JP2865951B2 - 電磁石装置 - Google Patents
電磁石装置Info
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- JP2865951B2 JP2865951B2 JP4191343A JP19134392A JP2865951B2 JP 2865951 B2 JP2865951 B2 JP 2865951B2 JP 4191343 A JP4191343 A JP 4191343A JP 19134392 A JP19134392 A JP 19134392A JP 2865951 B2 JP2865951 B2 JP 2865951B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は荷電粒子蓄積リング等
に使用される偏向電磁石、４極電磁石等を用いた電磁石
装置に関するものである。
に使用される偏向電磁石、４極電磁石等を用いた電磁石
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図５は例えば「高エネルギー加速器入
門」（１９８４年８月発行，ＩＩＩ−１５頁）に示され
た従来のＤＣ電磁石を用いた荷電粒子用電磁石装置を示
す正面図及びＡ−Ａ線断面図であり、図において、１は
４個の磁極、２は磁極１を一体的に接続して磁路を形成
するリターンヨーク、３は磁極１の間に設けられて起磁
力を与えるコイル、４は磁極１間の空隙、５は空隙４の
中心を図のＺ方向に進行する電子ビームの中心軸であ
る。
門」（１９８４年８月発行，ＩＩＩ−１５頁）に示され
た従来のＤＣ電磁石を用いた荷電粒子用電磁石装置を示
す正面図及びＡ−Ａ線断面図であり、図において、１は
４個の磁極、２は磁極１を一体的に接続して磁路を形成
するリターンヨーク、３は磁極１の間に設けられて起磁
力を与えるコイル、４は磁極１間の空隙、５は空隙４の
中心を図のＺ方向に進行する電子ビームの中心軸であ
る。
【０００３】次に動作について説明する。コイル３にＤ
Ｃ電圧を加えることにより、磁極１が励磁される。１つ
の磁極１から出た磁束は空隙４を通り、他の磁極１から
リターンヨーク２を通って元の磁極１に戻る。従って、
各コイル３に加える直流電圧を制御し、空隙４内の磁界
を制御することにより、空隙４を通るビームを調整する
ことができる。
Ｃ電圧を加えることにより、磁極１が励磁される。１つ
の磁極１から出た磁束は空隙４を通り、他の磁極１から
リターンヨーク２を通って元の磁極１に戻る。従って、
各コイル３に加える直流電圧を制御し、空隙４内の磁界
を制御することにより、空隙４を通るビームを調整する
ことができる。
【０００４】図６はパルス電磁石を用いた場合の例を示
すもので、磁極１及びリターンヨーク２には珪素鋼板を
積層した積層鋼板６が用いられている。この場合は、コ
イル３には、パルス電圧が加えられて励磁が行われる。
すもので、磁極１及びリターンヨーク２には珪素鋼板を
積層した積層鋼板６が用いられている。この場合は、コ
イル３には、パルス電圧が加えられて励磁が行われる。
【０００５】而して、このような荷電粒子用電磁石装置
は、ビーム調整に十分な強度の磁界を発生させることが
必要である。一般に、従来の荷電粒子用電磁石装置で
は、電磁石をなるべく小さく作るため、鉄中の磁界が、
鉄が飽和しない限界である１．５Ｔ程度になるように設
計される。このため図５の定常磁界（ＤＣ磁界）を発生
する荷電粒子用電磁石装置では、飽和しにくい高い純鉄
が一般に使用される。また、荷電粒子用電磁石装置で
は、一般に均一な磁界分布が必要である。この磁界分布
は、磁極１の形状以外に磁極１の飽和度に最も影響を受
ける。磁極１が飽和すると、磁束が外に漏れるため、磁
界分布が変化（大概磁界分布の悪化につながる）する。
この点からも、従来は磁極１及びリターンヨーク２には
飽和しにくい純鉄が使用されていた。
は、ビーム調整に十分な強度の磁界を発生させることが
必要である。一般に、従来の荷電粒子用電磁石装置で
は、電磁石をなるべく小さく作るため、鉄中の磁界が、
鉄が飽和しない限界である１．５Ｔ程度になるように設
計される。このため図５の定常磁界（ＤＣ磁界）を発生
する荷電粒子用電磁石装置では、飽和しにくい高い純鉄
が一般に使用される。また、荷電粒子用電磁石装置で
は、一般に均一な磁界分布が必要である。この磁界分布
は、磁極１の形状以外に磁極１の飽和度に最も影響を受
ける。磁極１が飽和すると、磁束が外に漏れるため、磁
界分布が変化（大概磁界分布の悪化につながる）する。
この点からも、従来は磁極１及びリターンヨーク２には
飽和しにくい純鉄が使用されていた。
【０００６】また、図６のパルス電磁石の場合は、渦電
流にも影響を受ける。渦電流が大きいと渦電流の作る磁
界により磁界分布が変化する。この変化した磁界は一般
に磁界均一度を悪化させる。従来のパルス電磁石では、
渦電流を小さくするため、電気伝導度が小さい珪素鋼を
使用し、これを薄板状にし積層して製作されていた。
流にも影響を受ける。渦電流が大きいと渦電流の作る磁
界により磁界分布が変化する。この変化した磁界は一般
に磁界均一度を悪化させる。従来のパルス電磁石では、
渦電流を小さくするため、電気伝導度が小さい珪素鋼を
使用し、これを薄板状にし積層して製作されていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の荷電粒子用電磁
石装置は以上のように構成されているので、飽和をさけ
るため全体を高価な純鉄または高価な薄い積層鋼板で構
成する必要があり、制作費が高くなる等の問題点があっ
た。
石装置は以上のように構成されているので、飽和をさけ
るため全体を高価な純鉄または高価な薄い積層鋼板で構
成する必要があり、制作費が高くなる等の問題点があっ
た。
【０００８】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、安価に製作できかつ飽和しにく
い、あるいは渦電流の影響を小さくできる電磁石装置を
得ることを目的とする。
ためになされたもので、安価に製作できかつ飽和しにく
い、あるいは渦電流の影響を小さくできる電磁石装置を
得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る電
磁石装置は、磁極の飽和しやすい磁極端部あるいは磁極
の略全体を飽和しにくい純鉄等の材料で構成したもので
ある。
磁石装置は、磁極の飽和しやすい磁極端部あるいは磁極
の略全体を飽和しにくい純鉄等の材料で構成したもので
ある。
【００１０】請求項２の発明に係る電磁石装置は、渦電
流の発生し易い磁極の端部を他の部分より薄い積層鋼板
で構成したものである。
流の発生し易い磁極の端部を他の部分より薄い積層鋼板
で構成したものである。
【００１１】
【作用】請求項１，２の発明における電磁石装置は、飽
和しやすい部分にのみ純鉄等を使用するので、あるいは
大きな渦電流の流れる部分のみに薄い積層鋼板を使用す
るので、安価に製作できる。
和しやすい部分にのみ純鉄等を使用するので、あるいは
大きな渦電流の流れる部分のみに薄い積層鋼板を使用す
るので、安価に製作できる。
【００１２】
【実施例】実施例１．以下、請求項１の発明の一実施例
を図について説明する。図１において、７は磁極１の端
部にネジ止め等により取り付けられた飽和しにくい材
料、例えば純鉄でできたブロックである。他の部分は図
５と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
を図について説明する。図１において、７は磁極１の端
部にネジ止め等により取り付けられた飽和しにくい材
料、例えば純鉄でできたブロックである。他の部分は図
５と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００１３】次に動作について説明する。従来例でも述
べた様に、磁界分布は磁極１の飽和度に最も影響を受け
る。ところで、磁界は鉄の突起部に集中する性質がある
が、荷電粒子用電磁石装置の場合、磁界が通る経路（フ
ラックスライン）の内、唯一の突起部は図２に示すよう
に、磁極１の端部１ａに存在する。そして、従来例でも
述べたように鉄中の磁界は飽和しない限界の１．５Ｔ付
近で使用されることが多いため、磁極１の端部１ａは容
易に飽和してしまう。この磁極１の端部１ａの飽和のた
め、図２に示すように磁界分布８が悪化する。なお、磁
界分布に最も影響を与えるのは磁極であると述べたが、
磁極１の内でも磁極端部が磁界分布に最も影響を与える
ことが、文献（例えば平成３年度電気関係学会関西支部
連合大会Ｇ３−６ 四極及びスキュー四極電磁石の端部
補正板の効果と検討参照）等により知られている。
べた様に、磁界分布は磁極１の飽和度に最も影響を受け
る。ところで、磁界は鉄の突起部に集中する性質がある
が、荷電粒子用電磁石装置の場合、磁界が通る経路（フ
ラックスライン）の内、唯一の突起部は図２に示すよう
に、磁極１の端部１ａに存在する。そして、従来例でも
述べたように鉄中の磁界は飽和しない限界の１．５Ｔ付
近で使用されることが多いため、磁極１の端部１ａは容
易に飽和してしまう。この磁極１の端部１ａの飽和のた
め、図２に示すように磁界分布８が悪化する。なお、磁
界分布に最も影響を与えるのは磁極であると述べたが、
磁極１の内でも磁極端部が磁界分布に最も影響を与える
ことが、文献（例えば平成３年度電気関係学会関西支部
連合大会Ｇ３−６ 四極及びスキュー四極電磁石の端部
補正板の効果と検討参照）等により知られている。
【００１４】上述したことから、均一な磁界分布を得る
には、磁極端部を飽和しにくくすることが重要なファク
ターであると言える。逆に、端部以外の磁極は磁界が低
く、飽和しにくいため、端部以外の磁極は飽和しやすい
安価な低炭素鋼等で製作しても良いことになる。従っ
て、磁極端部のみ純鉄で形成し飽和しにくくし、かつ磁
極端部以外を安価な低炭素鋼等で構成すれば、高い磁界
強度まで均一な磁界分布が得られ、かつ安価な電磁石装
置を得ることが可能となる。
には、磁極端部を飽和しにくくすることが重要なファク
ターであると言える。逆に、端部以外の磁極は磁界が低
く、飽和しにくいため、端部以外の磁極は飽和しやすい
安価な低炭素鋼等で製作しても良いことになる。従っ
て、磁極端部のみ純鉄で形成し飽和しにくくし、かつ磁
極端部以外を安価な低炭素鋼等で構成すれば、高い磁界
強度まで均一な磁界分布が得られ、かつ安価な電磁石装
置を得ることが可能となる。
【００１５】実施例２．実施例１は磁極端部のみを純鉄
等で製作する場合であるが、図３に示すように、磁極１
の略全体を純鉄等から成るブロック９で製作し、リター
ンヨーク２のみ低炭素鋼を用いても良い。
等で製作する場合であるが、図３に示すように、磁極１
の略全体を純鉄等から成るブロック９で製作し、リター
ンヨーク２のみ低炭素鋼を用いても良い。
【００１６】実施例３．図４は請求項２の発明の実施例
を示すもので、パルス電磁石に適用した場合であり、図
６と対応している。図４において、１０は磁極１及びリ
ターンヨーク２の端部に設けたブロックで、薄い珪素鋼
板を積層した積層鋼板１０ａから構成されている。１１
はブロック１０以外の部分を構成する例えば低炭素鋼板
から成る積層鋼板で、上記積層鋼板１０ａより厚さが大
きい。
を示すもので、パルス電磁石に適用した場合であり、図
６と対応している。図４において、１０は磁極１及びリ
ターンヨーク２の端部に設けたブロックで、薄い珪素鋼
板を積層した積層鋼板１０ａから構成されている。１１
はブロック１０以外の部分を構成する例えば低炭素鋼板
から成る積層鋼板で、上記積層鋼板１０ａより厚さが大
きい。
【００１７】次に動作について説明する。パルス電磁石
では渦電流を小さくするために、磁極及びリターンヨー
ク２は例えば絶縁された薄い珪素鋼板を積層して製作さ
れると従来例で述べた。ところで、渦電流の大きさは磁
界（磁束）の変化の大きさｄφ／ｄｔに比例し、鉄板が
厚くなると大きくなる（φは磁束）。従って、渦電流の
大きさを下げようとすると、磁界の変化を小さくする
か、鉄（積層鋼板の厚み）を薄くする必要がある。
では渦電流を小さくするために、磁極及びリターンヨー
ク２は例えば絶縁された薄い珪素鋼板を積層して製作さ
れると従来例で述べた。ところで、渦電流の大きさは磁
界（磁束）の変化の大きさｄφ／ｄｔに比例し、鉄板が
厚くなると大きくなる（φは磁束）。従って、渦電流の
大きさを下げようとすると、磁界の変化を小さくする
か、鉄（積層鋼板の厚み）を薄くする必要がある。
【００１８】また、実施例１で述べたように、磁界は磁
極端部に集中する。即ち磁極端部の磁界が大きい。これ
はパルス電磁石の場合、起磁力を与えるコイル３の電流
変化を一定にした場合、端部の磁界変化が大きいこと、
即ち端部には大きな渦電流が流れることを意味する。こ
の渦電流を下げるには、端部の積層鋼板の厚みを薄くす
る必要がある。逆に、端部のみを薄い積層鋼板を使用
し、端部以外の磁極は安価な厚い積層鋼板を使用するこ
とが可能となる。
極端部に集中する。即ち磁極端部の磁界が大きい。これ
はパルス電磁石の場合、起磁力を与えるコイル３の電流
変化を一定にした場合、端部の磁界変化が大きいこと、
即ち端部には大きな渦電流が流れることを意味する。こ
の渦電流を下げるには、端部の積層鋼板の厚みを薄くす
る必要がある。逆に、端部のみを薄い積層鋼板を使用
し、端部以外の磁極は安価な厚い積層鋼板を使用するこ
とが可能となる。
【００１９】実施例４．上記実施例１〜３では、４極電
磁石の場合について述べたが、他の電磁石（偏向電磁
石、６極電磁石等）でもよく、同様の効果を奏する。
磁石の場合について述べたが、他の電磁石（偏向電磁
石、６極電磁石等）でもよく、同様の効果を奏する。
【００２０】
【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、ＤＣ電磁石の場合、磁極の端部又は略全体に高価な
純鉄等のブロックを使用するように構成したので、他の
リターンヨーク等は安価な低炭素鋼等を使用することが
でき、飽和の影響が少なく、かつ安価な電磁石装置を得
ることができる効果がある。
ば、ＤＣ電磁石の場合、磁極の端部又は略全体に高価な
純鉄等のブロックを使用するように構成したので、他の
リターンヨーク等は安価な低炭素鋼等を使用することが
でき、飽和の影響が少なく、かつ安価な電磁石装置を得
ることができる効果がある。
【００２１】また、請求項２の発明によれば、パルスマ
グネットの場合、磁極端部のみに高価な薄い積層鋼板を
使用するように構成したので、他の部分は安価な厚い積
層鋼板を使用することができ、渦電流の影響を最小に
し、かつ安価な電磁石装置を得ることができる効果があ
る。
グネットの場合、磁極端部のみに高価な薄い積層鋼板を
使用するように構成したので、他の部分は安価な厚い積
層鋼板を使用することができ、渦電流の影響を最小に
し、かつ安価な電磁石装置を得ることができる効果があ
る。
【図１】請求項１の発明の一実施例による電磁石装置を
示す正面図及びＡ−Ａ線断面側面図である。
示す正面図及びＡ−Ａ線断面側面図である。
【図２】磁界分布を説明するための等磁束線図である。
【図３】実施例２による電磁石装置を示す正面図及びＡ
−Ａ線断面側面図である。
−Ａ線断面側面図である。
【図４】請求項２の発明の実施例による電磁石装置を示
す断面側面図である。
す断面側面図である。
【図５】従来の荷電粒子電磁石装置を示す正面図及びＡ
−Ａ線断面側面図である。
−Ａ線断面側面図である。
【図６】従来の他の電磁石装置を示す断面側面図であ
る。
る。
１ 磁極 ２ リターンヨーク ３ コイル ７，９，１０ ブロック １０ａ 積層鋼板
Claims (2)
- 【請求項１】 磁界を発生する磁極と、この磁極を励磁
するコイルと、磁路を形成するリターンヨークとから構
成される電磁石装置において、上記磁極の端部又は磁極
の略全体に設けられ他の部分より磁気飽和しにくい材料
から成るブロックを備えたことを特徴とする電磁石装
置。 - 【請求項２】 積層鋼板から成り磁界を発生する磁極
と、この磁極を励磁するコイルと、積層鋼板から成り、
磁路を形成するリターンヨークとから構成される電磁石
装置において、上記磁極の端部に設けられ他の部分の積
層鋼板より薄い積層鋼板から成るブロックを備えたこと
を特徴とする電磁石装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4191343A JP2865951B2 (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | 電磁石装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4191343A JP2865951B2 (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | 電磁石装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0613226A JPH0613226A (ja) | 1994-01-21 |
| JP2865951B2 true JP2865951B2 (ja) | 1999-03-08 |
Family
ID=16272992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4191343A Expired - Fee Related JP2865951B2 (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | 電磁石装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2865951B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998042959A1 (de) * | 1997-03-24 | 1998-10-01 | Lsp Innovative Automotive Systems Gmbh | Elektromagnetische stellvorrichtung |
| JP5366599B2 (ja) * | 2009-03-13 | 2013-12-11 | 三菱電機株式会社 | 電磁石およびこれを用いた開閉装置 |
-
1992
- 1992-06-26 JP JP4191343A patent/JP2865951B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0613226A (ja) | 1994-01-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |