JPH0629370U - 渦電流継手付回転電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ヨーク内部の軸受の磁化防止と温度上昇低
減及びヨーク内部に発生した水の除去を実現することに
より、高性能で信頼性が高く更にメンテナンス性も向上
させた渦電流継手付回転電機を提供する。 【効果】 ヨーク内の軸受を非磁性スリーブで支承す
ることにより、ヨークに発生する磁気を遮断し、軸受の
磁化を防止することができる。また、回転磁極群スリー
ブ，軸受ブラケット，ヨークに夫々吸入口，排出口を設
け、出力軸の前記ヨークの排出口付近にファンを配置す
ることにより、ヨーク内部から外部へ通風させることが
でき、軸受の温度上昇を低減できる。更にヨーク内部に
発生した水滴は、前記通風により強制的に外部へ排出す
ることができるため、ヨーク軸受の損傷防止ができる。
更にスリーブ外径，ヨーク内径を出力側軸受の外径より
大きくし、ファン外径とスリーブ外径，ヨーク内径より
小さくしたのでヨークと軸受ブラケットを分解せずに軸
受交換ができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、渦電流継手付回転電機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来の渦電流継手付回転電機は、例えば図８に上半分要部縦切断正面図及び 下半分透視正面図で示すように、渦電流継手のフレーム１５内部に磁性ドラム１ を駆動用電動機の回転軸２にボス３，ホルダー４，ドラムファン５を介して直結 して設け、磁性ドラム１の内周に所定の空隙を隔てて回転磁極群６を出力軸７の 軸端に同心的に配置して設ける。又、回転磁極群６の内周に所定の空隙を隔てて 励磁巻線１０を巻装したヨーク９を同心的に配置する。ヨーク９は、片端を前記 フレーム１５の反駆動用電動機側の片端に固定された軸受ブラケット１１に固定 されている。出力軸７の両端に巻装された軸受８，８ａは、夫々ヨーク９の内周 軸受支承部，軸受ブラケット１１の軸受支承部に外輪を装着されており回転可能 となっている。 次にヨーク９、軸受ブラケット１１、軸受８，８ａ、出力軸７の組立方法を説 明する。 （１）．出力軸７の両端に軸受８，８ａをそれぞれ装着する。 （２）．軸受ブラケット１１に、前記軸受８ａの外輪を装着する。

【０００３】 （３）．（２）により軸受８ａを介して一体となった軸受ブラケット１１と、 出力軸７に対し軸受８装着側よりヨーク９を挿入し、軸受８の外輪をヨーク９内 周部に設けた軸受支承部に配置する。この時、ヨーク９の片端及び軸受ブラケッ ト１１の軸受８ａ挿入側に設けたインロー部を嵌着する。

【０００４】 （４）．ヨーク９片軸部側面に設けたネジ孔と、軸受ブラケット１１に設けた 通しボルト用孔を一致させ、外部よりボルトを軸受ブラケット１１の通しボルト 用孔に貫通させ、ヨーク９のネジ孔にボルトを締め込むことによりヨーク９を固 定する。 定検時や補修等で軸受を交換する場合は前記工程の逆をする。

【０００５】 軸受ブラケット１１の反ヨーク９取付側には速度検出用の速度計発電機１３の 外枠が固定され、その外枠内周部には固定子１３ａが装置され、出力軸７には前 記固定子１３ａの内周に位置する固定子１３ｂが固定されている。而して駆動電 動機の回転軸２の回転で磁性ドラム１は、ボス３，ホルダー４，ドラムファン５ を介して一定速度で回転し、励磁巻線１０の励磁電流の調整を行なうことに依り 回転磁性群６は任意の速度で回転する。

【０００６】 以下に渦電流継手の原理及び磁束の発生経路について簡略図の図９を用いて説 明する。励磁巻線１０に電流を流すと、破線の如くヨーク９→回転磁極６→磁性 ドラム１→回転磁極６→ヨーク９の経路で磁束が発生し、回転磁極６にＮ極及び Ｓ極ができる。この時、磁性ドラム１内面には磁極のあるところは、磁束が密に なり、磁極のないところは磁束が疎の状態ができ、磁性ドラム１を回転させると 磁性ドラム１の内面には磁束の疎密がくり返して現わせることになる。

【０００７】 このため磁性ドラム１には、◎または×印のような向きに渦電流が発生し、こ の渦電流と磁束の間に電磁力が働いて、回転磁極６は磁性ドラム１と同方向に回 転する。この場合、磁性ドラム１に誘起される渦電流による発生損失は、次式で 示す様に駆動側と出力側の回転数の差であるすべり回転数に比例する。 すべり損失（ＫＷ）＝｛駆動源出力（ＫＷ）／駆動源回転数（ｒｐｍ）｝ ×すべり回転数（ｒｐｍ）…（１） すべり回転数＝（駆動源回転数）−（出力回転数）…（２）

【０００８】 すべり損失（ＫＷ）及びすべり回転数は（１）及び（２）式によって表され、 一般の回転電機に比べて損失が大きく特に出力回転数が小さい時、即ち、すべり 回転数が大きい時には損失が大きく、この損失が磁性ドラム１の発熱となり、そ の結果、渦電流継手の内気温度が高温となっていた。そのため、磁性ドラム１の 外被表面を冷却し一定速度で回転するドラムファン５により外気を通風窓１２及 び通気窓１４より吸い込み、磁性ドラム１の外周の軸方向に設けた放熱用リブ１ ６及び励磁巻線１０を冷却風で冷却して通気窓１４から外へ排気する。

【０００９】 尚、通風窓１４の吸排気の関係はドラムファン５の回転方向により決まり、例 えば出力軸７の出力側より見て右回転であれば左側面の通気窓１４より吸気し、 右側面の通気窓１４へ排気される。

【００１０】

【考案が解決しようとする課題】

前記構成の渦電流継手付回転電機においては次のような問題がある。即ち、 （１）励磁巻線１０に電流を流した時、磁束がヨーク９を通ることにより、ヨ ーク９が磁化される。このことにより、ヨーク９内周部に直接装着された軸受８ が磁化され、軸受８に鉄粉が付着し軸受８の焼損の原因となっていた。

【００１１】 （２）渦電流継手付回転電機の運転時、磁性ドラム１に誘起される発生損失で 磁性ドラム１が発熱し、渦電流継手の内気温度が高温となっていた。磁性ドラム １表面は外気を通風させることにより冷却できたがヨーク９の内部が密閉されて いるため、磁性ドラム１→回転磁性６→ヨーク９→ヨーク９内部へと伝わった熱 を排気することができず、軸受８の温度上昇が高くなっていた。そのことにより 、軸受８内のグリース寿命を低下させるという問題があった。

【００１２】 （３）渦電流継手付回転電機を例えば寒冷地等に設置した場合、停止中にヨー ク９内部に結露が発生することがある。この時、運転を開始するとヨーク９の内 気温度上昇により、前記結露が溶け水または水滴となる。ヨーク９の内部は密閉 されているため、前記水または水滴は外部へ排出されずヨーク９の内面に錆を発 生させヨーク９の品質低下を招いたり、軸受内部に水が浸入し軸受内部の錆の発 生や軸受内のグリース寿命を低下させるという問題があった。 以上の（１）（２）（３）の問題は、渦電流継手の短命化の一要因となってい た。

【００１３】 （４）渦電流継手付回転電機の出力側回転数が小さくなると、損失が大きくな り磁性ドラム１の発熱量も大きくなる。従って、軸受８の温度上昇を低くするた めには、低速域での使用範囲制限をする必要があった。

【００１４】 （５）軸受８，８ａを定期点検で交換する場合、ヨーク９を軸受ブラケット１ １から分解しなければ出力軸７を引抜くことができなかった。ヨーク９には励磁 巻線１０が装着されており、その励磁巻線１０からは電源リード線が外部へ配線 されているため、軸受交換前に配線作業をする必要がありメンテナンスの工数が 非常にかかっていた。

【００１５】 本考案は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、ヨーク内部の軸受の 磁化防止と温度上昇低減及びヨーク内部に発生した水の除去を実現することによ り、高性能で信頼性が高く更にメンテナンス性も向上させた渦電流継手付回転電 機を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】

本考案は、渦電流継手付回転電機の軸受ブラケットに固定されているヨーク 内部からの排気または排水を可能となる様にヨークと軸受ブラケットに排出口を 設け、ヨーク内周部反出力側の軸受外輪を非磁性材料のスリーブにて支承し、そ のスリーブ外周に軸方向の溝を設け、そのスリーブ外周をヨーク内周にて支承し 前記溝を吸入口とする。その吸入口付近に位置するところの回転磁極群に吸入口 を設ける。この時、スリーブ外径及びヨーク内周は出力側軸受外径より大きくす る。更に前記軸受により支承されている出力軸に軸受間で且つ前記ヨークに設け た排出口と相対する位置にファンを設ける。このファン外径は、スリーブ外径， ヨーク内径より小さくする。出力軸並びにファンが回転することにより、ヨーク 内部に風を発生させその風を前記ヨークと軸受ブラケットに設けた排出口より外 部へ通風させたことを特徴とする。また、ヨークに内部に水滴が発生した場合は 、前記風により強制的にヨーク内部から外部へ排出する。

【００１７】

【作用】

ヨーク内の軸受を非磁性スリーブで支承することにより、ヨークに発生する 磁気を遮断し、軸受の磁化を防止することができる。また、回転磁極群スリーブ ，軸受ブラケット，ヨークに夫々吸入口，吸入口，排出口，排出口を設け、出力 軸の前記ヨークの排出口付近にファンを配置することにより、ヨーク内部から外 部へ通風させることができ、その結果軸受の温度上昇を低減できる。更にヨーク ９内部に発生した水滴は、前記通風により強制的に外部へ排出することができる ため、ヨーク９軸受の損傷防止ができる。更にスリーブ外径，ヨーク内径を出力 側軸受の外径より大きくし、ファン外径とスリーブ外径，ヨーク内径より小さく したのでヨークと軸受ブラケットを分解せずに軸受交換ができる。

【００１８】

【実施例】

以下に本考案の一実施例を図面を参照して説明する。但し、従来と同一部分 は同一符号を用い詳細説明は省略する。図１は本考案の一実施例を示す渦電流継 手付回転電機の上半分要部縦断面正面図及び下半分透視図である。図１内の回転 磁極群６の側面をＡ方向から見た矢視図Ａを図２に、ヨーク９を軸と垂直方向に 断面した断面Ｂ−Ｂを図３に、ヨーク９及び軸受ブラケット１１の下半分要部縦 断面正面図と軸受ブラケット１１をＣ方向より見た矢視図Ｃを図５に夫々示す。 また、ヨーク９内周部に装着した非磁性材料のスリーブ２０の左右側面図及び上 半分断面及び正面図を図４に示す。 図２に示す様に回転磁極群６の側面に吸気窓６ａが数箇所設けられている。

【００１９】 図３に示す様にヨーク９内周部に出力軸７に装着された軸受８外輪を支承する ためのスリーブ２０が配置されている。スリーブ２０端面は、ヨーク９との取付 用ボルトの貫通孔２１ａが設けられている。スリーブ２０の外径Ｄ１は、ヨーク ９のスリーブ２０が装着されていない位置の内径Ｄ２より大きくなっており、ヨ ーク９内周部にスリーブ２０を図１の様に挿入すると、ヨーク９内周部の段差に てスリーブ２０の軸方向に位置決めができる。ヨーク９の反出力側端面には、前 記スリーブ２０のボルト貫通孔２１ａに相対する位置にネジ孔が設けられており 、このヨーク９端面とスリーブ２０端面の接合箇所には固定ボルト２１が締付け られスリーブ２０の迴止めとされている。

【００２０】 図４に示す様にスリーブ２０の外周には数箇所軸方向に溝が設けられており、 図３の様にヨーク９に装着した時にその溝で吸入口２０ａとなる。そのスリーブ ２０の内周部には軸受８が装着されている。前記回転磁極群６の吸気窓６ａとス リーブ２０による吸入口２０ａは、相対する半径位置となる関係となっている。 次に図１及び図５に示す如く、ヨーク９には軸受８を支承していない位置に排 出口を９ｂが設けられている。排出口９ｂには栓９ｃが取付けられ、前記排出口 ９ｂに貫通する様に排出口９ｄが軸方向に平行となる様設けられている。以上に より排出口９ｂ，９ｄは、ヨーク９内周部から軸受ブラケット１１取付面までの 貫通孔となっている。

【００２１】 軸受ブラケット１１には、ヨーク９に設けた排出口９ｄに相対する位置に排出 口１１ａが軸方向に平行となる様に設けられている。その結果ヨーク９内周部か ら排出口９ｂ，９ｄ，１１ａを通り通風できる様になる。更にブラケット１１に はヨーク９固定用ボルトを貫通させるための孔９Ａと、速度検出機取付用のネジ 孔１３Ａが設けられており、前記排出口１１ａと孔９Ａ，ネジ１３Ａは夫々干渉 しない様な位置関係となっている。

【００２２】 図１に示されている様に出力軸７に配置されたファン２２を図６に示す。ファ ン２２は、羽根２２ａ，２２ｂが取付ホルダー２２ｃの両面に夫々複数枚取付ら れている。ホルダー２２ｃは、ボス２２ｄ取付部に比べ外周に向うにつれて薄く なっている。ファン２２が回転することにより、風２２Ａの如くファン両面より 外周へ風を発生できる。以上の構成されたファン２２Ａは、前記ヨーク９に設け られた排出口９ｂにホルダー２２ｃが相対する様な位置にて出力軸７に取付られ ている。ファン２２の最大外径Ｄ４は、前記スリーブ２０の外径Ｄ１，ヨーク９ の最小内径Ｄ２よりも小さくなっている。 スリーブ２０の外径Ｄ１，ヨーク９の最小内径Ｄ２，軸受８ａの外輪径Ｄ３， ファン２２の最大外径Ｄ４は、次の様な関係となっている。 Ｄ４＜Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３

【００２３】 以上の様に構成された回転磁極６とその内周部に所定の空隙を隔てて配置され たヨーク９，その内周部に軸受８を支承するためのスリーブ２０を装着し、更に ヨーク９の内周部でかつ軸受８，８ａの中間に位置する様、出力軸７のファン２ ２に装置する。また、ヨーク９に排出口９ｂ，９ｄ及びヨーク９を固定する軸受 ブラケット１１に排気口１１ａを設けることにより、次の様にヨーク９内気循環 をする。

【００２４】 運転と共に出力軸７が回転し、それに伴ないファン２２が回転する。ファン２ ２の回転により風２２Ａの如く風が発生する。そのことは軸受８，８ａ側よりフ ァン２２へ風が流れることを意味しており、その風はヨーク９内周表面へ流れ、 ヨーク９内周部に設けられている排出口９ｂへ送られる。ヨーク９の排出口９ｂ へ流れ込んだ風は、排出口９ｄ，軸受ブラケット１１の排出口１１ａと流れ外部 へ排気する。また、ヨーク９内周部には前記風の影響により、回転磁極群６の吸 気窓６ａとスリーブ２０の吸入口２０ａより風が吸入される。この風は通気窓１ ４から吸入された外気であり、吸入口２０ａを通過する間に軸受８を冷却する。 以上によりヨーク９の内気循環ができ、軸受８，８ａ付近に発生している熱気 を取除き、更にスリーブ２０の吸入口２０ａを冷却風が通過することにより、軸 受８が冷却できる。また、例えばヨーク９内に結露により水滴が発生している場 合は、前記水滴をファン２２からの発生風で排出口９ｂ，９ｄ，１１ａから外部 へ強制的に排出できる。

【００２５】 以上により、ヨーク９内部の内気循環に伴なう軸受付近の熱気の除去及び冷却 風の吸入により、軸受の温度上昇を低減できる。更に特殊環境下での使用時に発 生する水，湿気に対するヨーク９，軸受８，８ａの保護ができる。

【００２６】 次に本実施例の励磁巻線１０に電流を流すと従来技術と同様の経路で磁束が発 生するが、ヨーク９内周部の軸受８へはヨーク９と軸受８の間に設けたスリーブ ２０が非磁性材料のため磁気を遮断する。そのため軸受８の磁化が防止できる。 更にヨーク９とスリーブ２０の材料が異なり、非磁性材料のスリーブ２０の方 がヨーク９より熱伝導率が低く、またスリーブ２０に溝が設けてあるため、熱伝 導面積が従来より狭くなり、ヨーク９から軸受８への熱伝導が低下する。且つ、 溝部に冷却風が流れるため軸受８の温度上昇を低減することができる。

【００２７】 次に軸受８，８ａを点検時に交換する場合は、回転磁極群６を出力軸７より取 り出し、ヨーク９とスリーブ２０を固定している固定ボルト２１を取外してから 出力軸７を反出力軸方向へ移動させる。この時、軸受８ａの外径Ｄ３がヨーク９ の内周Ｄ２，スリーブ２０の外径（ヨーク９のスリーブ２０装着面）Ｄ１より小 さく、ファン２２の外径Ｄ４がスリーブ２０の外径Ｄ１、ヨーク９内周Ｄ２より 小さいため、ヨーク９を軸受ブラケット１１から取外すことなく出力軸７と軸受 ８，８ａとスリーブ２０の一体品を取外すことができる。 以上の構成により次の効果が得られる。

【００２８】 軸受８の磁化防止と、軸受８，８ａの温度上昇を低減させることにより、軸受 焼損を防止し、軸受内のグースの長寿化が可能となり、その結果、渦電流継手の 長寿命化ができる。そして、渦電流継手付回転電機の出力回転数を低速域で使用 しても軸受の温度上昇を低くすることが可能なため、変速範囲の拡大ができる。 更に、ヨーク９内部及び軸受８，８ａに発生した水または水滴も強制的に除去 できるため、ヨーク９の錆等による劣化，軸受焼損の防止，軸受内のグリースの 長寿命化が可能となり、渦電流継手の長寿命化ができる。そして、渦電流継手付 回転電機の特殊環境下での使用範囲の拡大ができる。

【００２９】 更に、ヨーク９の軸受ブラケット１１より取外すことなく軸受８，８ａを装着 した出力軸７を抜き取ることができるため、軸受交換時に配線作業をすることな く軸受交換のみ実施することができ、メンテナンス工数が低減できる。 （他の実施例） 他の実施例として次のようなものがある。 （１）スリーブ外径φＤ１，ヨーク内径φＤ２，出力軸側軸受φＤ３の関係は 、下記の様になっても軸受温度上昇の低減はできる。 φＤ１＞φＤ２≦φＤ３ （２）スリーブ外径φＤ１とヨーク内径φＤ２の関係が下記の様になっても、 （１）と同様の効果が得られる。 φＤ１≦φＤ２ （３）図７の如く、ファン２２を分割し、２２Ｍ，２２Ｎとしても、実施例と 同様な効果が得られる。 （４）上記（３）項のファン２２Ｂ，２２Ｃのどちらか一方のみ取付けても軸 受温度上昇はできる。 （５）前記ヨーク９，軸受ブラケット１１の排出口を複数個にすることにより 排気効果を向上することができる。

【００３０】

【考案の効果】

以上説明した本考案を用いれば、ヨーク内のスリーブにより反出力側の軸受 の磁化防止し、また軸受の熱伝導を低下させる。更にヨーク内部及び軸受を外気 からの冷却風で冷却でき、軸受付近の熱気除去により軸受の温度上昇を低く押え る事が可能となる。従って軸と出力軸とのすべり回転数を大きくとれる変速範囲 大の渦電流継手付回転電機を提供することができるばかりでなく、軸受の温度上 昇を低く押さえた高性能で信頼性が高く長寿命に回転電機となる。

【００３１】 更に、ヨーク内部及び軸受に発生した水または水滴も強制的に除去できるため 、ヨークの錆による劣化，軸受焼損の防止，軸受内のグリースの長寿命化が可能 となり、渦電流継手の長寿命化及び特殊環境下での使用範囲の拡大ができる。 更に、軸受交換時にヨークを軸受ブラケットから分解することなく、出力軸を 引き抜くことを可能としたためメンテナンス性も向上できる回転電機となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の上半分要部縦断面図及び下半分透視を
含む正面図，

【図２】図１のＡ矢視図，

【図３】図１のＢ−Ｂ断面，

【図４】スリーブの側面図及び上半分縦断面図，

【図５】図１の要部断面図及びＣ矢視図

【図６】ファンの側面図及び縦断面図

【図７】他の実施例の上半分要部縦断面及び下半分透視
を含む正面図

【図８】従来例の上半分要部縦断面及び下半分透視を含
む正面図

【図９】渦電流継手の原理及び磁束の経路を示した簡略
図

【符号の説明】

１…ドラム， ６…回転磁極群，７
…出力軸， ８…軸受，９…ヨー
ク， １１…軸受ブラケット，１
２，１４…通気窓， ２２…ファン。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 渦電流継手付回転電機の駆動用回転電機
   と、この回転電機回転軸に直結された円筒状磁性ドラム
   と、その内周に空隙を有し同心状に配置されその一端を
   端板を介して出力軸の反出力側に直結された回転磁極群
   と、この回転磁極群内周に一定の空隙を有し同心状にそ
   の片端を軸受ブラケットに固着され外周に磁極巻線を巻
   装されたヨークと、外周を前記ヨーク内周及び軸受ブラ
   ケット内周に嵌合された軸受により支承される出力軸
   と、前記駆動用回転電機と軸受ブラケットを連結するフ
   レームにて構成された渦電流継手付回転電機において、
   前記ヨーク内周部で且つヨーク内周及び軸受ブラケット
   内周に嵌合された夫々の軸受間の位置にファンを設け、
   そのファンを前記出力軸に取付たことを特徴とする渦電
   流継手付回転電機。
2. 【請求項２】 前記軸受ブラケットと、ヨークにヨーク
   内周部より連通した１ヶ所以上の窓を設けた請求項１記
   載の渦電流継手付回転電機。