JPH063232B2 - 磁性粒子式電磁連結装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、駆動体から磁性粒子を介し被駆動体に駆動
力を伝達する磁性粒子式電磁連結装置に関し、特に無励
磁時における連結力発生及び励磁時における連結力低下
を防止する改良にかかわる。

〔従来の技術〕

従来のこの種の電磁連結装置は、第９図に断面図で示す
ようになっていた。図において、１は磁性材からなる固
定枠で、内部に励磁コイル２を収容しており、固定部
（図示は略す）に取付けるためのフラジ1aが設けられて
いる。３はこの固定枠の内周部に一対の軸受７を介し支
持された駆動体で、軸方向に間隔をあけて配置された磁
性材からなる両側一対の円筒状の駆動部材４，５と、こ
れら両駆動部材を一体的に結合した非磁性の結合環６と
から構成されており、外円周面が固定子１の内円周面に
エアギャップｇを介し対向している。８は駆動体３の内
周部に一対の軸受11を介しし支持された被動軸、９はこ
の被動軸に固着された被駆動体で、磁性材の円板体から
なっており、両側面9a，9bが、駆動部材４，５の内端面
4a，5aと軸方向にそれぞれ小さいエアギャップｇ_１，ｇ
_２を介し対向している。エアギャップｇ_１，ｇ_２部には
磁性粒子10が充てんされている。12は駆動体３の内周部
に固着され被動軸８の外周面に接触し、磁性粒子10の散
出を防止するシール部材、13は被動軸８にはめられ各軸
受11を軸方向に止める一対の止め輪、14は駆動部材５に
はめられ一方の軸受７を軸方向に止める止め輪である。

上記従来の装置の動作は、次のようになる。駆動源（図
示は略す）に結合された駆動体３が回転しているとき、
励磁コイル２に励磁電流を流すと、第９図に点線で示す
ように、磁束Φが発生し、エアギャップｇ_１，ｇ_２部の
磁性粒子10が磁化し軸方向に鎖状に結合し、被駆動体９
は駆動体３に一体に又は滑りながら回転され、被動軸８
を共に回転させる。

こうして、励磁電流を制御することにより、トルク制御
ができ、許容温度上昇内において、連続滑り状態で使用
することができるという、すぐれた長所をもっている。

第１０図は無励磁で駆動体３を高速回転させている状態
を示す。高速回転による遠心力で磁性粒子10は両端面4
a，5a間の空所部の外周部へ片寄ってしまう。

この高速回転のとき、励磁を始めると、第１１図に示す
ように、磁束Φにより磁性粒子10の一部はエアギャップ
ｇ_１，ｇ_２部で軸方向に結合するが、空所部の外周部の
磁性粒子10は、ここを通る磁束により軸方向に結合し、
被駆動体９へのトルク伝達に寄与しない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような従来の電磁連結装置では、高速回転で無励
磁状態が長く続くと、両端面4a，5a間の空所部の外周部
へ片寄ってしまった磁性粒子10群が固化状態となり、無
励磁にもかかわらず、被駆動体９と駆動体３間に連結力
が生じ、トルク伝達がなされてしまうという問題点があ
った。

また、駆動体３の高速回転を続けているとき、励磁を開
始すると、両端面4a，5a間の空所部の外周部の磁性粒子
10が直接連結し、トルク伝達に寄与しない府分が生じ、
エアギャップｇ_１，ｇ_２部を連結する磁性粒子10が減少
し、伝達トルクが低下するという問題点があった。

これに対処し、磁性粒子10の量を増加すると、連結力を
増すことができるが、無励磁における連結力の発生が、
比較的低速回転から生じる不具合ができ、また、増加し
た磁性粒子10がシール部材12に接触することが多くな
り，シール部材の寿命が短くなるという問題点が生じ
る。

この発明は、このような問題点を解決するためになされ
たもので、高速回転における無励磁時の連結力の発生を
防止し、かつ、励磁時の連結力の低下をきたすことをな
くし、また、励磁遮断時の連結力の切れをよくした磁性
粒子式電磁連結装置を得ることを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明にかかる電磁連結装置は、駆動体の両駆動部材
の軸方向に対向する両内端面の外周部に、それぞれ環状
切欠き部を設け、磁性粒子の逃し込み部を形成し、か
つ、環状切欠き部の底面部を内端面側が小径になる傾斜
状面に形成したものである。

〔作用〕

この発明においては、無励磁時の駆動体の高速回転にお
いて遠心力が生じた磁性粒子は、駆動体の両駆動部材の
両環状切欠き部間により形成れさた逃し込み部に収容さ
れ、連結力を生じることなく被駆動体の停止が維持され
る。また、駆動体が高速回転状態で励磁を始めると、駆
動体の逃し込み部に収容されている磁性粒子は、被駆動
体の両側のエアギャップ部に磁気吸引により円滑に引込
まれ、連結力の立上りが早くなる。

〔実施例〕

第１図はこの発明による磁性粒子式電磁連結装置の断面
図であり、１，２，６〜14，1a，9a，9bは上記従来装置
と同一のものである。20は駆動体で、軸方向に間隔をあ
けて配置され、磁性材からなる両側一対の円筒状の駆動
部材21，22と、これら両駆動部材を一体的に結合した非
磁性の結合環６とから構成されている。両駆動部材21，
22の対向する内端面21a，22a間に被駆動体９が小さいエ
アギャップｇ_１，ｇ_２を介し配置されている。駆動部材
21，22の内端面21a,22aの外周部には、軸方向及び半径
方向に広げられた環状切込み部21b，22bが形成されてい
る。

上記駆動部材21，22の環状切込み部21b，22b部を第２図
に拡大図で示す。この第２図は、駆動体20が高速回転で
無励磁状態を示している。切込み部21b，22bの底面部
は、内端面21a，22a側を小径（外径Ａ）にした傾斜面21
c，22cに形成されている。両切欠き部21b，22bと結合環
６内円周部とによる空所により幅ｃの広い逃し込み部23
をなしており、駆動体20の高速回転無励時の遠心作用に
よる磁性粒子10を収容する。駆動部材21，22の内端面の
外円周部（外径Ａ）と傾斜面21c，22cとの角部は円弧面
による面とり部21d，22dにより丸められてあり、逃し込
み部23に収容状態の磁性粒子の、励磁によるエアギャッ
プｇ_１，ｇ_２への磁気吸引移動を円滑にしている。この
面とり部21d，22dは、円弧面の外、角部を落とす傾斜面
によってもよい。

内端面21a，22aの外径Ａは、被駆動体９の外径Ｂより小
さくし、磁性粒子10の逃し込み部23からエアギャップｇ
_１，ｇ_２への移動が容易になるようにしている。

次に、上記一実施例の装置の動作を説明する。なお、励
磁による連結作用は上記従来装置と同様であり、従来の
問題点となっていた高速回転時の作用を説明する。

駆動源により駆動体20が高速回転され無励磁であると、
第２図の状態になる。磁性粒子10は遠心力により放射状
に移動し、十分大きい空所の逃し込み部23に分布し収容
される。高速回転が長時間続いても、逃し込み部23の大
きい収容容積により、磁性粒子10群は固化状態になるこ
とがない。こうして、従来のような、機械的損失を超え
た連結力が生じることがない。この逃し込み部23には、
エアギャップｇ_１，ｇ_２部に全面分布するに十分な量の
磁性粒子10が収容される。

このような高速回転の状態で、励磁すると、逃し込み部
23は軸方向の幅Ｃが十分広く、磁気抵抗が大きくてここ
を通る磁束が少いので、この空所での磁性粒子10は連結
しなく、十分な量の磁性粒子10を収容していていても支
障はない。

こうして、第３図に示すように、励磁により磁束が多く
通っているエアギャップｇ_１，ｇ_２に、磁性粒子10が磁
気吸引で移動されるが、切込み部21b，22bは内端面21
a，22aへ向けて傾斜面21c，22cが形成され、さらに、角
部が面とり部21d，22dで円滑にされており、かつ、被駆
動体９の外径より、内端面21a，22aの外周部（面とり
部）外径が小さいので、逃し込み部23からの磁性粒子10
が整流作用を受けることになって、エアギャップｇ_１，
ｇ_２へ極めて円滑に吸引流入される。

こうして、第４図に示すように、磁性粒子10は被駆動体
９の両側のエアギャップｇ_１，ｇ_２に全面的に分布され
完全な連結状態になり、トルク伝達をする。これによ
り、高速回転状態においても伝達トルクが低下すること
がない。

なお、駆動部材21，22の環状切欠き部21b，22bが単に矩
形状に形成され、傾斜面21c，22cや面とり部21d，22dが
設けられてない場合、あるいは、傾斜面や面とり部が設
けられているが、被駆動体９の外径より、内端面21a，2
2aの外周部（面とり部）外径が大きい場合は、幅の広い
逃し込み部23により磁性粒子10群は遠心力による固化状
態になることはないが、非常な高速回転の場合、励磁さ
れても磁性粒子10が大きい流入抵抗のためエアギャップ
ｇ_１，ｇ_２部へ入りきらず、所定の連結力が得られない
不具合がある。

上記第９図に示す従来装置の場合と、環状切欠き部とし
て、単なる矩形状切欠き部で傾斜面を設けない場合と、
この発明の一実施例の装置との伝達トルク測定結果を、
次表に示す。なお、駆動体が200rpmの場合の伝達トルク
を100とした割合を示す。

第５図はこの考案の第２の実施例による駆動体の駆動部
材の逃し込み部の拡大断面図で、高速回転無励磁状態を
示す。駆動体20の双方の駆動部材31，32の内端面31a，3
2aの外周部には軸方向及び半径方向に切込んだ環状切欠
き部31b，32bが設けられ、奥面から内端面31a，32aにか
けた底面部を、傾斜状面として円弧面31c，32cに形成し
てなだらかに連結させている。両切欠き部31b，32b間に
形成された逃し込み部23に、磁性粒子10が遠心力により
移動し収容されている。

この状態から励磁すると、第６図に示すように、磁性粒
子10は円滑にエアギャップｇ_１，ｇ_２部に磁気吸引流入
され連結状態となる。

第７図(a)，(b)はこの発明の第３の実施例を示し、駆動
体20の一方に駆動部材41には、内端面41aの外周部に、
円周方向に複数箇所に断続した環状切欠き部４１ｂが設
けられ、底面部には内端面41a側を小径にした傾斜面41c
が形成され、角部には円弧面の面とり部41dが設けられ
ている。なお、対向する他方の駆動部材（図示は略す）
にも、同様の切欠き部を設ける。

第８図はこの発明の第４の実施例を示す。駆動体20の駆
動部材51，52には、内端面51a，52aの外周部に、内端面
51a，52a側を小径とした急な傾斜面51c，52cを形成した
環状切欠き部51b，52bが設けられ、双方間で逃し込み部
23をなしている。傾斜面51c，52cは傾斜が急であり、内
端面51a，52aとの角部は大きい鈍角であるので、面とり
を要しない。しかし、この角部を、さらに面とりしても
よい。

なお、上記実施例では固定枠１を設け励磁コイル２を内
蔵したが、被駆動体を厚肉とし励磁コイルを内蔵するよ
うにしてもよい。この場合は、被駆動軸側にスリップリ
ングを設けて給電するようにする。また、この場合は、
駆動体の双方の駆動部材を外周部で双方を結合して外周
側の磁路とし、固定枠を省くこともできる。

また，双方の駆動部材を半径方向に厚くし、双方間に励
磁コイルを収容し、固定枠を省いてもよい。この場合は
駆動部材にスリップリングを設ける。

さらに、被駆動体９は伝達軸８と別個のものにしたが、
一体のものにして被駆動体としてもよく、被駆動体の構
成形状は上記実施例の外、必要により変形したものであ
ってもよい。

なおまた、上記実施例では、駆動体20は一対の駆動部材
21、22により構成した場合を示したが、複数対の駆動部
材により構成した場合にも適用できるものである。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、駆動体の両駆動部材
の軸方向に対向する両内端面の外周部に、それぞれ軸方
向及び半径方向に切欠いだ環状切欠き部を設け、これら
双方間に磁性粒子の逃し込み部を形成し、かつ、切欠き
部底面部を内端面側を小径にした傾斜状面に形成し、さ
らに、被駆動体の外径より上記内端面の外周部の外径を
小さくしたので、高速回転で無励磁時の場合、連結力を
生じることがなく、高速回転で励磁時には低速回転時と
同様に所定の連結力が得られる。

また、高速回転で励磁状態から励磁を遮断すると、磁性
粒子は逃し込み部へ急速に収容され連結力の切れが良好
になる。

さらに、磁性流子が逃し込み部からエアギャップ部へ磁
気吸引流入する際、抵抗が少なく円滑に移動され、磁性
粒子が圧迫により破損することが極めて少なくなり、寿
命が延長されるなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による磁性粒子式電磁連結装置の縦断
面図、第２図ないし第４図は第１図の両駆動部材の対向
内端面部環状切欠き部の高速回転での無励磁から励磁状
態を動作順に示す拡大断面図、第５図及び第６図はこの
発明の第２実施例を動作順に示す両駆動部材の対向内端
面部環状切欠き部の拡大断面図、第７図及び第８図はこ
の発明の第３の実施例を示す一方の駆動部材の内端面部
環状切欠き部の断面図及び正面図、第８図はこの発明の
第４の実施例を示す両駆動部材の対向内端面部の環状切
欠き部の拡大断面図、第９図は従来の電磁連結装置の縦
断面図、第１０図及び第１１図は第９図の両駆動部材の
対向内端面部の高速回転での無励磁及び励磁状態を示す
拡大断面図である。 ２…励磁コイル、９…被駆動体、9a，9b…側面、10…磁
性粒子、20…駆動体、21，22，31，32，41，51，52…駆
動部材、21a，22a，31a，32a，41a，51a，52a…内端
面、21b，22b，31b，32b，41b，51b，52b…環状切欠き
部、21c，22c，41c，51c，52c…傾斜面、21d，22d，41d
…面とり部、23…逃し込み部、31c，32c…円弧状傾斜
面、ｇ_１，ｇ_２…エアギャップ なお、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】双方の内端面を軸方向に間隔をあけ対向さ
   せて結合した少なくとも一対の駆動部材により構成され
   た駆動体と、円板体を有し、上記駆動体の双方の駆動部
   材の内端面間にそれぞれ軸方向のエアギャップをあけ、
   かつ、外円周側に空所をあけ配置された被駆動体と、上
   記双方のエアギャップ部に充てんされる磁性粒子と、通
   電されて磁束を発生し、上記駆動部材から上記両エアギ
   ャップを介し上記駆動体を経る磁路に通し、上記磁性粒
   子を磁化するための励磁コイルとを備えた電磁連結装置
   において、上記双方の駆動部材の対向する各内端面の外
   周部にそれぞれ環状切欠き部を形成し、この環状切欠き
   部の底面部を内端面側が小形になる傾斜状面に形成し、
   かつ、この傾斜状面と上記内端面との角部の外径を上記
   被駆動体の外径より小さくしたことを特徴とする磁性粒
   子式電磁連結装置。
2. 【請求項２】環状切欠き部の傾斜状面は、傾斜面に形成
   され、この傾斜面と内端面との角部を面とりした特許請
   求の範囲第１項記載の磁性粒子式電磁連結装置。
3. 【請求項３】環状切欠き部の傾斜状面は、円弧面により
   形成された特許請求の範囲第１項記載の磁性粒子式電磁
   連結装置。
4. 【請求項４】環状切欠き部の傾斜状面は、内端面への急
   な傾斜面により形成された特許請求の範囲第１項記載の
   磁性粒子式電磁連結装置。
5. 【請求項５】環状切欠き部は、円周方向に断続して形成
   された特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに
   記載の磁性粒子式電磁連結装置。