JP2006170299A - 電磁クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】 コイルの温度上昇による伝達トルク変動の少ない電磁クラッチを提供する。
【解決手段】 負荷を駆動する駆動軸１に遊嵌された回転体２と、駆動軸１と一体回転するロータ３と、回転体２と一体的に回転するとともにロータ３に対して離接可能に設けられたアマチュア５と、このアマチュア５とロータ３とが対向する磁極部に対して起磁力を与えるコイル７とを備えており、コイル７の温度上昇後の最低起磁力におけるロータ３とアマチュア５とが対向する磁極部での磁極部磁束密度Ｂを、直流磁化特性の飽和直線域の始端Ｂ_０以上に設定している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、小型の電磁クラッチに関する。

例えば、複写機やプリンタ等の画像形成装置においては、感光体ドラムに形成されたトナー画像の先端と用紙先端との給紙タイミングが一致するように、レジストローラに連なる電磁クラッチをオンすることによりレジストローラを駆動して用紙の適切な位置に画像が転写されるようにしている。

このような画像形成装置に適用される小型の電磁クラッチとして、従来、例えば図８に示す構造のものが提供されている（例えば、特許文献１等参照）。

この電磁クラッチは、中空の駆動軸１を備え、この駆動軸１の横断面Ｄ字状のＤカット部１１には図示しない負荷（上記の画像形成装置の場合はレジストローラの軸）が連結されている。この駆動軸１の外側には、平歯車や斜歯車等の歯車部２１を有する回転体２が回転自在に遊嵌されるとともに、ロータ３が嵌着されて駆動軸１と一体回転するようになっている。さらに、駆動軸１の外側には、ヨーク４が遊嵌軸承されている。したがって、ヨーク４は駆動軸１およびロータ３が回転しても滑りを起こして静止状態を維持する。

上記のロータ３は、外側円筒部３１、内側円筒部３２、両円筒部３１，３２を連結する連結部３３とを有し、連結部３３には、その周方向に沿う複数箇所に遮磁穴３４が形成されている。これらの遮磁穴３４は後述のアマチュア５への磁路が容易に形成されるように磁気抵抗を確保するためのものである。

そして、ロータ３の連結部３３と回転体２との間の遮磁穴３４に略対向する位置には中空円板状のアマチュア５が配置されており、このアマチュア５には中空皿状のリターンスプリング６の一端面が固定され、リターンスプリング６の他端面は回転体２に一体固定されている。したがって、アマチュア５は、リターンスプリング６および回転体２と一体回転するとともに、リターンスプリング６によって軸方向に微動できるようになっている。

ヨーク４は、大径筒部４１、小径筒部４２、および両筒部４１，４２を連結する底板部４３によって構成されており、各部４１〜４３で囲まれた内部には、アマチュア５とロータ３の連結部３３とが対向する磁極部に対して起磁力を与えるためのコイル７が巻かれたボビン８が収納されている。

そして、このヨーク４は、大径筒部４１がロータ３の外側円筒部３１と僅かな空隙を介して重合し、また小径筒部４２が樹脂などでできた摩擦低減材９１を介して駆動軸１に支承されている。さらに、ボビン８とロータ３の内側円筒部３２との間には樹脂などでできた摩擦低減材９２が介在されている。

なお、９３はコイル７に接続されたリード線、９４は回転体２、ロータ３およびヨーク４を軸方向に位置決めする位置規制用の止め輪、９５はガタ防止用のワッシャである。

上記構成において、リード線９３を介してコイル７に通電すると、ロータ３の連結部３３とアマチュア５と対向部分により形成された磁極部に吸引力が発生して両者３，５が摩擦接触し、その結果、回転体２からリターンスプリング６、アマチュア５を介してロータ３にトルクが伝わり、さらにロータ３に接合されている駆動軸１が回転して図外の負荷が駆動される。なお、ヨーク４、コイル７、ボビン８は、ロータ３および駆動軸１が回転しても摩擦低減材９１，９２との間で滑りを起こして静止状態を維持する。

上記のコイル７に通電した時の磁気回路は、ヨーク４の大径筒部４１→ロータ３の外側円筒部３１→ロータ３の連結部３３→アマチュア５→ロータ３の連結部３３→ロータ３の内側円筒部３２→駆動軸１の外周部→ヨーク４の小径筒部４２→ヨーク４の底板部４３→ヨーク４の大径筒部４１となっている。

特開平８−２１０３８４号公報

ところで、電磁クラッチの伝達トルクＴは、次式で与えられる。
Ｔ＝μ・Ｒ・Ｆ・Ｎ …（１）
ここに、μはロータ３とアマチュア５との間の摩擦係数、Ｒはトルク伝達半径、Ｆはロータ３とアマチュア５との間で生じる吸引力、Ｎはロータ３とアマチュア５との間の対向部分で生じる磁極部の磁極数である。

上記のロータ３とアマチュア５との対向部分により形成された磁極部における吸引力Ｆは、磁気に関するクーロンの法則により、次式で与えられる。
Ｆ＝１／（４πμ_０）・（Ｍ^２／ｃ^２） …（２）
ここに、Ｆは吸引力、Ｍはロータ３とアマチュア５との間の磁極部における磁束、ｃはロータ３とアマチュア５との磁極間の距離、μ_０は真空の透磁率である。

上記の磁束Ｍを、ロータ３とアマチュア５とが対向する磁極部における磁極面積で割った磁束密度（以下、磁極部磁束密度という）Ｂに置き換えると、（２）式はさらに次式のように表される。
Ｆ＝｛１／（４πμ_０）｝・（Ｂ^２・Ａ／ｃ^２） …（３）
ここに、Ａはロータ３とアマチュア５との対向部分の磁極面積である。

（３）式から分かるように、吸引力Ｆは磁極部磁束密度Ｂの２乗に比例する。そして、吸引力Ｆの変動を抑えるには、磁極部磁束密度Ｂを常に一定に保つ必要がある。

ところで、コイル７に通電すると、コイル７の自己発熱によって温度が上昇して電気抵抗が増大する結果、起磁力が低下する。そして、この起磁力の低下によりロータ３とアマチュア５との対向部分での磁極部磁束密度Ｂも低下し、その結果、（３）式の関係から吸引力Ｆも低下する。すると、（１）式の関係から電磁クラッチの伝達トルクＴが減少する。

このため、この電磁クラッチを例えば前述の画像形成装置に使用する場合には、レジストローラの回転開始タイミングがずれて、感光体ドラムに形成されたトナー画像の先端とシートの先端とが位置ずれするなどの問題を生じる。

この点について、以下、さらに詳述する。
コイル７の温度上昇の上限値は雰囲気温度も含めて規格化されており、慣例的に使用されるＥ種の温度上限は１２０℃である（ＪＩＳＣ ４００３参照）。このときのコイル７の起磁力は常温時（２０℃）の７０％まで低下する。つまり、起磁力は常温時の定格電流を１００％とすると、温度上昇によって７０％〜１００％の範囲で変化する。

図９には起磁力比率と磁極部磁束密度Ｂとの関係を、また、図１０には起磁力比率と吸引力Ｆとの関係を、それぞれ示している。なお、図９，図１０において常温時に定格電流を流したときの起磁力比率を１００％としている。

従来の電磁クラッチは、コイル７の温度変化と磁極部磁束密度Ｂとの関係について十分に考慮されておらず、図９の破線で示すような特性のものが使用されている。すなわち、起磁力が０％から１００％まで略直線的に変化する（つまり、起磁力が１００％になるまで磁極部磁束密度Ｂが飽和しない）特性になっている。

このため、コイル７の温度変化に起因して起磁力比率が常温時の７０％まで低下したときには、磁極部磁束密度Ｂは磁気飽和状態の７０％程度になる。そして、このときの吸引力Ｆは、磁極部磁束密度Ｂの２乗で変化するため、図１０の破線で示すように、起磁力比率が１００％のときの吸引力Ｆ0の約５０％まで低下し、所望の伝達トルクＴが得られなくなる。

従来、図９の破線で示す特性をものを使用する場合において、起磁力比率が７０％のときに所望の吸引力Ｆ_０を得るためには、大きなコイルを使用して起磁力比率が１００％（常温時）のときに十分大きな吸引力が得られるように予め設定しておく必要がある。すなわち、図１０の一点鎖線で示すように、常温時の吸引力を起磁力比率７０％のときの吸引力の約２倍（磁極部磁束密度Ｂでは約１．４倍）になるように予め設定しておく必要がある。

しかしながら、コイル７の温度上昇による起磁力の低下を見越して、予めコイル７の常温時の吸引力が大きくなるように設定すると、これに併せて、寸法の大きなコイル７を使用する必要があるだけでなく、ロータ３やヨーク４を含めた各部の磁気回路面積が大きくなるように設定する必要がある。例えば、上記のように起磁力比率７０％のときに所要の吸引力Ｆ_０を得ようとすると、磁気回路面積を約１．４倍になるようにしておく必要がある。その結果、コイル７だけでなく、ロータ３、ヨーク４、アマチュア５などの寸法も大きくなり、電磁クラッチ全体が大型化してしまう。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、コイルの温度上昇に起因した伝達トルクの低下を抑えて安定化させることができ、しかも、従来よりも小型化を図ることが可能な電磁クラッチを提供することを目的とする。

一般に、磁極材の磁束密度と電流の関係の示す磁化曲線（Ｂ−Ｈ曲線）は、コイルの通電電流を増して行くとある限度を越えたときに磁束密度がほとんど増加しなくなって磁気飽和を起こす。そして、前述のごとく、コイルの起磁力は常温時の定格電流を１００％とすると、約７０％〜１００％の範囲で変化するが、温度上昇後の最低起磁力（約７０％）の状態のときに磁極部磁束密度Ｂが飽和するように予め設定しておけば、起磁力が約７０％〜１００％の範囲で変化しても磁極部磁束密度Ｂは常に一定に保たれる。このため、（３）式の関係から吸引力Ｆも温度上昇に影響されずに一定に保つことができる。

本発明は、このような事象に着目してなされたもので、上記の課題を解決するために、負荷を駆動する駆動軸と、この駆動軸に遊嵌された回転体と、上記駆動軸と一体回転するロータと、上記回転体と一体回転するとともに上記ロータに対して離接可能に設けられたアマチュアと、このアマチュアと上記ロータとが対向する磁極部に対して起磁力を与えるコイルとを備えた電磁クラッチにおいて、次のようにしている。

すなわち、本発明の電磁クラッチは、上記コイルの温度上昇後の最低起磁力におけるロータとアマチュアとが対向する磁極部での磁極部磁束密度を、直流磁化特性の飽和直線域の始端以上に設定していることを特徴としている。

本発明によれば、コイルを励磁すると、コイルの温度上昇によって起磁力が減少した場合でもアマチュアとロータ間の磁極部磁束密度Ｂは飽和するので、その結果として、磁極部磁束密度Ｂは常に一定になる。そして、磁極部磁束密度Ｂが一定になることにより、前述の（３）式の関係から、コイルを励磁した際の吸引力Ｆを常に一定に保つことができる。これにより、コイルの温度上昇に起因した伝達トルクの低下を抑えて安定化させることができる。

したがって、この電磁クラッチを、例えば画像形成装置などに適用する場合には、レジストローラの回転開始タイミングに従来のようなずれが生じなくなり、感光体ドラムに形成されたトナー画像の先端とシートの先端とが常に精度良く一致し、印刷品質を向上させることが可能になる。

さらに、コイルを励磁すると、コイルの温度上昇によって起磁力が減少した場合でも常にアマチュアとロータ間の磁極部磁束密度Ｂは飽和するので、従来のように、コイルの温度上昇による起磁力の低下を見越して、予めコイルの常温時の吸引力が大きくなるように、大きな寸法のコイルを使用したり、アマチュアやロータの磁気回路面積を大きく設定しておく必要がない。このため、装置全体の小型化を図ることができる。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１における電磁クラッチの断面図、図２はロータの一部を拡大して示す正面図、図３はロータとアマチュアの一部を拡大して示す側面断面図である。なお、図７に示した従来技術と対応する構成部分には同一の符号を付す。

この実施の形態１の電磁クラッチは、中空の駆動軸１を備え、この駆動軸１の横断面Ｄ字状のＤカット部１１には図示しない負荷（画像形成装置の場合はレジストローラの軸）が連結されている。そして、この駆動軸１の外側には、平歯車や斜歯車等の歯車部２１を有する回転体２が回転自在に遊嵌されるとともに、ロータ３が嵌着されて駆動軸１と一体回転するようになっている。さらに、駆動軸１の外側にはヨーク４が遊嵌軸承されている。したがって、ヨーク４は駆動軸１およびロータ３が回転しても滑りを起こして静止状態を維持する。

上記のロータ３は、外側円筒部３１と、この外側円筒部３１から径方向内方に縮径された中空皿状の縮径部３５と、両部３１，３５を連結する連結部３３とを有し、連結部３３の周方向に沿う複数箇所には遮磁穴３４が形成されている。また、縮径部３５は駆動軸１に形成されたフランジ部１２に着座されている。

そして、ロータ３の連結部３３と回転体２との間の遮磁穴３４に略対向する位置には中空円板状のアマチュア５が配置されており、このアマチュア５には中空皿状のリターンスプリング６の一端面が固定され、リターンスプリング６の他端面は回転体２に一体固定されている。したがって、アマチュア５は、リターンスプリング６および回転体２と一体回転するとともに、リターンスプリング６によって軸方向に微動できるようになっている。なお、この実施の形態１においては、ロータ３の各遮磁穴３４は径方向に対して１箇所のみ存在し、連結部３３の遮磁穴３４を挟む上下の部分３３ａ，３３ｂがアマチュア５にそれぞれ対向することから、ロータ３とアマチュア５とが対向する磁極部は２極あることになる。

ヨーク４は、大径筒部４１、小径筒部４２、および両者４１，４２間を連結する底板部４３によって構成されており、各部４１〜４３で囲まれた内部にはコイル７が巻かれたボビン８が収納されている。そして、このヨーク４は、大径筒部４１がロータ３の外輪円筒部３１と僅かな空隙を介して重合し、また小径筒部４２が摩擦低減材９１を介して駆動軸１に支承されている。なお、９４は回転体２、ロータ３およびヨーク４を軸線方向に位置決めする位置規制用の止め輪である。

この実施の形態１の電磁クラッチにおいて、コイル７に通電すると、ロータ３の連結部３３とアマチュア５と対向部分により形成された磁極部に吸引力が発生して両者３，５が摩擦接触し、その結果、回転体２からリターンスプリング６、アマチュア５を介してロータ３にトルクが伝わり、さらにロータ３に接合されている駆動軸１が回転して図外の負荷が駆動される。なお、ヨーク４、コイル７、ボビン８は、ロータ３および駆動軸１が回転しても摩擦低減材９１との間で滑りを起こして静止状態を維持する。この動作は従来の場合と同様である。

また、コイル７に通電した際に生じる磁気回路は、ヨーク４の大径筒部４１→ロータ３の外側円筒部３１→ロータ３の連結部３３→アマチュア５→ロータ３の連結部３３→ロータ３の縮径部３５→駆動軸１の外周部→ヨーク４の小径筒部４２→ヨーク４の底板部４３→ヨーク４の大径筒部４１となっている。

この実施の形態１の電磁クラッチの特徴は、コイル７の温度上昇後の最低起磁力におけるロータ３とアマチュア５との間の磁極部磁束密度Ｂが、直流磁化特性の飽和直線域の始端（図９の符号Ｂ_０）以上となるように設定していることである。

すなわち、コイル７の起磁力は常温時の定格電流を１００％とすると、コイル７を励磁したときには自己発熱によって温度が上昇して起磁力が前述のように７０％〜１００％の範囲で変化する。このとき、図９の実線で示すように、コイル７の起磁力が７０％の状態で磁極部磁束密度Ｂが飽和するように予め設定しておけば、起磁力が７０％〜１００％の範囲で変化しても磁極部磁束密度Ｂの変化は極めて小さくなる。したがって、図１０の実線で示すように、コイル７の温度上昇により起磁力が低下しても吸引力Ｆはそれに影響されずに一定に保つことができ、前述の（１），（３）式の関係から、伝達トルクＴを安定化させることができる。

ここに、コイルの温度上昇に起磁力が低下して常温時の７０％のときに、ロータ３とアマチュア５との間の磁極部磁束密度Ｂが直流磁化特性の飽和直線域の始端Ｂ0以上になるように設定するためには、ロータ３およびアマチュア５の材料を選定する必要がある。

すなわち、ロータ３およびアマチュア５の材料としては、起磁力比率が約７０％で磁気飽和するような磁化容易な軟磁性体で、かつ、（３）式のように吸引力Ｐは磁極部磁束密度Ｂの２乗に比例して増加するので、磁極部磁束密度Ｂの高い材料を選定する必要がある。

このような材料としては、飽和磁束密度１．４６テスラ以上が規定されている無方向性電磁鋼板（ＪＩＳ Ｃ２５５２）、磁極用冷間圧延鋼板（ＪＩＳ Ｃ２５５５）、方向性電磁鋼板（ＪＩＳ Ｃ２５５３）等を好適に使用することができる。また、飽和磁束密度の規定はないが冷間圧延鋼板（ＪＩＳ Ｃ３１４１）を使用することも可能である。

このようにして材料選定を行えば、温度上昇後の最低起磁力で磁極部磁束密度Ｂの飽和直線域の始端Ｂ_０が決まるので、（３）式の関係から、必要とする吸引力Ｆを設定すれば、ロータ３とアマチュア５との間の磁極間距離ｃや磁極面積Ａを決定することができる。

なお、コイル７の温度上昇後の最低起磁力におけるロータ３とアマチュア５との間の磁極部磁束密度Ｂが、直流磁化特性の飽和直線域の始端（図９の符号Ｂ_０）以上となるようにするには、上記のようなロータ３とアマチュア５の材料を選定する以外に、例えば、図示しない制御装置によって電磁クラッチの作動開始時に所定時間にわたって過励磁電流を供給するようにしたり、あるいは、定電流駆動回路を設けてコイル７に流れる電流値をコイル温度上昇後の電流値でカットするようにして対処することも可能である。

このように、この実施の形態１では、コイル７を励磁する際、温度上昇後の起磁力で磁極部磁束密度Ｂを飽和させることにより、コイル温度上昇に起因して起磁力が変化しても吸引力Ｐの低下を小さくすることができる。その結果、コイル７の温度変化に起因した伝達トルクＴの変動を小さく抑えることができ、伝達トルクＴの安定化を図ることができる。

しかも、コイル励磁時の温度上昇によって起磁力が減少した場合でも常にロータ３とアマチュア５間の磁極部磁束密度Ｂは飽和するので、従来のように、コイルの温度上昇による起磁力の低下を見越して、予めコイル７の常温時の吸引力が大きくなるように、大きな寸法のコイル７を使用したり、ロータ３やアマチュア５の磁気回路面積を大きく設定しておく必要がない。したがって、この実施の形態１の電磁クラッチは、コイル７の最低起磁力と常温時の起磁力との比率分だけ磁路面積を減少できるので、装置全体の小型化を図ることができ、しかも、材料費が安価になる、製品が軽くなる等の効果が得られる。

ところで、ロータ３とアマチュア５がリジッドで、しかも両者の対向面が平坦でなくて凹凸があると、コイル７を励磁した際にロータ３とアマチュア５との密着度が悪くなり、両者の対向面間に僅かな隙間Δが生じる。これは、この隙間Δによって僅かな磁極間距離ｃが存在することと等価であり、その結果、（３）式から分かるように磁極間距離ｃの２乗に比例して吸引力Ｆが低下する。したがって、吸引力Ｆの低下を防止するためには、コイル励磁時にロータ３とアマチュア５間に隙間Δが生じないように両者３，５の密着度を高める必要がある。

ロータ３とアマチュア５とを密着させるのに必要な荷重Ｐは、次式で与えられる。
Ｐ＝（Δ・Ｅ・ｂ・ｈ^３）／（４ｗ^３） …（４）
ここに、Δはロータ３とアマチュア５の凹凸で生じる対向面間の隙間の距離、Ｅはロータ３の縦弾性係数、ｂはロータ３の遮磁穴３４の間に存在するリブ３７のリブ幅、ｈはリブ３７の軸方向の厚さ、ｗは遮磁穴３４の径方向の幅である。

コイル励磁時に小さな荷重Ｐでロータ３とアマチュア５とを十分に密着させるには、両者３，５間に生じる隙間Δができるだけ小さくなるように、例えばロータ３とアマチュア５との対向面が平坦になるように表面を精密に仕上げることが一つの対策となる。しかし、そのためには、加工の高精度化や表面研磨等の後処理が必要となって加工費用がかさむために好ましくない。また、縦弾性係数Ｅは材料によって自ずと決る値であるが、上記のようにコイル励磁時の温度上昇後の最低起磁力で磁極部磁束密度Ｂが飽和するような材料を選定した場合には、このような材料を自由に変更することが難しい。

これに対して、ロータ３のリブ幅ｂやリブ厚さｈを小さくしたり、遮断穴幅ｗを大きくすることは設計上の自由度があり、これらの値を調整することで比較的容易に小さな荷重Ｐでロータ３とアマチュア５とを十分に密着させることができる。

そして、リブ幅ｂやリブ厚さｈを小さくしたり、遮断穴幅ｗを大きくすることは、ロータ３の連結部３３が軸線方向に沿って柔軟性をもたせることにほかならない。したがって、アマチュア５の板厚ｋを薄くして軸線方向に沿って柔軟性をもたせてもロータ３とアマチュア５とを十分に密着させることができる。さらに、ロータ３とアマチュア５の双方に柔軟性をもたせた構成としてもよい。なお、リブ厚さｈを小さくするには、ロータ３に使用する材料の板厚が薄いものを使用してもよいし、リブ３７の部分だけをプレスして薄くしてもよい。

特に、前述の無方向性電磁鋼板（ＪＩＳ Ｃ２５５２）、磁極用冷間圧延鋼板（ＪＩＳ Ｃ２５５５）、方向性電磁鋼板（ＪＩＳ Ｃ２５５３）、冷間圧延鋼板（ＪＩＳ Ｃ３１４１）を選択使用する場合、これらの各材料には総称厚さが規定されているので、これらの内から最適な材厚のものを決定することになるが、０．２３ｍｍ〜０．６５ｍｍの範囲がもっとも選択肢が多いので、この中から選択するのが好ましい。より好ましくは、最も選択肢の多い０．５ｍｍの板厚のものを使用するのが良い。

そして、このように厚みが０．２３ｍｍ〜０．６５ｍｍの範囲のものを使用することにより、ロータ３とアマチュア５に柔軟性が付与されるため、小さな荷重で両者３，５を十分に密着させることができ、十分な伝達トルクＴを確保することができる。

実施の形態２．
図４は本発明の実施の形態２における電磁クラッチの断面図、図５は同電磁クラッチのロータの一部を拡大して示す正面図、図６は同電磁クラッチのロータおよびアマチュアの一部を拡大して示す側面断面図、図７は同電磁クラッチのアマチュアの一部を拡大して示す正面図である。なお、図１ないし図３に示した実施の形態１と対応する構成部分には同一の符号を付す。

この実施の形態２では、ロータ３の連結部３３の周方向に沿う複数箇所に遮磁穴３４が形成されているが、さらにアマチュア５にも周方向に沿う複数箇所に遮磁穴５１が形成されている。しかも、この場合のロータ３の遮磁穴３４は径方向に沿って３重に形成され、また、アマチュア５の遮磁穴５１は径方向に沿って２重に形成されており、かつ各両遮磁穴３４，５１同士は径方向において互いに対向しないようにずらせた位置に形成されている。したがって、ロータ３とアマチュア５とが径方向に沿って対向する部分は６箇所存在するので、磁極部は６極となっている。

前述の（１）式から分かるように、磁極部の磁極数Ｎが増加する程、伝達トルクＴは大きくなるので、逆に磁極部の磁極数Ｎが増えたときでも同じ伝達トルクＴを得るために必要な吸引力Ｆは１／Ｎでよい。そして、吸引力Ｆが小さくてよいことは、（３）式の関係から、磁極部磁束密度Ｂも小さくてよいので、コイル７の起磁力も小さなものでよいことになる。したがって、この実施の形態２の電磁クラッチにおいては、コイル７の寸法を小さくすることができる。そして、コイル７の寸法が小さくできれば、電磁クラッチ全体の小型化が可能になる。なお、当然ながらコイル７の起磁力が従来と同じであれば、磁極部の磁極数Ｎが多いほど吸引力Ｆも増加して大きな伝達トルクＴを得ることができる。

ところで、従来の電磁クラッチは、十分な吸引力Ｆを得るために外径寸法Ｄ_０がφ２６〜φ３６ｍｍ、軸方向寸法Ｌ_０が２９〜３３ｍｍのものが多く、最低でもＬ_０は２２．３ｍｍ以上のものが使用されている（例えば、姫電テクニカ株式会社：電磁クラッチカタログ、アキュレイト販売株式会社：ドミノクラッチカタログ等参照）。このため、電磁クラッチが組み込まれる機器内にはその設置スペースを確保する必要が生じたり、部品配置を変更する必要があり、機器全体の小型化が難しかった。

これに対して、この実施の形態２の電磁クラッチは、磁極部の磁極数Ｎを増やすことで十分な伝達トルクＴを確保しながら小さなコイル７を使用することができるので、電磁クラッチの外径寸法Ｄ_０をφ２２．５〜φ３６ｍｍの範囲、つまり従来のφ２６ｍｍ以下に設定することができる。その結果、この電磁クラッチが組み込まれる機器のスペースに余裕ができ、機器全体の小型化を図ることが可能になる。また、軸方向寸法Ｌ_０についても従来の電磁クラッチよりも短いφ２２．３ｍｍ以下に設定することが可能になるので、従来、スプリングクラッチを使用していた箇所にこの電磁クラッチを組み込むことが可能になる。

また、この実施の形態２においても、実施の形態１の場合と同様、コイル励磁時に小さな荷重Ｐでロータ３とアマチュア５とを十分に密着させる上で、ロータ３の連結部３３とアマチュア５の少なくとも一方が軸線方向に沿って柔軟性をもつようにすることが必要である。

したがって、この実施の形態２においても、ロータ３の連結部３３のリブ３７のリブ幅ｂやアマチュア５のリブ５２のリブ幅ｄを狭くしたり、リブ厚さｈ，ｋを薄くしたり、遮磁穴３４，５１の径方向の幅ｗ，ｖを大きくしたりすることで、軸方向に柔軟性を持たせることができる。なお、リブ厚さｈ，ｋを薄くするにはロータ３やアマチュア５の板厚を薄くするだけでなく、リブ３７，５２の部分のみをプレスして薄くしてもよい。

この実施の形態２におけるその他の構成および作用効果は、実施の形態１の場合と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。

本発明の電磁クラッチは、複写機、プリンタ等の画像形成装置の構成部品としての使用に限られるものではなく、各種の事務用機器や家電製品、その他の機器に広く適用することが可能である。

本発明の実施の形態１における電磁クラッチの断面図である。 同電磁クラッチのロータの一部を拡大して示す正面図である。 同電磁クラッチのロータとアマチュアの一部を拡大して示す側面断面図である。 本発明の実施の形態２における電磁クラッチの断面図である。 同電磁クラッチのロータの一部を拡大して示す正面図である。 同電磁クラッチのロータとアマチュアの一部を拡大して示す側面断面図である。 同電磁クラッチのアマチュアの一部を拡大して示す正面図である。 従来の電磁クラッチの断面図である。 起磁力比率に対するアマチュアおよびロータの対向部分の磁極部磁束密度Ｂの関係を、本発明と従来の場合とを比較して示す特性図である。 起磁力比率に対する吸引力Ｆの関係を、本発明と従来の場合とを比較して示す特性図である。

符号の説明

１ 駆動軸、２ 回転体、３ ロータ、４ ヨーク、５ アマチュア、
６ リターンスプリング、７ コイル、ｈ ロータの板厚、ｋ アマチュアの板厚、
Ｂ_０ 直流磁化特性の飽和直線域の始端、Ｄ_０ 外径寸法、Ｌ_０ 軸方向寸法。

Claims (7)

1. 負荷を駆動する駆動軸と、この駆動軸に遊嵌された回転体と、上記駆動軸と一体回転するロータと、上記回転体と一体回転するとともに上記ロータに対して離接可能に設けられたアマチュアと、このアマチュアと上記ロータとが対向する磁極部に対して起磁力を与えるコイルと、を備えた電磁クラッチにおいて、
   上記コイルの温度上昇後の最低起磁力における上記ロータとアマチュアとが対向する磁極部での磁極部磁束密度を、直流磁化特性の飽和直線域の始端以上に設定していることを特徴とする電磁クラッチ。
2. 上記ロータおよびアマチュアで構成される磁極部を４極以上有することを特徴とする請求項１記載の電磁クラッチ。
3. 上記ロータとアマチュアの少なくとも一方は、上記磁極部において駆動軸の軸線方向に対して柔軟性を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電磁クラッチ。
4. 上記ロータおよびアマチュアの材料は、飽和磁束密度が１．４６テスラ以上であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電磁クラッチ。
5. 上記ロータおよびアマチュアは、その板厚が０．２３ｍｍ〜０．６５ｍｍに設定されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の電磁クラッチ。
6. 外径寸法がφ２２．５ｍｍ〜φ３６ｍｍに設定されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の電磁クラッチ。
7. 軸方向寸法が２２．３ｍｍ以下に設定されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の電磁クラッチ。
   

Images