CN104769305A - 电磁离合器、电磁离合器的控制装置以及电磁离合器的控制方法 - Google Patents

电磁离合器、电磁离合器的控制装置以及电磁离合器的控制方法 Download PDF

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Abstract

电磁离合器(100)具备：电枢(4)，其安装于旋转轴(LO)且设有半径不同的两条以上的非磁性部(41、42)；转子(1)，其在与电枢(4)对置的摩擦板(13)上设有半径不同且不与非磁性部(41、42)重叠的三条以上的非磁性部(131～133)，且在外力作用下相对于旋转轴(LO)进行旋转；定子(2)，其具有电磁线圈(3)，该电磁线圈(3)将由通电产生的磁通向摩擦板(13)提供而使电枢(4)固接于转子(1)；以及电磁线圈的控制装置(30)，在控制装置(30)中设有磁动势变更电路(10)，该磁动势变更电路(10)按照向电磁线圈(3)的通电开始指令使电磁线圈(3)的磁动势比电磁离合器(100)的通常动作时的磁动势高，且在电枢(4)固接于转子(1)时使电磁线圈(3)的磁动势回到电磁离合器(100)的通常动作时的磁动势。

Description

电磁离合器、电磁离合器的控制装置以及电磁离合器的控制方法
相关申请的相互参照
本申请以2012年11月8日申请的日本专利申请2012-246086为基础，通过参照将该公开内容引入本申请。
技术领域
本发明涉及一种使用电磁铁来进行动力的传递的断续的电磁离合器、电磁离合器的控制装置以及电磁离合器的控制方法。
背景技术
电磁离合器在车辆用空气调节器的压缩机的驱动机构等中，在使用电磁线圈来进行动力的传递的断续时使用。在压缩机的旋转轴的前端部固定有电枢，由发动机等驱动的转子经由轴承而安装在与电枢邻接的旋转轴上，且相对于旋转轴能够旋转。在转子上，从压缩机侧呈环状地形成有凹部，在该凹部内，与凹部内壁之间隔开间隙地插入有具备电磁线圈的定子。电枢能够向转子侧移动，当电磁线圈被通电时，在穿过转子与电枢之间的磁通的作用下，电枢被向转子侧吸引而固接于转子。在转子的与电枢接触的接触面上设有摩擦板，当电枢固接于转子时，转子的旋转经由电枢而向压缩机的旋转轴传递，从而压缩机旋转。
一般而言，电枢通过沿圆周方向环绕的狭缝而分离为内侧电枢和外侧电枢，内侧电枢与外侧电枢通过将狭缝在圆周方向上分割为多个的连接部(桥部)来连接。另一方面，在与电枢磁耦合的转子上，以不与电枢的狭缝重叠的方式沿圆周方向设有两条狭缝，转子被两条狭缝分割为外侧转子、中央转子以及内侧转子。外侧转子与中央转子、以及中央转子与内侧转子分别通过将狭缝在圆周方向上分割为多个的连接部来连接。在具有该结构的电磁离合器中，在转子与电枢之间具有内侧转子与内侧电枢的第一对置面、内侧电枢与中央转子的第二对置面、中央转子与外侧电枢的第三对置面、以及外侧电枢与外侧转子的第四对置面这四处对置面。
从而，若电磁线圈被通电时的磁通的方向为从转子的内侧向外侧的方向，则由于磁通被狭缝阻断，因而磁通从内侧转子穿过第一对置面而进入内侧电枢。进入了内侧电枢的磁通由于同样被狭缝阻断，因而在穿过第二对置面而进入中央转子之后，穿过第三对置面而进入外侧电枢，然后穿过第四对置面而回到外侧转子。这样，磁通按照内侧转子→内侧电枢→中央转子→外侧电枢→外侧转子的路径(磁路)而呈Z字形地贯穿转子与电枢之间，因此转子与电枢之间的吸引力变强。
并且，也提出了在电枢上沿圆周方向设有两条狭缝，在转子上以不与电枢的狭缝重叠的方式沿圆周方向设有三条狭缝，从而使得电枢与转子之间的对置面为六处的电磁离合器(例如参照专利文献1)。在电枢与转子之间具有六处对置面的电磁离合器相对于对置面为四处的电磁离合器而言具有如下特征：为了在电磁线圈通电时得到相同的传递转矩只需要约2/3的磁通，从而能够将电力消耗抑制为较低。而且，当所需磁通量较低时，也能够减薄构成电磁线圈的磁路的铁部分的壁厚，并且也能够实现电磁离合器的轻量化，从而车辆的燃料消耗性能得到提高。
需要说明的是，在转子与电枢之间的空气隙中，形成有磁路的对置面有时被称为吸引面、磁极，对置面为四处的电磁离合器有时被称为双通型的电磁离合器，对置面为六处的电磁离合器有时被称为三通型的电磁离合器。在本申请中，以下将磁通横穿过转子与电枢之间的空气隙的部位(对置面)作为对置磁路来说明。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-344876号公报
发明内容
如前所述，在转子与电枢之间的对置磁路为六处的情况下，与对置磁路为四处的情况相比，电磁离合器能够产生更高的传递转矩。然而，根据本申请的发明人的探讨研究，当将转子与电枢之间的对置磁路的部位增大为六处以上时，横穿过转子与电枢之间的空气隙的磁路变长。因此，向电磁线圈的通电开始时的电磁吸引力、即用于使电磁离合器从断开状态成为接通状态的工作吸引力小，从而存在电磁离合器的工作性(起动特性)恶化的可能性。
鉴于上述内容，本发明提供一种抑制电磁离合器的消耗电力且提高电磁离合器的起动特性而使电磁离合器的工作性良好的电磁离合器、电磁离合器的控制装置以及电磁离合器的控制方法。
本发明的第一例所涉及的电磁离合器具备：电枢，其安装于旋转轴；至少两条非磁性部，它们设于所述电枢，且使所述至少两条非磁性部的圆周方向上的半径不同；转子，其在外力作用下相对于所述旋转轴进行旋转；摩擦板，其与所述电枢对置地设于所述转子；至少三条非磁性部，它们设于所述摩擦板，使所述至少三条非磁性部的圆周方向的半径不同且不与所述非磁性部重叠；定子；电磁线圈，其设置于所述定子，将由通电产生的磁通向所述摩擦板提供来对所述电枢进行电磁吸引，从而使所述电枢固接于所述转子；控制装置，其控制向所述电磁线圈的通电；以及磁动势变更部，其设置于所述控制装置，在发出向所述电磁线圈的通电开始指令时，该磁动势变更部提高所述电磁线圈的磁动势，并且在所述电枢被电磁吸引而固接于所述转子时，该磁动势变更部使所述电磁线圈的磁动势回到通常动作时的磁动势。
在本发明的第二例所涉及的电磁离合器的控制装置中，所述电磁离合器具备：电枢，其安装于旋转轴；至少两条非磁性部，它们设于所述电枢，且使所述至少两条非磁性部的圆周方向上的半径不同；转子，其在外力作用下相对于所述旋转轴进行旋转；摩擦板，其与所述电枢对置地设于所述转子；至少三条非磁性部，它们设于所述摩擦板，使所述至少三条非磁性部的圆周方向的半径不同且不与所述非磁性部重叠；定子；以及电磁线圈，其设置于所述定子，将由通电产生的磁通向所述摩擦板提供来对所述电枢进行电磁吸引，从而使所述电枢固接于所述转子，该电磁离合器的控制装置具备磁动势变更部，在发出向所述电磁线圈的通电开始指令时，该磁动势变更部提高所述电磁线圈的磁动势，并且在所述电枢被电磁吸引而固接于所述转子时，该磁动势变更部使所述电磁线圈的磁动势回到通常动作时的磁动势。
在本发明的第三例所涉及的电磁离合器的控制方法中，所述电磁离合器具备：电枢，其安装于旋转轴；至少两条非磁性部，它们设于所述电枢，且使所述至少两条非磁性部的圆周方向上的半径不同；转子，其在外力作用下相对于所述旋转轴进行旋转；摩擦板，其与所述电枢对置地设于所述转子；至少三条非磁性部，它们设于所述摩擦板，使所述至少三条非磁性部的圆周方向的半径不同且不与所述非磁性部重叠；定子；电磁线圈，其设置于所述定子，将由通电产生的磁通向所述摩擦板提供来对所述电枢进行电磁吸引，从而使所述电枢固接于所述转子；以及控制装置，其控制向所述电磁线圈的通电，在所述电磁离合器的控制方法中，在发出向所述电磁线圈的通电开始指令时，使所述控制装置进行提高所述电磁线圈的磁动势的动作，在所述电枢被电磁吸引而固接于所述转子时，使所述控制装置进行使所述电磁线圈的磁动势回到通常动作时的磁动势的动作。
由此，在发出向电磁离合器的电磁线圈的通电开始指令时，向电磁线圈提供比通常大的磁动势。因此，转子与电枢之间产生大的电磁吸引力，从而能够提高使电磁离合器从断开状态成为接通状态时的电磁离合器的工作性。而且，此后，当电枢被吸附于摩擦板时，电磁线圈的磁动势会回到通常状态的磁动势，因而能够抑制电磁线圈的消耗电力。
附图说明
图1A是表示将本发明的电磁离合器设置于机动车用空气调节器(车载空调器)的压缩机(compressor)的情况下的、车载空调系统的结构的一个实施例的图。
图1B是表示将图1A所示的控制装置组装入空调电脑(ECU)的变形实施例的部分结构图。
图2A是安装于图1A所示的车载空调系统的压缩机的、本发明的第一实施方式的电磁离合器的一个实施例的结构图，包括电磁离合器的剖面结构。
图2B是表示在图2A中说明了的实施例的变形实施例的结构的图，是表示使用PWM控制电路来代替DC-DC变换器的实施例的部分结构图。
图3是对设有三条狭缝的转子和设有两条狭缝的电枢的、狭缝配置与连接部位置进行比较来表示的转子和电枢的主视图和剖视图。
图4的(a)是表示电枢上存在单一的环状非磁性部且转子的摩擦板上存在两条环状非磁性部的电磁离合器的摩擦面空隙(对置磁路间的空隙)为0mm时(接通时)的、电枢与转子的状态的概要剖视图，(b)是表示(a)所示的电磁离合器的对置磁路间的空隙为0.5mm时(断开时)的、电枢与转子的状态的概要剖视图，(c)是表示电枢上存在两条环状非磁性部且转子的摩擦板上存在三条环状非磁性部的电磁离合器的对置磁路间的空隙为0mm时(接通时)的、电枢与转子的状态的概要剖视图，(d)是表示(a)所示的电磁离合器的对置磁路间的空隙为0.5mm时(断开时)的、电枢与转子的状态的概要剖视图。
图5是对图4(a)至(d)所示的电磁离合器中的对置磁路的数量和接通时以及断开→接通时的相对于电磁线圈的磁动势的吸引力的大小进行比较来表示的表格。
图6A是说明图2A所示的DC-DC变换器的动作的一例的波形图。
图6B是说明图2B所示的PWM控制电路的动作的一例的波形图。
图7A是表示设于电磁离合器的电枢和转子的非磁性部由环状狭缝构成的情况下的、转子侧的结构的部分立体图。
图7B是表示设于电磁离合器的电枢和转子的非磁性部由非磁性体的环状构件构成的情况下的、转子侧的结构的部分立体图。
图8是对电磁离合器的电枢与转子之间的对置磁路的数量为6而设于电枢和转子的非磁性部由狭缝形成的情况和由非磁性环构成的情况下的、接通时以及断开→接通时的相对于电磁线圈的磁动势的吸引力的大小进行比较来表示的表格。
图9A是安装于图1A所示的车载空调系统的压缩机的、本发明的第二实施方式的电磁离合器的一个实施例的结构图，包括电磁离合器的剖面结构。
图9B是表示在图9A中说明了的实施例的变形实施例的结构的图，是表示使用PWM控制电路来代替DC-DC变换器的实施例的部分结构图。
图10是对设有四条狭缝的转子和设有三条狭缝的电枢的、狭缝配置与连接部位置进行比较来表示的转子和电枢的主视图和剖视图，。
具体实施方式
以下，使用附图，基于具体的实施例来对本发明的电磁离合器的实施方式进行说明。在此，作为一例，对将本发明的电磁离合器安装于机动车的辅机的实施例进行说明。在各实施方式中，有时对与在之前的方式中说明过的内容对应的部分标注相同的附图标记，省略重复的说明。在各实施例中仅说明结构的一部分的情况下，对于结构的其他部分可以应用在先说明的其他方式。不仅可以将在各实施例中具体明示了能够组合的部分彼此进行组合，只要不会对组合产生特别的障碍，即使没有明示，也能够将实施例彼此局部组合。
图1A是表示将本发明的电磁离合器100设置于机动车用空气调节器(车载空调器)70的压缩机(compressor)71的情况下的、车载空调系统80的结构的一个实施例的图。车载空调器70用于对车室内的空气进行冷却、除湿而保持舒适，具备压缩机71、冷凝器72、贮藏库73、膨胀阀74、蒸发器75以及将这些连接的冷媒通路76。被封入到冷媒通路76中的冷媒由压缩机71压缩而成为高温高压的气体，在由冷凝器72冷却而液化后暂时贮藏在贮藏库73中。从贮藏库73出来的冷媒经由膨胀阀74成为低压低温的雾状，并在蒸发器75被气化而从周围吸收热量，成为完全的气体冷媒后再回到压缩机71。在车载空调器70中，使车室内的空气或外部空气通过蒸发器75而冷却，通过另行设置的加热器芯而进行温度调节后向车室内吹出，从而对车室内的温度进行调节。
压缩机71由发动机60驱动，由架设于在发动机60的旋转轴67上安装的带轮61与在压缩机71的旋转轴7上安装的带轮14之间的带62驱动。电磁离合器100将带轮14的旋转向压缩机71的旋转轴7传递或将其阻断。电磁离合器100在电磁线圈3中存在通电的接通时将发动机60的驱动力向压缩机71传递，在电磁线圈3中不存在通电的断开时阻断发动机60的驱动力。
电磁线圈3经过控制装置30以及继电器39而与车载的电池38连接，当继电器39接通，由控制装置30确定了电流值(电磁线圈的磁动势)时，来自电池38的电流向电磁线圈3流动。在控制装置30中设有磁动势变更电路(磁动势变更部)10，向电磁线圈3提供的磁动势能够通过该磁动势变更电路10来改变。继电器39的接通、断开以及磁动势变更电路10进行的磁动势的改变能够通过向继电器39以及控制装置30发出虚线所示的指令的空调电脑(ECU)40来进行。若在ECU40之外另外设置磁动势变更电路10，则也可以不对车辆侧ECU施加改变。需要说明的是，如图1B所示的变形实施例那样，控制装置30也可以内置于ECU40。+B表示图1A所示的电池38的+端子(电池电源)。
图2A是表示安装于图1A所示的车载空调系统80的压缩机71的、本发明的第一实施方式的电磁离合器100的一个实施例的结构的图，包括电磁离合器100的剖面结构。大部分由铁等磁性体构成的转子1经由轴承6而旋转自如地固定于压缩机71的壳体77。79B是将轴承6固定于压缩机71的壳体77的止动环。另一方面，内轮毂5通过螺栓15而固定于压缩机71的旋转轴7的前端部。在内轮毂5的外周部，隔着阻尼橡胶16而安装有外轮毂17。而且，在外轮毂17的转子1侧的面上，通过安装构件19而固定有大部分由磁性体构成的电枢4。内轮毂5、阻尼橡胶16、外轮毂17以及电枢4与旋转轴7一起旋转。此时，电枢4由于阻尼橡胶16的作用而被相对于内轮毂5弹性地保持，且能够向转子1侧移动。
转子1的电枢4侧的端板成为摩擦板8，且摩擦板8的表面的摩擦面与电枢4进行连结、阻断。而且，转子1的外周部成为图1A所示的带轮14，且在设于带轮14的多个V槽中卡合有未图示的带的V突起。另一方面，在转子1上形成有向压缩机71的壳体77侧开口的环状的凹部18，转子1的剖面成为コ字状。在该凹部18内插入有固定于压缩机71的壳体77的定子2。在转子1的凹部18的内壁面与定子2之间存在间隙，转子1能够不与定子2接触地绕旋转轴7旋转。
定子2具备卷绕于环状的卷线筒21内的电磁线圈3、设于卷线筒21的周围的磁轭部22以及供磁轭部22固接的安装板78。安装板78通过止动环79A而固定于压缩机71的壳体77。卷线筒21将具有电绝缘性的树脂作为构成材料，并通过树脂成形而形成。在定子2的磁轭部22存在贯通孔22a，电磁线圈3的两端部通过该贯通孔22a而由引线31向外部引出。引线31的一端在车辆侧电接地，且引线31的另一端通过控制装置30和继电器39而连接于电池电源+B。在该实施例中，在控制装置30的内部，作为磁动势变更电路10而内置有使电池电源+B的电压升压的DC-DC变换器(电压变更部)11。需要说明的是，作为向电磁线圈3提供的磁动势变更电路10，也能够使用图2B所示的PWM控制电路(占空比变更部)12来代替DC-DC变换器11。
并且，在本发明的转子1的位于电枢4侧的摩擦板8上，作为磁阻断部即非磁性部而设有三条以上半径不同的环状的狭缝。该狭缝使内置于定子2的电磁线圈3产生的磁通向电枢4侧交链。在该实施例的摩擦板8上，从轴承6侧起依次设有半径不同的三条环状的狭缝81、82、83。摩擦板8由该狭缝81、82、83从旋转轴7侧起分割为第一转子部8A、第二转子部8B、第三转子部8C以及第四转子部8D。在将狭缝81、82、83保持为空隙时，为了连接第一转子部8A与第二转子部8B、第二转子部8B与第三转子部8C、以及第三转子部8C与第四转子部8D，在各狭缝81、82、83处设有连接部。关于该连接部，见后述。另外，在向狭缝81、82、83的空隙中填充例如铜、不锈钢那样的非磁性体而形成非磁性环的情况下，不需要连接部。
同样，在作为与摩擦板8对置的圆环状的板状构件的电枢4上，为了使磁通向摩擦板8侧交链，作为磁阻断部即非磁性部而设有两条以上环状的狭缝。设于电枢4的狭缝的半径与位于摩擦板8的狭缝的半径不同。在该实施例的电枢4上，从旋转轴7侧起依次设有半径不同的两条环状的狭缝41、42。电枢4由该狭缝41、42从旋转轴7侧起分割为第一环部4A、第二环部4B以及第三环部4C。在将狭缝41、42保持为空隙时，为了连接第一环部4A与第二环部4B、以及第二环部4B与第三环部4C，在各狭缝41、42处设有连接部。关于该连接部，见后述。另外，在向狭缝41、42的空隙中填充例如铜、不锈钢那样的非磁性体而形成非磁性环的情况下，不需要连接部。
图3是表示在本发明中使用的设有三条狭缝81、82、83的转子1和设有两条狭缝41、42的电枢4的概要结构的图，是说明狭缝41、42、狭缝81、82、83与连接部的关系的图。如图3所示，在转子1上设有三条狭缝81、82、83的情况下，在各狭缝81、82、83分别设有三处连接部85、86、87。在该实施例中，连接部85、86、87相对于转子1的中心每隔120度地设置。然而，连接部85、86、87的个数以及位置不限定于该实施例。而且，摩擦板8由该狭缝81、82、83从内侧起分割为第一转子部8A、第二转子部8B、第三转子部8C以及第四转子部8D。
在转子1上设有三条狭缝81、82、83的情况下，在对置的电枢4上，在与第二转子部8B和第三转子部8C对置的部分分别设有狭缝41、42。从而，狭缝41、42的半径与狭缝81、82、83的半径是不同的值。在电枢4上设有两条狭缝41、42的情况下，在各狭缝41、42分别设有三处连接部44、45。在该实施例中，连接部44、45相对于电枢4的中心每隔120度地设置。连接部44、45的个数以及位置不限定于该实施例。而且，电枢4由该狭缝41、42从内侧起分割为第一环部4A、第二环部4B以及第三环部4C。
就如以上那样构成的转子1和电枢4而言，第一环部4A与第一转子部8A和第二转子部8B对置，第二环部4B与第二转子部8B和第三转子部8C对置，第三环部4C与第三转子部8C和第四转子部8D对置。这样，在转子1的摩擦板8与电枢4之间，磁通穿过的对置面的组、即对置磁路有六处。根据该结构，如图3的虚线所示，从第一转子部8A出来的磁通按照第一环部4A→第二转子部8B→第二环部4B→第三转子部8C→第三环部4C→第四转子部8D的路径而使六处对置磁路交链。而且，若转子1与电枢4之间有六处对置磁路，则与仅有四处的情况相比，会在转子1与电枢4之间产生较强的吸引力。换言之，在取得相同吸引力的情况下，若有六处对置磁路，则与仅有四处的情况相比，能够减小向电磁线圈提供的磁动势。利用图4、图5对此进行说明。
图4(a)是表示电枢4上存在单一的环状非磁性部41且转子1的摩擦板8上存在两条环状非磁性部81、82的电磁离合器的摩擦面空隙(对置磁路间的空隙)为0mm时(接通时)的、电枢和转子的状态的概要剖视图。图4(b)是表示图4(a)所示的电磁离合器的对置磁路间的空隙为0.5mm时(断开时)的、电枢4与转子1的状态的概要剖视图。图4(c)是表示电枢4上存在两条环状非磁性部41、42且转子1的摩擦板8上存在三条环状非磁性部81、82、83的电磁离合器的对置磁路间的空隙为0mm时(接通时)的、电枢4与转子1的状态的概要剖视图。图4(d)是表示图4(a)所示的电磁离合器的对置磁路间的空隙为0.5mm时(断开时)的、电枢4与转子1的状态的概要剖视图。图4(a)至图4(d)记载的附图标记表示的构件与图2说明的附图标记表示的构件相对应。
图5是对图4(a)至(d)所示的电磁离合器中的对置磁路的数量和接通时以及断开→接通时的相对于电磁线圈的磁动势的吸引力的大小进行比较来表示的表格。磁动势是用于得到所需的吸引力的电流。由图5可知，在对置磁路的数量为4的情况下，接通时的用于得到吸引力4000N的磁动势为680AT，断开→接通时的用于得到吸引力200N的磁动势为680AT。相对于此，在对置磁路的数量为6的情况下，接通时的用于得到吸引力4000N的磁动势为410AT即可。由此，就将电磁离合器保持为接通状态时的磁动势而言，对置磁路的数量为6的情况下较少即可。
接下来，关于使电磁离合器从断开状态成为接通状态时的吸引力和磁动势，在对置磁路的数量为6的情况下，断开→接通时的用于得到吸引力200N的磁动势为810AT，而当以接通时的磁动势410AT进行断开→接通时，仅能得到50N的吸引力。相对于此，在对置磁路的数量为4的情况下，当以接通时的磁动势680AT进行断开→接通时，能得到200N的吸引力。从而可知，与对置磁路的数量为4的情况相比，在对置磁路的数量为6的情况下，断开→接通时的吸引力更弱。因此，在对置磁路的数量为6的电磁离合器的情况下，在以接通时的磁动势对电磁线圈进行驱动时，用于使电磁离合器从断开状态成为接通状态的工作吸引力小，从而存在电磁离合器的工作性(起动特性)恶化的可能性。
因此，在本发明中，利用图2A所示的DC-DC变换器11，通过增大向电磁线圈提供的电压，从而在电磁离合器接通时增大电磁线圈的磁动势。图6A是说明图2A所示的DC-DC变换器11的动作的一例的波形图。在该实施例中，在电磁离合器为断开状态的时刻t0，当电磁离合器被接通时，通过DC-DC变换器11将电池电压的12V例如提升为24V并向电磁线圈施加。然后，在电磁离合器的电枢被转子吸引而空隙成为0的时刻t1，利用DC-DC变换器11使施加于电磁线圈的电压回到电池电压的12V。电磁离合器的电枢被转子吸引而空隙成为0的时刻t1虽然也可以通过在电磁离合器上设置传感器来进行检测，但通常可以确定为从检测到使电磁离合器接通的信号时起的规定的经过时间。电磁离合器的电枢被转子吸引而空隙成为0的时间根据机型而不同，处于0.1～1秒之间，也可以根据机型来确定。
例如，在电磁线圈的匝数为203匝(T)且电阻值为6Ω的情况下，在电磁线圈的通常的接通时，电源电压为12V，电磁线圈中流过2A的电流，因而电磁线圈的磁动势成为2A×203T＝406AT。另一方面，在使电磁线圈从断开状态成为接通状态时，由于电源电压为24V，因而电磁线圈中流过4A的电流，电磁线圈的磁动势成为4A×203T＝812AT。其结果是，在使对置磁路的数量为6的情况下，与图5所示的对置磁路的数量为4的情况同样，也能得到与电磁离合器的接通时所需的4000N的吸引力、从断开到接通时所需的200N的吸引力同等的吸引力。
接下来，对使用图2B所示的PWM控制电路12时的控制进行说明。PWM控制电路12能够通过向电磁线圈间歇地施加电源电压12V来改变向电磁线圈施加的电压的占空比，从而改变向电磁线圈施加的磁动势。图6B是说明图2B所示的PWM控制电路12的动作的一个实施例的波形图。在该实施例中，在电磁离合器为断开状态的时刻t0，当电磁离合器被接通时，利用PWM控制电路12将施加于电磁线圈的电压的占空比控制为100％。并且，在电磁离合器的电枢被转子吸引而空隙成为0的时刻t1，利用PWM控制电路12使施加于电磁线圈的电压的占空比降低。
例如，在电磁线圈的匝数为203匝(T)且电阻值为3Ω的情况下，在使电磁线圈从断开状态成为接通状态时，电源电压为12V，占空比为100％。在该情况下，由于电磁线圈中流过4A的电流，因而电磁线圈的磁动势成为4A×203T＝812AT。另一方面，在电磁线圈成为通常的接通时的情况下，使占空比降低而使电磁线圈中流过2.3A的电流。在该情况下，由于电磁线圈中流过2.3A的电流，因而电磁线圈的磁动势成为2.3A×203T＝412.09AT。其结果是，在使对置磁路的数量为6的情况下，与图5所示的对置磁路的数量为4的情况同样，也能得到与电磁离合器的接通时所需的4000N的吸引力、从断开到接通时所需的200N的吸引力同等的吸引力。
另外，在电磁线圈的匝数为203匝(T)且电阻值为3Ω的情况下，在使用图2A所示的DC-DC变换器11的情况下，在电磁离合器的接通时向电磁线圈施加6V的电压，在从断开变为接通时施加12V的电压即可。
在此，关于在设于转子1的狭缝中设有连接部的情况、和在狭缝中埋入有树脂制的非磁性环的情况下的磁效率进行说明。图7A是说明环状狭缝的结构的图，图7B是说明在狭缝中填充的例如銅、不锈钢那样的非磁性体制的非磁性环的结构的图。需要说明的是，为了简化说明，在图7A、7B中示出在转子上设有两条狭缝的情况，而在图8中示出电磁离合器的电枢与转子之间的对置磁路的数量为6的情况下的数值。如图7A所示，连接部85、86是将设于电磁离合器的转子1的非磁性部即环状狭缝81、82切断的、由与转子1相同的材质制成的桥部。另外，如图7B所示，非磁性环89是填充于在电磁离合器的转子1上设置的环状狭缝81、82中的、例如铜、不锈钢那样的非磁性体制的环。非磁性环89是将环状狭缝81、82的两侧连接的构件。而且，图8所示的表格示出了在电磁离合器的电枢与转子之间的对置磁路的数量为6而非磁性部由狭缝形成的情况和由非磁性环构成的情况下的、接通时以及断开→接通时的相对于电磁线圈的磁动势的吸引力的大小。
由图8可知，在对置磁路的数量为6的情况下，电磁离合器接通时，与设于转子的环状狭缝成为空隙的情况相比，在向狭缝中填充了非磁性环的情况下，为了得到相同的吸引力而向电磁线圈提供的磁动势较少即可。然而，在使电磁离合器从断开变为接通时，若向电磁线圈提供与接通时相同的磁动势，则在环状狭缝为空隙的情况下吸引力为50N，而在由非磁性环填充的情况下吸引力小至34N。而且，为了获得在使电磁离合器从断开变为接通时所需的吸引力200N，在环状狭缝为空隙的情况下需要810AT的磁动势，在填充非磁性环的情况下需要850AT的磁动势。
然而，若使用图2所示的本发明的DC-DC变换器11或PWM控制电路12进行控制，则在对置磁路的数量为6的情况下，能够实现不使设于转子的环状狭缝为空隙而向狭缝中填充了非磁性环的电磁离合器的实用化。需要说明的是，就图2所示的本发明的具备DC-DC变换器11或PWM控制电路12的电磁离合器100而言，在对置磁路的数量比6多的情况下，也能够进行控制。
因此，利用图9说明对置磁路的数量为8的本发明的第二实施方式的电磁离合器100A。图9A是安装于图1A所示的车载空调系统的压缩机上的、本发明的第二实施方式的电磁离合器100A的一个实施例的结构图，包括电磁离合器100A的剖面结构。第二实施方式的电磁离合器100A与第一实施方式的电磁离合器100的不同点仅为转子1的摩擦板8和电枢4的结构，其他结构与第一实施方式的电磁离合器100完全相同。因此，在第二实施方式的电磁离合器100A中，对摩擦板8与电枢4以外的构成构件使用与第一实施方式的电磁离合器100相同的附图标记并省略其说明。
在第一实施方式的电磁离合器100中，为了使内置于定子2的电磁线圈3产生的磁通向电枢4侧交链，而在摩擦板8上从轴承6侧起依次设有半径不同的三条环状的狭缝81、82、83。而且，摩擦板8被该狭缝81、82、83从旋转轴7侧起分割为第一转子部8A、第二转子部8B、第三转子部8C以及第四转子部8D。相对于此，在第二实施方式的电磁离合器100A中，在摩擦板8上从轴承6侧起依次设有半径不同的四条环状的狭缝81、82、83、84。而且，摩擦板8被该狭缝81、82、83、84从旋转轴7侧起分割为第一转子部8A、第二转子部8B、第三转子部8C、第四转子部8D以及第五转子部8E。
在将狭缝81、82、83、84保持为空隙时，为了连接第一转子部8A与第二转子部8B、第二转子部8B与第三转子部8C、第三转子部8C与第四转子部8D、以及第四转子部8D与第五转子部8E，在各狭缝81、82、83、84中设有连接部，这一点也同样。在向狭缝81、82、83、84的空隙中填充例如铜、不锈钢那样的非磁性体的构件而形成非磁性环的情况下，不需要连接部。
另一方面，在第一实施方式的电枢4上，从旋转轴7侧起依次设有半径不同的两条环状的狭缝41、42。而且，电枢4被该狭缝41、42从旋转轴7侧起分割为第一环部4A、第二环部4B以及第三环部4C。相对于此，在第二实施方式的电磁离合器100A中，在电枢4上从旋转轴7侧起依次设有半径不同的三条环状的狭缝41、42、43。而且，电枢4被该狭缝41、42、43从旋转轴7侧起分割为第一环部4A、第二环部4B、第三环部4C以及第四环部4D。在将狭缝41、42、43保持为空隙时，为了连接第一环部4A与第二环部4B、第二环部4B与第三环部4C、以及第三环部4C与第四环部4D，在各狭缝41、42、43中设有连接部。另外，在向狭缝41、42、43的空隙中填充例如铜、不锈钢那样的非磁性体的构件而形成非磁性环的情况下，不需要连接部。
图9B是表示在图9A中说明了的第二实施方式的电磁离合器100A的一个实施例的变形实施例的结构的图，是表示使用PWM控制电路12来代替DC-DC变换器11的实施例的部分结构图。在第二实施方式的电磁离合器100A中，也能够使用DC-DC变换器11和PWM控制电路12中的任一个。
图10表示在本发明中使用的设有四条狭缝81、82、83、84的转子1、和设有三条狭缝41、42、43的电枢4的概要结构。在图10中示出位于狭缝41、42、43的连接部44、45、46和位于狭缝81、82、83、84的连接部85、86、87、88。在转子1上设有四条狭缝81、82、83、84的情况下，在各狭缝81、82、83、84中分别设有三处连接部85、86、87、88。在该实施例中，连接部85、86、87、88相对于转子1的中心每隔120度地设置。然而，连接部85、86、87、88的个数以及位置不限定于该实施例。而且，摩擦板8被该狭缝81、82、83、84从内侧起分割为第一转子部8A、第二转子部8B、第三转子部8C、第四转子部8D以及第五转子部8E。
在转子1上设有四条狭缝81、82、83、84的情况下，在对置的电枢4上，在与第二转子部8B、第三转子部8C以及第四转子部8D对置的部分分别设有狭缝41、42、43。因此，狭缝41、42、43的半径与狭缝81、82、83、84的半径是不同的值。在电枢4上设有三条狭缝41、42、43的情况下，在各狭缝41、42、43中分别设有三处连接部44、45、46。在该实施例中，连接部44、45、46相对于电枢4的中心每隔120度地设置，连接部44、45、46的个数以及位置不限定于该实施例。而且，电枢4被该狭缝41、42、43从内侧起分割为第一环部4A、第二环部4B、第三环部4C以及第四环部4D。
而且，第一环部4A与第一转子部8A、第二转子部8B对置，第二环部4B与第二转子部8B、第三转子部8C对置，第三环部4C与第三转子部8C、第四转子部8D对置，第四环部4D与第四转子部8D、第五转子部8E对置。这样，在转子1的摩擦板8与电枢4之间，磁通穿过的对置面的组、即对置磁路存在八处。根据该结构，如虚线所示，从第一转子部8A出来的磁通按照第一环部4A→第二转子部8B→第二环部4B→第三转子部8C→第三环部4C→第四转子部8D→第四环部4D→第五转子部8E的路径而使八处对置磁路交链。
在转子1与电枢4之间存在八处对置磁路时，电磁离合器的接通时的吸引力和磁动势、以及使电磁离合器从断开状态成为接通状态时的吸引力和磁动势与对置磁路为六处的情况同样具有工作性恶化的特性。因而，在转子1与电枢4之间存在八处对置磁路的情况下，也能够使用本发明的DC-DC变换器11和PWM控制电路12那样的磁动势变更电路10来改变磁动势，能够与在转子1与电枢4之间有四处对置磁路的情况同样地进行控制。
在以上的实施方式中，将电磁离合器100应用于机动车用空调装置的压缩机，但本发明的电磁离合器也能够同样地应用于其他旋转设备。因此，也可以不通过来自发动机的动力来驱动转子1，而是通过其他旋转驱动源(例如电动机)来驱动转子1。此外，经由电磁离合器100来传递旋转力的从动侧设备也可以是压缩机以外的设备。
以上的说明终究不过是一例，只要无损本发明的特征，本发明即不受上述的实施方式以及变形例的限定。在上述实施方式以及变形例的构成要素中，包含在维持发明的同一性的同时能够置换并且显而易见地置换的要素。即，在本发明的技术思想的范围内可以想到的其它方式也包含在本发明的范围内。由以上可知，根据电磁离合器、电磁离合器的控制装置以及电磁离合器的控制方法，在发出向电磁离合器的电磁线圈的通电开始指令时，向电磁线圈提供比通常大的磁动势。因此，在发出向电磁线圈的通电开始指令时，转子与电枢之间产生大的电磁吸引力，从而能够提高使电磁离合器从断开状态成为接通状态时的电磁离合器的工作性。而且，此后，在电枢被吸附于摩擦板时，电磁线圈的磁动势会回到通常状态的磁动势，因而能够抑制电磁线圈的消耗电力。

Claims (16)

1.一种电磁离合器，其具备：
电枢(4)，其安装于旋转轴(7)；
至少两条非磁性部(41、42)，它们设于所述电枢(4)，且所述至少两条非磁性部(41、42)的圆周方向上的半径不同；
转子(1)，其在外力作用下相对于所述旋转轴(7)进行旋转；
摩擦板(8)，其与所述电枢(4)对置地设于所述转子(1)；
至少三条非磁性部(81、82、83)，它们设于所述摩擦板(8)，使所述至少三条非磁性部(81、82、83)的圆周方向的半径不同且不与所述非磁性部(41、42)重叠；
定子(2)；
电磁线圈(3)，其设置于所述定子(2)，将由通电产生的磁通向所述摩擦板(8)提供来对所述电枢(4)进行电磁吸引，从而使所述电枢(4)固接于所述转子(1)；
控制装置(30)，其控制向所述电磁线圈(3)的通电；以及
磁动势变更部(10)，其设置于所述控制装置(30)，在发出向所述电磁线圈(3)的通电开始指令时，该磁动势变更部(10)提高所述电磁线圈(3)的磁动势，并且在所述电枢(4)被电磁吸引而固接于所述转子(1)时，该磁动势变更部(10)使所述电磁线圈(3)的磁动势回到通常动作时的磁动势。
2.根据权利要求1所述的电磁离合器，其中，
在所述电枢(4)上具有两条非磁性部(41、42)，在所述转子(1)上设有三条非磁性部(81、82、83)。
3.根据权利要求2所述的电磁离合器，其中，
所述非磁性部(41、42、81、82、83)为狭缝，
所述电枢(4)被所述两条狭缝(41、42)从所述旋转轴(7)侧起分割为第一环部(4A)、第二环部(4B)以及第三环部(4C)，所述第一环部(4A)与第二环部(4B)之间以及所述第二环部(4B)与第三环部(4C)之间通过将所述两条狭缝(41、42)分断为多个的连接部(44、45)来连接，
所述转子(1)被所述三条狭缝(81、82、83)从所述旋转轴(7)侧起分割为第一转子部(8A)、第二转子部(8B)、第三转子部(8C)以及第四转子部(8D)，所述第一转子部(8A)与第二转子部(8B)之间、所述第二转子部(8B)与第三转子部(8C)之间以及所述第三转子部(8C)与第四转子部(8D)之间通过将所述三条狭缝(81、82、83)分断为多个的连接部(85、86、87)来连接。
4.根据权利要求2所述的电磁离合器，其中，
所述非磁性部(41、42、81、82、83)为非磁性环，
所述电枢(4)被所述两条非磁性环(41、42)从所述旋转轴(7)侧起分割为第一环部(4A)、第二环部(4B)以及第三环部(4C)，所述第一环部(4A)与第二环部(4B)之间以及所述第二环部(4B)与第三环部(4C)之间通过所述两条非磁性环(41、42)来连接，
所述转子(1)被所述三条非磁性环(81、82、83)从所述旋转轴(7)侧起分割为第一转子部(8A)、第二转子部(8B)、第三转子部(8C)以及第四转子部(8D)，所述第一转子部(8A)与第二转子部(8B)之间、所述第二转子部(8B)与第三转子部(8C)之间以及所述第三转子部(8C)与第四转子部(8D)之间通过所述三条非磁性环(81、82、83)来连接。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电磁离合器，其中，
所述转子(1)在所述摩擦板(8)的背面侧具备环状的凹部(18)，在所述凹部(18)内配置有所述定子的电磁线圈(3)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电磁离合器，其中，
所述磁动势变更部(10)通过从发出向所述电磁线圈(3)的通电开始指令时起的经过时间来判断所述电枢(4)被电磁吸引而固接于所述转子(1)的时刻。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电磁离合器，其中，
所述磁动势变更部(10)具备电压变更部(11)，在发出向所述电磁线圈(3)的通电开始指令时，该电压变更部(11)使向所述电磁线圈(3)施加的电压高于所述电磁离合器(100)的通常动作时所提供的电压，在所述电枢(4)被电磁吸引而固接于所述转子(1)时，该电压变更部(11)使向所述电磁线圈(3)施加的电压回到所述电磁离合器(100)的通常动作时所提供的电压。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电磁离合器，其中，
所述磁动势变更部(10)具备占空比变更部(12)，在发出向所述电磁线圈(3)的通电开始指令时，该占空比变更部(12)使向所述电磁线圈(3)供给的电流的占空比高于所述电磁离合器(100)的通常动作时的占空比，在所述电枢(4)被电磁吸引而固接于所述转子(1)时，该占空比变更部(12)使向所述电磁线圈(3)供给的电流的占空比回到所述电磁离合器(100)的通常动作时的占空比。
9.一种电磁离合器的控制装置，所述电磁离合器(100)具备：
电枢(4)，其安装于旋转轴(7)；
至少两条非磁性部(41、42)，它们设于所述电枢(4)，且所述至少两条非磁性部(41、42)的圆周方向上的半径不同；
转子(1)，其在外力作用下相对于所述旋转轴(7)进行旋转；
摩擦板(8)，其与所述电枢(4)对置地设于所述转子(1)；
至少三条非磁性部(81、82、83)，它们设于所述摩擦板(8)，使所述至少三条非磁性部(81、82、83)的圆周方向的半径不同且不与所述非磁性部(41、42)重叠；
定子(2)；以及
电磁线圈(3)，其设置于所述定子(2)，将由通电产生的磁通向所述摩擦板(8)提供来对所述电枢(4)进行电磁吸引，从而使所述电枢(4)固接于所述转子(1)，
该电磁离合器(100)的控制装置(30)具备磁动势变更部(10)，在发出向所述电磁线圈(3)的通电开始指令时，该磁动势变更部(10)提高所述电磁线圈(3)的磁动势，并且在所述电枢(4)被电磁吸引而固接于所述转子(1)时，该磁动势变更部(10)使所述电磁线圈(3)的磁动势回到通常动作时的磁动势。
10.根据权利要求9所述的电磁离合器的控制装置，其中，
所述磁动势变更部(10)通过从发出向所述电磁线圈(3)的通电开始指令时起的经过时间来判断所述电枢(4)被电磁吸引而固接于所述转子(1)的时刻。
11.根据权利要求9或10所述的电磁离合器的控制装置，其中，
所述磁动势变更部(10)具备电压变更部(11)，在发出向所述电磁线圈(3)的通电开始指令时，该电压变更部(11)使向所述电磁线圈(3)施加的电压高于所述电磁离合器(100)的通常动作时所提供的电压，在所述电枢(4)被电磁吸引而固接于所述转子(1)时，该电压变更部(11)使向所述电磁线圈(3)施加的电压回到所述电磁离合器(100)的通常动作时所提供的电压。
12.根据权利要求9或10所述的电磁离合器的控制装置，其中，
所述磁动势变更部(10)具备占空比变更部(12)，在发出向所述电磁线圈(3)的通电开始指令时，该占空比变更部(12)使向所述电磁线圈(3)供给的电流的占空比高于所述电磁离合器(100)的通常动作时的占空比，在所述电枢(4)被电磁吸引而固接于所述转子(1)时，该占空比变更部(12)使向所述电磁线圈(3)供给的电流的占空比回到所述电磁离合器(100)的通常动作时的占空比。
13.一种电磁离合器的控制方法，所述电磁离合器(100)具备：
电枢(4)，其安装于旋转轴(7)；
至少两条非磁性部(41、42)，它们设于所述电枢(4)，且所述至少两条非磁性部(41、42)的在圆周方向上的半径不同；
转子(1)，其在外力作用下相对于所述旋转轴(7)进行旋转；
摩擦板(8)，其与所述电枢(4)对置地设于所述转子(1)；
至少三条非磁性部(81、82、83)，它们设于所述摩擦板(8)，使所述至少三条非磁性部(81、82、83)的圆周方向的半径不同且不与所述非磁性部(41、42)重叠；
定子(2)；
电磁线圈(3)，其设置于所述定子(2)，将由通电产生的磁通向所述摩擦板(8)提供来对所述电枢(4)进行电磁吸引，从而使所述电枢(4)固接于所述转子(1)；以及
控制装置(30)，其控制向所述电磁线圈(8)的通电，
在所述电磁离合器(100)的控制方法中，
在发出向所述电磁线圈(3)的通电开始指令时，使所述控制装置(30)进行提高所述电磁线圈(3)的磁动势的动作，
在所述电枢(4)被电磁吸引而固接于所述转子(1)时，使所述控制装置(30)进行使所述电磁线圈(3)的磁动势回到通常动作时的磁动势的动作。
14.根据权利要求13所述的电磁离合器的控制方法，其中，
所述控制装置(30)通过从发出向所述电磁线圈(3)的通电开始指令时起的经过时间来判断所述电枢(4)被电磁吸引而固接于所述转子(1)的时刻。
15.根据权利要求13或14所述的电磁离合器的控制方法，其中，
所述控制装置(30)具备电压变更部(11)，在发出向所述电磁线圈(3)的通电开始指令时，该电压变更部(11)使向所述电磁线圈(3)施加的电压高于所述电磁离合器(100)的通常动作时所提供的电压，在所述电枢(4)被电磁吸引而固接于所述转子(1)时，该电压变更部(11)使向所述电磁线圈(3)施加的电压回到所述电磁离合器(100)的通常动作时所提供的电压。
16.根据权利要求13或14所述的电磁离合器的控制方法，其中，
所述控制装置(30)具备占空比变更部(12)，在发出向所述电磁线圈(3)的通电开始指令时，该占空比变更部(12)使向所述电磁线圈(3)供给的电流的占空比高于所述电磁离合器(100)的通常动作时的占空比，在所述电枢(4)被电磁吸引而固接于所述转子(1)时，该占空比变更部(12)使向所述电磁线圈(3)供给的电流的占空比回到所述电磁离合器(100)的通常动作时的占空比。
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