JP2000192996A

JP2000192996A - 磁気吸引式連結装置

Info

Publication number: JP2000192996A
Application number: JP10368971A
Authority: JP
Inventors: Takamitsu Otsubo; 孝充大坪
Original assignee: OTSUBO SEISAKUSHO KK
Current assignee: OTSUBO SEISAKUSHO KK
Priority date: 1998-12-25
Filing date: 1998-12-25
Publication date: 2000-07-11
Anticipated expiration: 2018-12-25
Also published as: JP3057320B1

Abstract

(57)【要約】【課題】磁気吸引式連結装置について、部品数の削減・
永久磁石の組付難度の緩和・組立工数の減少・強度保証
・磁気特性の安定性・防塵・節電・温度上昇の防止・コ
ストダウンなどをはかる。【解決手段】バネ材５９を介してアーマチュア５７をア
ーマチュアハブ５４で支持している被吸引体５１と、半
径方向に着磁された永久磁石４１を内外周部間に嵌め込
み保持している主吸引体３１と、永久磁石４１の磁束と
同方向および逆方向の磁束を流すための電磁石２５を有
する補助吸引体２１との組み合わせからなる。被吸引体
５１と補助吸引体２１との間に主吸引体３１を介在して
これらが同一軸線上に配列されている。永久磁石４１の
一側面と電磁石２５の吸引面および永久磁石４１の他側
面とアーマチュア５７の被吸引面とがこれらの間に間隙
を介在して相互に対面している。アーマチュア５７を主
吸引体３１側から引き離す方向の力をバネ材５９がアー
マチュア５７に付与している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は「動力の伝達と遮
断」「制動」「機器や部材などの連結」に用いて好適な
磁気吸引式連結装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】動力を伝達・遮断するための手段として
電磁クラッチが広く用いられている。これは周知のとお
り、同心軸上にある駆動側から被動側へ電磁吸引によっ
て動力を伝達したりこれを遮断したりするためのもので
ある。

【０００３】電磁クラッチに関する公知文献（技術文
献）の一つとして米国特許第３２６３７８４号明細書が
ある。この文献に開示された電磁クラッチは図３を参照
して以下のようなものである。図３において、ロータ１
はピン２で駆動軸３に固定されている。ロータ１は外周
部１ａと内周部１ｂとを有するものであり、軸方向に着
磁された永久磁石４や非磁性コンパウンド５・６がこれ
らの間に充填されているため内外周部１ａ・１ｂが相互
に隔離されている。駆動軸３上には、また、アーマチュ
ア７を備えたアーマチュアハブ８が右端外周部に組み付
けられている。この場合のアーマチュア７はバネ材９で
アーマチュアハブ８に支持されてロータ１の右側（永久
磁石４側）と対面している。さらにコイルヨーク１０と
コイル１１とからなる電磁石１２もロータ１の左側にお
いて駆動軸３の外周部に組み付けられている。かくて組
み立てられた電磁クラッチの場合は、駆動軸３上におい
てアーマチュア７と電磁石１２との間にロータ１が介在
している。

【０００４】この種の電磁クラッチは実公昭６３−１１
３９４号公報にも開示されている。かかる電磁クラッチ
について図４を参照していえば以下のようなものであ
る。図４において、コンプレッサ１３の端面からは中空
軸部１４やフランジ部１５をもつ支持部材１６が突出し
ている。コンプレッサ１３の軸心部と支持部材１６の中
空軸部１４とを貫通した駆動軸３上にはロータ１・アー
マチュア７・電磁石１２などが配置されていてこれらが
所定の部位に組み付けられている。具体的には支持部材
１６のフランジ部１５に電磁石１２が固定されている。
ロータ１は、これの外周部１ａ・内周部１ｂ・フランジ
部１ｃで囲われた環状空間１７を有するものであり、二
つの磁性板１ｄ・１ｅで挟まれた永久磁石４が環状空間
１７内に圧着固定されている。このロータ１はベアリン
グ１８を介して支持部材１６の中空軸部１４に回転自在
に装着されている。バネ材９でアーマチュア７を支持し
たアーマチュアハブ８は駆動軸３の端部外周に嵌め込み
固定されている。かくて組み立てられた電磁クラッチの
場合も、駆動軸３上におけるアーマチュア７と電磁石１
２との間にロータ１が介在している。

【０００５】図３・図４に示された電磁クラッチにおい
ては、実線や破線の矢印方向に磁束が流れるというもの
である。ちなみに電磁石１２のコイル１１に電圧を印加
していないときは、永久磁石４の磁束（実線矢印方向）
によって生じる磁気吸引力により、アーマチュア７がバ
ネ材８に抗してロータ１側に吸着される。このときは電
磁クラッチが結合状態になるから、ロータ１から駆動軸
３へ動力が伝達される。これに対し、電圧を電磁石１２
のコイル１１に印加して上記と逆向きの磁束（破線矢印
方向）を発生させたときは、これによる磁気吸引力とバ
ネ材８の復元力とを合わせた力が永久磁石４の磁気吸引
力を上回るようになるためアーマチュア７がロータ１か
ら離脱する。このときは電磁クラッチが解除状態になる
ので、ロータ１から駆動軸３への動力伝達が遮断され
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した各電磁クラッ
チはロータ１を構成している部品数が多く、永久磁石４
をロータ１に組み付けるときの難度も高いため組立工数
が増加する。しかも図３の電磁クラッチにおける外周部
１ａ・内周部１ｂ・非磁性コンパウンド５・６や図４の
電磁クラッチにみられる磁性板１ｄ・１ｅが永久磁石４
の固定手段として十分な強度をもたないし、これらによ
って生じた多くの境界部分が磁気抵抗を高くして磁束を
弱めてしまう。上述した各電磁クラッチは、また、ロー
タ１と電磁石１２との間とくに半径方向にみた各部材間
に間隙があり、磁束の通る磁気回路がこれらの間隙をも
含んで構成されている。このような構成のものは長期間
にわたる使用中、回転時のロータ１に振れが生じるため
当該間隙を一定に保持することができず、これが磁気特
性を変化させる原因にもなる。それにそのような間隙内
に粉塵が混入するという不具合も生じる。しかも課題は
これらにとどまらない。たとえばクラッチ解除状態を保
持するというとき、電磁石１２を常にＯＮの状態にしな
ければならいため電力を多く消費してしまう。また、こ
れによってコイル１１が温度上昇するので、温度上昇の
回避が条件に課せられているという場合に電磁クラッチ
の使用が制限される。

【０００７】発明の目的：本発明はこのような技術的課
題に鑑み、部品数の削減・永久磁石の組付難度の緩和・
組立工数の減少・強度保証・磁気特性の安定性・防塵・
節電・温度上昇の防止・コストダウンなどをはかること
のできる磁気吸引式連結装置を提供しようとするもので
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
磁気吸引式連結装置は、所期の目的を達成するために下
記の課題解決手段を特徴とする。すなわち請求項１記載
の磁気吸引式連結装置は、バネ材を介してアーマチュア
をアーマチュアハブで支持している被吸引体と、半径方
向に着磁された永久磁石を内外周部間に嵌め込み保持し
ている主吸引体と、永久磁石の磁束と同方向や逆方向の
磁束を流すための電磁石を備えた補助吸引体との組み合
わせからなること、および、被吸引体と補助吸引体との
間に主吸引体を介在してこれらが同一軸線上に配列され
ているとともに永久磁石の一側面と電磁石の吸引面なら
びに永久磁石の他側面とアーマチュアの被吸引面とがこ
れらの間に間隙を介在して相互に対面していること、お
よび、アーマチュアを主吸引体側から引き離す方向の力
をバネ材がアーマチュアに付与していることを特徴とす
る。

【０００９】本発明の請求項２に係る磁気吸引式連結装
置は、請求項１記載のものにおいて、主吸引体が駆動側
の回転体からなり、被吸引体が被動側の回転体からな
り、補助吸引体が固定体からなることを特徴とする。

【００１０】本発明の請求項３に係る磁気吸引式連結装
置は、請求項１または２記載のものにおいて、磁性流体
・粘性材・非磁性材のうちから選択された任意の充填材
が永久磁石の片面側および／または両面側にある間隙内
に充填されていることを特徴とする。

【００１１】作用：本発明装置における永久磁石の磁気
吸引力とバネ材の弾発力とはこれらの力がほぼ拮抗して
いる。それで電磁石を通電状態にして永久磁石の磁束と
同方向の磁束流を電磁石に発生させたときは、永久磁石
の磁気吸引力と電磁石の磁気吸引力とを合わせた力がバ
ネ材の弾発力を大きく上回るためにアーマチュアがバネ
材に抗して主吸引体側へ吸引保持される。そして永久磁
石がバネ材の復元力を上回る磁気吸引力でアーマチュア
を保持し続ける。したがって該吸引後に電磁石を非通電
状態にしてその磁気吸引力を消去したとしてもアーマチ
ュアは永久磁石から離脱しない。上記吸引状態のアーマ
チュアを永久磁石から引き離すときは、電磁石を再度通
電状態にして永久磁石の磁束と逆方向の磁束流を電磁石
に発生させる。こうしたときは電磁石の磁束と永久磁石
の磁束とが打ち消し合うためにアーマチュアがバネ材の
復元力で永久磁石から離脱する。この離脱状態のとき
は、アーマチュアに対する永久磁石の磁気吸引力がバネ
材の力を上回るほどには及ばない。したがって該離脱後
に電磁石を非通電状態にしてその磁気吸引力を消去した
としてもアーマチュアは永久磁石に吸着されない。ゆえ
に本発明装置によるときは、被吸引体を主吸引体側に吸
引保持するということや被吸引体を主吸引体側から離脱
させるということが電磁石を一時的に通電するだけで行
える。一例として本発明装置が電磁クラッチであり、か
つ、吸引体が駆動系に組み込まれていたりアーマチュア
等を備えた被吸引体が被動系に組み込まれていたりする
という場合には、上記吸引状態のときに駆動側から被動
側へ動力が伝達され、上記離脱状態のときに駆動側から
被動側への動力伝達が遮断される。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明に係る磁気吸引式連結装置
の一実施形態について添付の図面を参照して説明する。

【００１３】図１・図２において、２１は補助吸引体、
３１は主吸引体、５１は被吸引体をそれぞれ示す。

【００１４】図１に例示された補助吸引体２１は支持部
材２２・電磁石取付板２４・電磁石２５などを主要な構
成部材にしている。支持部材２２としては機器のボディ
・ハウジング・ケーシングなど任意のものが利用されて
いる。支持部材２２の一端面からはこれと一体に形成さ
れた中空軸２３が突出している。中空軸２３の基端部外
周面には、円形または多角形をなす電磁石取付板２４が
周知の固定手段で取り付けられている。電磁石２５はコ
イルヨーク２６とコイル２７とが接着剤２８で一体に組
み合わされたもので、後述する永久磁石４１の磁束と同
方向や逆方向の磁束を流すことができる。電磁石２５の
代表的な形態はリング形である。電磁石２５は周知の固
定手段で電磁石取付板２４の板面に取り付けられ、その
リード線２９が図示しない電源に接続されている。

【００１５】図１に例示された主吸引体３１の構成部材
は回転部材３２や永久磁石４１である。回転部材３２は
外周部３３・内周部３４と当該両部３３・３４にわたる
フランジ部３５とを主体にして形成された円形のもので
ある。回転部材３２の一側面には外周部３３・内周部３
４・フランジ部３５で囲われた環状空間３６があり、回
転部材３２の他側面には環状凹部３７が形成されてい
る。回転部材３２の外周面には伝動ベルトを掛けるため
の溝３８が図示のごとく形成されている。また図２にも
示されているように、回転部材３２のフランジ部３５に
は円を複数に等分したような円弧形の孔３９が形成され
てこれらが周方向に等間隔で分布しており、相互に隣接
する各孔３９間にリブ４０が介在している。永久磁石４
１はフランジ部３５の孔３９と対応する大きさや曲率を
有するリング形のもので、これは半径方向に着磁されて
いる。そして主吸引体３１の場合は、一個の永久磁石４
１がフランジ部３５の各孔３９にそれぞれ嵌め込み固定
されて構成されている。

【００１６】図１を参照して、被吸引体５１を構成して
いる部材は回転軸５２・アーマチュアハブ５４・アーマ
チュア５７・バネ材５９・その他である。これらのうち
で回転軸５２の場合は、その端面に一体形成されたボル
ト５３が軸方向に突出している。アーマチュアハブ５４
は管軸５５とその一端外周部のフランジ板５６とが一体
に形成されたものである。これに対するアーマチュア５
７は板状のリング形をなしており、その一側面に環状凹
部５８が形成されている。バネ材５９は図示例において
周知の板バネからなる。被吸引体５１におけるアーマチ
ュアハブ５４とアーマチュア５７は、アーマチュアハブ
５４のフランジ板５６とアーマチュア５７のリング板面
とが対面するという相対配置においてこれらの間に複数
のバネ材５９を介在させ、かつ、各バネ材５９の一端部
をピン６０でフランジ板５６にカシメ止めしたり各バネ
材５９の他端部をピン６０でアーマチュア５７にカシメ
止めしたりすることにより結合されている。この場合の
各バネ材５９は周方向に等間隔で分布している。かくて
アーマチュア５７は複数のバネ材５９を介してアーマチ
ュアハブ５４に支持されている。アーマチュア５７を支
持したアーマチュアハブ５４と回転軸５２との相対関係
では、回転軸５２の端部が管軸５５内に挿入されて回転
軸５２端のボルト５３が管軸５５内の止具６１を貫通す
るというものであり、そしてナット６３がボルト５３端
から締め付けられて回転軸５２とアーマチュアハブ５４
とが相互に連結されている。

【００１７】上述した補助吸引体２１・主吸引体３１・
被吸引体５１の組立態様は、図１を参照してつぎのよう
なものである。主吸引体３１は補助吸引体２１で支持さ
れる。具体的には、支持部材２２における中空軸２３の
外周部にベアリング６４を嵌め付け、回転部材３２の内
周部３４をベアリング６４の外周部に嵌め付けること
で、主吸引体３１が補助吸引体２１に回転自在に支持さ
れている。この場合の補助吸引体２１・主吸引体３１に
おいては、回転部材３２の環状空間３６内に嵌まり込ん
だ電磁石２５の吸引面と永久磁石４１の一側面とが相互
に対面している。そして環状空間３６の残余空間（間隙
Ｓ１）や前記各孔３９の残余空間（間隙Ｓ２）には、磁
性流体・粘性材・非磁性材のうちから選択された任意の
充填材６５が充填されている。被吸引体５１の場合は、
回転軸５２が支持部材２２の軸心部に介入していてアー
マチュア５７が回転部材３２の他側面（環状凹部３７
側）と対面している。これをアーマチュア５７と永久磁
石４１との関係でいえば、アーマチュア５７の被吸引面
（環状凹部５８側）と永久磁石４１の他側面とが相互に
対面している。そして図１の組立態様を全体的にみた場
合、補助吸引体２１・主吸引体３１・被吸引体５１など
は、補助吸引体２１と被吸引体５１との間に主吸引体３
１を介在してこれらが同一軸線上に並んでいる。また、
アーマチュア５７は各バネ材５９の弾発力（図１の右方
向）を受けるものであるから、アーマチュア５７が永久
磁石４１で吸引されていないとき、アーマチュア５７と
回転部材３２との間に間隙Ｇが生じるものである。その
他について、上記の充填材６５が回転部材３２の環状凹
部３７内にも充填されている。

【００１８】図示例の本発明装置を具体的にいうと、こ
れは自動車のエアコンディショナに用いられる電磁クラ
ッチである。この場合の構成部品や構成部材はこの種の
技術分野で公知ないし周知の材料（材質）でつくられて
おり、その殆どが金属製・合成樹脂製・各種の複合材製
のいずれかである。永久磁石４１の材料ついては炭素鋼
・ＭＫ鋼・ＮＫＳ鋼のほかフェライト・アルニコ合金・
希土類コバルトなどがあるが、保持力や残留磁束密度の
点では後者が望ましい。また充填材６５の一つである磁
性流体としては、ベースとなる液体中にマグネタイトな
どの強磁性体微粒子（固体微粒子）を界面活性剤で安定
に分散させてなる懸濁液をあげることができる。

【００１９】本発明に係る磁気吸引式連結装置について
図１に例示された電磁クラッチを操作するときは以下の
ようになる。

【００２０】主吸引体３１の回転部材３２は、図示しな
い原動側の回転をベルト伝動系で伝達されたときに回転
する。このとき電圧が電磁石２５のコイル２７に印加さ
れていないとすると、被吸引体５１ではバネ材５９がア
ーマチュア５７をアーマチュアハブ５４側へ引き寄せて
アーマチュア５７と回転部材３２との間に間隙Ｇを生じ
させる。アーマチュア５７と回転部材３２とがこのよう
に遊離しているときは、自明のとおり、主吸引体３１側
の回転が被吸引体５１側へ伝達されない。主吸引体３１
側の回転を被吸引体５１側へ伝達するときには、図１に
おいて破線矢印の逆方向に流れる磁束すなわち永久磁石
４１の磁束（図１の実線矢印参照）と同方向の磁束が発
生するように電圧を電磁石２５のコイル２７に印加す
る。こうしたときは永久磁石４１の磁気吸引力と電磁石
２５の磁気吸引力とを合わせた力がバネ材５９の弾発力
を大きく上回るようになるためアーマチュア５７がバネ
材５９に抗して主吸引体３１側へ吸引保持される。この
状態になると、永久磁石４１がバネ材５９の復元力を上
回る磁気吸引力でアーマチュア５７を保持し続ける。こ
れは電磁石２５を非通電状態にしてもアーマチュア５７
が永久磁石４１から離脱しないということであるからそ
のようにする。かくてクラッチの結合が成立すると、主
吸引体３１側の回転が被吸引体５１側へ伝達されて回転
軸５２が回転する。かかるクラッチ結合を解除するため
上記吸引状態のアーマチュア５７を永久磁石４１から引
き離すときは、図１の破線矢印方向に流れる磁束すなわ
ち永久磁石４１の磁束と逆方向の磁束流が発生するよう
に電磁石２５のコイル２７に電圧を印加する。この場合
は電磁石２５の磁束と永久磁石４１の磁束とが打ち消し
合うためアーマチュア５７がバネ材５９の復元力で永久
磁石４１から離脱し、アーマチュア５７と回転部材３２
との間に間隙Ｇが再び生じる。この間隙Ｇが生じると、
アーマチュア５７に対する永久磁石４１の磁気吸引力が
バネ材５９の力を上回るほどにはならない。これは電磁
石２５を非通電状態にしてもアーマチュア５７が永久磁
石４１に吸着されないということであるから、この場合
もそのようにする。かくてクラッチの結合が断たれる
と、主吸引体３１側から被吸引体５１側への動力伝達が
遮断される。

【００２１】上記において磁性流体・粘性材・非磁性材
などの充填材６５が間隙Ｓ１および／またはＳ２に充填
されている場合は、装置内部への粉塵侵入を防止するこ
とができる。とくに充填材６５が磁性流体からなる場合
は、これが粉塵の侵入を防止するだけでなく回転部材３
２の振れや偏心をも防止する。

【００２２】図示例の本発明装置は、回転部材３２とア
ーマチュア５７との間を磁束が一回だけ迂回するシング
ルフラックス型のものである。これ以外の例として、磁
束が２回または３回ぐらい迂回できるプレート（図示せ
ず）を回転部材３２の一側面（アーマチュア５７との対
向面）に固定し、アーマチュア５７の形状も同程度の迂
回ができるダブルフラックス型またはトリプルフラック
ス型にするという実施態様もある。図示例の本発明装置
については、また、補助吸引体２１の軸心部でなく、ア
ーマチュアハブ５４の外側面（図１の右側面）からその
右方へ回転軸５２を突出させることもある。この場合の
補助吸引体２１は回転部材３２から動力の伝達を受ける
コンプレッサということにはならず、動力伝達を受ける
機器ないし部材がアーマチュアハブ５４の外側面側に配
置される。主吸引体３１と被吸引体５１との関係では、
動力伝達するものを被吸引体５１、動力伝達を受けるも
のを主吸引体３１としてもよい。さらに本発明装置につ
ては、既述の電磁クラッチ以外に制動手段や連結手段と
しても利用することができる。たとえば主吸引体３１・
被吸引体５１のうちのいずれか一方が固定体でその他方
が回転体であるという場合に、これらを相対的に吸引
（吸着）させることにより回転体を固定体で制動するこ
とができる。また連結手段の場合は、主吸引体３１と被
吸引体５１とを軸方向に連結したり切り離したりすると
いう利用になる。この場合の主吸引体３１や被吸引体５
１はつぎのようなものである。一つは主吸引体３１・被
吸引体５１がいずれも非回転体で軸方向に動くというも
のである。他の一つは主吸引体３１・被吸引体５１のう
ちのいずれか一方が固定体であり、その他方が非回転体
で軸方向に動くというものである。永久磁石４１につい
ても、図示例のようなリング形のものが一つだけ用いら
れるほか、円弧形・多角形・それ以外の形状をしたもの
が一つまたは複数用いられることがある。

【００２３】以上で明らかなように、本発明に係る磁気
吸引式連結装置は動力の伝達や遮断をする装置、制動す
るための装置、機器や部材などを連結するための装置な
ど、これらを総称する装置ということができる。

【００２４】

【発明の効果】本発明に係る磁気吸引式連結装置はつぎ
の効果を有する。

【００２５】永久磁石を主吸引体の内外周部間に嵌め込
み保持した構成であるため、主吸引体における永久磁石
以外の部品（部材）を一部品にすることができる。この
一部品化は部品数の削減に通じ、これで永久磁石を簡易
に嵌め込み保持することできるからその組付難度も緩和
される。したがって複数部品による既存の各種保持手段
と比べ、これらにみられない組立工数の減少やコストダ
ウンをはかることができる。永久磁石を保持するための
部品（部材）の一部品化は、また、設計上だけでなく実
際の製作面でも機械的特性の高いものが得やすく、かか
る高度の機械的特性に依存して主吸引体を強度を保証す
ることができる。

【００２６】永久磁石と協同して主吸引体・被吸引体を
相対吸引したりこれらを相対離脱させたりするための電
磁石は、これを一時的に通電状態にするだけで定常的な
いし長時間の通電を必要としないから節電に役立つ。ま
た電磁石を一時的に通電するだけのときは、定常通電す
る場合のような温度上昇も実質的に生じない。したがっ
て主要な部品が経時的に熱劣化しがたい。実用面でも、
温度上昇を望まない使用条件が課せられている場合にこ
れに適うものとなる。

【００２７】主吸引体において永久磁石は半径方向に着
磁されている。しかも永久磁石を保持している部材は既
述のように一部品化されていて接合部が殆どない。こう
したものは磁路の磁気抵抗が低く永久磁石を通る磁気回
路も短くできるから、高い磁気吸引力すなわち高度の磁
気特性を安定して確保することができる。

【００２８】そのほか、永久磁石の片面側および／また
は両面側にある間隙内に所定の充填材が充填されている
場合は、そのような間隙内に粉塵などが殆ど侵入しな
い。とくに充填材が磁性流体からなる場合は、かかる防
塵だけでなく主吸引体の振れや偏心を防止することにも
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の一実施形態を略示した縦断面図で
ある。

【図２】本発明装置における主吸引体の一部を略示した
断面図である。

【図３】従来の電磁クラッチについて一例を略示した縦
断面図ある。

【図４】従来の電磁クラッチについて他例を略示した縦
断面図ある。

【符号の説明】

２１補助吸引体２２支持部材２５電磁石２６コイルヨーク２７コイル３１主吸引体３２回転部材３３回転部材の外周部３４回転部材の内周部３５回転部材のフランジ部３９フランジ部の孔（永久磁石の嵌め込み用孔）４１永久磁石５１被吸引体５２回転軸５４アーマチュアハブ５７アーマチュア５９バネ材６４ベアリング６５充填材Ｇ間隙Ｓ１間隙Ｓ２間隙

【手続補正書】

【提出日】平成１１年９月２７日（１９９９．９．２
７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】作用：本発明装置における永久磁石の磁気
吸引力とバネ材の弾発力とはこれらの力がほぼ拮抗して
いる。それで電磁石を通電状態にして永久磁石の磁束と
同方向の磁束流を電磁石に発生させたときは、永久磁石
の磁気吸引力と電磁石の磁気吸引力とを合わせた力がバ
ネ材の弾発力を大きく上回るためにアーマチュアがバネ
材に抗して主吸引体側へ吸引保持される。そして永久磁
石がバネ材の復元力を上回る磁気吸引力でアーマチュア
を保持し続ける。したがって該吸引後に電磁石を非通電
状態にしてその磁気吸引力を消去したとしてもアーマチ
ュアは主吸引体から離脱しない。上記吸引状態のアーマ
チュアを主吸引体から引き離すときは、電磁石を再度通
電状態にして永久磁石の磁束と逆方向の磁束流を電磁石
に発生させる。こうしたときは電磁石の磁束と永久磁石
の磁束とが打ち消し合うためにアーマチュアがバネ材の
復元力で主吸引体から離脱する。この離脱状態のとき
は、アーマチュアに対する永久磁石の磁気吸引力がバネ
材の力を上回るほどには及ばない。したがって該離脱後
に電磁石を非通電状態にしてその磁気吸引力を消去した
としてもアーマチュアは主吸引体側へ吸引されない。ゆ
えに本発明装置によるときは、被吸引体を主吸引体側に
吸引保持するということや被吸引体を主吸引体側から離
脱させるということが電磁石を一時的に通電するだけで
行える。一例として本発明装置が電磁クラッチであり、
かつ、吸引体が駆動系に組み込まれていたりアーマチュ
ア等を備えた被吸引体が被動系に組み込まれていたりす
るという場合には、上記吸引状態のときに駆動側から被
動側へ動力が伝達され、上記離脱状態のときに駆動側か
ら被動側への動力伝達が遮断される。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２０】主吸引体３１の回転部材３２は、図示しな
い原動側の回転をベルト伝動系で伝達されたときに回転
する。このとき電圧が電磁石２５のコイル２７に印加さ
れていないとすると、被吸引体５１ではバネ材５９がア
ーマチュア５７をアーマチュアハブ５４側へ引き寄せて
アーマチュア５７と回転部材３２との間に間隙Ｇを生じ
させる。アーマチュア５７と回転部材３２とがこのよう
に遊離しているときは、自明のとおり、主吸引体３１側
の回転が被吸引体５１側へ伝達されない。主吸引体３１
側の回転を被吸引体５１側へ伝達するときには、図１に
おいて破線矢印の逆方向に流れる磁束すなわち永久磁石
４１の磁束（図１の実線矢印参照）と同方向の磁束が発
生するように電圧を電磁石２５のコイル２７に印加す
る。こうしたときは永久磁石４１の磁気吸引力と電磁石
２５の磁気吸引力とを合わせた力がバネ材５９の弾発力
を大きく上回るようになるためアーマチュア５７がバネ
材５９に抗して主吸引体３１側へ吸引保持される。この
状態になったとき、永久磁石４１はバネ材５９の復元力
を上回る磁気吸引力でアーマチュア５７を主吸引体３１
の回転部材３２側に保持し続ける。これは電磁石２５を
非通電状態にしてもアーマチュア５７が主吸引体３１の
回転部材３２から離脱しないということであるからその
ようにする。かくてクラッチの結合が成立すると、主吸
引体３１側の回転が被吸引体５１側へ伝達されて回転軸
５２が回転する。かかるクラッチ結合を解除するため上
記吸引状態のアーマチュア５７を主吸引体３１の回転部
材３２から引き離すときは、図１の破線矢印方向に流れ
る磁束すなわち永久磁石４１の磁束と逆方向の磁束流が
発生するように電磁石２５のコイル２７に電圧を印加す
る。この場合は電磁石２５の磁束と永久磁石４１の磁束
とが打ち消し合うためにアーマチュア５７がバネ材５９
の復元力で主吸引体３１の回転部材３２から離脱し、ア
ーマチュア５７と回転部材３２との間に間隙Ｇが再び生
じる。この間隙Ｇが生じたときは、アーマチュア５７に
対する永久磁石４１の磁気吸引力がバネ材５９の力を上
回るほどにはならない。これは電磁石２５を非通電状態
にしてもアーマチュア５７が永久磁石４１に吸着されな
いということであるから、この場合もそのようにする。
かくてクラッチの結合が断たれると、主吸引体３１側か
ら被吸引体５１側への動力伝達が遮断される。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２２】図示例の本発明装置は、回転部材３２とア
ーマチュア５７との間を磁束が一回だけ迂回するシング
ルフラックス型のものである。これ以外の例として、磁
束が２回または３回ぐらい迂回できるプレート（図示せ
ず）を回転部材３２の一側面（アーマチュア５７との対
向面）に固定し、アーマチュア５７の形状も同程度の迂
回ができるダブルフラックス型またはトリプルフラック
ス型にするという実施態様もある。図示例の本発明装置
については、また、補助吸引体２１の軸心部でなく、ア
ーマチュアハブ５４の外側面（図１の右側面）からその
右方へ回転軸５２を突出させることもある。この場合の
補助吸引体２１は回転部材３２から動力の伝達を受ける
コンプレッサということにはならず、動力伝達を受ける
機器ないし部材がアーマチュアハブ５４の外側面側に配
置される。主吸引体３１と被吸引体５１との関係では、
動力伝達するものを被吸引体５１、動力伝達を受けるも
のを主吸引体３１としてもよい。さらに本発明装置につ
いては、既述の電磁クラッチ以外に制動手段や連結手段
としても利用することができる。たとえば主吸引体３１
・被吸引体５１のうちのいずれか一方が固定体でその他
方が回転体であるという場合に、これらを相対的に吸引
（吸着）させることにより回転体を固定体で制動するこ
とができる。また連結手段の場合は、主吸引体３１と被
吸引体５１とを軸方向に連結したり切り離したりすると
いう利用になる。この場合の主吸引体３１や被吸引体５
１はつぎのようなものである。一つは主吸引体３１・被
吸引体５１がいずれも非回転体で軸方向に動くというも
のである。他の一つは主吸引体３１・被吸引体５１のう
ちのいずれか一方が固定体であり、その他方が非回転体
で軸方向に動くというものである。永久磁石４１につい
ても、図示例のようなリング形のものが一つだけ用いら
れるほか、円弧形・多角形・それ以外の形状をしたもの
が一つまたは複数用いられることがある。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２４】

【発明の効果】本発明に係る磁気吸引式連結装置におい
て、被吸引体はバネ材を介してアーマチュアをアーマチ
ュアハブで支持しており、主吸引体は半径方向に着磁さ
れた永久磁石を該主吸引体の内外周部間に嵌め込み保持
しており、補助吸引体は永久磁石の磁束と同方向および
逆方向の磁束を流すための電磁石を有している。この主
要な各構成部材は、また、被吸引体と補助吸引体との間
に主吸引体を介在して同一軸線上に配列されていて、永
久磁石の一側面と電磁石の吸引面および永久磁石の他側
面とアーマチュアの被吸引面とがこれらの間に間隙を介
在して相互に対面しており、アーマチュアを主吸引体側
から引き離す方向の力をバネ材がアーマチュアに付与し
ている。かかる構成の本発明装置については既述のとお
り、被吸引体を主吸引体側に吸引保持したり被吸引体を
主吸引体側から離脱させたりすることが補助吸引体側の
電磁石を一時的に通電するだけで行え、しかも、被吸引
体を主吸引体側に吸引した後の該吸引保持が、補助吸引
体側の電磁石に依存することなく主吸引体側の永久磁石
だけで行える。本発明装置がこのように優れた機能を有
するのは、被吸引体・主吸引体・補助吸引体が上記のよ
うに配列されたことで、電磁石や永久磁石を主体にした
所定の磁気回路が成立するからである。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２５】本発明に係る磁気吸引式連結装置は、永久
磁石を主吸引体の内外周部間に嵌め込み保持した構成で
あるため、主吸引体における永久磁石以外の部品（部
材）を一部品にすることができる。この一部品化は部品
数の削減に通じ、これで永久磁石を簡易に嵌め込み保持
することできるからその組付難度も緩和される。したが
って複数部品による既存の各種保持手段と比べ、これら
にみられない組立工数の減少やコストダウンをはかるこ
とができる。永久磁石を保持するための部品（部材）の
一部品化は、また、設計上だけでなく実際の製作面でも
機械的特性の高いものが得やすく、かかる高度の機械的
特性に依存して主吸引体を強度を保証することができ
る。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２６】本発明に係る磁気吸引式連結装置におい
て、永久磁石と協同して主吸引体・被吸引体を相対吸引
したりこれらを相対離脱させたりするための電磁石は、
これを一時的に通電状態にするだけで定常的ないし長時
間の通電を必要としないから節電に役立つ。また電磁石
を一時的に通電するだけのときは、定常通電する場合の
ような温度上昇も実質的に生じない。したがって主要な
部品が経時的に熱劣化しがたい。実用面でも、温度上昇
を望まない使用条件が課せられている場合にこれに適う
ものとなる。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２７】本発明に係る磁気吸引式連結装置におい
て、主吸引体に保持された永久磁石は半径方向に着磁さ
れている。しかも永久磁石を保持している部材は既述の
ように一部品化されていて接合部が殆どない。こうした
ものは磁路の磁気抵抗が低く永久磁石を通る磁気回路も
短くできるから、強い磁気吸引力すなわち高度の磁気特
性を安定して確保することができる。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２８】本発明に係る磁気吸引式連結装置におい
て、永久磁石の片面側および／または両面側にある間隙
内に所定の充填材が充填されている場合は、そのような
間隙内に粉塵などが殆ど侵入しない。とくに充填材が磁
性流体からなる場合は、かかる防塵だけでなく主吸引体
の振れや偏心を防止することにも効果がある。 ─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年１月１４日（２０００．１．１
４）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】明細書

【発明の名称】磁気吸引式連結装置

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【０００２】

【０００６】

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
磁気吸引式連結装置は、所期の目的を達成するために下
記の課題解決手段を特徴とする。すなわち請求項１の磁
気吸引式連結装置は、バネ材を介してアーマチュアをア
ーマチュアハブで支持している被吸引体と、半径方向に
着磁された永久磁石を内外周部間に嵌め込み保持してい
る主吸引体と、永久磁石の磁束と同方向や逆方向の磁束
を流すための電磁石を備えた補助吸引体とが、被吸引体
と補助吸引体との間に主吸引体を介在して同一軸線上に
並んでいること、および、互いに隣接する補助吸引体と
主吸引体との相対関係では、磁束の通る間隔の一定な定
間隙が電磁石と主吸引体との間に介在していること、お
よび、互いに隣接する被吸引体と主吸引体との相対関係
では、磁束の通る間隙であって間隔の変化自在な可変間
隙がアーマチュアと主吸引体との間に介在しているとと
もにアーマチュアを主吸引体側から引き離す方向の力を
バネ材がアーマチュアに付与していること、および、電
磁石の非通電状態においてバネ材がアーマチュアをアー
マチュアハブ側に引き寄せていて主吸引体とアーマチュ
アとの間に可変間隙が介在しているときは、バネ材の力
が永久磁石の磁気吸引力を上回るため、アーマチュアが
主吸引体側から遊離する状態を保持するものであるこ
と、および、アーマチュアが主吸引体側から遊離してい
る場合に電磁石を通電状態にして電磁石の磁束方向を永
久磁石の磁束方向と同じにしたときは、永久磁石の磁気
吸引力と電磁石の磁気吸引力とを合わせた力がバネ材の
力を上回るため、これら永久磁石・電磁石の両磁気吸引
力により、バネ材に抗してアーマチュアを主吸引体側へ
吸引保持するとともにアーマチュアを主吸引体側へ吸引
した分だけ可変間隙が小さくなるものであること、およ
び、該吸引保持状態において電磁石を非通電状態にした
ときは、可変間隙が小さくなったことで永久磁石の磁気
吸引力がバネ材の力を上回るため、永久磁石の磁気吸引
力のみでアーマチュアを主吸引体側へ吸引保持し続ける
ものであること、および、永久磁石のみの磁気吸引力で
アーマチュアが主吸引体側に吸引保持している場合に電
磁石を通電状態にして電磁石の磁束方向を永久磁石の磁
束方向と逆にしたときは、永久磁石の磁気吸引力と電磁
石の磁気吸引力とが互いに打ち消し合うことでバネ材の
復元力が永久磁石の吸引保持力を上回るため、永久磁石
に抗してアーマチュアが主吸引体から遊離し、かつ、可
変間隙が復元するものであることを特徴とする。

【００１２】

【００１７】上述した補助吸引体２１・主吸引体３１・
被吸引体５１の組立態様は、図１を参照してつぎのよう
なものである。主吸引体３１は補助吸引体２１で支持さ
れる。具体的には、支持部材２２における中空軸２３の
外周部にベアリング６４を嵌め付け、回転部材３２の内
周部３４をベアリング６４の外周部に嵌め付けること
で、主吸引体３１が補助吸引体２１に回転自在に支持さ
れている。この場合の補助吸引体２１・主吸引体３１に
おいては、回転部材３２の環状空間３６内に嵌まり込ん
だ電磁石２５の吸引面と永久磁石４１の一側面とが相互
に対面している。この場合の環状空間３６には複数の残
余空間（間隙）がある。その一つは定間隙Ｓ１である。
この定間隙Ｓ１は電磁石２５と環状空間３６との内外周
面間にあって間隔が一定している。定間隙Ｓ１は、ま
た、電磁石２５の磁束が流れる間隙でもある。他の一つ
は定間隙Ｓ２である。この定間隙Ｓ２は電磁石２５の一
側面（図１の右側面）と環状空間３６の他側面（図１の
左側面）との間にあって空間の大きさが一定している。
さらに他の一つは前記各孔３９の残余空間たる定間隙Ｓ
３である。これらの定間隙Ｓ１・Ｓ２・Ｓ３には、磁性
流体・粘性材・非磁性材のうちから選択された任意の充
填材６５が充填されている。被吸引体５１の場合は、回
転軸５２が支持部材２２の軸心部に介入していてアーマ
チュア５７が回転部材３２の他側面（環状凹部３７側）
と対面している。これをアーマチュア５７と永久磁石４
１との関係でいえば、アーマチュア５７の被吸引面（環
状凹部５８側）と永久磁石４１の他側面とが相互に対面
している。そして図１の組立態様を全体的にみた場合、
補助吸引体２１・主吸引体３１・被吸引体５１などは、
補助吸引体２１と被吸引体５１との間に主吸引体３１を
介在してこれらが同一軸線上に並んでいる。また、アー
マチュア５７は各バネ材５９の弾発力（図１の右方向）
を受けるものであるから、アーマチュア５７が永久磁石
４１で吸引されていないとき、アーマチュア５７と回転
部材３２との間に間隙Ｇが生じるものである。その他に
ついて、上記の充填材６５が回転部材３２の環状凹部３
７内にも充填されている。

【００２０】主吸引体３１の回転部材３２は、図示しな
い原動側の回転をベルト伝動系で伝達されたときに回転
する。このとき電圧が電磁石２５のコイル２７に印加さ
れていないとすると、被吸引体５１ではバネ材５９がア
ーマチュア５７をアーマチュアハブ５４側へ引き寄せて
アーマチュア５７と回転部材３２との間に可変間隙Ｇを
生じさせる。可変間隙Ｇはアーマチュア５７の変位によ
って間隔が変化するものである。アーマチュア５７と回
転部材３２とがこのように遊離しているときは、自明の
とおり、主吸引体３１側の回転が被吸引体５１側へ伝達
されない。主吸引体３１側の回転を被吸引体５１側へ伝
達するときには、図１において破線矢印の逆方向に流れ
る磁束すなわち永久磁石４１の磁束（図１の実線矢印参
照）と同方向の磁束が発生するように電圧を電磁石２５
のコイル２７に印加する。こうしたときは永久磁石４１
の磁気吸引力と電磁石２５の磁気吸引力とを合わせた力
がバネ材５９の弾発力を大きく上回るようになるためア
ーマチュア５７がバネ材５９に抗して主吸引体３１側へ
吸引保持される。この状態になったとき、永久磁石４１
はバネ材５９の復元力を上回る磁気吸引力でアーマチュ
ア５７を主吸引体３１の回転部材３２側に保持し続け
る。これは電磁石２５を非通電状態にしてもアーマチュ
ア５７が主吸引体３１の回転部材３２から離脱しないと
いうことであるからそのようにする。かくてクラッチの
結合が成立すると、主吸引体３１側の回転が被吸引体５
１側へ伝達されて回転軸５２が回転する。かかるクラッ
チ結合を解除するため上記吸引状態のアーマチュア５７
を主吸引体３１の回転部材３２から引き離すときは、図
１の破線矢印方向に流れる磁束すなわち永久磁石４１の
磁束と逆方向の磁束流が発生するように電磁石２５のコ
イル２７に電圧を印加する。この場合は電磁石２５の磁
束と永久磁石４１の磁束とが打ち消し合うためにアーマ
チュア５７がバネ材５９の復元力で主吸引体３１の回転
部材３２から離脱し、アーマチュア５７と回転部材３２
との間に可変間隙Ｇが再び生じる。可変間隙Ｇが生じた
ときは、アーマチュア５７に対する永久磁石４１の磁気
吸引力がバネ材５９の力を上回るほどにはならない。こ
れは電磁石２５を非通電状態にしてもアーマチュア５７
が永久磁石４１に吸着されないということであるから、
この場合もそのようにする。かくてクラッチの結合が断
たれると、主吸引体３１側から被吸引体５１側への動力
伝達が遮断される。

【００２１】上記において磁性流体・粘性材・非磁性材
などの充填材６５が定間隙Ｓ１・Ｓ２および／またはＳ
３に充填されている場合は、装置内部への粉塵侵入を防
止することができる。とくに充填材６５が磁性流体から
なる場合はこれが粉塵の侵入を防止するだけでなく、回
転部材３２の振れや偏心をも防止することとなる。

【００２４】

【００２８】本発明に係る磁気吸引式連結装置におい
て、永久磁石の片面側および／または両面側にある間隙
内に所定の充填材が充填されている場合は、そのような
間隙内に粉塵などが殆ど侵入しない。とくに充填材が磁
性流体からなる場合は、かかる防塵だけでなく主吸引体
の振れや偏心を防止することにも効果がある。

【図面の簡単な説明】

【符号の説明】２１補助吸引体２２支持部材２５電磁石２６コイルヨーク２７コイル３１主吸引体３２回転部材３３回転部材の外周部３４回転部材の内周部３５回転部材のフランジ部３６環状空間３７環状凹部３９フランジ部の孔（永久磁石の嵌め込み用孔）４１永久磁石５１被吸引体５２回転軸５４アーマチュアハブ５７アーマチュア５９バネ材６４ベアリング６５充填材Ｇ磁束が流れる可変間隙Ｓ１磁束が流れる定間隙Ｓ２定間隙Ｓ３定間隙

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バネ材を介してアーマチュアをアーマチュ
アハブで支持している被吸引体と、半径方向に着磁され
た永久磁石を内外周部間に嵌め込み保持している主吸引
体と、永久磁石の磁束と同方向や逆方向の磁束を流すた
めの電磁石を備えた補助吸引体との組み合わせからなる
こと、および、被吸引体と補助吸引体との間に主吸引体
を介在してこれらが同一軸線上に配列されているととも
に永久磁石の一側面と電磁石の吸引面ならびに永久磁石
の他側面とアーマチュアの被吸引面とがこれらの間に間
隙を介在して相互に対面していること、および、アーマ
チュアを主吸引体側から引き離す方向の力をバネ材がア
ーマチュアに付与していることを特徴とする磁気吸引式
連結装置。
【請求項２】主吸引体が駆動側の回転体からなり、被吸
引体が被動側の回転体からなり、補助吸引体が固定体か
らなる請求項１記載の磁気吸引式連結装置。
【請求項３】磁性流体・粘性材・非磁性材のうちから選
択された任意の充填材が永久磁石の片面側および／また
は両面側にある間隙内に充填されている請求項１または
２記載の磁気吸引式連結装置。