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Verweis auf eine verwandte Anmeldung
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Diese Anmeldung basiert auf der am 11. März 2014 eingereichten
Japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-047423 und ist durch eine Bezugnahme hierin aufgenommen.
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Reibungskupplung.
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Stand der Technik
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Bis jetzt gibt es als Kupplung dieses Typs eine elektromagnetische Kupplung für eine Übertragung einer Drehantriebskraft von einer externen Kraftquelle, wie beispielsweise einem Motor, durch einen Riemen auf einen Kompressor einer Fahrzeug-Klimaanlage (siehe zum Beispiel Patentdokument 1).
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Bei der vorstehenden elektromagnetischen Kupplung wird eine elektromagnetische Spule eines Stators erregt, um einen Magnetkreis zu bilden, in dem ein magnetischer Fluss durch einen Rotor und einen Anker einer Nabe hindurch geht. Bei dieser Konfiguration wird der Anker der Nabe mit Hilfe einer elektromagnetischen Kraft, die von dem Magnetkreis erzeugt wird, zu dem Rotor hin gezogen. Aus diesem Grund kommen der Anker und der Rotor miteinander in Kontakt, und auf einer Kontaktoberfläche (im Folgenden als ”Reibungsoberfläche” bezeichnet) tritt zwischen dem Anker und dem Rotor eine Reibung auf. Aus diesem Grund werden der Rotor, der Anker sowie eine Drehwelle mit Hilfe der Antriebskraft, die von der externen Kraftquelle durch den Riemen übertragen wird, gemeinsam gedreht. Mit anderen Worten, die Kupplung wird angeschaltet, und die Antriebskraft, die von der externen Kraftquelle durch den Riemen zu übertragen ist, wird durch den Rotor und die Nabe auf den Kompressor der Fahrzeug-Klimaanlage übertragen.
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Andererseits wird die Erregung der elektromagnetischen Spule des Stators gestoppt, um die elektromagnetische Kraft verschwinden zu lassen. Aus diesem Grund wird der Anker mit Hilfe einer Rückstellkraft eines Kautschuk-Elements, das zwischen einem äußeren Fitting aus Metall und einem inneren Fitting aus Metall angeordnet ist, welche die Nabe konfigurieren, von dem Rotor getrennt. Mit anderen Worten, die Kupplung wird abgeschaltet, und das Übertragen der Kraft von der externen Kraftquelle durch den Rotor und die Nabe auf den Kompressor der Fahrzeug-Klimaanlage wird gestoppt.
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In letzter Zeit wurde von den Fahrzeug-Herstellern für den Zweck der Verbesserung einer Kraftstoffeffizienz eine Verringerung von Abmessung und Gewicht der elektromagnetischen Kupplung gefordert, was zu Forderungen hinsichtlich einer Verringerung einer axialen Abmessung der elektromagnetischen Kupplung und hinsichtlich einer Verringerung einer radialen Abmessung des Rotors führt. In diesem Fall ist es möglich, dass ein aufgrund des Abriebs der Reibungsoberfläche des Rotors und der Reibungsoberfläche des Ankers erzeugtes Abriebpulver verbleibt und ein Abführen desselben unwahrscheinlich ist.
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Dokument des Standes der Technik
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Patentdokument
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- Patentdokument 1: JP H06-193653 A
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Zusammenfassung der Erfindung
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Mit Blick auf die vorstehenden Schwierigkeiten besteht eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung in der Bereitstellung einer Reibungskupplung, die in der Lage ist, ein Abriebpulver abzuführen.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet eine Reibungskupplung einen Rotor sowie einen Anker. Der Rotor ist um eine Drehwelle herum drehbar und beinhaltet einen eine Nut bildenden Abschnitt mit einer Nut, auf der ein Riemen auf einer in einer radialen Richtung äußeren Seite des Rotors zentriert auf der Drehwelle angebracht ist, sowie einen eine Wand bildenden Abschnitt, der auf einer in der radialen Richtung inneren Seite des eine Nut bildenden Abschnitts zentriert auf der Drehwelle angeordnet ist und der eine erste Wand auf einer ersten Endseite in der Richtung einer Achsenlinie in Bezug auf die Drehwelle aufweist. Der Anker ist auf der ersten Endseite in der Richtung der Achsenlinie in Bezug auf den Rotor angeordnet und wird durch die Drehwelle gelagert und weist eine zweite Wand auf, die der ersten Wand gegenüberliegt. Wenn die erste Wand und die zweite Wand in Kontakt zueinander kommen und eine Drehkraft von einer Antriebsquelle durch den Riemen auf den Rotor übertragen wird, werden der Rotor, der Anker sowie die Drehwelle durch eine Reibung gemeinsam gedreht, die zwischen der ersten und der zweiten Wand erzeugt wird. Der eine Nut bildende Abschnitt beinhaltet einen Abdeckungsabschnitt, der sich auf einer in der radialen Richtung äußeren Seite des Ankers befindet und ein radial äußeres Ende des Ankers bedeckt. Der Abdeckungsabschnitt, das radial äußere Ende des Ankers und die erste Wand definieren einen Abführungsdurchlass, der die Form eines Rings aufweist, der die Form eines auf der Drehwelle zentrierten Rings aufweist und auf der ersten Endseite in der Richtung der Achsenlinie offen ist. Der Abdeckungsabschnitt beinhaltet eine Aufspreizoberfläche, die eine Form derart aufweist, dass eine Fläche in einer Querschnittsebene des Abführungsdurchlasses, die orthogonal zu der Drehwelle ist, in Richtung zu der ersten Endseite in der Richtung der Achsenlinie zunimmt.
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Mit der vorstehenden Konfiguration kann das Abriebpulver, das durch den Abrieb einer Reibungsoberfläche der ersten Wand und einer Reibungsoberfläche der zweiten Wand erzeugt wird, aufgrund der Zentrifugalkraft aus dem Abführungsdurchlass abgeführt werden.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist ein schematisches Schaubild, das eine Kältekreislaufvorrichtung in einem Fahrzeug-Klimaanlagengerät mit einer elektromagnetischen Kupplung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
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2 ist eine Querschnittsansicht der elektromagnetischen Kupplung gemäß der Ausführungsform.
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3 ist ein Schaubild, das die elektromagnetische Kupplung von einer ersten Endseite in der Richtung einer Achsenlinie gemäß der Ausführungsform aus gesehen darstellt.
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4 ist eine Querschnittsansicht, die einen Teil der elektromagnetischen Kupplung gemäß der Ausführungsform darstellt.
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5 ist eine Querschnittsansicht, die einen Teil der elektromagnetischen Kupplung gemäß einer ersten Modifikation der Ausführungsform darstellt.
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6 ist eine Querschnittsansicht, die einen Teil der elektromagnetischen Kupplung gemäß einer zweiten Modifikation der Ausführungsform darstellt.
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7 ist eine Querschnittsansicht, die einen Teil der elektromagnetischen Kupplung gemäß einer dritten Modifikation der Ausführungsform darstellt.
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8 ist eine Querschnittsansicht, die einen Teil der elektromagnetischen Kupplung gemäß einer vierten Modifikation der Ausführungsform darstellt.
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9 ist eine Querschnittsansicht, die einen Teil der elektromagnetischen Kupplung gemäß einer fünften Modifikation der Ausführungsform darstellt.
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10 ist ein Schaubild, das experimentelle Resultate der Eliminierung eines Abriebpulvers gemäß der Ausführungsform darstellt.
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11 ist eine Querschnittsansicht, die einen Teil einer elektromagnetischen Kupplung bei einem Vergleichsbeispiel der vorliegenden Offenbarung darstellt.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Um Abmessung und Gewicht einer elektromagnetischen Kupplung zu verringern, ist es vorstellbar, dass eine axiale Abmessung der elektromagnetischen Kupplung verringert wird oder eine radiale Abmessung eines Rotors verringert wird. Wenn zum Beispiel die axiale Abmessung der elektromagnetischen Kupplung ohne irgendeine Änderung einer Position von V-Nuten verringert wird, auf denen ein Riemen in dem Rotor angebracht ist, bedeckt ein Rotor 30A eine radial äußere Seite eines Ankers 40A, wie in 11 dargestellt. Wenn im Besonderen die radiale Abmessung des Rotors 30A verringert wird, wird ein Abstand S1 zwischen dem Anker 40A und dem Rotor 30A in der radialen Richtung verkürzt. Mit dem verkürzten Abstand S1 wird ein Zwischenraum 90A zwischen dem Anker 40A und dem Rotor 30A verringert. In diesem Fall wird aufgrund eines Abriebs zwischen einer Reibungsoberfläche des Rotors 30A und einer Reibungsoberfläche des Ankers 40A ein Abriebpulver erzeugt. Wie vorstehend beschrieben, verbleibt das Abriebpulver jedoch in dem Zwischenraum 90A, wenn der Zwischenraum 90A verringer wird, und es ist unwahrscheinlich, dass das Abriebpulver aus dem Zwischenraum 90A abgeführt wird.
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Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 ist ein Schaubild, das eine Gesamtkonfiguration einer Kältekreislaufvorrichtung 1 eines Fahrzeug-Klimaanlagengeräts darstellt, die eine elektromagnetische Kupplung verwendet, die ein Beispiel für eine Reibungskupplung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist.
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Die Kältekreislaufvorrichtung 1 beinhaltet einen Kompressor 2, einen Kühler 3, ein Expansionsventil 4 sowie einen Verdampfer 5, die miteinander verbunden sind. Der Kompressor 2 saugt ein Kältemittel an und komprimiert das Kältemittel. Der Kühler 3 ermöglicht es, dass das aus dem Kompressor 2 abgeführte Kältemittel Wärme abstrahlt. Das Expansionsventil 4 entspannt und expandiert das Kältemittel, das aus dem Kühler 3 heraus strömt. Der Verdampfer 5 verdampft das Kältemittel, das mittels des Expansionsventils 4 entspannt wurde, um eine Wärme absorbierende Wirkung auszuüben.
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Der Kompressor 2 ist in einem Motorraum eines Fahrzeugs montiert. Der Kompressor 2 treibt mittels einer Drehantriebskraft einen Kompressionsmechanismus an, um dadurch das Kältemittel aus dem Verdampfer 5 anzusaugen und das Kältemittel zu komprimieren. Die Drehantriebskraft wird von einem Motor 10, der als ein Beispiel für eine Fahrantriebsquelle verwendet wird, durch eine elektromagnetische Kupplung 20 angewendet.
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Indessen kann als der Kompressionsmechanismus irgendeiner von einem Kompressionsmechanismus vom Typ mit einer festen Kapazität, dessen Abführkapazität fest ist, und einem Kompressionsmechanismus vom Typ mit einer variablen Kapazität eingesetzt werden, dessen Abführkapazität mittels eines Steuersignals eingestellt werden kann, das von außen eingegeben wird.
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Die elektromagnetische Kupplung 20, die ein Beispiel für die Reibungskupplung gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt, ist durch eine elektromagnetische Kupplung mit einer integrierten Riemenscheibe konfiguriert, die mit dem Kompressor 2 gekoppelt ist. Die elektromagnetische Kupplung 20 überträgt die Drehantriebskraft des Motors 10, die von einer motorseitigen Riemenscheibe 11 durch einen V-Riemen 12 angewendet wird, auf den Kompressor 2. Die motorseitige Riemenscheibe 11 ist mit der Drehantriebswelle des Motors 10 gekoppelt.
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Die elektromagnetische Kupplung 20 beinhaltet einen Rotor 30 und einen Anker 40. Der Rotor 30 konfiguriert einen antriebsseitigen, sich drehenden Körper, der von der Drehantriebskraft gedreht wird, die von dem Motor 10 durch den V-Riemen 12 angewendet wird. Der Anker 40 konfiguriert einen antriebsseitigen, sich drehenden Körper, der mit einer Drehwelle 2a des Kompressors 2 gekoppelt ist. Die elektromagnetische Kupplung 20 koppelt den Rotor 30 mit dem Anker 40 oder trennt den Rotor 30 von dem Anker 40, um dadurch die Drehantriebskraft intermittierend von dem Motor 10 auf den Kompressor 2 zu übertragen.
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Mit anderen Worten, wenn die elektromagnetische Kupplung 20 den Rotor 30 mit dem Anker 40 koppelt, wird die Drehantriebskraft des Motors 10 auf den Kompressor 2 übertragen, und die Kältekreislaufvorrichtung 1 ist in Betrieb. Wenn die elektromagnetische Kupplung 20 andererseits den Rotor 30 von dem Anker 40 trennt, wird die Drehantriebskraft des Motors 10 nicht auf den Kompressor 2 übertragen, und die Kältekreislaufvorrichtung 1 ist nicht in Betrieb.
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Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 2 eine detaillierte Konfiguration der elektromagnetischen Kupplung 20 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
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2 ist eine Querschnittsansicht der elektromagnetischen Kupplung 20 entlang der Richtung der Achsenlinie. Die axiale Querschnittsansicht ist eine Querschnittsansicht der elektromagnetischen Kupplung 20, die eine Achse der Drehwelle 2a des Kompressors 2 beinhaltet, und ist eine Querschnittsansicht entlang der Achse. 3 ist ein Schaubild, das die elektromagnetische Kupplung 20 von einer ersten Endseite der Drehwelle 2a des Kompressors 2 in der Richtung der Achsenlinie aus gesehen darstellt.
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Wie in 2 dargestellt, beinhaltet die elektromagnetische Kupplung 20 den Rotor 30. Zunächst beinhaltet der Rotor 30 einen äußeren zylindrischen Abschnitt 31, einen inneren zylindrischen Abschnitt 32 sowie einen Endoberflächen-Abschnitt 33.
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Der äußere zylindrische Abschnitt 31 ist in einer zylindrischen Form ausgebildet, die eine Mittellinie auf der Achse (mit einem Punkt strichpunktierte Linie in 2) der Drehwelle 2a des Kompressors aufweist. Der äußere zylindrische Abschnitt 31 ist aus einem magnetischen Material (zum Beispiel Eisen) hergestellt. Der äußere zylindrische Abschnitt 31 kann als ein Beispiel für einen Nuten bildenden Abschnitt verwendet werden, der V-Nuten 31a (Nuten) aufweist, auf die ein V-Riemen 12 aufgelegt ist. Die V-Nuten 31a sind auf einer radial äußeren Umfangsseite des äußeren zylindrischen Abschnitts 31 mit der Achse als einer Mittelinie bereitgestellt.
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Der innere zylindrische Abschnitt 43 ist auf einer radial inneren Umfangsseite des äußeren zylindrischen Abschnitts 31 mit der Achse der Drehwelle 2a als einer Mittellinie angeordnet und in einer zylindrischen Form mit der Achse der Drehwelle 2a als einer Achse ausgebildet. Der innere zylindrische Abschnitt 32 ist aus einem magnetischen Material (zum Beispiel Eisen) hergestellt.
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Ein äußerer Ring 34a eines Kugellagers 34 ist an einer inneren Umfangsseite des inneren zylindrischen Abschnitts 32 befestigt. Das Kugellager 34 befestigt den Rotor 30 um die Achse der Drehwelle 2a als der Mittellinie herum drehbar an einem Gehäuse 2c, und das Gehäuse 2c konfiguriert eine äußere Hülle des Kompressors 2. Aus diesem Grund ist ein innerer Ring 34b des Kugellagers 34 mittels eines Sprengrings an dem Gehäuse 2c des Kompressors 2 befestigt. Der innere Ring 34b des Kugellagers 34 ist auf einer radial äüßeren Seite eines Gehäuse-Vorsprungs 2b angeordnet, der auf dem Gehäuse 2c des Kompressors 2 ausgebildet ist. Der Gehäuse-Vorsprung 2b ist in einer zylindrischen Form mit einer Mittellinie auf der Achse der Drehwelle 2a des Kompressors 2 ausgebildet.
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Der Endoberflächen-Abschnitt 33 ist zwischen der ersten Endseite des äußeren zylindrischen Abschnitts 31 in der Richtung der Drehwelle und der ersten Endseite des inneren zylindrischen Abschnitts 32 in der Richtung der Drehwelle angeordnet. Der Endoberflächen-Abschnitt 33 ist in der Form eines Rings zentriert auf der Achse der Drehwelle 2a ausgebildet.
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Noch genauer beinhaltet der Endoberflächen-Abschnitt 33 Ring-Elemente 60, 61 und 62. Die Ring-Elemente 60, 61 und 62 sind in der Form eines Rings zentriert auf der Achse der Drehwelle 2a ausgebildet.
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Das Ring-Element 60 der vorliegenden Ausführungsform ist auf der radial äußeren Seite des Ring-Elements 61 angeordnet. Das Ring-Element 61 ist auf der radial äußeren Seite des Ring-Elements 62 angeordnet. Jedes von den Ring-Elementen 60, 61 und 62 ist aus einem magnetischen Material (zum Beispiel Eisen) hergestellt.
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Zwischen den Ring-Elementen 60 und 61 ist ein nicht-magnetischer Abschnitt 66 angeordnet, der aus einem nicht-magnetischen Metallmaterial hergestellt ist. Der nicht-magnetische Abschnitt 66 ist in der Form eines Rings zentriert auf der Achse der Drehwelle 2a ausgebildet und koppelt die Ring-Elemente 60 und 61 miteinander.
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Zwischen den Ring-Elementen 61 und 62 ist ein nicht-magnetischer Abschnitt 67 angeordnet, der aus einem nicht-magnetischen Metallmaterial hergestellt ist. Der nicht-magnetische Abschnitt 67 ist in der Form eines Rings zentriert auf der Achse der Drehwelle 2a ausgebildet und koppelt die Ring-Elemente 61 und 62 miteinander.
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Die nicht-magnetischen Abschnitt 66 und 67 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind aus einem nicht-magnetischen Metallmaterial hergestellt, wie beispielsweise SUS304 (Edelstahl) oder Kupfer. Die nicht-magnetischen Metallmaterialien können durch Zwischenräume, die in einer kreisförmigen Bogenform definiert sind, als den nicht-magnetischen Abschnitten 66 und 67 ersetzt werden.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der äußere zylindrische Abschnitt 31 mit dem Ring-Element 60 des Endoberflächen-Abschnitt 33 verbunden, und das Ring-Element 62 des Endoberflächen-Abschnitts 33 ist mit dem inneren zylindrischen Abschnitt 32 verbunden. Der äußere zylindrische Abschnitt 31, die Ring-Elemente 60, 61 und 62 des Endoberflächen-Abschnitts 33 und der innere zylindrische Abschnitt 32 konfigurieren einen Magnetkreis Ma, wie später beschrieben wird.
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Die erste Endseite des Endoberflächen-Abschnitts 33 in der Richtung der Achsenlinie ist mit einer Wand 33a orthogonal zu der Achse der Drehwelle 2a bereitgestellt. Wie später beschrieben wird, kann die Wand 33a als ein Beispiel für die erste Wand mit einer Reibungsoberfläche verwendet werden, die mit dem Anker 40 in Kontakt kommt. Der Endoberflächen-Abschnitt 33 kann als ein Beispiel für einen eine Wand bildenden Abschnitt verwendet werden, der die erste Wand aufweist. Unter dem Umstand ist bei der vorliegenden Ausführungsform ein Reibungselement 35 für eine Erhöhung eines Reibungskoeffizienten des Endoberflächen-Abschnitts 33 auf der ersten Endseite des nicht-magnetischen Abschnitts 66 in dem Endoberflächen-Abschnitt 33 in der Richtung der Achsenlinie angeordnet. Das Reibungselement 35 ist in der Form eines Rings zentriert auf der Achse der Drehwelle 2a ausgebildet. Das Reibungselement 35 ist aus einem nicht-magnetischen Material hergestellt. Noch genauer kann für das Reibungselement ein Material, das mittels Verfestigen von Aluminiumoxid mit einem Harz erhalten wird, oder ein gesintertes Material aus einem Metallpulver (zum Beispiel einem Aluminiumpulver) eingesetzt werden.
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Der Anker 40 ist auf der zweiten Endseite des Endoberflächen-Abschnitts 33 des Rotors 30 in der Richtung der Achsenlinie angeordnet. Noch genauer besteht der Anker 40 aus einem ringförmigen Element, das in einer Richtung senkrecht zu der Drehwelle 2a aufgespreizt ist und mit einem Durchgangsloch bereitgestellt ist, das in einem mittigen Abschnitt durch den Anker 40 hindurch geht. Das Drehzentrum des Ankers 40 entspricht der Achse der Drehwelle 2a.
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Der Anker 40 beinhaltet Ring-Elemente 80 und 81. Die Ring-Elemente 80 und 81 sind in der Form eines Rings zentriert auf der Achse der Drehwelle 2a ausgebildet. Das Ring-Element 80 der vorliegenden Ausführungsform ist auf der radial inneren Seite des Ring-Elements 81 zentriert auf der Achse der Drehwelle 2a angeordnet. Jedes von den Ring-Elementen 80 und 81 ist aus einem magnetischen Material (zum Beispiel Eisen) hergestellt.
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Zwischen den Ring-Elementen 80 und 81 ist ein nicht-magnetischer Abschnitt 83 angeordnet, der aus einem nicht-magnetischen Metallmaterial hergestellt ist. Der nicht-magnetische Abschnitt 83 ist in der Form eines Rings zentriert auf der Achse der Drehwelle 2a ausgebildet und koppelt die Ring-Elemente 80 und 81 miteinander. Der nicht-magnetische Abschnitt 83 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist aus einem nicht-magnetischen Metallmaterial hergestellt, wie beispielsweise SUS304 (Edelstahl) oder Kupfer. Das nicht-magnetische Metallmaterial kann durch einen Zwischenraum, der in einer kreisförmigen Bogenform definiert ist, als dem nicht-magnetischen Abschnitt 83 ersetzt werden.
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Wie später beschrieben wird, ist auf der in Bezug auf die Drehwelle 2a radial äußeren Seite des Ankers 40 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Abführungs-Durchlass 90 für ein Abführen eines Abriebpulvers bereitgestellt. Der Abführungs-Durchlass 90 ist in der Form eines Rings zentriert auf der Achse der Drehwelle 2a ausgebildet. Die Form des Abführungs-Durchlasses 90 wird später beschrieben.
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Auf einer zweiten Endseite des Ankers 40 in der Richtung der Achsenlinie ist eine Wand 40a orthogonal zu der Achse der Drehwelle 2a angeordnet. Die Wand 40a kann als ein Beispiel für die zweite Wand verwendet werden, die der Wand 33a des Endoberflächen-Abschnitts 33 des Rotors 30 gegenüberliegt. Wie später beschrieben wird, beinhaltet die Wand 40a eine Reibungsoberfläche, die mit der Wand 33a des Endoberflächen-Abschnitts 33 des Rotors 30 in Kontakt kommt.
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Die elektromagnetische Kupplung 20 beinhaltet eine Nabe 42. Die Nabe 42 beinhaltet zusammen mit dem Anker 40 ein äußeres Fitting 43 aus Metall sowie ein inneres Fitting 44 aus Metall. Das äußere Fitting 43 aus Metall ist auf der ersten Endseite des Ankers 40 in der Richtung der Achsenlinie angeordnet. Das äußere Fitting 43 aus Metall ist in der Form eines Rings zentriert auf der Achse der Drehwelle 2a ausgebildet. Das äußere Fitting 43 aus Metall und der Anker 40 sind mittels mehrerer Befestigungsabschnitte 45 aneinander befestigt. Die Befestigungsabschnitte 45 befestigen das äußere Fitting 43 aus Metall und den Anker 40 mittels Verstemmen aneinander. 3 stellt vier Befestigungsabschnitte 45 dar. Das innere Fitting 44 aus Metall ist auf der radial inneren Seite des äußeren Fittings 43 aus Metall zentriert auf der Achse der Drehwelle 2a angeordnet.
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Das innere Fitting 44 aus Metall beinhaltet einen inneren zylindrischen Abschnitt 44a, einen Ringabschnitt 44b sowie einen inneren Fitting-Abschnitt 44c. Der innere zylindrische Abschnitt 44a ist in einer zylindrischen Form zentriert auf der Achse der Drehwelle 2a ausgebildet. Der innere Fitting-Abschnitt 44c ist auf einer radial inneren Seite des inneren zylindrischen Abschnitts 44a zentriert auf der Achse der Drehwelle 2a angeordnet und in einer zylindrischen Form mit der Achse der Drehwelle 2a als einer Achse ausgebildet. Die Drehwelle 2a ist in einen hohlen Abschnitt des inneren Fitting-Abschnitts 44c eingepasst. Der Ringabschnitt 44b ist in der Form eines Rings ausgebildet und koppelt eine zweite Endseite des inneren zylindrischen Abschnitts 44a in der Richtung der Achsenlinie mit einer ersten Endseite des inneren Fitting-Abschnitts 44c in der Richtung der Achsenlinie. Der Ringabschnitt 44b des inneren Fittings 44 aus Metall weist ein Schraubenloch 47a auf, das auf der ersten Endseite in der Richtung der Achsenlinie offen ist. Eine Schraube 47 ist in einem Schraubenloch 2d der Drehwelle 2a des Kompressors 2 in einem Zustand befestigt, in dem die Schraube 47 durch das Schraubenloch 47a hindurch geht, wodurch das innere Fitting 44 aus Metall an der Drehwelle 2a befestigt ist. Mit anderen Worten, die Nabe 42 ist mittels der Schraube 47 an der Drehwelle 2a befestigt.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein zylindrischer Kautschuk 46, bei dem es sich um ein elastisches Element handelt, zwischen dem äußeren Fitting 43 aus Metall und dem inneren Fitting 44 aus Metall durch Vulkanisierung mit diesen verbunden. Der Kautschuk 46 kann aus EPDM (Ethylenpropylendienterpolymer-Kautschuk) bestehen.
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Wenn der Anker 40, die Nabe 42 und die Drehwelle 2a des Kompressors 2 miteinander gekoppelt sind und der Rotor 30 mit dem Anker gekoppelt ist, werden der Anker 40, die Nabe 42 und die Drehwelle 2a des Kompressors 2 mit der vorstehenden Konfiguration gemeinsam mit dem Rotor 30 gedreht.
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Der Kautschuk 46 übt in einer Richtung, in welcher der Anker 40 von dem Rotor 30 getrennt wird, eine elastische Kraft auf die Nabe 42 aus. Zwischen der Wand 40a des Ankers 40, der mit der Nabe 42 gekoppelt ist, und der Wand 33a des Rotors 30 ist in einem Zustand, in dem der Rotor 30 aufgrund der elastischen Kraft von dem Anker 40 getrennt ist, ein Zwischenraum mit einem vorgegebenen Abstand bereitgestellt.
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Die elektromagnetische Kupplung 20 beinhaltet eine elektromagnetische Spule 51 und ein Stator-Gehäuse 52. Die elektromagnetische Spule 51 ist zwischen dem äußeren zylindrischen Abschnitt 31 und dem inneren zylindrischen Abschnitt 32 des Rotors 30 angeordnet und in der Form eines Rings zentriert auf der Achse der Drehwelle 2a ausgebildet. Gemäß der elektromagnetischen Spule 51 der vorliegenden Ausführungsform wird die elektromagnetische Spule 51 konfiguriert, indem ein Draht, der aus Kupfer oder Aluminium besteht, in einer Weise mit mehreren Reihen oder mehreren Schichten auf eine Harzrolle gewickelt wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die elektromagnetische Spule 51 mittels Einpassen und Befestigen an dem Stator-Gehäuse 52 fixiert.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Stator-Gehäuse 52 aus einem magnetischen Material (zum Beispiel Eisen) hergestellt und ist durch ein Befestigungsmittel, wie beispielsweise einen Sprengring, an dem Gehäuse 2c des Kompressors 2 befestigt. Das Stator-Gehäuse 52 ist in der Form eines Rings zentriert auf der Achse der Drehwelle 2a ausgebildet und ist in einem U-förmigen Querschnitt so ausgebildet, dass es die elektromagnetische Spule 51 von der radial inneren Seite, der radial äußeren Seite und der zweiten Endseite in der Richtung der Achsenlinie aus umgibt. Die elektromagnetische Spule 51 und das Stator-Gehäuse 52 sind an dem Gehäuse 2c befestigt.
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Bei diesem Beispiel ist ein Zwischenraum zwischen dem Stator-Gehäuse 52 und dem inneren zylindrischen Abschnitt 32 des Rotors 30 bereitgestellt. Darüber hinaus ist ein Zwischenraum zwischen dem Stator-Gehäuse 52 und dem äußeren zylindrischen Abschnitt 31 des Rotors 30 bereitgestellt. Eine Steuereinheit 6 in 1 steuert die Erregung der elektromagnetischen Spule 51 auf der Basis eines Steuersignals, das von einem Steuergerät der Klimaanlage (elektronische Steuereinheit ECU) abgegeben wird.
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Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 4 der Abführungs-Durchlass 90 gemäß der vorliegenden Ausführungsform im Detail beschrieben.
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Der Abführungs-Durchlass 90 ist durch die Wand 33a des Rotors 30, einen Abdeckungsabschnitt 31b des Rotors 30 sowie ein radial äußeres Ende 40b des Ankers 40 definiert. Der Abdeckungsabschnitt 31b ist in dem äußeren zylindrischen Abschnitt 31 angeordnet und befindet sich auf der radial äußeren Seite des Ankers. Der Abdeckungsabschnitt 31b bedeckt das radial äußere Ende 40b des Ankers 40 von der radial äußeren Seite der Drehwelle 2a her. Auf der radial inneren Seite des Abdeckungsabschnitts 31b sind eine abgeschrägte Oberfläche 100 sowie eine parallele Oberfläche 101 bereitgestellt. Die abgeschrägte Oberfläche 100 (Aufspreizoberfläche) ist so geneigt, dass eine Fläche einer Querschnittsebene des Abführungs-Durchlasses 90, die orthogonal zu der Achse der Drehwelle 2a ist, in Richtung zu der ersten Endseite in der Richtung der Achsenlinie größer wird. Die parallele Oberfläche 101 ist zwischen der abgeschrägten Oberfläche 100 und der Wand 33a angeordnet und ist parallel zu der Richtung der Achsenlinie bereitgestellt.
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Als nächstes wird der Betrieb der elektromagnetischen Kupplung 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
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Wenn die Steuereinheit 6 die Erregung der elektromagnetischen Spule 51 zunächst nicht ausführt, ist aufgrund der elastischen Kraft des Kautschuks 46 der Zwischenraum zwischen dem Anker 40 und dem Rotor 30 bereitgestellt. Mit anderen Worten, die elektromagnetische Kupplung 20 befindet sich in einem Aus-Zustand.
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Dann startet die Steuereinheit 6 die Erregung der elektromagnetischen Spule 51. In dieser Situation wird ein Magnetkreis gebildet, in dem ein magnetischer Fluss durch das Stator-Gehäuse 52, den Anker 40 und den Rotor 30 hindurch strömt. Eine magnetische Kraft, die von dem Magnetkreis erzeugt wird, dient als eine anziehende magnetische Kraft, die den Rotor 30 mit dem Anker 40 koppelt. Aus diesem Grund können der Rotor 30 und der Anker 40 aufgrund der von dem Magnetkreis erzeugten magnetischen Kraft miteinander gekoppelt werden. Mit anderen Worten, die elektromagnetische Kupplung 20 gelangt in den Ein-Zustand. In dieser Situation tritt aufgrund der Drehantriebskraft des Motors 10, die von der motorseitigen Riemenscheibe 11 durch den V-Riemen 12 übertragen wird, eine Reibung zwischen der Reibungsoberfläche des Rotors 30 und der Reibungsoberfläche des Ankers 40 auf. Mit der vorstehenden Konfiguration werden der Rotor 30, der Anker 40, die Nabe 42 sowie die Drehwelle 2a aufgrund der Drehantriebskraft, die von der motorseitigen Riemenscheibe 11 durch den V-Riemen 12 übertragen wird, gemeinsam gedreht. Mit anderen Worten, die Drehantriebskraft von dem Motor 10 kann mittels der elektromagnetischen Kupplung 20 auf den Kompressor 2 übertragen werden. Mit anderen Worten, die elektromagnetische Kupplung 20 gelangt in den Ein-Zustand.
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Danach beendet die Steuereinheit 6 die Erregung der elektromagnetischen Spule 51. Aus diesem Grund ist kein Magnetkreis ausgebildet und die anziehende magnetische Kraft verschwindet. Im Ergebnis ist aufgrund der elastischen Kraft des Kautschuks 46 der Zwischenraum zwischen dem Anker 40 und dem Rotor 30 bereitgestellt. Mit der Bereitstellung des Zwischenraums wird die Übertragung der Drehantriebskraft von dem Motor 10 auf den Kompressor 2 gestoppt. Mit anderen Worten, die elektromagnetische Kupplung 20 gelangt in den Aus-Zustand.
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Wie vorstehend beschrieben, wiederholt die elektromagnetische Kupplung 20 abwechselnd den Ein-Zustand und den Aus-Zustand. Bei diesem Betrieb reibt die Reibungsoberfläche des Rotors 30 an der Reibungsoberfläche des Ankers 40 und erzeugt so das Abriebpulver. Das Abriebpulver wird jedoch aufgrund der Zentrifugalkraft durch den Abführungs-Durchlass 90 zu der ersten Endseite in der Richtung der Achsenlinie abgeführt.
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Gemäß der vorstehend beschriebenen vorliegenden Ausführungsform weist der Anker 40 in der elektromagnetischen Kupplung 20 die Wand 40a auf, die auf der ersten Endseite in der Richtung der Achsenlinie in Bezug auf den Rotor angeordnet ist, an der Drehwelle 2a gelagert ist und der Wand 33a gegenüberliegt. Der Rotor 30 beinhaltet den äußeren zylindrischen Abschnitt 31, der in der Form eines Rings zentriert auf der Drehwelle 2a ausgebildet ist, der auf der radial äußeren Seite zentriert auf der Drehwelle 2a angeordnet ist und die V Nuten 31a aufweist, auf denen der V-Riemen 12 in Eingriff ist. Der Rotor 30 weist den Endoberflächen-Abschnitt 33 auf, der auf der radial inneren Seite des äußeren zylindrischen Abschnitts 31 angeordnet ist, in der Form eines Rings zentriert auf der Drehwelle 2a ausgebildet ist und die Wand 33a auf der ersten Endseite der Drehwelle 2a in der Richtung der Achsenlinie aufweist. Der Rotor 30 ist um die Drehwelle 2a herum drehbar an dem Gehäuse 2c des Kompressors 2 gelagert. Jede von der Wand 40a des Ankers 40 und der Wand 33a des Rotors 30 weist eine Reibungsoberfläche auf. Zwischen den Wänden 40a und 33a tritt aufgrund einer Drehkraft, die von dem Motor 10 durch den V-Riemen 12 übertragen wird, in einem Zustand, in dem die Wand 40a des Ankers 40 mit der Wand 33a des Rotors 30 in Kontakt kommt und der Rotor 30, der Anker 40 und die Drehwelle 2a gemeinsam gedreht werden, eine Reibung auf. Der äußere zylindrische Abschnitt 31 des Rotors 30 beinhaltet den Abdeckungs-Abschnitt 31b, der das radial äußere Ende des Ankers 40 von der radial äußeren Seite her bedeckt. Der Abdeckungsabschnitt 31b, das radial äußere Ende 40b des Ankers 40 und die Wand 33a des Rotors 30 definieren den Abführungs-Durchlass 90, der in der Form eines Rings zentriert auf der Drehwelle 2a ausgebildet ist und auf der ersten Endseite in der Richtung der Achsenlinie für ein Abführen des Abriebpulvers offen ist, das durch die Reibung zwischen der Reibungsoberfläche der Wand 40a und der Reibungsoberfläche der Wand 33a erzeugt wird. Der Abdeckungsabschnitt 31b beinhaltet die abgeschrägte Oberfläche 100, die derart geformt ist, dass eine Fläche der Querschnittsebene des Abführungs-Durchlasses 90, die orthogonal zu der Achse der Drehwelle 2a ist, in Richtung zu der ersten Endseite in der Richtung der Achsenlinie größer wird.
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Wenn bei diesem Beispiel, wie in 11 dargestellt, ein Abstand S1 zwischen dem Anker 40 und dem Rotor 30 gering ist, tritt aufgrund des Abriebpulvers ein magnetischer Leckverlust auf, wenn das Abriebpulver in dem Zwischenraum 90A zwischen dem Anker 40 und dem Rotor 30 verbleibt. Aus diesem Grund kann ein Halte-Drehmoment für ein Koppeln des Rotors 30 mit dem Anker 40 nicht sichergestellt werden. Daher tritt zwischen der Reibungsoberfläche des Rotors 30 und der Reibungsoberfläche des Ankers 40 ein Schlupf auf. Ferner tritt der Schlupf zwischen der Reibungsoberfläche des Rotors 30 und der Reibungsoberfläche des Ankers 40 auf, wenn das in dem Zwischenraum 90A verbliebene Abriebpulver an der Reibungsoberfläche des Rotors 30 und der Reibungsoberfläche des Ankers 40 haftet. Wenn der Schlupf zwischen dem Rotor 30 und dem Anker 40 auftritt, wird auf diese Weise aufgrund der Reibung zwischen dem Rotor 30 und dem Anker 40 eine Temperatur des Rotors 30 und des Ankers 40 erhöht und eine Temperatursicherung wird ausgelöst. Die Temperatursicherung ist mit einer Spulenwicklung, welche die elektromagnetische Spule konfiguriert, in Reihe geschaltet. Aus diesem Grund wird die elektromagnetische Spule aufgrund des Auslösens der Temperatursicherung nicht mehr erregt. Daher wird ein Kupplungs-Ein/Aus-Vorgang der elektromagnetischen Kupplung nicht mehr ausgeführt, und die Kältekreislaufvorrichtung ist ebenfalls nicht in Betrieb.
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Im Gegensatz dazu beinhaltet der Abdeckungsabschnitt 31b bei der vorliegenden Ausführungsform, wie vorstehend beschrieben, die abgeschrägte Oberfläche 100, die derart geformt ist, dass eine Fläche der Querschnittsebene des Abführungs-Durchlasses 90, die orthogonal zu der Achse der Drehwelle 2a ist, in Richtung zu der ersten Endseite in der Richtung der Achsenlinie größer wird. Daher kann das Abriebpulver, das durch die Reibung zwischen der Reibungsoberfläche der Wand 40a und der Reibungsoberfläche der Wand 33a erzeugt wird, aufgrund der Zentrifugalkraft durch den Abführungs-Durchlass 90 in Richtung zu der ersten Endseite in der Richtung der Achsenlinie abgeführt werden. Daher kann ein Auftreten des Schlupfs zwischen dem Rotor 30 und dem Anker 40 aufgrund des Abriebpulvers verhindert werden.
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Wie in den 5 bis 9 dargestellt, kann der Abführungs-Durchlass 90 bereitgestellt sein. Bezugnehmend auf die 5 bis 9 kennzeichnen die gleichen Bezugszeichen oder Symbole wie jene in den 1 und 4 identische Teile, und ihre Beschreibung wird weggelassen.
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Bezugnehmend auf 5 sind die abgeschrägte Oberfläche 100, die parallele Oberfläche 101 sowie ein gekrümmter Abschnitt 102 radial innerhalb des Abdeckungsabschnitts 31b bereitgestellt. In 5 weist der gekrümmte Abschnitt 102 zwischen der parallelen Oberfläche 101 und der Wand 33a eine Vertiefung mit einer im Querschnitt gekrümmten Form auf.
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Bezugnehmend auf die 6 und 7 sind die abgeschrägte Oberfläche 100, eine abgeschrägte Oberfläche 100a sowie ein gekrümmter Abschnitt 102 radial innerhalb des Abdeckungsabschnitts 31b bereitgestellt. Die abgeschrägte Oberfläche 100a ist so geneigt, dass eine Fläche der Querschnittsebene des Abführungs-Durchlasses 90, die orthogonal zu der Achse der Drehwelle 2a ist, in Richtung zu der ersten Endseite in der Richtung der Achsenlinie größer wird. Die abgeschrägte Oberfläche 100a befindet sich zwischen der abgeschrägten Oberfläche 100 und dem gekrümmten Abschnitt 102.
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Bezugnehmend auf 6 beträgt ein Abschrägungswinkel θ, der zwischen der abgeschrägten Oberfläche 100a und der Richtung der Achsenlinie definiert ist, 25° im Uhrzeigersinn. Der Abschrägungswinkel der abgeschrägten Oberfläche 100 ist größer als der Abschrägungswinkel der abgeschrägten Oberfläche 100a. Darüber hinaus beträgt der Abschrägungswinkel θ, der zwischen der abgeschrägten Oberfläche 100a und der Richtung der Achsenlinie definiert ist, unter Bezugnahme auf 7 50° im Uhrzeigersinn.
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In dem Abdeckungsabschnitt 31b der 8 und 9 ist die abgeschrägte Oberfläche 100a zwischen der abgeschrägten Oberfläche 100 und der Wand 33a bereitgestellt. In dem Abdeckungsabschnitt 31b von 8 beträgt der Abschrägungswinkel θ, der zwischen der abgeschrägten Oberfläche 100 und der Richtung der Achsenlinie definiert ist, 60° im Uhrzeigersinn. In dem Abdeckungsabschnitt 31b von 9 beträgt der Abschrägungswinkel θ, der zwischen der abgeschrägten Oberfläche 100 und der Richtung der Achsenlinie definiert ist, 70° im Uhrzeigersinn. Der Abschrägungswinkel der abgeschrägten Oberfläche 100 ist größer als der Abschrägungswinkel der abgeschrägten Oberfläche 100a.
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10 zeigt Resultate von Verifikationsexperimenten für eine Bestätigung der Wirkung einer Eliminierung des Abriebpulvers in den jeweiligen Abführungs-Durchlässen 90 der 5, 6, 7, 8 und 9. In 10 kennzeichnet die Ordinate die Menge des Abriebpulvers (noch genauer des magnetisierten Eisenpulvers), die in dem Abführungs-Durchlass 90 verbleibt, und die Abszisse kennzeichnet den Abschrägungswinkel θ.
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Eine graphische Darstellung d1 repräsentiert ein experimentelles Resultat der elektromagnetischen Kupplung 20, die den Abführungs-Durchlass 90 in 5 aufweist. Eine graphische Darstellung d2 repräsentiert ein experimentelles Resultat der elektromagnetischen Kupplung 20, die den Abführungs-Durchlass 90 in 6 aufweist. Eine graphische Darstellung d3 repräsentiert ein experimentelles Resultat der elektromagnetischen Kupplung 20, die den Abführungs-Durchlass 90 in 7 aufweist. Eine graphische Darstellung d4 repräsentiert ein experimentelles Resultat der elektromagnetischen Kupplung 20, die den Abführungs-Durchlass 90 in 8 aufweist. Eine graphische Darstellung d5 repräsentiert ein experimentelles Resultat der elektromagnetischen Kupplung 20, die den Abführungs-Durchlass 90 in 9 aufweist.
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Wie es aus der graphischen Darstellung d1 bis zu der graphischen Darstellung d5 in 10 zu verstehen ist, kann die Restmenge des Abriebpulvers in dem Abführungs-Durchlass 90 zuverlässig verringert werden, wenn der Abschrägungswinkel θ, der zwischen der abgeschrägten Oberfläche 100 und der Richtung der Achsenlinie definiert ist, auf 50° oder mehr eingestellt wird.
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Da die parallele Oberfläche 101, die parallel zu der Richtung der Achsenlinie ist, den Abführungs-Durchlass 90 konfiguriert, ist in der elektromagnetischen Kupplung 20 von 5 der Abschrägungswinkel θ der graphischen Darstellung d1 in 10 auf 0° eingestellt.
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Bei der vorstehenden Ausführungsform wurde das Beispiel dargestellt, bei dem der Rotor 30 und der Anker 40 durch die von dem Magnetkreis erzeugte magnetische Kraft miteinander gekoppelt sind. Stattdessen können der Rotor 30 und der Anker 40 durch eine andere Kraft als durch die magnetische Kraft miteinander gekoppelt sein.
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Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und kann innerhalb des in den Ansprüchen offenbarten Umfangs geeignet verändert werden.
