JPH11251052A - 誘導発熱ローラ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁束発生機構のモータへの取付け構造の簡素
化を図ることができ、かつモータの回転軸の強度を高め
ることなく安定したより高速の回転が得られる誘導発熱
ローラ装置を提供すること。 【解決手段】 円筒状のローラ１１と、ローラ１１の中
空内部に同心状に配置されてローラ１１を発熱する磁束
発生機構１４と、該磁束発生機構１４の中空内部に挿入
され先端部がローラ１１の軸嵌合部１１ａに嵌合締結さ
れる回転軸１５ａを有するモータ１５とを備え、磁束発
生機構１４をモータ１５に固定保持してなる誘導発熱ロ
ーラ装置であって、前記磁束発生機構１４を構成する鉄
心を湾曲部を有する鉄心鋼板を放射状に配列積層した円
筒状鉄心１３とし、モータ１５側の端部で鉄心１３と前
記ローラ１１との間に間隙１６を設け、モータ側への漏
れ磁束及び伝熱を低減してローラ１１及び磁束発生機構
１４をモータ１５に近づける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、誘導発熱ローラ装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように誘導発熱ローラ装置は、回
転可能の円筒状のローラと、その中空内部に配置された
固定の磁束発生機構とにより主に構成されており、磁束
発生機構は、通常、磁性鋼板を巻回して構成した巻鉄心
に誘導コイルを巻装して形成されている。そして、誘導
コイルに交流電流を印加することにより、誘導コイルと
鎖交する鉄心とローラとからなる磁気回路に交番磁束が
発生し、この交番磁束によってローラに誘導電流が発生
し、この誘導電流によってローラはジュール発熱して高
温となる。

【０００３】この場合、磁束発生機構はローラの内部の
近傍位置に配置されているので、ローラからの輻射およ
び空気の熱伝導によって徐々に高温となり、更に磁束発
生機構自体も自己の鉄損や銅損により発熱して高温化す
る傾向にある。たとえばローラの設定温度を摂氏２５０
度とした場合、磁束発生機構の温度も摂氏２５０度〜３
５０度と高温化する。

【０００４】ところで、誘導発熱ローラ装置には、たと
えば合成繊維などの糸を熱延伸するために使用する場合
のようにローラ表面に糸を導き巻き付ける必要から、ロ
ーラを回転駆動するモータにローラおよび磁束発生機構
を片持ち状に固定保持しなければならないものがある。
この場合、磁束発生機構の熱がモータに伝達されると、
その熱によってモータの回転ベアリングやコイルの寿命
を縮めることとなる。そのために磁束発生機構のモータ
へ固定保持には、磁束発生機構からモータへの熱伝達を
できるだけ避けるようにする必要がある。

【０００５】図６はこのような場合の誘導発熱ローラ装
置の構成を示すもので、この図において、１は有底円筒
状のローラ、４は円筒状の巻鉄心３に誘導コイル２を巻
回して形成された磁束発生機構、５はローラ１を回転駆
動するモータ、６は磁性円板（コイルフランジ）、７は
断熱ブロックである。モータ５は円筒状の巻鉄心３の中
空内部に伸びる回転軸５ａとこれを支持する軸受５ｃと
を有し、端部に磁束発生機構４を取り付けるためのモー
タフランジ５ｂが形成されている。

【０００６】有底筒状のローラ１は、その底部中央部で
内部に伸びる軸嵌合部１ａが形成されており、この軸嵌
合部１ａをモータ５の回転軸５ａの先端部に嵌合させて
締結固定されている。磁束発生機構４はモータ５側の端
部に巻鉄心３とローラ１とが少ない隙間の磁路を形成
し、かつモータ側に漏れ磁束が流れないように（モータ
側に漏れ磁束が流れると、その部位にジュール熱を発生
して加熱される。）磁性体からなるコイルフランジ６が
取付金具８により取り付けられている。

【０００７】そして、コイルフランジ６とモータフラン
ジ５ｂとの間に断熱ブロック７を挿入し、コイルフラン
ジ６とモータフランジ５ｂとの接触面積を少なくして熱
伝達を低減し、コイルフランジ６とモータフランジ５ｂ
とをボルト９により締結固定する。これにより磁束発生
機構４がモータ５に固定保持される。なお、符号１０は
誘導コイル２に交流の電力を供給するリード線である。

【０００８】すなわち、このような誘導発熱ローラ装置
では、磁束発生機構４をモータ５側の端部にコイルフラ
ンジ６を設けてモータ側に漏れ磁束が流れないようにす
るとともに、コイルフランジ６とモータフランジ５ｂと
の間に断熱ブロック７を挿入して断熱し、片持ちでモー
タ５に固定するようにしている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、合成繊維な
どの熱延伸などでは生産速度が４０００ｍ／ｍｉｎ〜６
０００ｍ／ｍｉｎと高速であり、その速度を満たす周速
でローラ１を回転させる必要がある。そのために磁束発
生機構４のモータ５への取付けを強固にする必要があ
る。この取付けが弱いと、磁束発生機構４は機械的に低
い共振周波数が形成されることになり、軸受５ｃやロー
ラ１の加工精度の限界などにより回転速度に応じて発生
するローラ１の回転速度での振動と共振し、回転軸５ａ
や軸受５ｃが共振破壊するといった不具合につながる。

【００１０】しかし、従来の磁束発生機構４の固定保持
構造では、このような高速回転が安定して得られるほど
強固なものにすることができず（鉄心３を例えば支持金
具により軸受５ｃの端部でも固定保持すれば取付けは強
固になるが、鉄心３が巻鉄心で構成されており、磁束が
軸受５ｃを流れて軸受５ｃが加熱されるのでこのような
取付けはできない。）、したがって、モータ５の回転軸
５ａの強度を高めなければならないという問題がある。

【００１１】本発明は、このような実情に鑑みなされた
もので、磁束発生機構のモータへの取付け構造の簡素化
を図ることができ、かつモータの回転軸の強度を高める
ことなく安定したより高速の回転が得られる誘導発熱ロ
ーラ装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、底部中央部に
内側に突出する軸嵌合部を有する有底円筒状のローラ
と、前記ローラの中空内部に同心状に配置され前記ロー
ラを発熱する円筒状の磁束発生機構と、前記磁束発生機
構の中空内部に挿入され先端部が前記ローラの軸嵌合部
に嵌合される回転軸を有するモータとを備え、前記ロー
ラの軸嵌合部に前記回転軸を嵌合締結するとともに、前
記磁束発生機構を前記モータに固定保持してなる誘導発
熱ローラ装置において、前記磁束発生機構を湾曲部を有
する鉄心鋼板を放射状に配列積層した円筒状鉄心と前記
円筒状鉄心に巻回してなる誘導コイルとにより形成する
とともに、前記円筒状鉄心の前記モータ側端部と前記ロ
ーラとの間に間隙を設けてなることを特徴とする。

【００１３】磁束発生機構の鉄心を湾曲部、すなわちイ
ンボリュート曲線等を有する鉄心鋼板で構成し、また鉄
心のモータ側端部でローラとの間に間隙を設けているの
で、鉄心の表面から半径方向に貫通して放出される漏れ
磁束数は増加するが、鉄心内を通過する主磁束数が減じ
られ、磁束発生機構によるモータ側への磁束の影響を少
なくすることができ、また磁束発生機構の熱は該間隙に
よってモータ側への伝導は低減される。したがって、従
来のようなコイルフランジやスペーサを省略することが
でき、その分磁束発生機構およびローラをよりモータ側
に接近して保持する、すなわちローラの重心位置とモー
タ内部の軸受ベアリング位置との距離を短かくでき、回
転軸に生じる応力の低減ならびに回転軸の危険速度の増
加を図ることができる。

【００１４】また、磁束発生機構を円筒状鉄心の中空内
部に伸びるモータの回転軸の軸受部で固定保持すること
もでき、この固定（請求項２）によって磁束発生機構の
モータへの取付けをさらに強固にすることができ、回転
軸の強度を高めることなく安定したより高速の回転が得
られる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図を参照して説明する。図１は実施の形態に係る誘
導発熱ローラ装置の断面図、図２は図１に示す誘導発熱
ローラ装置の鉄心の斜視図、図３は図２に示す鉄心の部
分拡大平面図、図４は他の実施の形態に係る誘導発熱ロ
ーラ装置の断面図、図５はさらに他の実施の形態に係る
誘導発熱ローラ装置の断面図である。なお、各図におい
て同一部分には同一の符号を付している。

【００１６】図１において、１１は有底円筒状のロー
ラ、１４は円筒状の鉄心１３に誘導コイル１２を巻回し
て形成された磁束発生機構、１５はローラ１１を回転駆
動するモータである。有底円筒状のローラ１１およびモ
ータ１５は図６に示す従来と同様に構成され、ローラ１
１はテーパー面に形成された軸嵌合部１１ａをモータ１
５の回転軸１５ａの先端部に形成されたテーパー面と嵌
合させて締結固定することによりモータ１５に取り付け
られている。なお、２０は誘導コイル１２に交流電力を
供給するリード線である。

【００１７】磁束発生機構１４は、鉄心１３が、図２お
よび図３に示すように、半径方向に例えばインボリュー
ト曲線状に湾曲された湾曲部１３ａと、この湾曲部１３
ａに連続して屈曲角度θ、例えば３０度で形成された屈
曲部１３ｂとによって形成された鉄心鋼板１３ｃを、屈
曲部１３ｂの端縁を円筒状内周に、また、湾曲部１３ａ
の端縁を円筒状外周に沿うように放射状に配列積層して
円筒状に形成されており、この鉄心１３に誘導コイル１
２が巻回されて構成されている。

【００１８】そして、磁束発生機構１４はローラ１１の
モータ１５側の端部内で適宜の間隙１６を形成するよう
にローラ１１よりも短く形成され、支持金具２１により
モータ１５の軸受１５ｃの先端部の磁束発生機構１４の
重心近傍位置で固定保持されている。この固定により磁
束発生機構１４は機械的に高い共振周波数となり、ロー
ラ１１の回転速度を高めることができる。

【００１９】このように磁束発生機構１４を形成する鉄
心１３を湾曲部、すなわちインボリュート曲線を有する
鉄心鋼板１３ｃで形成し、モータ側端部において鉄心１
３とローラ１１との磁路内に間隙１６を設けると、この
間隙１６を大きくするほど磁気抵抗が大きくなり鉄心１
３内を通過する主磁束数が減じられる。つまりモータ１
５側への漏れ磁束が減じられ、従来のようなコイルフラ
ンジを省略することができる。

【００２０】一方、この間隙１６を設けることにより、
鉄心１３の表面から半径方向に貫通して放出される磁束
数は増加する。しかし、鉄心１３はインボリュート曲線
を有する鉄心鋼板１３ｃを放射状に配列積層して構成さ
れているので、その磁束による渦電流損、つまり鉄損が
低く抑えられ磁束発生機構１４自体の自己発熱は防止さ
れる。また、ローラ１１からの輻射、対流による伝熱で
磁束発生機構１４は高温化するが、この間隙１６によっ
てモータ１５側への伝熱を低減することができる。これ
により従来のような断熱ブロックを省略することがで
き、組立部品点数の低減が図れる。

【００２１】以上の実施の形態では、磁束発生機構１４
はモータ１５の軸受１５ｃの先端部で支持金具２１によ
り固定保持しているが、この固定保持は図４に示すよう
に、モータ１５の端部の軸受１５ｃの基部２２の外径を
大きくし、磁束発生機構１４のモータ１５側の端部をそ
の基部２２に嵌入し、この嵌入による嵌合固定とモータ
１５の軸受１５ｃの先端部の支持金具２１による固定と
により保持するようにしても良い。この場合、磁束発生
機構１４をより強固にモータ１５に固定支持することが
でき、ローラ１１のより安定な高速回転が可能になる。

【００２２】また、図５に示すように、磁束発生機構１
４の端部に取付け金具１７を取付け、この取付け金具１
７をモータフランジ１５ｂに当て、ボルト１８で締結し
て固定保持するようにしても良い。

【００２３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
磁束発生機構を形成する鉄心をインボリュート曲線等の
湾曲部を有する鉄心鋼板で形成し、モータ側端部におい
て鉄心とローラとの磁路内に適宜の間隙を設けているの
で、磁束発生機構のモータ側への磁束の影響および伝熱
による影響が少なく、従来のようなコイルフランジや断
熱ブロックを設けることなくローラおよび磁束発生機構
をモータに接近させて固定することができ、ローラの重
心位置とモータ内部の軸受ベアリング位置との距離を短
くすることができ、磁束発生機構のモータへの取付けを
強固にすることができる。

【００２４】これにより、モータの回転軸に要する強度
が減じられ、低級の材料で軸径も小さくでき、設計の自
由度が広げられコストの低減が図れるとともに、危険速
度（機械的共振周波数）も高く設計でき高速であっても
安定的に回転させることができるようになる。また、従
来必要としたコイルフランジや断熱ブロックも不要とな
るので、磁束発生機構のモータへの取付け構造の簡素化
が図れ、その製作コストや組み込みコストの低減が図れ
る。

【００２５】また、磁束発生機構を円筒状鉄心の中空内
部に伸びるモータの回転軸の軸受端部でその一端あるい
は両端を固定保持するようにすると、磁束発生機構はモ
ータフランジとは遊離するので、磁束発生機構からモー
タフランジへの伝熱をより防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る誘導発熱ローラ装置
の断面図である。

【図２】図１に示す誘導発熱ローラ装置の鉄心の斜視図
である。

【図３】図３は図２に示す鉄心の部分拡大平面図であ
る。

【図４】本発明の他の実施の形態に係る誘導発熱ローラ
装置の断面図である。

【図５】本発明のさらに他の実施の形態に係る誘導発熱
ローラ装置の断面図である。

【図６】従来の誘導発熱ローラ装置の断面図である。

【符号の説明】

１１ ローラ １１ａ 軸嵌合部 １２ 誘導コイル １３ 円筒状鉄心 １３ａ 湾曲部 １３ｂ 屈曲部 １３ｃ 鉄心鋼板 １４ 磁束発生機構 １５ モータ １５ａ 回転軸 １５ｂ モータフランジ １５ｃ 軸受 １６ 間隙 １７ 取付金具 １８ ボルト ２１ 支持金具 ２２ 軸受の基部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 底部中央部に内側に突出する軸嵌合部を
   有する有底円筒状のローラと、前記ローラの中空内部に
   同心状に配置され前記ローラを発熱する円筒状の磁束発
   生機構と、前記磁束発生機構の中空内部に挿入され先端
   部が前記ローラの軸嵌合部に嵌合される回転軸を有する
   モータとを備え、前記ローラの軸嵌合部に前記回転軸を
   嵌合締結するとともに、前記磁束発生機構を前記モータ
   に固定保持してなる誘導発熱ローラ装置において、前記
   磁束発生機構を湾曲部を有する鉄心鋼板を放射状に配列
   積層した円筒状鉄心と前記円筒状鉄心に巻回してなる誘
   導コイルとにより形成するとともに、前記円筒状鉄心の
   前記モータ側端部と前記ローラとの間に間隙を設けてな
   ることを特徴とする誘導発熱ローラ装置。
2. 【請求項２】 磁束発生機構を円筒状鉄心の中空内部に
   伸びるモータの回転軸の軸受部で固定保持してなる請求
   項１記載の誘導発熱ローラ装置。