JPH0378764B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電磁石鉄心、及びその製作方法に係
り、特に、薄鉄板が複数枚積層されて成り、加速
器等に使用するに好適な電磁石鉄心、及びその製
作方法に関する。

〔従来の技術〕 通常、加速器等においては、加速された荷電粒
子ビームを加速、あるいは蓄えるリングを備えて
おり、このリングは荷電粒子ビームの偏向のため
の電磁石を有している。

上記荷電粒子ビーム偏向用の電磁石は、薄鉄板
を積層して成る電磁石鉄心とコイルとから構成さ
れる。

従来の偏向電磁石鉄心は、積層する薄鉄板を予
め所定の形状に打抜き、或いは機械加工して溝を
形成し、この状態で所定の精度を得た後に、積層
用の装置等を用いて鉄板を積層し、必要な加圧、
変形処理、或いは積層長の相違を補正した後、該
鉄心を溶接、接着等により全体を一体化して製作
されていた。

これを扇形電磁石鉄心を例にして図を用いて説
明する。

第８図、及び第９図には扇形電磁石鉄心を示
す。該図の如く、扇形電磁石鉄心６は、打抜き等
により加工された断面がほぼＣ型に形成されて溝
５を有する薄鉄板１を荷電粒子ビーム偏向角方向
（図示θ方向）に所定数積層し、しかる後、端板
２及び側板３を介して溶接ビード４により全体を
一体化固定して形成され、そして、その断面形状
の水平軸に対して対称となつている。また、扇形
電磁石鉄心６であれば、その内側と外側の周長の
相違から、薄鉄板１を偏向角方向（θ方向）に積
層すると鉄心内にギヤツプ７が生じるので、通
常、このギヤツプ７に鉄板スペーサ８ａを挿入し
ている。更に、通常、圧延される鉄板は、その圧
延設備の能力に依存して圧延鉄板の端部が薄くな
る。いわゆるエツジドロツプという厚み偏差が生
じる。このため、特に鉄心断面の向い鉄心の場合
には、荷電粒子ビームの偏向角方向に薄鉄板を積
層すると鉄心断面の端部側にギヤツプが生じる。
従つて、この部分のギヤツプにも鉄板スペーサ８
ｂが挿入されている。そして、上記溝５の幅広の
部分にはコイル９が、幅狭の部分には荷電粒子ビ
ームの軌道となるビームダクト１０が設置され
る。

尚、加速器等に採用される電磁石に関しては、
特開昭58−182211号公報に開示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述した従来技術では、エツジ
ドロツプという厚み偏差によつて鉄心端部に生じ
るギヤツプを、鉄板スペーサ８ｂを挿入して小さ
くしようとしても、これを完全に皆無にすること
はできない。特に、偏形電磁石鉄心６のように、
鉄心内部に生じるギヤツプを鉄板スペーサ８ａを
挿入して完全に埋めることは不可能である。即
ち、ギヤツプ形状は、製作条件等に依存した複雑
な形状となり、鉄板スペーサ８ａ，８ｂをその都
度、その形状に加工することは実質的に不可能で
ある。従つて、ギヤツプを完全を埋めることはで
きなく、必然的に占積率の悪い鉄心となる。

また、従来の鉄心は、全ての加工処理（溝加
工、全体的な機械加工）が施された後、全体を一
体化しているが、一体化の際の溶接の入熱等によ
り変形が生じる。この変形は、上記溝５が予め加
工されていると強度的に弱い状態となつており、
ここに入熱があると著しい。更に、ギヤツプがあ
つても同様である。

特に、上記鉄心を加速器に使用した場合、偏向
電磁石は加速器内を運動する荷電粒子ビームの軌
道を支配する重要な機能を担うものであるため、
電磁石鉄心に上記欠点が生じた場合、精度の劣化
は軌道の不安定性の原因となり、また、鉄板の占
積率の低下は磁気力の欠如等（鉄心の発生する磁
場精度、磁場の大きさ）の問題となる。

本発明は上述の点に鑑み成されたもので、その
目的とするところは、薄鉄板を複数枚積層したも
のであつても、鉄心内のギヤツプをなくし高占積
率を得ると共に、一体化の際の入熱等の影響のな
い電磁石鉄心、及びその製作方法を提供するにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、薄鉄板が複数枚積層され、かつ、
断面形状が水平軸に対して対象に形成されると共
に、その内部に所定形状の溝を有している鉄心
を、薄鉄板が複数枚水平軸に対して垂直に積層さ
れて形成される電磁石鉄心、薄鉄板を所定数積層
し、これを一体化した後、最終工程として積層鉄
心の内部に溝を所定形状に加工する電磁石鉄心の
製作方法とすることにより達成される。

〔作用〕

本発明の偏向電磁石鉄心は、薄鉄板が複数枚水
平軸に対して垂直に積層されて形成されているの
で、例え扇形電磁石鉄心であつてもギヤツプが生
じることはないので高占積率のものが得られる。
また、薄鉄板を所定数積層し、これを一体化した
後、最終工程として溝を加工するので、一体化の
際の溶接等が行われる時は溝が加工されておら
ず、強度的には十分であり、入熱等があつても変
形することはない。

〔実施例〕

以下、図示した実施例に基づき、本発明を詳細
に説明する。尚、符号は従来と同一のものは同符
号を使用する。

第１図、及び第２図に本発明の一実施例である
扇形電磁石鉄心を示す。

該図の如く、本実施例の扇形電磁石鉄心６もそ
の断面形状がほぼＣ型を成しており、既略構成は
従来のものとほとんど同様である。本実施例で
は、薄鉄板１が水平軸（第２図に一点鎖線Ｏ−
O′で示す）に対して垂直に複数枚積層されて扇
形電磁石鉄心６が形成されている点に従来例と相
違がある。

次に、上記した構成の扇形電磁石鉄心６の製作
工程を第３図を下に説明する。

まず、第２図の水平軸の位置で分割された矩形
の薄鉄板１（第３図ａに示す）を、第３図ｂに示
すように、第２図に示した水平軸Ｏ−O′に対し
て垂直となるようにして複数枚積層し、直方体の
分割鉄心とする（これを第３図ｃに示す）。この
分割鉄心の上面に側板３を当てて、これを介して
溶接ビード４で全体を一体化する（この状態を第
３図ｄに示す）。次に、第３図ｅの如く、直方体
の分割鉄心の内側と外側を曲線状に機械加工した
後、両端部が斜辺部となるよう機械加工し、最終
的な平面形状が第１図に示す扇形形状となるよう
にする。この曲線部にも第３図ｆに示す如く、側
板３を設置する。この状態で上記したコイル９、
及びビームダクト１０を設置するための溝５を、
第３図ｇに示す如く分割鉄心に加工する。次に、
この構成の分割鉄心と今まで説明した手順と同様
にして製作された他の分割鉄心とを、第３図ｈに
示すように接合部６ａを介して接合し、断面形状
がほぼＣ型の扇形電磁石鉄心６が得られる。

このような本実施例の扇形電磁石鉄心、及びそ
の製作方法とすることにより、薄鉄板１が水平軸
と垂直となるよう複数枚積層されて形成されてお
り、扇形電磁石鉄心であるため内側と外側に周長
の相違があつても鉄心円にギヤツプを生じること
はない。また、圧延工程で鉄板端部に生じるエツ
ジドロツプという厚み偏差によるギヤツプも、扇
形形状に加工する機械加工工程で、鋼板の端部が
削除されるので鉄心端部にギヤツプを生じること
はない。従つて、高占積率の鉄心とすることがで
きると共に、従来、ギヤツプを埋めるための鋼板
スペーサも不要となり、作業性は勿論、経済的に
も有利となる。更に、一体化された後に最終的な
溝加工を施しているから、一体化の際の溶接時等
には強度的に弱い部分がなく、入熱等により変形
することがなくなり、溝加工も精度良く行える。
よつて、鉄心の発生する磁場精度、磁場の大きさ
等の磁気力の欠如という問題が解決される。

第４図、第５図、及び第６図に本発明の他の実
施例を示す。

該図に示す電磁石鉄心１６は平面形状が長方形
で、かつ、断面形状の溝２５がＨ型を成している
ものである。この実施例の電磁石鉄心１６も薄鉄
板２１が水平軸（第５図のＯ−O′線）に対して
垂直となるよう複数積層され、その製作手順は第
７図ａ〜ｅに示すように、まず、水平軸（Ｏ−
O′線）で２分割された薄鉄板２１を水平軸に対
して垂直となるように複数枚積層して直方体の積
層鉄心（第７図ｂに示す）を形成する。そして、
第７図ｃの如く、端板２、及び側板３を配置し、
これを介して溶接ビード４により一体化固定す
る。その後、第７図ｄの如く、溝２５を機械加工
により形成した鉄心とする。最後に、この鉄心
と、第７図ａ〜ｄと同様にして製作された下半分
の鉄心とを、第７図ｅのように、水平軸（Ｏ−
O′線）で接合し、溝２５の断面形状がほぼＨ型
を成した電磁石鉄心１６が得られる。

このような本実施例としても、その効果は上記
したものとほぼ同様であり、特に、本実施例は鉄
心の断面幅に比べ、鉄心の長さが短い場合に、エ
ツジドロツプという厚み偏差を考慮すると有利で
ある。

尚、上述した実施例では、鉄心の断面形状がＣ
型、あるいは溝の断面形状がＨ型の電磁石鉄心を
例にして説明したがこの他に、溝が鉄心断面の中
央に位置するウインドフレーム型がある。また、
平面形状が扇形の場合には、鉄心の断面形状がＣ
型の電磁石鉄心、平面形状が長方形の場合には溝
の断面形状がＨ型の電磁石鉄心について説明した
が、特にこれに限定されるものではなく、その選
択は任意である。更に、扇形電磁石鉄心の場合、
その偏向角は180度であつても良い。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明の電磁石鉄心、及びその製
作方法によれば、薄鉄板が複数枚積層され、か
つ、断面形状が水平軸に対して対象に形成される
と共に、その内部に所定形状の溝を有している鉄
心を、薄鉄板が複数枚水平軸に対して垂直に積層
されて形成される電磁石鉄心、薄鉄板を所定数積
層し、これを一体化した後、最終工程として積層
鉄心の内部に溝を所定形状に加工する電磁石鉄心
の製作方法としたものであるから、たとえ扇形電
磁石鉄心であつてもギヤツプを生じることはなく
高占積率のものが得られ、更に、一体化した後の
最終工程として溝加工を施しているので、一体化
の際の溶接時の入熱が溝部分に悪影響を及ぼすこ
とはなく、鉄心の磁気力の欠如という問題が解決
され、此種電磁石鉄心には非常に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電磁石鉄心と一例とし扇形電
磁石鉄心を示す平面図、第２図は第１図の−
線に沿う断面図、第３図はａ乃至第３図ｈは第１
図、第２図に示した扇形電磁石鉄心の製作工程を
示す図、第４図は本発明の他の実施例として長方
形電磁石鉄心を示す平面図、第５図は第４図の
−線に沿う断面図、第６図は第４図の−線
方向から見た図、第７図ａ乃至第７図ｅは第４図
乃至第６図に示した長方形電磁石鉄心の製作工程
を示す図、第８図は従来の扇形電磁石鉄心を示す
平面図、第９図は第８図の−線に沿う断面図
である。 １，２１…薄鉄板、２…端板、３…側板、４…
溶接ビード、５，２５…溝、６…扇形電磁石鉄
心、７…ギヤツプ、８ａ，８ｂ…鉄板スペーサ、
９…コイル、１０…ビームダクト、１６…長方形
電磁石鉄心。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 薄鉄板が複数枚積層され、かつ、断面形状が
   水平軸に対して対象に形成されると共に、その内
   部に所定形状の溝を有している電磁石鉄心におい
   て、該鉄心は、薄鉄板が複数枚水平軸に対して垂
   直に積層されて形成されていることを特徴とする
   電磁石鉄心。 ２ 前記鉄心は、断面形状がほぼＣ型、又は溝が
   Ｈ型を成し、かつ、平面形状がほぼ扇形を成して
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の電磁石鉄心。 ３ 前記鉄心は、断面形状がほぼＣ型、又は溝が
   ほぼＨ型を成し、かつ、平面形状がほぼ長方形を
   成していることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の電磁石鉄心。 ４ 前記鉄心は各側面に側板を有し、該側板を介
   して各薄鉄板を溶接固定していることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項、第２項、又は第３項記
   載の電磁石鉄心。 ５ 薄鉄板を所定数積層すると共に、これを一体
   化し、かつ、最終工程として積層鉄心の内部に溝
   を所定形状に加工することを特徴とする電磁石鉄
   心の製作方法。 ６ 前記薄鉄板は水平軸に対して垂直となるよう
   積層されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第５項記載の電磁石鉄心の製作方法。 ７ 前記薄鉄板を最終的に得られる形状の水平中
   心軸で分割すると共に、これを水平軸に対して垂
   直所定数積層して分割鉄心とし、両分割鉄心の内
   部にそれぞれ溝加工を施した後、前記両分割鉄心
   を分割部で接合一体化したことを特徴とする特許
   請求の範囲第５項、又は第６項記載の電磁石鉄心
   の製作方法。 ８ 前記薄鉄板積層後の平面形状が長方形を成し
   ている鉄心の周囲を、曲線部と斜辺部とから成る
   ほぼ扇形形状に機械加工したことを特徴とする特
   許請求の範囲第５項、第６項、又は第７項記載の
   電磁石鉄心の製作方法。 ９ 前記所定形状に加工した鉄心の周囲に側板を
   設置し、該側板を介して各薄鉄板を溶接して固定
   することを特徴とする特許請求の範囲第５項、第
   ６項、第７項、又は第８項の電磁石鉄心の製作方
   法。