JP2010112442A - Electromagnetic clutch for compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧縮機用電磁クラッチに関し、とくに、使用される条件に対応させて省電力化を達成可能な圧縮機用電磁クラッチに関する。 The present invention relates to an electromagnetic clutch for a compressor, and more particularly, to an electromagnetic clutch for a compressor that can achieve power saving in accordance with the conditions used.
圧縮機用電磁クラッチは、動力源側から圧縮機駆動軸側への動力の伝達を制御するために、通常、圧縮機の動力入力側に組み込まれる。このような圧縮機用電磁クラッチとして、従来から、動力源側へと連結されるロータと、圧縮機駆動軸側へと連結されるアーマチュアと、電磁コイルとを備え、電磁コイルによって発生された該磁力によりアーマチュアとロータを圧着させて、とくにアーマチュア側摩擦板とロータ側摩擦板を圧着させて、動力源側からロータに伝達されてきた動力をアーマチュアを介して圧縮機駆動軸へと伝達させるようにした電磁クラッチがよく知られている。また、圧縮機が可変容量圧縮機である場合、電磁クラッチの電磁コイルに与える電力を一定の値ではなく、圧縮機トルクの変化に応じて、必要とされるクラッチ電力の値を算出し制御することにより、省電力化をはかるようにした制御装置も知られている（例えば、特許文献１）。 The compressor electromagnetic clutch is usually incorporated on the power input side of the compressor in order to control transmission of power from the power source side to the compressor drive shaft side. As such an electromagnetic clutch for a compressor, conventionally, a rotor connected to the power source side, an armature connected to the compressor drive shaft side, and an electromagnetic coil are provided, and the electromagnetic clutch is generated by the electromagnetic coil. The armature and the rotor are pressure-bonded by magnetic force, especially the armature-side friction plate and the rotor-side friction plate are pressure-bonded, and the power transmitted from the power source side to the rotor is transmitted to the compressor drive shaft via the armature. The electromagnetic clutch is well known. Further, when the compressor is a variable capacity compressor, the electric power applied to the electromagnetic coil of the electromagnetic clutch is not a constant value, but the required clutch electric power value is calculated and controlled according to the change in the compressor torque. Thus, there is also known a control device that saves power (for example, Patent Document 1).
これら従来技術における圧縮機用電磁クラッチは、いずれも、電磁コイルに電力を与えることにより磁力を発生させ、その磁力を用いてアーマチュアとロータを圧着させ、それによって動力伝達を行い、動力遮断時には、電磁コイルの励磁を停止するものである。したがって、この種の電磁クラッチにおいて省電力化をはかるためには、電磁コイルの励磁時にコイルに与える電力を節減することが前提となる。
例えば我が国においては、とくに、冷凍回路に使用される冷媒圧縮用の圧縮機、例えば、車両用空調装置の冷凍回路に組み込まれる冷媒圧縮用の圧縮機が運転される期間は、年間を通じて、非運転期間の約３倍であり、非運転期間に比べてはるかに長い期間である。したがって、このように長い期間運転される圧縮機に対して、上記のように圧縮機用電磁クラッチの消費電力の低減をはかることは、省電力化（省エネルギー化）にとって有効である。 For example, in Japan, the refrigerant compression compressor used in the refrigeration circuit, for example, the refrigerant compression compressor incorporated in the refrigeration circuit of the vehicle air conditioner is operated throughout the year. It is about three times the period, which is a much longer period than the non-operation period. Therefore, to reduce the power consumption of the compressor electromagnetic clutch as described above is effective for power saving (energy saving) for the compressor operated for such a long period of time.
しかし一方で、圧縮機の非運転期間においては、圧縮機用電磁クラッチに通電することは不要であるから、上記のような圧縮機運転中における電磁クラッチの省電力化のための技術は意味を持たない。 However, on the other hand, it is not necessary to energize the electromagnetic clutch for the compressor during the non-operation period of the compressor. Therefore, the technology for power saving of the electromagnetic clutch during the operation of the compressor as described above makes sense. do not have.
そこで本発明の課題は、上記のような圧縮機の運転期間が圧縮機の非運転期間よりもはるかに長いという事実に鑑み、電磁クラッチを介した動力伝達方式についての従来の一般的な技術に関する発想を逆転し、圧縮機運転時には電磁クラッチへは非通電として単に機械的にかつ自動的に所望の動力を伝達できるようにし、圧縮機停止時には電磁クラッチに通電して動力遮断状態を維持できるようにして、電磁クラッチに要する電力の大幅な節減を可能とした圧縮機用電磁クラッチを提供することにある。 Therefore, in view of the fact that the operation period of the compressor as described above is much longer than the non-operation period of the compressor, an object of the present invention relates to a conventional general technique for a power transmission system via an electromagnetic clutch. The idea is reversed, so that when the compressor is in operation, the electromagnetic clutch is de-energized so that the desired power can be transmitted mechanically and automatically, and when the compressor is stopped, the electromagnetic clutch is energized so that the power cutoff state can be maintained. Another object of the present invention is to provide an electromagnetic clutch for a compressor that can greatly reduce the electric power required for the electromagnetic clutch.
上記課題を解決するために、本発明に係る圧縮機用電磁クラッチは、動力源側へと連結されるロータと、圧縮機駆動軸側へと連結され、前記ロータ側との当接により動力源側からの動力を圧縮機駆動軸側へと伝達可能なアーマチュアと、励磁制御を介して前記ロータ側と前記アーマチュア側との相対位置を互いに当接させる方向と離反させる方向とに作動制御可能な電磁コイルとを備えた圧縮機用電磁クラッチにおいて、前記ロータ側の前記アーマチュア側への当接部を該アーマチュア側に向けて常時所定の付勢力をもって付勢する付勢手段を設け、前記電磁コイルの励磁時における作動方向を前記ロータ側の前記アーマチュア側への当接部を該アーマチュア側から離反させる方向に設定するとともに、該離反させる方向の前記電磁コイルの励磁による作動力を前記付勢手段による前記所定の付勢力よりも大きく設定したことを特徴とするものからなる。 In order to solve the above-mentioned problems, an electromagnetic clutch for a compressor according to the present invention is connected to a rotor connected to the power source side and a compressor drive shaft side, and comes into contact with the rotor side. The armature that can transmit power from the compressor side to the compressor drive shaft side, and the operation control in the direction in which the relative positions of the rotor side and the armature side are brought into contact with each other and the directions in which they are separated from each other through excitation control An electromagnetic clutch for a compressor comprising an electromagnetic coil, wherein the electromagnetic coil is provided with a biasing means for constantly biasing a contact portion of the rotor side to the armature side toward the armature side with a predetermined biasing force. Is set to a direction in which the abutting portion of the rotor side to the armature side is separated from the armature side, and the electromagnetic coil of the direction to be separated is set. Consisting of those wherein the actuating force by magnetic set larger than the predetermined force of the force of the biasing means.
このような圧縮機用電磁クラッチにおいては、圧縮機運転ために圧縮機駆動軸側へ動力を伝達する場合には、電磁コイルへは非通電とされコイルの励磁による作動力は発生されない。機械的な付勢手段により、ロータ側のアーマチュア側への当接部がアーマチュア側に向けて付勢され、アーマチュア側に当接されて、電磁コイルの励磁なしに所定の動力伝達が行われる。したがって、このときには電磁コイル用の電力は一切不要である。一方、圧縮機停止状態を保つために圧縮機駆動軸側への動力伝達を遮断する場合には、電磁コイルに通電されてコイルが励磁され、上記付勢手段による付勢力よりも大きな作動力が発揮されて、ロータ側のアーマチュア側への当接部がアーマチュア側から離反され、その離反状態に維持される。したがって、このときには電磁コイル用の電力が必要となるが、前述の如く、一般に年間を通じて圧縮機の運転期間は圧縮機の非運転期間よりもはるかに長い、換言すれば、圧縮機の非運転期間は圧縮機の運転期間よりもはるかに短いので、上記のように圧縮機の運転期間中は電磁コイルへの通電を不要とし、圧縮機の停止期間中のみ電磁コイルへの通電を必要とする、従来一般技術とは完全に逆の通電切り換えとすることにより、年間を通じてみると、結果的に極めて大幅な電磁コイルへの通電電力の低減が可能になる。 In such a compressor electromagnetic clutch, when power is transmitted to the compressor drive shaft side for compressor operation, the electromagnetic coil is de-energized and no operating force is generated by the excitation of the coil. The abutting portion of the rotor side on the armature side is urged toward the armature side by the mechanical urging means, and is abutted on the armature side so that predetermined power transmission is performed without exciting the electromagnetic coil. Therefore, at this time, no electric power for the electromagnetic coil is required. On the other hand, when power transmission to the compressor drive shaft side is interrupted in order to keep the compressor stopped, the electromagnetic coil is energized to excite the coil, and an operating force larger than the urging force by the urging means is applied. As a result, the contact portion of the rotor side to the armature side is separated from the armature side and maintained in the separated state. Therefore, at this time, electric power for the electromagnetic coil is required. As described above, generally, the operation period of the compressor is much longer than the non-operation period of the compressor throughout the year, in other words, the non-operation period of the compressor. Is much shorter than the operation period of the compressor, so that it is not necessary to energize the electromagnetic coil during the operation period of the compressor as described above, and energization to the electromagnetic coil is necessary only during the stop period of the compressor. By switching the energization completely opposite to the conventional general technique, the energization power to the electromagnetic coil can be significantly reduced as a result throughout the year.
上記本発明に係る圧縮機用電磁クラッチにおいては、ロータ側とアーマチュア側との当接、離反構造は、より具体的には、各種形態を採り得る。例えば、ロータ側のアーマチュア側との間に、摩擦面同士が互いに当接、離反可能な摩擦面部が複数形成されている構造を採用できる。後述の実施態様では、合計４箇所の摩擦面部で動力の伝達、遮断が行われるようになっている。このように複数の摩擦面部を形成しておくことで、実質的に摩擦面部の数に対応して、動力伝達性能を増幅でき、安定した動力伝達が可能になるとともに、小さな摩擦面面積であっても大きな動力の伝達が可能になる。 In the above-described electromagnetic clutch for a compressor according to the present invention, the contact and separation structure between the rotor side and the armature side can take various forms more specifically. For example, it is possible to employ a structure in which a plurality of friction surface portions that can be brought into contact with and separated from each other are formed between the armature side on the rotor side. In the embodiment described later, power is transmitted and shut off at a total of four friction surface portions. By forming a plurality of friction surface portions in this way, power transmission performance can be amplified substantially corresponding to the number of friction surface portions, stable power transmission can be achieved, and a small friction surface area can be achieved. However, large power can be transmitted.
また、より具体的な構造として、例えば後述の実施態様にも示すように、上記ロータが、上記アーマチュア側に当接される複数の可動部を有し、該複数の可動部の一つが、上記付勢手段による付勢力および上記電磁コイルの励磁による作動力が直接働くように構成されている構造とすることができる。すなわち、付勢手段による付勢力および電磁コイルの励磁による作動力は一つのロータ可動部に対して作用するように構成し、その一つのロータ可動部に対する付勢力および作動力が、必要な部位全部に対して作用するように構成しておけば、所望の動力伝達状態、動力遮断状態が上記一つのロータ可動部に対する電磁コイルの励磁による作動力の制御のみで制御されることになる。したがって、動力伝達状態、動力遮断状態の制御のための機構が簡素化できる。 Further, as a more specific structure, for example, as shown also in an embodiment described later, the rotor has a plurality of movable portions that are in contact with the armature side, and one of the plurality of movable portions is the above-described one. It can be set as the structure comprised so that the urging | biasing force by an urging | biasing means and the operating force by the excitation of the said electromagnetic coil may work directly. That is, the urging force by the urging means and the actuating force due to the excitation of the electromagnetic coil are configured to act on one rotor movable part, and the urging force and actuating force on the one rotor movable part are all necessary parts. Therefore, the desired power transmission state and power cutoff state can be controlled only by controlling the operating force by exciting the electromagnetic coil with respect to the one rotor movable portion. Therefore, the mechanism for controlling the power transmission state and the power cutoff state can be simplified.
上記の機能を満足する付勢手段としては、例えば所定の付勢力を発揮可能なばね手段から容易に構成できる。とくに、ばね手段を皿ばねから構成することにより、ばね手段設置部をコンパクトに構成でき、かつ、該部分の構造の簡素化をはかることもできる。 The biasing means that satisfies the above-described function can be easily configured from, for example, a spring means that can exhibit a predetermined biasing force. In particular, by configuring the spring means from a disc spring, the spring means installation portion can be configured compactly, and the structure of the portion can be simplified.
また、本発明に係る圧縮機用電磁クラッチにおいては、上記アーマチュアと上記圧縮機駆動軸との間にトルクリミッタ機構が設けられていることが好ましい。本発明においては、圧縮機運転中は機械的な付勢手段による付勢力のみによりロータ側とアーマチュア側とが当接されて圧縮機駆動軸へと動力が伝達されることになるが、上記部位にトルクリミッタ機構を設けておくことにより、圧縮機側の負荷が過大になった場合にあっても、トルクリミッタ機構を作動させて適切に動力伝達を遮断し、圧縮機の保護をはかることが可能となる。 In the compressor electromagnetic clutch according to the present invention, it is preferable that a torque limiter mechanism is provided between the armature and the compressor drive shaft. In the present invention, during operation of the compressor, the rotor side and the armature side are brought into contact with each other only by the urging force of the mechanical urging means, and the power is transmitted to the compressor drive shaft. By providing a torque limiter mechanism, even if the load on the compressor side becomes excessive, the torque limiter mechanism can be operated to properly cut off power transmission and protect the compressor. It becomes possible.
また、本発明に係る圧縮機用電磁クラッチにおいては、上記電磁コイルの励磁のために該電磁コイルへの通電電流を、相対的に大きな起磁力を得るための大電流と、小さな起磁力を得るための小電流とに切り換える電流切換手段を有している構造を採用できる。このような電流切換手段を設けることにより、さらに大幅な消費電力の低減が可能になる。すなわち、上述の如く、本発明においては、圧縮機運転のために動力が伝達されているときには、ロータ側と上記アーマチュア側に当接されており、ロータ可動部とそのロータ可動部をアーマチュア側から離反させるための電磁コイルの吸着部との間には、エアーギャップが存在している。このエアーギャップは、ロータ可動部を電磁コイルの吸着部に吸着させる際には磁気抵抗となるので、吸着開始時に未だ比較的大きなエアーギャップが存在している場合には、ロータ可動部を吸着するために電磁コイルには大きな起磁力が要求される。一方、圧縮機停止のために動力が遮断された状態では、既にロータ可動部の電磁コイル吸着部への吸着は完了しているから、吸着面部における上記エアーギャップは非常に小さくなるか実質的に存在しない状態になり、磁気抵抗も小さくなる。したがって、この動力遮断状態の維持に際しては、大きな起磁力は不要となり、相対的に小さな起磁力を維持すればよいことになる。このような条件を勘案して、上記電流切換手段により、電磁コイルに、動力伝達の遮断開始時のロータ可動部の電磁コイル吸着部への吸着開始時のみ相対的に大きな起磁力を得るための大電流を流し、その動作終了後の動力遮断状態維持時には、常時、相対的に小さな起磁力を得るための小電流を流すように切り換え制御することにより、大電流を流す時間を極めて短くすることができ、結果として、電磁コイルの消費電力をさらに大幅に低減できることになる。 Further, in the electromagnetic clutch for a compressor according to the present invention, a large current for obtaining a relatively large magnetomotive force and a small magnetomotive force are obtained as an energization current to the electromagnetic coil for exciting the electromagnetic coil. Therefore, a structure having current switching means for switching to a small current can be employed. By providing such a current switching means, the power consumption can be further greatly reduced. That is, as described above, in the present invention, when power is transmitted for compressor operation, the rotor side and the armature side are in contact with each other, and the rotor movable portion and the rotor movable portion are separated from the armature side. An air gap exists between the electromagnetic coil attracting portion for separating the air coil. This air gap becomes a magnetic resistance when the rotor movable part is attracted to the attracting part of the electromagnetic coil. Therefore, if a relatively large air gap still exists at the start of the suction, the rotor movable part is attracted. Therefore, a large magnetomotive force is required for the electromagnetic coil. On the other hand, in the state where the power is cut off because the compressor is stopped, the suction of the rotor movable portion to the electromagnetic coil suction portion has already been completed, so the air gap in the suction surface portion becomes very small or substantially It becomes non-existent and the magnetic resistance is also reduced. Therefore, in maintaining the power shut-off state, a large magnetomotive force is not necessary, and a relatively small magnetomotive force may be maintained. In consideration of such conditions, the current switching means is used to obtain a relatively large magnetomotive force on the electromagnetic coil only at the start of adsorption to the electromagnetic coil adsorption part of the rotor movable part at the start of power transmission interruption. When a large current is applied and the power shut-off state is maintained after the end of the operation, the time for supplying a large current is extremely shortened by switching control so that a small current is always applied to obtain a relatively small magnetomotive force. As a result, the power consumption of the electromagnetic coil can be further greatly reduced.
上記電流切換手段としては、例えば、電磁コイルへの供給電圧を制御する手段（例えば、ＰＭＷ制御手段）を採用することもできるし、電磁コイルを並列に接続された複数のコイルから構成しておき、上記電流切換手段を、通電するコイルの数を切り換える手段から構成し、通電するコイルの数を切り換えることによりコイルの合成抵抗を変化させ、それによって回路に流れる電流を変化させるようにすることもできる。 As the current switching means, for example, means for controlling the supply voltage to the electromagnetic coil (for example, PMW control means) can be adopted, or the electromagnetic coil is composed of a plurality of coils connected in parallel. The current switching means may comprise means for switching the number of energized coils, and the combined resistance of the coils may be changed by switching the number of energized coils, thereby changing the current flowing through the circuit. it can.
なお、本発明においては、圧縮機停止のために動力が遮断されているときには、単に、ロータ可動部の電磁コイル吸着部への吸着状態を維持できさえすればよく、その吸着状態を維持するために電磁コイルに要求される電流値は変動しないので、この状態での電流制御には、従来の圧縮機運転中の励磁動作クラッチの電流制御のような複雑な制御は要求されない。 In the present invention, when the power is cut off to stop the compressor, it is only necessary to maintain the adsorption state of the rotor movable portion to the electromagnetic coil adsorption portion, and to maintain the adsorption state. In addition, since the current value required for the electromagnetic coil does not fluctuate, the current control in this state does not require complicated control like the current control of the excitation clutch during the operation of the conventional compressor.
本発明に係る圧縮機用電磁クラッチは、電磁クラッチを用いて動力の伝達、遮断を制御するあらゆる圧縮機に適用可能であり、可変容量圧縮機に組み込むことも可能である。中でも、冷凍回路に使用される冷媒圧縮用の圧縮機に組み込まれて最適なものである。容量制御弁等により自身の容量を可変制御可能な可変容量圧縮機では、圧縮機自体で冷凍能力を制御できるので、圧縮機運転期間中はクラッチサイクリングが殆ど必要なく、冬季を除き電磁クラッチは常時動力伝達状態でよいので、本発明に係る圧縮機用電磁クラッチの適用が好適なものとなる。 The electromagnetic clutch for a compressor according to the present invention can be applied to any compressor that controls transmission and interruption of power using the electromagnetic clutch, and can also be incorporated into a variable capacity compressor. Among these, it is optimum to be incorporated in a compressor for refrigerant compression used in a refrigeration circuit. With variable displacement compressors that can variably control their own capacity with a capacity control valve, etc., the refrigeration capacity can be controlled by the compressor itself, so there is almost no need for clutch cycling during compressor operation, and electromagnetic clutches are always active except in winter. Since the power transmission state is sufficient, the application of the electromagnetic clutch for a compressor according to the present invention is suitable.
さらに、本発明に係る圧縮機用電磁クラッチは、とくに、車両用空調装置に使用される圧縮機に組み込まれて最適なものである。車両用空調装置の冷凍回路では、前述の如く、年間を通じて、圧縮機運転期間が非運転期間の約３倍であるため、圧縮機運転期間中に電磁クラッチへの通電を不要とすることにより、大幅な省電力化が達成される。 Furthermore, the electromagnetic clutch for a compressor according to the present invention is particularly optimal when incorporated in a compressor used in a vehicle air conditioner. As described above, in the refrigeration circuit of the vehicle air conditioner, since the compressor operation period is about three times the non-operation period throughout the year, it is unnecessary to energize the electromagnetic clutch during the compressor operation period. Significant power saving is achieved.
このように、本発明に係る圧縮機用電磁クラッチによれば、期間の長い圧縮機への動力伝達時には電磁クラッチへの通電を不要とし、期間の短い圧縮機への動力遮断時にのみ電磁クラッチに通電するようにしたので、動力の伝達、遮断を制御するための電磁クラッチに要求される電力を結果的に年間を通じて大幅に低減でき、大きな省電力化効果が得られる。 Thus, according to the electromagnetic clutch for a compressor according to the present invention, it is unnecessary to energize the electromagnetic clutch when transmitting power to the compressor having a long period, and the electromagnetic clutch is used only when the power to the compressor having a short period is cut off. Since power is supplied, the electric power required for the electromagnetic clutch for controlling transmission and disconnection of power can be greatly reduced throughout the year, resulting in a significant power saving effect.
また、圧縮機への動力遮断開始時と遮断序歌維持時との間で電磁クラッチに流す電流を大小に切り換えるようにすれば、さらに大きな省電力化効果が得られる。 Further, if the current flowing through the electromagnetic clutch is switched between a magnitude when the power is cut off to the compressor and a time when the cutoff is maintained, a greater power saving effect can be obtained.
以下に、本発明の望ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１および図２は、本発明の一実施態様に係る圧縮機用電磁クラッチを示している。図１において、圧縮機用電磁クラッチ１は、動力源（例えば、車両のエンジン、図示略）側へと連結されるロータ２と、圧縮機駆動軸３側へと連結され、ロータ側との当接により動力源側からの動力を圧縮機駆動軸３側へと伝達可能なアーマチュア４と、励磁制御を介してロータ２側とアーマチュア４側との相対位置を互いに当接させる方向と離反させる方向とに作動制御可能な電磁コイル５とを有している。本実施態様では、電磁コイル５は、互いに並列に接続された２つのコイル５ａとコイル５ｂとからなり、後述の如く、ロータ２側とアーマチュア４側との離反開始時と離反状態維持時とに対応して、電流切換手段により、通電するコイルの数を切り換えることができるようになっている。また、本実施態様では、アーマチュア４と圧縮機駆動軸３との間にトルクリミッタ機構６が設けられており、圧縮機側の負荷が過大になった場合に動力伝達を遮断して圧縮機の保護をはかることができるようになっている。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 and 2 show an electromagnetic clutch for a compressor according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, an
ロータ２側には、ロータ２側のアーマチュア４側への当接部を該アーマチュア４側に向けて常時所定の付勢力をもって付勢する付勢手段としての皿ばね７が設けられており、電磁コイル５の励磁時における作動方向が、ロータ２側のアーマチュア４側への当接部を該アーマチュア４側から離反させる方向に設定されているとともに（当接方向が図２の矢印８の方向、離反方向が矢印８とは反対の方向）、該離反させる方向の電磁コイル５の励磁による作動力が、付勢手段としての皿ばね７による上記所定の付勢力よりも大きく設定されている。
On the
本実施態様では、より具体的には、ロータ２は、固定ボルト９の軸方向に微小移動移動可能に設けられたロータ可動部として摩擦板１０、１１と、実質的に固定ボルト９に子対された摩擦板１２とを有している。アーマチュア４は、環状板からなる２枚のアーマチュア板１３、１４を有している。そして、摩擦板１０とアーマチュア板１３との間、摩擦板１１とアーマチュア板１３との間、摩擦板１１とアーマチュア板１４との間、摩擦板１２とアーマチュア板１４との間の合計４箇所に、摩擦面同士が互いに当接、離反可能な摩擦面部１５が形成されている。さらに、これら摩擦面部１５においては、アーマチュア板１３の両面側およびアーマチュア板１４の両面側に、それぞれ、摩擦ライナー１６が設けられて、固着（焼き付き）防止、動力伝達性能向上、動力遮断時のアーマチュア板の干渉防止がはかられている。なお、図２は、電磁コイル５が非通電とされ、皿ばね７による矢印８方向の付勢力がロータ可動部として摩擦板１０に直接作用し、その付勢力によって、上記４箇所の摩擦面部１５における摩擦面同士がすべて互いに当接されている状態を示しており、この状態では、皿ばね７を収容しているロータ本体１７の摩擦板１０側の面と、それとは対向する摩擦板１０の面との間には、エアギャップ１８が存在している。
More specifically, in the present embodiment, the
このように構成された圧縮機用電磁クラッチ１の作動を、図３に示した概略作動説明図（説明を分かりやすくするために、ロータ２側の摩擦板として摩擦板１０、１２のみを図示してある）も参照しながら説明する。なお、以下の説明で使用する符号の意味は次の通りである。
Ｆｅ：付勢手段による機械的押し付け力（エアギャップＭａｘ時）
Ｆｆ：付勢手段による機械的押し付け力（エアギャップゼロ時）
Ｆｇ：電磁吸着力（エアギャップＭａｘ時）
Ｆｈ：電磁吸着力（エアギャップゼロ時）
μｃ：摩擦面部における摩擦面同士の摩擦係数
Ｒｂ：摩擦面の半径（平均半径）
Ｔｂ：圧縮機負荷トルク
The operation of the
Fe: Mechanical pressing force by urging means (at air gap Max)
Ff: Mechanical pressing force by urging means (when air gap is zero)
Fg: Electromagnetic adsorption force (at air gap Max)
Fh: Electromagnetic adsorption force (when air gap is zero)
μc: Friction coefficient between friction surfaces in the friction surface portion Rb: Radius of friction surfaces (average radius)
Tb: Compressor load torque
まず、図３（Ａ）に示すように、動力伝達時には、ばね７により摩擦板１０が付勢され、ロータ２の各摩擦板とアーマチュア４とが当接され、動力伝達に必要な摩擦面押し付け力は機械的にばね圧縮力で確保される。このときには、次式の如く、摩擦面部による伝達可能トルク（Ｆｅ・μｃ・Ｒｂ）が圧縮機負荷トルク（Ｔｂ）よりも大きいことが必要である。
Ｆｅ・μｃ・Ｒｂ＞Ｔｂ
このときには、電磁コイル５に通電する必要はなく、前述の如く、ロータ２とアーマチュア４とが当接されて圧縮機が駆動される期間が長い場合には、電磁コイル５への通電不要化により大きな省電力化効果が得られる。
First, as shown in FIG. 3A, at the time of power transmission, the
Fe · μc · Rb> Tb
At this time, it is not necessary to energize the
圧縮機の駆動が不要となり、動力伝達を遮断する場合には、図３（Ｂ）に示すように、電磁コイル５に通電され、エアギャップＭａｘ状態で上記機械的押し付け力以上の吸着力（Ｆｇ）が電磁的に確保される。すなわち、Ｆｅ＜Ｆｇを満足するよう、電磁コイル５に通電される。この吸着力（Ｆｇ）により、ロータ２の摩擦板１０がばね７の圧縮力に打ち勝って電磁コイル５側に吸着され、動力伝達が遮断され、やがて図３（Ｃ）に示すようにエアギャップゼロの状態となる。このエアギャップゼロの状態では、摩擦板１０は吸着位置に保持されればよく、摩擦板１０を移動させるほどの大きな吸着力は不要であるから、上記機械的押し付け力以上の吸着力が電磁的に維持されればよい。すなわち、Ｆｆ＜Ｆｈを満足するよう、電磁コイル５に通電されればよい。換言すれば、吸着開始時の電磁吸着力Ｆｇに比べ、吸着維持時の電磁吸着力Ｆｈは小さくて済み、通電電流についてみると、Ｆｇを発生させるための電磁コイル５への通電電流に比べ、Ｆｈを発生させるための電磁コイル５への通電電流は小さくて済む。
When driving of the compressor becomes unnecessary and power transmission is interrupted, as shown in FIG. 3B, the
なお、図２に示した本実施態様では、摩擦面部が複数箇所（４箇所）あるので、伝達トルクＴは、摩擦面部の数ｎだけ増幅される（本実施態様では、４倍）。つまり、伝達トルクＴは次式で表すことができる。
Ｔ＝Ｆｅ・μｃ・Ｒｂ・ｎ＝Ｆｅ・μｃ・Ｒｂ×４
In the present embodiment shown in FIG. 2, since there are a plurality of friction surface portions (four locations), the transmission torque T is amplified by the number n of the friction surface portions (four times in this embodiment). That is, the transmission torque T can be expressed by the following equation.
T = Fe · μc · Rb · n = Fe · μc · Rb × 4
また、電磁吸着力の変更を制御するに際し、上記の如く、摩擦板１０の吸着開始時の電磁コイル５への通電電流を相対的に大電流に制御し、吸着維持時の電磁コイル５への通電電流を相対的に小電流に制御するのは、例えば次のように行うことができる。
Further, when controlling the change of the electromagnetic adsorption force, as described above, the energization current to the
例えば図４の電気回路図に示すように、電磁コイル５が一つのコイルからなる場合、供給電圧Ｖとコイルの抵抗Ｒとの間に、Ｖ＝ＩＲ（Ｉは流れる電流値）の関係があり、供給電圧Ｖが一定であればコイル抵抗Ｒに応じた電流Ｉが流れる。そのため、供給電圧Ｖを変更することにより、電流Ｉを制御することができる。供給電圧Ｖの制御は、例えばＰＷＭ制御（Pulse Width Modulation) によって行うことができる。
For example, as shown in the electric circuit diagram of FIG. 4, when the
また、電磁コイル５が本実施態様のように２つのコイル５ａ、５ｂからなる場合、図５に示すように通電するコイルの数をスイッチ２１の作動で切り換えることにより、電流Ｉを変更制御できる。摩擦板１０の吸着開始時には、図５（Ａ）に示すようにスイッチ２１を閉じ、コイル５ａ、５ｂの両方に通電する。このとき、コイル５ａに流れる電流ＩａはＩａ＝Ｖ／Ｒａとなり、コイル５ｂに流れる電流ＩｂはＩｂ＝Ｖ／Ｒｂとなる。コイル５ａ、５ｂは並列に接続されているから、電磁コイル５に流れる電流Ｉは、Ｉ＝Ｉａ＋Ｉｂとなり、相対的に大電流を流すことができる。摩擦板１０の吸着状態維持時には、図５（Ｂ）に示すようにスイッチ２１を開き、コイル５ａのみに通電する。このとき、コイル５ａに流れる電流ＩａはＩａ＝Ｖ／Ｒａとなり、電磁コイル５に流れる電流Ｉもそれと同じになって、相対的に小電流に切り換えることができる。したがって、単にスイッチングのみによって、大電流と小電流とに切り換え制御でき、摩擦板１０の吸着状態維持時には小電流とすることにより、動力伝達遮断期間中の消費電力を低減することができる。
When the
上記実施態様に対しては、各種変形例を採り得る。例えば図６に示すように、ロータ本体１７に、摩擦板１２方向に延びる延設部３１を設け、そこに固定ボルト３２を介して摩擦板１２を固定するようにすることにより、ロータ本体１７に対する摩擦板１２の固定強度を向上し、ロータ本体１７に対する摩擦板１２の回転止め強度を向上することができる。
Various modifications can be made to the above embodiment. For example, as shown in FIG. 6, the
また、例えば図７に示すように、上記実施態様における皿ばね７に代えて、複数のコイルスプリング４１を設け、これら複数のコイルスプリング４１をロータ本体１７の周方向に適当なピッチをもって多数個配置するようにした構成とすることもできる。このような複数のコイルスプリング４１を採用することにより、付勢手段としてのばね特性の安定性の向上をはかることができる。
Further, for example, as shown in FIG. 7, a plurality of
さらに、前記実施態様においては、ロータ本体１７とロータ摩擦板１０との間に形成される磁気流束の経路をいわゆるシングルフラックス仕様（この場合、磁気流束の経路が、ロータ本体１７側のスリットの片側からロータ摩擦板１０側を経由してスリットの他側へと戻る、１回の折り返し経路となるフラックス仕様）に構成したが、例えば図８に示すように、ロータ摩擦板５１にもスリット５２を設け、ロータ本体５３側のスリット５４とスリット５５（スプリング５６配置部を兼ねたスリット５５）の配設位置をスリット５２の両側で適宜調節することにより、いわゆるダブルフラックス仕様（この場合、磁気流束の経路が、ロータ本体５３側の一方のスリット５４の片側からロータ摩擦板５１のスリット５２の片側を経由してスリット５４、５５間部位へ戻り、そこからロータ摩擦板５１のスリット５２の他側を経由してスリット５５の他側へと戻る、２回の折り返し経路となるフラックス仕様）に構成することができる。図８に示す形態では、このダブルフラックス仕様とともに、電磁コイル５７のサイズが拡大されている。このようにダブルフラックス仕様とすることにより、磁気流束を増大させることができるので、同じ動力伝達性能を得る場合にあっても、図８に示すように摩擦面部の数を減らすことが可能になり（図示例では、前述の４箇所から２箇所に減少）、摩擦面部における部品点数の低減が可能になる。
Furthermore, in the above embodiment, the magnetic flux path formed between the
本発明に係る圧縮機用電磁クラッチは、ロータ／アーマチュア方式電磁クラッチを用いるあらゆる圧縮機に適用可能であり、とくに、冷媒圧縮用圧縮機、中でも車両空調装置用圧縮機に好適なものである。 The electromagnetic clutch for a compressor according to the present invention can be applied to any compressor using a rotor / armature type electromagnetic clutch, and is particularly suitable for a compressor for refrigerant compression, particularly a compressor for a vehicle air conditioner.
１ 圧縮機用電磁クラッチ
２ ロータ
３ 圧縮機駆動軸
４ アーマチュア
５ 電磁コイル
５ａ、５ｂ コイル
６ トルクリミッタ機構
７ 付勢手段としての皿ばね
９ 固定ボルト
１０、１１、１２ 摩擦板
１３、１４ アーマチュア板
１５ 摩擦面部
１６ 摩擦ライナー
１７ ロータ本体
１８ エアギャップ
２１ スイッチ
３１ 延設部
３２ 固定ボルト
４１ コイルスプリング
５１ ロータ摩擦板
５２ スリット
５３ ロータ本体
５４、５５ スリット
５６ スプリング
５７ 電磁コイル
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