JP2012067782A - 電磁クラッチ及び電磁ブレーキ - Google Patents

Abstract

【課題】電磁コイルを形成する導線と通電用リード線とが金属端子を介して接続されることで、当該工程を機械により施行可能な低コストの電磁クラッチ及び電磁ブレーキの提供。
【解決手段】電磁クラッチ及び電磁ブレーキが備える界磁ヨークの溝には、ボビンが挿入されている。ボビンの巻取部には電磁コイルが巻回されている。電磁コイルは、巻取部の半径方向に延出された隔壁によって巻取部に位置決めされている。電磁コイルの巻き始め部及び巻き終わり部は、一方の隔壁における巻取部とは反対側の面に延出され、隔壁に設けられた２つの金属端子の一方とそれぞれ電気的に接続されている。２つの金属端子からは、通電用リード線がそれぞれ延出されている。２本の通電用リード線は、界磁ヨークの溝の奥部に開口された貫通孔から外部に引き出されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁コイルを形成する導線と通電用リード線とが金属端子を介して接続される電磁クラッチ及び電磁ブレーキに関する。

回転運動を伝達する機械において、駆動側から被駆動側へトルクを伝達したり切断したりするために、クラッチが使用されている。また、クラッチと類似の構造において、被駆動側が固定されることにより、その被駆動側と接続された駆動側の回転運動が制止される。このようなものはブレーキとして使用される。つまり、クラッチとブレーキとは用途が異なるものの構造が類似しており、一般にクラッチ・ブレーキと呼ばれることがある。

クラッチ及びブレーキは、主に自動車や鉄道等に広く使用されている。従来より、油圧や空圧により駆動側と被駆動側とが接離するように動作させるクラッチ及びブレーキが知られている。また電磁誘導を利用して駆動側と被駆動側とが接離するように動作させるものも知られている。電磁誘導を利用したクラッチ及びブレーキは、電磁クラッチ及び電磁ブレーキと称される。

電磁クラッチは、電磁コイルが収容された界磁ヨーク、駆動側の軸と連動して回転するロータヨーク、及び被駆動側の軸と連動して回転するアマーチュア等から構成されている。

電磁コイルに通電されると、ロータヨーク及びアーマチュア間に生じた磁束により、アーマチュアがロータヨークに吸引されて、クラッチが連結する。通電が切断されると、磁束が消滅して、アーマチュアが板バネ等によりロータから切り離されて、クラッチが切断される。電磁ブレーキの動作原理も、電磁クラッチとほぼ同様である。即ち、軸の回転と連動したアマーチュアが電磁コイルの磁束により界磁ヨークに吸引される。これにより、アマーチュアと界磁ヨークとの間に摩擦が生じて、アマーチュアの回転が制止される。

電磁クラッチ及び電磁ブレーキは、応答性、信頼性、操作性、及び経済性の点で、油圧や空圧によるクラッチ及びブレーキより優れている。電磁クラッチ及び電磁ブレーキは、主として、機械の起動や停止、正逆転の切り換え、インチング、及び張力制御等において使用されている。

電磁クラッチとして、高速回転時におけるトルク損失を低下させ、クラッチの応答性の低下を抑制するために、回転速度に応じてクラッチ板の離間距離を変化させることにより、オイルの粘性抵抗を低減するものが知られている。（特許文献１を参照。）

電磁ブレーキとして、可動鉄心、コイル、及びバネからなるブレーキ電磁石、ブレーキ電磁石よりも時間応答性の速い動作アシスト手段としての圧電素子を備え、圧電素子が、制動指令に基づき、固定鉄心と可動鉄心との間に僅かな隙間が空くように可動鉄心を持ち上げることにより、早期に制動動作を開始することができるものが知られている。（特許文献２を参照。）

特開２００５−１４７１５９号公報 特開２００８−２８６３３３号公報

電磁クラッチ及び電磁ブレーキにおいて、電磁コイルの巻き始め部及び巻き終わり部は、通電用リード線に接続される。通電用リード線は外部の制御回路に接続されており、制御回路から入力される電流に基づき、電磁コイルにより生ずる磁界が制御される。

従来は、電磁コイルと通電用リード線との接続は、例えば以下のような手順により行われていた。巻き終わった電磁コイルの外周に絶縁テープなどを巻く。電磁コイルとリード線をハンダ付け等で電気的に接続する。電磁コイルとリード線との接続部を絶縁チューブ等で被い絶縁する。接続部を絶縁テープの外周に仮固定し、さらにその外周を粘着性絶縁テープで被う。通電用リード線と一体となった電磁コイルを界磁ヨークに装着する。

前述された手順において、電磁コイルに用いられる銅線の巻き始め部及び巻き終わり部と、いわゆる撚り線である通電用リード線との接続を機械により行うことは困難なので、手作業により行われている。

本発明は、前述された事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電磁コイルの巻き始め部及び巻き終わり部と通電用リード線との接続を機械により行うことが可能な電磁クラッチ及び電磁ブレーキを提供することにある。

(1) 本発明に係る電磁クラッチは、環状の溝を有し、当該溝の奥部に貫通孔を有した界磁ヨークと、円筒状の巻取部の両端に半径方向に延出された一対の隔壁を有し、当該一対の隔壁のうちの一方における巻取部と反対側の面に、少なくとも２つの金属端子を有し、当該金属端子が上記界磁ヨークの上記貫通孔に位置する状態に上記溝に挿入されたボビンと、上記巻取部に巻回された電磁コイルと、上記巻取部の中心を通る軸線の軸周りにおいて上記界磁ヨークの溝が開口する側に設けられており、上記軸線を中心に回転するロータヨークと、上記軸線の軸周りにおいて上記ロータヨークに対して上記界磁ヨークと反対側に設けられており、上記電磁コイルが生じる磁界に基づいて上記ロータヨークに対して接離し、接合状態において上記ロータヨークと共に回転するアマーチュアと、を備え、上記電磁コイルの巻き始め部及び巻き終わり部は、各々が上記巻取部から上記隔壁を跨いで上記金属端子側に延出されて、相互に異なる上記各金属端子に対してそれぞれが電気的に接続されており、上記各金属端子から、上記巻き始め部及び巻き終わり部とそれぞれが電気的に接続された一対の通電用リード線が上記貫通孔を通じて外部に延出されたものである。

導線と通電用リード線とが金属端子を介して電気的に接続されることで、従来は手作業により行われていた導線と通電用リード線との接続を機械により施行可能となり、電磁クラッチの低コスト化が可能となる。

また、金属端子は、一方の隔壁における巻取部とは反対側の面に設けられており、導線の巻き始め部及び巻き終わり部は、それぞれ巻取部から隔壁を跨いで金属端子に接続されている。即ち、導線と通電用リード線との接続が、隔壁を跨いだ巻取部の外部で行われている。これにより、電磁コイルの外周で接続を行う従来の方法と比較し、巻取部の外周の空間により多くの巻き数が確保される。従って、必要な巻き数が確保されるために要する巻取部の外径は小さくなり、電磁クラッチの小型化が可能となる。

(2) 本発明に係る電磁クラッチにおいて、上記各金属端子は、上記一対の隔壁のうちの一方における巻取部と反対側の面に形成された突起部から相反する向きへそれぞれ延出された棒状の部材であり、上記巻き始め部又は上記巻き終わり部と、上記通電用リード線とは、上記突起部に対して相反する向き側に配置されて、上記金属端子に接続されたものであってもよい。

ここで、本発明における棒状の部材とは、必ずしも直線状である必要はなく、棒状の部材の少なくとも一部が湾曲されたものを含む。

導線及び通電用リード線は金属端子の異なる位置にそれぞれ接続されるため、先に接続された導線又は通電用リード線が後から接続されるもう一方を阻害することなく、接続が容易に行われる。また、金属端子は棒状の部材であることから、導線及び通電用リード線の接続はより容易に行われる。特に、導線及び通電用リード線を金属端子に巻き付けたりハンダ付け又は溶接することが機械により容易に施行可能となる。

(3) 本発明に係る電磁クラッチにおいて、上記各金属端子は、上記一対の隔壁のうちの一方に支持されて、端部がそれぞれ上記隔壁における巻取部と反対側の面の異なる位置より突出された棒状の部材であり、上記巻き始め部又は上記巻き終わり部と、上記通電用リード線とは、上記金属端子における相互に異なる端部に接続されたものであってもよい。

金属端子への巻き始め部及び巻き終わり部の巻回の際、巻回に使用される自動巻線装置のノズルは、金属端子周りに回転されることとなる。金属端子が隔壁から垂直に突出されているため、金属端子周りにおいてノズルが回転される空間を確保することが容易である。

(4) 本発明に係る電磁ブレーキは、環状の溝を有し、当該溝の奥部に貫通孔を有した界磁ヨークと、円筒状の巻取部の両端に半径方向に延出された一対の隔壁を有し、当該一対の隔壁のうちの一方における巻取部と反対側の面に、少なくとも２つの金属端子を有し、当該金属端子が上記界磁ヨークの上記貫通孔に位置する状態に上記溝に挿入されたボビンと、上記巻取部に巻回された電磁コイルと、上記巻取部の中心を通る軸線の軸周りにおいて上記界磁ヨークの溝が開口する側に設けられており、上記軸線を中心に回転し、上記電磁コイルが生じる磁界に基づいて上記界磁ヨークに対して接離することで、接合時における上記回転が抑止されるアマーチュアと、を備え、上記電磁コイルの巻き始め部及び巻き終わり部は、各々が上記巻取部から上記隔壁を跨いで上記金属端子側に延出されて、相互に異なる上記各金属端子に対してそれぞれが電気的に接続されており、上記各金属端子から、上記巻き始め部及び巻き終わり部とそれぞれが電気的に接続された一対の通電用リード線が上記貫通孔を通じて外部に延出されたものである。

このような構成の電磁ブレーキには、上述された電磁クラッチ同様の効果が期待される。即ち、導線と通電用リード線との接続を機械により施行可能となり、電磁クラッチの低コスト化が可能となる。また、巻取部の外周の空間により多くの巻き数が確保され、電磁ブレーキの小型化が可能となる。

(5) 本発明に係る電磁ブレーキにおいて、上記各金属端子は、上記一対の隔壁のうちの一方における巻取部と反対側の面に形成された突起部から相反する向きへそれぞれ延出された棒状の部材であり、上記巻き始め部又は上記巻き終わり部と、上記通電用リード線とは、上記突起部に対して相反する向き側に配置されて、上記金属端子に接続されたものであってもよい。

これにより、上述された電磁クラッチ同様、導線及び通電用リード線の接続はより容易に行われ、特に導線及び通電用リード線を金属端子に巻き付けたりハンダ付け又は溶接することが機械により容易に施行可能となる。

(6) 本発明に係る電磁ブレーキにおいて、上記各金属端子は、上記一対の隔壁のうちの一方に支持されて、端部がそれぞれ上記隔壁における巻取部と反対側の面の異なる位置より突出された棒状の部材であり、上記巻き始め部又は上記巻き終わり部と、上記通電用リード線とは、上記金属端子における相互に異なる端部に接続されたものであってもよい。

これにより、金属端子周りにおいてノズルが回転される空間を確保することが容易となる。

本発明に係る電磁クラッチ及び電磁ブレーキによると、電磁コイルを形成する導線と通電用リード線とが金属端子を介して接続されることで、当該工程を機械により施行可能となり、電磁クラッチ及び電磁ブレーキの低コスト化が可能となる。

図１は、本発明の実施形態に係る電磁クラッチ１００の周方向と交差する平面における断面図である。 図２は、図１における界磁ヨーク１１０とボビン１２０を分離して示した断面図である。 図３は、図１におけるボビン１２０周辺を拡大した断面図である。 図４は、ボビン１２０の一部を駆動軸１７０側から観察した平面図である。 図５は、本発明の実施形態に係る電磁ブレーキ３００の周方向と交差する平面における断面図である。 図６は、図３におけるボビン１２０を本発明の変形例に係るボビン５２０に置き換えた断面図である。 図７は、図４におけるボビン１２０を本発明の変形例に係るボビン５２０に置き換えた平面図である。

以下に、適宜図面が参照されて、本発明の好ましい実施形態が説明される。なお、以下に説明される実施形態は、本発明の一例に過ぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で、本発明の実施形態が適宜変更できることは言うまでもない。例えば、各部材の寸法、コイルの巻き数、及びコイルに印加される電圧等は、本発明が適用される状況に応じて当業者が適宜選択するものである。

［電磁クラッチ］
以下、本発明に係る電磁クラッチの実施形態が説明される。

［電磁クラッチ１００の概略構成］
電磁クラッチ１００は、電磁コイル１３０が収容された界磁ヨーク１１０、駆動側からのトルクを受けるロータヨーク１４０、被駆動側にトルクを伝達するアマーチュア１５０、及びこれらを収容するハウジング１６０等から構成される。

界磁ヨーク１１０は、周方向に沿った環状の溝１１２を有する環状の部材である。溝１１２には電磁コイル１３０が巻回されたボビン１２０が挿入されている。ボビン１２０の中心を通る軸線２００の軸周りにおいて、界磁ヨーク１１０の溝１１２が開口する側には、ロータヨーク１４０が設けられている。ロータヨーク１４０に対して界磁ヨーク１１０と反対側には、アマーチュア１５０が設けられている。ロータヨーク１４０及びアマーチュア１５０は、それぞれ軸穴１４２、１５２を中央に有した環状の部材である。ロータヨーク１４０及びアマーチュア１５０は、軸穴１４２、１５２の中心が軸線２００と一致するように配置され、それぞれ軸線２００を中心に回転可能となっている。アマーチュア１５０は、軸線２００方向に規定の範囲を移動自在に設けられており、ロータヨーク１４０に対して接離可能となっている。アマーチュア１５０は、板バネによってロータヨーク１４０と反対の方向に付勢されて、電磁クラッチ１００の未使用時にはロータヨーク１４０と離間されている。界磁ヨーク１１０、ロータヨーク１４０、及びアマーチュア１５０は、それぞれ電磁綱板や鉄等の磁性体材料により製造されている。

使用時において、電磁クラッチ１００には、駆動側のトルクを電磁クラッチ１００に伝達する駆動軸１７０、及びそのトルクを被駆動側に伝達する被駆動軸１８０が接続される。駆動軸１７０は、界磁ヨーク１１０に開口された中央孔１１４を通してしてロータヨーク１４０の軸穴１４２にトルクを伝達可能に挿入される。一方、被駆動軸１８０は、ロータヨーク１４０とは反対側からアマーチュア１５０の軸穴１５２にトルクを伝達可能に挿入される。即ち、駆動軸１７０及び被駆動軸１８０は、電磁クラッチ１００を介して軸線２００上に継合された状態となる。

主要な部材のより詳細な説明が以下に示される。

［界磁ヨーク１１０］
環状の界磁ヨーク１１０の中央には円柱状の窪みである凹部１１１が形成されており、凹部１１１の中央には界磁ヨーク１１０を軸線２００方向に貫通する中央孔１１４が開口されている。後述されるロータヨーク１４０の凸部１４１が凹部１１１に挿入されて、ロータヨーク１４０は界磁ヨーク１１０に対して回転可能となっている。中央孔１１４は、駆動軸１７０が界磁ヨーク１１０を軸線２００方向に貫通して、ロータヨーク１４０の軸穴１４２に接続されるためのものである。界磁ヨーク１１０には、周方向に沿った環状の溝１１２が凹部１１１と同じ側に開口され、溝１１２の奥部には界磁ヨーク１１０を軸線２００方向に貫通する貫通孔１１３が開口されている。溝１１２の開口側から、電磁コイル１３０が巻回されたボビン１２０が挿入されて、ボビン１２０は溝１１２に収容されている。

［ボビン１２０］
ボビン１２０は、主に樹脂等で製造されている。ボビン１２０には、円筒状の巻取部１２１の両端にそれぞれ半径方向に延出された隔壁１２２が形成されている。電磁コイル１３０は、巻取部１２１に巻回され、２つの隔壁１２２によって巻取部１２１に位置決めされている。一方の隔壁１２２における巻取部１２１と反対側の面（以下、外側の面とする）の外周付近には、２つの金属端子１２４を有した突起部１２３が形成されている。金属端子１２４は、銅等で形成された棒状の部材である。突起部１２３の穴に挿入された金属端子１２４は、中央周辺が突起部１２３に支持されて両端が露出された状態となっている。２つの金属端子１２４は、長手方向が隔壁１２２と平行になるように、互いに平行に配置されている。

突起部１２３が形成された隔壁１２２の外周には２つのスリット１２５が設けられている。電磁コイル１３０の巻き始め部１３１及び巻き終わり部１３２は、それぞれ異なるスリット１２５を通して隔壁１２２の外側の面に延出され、互いに異なる金属端子１２２の露出された一端にそれぞれ電気的に接続されている。金属端子１２４における電磁コイル１３０が接続されていない端部からは、それぞれ通電用リード線１２６が延出されている。即ち２本の通電用リード線１２６は、金属端子１２４を介して電磁コイル１３０の巻き始め部１３１又は巻き終わり部１３２のいずれかとそれぞれ電気的に接続されている。この接続の手順は、金属端子１２４に巻き始め部１３１、巻き終わり部１３２、及び通電用リード線１２６をそれぞれ巻回し、ハンダ付け又は溶接することによって施行される。巻き始め部１３１及び巻き終わり部１３２の金属端子１２４への巻回は、公知の自動巻線装置を用いて行うことができる。

図１に示されるように、電磁コイル１３０が巻回されたボビン１２０は、突起部１２３が貫通孔１１３に位置するように溝１１２の開口より挿入されている。溝１１２における貫通孔１１３周辺は、突起部１２３が収容できる程度に内部空間が拡張されている。通電用リード線１２６における金属端子１２２と接続されていない端部は、それぞれ貫通孔１１３を通じて界磁ヨーク１１０の外部に引き出されている。電磁コイル１３０が通電により磁界を生じた際、上述された内部空間は、界磁ヨーク１１０内部の磁束分布の不均一を誘発する。しかし、コイルが生じる磁束密度は外周側に向かって小さくなるため、突起部１２３が磁束密度の小さい外周付近に設けられることで、磁束の損失は低減される。

溝１１２に挿入されたボビン１２０は、当業者が選択した適当な方法によって界磁ヨーク１１０に固定される。例えば、界磁ヨーク１１０とボビン１２０との隙間を満たすために、溝１１２には事前にエポキシ樹脂が滴下されていてもよい。エポキシ樹脂はボビン１２０が挿入された後に硬化されて、ボビン１２０は界磁ヨーク１１０に固定される。

［ロータヨーク１４０］
環状のロータヨーク１４０の中央には円柱状の凸部１４１が形成されており、凸部１４１の中央には軸穴１４２が開口されている。凸部１４１の直径は界磁ヨーク１１０の凹部１１１の内径よりも僅かに小さいため、凸部１４１は凹部１１１に対して挿入可能である。ロータヨーク１４０は、凸部１４１が凹部１１１に挿入された状態で回転可能に保持されている。軸線２００方向において、ロータヨーク１４０と界磁ヨーク１１０との間に一定の隙間が介在されているため、ロータヨーク１４０は界磁ヨーク１１０に対して滑らかに回転することができる。

ロータヨーク１４０における凸部１４１と反対側の面には、環状の摩擦材１４３が周方向に沿って露出されている。摩擦材１４３はロータヨーク１４０の面から軸線２００方向に僅かに張り出している。電磁クラッチ１００の接合状態において、摩擦材１４３は後述されるアマーチュア１５０のクラッチ板１５３と当接された状態となる。それにより、ロータヨーク１４０のトルクがアマーチュア１５０に伝達されて、アマーチュア１５０はロータヨーク１４０と共に回転する。摩擦材１４３の表面には、摩擦係数を大きくするための粗面状の加工が施されている。摩擦材１４３の材料には、耐熱・耐摩耗性の材料として、例えば樹脂、カーボン、金属、セラミック、又はこれらの複合材料が使用可能である。使用される材料は、摩擦材１４３に必要とされる強度や摩擦係数等に基づき当業者が適宜選択することができる。

［アマーチュア１５０］
アマーチュア１５０は、ロータヨーク１４０と同様に中央に円柱状の凸部１５１が形成された環状の部材である。凸部１５１の中央には軸穴１５２が開口されている。アマーチュア１５０は、凸部１５１がロータヨーク１４０とは反対側に突出するようにロータヨーク１４０に隣接して設けられている。凸部１５１の外周は、ハウジング１６０によって、僅かな隙間を介して保持され、凸部１５１はハウジング１６０に対して回転可能となっている。また、凸部１５１は、軸線２００方向に一定範囲を移動自在に保持されている。アマーチュア１５０の回転及び軸線２００方向の移動をスムーズにするために、凸部１５１の外周とハウジング１６０との境界には、グリースが充填されたり、ボールベアリングが使用されてもよい。

アマーチュア１５０の軸線２００方向の移動に基づき、クラッチ板１５３は摩擦材１４３と接離可能となっている。ハウジング１６０には、アマーチュア１５０をロータヨーク１４０と反対方向に付勢する板バネが設けられている。そのため、不使用時には、アマーチュア１５０はロータヨーク１４０に対して一定間隔を介して離間されている。

アマーチュア１５０におけるロータヨーク１４０側の面には、円板状のクラッチ板１５３が設けられている。クラッチ板１５３は、電磁クラッチ１００の接合状態において、摩擦材１４３と当接してロータヨーク１４０からのトルクを受けるものである。クラッチ板１５３は、ボルトやビス等によってアマーチュア１５０に取り付けられている。

［ハウジング１６０］
金属製のハウジング１６０は、上述された各構成要素を内部に保持するものである。ハウジング１６０は、各構成要素を外部の衝撃から保護すると同時に、回転を円滑にするためのグリースの揮発を抑制する役割を果たす。ハウジング１６０は、界磁ヨーク１１０に対してボルト等で締結されている。アマーチュア１５０は、凸部１５１がハウジング１６０の穴を通じて外部より視認される状態に保持されている。前述された通り、ハウジング１６０には、アマーチュア１５０をロータヨーク１４０と反対方向に付勢する板バネが設けられている。

［電磁クラッチ１００の接続］
電磁クラッチ１００は、機械における駆動側のトルクを被駆動側に伝達する部分に使用される。その一例としては、例えば自動車の動力系とカーエアコンのコンプレッサーとの接続部分が挙げられる。駆動側のトルクを伝達する駆動軸１７０は、界磁ヨーク１１０の中央孔１１４を通してロータヨーク１４０の軸穴１４２と接続される。トルクを被駆動側に伝達する被駆動軸１８０は、軸線２００方向における駆動軸１７０とは反対側からアマーチュア１５０の軸穴１４２に接続される。これにより、駆動軸１７０と被駆動軸１８０とは、電磁クラッチ１００を介して軸線２００上に継合された状態となる。駆動軸１７０及び被駆動軸１８０は、空転防止のためにロータヨーク１４０又はアマーチュア１５０に対してボルト等で締結される。ハウジング１６０は、例えば駆動系を構成する筐体の一部に固定される。界磁ヨーク１１０の貫通孔１１３から延出された２本の通電用リード線１２６は、それぞれ駆動系のトルク伝達を制御する制御回路と電気的に接続される。これにより、電磁コイル１３０が生ずる磁界が制御回路によって制御可能となる。

［電磁クラッチ１００の動作原理］
駆動側からトルクが伝達されると、駆動軸１７０及びロータヨーク１４０は回転する。電磁コイル１３０に電流が流れていない状態では、アマーチュア１５０はロータヨーク１４０と離間されているため、回転はアマーチュア１５０に伝達されず、駆動側からのトルクは被駆動側には伝達されない。一方、制御回路が通電用リード線１２６を介してコイル１３０に規定値以上の電流を流入させると、コイル１３０の周囲に発生した磁界によって、アマーチュア１５０は板バネの弾性力を上回る力でロータヨーク１４０側に引き寄せられる。それにより、アマーチュア１５０のクラッチ板１５３とロータヨーク１４０の摩擦材１４３とが当接した状態となる。この状態では、クラッチ板１５３と摩擦材１４３との間の摩擦力によって、アマーチュア１５０はロータヨーク１４０と共に回転する。アマーチュア１５０の回転によるトルクは、被駆動軸１８０を介して被駆動側に伝達される。

［電磁クラッチ１００の作用効果］
本実施例に係る電磁クラッチ１００によると、通電用リード線１２６と電磁コイル１３０の巻き始め部１３１及び巻き終わり部１３２とは、金属端子１２４を介してとそれぞれ電気的に接続されているため、電磁コイル１３０と通電用リード線１２６との接続を自動巻線装置を利用して行うことが施行可能となり、電磁クラッチの低コスト化が可能となる。

また、電磁コイル１３０及び通電用リード線１２６は金属端子１２４の異なる位置にそれぞれ接続されるため、先に接続された電磁コイル１３０又は通電用リード線１２６が後から接続されるもう一方を阻害することなく、接続がさらに容易に行われる。また、金属端子１２４は棒状の部材であることから、電磁コイル１３０及び通電用リード線１２４を金属端子１２４に巻き付けたりハンダ付け又は溶接することが機械により容易に施行可能となる。

また、電磁コイル１３０と通電用リード線１２６との接続が、隔壁を跨いだ巻取部の外部で行われているため、電磁コイル１３０の外周で接続を行う従来の方法と比較し、巻取部１２１の外周の空間により多くの巻き数が確保される。従って、必要な巻き数が確保されるために要する巻取部の外径は小さくなり、電磁クラッチの小型化が可能となる。

また、突起部１２３がボビン１２０の外周付近に設けられているため、界磁ヨーク１１０内部での磁束の損失は低減される。

［電磁ブレーキ］
以下、本発明に係る電磁ブレーキの実施形態が説明される。

［電磁ブレーキ３００の概略構成］
電磁ブレーキ３００は、界磁ヨーク３１０、界磁ヨーク３１０に挿入されたボビン１２０、駆動側よりトルクを受けるアマーチュア１５０、及びこれらを収容するハウジング３６０等から構成される。ここで、ボビン１２０、及びアマーチュア１５０には、前述の電磁クラッチ１００と同様のものが使用される。

界磁ヨーク３１０は、周方向に沿った環状の溝３１２を有する環状の部材である。溝３１２には電磁コイル１３０が巻回されたボビン１２０が挿入されている。ボビン１２０の中心を通る軸線４００の軸周りにおいて、界磁ヨーク３１０の溝３１２が開口する側には、アマーチュア１５０が設けられている。アマーチュア１５０は、軸穴１５２の中心が軸線４００と一致するように配置され、軸線４００を中心に回転可能となっている。アマーチュア１５０は、軸線４００方向に規定の範囲を移動自在に設けられており、それにより界磁ヨーク３１０と接離可能になっている。アマーチュア１５０は、板バネによって界磁ヨーク３１０と反対方向に付勢されているため、不使用時には界磁ヨーク３１０と一定の間隔を介して離間されている。

［界磁ヨーク３１０］
界磁ヨーク３１０は、前述の界磁ヨーク１１０と類似するものであるが、凹部１１１や中央孔１１４周辺の形状、及び摩擦材１４３を有する点が相違する。界磁ヨーク１１０において凹部１１１及び中央孔１１４が存在していた領域は空洞になっており、軸線４００方向に貫通している。また、溝３１２の開口から露出するように、摩擦材１４３が周方向に沿って設けられている。摩擦材１４３は溝３１２の開口から軸線４００方向に僅かに張り出している。

［ハウジング３６０］
金属製のハウジング３６０は、前述のハウジング１６０と類似するものであるが、ロータヨーク１４０を内部に保持しないため、形状や大きさが相違する。

［電磁ブレーキ３００の接続］
電磁ブレーキ３００は、機械における回転運動を制動、減速、又は停止させる部分に使用される。回転運動を伝達する回転軸３２０は、アマーチュア１５０の軸穴１５２に接続される。回転軸３２０は、空転防止のためにアマーチュア１５０に対してボルト等で締結される。ハウジング３６０は、例えば駆動系を構成する筐体の一部に固定される。界磁ヨーク３１０の貫通孔１１３から延出された２本の通電用リード線１２６は、それぞれブレーキの作動を制御する制御回路と電気的に接続される。これにより、電磁コイル１３０が生ずる磁界が制御回路によって制御可能となる。

［電磁ブレーキ３００の動作原理］
回転軸３２０は、例えばモーターやエンジンからのトルクによって回転する。電磁コイル１３０に電流が流れていない状態では、アマーチュア１５０は、界磁ヨーク３１０に対して離間されているため、回転軸３２０と共に回転する。一方、制御回路が通電用リード線１２６を介してコイル１３０に規定値以上の電流を流入させると、コイル１３０の周囲に発生した磁界によって、アマーチュア１５０は板バネの弾性力を上回る力で界磁ヨーク３１０側に引き寄せられる。それにより、アマーチュア１５０のクラッチ板１５３と界磁ヨーク３１０の摩擦材１４３とが当接した状態となる。これにより、クラッチ板１５３と摩擦材１４３との間の摩擦力によって、アマーチュア１５０及び回転軸３２０の回転は制動、減速、又は停止される。

［電磁ブレーキ３００の作用効果］
本実施例に係る電磁ブレーキ３００によると、前述された電磁クラッチ１００と同様の効果が期待される。即ち、通電用リード線１２６と電磁コイル１３０の巻き始め部１３１及び巻き終わり部１３２とは、金属端子１２４を介してとそれぞれ電気的に接続されているため、電磁コイル１３０と通電用リード線１２６との接続を自動巻線装置を利用して行うことが可能となり、電磁ブレーキの低コスト化が可能となる。

また、電磁コイル１３０及び通電用リード線１２６は金属端子１２４の異なる位置にそれぞれ接続されるため、接続がさらに容易に行われる。また、金属端子１２４は棒状の部材であることから、電磁コイル１３０及び通電用リード線１２４を金属端子１２４に巻き付けたりハンダ付け又は溶接することが機械により容易に施行可能となる。

また、電磁コイル１３０と通電用リード線１２６との接続が、隔壁を跨いだ巻取部の外部で行われているため、必要な巻き数が確保されるために要する巻取部の外径は小さくなり、電磁ブレーキの小型化が可能となる。

また、突起部１２３がボビン１２０の外周付近に設けられているため、界磁ヨーク１１０内部での磁束の損失は低減される。

［変形例］
続けて、上述された実施形態に係る電磁クラッチ１００及び電磁ブレーキ３００の変形例が解説される。本変形例には、ボビン１２０に代わって、ボビン５２０が使用される。その他の構成要素には、前述の電磁クラッチ１００及び電磁ブレーキ３００と同様のものが使用される。

［ボビン５２０］
ボビン１２０と同様に、ボビン５２０には、円筒状の巻取部５２１の両端にそれぞれ半径方向に延出された隔壁５２２が形成されている。一方、ボビン５２０は、突起部１２３を有さず、２つの金属端子５２４が隔壁５２２に支持されている点がボビン１２０と相違する。

２つの金属端子５２４は、例えば棒状の金属部材がＵ字状やコの字状に湾曲されたものである。金属端子５２４は、それぞれ中央周辺が隔壁５２２に埋没されており、両端がそれぞれ、隔壁５２２における外側の面から界磁ヨーク３１０の軸方向へ、つまり隔壁５２２から垂直にそれぞれ突出されている。この際、２つの金属端子５２４は、隔壁５２２においてスリット５２５の両側に配置され、金属端子５２４の両端はそれぞれ隔壁５２２の内周側と外周側に位置している。ボビン５２０は、型に満たされた液状樹脂に２つの金属端子５２４を埋没させた後、樹脂を硬化させることで製造される。

巻取部５２１に巻回された電磁コイル１３０の巻き始め部１３１及び巻き終わり部１３２は、それぞれ、スリット５２５を通して隔壁５２２における外側の面に延出される。巻き始め部１３１は一方の金属端子５２４における内周側の端部と電気的に接続され、巻き終わり部１３２は他方の金属端子５２４における外周側の端部と電気的に接続される。各金属端子５２４における巻き始め部１３１又は巻き終わり部１３２が接続されていない端部からは、金属端子５２４とそれぞれ電気的に接続された通電用リード線１２６が延出されている。この接続の手順は、金属端子５２４の端部に巻き始め部１３１、巻き終わり部１３２、及び通電用リード線１２６を巻回し、それぞれをハンダ付け又は溶接することによって施行される。金属端子５２４への巻き始め部１３１及び巻き終わり部１３２の巻回は、公知の自動巻線装置を利用して行うことができる。

このようなボビン５２０は、電磁クラッチ１００及び電磁ブレーキ３００において、ボビン１２０に代わって使用される。金属端子５２４への巻き始め部１３１及び巻き終わり部１３２の巻回の際、自動巻線装置のノズルは、金属端子５２４周りに回転されることとなる。金属端子５２４が隔壁５２２から垂直に突出されているため、前述された実施形態より、金属端子５２４周りにおいてノズルが回転される空間を確保することが容易である。

以下に更なる変形例が解説される。前述の実施形態に係る電磁クラッチ１００及び電磁ブレーキ３００は、電圧の印加されているときにクラッチの接合又はブレーキの作動が行われるものであるが、それとは逆に、電圧が印可されていないときにクラッチの接合又はブレーキの作動が行われてもよい。例えば、アマーチュア１５０は、板バネによってロータヨーク１４０又は界磁ヨーク３１０方向に付勢されており、それらと当接している。電磁クラッチ１００及び電磁ブレーキ３００には永久磁石が設けられており、電磁コイル１３０が生じる磁界によって永久磁石との間に斥力が生じ、アマーチュア１５０は、ロータヨーク１４０又は界磁ヨーク３１０と離間する。

前述の実施形態に係る電磁クラッチ１００及び電磁ブレーキ３００に使用される金属端子５２４は棒状（直線状）のものであるが、当業者は本発明の技術的思想の範囲内で自由に金属端子１２４の形状を変更することができる。例えば、金属端子１２４は、Ｕ字状、Ｌ字状、又はＹ字状であってもよい。金属端子５２４についても同様である。

１００・・・電磁クラッチ
１１０・・・界磁ヨーク
１１２・・・溝
１１３・・・貫通孔
１２０・・・ボビン
１２１・・・巻取部
１２２・・・隔壁
１２３・・・突起部
１２４・・・金属端子
１２６・・・通電用リード線
１３０・・・電磁コイル
１３１・・・巻き始め部
１３２・・・巻き終わり部
１４０・・・ロータヨーク
１５０・・・アマーチュア
３００・・・電磁ブレーキ
３１０・・・界磁ヨーク
３１２・・・溝
３１３・・・貫通孔
５２０・・・ボビン
５２１・・・巻取部
５２２・・・隔壁
５２４・・・金属端子

Claims (6)

1. 環状の溝を有し、当該溝の奥部に貫通孔を有した界磁ヨークと、
   円筒状の巻取部の両端に半径方向に延出された一対の隔壁を有し、当該一対の隔壁のうちの一方における巻取部と反対側の面に、少なくとも２つの金属端子を有し、当該金属端子が上記界磁ヨークの上記貫通孔に位置する状態に上記溝に挿入されたボビンと、
   上記巻取部に巻回された電磁コイルと、
   上記巻取部の中心を通る軸線の軸周りにおいて上記界磁ヨークの溝が開口する側に設けられており、上記軸線を中心に回転するロータヨークと、
   上記軸線の軸周りにおいて上記ロータヨークに対して上記界磁ヨークと反対側に設けられており、上記電磁コイルが生じる磁界に基づいて上記ロータヨークに対して接離し、接合状態において上記ロータヨークと共に回転するアマーチュアと、を備え、
   上記電磁コイルの巻き始め部及び巻き終わり部は、各々が上記巻取部から上記隔壁を跨いで上記金属端子側に延出されて、相互に異なる上記各金属端子に対してそれぞれが電気的に接続されており、
   上記各金属端子から、上記巻き始め部及び巻き終わり部とそれぞれが電気的に接続された一対の通電用リード線が上記貫通孔を通じて外部に延出されたものである電磁クラッチ。
2. 上記各金属端子は、上記一対の隔壁のうちの一方における巻取部と反対側の面に形成された突起部から相反する向きへそれぞれ延出された棒状の部材であり、
   上記巻き始め部又は上記巻き終わり部と、上記通電用リード線とは、上記突起部に対して相反する向き側に配置されて、上記金属端子に接続されたものである請求項１に記載の電磁クラッチ。
3. 上記各金属端子は、上記一対の隔壁のうちの一方に支持されて、端部がそれぞれ上記隔壁における巻取部と反対側の面の異なる位置より突出された棒状の部材であり、
   上記巻き始め部又は上記巻き終わり部と、上記通電用リード線とは、上記金属端子における相互に異なる端部に接続されたものである請求項１に記載の電磁クラッチ。
4. 環状の溝を有し、当該溝の奥部に貫通孔を有した界磁ヨークと、
   円筒状の巻取部の両端に半径方向に延出された一対の隔壁を有し、当該一対の隔壁のうちの一方における巻取部と反対側の面に、少なくとも２つの金属端子を有し、当該金属端子が上記界磁ヨークの上記貫通孔に位置する状態に上記溝に挿入されたボビンと、
   上記巻取部に巻回された電磁コイルと、
   上記巻取部の中心を通る軸線の軸周りにおいて上記界磁ヨークの溝が開口する側に設けられており、上記軸線を中心に回転し、上記電磁コイルが生じる磁界に基づいて上記界磁ヨークに対して接離することで、接合時における上記回転が抑止されるアマーチュアと、を備え、
   上記電磁コイルの巻き始め部及び巻き終わり部は、各々が上記巻取部から上記隔壁を跨いで上記金属端子側に延出されて、相互に異なる上記各金属端子に対してそれぞれが電気的に接続されており、
   上記各金属端子から、上記巻き始め部及び巻き終わり部とそれぞれが電気的に接続された一対の通電用リード線が上記貫通孔を通じて外部に延出されたものである電磁ブレーキ。
5. 上記各金属端子は、上記一対の隔壁のうちの一方における巻取部と反対側の面に形成された突起部から相反する向きへそれぞれ延出された棒状の部材であり、
   上記巻き始め部又は上記巻き終わり部と、上記通電用リード線とは、上記突起部に対して相反する向き側に配置されて、上記金属端子に接続されたものである請求項４に記載の電磁ブレーキ。
6. 上記各金属端子は、上記一対の隔壁のうちの一方に支持されて、端部がそれぞれ上記隔壁における巻取部と反対側の面の異なる位置より突出された棒状の部材であり、
   上記巻き始め部又は上記巻き終わり部と、上記通電用リード線とは、上記金属端子における相互に異なる端部に接続されたものである請求項４に記載の電磁ブレーキ。

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