KR102136670B1

KR102136670B1 - 자심

Info

Publication number: KR102136670B1
Application number: KR1020187033239A
Authority: KR
Inventors: 히로토시 아리하라; 고메이 후지오카; 유키 가메야마
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2016-05-20
Filing date: 2017-05-16
Publication date: 2020-07-22
Also published as: DE112017002576T5; US20190295758A1; JP2017212424A; KR20180134409A; JP6964971B2

Abstract

자심(1)은 코일(2)의 내측에 배치되는 기둥형 코어부(11)와, 코일(2)의 외측에 배치되는 통형 요크부(12)을 갖는다. 코어부(11) 및 요크부(12)는 축 방향에 있어서 코일(2)의 배치 영역과 겹친다. 코어부(11) 전체가, 일반 자성 재료보다도 자속 밀도가 높은 고자속 밀도 재료로 구성되어 있다.

Description

자심

본 발명은 전자석에 사용되는 자심에 관한 것이다.

솔레노이드 코어 등의 전자석에 사용되는 자심에 있어서, 특허문헌 1, 2와 같은 기술이 알려져 있다. 특허문헌 1에는, 대부분이 압축 성형체(표면에 절연 피막을 갖는 자성 분말(연질 자성 분말)로 이루어짐)로 구성되고, 선단 부분이 자성 벌크체(Fe-Co계 합금으로 이루어짐)로 구성된 자심이 나타나 있다. 특허문헌 2에는, 대부분이 자성 복합 재료(절연성 재료로 피복된 철계 자성 분말을 가압 성형한 압분 재료 등)로 구성되고, 자성 복합 재료부에 끼워 설치된 고자속 밀도 재료부가 마련된 자심이 나타나 있다. 특허문헌 1에는, 자심을 상기와 같은 구성으로 함으로써, 고속 응답성이 양호하고 또한 코어 선단면에 대한 고정밀도의 면가공이 가능하게 되는 것이 나타나 있다. 특허문헌 2에는, 자심을 상기와 같은 구성으로 함으로써, 자속 밀도가 높은 상태를 유지하면서 과전류가 발생하기 어려워지는 것이 나타나 있다.

일본 특허 공개 제2002-235865호 공보 일본 특허 공개 제2005-150308호 공보

본원 발명자는, 자심에 관한 연구 개발을 진행하는 중에, 특허문헌 1, 2와 같은 구성에서는, 고주파 영역(10kHz 이상)에 있어서 높은 자속 밀도(즉, 높은 자기 흡인력)가 얻어지지만, 저주파 영역(DC 내지 수백 Hz)에 있어서 높은 자속 밀도(즉, 높은 자기 흡인력)를 얻을 수 없음을 알아내었다.

또한, 자심의 사이즈를 크게 함으로써 자기 흡인력을 향상시킬 수는 있지만, 배치 스페이스의 문제 등으로 인해, 사이즈를 크게 하는 일 없이 자기 흡인력을 향상시킬 것이 요망된다.

본 발명의 목적은, 사이즈를 크게 하지 않고 저주파 영역에 있어서의 자기 흡인력을 향상시킬 수 있는 자심을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 자심은, 통형 코일 내측에 배치되고, 축 방향에 있어서 상기 코일의 배치 영역과 겹치는 기둥형 코어부와, 상기 코일의 외측에 배치되고, 상기 축 방향에 있어서 상기 코일의 배치 영역과 겹치는 통형 요크부를 구비하고, 적어도 상기 코어부 전체가, 일반 자성 재료보다도 자속 밀도가 높은 고자속 밀도 재료로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

후에 실시예로 나타내는 바와 같이, 코어부는, 저주파 영역에 있어서, 자속 밀도가 국소적으로 높아지고, 자기 포화되기 쉽다. 본 발명에 따르면, 코어부 전체를 고자속 밀도 재료로 구성함으로써, 사이즈를 크게 하는 일 없이 저주파 영역에 있어서의 자기 흡인력을 향상시킬 수 있다.

상기 요크부는, 상기 일반 자성 재료로 구성되어도 된다. 후에 실시예로 나타내는 바와 같이, 코어부는, 저주파 영역에 있어서, 자속 밀도가 국소적으로 높아지고, 자기 포화되기 쉬운 데 반해, 요크부는, 저주파 영역에 있어서, 자속 밀도가 높아지지 않고, 자기 포화되기 어렵다. 상기 구성에 의하면, 요크부도 고자속 밀도 재료로 구성되는 경우에 비해, 고자속 밀도 재료의 사용량을 저감시킬 수 있고, 저비용화가 가능하다. 또한, 수율이 좋은 코어부에 고자속 밀도 재료를 사용하고, 수율이 나쁜 요크부에 일반 자성 재료를 사용함으로써, 고자속 밀도 재료의 수율을 개선할 수 있다.

상기 고자속 밀도 재료는, Fe-Co계 합금이어도 된다. 이 경우, 고자속 밀도 재료로서, 연자성체 중에서도 포화 자속 밀도가 높은 Fe-Co계 합금을 사용함으로써 저주파 영역에 있어서, 보다 높은 자속 밀도가 얻어지고, 자기 흡인력을 보다 한층 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따른 자심은, 상기 코어부에 접속되고, 상기 축 방향에 있어서 상기 코일의 배치 영역과 겹치지 않고, 상기 축 방향에 있어서 상기 코어부와 대향하는 대향부와, 상기 대향부에 접속되고, 상기 축 방향에 있어서 상기 코일의 배치 영역과 겹치지 않고, 상기 축 방향에 있어서 상기 코어부와 대향하지 않는 비대향 부를 더 구비하고, 상기 코어부와 상기 비대향부가 이루는 코너부가 아르 형상 또는 모따기 형상이어도 된다. 후에 실시예로 나타내는 바와 같이, 코어부와 비대향부가 이루는 코너부가 직각 형상이면, 코너부에 자속이 집중되고, 코너부에 있어서 자속 밀도가 국소적으로 높아져서 자기 포화되기 쉽다. 상기 구성에 의하면, 코어부와 비대향부가 이루는 코너부가 아르 형상 또는 모따기 형상인 것에 의해, 코너부로의 자속의 집중을 억제하고, 저주파 영역에 있어서의 자기 흡인력을 보다 한층 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따른 자심은, 상기 코어부에 접속되고, 상기 축 방향에 있어서 상기 코일의 배치 영역과 겹치지 않고, 상기 축 방향에 있어서 상기 코어부와 대향하는 대향부를 더 구비하고, 상기 대향부가 상기 고자속 밀도 재료로 구성되어도 된다. 후에 실시예로 나타내는 바와 같이, 대향부는, 저주파 영역에 있어서, 자속 밀도가 국소적으로 높아지고, 자기 포화되기 쉽다. 상기 구성에 의하면, 코어부뿐만 아니라 대향부를 고자속 밀도 재료로 구성함으로써, 저주파 영역에 있어서, 보다 높은 자속 밀도가 얻어지고, 자기 흡인력을 보다 한층 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따른 자심은, 상기 코어부와 상기 대향부를 포함하는 기둥형 코어 부재를 가져도 된다. 이 경우, 심플한 형상의 코어 부재를 고자속 밀도 재료로 구성함으로써, 자심의 제조가 용이해진다. 또한, 비대향부도 고자속 밀도 재료로 구성되는 경우에 비해, 고자속 밀도 재료의 사용량을 저감시킬 수 있어, 저비용화가 가능하다.

본 발명에 따른 자심은, 상기 대향부에 접속되고, 상기 축 방향에 있어서 상기 코일의 배치 영역과 겹치지 않고, 상기 축 방향에 있어서 상기 코어부와 대향하지 않는 비대향부를 더 구비하고, 상기 비대향부에 있어서 적어도 상기 대향부에 접속되는 내측 부분이 상기 고자속 밀도 재료로 구성되어도 된다. 후에 실시예로 나타내는 바와 같이, 비대향부의 내측 부분은, 저주파 영역에 있어서, 자속 밀도가 국소적으로 높아지고, 자기 포화되기 쉽다. 상기 구성에 의하면, 코어부뿐만 아니라, 대향부와, 비대향부에 있어서 적어도 내측 부분을 고자속 밀도 재료로 구성함으로써, 저주파 영역에 있어서, 보다 높은 자속 밀도가 얻어지고, 자기 흡인력을 보다 한층 향상시킬 수 있다.

상기 비대향부는, 상기 대향부에 접속되는 내측 부분과, 상기 내측 부분보다도 상기 코일의 외측에 배치되는 외측 부분을 갖고, 상기 내측 부분이 상기 고자속 밀도 재료로 구성되어 있고, 상기 외측 부분이 상기 일반 자성 재료로 구성되어도 된다. 이 경우, 비대향부에 있어서 내측 부분 및 외측 부분 양쪽을 고자속 밀도 재료로 구성하는 경우에 비해, 고자속 밀도 재료의 사용량을 저감시킬 수 있어, 저비용화가 가능하다.

상기 코일의 도선이 관통 삽입되는 관통 구멍이 개구된 표면에, 용접부가 마련되어 있지 않아도 된다. 이 경우, 용접시에 관통 구멍에 용탕이 유입되는 것이 방지되어, 용탕에 의해 도선의 피복이나 도선 본체가 파손되는 문제나 관통 구멍이 막히는 문제를 방지할 수 있다.

상기 코일의 도선이 관통 삽입되는 관통 구멍이, 상기 요크부를 구성하는 요크 부재에 마련되어 있고, 상기 코어부를 구성하는 코어 부재에 마련되지 않아도 된다. 이 경우, 코어 부재의 위치 결정 정밀도의 영향을 받지 않고 도선을 통과시킬 수 있다.

상기 요크부를 구성하는 요크 부재가, 상기 코어부를 구성하는 코어 부재와 끼워 맞춰지는 끼워 맞춤부를 가져도 된다. 이 경우, 요크 부재와 코어 부재의 조립 위치의 변동이나 열 변형에 의한 축 방향 및 직경 방향의 어긋남을 방지할 수 있다. 나아가서는, 코어부가 소정 위치로부터 직경 방향으로 어긋나거나 축 방향에 대하여 기울거나 하는 것이 억제되는 점에서, 코일의 배치 스페이스를 확실하게 확보할 수 있어, 조립 불량을 방지할 수 있다. 또한, 코어부가 축 방향에 대하여 기울면, 코어부와 요크부 사이의 직경 방향의 간격이 축 방향에 있어서 불균일해져, 자기 흡인력이 저하되어 버리지만, 상기 구성에 의하면 당해 문제를 억제할 수 있다. 게다가, 요크 부재와 코어 부재 사이의 간극을 없앰으로써, 자속을 통과하기 쉽게 되어, 자기 흡인력을 보다 한층 향상시킬 수 있다.

상기 요크부를 구성하는 요크 부재가, 상기 코어부를 구성하는 코어 부재를 거는 걸림부이며, 상기 코어 부재의 적어도 일부의 상기 축 방향의 외측에 배치된 걸림부를 가져도 된다. 예를 들어 축 방향의 외측이 저압·반대측이 고압의 환경 하에서, 걸림부가 마련되지 않고, 요크 부재와 코어 부재가 서로 용접에 의해 고정되어 있을 뿐인 경우, 코어 부재가 축 방향의 외측으로 이동하려고 하는 힘이 용접부에 걸리고, 용접부가 파단되어, 코어 부재가 축 방향의 외측으로 빠져 나가는 문제가 발생할 수 있다. 이에 비하여, 상기 구성에 의하면, 상기 힘을 걸림부에서 받음으로써, 코어 부재가 축 방향의 외측으로 빠져 나가는 문제를 효과적으로 방지할 수 있다.

상기 코어 부재의 적어도 일부가, 상기 축 방향에 대하여 경사진 제1 경사면을 갖고, 상기 걸림부가, 상기 제1 경사면과 접촉되도록 상기 축 방향에 대하여 경사진 제2 경사면을 가져도 된다. 이 경우, 경사면끼리의 접촉에 의해 걸림을 실현함으로써, 축 방향에 있어서 걸림부가 코어 부재로부터 돌출되지 않도록 할 수 있고, 축 방향에 있어서의 자심의 사이즈의 대형화를 회피할 수 있다.

상기 코어부는, 중실체여도 된다. 이 경우, 코어부가 중실체가 아닌(즉, 공동을 갖음) 경우에 비해, 보다 높은 자속 밀도가 얻어지고, 자기 흡인력을 보다 한층 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 코어부 전체를 고자속 밀도 재료로 구성함으로써, 사이즈를 크게 하지 않고 저주파 영역에 있어서의 자기 흡인력을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 자심을 사용한 전자석의 축 방향을 따른 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 자심의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 자심을 사용한 전자석의 축 방향을 따른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 자심을 사용한 전자석의 축 방향을 따른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 자심을 사용한 전자석의 축 방향을 따른 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 자심을 사용한 전자석의 축 방향을 따른 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제6 실시 형태에 따른 자심을 사용한 전자석의 축 방향을 따른 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제7 실시 형태에 따른 자심을 사용한 전자석의 축 방향을 따른 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제8 실시 형태에 따른 자심을 사용한 전자석의 축 방향을 따른 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제8 실시 형태에 따른 자심의 평면도이다.
도 11은 본 발명의 제9 실시 형태에 따른 자심을 사용한 전자석의 축 방향을 따른 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제10 실시 형태에 따른 자심을 사용한 전자석의 축 방향을 따른 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제11 실시 형태에 따른 자심을 사용한 전자석의 축 방향을 따른 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제12 실시 형태에 따른 자심을 사용한 전자석의 축 방향을 따른 단면도이다.
도 15는 본 발명의 제13 실시 형태에 따른 자심을 사용한 전자석의 축 방향을 따른 단면도이다.
도 16은 본 발명의 비교예에 따른 자심을 사용한 전자석에 있어서 코일에 전류를 인가한 경우의 자속 밀도 분포의 해석 결과를 나타내는 개략도이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 자심을 사용한 전자석에 있어서 코일에 전류를 인가한 경우의 자속 밀도 분포의 해석 결과를 나타내는 개략도이다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 자심 및 비교예 1, 2에 따른 자심의 자기 흡인력의 저주파 영역에 있어서의 자기 흡인력을 나타내는 그래프이다.

우선, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 자심(1)을 사용한 전자석(100)에 대하여 설명한다.

전자석(100)은 자심(1) 및 코일(2)을 갖는다.

코일(2)은 도선을 복수회 권회함으로써, 원통형으로 형성되어 있다.

자심(1)은 코어 부재(50) 및 요크 부재(60)를 갖는다.

코어 부재(50)는 코일(2)의 내측에 배치되는 원기둥형 중실체인 코어부(11)와, 코어부(11)에 있어서의 축 방향(이하, 코어부(11)의 축 방향을 간단히 「축 방향」이라고 함)의 일단부에 접속되고 또한 축 방향에 있어서 코어부(11)와 대향하는 원기둥형 대향부(13)와, 대향부(13)의 외측 모서리(즉, 대향부(13)에 있어서의 코어부(11)의 직경 방향(이하, 코어부(11)의 직경 방향을 간단히 「직경 방향」이라고 함)의 단부)에 접속되고 또한 축 방향에 있어서 코어부(11)와 대향하지 않는 원통형 비대향부(14)를 포함한다. 비대향부(14)에는, 코일(2)의 도선이 관통 삽입되는 관통 구멍(30)이 축 방향을 따라서 마련되어 있다. 코일(2)의 도선은, 관통 구멍(30)을 통하여 자심(1)의 외측으로 인출되어 있다.

요크 부재(60)는 코일(2)의 외측에 배치되는 원통형 요크부(12)와, 요크부(12)에 있어서의 축 방향의 일단부에 접속되고 또한 당해 일단부로부터 축 방향으로 연장된 연장 돌출부(15)를 포함한다.

어부(11) 및 요크부(12)는, 축 방향에 있어서 코일(2)의 배치 영역과 겹친다. 대향부(13), 비대향부(14) 및 연장 돌출부(15)는 축 방향에 있어서 코일(2)의 배치 영역과 겹치지 않는다.

코어부(11)와 비대향부(14)가 이루는 코너부(20)는 코어부(11)의 축 둘레 전체에 있어서, 아르 형상으로 되어 있다. 또한, 요크 부재(60)에는, 코어 부재(50)의 비대향부(14)의 외측 모서리와 끼워 맞춰지는 환형 오목부(61)가 마련되어 있다.

적어도 코어 부재(50)는 일반 자성 재료보다도 자속 밀도가 높은 고자속 밀도 재료로 구성되어 있다. 요크 부재(60)는 일반 자성 재료로 구성되어 있다. 여기서, 일반 자성 재료란, 포화 자속 밀도가 2.0T(테슬라) 이하인 재료이며, 예를 들어 일반 구조용 압연 강재(SS400 등)나 규소강이다. 고자속 밀도 재료란, 포화 자속 밀도가 2.0T(테슬라)를 초과하는 재료이며, 예를 들어 Fe-Co계 합금, 순철, 질화철, 비스무트를 함유한 전자 강재 등이다. Fe-Co계 합금 중에서도, 특히 산화 알루미늄을 함유한 재료, Fe-49Co-2V, Fe₆₅Co₃₅는, 포화 자속 밀도가 높고, 고자속 밀도 재료로서 적합하다.

자심(1)은 코어 부재(50) 및 요크 부재(60) 각각을 제작한 후, 코어 부재(50) 및 요크 부재(60)를 압입이나 용접에 의해 일체로 조립한 것(구체적으로는, 코어 부재(50)의 비대향부(14)의 외측 모서리를 요크 부재(60)의 오목부(61)에 끼워 맞추고, 비대향부(14)의 외주면과 연장 돌출부(15)에 있어서의 축 방향의 일단부면 사이에 형성되는 구석부에 환형으로 용접부(90)를 마련함으로써, 코어 부재(50) 및 요크 부재(60)를 일체로 한 것)이다. 코어 부재(50)에 있어서의 대향부(13) 및 비대향부(14)를 구성하는 부분의 표면이면서, 축 방향에 있어서 코어부(11)와는 반대측의 표면(관통 구멍(30)이 개구된 표면)(51)에는, 용접부(90)가 마련되어 있지 않다.

자심(1)은 자기 흡인력을 작용시키는 상대재(200)에 대향하는 단부면(즉, 코어부(11)의 축 방향 타단부면 및 요크부(12)의 축 방향 타단부면)과 상대재(200)에 있어서의 자심(1)에 대향하는 표면의 축 방향의 간격이 균일해지도록 가공되어 있는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상대재(200)의 표면이 평탄하면 자심(1)의 단부면도 평탄으로 하고, 상대재(200)의 표면이 만곡 형상 또는 요철 형상이라면 자심(1)의 단부면도 상대재(200)의 표면에 따른 만곡 형상 또는 요철 형상으로 한다.

이러한 자심(1)을 포함하는 전자석(100)은 특히 저주파 영역(DC 내지 수백 Hz)에 있어서 높은 자기 흡인력이 얻어지는 것이며, 예를 들어 본원 발명자의 선원인 일본 특허 공개 제2014-102117호 공보에 기재된 원심식 회전 기계의 동적 특성 측정 장치에 있어서의 자력 발생기로서 사용할 수 있다. 당해 동적 특성 측정 장치의 자기 자력 발생기로서 전자석(100)을 사용함으로써 로터의 동적 특성을 고정밀도로 측정하는 것이 가능하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 코어부(11) 전체가 고자속 밀도 재료로 구성되어 있다. 후에 실시예로 나타내는 바와 같이, 코어부(11)는 저주파 영역에 있어서, 자속 밀도가 국소적으로 높아지고, 자기 포화되기 쉽다. 본 실시 형태에 따르면, 코어부(11) 전체를 고자속 밀도 재료로 구성함으로써, 사이즈를 크게 하지 않고 저주파 영역에 있어서의 자기 흡인력을 향상시킬 수 있다.

요크부(12)는 일반 자성 재료로 구성되어 있다. 후에 실시예로 나타내는 바와 같이, 코어부(11)는 저주파 영역에 있어서, 자속 밀도가 국소적으로 높아지고, 자기 포화되기 쉬운 데 반해, 요크부(12)는 저주파 영역에 있어서, 자속 밀도가 높아지지 않고, 자기 포화되기 어렵다. 상기 구성에 의하면, 요크부(12)도 고자속 밀도 재료로 구성되는 경우에 비해, 고자속 밀도 재료의 사용량을 저감시킬 수 있어, 저비용화가 가능하다. 또한, 수율이 좋은 코어부(11)에 고자속 밀도 재료를 사용하고, 수율이 나쁜 요크부(12)에 일반 자성 재료를 사용함으로써, 고자속 밀도 재료의 수율을 개선할 수 있다.

고자속 밀도 재료는, Fe-Co계 합금이어도 된다. 이 경우, 고자속 밀도 재료로서, 연자성체 중에서도 포화 자속 밀도가 높은 Fe-Co계 합금을 사용함으로써 저주파 영역에 있어서, 보다 높은 자속 밀도가 얻어지고, 자기 흡인력을 보다 한층 향상시킬 수 있다.

코어부(11)와 비대향부(14)가 이루는 코너부(20)가 아르 형상이다. 후에 실시예로 나타내는 바와 같이, 코너부(20)가 직각 형상이면, 코너부(20)에 자속이 집중되고, 코너부(20)에 있어서 자속 밀도가 국소적으로 높아져서 자기 포화되기 쉽다. 상기 구성에 의하면, 코너부(20)가 아르 형상인 것에 의해, 코너부(20)로의 자속의 집중을 억제하고, 저주파 영역에 있어서의 자기 흡인력을 보다 한층 향상시킬 수 있다. 또한, 이러한 코너부(20)의 형상에 의한 효과는, 코너부(20)를 구성하는 재료에 구애되지 않고(즉, 코너부(20)가 고자속 밀도 재료로 구성 되어 있는 경우 및 코너부(20)가 일반 자성 재료로 구성되어 있는 경우 중 어떤 경우에 있어서도) 얻을 수 있다.

대향부(13)가 고자속 밀도 재료로 구성되어 있다. 후에 실시예로 나타내는 바와 같이, 대향부(13)는 저주파 영역에 있어서, 자속 밀도가 국소적으로 높아지고, 자기 포화되기 쉽다. 상기 구성에 의하면, 코어부(11)뿐만 아니라 대향부(13)를 고자속 밀도 재료로 구성함으로써, 저주파 영역에 있어서, 보다 높은 자속 밀도가 얻어지고, 자기 흡인력을 보다 한층 향상시킬 수 있다.

비대향부(14)에 있어서 적어도 대향부(13)에 접속되는 내측 부분(본 실시 형태에서는, 비대향부(14) 전체)이 고자속 밀도 재료로 구성되어 있다. 후에 실시예로 나타내는 바와 같이, 비대향부(14)의 내측 부분은, 저주파 영역에 있어서, 자속 밀도가 국소적으로 높아지고, 자기 포화되기 쉽다. 상기 구성에 의하면, 코어부(11) 뿐만 아니라, 대향부(13)와, 비대향부(14)에 있어서 적어도 내측 부분을 고자속 밀도 재료로 구성함으로써, 저주파 영역에 있어서, 보다 높은 자속 밀도가 얻어지고, 자기 흡인력을 보다 한층 향상시킬 수 있다.

코일(2)의 도선이 관통 삽입되는 관통 구멍(30)이 개구된 표면(51)에, 용접부(90)가 마련되어 있지 않다. 이 경우, 용접시에 관통 구멍(30)에 용탕이 유입되는 것이 방지되어, 용탕에 의해 도선의 피복이나 도선 본체가 파손되는 문제나 관통 구멍(30)이 막히는 문제를 방지할 수 있다.

요크 부재(60)가 코어 부재(50)와 끼워 맞춰지는 오목부(61)를 갖는다. 이 경우, 요크 부재(60)와 코어 부재(50)의 조립 위치의 변동이나 열 변형에 의한 축 방향 및 직경 방향의 어긋남을 방지할 수 있다. 나아가서는, 코어부(11)가 소정 위치로부터 직경 방향으로 어긋나거나 축 방향에 대하여 기울거나 하는 것이 억제되는 점에서, 코일(2)의 배치 스페이스를 확실하게 확보할 수 있고, 조립 불량을 방지할 수 있다. 또한, 코어부(11)가 축 방향에 대하여 기울면, 코어부(11)와 요크부(12) 사이의 직경 방향의 간격이 축 방향에 있어서 불균일해져, 자기 흡인력이 저하되어 버리지만, 상기 구성에 의하면 당해 문제를 억제할 수 있다. 게다가, 요크 부재(60)와 코어 부재(50) 사이의 간극을 없앰으로써, 자속을 통과하기 쉽고, 자기 흡인력을 보다 한층 향상시킬 수 있다.

코어부(11)는 중실체이다. 이 경우, 코어부(11)가 중실체가 아닌(즉, 공동을 갖음) 경우에 비해, 보다 높은 자속 밀도가 얻어지고, 자기 흡인력을 보다 한층 향상시킬 수 있다.

이어서, 도 3을 참조하여, 본 발명의 제2 실시 형태에 대하여 설명한다.

제2 실시 형태에 따른 자심(1)은 코너부(20)가 아르 형상이 아니라 모따기 형상으로 되어 있는 점, 요크 부재(60)가 요크부(12)만을 포함하고 연장 돌출부(15)를 포함하지 않는 점, 요크 부재(60)에 오목부(61)가 마련되어 있지 않은 점, 용접부(90)가 비대향부(14)의 외주면과 연장 돌출부(15)에 있어서의 축 방향의 일단부면 사이에 형성되는 구석부가 아니라 비대향부(14)의 외주면과 요크부(12)에 있어서의 축 방향의 일단부면 사이에 형성되는 구석부에 마련되어 있는 점을 제외하고, 제1 실시 형태에 따른 자심(1)과 동일한 구성이다.

제2 실시 형태에 따르면, 제1 실시 형태와 마찬가지의 구성에 의한 마찬가지의 효과에 더하여, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.

제2 실시 형태에서는, 코어부(11)와 비대향부(14)가 이루는 코너부(20)가 모따기 형상이다. 후에 실시예로 나타내는 바와 같이, 코너부(20)가 직각 형상이면, 코너부(20)에 자속이 집중되고, 코너부(20)에 있어서 자속 밀도가 국소적으로 높아져서 자기 포화되기 쉽다. 상기 구성에 의하면, 코너부(20)가 모따기 형상인 것에 의해, 코너부(20)로의 자속의 집중을 억제하고, 저주파 영역에 있어서의 자기 흡인력을 보다 한층 향상시킬 수 있다. 또한, 이러한 코너부(20)의 형상에 의한 효과는, 코너부(20)을 구성하는 재료에 구애되지 않고(즉, 코너부(20)가 고자속 밀도 재료로 구성되어 있는 경우 및 코너부(20)가 일반 자성 재료로 구성되어 있는 경우 중 어떤 경우에 있어서도) 얻을 수 있다.

이어서, 도 4를 참조하여, 본 발명의 제3 실시 형태에 대하여 설명한다.

제3 실시 형태에 따른 자심(1)은 코너부(20)가 직각 형상인 점, 코어 부재(50)에 있어서의 대향부(13) 및 비대향부(14)를 구성하는 부분의 외경이 요크 부재(60)의 외경과 동일한(즉, 비대향부(14)의 외주면과 요크부(12)의 외주면이 직경 방향에 있어서 겹쳐 있음) 점, 용접부(90)가 비대향부(14)의 외주면과 요크부(12)에 있어서의 축 방향의 일단부면 사이에 형성되는 구석부가 아니라 비대향부(14)의 외주면과 요크부(12)의 외주면의 경계부에 마련되어 있는 점을 제외하고, 제2 실시 형태에 따른 자심(1)과 동일한 구성이다.

제3 실시 형태에 따르면, 제2 실시 형태와 마찬가지의 구성에 의한 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

이어서, 도 5를 참조하여, 본 발명의 제4 실시 형태에 대하여 설명한다.

제4 실시 형태에 따른 자심(1)은 코어 부재(50)에 있어서의 대향부(13) 및 비대향부(14)를 구성하는 부분의 외경이 요크 부재(60)의 외경보다도 큰(즉, 비대향부(14)의 외주면이 요크부(12)의 외주면보다도 직경 방향에 있어서 외측에 있음) 점, 용접부(90)가 비대향부(14)의 외주면과 요크부(12)의 외주면의 경계부가 아니라 비대향부(14)에 있어서의 축 방향의 타단부면과 요크부(12)의 외주면 사이에 형성되는 구석부에 마련되어 있는 점을 제외하고, 제3 실시 형태에 따른 자심(1)과 동일한 구성이다.

제4 실시 형태에 따르면, 제3 실시 형태와 마찬가지의 구성에 의한 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

이어서, 도 6을 참조하여, 본 발명의 제5 실시 형태에 대하여 설명한다.

제5 실시 형태에 따른 자심(1)은 코어 부재(50)가 코어부(11)와 대향부(13)를 포함하는 기둥형 부재이며 비대향부(14)을 포함하지 않는 점, 요크 부재(60)가 요크부(12)뿐만 아니라 연장 돌출부(15) 및 비대향부(14)를 포함하는 점을 제외하고, 제3 실시 형태에 따른 자심(1)과 동일한 구성이다. 또한, 도 6에는, 용접부(90) 및 관통 구멍(30)이 나타나 있지 않지만, 예를 들어 용접 이외의 방법(압입 등)으로 코어 부재(50) 및 요크 부재(60)가 일체로 조립되어도 되고, 또한, 관통 구멍(30)을 마련하지 않아도 된다. 제5 실시 형태에서는, 코어부(11)와 대향부(13)를 포함하는 기둥형 코어 부재(50)를 고자속 밀도 재료로 구성하고, 요크부(12) 및 비대향부(14)를 포함하는 바닥이 있는 원통형(저부에 코어 부재(50)의 대향부(13)가 끼워 맞춰지는 구멍이 형성됨) 요크 부재(60)를 일반 자성 재료로 구성하고 있다.

제5 실시 형태에 따르면, 제3 실시 형태와 마찬가지의 구성에 의한 마찬가지의 효과에 더하여, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.

제5 실시 형태에 따른 자심(1)은 코어부(11)와 대향부(13)를 포함하는 기둥형 부재인 코어 부재(50)를 갖는다. 이 경우, 심플한 형상(기둥형)의 코어 부재(50)를 고자속 밀도 재료로 구성함으로써, 자심(1)의 제조가 용이해진다. 또한, 비대향부(14)도 고자속 밀도 재료로 구성하는 경우에 비해, 고자속 밀도 재료의 사용량을 저감시킬 수 있어, 저비용화가 가능하다.

이어서, 도 7을 참조하여, 본 발명의 제6 실시 형태에 대하여 설명한다.

제6 실시 형태에 따른 자심(1)은 코어 부재(50)가 코어부(11)와 대향부(13)를 포함하는 기둥형 부재가 아니라 코어부(11)와 대향부(13)와 비대향부(14)의 일부(비대향부(14)에 있어서 대향부(13)에 접속되는 내측 부분(14a))를 포함하는 점, 요크 부재(60)가 요크부(12)와 비대향부(14) 전체를 포함하는 것이 아니라 요크부(12)와 비대향부(14)의 일부(비대향부(14)에 있어서 내측 부분(14a)보다도 코일(2)의 외측에 배치되는 외측 부분(14b))를 포함하는 점을 제외하고, 제5 실시 형태에 따른 자심(1)과 동일한 구성이다. 제6 실시 형태에서는, 비대향부(14)가 코어 부재(50)에 포함되는 내측 부분(14a)과 요크 부재(60)에 포함되는 외측 부분(14b)으로 분할되어 있고, 내측 부분(14a)을 고자속 밀도 재료로 구성하고, 외측 부분(14b)을 일반 자성 재료로 구성하고 있다.

제6 실시 형태에 따르면, 제5 실시 형태와 마찬가지의 구성에 의한 마찬가지의 효과에 더하여, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.

제6 실시 형태에서는, 비대향부(14)가 대향부(13)에 접속되는 내측 부분(14a)과, 내측 부분(14a)보다도 코일(2)의 외측에 배치되는 외측 부분(14b)을 갖고, 내측 부분(14a)이 고자속 밀도 재료로 구성되어 있고, 외측 부분(14b)이 일반 자성 재료로 구성되어 있다. 이 경우, 비대향부(14)에 있어서 내측 부분(14a) 및 외측 부분(14b) 양쪽을 고자속 밀도 재료로 구성하는 경우에 비해, 고자속 밀도 재료의 사용량을 저감시킬 수 있어, 저비용화가 가능하다.

이어서, 도 8을 참조하여, 본 발명의 제7 실시 형태에 대하여 설명한다.

제7 실시 형태에 따른 자심(1)은 코어 부재(50)가 코어부(11)와 대향부(13)를 포함하는 기둥형 부재가 아니라 코어부(11)와 대향부(13)와 비대향부(14)를 포함하는 점, 요크 부재(60)가 요크부(12)와 비대향부(14)를 포함하는 것이 아니라 요크부(12)와 연장 돌출부(15)를 포함하는 점을 제외하고, 제5 실시 형태에 따른 자심(1)과 동일한 구성이다.

제7 실시 형태에 따르면, 제5 실시 형태와 마찬가지의 구성에 의한 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

이어서, 도 9 및 도 10을 참조하여, 본 발명의 제8 실시 형태에 대하여 설명한다.

제8 실시 형태에 따른 자심(1)은 연장 돌출부(15)가 더욱 축 방향으로 연장되고, 연장 돌출부(15)의 선단으로부터 직경 방향 내측으로 돌출된 환형 걸림부(16)가 마련되어 있는 점, 요크 부재(60)의 오목부(요크부(12) 및 연장 돌출부(15)를 포함하는 원통부와 걸림부(16)로 형성되는 오목부)(62)에 코어 부재(50)의 비대향부(14)의 외측 모서리가 끼워 맞춰져 있는 점, 관통 구멍(30)이 요크 부재(60)의 걸림부(16)와 코어 부재(50)의 비대향부(14)에 축 방향을 따라서 마련되어 있는 점을 제외하고, 제7 실시 형태에 따른 자심(1)과 동일한 구성이다. 제8 실시 형태에서는, 코어 부재(50)의 표면(51)과 요크 부재(60)의 걸림부(16)의 내주 측단부면 사이에 형성되는 구석부에, 환형 용접부(90)가 마련되어 있다. 요크 부재(60)의 표면(축 방향에 있어서 요크부(12)와는 반대측의 표면(관통 구멍(30)이 개구된 표면))(65)에는, 용접부(90)가 마련되어 있지 않다.

제8 실시 형태에 따르면, 제7 실시 형태와 마찬가지의 구성에 의한 마찬가지의 효과에 더하여, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.

제8 실시 형태에서는, 코일(2)의 도선이 관통 삽입되는 관통 구멍(30)이 개구된 표면(65)에, 용접부(90)가 마련되어 있지 않다. 이 경우, 용접시에 관통 구멍(30)에 용탕이 유입되는 것이 방지되어, 용탕에 의해 도선의 피복이나 도선 본체가 파손되는 문제나 관통 구멍(30)이 막히는 문제를 방지할 수 있다.

또한, 제8 실시 형태에서는, 요크 부재(60)가 코어 부재(50)와 끼워 맞춰지는 오목부(62)를 갖는다. 이 경우, 요크 부재(60)와 코어 부재(50)의 조립 위치의 변동이나 열 변형에 의한 축 방향 및 직경 방향의 어긋남을 방지할 수 있다. 나아가서는, 코어부(11)가 소정 위치로부터 직경 방향으로 어긋나거나 축 방향에 대하여 기울거나 하는 것이 억제되는 점에서, 코일(2)의 배치 스페이스를 확실하게 확보할 수 있고, 조립 불량을 방지할 수 있다. 또한, 코어부(11)가 축 방향에 대하여 기울면, 코어부(11)와 요크부(12) 사이의 직경 방향의 간격이 축 방향에 있어서 불균일해져, 자기 흡인력이 저하되어 버리지만, 상기 구성에 의하면 당해 문제를 억제할 수 있다. 나아가, 요크 부재(60)와 코어 부재(50) 사이의 간극을 없앰으로써, 자속을 통과하기 쉽게 되어, 자기 흡인력을 더 한층 향상시킬 수 있다.

또한, 제8 실시 형태에서는, 요크 부재(60)가 코어 부재(50)를 거는 걸림부(16)를 갖는다. 걸림부(16)는 코어 부재(50)의 적어도 일부(비대향부(14))의 축 방향의 외측(도 9에 있어서 상측)에 배치되어 있다. 예를 들어 상대재(200)에 대하여 축 방향의 외측(자심(1)이 배치된 공간)이 대기압 등의 저압·반대측(상대재(200)가 배치된 공간)이 고압의 환경 하에서, 걸림부(16)가 마련되어 있지 않고, 요크 부재(60)와 코어 부재(50)가 서로 용접에 의해 고정되어 있을 뿐인 경우, 코어 부재(50)가 축 방향의 외측(도 9에 있어서 상측)으로 이동하려고 하는 힘이 용접부(90)에 걸리고, 용접부(90)가 파단되어, 코어 부재(50)가 축 방향의 외측으로 빠져 나가는 문제가 발생할 수 있다. 이에 비해, 상기 구성에 의하면, 상기 힘을 걸림부(16)에서 받음으로써, 코어 부재(50)가 축 방향의 외측으로 빠져 나가는 문제를 효과적으로 방지할 수 있다.

이어서, 도 11을 참조하여, 본 발명의 제9 실시 형태에 대하여 설명한다.

제9 실시 형태에 따른 자심(1)은 관통 구멍(30)이 요크부(12)에 직경 방향을 따라서 마련되어 있는 점을 제외하고, 제8 실시 형태에 따른 자심(1)과 동일한 구성이다. 요크 부재(60)에 있어서의 요크부(12)의 표면(관통 구멍(30)이 개구된 표면)(66)에는, 용접부(90)가 마련되어 있지 않다.

이어서, 도 12를 참조하여, 본 발명의 제10 실시 형태에 대하여 설명한다.

제10 실시 형태에 따른 자심(1)은 비대향부(14)의 직경 방향의 길이가 짧고, 요크 부재(60)의 오목부(62)에 비대향부(14)의 외측 모서리가 끼워 맞춰지지 않는 점, 관통 구멍(30)이 비대향부(14)에 마련되지 않고 걸림부(16)에 축 방향을 따라서 마련되어 있는 점을 제외하고, 제8 실시 형태에 따른 자심(1)과 동일한 구성이다.

이어서, 도 13을 참조하여, 본 발명의 제11 실시 형태에 대하여 설명한다.

제11 실시 형태에 따른 자심(1)은 요크 부재(60)의 연장 돌출부(15)가 직경 방향 내측으로 돌출되어 있어, 요크 부재(60)의 오목부(연장 돌출부(15)와 걸림부(16)로 형성되는 환형 오목부)(63)에, 직경 방향의 길이가 짧은 비대향부(14)의 외측 모서리가 끼워 맞춰져 있는 점, 관통 구멍(30)이 비대향부(14)에 마련되지 않고 연장 돌출부(15)에 있어서의 요크부(12)보다도 직경 방향 내측으로 돌출된 부분에 축 방향을 따라서 마련되어 있는 점을 제외하고, 제8 실시 형태에 따른 자심(1)과 동일한 구성이다.

제9 내지 제11 실시 형태에 따르면, 제8 실시 형태와 마찬가지의 구성에 의한 마찬가지의 효과에 더하여, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.

제9 내지 제11 실시 형태에서는, 코일(2)의 도선이 관통 삽입되는 관통 구멍(30)이 요크 부재(60)에 마련되어 있고, 코어 부재(50)에 마련되어 있지 않다. 이 경우, 코어 부재(50)의 위치 결정 정밀도의 영향을 받지 않고 도선을 통과시킬 수 있다.

이어서, 도 14를 참조하여, 본 발명의 제12 실시 형태에 대하여 설명한다.

제12 실시 형태에 따른 자심(1)은 내측 부분(14a)과 외측 부분(14b)이 축 방향을 따른 면이 아니라 축 방향에 대하여 경사진 경사면(14x, 16x)에 있어서 접촉하고 있는 점, 관통 구멍(30)이 요크 부재(60)의 외측 부분(14b)에 축 방향을 따라서 마련되어 있는 점을 제외하고, 제6 실시 형태에 따른 자심(1)과 동일한 구성이다. 제12 실시 형태에서는, 외측 부분(14b)에 있어서의 직경 방향 내측의 선단이, 코어 부재(50)를 거는 걸림부(16)에 해당한다. 걸림부(16)는 코어 부재(50)의 적어도 일부(내측 부분(14a)에 있어서의 직경 방향 외측의 선단)의 축 방향의 외측(도 14에 있어서 상측)에 배치되어 있다. 걸림부(16)는 내측 부분(14a)에 있어서의 직경 방향 외측의 선단에 마련된 경사면(14x)과 접촉되는 경사면(16x)을 갖는다. 각 경사면(14x, 16x)은, 축 방향의 외측(도 14에 있어서 상측)으로 갈수록 직경 방향 내측을 향하도록 경사져 있다. 경사면(16x)은 코어 부재(50)와 끼워 맞춰지는 끼워 맞춤부에도 해당한다. 또한, 제12 실시 형태에서는, 코어 부재(50)의 표면(51)과 요크 부재(60)의 표면(65) 사이(즉, 내측 부분(14a)과 외측 부분(14b) 사이)에, 환형으로 용접부(90)가 마련되어 있다.

제12 실시 형태에 따르면, 제6 실시 형태와 마찬가지의 구성에 의한 마찬가지의 효과에 더하여, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.

제12 실시 형태에서는, 코일(2)의 도선이 관통 삽입되는 관통 구멍(30)이 요크 부재(60)에 마련되어 있고, 코어 부재(50)에 마련되어 있지 않다. 이 경우, 코어 부재(50)의 위치 결정 정밀도의 영향을 받지 않고 도선을 통과시킬 수 있다.

또한, 제12 실시 형태에서는, 요크 부재(60)가 코어 부재(50)와 끼워 맞춰지는 끼워 맞춤부(경사면(16x))를 갖는다. 이 경우, 요크 부재(60)와 코어 부재(50)의 조립 위치의 변동이나 열 변형에 의한 축 방향 및 직경 방향의 어긋남을 방지할 수 있다. 나아가서는, 코어부(11)가 소정 위치로부터 직경 방향으로 어긋나거나 축 방향에 대하여 기울거나 하는 것이 억제되는 점에서, 코일(2)의 배치 스페이스를 확실하게 확보할 수 있고, 조립 불량을 방지할 수 있다. 또한, 코어부(11)가 축 방향에 대하여 기울면, 코어부(11)와 요크부(12) 사이의 직경 방향의 간격이 축 방향에 있어서 불균일해져, 자기 흡인력이 저하되어 버리지만, 상기 구성에 의하면 당해 문제를 억제할 수 있다. 나아가, 요크 부재(60)와 코어 부재(50) 사이의 간극을 없앰으로써, 자속을 통과하기 쉽게 하고, 자기 흡인력을 보다 한층 향상시킬 수 있다.

또한, 제12 실시 형태에서는, 요크 부재(60)가 코어 부재(50)를 거는 걸림부(16)를 갖는다. 걸림부(16)는 코어 부재(50)의 적어도 일부(내측 부분(14a)에 있어서의 직경 방향 외측의 선단)의 축 방향의 외측(도 14에 있어서 상측)에 배치되어 있다. 예를 들어 상대재(200)에 대하여 축 방향의 외측(자심(1)이 배치된 공간)이 대기압 등의 저압·반대측(상대재(200)가 배치된 공간)이 고압인 환경 하에서, 걸림부(16)가 마련되어 있지 않고, 요크 부재(60)와 코어 부재(50)가 서로 용접에 의해 고정되어 있을 뿐인 경우, 코어 부재(50)가 축 방향의 외측(도 14에 있어서 상측)으로 이동하려고 하는 힘이 용접부(90)에 걸리고, 용접부(90)가 파단되어, 코어 부재(50)가 축 방향의 외측으로 빠져 나가는 문제가 발생할 수 있다. 이에 비해, 상기 구성에 의하면, 상기 힘을 걸림부(16)에서 받음으로써, 코어 부재(50)가 축 방향의 외측으로 빠져 나가는 문제를 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 코어 부재(50)의 적어도 일부(내측 부분(14a)에 있어서의 직경 방향 외측의 선단)가 축 방향에 대하여 경사진 경사면(14x)을 갖고, 걸림부(16)가 경사면(14x)과 접촉되도록 축 방향에 대하여 경사진 경사면(16x)을 갖는다. 이 경우, 경사면(14x, 16x)끼리의 접촉에 의해 걸림을 실현함으로써, 축 방향에 있어서 걸림부(16)가 코어 부재(50)로부터 돌출되지 않도록 할 수 있고, 축 방향에 있어서의 자심(1)의 사이즈의 대형화를 회피할 수 있다.

이어서, 도 15를 참조하여, 본 발명의 제13 실시 형태에 대하여 설명한다.

제13 실시 형태에 따른 자심(1)은 관통 구멍(30)이 요크부(12)에 직경 방향을 따라서 마련되어 있는 점을 제외하고, 제12 실시 형태에 따른 자심(1)과 동일한 구성이다. 요크 부재(60)에 있어서의 요크부(12)의 표면(관통 구멍(30)이 개구된 표면)(66)에는, 용접부(90)가 마련되어 있지 않다.

제13 실시 형태에 따르면, 제12 실시 형태와 마찬가지의 구성에 의한 마찬가지의 효과에 더하여, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.

제13 실시 형태에서는, 코일(2)의 도선이 관통 삽입되는 관통 구멍(30)이 요크 부재(60)에 마련되어 있고, 코어 부재(50)에 마련되어 있지 않다. 이 경우, 코어 부재(50)의 위치 결정 정밀도의 영향을 받지 않고 도선을 통과시킬 수 있다.

실시예

계속해서, 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명한다.

도 16 및 도 17은, 본 발명의 비교예 및 실시예에 따른 자심을 사용한 전자석에 있어서, 코일에 동일한 전류(저주파 영역(DC 내지 수백 Hz)의 전류)를 인가한 경우의 자속 밀도 분포의 해석 결과를 나타낸다.

도 16의 비교예는, 제5 내지 제7 실시 형태(도 6 내지 도 8 참조)와 마찬가지인 형상의 자심(1)에 있어서, 각 부(코어부(11), 요크부(12), 대향부(13), 비대향부(14) 등)를 모두 일반 자성 재료로 구성한 것이다.

도 17의 실시예는, 제5 내지 제7 실시 형태(도 6 내지 도 8 참조)와 마찬가지인 형상의 자심(1)에 있어서, 각 부(코어부(11), 요크부(12), 대향부(13), 비대향부(14) 등)를 모두 고자속 밀도 재료로 구성한 것이다.

도 16의 비교예에서는, 코어부(11)에 있어서, 일정한 자속 밀도보다도 상승하지 않는 영역이 존재하는 것을 알 수 있다. 즉, 코어부(11)는 일반 자성 재료로 구성되어 있는 경우, 저주파 영역에 있어서, 자속 밀도가 국소적으로 높아지고, 자기 포화되기 쉽고, 높은 자속 밀도(즉, 높은 자기 흡인력)이 얻어지지 않는다.

도 17의 실시예에서는, 코어부(11)에 있어서, 도 16의 비교예에 비해, 높은 자속 밀도가 얻어지는 것을 알 수 있다. 즉, 코어부(11)는, 전체를 고자속 밀도 재료로 구성함으로써, 저주파 영역에 있어서, 높은 자속 밀도가 얻어지고, 자기 흡인력을 향상시킬 수 있다.

또한, 도 16 및 도 17의 예에서는, 코일(2)의 내측과 외측에서의 자심(1)의 단면적(즉, 축 방향과 직교하는 면에 있어서의 코어부(11)의 단면적 및 요크부(12)의 단면적)을 동등하게 하고 있다. 코일(2)의 내측과 외측에서의 자심(1)의 단면적이 동일하면, 자속 밀도가 균일해져야 하지만, 해석에 의해, 코어부(11)에 있어서 국소적으로 자속 밀도가 높아지는 것을 알았다.

도 18은, 본 발명의 실시예에 따른 자심 및 비교예 1, 2에 따른 자심의 자기 흡인력의 저주파 영역에 있어서의 자기 흡인력을 나타낸다.

도 18의 비교예 1은, 도 16의 비교예와 마찬가지로, 제5 내지 제7 실시 형태(도 6 내지 도 8 참조)와 마찬가지 형상의 자심(1)에 있어서, 각 부(코어부(11), 요크부(12), 대향부(13), 비대향부(14) 등)를 모두 일반 자성 재료로 구성한 것이다.

도 18의 비교예 2는, 제5 내지 제7 실시 형태(도 6 내지 도 8 참조)와 마찬가지 형상의 자심(1)에 있어서, 코어부(11) 및 요크부(12) 각각에 있어서의 상대재(200)와 대향하는 단부 근방(즉, 코어부(11)의 축 방향 타단부 근방 및 요크부(12)의 축 방향 타단부 근방)을 고자속 밀도 재료로 구성하고, 그 이외의 부분을 일반 자성 재료로 구성한 것이다.

도 18의 실시예는, 도 17의 실시예와 마찬가지로, 제5 내지 제7 실시 형태(도 6 내지 도 8 참조)와 마찬가지인 형상의 자심(1)에 있어서, 각 부(코어부(11), 요크부(12), 대향부(13), 비대향부(14) 등)를 모두 고자속 밀도 재료로 구성한 것이다.

도 18로부터, 비교예 1보다도 비교예 2, 비교예 2보다도 실시예쪽이, 저주파 영역에 있어서 높은 자기 흡인력이 얻어지는 것을 알 수 있다. 비교예 2는, 비교예 1에 비해, 저주파 영역에 있어서의 자기 흡인력이 약간 향상되지만, 고자속 밀도 재료가 코어부(11)의 일부에 한정되기 때문에, 저주파 영역에 있어서의 자기 흡인력의 향상 효과는 한정적임을 알 수 있다.

이상, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 특허 청구 범위에 기재된 한에 있어서 다양한설계 변경이 가능한 것이다.

·코어부는, 원기둥형에 한정되지 않고, 각기둥형 등이어도 된다. 또한, 코어부는, 중실체가 아니어도 된다(즉, 공동을 가져도 된다).

·요크부는, 원통형에 한정되지 않고, 각통형 등이어도 된다.

·자심의 각 부(코어부, 요크부, 대향부, 비대향부 등)는 동일한 부재로 구성되어도 되고, 상이한 부재로 구성되어도 된다.

·코어부 전체가 고자속 밀도 재료로 구성되어 있는 한, 코어부 이외의 부분(요크부, 대향부, 비대향부 등)의 재료는 특별히 한정되지 않고, 상기 실시예와 같이 자심 전체가 고자속 밀도 재료로 구성되어도 된다.

·끼워 맞춤부는, 오목부에 한정되지 않고, 볼록부여도 된다.

·끼워 맞춤부는, 비대향부와 끼워 맞춰지는 것에 한정되지 않고, 코어 부재에 있어서의 어느 부분과 끼워 맞춰져도 된다.

·걸림부는, 비대향부를 거는 것에 한정되지 않고, 코어 부재에 있어서의 어느 부분을 걸어도 된다.

·본 발명에 따른 자심은, 원심식 회전 기계의 동적 특성 측정 장치에 있어서의 자력 발생기에 사용되는 것에 한정되지 않고, 임의의 전자석에 사용되어도 된다.

본 발명을 상세하게 또한 특정한 실시 양태를 참조하여 설명했지만, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하지 않고 다양한 변경이나 수정을 가할 수 있음은 당업자에게 있어서 명확하다.

본 출원은, 2016년 5월 20일 출원된 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제2016-101504호), 2016년 10월 11일 출원된 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제2016-200368호)에 기초하는 것이고, 그 내용은 여기에 참조로서 도입된다.

본 발명에 따르면, 전자석의 자심의 사이즈를 크게 하지 않고 자기 흡인력을 향상시킬 수 있다.

1: 자심
2: 코일
11: 코어부
12: 요크부
13: 대향부
14: 비대향부
14a: 내측 부분
14b: 외측 부분
14x: 경사면(제1 경사면)
16: 걸림부
16x: 경사면(제2 경사면, 끼워 맞춤부)
20: 코너부
30: 관통 구멍
50: 코어 부재
51: 표면
60: 요크 부재
61: 오목부(끼워 맞춤부)
62: 오목부(끼워 맞춤부)
63: 오목부(끼워 맞춤부)
65: 표면
66: 표면
90: 용접부
100: 전자석
200: 상대재

Claims

통형 코일 내측에 배치되고, 축 방향에 있어서 상기 코일의 배치 영역과 겹치는 기둥형 코어부와,
상기 코일의 외측에 배치되고, 상기 축 방향에 있어서 상기 코일의 배치 영역과 겹치는 통형 요크부를 구비하고,
적어도 상기 기둥형 코어부 전체가, 일반 자성 재료보다도 자속 밀도가 높은 고자속 밀도 재료로 구성되고,
상기 코어부를 구성하는 코어 부재의 적어도 일부가, 상기 축 방향에 대하여 경사진 제1 경사면을 갖고,
상기 요크부를 구성하는 요크 부재가, 상기 코어 부재를 거는 걸림부이며, 상기 코어 부재의 적어도 일부의 상기 축 방향의 외측에 배치된 걸림부를 갖고,
상기 걸림부가, 상기 제1 경사면과 접촉되도록 상기 축 방향에 대하여 경사진 제2 경사면을 갖는 것을 특징으로 하는, 자심.
코어 부재와 요크 부재를 구비하고,
상기 코어 부재는,
통형 코일 내측에 배치되고, 축 방향에 있어서 상기 코일의 배치 영역과 겹치는 기둥형이며, 일반 자성 재료보다도 자속 밀도가 높은 고자속 밀도 재료로 구성되어 있는 코어부와,
상기 코어부에 접속되고, 상기 축 방향에 있어서 상기 코일의 배치 영역과 겹치지 않고, 상기 축 방향에 있어서 상기 코어부와 대향하는 대향부와,
상기 대향부에 접속되고, 상기 축 방향에 있어서 상기 코일의 배치 영역과 겹치지 않고, 상기 축 방향에 있어서 상기 코어부와 대향하지 않는 비대향부를 구비하고,
상기 요크 부재는,
상기 코일의 외측에 배치되고, 상기 축 방향에 있어서 상기 코일의 배치 영역과 겹치는 통형 요크부와,
상기 비대향부의 상기 축 방향의 외측에 배치되고, 상기 비대향부를 거는 걸림부를 구비하고,
상기 코어 부재의 표면과 상기 걸림부 내주측 단면과의 사이에 형성되는 구석부에, 용접부가 설치되는 것을 특징으로 하는, 자심.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 고자속 밀도 재료가 Fe-Co계 합금인 것을 특징으로 하는, 자심.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 요크부가, 일반 자성 재료로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 자심.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 코어부에 접속되고, 상기 축 방향에 있어서 상기 코일의 배치 영역과 겹치지 않고, 상기 축 방향에 있어서 상기 코어부와 대향하는 대향부와,
상기 대향부에 접속되고, 상기 축 방향에 있어서 상기 코일의 배치 영역과 겹치지 않고, 상기 축 방향에 있어서 상기 코어부와 대향하지 않는 비대향부를 구비하고,
상기 코어부와 상기 비대향부가 이루는 코너부가 아르 형상인 것을 특징으로 하는, 자심.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 코어부에 접속되고, 상기 축 방향에 있어서 상기 코일의 배치 영역과 겹치지 않고, 상기 축 방향에 있어서 상기 코어부와 대향하는 대향부와,
상기 대향부에 접속되고, 상기 축 방향에 있어서 상기 코일의 배치 영역과 겹치지 않고, 상기 축 방향에 있어서 상기 코어부와 대향하지 않는 비대향부를 구비하고,
상기 코어부와 상기 비대향부가 이루는 코너부가 모따기 형상인 것을 특징으로 하는, 자심.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 코어부에 접속되고, 상기 축 방향에 있어서 상기 코일의 배치 영역과 겹치지 않고, 상기 축 방향에 있어서 상기 코어부와 대향하는 대향부를 구비하고,
상기 대향부가, 일반 자성 재료보다도 자속 밀도가 높은 고자속 밀도 재료로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 자심.
제7항에 있어서,
상기 코어 부재가, 상기 코어부와 상기 대향부를 포함하는 기둥형 부재인 것을 특징으로 하는, 자심.
제7항에 있어서,
상기 대향부에 접속되고, 상기 축 방향에 있어서 상기 코일의 배치 영역과 겹치지 않고, 상기 축 방향에 있어서 상기 코어부와 대향하지 않는 비대향부를 구비하고,
상기 비대향부에 있어서 적어도 상기 대향부에 접속되는 내측 부분이 상기 고자속 밀도 재료로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 자심.
제9항에 있어서,
상기 비대향부는, 상기 대향부에 접속되는 상기 내측 부분과, 상기 내측 부분보다도 상기 코일의 외측에 배치되는 외측 부분을 갖고, 상기 내측 부분이 상기 고자속 밀도 재료로 구성되어 있고, 상기 외측 부분이 상기 일반 자성 재료로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 자심.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 코일의 도선이 관통 삽입되는 관통 구멍이 개구된 표면에, 용접부가 마련되지 않은 것을 특징으로 하는, 자심.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 코일의 도선이 관통 삽입되는 관통 구멍이, 상기 요크 부재에 마련되어 있고, 상기 코어 부재에 마련되지 않은 것을 특징으로 하는, 자심.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 요크 부재가, 상기 코어 부재와 끼워 맞춰지는 끼워 맞춤부를 갖는 것을 특징으로 하는, 자심.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 코어부가 중실체인 것을 특징으로 하는, 자심.
삭제