JP2019157962A - 電磁クラッチの電磁コイル - Google Patents

Abstract

【課題】本開示の目的は、樹脂注入と加熱硬化の工程を行うのに必要であった時間の短縮化、廃却品の削減及び製造工数の削減を実現することが可能である電磁クラッチの電磁コイルを提供することである。【解決手段】本発明に係る電磁クラッチの電磁コイルは、円環状に形成されたコイルケース１１と、コイルケース１１の底壁１１ａの外面に接合されるとともに気体圧縮機１００のハウジングに固定されるフランジ１２と、コイルケース１１内に収容されたコイル１３と、を有する気体圧縮機用の電磁クラッチの電磁コイルにおいて、コイル１３は、発泡樹脂体１５によってコイルケース１１に固定されている。【選択図】図４

Description

本開示は、自動車用空調装置の気体圧縮機用電磁クラッチに関し、特に電磁コイルの内部構造に関するものである。

自動車用空調装置には、冷媒ガスを高圧の圧縮気体に圧縮する圧縮室を有する気体圧縮機が用いられている。この気体圧縮機のうち外部から動力を受けて動作するものは、その動力の断接を切り替えるために、電磁クラッチを備えている。電磁クラッチは、プーリと一体的に回転するロータと、回転軸回りに円環状に形成された電磁コイルと、電磁コイルの通電によって発生した磁束によりロータの摩擦面に接し、電磁コイルの通電停止によって磁束が消失することによりロータの摩擦面から離れる、回転軸に結合されたアーマチュアと、を備えている。

電磁コイルは、銅線が巻かれたコイル本体であるコアが、コイルハウジングに収容されている。コイルハウジングは、コアが収容される円環状のコイルケースと、コイルケースに接合されて、気体圧縮機のハウジングに固定されるフランジプレートとを有している。フランジプレートとコイルケースとは、溶接やカシメなどの方法で接合されている（例えば、特許文献１を参照。）。

自動車用空調装置の気体圧縮機の電磁クラッチに於いて、電磁コイルは金属製のコイルケースの内部に銅線が巻かれたコイルを保持している部品である。従来品では、２液式の液状のエポキシ樹脂を混合してコイルケースの内部に注入し、その樹脂を加熱硬化させることによって、コイル巻き線をコイルケースの内部に固定し、絶縁性と防水性を確保している（例えば、特許文献２を参照。）。

特開２０１６−２０５５３２号公報 実開平４−１２５４１２号公報

コイルケースの内部に注入されるエポキシ樹脂は、コイルケースの内部にスムーズに流入させる必要があり、とても流動性の高いものが採用されている。コイルケースの内部にエポキシ樹脂を注入し硬化させるまでの工程において、コイルケースの下部のゴム栓部分からの樹脂漏れや、コイルケースの上端部からの樹脂こぼれなどの問題が発生し、そのまま硬化してしまうものが少なからずある。そのような製品は気体圧縮機へ正しく組み付けることができないため、廃却される。

また、樹脂注入と加熱硬化の工程を行うためには、予熱及び加熱硬化のために合計で３〜４時間程度の長い時間と、コンベヤー式の連続炉を置く広いスペースとが必要であり、生産設備の運用、維持及び管理に大きな手間と費用がかかる。

この液状のエポキシ樹脂の注入工程をもっと簡易的な工法に置き換えることができれば、廃却品の削減、製造工数の削減が実現できる。

そこで本開示は、樹脂注入と加熱硬化の工程を行うのに必要であった時間の短縮化、廃却品の削減及び製造工数の削減を実現することが可能である電磁クラッチの電磁コイルを提供することを目的とする。

本発明者らは、鋭意検討したところ、電磁コイルにおいて、液状のエポキシ樹脂の代わりに発泡樹脂シートを使ってコイル巻き線をコイルケース内に固定する構造とすることで、上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明に係る気体圧縮機用の電磁クラッチの電磁コイルは、円環状に形成されたコイルケースと、該コイルケースの底壁の外面に接合されるとともに気体圧縮機のハウジングに固定されるフランジと、前記コイルケース内に収容されたコイルと、を有する気体圧縮機用の電磁クラッチの電磁コイルにおいて、前記コイルは、発泡樹脂体によって前記コイルケースに固定されていることを特徴とする。

本発明に係る気体圧縮機用の電磁クラッチの電磁コイルでは、前記コイルケースは、前記発泡樹脂体の抜け防止用の溝を有することが好ましい。これによって、発泡樹脂体がより確実にコイルケースに固定されるため、絶縁性をより高めることができる。

本発明に係る気体圧縮機用の電磁クラッチの電磁コイルでは、前記発泡樹脂体は、熱伝導性フィラーを含有していることが好ましい。これによって、発泡樹脂体の放熱性が高くなるため、電磁コイルの過熱を抑制することができる。

本発明に係る気体圧縮機用の電磁クラッチの電磁コイルでは、前記発泡樹脂体は、少なくとも、前記コイルケースの収容空間内の内面と前記コイルとの間に充填されていることが好ましい。これによって、コイルケースとコイルとの接触が防止されるため、絶縁性をより高めることができる。

本発明に係る気体圧縮機用の電磁クラッチの電磁コイルでは、前記発泡樹脂体は、前記コイルに対して側面外側の発泡率が側面内側の発泡率よりも低いことが好ましい。これによって、コイルの側面外側と側面内側とで発泡樹脂体をより均等に発泡させることができるため、コイルをより確実に固定することができる。

本発明に係る気体圧縮機用の電磁クラッチの電磁コイルでは、前記コイルケースは天面が開口しており、かつ、前記発泡樹脂体の天面が金型の転写面であることが好ましい。これによって、発泡樹脂体の発泡時には金型によって樹脂があふれ出すことをより確実に防止することができるとともに、発泡樹脂体の発泡後は金型を取り外すことによって電磁コイルをより軽量化することができる。

本開示によれば、樹脂注入と加熱硬化の工程を行うのに必要であった時間の短縮化、廃却品の削減及び製造工数の削減を実現することが可能である電磁クラッチの電磁コイルを提供できる。

本実施形態に係る電磁コイルを備える気体圧縮機の一例を示す部分断面図である。 本実施形態に係る電磁コイルの一例を示す底面図である。 本実施形態に係る電磁コイルの一例を示す平面図である。 図３のＡ−Ａ線断面図である。 図４の発泡樹脂体の発泡前の状態を示す図である。

以下、添付の図面を参照して本発明の一態様を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。本発明の効果を奏する限り、種々の形態変更をしてもよい。

図１は、本実施形態に係る電磁コイルを備える気体圧縮機の一例を示す部分断面図である。気体圧縮機１００は、例えば、車両用空調装置の冷凍サイクルの構成要素の一つである。気体圧縮機１００は、電磁クラッチ１を備える。電磁クラッチ１は、気体圧縮機１００に対して動力を伝達又は遮断する機械要素部品であり、図１に示すように、電磁コイル１０と、ロータ２と、アーマチャアッセンブリ３とを備える。電磁コイル１０は、内蔵するコイル１３によって、アーマチャアッセンブリ３がロータ２に吸引されるための電磁力を発生させる。ロータ２は、エンジン稼働中は常時回転しており、エンジンの駆動力をアーマチャアッセンブリ３に伝達させる。アーマチャアッセンブリ３は、回転軸１１１に結合されており、電磁コイル１０の通電によってロータ２に吸着し、通電の遮断によってロータ２から離間する。これによって、ロータ２からの駆動力が気体圧縮機１００へ伝達される。

本実施形態に係る電磁コイルについて、図２〜図４を参照してより詳細に説明する。本実施形態に係る気体圧縮機用の電磁クラッチ１の電磁コイル１０は、図２〜図４に示すように、円環状に形成されたコイルケース１１と、コイルケース１１の底壁１１ａの外面に接合されるとともに気体圧縮機のハウジングに固定されるフランジ１２と、コイルケース１１内に収容されたコイル１３（図４に図示）と、を有する気体圧縮機用の電磁クラッチの電磁コイルにおいて、コイル１３は、図４に示すように、発泡樹脂体１５によってコイルケース１１に固定されている。

コイルケース１１は、図２〜図４に示すように、円環状の底壁１１ａと、底壁１１ａから立設する側壁１１ｂ、１１ｃ（図４に図示）と、底壁１１ａに対向する天面１１ｄ（図３又は図４に図示）と、底壁１１ａ及び側壁１１ｂ、１１ｃで囲まれた収容空間１１ｅ（図３又は図４に図示）とを有する。コイルケース１１の天面１１ｄは、図４に示すように開口しているか、又は金型（不図示）などによって閉塞していてもよい。

本実施形態に係る気体圧縮機用の電磁クラッチ１の電磁コイル１０では、コイルケース１１は、図４に示すように、発泡樹脂体１５の抜け防止用の溝１４を有することが好ましい。これによって、発泡樹脂体１５がより確実にコイルケース１１に固定されるため、絶縁性をより高めることができる。溝１４は、例えば、図４に示すように側壁１１ｂ，１１ｃのうち外側の側壁１１ｃに設けるか、内側の側壁１１ｂに設けるか、又は外側の側壁１１ｃ及び内側の側壁１１ｂの両方に設けてもよい。

フランジ１２は、図２〜図４に示すように円環状の板部材である。フランジ１２は、コイルケース１１の底壁１１ａの内周縁よりもコイルケース１１の径方向内側に張り出した状態でコイルケース１１に固定されている。

コイル１３は、銅線などのコイル巻き線を有し、コイル巻き線は、図１に示すように樹脂製のボビン１３ａに巻き回されているか、又はボビンレスで巻き回されていてもよい。コイル１３は、図４に示すように、コイルケース１１の収容空間１１ｅ内に収容される。コイル１３は、図１に示すように、グロメット１６を介して電源供給ケーブル（不図示）のリード線１７に接続される。また、コイル１３には、温度ヒューズ１８が取り付けられていることが好ましい。ボビン１３ａを用いるとき、コイル１３の浮き上がり防止のため、ボビン１３ａの一部が、コイルケース１１の内部に設けた溝部（不図示）に引っかかる構造にしてもよい。このような構造は、例えば、ボビン１３ａの底面に突起を設け、コイルケース１１の内面に溝部を設け、ボビン１３ａの突起をコイルケース１１の溝部に係合させる構造である。溝部を設ける位置は、特に限定されないが、例えば底壁１１ａである。

コイル１３とコイルケース１１の底面（底壁１１ａの内面）との間には、図１に示すように、コイル１３の位置決め及び絶縁性確保のために樹脂又はゴムなどからなるスペーサ１９を配置することが好ましい。スペーサ１９は、コイル１３と別体であるか、又は一体であってもよい。スペーサ１９がコイル１３と一体である形態は、例えば、スペーサ１９が、図１に示すようにコイル１３のボビン１３ａのコイルケース１１の底壁１１ａに対面する部分に設けられた凸部である形態である。

発泡樹脂体１５は、加熱などによって合成樹脂を発泡させた成形体である。発泡樹脂体１５の材質は、特に限定されないが、例えば、エポキシ発泡樹脂、フェノール発泡樹脂などである。

本実施形態に係る気体圧縮機用の電磁クラッチ１の電磁コイル１０では、発泡樹脂体１５は、熱伝導性フィラーを含有していることが好ましい。これによって、発泡樹脂体１５の放熱性が高くなるため、電磁コイル１０の過熱を抑制することができる。熱伝導性フィラーは、例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、炭化ケイ素又は窒化ホウ素などの電気絶縁タイプである。

本実施形態に係る気体圧縮機用の電磁クラッチ１の電磁コイル１０では、発泡樹脂体１５は、少なくとも、コイルケース１１の収容空間１１ｅ内の内面とコイル１３との間に充填されていることが好ましい。これによって、コイルケース１１とコイル１３との接触が防止されるため、絶縁性をより高めることができる。また、発泡樹脂体１５は、図４に示すように、コイルケース１１の収容空間１１ｅ内の内面とコイル１３との間に加えて、コイル１３とコイルケース１１の天面１１ｄとの間の空間に更に充填されていてもよい。

本実施形態に係る気体圧縮機用の電磁クラッチ１の電磁コイル１０では、発泡樹脂体１５は、コイル１３に対して側面外側の発泡率が側面内側の発泡率よりも低いことが好ましい。これによって、コイル１３の側面外側と側面内側とで発泡樹脂体１５をより均等に発泡させることができるため、コイル１３をより確実に固定することができる。

次に、電磁コイル１０に関し、コイル１３を、発泡樹脂体１５によってコイルケース１１に固定する方法を説明する。

図５は、図４の発泡樹脂体の発泡前の状態を示す図である。まず、図５に示すように、発泡性を有する樹脂を含有する樹脂シート５をコイル１３の表面に貼り付ける。樹脂シート５は、貼り付け前において、工程紙とカバーフィルムとの間に挟まれた状態であることが好ましい。工程紙と樹脂シート５との間を剥離し、樹脂シート５をコイル１３の表面の所定の位置に貼り付けた後、樹脂シート５からカバーフィルムを剥がすことによって、樹脂シート５をより簡易かつ確実にコイル１３の所定の位置に貼り付けることができる。樹脂シート５の貼り付け位置は、図５では一例としてコイル１３の側面である形態を示したが、本発明はこれに限定されず、コイルケース１１の内部の隙間の状況によって部品使用ごとに適宜決定される。

次いで、樹脂シート５が貼り付けられたコイル１３をコイルケース１１に収容し、加熱する。そうすると、図４に示すように、樹脂シート５が加熱されて膨み、コイルケース１１内部とコイル１３との間の隙間を埋める。そして、膨らんだ樹脂シート５、すなわち発泡樹脂体１５が、コイル１３を包み込んだ状態で固定し、絶縁性及び防水性を確保することができる。加熱方法は特に限定されないが、例えば、連続式加熱炉やバッチ式加熱炉などがある。

本実施形態に係る気体圧縮機１００用の電磁クラッチ１の電磁コイル１０では、図４に示すように、コイルケース１１は天面１１ｄが開口しており、かつ、発泡樹脂体１５の天面１５ａが金型２０の転写面であることが好ましい。金型２０は、図５に示すように、コイルケース１１の天面１１ｄを閉塞する部品であり、コイルケース１１の蓋のような役割を担う。金型２０によって、コイルケース１１の外部に樹脂があふれ出ることをより確実に防止することができる。金型２０は、例えば、金属板又は樹脂成型品である。また、樹脂ボビン１３ａ（図１に図示）を使う場合、樹脂ボビン１３ａのコイルケース１１の天面１１ｄ側の面に金型２０の機能を設けてもよい。「発泡樹脂体１５の天面１５ａが金型２０の転写面である」とは、加熱して樹脂シート５を発泡させる時、図５に示すように、コイルケース１１の天面１１ｄが金型２０で閉塞されていたことを意味する。金型２０は、取り外し可能なようにコイルケース１１に取り付けられ、樹脂シート５が発泡・硬化後に取り外される。その結果、発泡樹脂体１５の天面１５ａは金型２０の転写面となる。これによって、発泡樹脂体１５の発泡時には金型２０によって樹脂があふれ出すことをより確実に防止することができるとともに、発泡樹脂体１５の発泡後は金型２０を取り外すことによって電磁コイル１０をより軽量化することができる。

これまで、金型２０が樹脂シート５の発泡・硬化後に取り外される形態について説明してきたが、本発明はこの形態に限定されない。金型２０が取り外されずに、コイルケース１１に圧入又はカシメ固定されていてもよい（不図示）。

また、本実施形態では、樹脂シート５が発泡する際に、コイル１３がコイルケース１１内部から浮き上がってこないようにするために、コイル１３をおさえるストッパー部材（不図示）をコイル１３とコイルケース１１に設けられた金型２０の間にとりつけてもよい。

コイル１３のコイルケース１１への固定に発泡樹脂体１５を用いることで、次の効果が得られる。
・従来の液状のエポキシ樹脂によるコイル１３の固定では、固定工程が、樹脂の注入、予熱及び加熱硬化を有し、３〜４時間程度の長い時間を要していた。これに対して、本実施形態の発泡樹脂体１５によるコイル１３の固定では、固定工程が、樹脂シート５のコイル１３への貼り付け及び加熱だけであるため、生産時間を例えば１時間程度に短縮することができる（製造費用の削減）。
・従来の液状のエポキシ樹脂によるコイル１３の固定では、生産設備としてコンベヤー式の連続炉が用いられており広いスペースが必要であった。これに対して、本実施形態の発泡樹脂体１５によるコイル１３の固定では、生産設備としてコンベヤー式連続炉を短い工程にして用いられるため、生産設備の運用、維持、管理を簡素化することができる（製造費用の削減）。
・本実施形態の発泡樹脂体１５は、従来の液状のエポキシ樹脂に比べて、コイルケース１１内部の質量を約１／６に軽量化することができる。
・従来の液状のエポキシ樹脂では、樹脂の注入時にコイルケース１１から樹脂が漏れたりこぼれたりして、そのまま硬化されてしまう場合があり、そのような製品は気体圧縮機に適正に装着することができないため廃却されていた。これに対して、本実施形態の発泡樹脂体１５では、樹脂漏れなどによる廃却品を削減することができる（廃却品費用の削減）。
・従来の液状のエポキシ樹脂では、主剤と硬化剤との配合比間違いによる不良品が生産されるおそれがあった。これに対して、本実施形態の樹脂発泡体１５では、配合の必要がないため、配合比間違いによる不良品の生産を根絶することができる。

１ 電磁クラッチ
２ ロータ
３ アーマチャアッセンブリ
５ 樹脂シート
１０ 電磁コイル
１１ コイルケース
１１ａ 底壁
１１ｂ、１１ｃ 側壁
１１ｄ 天面
１１ｅ 収容空間
１２ フランジ
１３ コイル
１３ａ ボビン
１４ 溝
１５ 発泡樹脂体
１５ａ 天面
１６ グロメット
１７ リード線
１８ 温度ヒューズ
１９ スペーサ
２０ 金型
１００ 気体圧縮機
１１１ 回転軸

Claims (6)

1. 円環状に形成されたコイルケース（１１）と、該コイルケース（１１）の底壁（１１ａ）の外面に接合されるとともに気体圧縮機（１００）のハウジングに固定されるフランジ（１２）と、前記コイルケース（１１）内に収容されたコイル（１３）と、を有する気体圧縮機（１００）用の電磁クラッチ（１）の電磁コイル（１０）において、
   前記コイル（１３）は、発泡樹脂体（１５）によって前記コイルケース（１１）に固定されていることを特徴とする気体圧縮機用の電磁クラッチの電磁コイル。
2. 前記コイルケース（１１）は、前記発泡樹脂体（１５）の抜け防止用の溝（１４）を有することを特徴とする請求項１に記載の気体圧縮機用の電磁クラッチの電磁コイル。
3. 前記発泡樹脂体（１５）は、熱伝導性フィラーを含有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の気体圧縮機用の電磁クラッチの電磁コイル。
4. 前記発泡樹脂体（１５）は、少なくとも、前記コイルケース（１１）の収容空間（１１ｅ）内の内面と前記コイル（１３）との間に充填されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の気体圧縮機用の電磁クラッチの電磁コイル。
5. 前記発泡樹脂体（１５）は、前記コイル（１３）に対して側面外側の発泡率が側面内側の発泡率よりも低いことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の気体圧縮機用の電磁クラッチの電磁コイル。
6. 前記コイルケース（１１）は天面（１１ｄ）が開口しており、かつ、前記発泡樹脂体（１５）の天面（１５ａ）が金型（２０）の転写面であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の気体圧縮機用の電磁クラッチの電磁コイル。

Images