JP2023059814A - Induction heating roller device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、誘導発熱ローラ装置に関するものである。 The present invention relates to an induction heating roller device.
ナイロン、ポリエステル等の合成繊維等の製造工程において、紡糸後に加熱し、長さ方向に引き延ばすことにより分子配向を整えて、引張強度や弾性率などの特性を向上させる直延伸工程が行われている。 In the manufacturing process of synthetic fibers such as nylon and polyester, a straight drawing process is performed in which properties such as tensile strength and elastic modulus are improved by heating after spinning and stretching in the length direction to adjust molecular orientation. .
そして、この直延伸工程では、複数の片持ち式の誘導発熱ローラ装置が用いられており、合成繊維の加熱を行うとともに、各誘導発熱ローラ装置の回転速度差によって合成繊維を延伸している。 In this direct drawing step, a plurality of cantilevered induction heating roller devices are used to heat the synthetic fibers and to draw the synthetic fibers by the difference in rotation speed of each induction heating roller device.
この片持ち式の誘導発熱ローラ装置は、特許文献1に示すように、底部中央部に軸嵌合部を有するローラ本体と、ローラ本体の内部に配置された円筒状鉄心及び誘導コイルとからなる磁束発生機構とを備え、モータの回転軸の先端部をローラ本体の軸嵌合部に嵌合連結することによりローラ本体を片持ち式に支持して、ローラ本体がモータにより回転するように構成されている。 This cantilevered induction heating roller device, as shown in Patent Document 1, consists of a roller body having a shaft fitting portion at the center of the bottom, and a cylindrical iron core and an induction coil arranged inside the roller body. The roller body is supported in a cantilever manner by fitting and connecting the tip of the rotating shaft of the motor to the shaft fitting portion of the roller body so that the roller body is rotated by the motor. It is
具体的に上記の誘導発熱ローラ装置では、ローラ本体の内部に磁束発生機構を支持する円筒部が設けられており、当該円筒部の内側周面には転がり軸受によってモータの回転軸が支持されている。 Specifically, in the induction heating roller device described above, a cylindrical portion that supports the magnetic flux generating mechanism is provided inside the roller body, and the rotation shaft of the motor is supported on the inner peripheral surface of the cylindrical portion by rolling bearings. there is
しかしながら、モータの回転軸を転がり軸受によってモータの回転軸を支持する構成では、回転系を構成する部材の質量とその材料で決定される剛性とより決まる共振周波数に対応する回転軸の危険速度よりも高速でローラ本体を回転させることができない。 However, in a configuration in which the rotating shaft of the motor is supported by rolling bearings, the critical speed of the rotating shaft corresponding to the resonance frequency determined by the rigidity determined by the mass and material of the members constituting the rotating system is Also, the roller body cannot be rotated at high speed.
この対策として、転がり軸受のサイズを大きくして回転軸の外径を大きくすることにより、回転軸の剛性を大きくして危険速度を高めることができるが、一方で、転がり軸受のサイズが大きくなるほど、軸受自身の許容最高回転数が低下してしまう。このように、回転軸の剛性と転がり軸受のサイズとのせめぎ合いの結果、危険速度が定まり、ローラ本体の最高回転数が決定されるという問題がある。 As a countermeasure against this, it is possible to increase the rigidity of the rotating shaft and increase the critical speed by increasing the size of the rolling bearing and the outer diameter of the rotating shaft. , the allowable maximum rotational speed of the bearing itself is lowered. As described above, the conflict between the rigidity of the rotating shaft and the size of the rolling bearing determines the critical speed, which in turn determines the maximum rotational speed of the roller body.
また、特許文献2に示すように、ホットローラ回転子及びヒータコイルの内径側に、モータ固定子を嵌合固定し、そのモータ固定子に対向して配置されたモータ回転子と当該モータ回転子とが固定されたシャフトとを備える構成も考えられている。なお、シャフトはホットローラ回転子に結合されている。また、シャフトは、ヒータコイルが設けられたホットローラボス部に接続されたカバーに、軸受を介して回転可能に支持されている。
Further, as shown in
この構成であれば、誘導発熱ローラ装置を設置に要する面積を小型化することができるものの、シャフトの危険速度の制約を受ける構成であることに変わりなく、モータ固定子及びモータ回転子との配置がヒータコイルの内径に限定されるため、必要とする回転トルクや容量を発揮するモータにすることが困難である。そうかと言って、ヒータコイルの内径を拡大すべくホットローラ回転子の外径を大きくすれば、結果として、ホットローラ回転子の重量及び慣性モーメントが増大し、更に大きなモータが必要となるという矛盾が生じる。 With this configuration, the area required to install the induction heating roller device can be reduced, but the configuration is still subject to the critical speed of the shaft. is limited to the inner diameter of the heater coil, it is difficult to produce a motor that exhibits the required rotational torque and capacity. On the other hand, increasing the outer diameter of the hot roller rotor in order to increase the inner diameter of the heater coil results in an increase in the weight and moment of inertia of the hot roller rotor, necessitating a larger motor. occurs.
そこで本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであり、ローラ本体の回転を高速化できるだけでなく、片持ち式の誘導発熱ローラ装置を小型化するとともに、片持ち式の誘導発熱ローラ装置に必要なモータのトルクや容量を得ることをその主たる課題とするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been devised to solve the above-mentioned problems. The main task is to obtain the torque and capacity of the motor required for the device.
すなわち本発明に係る誘導発熱ローラ装置は、機台に片持ち支持された固定軸と、前記固定軸に軸受を介して回転可能に支持された円筒状のローラ本体と、前記ローラ本体の内部に設けられ、前記ローラ本体を誘導発熱させる誘導発熱機構と、前記機台及び前記ローラ本体の間に設けられ、前記ローラ本体を前記固定軸に対して回転させるアキシャルギャップモータとを備えることを特徴とする。 That is, the induction heating roller device according to the present invention comprises a fixed shaft that is cantilever supported on a machine base, a cylindrical roller body that is rotatably supported by the fixed shaft via a bearing, and a and an induction heating mechanism provided between the machine base and the roller body for causing the roller body to generate heat by induction; and an axial gap motor provided between the machine base and the roller body for rotating the roller body about the fixed shaft. do.
このようなものであれば、回転軸を用いない構成のため危険速度に制約されることが無くなり、ローラ本体の回転を高速化することが容易となる。また、アキシャルギャップモータを用いているので、従来のラジアルギャップモータを用いたものに比べて、片持ち式の誘導発熱ローラ装置を小型化することができ、設置に要する面積を大幅に縮小して省スペース化することができる。さらに、アキシャルギャップモータのロータ及びステータをローラ本体の外径と同等の寸法まで大きくすることができ、片持ち式の誘導発熱ローラ装置に必要なモータのトルクや容量を得ることができる。その上、アキシャルギャップモータがローラ本体の外部に設けられるため、ローラ本体の内部に設けられる誘導発熱機構の軸方向の寸法を可及的に大きくすることができる。 With such a structure, since the structure does not use a rotating shaft, there is no restriction on the critical speed, and it becomes easy to increase the rotation speed of the roller body. In addition, since the axial gap motor is used, the cantilever type induction heating roller device can be made smaller than the conventional one using the radial gap motor, and the area required for installation can be greatly reduced. Space can be saved. Furthermore, the rotor and stator of the axial gap motor can be made as large as the outer diameter of the roller body, and the torque and capacity of the motor required for the cantilevered induction heating roller device can be obtained. Moreover, since the axial gap motor is provided outside the roller body, the axial dimension of the induction heating mechanism provided inside the roller body can be increased as much as possible.
アキシャルギャップモータの具体的な実施の態様としては、前記アキシャルギャップモータは、前記ローラ本体の前記機台側を向く機台側端面に設けられ、前記ローラ本体の回転軸周りに配設された複数の永久磁石を有するディスク状のロータと、前記機台又は前記固定軸において前記機台側端面に対向して設けられ、前記ローラ本体の回転軸方向において前記ロータと対向する複数の磁極を有するディスク状のステータとを有することが考えられる。 As a specific embodiment of the axial gap motor, the axial gap motor is provided on the end surface of the roller main body facing the machine base side, and a plurality of axial gap motors are arranged around the rotation axis of the roller main body. and a disk having a plurality of magnetic poles provided on the machine base or the fixed shaft so as to face the machine base side end face and facing the rotor in the rotation axis direction of the roller body. It is conceivable to have a shaped stator.
軸受を冷却することにより軸受の破損を防止するためには、前記固定軸の内部に、冷媒が流れる冷媒流路が形成されていることが望ましい。 In order to prevent damage to the bearing by cooling the bearing, it is desirable that a coolant flow path through which coolant flows is formed inside the fixed shaft.
軸受だけでなく、ステータの冷却を行うためには、前記冷媒流路は、前記軸受を冷却するとともに、前記ステータを冷却するものであることが望ましい。 In order to cool not only the bearing but also the stator, it is desirable that the coolant flow path cools the bearing as well as the stator.
固定軸の具体的な実施の態様としては、前記固定軸は、前記ローラ本体を支持する支持軸部と、前記支持軸部の基端部に形成され、前記機台に固定される固定フランジ部とを有し、前記固定フランジ部に前記ステータが設けられていることが望ましい。 As a specific embodiment of the fixed shaft, the fixed shaft includes a support shaft portion that supports the roller body, and a fixed flange portion that is formed at the base end portion of the support shaft portion and fixed to the machine base. and the stator is provided on the fixed flange portion.
軸受及びステータを冷却するための具体的な実施の態様としては、前記支持軸部の内部に前記軸受を冷却するための軸受冷却用流路が形成され、前記固定フランジ部の内部に前記ステータを冷却するためのステータ冷却用流路が形成されていることが望ましい。 As a specific embodiment for cooling the bearing and the stator, a bearing cooling passage for cooling the bearing is formed inside the support shaft portion, and the stator is provided inside the fixed flange portion. It is desirable that a stator cooling passage for cooling is formed.
軸受の潤滑及び冷却とともにアキシャルギャップモータを冷却するためには、前記冷媒流路は、潤滑油を含有する冷媒を流すものであり、前記固定軸の外側周面に開口し、ミスト状の冷媒を前記軸受及び前記アキシャルギャップモータに供給するものであることが望ましい。 In order to lubricate and cool the bearings as well as cool the axial gap motor, the coolant passages are for flowing a coolant containing lubricating oil, are opened on the outer peripheral surface of the fixed shaft, and supply mist-like coolant. It is desirable to supply the bearing and the axial gap motor.
誘導加熱されるローラ本体からロータへの伝熱を低減してロータが過度に加熱されることを防止するためには、前記ローラ本体の機台側端面と前記ロータとの間に断熱層が形成されていることが望ましい。 In order to reduce the heat transfer from the induction-heated roller body to the rotor and prevent the rotor from being excessively heated, a heat insulating layer is formed between the end surface of the roller body on the machine base side and the rotor. It is desirable that
断熱層を形成する具体的な実施の態様としては、前記ロータは、前記機台側端面に円環状の固定部材より固定されており、前記固定部材により前記断熱層が形成されていることが望ましい。このように固定部材により断熱層を形成することで断熱するための装置構成を簡単にすることができる。 As a specific embodiment for forming the heat insulating layer, it is desirable that the rotor is fixed to the end face on the machine base side by an annular fixing member, and that the heat insulating layer is formed by the fixing member. . By forming the heat insulating layer with the fixing member in this manner, the structure of the device for heat insulation can be simplified.
前記固定部材は、外側周面の全周に開口する凹溝が形成されており、前記凹溝により前記断熱層が形成されていることが望ましい。この構成であれば、ロータの裏面側を積極的に空冷することができる。 It is preferable that the fixing member is formed with a groove that is open to the entire circumference of the outer peripheral surface, and that the heat insulating layer is formed by the groove. With this configuration, the rear side of the rotor can be positively air-cooled.
前記固定軸の内部に、冷媒が流れる冷媒流路が形成されており、前記冷媒流路は、前記固定軸の外側周面に開口し、前記冷媒を前記アキシャルギャップモータに供給するものであり、前記固定部材の内部に、径方向内側から径方向外側に向かって前記冷媒が流れる内部流路が形成されていることが望ましい。この構成であれば、固定部材に冷媒が流れる内部流路を形成しているので、固定部材における断熱性能を向上させることができ、また、ロータを積極的に冷却することができる。 A coolant channel through which a coolant flows is formed inside the fixed shaft, the coolant channel is open to the outer peripheral surface of the fixed shaft, and supplies the coolant to the axial gap motor, It is preferable that an internal flow path through which the coolant flows from the radially inner side to the radially outer side is formed inside the fixed member. With this configuration, since the fixed member has an internal flow path through which the coolant flows, the heat insulation performance of the fixed member can be improved, and the rotor can be positively cooled.
前記固定軸の内部に、冷媒が流れる冷媒流路が形成されており、前記冷媒流路は、前記固定軸の外側周面に開口し、前記冷媒を前記アキシャルギャップモータに供給するものであり、前記ロータにおいて互いに隣り合う前記永久磁石の間に、径方向内側から径方向外側に向かって前記冷媒が流れる流路が形成されていることが望ましい。この構成であれば、ロータにおいて互いに隣り合う永久磁石の間に冷媒が流れる流路を形成しているので、ロータの永久磁石を積極的に冷却することができる。 A coolant channel through which a coolant flows is formed inside the fixed shaft, the coolant channel is open to the outer peripheral surface of the fixed shaft, and supplies the coolant to the axial gap motor, It is preferable that a channel through which the coolant flows from the radially inner side to the radially outer side is formed between the permanent magnets adjacent to each other in the rotor. With this configuration, since the flow path through which the coolant flows is formed between the permanent magnets adjacent to each other in the rotor, the permanent magnets of the rotor can be positively cooled.
このように構成した本発明によれば、ローラ本体の回転を高速化できるだけでなく、誘導発熱ローラ装置を小型化するとともに、誘導発熱ローラ装置に必要なモータのトルクや容量を得ることができる。 According to the present invention configured as described above, not only can the rotation speed of the roller body be increased, but also the size of the induction heating roller device can be reduced, and the torque and capacity of the motor required for the induction heating roller device can be obtained.
<本発明の一実施形態>
以下に本発明に係る片持ち式の誘導発熱ローラ装置100の一実施形態について図面を参照して説明する。
<One embodiment of the present invention>
An embodiment of a cantilevered induction
この片持ち式の誘導発熱ローラ装置100は、例えばプラスチックフィルム、紙、布、不織布、合成繊維、金属箔等のシート材又はウェブ材、線(糸)材等の連続材の熱処理工程等において用いられるものである。
This cantilever type induction
本実施形態の片持ち式の誘導発熱ローラ装置100は、図1に示すように、機台20に片持ち支持された固定軸2と、固定軸2に軸受3、4を介して回転可能に支持された円筒状のローラ本体5と、ローラ本体5の内部に設けられ、ローラ本体5を誘導発熱させる誘導発熱機構6と、機台20及びローラ本体5の間に設けられ、ローラ本体5を固定軸2に対して回転させるアキシャルギャップモータ7とを備えている。
As shown in FIG. 1, the cantilevered induction
<固定軸2>
固定軸2は、固定された機台20に一端部が固定されることによって片持ち支持されるものである。この固定軸2は、ローラ本体5を軸受3、4を介して回転可能に支持する概略円柱状の支持軸部21と、支持軸部21の基端部に形成され、機台20に固定される固定フランジ部22とを有している。
<
The fixed
軸受3、4は、転がり軸受であり、クロム軸受鋼、ステンレス鋼、セラミックス等の材質を軸受部の温度に合わせて適宜選択することができるし、その潤滑剤も、耐熱グリス、耐熱油、固体潤滑剤等から軸受部の温度に合わせて適宜選択することができる。なお、転がり軸受の他に、非接触の磁気軸受に置き換えても良い。
The
<ローラ本体5>
ローラ本体5は、円筒状をなす円筒部51と、当該円筒部51の軸方向一端開口部を塞ぐように設けられた第1円板部52と、円筒部51の軸方向他端開口部を塞ぐように設けられた第2円板部53とを有している。そして、円筒部51の肉厚内に、軸方向に沿って複数のジャケット室5xが形成されている。このジャケット室5xには、気液二相の熱媒体が封入されている。
<
The roller
ローラ本体5の第1円板部52及び第2円板部53には、固定軸2が挿通される挿通孔52h、53hが形成されている。そして、第1円板部52の挿通孔52hと固定軸2との間に外輪回転の転がり軸受3が設けられ、第2円板部53の挿通孔53hと固定軸2との間に外輪回転の転がり軸受4が設けられている。なお、第1円板部52及び第2円板部53の一方は、円筒部51と一体形成されたものであっても良い。
その他、ローラ本体5の円筒部51の肉厚内には、円筒部51の温度を検出するための温度センサ8が設けられている。この温度センサ8は、ローラ本体5に設けられた検出信号伝送部9に接続されており、温度センサ8の検出信号は、検出信号伝送部9によって、外部の温度制御装置(不図示)に送信される。
In addition, a
この温度制御装置により、後述する電源回路(不図示)が制御されて、ローラ本体5の温度が制御される。なお、検出信号伝送部9は、例えば近距離無線通信システムを用いたものであっても良いし、送信部9a及び受信部9bを有する電磁誘導式又は光式のものであっても良い。図1の検出信号伝送部9は、第2円板部53に送信部9aが設けられ、固定フランジ部22に受信部9bが設けられている。
This temperature control device controls a power supply circuit (not shown), which will be described later, to control the temperature of the
<誘導発熱機構6>
誘導発熱機構6は、ローラ本体5の内部に設けられており、円筒状をなす円筒状鉄心61と、当該円筒状鉄心61の外側周面に巻装された誘導コイル62とを備えている。この誘導発熱機構6の円筒状鉄心61内には、固定軸2が挿通しており、誘導発熱機構6は、取付部材10によって固定軸2に取り付けられて固定されている。
<
The
なお、誘導コイル62に接続されるリード線(不図示)には、商用周波数(50Hz又は60Hz)の交流電圧などを印加するための電源回路(不図示)が接続されている。
A lead wire (not shown) connected to the
この誘導発熱機構6により、誘導コイル62に交流電圧が印加されると交番磁束が発生し、その交番磁束はローラ本体5の側周壁(円筒部51)を通過する。この通過によりローラ本体5の円筒部51に誘導電流が発生し、その誘導電流でローラ本体5の円筒部51はジュール発熱する。
The
<アキシャルギャップモータ7>
アキシャルギャップモータ7は、ローラ本体5を固定軸2に対して回転させるものであり、ローラ本体5の外部において機台20側に設けられている。
<
The
具体的にアキシャルギャップモータ7は、ローラ本体5に固定されたディスク状のロータ(回転子)71と、固定軸2の固定フランジ部22に固定されたディスク状のステータ(固定子)72とを有している。
Specifically, the
ロータ71は、ローラ本体5の回転軸周りに等間隔に配設された複数の永久磁石を有するものである。本実施形態のロータ71は、ローラ本体5における回転軸方向の機台側端面5aに固定されている。本実施形態の機台側端面5aは、ローラ本体5の第2円板部53の外側端面により構成される。
The
ここで、ローラ本体5の機台側端面5aとロータ71の裏面(機台20とは反対側の面)との間には、回転軸周りの周方向全体に亘って断熱層S1が形成されている。具体的にロータ71は、機台側端面5aに円環状の固定部材11より固定されており、当該固定部材11により断熱層S1が形成されている。具体的に固定部材11には、外側周面の全周に開口する凹溝11aが形成されている。この凹溝11aは、固定部材11の径方向においてロータ71の半分の位置よりも内側に形成されている。この構成により、固定部材11は、概略U字状の断面を有する構成となる。そして、凹溝11aにより断熱層S1が形成されている。なお、固定部材11の厚肉部自体も断熱層としての機能を発揮する。
Here, between the
ステータ72は、ローラ本体5の回転軸方向においてロータ71と対向する複数の磁極を有するものである。この複数の磁極も、前記複数の永久磁石と同様に、ローラ本体5の回転軸周りに等間隔に配設されている。本実施形態のステータ72は、ローラ本体5の機台側端面5aに対向する対向面2aに設けられている。この対向面2xは、固定軸2の固定フランジ部22において機台側端面5aに対向する面により構成される。
The
このアキシャルギャップモータ7において、ステータ72に交流電力を供給することによって、ロータ71及びステータ72との間で回転トルクが生じて、ローラ本体5が所定の回転数で回転する。
In this
<軸受3、4及びアキシャルギャップモータ7の冷却機構12>
さらに、本実施形態の片持ち式の誘導発熱ローラ装置100は、軸受3、4及びアキシャルギャップモータ7を冷却するための冷却機構12を備えている。
<
Further, the cantilevered induction
冷却機構12は、固定軸2の内部に形成された冷媒が流れる冷媒流路121と、当該冷媒流路121に冷媒を供給するポンプ等の冷媒供給源(不図示)とを備えている。なお、冷媒としては、例えば水や空気などを用いることができる。
The
冷媒流路121は、軸受3、4を冷却するとともに、アキシャルギャップモータ7のステータ72を冷却するように形成されている。具体的に冷媒流路121は、支持軸部21の内部に形成され、軸受3、4を冷却するための軸受冷却用流路121aと、固定フランジ部22の内部に形成され、ステータ72を冷却するためのステータ冷却用流路121bとを有している。
The
軸受冷却用流路121aは、固定軸2の基端部に設けられた導入ポートP1及び導出ポートP2に連通し、支持軸部21の内部に軸方向に沿って形成された往復路である。この軸受冷却用流路121aは、支持軸部21の軸方向において自由端部側の軸受3又はその近傍の位置まで延びている。
The bearing
ステータ冷却用流路121bは、固定フランジ部22の内部においてステータ72に対向する部分にステータ72の周方向に沿って形成された円環状の流路を有している。本実施形態のステータ冷却用流路121bは、軸受冷却用流路121aから分岐して形成されており、導入ポートP1及び導出ポートP2に連通している。なお、ステータ冷却用流路121bは、固定軸2の内部において軸受冷却用流路121aとは独立して形成しても良い。
The stator
<本実施形態の効果>
このように構成した誘導発熱ローラ装置100によれば、回転軸を用いない構成のため危険速度に制約されることが無くなり、ローラ本体5の回転を高速化することが容易となる。また、アキシャルギャップモータ7を用いているので、従来のラジアルギャップモータを用いたものに比べて、片持ち式の誘導発熱ローラ装置100を小型化することができ、設置に要する面積を大幅に縮小して省スペース化することができる。さらに、アキシャルギャップモータ7のロータ71及びステータ72をローラ本体5の外径と同等の寸法まで大きくすることができ、片持ち式の誘導発熱ローラ装置100に必要なモータのトルクや容量を得ることができる。その上、アキシャルギャップモータ7がローラ本体5の外部に設けられるため、ローラ本体5の内部に設けられる誘導発熱機構6の軸方向の寸法を可及的に大きくすることができる。
<Effects of this embodiment>
According to the induction
ロータ71を固定するための固定部材11に凹溝11aを形成し、凹溝11aにより断熱層S1を形成しているので、誘導加熱されるローラ本体5からロータ71への伝熱を低減してロータ71が過度に加熱されることを防止することができる。また、ロータ71の裏面側を積極的に空冷することができる。
The
<その他の実施形態>
なお、本発明は前記実施形態に限られず、以下の態様であっても良い。
<Other embodiments>
In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the following aspects may be adopted.
例えば、前記実施形態のアキシャルギャップモータ7のステータ72を固定軸2の固定フランジ部22に設ける構成の他に、図2に示すように、機台20又は機台20に設けられた固定軸2とは別の部材(不図示)にステータ72を設ける構成としても良い。
For example, in addition to the configuration in which the
また、冷却機構12が潤滑油を含有する冷媒を軸受3、4及びアキシャルギャップモータ7に直に供給する構成としても良い。この場合、図3に示すように、冷媒流路121は、潤滑油を含有する冷媒を流すものであり、固定軸2(支持軸部21)の外側周面に開口し、当該開口121xからミスト状の冷媒を導出する構成とすることが考えられる。ここで、冷媒流路121の開口121xはノズル形状とすることで、ミスト状の冷媒を導出することができる。また、開口121xは、軸受3、4を向くように形成されている。そして、冷媒流路121の開口121xから導出されたミスト状の冷媒は、軸受3、4に噴霧される。機台側の軸受4に噴霧されたミスト状の冷媒は、アキシャルギャップモータ7のロータ71とステータ72との間を通過してそれらを冷却し、その後、外部に放出される。
Alternatively, the
さらに、図4に示すように、固定軸2の内部に、冷媒が流れる冷媒流路121が形成されており、冷媒流路121は、固定軸2の外側周面において軸受4よりも機台側に開口し、冷媒(例えば空気)をアキシャルギャップモータ7に供給する構成としても良い。ここで、ロータ71をローラ本体5に固定する固定部材11が断熱層S1となり、固定部材11の内部に、径方向内側から径方向外側に向かって冷媒が流れる内部流路11Rが形成されている。また、冷媒流路121は、固定軸2の外側周面において固定部材11の内側周面に径方向に対向して開口している。このような構成により、冷媒流路121から供給された冷媒は、機台側の軸受4を冷却したした後に、冷媒の供給圧とともに回転に伴う遠心力によって内部流路11Rを通過する。これにより、ロータ71が冷却される。また、一部の冷媒は、ロータ71とステータ72との間を通過してそれらを冷却し、その後、外部に放出される。
Furthermore, as shown in FIG. 4 , a
ここで、内部流路11Rを有する固定部材11の構成例を図5に示す。構成例1は、図5(a)に示すように、固定部材11が円環状をなす1枚の板部材から構成されており、当該板部材の肉厚内に径方向内側から径方向外側に向かって内部流路11Rを形成したものである。内部流路11Rは、直線状をなす流路であっても良いし、湾曲した流路であっても良い。また、構成例2は、図5(b)に示すように、固定部材11が、2枚の円環状をなす板部材11a、11bを複数のスペーサ部材11cを介して重ね合わせて構成されており、複数のスペーサ部材11cによって板部材11a、11bの間に内部流路11Rが形成されたものである。この構成において、一方の板部材11aにはロータ71が固定され、他方の板部材11bはローラ本体2に固定される。
Here, FIG. 5 shows a configuration example of the fixing
また、図6に示すように、ロータ71をローラ本体5に固定する固定部材11が内側周面の全周に開口する凹溝11aを有する構成としても良い。この凹溝11aにより断熱層S1が形成されている。そして、固定軸2の内部に、冷媒が流れる冷媒流路121が形成されており、冷媒流路121は、固定軸2の外側周面において軸受4よりも機台側に開口し、冷媒(例えば空気)をアキシャルギャップモータ7に供給する構成としても良い。ここで、固定部材11の凹溝11aの底壁部(外周壁部)には、1又は複数の貫通孔11hが形成されている。これら凹溝11a及び貫通孔11hにより内部流路11Rが構成される。また、冷媒流路121は、固定軸2の外側周面において固定部材11の凹溝11aに径方向に対向して開口している。このような構成により、冷媒流路121から供給された冷媒は、機台側の軸受4を冷却したした後に、冷媒の供給圧とともに回転に伴う遠心力によって凹溝11aに流入し、貫通孔11hから外部に放出される。これにより、ロータ71が冷却される。また、一部の冷媒は、ロータ71とステータ72との間を通過してそれらを冷却し、その後、外部に放出される。
Further, as shown in FIG. 6, the fixing
さらに、図7に示すように、ロータ71において互いに隣り合う永久磁石11mの間に、径方向内側から径方向外側に向かって冷媒が流れる流路71Rが形成された構成としても良い。ここで、ロータ71は、円環状をなす磁性体のベース部材711と、当該ベース部材711に間欠的にNS交互に設けられた永久磁石71mとを有する。なお、ベース部材711は、断熱層S1としての機能を有していても良い。また、ベース部材711とローラ本体5との間に固定部材11を設けても良い。そして、固定軸2の内部に、冷媒が流れる冷媒流路121が形成されており、冷媒流路121は、固定軸2の外側周面において軸受4よりも機台側に開口し、冷媒(例えば空気)をアキシャルギャップモータ7に供給する構成としても良い。ここで、冷媒流路121は、固定軸2の外側周面において永久磁石71mに径方向に対向して開口している。このような構成により、冷媒流路121から供給された冷媒は、機台側の軸受4を冷却したした後に、冷媒の供給圧とともに回転に伴う遠心力によって永久磁石71mの間の流路71Rを通過する。また、冷媒は、ロータ71とステータ72との間を通過する。これにより、ロータ71が冷却される。
Furthermore, as shown in FIG. 7, a
上述した各実施形態において、アキシャルギャップモータ7と誘導発熱機構6との間に磁気シールド部を設けても良い。この磁気シールド部は、図1及び図2においては、第2円板部53又は固定部材11に磁気シールド機能を持たせても良いし、別途磁気シールド部材を設けて構成しても良い。この構成であれば、直列的に配置されるアキシャルギャップモータ7と誘導発熱機構6との相互の磁気的な干渉を阻止することができる。その他、鉄心が漏れ磁束を発生することに対しては、磁気抵抗が低いインボリュート鉄心(断面が概略インボリュート形状をなす磁性鋼板を円筒状に積層した鉄心)を用いることも考えられる。
In each embodiment described above, a magnetic shield portion may be provided between the
上記の誘導発熱ローラ装置を複数用いて直延伸工程を行う場合には、複数の誘導発熱ローラ装置の間を安定して所定の糸道を走行させるための相互傾斜角(ネルソン角)を付与するために、固定軸2に回転可動部を設けても良い。
When the straight drawing process is performed using a plurality of the above-mentioned induction heating roller devices, a mutual inclination angle (Nelson angle) is given to allow a predetermined yarn path to run stably between the plurality of induction heating roller devices. For this reason, the fixed
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。 In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications are possible without departing from the spirit of the present invention.
100・・・片持ち式の誘導発熱ローラ装置
20・・・機台
2・・・固定軸
21・・・支持軸部
22・・・固定フランジ部
3、4・・・軸受
5・・・ローラ本体
5x・・・機台側端面
6・・・誘導発熱機構
7・・・アキシャルギャップモータ
71・・・ロータ
72・・・ステータ
11・・・固定部材
11a・・・凹溝
S1・・・断熱層
121・・・冷媒流路
121a・・・軸受冷却用流路
121b・・・ステータ冷却用流路
11R・・・内部流路
71R・・・流路
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記固定軸に軸受を介して回転可能に支持された円筒状のローラ本体と、
前記ローラ本体の内部に設けられ、前記ローラ本体を誘導発熱させる誘導発熱機構と、
前記機台及び前記ローラ本体の間に設けられ、前記ローラ本体を前記固定軸に対して回転させるアキシャルギャップモータとを備える、片持ち式の誘導発熱ローラ装置。 a fixed shaft cantilevered on the machine base;
a cylindrical roller body rotatably supported by the fixed shaft via a bearing;
an induction heating mechanism that is provided inside the roller body and causes the roller body to generate heat by induction;
A cantilever type induction heating roller device comprising an axial gap motor provided between the machine base and the roller body for rotating the roller body with respect to the fixed shaft.
前記ローラ本体の前記機台側を向く機台側端面に設けられ、前記ローラ本体の回転軸周りに配設された複数の永久磁石を有するディスク状のロータと、
前記機台又は前記固定軸において前記機台側端面に対向して設けられ、前記ローラ本体の回転軸方向において前記ロータと対向する複数の磁極を有するディスク状のステータとを有する、請求項1に記載の片持ち式の誘導発熱ローラ装置。 The axial gap motor is
a disc-shaped rotor having a plurality of permanent magnets provided on the end face of the roller body facing the machine base side and arranged around the rotation axis of the roller body;
2. The apparatus according to claim 1, further comprising a disc-shaped stator having a plurality of magnetic poles provided on the machine base or the fixed shaft so as to face the machine base side end surface and facing the rotor in the rotation axis direction of the roller body. A cantilevered induction heating roller apparatus as described.
前記ローラ本体を支持する支持軸部と、
前記支持軸部の基端部に形成され、前記機台に固定される固定フランジ部とを有し、
前記固定フランジ部に前記ステータが設けられている、請求項2に記載の片持ち式の誘導発熱ローラ装置。 The fixed shaft is
a support shaft portion that supports the roller body;
a fixed flange portion formed at the base end portion of the support shaft portion and fixed to the machine base;
3. The cantilevered induction heating roller device according to claim 2, wherein the stator is provided on the fixed flange portion.
前記固定フランジ部の内部に前記ステータを冷却するためのステータ冷却用流路が形成されている、請求項5に記載の片持ち式の誘導発熱ローラ装置。 A bearing cooling passage for cooling the bearing is formed inside the support shaft,
6. The cantilevered induction heating roller device according to claim 5, wherein a stator cooling passage for cooling the stator is formed inside the fixed flange portion.
前記固定部材により前記断熱層が形成されている、請求項8に記載の片持ち式の誘導発熱ローラ装置。 The rotor is fixed to the machine base side end face by an annular fixing member,
9. The cantilevered induction heating roller device according to claim 8, wherein said heat insulating layer is formed by said fixed member.
前記凹溝により前記断熱層が形成されている、請求項9に記載の片持ち式の誘導発熱ローラ装置。 The fixing member is formed with a groove that is open to the entire circumference of the outer peripheral surface,
10. The cantilevered induction heating roller device according to claim 9, wherein the heat insulating layer is formed by the groove.
前記冷媒流路は、前記固定軸の外側周面に開口し、前記冷媒を前記アキシャルギャップモータに供給するものであり、
前記固定部材の内部に、径方向内側から径方向外側に向かって前記冷媒が流れる内部流路が形成されている、請求項9又は10に記載の片持ち式の誘導発熱ローラ装置。 A coolant channel through which a coolant flows is formed inside the fixed shaft,
the coolant channel is open to the outer circumferential surface of the fixed shaft and supplies the coolant to the axial gap motor;
11. The cantilevered induction heating roller device according to claim 9, wherein an internal flow path through which the coolant flows from the radially inner side to the radially outer side is formed inside the fixed member.
前記冷媒流路は、前記固定軸の外側周面に開口し、前記冷媒を前記アキシャルギャップモータに供給するものであり、
前記ロータにおいて互いに隣り合う前記永久磁石の間に、径方向内側から径方向外側に向かって前記冷媒が流れる流路が形成されている、請求項9又は10に記載の片持ち式の誘導発熱ローラ装置。 A coolant channel through which a coolant flows is formed inside the fixed shaft,
the coolant channel is open to the outer circumferential surface of the fixed shaft and supplies the coolant to the axial gap motor;
11. The cantilevered induction heating roller according to claim 9, wherein a channel is formed between the permanent magnets adjacent to each other in the rotor so that the coolant flows from the radially inner side to the radially outer side. Device.
Priority Applications (2)
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EP22199620.0A EP4167686B1 (en) | 2021-10-15 | 2022-10-04 | Induction heated roll apparatus |
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Applications Claiming Priority (2)
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JP2021169484 | 2021-10-15 | ||
JP2021169484 | 2021-10-15 |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
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JP (1) | JP2023059814A (en) |
-
2022
- 2022-08-01 JP JP2022122814A patent/JP2023059814A/en active Pending
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