JP3984914B2 - 空気圧回転モーター用の調速装置 - Google Patents

Description

【０００１】
（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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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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