JP2004222440A

JP2004222440A - 電磁石及び振動試験機

Info

Publication number: JP2004222440A
Application number: JP2003008180A
Authority: JP
Inventors: Masaru Matsushiro; 賢松代; Kazuyuki Suzuki; 一幸鈴木
Original assignee: Akashi Corp
Current assignee: Akashi Corp
Priority date: 2003-01-16
Filing date: 2003-01-16
Publication date: 2004-08-05

Abstract

【課題】励磁コイルを大型化させることなく、低コストで高い耐熱性能を発揮させる。
【解決手段】巻線（３１）をコアの軸線方向に沿って巻きつけたコイル層（３Ｒ）がコアの軸線から遠ざかる方向に複数積層されたコイル（３）を有する電磁石に、コイル層（３Ｒ）の中心軸線方向の両端部（３Ｅ）より突出する放熱部材（３２）をコイル層（３Ｒ）間に設けた。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁石及び振動試験機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電気・電子分野等の比較的小型の部品から航空・宇宙分野等の比較的大型の製品について、様々な振動条件の下で振動試験を行わせることにより、部品や製品の耐震性や耐久性を調査、及び評価する装置として、振動試験機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
振動試験機においては、励磁コイルによって形成された直流磁界中の可動コイルに交流電流が供給されることにより、可動コイルが振動し、可動コイルの振動に伴って振動台が振動して試験体の振動試験を行うようになっている。
励磁コイル３ａは、図３に示すような断面形状を有しており、巻線３１ａが螺旋状に複数層にわたって巻かれている。この励磁コイル３ａに電流を供給すると発熱するが、この発熱に伴う励磁コイル３ａの温度上昇量は、励磁コイル３ａの場所によって大きく異なる。例えば、図３において、励磁コイル３ａの外周部の領域Ａにおいては、その巻線３１ａが外気に触れているため、温度上昇量は比較的少ないが、励磁コイル３ａの内部の領域Ｂにおいては、周囲を巻線３１ａで囲まれているため、発生した熱を励磁コイル３ａの外部に放出できず、外周部の領域Ａに比べて温度上昇量は大きい。
そのため、巻線３１ａは最も高い耐熱性能が要求される領域Ｂに適合するものが用いられていた。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−３１０８４６号公報（図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、励磁コイル３ａの外周部の領域Ａにおいては、内部の領域Ｂに適合する程の耐熱性能は必要としないにもかかわらず、領域Ｂでの発熱に耐えうる材質のものからなる巻線３１ａが用いられるため、コストが嵩むという問題があった。また、ヒートパイプを用いて、励磁コイル３ａの内部の熱を外部に放出する方法も考えられるが、励磁コイル３ａが大型化するとともに、コストが嵩むという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、励磁コイルを大型化させることなく低コストで高い耐熱性能を発揮させることができる電磁石及び振動試験機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、例えば、図２に示すように、巻線（３１）をコアの軸線方向に沿って巻きつけたコイル層（３Ｒ）がコアの軸線から遠ざかる方向に複数積層されたコイル（３）を有する電磁石であって、前記コイル層（３Ｒ）の中心軸線方向の両端部（３Ｅ）より突出する放熱部材（３２）を前記コイル層（３Ｒ）間に設けたことを特徴とする。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、巻線に電流を供給すると、巻線が発熱し、コイルの温度が上昇する。このとき、コイル外部に位置する巻線は、外気に晒されることによって冷却され、コイル内部に位置する巻線は、発熱した熱を放熱部材に伝えることにより、冷却される。また、巻線から伝熱された放熱部材は、コイルの中心軸線方向の両端部より突出するため、その突出箇所が外気に晒されることで冷却される。
よって、放熱部材をコイル層間に設けるだけの簡単な方法でコイルに発生した熱を放出させることができるので、コイルを大型化させることなく低コストで高い耐熱性能を発揮させることができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記放熱部材（３２）を、前記コイル層（３Ｒ）の内面側又は外面側のうち、少なくとも一方を覆うように設けたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、放熱部材を、コイル層の内面側又は外面側のうち、少なくとも一方を覆うように設けたので、巻線を均一に冷却することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、直流電流が通電されることにより直流磁界を形成する励磁コイル（３）と、前記励磁コイル（３）により形成された直流磁界内に配置され、交流電流が通電されることにより交流磁界を形成して上下方向に駆動する可動コイル（４）と、を備えた振動試験機（１０）であって、前記励磁コイル（３）は、巻線（３１）を所定の軸線方向に沿って巻きつけたコイル層（３Ｒ）が前記所定の軸線から遠ざかる方向に複数積層され、前記コイル層（３Ｒ）の軸線方向の両端部（３Ｅ）より突出する放熱部材（３２）を前記コイル層（３Ｒ）間に設けたことを特徴とする。
例えば、図１，２に示すように、請求項１又は２に記載の電磁石を備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、振動試験機の励磁コイルを上記構成とすることにより、振動試験機の冷却効率を高めることができ、熱による振動試験結果への影響を低減できることとなって、より正確な振動試験を行うことができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、前記放熱部材（３２）を、前記コイル層（３Ｒ）の内面側又は外面側のうち、少なくとも一方を覆うように設けたことを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明によれば、放熱部材を、コイル層の内面側又は外面側のうち、少なくとも一方を覆うように設けたので、巻線を均一に冷却することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態における電磁石及び振動試験機について詳細に説明する。なお、本実施の形態においては、電磁石を振動試験機に設けた例について説明する。
図１に示すように、振動試験機１０は、一方の磁極に磁化される内側磁極１、他方の磁極に磁化される外側磁極２、磁界を形成する電磁石としての励磁コイル３、励磁コイル３が形成する磁界中に配置された可動コイル４、可動コイル４に取り付けられるとともに試験体Ｓを取り付ける振動台５、振動台５を、空気バネ７を介して支持する振動台支持部６等を備えている。
【００１５】
内側磁極１は、振動台支持部６及び空気バネ７を介して振動台５を支持するものであり、励磁コイル３によって外側磁極２と異なる磁極に磁化される磁性体である。
外側磁極２は、内側磁極１の外側に設けられ、励磁コイル３によって磁化される磁性体である。
【００１６】
励磁コイル３は、外側磁極２の内側に外周を囲まれるように格納され、外側磁極２の壁面に円周に沿って形成された突部２ａを挟んで上下方向に２層に設けられている。この励磁コイル３は、直流電源に接続され、直流電流を流すことにより、磁性体である外側磁極２の突部２ａと内側磁極１との間のギャップＧには、可動コイル４を横切る直流磁界が形成される。
また、励磁コイル３は、図２に示すように、巻線３１を励磁コイル３の軸線方向に沿って巻きつけたコイル層３Ｒが同心円上に広がるように複数積層され、各コイル層３Ｒの間には、放熱部材としての銅板３２が、励磁コイル３の各コイル層３Ｒの外面を覆うように設けられている。これにより、各コイル層３Ｒ間は銅板３２によって遮蔽された状態となっており、各コイル層３Ｒにおける巻線３１から発生した熱は、隣接する銅板３２に伝熱されることとなり、隣のコイル層３Ｒの巻線３１に伝熱しない構造となっている。
更に、銅板３２は、巻線３１が形成するコイル層３Ｒの軸線方向の両端部３Ｅより突出するように設けられており、外気に晒された両端部３Ｅにおいて銅板３２の熱を放熱できるようになっている。
【００１７】
可動コイル４は、交流電流を供給可能な電源と接続され、この電源から交流電流が供給されると、可動コイル４には、上方向或いは下方向に作用する力が発生して振動台５が基準位置に戻されるとともに、可動コイル４は、ギャップＧに形成された直流磁界中を交流電流の周波数に基づく振動数で振動する。これにより、振動台５に取り付けられた試験体Ｓを振動させることができる。
【００１８】
この可動コイル４は、内側磁極１の上面に取り付けられた空気ばね７によって支持される振動台５の下端部に固定されており、可動コイル４が振動することによって振動台５が振動する。更に、振動台５には試験体Ｓが取り付けられており、振動台５の振動に伴って試験体Ｓが振動し、この時の振動特性を加速度計（図示略）等により測定できるようになっている。
【００１９】
本実施の形態の励磁コイル３及び振動試験機１０によれば、励磁コイル３の巻線３１に直流電流を供給すると、巻線３１が発熱し、励磁コイル３の温度が上昇する。このとき、励磁コイル３外部に位置する巻線３１は、外気に晒されることによって冷却され、励磁コイル３内部に位置する巻線３１は、発熱した熱を銅板３２に伝えることにより、冷却される。また、巻線３１から伝熱された銅板３２は、励磁コイル３の軸線方向の両端部３Ｅより突出しているため、その突出箇所が外気に晒されることで冷却される。
よって、銅板３２を励磁コイル３のコイル層３Ｒ間に設けるだけの簡単な方法で励磁コイル３に発生した熱を放出させることができるので、励磁コイル３を大型化させることなく低コストで高い耐熱性能を発揮させることができる。
また、銅板３２を、コイル層３Ｒの内面側又は外面側のうち、少なくとも一方を覆うように設けたので、巻線３１を均一に冷却することができる。
更に、励磁コイル３を上記構成とすることで、振動試験機１０の冷却効率を高めることができ、熱による振動試験結果への影響を低減できることとなって、より正確な振動試験を行うことができる。
【００２０】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、放熱部材は銅板３２に限らず、アルミニウムの板材でもよい。即ち、巻線３１から電熱された熱を励磁コイル３の外部へ放熱できるものであれば、その材質は問わない。また、本実施の形態においては、電磁石を励磁コイル３として振動試験機１０に設けた例を挙げて説明したが、モータや変圧器等の他の用途に用いてもよい。その他、発明の要旨を逸脱しない範囲内で変更可能である。
【００２１】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、巻線に電流を供給すると、巻線が発熱し、コイルの温度が上昇する。このとき、コイル外部に位置する巻線は、外気に晒されることによって冷却され、コイル内部に位置する巻線は、発熱した熱を放熱部材に伝えることにより、冷却される。また、巻線から伝熱された放熱部材は、コイルの中心軸線方向の両端部より突出するため、その突出箇所が外気に晒されることで冷却される。
よって、放熱部材をコイル層間に設けるだけの簡単な方法でコイルに発生した熱を放出させることができるので、コイルを大型化させることなく低コストで高い耐熱性能を発揮させることができる。
【００２２】
請求項２に記載の発明によれば、放熱部材を、コイル層の内面側又は外面側のうち、少なくとも一方を覆うように設けたので、巻線を均一に冷却することができる。
【００２３】
請求項３に記載の発明によれば、振動試験機の励磁コイルを上記構成とすることにより、振動試験機の冷却効率を高めることができ、熱による振動試験結果への影響を低減できることとなって、より正確な振動試験を行うことができる。
【００２４】
請求項４に記載の発明によれば、放熱部材を、コイル層の内面側又は外面側のうち、少なくとも一方を覆うように設けたので、巻線を均一に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態における振動試験機の断面図である。
【図２】本実施の形態における励磁コイルの断面図である。
【図３】従来技術における励磁コイルの断面図である。
【符号の説明】
３励磁コイル（電磁石）
３１巻線
３２銅板（放熱部材）
３Ｅコイル層の端部
３Ｒコイル層
１０振動試験機

Claims

巻線をコアの軸線方向に沿って巻きつけたコイル層がコアの軸線から遠ざかる方向に複数積層されたコイルを有する電磁石であって、
前記コイル層の中心軸線方向の両端部より突出する放熱部材を前記コイル層間に設けたことを特徴とする電磁石。
前記放熱部材を、前記コイル層の内面側又は外面側のうち、少なくとも一方を覆うように設けたことを特徴とする請求項１に記載の電磁石。
直流電流が通電されることにより直流磁界を形成する励磁コイルと、
前記励磁コイルにより形成された直流磁界内に配置され、交流電流が通電されることにより交流磁界を形成して上下方向に駆動する可動コイルと、
を備えた振動試験機であって、
前記励磁コイルは、巻線を所定の軸線方向に沿って巻きつけたコイル層が前記所定の軸線から遠ざかる方向に複数積層され、
前記コイル層の軸線方向の両端部より突出する放熱部材を前記コイル層間に設けたことを特徴とする振動試験機。
前記放熱部材を、前記コイル層の内面側又は外面側のうち、少なくとも一方を覆うように設けたことを特徴とする請求項３に記載の振動試験機。