JPS6245128Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はジヤイロコンパス等に利用されるジヤ
イロにおいて高速回転するジヤイロロータを内蔵
するジヤイロケースに通風冷却用部材を設けてジ
ヤイロケース内部の温度低下を行つたジヤイロに
関する。

ジヤイロはその回転部分であるジヤイロロータ
の回転を円滑かつ安定に行わしめるためジヤイロ
ロータの角運動量を大きくすることが要求され
る。従つてジヤイロロータを鋼や銅等のように比
重の大きい材料で慣性能率を大きくする方法なら
びにその回転数を高くとつて角速度を大きくする
方法がとられている。一方ジヤイロロータおよび
ジヤイロステータを収納するジヤイロケースや、
三軸の自由度を確保するためのジヤイロの保持機
構である垂直内環、水平環および追従環の可動部
分は重量をできるだけ小さくして摩擦を減少した
り、軸受などの負荷を軽減するために一般に軽合
金で作られる。これらはまた熱の良導体でジヤイ
ロにおいて発生する熱を適切良好に放熱するもの
である。すなわちジヤイロステータへ供給される
高周波の多相交流電圧によりジヤイロロータは高
速回転されるが、この際発生するジヤイロステー
タの通電による銅損とジヤイロステータおよびロ
ータの渦流損による熱はこれら各部の良好な熱伝
導によつてジヤイロケース内の温度上昇を抑制し
て来た。従来からジヤイロケース内の温度抑制は
高速回転用軸受の寿命とともに関連した課題とし
て熱心に研究されて来たものである。なお一般の
高速回転体の温度冷却法としては高速回転体を形
成する各部材の熱の伝導のみならず、重要な因子
として高速回転体と共に回転する空気あるいは冷
却ガスの風損による温度上昇を抑制する方法が考
えられ、その手段として通風扇を利用して風損に
よる空気あるいは冷却ガス自身の温度上昇を大巾
に減少する効果を挙げている。ジヤイロにおいて
は風力の作用によるジヤイロスピン軸へのプレセ
ツシヨンを極度に警戒して通風扇は勿論利用され
ず、ジヤイロケースは密閉型がとられて来た。

近年ジヤイロの小型化が促進され、その生産性
の向上を計つて構造の簡易化が行われ、ジヤイロ
ロータの軸を廃してジヤイロステータに軸を設け
る構造が採られ、製作が容易になつた。しかしな
がらこのような従来の密閉型ジヤイロケースにお
いては、ジヤイロロータの発生熱は軸受を介して
ジヤイロステータの軸に伝導され、ジヤイロステ
ータの発生熱と共にジヤイロケースに軸を介して
伝導する径路をたどり、軸の接触面積は以前のジ
ヤイロステータとジヤイロケースとの接触面積に
比べて小さいという欠点があり、ジヤイロロータ
と共に高速回転する空気層へのジヤイロロータと
ジヤイロステータ表面から伝わる熱ならびに風損
による空気層自身の発熱が以前と変らず存在する
ため、ジヤイロケース内部の温度上昇が甚しく、
高速回転用軸受の温度が上昇して寿命を著しく短
かくするという不具合がしばしば発生した。この
対策としてジヤイロケース内を真空にしたり、ガ
ス封入等が考えられるが気密構造は複雑になり今
度の主旨に反するものであつた。

本考案の目的はこのような従来の欠点に着目し
てなされたものでジヤイロケース内の温度を有効
に冷却することができる構造をもつジヤイロを提
供しようとするものである。

本考案はジヤイロケースの一部を海綿状金属の
多孔体で作製し、ジヤイロケース内部の高温空気
とジヤイロケース外部の低温空気とを流通させる
とともに、この流通が複雑な細孔を通して不規則
に行れることにより、風力によるジヤイロスピン
軸へのプレセツシヨンが発生しないようにしてジ
ヤイロケース内の温度を有効に冷却し、高速回転
用軸受の寿命を長期化することができるようにし
たものである。

以下、本考案を図面に基づいて説明する。第１
図は本考案になるジヤイロの一実施例を示す断面
図で、第２図は第１図の側面図で一部断面を示
す。第１および第２図でジヤイロロータ１は軸受
の外輪ハウジング４と４′と一体をなす銅合金製
のヨーク５および硅素鋼板を積層して作られ、ヨ
ーク５の内側に固定して取付けられた回転子６と
で構成される。ジヤイロケース２はともに軽合金
製の環形帯状のケース本体７の両側面に設けられ
る半球殼状のカバーケース８と９とにより形成さ
れ球状を呈する。ジヤイロステータ３は水平支軸
１０と、この水平支軸１０に嵌込まれて固定され
る硅素鋼板を積層した鉄心１１とこれに巻かれた
捲線１２とで構成され、鉄心１１はジヤイロロー
タ１の回転子６と対向した位置にある。水平支軸
１０の両端には高速回転用軸受１３と１４の内輪
が内輪固定用ナツト１５と１６によつて固定さ
れ、更に水平支軸１０の両先端はそれぞれケース
本体７に固着される軸受金具１７と１８に固定さ
れる。ジヤイロロータ１は外輪ハウジング４と
４′を介してそれぞれ高速回転用軸受１３と１４
の外輪に嵌合しジヤイロケース２内で回転自在に
保持される。ケース本体７には垂直軸にそつて軸
１９と貫通穴２０がある。貫通穴２０には懸吊線
の保持金具が軸の作用を兼ねて設置され、軸１９
と共に垂直内環の案内軸受に嵌合され、ケース本
体７はこの垂直内環の懸吊線によつて回転自在に
懸吊されるが図示は省略する。またケース本体７
には端子２１が設けられ、ジヤイロステータ３の
捲線１２に電線で接続される。ジヤイロケース２
には更に制振用錘や追従変圧器等が設置されるが
ジヤイロロータ１とジヤイロケース２とジヤイロ
ステータ３がジヤイロの主要部分を構成する。ジ
ヤイロステータ３の捲線１２に垂直内環を径由し
て端子２１を通つて高周波の多相交流電圧例えば
400Hz３相交流電圧が供給されると電磁誘導作用
によつてジヤイロロータは高速回転を始める。こ
のようにしてジヤイロが運転状態に入ると、高速
回転用軸受１３と１４、捲線１２の通電による銅
損、回転子６および鉄心１１の渦流損などによつ
てこれらの部分が熱源となりジヤイロ全体の温度
が次第に上昇して行く。この場合前述のように従
来の密閉型ジヤイロにおいてはジヤイロロータ１
とジヤイロステータ３の発生熱は水平支軸１０を
介して軸受金具１７と１８を通つてケース本体７
に伝導するものと、ジヤイロケース２内部の空気
層に伝導するものとがある。更にこの空気層がジ
ヤイロロータ１と共に高速回転することによる所
謂風損による空気層自身の温度上昇が10℃前後に
達する。このような状態において以前のジヤイロ
に比べると、ジヤイロステータ３とジヤイロケー
ス２との接触面積が従来のジヤイロにおいては水
平支軸１０と軸受金具１７と１８との接触面積と
なり、かなり小さいという欠点もあつて高速回転
用軸受１３と１４の温度上昇が激しく、軸受が焼
付いてジヤイロロータ１が回転しなかつたり、高
音を発生したり、このジヤイロを利用したジヤイ
ロコンパスにおいて軸受の摩擦増大による誤差の
増大をまねくといつた不具合が頻発した。このよ
うな事情に鑑み本考案になるジヤイロにおいて第
２図に示すように半球殼状のカバーケース８と９
にそれぞれ対象位置に４個の四角形の角穴を設
け、カバーケース８と９の外面にこの角穴を蔽つ
て海綿状金属の多孔体の厚さ２から３mm程度の板
からなる通気用窓２２と２３とを接着により設け
た。多孔性の海綿状金属は骨格が海綿のように３
次元の網目状となつて高い多孔率をもち、高比表
面積を有し、通気抵抗が少なく圧力損失は微妙
で、空孔はすべて連通しており、目詰がなく形状
は板状のものから打技加工まで自由にできる特長
をもつ。材質は銅、ニツケル又はニツケルクロー
ム合金等からなる。本考案になるジヤイロを利用
したジヤイロコンパスにおいてはジヤイロステー
タ３の捲線１２における温度は43℃が28℃と15℃
の温度降下を示し、ジヤイロケース２のケース本
体７における温度は32℃が23℃と９℃の温度降下
を示した。最も憂慮された風力によるジヤイロス
ピン軸のプレセツシヨンは殆んど認められなかつ
た。これはジヤイロケース内部の高温空気とジヤ
イロケース外部の低温空気とが流通し合つて有効
な冷却効果を示し、この流通が海綿状金属の多孔
体の特性によつて複雑な細孔を通して不規則に行
れることにより、風力によるトルクをジヤイロス
ピン軸に与えないからである。更にカバーケース
８と９の全部材を海綿状金属の多孔体で形成する
ことも容易で冷却効果の増大が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案になるジヤイロの一実施例を示
す断面図、第２図は第１図の側面図である。 １……ジヤイロロータ、２……ジヤイロケー
ス、３……ジヤイロステータ、４と４′……外輪
ハウジング、５……ヨーク、６……回転子、７…
…ケース本体、８と９……カバーケース、１０…
…水平支軸、１１……鉄心、１２……捲線、１３
と１４……高速回転用軸受、１５と１６……内輪
固定用ナツト、１７と１８……軸受金具、１９…
…軸、２０……貫通穴、２１……端子、２２と２
３……通風窓。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ジヤイロロータと、このジヤイロロータを軸支
   しかつ駆動するジヤイロステータと、このジヤイ
   ロステータの水平支軸の両端に固着して垂直軸の
   まわりに回転自在に垂直内環により懸吊されるケ
   ース本体とこのケース本体の両側面に設けられる
   カバーケースとにより形成されるジヤイロケース
   とからなるジヤイロにおいて、上記カバーケース
   の一部あるいは全部を多孔性の海綿状金属により
   形成したことを特徴とするジヤイロ。