KR20190025030A

KR20190025030A - 전자석

Info

Publication number: KR20190025030A
Application number: KR1020197005158A
Authority: KR
Inventors: 게이지 하라마키; 다카시 와타나베
Original assignee: 니폰마그네틱스 가부시키가이샤
Priority date: 2017-06-23
Filing date: 2018-06-22
Publication date: 2019-03-08
Also published as: WO2018235940A1; KR101999825B1; CN109844874B; JP2019009272A; JP6502423B2; CN109844874A

Abstract

본 발명은 코일의 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 전자석을 제공한다. 본 발명의 전자석은 도선을 도넛 형상으로 복수회 권취하여 일체화한 코일(21)을, 스페이서(22)를 개재하여 상하 방향으로 복수 적층하여 이루어진 코일 적층체(20)와, 이 코일 적층체를 수용하는 도넛 형상의 코일 수용부를 갖는 코일 케이스(30)와, 이 코일 케이스에 마련한 냉매액 입구(31e)로부터 냉매액을 도입하고, 그 냉매액을 코일 케이스(30)에 마련한 냉매액 출구(31f)로부터 배출하고, 그 냉매액을 냉각 후 다시 냉매액 입구(31e)로부터 도입하는 냉매액 순환 냉각 기구를 구비하고, 냉매액 입구(31e)로부터 도입된 냉매액이 코일 적층체(20)의 외주면을 따라 흐르는 것을 억제하는 제1 정류판(41)과, 냉매액이 코일 적층체(20)의 상면을 따라 흐르는 것을 억제하는 제2 정류판(42)과, 냉매액이 코일 적층체(20)의 중심부로부터 솟아오르는 것을 억제하는 제3 정류판(43)을 마련한 것이다.

Description

전자석

본 발명은 전자석에 관한 것으로, 특히 그 냉각 구조에 관한 것이다.

전자석을 이용한 기기는 그 용도에 관계 없이, 코일을 구성하는 도선에 전류를 흘리는 구조상, 발열량은 대체로 체적에 비례하여 치수비의 3승으로 증대되는 한편, 상면적은 치수비의 2승 밖에 증대되지 않으므로, 상면을 방열면으로 하면, 냉각 효율이 악화된다. 따라서 종래로부터, 상면 이외에 방열 면적을 늘리기 위해 도선(코일)을 분할하고, 그 주변에 냉매를 흘리는 구조(특허 문헌 1)나, 냉매를 흘리는 것이 가능한 중공 도선과 중실 도선을 조합한 구조(특허 문헌 2)가 제안되어 있다.

여기서, 발열체로부터 냉매로의 열전달 용이성을 나타내는 열전달 계수는, 냉매의 종류와 유속에 따라 크게 변화한다. 냉매로서 기체를 선택한 경우, 흐르고 있는 공기에서는, 10~250 kcal/(m²·h·℃) 정도이다. 또한, 흐르고 있는 오일에서 50~1500 kcal/(m²·h·℃) 정도, 흐르고 있는 물에서 250~5000 kcal/(m²·h·℃) 정도이다. 즉, 냉매로서는 기체보다 액체를 이용하는 것이 냉각 효율이 좋다. 이로부터, 전자석의 코일을 냉각하는 냉매로는, 액체 냉매(냉매액)를 이용하는 것이 일반적이고, 특히 코일의 절연성 확보 측면에서 절연유가 많이 이용되고 있다.

그러나, 상기 특허 문헌 1의 구조에 있어서 냉매로서 냉매액을 이용하면, 상기 특허 문헌 1의 구조에서는, 코일이 분할되고, 코일 외주에 냉매액 통로가 마련되어 있지만, 순환 수단이 강제 순환이든 자연 순환이든, 이러한 구조에서는, 냉매액이 흐르기 쉬운 장소와 흐르기 어려운 장소가 발생하고, 냉각 불균형이 생겨 냉각 효율이 저하되는 문제점이 있다. 또한, 상기 특허 문헌 2의 구조의 경우, 중공 코일 도선 내의 냉매만 강제 순환되고 있으므로, 중공 코일 도선은 잘 냉각되나, 중공 코일 도선의 외측인 코일 수용 공간은 강제 순환되지 않고, 이 경우도, 냉각 불균형이 발생하여 냉각 효율이 저하되는 문제점이 있다.

[특허문헌 1] 일본특허공개 소52－57654호 공보 [특허문헌 2] 일본특허공개 평6－286970호 공보

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 코일의 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 전자석을 제공하는 것에 있다.

이 과제를 해결하기 위해 본 발명자들은, 코일을 상하 방향으로 복수 적층한 코일 적층체를 구비하는 종래의 전자석에 있어서, 냉매액에 의한 코일 적층체의 냉각 상태에 대해 상세하게 조사한 바, 가장 열이 머무르기 쉬운 코일간을 흐르는 냉매액의 유량이 예상 이상으로 적고, 결과적으로 냉각 불균형이 발생하여 냉각 효율이 저하되어 있음이 판명되었다. 따라서 본 발명자들은 냉매액이 코일 사이를 통과하기 쉬운 구조를 지향하여, 본 발명에 이르렀다.

즉, 본 발명의 일 관점에 의하면 다음의 전자석이 제공된다.

“도선을 도넛 형상으로 복수회 권취하여 일체화한 코일을, 스페이서를 개재하여 상하 방향으로 복수 적층하여 이루어진 코일 적층체와,

이 코일 적층체를 수용하는 도넛 형상의 코일 수용부를 갖는 코일 케이스와,

이 코일 케이스에 마련한 냉매액 입구로부터 냉매액을 도입하고, 그 냉매액을 상기 코일 케이스에 마련한 냉매액 출구로부터 배출하고, 그 냉매액을 냉각한 후 다시 상기 냉매액 입구로부터 도입하는 냉매액 순환 냉각 기구를 구비하는 전자석에 있어서,

상기 냉매액 입구로부터 도입된 냉매액이 상기 코일 적층체의 외주면을 따라 흐르는 것을 억제하는 제1 정류판과,

상기 냉매액이 상기 코일 적층체의 상면을 따라 흐르는 것을 억제하는 제2 정류판과,

상기 냉매액이 상기 코일 적층체의 중심부로부터 솟아오르는 것을 억제하는 제3 정류판이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 전자석.”

본 발명에 의하면, 상기 제1~3의 정류판을 마련함으로써, 냉매액이 가장 열이 머무르기 쉬운 코일 사이를 용이하게 통과하여 냉각 효율이 향상된다.

또한, 냉각 효율이 향상됨으로써, 일정한 인가 전압 하에서는 전류값의 저하를 억제할 수 있고, 그 결과, 전자석의 자속 밀도를 높게 유지할 수 있다. 즉, 냉각 효율이 향상됨으로써, 전자석(코일)의 단위 체적당 발열량을 높일 수 있으므로, 고자속 밀도화나 소형화가 가능해진다.

또한, 냉각 효율이 향상됨으로써, 히트 스폿을 없앨 수 있어, 절연유 등의 냉매액의 열화를 억제함과 더불어, 냉매액의 열화에 의한 슬러지의 발생이나 절연 저항의 저하를 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태인 전자석의 주요부를 나타내는 도면으로, (a)는 사시도, (b)는 A－A 방향에서 본 도면, (c)는 B－B 방향에서 본 도면이다.
도 2는 도 1의 전자석이 구비하는 코일 적층체를 나타내는 도면으로, (a)는 사시도, (b)는 냉매액 입구측에서 본 도면이다.
도 3은 도 1의 전자석이 구비하는 코일 케이스의 케이스 본체를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 2의 코일 적층체를 도 3의 케이스 본체에 수용한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 5는 정류판을 마련하지 않은 경우의 냉매액의 흐름을 나타내는 이미지도이다.
도 6은 제1 정류판과 제4 정류판을 마련한 경우의 냉매액의 흐름을 나타내는 이미지도이다.
도 7은 도 6에서 제2 정류판을 더 마련한 경우의 냉매액의 흐름을 나타내는 이미지도이다.
도 8은 도 7에서 제3 정류판을 더 마련한 경우의 냉매액의 흐름을 나타내는 이미지도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 형태인 전자석의 주요부를 나타내는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 형태인 전자석의 주요부를 나타내는 사시도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 형태인 전자석의 주요부를 나타내는 사시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 형태인 전자석을 구비하는 전자(電磁) 분리기의 구성을 나타내는 개략 단면도이다.

도 1에, 본 발명의 일 실시 형태인 전자석(10)의 주요부를 나타내고 있고, (b)는 A－A 방향에서 본 도면, (c)는 B－B 방향에서 본 도면이다. 도 2에는, 전자석(10)이 구비하는 코일 적층체(20)를 나타내고 있고, (a)는 사시도, (b)는 냉매액 입구측에서 본 도면이다. 도 3에는, 전자석(10)이 구비하는 코일 케이스(30)의 케이스 본체(31)를 나타내고 있고, 도 4에는, 코일 적층체(20)를 케이스 본체(31)에 수용한 상태를 나타내고 있다.

도 1에 도시한 전자석(10)은 코일 적층체(20)와, 이 코일 적층체(20)를 수용하는 코일 케이스(30)를 구비한다.

코일 적층체(20)는 도 2에 도시된 바와 같이, 동선이나 알루미늄선 등의 도선을 도넛 형상으로 복수회 권취하여 일체화한 코일(21)을, 스페이서(22)를 개재하여 상하 방향으로 복수(본 실시 형태에서는 3장) 적층하고, 이것을 상하 누름판(23a, 23b) 사이에 두고, 이들 상하 누름판(23a, 23b)을 볼트(24)로 체결함으로써, 일체로 한 것이다. 또한, 본 실시 형태에서 각 코일은 전기적으로 직렬 접속되어 있지만, 병렬로 접속할 수도 있다.

이 코일 적층체(20)를 수용하는 코일 케이스(30)는 케이스 본체(31)와 상부 덮개(32)를 구비한다. 케이스 본체(31)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 외통부(31a), 내통부(31b), 및 바닥부(31c)를 가지며, 이들 외통부(31a), 내통부(31b), 및 바닥부(31c)에 의해, 코일 적층체(20)를 수용하는 도넛 형상의 코일 수용부(31d)가 형성되어 있다. 이 코일 수용부(31d)에 코일 적층체(20)를 수용한 후(도 4 참조), 상부 덮개(32)를 씌움으로써, 코일 적층체(20)가 코일 케이스(30)에 수용된다(도 1 참조). 또한, 도시를 생략하였지만, 코일 적층체(20)는 케이스 본체(31)의 외통부(31a) 내주면에 대해 볼트 등의 고정 수단에 의해 위치 결정 고정되어 있다.

코일 케이스(30)의 케이스 본체(31)에는, 냉매액 입구(31e)와 냉매액 출구(31f)가 마련되어 있다. 이 냉매액 입구(31e)와 냉매액 출구(31f)에는, 후술하는 냉매액 순환 냉각 기구(50)(도 12 참조)가 접속된다. 즉, 이 냉매액 순환 냉각 기구(50)는 냉매액 입구(31e)로부터 코일 케이스(30) 내에 냉매액을 도입하고, 그 냉매액을 냉매액 출구(31f)로부터 배출하고, 그 냉매액을 냉각한 후 다시 냉매액 입구(31f)로부터 도입한다. 이에 따라, 코일 케이스(30)에 수용된 코일 적층체(20)(각 코일(21))가 냉매액에 의해 냉각된다. 또한, 냉매액은 코일 케이스(30) 내에 있어서 코일 적층체(20)가 잠길 정도로 채워지도록 순환한다. 또한, 냉매액으로는, 광물유나 실리콘 오일 등의 절연유가 바람직하다.

여기서, 코일 적층체(20)의 각 코일(21) 사이에 마련되어 있는 스페이서(22)에 대해 더 설명을 하자면, 본 실시 형태에 있어서 스페이서(22)는, 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이, 각 코일(21) 사이에 있어서 소정의 간격을 두고 복수개(본 실시 형태에서는 5개) 나열하고 있고, 이 복수개의 스페이서(22)는 냉매액 입구(31e)로부터 냉매액 출구(31f)로 향하는 냉매액의 흐름 방향(냉매액 출구(31f)를 통과하는 코일 적층체(20)의 직경 방향 중심선(L) 방향)을 따라 서로 평행하고, 또한 코일 적층체(20)의 직경 방향 중심선(L)에 대해 선대칭이 되도록 나열하고 있다. 이에 따라, 각 코일(21) 사이에는, 냉매액 입구(31e)로부터 냉매액 출구(31f)로 향하는 냉매액의 흐름 방향(직경 방향 중심선(L) 방향)을 따라 평행하게, 복수의 냉매액의 유로가 균일하게 형성된다.

이상의 구성에 있어서 본 실시 형태에서는, 냉매액이 각 코일(21) 사이를 용이하게 통과하도록, 제1~4의 정류판(41~44)을 마련하고 있다. 이하, 각 정류판의 작용 효과에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다.

도 5에, 정류판을 마련하지 않은 경우의 냉매액의 흐름을 나타내는 이미지도이다. 또한, 이 이미지도는, 컴퓨터에 의한 유체 해석 결과에 기초하여 작성한 것으로, 실선은 코일 적층체의 외측의 흐름, 점선은 코일 적층체의 내부(코일간)의 흐름을 나타내고, 선의 굵기는 유량의 많고 적음을 나타내고 있다. 또한, 이 이미지도에서는, 도 3에 도시하고 있는 케이스 본체(31)의 내통부(31b) 상단에 마련한 플랜지부(31b－1)는 냉매액의 흐름을 알기 쉽게 나타내기 위해 생략되어 있다. 이하의 이미지도(도 5~11)에서도 동일하다,

정류판을 마련하지 않은 경우, 도 5에 도시한 바와 같이 냉매액은 통과 면적이 가장 넓은, 코일 적층체의 외주면을 따른 유로 1, 2를 통과하기 때문에, 효율적인 냉각이 이루어지지 않는다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 코일 적층체의 외주면을 따른 유로 1, 2로의 냉매액의 통과를 억제하기 위해, 유로 1, 2의 도중에 각각 제1 정류판(41)을 마련하고 있다(도 6 참조). 즉, 제1 정류판(41)은 냉매액이 코일 적층체의 외주면을 따라 흐르는 것을 억제한다. 본 실시 형태에서 제1 정류판(41)은, 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이, 복수개의 스페이서(22) 중 가장 외주측에 위치하는 2개의 스페이서(22A, 22A)의, 냉매액 입구(31e)에 가까운 측의 단부에 연속되도록 마련되어 있다. 이에 따라, 냉매액이 코일 적층체의 외주면을 따라 흐르는 것을 거의 완전히 억제할 수 있다. 이와 같이 제1 정류판(41)은 스페이서(22A, 22A)의 냉매액 입구(31e)에 가까운 측의 단부에 연속되도록 마련하는 것이 가장 바람직하나, 상기 유로 1, 2의 도중에 마련되어 있으면, 상기 유로 1, 2로의 냉매액의 통과를 억제하는 작용 효과는 얻을 수 있다. 단, 상기 유로 1, 2로의 냉매액의 통과를 억제한다는 점에서는, 제1 정류판(41)은 복수개의 스페이서(22) 중 가장 외주측에 위치하는 2개의 스페이서(22A, 22A)에 근접하여 적어도 2개 마련하는 것이 바람직하고, 본 실시 형태와 같이, 스페이서(22A, 22A)의 냉매액 입구(31e)에 가까운 측의 단부에 연속되도록 마련하는 것이 가장 바람직하다.

다시 도 6을 참조하면, 본 실시 형태에서는, 냉매액 입구 근방에 당해 냉매액 입구로부터 도입된 냉매액의 흐름을 코일 적층체의 외주 방향으로 분류(分流)하기 위해 제4 정류판(44)를 마련하고 있다. 이 제4 정류판(44)을 마련함으로써 냉매액의 흐름을 코일 적층체의 외주 방향으로 균등하게 분류할 수 있다. 단, 제4 정류판(44)을 마련하지 않더라도, 냉매액의 흐름은 코일 적층체의 외주 방향으로 어느 정도 분류되므로, 제4 정류판(44)은 생략 가능하다.

전술한 바와 같이 제1 정류판(41)을 마련함으로써, 상기 유로 1, 2로의 냉매액의 통과는 억제되지만, 이것만으로는 도 6에 도시한 바와 같이, 코일 적층체의 상면을 따른 유로 3으로의 냉매액의 통과가 증대한다. 따라서 본 실시 형태에서는, 이 유로 3으로의 냉매액의 통과를 억제하기 위해, 도 7에 도시한 바와 같이 제2 정류판(42)을 마련하고 있다. 즉, 제2 정류판(42)은 냉매액이 코일 적층체의 상면을 따라 흐르는 것을 억제한다. 본 실시 형태에 있어서 제2 정류판(42)은 그 양단부가 2개의 제1 정류판(41, 41)에 연속되도록 마련되어 있다. 이에 따라, 냉매액이 코일 적층체의 상면을 따라 흐르는 것을 거의 완전히 억제할 수 있다. 이와 같이 제2 정류판(42)은 그 양단부가 2개의 제1 정류판(41, 41)에 연속되도록 마련하는 것이 가장 바람직하지만, 상기 유로 3의 도중에 마련한다면, 상기 유로 3으로의 냉매액의 통과를 억제하는 작용 효과는 얻을 수 있다. 단, 상기 유로 3으로의 냉매액의 통과를 억제한다는 점에서는, 제2 정류판(42)은 그 양단부가 2개의 제1 정류판(41, 41)에 근접하도록 마련하는 것이 바람직하고, 본 실시 형태와 같이, 그 양단부가 2개의 제1 정류판(41, 41)에 연속되도록 마련하는 것이 가장 바람직하다.

이와 같이 제1 정류판(41)과 제2 정류판(42)을 마련함으로써, 상기 유로 1~3으로의 냉매액의 통과는 억제되지만, 이것만으로는 도 7에 도시한 바와 같이, 코일 적층체의 중심부로부터 솟아오르는 방향의 유로 4로의 냉매액의 통과가 증대한다. 따라서 본 실시 형태에서는, 이 유로 4로의 냉매액의 통과를 억제하기 위해 제3 정류판(43)을 마련하고 있다(도 8 참조). 즉, 제3 정류판(43)은 냉매액이 코일 적층체의 중심부로부터 솟아오르는 것을 억제한다. 본 실시 형태에 있어서 제3 정류판(43)은 코일 적층체의 내측 구멍면으로부터 연속하여 세워 올려지는 원통 형상을 갖는다. 제3 정류판(43)은 원통 형상에 한정되지 않고, 예컨대, 상기 유로 4를 막는 원환상으로 할 수도 있지만, 코일 적층체의 코일 케이스(코일 수용부)로의 수용 용이성이라는 측면에서 본 실시 형태와 마찬가지로 원통 형상으로 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 본 실시 형태에서는, 제1 정류판(41, 41), 제2 정류판(42) 및 제3 정류판(43)을 마련함으로써, 상기 유로 1~4로의 냉매액의 통과는 대부분 억제되고, 그 결과, 냉매액은 가장 열이 머무르기 쉬운 각 코일(21) 사이(도 8에 도시한 유로 5~8)로 냉매액이 통과하게 된다. 이에 따라, 코일 적층체(20)(각 코일(21))의 냉각 효율이 향상되므로 전류값의 저하를 억제할 수 있고, 그 결과, 전자석(10)의 자속 밀도를 높게 유지할 수 있다. 또한 냉각 효율이 향상됨으로써, 히트 스폿을 없앨 수 있고, 절연유 등의 냉매액의 열화를 억제함과 더불어, 냉매액의 열화에 의한 슬러지의 발생이나 절연 저항의 저하를 억제할 수 있다. 실제, 본 발명자들의 시험의 결과, 본 실시 형태의 전자석(10)에 의하면, 정류판을 마련하지 않은 종래의 전자석(도 5)에 비해, 전류값의 저하가 약 20%에서 약 10%로 경감되었다. 또한, 냉매액(절연유)의 온도는 최고 온도가 약 120℃에서 약 40℃로 저감되어, 슬러지가 발생하는 것으로 여겨지는 50℃ 이하로 할 수 있었다.

이상, 본 발명의 실시 형태를 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 도 9에 도시한 바와 같이, 제2 정류판(42－1)을 제3 정류판(43)과 일체로 마련할 수 있다. 또한, 도 10에 도시한 바와 같이, 정류판(42－2)을 코일 적층체의 내측 구멍보다 냉매액 출구측에 마련할 수도 있다. 이 정류판(42－2)은 냉매액이 코일 적층체의 상면을 따라 흐르는 것을 억제하는 작용 효과와 더불어, 냉매액이 코일 적층체의 내측 구멍(중심부)으로부터 솟아오르는 것을 억제하는 작용 효과도 있다. 즉, 정류판(42－2)은 본 발명에서 말하는 “제2 정류판”으로서 기능함과 더불어, “제3 정류판”으로서도 기능한다. 즉, 이 정류판(42－2)은 본 발명에서 말하는 “제2 정류판”과 “제3 정류판” 모두에 해당하고, 이 도 10의 실시 형태에서도 “제2 정류판”과 “제3 정류판”을 마련한 것이 된다. 이와 같이 “제2 정류판”은 냉매액이 코일 적층체의 상면을 따라 흐르는 것을 억제할 수 있다면, 그 형상이나 위치는 한정되지 않고, “제3 정류판”도 냉매액이 코일 적층체의 중심부(내측 구멍)로부터 솟아오르는 것을 억제할 수 있다면, 그 형상이나 위치는 한정되지 않는다. 마찬가지로, “제1 정류판”에 대해서도, 냉매액이 코일 적층체의 외주면을 따라 흐르는 것을 억제할 수 있다면, 그 형상이나 위치는 한정되지 않는다.

또한, 도 11에 도시한 바와 같이, 냉매액 입구(31e)는 복수개 마련할 수도 있다. 이 경우, 각 냉매액 입구(31e)는 냉매액 출구(31f)를 통과하는 직경 방향 중심선에 대해 선대칭이 되도록 마련하는 것이 바람직하다. 또한, 도 11과 같이, 냉매액 입구(31e)를 복수개 마련하는 경우, 제4 정류판(44)은 냉매액의 흐름을 코일 적층체의 외주 방향으로 2분(2분할)하도록 냉매액 출구(31f)를 통과하는 직경 방향 중심선 상에 마련하는 것이 바람직하다. 또한, 냉매액 입구(31f)도 복수개 마련할 수 있다.

이어서, 도 1에 도시한 실시 형태의 전자석(10)의 적용예로서 전자 분리기에 대해 설명한다. 도 12에, 본 실시 형태의 전자석(10)을 구비하는 전자 분리기(60)의 구성을 개략 단면에 의해 나타내고 있다. 또한, 도 12에는, 전자석(10)의 구성 요소인 냉매액 순환 냉각 기구(50)도 나타내고 있다. 이 냉매액 순환 냉각 기구(50)는 전자석(10)의 코일 케이스(30)에 마련되어 있는 냉매액 입구(31e)와, 냉매액 출구(31f)에 접속되어 있다. 그리고 이 냉매액 순환 냉각 기구(50)는 냉매액 입구(31e)로부터 코일 케이스(30) 내에 냉매액을 도입하고, 그 냉매액을 냉매액 출구(31f)로부터 배출하며, 그 냉매액을 냉각 후 다시 냉매액 입구(31f)로부터 도입하기 위해, 펌프(51)와 열교환기(52)를 구비한다. 이 냉매액 순환 냉각 기구(50)에 의해, 코일 케이스(30)에 수용된 코일 적층체(20)(각 코일(21))이 냉매액에 의해 냉각된다. 또한, 도 12에 있어서 전자석(10)의 구성은 간략하게 도시되어 있고, 예컨대, 전술한 각 정류판이나 스페이서는 생략되어 있다.

도 12의 전자 분리기(60)에서는, 전자석(10)의 코일 케이스(30)가 갖는 내통부(31b) 안에 통(61)이 배치되고, 이 통(61) 안에 판상의 자성 재료로 이루어진 스크린(62)이 스크린 홀딩봉(63)에 상하 방향으로 중첩되어 다층으로 배치되어 있다. 통(61)의 외주에는 상하 방향으로 소정 간격을 두고 플랜지(64)를 마련하고, 상하 플랜지(64) 사이에 통(61)의 외주를 둘러싸며, 또한 상호간에 작은 간극을 유지한 상태에서 전자석(10)이 스프링(65)을 개재하여 장착되어 있다. 통(61)의 하부에는 바이브레이터(66)가 장착되어 있다.

이 전자 분리기(60)에 있어서, 바이브레이터(66)를 시동함으로써 통(61)에 바이브레이션을 부여함과 더불어, 전자석(10)에 통전을 개시하면, 통(61) 내의 각 스크린(62)은 자성 재료이며, 또한 전자석(10)의 자계 내에 위치하고 있기 때문에, 자화된다. 따라서, 통(61)의 상단 개구로부터 분체(粉體)를 도입하면, 이 분체는 통(61) 내에서 바이브레이션의 작용에 의해 확산되면서 각 스크린(62)을 상방으로부터 순차적으로 통과하면서 낙하하고, 그 동안 자성 이물질은 자화되어 있는 각 스크린(62)에 의해 흡착되어 잔존하고, 자성 이물질이 제거된 분체는 통(61)의 하단 개구부로부터 도출된다. 일정량 또는 일정 시간의 분리 조작이 끝나면, 분체의 공급을 정지한 후, 전자석(10)으로의 통전을 끊으면, 대부분의 자성 이물질은 낙하하여 배출된다. 그리고, 바이브레이터(66)로의 통전을 끊은 후, 스크린(62)을 홀딩하고 있는 홀딩봉(63)의 상단을 잡고, 이것을 상방으로 꺼낸다. 홀딩봉(63)에는 스크린(62)의 모든 것이 홀딩되어 있으므로, 홀딩봉(63)과 함께 모든 스크린(22)은 통(61)의 내부로부터 동시에 취출되게 된다. 취출된 스크린(62)은 청소되고, 또한 자성 이물질이 제거된다. 청소된 스크린(62)은 다시 통(61)의 내부로 되돌려지고 분체가 공급되어 자성 이물질의 제거 작업이 개시된다.

본 실시 형태의 전자석(10)은 이 전자 분리기(60) 이외의 전자 분리기에도 당연히 적용 가능하고, 전자 분리기 이외, 예컨대 상기 특허 문헌 1, 2에 개시되어 있는, 매달린 전자석에 적용할 수도 있다.

10　 전자석
20　 코일 적층체
21　 코일
22 　스페이서
23a, 23b 　 누름판
24 　볼트
30　 코일 케이스
31 　케이스 본체
31a 　외통부
31b 　내통부
31b－1 　플랜지부
31c 　바닥부
31d　 코일 수용부
31e　 냉매액 입구
31f　 냉매액 출구
32 　상부 덮개
41　 제1 정류판
42, 42－1　 제2 정류판
42－2　 제2 정류판(제3 정류판)
43 　제3 정류판
44 　제4 정류판
50　 냉매액 순환 냉각 기구
51　 펌프
52　 열교환기
60 　전자 분리기
61　 통
62　 스크린
63　 스크린 홀딩봉
64　플랜지
65　스프링
66　바이브레이터

Claims

도선을 도넛 형상으로 복수회 권취하여 일체화한 코일을, 스페이서를 개재하여 상하 방향으로 복수 적층하여 이루어진 코일 적층체와,
이 코일 적층체를 수용하는 도넛 형상의 코일 수용부를 갖는 코일 케이스와,
이 코일 케이스에 마련한 냉매액 입구로부터 냉매액을 도입하고, 그 냉매액을 상기 코일 케이스에 마련한 냉매액 출구로부터 배출하고, 그 냉매액을 냉각한 후 다시 상기 냉매액 입구로부터 도입하는 냉매액 순환 냉각 기구를 구비하는 전자석에 있어서,
상기 냉매액 입구로부터 도입된 냉매액이 상기 코일 적층체의 외주면을 따라 흐르는 것을 억제하는 제1 정류판과,
상기 냉매액이 상기 코일 적층체의 상면을 따라 흐르는 것을 억제하는 제2 정류판과,
상기 냉매액이 상기 코일 적층체의 중심부로부터 솟아오르는 것을 억제하는 제3 정류판을 마련하는 것을 특징으로 하는 전자석.
청구항 1에 있어서,
상기 스페이서는 간격을 두고 복수개 나열하고, 이 복수개의 스페이서는 상기 냉매액 입구로부터 상기 냉매액 출구를 향하는 냉매액의 흐름 방향을 따라 서로 평행하고, 또한 상기 코일 적층체의 직경 방향 중심선에 대해 선대칭이 되도록 나열하고,
상기 제1 정류판은 상기 복수개의 스페이서 중 가장 외주측에 위치하는 2개의 스페이서에 근접하여 적어도 2개 마련되고,
상기 제2 정류판은, 그 양단부가 상기 2개의 제1 정류판에 근접하도록 마련되어 있는 전자석.
청구항 2에 있어서,
상기 제1 정류판은 상기 복수개의 스페이서 중 가장 외주측에 위치하는 2개의 스페이서에 있어서 상기 냉매액 입구에 가까운 측의 단부에 연속되도록 적어도 2개 마련되고,
상기 제2 정류판은, 그 양단부가 상기 2개의 제1 정류판에 연속되도록 마련되어 있는 전자석.
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제3 정류판은 상기 코일 적층체의 내측 구멍면으로부터 연속하여 세워 올려지는 원통 형상을 갖는 전자석.
청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉매액 입구 근방에, 당해 냉매액 입구로부터 도입된 냉매액의 흐름을 상기 코일 적층체의 외주 방향으로 분류(分流) 또는 2분하는 제4 정류판이 마련되어 있는 전자석.