DE102009024868A1 - Elektromagnetische Kupplung - Google Patents

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Abstract

Eine elektromagnetische Kupplung umfasst einen Rotor, eine Ankeraufnahme, einen Anker, einen Magnetkörper mit einem ersten Permanentmagneten, einen Feldkern, eine Erregerspule und einen zweiten Permanentmagneten. Der Rotor ist drehbar in dem Gehäuse einer angetriebenen Vorrichtung angeordnet. Die Ankeraufnahme ist an der Drehwelle der angetriebenen Vorrichtung befestigt. Der Anker ist so an der Ankeraufnahme angeordnet, dass er in einer axialen Richtung beweglich ist. Der Magnetkörper ist in dem Rotor integriert. Der erste Permanentmagnet verbindet den Anker mit dem Rotor. Der Feldkern ist an dem Gehäuse angebracht und so in den Rotor eingesetzt, dass er nicht mit diesem in Kontakt steht. Die Erregerspule ist in dem Feldkern angeordnet und wird beim Unterbrechen der Energieübertragung erregt, um eine Magnetkraft des ersten Permanentmagneten aufzuheben, wodurch der Anker von dem ersten Permanentmagneten freigegeben wird. Der zweite Permanentmagnet trennt beim Unterbrechen der Energieübertragung den Anker von dem Rotor, um den Anker zu der Ankeraufnahme hin zu bewegen. Der erste Permanentmagnet weist eine Curietemperatur auf, die niedriger als die Temperatur der Wärme ist, welche von dem Rotor bei Schlupfdrehung erzeugt wird.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromagnetische Kupplung, die unter Verwendung einer durch den Magnetfluss eines Permanentmagneten erzeugten Magnetkraft Energie überträgt, und die durch Aktivieren einer Erregerspule die Energieübertragung unterbricht.
  • Es werden herkömmlicherweise verschiedene Typen von elektromagnetischen Kupplungen, welche durch eine durch den Magnetfluss eines Permanentmagneten erzeugte Magnetkraft eine Energie (die im Folgenden ihrerseits einfach als eine Magnetkraft bezeichnet wird) übertragen, vorgeschlagen (siehe das U.S.-Patent Nr. 3,263,784 , die Japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 63-011394 , und die Japanische Patent-Offenlegungsgschrift Nr. 2007-333109 ).
  • Eine in dem U.S.-Patent Nr. 3/263,784 beschriebene, elektromagnetische Kupplung eines Typs mit nicht durch Erregung bedingter Betätigung umfasst einen an einer Drehwelle befestigten Rotor, eine drehbar durch ein Lager an der Drehwelle befestigte Aufnahme, einen an der Aufnahme befestigten Anker, und einen Permanentmagneten und eine Erregerspule, die dem Rotor entlang in axialer Richtung angeordnet sind. Der Rotor ist aus zwei Elementen, d. h. einem äußeren Magnetpolelement und einem inneren Magnetpolelement, gebildet, die durch eine Verbindung aus einem nicht-magnetischen Material fest miteinander gekoppelt sind. Der Permanentmagnet ist in einem zwischen den Flanschen der beiden Magnetpolelemente ausgebildeten Zwischenraum eingesetzt.
  • Der Permanentmagnet bildet einen Magnetkreis, in welchem ein Magnetfluss von dem äußeren Magnetpol (der Magnetpolfläche des äußeren Magnetpolelements) des Rotors über den Anker zu dem inneren Magnetpol (der Magnetpolfläche des inneren Magnetpolelements) des Rotors fließt. Die Erregerspule bildet einen Magnetkreis, in welchem ein Magnetfluss fließt, und zwar durch einen Feldkern – ein inneres Magnetpfadelement – den Permanentmagneten – ein äußeres Magnetpfadelement – den Feldkern.
  • In der elektromagnetischen Kupplung des durch Nichterregung betätigten Typs, die den obigen Aufbau aufweist, zieht in einem Nichterregungszustand, in welchem die Aktivierung der Erregerspule unterbrochen ist, die Reibungsfläche (Magnetpolfläche) des Rotors die Reibungsfläche (Magnetpolfläche) des Ankers durch die Magnetkraft des Permanentmagneten an, so dass der Rotor und der Anker kraftschlüssig miteinander gekoppelt sind. So wird beispielsweise in einer elektromagnetischen Kupplung des durch Nichterregung betätigten Typs für eine Wasserpumpe Energie von einem Motor über einen Riemen auf eine Aufnahme übertragen. Somit wird die Wasserpumpe, während der Motor angetrieben wird, ebenfalls angetrieben. Beim Unterbrechen der Energieübertragung zu der Wasserpumpe, während der Motor angetrieben wird, wird die Erregerspule aktiviert und es hebt eine durch den Magnetfluss der Erregerspule erzeugte Magnetkraft die Magnetkraft des Permanentmagneten auf. Der Anker wird damit von der durch den Permanentmagneten erzeugten Magnetkraft freigegeben, so dass er sich durch eine federelastische Rückstellkraft von dem Rotor trennt, um die Energieübertragung von dem Motor zu der Wasserpumpe zu unterbrechen.
  • In der elektromagnetischen Kupplung des durch Nichterregung betätigten Typs, die in der Japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 63-011394 beschrieben ist, ist ein Rotor durch ein Lager an einem stationären Gehäuse drehbar angeordnet. Der Rotor umfasst einen inneren zylindrischen Magnetpfadabschnitt (einen inneren Magnetflusspfadabschnitt), ei nen äußeren zylindrischen Magnetpfadabschnitt (einen äußeren Magnetflusspfadabschnitt) und einen scheibenförmigen Magnetpfadabschnitt (Flansch), welcher ein Ende des inneren zylindrischen Magnetpfadabschnitts mit einem Ende des äußeren zylindrischen Magnetpfadabschnitts verbindet. Ein Paar ringförmiger Magnetplatten, ein Permanentmagnet und ein Teil einer Erregerspule sind in einer Ringnut integriert, die durch die drei Magnetpfadabschnitte definiert ist.
  • Der Permanentmagnet liegt dem äußeren zylindrischen Magnetpfadabschnitt und dem inneren zylindrischen Magnetpfadabschnitt unter Wahrung eines angemessenen Abstands gegenüber und ist zwischen dem Paar von ringförmigen Magnetplatten angeordnet. Von dem Paar von ringförmigen Magnetplatten ist eine, die auf der Seite des tieferen Endes als der Permanentmagnet in der Ringnut gelegen ist, der Innenfläche des scheibenförmigen Magnetpfadabschnitts und jener des äußeren zylindrischen Magnetpfadabschnitts unter Wahrung eines angemessenen Abstands gegenüberliegend angeordnet und an der Außenfläche des inneren zylindrischen Magnetpfadabschnitts befestigt. Die andere ringförmige Magnetplatte ist dem inneren zylindrischen Magnetpfadabschnitt und der Erregerspule unter Wahrung eines angemessenen Abstands gegenüberliegend angeordnet und an der Innenfläche des äußeren zylindrischen Magnetpfadabschnitts befestigt. In derselben Weise wie in der in dem U.S.-Patent Nr. 3,263,784 beschriebenen Erfindung wird die Erregerspule in nicht-erregtem Zustand gehalten, wenn der Permanentmagnet den Anker magnetisch anzieht, um Energie zu übertragen. Beim Unterbrechen der Energieübertragung wird die Erregerspule aktiviert und hebt die Magnetkraft des Permanentmagneten in derselben Weise wie in dem U.S.-Patent Nr. 3,263,784 auf, wodurch die Energieübertragung unterbrochen wird.
  • In einem in der Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2007-333109 beschriebenen Energieübertragungsmechanismus sind in derselben Weise wie in der in der Japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 63-011394 beschriebenen elektromagnetischen Kupplung eine Erregerspule und ein Permanentmagnet, der zwischen einem Paar von Magnetplatten angeordnet ist, in der Ringnut eines Rotors in axialer Richtung aneinandergereiht. Bei gegebener Energieübertragung zieht die Reibungsfläche des Rotors einen Anker durch die Magnetkraft des Permanentmagneten magnetisch an. Beim Unterbrechen der Energieübertragung wird die Erregerspule in ähnlicher Weise aktiviert, so dass die Magnetkraft des Permanentmagneten aufgehoben und die Energieübertragung unterbrochen wird.
  • Eine jede der in dem U.S.-Patent Nr. 3,263,784 , der Japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 63-011394 und der Japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2007-333109 beschriebenen, herkömmlichen elektromagnetischen Kupplungen wird gewöhnlich als eine Energieübertragungsvorrichtung für eine angetriebene Vorrichtung wie beispielsweise einen Kompressor oder eine Wasserpumpe einer Fahrzeug-Klimaanlage verwendet. Wenn jedoch die Drehwelle der angetriebenen Vorrichtung durch Überlast blockiert (zum Stillstand kommt), oder wenn Öl von außen zwischen die Reibungsflächen des Rotors und des Ankers gerät, kommt es zu einem abnormalen Schleifen zwischen dem Rotor und dem Anker und der Rotor dreht sich rutschend. Wenn eine solche Schlupfdrehung eintritt, wird der Rotor und der Anker durch die Reibungswärme unverzüglich erwärmt. Außerdem kann ein Riemen, der die Drehung der angetriebenen Vorrichtung auf den Rotor überträgt, durchbrennen, oder das Fett des Lagers, durch welches der Rotor axial gelagert ist, kann ausströmen, so dass sich das Lager festfrisst, wodurch die elektromagnetische Kupplung rasch funktionsunfähig wird.
  • Als Gegenmaßnahmen für eine Schlupfdrehung des Rotors, die durch Überlast der angetriebenen Vorrichtung oder dergleichen verursacht sein kann, sind elektromagnetische Kupplungen bekannt, die in der Japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 57-051025 , der Japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 59-027550 , der Japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2006-200570 , der Japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 8-135686 , und der Japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 59-005232 beschreiben sind.
  • Die in der Japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 57-051025 beschriebene elektromagnetische Kupplung überträgt Energie durch die Magnetkraft des durch eine Erregerspule erzeugten Magnetflusses und umfasst eine Temperatursicherung. Wenn die durch eine Schlupfdrehung erzeugte Reibungswärme die Temperatursicherung und deren Umgebung erwärmt, schmilzt die Sicherung infolge der Erwärmung durch und unterbricht die Aktivierung der Erregerspule, so dass ein Anker von einem Rotor freigegeben wird.
  • In der in der Japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 59-027550 beschriebenen elektromagnetischen Kupplung ist ein Gehäuse für eine Antriebsriemenscheibe und eine angetriebene Vorrichtung mit einem Temperaturmessfühler und einer Rotationsaufnahmevorrichtung ausgestattet, die einander gegenüberliegend angeordnet sind. Wenn die Temperatur der Antriebsriemenscheibe abnormal ansteigt, schrumpft das Wärmeschrumpfungselement des Temperaturmessfühlers, um einen Abtrieb von der Rotationsaufnahmevorrichtung zu unterbrechen. Dadurch wird die Aktivierung einer Erregerspule unterbrochen und wird bewirkt, dass sich die Antriebsriemenscheibe im Leerlauf dreht.
  • Die in der Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2006-200570 beschriebene elektromagnetische Kupplung umfasst einen Drehmomentbegrenzer, welcher durch ein elastisches Element mit einer Kupplungsscheibe (Anker) verbunden ist und sich gemeinsam mit einer Drehwelle dreht. In dem Drehmomentbegrenzer ist ein Aufnahmeflansch mit einer Kugeleingriffsrille ausgestattet, und eine auf dem Flansch gestapelte Platte ist mit einem ringförmigen Befreiungsabschnitt ausgestattet. Ein Kugelelement ist in der Kugeleingriffsrille dazwischengesetzt. Wenn die Drehwelle durch eine Überlast blockiert wird, wirkt ein großes Drehmoment auf die Kupplungsscheibe, so dass sich das Kugelelement von der Kugeleingriffsrille weg zu dem Befreiungsabschnitt hin bewegt, wodurch die Kupplungsscheibe von dem Drehmomentbegrenzer gelöst wird. In der Folge wird die Kupplungsscheibe durch die elastische Kraft des elastischen Elements von dem Rotor getrennt und unterbricht die Energieübertragung.
  • In der in der Japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 8-135686 beschriebenen elektromagnetischen Kupplung verbindet ein Dämpfermechanismus einen Anker und eine Aufnahme auf trennbare Weise. Wenn die Drehwelle einer angetriebenen Vorrichtung durch eine Überlast blockiert wird, wirkt ein großes Drehmoment auf den elastischen Ringkörper (Dämpfergummi) des Dämpfermechanismus. Sodann verformt sich der elastische Ringkörper elastisch und tritt aus dem Zwischenraum zwischen einem Paar von Halteelementen hervor, wodurch die Riemenscheibe und die Aufnahme voneinander getrennt werden.
  • In der in der Japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 57-051025 beschriebenen elektromagnetischen Kupplung erfolgt die Energieübertragung und deren Unterbrechung jedoch durch das Aktivieren und Deaktivieren einer Erregerspule. Wenn es sich bei der elektromagnetischen Kupplung um eine sogenannte elektromagnetische Selbsthalte-Kupplung handelt, bei welcher die Energieübertragung durch Verbinden eines Rotors und eines Ankers mittels der elektromagnetischen Kraft eines Permanentmagneten erfolgt, kann eine Temperatursicherung, wie sie in der Japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 57-051025 gezeigt ist, nicht verwendet werden.
  • Auch bei der elektromagnetischen Selbsthalte-Kupplung kann die Energieübertragung zu der Drehwelle der angetriebenen Vorrichtung unterbrochen werden, wenn sie zusätzlich eine Rotationsaufnahmevorrichtung oder einen Drehmomentbegrenzermechanismus aufweist, wie in der Japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 59-027550 oder der Japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2006-200570 beschrieben. In diesem Fall muss allerdings die Rotationsaufnahmevorrichtung so in dem stationären Gehäuse der angetriebenen Vorrichtung angebracht sein, dass sie der Riemenscheibe gegenüberliegt. Demgemäß ist ein Raumbedarf für den Einbau gegeben und wird der Vorgang des Zusammensetzens beschwerlich. Außerdem erhöht sich die Anzahl der Bestandteile der elektromagnetischen Kupplung, was zu hohen Produktionskosten führt.
  • Da die in der Japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 8-135686 beschriebene elektromagnetische Kupplung einen Dämpfermechanismus erforderlich macht, ist ihr Einbauraumbedarf größer als jener der elektromagnetischen Federkupplung, die in der Japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2007-333109 , der Japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 59-027550 , der Japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 59-005232 und dergleichen beschrieben ist, und bei welcher ein Drehmoment durch die Verwendung einer Umwicklungskraft übertragen wird, welche durch eine Torsionsverformung einer Kupplungsfeder erzeugt wird. Außerdem erhöht sich die Anzahl der Bestandteile, wodurch sich auch die Produktionskosten erhöhen.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine elektromagnetische Selbsthalte-Kupplung zu schaffen, bei welcher ein Durchbrennen des Riemens, ein Fressen des Lagers und dergleichen aufgrund von Reibungswärme infolge einer Schlupfdrehung eines Rotors vermieden werden können.
  • Um das obige Ziel zu erreichen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine elektromagnetische Kupplung geschaffen, welche umfasst: einen Rotor, der drehbar in einem Gehäuse einer angetriebenen Vorrichtung angeordnet ist, eine Ankeraufnahme, die an einer Drehwelle der angetriebenen Vorrichtung befestigt ist, einen Anker, der so auf der Ankeraufnahme angeordnet ist, dass er in einer axialen Richtung beweglich ist, einen in dem Rotor integrierten Magnetkörper mit einem ersten Permanentmagneten, der den Anker mit dem Rotor verbindet, einen Feldkern, der an dem Gehäuse angebracht ist und dergestalt in den Rotor eingesetzt ist, dass er mit diesem nicht in Kontakt steht, eine Erregerspule, die in dem Feldkern angeordnet ist und beim Unterbrechen der Energieübertragung erregt wird, um eine Magnetkraft des ersten Permanentmagneten aufzuheben und dadurch den Anker von dem ersten Permanentmagneten freizugeben, und einen zweiten Permanentmagneten, welcher beim Unterbrechen der Energieübertragung den Anker von dem Rotor trennt, um den Anker zu der An keraufnahme hin zu bewegen, wobei der erste Permanentmagnet eine Curietemperatur aufweist, die niedriger als eine Temperatur jener Wärme ist, welche von einem Rotor bei Schlupfdrehung erzeugt wird.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine Schnittansicht, die eine elektromagnetische Kupplung in einem Energieübertragungszustand gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 2 ist eine Schnittansicht, die einen Energieübertragungs-Unterbrechungszustand zeigt;
  • 3 ist eine Vorderansicht eines Rotors;
  • 4 ist ein Graph, der eine Temperaturveränderung eines Ankers zeigt;
  • 5 ist eine Schnittansicht, die eine elektromagnetische Kupplung in einem Energieübertragungszustand gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 6 ist eine Vorderansicht einer Ankeranordnung;
  • 7 ist eine Schnittansicht, die einen Energieübertragungs-Unterbrechungszustand zeigt;
  • 8 ist eine Schnittansicht, die eine elektromagnetische Kupplung in einem Energieübertragungszustand gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 9 ist ein Grundriss einer Magneteinheit; und
  • 10 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A aus 9.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Es folgt eine Beschreibung der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage von bevorzugten Ausführungsformen, die in den beiliegenden Zeichnungen gezeigt sind.
  • In 1 bis 3 ist eine Ausführungsform gezeigt, in welcher die vorliegende Erfindung auf eine elektromagnetische Kupplung 1 angewendet wird, welche die Drehung eines Motors (nicht gezeigt), der als antreibende Vorrichtung für die Drehwelle einer Wasserpumpe als angetriebene Vorrichtung überträgt und unterbricht.
  • Die elektromagnetische Kupplung 1 bildet eine elektromagnetische Selbsthalte-Federkupplung, die unter Verwendung eines Permanentmagneten und einer Schraubenfeder Energie überträgt und ganz allgemein einen in einem Gehäuse 3 einer Wasserpumpe 2 durch ein Lager 4 drehbar angeordneten Rotor 5, eine Magneteinheit U und eine Erregerspulenvorrichtung 8, die in den Rotor 5 integriert sind, sowie eine Ankeranordnung 10, welche die Drehung des Rotors 5 auf eine Drehwelle 9 der Wasserpumpe 2 überträgt, umfasst. Die Magneteinheit U umfasst einen Energieübertragungs-Permanentmagneten 6 und einen Magnetkörper 7. Die Ankeranordnung 10 umfasst einen Anker 11, eine Schraubenfeder 12, eine Ankeraufnahme 31 und eine Federabdeckung 33.
  • Der Rotor 5 bildet eine Doppelzylinderstruktur mit einem offenen Ende auf der Seite der Wasserpumpe 2, so dass sie integral damit einen inneren zylindrischen Magnetpfadabschnitt 5A und einen äußeren zylindrischen Magnetpfadabschnitt 5B, die konzentrisch zueinander sind, einen scheibenförmigen Magnetpfadabschnitt 5C, welcher die Enden der beiden Magnetpfadabschnitte 5A und 5B auf der Seite des Ankers 11 verbindet, und einen zylindrischen Verbindungsabschnitt 5D, der von dem Ende des inneren zylindrischen Magnetpfadabschnitts 5A auf der Seite des Ankers 11 herausragt, umfasst. Das Lager 4 unterstützt in drehbarer Weise den inne ren zylindrischen Magnetpfadabschnitt 5A. Der Rotor 5 weist eine Ringnut 14 auf, die durch den inneren zylindrischen Magnetpfadabschnitt 5A, den äußeren zylindrischen Magnetpfadabschnitt 5B und den scheibenförmigen Magnetpfadabschnitt 5C definiert ist und zu der Wasserpumpe 2 hin offen ist. In der Ringnut 14 sind die Magneteinheit U und die Erregerspulenvorrichtung 8 angeordnet.
  • Der innere zylindrische Magnetpfadabschnitt 5A und der zylindrische Verbindungsabschnitt 5D des Rotors 5 weisen denselben Außendurchmesser und Innendurchmesser auf. Der äußere zylindrische Magnetpfadabschnitt 5B des Rotors 5 weist eine Mehrzahl von in seiner Außenoberfläche ausgebildeten, Keilnuten 13 auf. Die Energie eines Fahrzeugmotors wird durch einen Keilriemen (nicht gezeigt) auf die Keilnuten 13 übertragen. Jene Oberfläche des scheibenförmigen Magnetpfadabschnitts 5C des Rotors 5, welche dem Anker 11 gegenüberliegt, bildet eine Verbindungsfläche (Reibungsfläche) 15a in Bezug auf den Anker 11. Der scheibenförmige Magnetpfadabschnitt 5C weist in seinem nahe an der Außenfläche gelegenen Abschnitt eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 16 auf, welche einen Magnetfluss Φ1 des Energieübertragungs-Permanentmagneten 6 von dem scheibenförmigen Magnetpfadabschnitt 5C zu dem Anker 11 hin umleiten. Wie in 3 gezeigt, sind die Durchgangslöcher 16 aus bogenförmigen, auf einem Kreis ausgebildeten Schlitzen gebildet und kommunizieren mit der Ringnut 14. Folglich bildet die elektromagnetische Kupplung 1 gemäß dieser Ausführungsform eine Kupplung des Typs mit Einwegfluss aus, bei der eine Mehrzahl von auf einem Kreis gelegenen Durchgangslöchern 16 verwendet wird. Im Allgemeinen wird der Rotor 5 durch Warmschmieden oder Kaltverformen von Kohlenstoffstahl für Maschinenstruktur (S12C) oder warmgewalztem Stahl (SPHC) gefertigt.
  • Der Energieübertragungs-Permanentmagnet 6, welcher gemeinsam mit dem Magnetkörper 7 die Magneteinheit U bildet, ist ein Magnet, der den Anker 11 während der Energieübertragung anzieht, so dass jene Fläche (Reibungsfläche) 11a des Ankers 11, die gegenüber dem Rotor 5 gelegen ist, mit der Verbindungsfläche 15a des Rotors 5 in Verbindung gehalten wird. Der Energieübertragungs-Permanentmagnet 6 bildet eine ringförmige Gestalt aus und hat einen Innendurchmesser, der größer als der Außendurchmesser des inneren zylindrischen Magnetpfadabschnitts 5A des Rotors 5 ist, und einen Außendurchmesser, der kleiner als der Innendurchmesser des äußeren zylindrischen Magnetpfadabschnitts 5B des Rotors 5 ist. Der Energieübertragungs-Permanentmagnet 6 ist in der axialen Richtung magnetisiert dass z. B. seine dem Anker 11 gegenüberliegende Fläche (Vorderseite) 6a einen S-Pol bildet und seine auf der Seite des Magnetkörpers 7 befindliche Fläche (Rückseite) 6b einen N-Pol bildet, so dass ein Magnet des Typs mit parallelem Magnetfeld gebildet wird. Ein solcher Energieübertragungs-Permanentmagnet 6 ist aus einem ferromagnetischen Material gefertigt, das eine Curietemperatur Q1 aufweist, die ausreichend niedriger als die Temperatur der von dem Rotor 5 bei Schlupfdrehung erzeugten Wärme ist. Beispielsweise liegt die Temperatur der von dem Rotor 5 bei Schlupfdrehung erzeugten Wärme bei z. B. annähernd 600°C. Daher wird wünschenswerterweise als Material für den Energieübertragungs-Permanentmagneten 6 ein Magnet auf Neodym-Eisen-Bor-Basis mit einer Curietemperatur Q1 von annähernd 300°C bis 350°C verwendet. Im Hinblick auf eine einfache Integration in den Rotor 5 wird der Energieübertragungs-Permanentmagnet 6 zusammen mit dem Magnetkörper 7 in den Rotor integriert und werden anschließend die Vorderseite und die Rückseite 6a und 6b von außerhalb des Rotors 5 magnetisiert. Obwohl der Energieübertragungs-Permanentmagnet 6 in dieser Ausführungsform durch einen Magneten gebildet ist, ist die vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt. Eine Mehrzahl von auf einem Kreis angeordneten Magneten kann, wie weiter unten beschrieben, durch Kunstharzformen oder provisorisch mit einem provisorischen Fixierelement eingebaut werden, um den Energieübertragungs-Permanentmagneten 6 zu bilden.
  • Der Magnetkörper 7 umfasst einen Ringabschnitt 7A und einen vorstehenden Ringabschnitt 7B, welcher durchgehend einstückig an der Außenfläche des Ringabschnitts 7A ausgebildet ist, so dass der Querschnitt des Magnetkörpers 7 einen L-förmigen Ring bildet. Der Magnetkörper 7 ist zusammen mit dem Energieübertragungs-Permanentmagneten 6 in die Ringnut 14 des Rotors 5 integriert. Der Ringabschnitt 7A des Magnetkörpers 7 weist einen Innendurchmesser auf, der größer als der Außendurchmesser des inneren zylindrischen Magnetpfadabschnitts 5A des Rotors 5 ist und beinahe gleich groß mit dem Innendurchmesser des Energieübertragungs-Permanentmagneten 6 ist. Der Energieübertragungs-Permanentmagnet 6 ist in dem vorstehenden Abschnitt 7B eingepasst. Ein angemessener ringförmiger Raum S wird jeweils von den Innenflächen 6c und 7a des Energieübertragungs-Permanentmagneten 6 bzw. des Magnetkörpers 7 und von einer Außenfläche 20A des inneren zylindrischen Magnetpfadabschnitts 5A definiert. Ein abgefaster Abschnitt 23, welcher in einem Winkel von ungefähr 45° abgefast ist, ist an jenem Rand der Innenfläche 7a des Magnetkörpers 7 ausgebildet, welche sich auf der Seite der Erregerspulenvorrichtung 8 befindet. Der abgefaste Abschnitt 23 ist dazu ausgebildet, um die Distanz zu einer Verlängerung 28 eines Feldkerns 25 (der weiter unten zu beschreiben sein wird) zu erhöhen und dadurch den Magnetwiderstand zu erhöhen.
  • Die Erregerspulenvorrichtung 8 umfasst eine Erregerspule 24 und den Feldkern 25. Die Erregerspule 24 ist in dem Feldkern 25 gelagert und mit einem Kunstharz 29 vergossen.
  • Der Feldkern 25 ist an einer Befestigungsplatte 26 fixiert, die an dem Gehäuse 3 befestigt ist, und ist lose in die Ringnut 14 des Rotors 5 eingesetzt, d. h. dergestalt, dass er nicht mit der Ringnut 14 in Kontakt steht. Der Feldkern 25 ist aus einem inneren Zylinderabschnitt 25A und einem äußeren Zylinderabschnitt 25B, die konzentrisch sind, und einem Scheibenabschnitt 25C, welcher die Enden der beiden Zylinderabschnitte 25A und 25B an einer der Magneteinheit U entgegengesetzten Seite miteinander verbindet, so dass eine Doppelzylinderstruktur entsteht. Der von den Zylinderabschnitten 25A und 25B und dem Scheibenabschnitt 25C umgebene Raum bildet eine ringförmige Lagerausnehmung 27, in welcher die Erregerspule 24 gelagert ist. Die Lagerausnehmung 27 ist zu der Seite des tiefen Endes (der Seite der Magneteinheit U) der Ringnut 14 des Rotors 5 hin offen und liegt dem Magnetkörper 7 gegenüber. Darüber hinaus erstreckt sich die Verlängerung 28 einstückig von dem inneren Zylinderabschnitt 25A in axialer Richtung des Feldkerns 25. Wenn der Feldkern 25 lose in die Ringnut 14 des Rotors 5 eingesetzt ist, wird die Verlängerung 28 in den Raum S eingesetzt. Die Verlängerung 28 kann eine solche Länge aufweisen, dass sie das Innere der Magneteinheit U und wünschenswerterweise das Innere des Energieübertragungs-Permanentmagneten 6 erreicht. Da der äußere Zylinderabschnitt 25B des Feldkerns 25 an seinem distalen Ende keine Verlängerung 28 aufweist, ist er kürzer als der innere Zylinderabschnitt 25A und liegt sein distales Ende dem peripheren Außenrand der Rückseite des Magnetkörpers 7 unter Wahrung eines kleinen Spalts gegenüber.
  • Der Anker 11 ist aus einem Material wie beispielsweise Kohlenstoffstahl für Maschinenstruktur (S12C) oder warmgewalztem Stahl (SPHC) gefertigt und in derselben Weise wie der Rotor 5 in eine Scheibenform gebracht und innerhalb der Federabdeckung 33 angeordnet, um in axialer Richtung beweglich zu sein. Der Anker 11 umgibt die Außenfläche des Verbindungsabschnitts 5C des Rotors 5. Jene Fläche 11a des Ankers 11, die dem scheibenförmigen Magnetpfadabschnitt 5C gegenüberliegt, bildet eine Magnetpolfläche (Reibungsfläche). Während der Energieübertragung ist die Fläche 11a, wie in 1 gezeigt, durch die Magnetkraft des Energieübertragungs-Permanentmagneten 6 mit der Reibungsfläche 15A des Rotors 5 verbunden. Jene Fläche 11b des Ankers 11, welche der Federabdeckung 33 gegenüberliegt, weist eine Mehrzahl von Ausnehmungen 11c auf, die gleichwinkelig auf einem Kreis ausgebildet sind. Ankerfreigabe-Permanentmagneten 32 werden in die Ausnehmungen 11c eingepasst und darin befestigt.
  • Die Ankeraufnahme 31 umfasst einen Vorsprung 31A und einen scheibenförmigen Flansch 31B, der einstückig von der Außenfläche des Vorsprungs 31A vorsteht. Der Vorsprung 31A steht mit einem vorstehenden Ende 9A der aus dem Gehäuse 3 vorstehenden Drehwelle 9 in Keilverbindung und ist mit einer Mutter 34 daran befestigt. Der Außendurchmesser des Flansches 31B ist nahezu gleich mit jenem des Verbindungsabschnitts 5D des Rotors 5.
  • Die Ankerfreigabe-Permanentmagneten 32 dienen dazu, den Anker 11 von dem Rotor 5 zu trennen und zu bewirken, dass er magnetisch zu der Federabdeckung 33 hin angezogen wird, wenn die elektromagnetische Kupplung 1 durch die Aktivierung der Erregerspule 24 von dem Energieübertragungszustand in den Energie-Abschaltzustand umgeschaltet wird. Die Ankerfreigabe-Permanentmagneten 32 umfassen z. B. acht Magneten und sind jeweils in der Mehrzahl von in dem Anker 11 ausgebildeten Ausnehmungen 11c angeordnet. Die Ankerfreigabe-Permanentmagneten 32 sind aus einem ferromagnetischen Material gefertigt, das eine Curietemperatur Q2 aufweist, die ausreichend höher als die Temperatur (ungefähr 600°C) der von dem Rotor 5 bei der Reibung mit dem Anker 11 während der Schlupfdrehung erzeugten Wärme ist, z. B. aus einem Magneten auf Samarium-Cobalt-Basis mit einer Curietemperatur Q2 von ungefähr 700°C bis 800°C. Selbst wenn der Energieübertragungs-Permanentmagnet 6 infolge der durch die Schlupfdrehung des Rotors 5 erzeugten Wärme seine Magnetkraft verliert und von einem ferromagnetischen Körper in einen paramagnetischen Körper übergeht, verlieren die Ankerfreigabe-Permanentmagneten 32 ihre Magnetkraft nicht und dienen als Magneten. Während der Energieübertragung muss der Anker 11 gegen die Magnetkraft der Ankerfreigabe-Permanentmagneten 32 und die Federkraft der Schraubenfeder 12 mit dem Rotor 5 in Verbindung gehalten werden. Zu diesem Zweck wird als Material für den Energieübertragungs-Permanentmagneten 6 ein Permanentmagnet mit einer Magnetkraft verwendet, die höher als jene der Ankerfreigabe-Permanentmagneten 32 ist.
  • Die Federabdeckung 33 besteht aus einem magnetischen Material und ist mit einer Bolzenschraube 37 so an dem Flansch 31B der Ankeraufnahme 31 fixiert, dass sie den zylindrischen Verbindungsabschnitt 5D des Rotors 5, den Flansch 31B der Ankeraufnahme 31, den Anker 11 und die Schraubenfeder 12 abdeckt. Ein ebener Flächenabschnitt 33a der Innenfläche der Federabdeckung 33, welcher dem Anker 11 gegenüberliegt, bildet einen Freigabe-Halteabschnitt, der die Ankerfreigabe-Permanentmagneten 32 anzieht und festhält, wenn die Energieübertragung unterbrochen ist, das heißt, wenn der Rotor 5 nicht mit dem Anker 11 verbunden ist.
  • Die Schraubenfeder 12 ist aus einer Schraubenfeder mit einem rechteckigen Querschnitt gebildet und windet sich über die Außenfläche des Verbindungsabschnitts 5D des Rotors 5 und die Außenfläche des Flansches 31B der Ankeraufnahme 31. Ein Ende 12A der Schraubenfeder 12 ist in der in der Innenfläche des Ankers 11 ausgebildeten Halteausnehmung 11A festgehalten, so dass sie sich nicht davon lösen kann. Das andere Ende der Schraubenfeder 12 ist in einer in der Außenfläche der Ankeraufnahme 31 ausgebildeten Halteausnehmung 31C festgehalten, so dass sie sich nicht davon lösen kann. Wenn sich die elektromagnetische Kupplung 1 in dem Energieübertragungsunterbrechungszustand befindet, wird die Schraubenfeder 12 in einem natürlichen Zustand gehalten, wie in 2 gezeigt. Die Schraubenfeder 12 weist somit einen Innendurchmesser auf, der jeweils größer als der Außendurchmesser der Außenfläche des Verbindungsabschnitts 5D des Rotors 5 bzw. größer als der Außendurchmesser des Flansches 31B der Ankeraufnahme 31 ist, und ist daher von den Außenflächen des Verbindungsabschnitts 5D und des Flansches 31B beabstandet. Dabei steht die Außenfläche der Schraubenfeder 12 mit einer Innenfläche 33b der Federabdeckung 33 in Kontakt. Wenn sich die elektromagnetische Kupplung 1 in dem Energieübertragungszustand befindet, das heißt, wenn der Rotor 5 und der Anker 11 miteinander verbunden sind, wie in 1 gezeigt, bewegt die Magnetkraft des Energieübertragungs-Permanentmagneten 6 den Anker 11 zu dem Rotor 5 hin, so dass der Anker 11 kraftschlüssig mit der Reibungsfläche 15a des Rotors 5 gekoppelt ist. Somit verringert die Schraubenfeder 12, während sich der Rotor 5 und der Anker 11 drehen, ihren Durchmesser und umwickelt die Außenflächen des Verbindungsabschnitts 5D des Rotors 5 und des Flansches 31B der Ankeraufnahme 31 eng, wodurch der Rotor 5 auf mechanische Weise mit der Ankeraufnahme 31 verbunden wird.
  • Es wird nun die Betriebsweise der elektromagnetischen Kupplung 1 mit der oben dargelegten Struktur beschrieben.
  • 1 zeigt die elektromagnetische Kupplung 1 in dem Energieübertragungszustand. In diesem Zustand ist der Anker 11 aufgrund der Magnetkraft, die von dem Magnetfluss Φ1 des Energieübertragungs-Permanentmagneten 6 erzeugt wird, von der Federabdeckung 33 beabstandet und magnetisch zu der Reibungsfläche 15a des Rotors 5 hin angezogen. Die Schraubenfeder 12 verringert infolge der Drehung des Rotors 5 und des Ankers 11 ihren Durchmesser und umwickelt die Außenflächen des Verbindungsabschnitts 5D des Rotors 5 und des Flansches 31B der Ankeraufnahme 31 eng, wodurch der Rotor 5 und die Ankeraufnahme 31 verbunden werden. Daher sind der Rotor 5 und die Ankeranordnung 10 durch die Magnetkraft des Energieübertragungs-Permanentmagneten 6 und die Umwicklungskraft der Schraubenfeder 12 fest miteinander verbunden. In diesem verbundenen Zustand wird Energie von dem Motor zu der Drehwelle 9 der Wasserpumpe 2 übertragen, und zwar durch den Rotor 5 – den Anker 11 – die Schraubenfeder 12 – die Ankeraufnahme 31. In dem Energieübertragungszustand deaktiviert die elektromagnetische Kupplung 1 die Erregerspule 24 und hält sie in einem unerregten Zustand. Somit bildet die elektromagnetische Kupplung 1 eine elektromagnetische Kupplung des durch Nichterregung betätigten Typs.
  • Beim Unterbrechen der Energieübertragung durch Freigeben der in Energieübertragungszustand befindlichen, elektromagnetischen Kupplung 1, wie in 2 gezeigt, wird die Erregerspule 24 aktiviert, um einen Magnetfluss Φ2 mit einer Fließrichtung zu erzeugen, die zu jener des Magnetflusses Φ1 des Energieübertragungs-Permanentmagneten 6 entgegengesetzt ist. Wenn die Erregerspule 24 durch Aktivieren in Erregung versetzt ist, durchströmt dessen Magnetfluss Φ2 einen Magnetflusspfad, der sich durch den inneren Zylinderabschnitt 25A des Feldkerns 25 – den inneren zylindrischen Magnetpfadabschnitt 5A des Rotors 5 – den scheibenförmigen Magnetpfadabschnitt 5C – den Anker 11 – den scheibenförmigen Magnetpfadabschnitt 5C des Rotors 5 – den äußeren zylindrischen Magnetpfadabschnitt 5B – den äußeren Zylinderabschnitt 25B des Feldkerns 25 – den Scheibenabschnitt 25C hindurch erstreckt.
  • Dabei wird die Erregerspule 24 aktiviert und erregt, so dass die Magnetkraft, die durch den Magnetfluss Φ2 der Erregerspule 24 erzeugt wird, gleich groß wie jene des Energieübertragungs-Permanentmagneten 6 wird. Daher heben die Magnetkraft des Energieübertragungs-Permanentmagneten 6 und jene der Erregerspule 24 einander auf, und demgemäß wird der Anker 11 von der Magnetkraft des Energieübertragungs-Permanentmagneten 6 freigegeben. Da die Magnetkraft der Ankerfreigabe-Permanentmagneten 32 nicht durch die Aktivierung und Erregung der Erregerspule 24 aufgehoben wird, ziehen die Ankerfreigabe-Permanentmagneten 32 den Anker 11 magnetisch an und trennen ihn von dem Rotor 5, so dass der Anker 11 magnetisch zu dem Freigabe-Halteabschnitt 33a der Federabdeckung 33 hin angezogen wird. Mit anderen Worten, die Ankerfreigabe-Permanentmagneten 32 ziehen den Anker 11 von dem Rotor 5 zurück und verbinden ihn mit dem Freigabe-Halteabschnitt 33a der Federabdeckung 33. Der Magnetfluss der Ankerfreigabe-Permanentmagneten 32 strömt durch den Magnetflusspfad des Ankers 11 – der Federabdeckung 33.
  • Wenn der Anker 11 von dem Energieübertragungs-Permanentmagneten 6 freigegeben und durch die Magnetkraft der Ankerfreigabe-Permanentmagneten 32 von dem Rotor 5 zu der Federabdeckung 33 hin zurückgezogen wird, wird auch die Schraubenfeder 12 von dem Energieübertragungs-Permanentmagneten 6 freigegeben. Auf diese Weise vergrößert sich die Schraubenfeder 12 im Durchmesser und wird von den Außenflächen des Verbindungsabschnitts 5D des Rotors 5 und von dem Flansch 31B der Ankeraufnahme 31 getrennt. Als Folge daraus wird die Energieübertragung von dem Rotor 5 auf die Drehwelle 9 durch die elektromagnetische Kupplung 1 zur Gänze unterbrochen. Dieser Zustand ist in 2 gezeigt.
  • Wenn nach dem Unterbrechen der Energieübertragung an die Wasserpumpe 2 die elektromagnetische Kupplung 1 erneut betätigt werden soll, wird die Erregerspule 24 aktiviert. Dabei wird die Stromflussrichtung in eine zu der weiter oben beschriebenen Richtung entgegengesetzte Richtung geändert und es wird ein Magnetfluss Φ3 (ein in 2 durch eine gestrichelte Linie angezeigter Magnetfluss) in derselben Richtung wie der Mag netfluss Φ1 des Energieübertragungs-Permanentmagneten 6 erzeugt. Der Anker 11 wird von den Magnetkräften, welche durch die gegen die Magnetkraft der Ankerfreigabe-Permanentmagneten 32 wirkenden Magnetflüsse Φ1 und Φ3 erzeugt werden, von der Federabdeckung 33 getrennt und magnetisch zu der Reibungsfläche 15a des Rotors 5 hin angezogen. Wenn sich der Anker 11 gemeinsam mit dem Rotor 5 dreht, verringert die Schraubenfeder 12 ihren Durchmesser und umwickelt jeweils die Außenfläche des Verbindungsabschnitts 5D des Rotors 5 und die Außenfläche des Flansches 31B der Ankeraufnahme 31 eng. Daher sind der Rotor 5 und die Ankeranordnung 10 durch die auf den Anker 11 wirkende Magnetkraft des Energieübertragungs-Permanentmagneten 6 und die Umwicklungskraft der Schraubenfeder 12 wieder fest miteinander verbunden, und die Energie des Motors wird auf die Wasserpumpe 2 übertragen, und zwar durch den Rotor 5 – den Anker 11 – die Schraubenfeder 12 – die Ankeraufnahme 31 – die Drehwelle 9. Mit anderen Worten, die elektromagnetische Kupplung 1 ist betätigt. Nachdem die elektromagnetische Kupplung 1 betätigt worden ist, wird die Erregerspule 24 deaktiviert und der Energieübertragungs-Permanentmagnet 6 und die Schraubenfeder 12 halten den Rotor 5 und die Ankeranordnung 10 im verbundenen Zustand fest und führen eine Energieübertragung durch.
  • Wenn im Energieübertragungszustand die Drehwelle 9 aufgrund einer Überlast oder dergleichen zum Stillstand kommt, oder wenn Öl auf die Reibungsflächen des Rotors 5 und des Ankers 11 gelangt und zu einer Schlupfdrehung des Rotors 5 in Bezug auf den Anker 11 führt, so erfolgt eine abrupte Erwärmung des Rotors 5 und des Ankers 11 durch die Reibungswärme. Die dabei von dem Rotor 5 erzeugte Wärmetemperatur beträgt annähernd 600°C. Daher steigt die Temperatur des Ankers 11 ebenfalls abrupt an, wie dies in 4 gezeigt ist.
  • Der Energieübertragungs-Permanentmagnet 6 besteht aus einem Magneten auf Neodym-Eisen-Bor-Basis mit einer Curietemperatur Q1 von 300°C bis 350°C. Bei einer Schlupfdrehung des Rotors 5 verliert der Energieübertragungs-Permanentmagnet 6, wenn die Temperatur der durch den Rotor 5 und dem Anker 11 erzeugten Wärme höher als die Curietemperatur Q1 wird, seine Magnetkraft, geht von einem ferromagnetischen Körper in einen paramagnetischen Körper über und gibt den Anker 11 frei. Daher wird der Anker 11 durch die Magnetkraft der Ankerfreigabe-Permanentmagneten 32 von der Reibungsfläche 15a des Rotors 5 zu dem Freigabe-Halteabschnitt 33a der Federabdeckung 33 hin zurückgezogen. Wenn der Anker 11 von dem Energieübertragungs-Permanentmagneten 6 freigegeben und von dem Rotor 5 getrennt wird, wird die Schraubenfeder 12 ebenfalls freigegeben. Daher vergrößert sich die Schraubenfeder 12 im Durchmesser und wird von den Außenflächen des Verbindungsabschnitts 5D des Rotors 5 und von dem Flansch 31B der Ankeraufnahme 31 getrennt. Als Folge daraus dreht sich der Rotor 5 im Leerlauf und wird ein Temperaturanstieg unterdrückt. Demgemäß können Unfälle, wie beispielsweise ein Durchbrennen des sich in die Keilnut 13 des Rotors 5 hinein erstreckenden Riemens oder ein Ausfließen von Fett aus dem Lager 4, auf welchem der Rotor 5 axial gelagert ist, was zu einem Fressen des Lagers 4 führen kann, verhindert werden.
  • Die Ankerfreigabe-Permanentmagneten 32 sind aus einem Magneten auf Samarium-Cobalt-Basis mit einer Curietemperatur Q2 gefertigt, die ausreichend höher als die Temperatur der Wärme ist, welche von dem Rotor 5 und dem Anker 11 während der Schlupfdrehung des Rotors 5 erzeugt wird. Daher verlieren die Ankerfreigabe-Permanentmagneten 32 ihre Magnetkraft nicht bzw. gehen nicht von einem ferromagnetischen Körper in einen paramagnetischen Körper über. Während der Schlupfdrehung des Rotors 5 trennen die Ankerfreigabe-Permanentmagneten 32 den Anker 11 von dem Rotor 5 und bewirken, dass dieser magnetisch zu der Federabdeckung 33 hin angezogen wird. Nachdem der Energieübertragungs-Permanentmagnet 6, der von einem ferromagnetischen Körper in einen paramagnetischen Körper übergegangen ist, auf Raumtemperatur zurückgeführt ist, kann dieser, wenn er wieder magnetisiert ist, wieder als Magnet benutzt werden.
  • Mit der die oben beschriebene Struktur aufweisenden elektromagnetischen Kupplung 1 können Beschädigungen des Riemens, ein Durchbrennen (Fressen) des Lagers 4 während der Schlupfdrehung und dergleichen eliminiert werden, indem der Energieübertragungs-Permanentmagnet 6 einfach aus einem Magneten mit einer Curietemperatur Q1 gefertigt wird, die niedriger als die Temperatur jener Wärme ist, die von dem Rotor 5 bei einer Schlupfdrehung erzeugt wird. Somit weist die elektromagnetische Kupplung 1 eine einfache Struktur auf, benötigt keine weitere Komponente, wie beispielsweise eine Temperatursicherung, und kann kostengünstig hergestellt werden.
  • Die Ankerfreigabe-Permanentmagneten 32 sind aus einem Magneten mit einer Curietemperatur Q2 gefertigt, die höher als die Temperatur der Wärme ist, welche von dem Rotor 5 während der Schlupfdrehung erzeugt wird. Selbst wenn der Rotor 5 aufgrund der Schlupfdrehung Wärme erzeugt, verlieren die Ankerfreigabe-Permanentmagneten 32 dadurch ihre Funktion als Magneten nicht und können den Anker 11 zuverlässig von dem Rotor 5 trennen.
  • Da die elektromagnetische Kupplung 1 einstückig mit der Verlängerung 28 vorgesehen ist, die sich von dem distalen Ende des inneren Zylinderabschnitts 25A des Feldkerns 25 erstreckt, kann sie eine Magnetsättigung reduzieren. Im Spezielleren sei angenommen, dass der Feldkern 25 und der Magnetkörper 7 so angeordnet sind, dass sie unter Wahrung eines angemessenen Spalts einander nur gegenüberliegen, und dass ein der Verlängerung 28 entsprechender Abschnitt nicht vorhanden ist. In diesem Fall wird die Querschnittsfläche des Magnetpfads an einem Abschnitt des inneren zylindrischen Magnetpfadabschnitts 5A des Rotors 5, der zwischen dem Magnetkörper 7 und dem Feldkern 25 gelegen ist, nur durch den Querschnitt des entsprechenden Abschnitts bestimmt. Bei diesem Abschnitt handelt es sich um einen dünnwandigen Abschnitt, in dem eine Stufe 45 (1) für das Lager 4 an der Innenfläche ausgebildet ist. Somit ist der Querschnittsbereich des Magnetpfads kleiner als jener von anderen Abschnitten des inneren zylindrischen Magnetpfadabschnitts 5A. An einem Abschnitt des inneren zylindrischen Magnetpfadabschnitts 5A, der sich in der Nähe eines Lageranlageabschnitts 45A befindet, das heißt in der Nähe jenes Abschnitts der Stufe 45, der gegen das vordere Ende des Lagers 4 anliegt, neigt der Magnetfluss Φ23) der Erregerspule 24 dazu, sich leicht magnetisch zu sättigen. Tritt eine Magnetsättigung ein, so sinkt die magnetische Durchlässigkeit in dem Magnetkreis ab und die Magnetkraft für den Anker 11 nimmt ab.
  • Angesichts dieser Tatsache kann, wenn sich die Verlängerung 28 einstückig von dem distalen Ende des inneren Zylinderabschnitts 25A des Feldkerns 25 erstreckt und in den Raum S eingesetzt wird, der durch den Energieübertragungs-Permanentmagneten 6, den Magnetkörper 7 und den inneren zylindrischen Magnetpfadabschnitt 5A des Rotors 5 definiert ist, der Magnetpfad des inneren Zylinderabschnitts 25A des Feldkerns 25 verlängert werden, und kann sich die Querschnittsfläche des Magnetpfads in der Nähe des Lageranlageabschnitts 45A durch die hinzugefügte Querschnittsfläche der Verlängerung 28 des Feldkerns 25 vergrößern. Daher wird die Magnetsättigung an dem inneren zylindrischen Magnetpfadabschnitt 5A des Rotors 5 verglichen mit einem Beispielfall, in welchem keine Verlängerung 28 vorhanden ist, stärker unterdrückt und kann sich die Magnetkraft für den Anker 11 erhöhen.
  • Außerdem erhöht sich, da der abgefaste Abschnitt 23 an dem Öffnungsrand der Innenfläche 7a des Magnetkörpers 7 an der Seite des Feldkerns 25 ausgebildet ist, die Distanz zwischen der Außenfläche des inneren Zylinderabschnitts 25A des Feldkerns 25 und der Innenfläche 7a des Magnetkörpers 7 und erhöht sich der Magnetwiderstand, wodurch eine magnetische Kraftlinienstreuung (Ausbildung von Kurzschlussströmungen) unterdrückt wird. Als Folge daraus kann sich die Magnetkraft für den Anker 11 weiter erhöhen.
  • 5 bis 7 zeigen eine elektromagnetische Kupplung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der zweiten Ausführungsform sind dieselben Bestandteile und Abschnitte wie jene aus der weiter oben beschriebenen, ersten Ausführungsform mit denselben Bezugszahlen bezeichnet, wobei auf eine sich wiederholende Beschreibung verzichtet wird. In einer elektromagnetischen Kupplung 50 gemäß dieser Ausführungsform unterscheidet sich eine Ankeranordnung 60 von der Ankeranordnung 10 der in der ersten Ausführungsform beschriebenen elektromagnetischen Kupplung 1. Im Spezielleren umfasst die Ankeranordnung 60 keine mit der oben beschriebenen Schraubenfeder 12 und der Federabdeckung 33 identische Schraubenfeder und Federabdeckung, sondern umfasst einen Anker 11, eine Ankeraufnahme 31, Ankerfreigabe-Permanentmagneten 32, eine Blattfeder 62 und eine Entkoppelungsplatte 64. Da die Ankeranordnung 60 keine Schraubenfeder 12 umfasst, ist auch kein Verbindungsabschnitt 5D in einem Rotor 5 vorhanden.
  • Der Anker 11 ist durch die drei Blattfedern 62 derart an der Ankeraufnahme 31 befestigt, dass er in axialer Richtung beweglich ist.
  • Jede Blattfeder 62 ist durch Ausstanzen eines Stahlblatts für Federn oder dergleichen in einer rechteckigen Form gebildet, und zwar so, dass diese eine feststehende Basis 62A und ein freies Ende 62B umfasst (6). Die feststehenden Basen 62A werden in engen Kontakt mit der Rückseite eines Flansches 31B der Ankeraufnahme 31 gebracht und werden durch Verstemmen mit einer Mehrzahl von Nieten 65 daran befestigt. Die freien Enden 62B werden in engen Kontakt mit einer Fläche des Ankers 11, die einer Reibungsfläche 11a entgegengesetzt ist, gebracht und durch Verstemmen mit Nieten 66 befestigt. Jede Blattfeder 62 umfasst einen Verbindungsabschnitt 62C, der die feststehende Basis 62A und das freie Ende 62B verbindet. Der Verbindungsabschnitt 62C ist in der Richtung der Dicke elastisch verformbar und ist in einem erforderlichen Winkel zu dem Rotor 5 hin gebogen, so dass das freie Ende 62B in der Drehrichtung der Ankeraufnahme 31 mehr an der vorderen Seite gelegen ist als die feststehende Basis 62A.
  • Die Entkopplungsplatte 64 ist zusammen mit den feststehenden Basen 62A der Blattfedern 62 an der Rückseite des Flansches 31B der Ankeraufnahme 31 durch Verstemmen mit den Nieten 65 befestigt. Die Entkopplungsplatte 64 ist aus einem magnetischen Material und ist derart ausgebildet, dass sie von vorn betrachtet eine nahezu dreieckige Form aufweist. Die Spitzen der Entkopplungsplatte 64 sind zu dem Rotor 5 hin gebogen und bilden Freigabe-Halteabschnitte 64A für den Anker 11.
  • In der elektromagnetischen Kupplung 50 mit einer solchen Ankeranordnung 60 ist der Anker 11 in dem in 5 gezeigten, energieübertragenden Zustand durch eine Magnetkraft, die durch einen Magnetfluss Φ1 eines Energieübertragungs-Permanentmagneten 6 erzeugt, mit einer Reibungsfläche 15a des Rotors 5 verbunden. Daher verformen sich die Blattfedern 62 elastisch zu dem Rotor 5 hin.
  • Zur Freigabe der elektromagnetischen Kupplung 50 von dem Energieübertragungszustand und zur Unterbrechung der Energieübertragung wird, wie in 7 gezeigt, eine Erregerspule 24 aktiviert, und eine Magnetkraft, die durch den Magnetfluss Φ2 der Erregerspule 24 erzeugt wird, hebt die Magnetkraft, die durch den Magnetfluss Φ1 des Energieübertragungs-Permanentmagneten 6 erzeugt wird, auf. Dadurch federn die Blattfedern 62 elastisch zurück und trennen den Anker 11 von dem Rotor 5 und verformen ihn zu der Entkopplungsplatte 64 hin. Der Anker 11 wird durch die Magnetkraft der Ankerfreigabe-Permanentmagneten 32 magnetisch zu den Freigabe-Halteabschnitten 64A der Entkopplungsplatte 64 hin angezogen. Es ist hier anzumerken, dass die Freigabe-Halteabschnitte 64A der Entkopplungsplatte 64 zu dem Rotor 5 hin gebogen sind, da die Blattfedern 62 zwischen dem Anker 11 und dem Flansch 31B der Ankeraufnahme 31 angeordnet sind.
  • In einer allgemeinen elektromagnetischen Kupplung, bei welcher ein Anker durch Blattfedern festgehalten ist, wird eine voreingestellte Last auf die Blattfedern ausgeübt. Beim Freigeben des Ankers wird der Anker 11 ausschließlich durch die elastische Rückstellkraft der Blattfedern von dem Rotor 5 getrennt. In der elektromagnetischen Kupplung 50 aus dieser Ausführungsform braucht keine voreingestellte Last auf die Blattfedern 62 ausgeübt werden, da der Anker 11 hier durch die Magnetkraft der Ankerfreigabe-Permanentmagneten 32 von dem Rotor 5 getrennt wird. Da die Blattfedern 62 lediglich ein Energieübertragungselement bilden, sind sie nicht in jedem Fall erforderlich. Wenn beispielsweise die Innenfläche des Ankers 11 und die Außenfläche eines Vorsprungs 31A der Ankeraufnahme 31 durch Keilverzahnung oder dergleichen miteinander verbunden sind, so kann auf die Blattfedern 62 verzichtet werden. Außerdem kann, wenn der Flansch 31B der Ankeraufnahme 31 mit einem Freigabe-Halteabschnitt (dem Magnetpfadabschnitt eines Ankerfreigabe-Permanentmagneten) versehen ist, auf die Entkopplungsplatte 64 verzichtet werden.
  • In 8 bis 10 ist eine elektromagnetische Kupplung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. In der dritten Ausführungsform sind dieselben Bestandteile und Abschnitte wie jene aus der in 5 bis 7 gezeigten, zweiten Ausführungsform mit denselben Bezugszahlen bezeichnet, wobei auf eine sich wiederholende Beschreibung verzichtet wird. In einer elektromagnetischen Kupplung 70 der dritten Ausführungsform unterscheidet sich eine Ankeranordnung 71 von der Ankeranordnung 60 der zweiten Ausführungsform und unterscheidet sich die Anordnung der Magneteinheit U' von jener der elektromagnetischen Kupplung 1 der ersten Ausführungsform und von jener der Magneteinheit U der elektromagnetischen Kupplung 50 der zweiten Ausführungsform. Im Spezielleren umfasst die elektromagnetische Kupplung 70 keine der oben beschriebenen Entkopplungsplatte 64 entsprechende Entkopplungsplatte, sondern umfasst einen Anker 11, eine Ankeraufnahme 31, Ankerfreigabe-Permanentmagneten 32 und Blattfedern 62. Die Ankeraufnahme 31 umfasst einen mit einem Ende 9A einer Drehwelle 9 keilverzahnten Vorsprung 31A, einen an der Außenfläche des Vorsprungs 31A vorstehenden Flansch 31B, und drei Freigabe-Halteabschnitte 31C, die an der Außenfläche des Flansches 31B gleich beabstandet in Umfangsrichtung und dem Anker 11 gegenüberliegend vorstehen. Die Ankeraufnahme 31 weist nämlich einstückig mit dieser die Freigabe-Halteabschnitte 31D auf und dient somit auch als Entkopplungsplatte 64 aus der zweiten Ausführungsform.
  • Die Magneteinheit U' umfasst einen Energieübertragungs-Permanentmagneten 6, einen Magnetkörper 7 und provisorische Befestigungselemente 72, welche den Permanentmagneten 6 provisorisch an dem Magnetkörper 7 befestigen. Der Energieübertragungs-Permanentmagnet 6 weist eine aus beispielsweise acht bogenförmigen, in Umfangsrichtung unterteilten Magnetstücken 106a bis 106h gebildete, ringartige Form auf.
  • Die Magnetstücke 106a bis 106h sind aus einem ferromagnetischen Material, wie beispielsweise Neodym oder Ferrit, gefertigt und ihre vorderen und hinteren Flächen sind als N-Pol bzw. S-Pol magnetisiert. Es ist anzumerken, dass die Magnetstücke 106a bis 106h, nachdem sie in einen Rotor 5 integriert worden sind, zusammen mit dem Magnetkörper 7 magnetisiert werden.
  • Der Magnetkörper 7 bildet eine Scheibe mit einem Mittelloch 74, das größer als der Außendurchmesser eines inneren zylindrischen Magnetpfadabschnitts 5A des Rotors 5 ist, und mit einem Außendurchmesser, der nahezu gleich groß wie der Innendurchmesser eines äußeren zylindrischen Magnetpfadabschnitts 5B ist. In der Oberfläche des Magnetkörpers 7 ist auf der Seite des Ankers 11 eine ringförmige Ausnehmung 75 ausgebildet, die mit dem Energieübertragungs-Permanentmagneten 6 zusammenpasst. Der Lochdurchmesser der ringförmigen Ausnehmung 75 ist nahezu gleich groß wie der Außendurchmesser des Permanentmagneten 6, oder anders gesagt, der Durchmesser eines Kreises, der durch den jeweiligen Außenumfang der Magnetstücke 106a bis 106h gebildet wird. Der jeweilige Außenumfang der Magnetstücke 106a bis 106h wird jeweils in engen Kontakt mit einer Innenwand 75A der ringförmigen Ausnehmung 75 gebracht. Der Magnetkörper 7 weist eine Mehrzahl von Auslassöffnungen 76 auf. Die Auslassöffnungen 76 dienen dazu, das Austreten von Luft und Behandlungsflüssigkeit zu erleichtern, die sich in dem Rotor 5 während der Oberflächenbehandlung des Rotors 5, beispielsweise während des Plattierens oder Beschichtens, ansammeln. In dieser Ausführungsform handelt es sich bei den Auslassöffnungen 76 um halbkreisförmige Kerben, die in der Außenfläche des Magnetkörpers 7 ausgebildet sind. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt und die Auslassöffnungen 76 können auch in Form von Löchern mit angemessener Form erfolgen. Mit sol chen Auslassöffnungen 76 können in einem Zustand, in dem die Magneteinheit U' in eine Ringnut 14 des Rotors 5 integriert ist, ein Raum 77A auf der Seite des tieferen Endes und ein Raum 77B (8) auf der Vorderseite in Bezug auf die Magneteinheit U' in der Ringnut 14 miteinander durch die Auslassöffnungen 76 hindurch kommunizieren. Es kann dann verhindert werden, dass sich bei der nachfolgenden Behandlung Luft und Behandlungsflüssigkeit in dem Raum 77A auf der Seite des tieferen Endes ansammeln.
  • In 9 dienen in einem Zustand, bevor die Magneteinheit U' in den Rotor 5 integriert ist, die provisorischen Befestigungselemente 72 dazu, die nicht-magnetisierten Magnetstücke 106a bis 106h provisorisch an dem Magnetkörper 7 zu befestigen. Jedes provisorische Befestigungselement 72 ist aus einer Drahtfeder, Kunstharz oder dergleichen zu einer nahezu U- oder Ω-förmigen Gestalt geformt, so dass es einander gegenüberliegende, elastische Verformungsabschnitte 72A und 72B und einen Verbindungsabschnitt 72C umfasst, welcher die proximalen Enden der beiden elastischen Verformungsabschnitte 72A und 72B miteinander verbindet. Die freien Enden der elastischen Verformungsabschnitte 72A und 72B sind jeweils mit Halteabschnitten 72D und 72E versehen, welche nach außen gebogen sind. Wie in 9 gezeigt, werden die provisorischen Befestigungselemente 72, nachdem die Magnetstücke 106a bis 106h in der ringförmigen Ausnehmung 75 des Magnetkörpers 7 in vorbestimmten Lücken 78 zur Ausbildung eines Rings in Umfangsrichtung angeordnet sind, mit ihren in geschlossenem Zustand befindlichen, elastischen Verformungsabschnitten 72A und 72B elastisch in den Lücken 78 angebracht. Die elastischen Verformungsabschnitte 72A und 72B öffnen sich, wenn sie elastisch angebracht worden sind, durch die elastische Formwiederherstellung und drücken gegen die Seitenflächen der Magnetstücke 106a bis 106h. Außerdem drücken die Halteabschnitte 72D und 72E gegen die am inneren Umfang gelegenen Ecken eines jeden der Magnetstücke 106a bis 106h. Da die Außenflächen der Magnetstücke 106a bis 106h in engen Kontakt mit der Innenwand 75A der ringförmigen Ausnehmung 75 gebracht werden, sind sie provisorisch an dem Magnetkörper 7 befestigt, wodurch die Magneteinheit U' zusam mengesetzt ist. Die Magneteinheit U' wird in den Rotor 5 integriert, wobei ihre Magnetstücke 106a bis 106h provisorisch an dem Magnetkörper 7 befestigt sind. Beim Einbau wird der Magnetkörper 7 in die Ringnut 14 des Rotors 5 hineingepresst, um die Magnetstücke 106a bis 106h gegen die Innenfläche eines scheibenförmigen Magnetpfadabschnitts 6C zu drücken, und an der Innenfläche des äußeren zylindrischen Magnetpfadabschnitts 5B befestigt. Der Magnetkörper 7 kann durch Verstemmen, Elektronenstrahlschweißen, Laserschweißen oder dergleichen an dem äußeren zylindrischen Magnetpfadabschnitt 5B befestigt werden. 8 zeigt einen Beispielfall, in welchem der Magnetkörper 7 durch Verstemmen fixiert ist. Die Bezugszahl 79 bezeichnet den Verstemmungsabschnitt des äußeren zylindrischen Magnetpfadabschnitts 5B.
  • Das provisorische Befestigungsverfahren und die provisorischen Befestigungselemente für die Magnetstücke 106a bis 106h sind nicht auf jene beschränkt, die in der obigen Ausführungsform beschrieben sind, sondern können auf vielfältige Art und Weise abgeändert und modifiziert werden. Zum Beispiel können die Magnetstücke 106a bis 106h dergestalt in einer ringartigen Form angeordnet sein, dass jeweils zwei davon von zwei anderen, benachbarten Stücken beabstandet sind, und die provisorischen Befestigungselemente 72 können in den entsprechenden Lücken elastisch angebracht sein, wodurch die Magnetstücke 106a bis 106h provisorisch befestigt sind. Alternativ dazu kann anstatt der Mehrzahl von provisorischen Befestigungselementen 72 ein einzelnes, durchgehendes Element durch Biegen eines einzelnen Draht-Grundkörpers ausgebildet sein.
  • Um eine solche elektromagnetische Kupplung 70 herzustellen, werden zunächst die Mehrzahl von Magnetstücken 106a bis 106h und der Magnetkörper 7 vorbereitet. Die Magnetstücke 106a bis 106h werden provisorisch mittels der provisorischen Befestigungselemente 72 an der ringförmigen Ausnehmung 75 des Magnetkörpers 7 befestigt, womit die Magneteinheit U' zusammengesetzt ist. Da die Magnetstücke 106a bis 106h in diesem Zustand noch nicht magnetisiert sind, werden sie nicht magnetisch zu dem Magnetkörper 7 hin angezogen.
  • Anschließend wird die Magneteinheit U' in den Rotor 5 integriert und werden die Magnetstücke 106a bis 106h gegen die Innenfläche des scheibenförmigen Magnetpfadabschnitts 5C des Rotors 5 gedrückt. Dann wird der Magnetkörper 7 mit der Innenfläche des äußeren zylindrischen Magnetpfadabschnitts 5B verstemmt und daran befestigt, und zwar beispielsweise durch Elektronenstrahlschweißen.
  • Nachdem die Magneteinheit U' zur Gänze in den Rotor 5 integriert ist, wird der Rotor 5 einer Oberflächenbehandlung, wie beispielsweise einer Plattierung oder Beschichtung, unterzogen. Soll der Rotor 5 beispielsweise einer Kationen-Galvanisierungsbeschichtung unterzogen werden, so wird der Rotor 5 in eine Kationen-Galvanisierungsbeschichtungflüssigkeit in einem Galvanisierungsbad eingetaucht. Eine Spannung wird zwischen dem Rotor 5 als Kathode und einer Anode angelegt, so dass ein Kationen-Galvanisierungsbeschichtungsfilm auf der gesamten Oberfläche des Rotors 5 ausgebildet wird.
  • Wenn der Rotor 5 in die Kationen-Galvanisierungsbeschichtungsflüssigkeit eingetaucht wird, so kann es, wenn Luft oder die Beschichtungsflüssigkeit örtlich in dem Rotor 5 verbleiben, zu einem Beschichtungsfehler kommen. Luft oder die Beschichtungsflüssigkeit neigt dazu, insbesondere an jenem Abschnitt des Raums 77A an einer Seite des tieferen Endes des Magnetkörpers 7 zu verbleiben, welcher sich außerhalb der Außenfläche des Energieübertragungs-Permanentmagneten 6 befindet. Die in der Außenfläche des Magnetkörpers 7 ausgebildeten Auslassöffnungen 76 ermöglichen es, dass der Raum 77A auf der Seite des tieferen Endes mit dem Raum 77B an der vorderen Seite in Bezug auf den Magnetkörper 7 kommuniziert. Somit kann die Luft oder die Beschichtungsflüssigkeit in dem Raum 77A auf der Seite des tieferen Endes durch den Raum 77B an der vorderen Seite zuverlässig aus dem Rotor 5 abgeleitet werden. Folglich können die weiter oben beschriebenen Probleme gelöst werden.
  • Da die Magneteinheit U' der Oberflächenbehandlung unterzogen wird, nachdem sie in den Rotor 5 integriert worden ist, kann sie im Zuge der Integration in den Rotor 5 nicht unabsichtlich beschädigt werden und eine fehlerhafte Oberflächenbeschaffenheit erhalten.
  • Wenn die Galvanisierung beendet ist, wird der Rotor 5 aus dem Galvanisierungsbad entnommen und in einem Wärmeofen erwärmt, so dass der Kationen-Galvanisierungsfilm getrocknet wird.
  • Nachdem die Galvanisierungsbeschichtung beendet ist, werden die Magnetstücke 106a bis 106h magnetisiert. Die Magnetstücke 106a bis 106h können von außerhalb des Rotors 5 durch eine Magnetisierungsvorrichtung magnetisiert werden.
  • Wenn die Magnetisierung für die Magnetstücke 106a bis 106h beendet ist, wird ein Lager 4 durch Presspassung in den Rotor 5 eingesetzt. Damit ist die Fertigungszusammensetzung des Rotors 5 abgeschlossen.
  • Anschließend werden der Rotor 5 und die Ankeranordnung 71 in einem Kompressor 2 angebracht und wird eine Erregerspulenvorrichtung 8 in den Rotor 5 eingesetzt, wodurch der Vorgang des Befestigens der elektromagnetischen Kupplung 70 an dem Kompressor 200 als angetriebener Vorrichtung abgeschlossen ist.
  • Es ist offensichtlich, dass mit einer elektromagnetischen Kupplung 70 mit obigem Aufbau dieselbe Wirkung erzielt werden kann wie mit einer jeden der elektromagnetischen Kupplungen 1 und 50 der weiter oben beschriebenen ersten bzw. zweiten Ausführungsform.
  • In einer jeden der weiter oben beschriebenen Ausführungformen ist der Anker 11 mit den Ankerfreigabe-Permanentmagneten 32 ausgestattet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Es können auch die Federabdeckung 33, die Entkopplungsplatte 64 oder die Seite der Frei gabe-Halteabschnitte (33a, 64A oder 31C) der Ankeraufnahme 31 mit den Ankerfreigabe-Permanentmagneten 32 ausgestattet sein.
  • Bis jetzt wird die vorliegende Erfindung auf elektromagnetische Kupplungen des Typs mit Einwegfluss angewendet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, sondern kann auch auf eine elektromagnetische Kupplung des Typs mit Zweiwegfluss für eine Fahrzeug-Klimaanlage angewendet werden.
  • In der vorliegenden Erfindung werden, wenn der Rotor infolge einer Überlast oder dergleichen eine Schlupfdrehung in Bezug auf den Anker verursacht, der Rotor und der Anker durch die Reibungswärme erwärmt. Wenn die Temperatur der durch den Rotor erzeugten Wärme höher als die Curietemperatur des Energieübertragungs-Permanentmagneten wird, so verliert der Energieübertragungs-Permanentmagnet seinen Magnetismus und geht von einem ferromagnetischen Körper in einen paramagnetischen Körper über. Somit wird der Anker von dem Energieübertragungs-Permanentmagnet freigegeben und durch die Magnetkraft des Ankerfreigabemagneten von dem Rotor getrennt. Daher läuft der Rotor im Leerlauf und unterdrückt einen durch die Reibungswärme verursachten Temperaturanstieg. Wenn in diesem Fall die Curietemperatur des Energieübertragungs-Permanentmagneten ausreichend niedriger (z. B. 300°C bis 350°C) als die Temperatur (z. B. annähernd 600°C) von Wärme ist, welche durch den Rotor infolge der Reibungswärme erzeugt wird, kann die Temperatur der durch den Rotor erzeugten Wärme niedrig gehalten bzw. dessen Erwärmung unterdrückt werden. Folglich kann ein Durchbrennen des Riemens, ein Fressen des Lagers und dergleichen auf wirksamere Weise vermieden werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Curietemperatur des Ankerfreigabe-Permanentmagneten höher als die Temperatur der durch den Rotor bei einer Schlupfdrehung erzeugten Wärme. Daher geht der Ankerfreigabe-Permanentmagnet, selbst wenn der Rotor Wärme erzeugt, nicht von einem ferromagnetischen Körper in einen paramagnetischen Körper über, so dass der Anker zuverlässig von dem Rotor getrennt werden kann.
  • Da der Energieübertragungs-Permanentmagnet gemäß der vorliegenden Erfindung aus einem Permanentmagneten mit einer höheren Magnetkraft als jener des Ankerfreigabe-Permanentmagneten gefertigt ist, weist der erstere eine große Magnetkraft auf. Somit kann der Anker während der Energieübertragung zuverlässig auf magnetische Weise zu dem Rotor hin angezogen gehalten werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung erstreckt sich die Verlängerung einstückig von dem distalen Ende des inneren Zylinderabschnitts des Feldkerns und ist die Querschnittsfläche der Verlängerung in der Querschnittsfläche des inneren zylindrischen Magnetpfadabschnitts des Rotors enthalten. Dadurch wird eine Magnetsättigung in dem inneren zylindrischen Magnetpfadabschnitt des Rotors unterdrückt, so dass ein Absinken der Magnetkraft in Bezug auf den Anker verhindert werden kann.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Abfasungsabschnitt an dem Öffnungsrand des Magnetkörpers auf der Seite des Feldkerns ausgebildet. Dadurch kann der Magnetwiderstand zwischen der Verlängerung des Feldkerns und der Innenfläche des Magnetkörpers erhöht werden, wodurch eine magnetische Kraftlinienstreuung (Ausbildung von Kurzschlussströmungen) unterdrückt wird.
  • Da der Energieübertragungs-Permanentmagnet gemäß der vorliegenden Erfindung eine Mehrzahl von Magnetstücken umfasst, ist die Verwendung eines teuren Permanentmagneten aus einem Stück nicht erforderlich, wodurch sich die Herstellungskosten verringern.
  • Die Magnetstücke werden durch die provisorischen Befestigungselemente provisorisch an dem Magnetkörper befestigt und werden in den Rotor integriert. Im Anschluss daran werden der Magnetkörper und die Magnetstücke an dem Rotor befestigt und werden die Magnetstücke magnetisiert. So können der Magnetkörper und der Energieübertragungs-Permanentmagnet auf einfache Weise zusammengesetzt werden, wodurch die Produktivität verbessert wird.
  • Da die elastischen, provisorischen Befestigungselemente aus einer Drahtfeder, Kunstharz, einem Metallblatt oder dergleichen gebildet werden können, können sie kostengünstig und auf einfache Weise hergestellt und provisorisch zuverlässig befestigt werden, indem die Magnetstücke gegen die Innenwand des Magnetkörpers gedrückt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Claims (9)

  1. Elektromagnetische Kupplung, dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst: einen Rotor (5), der drehbar in einem Gehäuse (3) einer angetriebenen Vorrichtung (2, 200) angeordnet ist; eine Ankeraufnahme (31), die an einer Drehwelle (9) der angetriebenen Vorrichtung befestigt ist; einen Anker (11), der so an der Ankeraufnahme angeordnet ist, dass er in einer axialen Richtung beweglich ist; einen Magnetkörper (7), der in den Rotor integriert ist, und einen ersten Permanentmagneten (6), der den Anker mit dem Rotor verbindet; einen Feldkern (25), der an dem Gehäuse angebracht ist und so in den Rotor eingesetzt ist, dass er nicht mit diesem in Kontakt steht; eine Erregerspule (24), die in dem Feldkern angeordnet ist und beim Unterbrechen der Energieübertragung erregt wird, um eine Magnetkraft des ersten Permanentmagneten aufzuheben, wodurch der Anker von dem ersten Permanentmagneten freigegeben wird; und einen zweiten Permanentmagneten (32), der beim Unterbrechen der Energieübertragung den Anker von dem Rotor trennt, um den Anker zu der Ankeraufnahme hin zu bewegen, wobei der erste Permanentmagnet eine Curietemperatur aufweist, die niedriger als eine Temperatur einer Wärme ist, welche von dem Rotor bei Schlupfdrehung erzeugt wird.
  2. Kupplung nach Anspruch 1, wobei der zweite Permanentmagnet eine Curietemperatur aufweist, die höher als die Temperatur der Wärme ist, welche von dem Rotor bei Schlupfdrehung erzeugt wird.
  3. Kupplung nach Anspruch 1, wobei der erste Permanentmagnet aus einem Permanentmagneten mit einer höheren Magnetkraft als jener des zweiten Permanentmagneten gefertigt ist.
  4. Kupplung nach Anspruch 1, wobei die Curietemperatur des ersten Permanentmagneten 300°C bis 350°C beträgt und jene des zweiten Permanentmagneten 700°C bis 800°C beträgt.
  5. Kupplung nach Anspruch 1, wobei der Rotor einen inneren zylindrischen Magnetpfadabschnitt (5A) und einen äußeren zylindrischen Magnetpfadabschnitt (5B) umfasst, die konzentrisch sind, einen scheibenförmigen Magnetpfadabschnitt (5C), welcher ein Ende des inneren zylindrischen Magnetpfadabschnitts mit jenem des äußeren zylindrischen Magnetpfadabschnitts verbindet, und eine Ringnut (14), in welcher der Magnetkörper, der erste Permanentmagnet und der Feldkern untergebracht sind, ein ringförmiger Raum durch eine Innenfläche des Magnetkörpers, die ringförmig ist, eine Innenfläche des ersten Permanentmagneten und den inneren zylindrischen Magnetpfadabschnitt definiert ist, und der Feldkern einstückig eine Verlängerung (28) umfasst, die in den Raum einzusetzen ist.
  6. Kupplung nach Anspruch 5, wobei der Magnetkörper einen abgefasten Abschnitt (23) umfasst, der an einem Öffnungsrand auf der Seite eines Feldkerns ausgebildet ist.
  7. Kupplung nach Anspruch 1, wobei der erste Permanentmagnet eine Mehrzahl von Magnetstücken (106a bis 106h) umfasst, die Mehrzahl von Magnetstücken durch ein provisorisches Befestigungselement (72) provisorisch in Ringform an dem Magnet körper befestigt ist und anschließend in dem Rotor durch den Magnetkörper befestigt ist.
  8. Kupplung nach Anspruch 7, wobei der Magnetkörper eine ringförmige Ausnehmung (75) umfasst, wo die Mehrzahl von Magnetstücken, von denen ein jedes einen Bogen bildet, in einer ringartigen Form anzuordnen sind, und das über Elastizität verfügende, provisorische Befestigungselement zwischen den Magnetstücken eingesetzt ist und die äußeren Umfangsbereiche der Magnetstücke gegen die Innenwand (75A) der ringförmigen Ausnehmung drückt.
  9. Kupplung nach Anspruch 8, wobei die Magnetstücke in den Rotor integriert sind und anschließend magnetisiert werden.
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