JP2675214B2

JP2675214B2 - 積層電磁石

Info

Publication number: JP2675214B2
Application number: JP27546591A
Authority: JP
Inventors: 俊二山本; 史朗中村; 和雄久野; 正隆溝端
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-10-23
Filing date: 1991-10-23
Publication date: 1997-11-12
Anticipated expiration: 2012-11-12
Also published as: JPH05114512A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、積層された鉄心を用
いる積層電磁石の積層板端部の押え構造に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】図１３は例えば特開昭５３ー１２１６９
１号公報に記載された従来の積層電磁石を示す平面図で
あり、図において３１は鉄心、３２はこの鉄心３１の一
箇所を切除して外側が狭く内側が広いテーパ状としたテ
ーパ空隙、３３は鉄心３１に巻き付けられ、テーパ空隙
３２に磁界を発生させるために起磁力を加えるコイルで
ある。３４は鉄心３１を形成する積層板、３５は磁極、
３６はコイル３３の励磁中の積層板の広がりであり、テ
ーパ空隙３２中には座標系（ｘ，ｙ，ｚ）を記してあ
る。ここで、上記鉄心３１は、積層板３４を矩形状に多
数巻き重ねて一体とした後切除したカットコアと呼ばれ
る交流電磁石の鉄心である。

【０００３】つぎに、上記従来の積層電磁石の動作につ
いて説明する。コイル３３には時間的に変化する電流を
流して、テーパ空隙３２中に時間的に変化する交流磁界
を発生させる。時間的に変化する交流磁界を鉄の大きな
塊に加えた場合には、コイル３３による発生磁界を弱め
る方向の大きな渦電流が鉄の中に発生して、テーパ空隙
３２の発生磁界が著しく低下してしまう。そのため、交
流用の電磁石には、通常鉄心３１を構成する積層板３４
の表面を電気絶縁し、鉄心３１内の渦電流路を電気絶縁
により遮断することによって、渦電流の発生を抑制して
いる。また、鉄心３１の形状からくる磁気回路長の差
（鉄心内側では短く、外側では長い）により起因する空
隙部の磁界の空間的不均一を、鉄心３１を切除した空隙
に傾斜を設けて（テーパ空隙３２を設け）、均一な磁界
分布としている。

【０００４】ここで、コイル３３に電流を流してテーパ
空隙３２にｙ方向の磁界を発生させた場合、ｘ、ｙ、ｚ
方向に磁気的な圧力および張力が働く（例えば、プラズ
マ工学、ｐ．１１４、中野義映著、コロナ社刊、昭和４
９年）。今、図１３のｙ方向に磁界Ｂ（Ｔ）が発生して
空隙内に一様に加わっているとすると、ｘ方向には、Ｂ
²／２μ₀（H/m²)の磁気圧力が加わり、ｙ方向には、Ｂ²
／２μ₀（H/m²)の磁気張力が加わり、ｚ方向には、Ｂ²
／２μ₀（H/m²)の磁気圧力が加わることになる。ここ
で、μ₀は真空中の透磁率、４π×１０^-7（H/m²)であ
る。すなわち、テーパ空隙３２内の磁界の圧力により、
ｘ、ｚ方向には外に広がろうとする圧力が働き、ｙ方向
には磁極３５間が縮もうとする引張り力が働いている。

【０００５】ここで特に問題とするのは、ｘ方向の圧力
である。つまり、鉄心３１を構成する積層板３４間は、
一般に接着剤等で固着されているが、このｘ方向の磁気
圧力が増加すると、接着剤の接着力が磁気圧力に抗しき
れず、積層板３４が広がる場合もある。例えば、テーパ
空隙３２に１．５Ｔの磁界を発生させた場合にｘ方向に
働く磁気圧力は、９×１０⁵N/m²となる。積層板34の板
厚は、通常０．３〜１ｍｍであるので、積層板３４間の
接着が不十分であると容易に積層板３４は曲がってしま
い、磁気圧力による積層板の広がり３６のような状態が
コイル３３の励磁中に発生することになる。

【０００６】つぎに、他の積層電磁石を例として従来例
を補足する。図１４、図１５および図１６はそれぞれ従
来の積層電磁石の他の例を示す斜視図、要部拡大斜視図
および要部拡大断面図である。上記積層電磁石は、シン
クロトロン等の粒子加速器中で用いられる偏向電磁石で
あり、まず、所定枚数の積層板３４を枠体４０ａ内に積
層収納し、蓋４０ｂで積層された積層板３４を加圧しな
がら枠体４０ａに蓋４０ｂを固定し、箱形の押え板４０
内に所定枚数の積層板３４を積層一体化した鉄心３１を
作製し、その後この鉄心３１にコイル３３を巻回して作
製している。この鉄心３１の磁極３５の両端部には、積
層される積層板３４をあらかじめ所定の形状に形成して
おくことにより、階段状に短くしたロゴスキーカット４
１が形成されている。ここで、矢印ｍはコイル３３の電
流方向、４２は磁極３５間の空隙、４３はコイル３３に
電流を流すことによって空隙４２に発生する磁界の磁力
線であり、座標系のｚ方向に荷電粒子（図示せず）が進
行する。

【０００７】上記積層電磁石は、荷電粒子進行方向の磁
極３５の両端にカット部としてのロゴスキーカット４１
が形成され、磁極端での鉄心３１の磁気飽和を緩和し
て、空隙４２の磁界の強さが強い時も、弱い時も、磁界
の有効長を一定にしている。有効長とは、荷電粒子の軌
道方向であるｚ方向に磁界を積分して中心磁界で除した
値であり、偏向電磁石の磁気性能を表す重要な指標であ
る。ロゴスキーカット４１は、理論的には曲線形状であ
るが、作製上の容易さから通常階段状に作製され、各階
段は同一形状の複数枚の積層板３４により構成される。

【０００８】ロゴスキーカット４１の外側には、押え板
４０が配設されており、積層電磁石の励磁中に磁気圧力
により積層板３４がｚ方向に広がることを阻止してい
る。ところが、押え板４０の上端位置Ａは、ロゴスキー
カット４１の最下段付近に位置しているので、図１７に
示すように、位置Ａの上部の正規位置４４にある積層板
３４は、電磁石の励磁中にＡ点を支点として空間的に全
く何もない外側方向に曲げられる。この積層板３４が曲
げられる原因は、ｚ方向への磁気圧力の他に、渦電流の
影響も考えられる。磁極端のロゴスキーカット４１付近
の磁力線４３は、図１６に示すように、外側に大きく湾
曲しているので、ｙ方向の主たる磁界成分の他に、ｚ方
向の磁界成分が生じている。ｚ方向の時間的に変化する
磁界が発生した場合には、積層板３４の板面内に渦電流
が発生し、積層板３４間に反発力が働き、磁極端の積層
板３４がｚ方向の外側に曲げられる。

【０００９】ここで、積層板３４として板厚０．３５ｍ
ｍのケイ素鋼板を用い、空隙長５０ｍｍ、ロゴスキーカ
ット４１部の高さ４０ｍｍ、押え板４０なしとした電磁
石を作製し、コイル３３に１ｋＨｚの交流電流を流して
０〜１．５Ｔまで中心磁界を変化させたところ、電磁石
端部は最大２ｍｍ変位することが確認された。この変位
量相当分だけ電磁石の有効長が増加したとすると、例え
ば電子の運動エネルギ１ＧｅＶの電子シンクロトロンリ
ングの偏向電磁石を考えた場合、有効長の増加割合は、
２×１０^-3となる。しかし、有効長の変化の上限値は５
×１０^-4程度の厳しい値であるので、この上限値より数
倍大きな変化量が発生していることになり、単なる機械
的な性能劣化に止どまらず、磁気的にも問題が大きいこ
とが明らかとなった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の積層電磁石は以
上のように構成されているので、磁極３５の端部のロゴ
スキーカット４１の積層板３４が励磁中に曲げられ、積
層板３４の表面に設けられた電気絶縁層が剥がれたり、
電磁石の有効長が励磁中に著しく変化し、磁気性能が低
下するという課題があった。

【００１１】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、電磁石の励磁中における磁極端
部での積層板の変位を抑え、磁気性能の優れた積層電磁
石を得ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明の第１の発明に
係る積層電磁石は、鉄心の磁極の中央部の磁極面とほぼ
等しい高さの上端面を有する積層板押え板により積層さ
れた積層板を包囲して固定し、磁極端部のカット部の面
形状とほぼ合致する面形状を有するスペーサを積層板押
え板と磁極端部との間隙に磁極端部のカット部に密接し
て配設し、加圧手段によりスペーサを磁極端部に押し当
てるものである。

【００１３】また、この発明の第２の発明に係る積層電
磁石は、鉄心の磁極の中央部の磁極面とほぼ等しい高さ
の上端面を有する積層板押え板により積層された積層板
を包囲して固定し、積層板押え板と磁極端部との間隙に
充填材を充填固化するものである。

【００１４】さらに、この発明の第３の発明に係る積層
電磁石は、積層板押え板により積層された積層板を包囲
して固定し、磁極端部のカット部の面形状とほぼ合致す
る面形状を有するスペーサを磁極端部のカット部に密接
して配設し、固定手段によりスペーサを積層板押え板に
固定するものである。

【００１５】さらにまた、この発明の第４の発明に係る
積層電磁石は、鉄心の磁極端部のカット部の面形状とほ
ぼ合致する面形状を有し、かつ加圧機構を内蔵するスペ
ーサを備えるものである。

【００１６】

【作用】この発明の第１の発明に係る積層電磁石におい
ては、磁極端部のカット部の面形状とほぼ合致する面形
状のスペーサを磁極端部のカット部に密接して配設し、
加圧手段によりスペーサを磁極端部に押し当てているの
で、加圧手段の加圧力がスペーサを介して磁極端部の各
積層板の露出側面に均等に加わり、電磁石の励磁中の磁
気圧力等による積層板の広がりを阻止し、積層板の変位
が抑えられる。

【００１７】また、この発明の第２の発明に係る積層電
磁石においては、積層板押え板と磁極端部との間に形成
された間隙に充填材を充填固化しているので、磁極端部
のカット部の面形状が複雑であっても、充填材は積層板
押え板と磁極端部との間の間隙形状どうりに固化し、電
磁石の励磁中の磁気圧力等による積層板の広がりを充填
材で阻止し、積層板の変位が抑えられる。

【００１８】さらに、この発明の第３の発明に係る積層
電磁石においては、磁極端部のカット部の面形状とほぼ
合致する面形状を有するスペーサを磁極端部のカット部
に密接して配設し、固定手段によりスペーサを積層板押
え板に固定しているので、電磁石の励磁中の磁気圧力等
による積層板の広がりを固定されたスペーサで阻止し、
積層板の変位が抑えられる。

【００１９】さらにまた、この発明の第４の発明に係る
積層電磁石においては、スペーサが磁極端部のカット部
の面形状とほぼ合致する面形状を有し、加圧機構を内蔵
しているので、加圧機構によりスペーサを磁極端部のカ
ット部に密接した状態で押し当てて、電磁石に励磁中の
磁気圧力等による積層板の広がりを阻止し、積層板の変
位が抑えられる。

【００２０】

【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。実施例１．図１はこの発明の第１の発明に係る積層電磁
石の一実施例を示す要部拡大断面図であり、図において
図１４乃至図１６に示した従来の積層電磁石と同一また
は相当部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
図において、１は鉄心３１の磁極３５の両端部にカット
部として設けられた階段状のロゴスキーカット４１の面
形状とほぼ合致する面形状に形成されたスペーサ、２は
上端面が磁極３５の中央部の磁極面とほぼ同等の高さま
で延伸された箱形の積層板押え板であり、この積層板押
え板２は端部押え板２ａと側部押え板（図示せず）とで
構成され、所定枚数積層された積層板３４を一体化して
いる。３は端部押え板２ａの上端部に開けられたボルト
穴、４はボルトであり、ボルト穴３とボルト４とにより
加圧手段を構成している。

【００２１】上記実施例１では、スペーサ１の材質は、
ＧＦＲＰ（Glassfiber reinforcedplastic) 、積層板押
え板２およびボルト４の材質は、ステンレススティー
ル、積層板３４の材質は、ケイ素鋼板を用いている。積
層板押え板２およびボルト４の材質は、鉄等の強磁性体
でもよいが、ここではステンレススティールを用い、積
層板３４のみが磁気回路として形成されるように構成し
ている。

【００２２】つぎに、上記実施例１の動作について説明
する。端部押え板２ａと側部押え板とにより枠体を作製
し、この枠体内に所定枚数の積層板３４を積層収納し、
さらに積層板３４の積層側から他の端部押え板２ａで積
層されている積層板３４を加圧しつつ枠体に端部押え板
２ａを固定し、箱形の積層板押え板２内に所定枚数の積
層板３４を一体化して鉄心３１を作製する。ここで、各
積層板３４はあらかじめ所定の形状に形成されており、
これらの積層板３４を所定枚数積層して、磁極３５の端
部には階段状のロゴスキーカット４１が形成される。つ
いで、積層板押え板２の上部と磁極３５の端部とで形成
する間隙に、階段状のロゴスキーカット４１の面に密接
するようにスペーサ１を挿入する。その後、ボルト穴３
にボルト４をネジ締めして、ボルト４の先端部でスペー
サ１を押さえ付け、ロゴスキーカット４１の全面、特に
積層板３４の露出側面が十分に押さえ付けられて固定さ
れる。

【００２３】ここで、コイル３３に電流を流すと、磁極
３５の端部の積層板３４をｚ方向の外側に曲げようとす
るｚ方向への磁気圧力および積層板３４の板面内に発生
する渦電流にともなう積層板３４間の反発力が生じる。
しかし、これらの磁極端の積層板３４をｚ方向の外側に
曲げようとする力は、ボルト４の締め付け力が加えられ
ているスペーサ１により積層板３４の側面で受け止めら
れ、積層板３４はｚ方向の外側に曲がらない。

【００２４】このように、上記実施例１によれば、ボル
ト４の締め付け力が加えられ、ロゴスキーカット４１の
面形状にほぼ合致する面形状に形成されたスペーサ１に
より、磁極３５の端部の積層板３４側面を押さえ付けて
いるので、積層板３４の端部の締め付け力が調整でき、
電磁石の励磁中における積層板３４のｚ方向の外側への
変位が抑えられ、有効長の変化が抑えられ、良好な磁気
性能が得られるとともに、スペーサ１の取り外しが自由
で、スペーサ１の交換が簡単であるという効果がある。

【００２５】実施例２．上記実施例１では、スペーサ１
をロゴスキーカット４１の面形状に形成された一体構造
とするものとしているが、この実施例２では、図２に示
すように、スペーサ１を、ロゴスキーカット４１の各階
段毎に独立して形成された水平スペーサ１ａと垂直スペ
ーサ１ｂとの組み合わせ構造とするものとしている。上
記実施例２によれば、ロゴスキーカット４１の各階段毎
に水平スペーサ１ａの寸法調整ができ、また垂直スペー
サ１ｂがあるのでボルト４の面圧は全ての水平スペーサ
１ａに均等に加えることができ、ロゴスキーカット４１
部分の積層板３４の露出する側面を確実に押さえて積層
板３４を完全に固定でき、励磁中の有効長の増加をなく
した。

【００２６】実施例３．図３はこの発明の第２の発明に
係る積層電磁石の一実施例を示す要部拡大断面図であ
り、図において５は充填材としての高分子接着剤（商品
名：アラルダイト）である。

【００２７】上記実施例３では、端部押え板２ａと側部
押え板とにより枠体を作製し、この枠体内に所定枚数の
積層板３４を積層収納し、さらに積層板３４の積層側か
ら他の端部押え板２ａで積層されている積層板３４を加
圧しつつ枠体に端部押え板２ａを固定し、箱形の積層板
押え板２内に所定枚数の積層板３４を一体化して、磁極
３５の端部にロゴスキーカット４１が形成された鉄心３
１を作製し、その後積層板押え板２の上部と磁極３５の
端部とで形成する間隙に、あらかじめ加温して粘度を低
下させた高分子接着剤５を充填し、固化させている。こ
の高分子接着剤５は、積層板押え板２と磁極３５の端部
との露出面に密着するとともに間隙を埋め尽くして固化
している。

【００２８】ここで、コイル３３に電流を流すことによ
り、積層板３４をｚ方向の外側に曲げようとするｚ方向
への磁気圧力および積層板３４の板面内に発生する渦電
流にともなう積層板３４間の反発力が生じるが、これら
の磁極端の積層板３４をｚ方向の外側に曲げようとする
力は、固化した高分子接着剤５を介して端部押え板２ａ
で受け止められ、積層板３４はｚ方向の外側に曲がらな
い。

【００２９】本来理論的には、ロゴスキーカット４１
は、ｙ＝（ｌ_g／２）ｃｏｓｈ（２ｚ／ｌ_g）で表される
曲線形状をとるものである。ここで、座標原点はロゴス
キーカット曲線の開始点であり、ｌ_gは空隙４２の長さ
である。したがって、磁極３５の両端部に正確なロゴス
キーカット４１を必要とする場合、例えば図１８に示す
ように、空隙４２が５０ｍｍ（空隙の中心まで２５ｍ
ｍ）とした場合のロゴスキーカット曲線の近似として９
段の階段構造を作製している。このような９段の階段構
造はかなり複雑であり、この複雑な階段構造に合致する
面形状にスペーサ１を機械加工することは、必ずしも容
易ではない。

【００３０】このように、上記実施例３によれば、積層
板押え板２の上部と磁極３５の端部とで形成する間隙
に、あらかじめ加温して粘度を低下させた高分子接着剤
５を充填し、固化させているので、磁極３５の端部にお
けるロゴスキーカット４１の面形状によらず、簡便な構
成で、電磁石の励磁中における積層板３４のｚ方向の外
側への変位が抑えられ、有効長の変化が抑えられ、良好
な磁気性能が得られるという効果がある。

【００３１】つぎに、積層電磁石の追加仕様について説
明する。例えば、図１４に示した従来の積層（偏向）電
磁石の中心磁界が１Ｔ、交流運転周波数が１Ｈｚ仕様の
シンクロトロンリング用であったとする。言い換えれ
ば、シンクロトロンリングで加速できる荷電粒子の運動
エネルギの上限が定まっており、また電流のデューティ
等から、１秒間当たりのシンクロトロンリングでの荷電
粒子の加速回転（この場合１回）が定まっていることを
示している。

【００３２】ところが、同一のシンクロトロンリングを
用いて、加速できる荷電粒子のエネルギを増大させたい
場合がある。通常、偏向電磁石電源や偏向電磁石本体等
には、設計時に２０％程度の余裕が見込まれた設計がな
されているので、この余裕分を全て使い果たすまで性能
の向上、例えば中心磁界の増大が可能である。発生磁界
成分等も事前に直流運転によって確かめられている。シ
ンクロトロン用偏向電磁石は、実際には交流で使用され
る。交流電磁石の磁界分布等重要な測定を直流で実施す
るのは、交流における精密測定技術が、直流におけるそ
れよりも格段に悪いためであり、また積層板鉄心を用い
るなどして交流通電時の独特の悪影響を除去しているた
めでもある。ただし、中心磁界を高くとった場合には、
鉄心の磁気飽和によって、積層板とした効果が不十分と
なる場合もある。ロゴスキーカット部分の積層板が曲げ
られる原因の一つは渦電流の影響である。

【００３３】ここで、図４に示すように、シンクロトロ
ンリングの偏向電磁石を一例として想定し、時間的に変
化する磁界、例えば従来磁界Ｂ₀まで使用していたもの
をＢ₁まで増大させた場合について、図５に基づいて考
える。

【００３４】磁極３５の端部のロゴスキーカット４１に
あり、側面が露出している積層板３４には、磁力線４３
が貫かれている。任意点での磁界Ｂは、積層板３４に垂
直な成分Ｂ_Vと、水平な成分Ｂ_Hとで表される。Ｂ_Hは偏
向電磁石の対象構造により、ほぼ上下方向を向いてい
る。磁界Ｂが時間的に増大するとき、Ｂ_Vも時間的に増
大する。積層板３４の中には、Ｂ_Vの増大を抑制する方
向に渦電流ｉ_eが図の矢印方向に流れる。したがって、
積層板３４の上端付近の渦電流路には、渦電流の単位長
当たり、ｆ＝ｉ_e×ＢＨ（Ｎ／ｍ）で表される転倒電磁
力が働く。ｆは中心磁界が増大すると増加するので、磁
界がＢ₀からＢ₁まで増加すると、ｆは（Ｂ₁／Ｂ₀）倍と
なる。また、磁界を強めたことによりロゴスキーカット
４１の積層板３４の磁気飽和が増長され、Ｂ_H成分の割
合が増し、ｆは更に増大する。中心磁界の増大等による
磁気飽和の増長等については、事前に明確に判断できな
い場合もあり、そのために対策が事前になされない場合
が多い。このように、積層電磁石の追加仕様によって
は、事前対策のない積層電磁石に対策が必要となること
がある。

【００３５】実施例４．図６はこの発明の第３の発明に
係る積層電磁石の一実施例を示す要部拡大断面図であ
り、この実施例４では、スペーサ１にボルト穴３が形成
され、端部押え板２ａの上端部が磁極３５の端部のロゴ
スキーカット４１の最下段付近に位置している。

【００３６】上記実施例４では、箱形の積層板押え板２
内に所定枚数の積層板３４を積層一体化して、磁極３５
の端部にロゴスキーカット４１を形成した鉄心３１を作
製した後、スペーサ１を磁極３５の端部に密接して配設
し、固定手段であるボルト４によりスペーサ１を端部押
え板２ａに固定している。

【００３７】ここで、コイル３３に電流を流すことによ
り、積層板３４をｚ方向の外側に曲げようとするｚ方向
への磁気圧力および積層板３４の板面内に発生する渦電
流にともなう積層板３４間の反発力が生じるが、これら
の磁極端の積層板３４をｚ方向の外側に曲げようとする
力は、端部押え板２ａにボルト４で固定されているスペ
ーサ１により阻止される。

【００３８】このように、上記実施例４によれば、磁極
３５の端部の面形状に合致する面形状を有するスペーサ
１を磁極３５の端部に密接させて、ボルト４によりスペ
ーサ１を端部押え板２ａに固定しているので、簡便な構
成で励磁中の積層板３４の変位を阻止できるとともに、
簡易な追加加工をするだけで、積層電磁石の追加仕様に
対して対応できる。

【００３９】実施例５．図７および図８はそれぞれこの
発明の第３の発明に係る積層電磁石の他の実施例を示す
要部拡大斜視図および要部拡大断面図である。この実施
例５では、磁極３５の端部のロゴスキーカット４１の面
形状とほぼ合致する面形状を有するスペーサ１に通しボ
ルト６ａを通す穴７ａが設けられ、積層板押え板である
側部押え板２ｂに通しボルト６ａを通す穴７ｂが設けら
れ、スペーサ１を磁極３５の端部に密接して配設し、通
しボルト６ａを穴７ａ、７ｂに通して、固定手段である
通しボルト６ａとナット６ｂとによってスペーサ１を側
部押え板２ｂに固定している。

【００４０】ここで、コイル３３に電流を流すことによ
り、積層板３４をｚ方向の外側に曲げようとするｚ方向
への磁気圧力および積層板３４の板面内に発生する渦電
流にともなう積層板３４間の反発力が生じるが、これら
の磁極端の積層板３４をｚ方向の外側に曲げようとする
力は、側部押え板２ｂに通しボルト６ａとナット６ｂと
で固定されているスペーサ１により阻止される。

【００４１】通常、シンクロトロンリングの中へ積層
（偏向）電磁石が埋め込まれた場合、空隙４２の部分に
は真空チャンバーが挿入されており、また偏向電磁石の
隣には他の電磁石やモニタ類が極めて高密度に配設され
ており、埋め込まれた偏向電磁石の追加加工の作業性が
悪い。さらに、シンクロトロンリングとしての組み立て
には、例えば直径１０ｍ、周長３０ｍのリングの各機器
の位置合わせに±０．１ｍｍという高精度のアラインメ
ント精度が要求され、偏向電磁石を解体して追加加工後
再組み立てするというプロセスは常識的ではない。

【００４２】上記実施例５によれば、シンクロトロンリ
ングの中に埋め込まれた偏向電磁石に対しても、十分作
業スペースのある側部押え板２ｂの外側から側部押え板
２ｂに穴７ｂをあける追加加工だけで、偏向電磁石を動
かすことなく、スペーサ１を側部押え板２ｂに通しボル
ト６ａとナット６ｂとで固定でき、追加仕様に対応で
き、スペーサ１の取付作業性および追加加工性を向上で
きる効果がある。

【００４３】実施例６．上記実施例５では、スペーサ１
を通しボルト６ａとナット６ｂとで側部押え板２ｂに固
定するものとしているが、この実施例６では、図９に示
すように、スペーサ１に通しボルト６ａを通し、この通
しボルト６ａにアーム８を取り付け、側部押え板２ｂの
上部にピン９で固定するものとし、同様の効果を奏す
る。

【００４４】実施例７．図１０および図１１はそれぞれ
この発明の第４の発明に係る積層電磁石の一実施例を示
す要部拡大断面図およびスペーサの斜視図であり、図に
おいて１０はスペーサであり、このスペーサ１０は、磁
極３５の端部のロゴスキーカット４１の面形状とほぼ合
致する面形状を有するロゴスキー側テーパ部材１１と、
このロゴスキー側テーパ部材１１と対向して配設された
テーパ部材１２と、ロゴスキー側テーパ部材１１とテー
パ部材１２との間に配設された一対の締付部材１３と、
一対の締付部材１３間に渡した通しボルト１４と、通し
ボルト１４を締め上げるナット１５とから構成されてい
る。ここで、一対の締付部材１３、通しボルト１４およ
びナット１５で加圧機構を構成している。

【００４５】上記実施例７では、磁極３５の端部がロゴ
スキーカット４１を形成するように多数の積層板３４を
積層し、周囲から端部および側部押え板２ａ、２ｂで固
定した鉄心３１に、コイル３３を巻回して作製した積層
電磁石を、シンクロトロンリングの中に埋め込んだ後
に、ロゴスキー側テーパ部材１１を磁極３５の端部に密
接して配置し、ナット１５で通しボルト１４を締め付け
て締付部材１３を中心部に締め上げて、ロゴスキー側テ
ーパ部材１１とテーパ部材１２とを外側方向に押し広
げ、スペーサ１０をコイル３３と磁極３５の端部との間
に固定している。

【００４６】このように、上記実施例７によれば、スペ
ーサ１０に加圧機構を備え、加圧機構によりスペーサ１
０をコイル３３と磁極３５の端部との間に固定している
ので、励磁中の磁極３５の端部における積層板３４の広
がりが阻止できるとともに、積層電磁石の追加仕様にも
簡便に対応できる。

【００４７】実施例８．上記実施例７では、一対の締付
部材１３、通しボルト１４およびナット１５からなる加
圧機構により、スペーサ１０をコイル３３と磁極３５の
端部との間に固定するものとしているが、この実施例８
では、ロゴスキー側テーパ部材１１の長さを長くして、
ロゴスキー側テーパ部材１１をコイル３３と磁極３５の
端部との間に配設し、コイル３３とロゴスキー側テーパ
部材１１との間隙に薄い板を差し込んで、ロゴスキー側
テーパ部材１１をコイル３３と磁極３５の端部との間に
固定するものとし、同様の効果を奏する。

【００４８】実施例９．上記実施例７では、スペーサ１
０に備えた加圧機構により、スペーサ１０をコイル３３
と磁極３５の端部との間に固定するものとしているが、
この実施例９は、図１２に示すように、それぞれ磁極端
部のロゴスキーカット４１の面形状にほぼ合致する面形
状を有する一対のロゴスキー側テーパ部材１７と、一対
のロゴスキー側テーパ部材１７を貫通する通しボルト１
８とこの通しボルト１８を締め付けるナット１９とから
なる加圧機構とによりスペーサ１６を構成し、磁極３５
の両端部のそれぞれにロゴスキー側テーパ部材を密接し
て配置し、ナット１９で通しボルト１７を締め付け、両
側からスペーサ１６により磁極３５の端部の積層板３４
を固定するものとし、同様の効果を奏する。

【００４９】なお、上記各実施例では、積層電磁石とし
て偏向電磁石を用いて説明しているが、この発明は積層
板３４を積層して鉄心３１を構成している電磁石全てに
適用でき、例えば四極電磁石であってもよい。

【００５０】また、上記実施例１乃至８では、磁極３５
の一方の端部にスペーサを配設して説明しているが、磁
極３５の他方の端部にも同様にスペーサを配設するもの
である。

【００５１】さらに、上記実施例３では、充填材として
高分子接着剤５を用いて説明しているが、この発明はこ
れに限定されるものではなく、端部および側部押え板２
ａ、２ｂと磁極３５の端部との間に充填した際に、磁極
３５の端部に密接するとともに、固化後体積収縮率の小
さな材料であればよく、例えばエポキシパテ材が用いら
れる。

【００５２】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００５３】この発明の第１の発明によれば、磁極の端
部の面形状にほぼ合致する面形状を有するスペーサを磁
極の端部に密接して配置し、加圧手段によりスペーサを
磁極の端部に押し当てて固定しているので、電磁石の励
磁中の磁極の端部における積層板の外側への曲がりが阻
止され、積層電磁石の有効長の変動を抑え、磁気特性を
向上することができる。

【００５４】また、この発明の第２の発明によれば、積
層板押え板と磁極の端部との間隙に充填材を充填固化し
ているので、磁極の端部の形状が複雑であっても磁極の
端部の積層板の露出面を完全に覆うことができる。

【００５５】さらに、この発明の第３の発明によれば、
スペーサを磁極の端部に密接した状態で固定手段により
積層板押え板に固定しているので、スペーサの取り付け
作業性が向上し、積層電磁石の追加仕様にも対応でき
る。

【００５６】さらにまた、この発明の第４の発明によれ
ば、スペーサに加圧機構を備えているので、積層電磁石
に追加加工することなく簡便にスペーサを装着できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１を示す積層電磁石の要部拡
大断面図である。

【図２】この発明の実施例２を示す積層電磁石の要部拡
大断面図である。

【図３】この発明の実施例３を示す積層電磁石の要部拡
大断面図である。

【図４】この発明の積層電磁石における磁界の時間的変
化を示すグラフである。

【図５】積層電磁石における渦電流の影響を説明する斜
視図である。

【図６】この発明の実施例４を示す積層電磁石の要部拡
大断面図である。

【図７】この発明の実施例５を示す積層電磁石の要部拡
大斜視図である。

【図８】この発明の実施例５を示す積層電磁石の要部拡
大断面図である。

【図９】この発明の実施例６を示す積層電磁石の要部拡
大斜視図である。

【図１０】この発明の実施例７を示す積層電磁石の要部
拡大断面図である。

【図１１】この発明の実施例７を示す積層電磁石のスペ
ーサの斜視図である。

【図１２】この発明の実施例９に示す積層電磁石のスペ
ーサの斜視図である。

【図１３】従来の積層電磁石の一例を示す平面図であ
る。

【図１４】従来の積層電磁石の他の例を示す斜視図であ
る。

【図１５】従来の積層電磁石の他の例を示す要部拡大斜
視図である。

【図１６】従来の積層電磁石の他の例を示す要部拡大断
面図である。

【図１７】従来の積層電磁石の他の例の励磁中の積層板
の様子を示す断面図である。

【図１８】従来の積層電磁石におけるロゴスキーカット
の一例を示す断面図である。

【符号の説明】

１スペーサ２積層板押え板２ａ端部押え板２ｂ側部押え板３ボルト穴（加圧手段）４ボルト（加圧手段）５高分子接着剤（充填材）６ａ通しボルト（固定手段）６ｂナット（固定手段）８アーム（固定手段）９ピン（固定手段）１０スペーサ１１ロゴスキー側テーパ部材１２テーパ部材１３締付部材（加圧機構）１４通しボルト（加圧機構）１５ナット（加圧機構）１６スペーサ１７ロゴスキー側テーパ部材１８通しボルト（加圧機構）１９ナット（加圧機構）３１鉄心３４積層板３５磁極４１ロゴスキーカット（カット部）

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】積層板を多数枚積層してなり、磁極の端
部にカット部が設けられた鉄心と、前記鉄心に巻回した
コイルとにより構成した積層電磁石において、前記鉄心
を構成する前記積層板を包囲して配設され、前記鉄心の
前記磁極の中央部の磁極面とほぼ等しい高さの上端面を
有する積層板押え板と、前記鉄心の前記磁極端部の前記
カット部の面形状とほぼ合致する面形状を有し、前記積
層板押え板と前記鉄心の前記磁極端部との間隙に前記磁
極端部の前記カット部に密接して配設されたスペーサ
と、前記スペーサを前記鉄心の前記磁極端部に押し当て
る加圧手段とを備えたことを特徴とする積層電磁石。
【請求項２】積層板を多数枚積層してなり、磁極の端
部にカット部が設けられた鉄心と、前記鉄心に巻回した
コイルとにより構成した積層電磁石において、前記鉄心
を構成する前記積層板を包囲して配設され、前記鉄心の
前記磁極の中央部の磁極面とほぼ等しい高さの上端面を
有する積層板押え板と、前記積層板押え板と前記鉄心の
前記磁極端部との間隙に充填固化された充填材とを備え
たことを特徴とする積層電磁石。
【請求項３】積層板を多数枚積層してなり、磁極の端
部にカット部が設けられた鉄心と、前記鉄心に巻回した
コイルとにより構成した積層電磁石において、前記鉄心
を構成する前記積層板を包囲して配設された積層板押え
板と、前記鉄心の前記磁極端部の前記カット部の面形状
とほぼ合致する面形状を有し、前記鉄心の前記磁極端部
の前記カット部に密接して配設されたスペーサと、前記
スペーサを前記積層板押え板に固定する固定手段とを備
えたことを特徴とする積層電磁石。
【請求項４】積層板を多数枚積層してなり、磁極の端
部にカット部が設けられた鉄心と、前記鉄心に巻回した
コイルとにより構成した積層電磁石において、前記鉄心
の前記磁極端部の前記カット部の面形状とほぼ合致する
面形状を有し、加圧機構を内蔵するスペーサを備え、前
記スペーサを前記磁極端部の前記カット部に密接配置
し、前記加圧機構により前記スペーサで前記磁極端部を
固定することを特徴とする積層電磁石。