JPS58381Y2 - 電磁継手 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は圧力密壁を通して力を伝達するための電磁継手
に関する。

上記力はトルクであってもよいしあるいはまた直線的に
作用する力、たとえば往復動力であってもよい。

横切って力を伝達される圧力密壁の一部を形成する分離
壁が駆動ローターを被１駆動ローターから分離している
電磁継手は既に提案されている。

上記２つのローターは電磁継手の作動中に磁束が通る磁
気回路を互いに協同して形成する。

磁束は一方のローターから他方のローターへ通る際に上
記分離壁を通り抜ける。

このようにして、いかなる運動部分も圧力密壁を取り抜
ける必要なく壁の一方の側から他方の側にトルクを伝達
することができる。

同様に直線的に作用する力を伝達することができる。

本考案によれば、圧力密壁を通して力を伝達するための
電磁継手であって、前記圧力密壁の一部を形成しており
かつ回転体の形をしている分離壁と；前記分離壁の外側
に位置しかつ外側の空隙により前記分離壁から離隔され
ている外側の可動部材と、前記分離壁の内側に位置し且
つ内側の空隙により前記分離壁から離隔されている内側
の可動部材とを備えた磁気回路とを有し；前記可動部材
のうちの少なくとも一つが対応する空隙に隣接した表面
に突出している磁極部分を有し；前記磁気回路は、さら
に、一方の可動部材から一方の空隙、前記分離壁および
他方の空隙を通って他力の呵動部材に達する磁束を前記
磁気回路内に発生させるための装置を有し；前記磁束が
通過する前記分離壁の一部分は非磁性材料で作られてお
り、前記分離壁の一部分は該分離壁の厚さの一部を占め
る凹所と、プレストレス状態にされ（Ｐｒｅｓｔｒｅｓ
ｓｅｄ）かつ非磁性材料でできた補強用バンドとを備え
ており、前記バンドは、非導電性材料でできているか、
あるいは導電性材料でできているが前記分離壁の残りの
部分と電気的に絶縁されている電磁継手が提供される。

分離壁に前記空洞が設けられていることで、前記壁が導
電性の物質から作くられた場合に、同じ最大厚さを有し
且つ同じ材料から作ぐられた中実の壁と比較して、過流
による電力の損失が減ぜられる。

したがって、空洞が存在しない場合よりも、渦流による
過大な電力の損失または過大な加熱を招来することなく
より大きい最大厚さを有する分離壁を作ることが可能で
ある。

したがって、かなりの圧力差に耐える壁を設計すること
ができる。

前記補強用バンドは上記壁を補強するが電気的には上記
分離壁の残部の部分ではないので渦流による損失を増大
しない。

できれば、上記補強用バンドの引張り強さが上記バンド
の方向において、上記空洞の存在により引き起される分
離壁の引張り強さの減少に少くとも等しいことが望筐し
い。

渦流に起因した問題を招来することのない分離壁を任意
の厚さの電気絶縁性の非金属材料から作ることが可能で
あることはもちろんであるが、一般には、かなりの圧力
差、たとえば１００バールに耐えるのに必要な強さを有
する金属材料を見付ける方が同じ強さを有する非金属材
料を兄付けるよりも容易である。

この継手は筐た、化学的反応器または原子炉内で使用さ
れるべきである場合には特に、高い温度、たとえば、２
００℃ないし４００℃で作動することを必要とされるで
あろう。

この場合もまた、これ等の状態に耐える金属材料を見付
ける方が同じ能力を有する非金属材料を見付ける方より
も容易である。

分離壁の表面の１つに互いにわずかな間隔を離隔されて
円周方向に延びたみぞを設けることで分離壁に前記の容
器を形成することができる。

これ等のみそはらせんの順次連続した巻回により形成さ
れてもよく、またできれば分離壁の外側表面に形成され
ることが好ましい。

上記空洞はまた、上記分離壁の表面の１つに形成された
みそで、各が前記分離壁の対称の軸線を含み平面内には
ゾ装置するみそを含むこともできる。

代りとなる他の配列において、空洞は、分離壁の表面の
少くとも１つに形成されて、ウェブの網目により相互に
分離された盲凹所のアレイとして形成されることができ
る。

たとえば、分離壁の外側表面が凹所のアレイを形成され
てもよく、したがって前記補強用バンドが前記凹所を分
離するウェブの外側端縁に押し当ってもよい。

さらに他の代りとなる配列において、上記空洞は分離壁
の厚さ以内で軸線方向に延びた複数の通路を含むことが
できる。

この配列によれは、所要なれば過熱の防止に役立つよう
に上記通路を通って冷却剤を流すようにすることができ
る。

本考案を各種の方法で実施することができるが本考案を
具体化した多数の電磁継手を添付図面について詳細に述
べる。

第１図および第２図に図示されている電磁継手は平坦な
ベースとＡ−Ａを回転軸線とする円筒状の側壁とを有す
るコツプ様の回転体の形状に似た全体を符号１で示され
ている分離壁を含んでいる。

上記円筒状側壁は厚さＪを有し且つ前記平坦なベースか
ら遠方の右方の端部には取付は用フランジ３に終ってい
る厚くされた部分２を有している。

正の圧力を有し且つ高い温度状態にあってもよい媒体を
容れた容器６の開口またはオリフィス５の圧力密閉鎖体
をフランジ３が２つのリングガスケット４と協同して形
成している。

上記媒体はまた壁１の内部にも存在しており、また上記
壁内には原則として被１駆動ローターである内側のロー
ター７ａが軸線Ａ−Ａの周りに回転するように配置され
ている。

上記ローター７ａは歯付き磁極リングγｂを有し、また
上記リング１ｂの磁極は壁１の円筒状部分の滑らかな内
側表面８に向けて延びている。

外側ローター９ａは磁極リング９ｂを有し、その磁極は
壁１の円筒状外側表面１０に向けて内方に延びており且
つ同様に軸線Ａ−Ａの周りに回転するように装架されて
いる。

したがって２つの磁ｉｆ ＩＪングγｂ、９ｂは互いに
対向して配置されているが壁１により相互に分離されて
いる。

ローター７ａと９ａとの間の区域において、壁１の円筒
状部分の外側表面は周方向のみぞ１１を形成されまた上
記周方向のみぞ１１は深さｆを有し且゛つワイヤ様の電
気的に絶縁され且つあるいは非電導性の補強用バンド１
２を嵌込み、また上記補強用バンド１２は機械的にプレ
ストレス状態にされまたその構造は後にさらに詳細に述
べられるであろつ０ ２つのローターγａ ＋ ９ ａを装架し且つ駆動する
方法は本考案の主題に直接関係していないので添付図面
には詳細には図示されていない。

磁気回路の静止部分に関しまた上記２つのローターを結
合する磁束を生成する装置に関し、同じことが言える。

添付図面に図示されている静止した磁気回路の唯一の部
分は２つの環状の滑らかな磁極ＮおよびＳである。

また上記両磁極の間には、内側のローター７ａ（被駆動
ローター）の磁極リングγｂと、壁１と、外側ローター
９ａ（駆動ローター）の磁極リング９ｂとが配置されて
いる。

したがって磁極ＮとＳとの間の磁束は互いに相反する極
性で磁極リング１ｂおよび９ｂを磁化しその結果壁１を
通して吸引力を相互に加える。

第１図および第２図に図示されている継手は下記のとお
りに作動する。

磁束が該継手の磁気回路に誘導されている間、磁束は外
側磁ｔｉＨの滑らかな円筒状内壁からローター９ａの同
心をなした滑らかな外側円筒状表面に進入し、磁極９ｂ
の内側磁極面から発し、壁１を辿り抜は且つ内側磁極リ
ングγｂの外側磁極面に達し、次でローター１ａの滑ら
かな内側腟口を介して磁極Ｓに進入し、すなわち上記磁
極回路の静止部分に戻り、その結果上記磁束は部分的空
隙と磁極リング？ａ、７ｂおよび９ａ 、９ｂを介して
ドーナツ形に自体上に閉鎖される。

２つの磁極リング７ａ、７ｂおよび９ａ 、 ９ｂの磁
極の相互間の磁気吸引のため、上記の２つの磁極リング
は、それぞれの磁極が互いに対向し且つ上記磁束の大部
分が磁極γｂ、９ｂの区域に垂直に（すなわち半径方向
に）壁１を通り抜けるように定められた位置に互いに相
対的に位置決めされる。

それぞれ磁極γｂと９ｂとの間の磁極リング凹所７ｃ、
９ｃに対向した壁１０つこれ等の区域は壁１に垂直にこ
れ等の区域を通り抜ける漏洩磁束を有している。

だが、関連した区域内の空隙は２つのリングの磁極が互
いに対向している区域におけるよりも犬ぎいので、その
磁束は磁極７ｂ、９ｂの区域内へ磁束よりもかなり少な
い。

したがって上記漏洩磁束を第１近似値では無視すること
ができる。

２つのローター７ａ 、９ａが静止した壁１に対して相
対的に回転した場合には、磁極γｂ、９ｂと、上記磁極
相互間の空所γｃ、９ｃとに対応した高磁束と底磁束の
区域が相対的速度■で壁１を過ぎて運動しているので、
回転磁場が周知のとおりに壁１を通り抜ける。

壁１が金属から作くられている場合のごとく壁１がある
導電率を有していれば、上記磁束密度の変化で、上記磁
束密度の相比と相対速度■とに実質上比例した強さを有
する渦流が上記壁の内部に生成される。

第１２図には、磁極１ｂと９ｂとの間を左から右へ速度
■で運動している滑らかで均質の壁１内に生成されるで
あろう渦流の電流ルーフＷの近似バタンか図示されてい
る。

ハツチングを施された矩形ａ 、ｂ 、ｃ等は運転中の
壁１の両側に互いに対抗して配置された磁極７ｂ、９ｂ
の、運動中の壁１への投影を表示している。

これ等の区域は壁１をこれに垂直に通り抜けた磁束が最
大である区域である。

他方において、基本的には小さい漏洩磁束のみが中間の
区域９ｃを通り抜ける。

とう然ながら渦流は初めの磁場の強さの変化に対向した
磁場を誘発する。

すなわち、渦流は磁極リング７ｂ、９ｂと壁１との間の
相対運動に対抗する力を生成する。

壁１が静止しているので、渦流に起因する対抗力は前記
磁極リングに作用して駆動効率を減する好１しからぬ制
動力を代表する。

第１図および第２図の継手において、壁１の外側表面１
０は周方向に延びたみぞ１１ａ、１１ｃを形成されてい
る。

上記みぞは深さｆを有し且つ少くともみぞ近くにおける
渦流ループＷ１シたがって渦流の流れの形成を著しく制
限する。

実際に、渦流が流れることができる壁の厚さが減ぜられ
ている。

したがって熱の消散が著しく減ぜられる。したがって、
壁の有効厚さを減する適当に成形されたみぞまたはその
他の空洞の存在により、駆動ローターと被駆動ローター
との間にエネルギヲ接触ｉ、ｌしで伝達するように壁１
を介して作用する電磁継手の全効率が改善される。

みぞ１１は丸味をつけられたベース（みぞ１１ａ）を有
してもよいしあるいは平坦なベース（みぞ１１ｃ）を有
してもよい（第３図および第４図）。

したがって壁１は、圧力密でありながら、減ぜられた厚
さｅを有し且つ固定された環状リブまたはウェブ１３に
より機械的に補強され且つその強さが同じ最大厚さＪの
、凹所を設けられていない円筒状分離壁の強さより決定
的ではないがかなり小さくされた分離壁と匹敵できる。

前記磁極の回転から生ずる洞流は残りの薄い壁部分ｅ内
に任意の範囲１ど生ずることが可能であり且つリブまた
はウェブ１３内では極力禁止される。

上記みぞの存在に起因した機械的強さの損失を補償する
ため、高い引張り強さを有し且つワイヤまたはストラン
ドまたはケーブル様の形にて町なる、プレストレス状態
にされた磁化不能で、電気的に絶縁された補強要素がみ
ぞ様の凹所１１ａあるいは１１ｂあるいは１１ｃに導入
され且つそれぞれの端部を壁１内に投錨されている。

絶縁物が符号１５ａ、１５ｃで示されている。

さもなければ、補強要素１２を絶縁材料から作ることが
できる。

要素１２のための可能な材料はタンタルムあるいはクロ
ム−ニッケル合金捷たは企図された作用温度に耐えるこ
とができる対応した結晶繊維質構造（いわゆるホイスパ
）を有する材料である。

周方向に延びた環状補強要素１２は半径方向内方に向け
られた力を壁１に加える。

上記の補強要素が適当な大きさと設計のものであれば、
これ等の要素に上記のみぞまたはその他の凹所の存在に
起因した壁１の弱体化を補うのに少くとも必要とされる
引張り強さを容易に与えることができる。

第１図、第３図または第５図から推断可能であるとおり
、適当に絶縁されたワイヤ様昔たはケーブル様の補強要
素の多数の層をみぞ１１内に配備することができる。

絶縁物１５ａ、１５ｃの働きは導電性の補強要素とみぞ
側壁との間に起り得る短絡を回避することと、かくして
好１しからぬ閉渦流ループの生成を防止することとであ
る。

円形断面の重なり合った巻回１２の代りに、上記補強要
素は任意の所望の横断面、たとえば、みぞ断面の利用の
改善につながる矩形状断面１７を有することができる。

上記絶縁物がみぞ１１を裏張りするＵ形状の層の形かあ
るいは補強用要素１γと壁１（第４図）との間にチュー
ブの形で導入されるを有利とする。

ガラス織物、エナメルおよびそれに類似した耐熱材料が
絶縁体として十分であると判明している。

閉導電ループが接続帯域内に生じないように注意が払わ
れ＼ば、第１図および第１２図に全体を符号１８で示さ
れているように、固定方法たとえば溶接、ろう接、曲げ
加工プレスシングまたはクランピングにより要素１２ま
たは１７の端部を壁１に固定することができる。

作動中の容器６の内部の温度が外部よりも高くあるべき
であれば、補強要素１２が壁１に使用されている材料と
はマ同じ熱膨張係数を有する材料から作〈られるを有利
とする。

上記の温度勾配のため、壁（８における）の内側が外側
の前記補強用巻回よりも多く膨張し、その結果、上記巻
回により提供される押し付は力が収縮効果により増強さ
れる。

第５図および第６図に図示されている継手は第１図およ
び第２図に図示されている分離壁１の一変形を組込んで
いる。

上記分離壁の外側表面１０は、各が第１図〜第３図の補
強要素１２に類似して考案された緊張用ワイヤ筐たはケ
ーブル１９を受は入れる多数の長手軸線方向のみぞ１１
ｂを設けられている。

部材１９はみぞ１１ｂの延長として形成されている通路
２４を通して導入され且つ符号２０で図示されているよ
うに、壁１内に張力を加えられた状態で投錨される。

したがって、容器６内の内部圧力のため壁１の円筒状部
分に軸線方向に作用する引張り荷重はその一部を部材１
９により担持される。

部材１９はみぞ１１ａ、１１ｂの存在から生ずる強さの
減少を補うように工夫されている。

壁の外側表面１０は、みぞ１１ｂのみでなく、環状ｌた
はらせん状のみぞ１１ａを形成さへ上記みぞ１１ａ内に
は、第１図および第２図に図示されている実施例と同様
に、プレストレス状態にされた補強要素１２または１４
が巻付けられ、また要素１２または１４はこれ等の要素
が押し当り且つそれぞれのみぞ１１ｂの底部上へ押圧す
る、長手方向に延びた補強要素１９から（絶縁物１５ｃ
により）絶縁されている。

長手方向の補強を歌いている第１図、第２図に図示され
ている実施例が耐えることのできる内部圧力よりも高い
内部圧力のためこの種の壁１を設計することができる。

壁１の構造を除いて、第１図、第２図と、第５図、第６
図とに図示されている２つの実施例は同一である。

厚さＪの壁内での渦流の形成を軽減する他の手段として
、壁の内側表面８および（あるいは）壁の外側表面に全
体の深さがｆである凹所２１のアレイを形成することが
できる。

たとえば、上記凹所が両面に設けられていれば、各の凹
所の深さはｆ／２であってよい。

凹所２１の形状はこれ等の凹所を生成するのに使用され
る方法で変わることができる。

凹所２１の相互間に残留するウェブ２２．２３は第１図
〜第６図に示されている互いに隣接したみぞ１１筐たは
１１ａまたは１１ｂの相互間に残されているウェブ１３
と同じ効果を有し且つ薄い分離壁ｅの一種の補強を区域
ｆ内に形成している。

たとえば第１図および第８図には、第１図では矩形状ア
レイをなしてまた第８図では互い違いの配列をなして配
置された細長い凹所２１が図示されている。

同様に、第９ａ図および第９ｃ図には円形の凹所２１が
図示されている。

これ等の凹所を第７図および第８図の凹所よりも容易に
製作し且つ壁の強さをより少なく減することができる。

第９ｂ図は第９ａ図のＩＸ−ＩＸ線に沿った上記分離壁
の一部を通る横断面図である。

第１０図および第１１図に図示されている分離壁１のさ
らに他の変形において、壁１の横断面は、壁１の厚さ内
に延び且つ壁１の内側表向８へもあるいは外側表面１０
へも開口していない軸線方向の円形通路２４または矩形
通路２５の存在により、減ぜられる。

第５図に図示されている実施例の場合のごとく、絶縁層
１５ａにより保護された、プレストレス状態にされた軸
線方向の補強要素または緊張ケーブル１９を配備するこ
とができるが、この場合にはこれ等の補強要素の保持の
ためこれ等の要素の上方に巻線を必要としない。

上記通路はまた冷却剤または加熱流体を流すのに役立つ
ことができる。

第１３図には耐圧分離壁を組込んだ他の電磁継手が図示
されている。

この場合に、この継手は、たとえば化学反応器のための
アジテータ内に使用されるごとき長手方向に作用し、周
期的に逆転する引張り力の接触なしの伝達に使用される
。

簡単な形で示されでいる環状の外側用動部材２６ａは強
磁性体から作くられ且つ磁極ＮおよびＳを有している。

上記スライダ２６ａは駆動機構（図示されていない）に
より軸線方向に動かされるように配列され、且つ壁１の
内部に配置された内側可動部材２７ａを駆動する。

要素２６ａおよび２γａは、１駆動スライダ２６ａの内
側に配置されてワイヤ２９を介し直流で付勢される励磁
巻き線２８により誘発される磁束により互いに結合され
る。

壁１は円筒形の横断面を有し、またその外側表面１０は
第１図に関して前に述べられたように、プレストレス状
態にされた補強要素１４を受は入れられるらせん状のみ
ぞ１１ａを設けられている。

比較的に高い圧力、たとえば２００バールおよびそれ以
上の範囲内の圧力に関しては、第１４図に一例として図
示されている種類の半球形の分離壁１ａを使用するのを
有利とする。

壁１ａの外側表面１０は円周方向またはらせん状の補強
要素１４を受は入れる円周方向またはらせん状に延びた
みぞ１１ａと、円周方向の補強要素とが逆の順序に配列
されていることを除いて、第５図および第６図に図示さ
れているシステムの場合と同様に、要素１４と支承係合
するように押し付けられる補強要素１９を受は入れる軸
線方向にｌた半径方向に延びたみぞ１１ｂとを形成され
ている。

第１５図および第１６図に図示されている本考案の他の
実施例は第５図および第６図の実施例に類似しているが
たゾ、分離壁１が外側表面１０上にはちの集機配列の凹
所２１（第１５図）をあるいは長手方向のみぞ１１ｂ（
第１６図）を形成されている点で異っており、且つ自身
のみぞを有し′ておらずだが凹所２１あるいはみぞ１１
ｂの相互間に残留したウェブ１３，２２，２３上に直接
押し当る単一層の巻線により補強されている。

以上において本考案は結合されるべき両方の可動部材が
磁極システムを備えた型式の継手に関して述べられたが
、可動部材の一方が２つの−ｒｒ動部材の相互間の速度
差により内部に誘導される電流により磁化される型式の
非同期継手にも同様に応用可能であることは明らかであ
る。

たとえばかご形ローターが使用されてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はトルクを伝達するための電磁継手の軸線方向縦
断面図、第２図は第１図の■−■線に沿って切断した部
分的横断面図、第３図および第４図は各が部分的横断面
図で、各種の横断面のみぞと、これ等のみそに引込めら
れた補強要素と、関連した絶縁層とを有する、電磁継手
のための分離壁の構造を示した図、第５図および第６図
は、第１図および第２図に図示されている壁に類似して
いるが円筒方向に延びたみぞまたは通路および軸線方向
に延びたみぞまたは通路を形成され且つ上記みぞ内にプ
レストレス状態にされた補強要素を受は入れられた分離
壁を有する他の継手を示した同様な図、第７図、第８図
および第９ａ図、第９ｂ図および第９ｃ図は空洞が壁の
外側表面内に各種の形状と配列の凹所のはちの巣バタン
として形成されている分離壁の部分を示した概略図、第
１０図および第１１図は空洞が分離壁の厚さ内に軸線方
向に延びた円形または矩形状の横断面の通路として形成
された分離壁の他の実施例の部分の横断面図、第１２図
は第１図および第２図のもののごとき継手で、滑らかな
中実の分離壁を有している継手の磁極リング相互間の磁
場により生成された渦流により追跡される通路を示し且
つ筐た上記壁に設けられたみその作用を図解した概略図
、第１３図は長手方向前後引張り力を伝達するための継
手を通る簡単化された縦断迷図、第１４図は周方向にま
た軸線方向にあるいは半径方向に互いに交さして延びた
みそで、プレストレス状態にされた補強要素を内部に受
は入れられるみぞを外側表面に形成された半球形分離壁
を通る縦断面図、第１５図は第１図〜第９ｃ図に図示さ
れている種類のはちの巣パタンの凹所を外側表面に形成
された円筒状分離壁で、前記凹所の相互間に残されてい
るウェブの頂端縁により担持されて実質上周方向に延び
たプレストレス状態にされた補強要素の単一層の巻線を
有する壁の一部分を示した縦断面図、第１６図は第１５
図の壁に類似した分離壁で、軸線方向のみぞを外側表面
に形成され、上記みぞ相互間に残されているウェブが１
つまたはそれ以上の互いに平行な隣接補強要素の、上記
壁の周りに周方向に巻付けられた、巻回の層を支持する
ようにされた分離壁の一部分を示した縦断面図である。 １・・・・・・分離壁、γａ・・・・・・内側ローター
、γｂ・・・・・・歯付き磁極リング、８・・・・・・
滑らかな内側表面、９ａ・・・・・・外側ローター、９
ｂ・・・・・・磁極リング、１０・・・・・・円筒状外
側表面、１１・・・・・・周方向のみそ、１２・・・・
・・補強用バンド。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 圧力密壁を通して力を伝達するための電磁継手であって
   、前記圧力密壁の一部を形成しておりかつ回転体の形を
   している分離壁と；前記分離壁の外側に位置しカリ外側
   の空隙により前記分離壁から離隔されている外側の可動
   部材と、前記分離壁の内側に位置し且つ内側の空隙によ
   り前記分離壁から離隔されている内側の可動部材とを備
   えた磁気回路とを有し；前記可動部材のうちの少なくと
   も一つか対応する空隙に隣接した表面に突出している磁
   極部分を有し；前記磁気層路は、さらに、一方の可動部
   材から一方の空隙、前記分離壁および他方の空隙を通っ
   て他方の可動部材に達する磁束を前記磁気回路内に発生
   させるための装置を有し：前記磁束が通過する前記分離
   壁の一部分は非磁性材料で作られており、前記分離壁の
   一部分は該分離壁の厚さの一部を占める凹所と、プレス
   トレス状態にされかつ非磁性材料でできた補強用バンド
   とを備えており、前記バンドは、非導電性材料でできて
   いるか、あるいは導電性材料でできているが前記分離壁
   の残りの部分と電気的に絶縁されている電磁継手。