(57)【要約】【課題】励磁コイルの通電電流が変動しても、トルク伝達特性の変動を抑制することができる電磁クラッチを提供する。【解決手段】励磁コイル５に直流電圧が印加され起磁力が発生すると、「界磁コア５１→ロータ３→アマチュア４→ロータ３→界磁コア５１」の閉ループＬを構成するように磁束の流れが発生する。これにより、ロータ３とアマチュア４の吸着面に磁気吸引力が作用し、ロータ３とアマチュア４が吸着する。この場合に、励磁コイル５への最小通電電流Ｉｍｉｎ付近で、ロータ３とアマチュア４の吸着面の磁束密度が飽和するように構成する。これにより、図２（Ｂ）に示すように通電電流Ｉが最小通電電流Ｉｍｉｎを超えると、ロータ３とアマチュア４の吸着面の磁束密度が飽和し、ロータ３とアマチュア４との間の伝達トルクＴ（伝達可能な最大トルク）がほぼ一定となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸に固定されたロータと、前記軸に回転自在に嵌合され前記ロータに対して密着または離間するアマチュアを有するアマチュア支持体と、前記軸を貫通させる貫通孔を有すると共に前記ロータとアマチュアとともに磁路を形成する界磁コアと、前記界磁コアを励磁する励磁コイルとを有し、前記励磁コイルに電流を流すことにより、前記ロータとアマチュアとを磁力により吸引させる電磁クラッチであって、
前記励磁コイルに最小通電電流以上の電流を流した場合に、前記ロータとアマチュアとの吸着面の磁束密度が略飽和するように構成されたこと
を特徴とする電磁クラッチ。
【請求項２】
前記ロータ表面のアマチュアと対向する面に、同心円状に配列された１列又は２列以上の切欠部を設け、
前記励磁コイルに最小通電電流以上の電流を流した場合に、ロータとアマチュアとの吸着面の磁束密度が略飽和するように構成されたこと
を特徴とする請求項１記載の電磁クラッチ。
【請求項３】
前記アマチュア表面のロータと対向する面に、同心円状に配列された１列又は２列以上の切欠部を設け、該アマチュアの切欠部が、前記ロータの切欠部と重なり合うことのない位置に配置されたこと
を特徴とする請求項２に記載の電磁クラッチ。
【請求項４】
前記磁束密度の飽和作用により、前記ロータとアマチュアとの吸着面によるトルク伝達力が略一定に制限されることにより、
過負荷時に、前記ロータとアマチュアとの吸着面に滑りを発生させ、伝達トルクのトルクリミット機能を備えるように構成されたこと
を特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電磁クラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁クラッチに関するものであり、特に、励磁コイルの温度変動や、励磁コイルの駆動電圧の変動により、励磁コイルへの通電電流が変動しても、通電電流に対するロータとアマチュア間のトルク伝達特性の変動を抑制することができる、電磁クラッチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電磁クラッチは、よく知られているように、電磁作動により同心軸上にある駆動側から被動側にトルクを伝達・遮断する機能をもつ機械要素である。この電磁クラッチ内には、駆動側に固定されたロータ（Rotor）と、被動側に固定されたアマチュア（Armature）と、励磁用の励磁コイル（Magnetic Coil）を有しており、励磁コイルに電流を流すと励磁コイルが電磁石となり磁界が発生し、アマチュアとロータが吸引されてくっつくことにより動力を伝達し、電流を切るとアマチュアとロータが釈放され動力が遮断される動力伝達機器である。
【０００３】
この電磁クラッチにおいては、従来は、励磁コイルへの通電電流が増大すると、ロータとアマチュアとの間の伝達トルク（伝達可能な最大トルクの値）も上昇するようになっている。従って、励磁コイルの温度の変動（励磁コイルの温度が上昇すると励磁コイルの抵抗分が増加する）と、励磁コイルの駆動電圧の変動により、励磁コイルへの通電電流が変動し、ロータとアマチュア間の吸引トルクが変動してしまい、トルク伝達特性が変動するという問題があった。
【０００４】
なお、従来技術の電磁クラッチがある（特許文献１を参照）。この従来技術の電磁クラッチは、ロータとアマチュアとの間で最大の吸引力が得られるようにして、電磁クラッチの作動の信頼性を向上させることを目的とし、ロータとアマチュアのそれぞれ形成したスリットの投影面積の比率を所定の条件を満たすように規定することによって、ローとアマチュアの最大の吸引力が得られるようにしたものである。
しかしながら、特許文献１の従来技術の電磁クラッチでは、最大吸引力を得ることを目的としており、本発明のように、励磁コイルへの通電電流が変動し、ロータとアマチュア間の伝達トルク特性が変動してしまうという問題を解決しようとするものではない。
【０００５】
また、従来技術の電磁クラッチがある（特許文献２を参照）。しかしながら、この従来技術の電磁クラッチは、被動軸が軸ずれ状態で組み付けられた場合であっても、動力伝達時の異音の発生を防止することができる電磁クラッチを提供することを目的としており、本発明のように、励磁コイルへの通電電流が変動し、ロータとアマチュア間の伝達トルク特性が変動してしまうという問題を解決しようとするものではない。
【０００６】
また、従来技術の電磁クラッチを備えた電動スライドドアの開閉駆動機構がある（特許文献３を参照）。しかしながら、この従来技術の電動スライドドアの開閉駆動機構は、通電を遮断した後確実にロータとアマチュアとの噛合いを外すことができる電磁クラッチを備えた電動スライドドアの開閉駆動機構を提供することを目的としており、本発明のように、励磁コイルへの通電電流が変動し、ロータとアマチュア間の伝達トルク特性が変動してしまうという問題を解決しようとするものではない。
【特許文献１】特開２００２−３９２２０号公報
【特許文献２】特開平５−１４９３４９号公報
【特許文献３】特許第３２５２７１７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、従来技術の電磁クラッチにおいては、励磁コイルへの通電電流が増大すると、ロータとアマチュアとの間の伝達トルクも上昇するようになっている。従って、励磁コイルの温度変動と、励磁コイルの駆動電圧の変動により、励磁コイルへの通電電流が変動し、ロータとアマチュア間のトルク伝達特性が変動してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的は、励磁コイルの温度変動及び駆動電圧の変動により、励磁コイルへの通電電流が変動しても、ロータとアマチュアと間のトルク伝達特性の変動を抑制することができる、電磁クラッチを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の電磁クラッチは、軸に固定されたロータと、前記軸に回転自在に嵌合され前記ロータに対して密着または離間するアマチュアを有するアマチュア支持体と、前記軸を貫通させる貫通孔を有すると共に前記ロータとアマチュアとともに磁路を形成する界磁コアと、前記界磁コアを励磁する励磁コイルとを有し、前記励磁コイルに電流を流すことにより、前記ロータとアマチュアとを磁力により吸引させる電磁クラッチであって、前記励磁コイルに最小通電電流以上の電流を流した場合に、前記ロータとアマチュアとの吸着面の磁束密度が略飽和するように構成されたことを特徴とする。
このような構成により、励磁コイルに最小通電電流以上の電流を流した場合に、ロータとアマチュアとの吸着面の磁束密度が略飽和するように構成する。例えば、ロータに切欠部を設けることにより、ロータからアマチュアに磁束を分流させると共に、ロータとアマチュアとの磁束の通路（吸着面）の面積を小さくすることで、励磁コイルへの最小通電電流付近で吸着面の磁束密度が略飽和するように構成する。
これにより、通電電流の変動による吸着面の磁束密度の変動を抑制し、吸引力の変動を抑制して、通電電流に対する伝達トルク特性の変動を抑制する。
【００１０】
また、本発明の電磁クラッチは、前記ロータ表面のアマチュアと対向する面に、同心円状に配列された１列又は２列以上の切欠部を設け、前記励磁コイルに最小通電電流以上の電流を流した場合に、ロータとアマチュアとの吸着面の磁束密度が略飽和するように構成されたことを特徴とする。
このような構成により、ロータ表面に切欠部を設け、ロータからアマチュアに磁束を分流させると共に、ロータとアマチュアとの磁束の通路（吸着面）の面積を小さくすることで、最小通電電流付近で吸着面の磁束密度が略飽和するようにする。
これにより、通電電流の変動による吸着面の磁束密度の変動を抑制し（吸引力の変動を抑制し）、通電電流に対する伝達トルク特性の変動を抑制することができる。また、複数列の切欠部を設ける場合には、ロータとアマチュアの吸着面が複数となり、伝達可能な最大トルクを増大させることができる。
【００１１】
また、本発明の電磁クラッチは、前記アマチュア表面のロータと対向する面に、同心円状に配列された１列又は２列以上の切欠部を設け、該アマチュアの切欠部が、前記ロータの切欠部と重なり合うことのない位置に配置されたことを特徴とする。
このような構成により、ロータ表面とアマチュア表面の両方に切欠部を設け、ロータからアマチュアに磁束を分流させると共に、ロータとアマチュアとの磁束の通路（吸着面）の面積を小さくすることで、吸着面の磁束密度が略飽和するようにする。
これにより、通電電流の変動による吸着面の磁束密度の変動を抑制し（吸引力の変動を抑制し）、通電電流に対する伝達トルク特性の変動を抑制することができる。また、複数列の切欠部を設ける場合には、ロータとアマチュアの吸着面が複数となり、伝達可能な最大トルクを増大させることができる。
【００１２】
また、本発明の電磁クラッチは、前記磁束密度の飽和作用により、前記ロータとアマチュアとの吸着面によるトルク伝達力が略一定に制限されることにより、過負荷時に、前記ロータとアマチュアとの吸着面に滑りを発生させ、伝達トルクのトルクリミット機能を備えるように構成されたことを特徴とする。
このような構成により、吸着面の磁束密度の飽和作用により、ロータとアマチュアのトルク伝達力が略一定に制限されることを利用して、過負荷時に、ロータとアマチュアの吸着面に滑りを発生させる。
これにより、伝達トルクのトルクリミット機能を備えた電磁クラッチを提供することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の電磁クラッチにおいては、励磁コイルの温度及び駆動電圧の変動により、励磁コイルへの通電電流が変動しても、通電電流に対する伝達トルク特性の変動を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
［第１の実施の形態］
図１は本発明の電磁クラッチの一例を示す図である。図１に示す電磁クラッチ１Ａは、トルク伝達部が乾燥状態にある乾式のものであり、摩擦面が1面の単板式のものである。なお、図１（Ａ）は、電磁クラッチ１Ａを側面から見た図であり、電磁クラッチ１Ａの中心軸ＣＬの上半分を断面図として示したものである
【００１６】
図１（Ａ）に示す電磁クラッチ１Ａは、駆動側の軸２に固定されたロータ３と、被動側のアマチュア支持体４１に支持固定されたリング板状のアマチュア４と、励磁コイル５及び界磁コア５１から構成されるフィールドアッセンブリとを有している。
【００１７】
ロータ３は磁性材料で構成されており、アマチュア４と対向するリング板状のリング部３１と、円筒部３２とを有しており、このリング部３１は励磁コイル５が励磁されたときにアマチュア４との間で磁路を形成するように構成されている。また、アマチュア４も磁性材料で構成されており、励磁コイル５が励磁されたときにロータ３との間で磁路を形成するように構成されている。また、アマチュア支持体４１は、軸２を貫通する貫通孔４１ａを有しており、リング状に配列された複数個のベアリング１２、１３により、軸２に対して位置規制されると共に、軸２に対して空転可能に構成されている。
【００１８】
界磁コア５１も磁性材料で構成されており、ロータ３の円筒部３２を貫通させる貫通孔５ａを有するリング状の部材である。この界磁コア５１には、励磁コイル５を収納するための凹部として形成されたコイル収納部５ｃが設けられ、このコイル収納部５ｃに円筒状に巻かれた（中心軸ＣＬに平行に円筒状に巻かれた）励磁コイル５が収納される。
【００１９】
また、界磁コア５１の貫通孔５ａの内周面５ｂと軸２の表面２ａとの間には、複数個のベアリング１１がリング状に配列されており、このベアリング１１により軸２及びロータ３とが界磁コア５１に対して回転可能に支持される。
【００２０】
また、励磁コイル５からはリード線６が引き出されており、このリード線６に直流電圧を印加することにより、界磁コア５１を励磁し、界磁コア５１と、ロータ３と、アマチュア４との間に磁束ループを形成し、ロータ３とアマチュア４とを吸引させ、ロータ３とアマチュア４の摩擦面（吸着面）によりトルクを伝達する。
【００２１】
図１（Ｂ）は、ロータ３をアマチュア側から見た図を示しており、図１（Ｂ）に示すように、ロータ３（リング部３１）には複数の切欠部３３が同心円上に配列されている。なお、図１（Ｂ）に示す例は、３つの切欠部３３を設けた例であるが、切欠部３３の形状および個数は任意に決めることができる。
【００２２】
このように、本発明の電磁クラッチ１Ａにおいては、ロータ３に切欠部３３を設けることにより、ロータ３からアマチュア４へ磁束ループを分流させると共に、該切欠部３３を設けることで、アマチュア４に対するロータ３の吸着面積を小さくし、励磁コイル５への最小通電電流付近で吸着面の磁束密度が略飽和するように構成されている。これにより、通電電流の変動による吸着面の磁束密度の変動を抑制し、吸引力の変動を抑制し、伝達トルク特性の変動を抑制することができる。
【００２３】
図２は、本発明の電磁クラッチ１Ａにおける磁気回路について説明するための図である。図２（Ａ）に示すように、励磁コイル５に直流電圧が印加されることにより起磁力が発生し、この起磁力により、「界磁コア５１→ロータ３→アマチュア４→ロータ３→界磁コア５１」の閉ループＬを構成するように磁束の流れが発生する。これにより、ロータ３とアマチュア４の対向する面（吸着面）に磁気吸引力が作用し、ロータ３とアマチュア４の吸着面が吸着する。この場合に、ロータ３の切欠部３３により、ロータ３からアマチュア４に磁束を分流させると共に、励磁コイル５への最小通電電流付近で、ロータ３とアマチュア４の吸着面の磁束密度が飽和するように構成されている。
【００２４】
図２（Ｂ）は、従来の電磁クラッチと本発明の電磁クラッチの特性の差を模式的に示した図である。図２（Ｂ）に示すように、従来の電磁クラッチにおいては、通電電流Ｉが定格通電電流Ｉｓまで増加するにつれて、ロータ３とアマチュア４の吸着面の磁束密度が次第に増大し、ロータ３とアマチュア４との間の伝達トルクＴも増大していく。
【００２５】
一方、本発明の電磁クラッチにおいては、励磁コイル５への通電電流Ｉが最小通電電流Ｉｍｉｎを超えると、ロータ３とアマチュア４の吸着面の磁束密度が飽和し、定格通電電流Ｉｓまでほぼ一定となり、ロータ３とアマチュア４との間の伝達トルクＴ（最大伝達可能トルク）もほぼ一定となる。
【００２６】
［第２の実施の形態］
また、本発明の電磁クラッチにおいては、界磁コア、ロータ及びアマチュアの形状を種々変形して構成することができる。図３は、本発明の電磁クラッチの第２の実施の形態を示す図である。
【００２７】
この電磁クラッチ１Ｂは、図３（Ａ）に示すように、ロータ３Ｂの外周縁に円筒状部分３４を形成し、界磁コア５１Ｂの一端を覆うように構成した例である。また、ロータ３Ｂのリング部３１Ｂに設けた切欠部３３は、図３（Ｂ）に示すように、同心円上に１列に配列されている。なお、切欠部３３の形状および個数は任意に決めることができる。
【００２８】
図３（Ａ）に示すように、励磁コイル５に直流電圧が印加されることにより起磁力が発生し、この起磁力により、「界磁コア５１Ｂ→ロータ３Ｂ→アマチュア４→ロータ３Ｂ→界磁コア５１Ｂ」の閉ループＬを構成するように磁束の流れが発生する。これにより、ロータ３Ｂとアマチュア４の対向する面（吸着面）に磁気吸引力が作用し、ロータ３Ｂとアマチュア４の吸着面が吸着する。この場合に、ロータ３Ｂの切欠部３３によりロータ３Ｂからアマチュア４へ磁束を分流させると共に、アマチュア４に対するロータ３Ｂの吸着面積を小さくし、励磁コイル５への最小通電電流付近で吸着面の磁束密度が略飽和するように構成されている。
【００２９】
［第３の実施の形態］
図４は、本発明の電磁クラッチの第３の実施の形態を示す図である。
図４に示す電磁クラッチ１Ｃは、図１に示す電磁クラッチ１Ａの変形例であり、ロータ３Ｃのリング部３１に２つの切欠部３３Ａ、３３Ｂを設け、アマチュア４Ｃに切欠部４２を設けた例である。ロータ３Ｃの切欠部３３Ａ、３３Ｂは、図４（Ｂ）に示すように、同心円上に２列に配列されており、アマチュア４Ｃの切欠部４２は、図４（Ｃ）に示すように、同心円上に１列に配列されている。なお、ロータ３Ｃの切欠部３３Ａ、３３Ｂとアマチュア４Ｃの切欠部４２とは、重なり合うことのない位置に設けられている。また、ロータ３Ｃの切欠部３３Ａ、３３Ｂおよびアマチュア４Ｃの切欠部４２の形状および個数は任意に決めることができる。
【００３０】
このような構成により、図４（Ａ）に示すように、励磁コイル５に直流電圧が印加されることにより起磁力が発生し、この起磁力により、「界磁コア５１→ロータ３Ｃ→アマチュア４Ｃ→ロータ３Ｃ→アマチュア４Ｃ→ロータ３Ｃ→界磁コア５１」の閉ループＬを構成するように磁束の流れが発生する。これにより、ロータ３Ｃとアマチュア４Ｃの対向する面（吸着面）に磁気吸引力が作用し、ロータ３Ｃとアマチュア４Ｃの吸着面が吸着する。この場合に、ロータ３Ｃの切欠部３３Ａ、３３Ｂによりロータ３Ｃからアマチュア４Ｃへ磁束を分流させると共に、ロータ３Ｃとアマチュア４Ｃとの間の磁束の通路（吸着面）の面積を小さくすることで、励磁コイル５への最小通電電流付近で、ロータ３Ｃとアマチュア４Ｃの吸着面の磁束密度が略飽和するように構成されている。
【００３１】
これにより、通電電流の変動による吸着面の磁束密度の変動を抑制し、吸引力の変動を抑制し、伝達トルク特性の変動を抑制することができる。また、図４に示す電磁クラッチ１Ｃでは、図１および図３に示す電磁クラッチ１Ａ、１Ｂと比較して、ロータ３Ｃとアマチュア４Ｃの吸着面が２つになるので、吸着面積が増大することになり、大きな伝達トルクが必要な場合に使用できる。
【００３２】
［第４の実施の形態］
図５は、本発明の電磁クラッチの第３の実施の形態を示す図である。
図５に示す電磁クラッチ１Ｄは、図３に示す電磁クラッチ１Ａの変形例であり、ロータ３Ｄのリング部３１Ｂに２つの切欠部３３Ａ、３３Ｂを設け、アマチュア４Ｃに切欠部４２を設けた例である。ロータ３Ｄの切欠部３３Ａ、３３Ｂは、図５（Ｂ）に示すように、同心円上に２列に配列されており、アマチュア４Ｃの切欠部４２は、図５（Ｃ）に示すように、同心円上に１列に配列されている。なお、ロータ３Ｄの切欠部３３Ａ、３３Ｂとアマチュア４Ｃに切欠部４２とは、重なり合うことのない位置に設けられている。また、ロータ３Ｄの切欠部３３Ａ、３３Ｂおよびアマチュア４Ｃの切欠部４２の形状および個数は任意に決めることができる。
【００３３】
このような構成により、図５（Ａ）に示すように、励磁コイル５に直流電圧が印加されることにより起磁力が発生し、この起磁力により、「界磁コア５１Ｂ→ロータ３Ｄ→アマチュア４Ｃ→ロータ３Ｄ→アマチュア４Ｃ→ロータ３Ｄ→界磁コア５１Ｂ」の閉ループＬを構成するように磁束の流れが発生する。これにより、ロータ３Ｄとアマチュア４Ｃの対向する面（吸着面）に磁気吸引力が作用し、ロータ３Ｄとアマチュア４Ｃの吸着面が吸着する。この場合に、ロータ３Ｄの切欠部３３Ａ、３３Ｂによりロータ３Ｄからアマチュア４Ｃへ磁束を分流させると共に、ロータ３Ｄとアマチュア４Ｃとの間の磁束の通路（吸着面）の面積を小さくすることで、励磁コイル５への最小通電電流付近で、ロータ３Ｄとアマチュア４Ｃの吸着面の磁束密度が略飽和するように構成されている。
【００３４】
これにより、通電電流の変動による吸着面の磁束密度の変動を抑制し、吸引力の変動を抑制し、伝達トルクの変動を抑制することができる。また、図５に示す電磁クラッチ１Ｄでは、図１および図３に示す電磁クラッチ１Ａ、１Ｂと比較して、ロータ３Ｄとアマチュア４Ｃの吸着面が２つになるので、吸着面積が増大することになり、大きな伝達トルクが必要な場合に使用できる。
【００３５】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の電磁クラッチは、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明においては、励磁コイルの温度及び駆動電圧の変動により、励磁コイルへの通電電流が変動しても、トルク伝達特性の変動を抑制することができるので、本発明は電磁クラッチ等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の電磁クラッチの一例を示す図である。
【図２】本発明の電磁クラッチにおける磁気回路について説明するための図である。
【図３】本発明の電磁クラッチの第２の実施の形態を示す図である。
【図４】本発明の電磁クラッチの第３の実施の形態を示す図である。
【図５】本発明の電磁クラッチの第４の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ…電磁クラッチ
２…軸
３、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ…ロータ
３１、３１Ｂ…ロータのリング部
３２…ロータの円筒部
３３、３３Ａ、３３Ｂ、４２…切欠部
４、４Ｃ…アマチュア
４１…アマチュア支持体
５…励磁コイル
５１、５１Ｂ…界磁コア
５ａ、４１ａ…貫通孔
５ｃ…コイル収納部
６…リード線
１１、１２、１３…ベアリング
ＣＬ…中心軸
【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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