JP2006336745A

JP2006336745A - 電磁クラッチ／ブレーキ

Info

Publication number: JP2006336745A
Application number: JP2005161812A
Authority: JP
Inventors: Chieko Yagata; 智江子矢形
Original assignee: Shinko Electric Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Co Ltd
Priority date: 2005-06-01
Filing date: 2005-06-01
Publication date: 2006-12-14

Abstract

【課題】大幅に消費電力量を削減し、適用できる用途範囲を拡大した電磁クラッチ／ブレーキを提供する。
【解決手段】励磁コイル２２とヨーク２４とを具備し、フランジ３０にボルト等により、軸方向に摺動可能に取り付けられたシェル２０と、このシェル２０とフランジ３０間にスプリング５０を取り付け、アーマチュア４０の係合、離隔により、トルクを生成、消滅させるようにした電磁クラッチ／ブレーキ１０において、ヨーク２４のフランジ３０に対向する面に、所定の磁場強度を有する永久磁石６０を取り付け、励磁コイル２２への励磁電流による磁束と永久磁石６０との合成磁束Ｆ１により、シェル２０とアーマチュア４０との係合、離隔を操作するように構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁クラッチ／ブレーキに係り、特に、消費電力を大幅に削減した電磁クラッチ／ブレーキの改良に関する。

先ず、従来の電磁クラッチ／ブレーキについて、図６を用いて説明する。
図６は、特許文献１に開示された、従来の電磁クラッチの一例を示す一部裁断断面図である。

図６に示すように、従来の電磁クラッチ１００の一例として、励磁コイル１１２と断面コ字状のヨーク１１４とを具備した環状シェル１１０、円板型プレート１２０、板バネ１３０、スプライン結合部１４０、及び、クラッチコイルスプリング１５０を主要構成として備えているものが図示されている。
また、同図において、８０は入力軸、９０は、出力軸である。

以上の構成において、従来の電磁クラッチ１００では、励磁コイル１１２に通電されると、図６に示すように、アーマチュアである環状シェル１１０と、円板形プレート１２０とに流れる磁束Ｆの磁束回路が形成され、環状シェル１１０は、板バネ１３０の復元力に抗して、スプライン結合部１４０が摺動して、円板形プレート１２０に吸引される。

このとき、クラッチコイルスプリング１５０は縮径して、入力軸８０と出力軸９０は一体に連結され、入力伝達機構の回転は出力軸９０に伝達される。

一方、励磁コイル１１２への通電が解除されると、磁束回路は消滅し、板バネ１３０の復元力により円板形プレート１２０との係合が解除され、回転は伝達されなくなる。

また、特許文献２の構成の従来の無励磁作動形電磁ブレーキについて、図７を用いて説明する。
図７は、従来の電磁ブレーキ２００を説明する縦断側面図で、特許文献２の図４に相当する。
同図において、２０１はスプラインハブ、２０２は軸用止め輪、２０３はデテントリング、２０４は復帰用ばねとなるばねプレ−ト、２０５はア−マチュアリング、２０６はア−マチュア、２０７はフェ−シングである。

２０８はコイル、２０９はこのコイル２０８への給電用のリ−ド線、２１０はフランジ、２１１は取り付けボルト、２１２はインナポ−ル２１２ａ、アウタ−ポ−ル２１２ｂから成るマグネットアッセンブリ、２１３は永久磁石である。

通常の状態（無通電時）では、図７に破線で示すように、ア−マチュア２０６とインナ−ポ−ル２１２ａ及びアウタポ−ル２１２ｂに永久磁石２１３による磁束が形成され、ア−マチュア２０６がマグネットアッセンブリ２１２のフェ−シング２０７に吸着して、回転部が制動または保持される。

この状態において、コイル２０８に通電すると、このコイル２０８の通電に伴い発生する磁束が実線で示すように生じ、上記永久磁石２１３による磁束を打消す。
なお、この場合の磁気吸引力は変化し、相殺点が磁気中心軸となる所定のコイル電圧となるため、この一点でブレ−キの解放を行うのは困難のため、ばねプレ−ト２０４のばね力で加勢しブレ−キの解放を行うようにしている。

具体的には、コイル２０８の印加電圧が磁気中心軸となる所定のコイル電圧以上に達し、この電圧による磁束が所定値以上になると永久磁石２１３による磁束がコイルによる逆方向磁束により相殺され、ア−マチュア２０６及びマグネットアッセンブリ２１２間の磁気吸引力が消滅し、ばねプレ−ト２０４のばね力によりア−マチュア２０６が解放される。

特許文献２の考案は、ブレーキの安定範囲を増大させ、ブレーキ制動（保持）時のトルクの安定化を図るようにした無励磁作動形電磁ブレーキ２００で、永久磁石２１３と並列に電磁石部を構成する磁極体と励磁コイル２０８を配置し、この電磁石部の磁極体と空隙を隔ててアーマチュア２０６と、このアーマチュア２０６を軸方向に復帰させる復帰用のばね２０４とを備えたこの無励磁作動形電磁ブレーキ２００において、励磁コイル２０８による磁束の磁気回路を構成するインナポール２１２ａとアウタポール２１２ｂの内、磁気空隙部を隔ててアウタポール２１２ｂと対向する部分に所定の切り欠き部を形成するように構成している（特許文献２図１参照）。

特開平９−３２８６８実開平５−１０８３３

ところで、従来の電磁クラッチ／ブレーキでは、板バネの復元力に抗して、環状シェルと円板形プレートとを係合させるためは、或いは、永久磁石の磁束を打ち消してブレーキの解放を行うためには、この力を上回る磁力を生成できる電流を、励磁コイルに通電し続けなければならず、消費電力が過大になって、ランニングコストが増大する問題があった。

また、消費電力が過大なために、それを供給できる電源が必要となり、適用できる用途が限定されるという問題も備えていた。

本発明は、上記従来の問題点を解決し、大幅に消費電力量を削減し、適用できる用途範囲を拡大した電磁クラッチ／ブレーキを提供することを目的とする。

本発明の電磁クラッチ／ブレーキは、請求項１に記載のものでは、励磁コイルとヨークとを具備し、フランジにボルト等により、軸方向に摺動可能に取り付けられたシェルと、このシェルと前記フランジ間にスプリングを取り付け、アーマチュアの係合、離隔により、トルクを生成、消滅させるようにした電磁クラッチ／ブレーキにおいて、前記ヨークの前記フランジに対向する面に、所定の磁場強度を有する永久磁石を取り付け、前記励磁コイルへの励磁電流による磁束と前記永久磁石との合成磁束により、前記シェルと前記アーマチュアとの係合、離隔を操作するように構成した。

本発明の電磁クラッチ／ブレーキは、上述のように構成したために、以下のような優れた効果を有する。
（１）請求項１に記載したように構成すると、シェルとアーマチュアの接触、離隔を制御する場合だけ、励磁コイルに通電するだけでよいので、消費電力を大幅に削減できる。
（２）また、大容量の電源が不要になるので、適用範囲が拡大した電磁クラッチ／ブレーキとすることが可能になる。

本発明の電磁クラッチ／ブレーキにおいて、クラッチの場合の一実施の形態を図１乃至図５を用いて説明する。
図１は、本発明の電磁クラッチの要部構成を示す一部裁断断面図である。
図２乃至図５は、本発明の電磁クラッチの基本動作を説明するための一部裁断断面図である。

先ず、本発明の電磁クラッチ１０の要部構成について、図１を用いて説明する。
なお、本発明の電磁クラッチ１０の他の構成については、従来のもの同様なので、図１乃至図５には、その要部のみを示すものとする。

図１に示すように、本発明の電磁クラッチ１０は、励磁コイル２２とヨーク２４を具備したシェル２０、フランジ３０、リリースバネ４２に取り付けられたアーマチュア４０を備え、フランジ３０とシェル２０とは、スプリング５０により、シェル２０が軸方向に摺動可能となるように構成されている。

また、本発明の電磁クラッチ１０は、シェル２０のヨーク２４のフランジ３０に対向する背面に、所定強度の永久磁石６０を取り付けた点に、その構成上の特徴を有している。

以上の構成において、本発明の電磁クラッチ１０の基本動作を、図１乃至図５を用いて説明する。
先ず、励磁コイル２２に電流を流さない状態では、永久磁石６０の磁束Ｆ１が、図１に示すように流れ、アーマチュア４０が、板バネ４２の釈放力に抗して、シェル２０に吸引される。

この状態で、励磁コイル２２に電流を流すと、ヨーク２４全体の磁束密度が高くなり、シェル２０背面が磁気飽和して、図２に示すような漏洩磁束Ｆ２が発生し、その結果、フランジ３０も、スプリング５０の付勢力に抗して、シェル２０に吸引される。

フランジ３０が吸引されると、図３に示すように、磁束Ｆ３が短いバイパス回路を流れるようになるため、ヨーク２４からアーマチュア４０に流れる磁束Ｆ１は減少する。

その結果、リリースバネ４２による釈放力の方が、シェル２０の吸引力より大きくなり、アーマチュア４０は、図４に示すように、シェル２０から離れる。
この状態で、再び、励磁コイル２２に電流を通電すると、図５に示すような磁束Ｆ４が流れ、フランジ３０に流れる磁束が打ち消されて、フランジ３０がシェル２０から離れる。

フランジ３０が、シェル２０から離れると、励磁コイル２２による磁束と、永久磁石による磁束が同方向になり、アーマチュア４０がシェル２０に吸引される。

従って、本発明の電磁クラッチ１０では、アーマチュア４０をシェル２０から離隔する時、及び、吸引させる時だけ、励磁コイル２２に通電するだけなので、従来のものよりも大幅に通電時間を削減でき、消費電力を少なくすることができる。
また、消費電力が少なくできる結果、適用用途を拡大することができる。

なお、本発明では、永久磁石６０の磁場強度は、リリースバネ４２や、スプリング５０の付勢力に抗する程度の所定強度が必要である。

上記実施の形態では、電磁クラッチの例で説明したが、これを、電磁ブレーキに適用したとしても、基本構成、動作原理は同様であり、本発明の範囲に含まれるのは勿論のことである。

本発明の電磁クラッチの要部構成を示す一部裁断断面図である。本発明の電磁クラッチの基本動作を説明するための一部裁断断面図である。本発明の電磁クラッチの基本動作を説明するための一部裁断断面図である。本発明の電磁クラッチの基本動作を説明するための一部裁断断面図である。本発明の電磁クラッチの基本動作を説明するための一部裁断断面図である。従来の電磁クラッチの一例を示す一部裁断断面図である。従来の電磁ブレーキの一例を示す一部裁断断面図である。

符号の説明

１０：電磁クラッチ／ブレーキ
２０：シェル
２２：励磁コイル
２４：ヨーク
３０：フランジ
４０：アーマチュア
５０：スプリング
６０：永久磁石
Ｆ１〜Ｆ４：合成磁束

Claims

励磁コイルとヨークとを具備し、フランジにボルト等により、軸方向に摺動可能に取り付けられたシェルと、このシェルと前記フランジ間にスプリングを取り付け、アーマチュアの係合、離隔により、トルクを生成、消滅させるようにした電磁クラッチ／ブレーキにおいて、
前記ヨークの前記フランジに対向する面に、所定の磁場強度を有する永久磁石を取り付け、前記励磁コイルへの励磁電流による磁束と前記永久磁石との合成磁束により、前記シェルと前記アーマチュアの係合、離隔を操作するようにしたことを特徴とする電磁クラッチ／ブレーキ。