JPS6013268Y2 - 交流タコメ−タ発電機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は回転電気機械に関し、殊にタコメータ発電機と
して特に有用な交流発電機に関する。

永久磁石を使用することによってスリップ・リングを省
略できるようにしたタコメータ発電機は、これらの発電
機の設計が簡単で構造が強固なために航空機およびその
他の用途において速度測定装置として長年にわたって用
いられて来た。

タコメータ発電機においては、一般に永久磁石のロータ
を一対の軸受中に支持し自在継手およびコネクタを介し
て駆動軸またはエンジン軸に接続しである。

このような構成はタコメータがその動作温度に関してそ
れほど苛酷でない状態で使用される場合には全く適して
いる。

しかし、このようなタコメータをたとえばジェット・エ
ンジン中において使用するときには、それらは高速でそ
して苛酷な振動下で動作口８０℃もの動作温度を受ける
ことになる。

このような厳しい動作条件下では、軸受や軸結合装置等
のような回転部材が著しい疲労を受ける。

また高温および高速では潤滑剤が劣化するのでこれらの
部材を適確に潤滑することは困難である。

したがって、軸受の焼付や回転自在継手の破損によって
タコメータが損傷する恐れがいつもあるのみならず、こ
のような損傷の可能性を回避しまたは減少させるために
しばしば検査および手入れをすることが必要である。

タコメータの軸受および回転部品についての頻繁な手入
れに伴なう費用や不便さに加えて、この手入れ中にはタ
コメータを誤って損傷させぬように多くの注意をはられ
ねばならない。

たとえば、タコメータを手入れのために解体する際には
、ロータの永久磁石を誤って分解腰その結果磁気的出力
を減少させるに到る可能性がいつも存在腰したがってこ
れを避けるために大きな注意が必要となる。

ロータの磁気的出力に及ぼされるこれらの影響は手入れ
中に発電機の磁気回路中の空隙を開放することによって
、またはロータを漂遊ＡＣあるいはＤＣ磁界にあてそれ
によってロータが減磁されることによって生じる。

ロータを分解せずに発電機を修理することに伴なう固有
な困難さのため、発電機ロータを修理後に再磁化するた
めに修理設備として費用のかかる磁化装置が必要になる
。

無軸受タコメータ発電機はこのような装置を不要にする
。

したがって、破損を受けやすく、絶えず費用のか）る保
守を必要とする軸受その他の回転部品を省略することが
、小型でより軽量の、信頼性のより高い、そしてコスト
の低減された装置が可能になる点からみて望ましい。

このような結果を得るためには、全体の犬きた、すなわ
ち永久磁石ロータの長さおよび円周の双方を小さくする
と共に、非常に疲労しやすい軸受その他の回転部材を省
くことができるようにロータを駆動軸に対して堅固に取
付けるために効果的な手段をとることが望ましい。

保磁力が大きく残留磁束密度の高いことが特徴であるコ
バルト−サマリウム磁石のような高エネルギーの希土類
磁石の出現によって、ロータを非常に小さな大きさにし
てロータとステータとの間の空隙をはるかに大きくする
と共に、軸速度の測定に有用な充分な出力をタコメータ
発電機から発生させることが可能となった。

さらに、コバルト−サマリウム希土類磁石は他の磁性材
料の場合はど永久磁石の分解に対して鋭敏ではない。

ロータの大きさの減少およびそれによって得られるタコ
メータ発電機の全体としての小型化と共に、タコメータ
のロータを駆動軸に対してかたく固定する新規な楔型式
の継手組立体によってロータを駆動軸に対してかたく取
り付は得ることを発見した。

これによって軸受、コネクタおよび自在継手を使う必要
がなくなり、それによって標準的なタコメータ発電機の
取付パッドおよび駆動手段に変更を加えずに小型で信頼
度の高いタコメータの構造が得られる。

したがって、本考案の主な目的はロータを駆動軸に直接
かたく結合するための継手を有する小型の無軸受タコメ
ータ発電機を提供することにある。

本考案の種々の目的および長所は新規な楔型式の継手に
よって駆動軸に対してかたく固定されるコバルト−サマ
リウム永久磁石のロータを有するタコメータ発電機の構
造において遠戚される。

この継手は角型形状で中心に沿った円形の孔を有する溝
付の弾性継手部材を含む。

テーパの付いたロッドがこの孔の中に入り、テーパの付
いたロッドのねじ付端部がロータ支持体中にねじ込まれ
る。

弾性継手部材は駆動軸中の開口部に挿入される。

ロータおよびロータ支持体を回転させるとテーパの付い
たロッドが孔に沿って軸方向に移動される。

ロッドが移動すると弾性継手部材が駆動軸中の開口部に
対して外方に押し拡げられ、それによってロッドが弾性
継手部材に対して及ぼす楔作用によりロータが駆動軸に
対してかたく結合される。

ロータはロータ支持体の回転を逆向きにしそれによって
テーパの付いたロッドから応力を除去することによって
容易に解体することができる。

その際ロッドを軸方向に沿って逆向きにた＼くと弾性継
手部材にかかる楔作用が取り除かれる。

添付の図面についての以下の記載を参照することによっ
て本考案は充分に理解されよう。

第１図中には無軸受タコメータ発電機を分解した斜視図
として示してあり、該発電機は四つの主要部品、すなわ
ち、永久磁石のロータ１０、ステータ１１、ステータを
支持するケース１２、ならびにロータ１０を一般的に１
４で示した駆動軸に対してかたく結合するための軸継手
１３からなっている。

たとえばジェット・エンジンの場合ではこのジェット・
エンジンのロータに１０が駆動される駆動軸１４によっ
てロータ１０が駆動されて駆動軸の速度したがってエン
ジンの速度に比例した出力電圧がタコメータから発生さ
れる。

ケース１２には等しい間隔に設けられた半径方向に突出
する三つの磁極１５．１６および１７を備えた磁性材料
からなる円筒状磁界構造を支持するステータを取付けで
ある。

半径方向に突出する磁極１５．１６および１７は円筒状
空隙を形成しこの空隙中に永久磁石のロータ１０を配置
して所望の出力信号を発生させるようにしである。

ロータを磁気的な関連においてとりかこむ磁極１５，１
６および１７は巻線１８．１９および２０を備え、それ
らのリードは図示していないコネクタによってケース１
２の外側に引出されている。

ロータ１０は駆動軸１４によって駆動され、その磁界に
よって巻線１８〜２０中に周波数が駆動軸の回転速度に
比例する電圧を発生する。

この出力電圧は適当な指示装置中に用いられて軸速度の
指示を与える。

ケース１２には取付用フランジを設けてあり、多数の取
付孔２１によってタコメータを直接エンジンのケースに
対してまたは駆動軸と関連した適当な取付パッドに対し
て固定することができる。

ロータ１０は一つの直径に沿って磁化されて第１図中の
文字ＮおよびＳによって示されるようなＮ極とＳ極とを
形成する永久磁石を持つロータである。

ロータを軽量および小型化するためには、ロータを保磁
力が大きくて残留磁束密度の高い磁気材料で形成するこ
とが好ましい。

この用途のために特に好適なことが判明した一つの材料
は希土類物質、すなわち、 コバ′ルト 閏％ サマリウム ３７％ からなるサマリウムとコバルトの焼結合金である。

上記の希土類磁石はゼネラル・エレクトリック社によっ
て商品名ＧＥＣＯＲＥとして製造および販売されている
。

ロータ１０は該ロータを駆動軸１４に対してかたく固定
するための軸継手１３と共働するロータ支持体２２に対
して取付けである。

上記ロータ支持体２２にはロータが固定される六角形の
支持板ならびに内側にねじを切った中心孔２５を備えた
短軸２３を設けである。

短軸２３は後で詳しく述べる態様で軸継手１３と共働し
て軸継手１３のテーパの付いたロッドを軸方向に動かし
それによって軸継手は楔作用により駆動軸１４に対して
かたく固定される。

ロータ１０は焼結されたコバルト−サマリウム合金の円
柱体を有し、これが中空のステンレス鋼製の円筒体中に
支持されてあり、一般に入手できるエポキシ接着剤の一
つ等の適当な接着剤によってそれに対して接着されてい
る。

磁石および支持円筒体は六角形支持板に取付はエポキシ
樹脂によってそれに対して固定してロータ１０と支持体
２２とが一つの一体化した組立体を形成するようにしで
ある。

ロータは駆動軸１４に対して軸継手１３によってかたく
取付けてあり、該軸継手１３は溝付の拡張可能な部材２
６とこれらと共働するテーパのついた拡張部材２７から
なり、これら両部材はロータを駆動軸１４に対して固定
するための楔作用を与えるように共働する。

拡張可能な部材２６は部分的に溝を設けた円筒形カップ
２９に取付けられた角型形状の病体を有している。

病体には二つの三角形の弾性フィンガ２８を形成するよ
うに溝を設である。

各弾性フィンガには溝の長手方向に沿って伸びる半円形
のノツチがあってロータ支持体２２中のねじ孔２５と軸
方向に整合する中央孔３０を形成している。

可動の拡張部材２７は中央孔３０中に位置し、弾性フィ
ンガ２８に係合するテーパのついたロッド３１ならびに
ロータ支持体２２のねじ孔２５に係合するねじ付端部３
２とを備えている。

ロッド３１を左方に動かすと弾性フィンガ２８が外方に
押し拡げられて楔作用により駆動軸の開口部３３（第３
図により明確に図示）の内側の壁に対して堅固に結合さ
れる。

横方向の案内ピン３４はテーパのついたロッド３１から
伸びて弾性フィンガ２８によって形成される溝にはまる
。

この案内ピン３４はロータ支持体を操作してロータを駆
動軸に対して固定するときに、テーパの付いたロッドが
中央孔で回転するのを防止しまたロッドが軸方向に確実
に移動するようにする。

第２図はロータ、駆動軸および軸継手をそれらの組立位
置において示す。

ロータ１０は前記のように焼結コバルト−サマリウムで
つくられた円柱体３６とそれをとりかこむたとえばステ
ンレス鋼製の磁石保持用の円筒体３５からなる。

この焼結コバルト−サマリウム磁石の円柱体３６はエポ
キシまたは同様な接着剤によって円筒体３５に対して固
着しである。

ロータ１０は同様にエポキシ樹脂等によってロータ支持
体の表面に対して固定してあり、この接着剤はロータ支
持体の表面に塗布して適当な硬化剤の使用によって室温
下でまたはエポキシを加熱することによって硬化させる
。

拡張可能な部材２６の一部である溝付きの円筒形カップ
２９はロータ支持体の短軸２３にかぶせて嵌合させてあ
り、弾性フィンガ２８は駆動軸１４の開口部３３中に挿
入しである。

駆動軸１４と該駆動軸がその中に装着されているエンジ
ンケース３９との間にはオイルシール３８を設けである
。

拡張部材２７のテーパの付いたロッド３１は中央孔３０
中に装着してあり、ねじ行端部３２はロータ支持体の短
軸中のねじ孔２５に挿入しである。

第２図ではロッド３１が弾性フィンガ２８に対して楔作
用を何等及ぼしておらず、したがって軸継手全体は駆動
軸１４に緩着されていて左側へ引張ることによって簡単
に取り外しができる点において未組立の位置にある軸継
手が示されている。

この軸継手はロータ支持体２２を回転させて拡張部材の
ねじ行端部３２が左側に移動するようにすることによっ
て締め付けられる。

この際、テーパの付いたロッド３１もまた左側に移動し
て楔作用を生じこれによって弾性フィンガ２８を外方へ
押し拡げて駆動軸中の開口部３３の壁面と接触させる。

テーパの付いたロッドの最大直径は軸継手の拡張可能な
部材の中央孔３０の常態における直径よりも犬きくシ、
それによってロータ支持体の回転でテーパの付いたロッ
ドが中央孔に沿って軸方向に駆動されてフィンガ２８に
対して楔作用を生じ駆動軸とロータとを堅固にそしてか
たく結合させるようにしである。

ロータを駆動軸から取りはずすには、ロータ支持体２２
を反対方向に回転させそしてテーパの付いたロッド３１
を右側に向けて充分に押圧して弾性フィンガに働いてい
る楔作用を除去し、それによってロータとロータを支持
する軸継手とを駆動軸から取り外すことによって簡単に
行なわれる。

本考案についてのこれまでの説明からまた明らかなよう
に、ロータを駆動軸に対してかたく取り付けるための軸
継手の構成はロータによって生じる半径方向の力のため
に容易に緩むことがない。

すなわち、支点Ｂのまわりにロータによって生じて軸継
手に張力をつくり出す半径方向の力Ａはテーパの付いた
ロッドのねじ行端部３２に張力を生じさせる。

ねじ行端部に及ぼされるこの張力は単にテーパの付いた
ロッドをさらに左側に移動させてロッドをさらに拡張可
能な部材の中央孔中を移動させて弾性フィンガに対する
楔作用の力を増加させる。

このようにして、ロータの半径方向の力によって生じる
張力は単に保持力を増加させる。

もちろん、これは軸継手の信頼度と一般的な有効性がそ
れによって改良されるという点において非常に望ましい
。

したがって、ロータを駆動軸に対してかたく取り付ける
この軸継手によって摩擦、疲労および破壊を受ける全て
の回転部材が省略された小型の、無軸受タコメータの構
成を形成できることは明らかであろう。

これによって苛酷な温度および速度状態下で動作できる
簡単で、効率の良い、そして非常に信頼度の高いタコメ
ータ発電機を構成することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のタコメータ発電機および軸継手の分解
斜視図、第２図は組立られたロータおよび駆動軸を一部
断面で示す正面図であり、そして第３図は第１図の線３
−３に沿って視た駆動軸および駆動軸中に設けた軸継手
を受入れるための開口部の端面図である。 図中、１０・・・・・・永久磁石のロータ、１１・・・
・・・ステータ、１２・・・・・・ケース、１３・・・
・・・軸継手、１４・・・・・・駆動軸、１５． １６
． １７・曲・磁極、１８゜１９．２０・・・・・・巻
線、２１・曲・取付孔、２２・・曲ロータ支持体、２３
・・・・・・短軸、２５・・・・・・ねじ孔、２６・・
・・・・拡張可能な部材、２７・・・・・・拡張部材、
２８・・・・・・弾性フィンガ、２９・・・・・・カッ
プ、３ｏ・・・・・・中央孔、３１・・・・・・ロッド
、３２・・・・・・ねじ行端部、３３・・・・・・駆動
軸の開口部、３４・・・・・・案内ピン、３５・・・・
・・円筒体、３６・・・・・・コバルト−サマリウム磁
石の円柱体、３７．３８・・・・・・オイルシール、３
９・・・・・・エンジンケース。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （ａｌ空洞を画成する複数の磁極、および各磁極上に配
   置された巻線を持つステータと、（ｂ）該ステータの空
   洞内に配置された上記磁極との間に空隙を作る、その直
   径方向に磁化された円柱状の永久磁石を持つロータと、
   （Ｃ）該ロータが駆動部材のみによって支持されるよう
   に、開口部を持つ駆動部材にロータをかたく取付ける手
   段とを有し、該手段が、（イ）ねじ孔を持つ、ロータに
   固定されたロータ支持体と、（ロ）外方に伸びる横方向
   の案内ビンを備えると共に、上記ロータ支持体のねじ孔
   に受は入れられるねじ付端部を持つテーパの付いた拡張
   部材と、（ハ）上記駆動部材の開口部と係合するために
   外方に移動可能な一対の弾性フィンガを持つ拡張可能な
   部材であって、各弾性フィンガがその長手方向に沿って
   ノツチを持ち、これらのノツチが円筒状の中央孔を形成
   して上記テーパの付いた拡張部材を受は入れている拡張
   可能な部材とで構成されており、上記案内ピンは上記一
   対の弾性フィンガの間に形成された溝の中に配置されて
   おり、もって上記ロータ支持体を上記テーパの付いた拡
   張部材に対して回転させたとき該拡張部材が上記中央孔
   に沿って移動して上記弾性フィンガを押し拡げ、該弾性
   フィンガが楔作用により上記駆動部材の開口部にかたく
   結合することを特徴とする交流タコメータ発電機。