(57)【要約】【課題】クラッチ機構２０の体格を小さくして消費電力を小さくする。【解決手段】クラッチ機構２０では、アーマチァ４０の非磁性部９０、９１とプーリ３０の非磁性部７０、７１、７２とは、回転軸２ａの径方向にオフセットされている。このため、吸引用磁気回路ＭＣａでは、磁束が外側円筒部３１および内側円筒部３２の間にてアーマチァ４０の非磁性部９０、９１とプーリ３０の非磁性部７０、７１、７２とを避けて通過する。これにより、アーマチァ４０とプーリ３０との間の境界を６回通過することになる。吸引用磁気回路ＭＣａの極数が大きくなる。永久磁石５１の体格を小さくすることができる。このため、クラッチ機構２０の体格を小さくなる。これに伴い、コイル部５３ａ、５３ｂの断面積を大きくすることにより、電磁コイル５３の消費電力を小さくすることができる。【選択図】図１
2014101902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源からの回転駆動力によって回転する駆動側回転体（３０）と、
前記駆動側回転体に連結されることによって前記回転駆動力が伝達される従動側回転体（４０）と、
前記駆動側回転体と前記従動側回転体とを連結させる吸引磁力を発生させる吸引用磁気回路（ＭＣａ）を、前記駆動側回転体および前記従動側回転体とともに、構成し、かつ前記吸引用磁気回路とは異なる非吸引用磁気回路（ＭＣｂ）を構成する永久磁石（５１）と、
前記吸引用磁気回路から生じる磁力と前記非吸引用磁気回路から生じる磁力とを変化させる電磁力を発生させる電磁コイル（５３）と、
磁性材で形成されて、かつ変位可能に構成される部材であって、前記駆動側回転体と前記従動側回転体とが連結しているときには、前記駆動側回転体および前記従動側回転体の間が離れているときよりも、前記吸引用磁気回路の磁気抵抗が小さくなる位置（以下、第１の位置という）に位置し、前記駆動側回転体および前記従動側回転体の間が離れているときには、前記駆動側回転体と前記従動側回転体が連結しているときよりも、前記非吸引用磁気回路の磁気抵抗が小さくなる位置（以下、第２の位置という）に位置する可動部材（５５）と、
前記吸引用磁気回路から生じる磁力が前記非吸引用磁気回路から生じる磁力よりも大きくなるように前記電磁コイルに通電することにより、前記吸引用磁気回路から生じる磁力によって前記第２の位置側から前記第１の位置側に前記可動部材を変位させる第１の制御手段（６）と、
前記非吸引用磁気回路から生じる磁力が前記吸引用磁気回路から生じる磁力よりも大きくなるように前記電磁コイルに通電することにより、前記非吸引用磁気回路から生じる磁力によって前記第１の位置側から前記第２の位置側に前記可動部材を変位させる第２の制御手段（６）と、を備え、
前記吸引用磁気回路を通過する磁束が前記駆動側回転体および前記従動側回転体の間の境界を通過する回数を極数としたときに、前記吸引用磁気回路の極数が6以上になるように前記駆動側回転体と前記従動側回転体とが構成されていることを特徴とするクラッチ機構。
【請求項２】
前記駆動側回転体（３０）は、非磁性材によって構成されて前記駆動側回転体自体の軸線を中心とする円環状に形成されて、かつそれぞれ径方向にオフセットして配置されている複数の駆動側非磁性部（７０、７１、７２、７３）を備え、
前記従動側回転体は、非磁性材によって構成されて前記駆動側回転体の軸線を中心とする円環状に形成されて、かつそれぞれ径方向にオフセットして配置されている複数の従動側非磁性部（９０、９１、９２）を備え、
前記駆動側回転体のうち前記複数の駆動側非磁性部以外の領域と前記従動側回転体のうち前記複数の従動側非磁性部以外の領域とを前記磁束が通過することにより、前記吸引用磁気回路の前記極数が6以上になるように前記複数の駆動側非磁性部と前記複数の従動側非磁性部とが構成されていることを特徴とする請求項１に記載のクラッチ機構。
【請求項３】
前記駆動側回転体は、前記駆動側回転体自体の軸線を中心線とする円筒状に形成されている外側円筒部（３１）と、前記外側円筒部に対して前記軸線を中心線とする径方向内側に設けられて前記軸線を中心線とする円筒状に形成されている内側円筒部（３２）と、前記外側円筒部の軸線方向他端側と前記内側円筒部の軸線方向他端側との間に亘って形成されている端面部（３３）と、を備えることを特徴とする請求項２に記載のクラッチ機構。
【請求項４】
前記複数の駆動側非磁性部（７０、７１、７２、７３）は、前記端面部に設けられており、
前記端面部は、前記複数の従動側穴部（９０、９１、９２）に対して前記軸方向一端側に配置されていることを特徴とする請求項３に記載のクラッチ機構。
【請求項５】
前記電磁コイル（５３）は、前記軸線方向他端側に配置されて前記吸引用磁気回路から生じる磁力を増減させる第１のコイル部（５３ａ）と、前記軸方向一端側に配置されて前記非吸引用磁気回路から生じる磁力を増減させる第２のコイル部（５３ｂ）とを備えることを特徴とする請求項４に記載のクラッチ機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石を用いたクラッチ機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、市場に多く流通している電磁石式のクラッチ機構では、エンジンから回転駆動力が伝達されて回転するプーリと、回転駆動力を圧縮機に伝えるアーマチャとを備え、永久磁石を用いない構成で、アーマチャに対してプーリを吸引させる吸引磁力を電磁コイルから発生させる構成になっているものがある。
【０００３】
このものにおいては、プーリとアーマチャと連結されているときには、エンジンから回転駆動力がプーリおよびアーマチャを通して圧縮機に伝達される。プーリとアーマチャとが離れているときには、エンジンから圧縮機への回転駆動力の伝達が遮断される。このように構成されるクラッチ機構では、アーマチャとプーリとが連結状態であるときには、継続的に電磁コイルに通電して電磁コイルから吸引磁力を発生させる必要がある。
【０００４】
これに対して、永久磁石を用いて吸引磁力を発生させるクラッチ機構として、プーリと、アーマチャと、第１、第２のコイル部からなる電磁コイルと、第１、第２のコイル部の間に挟持されている永久磁石と、磁性材から構成されて圧縮機の回転軸の軸線方向に移動可能になっている可動部材とを備えるものがある（特許文献１参照）。
【０００５】
このものにおいては、プーリ、アーマチャ、および永久磁石によって吸引用磁気回路ＭＣａを構成している。吸引用磁気回路ＭＣａから発生する磁力は、プーリに対してアーマチャを吸引する吸引力として作用する。永久磁石は、吸引用磁気回路ＭＣａとは異なる非吸引用磁気回路ＭＣｂを構成する。アーマチャとプーリとの間を離す方向に弾性力を作用させる弾性部材が配置されている。
【０００６】
プーリとアーマチャと連結されているときには、プーリおよびアーマチャの間が離れているときよりも、吸引用磁気回路ＭＣａの磁気抵抗が小さくなる位置（以下、第１の位置という）に、可動部材が位置する。
【０００７】
プーリとアーマチャとの間が離れているときには、プーリおよびアーマチャが連結しているときよりも、非吸引用磁気回路ＭＣｂの磁気抵抗が小さくなる位置（以下、第２の位置という）に、可動部材が位置する。
【０００８】
そして、プーリおよびアーマチャが連結しているときに、第１、第２のコイル部に対して第１方向に電流を流すと、吸引用磁気回路ＭＣａから生じる磁力を第１のコイル部から生じる電磁力により減少させ、かつ非吸引用磁気回路ＭＣｂから生じる磁力を第２のコイル部から生じる電磁力により増加させる。これにより、吸引用磁気回路ＭＣａから生じる磁力よりも非吸引用磁気回路ＭＣｂから生じる磁力の方が大きくなる。これに伴い、非吸引用磁気回路ＭＣｂから生じる磁力によって、第１の位置側から第２の位置側に可動部材が移動する。
【０００９】
このとき、吸引用磁気回路ＭＣａからの吸引磁力の方が弾性部材の弾性力よりも小さくなる。このため、弾性部材の弾性力によってプーリおよびアーマチャの間が連結状態から分離状態に変化することになる。すなわち、クラッチ機構がＯＮ状態からＯＦＦ状態に移行することになる。
【００１０】
次に、プーリおよびアーマチャの間が離れているときに第１、第２のコイル部に対して第１方向とは逆方向に電流を流すと、吸引用磁気回路ＭＣａから生じる磁力を第１のコイル部から生じる電磁力により増加させ、かつ非吸引用磁気回路ＭＣｂから生じる磁力を第２のコイル部から生じる電磁力により減少させる。これにより、吸引用磁気回路ＭＣａから生じる磁力の方が非吸引用磁気回路ＭＣｂから生じる磁力よりも大きくなる。これに伴い、吸引用磁気回路ＭＣａから生じる磁力によって、第２の位置側から第１の位置側に可動部材が移動する。
【００１１】
このとき、吸引用磁気回路ＭＣａからの吸引磁力の方が弾性部材の弾性力よりも大きくなる。このため、吸引用磁気回路ＭＣａからの吸引磁力によって、プーリおよびアーマチャの間が分離状態から連結状態に変化することになる。すなわち、クラッチ機構がＯＦＦ状態からＯＮ状態に移行することになる。
【００１２】
このように、プーリおよびアーマチャの間を連結状態から分離状態に変化させるとき、或いは、プーリおよびアーマチャの間を分離状態から連結状態に変化させるときにだけ、第１、第２のコイル部に電流を流すことになる。このため、上記従来型の電磁石式のクラッチ機構に比べて、大幅な省電力化を達成することを可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０１１−８０５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明者等は、上記特許文献１のクラッチ機構について、小型化に着目し、詳細に磁場解析を進めたところ、次のような問題点が分かった。
【００１５】
まず、上記電磁石式のクラッチ機構は、アーマチャおよびプーリの間の連結状態を維持する吸引力を電磁コイルから発生させる構成になっているのに対し、上記特許文献１のクラッチ機構では、永久磁石を用いて上記吸引力を発生させる構成になっている。このため、上記特許文献１のクラッチ機構において、上記電磁石式のクラッチ機構と同一の伝達トルクを達成するためには、体格が大きい永久磁石が必要となるので、クラッチ機構自体の軸方向寸法（軸長）が大きくなることは明らかである。
【００１６】
これに加えて、体格が大きい永久磁石を用いると、非吸引用磁気回路ＭＣｂにおいて流れる磁束量も多くなり、可動部材を移動させるために瞬間的とはいえ大きな電力を第１、第２のコイル部に対して与える必要があるといった実用上の問題が明らかになった。
【００１７】
例えば、図１０は、上記電磁石式の電磁クラッチの設計例であり、ステータ５６の圧縮機への取付け当接面Ｈａとアーマチャ４０の端面との間の距離が３６ｍｍ、プーリ４０の呼び径がφ１１５の例である。
【００１８】
本例において磁場解析を行うと、電磁コイル５３Ａに与える起磁力を７００ＡＴ（アンペアターン＝電流×巻数）とすると、プーリ（ロータ）３０に対するアーマチャ４０の吸引力は４３００Ｎとなった。また、本図の電磁コイル５３Ａの体格では７００ＡＴの起磁力を発生させるためには、３０Ｗの電力の消費を要する。
【００１９】
図１１は、図１０と同じ大きさの摩擦面（プーリ３０とアーマチャ４０との接触面）を備え、上記特許文献１の発明の考え方を踏襲した自己保持型のクラッチ機構において同じく４３００Ｎの吸引力が発生するように設計した例である。この場合、磁力の大きいネオジム磁石（最大エネルギー積４０ＭＧＯｅ）を用いても永久磁石の使用量は９２ｇ（内径φ７３．４、外径φ８２．２、軸方向長さ１１．２５）となった。
【００２０】
このような上記自己保持型のクラッチ機構では、クラッチ機構がＯＦＦ状態であるときに非吸引用磁気回路ＭＣｂから吸引用磁気回路ＭＣａ側に磁束が漏れないようにすることが必要である。このため、非吸引用磁気回路ＭＣｂを構成するステータ５６の円筒部５６ａ、壁部５６ｂ、可動部材５１の板厚は、磁気飽和が発生しない厚さが必要である。
【００２１】
ここで、図１０の電磁石式の電磁クラッチは、そもそも、非吸引用磁気回路ＭＣｂを有する構成になっていない。このため、図１０の上記電磁石式の電磁クラッチのステータ５６の内側円筒部５６ｃ、壁部５６ｂ、外周円筒部５６ｄの板厚に比べて、図１１の自己保持型のクラッチ機構におけるステータ５６の円筒部５６ａ、壁部５６ｂ、可動部材５５の板厚を、大きくする必要がある。
【００２２】
以上の理由により、上記自己保持型のクラッチ機構では、上記電磁石式の電磁クラッチに対して、体格、重量を増やすことなしに、同じ吸引力、即ち同じ伝達トルクを得ることは叶わないという問題がある。
【００２３】
さらに、本発明者の検討によれば、クラッチ機構をＯＦＦ状態からＯＮ状態とするためには第１、第２のコイル部５３ａ、５３ｂには、それぞれ７００ＡＴの起磁力を与える必要があることも磁場解析で明らかになった。
【００２４】
しかしながら、図１１と図１０を比較して明らかなように、図１１の電磁コイル５３の体格は図１０の電磁コイル５３Ａの体格に比べて小さい。例えば、図１１の電磁コイル５３ａ（或いは、５３ｂ）の断面積Ｓａと図１０の電磁コイル５３Ａの断面積Ｓｂとの比率（＝（Ｓａ／Ｓｂ）×１００％）は約２５％になる。
【００２５】
ここで、電磁コイル５３から一定の起磁力を発生させる場合において、電磁コイル５３の断面積が小さくなるほど、電磁コイル５３を構成するコイル線の線径を大きくし、かつ巻数を少なくすることが必要になる。コイル線の線径が大きくなるほど、単位断面積あたりの抵抗値は小さくなるので、コイル線に流れる電流は大きくなる。このため、電磁コイル５３の断面積が小さくなるほど、電磁コイル５３で消費される消費電力が大きくなる。
【００２６】
例えば、図１０の電磁コイル５３Ａが消費電力３０Ｗで７００ＡＴの起磁力を発生できるのに対して、図１１の第１、第２コイル部５３ａ、５３ｂのそれぞれで１２０Ｗの消費電力となる。僅かな時間（例えば、０．２秒程度）とはいえ１２０Ｗの電力を第１、第２コイル部５３ａ、５３ｂに供給するためには、ハーネス、コネクタなどの各種の電子部品の電流容量を大きくすることが必要となるという問題がある。
【００２７】
本発明は上記点に鑑みて、少ない使用量の永久磁石で、クラッチ機構の体格を小さくするとともに、電磁コイルの消費電力も小さくすることを可能にしたクラッチ機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、駆動源からの回転駆動力によって回転する駆動側回転体（３０）と、
前記駆動側回転体に連結されることによって前記回転駆動力が伝達される従動側回転体（４０）と、
前記駆動側回転体と前記従動側回転体とを連結させる吸引磁力を発生させる吸引用磁気回路（ＭＣａ）を、前記駆動側回転体および前記従動側回転体とともに、構成し、かつ前記吸引用磁気回路とは異なる非吸引用磁気回路（ＭＣｂ）を構成する永久磁石（５１）と、
前記吸引用磁気回路から生じる磁力と前記非吸引用磁気回路から生じる磁力とを変化させる電磁力を発生させる電磁コイル（５３）と、
磁性材で形成されて、かつ変位可能に構成される部材であって、前記駆動側回転体と前記従動側回転体とが連結しているときには、前記駆動側回転体および前記従動側回転体の間が離れているときよりも、前記吸引用磁気回路の磁気抵抗が小さくなる位置（以下、第１の位置という）に位置し、前記駆動側回転体および前記従動側回転体の間が離れているときには、前記駆動側回転体と前記従動側回転体が連結しているときよりも、前記非吸引用磁気回路の磁気抵抗が小さくなる位置（以下、第２の位置という）に位置する可動部材（５５）と、
前記吸引用磁気回路から生じる磁力が前記非吸引用磁気回路から生じる磁力よりも大きくなるように前記電磁コイルに通電することにより、前記吸引用磁気回路から生じる磁力によって前記第２の位置側から前記第１の位置側に前記可動部材を変位させる第１の制御手段（６）と、
前記非吸引用磁気回路から生じる磁力が前記吸引用磁気回路から生じる磁力よりも大きくなるように前記電磁コイルに通電することにより、前記非吸引用磁気回路から生じる磁力によって前記第１の位置側から前記第２の位置側に前記可動部材を変位させる第２の制御手段（６）と、を備え、
前記吸引用磁気回路を通過する磁束が前記駆動側回転体および前記従動側回転体の間の境界を通過する回数を極数としたときに、前記吸引用磁気回路の極数が6以上になるように前記駆動側回転体と前記従動側回転体とが構成されていることを特徴とする。
【００２９】
ここで、請求項１に記載の発明と特許文献１のクラッチ機構とで同一の吸引磁力を発生させる場合において、極数が多いと吸引用磁気回路を流れる磁束は少なくなり、永久磁石の使用量を少なくなる。すなわち、永久磁石の体格を小さくすることができる。このため、クラッチ機構の軸方向寸法を小さくしつつ、電磁コイルの断面積を大きくすることができる。
【００３０】
電磁コイルから一定の起磁力を発生させる際に、電磁コイルの断面積が大きくなるほど、電磁コイルを構成するコイル線の線径を小さくし、かつ巻数を大きくすることが可能になる。
【００３１】
そして、コイル線の線径を小さくするほど、コイル線の単位断面積あたりの抵抗値が大きくなるので、電磁コイルに流れる電流が小さくなる。このため、電磁コイルの消費電力を小さくすることができる。このことにより、電磁コイルの消費電力は、電磁コイルの断面積が大きくなるほど、小さくなる。
【００３２】
これに加えて、吸引用磁気回路を流れる磁束量が少なくなることにより、クラッチ機構をＯＦＦ状態からＯＮ状態に変化させるのに必要な電磁コイルにおける起磁力も小さくすることができる。
【００３３】
ここで、クラッチ機構をＯＦＦ状態からＯＮ状態に変化させるのに必要な電磁コイルの消費電力は、電磁コイルの起磁力の２乗に比例する。このため、起磁力が小さくなるほど、電磁コイルの消費電力を下げることができる。
【００３４】
以上により、電磁コイルの断面積を大きくし、かつ起磁力も小さくすることにより、電磁コイルの消費電力を大幅に小さくすることができる。したがって、少ない使用量の永久磁石で、従来同等の伝達トルクを達成しつつ、クラッチ機構の体格を小さくするとともに、電磁コイルの消費電力も小さくすることが可能になる。
【００３５】
なお、クラッチ機構のＯＦＦ状態とは、駆動側回転体および従動側回転体の間が離れている状態のことである。クラッチ機構のＯＮ状態とは、駆動側回転体および従動側回転体の間が連結している状態のことである。
【００３６】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明のクラッチ構造が適用される第１実施形態の冷凍サイクル装置の全体構成を示す図である。
【図２】第１実施形態のクラッチ構造の断面図である。
【図３】図２中III−III断面図である。
【図４】図２中のプーリ単体を圧縮機側から視た図である。
【図５】図２中のアーマチァ単体をプーリ側から視た図である。
【図６】（ａ）はプーリおよびアーマチァが連結した状態を示す部分拡大図、（ｂ）はプーリおよびアーマチァの間を離す作動を説明するための部分拡大図、（ｃ）プーリおよびアーマチァの間が離れた状態を示す部分拡大図、（ｄ）はプーリおよびアーマチァを連結する作動を説明するための部分拡大図である。
【図７】吸引用磁気回路ＭＣａの極数、磁束、極面積の関係を示す図表である。
【図８】第１実施形態のクラッチ構造の寸法の一例を示す図である。
【図９】本発明の第２実施形態のクラッチ構造の部分断面図である。
【図１０】本発明の第１比較例のクラッチ構造を示す図ある。
【図１１】本発明の第２比較例のクラッチ構造を示す図ある。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００３９】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態のクラッチ機構２０が適用された車両用空調装置の冷凍サイクル装置１の全体構成図である。
【００４０】
冷凍サイクル装置１は、圧縮機２、放熱器３、膨張弁４、および、蒸発器５を接続したものである。圧縮機２は、冷媒を吸入して圧縮する。放熱器３は、圧縮機２の吐出冷媒を放熱させる。膨張弁４は、放熱器３から流出される冷媒を減圧膨張させる。蒸発器５は、膨張弁４にて減圧された冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる。
【００４１】
圧縮機２は、車両のエンジンルームに設置されている。圧縮機２は、走行用駆動源としてのエンジン１０からクラッチ機構２０を介して与えられる回転駆動力によって圧縮機構を駆動させることにより、蒸発器５から冷媒を吸入して圧縮する。
【００４２】
なお、圧縮機構としては、吐出容量が固定された固定容量型圧縮機構、あるいは、外部からの制御信号によって吐出容量を調整可能に構成された可変容量型圧縮機構のいずれを採用してもよい。
【００４３】
本実施形態のクラッチ機構２０は、圧縮機２に連結されたプーリ一体型のクラッチ機構である。クラッチ機構２０は、エンジン側プーリ１１からＶベルト１２を介して与えられるエンジン１０の回転駆動力を圧縮機２に伝達する。エンジン側プーリ１１は、エンジン１０の回転駆動軸に連結されているものである。
【００４４】
クラッチ機構２０は、プーリ３０およびアーマチァ４０を備える。プーリ３０はエンジン１０からのＶベルト１２を介して与えられる回転駆動力によって回転する駆動側回転体を構成する。アーマチァ４０は、圧縮機２の回転軸２ａに連結された従動側回転体を構成する。クラッチ機構２０は、プーリ３０とアーマチァ４０との間を連結あるいは分離することで、エンジン１０から圧縮機２への回転駆動力の伝達を断続するものである。
【００４５】
つまり、クラッチ機構２０がプーリ３０とアーマチァ４０とを連結すると、エンジン１０の回転駆動力が圧縮機２に伝達されて、冷凍サイクル装置１が作動する。一方、クラッチ機構２０がプーリ３０とアーマチァ４０とを離すと、エンジン１０の回転駆動力が圧縮機２に伝達されることはなく、冷凍サイクル装置１も作動しない。
【００４６】
次に、本実施形態のクラッチ機構２０の詳細構成について図２、図３、図４を用いて説明する。
【００４７】
図２は、クラッチ機構２０の軸方向断面図である。この軸方向断面図は、クラッチ機構２０において圧縮機２の回転軸２ａの軸線を含んで、かつ軸線に沿う断面図である。図３は図２のIII−III断面図である。図２では、プーリ３０とアーマチァ４０とを連結させた状態を図示している。図３は後述するハブ４２の図示を省略している。図４はプーリ３０単体を圧縮機２の回転軸２ａの軸線方向一端側から視た図、図５はアーマチァ４０単体を軸線方向一端側から視た図である。
【００４８】
図２および図３に示すように、クラッチ機構２０は、プーリ３０、アーマチァ４０とともに、ステータ５０を備える。
【００４９】
まず、プーリ３０は、外側円筒部３１、内側円筒部３２、および、端面部３３を有している。
【００５０】
外側円筒部３１は、圧縮機２の回転軸２ａの軸線（図２中一点鎖線）を中心線とする円筒状に形成されている。外側円筒部３１は、磁性材（例えば、鉄）にて形成されている。外側円筒部３１の外周側には、Ｖベルト１２が掛けられるＶ溝（具体的には、ポリＶ溝）が形成されている。
【００５１】
内側円筒部３２は、外側円筒部３１の内周側に配置されて圧縮機２の回転軸２ａの軸線を軸線とする円筒状に形成されている。内側円筒部３２は、磁性材（例えば、鉄）一体にて形成されている。
【００５２】
内側円筒部３２の内周側には、ボールベアリング３４の外側レースが固定されている。ボールベアリング３４は、圧縮機２の外殻を形成するハウジング２ｃに対して、回転軸２ａの軸線を中心線としてプーリ３０を回転自在に固定するものである。そのため、ボールベアリング３４の内側レースは、圧縮機２のハウジング２ｃに対してスナップリング１００等の固定部材によって固定されている。ボールベアリング３４の内側レースは、圧縮機２のハウジング２ｃに設けられたハウジングボス部２ｂに対して径方向外側に配置されている。ハウジングボス部２ｂは、圧縮機２の回転軸２ａの軸線を中心線とする円筒状に形成されている。
【００５３】
端面部３３は、外側円筒部３１回転軸方向一端側と内側円筒部３２の回転軸方向一端側との間に亘って形成されている。
【００５４】
端面部３３は、回転軸２ａの軸心を中心とするリング状に形成されている。具体的には、端面部３３は、図４に示すように、リング部材６０、６１、６２、６３を備える。
【００５５】
リング部材６０、６１、６２、６３は、回転軸２ａの軸心を中心するリング状に形成されている。リング部材６０、６１、６２、６３は、回転軸２ａの径方向にオフセットして配置されている。
【００５６】
本実施形態のリング部材６０は、リング部材６１に対して内周側に配置されている。リング部材６１は、リング部材６２に対して内周側に配置されている。リング部材６２は、リング部材６３に対して内周側に配置されている。そして、リング部材６０、６１、６２、６３は、それぞれ、磁性材（例えば、鉄）によって形成されている。
【００５７】
リング部材６０、６１の間には、リング部材６０、６１を接続する６つのブリッジ部材６７が設けられている。６つのブリッジ部材６７は、非磁性の金属材料からなるもので、回転軸２ａの軸心を中心として６０度ずつオフセットして配置されている。
【００５８】
このことにより、リング部材６０、６１の間には、回転軸２ａの軸心を中心とする円弧状の空隙３３ｂが６つ設けられることになる。つまり、６つの空隙３３ｂおよび６つのブリッジ部材６７からなる非磁性部７０がリング部材６０、６１の間に設けられることになる。非磁性部７０は、回転軸２ａの軸心を中心とするリング状に形成されている。
【００５９】
リング部材６１、６２の間には、リング部材６１、６２を接続する６つのブリッジ部材６６が設けられている。６つのブリッジ部材６６は、非磁性の金属材料からなるもので、回転軸２ａの軸心を中心として６０度ずつオフセットして配置されている。
【００６０】
このことにより、リング部材６１、６２の間には、回転軸２ａの軸心を中心とする円弧状の空隙３３ｃが６つ設けられることになる。つまり、６つの空隙３３ｃおよび６つのブリッジ部材６６からなる非磁性部７１がリング部材６１、６２の間に設けられることになる。非磁性部７１は、回転軸２ａの軸心を中心とするリング状に形成されている。
【００６１】
リング部材６２、６３の間には、リング部材６２、６３を接続する６つのブリッジ部材６５が設けられている。６つのブリッジ部材６５は、非磁性の金属材料からなるもので、回転軸２ａの軸心を中心として６０度ずつオフセットして配置されている。
【００６２】
このことにより、リング部材６２、６３の間には、回転軸２ａの軸心を中心とする円弧状の空隙３３ａが６つ設けられることになる。つまり、６つの空隙３３ｂおよび６つのブリッジ部材６５からなる非磁性部７２がリング部材６２、６３の間に設けられることになる。非磁性部７２は、回転軸２ａの軸心を中心とするリング状に形成されている
本実施形態では、プーリ３０は、一体に成形されたものである。このため、外側円筒部３１と端面部３３のリング部材６３とが繋がっている。端面部３３のリング部材６０と内側円筒部３２とが繋がっている。そして、外側円筒部３１、端面部３３のリング部材６０、６１、６２、６３、および内側円筒部３２は、後述するように、吸引用磁気回路ＭＣａを構成する。
【００６３】
また、端面部３３の他端側面は、プーリ３０とアーマチァ４０が連結された際に、アーマチァ４０と接触する摩擦面を形成している。そこで、本実施形態では、端面部３３の非磁性部７２（空隙３３ａ）の表面側には、端面部３３の摩擦係数を増加させるための摩擦部材３５が配置されている。摩擦部材３５は、回転軸２ａの軸心を中心とするリング状に形成されている。摩擦部材３５は、非磁性材で形成されており、具体的には、アルミナを樹脂で固めたものや、金属粉末（例えば、アルミニウム粉末）の焼結材を採用できる。
【００６４】
アーマチァ４０は、プーリ３０の端面部３３に対して軸線方向他端側に配置されている。アーマチァ４０は、後述するように吸引用磁気回路ＭＣａを構成する。具体的には、アーマチァ４０は、回転軸２ａに直交する方向に広がるとともに、中央部にその表裏を貫通する貫通穴が形成された円板状部材である。アーマチァ４０の回転中心は、回転軸２ａの軸心に一致している。
【００６５】
アーマチァ４０は、図５に示すように、リング部材８０、８１、８２から構成されている。リング部材８０、８１、８２は、回転軸２ａの軸心を中心するリング状に形成されている。リング部材８０、８１、８２は、回転軸２ａの径方向にオフセットして配置されている。
【００６６】
本実施形態のリング部材８０は、リング部材８１に対して内周側に配置されている。リング部材８１は、リング部材８２に対して内周側に配置されている。そして、リング部材８０、８１、８２は、それぞれ、磁性材（例えば、鉄）によって形成されている。
【００６７】
リング部材８０、８１の間には、リング部材８０、８１の間を接続する４つのブリッジ部材８３が設けられている。４つのブリッジ部材８３は、非磁性の金属材からなるもので、回転軸２ａの軸心を中心として４５度ずつオフセットして配置されている。
【００６８】
このことにより、リング部材８０、８１の間には、回転軸２ａの軸心を中心とする円弧状の空隙４０ｂが４つ設けられることになる。つまり、４つの空隙４０ｂおよび４つのブリッジ部材８３からなる非磁性部９０がリング部材８０、８１の間に設けられることになる。非磁性部９０は、回転軸２ａの軸心を中心とするリング状に形成されている
リング部材８１、８２の間には、リング部材８１、８２の間を接続するブリッジ部材８４が４つ設けられている。４つのブリッジ部材８４は、非磁性の金属材からなるもので、回転軸２ａの軸心を中心として４５度ずつオフセットして配置されている。
【００６９】
このことにより、リング部材８１、８２の間には、回転軸２ａの軸心を中心とする円弧状の空隙４０ａが４つ設けられることになる。つまり、４つの空隙４０ａおよび４つのブリッジ部材８４からなる非磁性部９１がリング部材８１、８２の間に設けられることになる。非磁性部９１は、回転軸２ａの軸心を中心とするリング状に形成されている。
【００７０】
このように構成されるアーマチァ４０の非磁性部９０、９１とプーリ３０の非磁性部７０、７１、７２とは、それぞれ回転軸２ａの径方向にオフセットされている。具体的には、プーリ３０の非磁性部７０、７１の間にアーマチァ４０の非磁性部９０が配置されている。プーリ３０の非磁性部７１、７２の間にアーマチァ４０の非磁性部９１が配置されている。
【００７１】
ここで、アーマチァ４０の一端側の平面は、プーリ３０の端面部３３に対向している。プーリ３０とアーマチァ４０が連結された際に、プーリ３０と接触する摩擦面を形成している。アーマチァ４０の他端側には、略円盤状のハブ４２が配置されている。
【００７２】
ハブ４２は、アーマチァ４０と圧縮機２の回転軸２ａとを連結する連結部材を構成している。具体的には、ハブ４２は、回転軸方向に延びる円筒部４２ａと、この円筒部４２ａの他端側から回転軸に対する垂直方向に広がるフランジ部４２ｂとを備えている。
【００７３】
ハブ４２とアーマチァ４０との間には、回転軸に対する垂直方向に広がる板バネ４５が配置されている。板バネ４５は、ハブ４２のフランジ部４２ｂに対してリベット４１ａによって固定されている。
【００７４】
ここで、板バネ４５は、リベット４１ｂによってアーマチァ４０に固定されている。板バネ４５は、ハブ４２に対してアーマチァ４０がプーリ３０から離れる方向に弾性力を作用させている。この弾性力により、プーリ３０とアーマチァ４０が離れた状態では、ハブ４２に連結されたアーマチァ４０とプーリ３０の端面部３３との間に予め定めた所定間隔の隙間Ｍ３（後述する図６参照）が形成される。
【００７５】
ハブ４２は、その円筒部４２ａが圧縮機２の回転軸２ａに対してボルト４４によって締め付けられることによって固定されている。なお、ハブ４２と圧縮機２の回転軸２ａとの固定には、スプライン（セレーション）あるいはキー溝などの締結手段を用いてもよい。
【００７６】
これにより、アーマチァ４０、ハブ４２、板バネ４５、圧縮機２の回転軸２ａが連結され、プーリ３０とアーマチァ４０が連結されると、アーマチァ４０、ハブ４２、板バネ４５、圧縮機２の回転軸２ａがプーリ３０とともに回転する。
【００７７】
また、ステータ５０は、永久磁石５１、電磁コイル５３、ストッパ部５４、可動部材５５、ステータハウジング５６、およびヨーク５７を備えるステータアッセンブリである。
【００７８】
永久磁石５１は、圧縮機２の回転軸２ａの軸線を中心とする円環状に形成されている。永久磁石５１はその外周側がＮ極を構成し、永久磁石５１の内周側がＳ極を構成している。永久磁石５１は、後述するように、吸引用磁気回路ＭＣａおよび非吸引用磁気回路ＭＣｂを発生させる。
【００７９】
本実施形態では、永久磁石５１の材料として、ネオジウムやサマリウムコバルトを採用することができる。そして、永久磁石５１、電磁コイル５３、ストッパ部５４、ステータハウジング５６、およびヨーク５７が接着剤により固定されて、円環状に形成されている構造体５２を構成する。
【００８０】
電磁コイル５３は、第１のコイル部５３ａおよび第２のコイル部５３ｂを備える。本実施形態の第１、第２のコイル部５３ａ、５３ｂは、直列に接続されている。第１のコイル部５３ａは、圧縮機２の回転軸２ａの軸線を中心とする円環状に形成されている。そして、第２のコイル部５３ｂは、圧縮機２の回転軸２ａの軸線を中心とする円環状に形成されている。
【００８１】
第１のコイル部５３ａは、永久磁石５１に対して軸線方向他端側に配置されている。第２のコイル部５３ｂは、永久磁石５１に対して軸線方向一端側に配置されている。つまり、永久磁石５１は、第１、第２のコイル部５３ａ、５３ｂの間に挟まれている。
【００８２】
本実施形態の第１、第２のコイル部５３ａ、５３ｂは、銅やアルミ等からなるコイル線が例えば樹脂成形されたスプールに複列・複層に巻き付けることにより構成されている。
【００８３】
可動部材５５は、電磁コイル５３およびヨーク５７に対して回転軸２ａの径方向外側に配置されている。具体的には、可動部材５５は、電磁コイル５３およびヨーク５７に対してクリアランスを介して配置されている。
【００８４】
可動部材５５は、回転軸２ａの軸線を中心とする円筒状に形成されている。可動部材５５は、外側円筒部３１に対して回転軸２ａの径方向内側に配置されている。可動部材５５と外側円筒部３１との間には、隙間Ｍ２が形成されている。可動部材５５は、電磁コイル５３およびヨーク５７に対して回転軸２ａの軸方向（スラスト方向）に相対移動可能に構成されている。可動部材５５は、磁性材（例えば、鉄）にて形成されている。
【００８５】
ここで、可動部材５５の回転軸方向の全長は、構造体５２の回転軸方向の全長よりも短く形成されている。これにより、可動部材５５が、軸線方向他端側の位置（以下、第１の位置という）に位置する場合には、軸線方向一端側に空隙（エアギャップ）が形成される。空隙は、永久磁石５１がプーリ３０の端面部３３の反対側に形成する非吸引用磁気回路ＭＣｂの磁気抵抗を増加させる。
【００８６】
逆に、可動部材５５が、軸線方向一端側の位置（第２の位置という）に位置する場合には、軸線方向他端側に空隙が形成される。空隙は、永久磁石５１がプーリ３０の端面部３３側に形成する吸引用磁気回路ＭＣａの磁気抵抗を増加させる。
【００８７】
このような可動部材５５の軸線方向の移動によって、吸引用磁気回路ＭＣａの磁気抵抗、および非吸引用磁気回路ＭＣｂの磁気抵抗をそれぞれ変化させることができる。
【００８８】
ストッパ部５４は、可動部材５５および電磁コイル５３の第１コイル部５３ａに対して軸線方向他端側に配置されている。ストッパ部５４は、可動部材５５を衝突させて軸線方向他端側への移動を停止させる。
【００８９】
ステータハウジング５６は、筒部５６ａ、および壁部５６ｂを備える。筒部５６ａは、永久磁石５１および電磁コイル５３に対して回転軸２ａの径方向内側に配置されている。筒部５６ａは、回転軸２ａの軸心を中心とする円筒状に形成されている。壁部５６ｂは、筒部５６ａの一端側から回転軸２ａの径方向外側に広がる円環状に形成されている。筒部５６ａおよび壁部５６ｂは、磁性材（例えば、鉄）により一体に形成され、吸引用磁気回路ＭＣａ、および非吸引用磁気回路ＭＣｂをそれぞれ構成する。
【００９０】
なお、ステータハウジング５６の壁部５６ｂには、電磁コイル５３と制御装置６との間を接続する電線５３ｃを貫通させる貫通穴５６ｃが設けられている。
【００９１】
本実施形態のステータハウジング５６は、圧縮機２のハウジング２ｃに対してスナップリング１０１などの固定手段によって固定されている。ステータハウジング５６は、上述の如く、構造体５２を構成している。このため、構造体５２は、圧縮機２のハウジング２ｃに固定されていることになる。そして、ステータハウジング５６の筒部５６ａとプーリ３０の内側円筒部３２との間には隙間Ｍ１が設けられている。
【００９２】
ヨーク５７は、第１、第２のコイル部５３ａ、５３ｂの間に配置されて、回転軸２ａの軸心を中心とするリング状に形成されている。ヨーク５７は、磁性材（例えば、鉄）により一体に形成され、吸引用磁気回路ＭＣａ、および非吸引用磁気回路ＭＣｂをそれぞれ構成する。
【００９３】
また、図１の制御装置６は、エアコンＥＣＵ（電子制御装置）から出力される制御信号に基づいて、第１、第２の電磁コイル５３ａ、５３ｂへの通電を制御する。
【００９４】
次に、本実施形態のクラッチ機構２０の作動について図６を参照して説明する。図６は、図２のＢ部の断面図を用いた説明図である。
【００９５】
まず、図６（ａ）に示すように、プーリ３０とアーマチァ４０が連結された状態では、可動部材５５が、軸線方向他端側の第１位置に位置している。
【００９６】
この際、永久磁石５１によって形成される吸引用磁気回路ＭＣａの磁気抵抗が、可動部材５５が軸線方向一端側の第２位置に位置している場合よりも減少して、吸引用磁気回路ＭＣａによって生じる磁力が大きくなっている。
【００９７】
吸引用磁気回路ＭＣａは、図６（ａ）の太実線に示すように、ヨーク５７→可動部材５５→外側円筒部３１→端面部３３→アーマチァ４０→端面部３３→アーマチァ４０→端面部３３→アーマチァ４０→端面部３３→内側円筒部３２→ステータハウジング５６の筒部５６ａ→永久磁石５１の順で磁束が通過する磁気回路である。
【００９８】
具体的には、吸引用磁気回路ＭＣａでは、磁束が外側円筒部３１および内側円筒部３２の間にてアーマチァ４０の非磁性部９０、９１とプーリ３０の非磁性部７０、７１、７２とを避けて通過する。
【００９９】
すなわち、吸引用磁気回路ＭＣａでは、磁束が外側円筒部３１および内側円筒部３２の間にてアーマチァ４０のリング部材８０、８１、８２とプーリ３０のリング部材６０、６１、６２、６３とを通過する。このため、アーマチァ４０とプーリ３０との間の境界を６回通過することになる。
【０１００】
さらに、図６（ａ）の太実線に示す吸引用磁気回路ＭＣａによって生じる磁力は、プーリ３０とアーマチァ４０とを連結させる吸引磁力となっている。
【０１０１】
また、可動部材５５が、軸線方向他端側の第１の位置に位置している場合には、可動部材５５とステータプレート５６の壁部５６ｂとの間に空隙が形成される。
【０１０２】
この空隙は、非吸引用磁気回路ＭＣｂの磁気抵抗を増加させ、非吸引用磁気回路ＭＣｂによって生じる磁力を減少させる。非吸引用磁気回路ＭＣｂは、永久磁石５１によって形成されて、かつ吸引用磁気回路ＭＣａとは異なる磁気回路である。非吸引用磁気回路ＭＣｂは、図６（ａ）の細破線に示すように、ヨーク５７、可動部材５５、ステータプレート５６、および永久磁石５１の順に磁束が通過する磁気回路である。非吸引用磁気回路ＭＣｂによって生じる磁力は、プーリ３０とアーマチァ４０とを連結させる吸引力として機能しない。
【０１０３】
さらに、可動部材５５が、軸線方向他端側の第１の位置に位置している場合には、可動部材５５が、軸線方向一端側の第２の位置に位置している場合に比べて、吸引用磁気回路ＭＣａの磁束量が増加しているので、可動部材５５は、軸線方向他端側の第１の位置側に維持される。
【０１０４】
また、本実施形態では、板バネ４５の弾性力が、可動部材５５が軸線方向他端側の第１の位置に位置する場合の吸引用磁気回路ＭＣａに生じる吸引磁力よりも小さくなるように設定されている。したがって、電磁コイル５３に電力を供給しなくても、プーリ３０とアーマチァ４０が連結された状態が維持される。すなわち、エンジン１０からの回転駆動力が圧縮機２へ伝達される。
【０１０５】
次に、制御装置６が電磁コイル５３に対して第１方向への通電を開始する。このとき、図６（ｂ）に示すように、第１のコイル５３ａには紙面裏から紙面表に電流が流れ、かつ第２のコイル５３ｂには紙面裏から紙面表に電流が流れる。このため、第１のコイル５３ａが、吸引用磁気回路ＭＣａを通過する磁束量を減少させるとともに、第２のコイル５３ｂが、非吸引用磁気回路ＭＣｂを通過する磁束量を増加させる。これにより、図６（ｂ）の細実線で示す吸引用磁気回路ＭＣａによって生じる吸引磁力よりも、図６（ｂ）の太破線で示す非吸引用磁気回路ＭＣｂによって生じる磁力が強くなる。
【０１０６】
これに伴い、可動部材５５が、非吸引用磁気回路ＭＣｂによって生じる磁力によって、軸線方向他端側の第１位置側から軸線方向一端側の第２位置側へ移動する。すなわち、永久磁石５１から生じる磁力と第２のコイル５３ｂから生じる電磁力とによって可動部材５５が、第１位置側から第２位置側へ移動することになる。その後、制御装置６が電磁コイル５３に対する通電を終了する。
【０１０７】
このような可動部材５５の移動に伴って、非吸引用磁気回路ＭＣｂの磁気抵抗が減少して、非吸引用磁気回路ＭＣｂを通過する磁束量が増加する。このため、図６（ｃ）に示すように、可動部材５５が軸線方向一端側の第２位置に維持されることになる。
【０１０８】
ここで、可動部材５５が第２位置に位置するときには、可動部材５５とプーリ３０の端面部３３との間に空隙が形成される。この空隙によって、プーリ３０とアーマチァ４０が連結されているときよりも、吸引用磁気回路ＭＣａの磁気抵抗が増加する。このため、吸引用磁気回路ＭＣａから生じる吸引磁力が減少する。その結果、板バネ４５による弾性力が上記吸引磁力よりも大きくなる。このため、電磁コイル５３に電力を供給しなくても、板バネ４５による弾性力によって、プーリ３０とアーマチァ４０が離れた状態が維持される。これにより、エンジン１０からの回転駆動力は圧縮機２へ伝達されない。
【０１０９】
次に、制御装置６が電磁コイル５３に対して第２方向への通電を開始する。第２方向とは、上記第１方向とは逆の方向のことである。このため、図６（ｄ）に示すように、第１のコイル部５３ａには紙面表から紙面裏に電流が流れ、かつ第２のコイル部５３ｂには紙面表から紙面裏に電流が流れる。このため、第１のコイル部５３ａが、吸引用磁気回路ＭＣａを通過する磁束量を増加させるとともに、第２のコイル部５３ｂが、非吸引用磁気回路ＭＣｂを通過する磁束量を減少させる電磁力を発生させる。これにより、非吸引用磁気回路ＭＣｂによって生じる磁力よりも、吸引用磁気回路ＭＣａによって生じる吸引磁力が強くなる。
【０１１０】
これに伴い、吸引用磁気回路ＭＣａによって生じる吸引磁力によって可動部材５５が軸線方向一端側の第２位置側から軸線方向他端側の第１位置側へ移動する。すなわち、永久磁石５１から生じる磁力と第１のコイル５３ａから生じる電磁力とによって可動部材５５が第２位置側から第１位置側へ移動することになる。つまり、可動部材５５が図６（ａ）に示す状態に戻ることになる。その後、制御装置６が電磁コイル５３に対する通電を終了する。
【０１１１】
このような可動部材５５の移動に伴って、吸引用磁気回路ＭＣａの磁気抵抗が減少して、吸引用磁気回路ＭＣａの磁束量が増加する。その結果、上記吸引磁力が板バネ４５による弾性力よりも大きくなり、プーリ３０とアーマチァ４０が連結される。すなわち、エンジン１０からの回転駆動力が圧縮機２へ伝達される。
【０１１２】
以上説明した本実施形態によれば、プーリ３０とアーマチァ４０とが連結しているときには、プーリ３０およびアーマチァ４０の間が離れているときよりも、吸引用磁気回路ＭＣａの磁気抵抗が小さくなる第１の位置に可動部材５５が位置する。プーリ３０およびアーマチァ４０の間が離れているときには、プーリ３０とアーマチァ４０とが連結しているときよりも、非吸引用磁気回路ＭＣｂの磁気抵抗が小さくなる第２の位置に可動部材５５が位置する。制御装置６は、吸引用磁気回路ＭＣａから生じる磁力が非吸引用磁気回路ＭＣｂから生じる磁力よりも大きくなるように電磁コイル５３に通電することにより、吸引用磁気回路ＭＣａから生じる磁力によって第２の位置側から第１の位置側に可動部材５５を変位させる。制御装置６は、非吸引用磁気回路ＭＣｂから生じる磁力が吸引用磁気回路ＭＣａから生じる磁力よりも大きくなるように電磁コイル５３に通電することにより、非吸引用磁気回路ＭＣｂから生じる磁力によって第１の位置側から第２の位置側に可動部材５５を変位させる。
【０１１３】
ここで、アーマチァ４０の非磁性部９０、９１とプーリ３０の非磁性部７０、７１、７２とは、それぞれ回転軸２ａの径方向にオフセットされている。このため、吸引用磁気回路ＭＣａでは、磁束が外側円筒部３１および内側円筒部３２の間にてアーマチァ４０の非磁性部９０、９１とプーリ３０の非磁性部７０、７１、７２とを避けて通過する。これにより、アーマチァ４０とプーリ３０との間の境界を６回通過することになる。
【０１１４】
ここで、吸引用磁気回路ＭＣａを通過する磁束がプーリ３０およびアーマチァ４０の間の境界を通過する回数を極数とし、また吸引用磁気回路ＭＣａを通過する磁束がプーリ３０およびアーマチァ４０の間の境界を通過する面を極と定義する。この定義に従うと、本実施形態の吸引用磁気回路ＭＣａの極数が６になる。
【０１１５】
また、後述する第２実施形態のようにアーマチァ４０の非磁性部とプーリ３０の非磁性部とを構成すれば、アーマチァ４０とプーリ３０との間の境界を８回通過して、吸引用磁気回路ＭＣａの極数が８になる。
【０１１６】
一方、特許文献１のクラッチ機構の吸引用磁気回路ＭＣａの極数は４である。このため、第１、第２の実施形態の吸引用磁気回路ＭＣａの極数は、特許文献１のクラッチ機構の吸引用磁気回路ＭＣａの極数に比べて大きい。
【０１１７】
図７の表に、吸引用磁気回路ＭＣａの極数を４極から６極、８極とする場合に、同じ吸引力、即ち同じトルクを得るための条件を示す。ただし、極数が４極、６極、８極のいずれであっても、アーマチァ４０とプーリ３０との間の摩擦面の内外径（すなわち、内径、外径）はいずれも同じ寸法であるとする。
【０１１８】
図７の表は下の数１、数２の式に基づくものである。
【０１１９】
【数１】
2014101902.tif 000003
【０１２０】
【数２】
2014101902.tif 000004
伝達トルクＴは、摩擦係数μ、摩擦面吸引力Ｆ、摩擦面有効平均半径Ｒの積で表される。吸引力Ｆは、極数ｎと磁束量Φと真空の透磁率μ0と極面積Sで表される。
【０１２１】
ここで、摩擦面有効平均半径Ｒは、アーマチァ４０とプーリ３０との間の摩擦面における半径である。伝達トルクＴは、アーマチァ４０とプーリ３０との間で伝達される伝達トルクである。μはアーマチァ４０とプーリ３０との間の摩擦面の摩擦係数である。Ｆはアーマチァ４０とプーリ３０との間の吸引力である。Ｒは摩擦面有効平均半径である。ｎは極数、Φは吸引用磁気回路ＭＣａを流れる磁束量、μ0は真空の透磁率である。Sは極面積である。本実施形態では当該極面積を複数存在する極の１つ当たりの面積と定義する。
【０１２２】
ここで、極数が４の場合における極面積をＳ４とし、極数がｎ（≧６）の場合における極面積をＳｎとすると、先述のようにアーマチァ４０とプーリ３０との間の摩擦面の内外径は、極数が４の場合、およびｎ（≧６）の場合のいずれの場合も同じである。このため、Ｓ４とＳ６の比率は１対２／３となり、Ｓ４とＳ８の比率は１対１／２となる。そして、極数が４である場合と極数がｎとである場合とで各極を通過する磁束密度が同一であるものとすると、各極を通過する磁束量Φの比率も極面積Ｓの比率と同じであり、Φ４とΦ６の比率は１対２／３となり、Φ４とΦ８の比率は１対１／２となる。極数がｎ（≧４）の場合における磁束量をΦｎとする。
【０１２３】
本実施形態の吸引用磁気回路ＭＣａと特許文献１の吸引用磁気回路ＭＣａの吸引磁力とが互いに同一の吸引磁力を発生させる場合において、極数が多いと吸引用磁気回路ＭＣａを流れる磁束は少なくなり、永久磁石５１の使用量を少なくなる。すなわち、永久磁石５１の体格を小さくすることができる。このため、クラッチ機構２０の体格を小さくすることができる。
【０１２４】
図８に本実施形態のクラッチ機構２０の寸法の一例を示す。図８の永久磁石５１の外周面の面積（＝外周長×軸長）は、図１１の永久磁石５１の外周面の面積の２／３にすることができる。これに加えて、吸引用磁気回路ＭＣａを流れる磁束量が２／３となることから、吸引用磁気回路ＭＣａのうち磁束が通過する通路の断面積を２／３にしても磁束密度（単位面積当たりの磁束量）は、図１１の吸引用磁気回路の磁束密度と同じとなり、磁気飽和を起こすことがない。したがって、プーリ３０、ステータ５０、および可動部材３２のそれぞれ板厚（磁束の流れる方向と直角方向の寸法）を２／３とすることができる。
【０１２５】
以上の効果により、第１、第２のコイル部５３ａ、５３ｂの断面積を大きくすることができるとともに、クラッチ機構２０軸長（軸線方向の寸法）を小さくすることが可能となる。
【０１２６】
これに加えて、上述の如く、吸引用磁気回路ＭＣａを流れる磁束が少なくなることにより、クラッチ機構２０のＯＦＦ状態からＯＮ状態に変化させるのに必要な電磁コイル５３における起磁力も小さくすることができる。図１１では７００ＡＴであった起磁力は、図７では７００ＡＴの２／３である４６６ＡＴ（＝７００ＡＴ×２／３）となる。
【０１２７】
さらに、第１、第２のコイル部５３ａ、５３ｂの断面積を、上述の如く、大きくすることができるので、断面積の小さなコイル線を数多く巻き付けることができる。すなわち、所望の４６６ＡＴの起磁力を発生させる際に、第１、第２のコイル部５３ａ、５３ｂの断面積が大きい場合には、第１、第２のコイル部５３ａ、５３ｂを構成するコイル線の線径を小さくし、かつ巻数を大きくすることが可能になる。
【０１２８】
ここで、コイル線の線径を小さくするほど、コイル線の単位断面積あたりの抵抗値が大きくなるので、第１、第２のコイル部５３ａ、５３ｂに流れる電流が小さくなる。このため、電磁コイル５３の消費電力は、第１、第２のコイル部５３ａ、５３ｂの断面積が大きくなるほど、小さくなる。
【０１２９】
以上により、電磁コイル５３の起磁力を小さくし、かつ第１、第２のコイル部５３ａ、５３ｂの断面積を大きくすることにより、電磁コイル５３の消費電力を大幅に小さくすることができる。
【０１３０】
具体的には、クラッチ機構２０をＯＦＦ状態からＯＮ状態に変化させるのに必要な電磁コイル５３の消費電力は、起磁力の２乗に比例し、かつ第１、第２のコイル部５３ａ、５３ｂの断面積に反比例する。例えば、図１１で１２０Ｗであった電磁コイル５３の消費電力は図７では（２／３）2×（１／１．５）倍である３５．６Ｗとなり、消費電力を大幅に低減することも可能となる。
【０１３１】
ここで、クラッチ機構２０のＯＦＦ状態とは、プーリ３０およびアーマチァ４０の間が離れている状態のことである。クラッチ機構のＯＮ状態とは、プーリ３０およびアーマチァ４０の間が連結している状態のことである。
【０１３２】
以上により、少ない使用量の永久磁石５１で、従来同等の伝達トルクを達成することで、クラッチ機構２０の体格を小さくするとともに、電磁コイル５３の消費電力も小さくすることが可能になる。
【０１３３】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、アーマチァ４０の非磁性部９０、９１とプーリ３０の非磁性部７０、７１、７２とによって吸引用磁気回路ＭＣａの極数を６とした例について説明したが、これに代えて、本実施形態では、吸引用磁気回路ＭＣａの極数が８となるようにアーマチァ４０とプーリ３０とを構成した例について説明する。
【０１３４】
図９に本実施形態のクラッチ機構２０の部分断面図を示す。図９は図２中のＢ部分に相当する図である。
【０１３５】
本実施形態のアーマチァ４０は、上記第１実施形態のアーマチァ４０にリング部材８３および非磁性部９２を追加したものである。このため、本実施形態のアーマチァ４０は、リング部材８０、８１、８２、８３、および非磁性部９０、９１、９２を備えることになる。リング部材８３は、磁性材からなるもので、回転軸２ａの軸心を中心するリング状に形成されている。リング部材８３は、リング部材８０、８１の間に配置されている。このため、本実施形態の非磁性部９０は、リング部材８０、８１の間に配置されていることになる。非磁性部９２は、回転軸２ａの軸心を中心するリング状に形成されている。非磁性部９２は、４つの空隙部４０ｃ、および４つのブリッジ部材から構成されている。図９において、１つの空隙部４０ｃだけを示し、４つのブリッジ部材の図示を省略している。
【０１３６】
本実施形態のプーリ３０は、上記第１実施形態のプーリ３０にリング部材６４および非磁性部７３が追加されたものである。リング部材６４は、磁性材からなるもので、回転軸２ａの軸心を中心するリング状に形成されている。このため、本実施形態の非磁性部７１は、リング部材６２、６４の間に配置されている。非磁性部７３は、回転軸２ａの軸心を中心するリング状に形成されている。非磁性部７３は、リング部材６１、６４の間に配置されている。非磁性部７３は、６つの空隙部３３ｄ、および６つのブリッジ部材（図示省略）から構成されている。図９において、１つの空隙部３３ｄだけを示し、６つのブリッジ部材の図示を省略している。
【０１３７】
このように構成されている本実施形態のクラッチ機構２０では、吸引用磁気回路ＭＣａでは、磁束が外側円筒部３１および内側円筒部３２の間にてアーマチァ４０の非磁性部９０、９１、９２とプーリ３０の非磁性部７０、７１、７２、７３とを避けて通過する。
【０１３８】
すなわち、吸引用磁気回路ＭＣａでは、磁束が外側円筒部３１および内側円筒部３２の間にてアーマチァ４０のリング部材８０、８１、８２、８３とプーリ３０のリング部材６０、６１、６２、６３、６４とを通過する。このため、アーマチァ４０とプーリ３０との間の境界を８回通過することになる。したがって、本実施形態の吸引用磁気回路ＭＣａの極数が８になる。
【０１３９】
以上説明した本実施形態によれば、本実施形態の吸引用磁気回路ＭＣａの極数が上記第１実施形態の吸引用磁気回路ＭＣａの極数に比べて大きくなる。したがって、本実施形態の吸引用磁気回路ＭＣａと上記第１実施形態の吸引用磁気回路ＭＣａとが互いに同一の吸引磁力を発生させる場合において、本実施形態では、上記第１実施形態に比べて吸引用磁気回路ＭＣａを流れる磁束は少なくなる。このため、上記第１実施形態に比べて永久磁石５１の使用量を少なくなる。すなわち、上記第１実施形態に比べて永久磁石５１の体格を小さくすることができる。このため、クラッチ機構２０の体格を小さくすることができる。
【０１４０】
これに加えて、永久磁石５１の体格を小さくすることにより、電磁コイル５３の起磁力を小さくし、かつ第１、第２のコイル部５３ａ、５３ｂの断面積を大きくすることができる。これにより、上記第１実施形態に比べて電磁コイル５３の消費電力を小さくすることができる。
【０１４１】
（他の実施形態）
上記第１の実施形態では、吸引用磁気回路ＭＣａの極数が６になるようにアーマチァ４０およびプーリ３０を構成した例について説明し、かつ上記第２の実施形態では、吸引用磁気回路ＭＣａの極数が８になるようにアーマチァ４０およびプーリ３０を構成した例について説明したが、これに限らず、吸引用磁気回路ＭＣａの極数が１０以上になるようにアーマチァ４０およびプーリ３０を構成してもよい。
【０１４２】
つまり、上記第１、第２の実施形態では、吸引用磁気回路ＭＣａの極数が６、８になるクラッチ機構２０を構成した例について説明したが、これに限らず、吸引用磁気回路ＭＣａの極数が６以上になるクラッチ機構２０であるならば、吸引用磁気回路ＭＣａの極数が１０以上になるクラッチ機構２０も本発明の特許請求の範囲に含まれるものとする。
【０１４３】
なお、極数が１０以上になるクラッチ機構２０を実施するには、極数が８である場合に比べて、アーマチァ４０の非磁性部の個数とプーリ３０の非磁性部の個数とを増やせばよい。
【０１４４】
上記第１、第２の実施形態では、プーリ３０の端面部３３において、６つのブリッジ部材を非磁性部毎に設けた例について説明したが、これに限らず、７つ以上のブリッジ部材を非磁性部毎に設けてもよい。或いは、非磁性部毎に設けられるブリッジ部材の個数を１以上で５つ以下にしてもよい。
【０１４５】
上記第１、第２の実施形態では、アーマチァ４０において、４つのブリッジ部材を非磁性部毎に設けた例について説明したが、これに限らず、５つ以上のブリッジ部材を非磁性部毎に設けてもよい。或いは、非磁性部毎に設けられるブリッジ部材の個数を１以上で３つ以下にしてもよい。
【０１４６】
上記第１、第２の実施形態では、プーリ３０の端面部３３において各非磁性部をそれぞれ非磁性金属（すなわち、ブリッジ部材）と空隙とによって構成した例について説明したが、これに限らず、非磁性部を非磁性金属だけで各非磁性部のそれぞれを構成してもよい。また、空隙に代えて樹脂等の非磁性材を用いてもよい。
【０１４７】
上記第１、第２の実施形態では、アーマチァ４０において各非磁性部を非磁性金属と空隙とによって構成した例について説明したが、これに限らず、非磁性部を非磁性金属だけで各非磁性部のそれぞれを構成してもよい。また、空隙に代えて樹脂等の非磁性材を用いてもよい。
【０１４８】
上記第１、第２の実施形態では、電磁コイル５３への通電により可動部材５５を回転軸２ｃの軸線方向に移動させるようにクラッチ機構２０を構成した例について説明したが、これに限らず、クラッチ機構２０において、電磁コイル５３への通電により可動部材５５を移動させる方向を回転軸２ｃの軸線方向以外の方向に設定してもよい。
【０１４９】
上記第１、第２の実施形態では、クラッチ機構２０として、エンジン１０から圧縮機２への回転駆動力の伝達を断続するクラッチ機構について説明したが、これに限らず、第１の機器から第２の機器への回転駆動力の伝達を断続するクラッチ機構ならば、どのようなクラッチ機構に本発明を適用してもよい。
【０１５０】
上記第１、第２の実施形態では、永久磁石５１の外周側をＮ極とし、永久磁石５１の内周側をＳ極とした例について説明したが、これに代えて、永久磁石５１の外周側をＳ極とし、永久磁石５１の内周側をＮ極としてもよい。
【０１５１】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。
【符号の説明】
【０１５２】
１        冷凍サイクル装置
２        圧縮機
２ａ      回転軸
３        放熱器
４        膨張弁
５        蒸発器
６        制御装置（第１、第２の制御手段）
１０      エンジン
２０      クラッチ機構
３０      プーリ（駆動側回転体）
３１      外側円筒部
３２      内側円筒部
３３      端面部
４０      アーマチァ（従動側回転体）
４２      ハブ
４５      板バネ
５０      ステータ
５１      永久磁石
５３      電磁コイル
５３ａ    第１のコイル部
５３ｂ    第２のコイル部
５４      ストッパ部
５５      可動部材
５６      ステータハウジング
５７      ヨーク
６０      リング部材
６１      リング部材
６２      リング部材
６３      リング部材
７０      非磁性部（駆動側非磁性部）
７１      非磁性部（駆動側非磁性部）
７２      非磁性部（駆動側非磁性部）
７３      非磁性部（駆動側非磁性部）
８０      リング部材
８１      リング部材
８２      リング部材
８３      リング部材
９０      非磁性部（従動側非磁性部）
９１      非磁性部（従動側非磁性部）
９２      非磁性部（従動側非磁性部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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