JPH0583772B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明の第１の連結主体と第２の連結主体と
の間に磁性粒子を充填し、磁性粒子を磁化して両
連結主体間にトルクを伝達する電磁連結装置に関
し、特にその冷却構造に関するものである。

［従来の技術］ 第４図は例えば「三菱電磁クラツチ・ブレーキ
〈総合カタログ〉、昭和60年９月発行」の２−２頁
〜２−５頁に記載された従来の電磁連結装置の概
略構成を示す横断面図であり、図において、１は
図示しない原動機により駆動される回転軸２に取
付けられ、回転軸２と連動して回転する環状のリ
ングドライブ（以下、第１の連結主体と呼ぶ）、
３は第１の連結主体１の内周側に同心軸上に環状
の空〓を隔てて配設されたドリブン（以下、第２
の連結主体と呼ぶ）であり、固定側の磁気回路と
なる。４は第１の連結主体１と第２の連結主体３
との間の環状の空〓に充填された磁性粒子であ
り、磁化することによつて固体状となり、第１の
連結主体１と第２の連結主体３との間のトルク伝
達媒体となる。５は第１の連結主体１の外周側に
配設された励磁装置であり、励磁コイル６とステ
ータ７により構成され、励磁コイル６の付勢によ
り磁束Φを発生させ、磁性粒子４を磁化させて第
１の連結主体１と第２の連結主体３との間にトル
クを伝達する。８はステータ７の一方側に取付け
られた固定用取付部材であり、図示しない固定部
に取付けられ、回転軸２との間に軸受９を介して
回転軸２を支持する。１０はステータ７の固定用
取付部材８取付部の反対側と第２の連結主体３と
を結合固着するブラケツトであり、貫通口１０
ａ，１０ｂが形成されている。１１は第１の連結
主体１の開口部を閉鎖するとともに第１の連結主
体１と連動して回転するプレート、１２はプレー
ト１１に取付けられた放熱フインである。

次に動作について説明する。回転軸２が第１の
連結主体１とともに回転している状態で励磁コイ
ル６を付勢すると、ステータ７、第１の連結主体
１、第２の連結主体３を通る破線で示した磁気回
路に磁束Φが発生し、第１の連結主体１と第２の
連結主体３との間の環状の空〓に充填された磁性
粒子４が磁化されて固体状になる。このとき磁性
粒子４間および磁性粒子４と第１の連結主体１、
あるいは磁性粒子４と第２の連結主体３の接触面
に働く摩擦力により、トルクが第１の連結主体１
から第２の連結主体３に伝達され、第１の連結主
体１に制動力がかかる。この第２の連結主体３に
発生する制動トルクはブラケツト１０、ステータ
７を介して外部の固定部に取付けらた固定用取付
部材８に伝達される。このようにして第２の連結
主体３から伝達された制動トルクは固定部に伝達
される。したがつて、第１の連結主体１と第２の
連結主体３とは磁化した磁性粒子４により結合さ
れて第１の連結主体１が制動されながら回転し、
さらには停止する。即ち、ブレーキがかかる。制
動を解除するには、励磁コイル６を消勢すればよ
い。励磁コイル６を消勢することによつて磁束Φ
が消滅し磁性粒子４の結合が解かれ第１の連結主
体１と第２の連結主体３との間の制動状態が解除
される。

ところで、第１の連結主体１、第２の連結主体
３は磁性粒子４との間の接触部で滑りを生じるた
め、この接触部で運動エネルギーが熱エネルギー
に変換され温度が上昇する。磁性粒子４は許容温
度を超えると酸化焼結しトルク伝達媒体としての
作用を失う。このため温度上昇が制限されトルク
の伝達能力に制限が生じる。そこで、第１の連結
主体１、第２の連結主体３の連結部で発生する摩
擦熱をプレート１１に取付けた放熱フイン１２に
より空気中に放散させている。しかし、放熱フイ
ン１２による熱の放散だけでは第１の連結主体
１、第２の連結主体３の連結部で発生する摩擦熱
を十分に放散させることができず、トルクの伝達
容量を大きくすることができない。

これを改良したものとして例えば特公昭51−
27808号公報に示されたものがあり、その概略を
第５図に示す。第５図において、１３，１４は第
２の連結主体３に形成された冷却水の給水口およ
び排水口である。１５は給水口１３、排水口１４
と連通して形成された環状の水路である。冷却水
は給水口１３より供給され、水路１５を流通して
第２の連結主体３を冷却し排水口１４より排水さ
れて、連結部の発生熱を外部に放出するようにし
ている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら上述した従来装置では、第２の連
結主体３に設けた水路１５が摩擦熱の発生する部
分より離れているため、摩擦により発生する熱を
外部に放出する能力が小さい。この欠点を避ける
ために水路１５を摩擦熱の発生する第２の連結主
体３の外周に近づけようとすれば、破線で示した
磁路の断面が小さくなり磁束が通りにくくなつ
て、伝達トルクが小さくなる。又、磁気回路特有
の飽和現像があるため、励磁電流を大きくしても
トルクは増加せず、励磁電流に対する伝達トルク
の特性に直線性が得られず制御特性の悪いものも
のとなる。このような理由で水路１５は第２の連
結主体３の外周直近、即ち摩擦熱の発生部分に近
づけて設けることができない。このため、第１の
連結主体１、第２の連結主体３の連結部で発生す
る摩擦熱を有効に放散させることができない。さ
らには、第１の連結主体１、第２の連結主体３、
磁性粒子４で発生する摩擦熱による輻射熱や熱伝
導により直接あるいはステータ７や取付部材８を
介して励磁コイル６や軸受９が加熱されるという
問題点がある。又、第２の連結主体３に冷却水を
流通させるために装置外部に給排水設備の設置を
要し、さらに冷却水路の保修などのメインテナン
スが必要であるなどの問題点がある。

この発明は上記のような問題点を解消するため
になされたものであり、給排水設備を設ける必要
がなく、十分な冷却効果が得られ、伝達トルクの
容量が大きくメインテナンスを行う必要のない信
頼性の高い装置を得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る連結装置は、回転軸に取付けら
れた環状の第１の連結主体の円周方向に回転軸と
平行に複数の穴を形成し、ヒートパイプの受熱部
を各穴にそれぞれ挿着し、放熱部を第１の連結主
体の端部空間に延在させ、放熱部に環状冷却フイ
ンを装着し、冷却フアンあるいは環状冷却フイン
の回転により環状冷却フインの内周側から放熱部
を通して環状冷却フインの外周側に冷却風を通す
ようにしたものである。

［作用］ この発明における連結装置は、連結部で発生す
る摩擦熱を第１の連結主体の穴に挿着した受熱部
で吸収してヒートパイプの放熱部に輸送し、冷却
風により冷却して外部に放熱する。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を第１図ないし第３
図に基づいて説明する。これらの各図において、
１６はステータ７と第２の連結主体３とを結合固
着するブラケツトであり、第１の連結主体１の端
面と相対向する部分が第１の連結主体１から離間
した位置に配置され、両者間には後述するヒート
パイプ１７の放熱部１７ｂが延在できる空間が形
成されており、内周側に冷却風の給入口１６ａ
と、外周側に排出口１６ｂを有している。尚、第
１の連結主体１には円周方向に回転軸と平行に複
数の穴１ａが形成されている。１７は第１の連結
主体１の各穴１ａに受熱部１７ａが挿着され、放
熱部１７ｂが第１の連結主体１とブラケツト１６
との間の空間に延在し、内部に例えばフロン、ア
ンモニア、水などの蒸発性作動液体が所定量封入
されたヒートパイプ、１８は複数の環状の冷却フ
インであり、放熱部１７ｂを一体支持するように
装着されている。１９はブラケツト１６に支持さ
れた冷却フアンであり、冷却風を給入口１６ａ、
環状冷却フイン１８の内周側、放熱部１７ｂを通
して排出口１６ｂに排出させる。

次に動作について説明する。トルクが第１の連
結主体１から第２の連結主体３に伝達される機構
および摩擦熱の発生する機構は従来例と同一であ
り、説明を省略する。

トルクの伝達による摩擦熱で第１の連結主体
１、第２の連結主体３および磁性粒子４に温度上
昇が生じると第１の連結主体１の各穴１ａに挿着
された放熱部１７ａの作動液体が蒸発し蒸発潜熱
として摩擦熱が吸収される。作動液体の蒸気は放
熱部１７ｂへ移動し冷却フアン１９あるいは環状
冷却フイン１８の回転に伴うフアン効果によつて
給入口１６ａから流入する冷却風によつて冷却、
凝縮する。冷却風は凝縮潜熱によつて加熱され排
出口１６ｂから排出する。

受熱部１７ａは摩擦熱の発生する部分の直近に
挿着れているため第１の連結主体１、第２の連結
主体３および磁性粒子４を効果てきに冷却する。
ヒートパイプ１７は熱輸送能力が極めて大きいた
め、第１の連結主体１、第２の連結主体３および
磁性粒子４内部での温度傾斜が少なく温度分布が
均一化される。環状の冷却フイン１８は放熱部１
７ｂに装着されており一体支持するため遠心力に
対する補強効果が大きく、さらにその数を適宜増
減でき大きな冷却能力をもたせることが可能であ
る。この結果、従来の電磁粒子式連結装置と同じ
大きさのトルクを伝達する場合、連結部の温度上
昇は著しく低減できる。これは、この発明の電磁
粒子式連結装置が従来のものと同じ大きさでも大
きなトルクを伝達することができることを意味す
る。

また、第１の連結主体１は励磁コイル６と対向
しているため、第１の連結主体１の温度上昇の低
減は第１の連結主体１からの輻射熱による励磁コ
イル６の温度が上昇がなくなるばかりでなく、逆
に励磁コイルを冷却できるという効果があり、耐
熱性の低い安価な励磁コイルを使用することが可
能になる。さらに第１の連結主体１の温度上昇の
低減は、第１の連結主体１と連結された回転軸に
嵌合されている軸受９の伝熱による温度上昇を抑
制する効果もある。

さらにまた、ヒートパイプ１７による冷却はメ
インテナンスを行う必要がなく、水冷却における
冷却水路の保修などを必要としない。

尚、上記実施例では放熱部１７ｂが第１の連結
主体１とブラケツト１６との間の空間に設ける場
合について述べたが、放熱部１７ｂを第１の連結
主体１と取付部材８との間の空間に設けてもよ
く、また、両側に放熱部１７ｂを配置してもよ
い。

ところで、上記説明では磁性粒子式電磁連結装
置として第１の連結主体が回転し、第２の連結主
体が固定しているもの、即ち、ブレーキ装置に適
用したものについて述べたが、第１、第２の連結
主体が回転するもの、即ち、クラツチ装置にもこ
の発明は適用できる。

［発明の効果］ この発明は以上説明した通り、回転軸に取付け
られた環状の第１の連結主体の円周方向に回転軸
と平行に複数の穴を形成し、ヒートパイプの受熱
部を各穴にそれぞれ挿着し、ヒートピイプの放熱
部を第１の連結主体の端部空間に延在させ、ヒー
トパイプの放熱部に環状冷却フインを装置し、冷
却フアンあるいは環状冷却フインの回転により環
状冷却フインの内周側からヒートパイプの放熱部
を通して環状冷却フインの外周側に冷却風を通す
ようにしたので、本願発明による磁性粒子式電磁
連結装置は、 (a) 環状の冷却フインの回転に伴い、空気の粘性
により冷却フイン間の空気が回転し遠心力を生
じて半径方向に空気の流れを生じヒートパイプ
放熱部の放熱を効果的に行える。

(b) ヒートパイプの放熱部は環状の冷却フインに
一体支持されているため回転に伴う遠心力によ
り変形することがなく高速回転に耐えられる。

(c) 励磁装置と第２の連結主体との間に介在する
第１の連結主体の熱をヒートパイプの受熱部か
ら放熱部に輸送して効果的に放熱しているの
で、磁性粒子による発生熱はもちろんのこと励
磁装置および第２の連結主体での発生熱をも効
率よく放熱、冷却できる。

(d) 磁性粒子の直近を冷却しているため磁性粒子
の温度が下がり、この部分での単位体積あたり
の摩擦熱の発生許容量が大きい。

(e) 励磁装置での発生熱をも冷却できるため、耐
熱性の低い励磁コイルを用いることができ装置
を安価にできる。

(f) 第１の連結主体の温度上昇は第２の連結主体
の温度上昇より小さくなるため、装置の温度上
昇により環状に空〓が拡大することがなく、温
度上昇による磁性粒子が空〓体積に対して不足
することによる伝達トルクの低下がない。

(g) 第１の連結主体を冷却するために給排水設備
を設ける必要がなく、メンテナンスフリーで高
い信頼性が得られる。

など、多くの効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による磁性粒子式
電磁連結装置の横断面図、第２図はこの発明に係
る第１の連結主体を示す正面図、第３図はこの発
明に係るヒートパイプの放熱部を示す正面図、第
４図、第５図はそれぞれ従来の磁性粒子式電磁連
結装置の横断面図である。 図において、１は第１の連結主体、１ａは穴、
２は回転軸、３は第２の連結主体、４は磁性粒
子、５は励磁装置、１７はヒートピイプ、１７ａ
は受熱部、１７ｂは放熱部、１８は環状冷却フイ
ン、１９は冷却フアンである。尚、図中同一符号
は同一または相当部分で示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転軸に取付けられ、円周方向に上記回転軸
   の軸中心と平行に複数の穴が形成された環状の第
   １の連結主体、 この第１の連結主体の内周側に同心軸上に環状
   の空〓を隔てて配設された第２の連結主体、 上記第１の連結主体と第２の連結主体との間の
   環状の空〓に充填された磁性粒子、 この磁性粒子を磁化して上記各連結主体間にト
   ルクを伝達する励磁装置、 上記第１の連結主体に形成された複数の穴に受
   熱部が挿着され、放熱部が上記第１の連結主体の
   端部空間に延在し、内部に蒸発性作動液体が所定
   量封入された複数のヒートパイプ、 この複数のヒートパイプの放熱部を一体支持す
   る複数の環状冷却フイン、 上記環状冷却フインの内周側から上記ヒートパ
   イプの放熱部を経て上記環状冷却フインの外周側
   へ通じる冷却風路を構成したことを特徴とする磁
   性粒子式電磁連結装置。