JPH0787116B2 - 偏向電磁石 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、偏向電磁石に関し、とりわけ、偏向コイル
が巻回された積層鉄心を有し、荷電ビームを偏向するた
めの偏向電磁石に関するものである。

〔従来の技術〕

第６図は、たとえば「日本物理学会誌」第17巻、第４号
（1962年）、271〜278頁に記載された従来の電子シンク
ロトロンであり、図において、複数の偏向電磁石（１）
を通つて荷電ビーム中心軌道（２）が形成される。線型
加速器（４）から出力された荷電ビームはインフレクタ
（５）によりシンクロトロンに入射される。RF加速空洞
（６）は荷電ビームにエネルギを与えるものである。

第７図は上記の偏向電磁石（１）を示し、偏向コイル
（11）がコイル止め具（12）により積層鉄心（13）に固
定されている。荷電ビームは真空チエンバ（３）内を通
る。

以上の構成により、線型加速器（４）およびインフレク
タ（５）によつてシンクロトロンに入射された荷電ビー
ムは、偏向電磁石（１）中で曲げられ、第６図で示した
荷電ビーム中心軌道（２）のような閉軌道を描く。荷電
ビームの曲率半径（ρ）は、荷電ビームのエネルギ
（Ｅ）に比例し、かつ、偏向電磁石（１）の磁界（Ｂ）
に逆比例するので、 であらわすことができる。

RF加速空洞（６）によつて荷電ビームにエネルギを注入
すると、それに対応して偏向電磁石（１）の磁界が増加
し、これにより荷電ビームの閉軌道の変化を防いでい
る。これを、一般に、シンクロトロンによる荷電ビーム
の加速という。この加速時間は一般に10ms〜数100msで
ある。すなわち、偏向電磁石（１）は入射荷電ビームエ
ネルギに対応する低磁界（一般に数10Gauss）から加速
後の荷電ビームエネルギに対応する高磁界（一般に1000
0Gauss以上）まで、10ms〜数100msで励磁される。この
ため、偏向電磁石（１）の積層鉄心（13）は、通常、積
層構造となつている。

第８図〜第10図は従来の積層鉄心（13）を示し、第８図
（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図であ
る。第９図は１枚の積層鉄板（14）の形状を表わした図
である。第８図中、直線（16）は積層鉄板（14）の積層
方向を示している。くさび形詰物（15）は扇形の積層鉄
心（13）を形成するために介挿される。くさび形詰物
（15）は、第10図に示すように、積層鉄板をずらして重
ねたもので、通常の積層構造より若干強度が低い。くさ
び形詰物（15）間には積層鉄板（14）を積層する。くさ
び形詰物（15）は、第８図（ｂ）に示すように、ほぼ等
間隔で鉄心（13）中に配置され、積層鉄心（13）を扇形
に形成している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の偏向電磁石は以上のように構成されているので、
扇形の積層鉄心を成形するためには、一定の厚さまで積
層鉄板を積層した後、詰物をするという操作を繰り返さ
なければならない。この詰物の部分には幅の狭い鉄板が
互いに斜めに積層されているので、この部分の接着強度
が弱いという問題点があつた。また、積層の途中で一定
間隔に詰物をしなければならないことから、製作工程が
増えるという問題点もあつた。

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、詰物をなくして積層鉄心内部の強度の低下す
る部分を除き、また、詰物を入れるための製作工程増を
排除することができる偏向電磁石を得ることを目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明の第１の発明は、複数枚の積層鉄板を積層して
なる複数個の主要積層鉄心ブロックと、複数枚の積層鉄
板を積層してなる端部用積層鉄心ブロックとを組み合わ
せて略扇形に構成された積層鉄心を備えた偏向電磁石に
おいて、積層鉄心は、主要積層鉄心ブロックと端部用積
層鉄心ブロックとをそれぞれ構成する積層鉄板全てが互
いに平行に積層されて構成されているものである。

また、この発明の第２の発明は、複数枚の積層鉄板を積
層してなる複数個の主要積層鉄心ブロックと、複数枚の
積層鉄板を積層してなる中央部用積層鉄心ブロックとを
組み合わせて構成された積層鉄心を備えた偏向電磁石に
おいて、積層鉄心は、複数個の主要積層鉄心ブロックか
らなり、これらの主要積層鉄心ブロックをそれぞれ構成
する積層鉄板全てが互いに平行に積層されて構成された
第１の主要積層鉄心ブロック群と、複数個の主要積層鉄
心ブロックからなり、これらの主要積層鉄心ブロックを
それぞれ構成する積層鉄板全てが互いに平行に積層され
て構成された第２の主要積層鉄心ブロック群とで、中央
部用積層鉄心ブロックを挟み込むように組み合わされ
て、略円弧形状に構成されているものである。

〔作 用〕

この発明においては、複数個の主要積層鉄心ブロックと
端部用積層鉄心ブロックとの積層鉄板が全て互いに平行
に積層され、あるいは中央部用積層鉄心ブロックを挟み
込む第１および第２の主要積層鉄心ブロック群の積層鉄
板が各ブロック群内で互いに平行に積層され、積層途中
で何回も詰物をするということがないので、積層鉄心の
機械強度が高く、製作工程が単純になる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の第一の実施例を示し、積層鉄心（1
3）は、積層鉄板が、平行線（16）で示すように、すべ
て平行に積層されている。（11）は偏向コイルである。
積層鉄心（13）は複数個の主要ブロック（131）と２個
の端部ブロック（132）とから構成されている。主要ブ
ロック（131）は、第１図の（ｅ）に示されるように、
同一形状の積層鉄板が複数個互いに積層されてエポキシ
レジン等で固めて形成され、その平面形状が平行四辺形
に構成されている。また、端部ブロック（132）は、主
要ブロック（131）を加工して、すなわち、ブロックを
エポキシレジン等で固めて機械加工するか、または複数
鉄板１枚１枚を所定の形状に加工した後、積層すること
により三角柱形に形成されている。そして、積層鉄心
（13）は、複数個の主要ブロック（131）を積み重ね、
さらにその両端に端部ブロック（132）を積み重ねて構
成される。この時、積み重ねられる各主要ブロック（13
1）は、該平行四辺形の短辺、すなわち積層鉄板の積層
面を交差する辺の傾きを、積層鉄心（13）の中央に位置
するブロックから端部側に向かって漸次傾斜させて構成
されており、第１図の（ａ）に示されるように積層鉄心
（13）を略円弧形状に形成している。

以上の構成により、積層鉄心（13）は、積層鉄板をすべ
て平行に積層してなるものであるため、積層鉄板がすべ
て互いに面で接触して積層されており、電磁石鉄心の強
度が著しく高くなる。また、積層途中で詰物をする必要
がないから、製作工程が単純であり、製作が容易であ
る。

なお、上記実施例では、主要ブロック（131）の平面形
状を平行四辺形に構成し、その短辺の傾斜を漸次変えて
積層鉄心（13）を略円弧形状に形成されているが、主要
ブロック（131）および端部ブロック（132）を構成する
全ての積層鉄板を１枚１枚連続的にずらして積層鉄心
（13）を円弧形状に形成してもよい。この場合、積層鉄
心（13）は滑らかな円弧形状となる。

なお、上記実施例では、積層鉄心（13）の端部に、他と
異なる形状の端部ブロツク（132）を配置したが、第
二，第三の実施例として第２図，第３図に示すように、
他と異なる形状の積層鉄心ブロツクを積層鉄心のほぼ中
央部に配置してもよい。すなわち、第２図に示す実施例
では、積層鉄心（13）は、その中央部に略三角柱形の２
個の積層鉄心ブロック（133）、（133）を互いに背向し
て配置し、その両側に複数個の主要ブロック（131）か
らなる第１および第２の主要ブロック群（131a）、（13
1b）を配置して構成されている。そして、積層鉄心（1
3）は、第１の主要ブロック群（131a）とこれに接する
積層鉄心ブロック（133）とを構成する積層鉄板は互い
に平行に積層され、第２の主要ブロック群（131b）とこ
れに接する積層鉄心ブロック（133）とを構成する積層
鉄板は互いに平行に積層されて、２個の積層鉄心ブロッ
ク（133）（133）の当接面に対して対称に構成されてい
る。さらに、積層鉄心（13）は、各ブロックを構成する
積層鉄板を連続的にずらして、滑らかな円弧形状に形成
されている。

また、第３図に示す実施例では、積層鉄心（13）は、第
２図に示す実施例における２個の積層鉄心ブロック（13
3）、（133）に相当する略三角柱形の１個の積層鉄心ブ
ロック（134）を中央部に配置し、その両側に第１およ
び第２の主要ブロック群（131a）、（131b）を配置して
構成されている。そして、第２の主要ブロック群（131
b）と積層鉄心ブロック（134）とを構成する積層鉄板は
互いに平行に積層され、さらに各ブロックを構成する積
層鉄板を連続的にずらして滑らかな円弧形状に形成して
いる。

第４図は第四の実施例であり、偏向電磁石の磁極が曲率
半径の小さい側に存在する偏向電磁石の例である。ま
た、第五の実施例として第５図に示すものは、積層鉄心
の断面形状がＥ形である偏向電磁石の例である。なお、
第４図、第５図共端部ブロツク（132）を使用する場合
を図示したが、他と異なる形状の積層鉄心ブロツクを電
磁石鉄心のほぼ中央部に配置してもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の第１の発明によれば、積層鉄
心は、主要積層鉄心ブロックと端部用積層鉄心ブロック
とをそれぞれ構成する積層鉄板全てが互いに平行に積層
されて構成されているので、またこの発明の第２の発明
によれば、積層鉄心は、複数個の主要積層鉄心ブロック
からなり、これらの主要積層鉄心ブロックをそれぞれ構
成する積層鉄板全てが互いに平行に積層されて構成され
た第１の主要積層鉄心ブロック群と、複数個の主要積層
鉄心ブロックからなり、これらの主要積層鉄心ブロック
をそれぞれ構成する積層鉄板全てが互いに平行に積層さ
れて構成された第２の主要積層鉄心ブロック群とで、中
央部用積層鉄心ブロックを挟み込むように組み合わされ
て、略円弧形状に構成されているので、積層鉄心の機械
強度が向上し、かつ、積層工程が単純化して積層鉄心の
製作が容易になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図はそれぞれこの発明の第一〜第五の実施
例の要部を示し、各図において（ａ）は平面図、（ｂ）
は正面図、（ｃ），（ｄ）はそれぞれ第１図のＣ−Ｃ
線、Ｄ−Ｄ線に沿う平面での断面図、（ｅ）は一部斜視
図である。 第６図は従来の電子シンクロトロンの概略平面図、第７
図〜第10図は従来の偏向電磁石で、第７図は斜視図、第
８図は偏向電磁石鉄心の（ａ）正面図、（ｂ）平面図、
（ｃ）側面図、第９図は積層鉄板の平面図、第10図は詰
物の平面図である。 （１）……偏向電磁石、（13）……積層鉄心、（131）
……主要積層鉄心ブロツク、（132）……端部用積層鉄
心ブロツク、（133），（134）……中央部用積層鉄心ブ
ロツク。 なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数枚の積層鉄板を積層してなる複数個の
   主要積層鉄心ブロックと、複数枚の積層鉄板を積層して
   なる端部用積層鉄心ブロックとを組み合わせて略扇形に
   構成された積層鉄心を備えた偏向電磁石において、前記
   積層鉄心は、前記主要積層鉄心ブロックと前記端部用積
   層鉄心ブロックとをそれぞれ構成する前記積層鉄板全て
   が互いに平行に積層されて構成されていることを特徴と
   する偏向電磁石。
2. 【請求項２】前記積層鉄心は、前記主要積層鉄心ブロッ
   クと前記端部用積層鉄心ブロックとをそれぞれ構成する
   前記積層鉄板を連続的にずらして滑らかな円弧形状に、
   もしくは前記複数個の主要積層鉄心ブロックをそれぞれ
   平行四辺形に形成して略円弧形状に、構成されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の偏向電磁
   石。
3. 【請求項３】複数枚の積層鉄板を積層してなる複数個の
   主要積層鉄心ブロックと、複数枚の積層鉄板を積層して
   なる中央部用積層鉄心ブロックとを組み合わせて構成さ
   れた積層鉄心を備えた偏向電磁石において、前記積層鉄
   心は、複数個の前記主要積層鉄心ブロックからなり、こ
   れらの主要積層鉄心ブロックをそれぞれ構成する前記積
   層鉄板全てが互いに平行に積層されて構成された第１の
   主要積層鉄心ブロック群と、複数個の前記主要積層鉄心
   ブロックからなり、これらの主要積層鉄心ブロックをそ
   れぞれ構成する前記積層鉄板全てが互いに平行に積層さ
   れて構成された第２の主要積層鉄心ブロック群とで、前
   記中央部用積層鉄心ブロックを挟み込むように組み合わ
   されて、略円弧形状に構成されていることを特徴とする
   偏向電磁石。
4. 【請求項４】前記中央部用積層鉄心ブロックが、前記第
   １の主要積層鉄心ブロック群側に位置して、前記第１の
   主要積層鉄心ブロック群を構成する積層鉄板と平行とな
   るように複数枚の積層鉄板を互いに平行に積層してなる
   略三角柱の第１の中央部用積層鉄心ブロック体と、前記
   第２の主要積層鉄心ブロック群側に位置して、前記第２
   の主要積層鉄心ブロック群を構成する積層鉄板と平行と
   なるように複数枚の積層鉄板を互いに平行に積層してな
   る略三角柱の第２の中央部用積層鉄心ブロック体とから
   なり、前記積層鉄心が、前記第１および第２の中央部用
   積層鉄心ブロック体の当接面に対して対称に構成されて
   いることを特徴とする請求項３記載の偏向電磁石。
5. 【請求項５】前記中央部用積層鉄心ブロックが、前記第
   １および第２の主要積層鉄心ブロック群の一方を構成す
   る積層鉄板と平行となるように複数枚の積層鉄板を互い
   に平行に積層して構成されていることを特徴とする請求
   項３記載の偏向電磁石。