カップリングとその応用シナリオに関する客観的な技術的紹介

I. カップリングの定義とコア機能

カップリングは、媒体を介して動力を伝達する機械装置であり、原動機（例：モーター）と被駆動機械（例：ポンプ、ファン）を非剛性の動力伝達のために接続します。主な機能は以下のとおりです。

振動減衰: 起動/動作中の衝撃荷重を吸収し、ねじり振動を分離して機器を保護します。

軽負荷始動: モーターの始動負荷を軽減し、始動時間を短縮し、グリッドへの影響を最小限に抑えます。

過負荷保護: 負荷が制限を超えると自動的に電力伝送を切断し、モーターや機械の損傷を防ぎます。

マルチモーター調整: マルチモーター ドライブの負荷分散を調整して、同期動作を保証します。

II. 分類と動作原理

1. 流体力学的カップリング

構造: ポンプホイール、タービンホイール、回転シェル、作動流体 (通常はオイル) で構成されます。

原理：ポンプホイールは機械的エネルギーを流体の運動エネルギーに変換し、タービンホイールはそれを機械的出力に再変換して、非接触型の電力伝送を可能にします。

特徴：

高出力、高慣性負荷に適しています。

広い速度調整範囲（例：発電所の給水ポンプ）。

2. 機械式フレキシブルカップリング

タイプ: スプリング カップリング (例: 蛇行スプリング カップリング) やゴム ブロック カップリングが含まれます。

原理: トルクを伝達しながら、弾性要素 (スプリング、ゴム) を介して軸方向/半径方向のずれを補正します。

特徴：

コンパクトな構造でメンテナンスが容易。

精密伝送（CNC工作機械など）に最適です。

3. 主な応用シナリオ

1. エネルギー・電力産業

発電所給水ポンプ: 流体カップリングはポンプの速度を調整し、高圧バルブの代わりに使用することでシステムを簡素化し、故障を削減します。

風力タービン: フレキシブル カップリングは、空気力学的負荷によって引き起こされるタービンのメイン シャフトの振動を軽減します。

2. 重工業および鉱山機械

鉱山設備: 流体カップリングにより、ベルトコンベアや破砕機の高負荷始動と過負荷保護が可能になります。

冶金設備: 圧延機のマルチモーター駆動における負荷分散のバランスをとります。

3. 運輸・海運

自動車トランスミッション: 流体カップリングにより、自動変速機のスムーズな始動と電力中断の防止が保証されます。

船舶推進：フレキシブル カップリングは、エンジンとプロペラ間の衝撃振動を軽減します。

4. 精密製造と自動化

CNC 工作機械: 機械式フレキシブル カップリングにより、伝達誤差が ±5 秒角未満に制限されます。

産業用ロボット：高精度カップリングによりジョイントアセンブリの偏差を補正し、動作の安定性を高めます。

IV. 技術比較と選定基準

タイプ

アプリケーション

利点

制限事項

流体力学的カップリング

高出力、高慣性負荷（100kW以上）

強力な過負荷保護、速度制御

サイズが大きいため、液体のメンテナンスが必要

機械式フレキシブルカップリング

中低出力、高精度伝送

シンプルな構造、メンテナンスフリー、高い位置ずれ許容度

限られたトルク容量

V. 業界動向

インテリジェント化: 統合センサーが温度/振動を監視し、予測メンテナンスを行います。

軽量化: 複合材料 (例: 炭素繊維強化エラストマー) により回転慣性が低減されます。

業界横断的な拡大：原子炉冷却ポンプや水素コンプレッサーなどの新興分野での需要増加。

出典：

流体カップリング技術仕様

産業用カップリングアプリケーションホワイトペーパー

発電所給水システム設計基準

機械式トランスミッション部品選定ガイド