JP2002043050A - 誘導発熱ローラ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 誘導発熱機構を構成している鉄心および誘導
コイルを効果的に冷却可能とすることを目的とする。 【解決手段】 回転可能のローラ本体の内部に、鉄心
と、この鉄心に巻装された誘導コイルからなる誘導発熱
機構を配置する。誘導コイルを中空構造の導体によって
構成するとともに、この導体の中空内部に、冷却媒体を
流通させる。導体へ交流電圧を印加することによりロー
ラ本体は誘導発熱する。導体の中空部に冷却媒体を流通
させることにより、導体は直接冷却される。鉄心も、冷
却されている導体により直接冷却される。これにより誘
導コイル、鉄心を効率よく冷却することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は回転する誘導発熱ロ
ーラ装置、特に誘導コイルを冷却する機能を備えた誘導
発熱ローラ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように誘導発熱ローラ装置は、回
転するローラ本体の内部に、鉄心と、これに巻装された
誘導コイルとからなる誘導発熱機構を備えている。誘導
コイルを交流電源によって励磁すると、この励磁によっ
て発生する交番磁束によりローラ本体が誘導発熱する。

【０００３】この構成において、誘導発熱機構はこれを
構成している鉄心、誘導コイルの鉄損、銅損により自己
発熱するものの、その発熱量はごく僅かであるが、発熱
しているローラ本体からの輻射熱および空気の熱伝導に
より、徐々に高温となり、やがてはローラ本体と同一あ
るいはこれよりやや高い温度まで上昇する。

【０００４】ところで、鉄心には使用可能な最高温度限
界、すなわちキューリーポイントがあって、その温度に
近づくにつれて透磁率が低下し、キューリーポイントを
超えた時点で透磁率が１となり、誘導コイルは空心化さ
れる。そのためローラ本体の発熱に必要な交番磁束が発
生できなくなり、ローラ本体を誘導発熱させるのが困難
となる。

【０００５】また誘導コイルも、高温下で使用すると電
線としての導体の酸化、あるいはその周囲を覆っている
絶縁物の寿命を考慮しなければならず、導体の酸化防止
手段あるいは絶縁物の耐熱性向上の対策を施さなければ
ならない。そのために製造コストが高騰するばかりでな
く、有機物製の絶縁物では対応しきれない高温度、たと
えば３００℃以上となる場合には、無機物製の絶縁物、
たとえばセラミックなどを使用しなければならないこと
になる。しかしこの種の絶縁物は、有機物製の絶縁物よ
りも機械的強度が低いので、この種ローラ本体にとって
避けることのできない機械的回転振動などに対する信頼
性の低い磁束発生機構とならざるを得なくなる。

【０００６】このような誘導発熱機構の温度上昇を防ぐ
ために、鉄心の内周面に、これに当接するように中空管
を溶接し、この中空管に冷却媒体を流通させ、この冷却
媒体によって鉄心の熱、ひいては誘導コイルの熱を吸収
させるようにした構成が別途提案されている（特開平１
０−５５８８１号公報参照。）。これによれば中空管に
接している鉄心は、或る程度中空管を流れる冷却媒体に
よって冷却されるが、誘導コイルは冷却された鉄心を介
して間接的に冷却されるので、その冷却効果を十分期待
することができない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、誘導発熱機
構を構成している鉄心および誘導コイルを効果的に冷却
可能とすることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、回転可能のロ
ーラ本体の内部に、筒状の鉄心と、この鉄心に巻装され
た誘導コイルからなる誘導発熱機構を配置した構成にお
いて、誘導コイルを中空構造の導体によって構成すると
ともに、この導体の中空内部に、冷却媒体を流通させた
ことを特徴とする。

【０００９】導体に交番電流を流すことによって、ロー
ラ本体が誘導発熱することは、通常のこの種誘導発熱ロ
ーラ装置となんら異なるものではないが、導体が中空構
造とされており、その内部に冷却導体を流通させれば、
導体自体が冷却されて、その温度上昇が回避される。ま
た鉄心は導体に直接対峙しているので、冷却している導
体を介して速やかに冷却される。これにより誘導コイ
ル、鉄心は効果的に冷却されることになる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施態様を図１によって
説明する。１はローラ本体、２はその両側に一体的に取
り付けられてあるジャーナルで、これは軸受３を介して
機台４に回転自在に支持されてあり、任意の駆動源によ
って回転駆動される。５は誘導発熱機構で、筒状に構成
された鉄心６と、これに巻装されてある誘導コイル７と
によって構成されてある。

【００１１】誘導発熱機構５はその両側を支持ロッド８
によりローラ本体１の内部に支持されている。支持ロッ
ド８は回転が拘束された状態でジャーナル２内に挿通さ
れ、軸受９を介してジャーナル２に支持されている。誘
導コイル７の両端部１０Ａおよび１０Ｂは、支持ロッド
８内を通って外部に導出される。そして後記するように
外部において交流電源および冷却媒体源に接続されてい
る。１１はローラ本体１の周壁内部に設けられたジャケ
ット室で、内部に気液二相の熱媒体が封入されている。

【００１２】誘導発熱機構５の一部を拡大して示したの
が図２である。同図から明らかなように、鉄心６は支持
ロッド８に連結されている保持パイプ１２により保持さ
れている。１３は保持パイプ１２に連なり、磁路の一部
となる磁性円板である。１４は誘導コイル７を構成する
中空構造の導体、１５はその中空部、１６は導体１４の
外周を被覆して、隣合う導体間を絶縁する絶縁材、１７
は誘導コイル７とアース電位の鉄心６および磁性円板１
３との間を絶縁する絶縁材である。

【００１３】１８はローラ本体１と誘導発熱機構５との
間を熱絶縁するために、必要に応じて設けられる断熱材
で、この例では誘導コイル７にその外周を取り囲むよう
に設けられている。これによりローラ本体１からの熱に
より誘導コイル７の温度が上昇しないように、また冷却
される導体１４を介してローラ本体１が冷却されないよ
うにする。なお断熱材１８は図２に示す構成は誘導コイ
ル７の表面を覆い、さらにその表面から磁性円板１３と
の間にまで延長して設けているが、これを図３に示すよ
うに、誘導コイル７の表面から磁性円板１３の外周面ま
で延長して覆うように設けてもよい。

【００１４】誘導コイル７の各端部１０Ａ，１０Ｂは支
持パイプ８の端部から外部に引き出される。図４にその
一例を示すように、一方の端部１０Ａにおいて導体１４
は露呈され、露呈された個所に励磁電源のための接続端
子２１Ａが接続される。この接続端子２１Ａにはリード
線２２Ａを介して電源端子２３Ａが接続される。

【００１５】また露呈されている導体１４の端部には冷
却媒体用の接続コネクタ２４Ａが取り付けられる。他方
の端部１０Ｂにおいても同様に接続端子２１Ｂ、リード
線２２Ｂ、電源端子２３Ｂが接続され、接続コネクタ２
４Ｂが取り付けられる。

【００１６】２５Ａは一方の接続コネクタ２４Ａに連結
される接続コネクタで、これには絶縁パイプ２６Ａを介
して接続コネクタ２７Ａが取り付けられている。接続コ
ネクタ２７Ａは冷却媒体源（たとえば冷却媒体を供給、
または循環させるためのポンプ）に連結される。他方の
接続コネクタ２４Ｂにも接続コネクタ２５Ａが連結され
てあり、これに絶縁パイプ２６Ｂを介して接続コネクタ
２７Ｂが取り付けられている。接続コネクタ２７Ｂもま
た冷却媒体源に連結される。

【００１７】このようにして誘導コイル７の導体１４の
両端は、電源端子２３Ａ，２３Ｂを介して交流電源に接
続されるとともに、導体１４は冷却媒体源に対して電気
的に絶縁された状態でその中空部１５が冷却媒体源に連
結されることになる。

【００１８】以上の構成において、電源端子２３Ａ，２
３Ｂを介して導体１４に交番電流を流せば、通常の誘導
発熱ローラ装置と同様に交番磁束が発生して、ローラ本
体１が誘導発熱する。この交番電流の供給による自己発
熱によって上昇した誘導発熱機構５の温度を下げるに
は、導体１４の中空部１５に、冷水などの冷却媒体を供
給して循環させる。これにより導体１４はその冷却媒体
によって冷却されるようになる。

【００１９】このように導体１４が冷却されると、これ
に隣接している鉄心６も冷却されている導体１４によっ
て冷却されるようになる。したがって導体１４、鉄心６
の自己発熱にともなう温度の上昇は回避される。また誘
導発熱したローラ本体１からの熱が誘導コイル７、鉄心
６に伝導されてくるとしても、前記のように導体１４な
らびに鉄心６は冷却されているので、ローラ本体１から
の熱によって導体１４ならびに鉄心６の温度上昇は回避
される。この場合図のように断熱材１８を設けておけ
ば、ローラ本体１からの熱伝導は遮断されるので、この
熱伝導による誘導コイル７、鉄心６の温度上昇はさらに
回避されるようになる。

【００２０】したがって導体１４の中空部１５の断面
積、冷却媒体の流量などを適当に設定すれば、導体１４
の温度を有機物製の絶縁材が耐えられる温度以下とする
ことができ、たとえば例えば変圧器などの電磁誘導機器
に多用されている、機械的強度に優れたアラミド紙のよ
うな絶縁紙を導体１４の絶縁材１６に利用できるように
なる。また導体１４も一般的な銅が使用できる。さらに
その外表面に特に酸化防止処理を省略することも可能で
ある。

【００２１】またたとえローラ本体１の温度が鉄心６の
キューリーポイントを超えるような高温度であっても、
鉄心６の温度をキューリーポイントより低くすることが
できるので、誘導発熱機構の絶縁機能、電磁誘導機能を
損ねることはなく、高温下での連続運転が可能となる。
また誘導発熱機構の耐熱仕様も下げることができるの
で、製作コストを低減し、信頼性を高めることができ
る。

【００２２】なお導体１４の断面は方形に限られるもの
ではなく、円形であってもよい。さらにその中空部１５
の断面形状も、方形に限られるものではなく、円形であ
ってもよい。また導体１４の巻装層数は図の例では一層
としているが、これを複数層としてもよい。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ロ
ーラ本体の内部に配置された鉄心、誘導コイルの冷却の
ために、誘導コイルを構成する導体を中空構造の導体と
し、その中空部に冷却媒体を供給するようにしたので、
導体は直接冷却されるようになるとともに、誘導コイル
が巻装されている鉄心も、冷却されている導体により直
接冷却されるようになり、したがって誘導コイル、鉄心
を効率よく冷却することができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施態様を示す断面図である。

【図２】図１に示す要部の拡大断面図である。

【図３】本発明の他の実施態様を示すもので、要部の拡
大断面図である。

【図４】導体の端部における交流電源、冷却媒体源への
接続構成を示す正面図である。

【符号の説明】

１ ローラ本体 ５ 誘導発熱機構 ６ 鉄心 ７ 誘導コイル １４ 導体 １５ 中空部

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K059 AA10 AB09 AB20 AB23 AB28 AC10 AC34 AD03 AD26 AD28 AD34 AD35 AD37 CD44 CD48 CD73

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転可能のローラ本体と、前記ローラ本
   体の内部に配置されてあって、筒状の鉄心とこの鉄心に
   巻装されてある誘導コイルから構成されてあり、前記ロ
   ーラ本体を誘導発熱させるための誘導発熱機構とを備え
   てなる誘導発熱ローラ装置において、前記誘導コイルを
   中空構造の導体によって構成するとともに、前記導体の
   中空内部に、冷却媒体を流通してなる誘導発熱ローラ装
   置。