JP2018076955A - 電磁クラッチ及びこれを備えた圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】温度ヒューズの誤動作を防止又は抑制しつつ、低温雰囲気下においても回転軸がロックしてからのヒューズ反応時間を短縮可能な電磁クラッチを提供する。【解決手段】電磁クラッチ１は、ロータ２、アーマチュア３、電磁コイルユニット４、温度ヒューズ５、及び、熱応動式スイッチ６を備える。熱応動式スイッチ６は、温度ヒューズ５と共に電磁コイルユニット４の電磁コイル４１に直列的に接続され、スイッチング温度（所定温度）Ｔｓを超えると通電オフ方向に変位し、その後、温度低下により通電オン方向に変位する。そして、熱応動式スイッチ６は、電磁コイル４１への通電により発生する電磁コイル４１自体の自己発熱により、温度ヒューズ近傍温度Ｔ１が温度ヒューズ５の動作温度Ｔｆを超えないように、電磁コイル４１への通電をオン・オフすることにより、電磁コイル４１の自己発熱による温度ヒューズ５の誤動作を防止する。【選択図】図２

Description

本発明は、電磁クラッチに関し、特に車両のエンジンやモータの動力を車両用空調装置の圧縮機等に断続的に伝達する電磁クラッチに関する。

この種の電磁クラッチとしては、例えば、特許文献１に開示された電磁クラッチが知られている。この特許文献１に開示された電磁クラッチは、駆動源の動力によって回転駆動されるロータと、このロータに対向して配置されると共に圧縮機の回転軸に連結されたアーマチュアと、電磁コイルが巻回されたボビンを有しこの電磁コイルユニットへの通電によってロータとアーマチュアを磁気吸着させる電磁コイルユニットと、所定の動作温度を超えると溶断して電磁コイルへの通電を遮断する温度ヒューズとを備えている。この種の電磁クラッチでは、何らかの原因により圧縮機の回転軸がロックすると、アーマチュアとロータとの間の接触部分に滑りが発生し、その結果、この接触部分の温度が摩擦熱により異常に上昇する。このような異常時に、温度ヒューズが電磁コイルへの通電を遮断して、ロータとアーマチュアとの連結を強制的に解除することにより、エンジンやモータ等の駆動源側に過大な負荷が作用することを回避させると共に、ロータのベアリングや駆動ベルト等の部品が摩擦熱により破損等されることを防止又は抑制するように構成されている。

特開平８−２４７１７１号公報

ここで、この種の電磁クラッチにおいて、電磁コイルに通電すると、回転軸がロックしていない正常運転時であっても、電磁コイル自体の自己発熱により、電磁コイルの温度が上昇する。したがって、正常運転時において、温度ヒューズが電磁コイルの自己発熱により溶断することは避けなければならない。つまり、温度ヒューズが一旦溶断すると、電磁コイルへの通電を復帰させることはできないため、温度ヒューズが電磁コイルの自己発熱により誤動作する（間違って溶断する）ことを防止する必要がある。

そこで、この種の電磁クラッチにおいては、電磁コイルの自己発熱による温度ヒューズの誤動作を防止するために、一般的に、温度ヒューズの動作温度（溶断温度）は想定される最も過酷な条件下における電磁コイル自体の自己発熱による電磁コイルの最高到達温度よりも高くなるように設定されている。つまり、温度ヒューズの動作温度は、電磁コイルの自己発熱による前記最高到達温度を考慮して必要以上に高温側に設定されている。一例を挙げると、例えば、自己発熱による電磁コイルの前記最高到達温度が約１７０℃の場合、温度ヒューズの動作温度は１８０℃に設定されている。このため、例えば、アーマチュア及びロータの摩擦熱による昇温速度が遅い低温雰囲気下においては、回転軸がロックした時から、温度ヒューズが動作温度に達するまでに要する時間（つまり、ロックした瞬間から溶断までの時間）が、高温雰囲気下等の場合と比較すると長くなる。したがって、従来の電磁クラッチでは、特に、低温雰囲気下において、実際に回転軸がロックしてから温度ヒューズが動作するまでに要する時間が比較的長くなるため、その分、ロータのベアリングや駆動ベルト等の部品やエンジン等を十分に保護できない可能性がある。

本発明は、このような実情に着目してなされたものであり、電磁コイルの自己発熱による温度ヒューズの誤動作を防止又は抑制しつつ、低温雰囲気下においても回転軸がロックしてから温度ヒューズが動作するまでに要する時間（ヒューズ反応時間）を短縮可能な電磁クラッチを提供することを目的とする。

本発明の一側面による電磁クラッチは、駆動源の動力によって回転駆動されるロータと、前記ロータと対向して配置され従動機器の回転軸に連結されたアーマチュアと、電磁コイルを有し当該電磁コイルへの通電によって前記ロータと前記アーマチュアとを磁気吸着させる電磁コイルユニットと、前記ロータにおけるアーマチュア側の一端面部の近傍に配置されると共に所定の動作温度を超えると溶断して前記電磁コイルへの通電をオフする温度ヒューズと、を備える。前記電磁クラッチは、前記温度ヒューズと共に前記電磁コイルに直列的に接続され、所定温度を超えると通電オフ方向に変位し、その後、温度低下により通電オン方向に変位する熱応動式スイッチであって、前記電磁コイルへの通電により発生する前記電磁コイル自体の自己発熱により、温度ヒューズ近傍温度が前記動作温度を超えないように、前記電磁コイルへの通電をオン・オフする熱応動式スイッチを、含む。

前記一側面による電磁クラッチでは、熱応動式スイッチは、温度ヒューズ近傍温度が電磁コイル自体の自己発熱により前記動作温度を超えないように、前記電磁コイルへの通電をオン・オフする。これにより、回転軸がロックしていない正常運転時において、熱応動式スイッチにより、温度ヒューズが電磁コイル自体の自己発熱により誤動作することを防止することができる。このように、温度ヒューズの誤動作を熱応動式スイッチにより防止することができるため、温度ヒューズの動作温度を、想定される最も過酷な条件下における電磁コイル自体の自己発熱による最高到達温度を考慮せずに設定することができ、温度ヒューズの動作温度を必要以上に高く設定する必要がなくなる。その結果、温度ヒューズの動作温度を従来の設定値（例えば、１８０℃）よりも低く設定することができ、回転軸がロックした場合、電磁コイルへの通電を従来よりも速やかに遮断することができる。したがって、低温雰囲気下においてもロック状態での通電時間を短縮して、ロータのベアリングや駆動ベルト等の部品やエンジン等の駆動源をより確実に保護することができる。
このようにして、電磁コイルの自己発熱による温度ヒューズの誤動作を防止又は抑制しつつ、低温雰囲気下においても回転軸がロックしてから温度ヒューズが動作するまでに要する時間（ヒューズ反応時間）を短縮可能な電磁クラッチを提供する。

本発明の第１実施形態による電磁クラッチの分解斜視図である。 前記電磁クラッチの断面図である。 前記電磁クラッチの電磁コイル、温度ヒューズ、及び、熱応動式スイッチ間の接続関係を説明するための概念図である。 前記温度ヒューズと前記熱応動式スイッチの配置位置を説明するため概念図である。 本発明の第２実施形態による電磁クラッチの断面図である。 第２実施形態の熱応動式スイッチの配置位置を説明するための概念図である。 第２実施形態における温度ヒューズ近傍温度の変化の一例を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して本発明に係る電磁クラッチの実施形態について説明する。
図１、図２は、本発明の第１実施形態による電磁クラッチ１の構成を示している。図１は電磁クラッチ１の分解斜視図であり、図２は電磁クラッチ１の断面図である。
本実施形態による電磁クラッチ１は、例えば車両用空調装置を構成する圧縮機に組み込まれ、駆動源としての車両用のエンジンやモータの動力を従動機器としての圧縮機に断続的に伝達する。すなわち、電磁クラッチ１は、エンジンやモータから圧縮機への動力の伝達とその遮断とを切り換える。また、本発明に係る圧縮機は、例えば、以下に実施形態を説明する電磁クラッチ１を備えて構成されたものであり、エンジンやモータからの動力が伝達されることによって作動し、エンジンやモータからの動力の伝達が遮断されるとその作動を停止する。本発明に係る圧縮機は、例えば斜板式可変容量圧縮機を採用することができる。なお、その他の形式の可変容量型圧縮機や、スクロール式、ベーン式等の固定容量圧縮機のいずれの形式のものを採用してもよい。

図１、図２に示すように、電磁クラッチ１は、エンジンやモータの動力によって回転駆動されるロータ２と、ロータ２と対向して配置されたアーマチュア３と、ロータ２とアーマチュア３を磁気吸着させる電磁コイルユニット４と、温度ヒューズ５と、熱応動式スイッチ６とを含む。なお、図２において、熱応動式スイッチ６は図示省略されている。

前記ロータ２は、環状に形成されており、その内周面がベアリング７を介して圧縮機のハウジング８（図２において破線で示す）の外周面に回転可能に支持されている。ロータ２の外周面にはベルト溝２ａが形成されており、ロータ２の外周面はプーリとして機能する。より具体的には、ロータ２は、前記外周面を有する外側筒状部２１と、前記内周面を有し外側筒状部２１と同心配置された内側筒状部２２と、外側筒状部２１と内側筒状部２２とを一端側で連結する円環板状の連結部２３とを有し、これらが一体化されて構成されている（図２参照）。ロータ２の連結部２３は、アーマチュア３と対向している。本実施形態では、ロータ２における連結部２３が、本発明における「ロータにおけるアーマチュア側の一端面部」に相当する。

ベルト溝２ａが形成されたロータ２の外周面には、図示省略した駆動ベルトが取り付けられており、この駆動ベルトを介して伝達されるエンジンやモータの動力によってロータ２が回転する。また、図２に示すように、外側筒状部２１、内側筒状部２２および連結部２３で形成される円環状の空間（以下において、電磁コイルユニット収容溝という）２４には、電磁コイルユニット４が配置される。

前記アーマチュア３は、ロータ２と対向して配置されると共に、回転軸９に連結されるものであり、フランジ部を有する筒状のハブ３１と、磁性体によって形成された円板状のアーマチュア板３２と、複数（ここでは三つ）のリーフスプリング３３と、三角板状の制振板３４と、を含む。

ハブ３１は、ハウジング８外に突出する圧縮機の回転軸（駆動軸）９（図２において破線で示す）の端部に、例えばスプライン嵌合された状態で図示省略したナットによって前記回転軸９に固定（連結）されている。アーマチュア板３２は、ロータ２の連結部（アーマチュア側の一端面部）２３と対向するように配置されている。各リーフスプリング３３は、一方の端部が制振板３４と共にリベット３５によってハブ３１のフランジ部に固定され、他方の端部がリベット３６によってアーマチュア板３２に固定されている。各リーフスプリング３３は、アーマチュア板３２をロータ２の連結部２３から離す方向に付勢しており、これにより、ロータ２の連結部２３とアーマチュア板３２との間には所定の隙間ｇが形成される。制振板３４の各頂点付近には防振ゴム３７が装着されている。制振板３４および防振ゴム３７は、リベット３８によってアーマチュア板３２に固定され、アーマチュア板３２に生じた振動を減衰させる。

前記電磁コイルユニット４は、電磁コイル４１を有しこの電磁コイル４１への通電によって、ロータ２とアーマチュア３とを磁気吸着させて駆動源の動力を従動機器としての圧縮機に伝達可能にするものであり、電磁コイル４１（図１においてはボビンに密に巻回された状態が示されている）と、電磁コイル４１が巻回されるボビン４２と、フィールドコア４３と、を含む。電磁コイル４１の一端部側には、温度ヒューズ５及び熱応動式スイッチ６が接続されている。電磁コイル４１、温度ヒューズ５及び熱応動式スイッチ６の接続関係については後に詳述する。

ボビン４２は、円筒部４２１と、第１フランジ部４２２と、第２フランジ部４２３とを有する。円筒部４２１は、円筒状に形成され、その外周面に電磁コイル４１が券回されるものである。第１フランジ部４２２は、円筒部４２１の一端部に設けられ、ロータ２の連結部２３と対向する。第２フランジ部４２３は、円筒部４２１の他端部に設けられる。第２フランジ部４２３の外部面（すなわち、アーマチュア３と反対側の端面）には、電源供給用コネクタ４４が装着される。電源供給用コネクタ４４に、図示省略した電源側コネクタが接続され、電磁コイル４１へ電源を供給可能に構成されている。本実施形態では、第１フランジ部４２２が、本発明における「フランジ部」に相当する。

フィールドコア４３は、ロータ２と同様に環状に形成されている。すなわち、フィールドコア４３は、外側筒状部４３１と、外側筒状部４３１と同心配置された内側筒状部４３２と、外側筒状部４３１と内側筒状部４３２とを一端側で連結する円環板状の連結部４３３と、を有する。連結部４３３には、電源供給用コネクタ４４が貫通する貫通孔が形成されている。フィールドコア４３は、外側筒状部４３１、内側筒状部４３２及び連結部４３３で形成される空間（以下において、ボビン収容溝という）４３４内に、電源供給用コネクタ４４が取り付けられたボビン４２を収容する。具体的には、フィールドコア４３は、電源供給用コネクタ４４の先端側が前記貫通孔を介して外部に露出した状態で、電源供給用コネクタ４４の基端部及びボビン４２をボビン収容溝４３４内に収容する。その後、ボビン収容溝４３４内には樹脂４５が充填される。この充填された樹脂４５によって電磁コイル４１が温度ヒューズ５及び熱応動式スイッチ６と共に封止されると共に、電磁コイル４１、ボビン４２、フィールドコア４３、電源供給用コネクタ４４が一体化されて電磁コイルユニット４が完成する。また、図２に示すように、フィールドコア４３の端面には取付板４６が取り付けられている。電磁コイルユニット４は、取付板４６を介して圧縮機のハウジング８に設置（固定）された状態で、ロータ２の電磁コイルユニット収容溝２４内に収容される。

前記温度ヒューズ５は、所定の動作温度（溶断温度）Ｔｆを超えると溶断して電磁コイル４１への通電をオフ（遮断）するものである。温度ヒューズ５は、いわゆる溶断式ヒューズであり、ロータ２とアーマチュア３との間の摩擦熱を感知し易いように、ロータ２におけるアーマチュア側の一端面部である連結部２３の近傍に配置される。例えば、温度ヒューズ５は、電磁コイルユニット４と共にロータ２の電磁コイルユニット収容溝２４内にて連結部２３側（すなわち、アーマチュア３側）に寄せて配置されている。

前記熱応動式スイッチ６は、温度ヒューズ５と共に電磁コイル４１に直列的に接続され、温度変化に応じて変位する熱応動部材（素子）を有するスイッチであり、例えば、バイメタルスイッチからなるものである。熱応動式スイッチ６は、所定温度（以下において、スイッチング温度という）Ｔｓを超えると前記熱応動部材が通電オフ方向に変位し、その後、前記通電オフによって電磁コイル４１自体の温度低下により前記熱応動部材が通電オン方向に変位する。熱応動式スイッチ６は、詳しくは、電磁コイル４１への通電により発生する電磁コイル４１自体の自己発熱によって、前記熱応動部材を含む熱応動部材近傍温度（すなわち、後述するスイッチ近傍温度Ｔ２）がスイッチング温度Ｔｓを超えると、前記熱応動部材が通電オフ方向に変位し、その後、前記通電オフによる電磁コイル４１自体の温度低下によって、前記熱応動部材近傍温度が例えばスイッチング温度Ｔｓより低くなると、前記熱応動部材が通電オン方向に変位する。そして、熱応動式スイッチ６は、電磁コイル４１への通電により発生する電磁コイル４１自体の自己発熱により、温度ヒューズ５の近傍の温度（温度ヒューズ近傍温度）Ｔ１が温度ヒューズ５の動作温度Ｔｆを超えないように、電磁コイル４１への通電をオン・オフするように構成されている。

ここで、以下では、温度ヒューズ５及び熱応動式スイッチ６について、それぞれの概略構造、電磁コイル４１との接続関係、具体的な配置位置、動作温度Ｔｆ及びスイッチング温度Ｔｓの設定値の一例、及び、動作についてそれぞれ説明する。

まず、図３を参照して、温度ヒューズ５及び熱応動式スイッチ６の概略構造の一例について説明する。温度ヒューズ５は、具体的には、ヒューズ本体部５ａと、このヒューズ本体部５ａの両端からそれぞれ延伸するリード線５ｂとを有する。ヒューズ本体部５ａ内には、動作温度Ｔｆを超えると溶断する可溶体が収容されており、この可溶体の両端部にそれぞれリード線５ｂが電気的に接続されている。熱応動式スイッチ６は、スイッチ本体部６ａと、スイッチ本体部６ａの両端からそれぞれ延伸するリード線６ｂとを有する。スイッチ本体部６ａ内には、スイッチング温度Ｔｓを超えると通電オフ方向に変位し、その後、温度低下により通電オン方向に変位（復帰）する前記熱応動部材としてのバイメタル部材が収容されている。このバイメタル部材の両端部にそれぞれリード線６ｂが電気的に接続されている。

次に、図３を参照して、電磁コイル４１、温度ヒューズ５、及び、熱応動式スイッチ６間の接続関係について説明する。電磁コイル４１、温度ヒューズ５、及び、熱応動式スイッチ６は、直列的に接続されている。具体的には、例えば、ボビン４２に券回された電磁コイル４１の巻き終わり側端部４１ｅは、温度ヒューズ５の一方のリード線５ｂの端部に接続端子５ｃを介して接続されている。そして、温度ヒューズ５の他方のリード線５ｂの端部は、接続端子５ｃを介して接続用中間銅線Ｃ１の一端部に接続されている。この接続用中間銅線Ｃ１の他端部は、熱応動式スイッチ６の一方のリード線６ｂの端部に接続端子６ｃを介して接続されている。そして、熱応動式スイッチ６の他方のリード線６ｂの端部は、接続端子６ｃを介して接続用終端銅線Ｃ２の一端部に接続されている。このようにして、電磁コイル４１と、温度ヒューズ５、及び、熱応動式スイッチ６が直列的に接続されている。なお、ボビン４２に券回された電磁コイル４１における巻き始め側端部４１ｓは電源供給用コネクタ４４（図２参照）内の一方の端子（例えばマイナス側端子）に接続され、接続用終端銅線Ｃ２の他端部は、電源供給用コネクタ４４内の他方の端子（例えばプラス側端子）に接続されている。

次に、図１、図２及び図４を参照して、温度ヒューズ５及び熱応動式スイッチ６の配置位置を説明すると共に、動作温度Ｔｆ及びスイッチング温度Ｔｓの設定値の一例について説明する。本実施形態では、温度ヒューズ５は、ロータ２とアーマチュア３との間の摩擦熱を感知し易いように、ボビン４２の第１フランジ部４２２の外部面（すなわち、アーマチュア側の端面）上に配置される。一方、熱応動式スイッチ６は、前記摩擦熱を感知し難いように、ロータ２の内部であって温度ヒューズ５よりもロータ２の他端面部（すなわち、アーマチュア３と反対側の端面部）側に遠ざけた位置に配置される。より具体的には、熱応動式スイッチ６は、前記摩擦熱を感知しし難く、且つ、電磁コイル４１の自己発熱を感知し易いように、ボビン４２の円筒部４２１に巻回された電磁コイル４１の最外周部位であるコイル側面４１ａに配置される。

本実施形態において、温度ヒューズ５の動作温度Ｔｆは、例えば、従来の設定値（例えば、１８０℃）と比較して、十分に低い値（例えば、１５５℃）に設定されているものとする。動作温度Ｔｆが低いほど、回転軸９がロックしてから温度ヒューズ５が動作するまでに要する時間（ヒューズ反応時間）が短くなり、ロック状態での電磁コイル４１への通電時間が短くなる。したがって、動作温度Ｔｆが低いほど、ロータ２のベアリング７や駆動ベルト等の部品やエンジン等の保護の確実性が増す。動作温度Ｔｆが１５５℃以下の場合、鉛を含有しない温度ヒューズ５を採用することができる。

また、本実施形態では、熱応動式スイッチ６のスイッチング温度Ｔｓは、温度ヒューズ５の動作温度Ｔｆと一致するように設定されている。つまり、スイッチング温度Ｔｓと動作温度Ｔｆは、それぞれ同じ値（例えば、１５５℃）に設定されている。電磁コイル４１に通電すると、その通電による電磁コイル４１自体の自己発熱により、電磁コイル４１及びその周辺の温度が上昇する。例えば、想定される最も過酷な条件（雰囲気温度等）下における電磁コイル４１自体の自己発熱による電磁コイル４１の最高到達温度Ｔmaxは、例えば、約１７０℃程度である。また、この自己発熱による温度上昇は、ボビン４２の第１フランジ部４２２の外部面上よりも、コイル側面４１ａの方が高い。したがって、回転軸９がロックしていない正常運転時において、コイル側面４１ａの温度が自己発熱により上昇して例えば１５５℃になったとしても、ボビン４２の第１フランジ部４２２の外部面上に配置されている温度ヒューズ５の近傍の温度（温度ヒューズ近傍温度）Ｔ１は１５５℃より低い。したがって、例えば、スイッチング温度Ｔｓの設定値と動作温度Ｔｆの設定値を一致させていれば、温度ヒューズ５の動作温度Ｔｆを従来よりも低い値に設定したとしても、熱応動式スイッチ６により、電磁コイル４１の自己発熱により温度ヒューズ近傍温度Ｔ１が温度ヒューズ５の動作温度Ｔｆを超えないように、電磁コイル４１への通電をオン・オフすることができる。このように、本実施形態では、熱応動式スイッチ６を、ロータ２とアーマチュア３との間の摩擦熱を感知し難く、且つ、電磁コイル４１の自己発熱を感知し易い位置に配置することにより、熱応動式スイッチ６により、電磁コイル４１の自己発熱による温度ヒューズ５の誤動作を防止している。

次に、以上のような構成を有する電磁クラッチ１による圧縮機に対する動力伝達の断続動作を、簡単に説明する。

はじめに、温度ヒューズ５及び熱応動式スイッチ６が作動していない状態、つまり、温度ヒューズ近傍温度Ｔ１が動作温度Ｔｆに至っておらず、且つ、熱応動式スイッチ６の近傍の温度（以下において、スイッチ近傍温度という）Ｔ２がスイッチング温度Ｔｓに至っていない状態（Ｔ１＜Ｔｆ、且つ、Ｔ２＜Ｔｓ）での動力伝達の断続動作について説明する。この状態では、車両側のエアコン制御装置によって電磁コイル４１への通電のオン・オフが制御されている。まず、エンジンから出力される回転駆動力によりロータ２が回転する。この状態で、電磁コイル４１へ通電されると、電磁コイルユニット４は、ロータ２を磁化し、電磁力によりアーマチュア３をロータ２に吸着させ両者間の摩擦力によりアーマチュア３をロータ２と同期回転させる。アーマチュア３の回転力は、ハブ３１を介して回転軸９に伝達され、回転軸９が回転して圧縮機の圧縮動作が行われる。一方、車両側のエアコン制御装置によって電磁コイル４１への通電が遮断されるとロータ２が消磁され、リーフスプリング３３の復元力によりアーマチュア３がロータ２から離脱する。そして、ロータ２の回転はアーマチュア３へ伝達されず、回転軸９の回転が停止して圧縮機の圧縮動作が停止する。

次に、例えば、前記エアコン制御装置によって電磁コイル４１へ通電されており、且つ、回転軸９がロックしていない正常運転時ではあるが、電磁コイル４１の自己発熱によりスイッチ近傍温度Ｔ２がスイッチング温度Ｔｓを超えた場合（Ｔ１＜Ｔｆ、且つ、Ｔ２≧Ｔｓ）の動作について説明する。この状態では、温度ヒューズ近傍温度Ｔ１は、スイッチング温度Ｔｓと同じ温度に設定された動作温度Ｔｆを超えていない。そのため、温度ヒューズ５は、電磁コイル４１の自己発熱により誤動作しない。一方、熱応動式スイッチ６は、その前記バイメタル部材を通電オフ方向に変位させ、電磁コイル４１への通電をオフ（遮断）する。これにより、アーマチュア３がロータ２から離脱し、回転軸９の回転が停止して圧縮機の圧縮動作が停止すると共に、スイッチ近傍温度Ｔ２（つまり、本実施形態では、コイル側面４１ａの温度）が低下する。そして、スイッチ近傍温度Ｔ２が例えばスイッチング温度Ｔｓより低くなると、熱応動式スイッチ６はその前記バイメタル部材を通電オン方向に変位させ、電磁コイル４１への通電をオン（再通電）する。熱応動式スイッチ６により通電をオフした後、スイッチ近傍温度Ｔ２はスイッチング温度Ｔｓ未満に急速に低下するため、圧縮機の停止時間は無視できるほど短い。そのため、エアコンの運転に大きな影響はなく、車両の室温が大幅に変動することはない。

次に、例えば、前記エアコン制御装置によって電磁コイル４１へ通電されており、且つ、電磁コイル４１の自己発熱により、スイッチ近傍温度Ｔ２がスイッチング温度Ｔｓを超えずに安定している（Ｔ２＜Ｔｓ）状態で、回転軸９がロックし始めた場合の動作について説明する。本実施形態では、温度ヒューズ５の動作温度Ｔｆと熱応動式スイッチ６のスイッチング温度Ｔｓを一致させている上、回転軸９がロックし始める直前の温度ヒューズ近傍温度Ｔ１は、スイッチ近傍温度Ｔ２より低い値で安定している。そのため、回転軸９がロックした場合に、温度ヒューズ近傍温度Ｔ１が電磁コイル４１の自己発熱に起因して動作温度Ｔｆを超えることはない。しかし、回転軸９がロックし始めると、ロータ２とアーマチュア３と間の摩擦により摩擦熱が発生し、温度ヒューズ近傍温度Ｔ１が前記摩擦熱に起因して動作温度Ｔｆを超えることがある。つまり、スイッチ近傍温度Ｔ２がスイッチング温度Ｔｓを超えずに安定している状態で、温度ヒューズ５が熱応動式スイッチ６よりも先に作動したときは、回転軸９がロックした場合である。そして、温度ヒューズ５の動作温度Ｔｆは、従来では、例えば１８０℃に設定していたところ、本実施形態では、１５５℃に設定されている。そのため、回転軸９のロックが発生した場合、温度ヒューズ５により、電磁コイル４１への通電を速やかに遮断することができる。これにより、ロック後、従来よりも短時間で、アーマチュア３をロータ２から離脱させ、エンジンやモータ等の駆動源側に過大な負荷が作用することを回避させると共に、ロータ２のベアリング７や駆動ベルト等の部品の損傷が防止でき、車両の安全な走行を確保する。

本実施形態による電磁クラッチ１によれば、熱応動式スイッチ６は、温度ヒューズ近傍温度Ｔ１が電磁コイル４１自体の自己発熱により動作温度Ｔｆを超えないように、電磁コイル４１への通電をオン・オフする。これにより、回転軸９がロックしていない正常運転時において、熱応動式スイッチ６により、温度ヒューズ５が電磁コイル４１の自己発熱により誤動作することを防止することができる。このように、温度ヒューズ５の誤動作を熱応動式スイッチ６により防止することができるため、温度ヒューズ５の動作温度Ｔｆを電磁コイル４１の自己発熱による最高到達温度Ｔmaxを考慮せずに設定することができる。その結果、温度ヒューズ５の動作温度Ｔｆを従来よりも低く設定して、電磁コイル４１への通電を速やかに遮断することができる。したがって、例えば、アーマチュア３及びロータ２の摩擦熱による昇温速度が遅い低温雰囲気下であっても、ロック状態での通電時間を短縮して、ロータのベアリングや駆動ベルト等の部品やエンジン等の駆動源をより確実に保護することができる。
このようにして、電磁コイルの自己発熱による温度ヒューズの誤動作を防止又は抑制しつつ、低温雰囲気下においても回転軸９がロックしてから温度ヒューズが動作するまでに要する時間（ヒューズ反応時間）を短縮可能な電磁クラッチ１を提供することができる。

また、本実施形態では、熱応動式スイッチ６は、ロータ２の内部であって温度ヒューズ５よりもロータ２の他端面部（すなわち、アーマチュア３と反対側の端面部）側に遠ざけた位置に配置される。これにより、熱応動式スイッチ６をロータ２とアーマチュア３との間の摩擦熱を感知し難い位置に配置することができ、摩擦熱の影響を低減して電磁コイル４１の自己発熱を熱応動式スイッチ６により感知させることができる。
より具体的には、本実施形態では、温度ヒューズ５は、ボビン４２の第１フランジ部４２２の外部面上に配置され、熱応動式スイッチ６は、ボビン４２のコイル側面４１ａに配置される構成とした。これにより、温度ヒューズ５については、前記摩擦熱を感知し易く、且つ、前記自己発熱を感知し難い位置に配置しつつ、熱応動式スイッチ６については、逆に、前記摩擦熱を感知しし難く、且つ、前記自己発熱を感知し易い位置に配置することができる。その結果、前記自己発熱による温度ヒューズ５の誤動作を容易に防止しつつ、熱応動式スイッチ６による前記自己発熱の感知精度を向上させることができる。

また、本実施形態では、温度ヒューズ５の動作温度Ｔｆを従来よりも十分に低い例えば１５５℃程度又は１５５℃未満に設定することができる。そのため、温度ヒューズ５として鉛を含有しない安価な溶断式ヒューズを採用することができ、環境保護の観点においても優れた利点を有する。

また、本実施形態では、温度ヒューズ５及び熱応動式スイッチ６を前述したように配置した上で、熱応動式スイッチ６のスイッチング温度Ｔｓを、温度ヒューズ５の動作温度Ｔｆと一致するように設定（つまりＴｓ＝Ｔｆ）している。これにより、動作温度Ｔｆについては本実施形態と同様に例えば１５５℃とし、スイッチング温度Ｔｓについては動作温度Ｔｆより低い値（例えば１５０℃）に設定（つまり、Ｔｓ＜Ｔｆ）した場合と比較すると、本実施形態による電磁クラッチ１では、電磁コイル４１の自己発熱による熱応動式スイッチ６のスイッチング動作の回数を低減させることができる。その結果、本実施形態による電磁クラッチ１では、エアコンの運転が必要なときに、自己発熱による温度ヒューズ５の誤動作を防止するために圧縮機を停止させてしまう期間を低減させることができ、車両内の運転者等が不快感を生じることなく運転等することができる。
なお、本実施形態では、スイッチング温度Ｔｓを動作温度Ｔｆと一致するように設定したが、これに限らず、スイッチング温度Ｔｓを動作温度Ｔｆより低い値に設定してもよい。これにより、前記自己発熱による温度ヒューズ５の誤動作をより確実に防止することができる。また、本実施形態では、熱応動式スイッチ６は、電磁コイル４１の最外周部位であるコイル側面４１ａに配置されるものとして説明したが、これに限らず、例えば、ボビン４２の円筒部４２１の外周面に配置したり、この外周面とコイル側面４１ａの間の電磁コイル４１内に配置したりしてもよい。つまり、本実施形態では、温度ヒューズ５及び熱応動式スイッチ６の配置は、図２に示す配置に限定されず、温度ヒューズ５については、前記摩擦熱を感知し易く、且つ、前記自己発熱を感知し難い位置に配置され、熱応動式スイッチ６については、逆に、前記摩擦熱を感知しし難く、且つ、前記自己発熱を感知し易い位置に配置されていればよい。

図５及び図６は、本発明の第２実施形態による電磁クラッチ１の構成を示している。図５は電磁クラッチ１の断面図を、図６は要部斜視図である。第１実施形態とは熱応動式スイッチ６の配置位置が異なる。第１実施形態と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

第２実施形態では、熱応動式スイッチ６は、温度ヒューズ５の近傍に配置される。具体的には、熱応動式スイッチ６は、ボビン４２の第１フランジ部４２２の外部面上にて温度ヒューズ５の近傍に配置されている。したがって、第２実施形態では、温度ヒューズ５及び熱応動式スイッチ６は、フランジ部４２２に配置されている。

また、第２実施形態では、熱応動式スイッチ６のスイッチング温度Ｔｓは、温度ヒューズ５の動作温度Ｔｆよりも低く、且つ、動作温度Ｔｆとの温度差ΔＴｆｓ（＝Ｔｆ−Ｔｓ）が所定の温度差ΔＴｏｓよりも小さくなるように設定されている。前記所定の温度差ΔＴｏｓは、後述するオーバーシュート現象における所定のオーバーシュート最高温度Ｔｏからスイッチング温度Ｔｓを差し引いて得られる値であり、予め定めることができ、例えば、１５℃程度である。例えば、動作温度Ｔｆについては第１実施形態と同様に１５５℃とし、スイッチング温度Ｔｓについては動作温度Ｔｆよりも低く、且つ、ΔＴｆｓがΔＴｏｓ（＝１５℃）よりも小さくなるように１５０℃に設定（つまり、Ｔｓ＜Ｔｆ、且つ、ΔＴｆｓ＜ΔＴｏｓ）されている。第２実施形態において、前記所定の温度差ΔＴｏｓが、本発明に係る「所定値」に相当する。

次に、第２実施形態の電磁クラッチ１による圧縮機に対する動力伝達の断続動作を、簡単に説明する。温度ヒューズ５及び熱応動式スイッチ６が作動していない状態（Ｔ１＜Ｔｆ、且つ、Ｔ２＜Ｔｓ）での電磁クラッチ１の動作と、回転軸９がロックしていない正常運転時ではあるがスイッチ近傍温度Ｔ２がスイッチング温度Ｔｓを超えた場合（Ｔ１＜Ｔｆ、且つ、Ｔ２≧Ｔｓ）の電磁クラッチ１の動作については第１実施形態と同じであるため説明を省略する。以下では、例えば、前記エアコン制御装置によって電磁コイル４１へ通電されており、且つ、電磁コイル４１の自己発熱により、スイッチ近傍温度Ｔ２がスイッチング温度Ｔｓを超えずに安定している（Ｔ２＜Ｔｓ）状態（状態Ａ）で、回転軸９がロックし始めた場合の動作について説明する。

図７は、前記状態Ａ（ｔ＜ｔ１）で、回転軸９がロックし始めたときの温度ヒューズ近傍温度Ｔ１の変化の一例を説明するための図であり、横軸は時間を示し、縦軸は温度ヒューズ近傍温度Ｔ１を示す。回転軸９が時間（時刻）ｔ１にロックし始めると、温度ヒューズ近傍温度Ｔ１が前記摩擦熱に起因して上昇する。第２実施形態では、熱応動式スイッチ６は温度ヒューズ５の近傍に配置されているため、スイッチ近傍温度Ｔ２の温度変化と温度ヒューズ近傍温度Ｔ１の温度変化は近似する。したがって、図７はスイッチ近傍温度Ｔ２の温度変化の一例でもある。また。第２実施形態では、熱応動式スイッチ６のスイッチング温度Ｔｓが温度ヒューズ５の動作温度Ｔｆよりも低くなるように設定されているため、温度ヒューズ近傍温度Ｔ１（＝スイッチ近傍温度Ｔ２）がスイッチング温度Ｔｓを超えると（ｔ＝ｔ２）、熱応動式スイッチ６が温度ヒューズ５よりも先に作動して電磁コイル４１への通電をオフする。

ここで、通電がオフされると、アーマチュア３がロータ２から離脱するので、通電オフ後に新たに摩擦熱が発生することはない。しかし、例えば、通電オフの直前までに発生して、連結部２３を介してロータ２に入力（入熱）された摩擦熱がロータ２内全体に伝導するまでには所定の時間を要する。そのため、図７に示すように、通電オフ後であってもロータ２内の温度は、所定時間の間（ｔ２＜ｔ＜ｔ４、例えば、３０秒程度の間）、上昇し続け、ロータ２内全体に入力された摩擦熱が行き渡ったところ（ｔ＝ｔ４）で、下降する。その結果、通電オフ後であっても、温度ヒューズ近傍温度Ｔ１（＝Ｔ２）は、スイッチング温度Ｔｓよりも超え（行過ぎ）て所定の最高温度Ｔｏまで上昇するというオーバーシュート現象が生じる場合がある。

ところで、回転軸９がロックした場合は圧縮機内に重大な故障が生じているので、ロック後は、通電を復帰できないように、温度ヒューズ５を確実に作動させて電磁コイル４１への通電を遮断し、ロータ２とアーマチュア３との連結を強制的に解除しなければならない。例えば、スイッチング温度Ｔｓを動作温度Ｔｆよりも低く設定したとしても、動作温度Ｔｆとスイッチング温度Ｔｓとの温度差ΔＴｆｓがオーバーシュート現象における所定の最高温度Ｔｏとスイッチング温度Ｔｓとの温度差ΔＴｏｓ（つまり、オーバーシュート量）よりも大きい場合（ΔＴｆｓ＞ΔＴｏｓ）には、温度ヒューズ近傍温度Ｔ１が動作温度Ｔｆに到達する前に下降し始めてしまう。その結果、温度ヒューズ５が作動する前に、温度ヒューズ近傍温度Ｔ１がスイッチング温度Ｔｓよりも低くなり、熱応動式スイッチ６により通電が復帰されてしまう。この点、第２実施形態では、動作温度Ｔｆとスイッチング温度Ｔｓとの温度差ΔＴｆｓが所定の温度差ΔＴｏｓ（１５℃）よりも小さくなるように設定されている。これにより、回転軸９がロックした後に、熱応動式スイッチ６により通電が復帰されないように、温度ヒューズ５を確実に作動することができる。なお、動作温度Ｔｆとスイッチング温度Ｔｓとの温度差ΔＴｆｓは、５℃に限らず、温度差ΔＴｏｓ（オーバーシュート量）より小さくなるように、適宜に設定すればよい。

また、第２実施形態では、熱応動式スイッチ６を、図５及び図６に示すように、例えば、ボビン４２の第１フランジ部４２２の外部面上にて温度ヒューズ５の近傍に配置したとしても、Ｔｓ＜Ｔｆに設定されているため、自己発熱による温度ヒューズ５の誤動作を確実に防止することができる。さらに、熱応動式スイッチ６を第１フランジ部４２２の外部面上に配置することにより、コイル側面４１ａの部分のスペースを有効に活用したり、ボビン４２の外径を低減したりすることもできる。

なお、上記各実施形態で挙げたＴｆ、Ｔｓは一例であり、適宜に設定することができる。また、上記各実施形態では、車両エアコンシステムに使用される圧縮機に装着される電磁クラッチを一例として説明したが、本発明に係る電磁クラッチは、これに限らず、他の用途にも適用できる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形及び変更が可能である。

１・・・・・・電磁クラッチ
２・・・・・・ロータ
３・・・・・・アーマチュア
４・・・・・・電磁コイルユニット
５・・・・・・温度ヒューズ
６・・・・・・熱応動式スイッチ
９・・・・・・回転軸
２３・・・・・連結部（アーマチュア側の一端面部）
４１・・・・・電磁コイル
４２・・・・・ボビン
４２１・・・・円筒部
４２２・・・・フランジ部
Ｔｆ・・・・・動作温度
Ｔｓ・・・・・スイッチング温度（所定温度）
Ｔ１・・・・・温度ヒューズ近傍温度
ΔＴｆｓ・・・動作温度とスイッチング温度（所定温度）との温度差
ΔＴｏｓ・・・所定の温度差（所定値）

Claims (7)

1. 駆動源の動力によって回転駆動されるロータと、
   前記ロータと対向して配置され従動機器の回転軸に連結されたアーマチュアと、
   電磁コイルを有し当該電磁コイルへの通電によって前記ロータと前記アーマチュアとを磁気吸着させる電磁コイルユニットと、
   前記ロータにおけるアーマチュア側の一端面部の近傍に配置されると共に所定の動作温度を超えると溶断して前記電磁コイルへの通電をオフする温度ヒューズと、
   を備えた電磁クラッチであって、
   前記温度ヒューズと共に前記電磁コイルに直列的に接続され、所定温度を超えると通電オフ方向に変位し、その後、温度低下により通電オン方向に変位する熱応動式スイッチであって、前記電磁コイルへの通電により発生する前記電磁コイル自体の自己発熱により、温度ヒューズ近傍温度が前記動作温度を超えないように、前記電磁コイルへの通電をオン・オフする熱応動式スイッチを、
   含む、電磁クラッチ。
2. 前記熱応動式スイッチは、前記ロータの内部であって前記温度ヒューズよりも前記ロータの他端面部側に遠ざけた位置に配置される、請求項１に記載の電磁クラッチ。
3. 前記電磁コイルユニットは、前記電磁コイルが巻回される円筒部と、前記円筒部の一端部に設けられ前記アーマチュア側端面部と対向するフランジ部とを有するボビンを含み、
   前記温度ヒューズは、前記フランジ部に配置され、
   前記熱応動式スイッチは、前記円筒部に巻回された前記電磁コイルの最外周部位であるコイル側面に配置される、請求項２に記載の電磁クラッチ。
4. 前記熱応動式スイッチの前記所定温度は、前記温度ヒューズの前記動作温度と一致するように設定されている、請求項２又は３に記載の電磁クラッチ。
5. 前記熱応動式スイッチは、前記温度ヒューズの近傍に配置され、
   前記熱応動式スイッチの前記所定温度は、前記温度ヒューズの前記動作温度よりも低く、且つ、前記動作温度との温度差が所定値よりも小さくなるように設定されている、
   請求項１に記載の電磁クラッチ。
6. 前記電磁コイルユニットは、前記電磁コイルが巻回される円筒部と、前記円筒部の一端部に設けられ前記アーマチュア側端面部と対向するフランジ部とを有するボビンを含み、
   前記温度ヒューズ及び前記熱応動スイッチは、前記フランジ部に配置される、請求項５に記載の電磁クラッチ。
7. 請求項１〜６のいずれか一つに記載の電磁クラッチを備えた圧縮機。