JPH0267500A - 温度感応形冷却フアン組立体 - Google Patents

温度感応形冷却フアン組立体

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JPH0267500A
JPH0267500A JP1177863A JP17786389A JPH0267500A JP H0267500 A JPH0267500 A JP H0267500A JP 1177863 A JP1177863 A JP 1177863A JP 17786389 A JP17786389 A JP 17786389A JP H0267500 A JPH0267500 A JP H0267500A
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fan
torque
shaft
fan assembly
rod
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JP1177863A
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Paul D Wagner
パウルデイーター、ワーグナー
James P Somers
ジエイムス、ピー、ソマーズ
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Siemens Corp
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/02Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine
    • H02K9/04Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium
    • H02K9/06Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium with fans or impellers driven by the machine shaft
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00Controlling of coolant flow
    • F01P7/02Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D43/00Automatic clutches
    • F16D43/02Automatic clutches actuated entirely mechanically
    • F16D43/25Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by thermo-responsive elements
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2213/00Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は冷却ファンの有効利用に関し、特に間欠的に
かつしきい温度に応じて作動する冷却ファンに関する。
[従来の技術] 一般に電動機、内燃機関などの冷却のための最も費用の
かからない装置は、電動機又は内燃機関の軸により常時
駆動される冷却ファンである。
ファンを常時駆動することについての一つの問題はファ
ンを駆動するためエネルギーを費やすことである。多く
の適用例において装置を常時冷却することは必ずしも必
要ではなく、従って常時ファンを駆動することは必ずし
も必要ではない、エネルギーを節約するために間欠的に
ファンを駆動することが望ましい。
間欠的にファンを駆動する一つの方法は、電気的に作動
されるクラッチを介してファンを駆動することである。
この形式のクラッチは、冷却される装置の温度を検出し
それに応じてクラッチを係合又は離脱する制御回路を用
いて働かせることができる。この形式のファン運転につ
いての一つの問題は、この形式のクラッチ及び制御回路
の費用である。小さい電動機や内燃機関に対しては1間
欠的なファン運転によるエネルギーの節約量が電磁クラ
ッチと制御回路との費用に引き合わない。
間欠的に駆動されるファンについての他の問題は、温度
を制御しなければならない構成要素の温度の正確な検出
である0例えば電動機においては回転子温度が制御しな
ければならない温度である0回転子の温度は電動機の固
定部分の温度から間接的に測定するか、又は直接測定す
ることができる0間接的な測定についての一つの問題は
、回転子の温度上昇が測定される温度に著しく先行し、
この先行時間中に熱的損傷を招くおそれがあるというこ
とである。′直接測定においての一つの問題は1回転子
のような運動要素上の熱電対のようなセンサから制御回
路への信号の伝送である。
この伝送のための方法例えばスリップリングは利用可能
であるが、これらの方法は高価であり、かつ多くの場合
1−0年を超える電動機の寿命にわたって信頼性を維持
することかで1ないおそれがある。
[発明が解決しようとする課題] この発明の課題は、前記の問題点を解決する温度感応形
冷却ファン組立体を提供することに1ある。
[課題を解決するための手段] この課題はこの発、明に基づき1.冷却用ファンと、冷
却される組立体の軸からファ・ンヘトルクを伝達するた
めにファンに係合可能なトルク伝達手段と、温度上昇に
応じて膨張する第1の部材とを備えた温度感応形フ・ア
1ン2組立体により解決される。
[作用効果] この膨張はトルク伝達手段をファンに係合させ、軸が回
転しているときにはファンを回転させる。
この発明の利点は、電子式センサや電子回路を使用する
ことなく温度変化に反応する能力を有することである。
この発明の別の利点は、電動機と共に用いるときに、許
容できる時間内に回転子温度に反応する能力を有するこ
とである。
[実施例] 次にこの発明に基づく冷却ファン組立体の二つの実施例
を示す図面により、この発明の詳細な説明する。
第1図は電動機のための温度感応形ファン組立体の第1
の実施例を示す、ファン組立体の能動的構成要素は膨張
線10である。この棒は第2図及び第2A図にも示され
ている0図示のように、棒lOは移動ピン14に係合す
るための第1の孔12を備える。棒lOはまた軸方向孔
20の中で棒lOの第2の端部の動きを制止するための
ピン18を収容するのに適した第2の孔16を備える。
棒10は80E11−T8アルミニウム、又は電動機軸
22の熱膨張係数より著しく大きい熱膨張係数を有する
他の適当な材料から作ることができる。
第1図では、棒lOが鋼製の電動機軸22の軸方向孔2
0の中に配置されている0回転子24は軸22に固定さ
れ、運転中に軸10は回転子24とほぼ同じ温度に保た
れる。従って回転子24の温度が上昇するとき棒10の
温度も上昇し、棒10を膨張させ、移動ピン14を矢印
26の方向へ押す、棒10の他端はピン18と孔28と
により軸方向孔20の中で固定されているので、移動ピ
ン14は矢印26の方向へ押される。
第3図及び第3A図は、ファン30ヘトルクを伝達する
ためにファン30に係合可能なトルク伝達手段を示す、
トルク伝達手段は軸22のジャーナル34上で移動させ
るのに適したスリーブ32を備える。このスリーブは移
動ピン14を収容するのに適した孔40を備える。トル
ク伝達手段はまた、現在多くの電磁クラッチで用いられ
ているような摩擦材料から作られた環状の円板38を経
て、軸22からファン30ヘトルクを伝達するための環
状の円板36の形の第1の面を備える。
ファン30は第1図、第4図、第4A図及び第6図に示
されている。ファン30はフィン42とハブ44と表面
46とを備える。トルク伝達手段からのトルクは摩擦材
料38を経て表面46へ伝達される。摩擦材料円板38
は適当な接着剤又は類似の手段により表面46に取り付
けられている。ハブ44はまた軸受座48と止め輪溝5
0とを備える。軸受52、ハブ止め輪54.軸止め輪5
6、軸22及びハブ44の協働により、ファンは軸に対
して自在に回転することができる。この協働はまた、ト
ルク伝達手段の円板36がファンハブ44の摩擦材料3
8に向かって押されている間に、軸22に沿ってファン
30が移動するのを防ぐ。
第1図を参照してファン組立体の動作を説明する。ファ
ン30の動作はトルク伝達手段とファン30との係合及
び離脱に基づいている。ファン30は離脱状態から、電
動機内の温度上昇に基づき係合状態に移される。電動機
の温度が上昇しそれにより棒10の温度が上昇するとき
、棒lOの長さは温度上昇に応じて延びる。この軸方向
膨張により移動ピン14が軸の孔64の中で矢印26の
方向へ動かされる。移動ピンの運動により円板36がフ
ァンハブ44の摩擦材料38に向かって押される。力が
摩擦力を発生させるレベルに達したとき、トルクが軸2
2からファン30へ伝達され・ファン30を軸22の動
力のもとに回転させる。電動機と棒lOとの温度が低下
するとき、棒lOは軸方向に縮み、トルク伝達手段がト
ルクをファンへ伝達しなくなる。
第6図はこの発明に基づく第2の実施例を示す、第2の
実施例は、第1の実施例の棒lOが形状記憶合金コイル
又はばね66と軸方向伝達棒58とにより置き換えられ
ているという点で、第1の実施例と異なっている。第2
の実施例では移動ピン14が形状記憶合金ばね66によ
り矢印26の方向へ動かされる。形状記憶合金の独特の
特性のゆえに、形状記憶合金ばね66が第2の実施例の
ために選ばれた。一般に形状記憶合金はしきい温度を伴
う形状記憶効果を有する。そのしきい温度以上では合金
は一方の構造形態を有し、そのしきい温度以下では合金
は他方の構造形態を有する。一方の形態から他方の形態
への移行はしきい温度から5’Cの範囲内で起こり得る
。従って−たびばね66がしきい温度に到達すると、小
さい温度範囲の間に全軸方向力を移動ピン14へ加える
ことができる。
形状記憶材料の一例として、「ニチノール(Nitin
ol ) Jは1°C以内に設定可能なしきい温度を有
すると称せられている。
第2の実施例の動作は、移動ピン14が形状記憶合金ば
ね66の動作により動かされるということを除けば、第
1の実施例の動作に類似している。形状記憶合金ばね6
6は回転子24に接触し、構造変化に基づきしきい温度
で非常に小さい温度範囲の間に非常に急速に膨張する。
温度に関してほぼ直線的であるアルミニウム棒の膨張と
は異なって、形状記憶合金ばね66の膨張は構造変化を
含みかつ小さい温度範囲の間に起こる。従ってばね66
のしきい温度に到達したとき、ばね66は環状の円板6
0に向かって力を加え、この円板がピン62と軸方向伝
達棒5Bとを介して移動ピン14を矢印26の方向へ押
す、ばね66の構造変化は非常に小さい温度範囲の間に
起こるので、トルク伝達手段がファン30に急激に係合
する。
第2の実施例は第1の実施例に勝る長所を有する。第1
の実施例では棒10の膨張は温度に関しほぼ一定であり
、従って時には棒10の膨張中に1円板36と摩擦材料
38との間の滑りを防止するのに十分な摩擦力を発生す
るほど十分に軸方向力が高くないおそれがある。滑って
いる間に摩擦材料38が摩耗するおそれがあり、こうし
て第2の実施例では摩擦材料38が急激な係合に基づき
一層長い寿命を有する。
温度感応形ファン組立体の二つの実施例とその変形例と
を図示し詳細に説明したが、この発明の範囲を逸脱する
ことなくその他の種々の変更又は変形を行うことができ
る0例えば形状記憶合金は、温度変化に応じて軸方向力
を発生するためにばねとは異なる形を取ることができる
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に基づく温度感応形ファン組立体の第
1の実施例の軸方向断面図、第2図及び第2A図はそれ
ぞれ第1図に示す膨張棒の側面図及び端面図、第3図及
び第3A図はそれぞれ第1図に示すトルク伝達手段の軸
方向断面図及び右側面図、第4図及び第4A図はそれぞ
れ第1図に示すファンの軸方向断面図及び左側面図、第
5図は第1図に示す軸の側面図、第6図はファン組立体
の第2の実施例の軸方向断面図、第7図は第6図に示す
軸の側面図である。 10・・・膨張棒(第1の部材) 12.16.40・・・孔 14・・・移動ピン 8・・・ピン 0・・・軸方向孔 2・・・軸 0…フアン 2・・・スリーブ 6・・・第1の面(円板) 8・・・摩擦材料 6・・・第2の面 6・・・形状記憶合金コイルばね (第1の部材)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)ファンと、軸に結合されこのファンへトルクを伝達
    するためにファンに係合可能なトルク伝達手段と、温度
    上昇に応じて膨張する 第1の部材とを備え、第1の部材の膨張によりトルク伝
    達手段がファンに係合されることを特徴とする温度感応
    形ファン組立体。 2)トルク伝達手段が軸上で移動させるのに適したスリ
    ーブとファンへトルクを伝達するための第1の面とを備
    え、スリーブが更に移動ピンを収容するのに適した孔を
    備え、ファンは第1の面からのトルクがファンへ伝達さ
    れるときに通過する第2の面を備え、第1の部材が移動
    ピンに係合するための手段を備え、それにより移動ピン
    が第1の部材の膨張に応じてスリーブを軸上で移動させ
    、軸からのトルクがトルク伝達手段へ伝達されるように
    移動ピンが軸に係合することを特徴とする請求項1記載
    のファン組立体。 3)第1の部材がアルミニウム棒であることを特徴とす
    る請求項2記載のファン組立体。 4)第1の部材が形状記憶合金棒であることを特徴とす
    る請求項2記載のファン組立体。 5)第1の面と第2の面との間のトルクの伝達を改善す
    るために第1の面と第2の面との間に設けられた摩擦材
    料を備え、軸が棒を収容するのに適した軸方向孔を備え
    、棒が第1の端部、第2の端部及び第2の端部に孔を画
    成し、この孔が軸方向孔の内部で棒の第2の端部の動き
    を制止するためのピンを収容するのに適し、移動ピンに
    係合するための手段が 第1の端部に孔を備えることを特徴とする請求項3又は
    4記載のファン組立体。 6)第1の部材が形状記憶合金コイルであり、トルク伝
    達手段が軸上で移動させるのに適したスリーブとファン
    へトルクを伝達するための第1の面とを備え、スリーブ
    が移動ピンを収容するのに適した孔を備え、ファンは第
    1の面からのトルクがファンへ伝達されるときに通過す
    る第2の面を備え、ファン組立体が更に移動ピンに係合
    するための手段とコイルとを備え、それにより移動ピン
    がコイルの膨張に応じて軸上でスリーブを移動させ、軸
    からのトルクがトルク伝達手段へ伝達されるように移動
    ピンが軸に係合し、またファン組立体が第1の面と第2
    の面との間に設けられた摩擦材料を備え、この摩擦材料
    が第1の面と第2の面との間のトルクの伝達を改善する
    ことを特徴とする請求項1記載のファン組立 体。 7)軸と回転子とハウジングとを有する電動機のための
    温度感応形ファン組立体において、ファン組立体がファ
    ンへトルクを伝達するためにファンに係合可能なトルク
    伝達手段を備え、このトルク伝達手段が軸上で移動させ
    るのに適したスリーブとファンへトルクを伝達するため
    の第1の面とを備え、スリーブが更に移動ピンを収容す
    るために適した孔を備 え、またファン組立体がファンを備え、このファンは第
    1の面からのトルクがファンへ伝達されるときに通過す
    る第2の面を備え、またファン組立体が温度上昇に応じ
    て膨張する棒を備え、棒の膨張によりトルク伝達手段が
    ファンに係合され、棒が移動ピンに係合するための手段
    を備え、それにより移動ピンが 第1の部材の膨張に応じてスリーブを軸上で移動させ、
    軸からのトルクがトルク伝達手段へ伝達されるように移
    動ピンが軸に係合することを特徴とする電動機のための
    温度感応形ファン組立体。 8)第1の面と第2の面との間のトルクの伝達を改善す
    るために第1の面と第2の面との間に設けられた摩擦材
    料を備え、軸が棒を収容するのに適した軸方向孔を備え
    、棒が第1の端部、第2の端部及び第2の端部に孔を画
    成し、この孔が軸方向孔の内部で棒の第2の端部の動き
    を制止するためのピンを収容するのに適し、移動ピンに
    係合するための手段が 第1の端部に孔を備えることを特徴とする請求項7記載
    のファン組立体。 9)軸と回転子とハウジングとを有する電動機のための
    温度感応形ファン組立体において、ファン組立体がファ
    ンへトルクを伝達するためにファンに係合可能なトルク
    伝達手段を備え、このトルク伝達手段が軸上で移動させ
    るのに適したスリーブとファンへトルクを伝達するため
    の第1の面とを備え、スリーブが更に移動ピンを収容す
    るために適した孔を備 え、またファン組立体がファンを備え、このファンは第
    1の面からのトルクがファンへ伝達されるときに通過す
    る第2の面を備え、またファン組立体が第1の面と第2
    の面との間に設けられた摩擦材料を備え、この摩擦材料
    が第1の面と第2の面との間のトルクの伝達を改善し、
    またファン組立体が温度上昇に応じて膨張する形状記憶
    合金部材を備え、この部材の膨張によりトルク伝達手段
    がファンに係合され、またファン組立体が移動ピンに係
    合するための手段とコイルばねとを備え、それによりコ
    イルばねの膨張に応じて移動ピンがスリーブを軸上で移
    動させ、軸からのトルクがトルク伝達手段へ伝達される
    ように移動ピンが軸に係合することを特徴とする電動機
    のための温度感応形ファン組立体。
JP1177863A 1988-07-15 1989-07-10 温度感応形冷却フアン組立体 Pending JPH0267500A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/220,050 US4868437A (en) 1988-07-15 1988-07-15 Temperature activated cooling fan assembly
US220050 1994-03-30

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JPH0267500A true JPH0267500A (ja) 1990-03-07

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ID=22821846

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Application Number Title Priority Date Filing Date
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JP (1) JPH0267500A (ja)
FI (1) FI893425A7 (ja)

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