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Hintergrund der Erfindung
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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.
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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 ).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Zusammenfassung der Erfindung
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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.
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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.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Schnittansicht, die eine elektromagnetische Kupplung in einem
Energieübertragungszustand gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist
eine Schnittansicht, die einen Energieübertragungs-Unterbrechungszustand
zeigt;
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3 ist
eine Vorderansicht eines Rotors;
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4 ist
ein Graph, der eine Temperaturveränderung eines Ankers
zeigt;
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5 ist
eine Schnittansicht, die eine elektromagnetische Kupplung in einem
Energieübertragungszustand gemäß der
zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 ist
eine Vorderansicht einer Ankeranordnung;
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7 ist
eine Schnittansicht, die einen Energieübertragungs-Unterbrechungszustand
zeigt;
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8 ist
eine Schnittansicht, die eine elektromagnetische Kupplung in einem
Energieübertragungszustand gemäß der
dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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9 ist
ein Grundriss einer Magneteinheit; und
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10 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie A-A aus 9.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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Es
folgt eine Beschreibung der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage
von bevorzugten Ausführungsformen, die in den beiliegenden
Zeichnungen gezeigt sind.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Es
wird nun die Betriebsweise der elektromagnetischen Kupplung 1 mit
der oben dargelegten Struktur beschrieben.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 Φ2 (Φ3) 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.
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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.
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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.
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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.
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Der
Anker 11 ist durch die drei Blattfedern 62 derart
an der Ankeraufnahme 31 befestigt, dass er in axialer Richtung
beweglich ist.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 3263784 [0002, 0007, 0007, 0009]
- - JP 63-011394 [0002, 0006, 0008, 0009]
- - JP 2007-333109 [0002, 0008, 0009, 0017]
- - US 3/263784 [0003]
- - JP 57-051025 [0010, 0011, 0015, 0015]
- - JP 59-027550 [0010, 0012, 0016, 0017]
- - JP 2006-200570 [0010, 0013, 0016]
- - JP 8-135686 [0010, 0014, 0017]
- - JP 59-005232 [0010, 0017]