JP4135216B2 - 吊り上げ電磁石 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼材等を吊り上げて搬送する吊り上げ電磁石に係り、特に、放熱性に優れた吊り上げ電磁石に関する。
【０００２】
【従来の技術】
製鉄所等でスクラップ等の鋼材を吊り上げて搬送する際には、吊り上げ電磁石が用いられている。
この吊り上げ電磁石について、図８及び図９を用いて説明する。
図８は、鋳鋼製の吊り上げ電磁石の概略構成を示す左半部の縦断側面図、図９は鋼板製の吊り上げ電磁石の概略構成を示す左半部の縦断側面図である。
【０００３】
図８において、１２０Ａは、鋳鋼製の吊り上げ電磁石１００Ａの励磁用コイル、１１０Ａは外鉄心、１１２Ａは内鉄心、１３０Ａは内磁極、１３２Ａは外磁極、１４０Ａは励磁用コイル１２０Ａを封緘する非磁性の底板である。
同様に、図９において、１２０Ｂは、鋼板製の吊り上げ電磁石１００Ｂの励磁用コイル、１１０Ｂは外鉄心、１１２Ｂは内鉄心、１３０Ｂは内磁極、１３２Ｂは外磁極、１４０Ｂは励磁用コイル１２０Ｂを封緘する非磁性の底板である。
なお、図示による説明は省略するが、外鉄心１１０Ｂと励磁用コイル１２０Ｂの間には、励磁用コイル１２０Ｂを外力から保護するためにコイルカバー（コイルケース）を設けるようにしたものもある。
【０００４】
図８及び図９に示すように、鋳鋼製の吊り上げ電磁石１００Ａでは、外鉄心１１０Ａを一体的に成型し、鋼板製の吊り上げ電磁石１００Ｂでは、外鉄心１１０Ｂは、鋼板を積層して成型している。
なお、ここでの説明では、便宜上鋳鋼製の吊り上げ電磁石１００Ａの構成については符号「Ａ」を、鋼板製の吊り上げ電磁石１００Ｂの構成については符号「Ｂ」を付して区別してあるが、以下の説明では、これらの符号「Ａ、Ｂ」を省略して総括的に説明するものとする。
【０００５】
次に、図１０を用いて吊り上げ電磁石１００を励磁する方法について説明する。
図１０は、上記した従来の吊り上げ電磁石１００を励磁する方法を示す側面図である。
図１０に示すように、吊り上げ電磁石１００の内鉄心１１２に巻いた励磁用コイル１２０に電力を供給し、内鉄心１１２に磁界を発生させる。
この状態で、図示しない鋼材を吸着することにより、内磁極１３０から内鉄心１１２、外鉄心１１０、外磁極１３２及び鋼材を通過する磁束が発生して、大きな吸着力で鋼材を吊り上げることができるようになる。
【０００６】
従って、図１０に示すように、励磁用コイル１２０に電力を供給して、励磁用電流を通電させる関係上、励磁用コイル１２０が有する電気抵抗のためにジュール熱が発生し、励磁用コイル１２０の温度は、通電時間が長くなるに従い上昇する。
ところで、励磁用コイル１２０の電気抵抗値は、励磁用コイル１２０の温度の上昇に従って増大するので、励磁用コイル１２０に負荷する電圧が一定の場合は、通電される電流が減少し、結果として吊り上げ電磁石１００の吸着力が徐々に低減して行く。
【０００７】
図１１は、吊り上げ電磁石１００の励磁用コイル１２０に一定の電圧下に、電力を供給した場合、経過時間ｔと吊り上げ電磁石１００の温度Ｔ、励磁用コイル１２０に流れる電流Ｉの関係を示す特性図である。
上述したように、電力を供給する時間ｔが長くなるに従って吊り上げ電磁石１００の温度Ｔは上昇し、励磁用コイル１２０の電流Ｉは減少する。
一方、図１０に示すように、吊り上げ電磁石１００の温度が上昇するに従って、吊り上げ電磁石１００が放出する熱の量も増大するので、励磁用コイル１２０で発生する熱量と吊り上げ電磁石が放出する熱量がつり合って、吊り上げ電磁石１００は、図１１に示すように温度Ｔ及び電流Ｉがほぼ一定となる熱平衡状態になる。Ｔ0は、この時の吊り上げ電磁石１００の熱平衡温度である。
【０００８】
発熱と放熱がバランスした状態を、吊り上げ電磁石１００の熱時状態というが、励磁用コイル１２０の総抵抗値から推定したこの熱時状態における励磁用コイル１２０の温度は、約２２０℃である。
この熱時状態における吊り上げ電磁石１００の吊り上げ能力は、冷時に比較して、約８０％程度に減少する。
【０００９】
例えば、水平面における断面形状が略円形である、丸形の吊り上げ電磁石１００の場合での熱時状態における温度分布の概略を図１２を用いて説明する。
図１２は、丸形の吊り上げ電磁石１００の温度分布の一例を具体的に説明するための側面図である。
【００１０】
上記したように、励磁用コイル１２０から発生するジュール熱により、励磁用コイル１２０自体は２２０℃程度まで温度が上昇する。
また、図１０に示すように、励磁用コイル１２０で発生したジュール熱は、外鉄心１１０及び内鉄心１１２に伝導し、外鉄心１１０と内鉄心１１２の表面から空気中に放散される。
このときの外鉄心１１０の上面部１１０ａ及び内鉄心１１２の下面部１１２ａにおける表面温度は、図１２に示すように、約１００℃で、外鉄心１１０の外周部１１０ｂにおける表面温度は約１２０℃に達している。
なお、吊り上げ電磁石１００の大きさにもよるが、外鉄心１１０の厚さは、５０〜１５０ｍｍである。
【００１１】
励磁用コイルの発熱による吊り上げ電磁石の吸着力が低下すると、一度の吊り上げ作業で吸着できる鋼材の量が減り、鋼材の搬送作業の作業効率が低下する。
従って、この励磁用コイルからの発熱の放出を良好にして、吊り上げ電磁石の吸着力の低下を抑えるために、外鉄心の上面に放熱フィンを取り付けるようにした先行技術が実開平５−５７８６号公報に開示されている。
この先行技術では、励磁用コイルの中間部に垂直方向の環状の熱伝導体を配置すると共に、励磁用コイルの上方外周部に水平方向の環状平板の熱伝導体を設け、更に吊り上げ電磁石の外鉄心の上面に複数の放熱フィンを取り付けることにより構成された吊り上げ電磁石が示されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、外鉄心の上面に放熱フィンを取り付けることにより、吊り上げ電磁石の熱の放散を良好にして、吊り上げ電磁石の温度上昇を抑え、吸着力の低下を抑制するという技術的思想は古くから公知である。
しかし、吊り上げ電磁石の外鉄心に取り付ける放熱フィンに用いる材質については、熱伝導率の優れた材質が選定され、いずれの先行技術においても、放熱フィンに磁路を形成するという技術的思想は開示されていない。
【００１３】
また、吊り上げ電磁石の上面に放熱フィンを取り付けると、放熱面積が拡大して、熱の放散性は向上するが、外鉄心と放熱フィンとを合わせた肉厚が実質的に厚くなり、放熱性を向上させることについてはこの肉厚を薄くする観点から一層改善する余地がある。
更に、吊り上げ電磁石の上面に放熱フィンを取り付ける構成のものは、吊り上げ電磁石の総重量を増加させて、吊り上げ電磁石自体の操作性を悪くするという問題もある。
【００１４】
一方、吊り上げ電磁石の外鉄心の上面の肉厚を薄くすると、外鉄心の上面と発熱源である励磁用コイルとの距離が小さくなり、外鉄心の上面における表面温度が上昇して、熱の放散性が良くなる。
しかし、外鉄心の肉厚を極端に薄くすると、吊り上げ電磁石自体の機械的強度が低下するという問題が発生する。
また、外鉄心の肉厚を薄くすると、肉厚を薄くした部分で磁気飽和となり、吊り上げ電磁石の磁極の磁力が減少し、吊り上げ電磁石の吸着力を低下させるので、外鉄心の肉厚を薄くするにも限界がある。
【００１５】
本発明は、上記課題（問題点）を解決し、放熱性に優れ、吸着力の低減を抑制すると共に、軽量化することにより操作性に優れた吊り上げ電磁石を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の吊り上げ電磁石は、上記課題を解決するために、請求項１に記載のものでは、励磁用コイルと、内鉄心と外鉄心よりなる鉄心と、内磁極と外磁極とからなる磁極とを備え、前記励磁用コイルに励磁電流を通電させて、所望の鋼材を吸着するようにした吊り上げ電磁石において、前記内鉄心は、前記励磁用コイルの内周に位置し、該内鉄心の下面に前記内磁極が形成され、前記外鉄心は、前記内鉄心の上に位置する中心部と、前記励磁用コイルの外周に位置する外周部と、前記中心部と外周部とをつないで前記励磁コイルの上面を覆う中間部とを有し、前記外周部の下面に前記外磁極が形成され、前記外鉄心の中間部の上面に、磁性材料で形成した複数のリブを前記中心部から前記外周部に亘って設け、該リブを外周側に向けて高さが低くなる楔形状にすると共に、前記励磁コイルの下面に、該励磁コイルを封緘する非磁性の底板を備え、該底板の下面に、非磁性材料で形成した複数のリブを取り付けるように構成した。
このように構成すると、先ず、外鉄心の上面に形成した複数のリブにより、外鉄心の上面の表面積が拡大し、放熱性に優れ、吸着力の低減を抑制した吊り上げ電磁石とすることができる。
また、外鉄心の上面に中心部から外周部に渡って設けた磁性材料で形成した複数のリブのために、外鉄心の肉厚を薄くしても、吊り上げ電磁石の機械的強度を確保でき、かつ、磁路を確保して吸着力の低下を抑えることができるので、一層放熱性に優れた吊り上げ電磁石とすることができる。
更に、外鉄心の肉厚を薄くでき、リブも軽量化できるので、全体の軽量化が可能となり、操作性に優れた吊り上げ電磁石とすることができる。
更に、また、底板の下面に非磁性材料で形成した複数のリブを取り付けることにより、吊り上げ電磁石の下面からの放熱性を高めることができるようになるので、放熱性を更に向上させることができる。
【００１７】
請求項２に記載の吊り上げ電磁石は、励磁用コイルと、内鉄心と外鉄心よりなる鉄心と、内磁極と外磁極とからなる磁極と、前記励磁用コイルを保護するコイルカバーを備え、前記励磁用コイルに励磁電流を通電させて、所望の鋼材を吸着するようにした吊り上げ電磁石において、前記内鉄心は、前記励磁用コイルの内周に位置し、該内鉄心の下面に前記内磁極が形成され、前記外鉄心は、前記内鉄心の上に位置する中心部と、前記励磁用コイルの外周に位置する外周部とを有し、該外周部の下面に前記外磁極が形成され、前記コイルカバーは、前記中心部と外周部とをつないで前記励磁コイルの上面を覆って設けられ、前記コイルカバーの上面に、磁性材料で形成した複数のリブを設け、前記励磁コイルの下面に、該励磁コイルを封緘する非磁性の底板を備えると共に、該底板の下面に、非磁性材料で形成した複数のリブを取り付けるように構成した。
コイルカバーを備えた吊り上げ電磁石では、コイルカバーの上面に複数のリブを設けるようにしても良く、このように構成すると、更に放熱性、操作性に優れた吊り上げ電磁石とすることができる。
また、底板の下面に非磁性材料で形成した複数のリブを取り付けることにより、吊り上げ電磁石の下面からの放熱性を高めることができるようになるので、放熱性を更に向上させることができる。
【００１８】
請求項３に記載の吊り上げ電磁石は、上記外鉄心又はコイルカバーの上面に設けられる複数のリブの長軸方向が、外鉄心又はコイルカバーの上面近傍に発生する磁界の向きと略平行となるように配置するようにした。
このようにすると、外鉄心の上面近傍に発生する磁束の流れが良好となり、漏洩磁束を少なくすることができるので、磁力の低下を抑制でき、従って、放熱性に優れ、吸着力の減少を抑えた吊り上げ電磁石とすることができる。
【００１９】
請求項４に記載の吊り上げ電磁石は、水平面の断面が略円形形状であり、前記磁性材料で形成した複数のリブを、前記外鉄心の中心部から外周部に向けて放射状に配置するように構成した。
このように構成すると、いわゆる丸形の吊り上げ電磁石としては、放熱性に優れ、吸着力の減少を抑えた好適な吊り上げ電磁石とすることができる。
【００２０】
請求項５に記載の吊り上げ電磁石は、水平面の断面形状が長方形形状であり、前記磁性材料で形成した複数のリブを、上面の長辺では長辺に垂直となるように、上面の短辺では放射状になるように配置した構成とした。
このように構成すると、いわゆる角形の吊り上げ電磁石としては、放熱性に優れ、吸着力の減少を抑えた好適な吊り上げ電磁石とすることができる。
【００２１】
請求項６に記載の吊り上げ電磁石は、上記磁性材料で形成したリブの形状を、両端では幅が広く、中央近辺では幅が狭くなるように形成した。
このように構成すると、リブの両端では幅が広くなり、リブに磁束が誘導されやすくなるので、漏洩磁束が少なくなり、吊り上げ電磁石の吸着力の低下を抑えることができる。
一方、リブの中央近辺で幅が狭くなるようにしたので、リブの間隙の外鉄心又はコイルカバーの上面の表面積を大きくできるので放熱性を一層向上させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の第１及び第２の実施の形態を図１乃至図７を用いて説明する。
第１の実施の形態：
図１乃至図６を用いて本発明の吊り上げ電磁石１０の第１の実施の形態を説明する。
先ず、本実施の形態における吊り上げ電磁石の概略構成を図１乃至図３を用いて説明する。
【００２４】
図１は、水平面の断面形状が円形状である、いわゆる丸形の吊り上げ電磁石（以下、単に「吊り上げ電磁石」という。）１０の外観構成を示す斜視図である。
図２は、当該吊り上げ電磁石１０の概略構成を示す左半部の縦断側面図である。
また、図３は、図１に示す吊り上げ電磁石１０の外鉄心の上面に磁性材料で複数形成したリブの一つを取り出して示した斜視図である。
【００２５】
本発明の吊り上げ電磁石１０は、その構成は図８及び図９に示した従来の吊り上げ電磁石１００と同様に、励磁用コイル２０、外鉄心１２、内鉄心１４、内磁極３０、外磁極３２、励磁用コイル２０を封緘する非磁性の底板４０を備えた構成である。
一方、本発明の吊り上げ電磁石１０の構成上の特徴は、図２に示すように、励磁用コイル２０を上面の外力から保護し、磁性材料で形成されるコイルカバー４２を備え、このコイルカバー４２は、従来の吊り上げ電磁石１００の外鉄心１１０（例えば肉厚が１００〜２００ｍｍ程度）よりも肉厚は薄く形成される（例えば肉厚が２０ｍｍ程度）が、図９の外鉄心１１０Ｂの機能を備えた構成と兼用されるようにしたこと、また、図１又は図２に示すように、コイルカバー４２の上面に複数のリブ５０を吊り上げ電磁石１０の中心から半径方向に放射状に取り付け、また、吊り上げ電磁石１０の下面の底板４０に非磁性材料で形成したリブ５２を所定間隔をおいて複数取り付けるようにしたことである。
【００２６】
また、コイルカバー４２の上面に形成したリブ５０の外形形状は、図３に示すように、長軸方向に幅が一定の楔形状をしている。
一方、外鉄心１２の形状は、外磁極３２に接続する周方向の部分１２ｂは、従来の吊り上げ電磁石１００の外鉄心１１０と同様の厚みにして、吊り上げ電磁石１０の上面には外鉄心は設けずに、上述したように薄い肉厚の励磁用コイル２０を上面の外力から保護するコイルカバー４２を外鉄心と兼用することにする。
【００２７】
或いは、図示による説明は省略するが、強力な吸着力を必要とし、磁気飽和を防ぎたい場合等においては、コイルカバーの上面に従来のものよりも肉厚の薄い外鉄心を取り付けて、外鉄心の上面にリブを設けるような構成としても良い。
【００２８】
また、図２に示すように吊り上げ電磁石１０の下面の底板４０に設けられるリブ５２は、非磁性材料で形成し、このリブ５２を複数取り付けるようにする。
なお、このリブ５２を非磁性材料で形成するのは、リブ５２を通過して、内磁極３０から外磁極３２に磁束が漏洩して、吊り上げ電磁石１０の吸着力が低下するのを防止するためである。
【００２９】
以上の構成で、本実施の形態の吊り上げ電磁石１０の有用性を図４乃至図６を用い、図２を参照して説明する。
図４は、吊り上げ電磁石１０に電力を供給したときに発生する磁束Φの状態を示す側面図である。
図５は、吊り上げ電磁石１０の励磁用コイル２０に電力を供給した場合、経過時間ｔと吊り上げ電磁石１０の温度Ｔ、励磁用コイル２０に流れる電流Ｉの関係を示す特性図である。
なお、図５において、従来の吊り上げ電磁石１００の温度（Ｔ）と電流（Ｉ）の変化については破線で示し、本実施の形態の吊り上げ電磁石１０の温度Ｔと電流Ｉの変化については実線で示した。
また、図６は、励磁用コイル２０の電流Ｉと吊り上げ電磁石１０が一度に吊り上げできる鋼材等の吊り上げ量Ｗとの関係を示す特性図である。
【００３０】
本実施の形態の吊り上げ電磁石１０の励磁用コイル２０に電力を供給すると、図４に示すように、磁束Φが、内磁極３０から内鉄心１４、コイルカバー４２及び磁性材料で形成したリブ５０、外鉄心１２を通過して外磁極３２に至り、内磁極３０と外磁極３２の空隙を透過して再び内磁極３０に戻る磁路が形成される。
なお、図示による説明は省略するが、鋼材を吸着している場合は、磁路は鋼材内部を透過した経路で形成される。
【００３１】
この際、図５に実線で示すように、励磁用コイル２０に通電する時間ｔが長くなるに従って、吊り上げ電磁石１０の温度Ｔが上昇し、上述した従来の吊り上げ電磁石１００と同様に、熱平衡となる熱時状態になる。ここでＴ1は、熱時状態における吊り上げ電磁石１０の熱平衡温度である。
【００３２】
しかし、吊り上げ電磁石１０が熱時状態となったときでも、上述したようにコイルカバー４２の上面に複数のリブ５０を取り付け、吊り上げ電磁石１０の下面の底板４０にも所定間隔をおいて、複数の非磁性材のリブ５２を取り付けるようにしたために、放熱面積が本実施の形態のものでは吊り上げ電磁石１０の上部面積に限っては約８０％、全表面積では約３０％増加している。
また、コイルカバー４２の肉厚が従来の吊り上げ電磁石１００の外鉄心１１０の厚みよりも薄くなり、熱源の励磁用コイル２０との距離が縮小されて、コイルカバー４２の表面温度が高くなっている。
【００３３】
従って、以上の２点により、放熱性が従来の吊り上げ電磁石１００よりも良くなっているために、図５にＴ1で示すように、熱時状態における平衡温度が低くなる。
即ち、同図にΔＴで示すように、従来の吊り上げ電磁石１００の場合に比べて、吊り上げ電磁石１０の温度Ｔの上昇をΔＴの分だけ抑制できるので、励磁用コイル２０の放熱性が向上し、励磁用コイル２０の温度に依存する電気抵抗値が小さく維持できる。
従って、同図にΔＩで示すように、励磁用コイル２０の電流Ｉの低下をΔＩだけ抑えられ、吊り上げ電磁石１０の吸着力が冷時状態に比べて低下してしまう幅を小さくすることができる。
【００３４】
図６に示すように、励磁用コイル２０への電流Ｉの低下を小さく抑えることにより、ΔＩだけ従来の吊り上げ電磁石１００よりも多く通電できるようになるため、熱時状態における吊り上げ電磁石１０の吸着力を、従来の吊り上げ電磁石１００よりも大きくすることができるので、結果としてΔＷだけ多くの鋼材を吊り上げることができるので、鋼材の搬送作業の作業効率を向上させることができる。
【００３５】
一方、図２に示すように、励磁用コイル２０を保護しているコイルカバー４２の肉厚は薄くしているが、上面に磁性材で形成したリブ５０を、吊り上げ電磁石１０の中心から放射状に取り付けたので、励磁用コイル２０に大きな電力を供給し、強力な磁界が発生したとしても、磁束はコイルカバー４２だけでなく、リブ５０にも誘導されるために、外鉄心を兼用しているコイルカバー４２内部で磁気飽和が発生して吊り上げ電磁石１０の吸着力が低下してしまう事態を防止することができる。
また、吊り上げ電磁石１０の中心から放射状にリブ５０を取り付けたので、コイルカバー４２に発生する磁界と、リブ５０の長軸方向がほぼ平行となるために、漏洩磁束が減少して、この点からも吊り上げ電磁石１０の吸着力の低下を防ぐことができる。
【００３６】
更に、コイルカバー４２の肉厚を薄くすることで、吊り上げ電磁石１０自体の自重を軽くすることができるので、図示しないクレーン等で操作する際の操作性に優れた吊り上げ電磁石１０とすることができる。
例えば、直径１３００ｍｍの丸形の吊り上げ電磁石では、従来の吊り上げ電磁石１００の重さは約２１００ｋｇであるが、本実施の形態の吊り上げ電磁石１０では約１９５０ｋｇとすることができる。
【００３７】
第２の実施の形態：
本発明の吊り上げ電磁石の第２の実施の形態を図７を用いて説明する。
図７は、本発明の吊り上げ電磁石の第２の実施の形態の外観構成を示す斜視図である。
【００３８】
本実施の形態における吊り上げ電磁石１０Ｂは、水平面における断面形状が略長方形である、いわゆる角形の吊り上げ電磁石である。
この場合は、磁性材料で形成されるコイルカバー４２Ｂの上面には、図７に示すように、断面長方形状の長辺に接するリブ５０については、この長辺に垂直となるように夫々配置し、一方、短辺に接するリブ５０については、放射状になるように配置する。
【００３９】
このように配置すると、上記第１の実施の形態で示した丸形の吊り上げ電磁石１０と同様に、リブ５０の長軸方向が、吊り上げ電磁石１０Ｂのコイルカバー４２Ｂの上面に発生する磁界とほぼ平行となり、吊り上げ電磁石１０Ｂの励磁用コイル（図示せず）に大きな電力を供給したとしても、コイルカバー４２Ｂに発生した磁束は、コイルカバー４２Ｂだけではなく、リブ５０にも誘導されるので、磁気飽和が発生することがなく、また、磁束の漏洩も防げるので吊り上げ電磁石１０Ｂの吸着力の低減を抑制することができる。
【００４０】
また、上記第１の実施の形態で示したものと同様に、コイルカバー４２Ｂの上面に複数のリブ５０を配置することにより、吊り上げ電磁石１０Ｂの上面の表面積が拡大する。
また、下面の底板（図示せず）の下に、非磁性材料で形成したリブ５２を所定間隔をおいて複数配置することにより、吊り上げ電磁石１０Ｂの下面の表面積が拡大する。
従って、このように、吊り上げ電磁石１０Ｂの表面積が拡大することにより、放熱面積が拡大するので、放熱性に優れた吊り上げ電磁石１０Ｂとすることができる。
【００４１】
また、コイルカバー４２Ｂの肉厚を薄くすることで、コイルカバー４２Ｂの表面温度が高くなり、一層放熱性に優れるようになると共に、吊り上げ電磁石１０Ｂ自体の自重を軽くすることができるので、操作性に優れた吊り上げ電磁石１０Ｂとすることができる。
【００４２】
本発明の吊り上げ電磁石は上記各実施の形態のものには限定されず、種々の変更が可能である。
例えば、リブの配置は、長軸方向が外鉄心の上面やコイルカバーに発生する磁界にほぼ平行となるように配置するのが望ましいが、上記各実施の形態で示したリブの配置には限定されず、吊り上げ電磁石の形状や吊り上げ電磁石の利用状況に応じて種々の変更が可能なのは勿論のことである。
【００４３】
更に、リブ自体の形状も、上記実施の形態では、長軸方向に幅が一定の楔形のもので説明したが、これを例えば、両端では幅が広く、中央近辺では幅が狭くなるように形成したものを用いるようにすると、リブの両端では幅が広くなり、リブに磁束が誘導されやすくなるので、漏洩磁束が少なくなり、吊り上げ電磁石の吸着力の低下を抑えることができ、リブの中央近辺で幅が狭くなるようにしたので、リブの間隙の外鉄心の上面の肉厚の薄い部分の面積を大きくできるので放熱性を一層向上させることができる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明の吊り上げ電磁石は、上述のように構成したために以下のような優れた効果を有する。
（１）請求項１に記載したように、外鉄心の中間部の上面に、磁性材料で形成した複数のリブを中心部から外周部に渡って設け、該リブを外周側に向けて高さが低くなる楔形状にし、励磁コイルの下面に、励磁コイルを封緘する非磁性の底板を備えると共に、底板の下面に、非磁性材料で形成した複数のリブを取り付けるように構成すると、先ず、外鉄心の上面に形成した複数のリブ及び底板の下面に設けた非磁性材料のリブにより、外鉄心の上面及び底板の下面の表面積が拡大し、放熱性に優れ、吸着力の低減を抑制した吊り上げ電磁石とすることができる。
（２）また、外鉄心の上面に中心部から外周部に亘って設けた複数のリブのために、外鉄心の肉厚を薄くしても、吊り上げ電磁石の機械的強度を確保でき、かつ、磁路を確保して吸着力の低下を抑えることができるので、一層放熱性に優れた吊り上げ電磁石とすることができる。
（３）更に、外鉄心の肉厚を薄くでき、リブも軽量化できるので、全体の軽量化が可能となり、操作性に優れた吊り上げ電磁石とすることができる。
【００４５】
（４）請求項２に記載したように、コイルカバーの上面に、磁性材料で形成した複数のリブを設け、励磁コイルの下面に、励磁コイルを封緘する非磁性の底板を備えると共に、底板の下面に、非磁性材料で形成した複数のリブを取り付けるように構成すると、上面に設けた磁性材料のリブ及び下面に設けた非磁性材料のリブとの双方から放熱することができ、更に放熱性、操作性に優れた吊り上げ電磁石とすることができる。
【００４６】
（５）請求項３に記載したように、外鉄心又はコイルカバーの上面に設けられる複数のリブの長軸方向が、外鉄心又はコイルカバーの上面近傍に発生する磁界の向きと略平行となるように配置するようにすると、外鉄心の上面近傍に発生する磁束の流れが良好となり、漏洩磁束を少なくすることができるので、磁力の低下を抑制でき、従って、放熱性に優れ、吸着力の減少を抑えた吊り上げ電磁石とすることができる。
【００４７】
（６）請求項４に記載したように、コイルカバーの上面に、磁性材料で形成した複数のリブを、吊り上げ電磁石の中心から放射状に配置するように構成すると、いわゆる丸形の吊り上げ電磁石としては、放熱性に優れ、吸着力の減少を抑えた好適な吊り上げ電磁石とすることができる。
【００４８】
（７）請求項５に記載したように、コイルカバーの上面に、磁性材料で形成した複数のリブを、上面の長辺では長辺に垂直となるように、上面の短辺では放射状になるように配置した構成とすると、いわゆる角形の吊り上げ電磁石としては、放熱性に優れ、吸着力の減少を抑えた好適な吊り上げ電磁石とすることができる。
【００４９】
（８）請求項６に記載したように、磁性材料で形成したリブの形状を、両端では幅が広く、中央近辺では幅が狭くなるように形成すると、リブの両端では幅が広くなり、リブに磁束が誘導されやすくなるので、漏洩磁束が少なくなり、吊り上げ電磁石の吸着力の低下を抑えることができる。
（９）一方、リブの中央近辺で幅が狭くなるようにすると、リブの間隙の外鉄心又はコイルカバーの上面の表面積を大きくできるので放熱性を一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の吊り上げ電磁石の第１の実施の形態の外観構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の吊り上げ電磁石の第１の実施の形態の概略構成を示す左半部の縦断側面図である。
【図３】本発明の吊り上げ電磁石に用いるリブの外観を示す斜視図である。
【図４】本発明の吊り上げ電磁石に電力を供給したときに発生する磁束の状態を示す側面図である。
【図５】本発明の吊り上げ電磁石に電力を供給した場合の経過時間と、吊り上げ電磁石の温度及び励磁用コイルの電流との関係を示す特性図である。
【図６】本発明の吊り上げ電磁石の励磁用コイルの電流と、本発明の吊り上げ電磁石が吊り上げることができる鋼材の吊り上げ量の関係を示す特性図である。
【図７】本発明の吊り上げ電磁石の第２の実施の形態の外観構成を示す斜視図である。
【図８】従来の鋳鋼製の吊り上げ電磁石の概略構成を示す左半部の縦断側面図である。
【図９】従来の鋼板製の吊り上げ電磁石の概略構成を示す左半部の縦断側面図である。
【図１０】従来の吊り上げ電磁石を励磁する方法を示す側面図である。
【図１１】従来の吊り上げ電磁石に電力を供給した場合の経過時間と、吊り上げ電磁石の温度及び励磁用コイルの電流との関係を示す特性図である。
【図１２】従来の吊り上げ電磁石の熱時状態における温度分布を示す側面図である。
【符号の説明】
１０、１０Ｂ：吊り上げ電磁石
１２：外鉄心
１４：内鉄心
２０：励磁用コイル
３０：内磁極
３２：外磁極
４０：底板
４２、４２Ｂ：コイルカバー
５０、５２：リブ
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼材等を吊り上げて搬送する吊り上げ電磁石に係り、特に、放熱性に優れた吊り上げ電磁石に関する。
【０００２】
【従来の技術】
製鉄所等でスクラップ等の鋼材を吊り上げて搬送する際には、吊り上げ電磁石が用いられている。
この吊り上げ電磁石について、図８及び図９を用いて説明する。
図８は、鋳鋼製の吊り上げ電磁石の概略構成を示す左半部の縦断側面図、図９は鋼板製の吊り上げ電磁石の概略構成を示す左半部の縦断側面図である。
【０００３】
図８において、１２０Ａは、鋳鋼製の吊り上げ電磁石１００Ａの励磁用コイル、１１０Ａは外鉄心、１１２Ａは内鉄心、１３０Ａは内磁極、１３２Ａは外磁極、１４０Ａは励磁用コイル１２０Ａを封緘する非磁性の底板である。
同様に、図９において、１２０Ｂは、鋼板製の吊り上げ電磁石１００Ｂの励磁用コイル、１１０Ｂは外鉄心、１１２Ｂは内鉄心、１３０Ｂは内磁極、１３２Ｂは外磁極、１４０Ｂは励磁用コイル１２０Ｂを封緘する非磁性の底板である。
なお、図示による説明は省略するが、外鉄心１１０Ｂと励磁用コイル１２０Ｂの間には、励磁用コイル１２０Ｂを外力から保護するためにコイルカバー（コイルケース）を設けるようにしたものもある。
【０００４】
図８及び図９に示すように、鋳鋼製の吊り上げ電磁石１００Ａでは、外鉄心１１０Ａを一体的に成型し、鋼板製の吊り上げ電磁石１００Ｂでは、外鉄心１１０Ｂは、鋼板を積層して成型している。
なお、ここでの説明では、便宜上鋳鋼製の吊り上げ電磁石１００Ａの構成については符号「Ａ」を、鋼板製の吊り上げ電磁石１００Ｂの構成については符号「Ｂ」を付して区別してあるが、以下の説明では、これらの符号「Ａ、Ｂ」を省略して総括的に説明するものとする。
【０００５】
次に、図１０を用いて吊り上げ電磁石１００を励磁する方法について説明する。
図１０は、上記した従来の吊り上げ電磁石１００を励磁する方法を示す側面図である。
図１０に示すように、吊り上げ電磁石１００の内鉄心１１２に巻いた励磁用コイル１２０に電力を供給し、内鉄心１１２に磁界を発生させる。
この状態で、図示しない鋼材を吸着することにより、内磁極１３０から内鉄心１１２、外鉄心１１０、外磁極１３２及び鋼材を通過する磁束が発生して、大きな吸着力で鋼材を吊り上げることができるようになる。
【０００６】
従って、図１０に示すように、励磁用コイル１２０に電力を供給して、励磁用電流を通電させる関係上、励磁用コイル１２０が有する電気抵抗のためにジュール熱が発生し、励磁用コイル１２０の温度は、通電時間が長くなるに従い上昇する。
ところで、励磁用コイル１２０の電気抵抗値は、励磁用コイル１２０の温度の上昇に従って増大するので、励磁用コイル１２０に負荷する電圧が一定の場合は、通電される電流が減少し、結果として吊り上げ電磁石１００の吸着力が徐々に低減して行く。
【０００７】
図１１は、吊り上げ電磁石１００の励磁用コイル１２０に一定の電圧下に、電力を供給した場合、経過時間ｔと吊り上げ電磁石１００の温度Ｔ、励磁用コイル１２０に流れる電流Ｉの関係を示す特性図である。
上述したように、電力を供給する時間ｔが長くなるに従って吊り上げ電磁石１００の温度Ｔは上昇し、励磁用コイル１２０の電流Ｉは減少する。
一方、図１０に示すように、吊り上げ電磁石１００の温度が上昇するに従って、吊り上げ電磁石１００が放出する熱の量も増大するので、励磁用コイル１２０で発生する熱量と吊り上げ電磁石が放出する熱量がつり合って、吊り上げ電磁石１００は、図１１に示すように温度Ｔ及び電流Ｉがほぼ一定となる熱平衡状態になる。Ｔ0は、この時の吊り上げ電磁石１００の熱平衡温度である。
【０００８】
発熱と放熱がバランスした状態を、吊り上げ電磁石１００の熱時状態というが、励磁用コイル１２０の総抵抗値から推定したこの熱時状態における励磁用コイル１２０の温度は、約２２０℃である。
この熱時状態における吊り上げ電磁石１００の吊り上げ能力は、冷時に比較して、約８０％程度に減少する。
【０００９】
例えば、水平面における断面形状が略円形である、丸形の吊り上げ電磁石１００の場合での熱時状態における温度分布の概略を図１２を用いて説明する。
図１２は、丸形の吊り上げ電磁石１００の温度分布の一例を具体的に説明するための側面図である。
【００１０】
上記したように、励磁用コイル１２０から発生するジュール熱により、励磁用コイル１２０自体は２２０℃程度まで温度が上昇する。
また、図１０に示すように、励磁用コイル１２０で発生したジュール熱は、外鉄心１１０及び内鉄心１１２に伝導し、外鉄心１１０と内鉄心１１２の表面から空気中に放散される。
このときの外鉄心１１０の上面部１１０ａ及び内鉄心１１２の下面部１１２ａにおける表面温度は、図１２に示すように、約１００℃で、外鉄心１１０の外周部１１０ｂにおける表面温度は約１２０℃に達している。
なお、吊り上げ電磁石１００の大きさにもよるが、外鉄心１１０の厚さは、５０〜１５０ｍｍである。
【００１１】
励磁用コイルの発熱による吊り上げ電磁石の吸着力が低下すると、一度の吊り上げ作業で吸着できる鋼材の量が減り、鋼材の搬送作業の作業効率が低下する。
従って、この励磁用コイルからの発熱の放出を良好にして、吊り上げ電磁石の吸着力の低下を抑えるために、外鉄心の上面に放熱フィンを取り付けるようにした先行技術が実開平５−５７８６号公報に開示されている。
この先行技術では、励磁用コイルの中間部に垂直方向の環状の熱伝導体を配置すると共に、励磁用コイルの上方外周部に水平方向の環状平板の熱伝導体を設け、更に吊り上げ電磁石の外鉄心の上面に複数の放熱フィンを取り付けることにより構成された吊り上げ電磁石が示されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、外鉄心の上面に放熱フィンを取り付けることにより、吊り上げ電磁石の熱の放散を良好にして、吊り上げ電磁石の温度上昇を抑え、吸着力の低下を抑制するという技術的思想は古くから公知である。
しかし、吊り上げ電磁石の外鉄心に取り付ける放熱フィンに用いる材質については、熱伝導率の優れた材質が選定され、いずれの先行技術においても、放熱フィンに磁路を形成するという技術的思想は開示されていない。
【００１３】
また、吊り上げ電磁石の上面に放熱フィンを取り付けると、放熱面積が拡大して、熱の放散性は向上するが、外鉄心と放熱フィンとを合わせた肉厚が実質的に厚くなり、放熱性を向上させることについてはこの肉厚を薄くする観点から一層改善する余地がある。
更に、吊り上げ電磁石の上面に放熱フィンを取り付ける構成のものは、吊り上げ電磁石の総重量を増加させて、吊り上げ電磁石自体の操作性を悪くするという問題もある。
【００１４】
一方、吊り上げ電磁石の外鉄心の上面の肉厚を薄くすると、外鉄心の上面と発熱源である励磁用コイルとの距離が小さくなり、外鉄心の上面における表面温度が上昇して、熱の放散性が良くなる。
しかし、外鉄心の肉厚を極端に薄くすると、吊り上げ電磁石自体の機械的強度が低下するという問題が発生する。
また、外鉄心の肉厚を薄くすると、肉厚を薄くした部分で磁気飽和となり、吊り上げ電磁石の磁極の磁力が減少し、吊り上げ電磁石の吸着力を低下させるので、外鉄心の肉厚を薄くするにも限界がある。
【００１５】
本発明は、上記課題（問題点）を解決し、放熱性に優れ、吸着力の低減を抑制すると共に、軽量化することにより操作性に優れた吊り上げ電磁石を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の吊り上げ電磁石は、上記課題を解決するために、請求項１に記載のものでは、励磁用コイルと、内鉄心と外鉄心よりなる鉄心と、内磁極と外磁極とからなる磁極とを備え、前記励磁用コイルに励磁電流を通電させて、所望の鋼材を吸着するようにした吊り上げ電磁石において、前記内鉄心は、前記励磁用コイルの内周に位置し、該内鉄心の下面に前記内磁極が形成され、前記外鉄心は、前記内鉄心の上に位置する中心部と、前記励磁用コイルの外周に位置する外周部と、前記中心部と外周部とをつないで前記励磁コイルの上面を覆う中間部とを有し、前記外周部の下面に前記外磁極が形成され、前記外鉄心の中間部の上面に、磁性材料で形成した複数のリブを前記中心部から前記外周部に亘って設け、該リブを外周側に向けて高さが低くなる楔形状にすると共に、前記励磁コイルの下面に、該励磁コイルを封緘する非磁性の底板を備え、該底板の下面に、非磁性材料で形成した複数のリブを取り付けるように構成した。
このように構成すると、先ず、外鉄心の上面に形成した複数のリブにより、外鉄心の上面の表面積が拡大し、放熱性に優れ、吸着力の低減を抑制した吊り上げ電磁石とすることができる。
また、外鉄心の上面に中心部から外周部に渡って設けた磁性材料で形成した複数のリブのために、外鉄心の肉厚を薄くしても、吊り上げ電磁石の機械的強度を確保でき、かつ、磁路を確保して吸着力の低下を抑えることができるので、一層放熱性に優れた吊り上げ電磁石とすることができる。
更に、外鉄心の肉厚を薄くでき、リブも軽量化できるので、全体の軽量化が可能となり、操作性に優れた吊り上げ電磁石とすることができる。
更に、また、底板の下面に非磁性材料で形成した複数のリブを取り付けることにより、吊り上げ電磁石の下面からの放熱性を高めることができるようになるので、放熱性を更に向上させることができる。
【００１７】
請求項２に記載の吊り上げ電磁石は、励磁用コイルと、内鉄心と外鉄心よりなる鉄心と、内磁極と外磁極とからなる磁極と、前記励磁用コイルを保護するコイルカバーを備え、前記励磁用コイルに励磁電流を通電させて、所望の鋼材を吸着するようにした吊り上げ電磁石において、前記内鉄心は、前記励磁用コイルの内周に位置し、該内鉄心の下面に前記内磁極が形成され、前記外鉄心は、前記内鉄心の上に位置する中心部と、前記励磁用コイルの外周に位置する外周部とを有し、該外周部の下面に前記外磁極が形成され、前記コイルカバーは、前記中心部と外周部とをつないで前記励磁コイルの上面を覆って設けられ、前記コイルカバーの上面に、磁性材料で形成した複数のリブを設け、前記励磁コイルの下面に、該励磁コイルを封緘する非磁性の底板を備えると共に、該底板の下面に、非磁性材料で形成した複数のリブを取り付けるように構成した。
コイルカバーを備えた吊り上げ電磁石では、コイルカバーの上面に複数のリブを設けるようにしても良く、このように構成すると、更に放熱性、操作性に優れた吊り上げ電磁石とすることができる。
また、底板の下面に非磁性材料で形成した複数のリブを取り付けることにより、吊り上げ電磁石の下面からの放熱性を高めることができるようになるので、放熱性を更に向上させることができる。
【００１８】
請求項３に記載の吊り上げ電磁石は、上記外鉄心又はコイルカバーの上面に設けられる複数のリブの長軸方向が、外鉄心又はコイルカバーの上面近傍に発生する磁界の向きと略平行となるように配置するようにした。
このようにすると、外鉄心の上面近傍に発生する磁束の流れが良好となり、漏洩磁束を少なくすることができるので、磁力の低下を抑制でき、従って、放熱性に優れ、吸着力の減少を抑えた吊り上げ電磁石とすることができる。
【００１９】
請求項４に記載の吊り上げ電磁石は、水平面の断面が略円形形状であり、前記磁性材料で形成した複数のリブを、前記外鉄心の中心部から外周部に向けて放射状に配置するように構成した。
このように構成すると、いわゆる丸形の吊り上げ電磁石としては、放熱性に優れ、吸着力の減少を抑えた好適な吊り上げ電磁石とすることができる。
【００２０】
請求項５に記載の吊り上げ電磁石は、水平面の断面形状が長方形形状であり、前記磁性材料で形成した複数のリブを、上面の長辺では長辺に垂直となるように、上面の短辺では放射状になるように配置した構成とした。
このように構成すると、いわゆる角形の吊り上げ電磁石としては、放熱性に優れ、吸着力の減少を抑えた好適な吊り上げ電磁石とすることができる。
【００２１】
請求項６に記載の吊り上げ電磁石は、上記磁性材料で形成したリブの形状を、両端では幅が広く、中央近辺では幅が狭くなるように形成した。
このように構成すると、リブの両端では幅が広くなり、リブに磁束が誘導されやすくなるので、漏洩磁束が少なくなり、吊り上げ電磁石の吸着力の低下を抑えることができる。
一方、リブの中央近辺で幅が狭くなるようにしたので、リブの間隙の外鉄心又はコイルカバーの上面の表面積を大きくできるので放熱性を一層向上させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の第１及び第２の実施の形態を図１乃至図７を用いて説明する。
第１の実施の形態：
図１乃至図６を用いて本発明の吊り上げ電磁石１０の第１の実施の形態を説明する。
先ず、本実施の形態における吊り上げ電磁石の概略構成を図１乃至図３を用いて説明する。
【００２４】
図１は、水平面の断面形状が円形状である、いわゆる丸形の吊り上げ電磁石（以下、単に「吊り上げ電磁石」という。）１０の外観構成を示す斜視図である。
図２は、当該吊り上げ電磁石１０の概略構成を示す左半部の縦断側面図である。
また、図３は、図１に示す吊り上げ電磁石１０の外鉄心の上面に磁性材料で複数形成したリブの一つを取り出して示した斜視図である。
【００２５】
本発明の吊り上げ電磁石１０は、その構成は図８及び図９に示した従来の吊り上げ電磁石１００と同様に、励磁用コイル２０、外鉄心１２、内鉄心１４、内磁極３０、外磁極３２、励磁用コイル２０を封緘する非磁性の底板４０を備えた構成である。
一方、本発明の吊り上げ電磁石１０の構成上の特徴は、図２に示すように、励磁用コイル２０を上面の外力から保護し、磁性材料で形成されるコイルカバー４２を備え、このコイルカバー４２は、従来の吊り上げ電磁石１００の外鉄心１１０（例えば肉厚が１００〜２００ｍｍ程度）よりも肉厚は薄く形成される（例えば肉厚が２０ｍｍ程度）が、図９の外鉄心１１０Ｂの機能を備えた構成と兼用されるようにしたこと、また、図１又は図２に示すように、コイルカバー４２の上面に複数のリブ５０を吊り上げ電磁石１０の中心から半径方向に放射状に取り付け、また、吊り上げ電磁石１０の下面の底板４０に非磁性材料で形成したリブ５２を所定間隔をおいて複数取り付けるようにしたことである。
【００２６】
また、コイルカバー４２の上面に形成したリブ５０の外形形状は、図３に示すように、長軸方向に幅が一定の楔形状をしている。
一方、外鉄心１２の形状は、外磁極３２に接続する周方向の部分１２ｂは、従来の吊り上げ電磁石１００の外鉄心１１０と同様の厚みにして、吊り上げ電磁石１０の上面には外鉄心は設けずに、上述したように薄い肉厚の励磁用コイル２０を上面の外力から保護するコイルカバー４２を外鉄心と兼用することにする。
【００２７】
或いは、図示による説明は省略するが、強力な吸着力を必要とし、磁気飽和を防ぎたい場合等においては、コイルカバーの上面に従来のものよりも肉厚の薄い外鉄心を取り付けて、外鉄心の上面にリブを設けるような構成としても良い。
【００２８】
また、図２に示すように吊り上げ電磁石１０の下面の底板４０に設けられるリブ５２は、非磁性材料で形成し、このリブ５２を複数取り付けるようにする。
なお、このリブ５２を非磁性材料で形成するのは、リブ５２を通過して、内磁極３０から外磁極３２に磁束が漏洩して、吊り上げ電磁石１０の吸着力が低下するのを防止するためである。
【００２９】
以上の構成で、本実施の形態の吊り上げ電磁石１０の有用性を図４乃至図６を用い、図２を参照して説明する。
図４は、吊り上げ電磁石１０に電力を供給したときに発生する磁束Φの状態を示す側面図である。
図５は、吊り上げ電磁石１０の励磁用コイル２０に電力を供給した場合、経過時間ｔと吊り上げ電磁石１０の温度Ｔ、励磁用コイル２０に流れる電流Ｉの関係を示す特性図である。
なお、図５において、従来の吊り上げ電磁石１００の温度（Ｔ）と電流（Ｉ）の変化については破線で示し、本実施の形態の吊り上げ電磁石１０の温度Ｔと電流Ｉの変化については実線で示した。
また、図６は、励磁用コイル２０の電流Ｉと吊り上げ電磁石１０が一度に吊り上げできる鋼材等の吊り上げ量Ｗとの関係を示す特性図である。
【００３０】
本実施の形態の吊り上げ電磁石１０の励磁用コイル２０に電力を供給すると、図４に示すように、磁束Φが、内磁極３０から内鉄心１４、コイルカバー４２及び磁性材料で形成したリブ５０、外鉄心１２を通過して外磁極３２に至り、内磁極３０と外磁極３２の空隙を透過して再び内磁極３０に戻る磁路が形成される。
なお、図示による説明は省略するが、鋼材を吸着している場合は、磁路は鋼材内部を透過した経路で形成される。
【００３１】
この際、図５に実線で示すように、励磁用コイル２０に通電する時間ｔが長くなるに従って、吊り上げ電磁石１０の温度Ｔが上昇し、上述した従来の吊り上げ電磁石１００と同様に、熱平衡となる熱時状態になる。ここでＴ1は、熱時状態における吊り上げ電磁石１０の熱平衡温度である。
【００３２】
しかし、吊り上げ電磁石１０が熱時状態となったときでも、上述したようにコイルカバー４２の上面に複数のリブ５０を取り付け、吊り上げ電磁石１０の下面の底板４０にも所定間隔をおいて、複数の非磁性材のリブ５２を取り付けるようにしたために、放熱面積が本実施の形態のものでは吊り上げ電磁石１０の上部面積に限っては約８０％、全表面積では約３０％増加している。
また、コイルカバー４２の肉厚が従来の吊り上げ電磁石１００の外鉄心１１０の厚みよりも薄くなり、熱源の励磁用コイル２０との距離が縮小されて、コイルカバー４２の表面温度が高くなっている。
【００３３】
従って、以上の２点により、放熱性が従来の吊り上げ電磁石１００よりも良くなっているために、図５にＴ1で示すように、熱時状態における平衡温度が低くなる。
即ち、同図にΔＴで示すように、従来の吊り上げ電磁石１００の場合に比べて、吊り上げ電磁石１０の温度Ｔの上昇をΔＴの分だけ抑制できるので、励磁用コイル２０の放熱性が向上し、励磁用コイル２０の温度に依存する電気抵抗値が小さく維持できる。
従って、同図にΔＩで示すように、励磁用コイル２０の電流Ｉの低下をΔＩだけ抑えられ、吊り上げ電磁石１０の吸着力が冷時状態に比べて低下してしまう幅を小さくすることができる。
【００３４】
図６に示すように、励磁用コイル２０への電流Ｉの低下を小さく抑えることにより、ΔＩだけ従来の吊り上げ電磁石１００よりも多く通電できるようになるため、熱時状態における吊り上げ電磁石１０の吸着力を、従来の吊り上げ電磁石１００よりも大きくすることができるので、結果としてΔＷだけ多くの鋼材を吊り上げることができるので、鋼材の搬送作業の作業効率を向上させることができる。
【００３５】
一方、図２に示すように、励磁用コイル２０を保護しているコイルカバー４２の肉厚は薄くしているが、上面に磁性材で形成したリブ５０を、吊り上げ電磁石１０の中心から放射状に取り付けたので、励磁用コイル２０に大きな電力を供給し、強力な磁界が発生したとしても、磁束はコイルカバー４２だけでなく、リブ５０にも誘導されるために、外鉄心を兼用しているコイルカバー４２内部で磁気飽和が発生して吊り上げ電磁石１０の吸着力が低下してしまう事態を防止することができる。
また、吊り上げ電磁石１０の中心から放射状にリブ５０を取り付けたので、コイルカバー４２に発生する磁界と、リブ５０の長軸方向がほぼ平行となるために、漏洩磁束が減少して、この点からも吊り上げ電磁石１０の吸着力の低下を防ぐことができる。
【００３６】
更に、コイルカバー４２の肉厚を薄くすることで、吊り上げ電磁石１０自体の自重を軽くすることができるので、図示しないクレーン等で操作する際の操作性に優れた吊り上げ電磁石１０とすることができる。
例えば、直径１３００ｍｍの丸形の吊り上げ電磁石では、従来の吊り上げ電磁石１００の重さは約２１００ｋｇであるが、本実施の形態の吊り上げ電磁石１０では約１９５０ｋｇとすることができる。
【００３７】
第２の実施の形態：
本発明の吊り上げ電磁石の第２の実施の形態を図７を用いて説明する。
図７は、本発明の吊り上げ電磁石の第２の実施の形態の外観構成を示す斜視図である。
【００３８】
本実施の形態における吊り上げ電磁石１０Ｂは、水平面における断面形状が略長方形である、いわゆる角形の吊り上げ電磁石である。
この場合は、磁性材料で形成されるコイルカバー４２Ｂの上面には、図７に示すように、断面長方形状の長辺に接するリブ５０については、この長辺に垂直となるように夫々配置し、一方、短辺に接するリブ５０については、放射状になるように配置する。
【００３９】
このように配置すると、上記第１の実施の形態で示した丸形の吊り上げ電磁石１０と同様に、リブ５０の長軸方向が、吊り上げ電磁石１０Ｂのコイルカバー４２Ｂの上面に発生する磁界とほぼ平行となり、吊り上げ電磁石１０Ｂの励磁用コイル（図示せず）に大きな電力を供給したとしても、コイルカバー４２Ｂに発生した磁束は、コイルカバー４２Ｂだけではなく、リブ５０にも誘導されるので、磁気飽和が発生することがなく、また、磁束の漏洩も防げるので吊り上げ電磁石１０Ｂの吸着力の低減を抑制することができる。
【００４０】
また、上記第１の実施の形態で示したものと同様に、コイルカバー４２Ｂの上面に複数のリブ５０を配置することにより、吊り上げ電磁石１０Ｂの上面の表面積が拡大する。
また、下面の底板（図示せず）の下に、非磁性材料で形成したリブ５２を所定間隔をおいて複数配置することにより、吊り上げ電磁石１０Ｂの下面の表面積が拡大する。
従って、このように、吊り上げ電磁石１０Ｂの表面積が拡大することにより、放熱面積が拡大するので、放熱性に優れた吊り上げ電磁石１０Ｂとすることができる。
【００４１】
また、コイルカバー４２Ｂの肉厚を薄くすることで、コイルカバー４２Ｂの表面温度が高くなり、一層放熱性に優れるようになると共に、吊り上げ電磁石１０Ｂ自体の自重を軽くすることができるので、操作性に優れた吊り上げ電磁石１０Ｂとすることができる。
【００４２】
本発明の吊り上げ電磁石は上記各実施の形態のものには限定されず、種々の変更が可能である。
例えば、リブの配置は、長軸方向が外鉄心の上面やコイルカバーに発生する磁界にほぼ平行となるように配置するのが望ましいが、上記各実施の形態で示したリブの配置には限定されず、吊り上げ電磁石の形状や吊り上げ電磁石の利用状況に応じて種々の変更が可能なのは勿論のことである。
【００４３】
更に、リブ自体の形状も、上記実施の形態では、長軸方向に幅が一定の楔形のもので説明したが、これを例えば、両端では幅が広く、中央近辺では幅が狭くなるように形成したものを用いるようにすると、リブの両端では幅が広くなり、リブに磁束が誘導されやすくなるので、漏洩磁束が少なくなり、吊り上げ電磁石の吸着力の低下を抑えることができ、リブの中央近辺で幅が狭くなるようにしたので、リブの間隙の外鉄心の上面の肉厚の薄い部分の面積を大きくできるので放熱性を一層向上させることができる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明の吊り上げ電磁石は、上述のように構成したために以下のような優れた効果を有する。
（１）請求項１に記載したように、外鉄心の中間部の上面に、磁性材料で形成した複数のリブを中心部から外周部に渡って設け、該リブを外周側に向けて高さが低くなる楔形状にし、励磁コイルの下面に、励磁コイルを封緘する非磁性の底板を備えると共に、底板の下面に、非磁性材料で形成した複数のリブを取り付けるように構成すると、先ず、外鉄心の上面に形成した複数のリブ及び底板の下面に設けた非磁性材料のリブにより、外鉄心の上面及び底板の下面の表面積が拡大し、放熱性に優れ、吸着力の低減を抑制した吊り上げ電磁石とすることができる。
（２）また、外鉄心の上面に中心部から外周部に亘って設けた複数のリブのために、外鉄心の肉厚を薄くしても、吊り上げ電磁石の機械的強度を確保でき、かつ、磁路を確保して吸着力の低下を抑えることができるので、一層放熱性に優れた吊り上げ電磁石とすることができる。
（３）更に、外鉄心の肉厚を薄くでき、リブも軽量化できるので、全体の軽量化が可能となり、操作性に優れた吊り上げ電磁石とすることができる。
【００４５】
（４）請求項２に記載したように、コイルカバーの上面に、磁性材料で形成した複数のリブを設け、励磁コイルの下面に、励磁コイルを封緘する非磁性の底板を備えると共に、底板の下面に、非磁性材料で形成した複数のリブを取り付けるように構成すると、上面に設けた磁性材料のリブ及び下面に設けた非磁性材料のリブとの双方から放熱することができ、更に放熱性、操作性に優れた吊り上げ電磁石とすることができる。
【００４６】
（５）請求項３に記載したように、外鉄心又はコイルカバーの上面に設けられる複数のリブの長軸方向が、外鉄心又はコイルカバーの上面近傍に発生する磁界の向きと略平行となるように配置するようにすると、外鉄心の上面近傍に発生する磁束の流れが良好となり、漏洩磁束を少なくすることができるので、磁力の低下を抑制でき、従って、放熱性に優れ、吸着力の減少を抑えた吊り上げ電磁石とすることができる。
【００４７】
（６）請求項４に記載したように、コイルカバーの上面に、磁性材料で形成した複数のリブを、吊り上げ電磁石の中心から放射状に配置するように構成すると、いわゆる丸形の吊り上げ電磁石としては、放熱性に優れ、吸着力の減少を抑えた好適な吊り上げ電磁石とすることができる。
【００４８】
（７）請求項５に記載したように、コイルカバーの上面に、磁性材料で形成した複数のリブを、上面の長辺では長辺に垂直となるように、上面の短辺では放射状になるように配置した構成とすると、いわゆる角形の吊り上げ電磁石としては、放熱性に優れ、吸着力の減少を抑えた好適な吊り上げ電磁石とすることができる。
【００４９】
（８）請求項６に記載したように、磁性材料で形成したリブの形状を、両端では幅が広く、中央近辺では幅が狭くなるように形成すると、リブの両端では幅が広くなり、リブに磁束が誘導されやすくなるので、漏洩磁束が少なくなり、吊り上げ電磁石の吸着力の低下を抑えることができる。
（９）一方、リブの中央近辺で幅が狭くなるようにすると、リブの間隙の外鉄心又はコイルカバーの上面の表面積を大きくできるので放熱性を一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の吊り上げ電磁石の第１の実施の形態の外観構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の吊り上げ電磁石の第１の実施の形態の概略構成を示す左半部の縦断側面図である。
【図３】本発明の吊り上げ電磁石に用いるリブの外観を示す斜視図である。
【図４】本発明の吊り上げ電磁石に電力を供給したときに発生する磁束の状態を示す側面図である。
【図５】本発明の吊り上げ電磁石に電力を供給した場合の経過時間と、吊り上げ電磁石の温度及び励磁用コイルの電流との関係を示す特性図である。
【図６】本発明の吊り上げ電磁石の励磁用コイルの電流と、本発明の吊り上げ電磁石が吊り上げることができる鋼材の吊り上げ量の関係を示す特性図である。
【図７】本発明の吊り上げ電磁石の第２の実施の形態の外観構成を示す斜視図である。
【図８】従来の鋳鋼製の吊り上げ電磁石の概略構成を示す左半部の縦断側面図である。
【図９】従来の鋼板製の吊り上げ電磁石の概略構成を示す左半部の縦断側面図である。
【図１０】従来の吊り上げ電磁石を励磁する方法を示す側面図である。
【図１１】従来の吊り上げ電磁石に電力を供給した場合の経過時間と、吊り上げ電磁石の温度及び励磁用コイルの電流との関係を示す特性図である。
【図１２】従来の吊り上げ電磁石の熱時状態における温度分布を示す側面図である。
【符号の説明】
１０、１０Ｂ：吊り上げ電磁石
１２：外鉄心
１４：内鉄心
２０：励磁用コイル
３０：内磁極
３２：外磁極
４０：底板
４２、４２Ｂ：コイルカバー
５０、５２：リブ
Claims (6)
- 励磁用コイルと、内鉄心と外鉄心よりなる鉄心と、内磁極と外磁極とからなる磁極とを備え、前記励磁用コイルに励磁電流を通電させて、所望の鋼材を吸着するようにした吊り上げ電磁石において、
前記内鉄心は、前記励磁用コイルの内周に位置し、該内鉄心の下面に前記内磁極が形成され、前記外鉄心は、前記内鉄心の上に位置する中心部と、前記励磁用コイルの外周に位置する外周部と、前記中心部と外周部とをつないで前記励磁コイルの上面を覆う中間部とを有し、前記外周部の下面に前記外磁極が形成され、
前記外鉄心の中間部の上面に、磁性材料で形成した複数のリブを前記中心部から前記外周部に亘って設け、該リブを外周側に向けて高さが低くなる楔形状にすると共に、
前記励磁コイルの下面に、該励磁コイルを封緘する非磁性の底板を備え、該底板の下面に、非磁性材料で形成した複数のリブを取り付けるようにしたことを特徴とする吊り上げ電磁石。 - 励磁用コイルと、内鉄心と外鉄心よりなる鉄心と、内磁極と外磁極とからなる磁極と、前記励磁用コイルを保護するコイルカバーを備え、前記励磁用コイルに励磁電流を通電させて、所望の鋼材を吸着するようにした吊り上げ電磁石において、
前記内鉄心は、前記励磁用コイルの内周に位置し、該内鉄心の下面に前記内磁極が形成され、前記外鉄心は、前記内鉄心の上に位置する中心部と、前記励磁用コイルの外周に位置する外周部とを有し、該外周部の下面に前記外磁極が形成され、前記コイルカバーは、前記中心部と外周部とをつないで前記励磁コイルの上面を覆って設けられ、
前記コイルカバーの上面に、磁性材料で形成した複数のリブを設け、
前記励磁コイルの下面に、該励磁コイルを封緘する非磁性の底板を備えると共に、該底板の下面に、非磁性材料で形成した複数のリブを取り付けるようにしたことを特徴とする吊り上げ電磁石。 - 上記外鉄心又はコイルカバーの上面に設けられる複数のリブの長軸方向が、外鉄心又はコイルカバーの上面近傍に発生する磁界の向きと略平行となるように配置するようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の吊り上げ電磁石。
- 水平面の断面が略円形形状であり、前記磁性材料で形成した複数のリブを、前記外鉄心の中心部から外周部に向けて放射状に配置するようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の吊り上げ電磁石。
- 水平面の断面形状が長方形形状であり、前記磁性材料で形成した複数のリブを、上面の長辺では長辺に垂直となるように、上面の短辺では放射状になるように配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の吊り上げ電磁石。
- 上記磁性材料で形成したリブの形状を、両端では幅が広く、中央近辺では幅が狭くなるように形成したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の吊り上げ電磁石。
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