專利名稱：感應發(fā)熱輥裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及感應發(fā)熱輥裝置，特別涉及懸臂式感應發(fā)熱輥裝置。
背景技術：
在尼龍、聚酯等合成纖維等的制造工藝中，在紡絲后進行通過加熱并在長度方向上拉伸達成分子取向從而提高拉伸強度等特性的拉伸工序。此外，在所述拉伸工序中，通常使用多個感應發(fā)熱輥裝置進行合成纖維的加熱，并且通過各感應發(fā)熱輥裝置的轉動速度差對合成纖維進行拉伸。如專利文獻1所示，所述感應發(fā)熱輥裝置包括輥主體，在底部中央部具有軸嵌合部；以及磁通產生機構，由配置在輥主體內部的圓筒狀鐵芯和感應線圈構成，通過將電動機轉動軸的前端與輥主體的軸嵌合部嵌合連接，以懸臂式的方式支承輥主體，并通過電動機直接使輥主體轉動。在所述結構中，通過電動機使輥主體轉動，此外通過利用交流電源使磁通產生機構的感應線圈勵磁，使輥主體發(fā)熱。作為所述感應發(fā)熱輥裝置的更具體的結構，所述感應發(fā)熱輥裝置具有在輥主體的空洞內延伸的圓筒部，并具備與電動機一體連接的凸緣部。所述圓筒部以沿著輥主體的軸心方向的方式在輥主體內部延伸。此外，磁通產生機構固定在所述圓筒部的外側的面上。此夕卜，在圓筒部前端側的內側的面與轉動軸之間設置有滾動軸承，通過該滾動軸承以相對于圓筒部可以轉動的方式支承轉動軸。但是，在通過滾動軸承支承轉動軸的結構中，存在根據取決于滾動軸承的磨損的壽命，需要定期更換滾動軸承的問題。特別是感應發(fā)熱輥裝置的滾動軸承的更換作業(yè)負擔非常大。另一方面，如專利文獻2所示，也有通過磁軸承支承輥主體的裝置，所述磁軸承設置在圓筒部的外周面上，以磁軸承的磁極部與輥主體的內周面相對的方式設置。這樣，通過將磁軸承以所謂的在徑向上朝外的方式配置，盡可能加大磁極部與輥主體(被支承體)之間的相對面積，從而提高支承穩(wěn)定性。但是，在通過磁軸承支承輥主體時，磁軸承配置在磁通產生機構的軸向兩側，存在由磁通產生機構產生的磁通的磁路受到磁軸承限制的問題。由此，磁通不能通過輥主體整體，存在非常難以將輥主體的溫度控制為均勻的問題。此外，為了解決因磁軸承和磁通產生機構的配置關系而導致的輥主體溫度不均勻的問題，如專利文獻3所示，公開有一種技術方案，通過引導部件使磁路在軸向上延伸，將磁通向比磁性磁通更靠外側的位置引導，來實現(xiàn)輥主體溫度的均勻化。但是，即使在通過引導部件使磁路延伸的結構中，通過輥主體的磁通密度在軸向的各位置上不同，所以難以使輥主體的溫度均勻。此外，將引導部件設置在輥主體的內部的結構，會導致輥主體的大型化并會對磁軸承等其他結構構件的配置造成限制，因此并不是上策。此外，前端側的磁軸承以所謂的朝內的方式設置，使得磁極部與轉動軸的外周面相對，但是為了確保支承穩(wěn)定性，前端側的磁軸承需要在長邊方向上變大，在該情況下，導致磁通通過的區(qū)域進一步受到限制，存在難以確保輥主體溫度的均勻性的問題?，F(xiàn)有技術文獻專利文獻專利文獻1 日本專利公開公報特開2009-163968號專利文獻2 日本專利公報第4106277號專利文獻3 日本專利公報第4221227號

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題本發(fā)明是為了解決所述的問題而做出的，本發(fā)明的主要目的在于提供一種感應發(fā)熱輥裝置，可以確保輥主體的溫度的均勻性，并且可以提高磁軸承的支承穩(wěn)定性。解決技術問題的技術方案S卩，本發(fā)明提供一種感應發(fā)熱輥裝置，其特征在于包括有底圓筒狀的輥主體，具有夾套室，該夾套室封入有氣液兩相的熱介質并在軸向上延伸設置；轉動軸，以沿著所述輥主體的轉動中心軸的方式設置在所述輥主體的底部中央部；支承體，內部插入有所述轉動軸，并且設置有磁通產生機構，該磁通產生機構配置在所述輥主體和所述轉動軸之間的空洞內，該磁通產生機構包括圓筒狀鐵芯和纏繞在該圓筒狀鐵芯上的感應線圈；以及徑向磁軸承，具有設置在所述支承體的內周面上并與所述轉動軸的外周面相對的磁極部，所述徑向磁軸承在前端側和后端側在徑向上非接觸地支承所述轉動軸。按照所述的感應發(fā)熱輥裝置，由于通過磁軸承支承轉動軸，所以不會產生利用滾動軸承支承轉動軸等情況下的磨損，能夠顯著延長軸承的壽命。此外，因為輥主體上設置有封入有氣液兩相的熱介質的夾套室，所以可以使輥主體軸向的溫度均勻。另外，由于設置有夾套室，所以即使在軸向上使磁軸承的長度變長，也可以使溫度均勻，所以能夠使磁軸承在軸向上變大，從而可以提高轉動軸的支承穩(wěn)定性。此外，由于使磁軸承以所謂在徑向上朝內的方式可以轉動地支承轉動軸，所以可以不考慮輥主體和磁軸承間的配置關系地配置磁軸承，可以將后端側的磁軸承配置在輥主體的外部等，從而可以進一步提高支承穩(wěn)定性。為了提高輥主體和轉動軸的支承穩(wěn)定性，優(yōu)選的是，所述前端側的徑向磁軸承配置在所述輥主體的內部，所述后端側的徑向磁軸承配置在所述輥主體的外部。由于通過磁軸承支承轉動軸的裝置，比通過滾動軸承支承轉動軸的裝置更能進行高速轉動，所以如果將輥主體和轉動軸錐嵌合(f 一〃嵌合)并通過連接件連接，存在會導致輥主體和轉動軸之間的晃動變大、剛性變小的問題。為了解決該問題，優(yōu)選的是，所述輥主體與所述轉動軸是一體的。為了不使支承體和輥主體在徑向上大型化，優(yōu)選的是，所述前端側的徑向磁軸承和所述磁通產生機構以在軸向上不重疊的方式設置。為了抑制因磁軸承的溫度變化而產生的不穩(wěn)定振動，優(yōu)選的是，在所述支承體的設置有所述徑向磁軸承的部分上形成有冷卻流體通道，冷卻流體在該冷卻流體通道中流
ο同樣，通過在所述支承體的與所述輥主體的內周面相對的外周面上設置隔熱件，也可以抑制穩(wěn)定狀態(tài)下的磁軸承的溫度上升，從而可以抑制不穩(wěn)定振動的發(fā)生。發(fā)明效果按照所述結構的本發(fā)明，可以確保輥主體溫度的均勻性，并且可以提高磁軸承的支承穩(wěn)定性。


圖1是本發(fā)明一個實施方式的感應發(fā)熱輥裝置的剖視圖。圖2是表示與圖1為相同實施方式的前端側的磁軸承的A-A線剖視圖。圖3是變形實施方式的感應發(fā)熱輥裝置的剖視圖。圖4是變形實施方式的感應發(fā)熱輥裝置的剖視圖。附圖標記說明100…感應發(fā)熱輥裝置2…輥主體21A…夾套室3…轉動軸5…磁通產生機構5I…圓筒狀鐵芯52…感應線圈4...支承體6…前端側的徑向磁軸承6a、6b…磁極部7…后端側的徑向磁軸承7a、7b…磁極部4A···冷卻流體通道
具體實施例方式下面參照附圖對本發(fā)明的感應發(fā)熱輥裝置的一個實施方式進行說明。如圖1所示，本實施方式的感應發(fā)熱輥裝置100包括輥主體2 ；轉動軸3，設置在輥主體2的底部中央部；支承體4，以可以轉動的方式支承轉動軸3，并且設置有磁通產生機構5 ；以及徑向磁軸承6、7，設置在支承體4的內周面上，并在前端側和后端側在徑向上非接觸地支承轉動軸3。另外，配置有未圖示的推力磁軸承，該推力磁軸承用于在推力方向上非接觸地支承轉動軸3。輥主體2為有底圓筒狀，在底部中央部一體地設置有轉動軸3。此外，在輥主體2 的側周壁21上，在周向上以例如等間隔的方式形成有多個夾套室21A，夾套室21A在長邊方向(軸向)上延伸并封入有氣液兩相的熱介質，各夾套室21A內的端部與設置在側周壁21 的周向上的環(huán)狀的孔連通，且各夾套室21A之間連續(xù)。通過該夾套室21A內封入的氣液兩相的熱介質的潛熱移動，使輥主體2的外表面溫度均勻。此外，夾套室21A超過與磁通產生機構5相對的位置，在輥主體2的側周壁21上沿著軸向的大致全長設置。此外，在輥主體 2的側周壁21的前端側上，埋設有用于檢測外表面的溫度的溫度傳感器10。
本實施方式的轉動軸3與輥主體2 —體成型，以沿著轉動中心軸C的方式設置在輥主體2的底部中央部。此外，在轉動軸3的后端部301上以沿周向等間隔的方式能拆裝地固定有驅動電動機8的轉子81。作為所述結構的一個例子，轉動軸3的后端部301呈隨著朝向后端去直徑縮小的錐臺(f 一〃 )形，轉子81的內周面呈與所述后端部301的錐臺相對的錐臺形，在轉子81嵌合于所述轉動軸3的后端部301上的狀態(tài)下，通過螺栓、螺母等連接件9將后端部301和轉子81連接固定。通過所述結構，在更換后端側的磁軸承7時， 只要取下連接件9并拆下轉子81，就可以容易地將后端側的磁軸承7向后端側拔出。支承體4內部插入有轉動軸3，并且支承體4的前端部配置在輥主體2和轉動軸3 之間的空洞內，在支承體4的前端側和后端側，通過磁軸承6、7以可以轉動的方式支承轉動軸3。此外，支承體4的與轉動軸3的轉子81相對的內周面上設置有驅動電動機8的定子 82。具體而言，支承體4包括支承體主體41，安裝有前端側的磁軸承6和后端側的磁軸承 7 ；以及固定部42，設置在所述支承體主體41的后端，固定定子82。支承體主體41包括圓筒部411，外徑小于輥主體2的內徑；以及凸緣部412，外徑大于所述圓筒部411的外徑，在圓筒部411的基端部覆蓋輥主體2的開口部。此外，支承體主體41的側周壁上形成有多個冷卻流體通道4A，所述多個冷卻流體通道4A在凸緣部412 的外周面上開口，并向圓筒部411的前端部延伸，各冷卻流體通道4A在支承體4的前端部折返并在凸緣部412的外周面上開口。所述冷卻流體通道4A內供給有例如水或油等冷卻流體，通過所述冷卻流體的流通來冷卻支承體4，通過該冷卻對磁通產生機構5和前端側的磁軸承6進行冷卻。這樣，通過設置冷卻流體通道4A來冷卻前端側的軸承6，能夠在熱的穩(wěn)定狀態(tài)下降低軸承溫度，因此可以減小組裝時與穩(wěn)定狀態(tài)時的軸承間隙和預壓的差，在一直到穩(wěn)定狀態(tài)的期間都能夠抑制不穩(wěn)定振動的發(fā)生。磁通產生機構5為圓筒狀，磁通產生機構5以沿著輥主體2的內周面的方式設置在支承體4(具體而言圓筒部411)上，磁通產生機構5包括圓筒狀鐵芯51，通過將彎曲的磁性鋼板放射狀地沿圓周方向排列層疊而形成；以及感應線圈52，纏繞在圓筒狀鐵芯51的外周面上。通過所述磁通產生機構5，當在感應線圈52上施加交流電壓時產生交變磁通，所述交變磁通通過圓筒狀鐵芯51和輥主體2的側周壁21。通過交變磁通的通過，輥主體2上產生電流，利用所述電流，輥主體2進行焦耳加熱。此外，在支承體4的與輥主體2的內周面相對的外周面、具體而言支承體4的圓筒部411和磁通產生機構5的外周面上設置有隔熱件11。由此，可以抑制穩(wěn)定狀態(tài)下磁軸承的溫度上升，并能夠抑制不穩(wěn)定振動的發(fā)生。前端側的磁軸承6在前端側，在徑向上非接觸地支承轉動軸3，磁軸承6具有設置在支承體4的內周面上并與轉動軸3的外周面相對的磁極部6a、6b。所述前端側的磁軸承 6設置在輥主體2的內部，并且位于比磁通產生機構5更靠前端側的位置。具體地說，如圖1的局部放大圖、圖2的A-A線剖視圖所示，前端側的磁軸承6包括在支承體4的前端部內周面(具體而言圓筒部411前端的內周面)上沿周向等間隔配置的四個磁軸承。各磁軸承6包括軛鐵61，兩端形成有磁極部6a、6b，剖面大致呈二形；以及線圈62，纏繞在該軛鐵61的磁極部6a、6b上。磁極部6a、6b的前端上形成有圓弧狀凹部，所述圓弧狀凹部的曲率與轉動軸3的外周面的曲率大致相同，磁極部6a、6b的前端面與轉動軸3的外周面相對配置。另外，設置有前端側的磁軸承6的圓筒部411前端的內周面形成為以使前端側的磁軸承6的磁極部6a、6b的前端與其他的內周面處于大致同一個面上的方式內徑變大。此外，后端側的磁軸承7在后端側，在徑向上非接觸地支承轉動軸3，后端側的磁軸承7包括磁極部7a、7b，磁極部7a、7b設置在支承體4的內周面上并與轉動軸3的外周面相對。所述后端側的磁軸承7設置在輥主體2的外部，且位于比磁通產生機構5更靠后端側的位置。將后端側的磁軸承7設置在輥主體2的外部是因為后端側的磁軸承7設置在支承體4的內周面上，且磁極部7a、7b與轉動軸3的外周面相對設置，而不是與輥主體2的內周面相對設置。具體地說，如圖1所示，后端側的磁軸承7包括在支承體4(凸緣部)的內周面上沿周向等間隔配置的四個磁軸承。各磁軸承與前端側的磁軸承6相同，包括軛鐵71，兩端形成有磁極部7a、7b且剖面大致呈二形；以及線圈72，纏繞在該軛鐵71的磁極部7a、7b上。另外，在前端側的磁軸承6和后端側的磁軸承7之間設置有例如滾動軸承或滑動軸承等保護軸承12，保護軸承12用于在磁軸承6、7因停電等停止時應急性地支承轉動軸 3?！幢緦嵤┓绞降男Ч蛋凑杖缟纤鼋Y構的本實施方式的感應發(fā)熱輥裝置100，由于利用磁軸承6、7支承轉動軸3，所以不會產生使用滾動軸承時的消耗等，能夠顯著延長軸承的壽命。此外，由于在輥主體2上設置有封入了氣液兩相的熱介質的夾套室21A，所以可以使輥主體2的軸向的溫度均勻。此外，由于設置了夾套室21A，所以即使在軸向上使磁軸承6、7變大也可以使溫度保持均勻，因此可以在軸向上使磁軸承6、7變大，從而可以提高轉動軸3和輥主體2的支承穩(wěn)定性。此外，因為磁軸承6、7以所謂在徑向上朝內的方式支承轉動軸3，因此可以不考慮輥主體2和磁軸承6、7的配置關系地配置磁軸承6、7。特別是將后端側的磁軸承7配置在輥主體2的外部等，使前端側的磁軸承6和后端側的磁軸承7之間的距離變大，能夠進一步提高支承穩(wěn)定性。<其他變形實施方式>另外，本發(fā)明不限于所述實施方式。例如，在所述實施方式中，支承體4在軸向上具有一個磁通產生機構5，所述磁通產生機構5以夾在前端側的磁軸承6和后端側的磁軸承7之間的方式配置，但是如圖3所示，也可以使支承體4在軸向上具有兩個磁通產生機構5，并將前端側的磁軸承6配置在所述的兩個磁通產生機構5之間。此外，磁通產生機構5不限于兩個，也可以在軸向上設置三個以上。此外，所述實施方式的磁軸承是在軸向上配置了前端側的磁軸承6和后端側的磁軸承7兩處磁軸承，但是也可以在軸向上配置三處以上的磁軸承。另外，所述實施方式的后端側的磁軸承7，在輥主體2的外部配置在比驅動電動機 8更靠前端側的位置，即配置在輥主體2和驅動電動機8之間，但是，如圖4所示，也可以將所述后端側的磁軸承7配置在比驅動電動機8更靠后端側的位置，具體而言配置在驅動電動機8和溫度檢測裝置(旋轉傳感器(回転卜，> 7 ))RTS之間。
此外，在所述實施方式中，使輥主體2和轉動軸3為一體，使輥主體2和轉動軸3 之間不會因轉動而產生晃動，但是，也可以采用錐嵌合等方式，通過連接件連接輥主體2和轉動軸3。此外，本發(fā)明不限于所述實施方式，在不脫離本發(fā)明宗旨的范圍內當然可以進行各種變形。工業(yè)實用性按照本發(fā)明，可以確保輥主體的溫度均勻性，并且可以提高磁軸承的支承穩(wěn)定性。
權利要求
1.一種感應發(fā)熱輥裝置，其特征在于包括有底圓筒狀的輥主體，具有夾套室，該夾套室封入有氣液兩相的熱介質并在軸向上延伸設置；轉動軸，以沿著所述輥主體的轉動中心軸的方式設置在所述輥主體的底部中央部；支承體，內部插入有所述轉動軸，并且設置有磁通產生機構，該磁通產生機構配置在所述輥主體和所述轉動軸之間的空洞內，該磁通產生機構包括圓筒狀鐵芯和纏繞在該圓筒狀鐵芯上的感應線圈；以及徑向磁軸承，具有設置在所述支承體的內周面上并與所述轉動軸的外周面相對的磁極部，所述徑向磁軸承在前端側和后端側在徑向上非接觸地支承所述轉動軸。
2.根據權利要求1所述的感應發(fā)熱輥裝置，其特征在于，所述前端側的徑向磁軸承配置在所述輥主體的內部，所述后端側的徑向磁軸承配置在所述輥主體的外部。
3.根據權利要求1所述的感應發(fā)熱輥裝置，其特征在于，所述輥主體與所述轉動軸是一體的。
4.根據權利要求1所述的感應發(fā)熱輥裝置，其特征在于，所述前端側的徑向磁軸承和所述磁通產生機構以在軸向上不重疊的方式設置。
5.根據權利要求1所述的感應發(fā)熱輥裝置，其特征在于，在所述支承體的設置有所述徑向磁軸承的部分上形成有冷卻流體通道，冷卻流體在該冷卻流體通道中流通。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種感應發(fā)熱輥裝置，可以確保輥主體的溫度均勻性，并且可以提高磁軸承的支承穩(wěn)定性。該感應發(fā)熱輥裝置包括輥主體(2)；轉動軸(3)，設置在輥主體(2)的底部中央部；支承體(4)，內部插入有轉動軸(3)，并且設置有磁通產生機構(5)，該磁通產生機構(5)配置在輥主體(2)和轉動軸(3)之間的空洞內；以及徑向磁軸承(6)、(7)，具有設置在支承體(4)的內周面上并與轉動軸(3)的外周面相對的磁極部，并且徑向磁軸承(6)、(7)在前端側和后端側在徑向上非接觸地支承轉動軸(3)。
文檔編號H05B6/14GK102474922SQ201080029739
公開日2012年5月23日 申請日期2010年4月13日 優(yōu)先權日2009年8月27日
發(fā)明者岡本幸三, 北野孝次, 北野良夫 申請人:特電株式會社