JPH0583773B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は第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・プレーキ
〈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
の空隙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
との間の環状の空隙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との間にベアリング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
１０ａ，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との間の環状の空隙に充填された磁性
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と摩擦接触するため、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
の飽和現象があるため、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とるく
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
導によりステータ７や取付部材８を介して励磁コ
イル６やベアリング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。また、ブラケツト
１０は第２の連結主体３を支持するために十分な
強度を有する必要があり、さらに第１の連結主体
１と第２の連結主体３の間に環状の空隙を維持す
るためにブラケツト１０と第２の連結主体３との
結合部を精密に加工する必要がある。

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］ この発明に係る磁性粒子式電磁連結装置は、ス
テータ内に励磁コイルを装着した励磁装置、この
励磁装置の一方側に取付けられ中央部に開口を有
するフランジ、一端側がフランジの開口を貫通し
て励磁装置側に延在し他端側がフランジ外方に延
在し、軸受を介して支承される回転軸、この回転
軸の一端側に取付けられ外周側が励磁装置のフラ
ンジ反対側内周部近傍に延在する第１円板、この
第１円板に連設され励磁装置の内周側に同心軸上
にかつ円周方向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
心軸上に環状の空隙を隔てて配設され、内周側が
回転軸に離間して嵌挿され固定用取付部材に取付
けられた第２の連結主体、第１の連結主体と第２
の連結主体との間の環状の空隙に充填され励磁装
置により磁化されて各連結主体間にトルクを伝達
する磁性粒子、第１の連結主体の第１円板の反対
側に取付けられ第１円板との間に第２の連結主体
が介在する第２円板、第１の連結主体の各穴に受
熱部が挿着され放熱部が第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
されたヒートパイプ、これらヒートパイプの放熱
部に装着され、各ヒートパイプの放熱部を一体支
持する環状冷却フイン、励磁装置のフランジと反
対側に取付けられたヒートパイプの放熱部を覆
い、環状冷却フインの内周側からヒートパイプの
放熱部を経て環状冷却フインの外周側へ通じる冷
却風路を構成するカバー体を備え、冷却風を環状
冷却フインの内周側からヒートパイプの放熱部を
経て環状冷却フインの外周側へ流通させるように
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ヒート
パイプの受熱部で吸収して放熱部に輸送し、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。これら各図において、１
６は励磁装置５の一方側に取付けられ中央部に開
口を有し、図示しない固定部に支持されるフラン
ジ、１７は一端側１７ａが上記フランジ１６の開
口を貫通して励磁装置５側に延在し、軸受１８を
介して支承される回転軸、１９はこの回転軸１７
の一端側１７ａに内周側１９ａが例えば溶接によ
り取付けられ外周側１９ｂが励磁装置５のフラン
ジ１６取付側と反対側内周部近傍に延在する第１
円板、２０はこの第１円板１９の外周側１９ｂに
取付けられ励磁装置５の内周側に同心軸上にかつ
円周方向に複数の穴２０ａが形成された環状の第
１の連結主体、２１はこの第１の連結主体２０の
内周側に同心軸上に環状の空隙を隔てて配設さ
れ、内周側が上記回転軸１７に離間して嵌挿され
フランジ１６に取付けられた第２の連結主体、２
２は第１の連結主体２０と第２の連結主体２１と
の間の環状の空隙に充填され励磁装置５により磁
化されて各連結主体間にトルクを伝達する磁性粒
子、２３は上記第１の連結主体２０の第１円板１
９を取付けた側とは反対側に例えばボルト（図示
しない）により取付けられ第１円板１９との間に
第２の連結主体２１が介在する第２円板、２４は
第２円板２３とフランジ１６との間に配設された
シール、２５は第２円板２３に取付けられた放熱
フイン、２６は第１の連結主体２０の各穴２０ａ
に受熱部２６ａが挿着され放熱部２６ｂが第１の
連結主体２０の端部空間に延在し、内部に蒸発性
作動液体例えばフロン、アンモニア、水などが所
定量封入されたヒートパイプ、２７は放熱部２６
ｂに装着され、放熱部２６ｂを一体支持する環状
冷却フイン、２８は励磁装置５のフランジ１６と
反対側に取付けられ、中央部に第１開口部２８ａ
および励磁装置５側近傍に第２開口部２８ｂを有
し、放熱部２６ｂを覆うカバー体、２９は第１開
口部２８ａに取付けられ、冷却風を第１開口部２
８ａから給入し放熱部２６ｂを冷却し第２開口部
２８ｂから外部へ排出する冷却フアンである。

次に動作について説明する。トルクが第１の連
結主体２０から第２の連結主体２１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２
０、第２の連結主体２１および磁性粒子２２に温
度上昇が生じると第１の連結主体２０の各穴２０
ａに挿着された放熱部２６ａ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２６ｂへ移動し冷却フアン２９ある
いは環状冷却フイン２７の回転に伴うフアン効果
によつて給入口２８ａ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２８ｂから排出する。

受熱部２６ａは摩擦熱の発生する部分の直近に
挿着されているため第１の連結主体２０、第２の
連結主体２１および磁性粒子２２を効果的に冷却
する。ヒートパイプ２６は熱輸送能力が極めて大
きいため、第１の連結主体２０、第２の連結主体
２１および磁性粒子２２内部での温度傾斜が少な
く温度分布が均一化される。環状冷却フイン２７
は放熱部２６ｂ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２０は励磁コイル６と対
向しているため、第１の連結主体２０の温度上昇
の低減は第１の連結主体２０からの輻射熱による
励磁コイル６の温度上昇がなくなるばかりでな
く、励磁コイルをも冷却できるという効果もあ
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２０の温
度上昇の低減は、第１の連結主体２０と連結され
た回転軸に嵌合されている軸受１８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２６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。

さらにまた、従来例におけるブラケツトは第２
の連結主体を支持し第１の連結主体と第２の連結
主体の間の環状の空隙を維持するために精密な機
械加工を不可欠としたが、本願発明によれば単に
放熱部２６ｂを覆うカバー体を用いるのみでよい
ため安価に製作できるという効果がある。

尚、上記実施例では放熱部２６ｂが第１の連結
主体２０とカバー体２８の間の空間に設ける場合
について述べたが、放熱部２６ｂを第１の連結主
体２０とフランジ１６の間の空間に配置してもよ
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、ステータ内に励
磁コイルを装着してなる励磁装置、この励磁装置
の一方側に取付けられ中央部に開口を有するフラ
ンジ、一端側がフランジの開口を貫通して励磁装
置側に延在し他端側がフランジ外方に延在し、軸
受を介して支承される回転軸、この回転軸の一端
側に取付けられ外周側が励磁装置のフランジと反
対側内周部近傍に延在する第１円板、この第１円
板に連設され励磁装置の内周側に同心軸上にかつ
円周方向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
に環状の空隙を隔てて配設され、内周側が上記回
転軸に離間して嵌挿されフランジに取付けられた
第２の連結主体、第１の連結主体と第２の連結主
体との間の環状の空隙に充填され励磁装置により
磁化されて各連結主体間にトルクを伝達する磁性
粒子、第１の連結主体の第１円板の反対側に取付
けられ第１円板との間に第２の連結主体が介在す
る第２円板、第１の連結主体の各穴に受熱部が挿
着され放熱部が第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ヒ
ートパイプ、これらヒートパイプの放熱部に装着
され、各ヒートパイプの放熱部を一体支持する環
状冷却フイン、励磁装置のフランジ取付側の反対
側に取付けられヒートパイプの放熱部を覆い、環
状冷却フインの内周側からヒートパイプの放熱部
を経て環状冷却フインの外周側へ通じる冷却風路
を構成するカバー体を備えたので、本願発明によ
る磁性粒子式電磁連結装置は、 (a) 冷却フイン間の空気が粘性によつて環状の冷
却フインのは回転に伴つて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
の焼付きを防止できる。

(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
昇により環状に空隙が拡大することがなく、伝
達トルクが温度上昇により低下することがな
い。

(g) 第１の連結主体を冷却するための給排水設備
を設けることを要せず、メンテナンスフリーで
高い信頼性が得られる。

(h) フランジの開口を貫通する回転軸は励磁装置
のフランジと反対側にある第１円板と連結され
るためこれを支持する軸受の間隔が大きくと
れ、回転部が安定する。

(i) フランジに励磁装置と第２の連結主体が取り
付けられるため、静止部分の主体的構造物が小
数の部品で構成できかつ精度を維持することが
容易である。

(j) ヒートパイプの放熱部を覆うカバー体は空気
の流れを整えるものであつて、連結機能を実現
する主体的構造物ではないため、簡単な構造で
よくかつ安価に製作できる。

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、５は励磁装置、１６はフランジ、
１７は回転軸、１９は第１円板、２０は第１の連
結主体、２１は第２の連結主体、２２は磁性粒
子、２３は第２円板、２６はヒートパイプ、２７
は環状冷却フイン、２８はカバー体、１９は冷却
フアンである。尚、図中同一符号は同一または相
当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ステータ内に励磁コイルを装着してなる励磁
   装置、 この励磁装置の一方側に取付けられ中央部に開
   口を有するフランジ、 一端側が上記のフランジの開口を貫通して上記
   励磁装置側に延在し他端側が上記フランジ外方に
   延在し、軸受を介して支承される回転軸、 この回転軸の一端側に取付けられ外周側が上記
   励磁装置の上記フランジ取付の反対側内周部近傍
   に延在する第１円板、 この第１円板に連設され上記励磁装置の内周側
   に同心軸上にかつ円周方向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
   の空隙を隔てて配設され、内周側が上記回転軸に
   離間して嵌挿され上記フランジに取付けられた第
   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
   環状の空隙に充填され上記励磁装置により磁化さ
   れて上記各連結主体間にトルクを伝達する磁性粒
   子、 上記第１の連結主体の上記第１円板とは反対側
   に取付けられ上記第１円板との間に上記第２の連
   結主体が介在する第２円板、 上記第１の連結主体の各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ヒ
   ートパイプ、 これらヒートパイプの放熱部に装着され、各ヒ
   ートパイプの放熱部を一体支持する環状冷却フイ
   ン、 上記励磁装置の上記フランジの反対側に取付け
   られ上記ヒートパイプの放熱部を覆い、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
   却風路を構成するカバー体を備えたことを特徴と
   する磁性粒子式電磁連結装置。