of the exciting coil.

しかし、絶縁油の温度変化に伴う該絶縁油の熱膨張および熱収縮に依る容積変化分を補償するために、大型のリザーバタンクが必要となり、そのために、電磁石装置の全体的な大型化を招く結果となる。また、ケーシング内で特許文献2に示されているような空間部を形成することにより、絶縁油の容積を減らすことができるが、前記空間部への絶縁油の侵入を確実に阻止する必要があり、気密性を有する空間部の形成に手間取り、その製造は容易ではない。   However, a large reservoir tank is required to compensate for the volume change due to the thermal expansion and contraction of the insulating oil accompanying the temperature change of the insulating oil, which leads to an overall increase in the size of the electromagnet device. Result. Further, by forming a space portion as shown in Patent Document 2 in the casing, the volume of the insulating oil can be reduced, but it is necessary to reliably prevent the intrusion of the insulating oil into the space portion. In addition, it takes time to form an airtight space, and its manufacture is not easy.

そこで、本発明の目的は、絶縁油を冷却媒体として用いる利点を損なうことなく、リザーバタンクの小型化を図ることができ、しかも、製造が比較的容易な電磁石装置を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an electromagnet device that can reduce the size of a reservoir tank without compromising the advantage of using insulating oil as a cooling medium and that is relatively easy to manufacture.

本発明は、絶縁油の容積の一部を該絶縁油の対流を阻止することのない充実体で置換することにより、絶縁油の使用量の削減を図ることにより、絶縁油の熱変化に伴うその容積変化の影響を低減するという構想に基づく。   The present invention replaces a part of the volume of the insulating oil with a solid body that does not prevent the convection of the insulating oil, thereby reducing the amount of the insulating oil used. Based on the concept of reducing the effect of the volume change.

したがって、本発明に係る電磁石装置は、ケーシング内に配置された鉄心と、該鉄心を取り巻いて前記ケーシング内に配置される励磁コイルと、該励磁コイルに接触可能に前記ケーシング内に充填された絶縁油と、前記ケーシング内に配置され、前記絶縁油の熱膨張係数の値よりも小さな値の熱膨張係数を有し、前記励磁コイルへの通電によって前記絶縁油が加熱されたときに生じる該絶縁油の対流を阻止することなく前記絶縁油の充填量を削減する充実体とを含むことを特徴とする。   Therefore, an electromagnet device according to the present invention includes an iron core disposed in a casing, an excitation coil surrounding the iron core and disposed in the casing, and an insulation filled in the casing so as to be in contact with the excitation coil. Oil and an insulation that is disposed in the casing and has a coefficient of thermal expansion smaller than the value of the coefficient of thermal expansion of the insulating oil, and that occurs when the insulating oil is heated by energizing the exciting coil. And a solid body that reduces the filling amount of the insulating oil without preventing oil convection.

本発明に係る前記電磁石装置では、励磁コイルへの通電によって絶縁油が加熱されたとき、ケーシング内に配置された充実体によってケーシング内の絶縁油の対流が阻止されることはなく、この絶縁油の対流によって励磁コイルの熱量が絶縁油を経てケーシングから外部へ効率的に放出される。   In the electromagnet device according to the present invention, when the insulating oil is heated by energizing the exciting coil, the solid oil disposed in the casing does not prevent the convection of the insulating oil in the casing. The amount of heat of the exciting coil is efficiently discharged from the casing to the outside through the insulating oil by the convection.

また、充実体は、空間部のような絶縁油に対する気密性を考慮することなく、例えばケーシングと励磁コイルとの間隙に単に位置させることにより、確実に絶縁油の容量を低減させることができるので、製造が容易になる。しかも、このような充実体は特許文献2に示された空間部に比較して高い熱伝導性を示すことから、絶縁油からの放熱性を高める上で極めて有利である。また、充実体として例えば絶縁油の熱伝導率よりも低い熱伝導率の材料を使用しても、絶縁油の対流によって励磁コイルの過熱を効果的に防止することができる。   In addition, the solid body can reliably reduce the capacity of the insulating oil, for example, by simply positioning it in the gap between the casing and the exciting coil without considering the airtightness against the insulating oil such as the space. Easy to manufacture. Moreover, since such a solid body exhibits higher thermal conductivity than the space portion shown in Patent Document 2, it is extremely advantageous in improving heat dissipation from the insulating oil. Moreover, even if a material having a thermal conductivity lower than that of insulating oil is used as the solid body, for example, overheating of the exciting coil can be effectively prevented by convection of insulating oil.

このように、ケーシング内に本発明の前記充実体を単に配置するだけで、前記ケーシング内に封じ込められる絶縁油の使用量を前記充実体の容量分に応じて削減することができ、しかもこの一部の絶縁油に置換された充実体は絶縁油よりも低い値の熱膨張係数を有することから、従来のような空間部をケーシング内に形成することなく、ケーシング内の絶縁油の量の低減を図ることができかつこの絶縁油の低減によって該絶縁油の熱変化に伴うその容積の変化量を削減することができる。   As described above, the amount of the insulating oil contained in the casing can be reduced according to the volume of the solid body by simply arranging the solid body of the present invention in the casing. Since the solid body replaced with the insulating oil of the part has a lower coefficient of thermal expansion than the insulating oil, the amount of insulating oil in the casing is reduced without forming a space part in the casing as in the prior art. The amount of change in the volume of the insulating oil due to the heat change can be reduced by reducing the insulating oil.

したがって、従来のような空間部をケーシング内に形成することなく、従来に比較して容易に、絶縁油の高温時にケーシングから溢れ出す過剰な絶縁油を保留するためのリザーバタンクの小型化を図ることができ、あるいは絶縁油の熱変化に伴うその容量変化を実質的に無視できる程度に前記充実体の容量の増大を図ることにより、リザーバタンクを不要とすることができるので、電磁石装置の冷却効果を損なうことなく該電磁石装置の全体的な小型化を容易に図ることが可能となる。   Accordingly, the reservoir tank for retaining excess insulating oil that overflows from the casing when the insulating oil is at a high temperature can be easily reduced without forming a space in the casing as in the prior art. The reservoir tank can be made unnecessary by increasing the capacity of the solid body to such an extent that the capacity change accompanying the heat change of the insulating oil can be substantially ignored. It is possible to easily reduce the overall size of the electromagnet device without impairing the effect.

前記充実体は、例えば、シリコーンのような耐熱合成樹脂材料、ガラス材料あるいは真鍮のような銅合金およびアルミニゥム等の金属材料で構成することができる。   The solid body can be made of, for example, a heat-resistant synthetic resin material such as silicone, a glass material, a copper alloy such as brass, or a metal material such as aluminum.

この充実体を例えばビー玉のような多数の球状体に形成し、これらを前記ケーシング内に静的に保持されるように配置することができる。この場合、各球状体間の間隙を経て絶縁油が流れるので、これら球状体によって絶縁油の対流が阻止されることはないので、この対流を生じる絶縁油を経て前記励磁コイルの熱量が前記ケーシング外に適正に放出される。   The solid body can be formed into a large number of spherical bodies such as marbles, and these can be arranged so as to be statically held in the casing. In this case, since the insulating oil flows through the gaps between the spherical bodies, the convection of the insulating oil is not prevented by these spherical bodies, so the amount of heat of the exciting coil passes through the insulating oil that generates the convection. It is released properly outside.

各球状体を前記ケーシング内に静的に保持するために、前記球状体を前記絶縁油と共に対流を生じない大きさまたは重さとすることができる。   In order to statically hold each spherical body in the casing, the spherical body can be sized or weighted so as not to cause convection with the insulating oil.

前記充実体は、前記励磁コイルに沿った前記絶縁油の対流を妨げることなく、前記励磁コイルから間隔を置いて配置された複数のブロックで形成することができる。このブロックは、前記したと同様な材料で構成することができる。   The solid body can be formed of a plurality of blocks that are spaced from the excitation coil without interfering with the convection of the insulating oil along the excitation coil. This block can be made of the same material as described above.

前記励磁コイルからの熱による前記絶縁油の対流は、前記励磁コイルの表面に沿って生じる。この励磁コイルから間隔を置くブロック状の前記充実体は、励磁コイル表面に沿って生じる対流を妨げることがないので、この対流を生じる絶縁油を経て前記励磁コイルの熱量が前記ケーシング外に適正に放出される。   Convection of the insulating oil due to heat from the excitation coil occurs along the surface of the excitation coil. The block-shaped solid body spaced from the exciting coil does not interfere with the convection generated along the surface of the exciting coil, so that the amount of heat of the exciting coil is appropriately outside the casing through the insulating oil that generates the convection. Released.

各ブロックに前記絶縁油の対流を許すための多数の孔が形成することができ、これにより、絶縁油の対流をより確実に確保することができる。   A large number of holes for allowing the convection of the insulating oil can be formed in each block, whereby the convection of the insulating oil can be more reliably ensured.

前記ケーシングとして、前記鉄心を取り巻く内周壁を備え、該内周壁は前記鉄心を取り巻く多角形の横断面形状を有するケーシングを用いることができる。この場合、前記充実体は前記内周壁の各隅部に配置することができる。   As the casing, an inner peripheral wall surrounding the iron core may be provided, and the inner peripheral wall may be a casing having a polygonal cross-sectional shape surrounding the iron core. In this case, the solid body can be disposed at each corner of the inner peripheral wall.

前記ケーシングの隅部に配置される前記充実体は前記絶縁油の熱伝導率よりも大きな値の熱伝導率を示すものを用いることが好ましい。   It is preferable to use the solid body disposed at the corner of the casing that exhibits a thermal conductivity larger than the thermal conductivity of the insulating oil.

前記ケーシングの隅部に配置される前記充実体は前記絶縁油の熱伝導率よりも小さな値の熱伝導率を示すものを用いることができるが、この場合、前記絶縁油を強制循環させるための強制循環機構を設け、対流に依る放熱効果を高めることが望ましい。   The solid body arranged at the corner of the casing may be one that exhibits a thermal conductivity smaller than the thermal conductivity of the insulating oil. In this case, the insulating oil is forcibly circulated. It is desirable to provide a forced circulation mechanism to enhance the heat dissipation effect due to convection.

前記絶縁油に、該絶縁油の対流に伴い絶縁油と共に循環する粒子を充実体として混入することができる。この粒子は、前記したシリコーンのような耐熱合成樹脂材料、ガラス材料あるいは真鍮のような銅合金およびアルミニゥム等の金属材料で形成することができる。この金属材料からなる充実体は、励磁コイルとの接触による漏電をより確実に防止する点で、樹脂等の絶縁材で被覆することが望ましい。   Particles that circulate together with the insulating oil due to the convection of the insulating oil can be mixed into the insulating oil as a solid. These particles can be formed of a heat-resistant synthetic resin material such as silicone, a glass material, a copper alloy such as brass, and a metal material such as aluminum. The solid body made of this metal material is preferably coated with an insulating material such as resin in order to more reliably prevent leakage due to contact with the exciting coil.

前記励磁コイルは、前記鉄心を取り巻いて積層状に配置される複数の環状コイル部分と、積層方向へ相互に隣接する環状コイル部分間に間隙を確保すべく積層状に配置された前記環状コイル部分間に配置されるスペーサとで構成することができる。前記スペーサによって各環状コイル部分間に絶縁油の流れを作ることができるので、励磁コイルの冷却効果を一層高めることができる。スペーサは、例えば前記充実体の材料を用いてこれを形成することができる。   The exciting coil includes a plurality of annular coil portions arranged in a stack around the iron core, and the annular coil portions arranged in a stack so as to secure a gap between the annular coil portions adjacent to each other in the stacking direction. It can be comprised with the spacer arrange | positioned between. Since the insulating oil can be made to flow between the annular coil portions by the spacer, the cooling effect of the exciting coil can be further enhanced. The spacer can be formed using, for example, the solid material.

前記ケーシングとして、一端開放の磁性ケーシングを用い、該ケーシング内で前記鉄心を前記ケーシングに磁気的に結合し、前記ケーシング内を密封するための非磁性の底板で前記ケーシングの開放端を閉鎖することができる。   A magnetic casing that is open at one end is used as the casing, the iron core is magnetically coupled to the casing in the casing, and the open end of the casing is closed with a nonmagnetic bottom plate for sealing the inside of the casing. Can do.

本発明によれば、前記したように、励磁コイルへの通電によって絶縁油が加熱されたときに生じる絶縁油の対流がケーシング内に配置された充実体によって阻止されることはなく、この充実体によって絶縁油の一部が置換されることから、絶縁油に対する高い気密性を必要とする空間部をケーシング内に形成することなく、したがって、容易に絶縁油の使用量の削減を図ることができるので、絶縁油の熱変化に伴うその容積変化の影響を低減することができる。   According to the present invention, as described above, the convection of the insulating oil generated when the insulating oil is heated by energizing the exciting coil is not prevented by the solid body disposed in the casing. Since part of the insulating oil is replaced by the above, a space portion that requires high airtightness against the insulating oil is not formed in the casing, and therefore the amount of the insulating oil used can be easily reduced. Therefore, the influence of the volume change accompanying the heat change of the insulating oil can be reduced.

また、絶縁油に対して高い気密性を必要とする空間部をケーシング内に形成することなく、容易に絶縁油のためのリザーバタンクの小型化を図り、あるいはリザーバタンクを不要とすることができ、これにより、電磁石装置の冷却効果を損なうことなく容易に該電磁石装置の全体的な小型化を図ることが可能となる。   In addition, it is possible to easily reduce the size of the reservoir tank for the insulating oil or eliminate the need for the reservoir tank without forming a space in the casing that requires high airtightness against the insulating oil. Thus, it is possible to easily reduce the overall size of the electromagnet device without impairing the cooling effect of the electromagnet device.

以下、本発明を図示の実施例に沿って説明する。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to the illustrated embodiments.

本発明に係る電磁石装置10の外観が図1(a)〜図1(c)に示されている。この電磁石装置10は、内部に後述する冷却媒体である絶縁油が封止された全体に矩形の電磁石本体12と、図示の例では一対の接続管14を介して電磁石本体12に接続された冷却媒体のためのリザーバタンク16とを備える。リザーバタンク16は、従来よく知られているように、電磁石本体12から溢れ出す過剰な冷却用絶縁油を収容し、収容した絶縁油が電磁石本体12内に補給されるように該電磁石本体よりも上方位置に保持されている。   The external appearance of the electromagnet device 10 according to the present invention is shown in FIGS. 1 (a) to 1 (c). The electromagnet device 10 is a cooling device connected to the electromagnet main body 12 via a rectangular electromagnet main body 12 and a pair of connecting pipes 14 in the illustrated example. A reservoir tank 16 for the medium. As is well known in the art, the reservoir tank 16 stores excessive cooling insulating oil that overflows from the electromagnet body 12, and is more replete than the electromagnet body so that the stored insulating oil is supplied into the electromagnet body 12. It is held in the upper position.

電磁石本体12は、図2および図3に示すように、下端が開放する全体に矩形の磁性材料から成るケーシング18と、該ケーシングの開放端を閉鎖し、ケーシング内に気密室20を規定する非磁性材料からなる底板22と、気密室20内に配置される柱状の鉄心24と、ケーシング18内で鉄心24を取り巻いて配置される励磁コイル26とを備える。   As shown in FIGS. 2 and 3, the electromagnet main body 12 has a casing 18 made of a magnetic material having a rectangular shape whose lower end is opened, and a non-sealing chamber 20 that closes the open end of the casing and defines an airtight chamber 20 in the casing. A bottom plate 22 made of a magnetic material, a columnar iron core 24 arranged in the hermetic chamber 20, and an excitation coil 26 arranged around the iron core 24 in the casing 18 are provided.

ケーシング18は、図示の例では、正方形の頂部18a(図3参照)と、該頂部の外縁から下方に伸びる矩形の周壁部18bとを有する。鉄心24は、図示の例では、円形横断面形状を有する磁性の円柱体からなり、ケーシング18に磁気的に結合されるように、該ケーシングの頂部18aの中央部に一端を当接させて配置され、その下端は周壁部18bの下縁と同一面上に位置する。鉄心24をケーシング18と一体に形成することができる。   In the illustrated example, the casing 18 includes a square top portion 18a (see FIG. 3) and a rectangular peripheral wall portion 18b extending downward from an outer edge of the top portion. In the illustrated example, the iron core 24 is formed of a magnetic cylinder having a circular cross-sectional shape, and is arranged with one end abutting on the central portion of the top portion 18 a of the casing so as to be magnetically coupled to the casing 18. The lower end thereof is located on the same plane as the lower edge of the peripheral wall portion 18b. The iron core 24 can be formed integrally with the casing 18.

非磁性の底板22は、鉄心24の前記下端およびケーシング18の周壁部18bの前記下縁を覆って配置され、ケーシング18に固定されている。   The nonmagnetic bottom plate 22 is disposed so as to cover the lower end of the iron core 24 and the lower edge of the peripheral wall portion 18 b of the casing 18, and is fixed to the casing 18.

鉄心24を取り巻いて配置される励磁コイル26は、図示の例では、複数の円環状コイル部分26aから成る。これらコイル部分26aは、ケーシング18の頂部18aと、底板22との互いに対向する部分に配置された絶縁体からなる上方および下方の環状座板28a、28b間で積層状に配置されている。この環状座板に代えて、直線状の座板を放射状に配置することができる。   In the illustrated example, the exciting coil 26 disposed around the iron core 24 includes a plurality of annular coil portions 26a. These coil portions 26a are disposed in a laminated manner between upper and lower annular seat plates 28a, 28b made of an insulator disposed at a portion where the top portion 18a of the casing 18 and the bottom plate 22 face each other. Instead of this annular seat plate, linear seat plates can be arranged radially.

図3に示すように、上下方向に隣り合うコイル部分26a間には、図2に示すように、コイル部分26aの周方向へ相互に間隔をおいて該コイル部分の径方向へ放射状に沿って配置された絶縁体からなる複数のスペーサ部材30が配置されており、これらは固定用ボルト組立体32を介して、気密室20内に固定されている。これにより、積層状に配置された隣り合う各コイル部分26a間には、スペーサ部材30を除く領域で間隙が確保され、また各コイル部分26aの内周面および外周面が、鉄心24の周面およびケーシング18の周壁部18bからそれぞれ間隔をおいて全コイル部分26aが固定されている。各コイル部分26aは、これらへの電流供給によって鉄心24の下端が一方の磁極面として作用し、周壁部18bの下縁が他方の磁極面として作用するように、相互に直列接続されている。   As shown in FIG. 3, between the coil portions 26a adjacent in the vertical direction, as shown in FIG. 2, they are spaced radially from each other in the circumferential direction of the coil portion 26a along the radial direction of the coil portions. A plurality of spacer members 30 made of an arranged insulator are arranged, and these are fixed in the hermetic chamber 20 through fixing bolt assemblies 32. Thus, a gap is secured between adjacent coil portions 26 a arranged in a stacked manner in a region excluding the spacer member 30, and the inner peripheral surface and outer peripheral surface of each coil portion 26 a are the peripheral surfaces of the iron core 24. All coil portions 26a are fixed at intervals from the peripheral wall portion 18b of the casing 18. The coil portions 26a are connected in series to each other so that the lower end of the iron core 24 acts as one magnetic pole surface and the lower edge of the peripheral wall portion 18b acts as the other magnetic pole surface by supplying current to them.

前記励磁コイル26を複数のコイル部分26aに分割することなく、単一の励磁コイルで構成することができるが、後述する絶縁油34による励磁コイル26の冷却効果を高める上で、図示のとおり、相互に間隔をおいて積層された複数のコイル部分26aで構成することが望ましい。   The excitation coil 26 can be constituted by a single excitation coil without being divided into a plurality of coil portions 26a. However, in order to enhance the cooling effect of the excitation coil 26 by insulating oil 34 described later, as shown in the figure, It is desirable that the plurality of coil portions 26a are stacked at intervals.

気密室20内には、図4および図5に示すように、従来よく知られた冷却用の絶縁油34が充填されており、該絶縁油の一部は、前記したように、リザーバタンク16に出入り可能である。   As shown in FIGS. 4 and 5, the hermetic chamber 20 is filled with a well-known cooling insulating oil 34, and a part of the insulating oil is stored in the reservoir tank 16 as described above. It is possible to go in and out.

励磁コイル26への通電によって該励磁コイルが発熱すると、この励磁コイルからの発熱によって気密室20内の絶縁油34に対流が生じる。この対流の様子が、図4および図5に矢印34aで示されている。   When the exciting coil generates heat by energizing the exciting coil 26, convection occurs in the insulating oil 34 in the hermetic chamber 20 due to the heat generated from the exciting coil. This state of convection is indicated by arrows 34a in FIGS.

気密室20内を縦断面で見る図4から明らかなように、発熱源である各コイル部分26a間では、各コイル部分26aの内周面および外周面に向けての絶縁油34の流れとなり、それらが全体的に励磁コイル26の内周面および外周面に沿っての上方へ向けて上昇流となる。ケーシング18の頂部18aに達した絶縁油34の上昇流は、気密室20を横断面で見る図5に示す34の流れ34aで示されているように、ケーシング18の周壁部18bへ向けて流れ、温度降下を伴いながら、励磁コイル26の周面から離れた鉄心24の周面およびケーシング18の周壁部18bに沿っての下降流となる。この絶縁油34の対流34aによって、励磁コイル26の熱量は、鉄心24およびケーシング18に伝えられ、大気中に放射されることから、励磁コイル26の過熱が好適に防止される。   As is apparent from FIG. 4 in which the inside of the hermetic chamber 20 is viewed in a vertical cross section, between the coil portions 26a that are heat generation sources, the flow of the insulating oil 34 toward the inner and outer peripheral surfaces of the coil portions 26a These flow upward as a whole along the inner and outer peripheral surfaces of the exciting coil 26. The upward flow of the insulating oil 34 reaching the top portion 18a of the casing 18 flows toward the peripheral wall portion 18b of the casing 18, as shown by a flow 34a of 34 shown in FIG. As the temperature drops, a downward flow is generated along the peripheral surface of the iron core 24 and the peripheral wall portion 18b of the casing 18 which are separated from the peripheral surface of the exciting coil 26. Due to the convection 34a of the insulating oil 34, the amount of heat of the exciting coil 26 is transmitted to the iron core 24 and the casing 18, and is radiated into the atmosphere, so that overheating of the exciting coil 26 is suitably prevented.

前記した絶縁油34の流れ34aを示す図5を再度参照するに、励磁コイル26の外周面とケーシング18の周壁部18bとの間隔が狭まる部分では、絶縁油34の比較的強い流れが生じるが、その間隔の拡がる周壁部18bの隅部では、絶縁油34にそれほど強い流れが生じていない。   Referring again to FIG. 5 showing the flow 34a of the insulating oil 34, a relatively strong flow of the insulating oil 34 is generated in a portion where the distance between the outer peripheral surface of the exciting coil 26 and the peripheral wall portion 18b of the casing 18 is narrow. The insulating oil 34 does not flow so strongly at the corners of the peripheral wall 18b where the interval is widened.

本発明に係る実施例1の電磁石装置10では、この絶縁油34の流れが緩やかな周壁部18bの隅部すなわち気密室20の隅部に、図2に示したような充実体36が配置されている。   In the electromagnet device 10 according to the first embodiment of the present invention, the solid body 36 as shown in FIG. 2 is arranged at the corner of the peripheral wall 18b where the flow of the insulating oil 34 is gentle, that is, the corner of the hermetic chamber 20. ing.

この充実体36は、周壁部18bの直線に沿った隣接する直角辺36a、36aと、励磁コイル26の外周面から間隔をおく斜辺36bとを有する直角三角柱体のブロックである。ブロック状の充実体36は、絶縁油34の熱膨張係数よりも小さな熱膨張係数を示す例えばシリコーンのような耐熱合成樹脂材料、ガラス材料、真鍮のような銅合金あるいはアルミニゥムのような金属材料で構成することができる。   The solid body 36 is a block of right triangular prisms having adjacent right side sides 36a and 36a along the straight line of the peripheral wall portion 18b and a hypotenuse side 36b spaced from the outer peripheral surface of the exciting coil 26. The block-shaped solid body 36 is made of a heat-resistant synthetic resin material such as silicone, a glass material, a copper alloy such as brass, or a metal material such as aluminum that exhibits a thermal expansion coefficient smaller than that of the insulating oil 34. Can be configured.

このような充実体36は、絶縁油34の熱伝導率よりも大きな熱伝導率を示し、従来の空間部の中空室におけるような熱遮断機能を示すことはなく、絶縁油34からケーシング18への熱伝導を促進させる作用をもなす。したがって、絶縁油34の対流を阻止しない充実体36として、絶縁油34の熱伝導率に等しいか、あるいはこれよりも小さな熱伝導率を示す材料で構成することもできるが、前記したように、絶縁油34からケーシング18への熱伝導を促進させる点で、絶縁油34の熱伝導率よりも大きな熱伝導率を示す材料を選択することが望ましい。   Such a solid body 36 exhibits a thermal conductivity larger than that of the insulating oil 34, and does not exhibit a heat blocking function as in the conventional hollow chamber of the space, and from the insulating oil 34 to the casing 18. It also acts to promote heat conduction. Therefore, the solid body 36 that does not prevent the convection of the insulating oil 34 can be made of a material that has a thermal conductivity equal to or smaller than the thermal conductivity of the insulating oil 34. As described above, In terms of promoting heat conduction from the insulating oil 34 to the casing 18, it is desirable to select a material that exhibits a thermal conductivity greater than that of the insulating oil 34.

絶縁油34の熱膨張係数よりも小さな熱膨張係数を示すブロック状の充実体36は、前記したように絶縁油34の流れが穏やかな部分に配置されているので、該充実体の配置によって絶縁油34の対流による励磁コイル26の冷却作用を実質的に低下させるほどに、絶縁油34の対流を妨げることはない。   Since the block-shaped solid body 36 showing a thermal expansion coefficient smaller than the thermal expansion coefficient of the insulating oil 34 is arranged in a portion where the flow of the insulating oil 34 is gentle as described above, insulation is achieved by the arrangement of the solid body. The convection of the insulating oil 34 is not hindered to such an extent that the cooling action of the exciting coil 26 due to the convection of the oil 34 is substantially reduced.

また、絶縁油34の熱膨張係数よりも小さな熱膨張係数を有する充実体36はその容積によって絶縁油34の容積の一部を置換することから、気密室20内に充填される絶縁油34の容量が削減され、それに伴い、絶縁油34の熱膨張による容積増大分が削減される。したがって、気密室20内の絶縁油34の熱膨張によって気密室20からリザーバタンク16内に流出する絶縁油34の量を充実体36の容量に応じて削減することができるので、リザーバタンク16の容量を従来よりも小さくし、その小型化を図ることが可能となる。   Further, since the solid body 36 having a thermal expansion coefficient smaller than the thermal expansion coefficient of the insulating oil 34 replaces a part of the volume of the insulating oil 34 by its volume, the insulating oil 34 filled in the hermetic chamber 20 is replaced with the solid body 36. The capacity is reduced, and accordingly, the volume increase due to the thermal expansion of the insulating oil 34 is reduced. Therefore, the amount of the insulating oil 34 flowing out from the hermetic chamber 20 into the reservoir tank 16 due to the thermal expansion of the insulating oil 34 in the hermetic chamber 20 can be reduced according to the capacity of the solid body 36. The capacity can be made smaller than before, and the size can be reduced.

絶縁油34の対流を確実に確保するために、充実体36に多数の孔を形成することができ、あるいは充実体36を多孔質体で構成することができる。   In order to ensure the convection of the insulating oil 34, a large number of holes can be formed in the solid body 36, or the solid body 36 can be formed of a porous body.

前記したところでは、鉄心24として円柱が用いられたが、図6に示すように、鉄心24として角柱を用いることができる。この場合、励磁コイル26は、全体に矩形平面形状の外形を呈するが、ケーシング18の周壁部18bの隅部に対応する角は、丸められるので、図2に示したと同様な充実体36を気密室20の各隅部に配置することができる。   In the above description, a cylinder is used as the iron core 24. However, as shown in FIG. In this case, the excitation coil 26 has a rectangular planar outer shape as a whole, but the corners corresponding to the corners of the peripheral wall portion 18b of the casing 18 are rounded, so that the solid body 36 similar to that shown in FIG. It can be arranged at each corner of the closed chamber 20.

充実体36として、図7(a)および(b)に示すように、多数球状体36からなる充実体を用いることができる。このような球状体36は、前記したブロック状のものと同様な材料で形成することができ、基本的には、各球状体36に絶縁油34の対流に伴って移動しないような大きさおよび重さが与えられればよい。   As the solid body 36, as shown in FIGS. 7A and 7B, a solid body composed of a large number of spherical bodies 36 can be used. Such a spherical body 36 can be formed of the same material as that of the block shape described above. Basically, the spherical body 36 has a size and a size so as not to move due to the convection of the insulating oil 34. It only has to be given weight.

また、充実体36の粒径として、例えば数cm〜数十cmの種々の粒径の球状体を用いることにより、液状合成樹脂材料の充填におけるような真空手段を用いることなく、気密室20内に充実体36を投入することができ、鉄心24と励磁コイル26との間および該励磁コイル26を構成する各コイル部分26a間(図7)にも、各粒状体36が移動しないように、これを充填することができる。このような球状体36では、隣接する球状体間に、前記した絶縁油34の対流を許す連続した隙間が形成されることから、絶縁油34の対流による励磁コイル26の冷却効果が損なわれることはない。   Moreover, as the particle size of the solid body 36, for example, by using spherical bodies having various particle sizes of several cm to several tens of cm, the inside of the hermetic chamber 20 can be used without using a vacuum means as in the filling of the liquid synthetic resin material. The solid body 36 can be inserted into the core 24 and the exciting coil 26 and between the coil portions 26a constituting the exciting coil 26 (FIG. 7) so that the granular bodies 36 do not move. This can be filled. In such a spherical body 36, a continuous gap allowing the convection of the insulating oil 34 is formed between the adjacent spherical bodies, so that the cooling effect of the exciting coil 26 due to the convection of the insulating oil 34 is impaired. There is no.

また、気密室20を図示しない網によって区画し、区画された所要領域に球状体からなる充実体36を配置することができる。   Further, the hermetic chamber 20 can be partitioned by a net (not shown), and the solid body 36 made of a spherical body can be disposed in the partitioned required area.

このような球状体からなる充実体36を絶縁油34の熱伝導率よりも小さな値を示す材料で構成することもできる。しなしながら、この場合、絶縁油34からケーシング18への熱伝導を促進させるために、図8(a)および(b)に示すように、絶縁油34を気密室20内で強制循環させるための強制循環機構38を設けることが望ましい。   The solid body 36 made of such a spherical body can be made of a material having a value smaller than the thermal conductivity of the insulating oil 34. However, in this case, in order to promote heat conduction from the insulating oil 34 to the casing 18, as shown in FIGS. 8A and 8B, the insulating oil 34 is forcedly circulated in the hermetic chamber 20. It is desirable to provide the forced circulation mechanism 38.

強制循環機構38は、電磁石本体12のリザーバタンク16が設けられた側と反対側に設けられ、電磁石本体12の周壁部18bの上部で気密室20(図7(b)参照)に一端が開放し、他端が周壁部18bの下部で気密室20に開放する傾斜案内管38aと、該傾斜案内管の前記一端から前記他端へ向けて絶縁油34を圧送する加圧ポンプ38bとを備える。強制循環機構38は、その加圧ポンプ38bでの絶縁油34の圧送作用によって、図4に示した絶縁油34の流れを促進させることにより、絶縁油34に冷却効果を高める。   The forced circulation mechanism 38 is provided on the opposite side of the electromagnet body 12 from the side where the reservoir tank 16 is provided, and one end is opened to the hermetic chamber 20 (see FIG. 7B) above the peripheral wall portion 18b of the electromagnet body 12. And an inclined guide pipe 38a whose other end opens to the hermetic chamber 20 below the peripheral wall portion 18b, and a pressurizing pump 38b that pumps the insulating oil 34 from the one end of the inclined guide pipe toward the other end. . The forced circulation mechanism 38 enhances the cooling effect on the insulating oil 34 by promoting the flow of the insulating oil 34 shown in FIG. 4 by the pumping action of the insulating oil 34 in the pressurizing pump 38b.

前記した充実体36の置換量によっては、絶縁油34の使用量の削減によって、該絶縁油の熱膨張に伴う容量の増減を大きく低減することができ、これによって、リザーバタンク16を不要とすることも可能である。   Depending on the amount of replacement of the solid body 36, the amount of use of the insulating oil 34 can be reduced, so that the increase or decrease in capacity due to the thermal expansion of the insulating oil can be greatly reduced, thereby making the reservoir tank 16 unnecessary. It is also possible.

また、前記した両例に代えて、前記絶縁油34に、その対流に伴い該絶縁油と共に気密室20内を循環する粒子を充実体36として混入することができる。この粒子36は、前記したシリコーンのような耐熱合成樹脂材料、ガラス材料、真鍮のような銅合金およびアルミニゥム等の金属材料で形成することができる。この金属材料からなる粒子36は、樹脂材料のような電気絶縁材料で被覆することが望ましい。   Further, instead of the two examples described above, particles that circulate in the hermetic chamber 20 together with the insulating oil along with the convection can be mixed into the insulating oil 34 as the solid body 36. The particles 36 can be formed of a heat-resistant synthetic resin material such as silicone, a glass material, a copper alloy such as brass, and a metal material such as aluminum. The particles 36 made of the metal material are desirably coated with an electrically insulating material such as a resin material.

本発明は、上記実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない限り、種々に変更することができる。また、本発明は、つり上げ電磁石装置あるいは磁気選別機等の種々の磁気装置の磁力源として用いることができる。   The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Further, the present invention can be used as a magnetic source of various magnetic devices such as a lifting electromagnet device or a magnetic sorter.

本発明に係る電磁石装置の外観を示し、(a)は平面図、(b)は正面図および(c)は側面図である。The external appearance of the electromagnet apparatus which concerns on this invention is shown, (a) is a top view, (b) is a front view, (c) is a side view. 図1(b)に示したI-I線に沿って得られた断面図である。It is sectional drawing obtained along the II line | wire shown in FIG.1 (b). 図2のII-II線に沿って得られた断面図である。It is sectional drawing obtained along the II-II line | wire of FIG. 本発明に係る電磁石装置内の絶縁油の基本的な流れを示す図3と同様な断面である。It is the same cross section as FIG. 3 which shows the basic flow of the insulating oil in the electromagnet apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る電磁石装置内の絶縁油の基本的な流れを充実体を除いて示す部分的な平断面図である。It is a partial plane sectional view which shows the basic flow of the insulating oil in the electromagnet apparatus which concerns on this invention except a solid body. 本発明に係る電磁石装置の他の実施例を示す図2と同様な図面である。It is drawing similar to FIG. 2 which shows the other Example of the electromagnet apparatus based on this invention. 本発明に係る電磁石装置のさらに他の実施例を示し、(a)は図2と同様な図面であり、(b)は図1(a)に示したIII-III線に沿って得られる断面と同様な断面図である。FIG. 4 shows still another embodiment of the electromagnet device according to the present invention, wherein (a) is a drawing similar to FIG. 2, and (b) is a cross section obtained along the line III-III shown in FIG. FIG. 本発明に係る電磁石装置のさらに他の実施例の外観を示し、それぞれ(a)は平面図であり、(b)は正面図である。The external appearance of the further another Example of the electromagnet apparatus based on this invention is shown, (a) is a top view, (b) is a front view, respectively.

符号の説明Explanation of symbols

10 電磁石装置
12 電磁石本体
18 ケーシング
20 気密室
22 底板
24 鉄心
26 励磁コイル
26a 環状コイル部分
30 スペーサ部材
34 絶縁油
36 充実体
38 強制循環機構
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Electromagnet apparatus 12 Electromagnet main body 18 Casing 20 Airtight chamber 22 Bottom plate 24 Iron core 26 Excitation coil 26a Annular coil part 30 Spacer member 34 Insulating oil 36 Solid body 38 Forced circulation mechanism

Claims (11)

ケーシング内に配置された鉄心と、該鉄心を取り巻いて前記ケーシング内に配置される励磁コイルと、該励磁コイルに接触可能に前記ケーシング内に充填された絶縁油と、前記ケーシング内に配置され、前記絶縁油の熱膨張係数の値よりも小さな値の熱膨張係数を有し、前記励磁コイルへの通電によって前記絶縁油が加熱されたときに生じる該絶縁油の対流を阻止することなく前記絶縁油の充填量を削減する充実体とを含む、電磁石装置。   An iron core disposed in the casing, an excitation coil surrounding the iron core and disposed in the casing, an insulating oil filled in the casing so as to be in contact with the excitation coil, and disposed in the casing, The insulating oil has a coefficient of thermal expansion smaller than the value of the coefficient of thermal expansion of the insulating oil, and the insulation without preventing convection of the insulating oil that occurs when the insulating oil is heated by energizing the exciting coil. An electromagnet device including a solid body that reduces oil filling amount. 前記充実体は、前記ケーシング内に静的に保持される多数の球状体であって該球状体間で前記絶縁油の流れを許す隙間を形成する球状体である、請求項1に記載の電磁石装置。   2. The electromagnet according to claim 1, wherein the solid body is a spherical body that is a large number of spherical bodies that are statically held in the casing and that forms gaps that allow the flow of the insulating oil between the spherical bodies. apparatus. 前記各球状体は、前記絶縁油の対流と共に移動を生じない大きさまたは重さを有する、請求項2に記載の電磁石装置。   The electromagnet device according to claim 2, wherein each of the spherical bodies has a size or a weight that does not cause movement with the convection of the insulating oil. 前記充実体は、前記励磁コイルに沿った前記絶縁油の対流を妨げることなく、前記励磁コイルから間隔を置いて配置された複数のブロックからなる、請求項1に記載の電磁石装置。   The electromagnet apparatus according to claim 1, wherein the solid body includes a plurality of blocks arranged at intervals from the excitation coil without interfering with convection of the insulating oil along the excitation coil. 前記各ブロックには前記絶縁油の対流を許すための多数の孔が形成されている、請求項4に記載の電磁石装置。   The electromagnet apparatus according to claim 4, wherein a plurality of holes for allowing convection of the insulating oil are formed in each block. 前記ケーシングは、前記鉄心を取り巻く内周壁を備え、該内周壁は前記鉄心を取り巻く多角形の横断面形状を有し、前記充実体は前記内周壁の各隅部に配置されている、請求項4に記載の電磁石装置。   The casing includes an inner peripheral wall surrounding the iron core, the inner peripheral wall has a polygonal cross-sectional shape surrounding the iron core, and the solid body is disposed at each corner of the inner peripheral wall. 4. The electromagnet device according to 4. 前記充実体は前記絶縁油の熱伝導率よりも大きな値の熱伝導率を示す、請求項6に記載の電磁石装置。   The electromagnet device according to claim 6, wherein the solid body has a thermal conductivity larger than that of the insulating oil. 前記充実体は前記絶縁油の熱伝導率よりも小さな値の熱伝導率を示し、さらに前記絶縁油を強制循環させるための強制循環機構を含む、請求項6に記載の電磁石装置。   The electromagnet device according to claim 6, wherein the solid body has a thermal conductivity smaller than that of the insulating oil, and further includes a forced circulation mechanism for forcibly circulating the insulating oil. 前記絶縁油は該絶縁油の対流に伴い絶縁油と共に循環する粒子を含む、請求項1に記載の電磁石装置。   The electromagnet apparatus according to claim 1, wherein the insulating oil includes particles that circulate together with the insulating oil in accordance with convection of the insulating oil. 前記励磁コイルは前記鉄心を取り巻いて積層状に配置される複数の環状コイル部分と、積層方向へ相互に隣接する環状コイル部分間に間隙を確保すべく積層状に配置された前記環状コイル部分間に配置されるスペーサとを備える請求項1に記載の電磁石装置。   The exciting coil surrounds the iron core with a plurality of annular coil portions arranged in a stacked manner, and between the annular coil portions arranged in a laminated shape so as to secure a gap between the annular coil portions adjacent to each other in the stacking direction. The electromagnet device according to claim 1, further comprising a spacer disposed on the magnet. 前記ケーシングは一端開放の磁性ケーシングであり、前記鉄心は前記ケーシング内で該ケーシングに磁気的に結合されており、前記ケーシングの開放端は、前記ケーシング内を密封すべく非磁性の底板で閉鎖されている、請求項1に記載の電磁石装置。   The casing is a magnetic casing that is open at one end, and the iron core is magnetically coupled to the casing in the casing, and the open end of the casing is closed by a nonmagnetic bottom plate to seal the inside of the casing. The electromagnet device according to claim 1.
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