JP2763484B2 - 送風機型うず電流電気動力計 - Google Patents

送風機型うず電流電気動力計

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JP2763484B2
JP2763484B2 JP5311994A JP31199493A JP2763484B2 JP 2763484 B2 JP2763484 B2 JP 2763484B2 JP 5311994 A JP5311994 A JP 5311994A JP 31199493 A JP31199493 A JP 31199493A JP 2763484 B2 JP2763484 B2 JP 2763484B2
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野 誠 一 粟
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AMANO KOGYO GIJUTSU KENKYUSHO
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、送風機型うず電流電気
動力計に係り、特に、冷却水を必要とせずに原動機の動
力を計測できるようにした送風機型うず電流電気動力計
に関する。
【0002】
【従来の技術】この種のうず電流電気動力計では、磁束
を通す金属材料を材質とするケーシングの内部に設けた
コイルに直流小電流を流し、計測対象の原動機に駆動さ
れる回転子が磁気回路を切断するときにケーシング内面
に発生するうず電流を利用している。発生熱は、ケーシ
ングを水冷することによって吸収され、この種のうず電
流電気動力計は、高速にも耐え、また、コイルに流す電
流を制御することによって、容易に各種の特性を実現で
きるので、広く原動機の動力計測に利用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
うず電流電気動力計では、ケーシングを冷却する冷却水
の給排水導管や各種バルブを設ける必要があるので、複
雑大型化する欠点がある。また、導管の流路抵抗に打ち
勝つ圧力で冷却水を供給しなければならないので、ポン
プ動力を必要とする。そこで、本発明の目的は、前記従
来技術の有する問題点を解消するため、自から吸入した
空気による内部冷却により、うず電流によって発生した
熱量を吸収できるようにすることで、簡単小型化が可能
となる送風機型うず電流電気動力計を提供することにあ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は、翼車が収容される送風機のケーシング内
部にリング状のコイルを設け、前記ケーシングの内部に
外気を導く吸気孔をケーシングの中心部近傍に開口する
ようにケーシングの半径方向または軸方向に設けるとと
もに、ケーシング内部から空気を導出する排気孔を前記
翼車の円周外側に開口するようにケーシングの半径方向
または軸方向に設け、前記翼車の側面で半径方向に延
び、かつ前記ケーシングとの間に微小間隙を保つ羽根を
放射状に形成し、前記翼車の回転とともに前記羽根が磁
気回路を切断すると同時に内部冷却用空気を前記吸気孔
から吸入し、前記ケーシングの内面に発生するうず電流
による発生熱を発生部位近傍で直ちに内部冷却用空気に
よって吸収するようにしたことを特徴とするものであ
る。
【0005】
【作用】翼車が回転しながらその羽根でケーシングを通
過する環状の磁気回路を切断することによって、ケーシ
ング内面にうず電流が発生し、原動機の出力パワーはう
ず電流の発生熱の形ですべて吸収される。これと同時
に、翼車の羽根は吸気孔から吸い込んだ空気を高速にケ
ーシング内部に圧送して排気孔から排出し、うず電流に
よって発生した熱量はすべて空気の温度上昇として吸収
され外部に排出される。
【0006】
【実施例】以下、本発明による送風機型うず電流電気動
力計の一実施例について添付の図面を参照して説明す
る。図1において、10は、うず電流動力計のベッドを
示し、11a、11bは、支持台を示している。12
は、回転子としての翼車16が装着される主軸を示し、
翼車16はケーシング13a、13bの内部に回転自在
に収容されている。主軸12を回転自在に支持する軸受
14a、14bは、磁気を通す金属材料から構成される
ケーシング13a、13bと一体的なケーシングサイド
カバー15a、15bに固定されている。前記主軸12
の一端部は、カップリング25を介して出力パワーを計
測しようとする原動機〔図示せず〕の原動軸と連結され
るようになっており、従って、主軸12に装着されてい
る翼車16は、前記原動機に駆動されてケーシング13
a、13bの内部で高速回転するようになっている。
【0007】ケーシングサイドカバー15a、15bに
は、主軸12の軸線O1 −O2 と同軸的に円筒状の支持
部17a、17bが形成されている。この支持部17
a、17bは支持台11a、11bに対して揺動軸受1
8a、18bを介して支承されるようになっているの
で、ケーシング13a、13b全体としては、主軸12
の軸線O1 −O2 を中心に揺動自在に構成されている。
【0008】図2に示すように、前記翼車16の両側面
には、放射状に半径方向に延びる複数枚の羽根19が形
成されている。この場合、羽根19とケーシング13
a、13bの内面との間には、極わずかな隙間が設けら
れており、翼車16は、その隙間を保ちながら高速回転
できるようになっている。
【0009】円環状のコイル20は、翼車16の外周外
側に形成されるアニュラー空間部21の外側に位置し翼
車16を取り囲むように設けられている。このコイル2
0は、図示しない直流電源から給電され、ケーシング1
3a、翼車16、ケーシング13b、ケーシング13a
を貫ぬく磁束がコイル20を取り巻くような環状の磁気
回路を発生するようになっている。
【0010】従って、翼車16が回転すると、この翼車
16の放射状の羽根19が磁束回路を切断するので、ケ
ーシング13a、13bの内面にうず電流が発生する。
翼車16の回転エネルギは、うず電流の発生熱として吸
収される一方、翼車16に対しては制動力が作用する。
【0011】しかして、図1において、ケーシング13
a、13bのボス部にはそれぞれ半径方向に伸びてケー
シングの中心部に開口する吸気孔21a、21bが形成
され、また、ケーシングサイドカバー15a、15bに
は、同様の軸方向に延びる吸気孔22a、22bが形成
されている。排気孔23a、23bはケーシング13
a、13の内部において翼車16の外側に位置するアニ
ュラー空間部21に入口側が開口するようになってお
り、これら排気孔23a、23bはケーシング13a、
13bに周方向の一定の間隔で複数個設けられている。
【0012】本実施例は、以上のように構成されるもの
であり、次に、その作用について説明する。まず、動力
計測対象の原動機によって駆動される翼車16の羽根1
9がコイル20を取り巻く磁気回路を切断すると、ケー
シング13a、13bの内面にうず電流が発生する。動
力計が吸収する動力は、すべてこのうず電流の発生熱に
変換される。
【0013】また、翼車16は、次のように、うず電流
の発生熱を冷却する送風機として機能する。すなわち、
外気はケーシング13a、13bに設けられた吸気孔2
1a、21bまたはケーシングサイドカバー14a、1
4bの吸気孔22a、22bから吸い込まれ、高速回転
する翼車16の羽根19によりケーシングの内部を圧送
されて、排気孔23a、23bから大気中に放出され
る。
【0014】この場合、翼車16の羽根19は、ケーシ
ング内面の空気境界層を撹拌するので、ケーシング表面
の熱伝達率は大きな値に保たれる。また、一定のコイル
励磁電流の下では、原動機出力とうず電流発生によって
吸収される動力は共に回転数の増加に比例し、また、冷
却用の風量も回転数に比例するので、出口温度の上昇は
ある程度防止される。
【0015】このようにケーシング内を高速で通過する
空気により、ケーシング内面に発生した熱は冷却される
ので、ケーシングの高温化を防ぐことができる。また、
給排気孔は、いずれもケーシング13a、13bの軸方
向または半径方向に形成されているので、給排気に伴う
トルクをケーシング13a、13bに与えることもな
い。
【0016】一方、一定回転数の下でコイルの励磁電流
を増加させる場合には、ブレーキトルクの増加に伴い発
生熱量が多くなるので、空気の温度上昇Δtは増加し、
ケーシングの温度も上昇する。
【0017】一般に、 Ga : 空気流量(kg/s) ρa : 空気密度(kg/m3 )(ρa =1.184 kg/ m3 ) Va : 空気の容積流量( m3 /s) k W: 吸収パワー(kJ/s) Cp : 空気の定圧比熱(Cp =1kJ/kgK) Δt : 温度上昇(K) とすれば、近似的に、次の関係が成立する。
【0018】 k W=Ga p Δt =Ga Δt (1) =ρa a Δt (2) Ga =k W/Δt (3) Va =k W/ρa Δt =k W/1.184 Δt (4) 従って、例えば、ケーシング内の温度上昇をΔt =40
Kとして、 2kWを吸収するためには、式(3)、式
(4)からGa =0.050 kg/s、Va =0.042m3/s程度の
送風量をその回転数で翼車16の回転によって与える必
要がある。
【0019】ここで、揺動軸受け18a、18bによっ
て揺動可能に支持されているケーシング13a、13b
全体にはブレーキトルクが作用するので、このトルクT
(Nm)を計測するとともに、主軸12の回転数n(r
pm)を図示しない回転数センサによって計測すれば、
原動機の出力パワー(kW)は、次の式から求めること
ができる。
【0020】 k W=Tn/9549 (5) T=WL N・m (6) 前記トルクTについては、図2に示すトルク計測装置に
よって計測することができる。この図2において、ケー
シング13a、13bには半径方向水平に延びるトルク
アーム30と、バランスアーム31とが主軸12の中心
を通る水平線上の対称側に取り付けられている。トルク
アーム30の先端部には、主軸12の中心から距離Lだ
け離れた位置に荷重押し棒32が取り付けられ、この荷
重押し棒32の先端は図示しない上皿式電子天秤の皿部
を下方に押すようなっている。また、荷重押し棒32の
直上には、支持棒33を介して重錘皿34が取り付けら
れ、この重錘受け皿34に標準重錘35を重ねて載せら
れるようになっている。
【0021】一方、バランスアーム31には、その軸方
向に移動可能なように釣り合い重錘36が装着され、釣
り合い重錘36は固定ねじ37を用いて釣り合い位置で
固定できるようになっている。
【0022】次に、原動機の動力の検定について説明す
る。原動機を停止したまま、あるいはアイドリングの状
態で次のようにして初期調整をする。まず、トルクアー
ム30に荷重押し棒32と重錘受け皿34だけを取り付
けた状態で、反対側のバランスアーム31の釣り合い重
錘36を左右に移動しながら、図示しない電子天秤の読
みが零になるように調整する。零になったところで、固
定ねじ37を用いて釣り合い重錘36を固定する。
【0023】次に、重錘受け皿34に標準重錘35を載
せ、この標準重錘35に対応する正しい荷重を電子天秤
が表示するかどうかを確認する。正しい目盛りになって
いないときには、電子天秤の目盛りを較正する。
【0024】較正が終了後、重錘受け皿34から標準重
錘35を取り除いてから、原動機を始動する。以後、各
状態における回転数nと、電子天秤にかかる荷重WNの
値を測定し、記録し、式(6)および式(5)から、原
動機の出力トルクT(N・m)並びに出力パワー(k
W)を計算することができる。
【0025】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、翼車の羽根自身によって磁気回路の切断と同
時に吸入排出する空気冷却によってうず電流によって発
生した熱量をすべて吸収できるようにしているので、従
来の水冷型の動力計に較べて動力計を大幅に小型簡単化
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による送風機型うず電流電気
動力計の構成を示す断面図。
【図2】前記実施例による送風機型うず電流電気動力計
の翼車とトルク計測装置の構成を示した正面図。
【符号の説明】
10 ベッド 12 主軸 13a、13b ケーシング 16 翼車 18a、18b 揺動軸受け 19 羽根 20 励磁用コイル 21a、21b 給気孔 22a、22b 給気孔 23a、23b 排気孔 30 トルクアーム 31 バランスアーム 32 荷重押し棒 34 重錘受け皿 35 標準重錘 36 釣り合い重錘

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】翼車が収容される送風機のケーシング内部
    にリング状のコイルを設け、 前記ケーシングの内部に外気を導く吸気孔をケーシング
    の中心部近傍に開口するようにケーシングの半径方向ま
    たは軸方向に設けるとともに、ケーシング内部から空気
    を導出する排気孔を前記翼車の円周外側に開口するよう
    にケーシングの半径方向または軸方向に設け、 前記翼車の側面で半径方向に延び、かつ前記ケーシング
    との間に微小間隙を保つ羽根を放射状に形成し、 前記翼車の回転とともに前記羽根が磁気回路を切断する
    と同時に内部冷却用空気を前記吸気孔から吸入し、前記
    ケーシングの内面に発生するうず電流による発生熱を発
    生部位近傍で直ちに内部冷却用空気によって吸収するよ
    うにしたことを特徴とする送風機型うず電流電気動力
    計。
JP5311994A 1993-12-13 1993-12-13 送風機型うず電流電気動力計 Expired - Lifetime JP2763484B2 (ja)

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