JP2004516414A - 空気圧回転モーター用の調速装置 - Google Patents
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Abstract
Description
(技術分野)
本発明は、加圧空気取入路を具備した固定子と回転子を備える回転モーター用の調速装置に関するものであり、調速装置は、取入路に配置された弁要素を具備した流量制御取入路と、入口弁に対し動作可能に接続された速度応答作動装置とを備えている。
【0002】
(背景技術)
特に本発明は、高速回転モーターに適した改良調速装置に関するもので、従来タイプの調速装置は、高い遠心力と発生する平衡問題により使用が困難である。また従来の調速装置は、機械的でむしろ複雑であり、それらが一定の寸法でなければ、安全な方法で動作させることが難しい。次に、これによって小型のモーター、例えば手持式の動力工具では、調速装置用に利用可能な空間が非常に制限され、正確且つ安全な調速動作を得るのが困難になる。
【0003】
(発明の開示)
上記の問題は、本発明による調速装置によって回避されて、加圧空気入口弁が、モーター駆動発電機のモーター速度応答出力電圧によって、作動させる電磁作動ブリードオフを具備し且つ、電気的に調整される空気圧パイロット回路によって、制御される。
【0004】
本発明の特徴及び利点を以下の詳しい説明と請求項から明らかになるであろう。
【0005】
図1の装置は、円周列の駆動ブレード12を具備した単一段タービンホイール11と、起動加圧空気流をタービンホイール11の駆動ブレード12に向ける、多数の空気ノズル13を具備した固定子10を有する、空気圧駆動軸フロータービンを備えている。
【0006】
(発明を実施するための最良の形態)
加圧空気は、加圧空気源14から取入路15と流量制御弁16を介して、供給されている。流量制御弁は、弁ハウジング17においてスプリング19上で移動可能に案内され、且つノズル13への空気供給を制御するため、取入路15に配置された、弁要素18を備えている。最後に、弁要素11の後端部に作動用面20を具備したパイロット回路と、弁16の上流で空気取入路と作動表面20を接続するため弁要素18を介した小面積の開口部21とがある。弁要素18は、取入路15内の空気圧と作動表面に作用する実際の圧力との間を、平衡にするために配置されている。
【0007】
またパイロット回路は、流量制御弁16の作動表面20に接続され且つ、開放または閉鎖のために配置された、ブリードオフ24と、また外気への空気放出開口部も備えている。ブリードオフ24は、小寸法の孔25と、選択に孔25を開いたり閉じたりするため、電磁石27によって動作される、鉄製のディスク型弁要素26を備えている。電磁石27は、整流器31を介して、タービン組込型の発電機30によって送られる電圧によって、動作させられる。
【0008】
発電機30は、タービンホイール11の後方伸長部33に堅く固定された永久磁石32と、後方伸長部33及び磁石32を取り囲む円錐曲線回転面体状の巻コイル34を具備した固定子とを備えている。巻コイル34からの出力電圧は、整流器31を介して直流電圧に変換された別の電流となる。発電機30によって送られた電圧の大きさは、タービンホイール11の回転速度に直接的に比例しており、それは電磁石27によって発生する作用力は、同じくタービン速度に比例する。その結果、低速のタービン速度、すなわち発電機30からの低出力電圧は、電磁石27に、ディスク型弁要素26に対する低い上昇力を生じさせて、相対的に大きな放出エリアを開いたままにする。これは結果的に、作動表面20に対して作用する空気圧を減らして、流量制御弁16が相対的に大きな空気流エリアを開けたままにし、それによって相対的に大きな空気流をタービンノズル13へ通す。
【0009】
しかし、もしタービン速度が予定した所望のレベルの上に増えると、発電機30からの出力電圧の大きさが、電磁石27に弁要素26を空気放出制限位置に上昇させ、それによって弁要素18の作動表面20に対して作用する圧力の増加を実行する。結果的に流量制御弁16は、タービンノズル13への空気供給を制限し、タービン速度が予定した所望のレベルに制限される。
【0010】
図2において、空気ブリードオフ54を制御する電磁石と共に形成された、空気取入用の流量制御弁56の別の設計を示している。前記の例のように、流量制御弁56は、弁ハウジング57において移動可能に支持され、且つ取入路15を介する空気流量を制御するため配置された、弁要素58を備えている。本発明のこの実施形態において、弁要素58は、カップ型で、外部ウエスト部分60と多数の横孔61を有している。ウエスト部分60は、弁ハウジング57における環状肩部63を通過した空気に通すように設計されており、孔61はカップ型の弁要素58の外側と内側を接続するために配置されている。流量制御弁56の閉鎖位置において、カップ型弁要素58の外端部は、弁ハウジング57における座部64に摺働可能に嵌め込まれており、肩部63はウエスト部分60が、取入路15の上流部分15´から下流部分15″への加圧空気を通さないようにする。
【0011】
内側端部において、弁要素58が空気チャンバ69と作動表面70を囲むベロー68に固定されており、そこで作用力が弁要素58が弁要素58で受けることができる。チャンバ69はカップ型の弁要素58の内部と、制限開口部72を介して、常に通じている。空気取入路15の上流部分15´が加圧空気源に接続されるので、弁要素58並びにチャンバ69の内部エリアが、常に加圧されている。
【0012】
弁ハウジング57の下端部において、発電機30に接続された巻コイル76を具備した電磁石75を装着している。巻コイル76を介して、通気路77を具備した中心管が伸びており、通気路は、その上端部でチャンバ69に通じ、その下端部で制限空気放出開口部78を備えている。放出開口部78は、電磁石75とカバープレート80との間の狭い空間で、自由に移動可能なディスク型弁要素79によって、制御される。この狭い空間は、放射方向の排気口81を介して外気に通じている。
【0013】
作動時、発電機30によって送られる電圧の実際の大きさは、電磁石75が放出開口部78を覆うまたは覆わないであろう程度を決定し、それによってチャンバ69内の空気圧、すなわち弁要素58に対する作用力を適合させる。非常に低いタービン速度では、電圧の大きさは予定の一定レベルよりも低く、それにより電磁石75から弁要素79に対して低い上昇力を発生させている。それは、開口部78を介する相対的に無制限の放出流を生じさせ、開口部72の制限エリアにより、チャンバ69から大きな放出流が、低下した作用力を弁要素58に対して生じさせ、それは弁要素が、タービンへ大きな空気の流入をもたらすため、開口方向に変位させられることを意味している。
【0014】
開口状態において、流量制御弁56の弁要素58は、加圧空気が二つの経路、すなわち取入路15の上流部分15´から弁要素58の内部へ、孔61を介し、座部64を過ぎて弁要素58の外開口端部を通って出て、取入路15の下流部分15″の中に入る経路A)と、取入路15の上流部分15´から肩部63を過ぎてウエスト部分60を介し、取入路15の下流部分15″の中に入る経路B)で、弁を通過することができるように、位置を取る。
【図面の簡単な説明】
【図1】
本発明による調速装置の概略図。
【図2】
本発明の別の実施形態による空気ブリードオフと入口弁の拡大図。
Claims (7)
- 回転子(11)と、加圧空気取入路(15)を具備した固定子(10)を有する空気圧回転モーター用であり、前記取入路(15;15´)に配置された流量制御弁要素(18;58)を具備した入口弁(16;56)と、前記入口弁(16;56)に動作的に接続された速度応答作動装置(24;54)を備える、調速装置において、
前記作動装置(24;54)が、前記入口弁(16;56)の動作を調整するため空気圧パイロット回路(21、20、25;72、70、77、78)を備え、前記パイロット回路(21、20、25;72、70、77,78)が:前記弁要素(18;58)上の作用表面(20;70)と、
前記作用表面(20;70)に通じる制限加圧空気供給開口部(21;72)と、
前記作用表面(20;70)に通じ且つ、電磁石アクチュエータ(27;76)を具備した空気ブリードオフ(24;54)と、
前記モーターによって駆動され、且つモーター速度応答出力電圧を送る発電機(30)とを備え、
前記発電機(30)が、前記出力電圧に応じて、前記入口弁(16;56)及び、前記ブリードオフ(24;54)の動作を行う前記電磁石アクチュエータ(27;76)に接続される、
ことを特徴とする調速装置。 - 前記調速装置(30)が、前記モーターの回転子(11)に堅く固定された永久磁石(32)と、円錐曲線回転面体形状の固定子巻線(34)を備えることを特徴とする請求項1に記載の調速装置。
- 前記永久磁石(32)が、前記モーター固定子(11)の同軸伸長部(33)に固定されたバー磁石であることを特徴とする請求項2に記載の調速装置。
- 前記作用表面(70)が、前記弁要素(58)に関連する閉じたベロー(68)によって形成されており、前記ベロー(68)は、前記制限加圧空気供給開口部(72)を介して、加圧空気が供給され、且つ前記発電機(30)の出力電圧に応じて、前記ブリードオフ(54)を介して排出させることを特徴とする請求項1に記載の調速装置。
- 前記発電機(30)が交流発電機であり、整流器(31)が前記発電機(30)と前記電磁石アクチュエータ(27;78)との間に備えられることを特徴とする請求項1または2に記載の調速装置。
- 前記ブリードオフ(24;54)が、出口(25;78)と、流出量を制御するため前記出口(25;78)を横切って配置された、ディスク型弁要素(26;79)とを備え、前記ディスク型弁要素(26;79)が、前記電磁石アクチュエータ(27;76)と共働するため、強磁性材料から構成されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の調速装置。
- 前記回転モーターが、前記回転子(11)上に円周列状の駆動ブレード(12)を有し、前記固定子(10)における一つまたはそれ以上の空気誘導駆動ノズル(13)が、前記入口弁(16;56)を介して、前記空気取入路(15;15´)に通じることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の調速装置。
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