JPS5825027B2 - 渦電流接手 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は渦電流接手、さらに詳しく云えばかかる接手
の渦電流ドラムから熱を消散させるためのシステムに関
する。

この技術分野においてよく知られている型式の渦電流接
手は、回転可能な渦電流ドラム内に配置された回転子を
含む。

コイルが励磁されると磁界が発生して回転子とドラムを
電磁的に接合するからトルクが両者間で伝達できる。

回転子および渦電流ドラムに亘って磁界が通過すると、
回転子と渦電流ドラムとの間の「滑り」の結果として部
分的にトルクの伝動中に熱の発生を起す（入力＝出力＋
熱）。

この熱の消散はこの技術分野において長い間の問題とな
っている点であり、発生した熱を一層有効に消散させる
ために種々の冷却システムが考えられた。

一般に熱上昇は接手の動力伝動比を制約する。

よって特定寸度の接手の熱消散を増大することによって
、動力比を増大することができる。

多種類の渦電流接手において、渦電流ドラムの外側から
半径方向もしくは軸方向に延びる消熱つばが設けられた
。

しかし、このようなつばは接手を十分に冷却することが
できず、そのうえ騒音が甚だしくて消音器を必要とする
。

典型的なつば型冷却システムの１例が米国特許第２，３
４５，８５０号に示されている。

冷却流体の流れを一層有効に利用するだめの米国特許第
２，７４５，９７４号に示された装置は磁極出力部材を
取囲む渦電流ドラムを含んでいる。

この出力部材はフィールドコイルによって励磁された一
連の円周上に間隔をもって配置された磁極を含む。

この誘導部材は複数のひれを具えていて、隣接する磁極
によって形成された円周溝孔に空気流をとおし、さらに
磁極とフィンとの間のすき間をとおし、それからフィン
を通過させる。

この装置の１つの欠点は円周状に配置された冷却溝孔に
よって起される渦電流の中断およびこれに関連する磁気
抵抗であって、このために低下したトルク伝動能力を生
せしめる。

米国特許第３，６４１，３７５号に示す装置は、接手の
ハウジングの周囲を取巻いて間隔をもって配置された一
連の加圧室を用いる。

これらの加圧室からの冷却流体（空気のような）は渦電
流ドラムの表面に衝突し、それから隣接する排出凹所に
とおる。

この装置の冷却能力は一般に満足できるものではあるが
、このシステムでは送風機または扇風機のような圧力室
を加圧する装置が必要である。

そのうえ交互に配列される圧力室、排出凹所および組合
わされた導風板等は製造に際して困難かつ高価となり、
さらに接手のハウジング内に余分な場所を設けなければ
ならない。

したがってこの発明の目的は、渦電流接手の渦電流ドラ
ムから熱を消散する改良型冷却システムを提供すること
である。

さらに詳しく云えばこの発明は渦電流ドラムから熱を消
散するために、冷却流体の一層効率的な流れをもつ渦電
流接手用の冷却システムを提供する。

この発明の他の目的は接手の作動中にドラムに亘って印
加される磁束径路と干渉することなく渦電流ドラムの伝
熱面積を最大にすることである。

この発明の上記および他の目的は、ハウジング、前記ハ
ウジング内に配置された回転子、ハウジング内に配置さ
れた渦電流ドラム、および回転子と渦電流ドラムとを電
気磁気的に接合するコイルを含む型式の渦電流接手用の
改良型冷却システムによって達成される。

この渦電流ドラムはほぼ均等な磁気抵抗をもつ一般に円
筒形のドラムを含み、。

このドラムは外周面にドラムの軸方向に沿って間隔を保
った複数の円周方向に延びる消熱用溝を含む放熱表面を
形成する。

さらに、渦電流ドラムに発生した熱を消散させるために
ハウジング内に冷却流体を案内する装置を含む。

複数の流体案内部。材が外側の消熱表面に隣接して配置
される。

流体案内部材は渦電流ドラムを冷却するために消熱溝内
に冷却流体を導入する。

図面はこの発明の実施例を示す目的のものでこれに限定
するものではなく、第１図はこの発明が適用できる典型
的な渦電流接手の縦断面半部を示す。

ここに示す接手は全般に１１で示されてハウジング１３
および端部部材１５，１７を含む。

端部部材１５は駆動軸１９を支持し、また端部部材１７
は一組の軸受２３で支持された従動軸２１を支持する。

渦電流ドラム２５が軸１９にキー止めされ、これについ
てはその詳細を後述するが、鉄または鋼のような強磁性
材料で作られ、かつほぼ均等な磁気抵抗をもつドラム部
２７を含む。

６４はこのドラム部２７に発生した熱を消散させるため
の冷却流体をハウジング１３内に案内する羽根部材。

回転子２９が従動軸２１にキー止めされ、案内軸受３１
が駆動軸１９と回転子２９との間に配置される。

回転子２９は非磁性スペーサ３７によって回転子２９上
に支持されたリング３５を含む磁極部３３を有している
。

この磁極部３３は極片３９，４１を含み極片４１は回転
子２９に設けられているクシ状の極片３９に組み合せら
れてこの極片３９とリング３５によって担持されている
。

極片３９，４１とドラム部２７の内周面とに狭い空隙ま
たは空間が設けられ、これはドラム部２７七回転子２９
との相対回転を許す。

端部部材１７には静止リング形磁石支持部４５が取付け
られこれは環状フィールドコイル４７を支持する。

フィールドコイル４７を励磁するために導線４９が示さ
れている。

従動軸２１によって駆動されたタコメータ型発電機５１
をこの接手と組合わせることもできる。

タコメータ型発電機５１はライン５３に信号を発生して
出力軸２１の速度を指示し、かつこの信号は既知の方法
で出力軸２１の速度を制御するために、図示されていな
い電気回路に利用することもできる。

フィールドコイル４７が励磁されると点線Ｍであられす
磁束路を形成して、回転子２９とドラム部２７とを電磁
的に結合するから、ドラム部２７の回転が回転子２９の
回転を行なわせることが考えられる。

フィールドコイル４７の励磁作用の大きさは既知の方法
で回転子２９とドラム部２７との間の滑りを制御する。

渦電流接手１１の作動中、回転子２９とドラム部２７と
の間の相対回転は、ドラム部２７内に渦電流を発生させ
る。

これらの渦電流は上述のように渦電流ドラム２５から回
転子２９にトルクを伝動させる磁界を発生する。

渦電流ドラム２５と回転子２９の回転中には成る量の「
滑り」が起り、この滑りまたは回転速度の相違はドラム
部２７に熱を発生する。

第１．２．３図に示すように、本例では円筒形であるド
ラム部２７は外側の熱消散表面５５をもつ。

ドラム部２７はまた複数の熱消散溝５７を含み、谷溝は
底面５９をお匂熱消散溝５７はたとえば１つの連続した
らせん溝のような成る任意の形態の１つをもつことがで
きるが、この実施例における溝は複数で、それら溝はド
ラム部２７の軸に平行な方向に互に間隔をもつとともに
別個に円周方向に延びている。

渦電流ドラム２５はさらに、外側の熱消散表面５５に取
付けられた複数の流体案内部材６１を含む。

部材６１は表面５５に対し近接間隔をもって配置するこ
ともできるが、これらは一連の溶接部６３によって表面
５５と接続して固定することが好ましい。

本図に示すように流体案内部材６１は一般に円筒形であ
るが、長円形のような種々の別な横断面形を採ることも
でき、後に詳細に説明するように冷却媒体を熱消散溝内
に案内することを目的とする。

冷却流体を案内するのに加えて、部材６１は回転ドラム
２７とともに運動し、一方熱消散表面５５と接触して、
冷却羽根の性質によってこれに伝導された熱を消散する
役割を果す。

渦電流接手１１はこの技術分野において公知のように冷
却流体をハウジング１３の内部に案内する成る種の部材
（図示されていない）を具えるべきであると考えられる
。

第３図においてドラム部２７は反時計方向に回転するも
のとして示されている。

部材６１はそれぞれ一般には空気である冷却媒体内へ同
方向に運動する。

ハウジング１３内の冷却空気中における部材６１の運動
は部材６１の前縁面に隣接して正の空気圧（＋Ｐ）区域
および後縁面に隣接して負の空気圧（−Ｐ）区域を生ず
る。

部材６１と衝突する空気は第３図に示すように分流され
てこの空気の一部は内向きに熱消散溝５７内に押入れら
れる。

溝５７に入る冷却空気の少くとも一部は底面５９と衝突
し、かつこれによって溝５７から再び方向を変えてドラ
ム２７から離れ底面５９から熱を取去る。

このことは渦電流がドラム部２７内の深部に熱を発生さ
せるという事実を考えるとき極めて重要である。

第３図の矢印は溝からの流れと同様に溝への空気流を示
す。

この実施例において、部材６１は１２個用いられ、それ
ぞれ円筒形のドラム部２７の軸にほぼ平行に延びる。

渦電流ドラム２５の回転時の平衡と同様に均等な冷却を
行なうために、流体案内部材６１は均等な間隔で表面５
５のまわりを円周上に配置されることが一般に好ましい
。

ドラムの軸と平行な部材６１の配置は、これらの部材が
つぎにそれらの運動方向と垂直に向けられ、これによっ
てこれら部材６１が冷却流体を溝５７内へ案内するのに
最も効率よく作動するから好ましいことであり、部材６
１は溝とほぼ直角をなすことが好ましい。

この発明の冷却系統の性能を評価する目的の運転試験に
おいて、本文に図示および記述された型式の２つの渦電
流接手が用いられた。

接手の１つ（通常型と称す）は第１図に示すような構造
をもつが流体案内部材６１は具えず、一方他の接手（改
変型と称す）は部材６１を装備している。

各接手は２５）（Ｐの負荷を受けて普通型接手は９０分
間運転され、また改変型接手は１２０分間運転された。

試験中にドラム部２７の表面５５の温度は普通型接手で
は３１９℃に上昇したが、改変型接手ではわずかに２３
６℃であったという事実によって、この発明の改善され
た冷却能力が立証された。

そのうえ、ハウジング１３の温度は普通型では１００℃
に上昇したが、改変型ではわずかに７８°Ｃであった。

２０ＨＰ負荷を受けた一対の接手について同様な結果が
得られた。

たとえば、ドラム部２７の表面５５の温度は、普通型接
手においては２５６℃に上昇したが改変型接手では１９
３０Ｃであった。

この発明の比熱伝導機構については完全には理解できて
いないが、熱伝導はドラムと到来する冷却流体との間の
温度差の関数であるから、この発明で溝５７に案内した
冷却流体を速く、この溝５７から出すことによって熱伝
導機能を増大することが理解された。

よって冷却空気は極めて短時間だけ溝内に存在し、この
間にこの空気とドラムとの間の温度差が最大状態にある
からこの空気の熱伝導または熱吸収機能は最大となる。

もし冷却空気が一層長い時間溝内に講習するように溝内
をとおるならば、空気の熱伝導機能は空気温度が上昇し
て空気とドラムとの間の温度差が減少するにつれて減少
する。

ゆえに空気を溝の底面に衝突させてこの面から外方へ案
内させることによって、比較的冷態の流体が熱消散溝に
入り、かつその溝から急速に外方へ案内されるという方
法で冷却流体を内向きに案内するように、ドラム部の熱
消散表面に隣接して流体案内部材が提供されていること
がこの発明の重要な特色である。

この発明はこの技術分野において通常の技能をもつ者が
製作し、使用できるに十分な程度に詳細に説明がなされ
た。

この明細書を続みかつ理解すれば実施例の変形および改
変を実施することができ、かつそれらの変形は特許請求
の範囲内にある限す、すべてのこのような変形がこの発
明に含まれるものである。

以上のようにこの発明はドラムの外周面の熱消散表面に
隣接してドラムの軸方向に延びて配置され、渦電流ドラ
ムが回転した際、ハウジング内に案内された冷却流体を
熱消散溝内に案内する複数の流体案内部材を具えたもの
であるから、渦電流ドラムと回転子とが相対回転運動す
ると、渦電流ドラムに渦電流が生じて熱を発生させると
ともに、ハウジング内に案内された冷却流体が流体案内
部材によって熱消散溝内に案内され、この冷却流体によ
って渦電流ドラムに発生した熱が吸収されるので、渦電
流ドラムを効率よく冷却することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の半部の縦断正面図、第２図
は第１図のものの一部の拡大断面図、第３図は第２図の
線３−３に沿ってとられた横断面図である。 １１・・・・・・渦電流接手、１３・・・・・・ハウジ
ング、１９・・・・・・駆動軸、２１・・・・−・従動
軸、２５・・・・・・渦電流ドラム、２７・・・・・・
ドラム部、２９・・・・・・回転子、３３・・・・・・
磁極部、４７・・・・・・フィールドコイル、５５・・
・・・・熱消散表面、５７・・・・・・熱消散溝、６１
・・・・・・流体案内部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下記の部材（ａ）〜（ｇ）を具えていることを特徴
   とする渦電流接手 （ａ） ハウジング、 （ｂ） 前記ハウジング内に回転可能に設置され、磁
   極部を有する回転子、 （ｃ） 前記ハウジング内に前記回転子と同心的に、
   かつ相対回転可能に設置される渦電流ドラム、（ｄ）
   前記ハウジング内に設置され、前記磁極部を励磁して
   渦電流ドラムと回転子とを磁気的に結合させるコイル、 （ｅ） 前記渦電流ドラムの一部のドラム部であって
   、軸方向と平行方向にほぼ均等な磁気抵抗をもち、かつ
   その外周面に熱消散表面を形成し、この熱消散表面に、
   円周方向に延びる熱消散溝を具えているドラム部、 （ｆ） 前記渦電流ドラムに発生した熱を消散させる
   ための冷却流体をハウジング内に案内する羽根部材、 （ｇ） 前記ドラムの外周面の熱消散表面に隣接して
   ドラムの軸方向に延びて配置され、前記渦電流ドラムが
   回転した際、前記ハウジング内に案内された冷却流体を
   熱消散溝内に案内する複数の流体案内部材。