JP3650606B2 - Electromagnetic clutch - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、スプリングリターンバルブ、スプリングリターンダンパ、スプリングリターンシャッタのように、電源のONにより往動作し、電源のOFFにより復動作する用途に利用出来るモータに直列に接続して使用される電磁クラッチに関し、また、各種緊急遮断用途、モータの出力トルクON/OFFを必要とする用途、モータのディテントトルク(無励磁保持トルク)のON/OFFを必要とする用途に利用出来る電磁クラッチに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の技術の例として、「特開平5−244748」の第2実施例を図9を参照して説明する。
【0003】
図9は、従来例に係る電磁クラッチをモータに適用した断面図である。
【0004】
回転軸(シャフト)1は、電磁クラッチ5への通電ON/OFFにより、ある時にはフリーとなり、ある時には回転子8と連結して出力トルクを発生する。前軸受2と後軸受7はシャフト1を支承している。
【0005】
前軸受2は前フランジ3に固定してあり、また、後軸受7は後フランジ6に固定してある。
【0006】
固定子(ステータ)4は回転子8と共に電磁式モータを構成し、該固定子4はコイル16、17を配し回転磁界または移動磁界を発生して回転間隙13を介して回転子8を回転駆動する。
【0007】
回転子間座9には、固定子4の回転磁界または移動磁界に作用して回転する回転子(コア)8を固定してあり、内径部はシャフト1に隙間14で軸方向に移動可能で嵌装している。また、回転子間座9には第1クラッチ片10が固定してある。
【0008】
該第1クラッチ片10と結合・分離する第2クラッチ片11は、シャフト1に圧入固定してある。第1クラッチ片10と第2クラッチ片11の間には、復帰用スプリング12が配置してある。
【0009】
また、第1クラッチ片10と第2クラッチ片11の結合・分離を操作する電磁コイル20は、電磁クラッチ5に設けられる。
【0010】
13は固定子4と回転子8間の回転隙間であり、15は第1、第2クラッチ片の離間した時のクラッチ隙間である。図9のA部は、モータ外径φ35(mm)のコンデンサ型シンクロナスモータ「日本パルスモータ(株)製PTM−24M」相当品のモータ部である。回転子8は外径φ16(mm)でNS24極のフェライトロータである。このモータのAC100V用を例にすると50/60(HZ)で出力トルクは120/125(g−cm)である。このモータの無励磁ディテントトルク(保持トルク)は、25(g−cm)であり、電磁クラッチ5をONした時のみシャフト1に現れる。モータコイル通電OFF、電磁クラッチコイル通電OFF時のシャフトフリートルクは、シャフト1の摩擦トルクのみとなり、約3(g−cm)である。
【0011】
シンクロナスモータの固定子ならびに歯極構造は、従来公知のものである。
【0012】
電磁クラッチ5の固定子内径部は、図9のように断面L字状の一対のリングになっており、磁気回路上、電磁クラッチ5の固定子右磁極は第2クラッチ片11とラップしてエッジを一致させているが、第1クラッチ片10は、電磁クラッチ5の固定子左磁極に対して左に寸法Cだけエッジをずらして配置してある。このような構造にすることによって、電磁クラッチ5の固定子のコイル20に通電した時に、第2クラッチ片11、つまり一体となっているシャフト1は軸方向移動せず、第1クラッチ片10、つまり回転子8のみが軸方向右方へ移動し、回転子8とシャフト1が連結する。このように、モータ内で回転子が移動するだけで、モータ外見上シャフト1の移動は生じない。
【0013】
電磁クラッチコイルへの通電は、交流、直流どちらでも良い。
【0014】
このような構成で、モータコイルの通電ON/OFF、正逆転ON/OFF、電磁クラッチON/OFFの組み合わせを選択すれば、以下の6通りの機能を選択使用することが可能となる。
【0015】
(A) モータ無通電、電磁クラッチOFFの場合:
モータシャフトはフリーとなり、シャフトは正逆転に軽く回せる。
【0016】
(B) モータ通電、正回転、電磁クラッチOFFの場合:
モータの回転子はシャフトの周りを空転し、出力トルクはシャフトに現れない。モータシャフトはフリーに近い。
【0017】
(C) モータ通電、逆回転、電磁クラッチOFFの場合:
モータの回転子はシャフトの周りを空転し、出力トルクはシャフトに現れない。モータシャフトはフリーに近い。
【0018】
(D) モータ無通電、電磁クラッチONの場合:
モータの回転子は、電磁クラッチによりシャフトと結合する。
【0019】
モータシャフトにはディテントトルク(無励磁保持トルク)が現れ、正逆転が重くなる。ブレーキとして用いることができる。
【0020】
(E) モータ通電、正回転、電磁クラッチONの場合:
モータの回転子は、シャフトと結合して回転する。
【0021】
モータ正常正転トルクがシャフトに現れる。
【0022】
(F) モータ通電、逆回転、電磁クラッチONの場合:
モータの回転子は、シャフトと結合して回転する。
【0023】
モータ正常逆転トルクがシャフトに現れる。
【0024】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、「特開平5−244748」の改良に係り、上記の(A)の状態のシャフトフリートルクを低減することを目的とする。
【0025】
また、別の目的は、静かで、安定動作し、効率の良い電磁クラッチを提供することにある。
【0026】
従来技術で示した例と同じ構造を持つ、より大型のコンデンサ型シンクロナスモータ「PTM−24H」で実施した例を示すと、モータ発生トルク240(g−cm)、ディテントトルク60(g−cm)、最大シャフトフリートルク24(g−cm)であった。大型のモータであればマグネットの磁力が強くシャフトフリートルクを低下させかつ安定化させることが困難であることが判った。
【0027】
また、上記「PTM−24H」の実施例で、電磁クラッチコイルをAC100V仕様とし、電源AC100Vを電磁クラッチコイルに直接接続した時にクラッチの吸引力が弱い、クラッチ片相互のすべり抗力が弱いという問題点や、通電時にクラッチから騒音が発生するという問題点が生じた。
【0028】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題点を解決するため、第1の発明の電磁クラッチは、モータと直列に接続され、使用される電磁クラッチにおいて、断面略コの字状の1組の固定子片内側に収容されたリング状の電磁コイルを有する固定子と、該固定子の内周部に、開口部を設けて1対の磁極を構成し、該固定子の内径部には前記磁極と空隙を介し、かつ前記モータの軸方向に対向配設され、前記モータの軸に固定された第1クラッチ片と、該軸方向に移動可能な出力駆動部材に固定された第2クラッチ片と、前記電磁コイルに通電した時の前記第1クラッチと第2クラッチの吸引結合を分離するコイルスプリングとからなり、前記第1および第2クラッチ片は、相互の対向面上に等角度間隔をおいて半径方向に延びる複数本の凹溝が形成された略同一リング形状の強磁性体であることを特徴とする。
【0029】
第2の発明の電磁クラッチは、第1の発明において前記モータ部が、直流電源を用いるパルスモータであり、前記電磁クラッチは、該パルスモータの直流電源を用いるものであることを特徴とする。
【0030】
第3の発明の電磁クラッチは、第1の発明において前記モータ部が、交流電源を用いるシンクロナスモータであり、前記電磁クラッチは、その電磁コイルに上記交流電源電圧から整流された電圧を印加するものであることを特徴とする。
【0031】
第4の発明の電磁クラッチは、第1乃至第3の発明において、前記クラッチ固定子側に出力駆動部材の抜け止め用ストッパーが設けられていることを特徴とする。
【0032】
第5の発明の電磁クラッチは、第1乃至第3の発明において、前記モータ部の軸側(即ち、回転軸側)に出力駆動部材の抜け止め用ストッパーが設けられていることを特徴とする。
【0033】
【作用】
モータ出力軸に固着した第1クラッチ片とこれと対向する第2クラッチ片があり、第2クラッチ片にはピニオンギヤ等の出力駆動部材が固着しており、出力駆動部材は、内径部が出力軸に対し移動可能に嵌装している。
【0034】
第1、第2クラッチ片は、非通電時はスプリングの弾発力により非接触となっており、クラッチの励磁コイルの通電による磁気力でスプリングの弾発力に抗し吸着し、結合する。
【0035】
出力駆動部材に対しては、ストッパーを適所に設け、抜け落ちない構造としている。
【0036】
本発明者の研究によれば、電磁クラッチのコイルに交流を全波整流ブリッジを介して与えると、整流後の電圧波形と電磁クラッチのコイルに流れる電流波形は大幅に異なる。全波整流電圧の負荷が電磁誘導コイルであることから、電流がつながり約50%の平滑直流電流をコイルに流すことができる。通常の全波整流で用いる平滑コンデンサを削除することも可能である。全波整流電圧を印加することによりクラッチの吸引力を増加させ、騒音を低下させることが可能となる。
【0037】
クラッチの構造は、対向する2つのクラッチ片をそれぞれリング状にし、対向面を同形状として複数の溝を設け、磁気的安定点を作ることで滑りにくい結合力の強いクラッチを実現する。
【0038】
【実施例】
以下に、図1乃至図8を参照して本発明の実施例について説明する。
【0039】
(第一実施例)
図1は本発明の電磁クラッチをモータに適用した第一実施例の断面図であり、本実施例では、右部分のモータ部Aと左部分のクラッチ部Bとに分けられる。
【0040】
まず、モータ部Aについて説明する。シャフト1は前軸受2と後軸受7とで支承される。さらに、前軸受2はフランジ48に固定され、後軸受7はフランジ6に固定されている。回転子(ロータ)間座9は、シャフト1に圧入固定され、回転子(ロータコア)8は回転子間座9に接着固定される。また、回転子8を回転させる固定子21はコイル16、コイル17を有する。
【0041】
クラッチ部Bでは、第1クラッチ片10はクラッチ間座29に、クラッチ間座29はシャフト1にそれぞれ圧入固定されている。第2クラッチ片11にはピニオンギヤ等の出力駆動部材44が圧入固定してあり、シャフト1に対し軸方向に移動可能に嵌装されている。出力駆動部材44は、ストッパー45を介してフランジ3に固定されたハウジング46に当接し、抜け落ちないようになっている。第1クラッチ片10と第2クラッチ片11は、断面略コの字状の1組の固定子片18の内側に収容されたリング状の電磁コイル34に通電しない時は、復帰用スプリング12の弾発力により離間して非接触の状態にある。電磁クラッチ31のコイル34に通電することにより、電磁クラッチ固定子22と第1クラッチ片10、第2クラッチ片11の間に磁気回路が生じ、移動可能な第2クラッチ片11が第1クラッチ片に吸着し、結果としてモータ出力トルクは出力駆動部材44に伝達される。
【0042】
モータ用コイル16、17と電磁クラッチ31のコイル34に通電されない時には、出力駆動部材44にかかるトルクは出力駆動部材44のみを回転させるトルクとなる。(以下、「出力駆動部材のフリートルク」とも呼ぶ)。
【0043】
従来例では図9に示される通り、この状態でシャフトを回転させると、復帰用スプリング12は第2クラッチ片11と、回転子8と第1クラッチ片10を抱えた回転子間座9を逆方向に押し付け、これが摩擦力となってトルクが発生する。本発明では、図1に示されるようにモータ部Aとクラッチ部Bとが機構的に分離されており、復帰用スプリング12はシャフト1に圧入固定しているクラッチ間座29と出力駆動部材44とを逆方向に押し付け、結果として主にストッパー45と出力駆動部材44との間に摩擦力がかかる。従来例に比べスプリングの弾発力が弱くて済むのと、機構的に摩擦箇所が限定されるため、シャフトフリートルクが小さく抑えられた。
【0044】
図5は本発明の電磁クラッチのクラッチ片の形状の一実施例の斜視図であり、クラッチ片10、11の形状を示している。第1クラッチ片10と第2クラッチ片11の対向する面の形状は、同じものである。
【0045】
クラッチ片10、11の材質は、残留磁気の少ない強磁性材料で、リング状のものに放射方向に当角度間隔に複数本の凹溝41を設けている。溝幅は一定の寸法で扇面状部40より狭く、対向するクラッチ片10、11の扇面状部40が一方の凹溝41にはまらないようにしてある。
【0046】
図6は本発明の電磁クラッチの磁気回路図であり、クラッチ部の磁気回路を示している。
【0047】
図6のように磁気回路を構成すれば、磁気抵抗を低下させることができ、小電力で復帰用スプリング12に抗して第2クラッチ片11を第1クラッチ片10側に吸引することが可能となる。
【0048】
電磁クラッチの構造について、さらに説明を加える。クラッチ片10、11を図5の構造とし、図6のように磁気回路を構成すると、電磁クラッチ31のコイル34を通電したことによる磁束は、図6の矢印のように流れる。
【0049】
この磁束は、第2クラッチ片11の外周から入り、扇面状部40の対向面を通って第1クラッチ片10の外周に抜ける。クラッチ片10、11相互の扇面状部40が対向している時(図7(A))は、最も磁気抵抗が低く、磁束φは最大である。この時の回転すべり防止力(ブレーキ力)TB は図8で示すTF で扇面の面積と、その単位面積当りの周方向吸引力と、クラッチ片10、11の平均回転半径の積となる。この値は低い。
【0050】
これに対し、クラッチ片10、11に図5で示す凹溝41を設けることにより可変磁気抵抗型パルスモータの動作原理と同様の磁気安定復原力を利用することが可能となる。図7(A)では、この磁気安定復原力はゼロである。図7(A)の状態から外力トルクをかけ、クラッチ片10、11の一方を回転方向にずらすと図8に示す磁気安定力によるトルクTM が発生する。クラッチ片10、11の凹溝41と凹溝41、いいかえれば扇面状部40と扇面状部40が完全に対向した角度が0度で、図5に示したような4つの溝をもったクラッチ片10、11の場合、図7(B)に示す45度ずらした角度で該磁気安定復原力によるトルクTB は最大となる。
【0051】
クラッチ片外径20(mm)の例で、溝のない場合のブレーキトルクは100(g−cm)、4つの溝を設けると350(g−cm)にすることができた。
【0052】
次に、電磁クラッチ用電源について説明する。
【0053】
この電源には直流電源が適している。従って、電磁クラッチ内蔵モータのモータ部Aが、パルスモータ等の直流電源を用いるモータであれば該直流電源を電磁クラッチ用にも用いることができる。しかし、モータ部Aがシンクロナスモータ等の交流用モータである場合には、交流電源をもとに好適な直流電源を作る。図3に本発明の電磁クラッチのコイルへの電源部の回路図を示す。図3でモータ部Aと共通の交流電源は、電磁クラッチへの供給をオンオフする操作スイッチ33を介し、ダイオードブリッジ38で整流され、整流された電圧が電磁クラッチ31のコイル34に印加される。
【0054】
本発明者の研究によれば、図3の結線で、ダイオードブリッジ38で整流後の電圧波形と電磁クラッチ31のコイル34に流れる電流波形は大幅に異なることが判った。図4(A)に本発明の電磁クラッチのコイルに流れる電流波形を、図4(B)にダイオードブリッ整流後の電圧波形を示す。
【0055】
図3で、全波整流電圧の負荷が電磁誘導コイルであることより、コイル電流としては約50%の平滑直流電流が流れることが判明した。本発明においては、通常の全波整流で用いる平滑用コンデンサを削除することも可能である。
【0056】
以上の措置を行えば、電磁クラッチより発生する交流の騒音、振動を防止できクラッチの磁気吸引力を向上させることが可能である。
【0057】
(第二実施例)
図2に、本発明の電磁クラッチをモータに適用した第二実施例の断面図を示す。
【0058】
基本的には、電磁クラッチ、モータとも第一実施例と構造が同じであり、同じ番号が付与されている部品は、同じ構造と働きをもつため説明を省略する。
【0059】
図2では、出力駆動部材44をシャフト1に軸方向に移動可能に嵌装し、出力駆動部材44の抜け止めにストッパー47をシャフト1に圧入固定しており、この点が図1の第1実施例と異なる。
【0060】
【発明の効果】
以上のように、電磁クラッチを構成すれば、コイルスプリングの弾発力が弱くて済み、機構的に摩擦箇所が限定されるため、出力駆動部材のフリートルクを数g−cmに抑えることができる。
【0061】
また、出力駆動部材は、簡単な構造でシャフトから抜け落ちることがない。
【0062】
また、電磁クラッチの第1および第2クラッチ片は、相互の対向面上に等角度間隔をおいて半径方向に延びる複数本の凹溝が形成された略同一リング形状の強磁性体であるので、電磁クラッチの吸引力を向上させ、クラッチ片相互の回転すべり防止力を向上させることができる。
【0063】
また、電磁クラッチのコイルに交流を全波整流ブリッジを介して与えることにより、通常の全波整流で用いる平滑コンデンサを削除することも可能であり、全波整流電圧を印加することによりクラッチの吸引力を増加させ、騒音を低下させることが可能となる。
【0064】
また、この電磁クラッチによりモータのディテントトルクを有効に活用して出力駆動部材の回転を制止できる。
【0065】
また、以上の構成により、低価格の電磁クラッチを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電磁クラッチをモータに適用した第一実施例の断面図。
【図2】本発明の電磁クラッチをモータに適用した第二実施例の断面図。
【図3】本発明の電磁クラッチのコイルへの電源部の回路図。
【図4】(A):本発明の電磁クラッチのコイルに流れる電流波形
(B):ダイオードブリッジ整流後の電圧波形
【図5】本発明の電磁クラッチのクラッチ片の形状の第一実施例の斜視図。
【図6】本発明の電磁クラッチの磁気回路図。
【図7】本発明の電磁クラッチのクラッチ片の吸着状態の断面図。
【図8】本発明の電磁クラッチのクラッチ片の吸着状態の回転すべり防止力の角度依存性。
【図9】従来例に係る電磁クラッチをモータに適用した断面図。
【符号の説明】
1…シャフト 2…前軸受
3、6、48…フランジ 4…固定子
5、31…電磁クラッチ 7…後軸受
8…回転子 9…回転子間座
10…第1クラッチ片 11…第2クラッチ片
12…復帰用スプリング 13…隙間(回転子−固定子)
14…隙間(シャフト−回転子間座) 15…隙間(クラッチ片間)
16、17…コイル(モータ用) 18…固定子片
20、34…コイル(電磁クラッチ用) 21…固定子(モータ用)
22…固定子(電磁クラッチ用) 29…クラッチ間座
44…出力駆動部材 45、47…ストッパー
46…ハウジング[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an electromagnetic clutch that is used in series with a motor that can be used for applications such as a spring return valve, a spring return damper, and a spring return shutter that move forward when the power is turned on and return when the power is turned off. Further, the present invention relates to an electromagnetic clutch that can be used for various emergency shut-off applications, applications that require ON / OFF of motor output torque, and applications that require ON / OFF of motor detent torque (non-excitation holding torque).
[0002]
[Prior art]
As an example of the prior art, a second embodiment of “JP-A-5-244748” will be described with reference to FIG.
[0003]
FIG. 9 is a sectional view in which an electromagnetic clutch according to a conventional example is applied to a motor.
[0004]
The rotating shaft (shaft) 1 becomes free in some cases due to energization ON / OFF of the
[0005]
The front bearing 2 is fixed to the
[0006]
The stator (stator) 4 and the
[0007]
A rotor (core) 8 that rotates by acting on a rotating magnetic field or a moving magnetic field of the
[0008]
A
[0009]
Further, the
[0010]
[0011]
The stator and tooth pole structure of the synchronous motor are conventionally known.
[0012]
The inner diameter portion of the stator of the
[0013]
The electromagnetic clutch coil may be energized by either alternating current or direct current.
[0014]
By selecting a combination of energization ON / OFF of the motor coil, forward / reverse rotation ON / OFF, and electromagnetic clutch ON / OFF with such a configuration, the following six functions can be selected and used.
[0015]
(A) When the motor is not energized and the electromagnetic clutch is OFF :
The motor shaft becomes free, and the shaft can be rotated lightly in the forward and reverse directions.
[0016]
(B) When the motor is energized, forward rotation, and electromagnetic clutch OFF :
The motor rotor idles around the shaft and no output torque appears on the shaft. The motor shaft is almost free.
[0017]
(C) In case of motor energization, reverse rotation and electromagnetic clutch OFF :
The motor rotor idles around the shaft and no output torque appears on the shaft. The motor shaft is almost free.
[0018]
(D) When the motor is not energized and the electromagnetic clutch is ON :
The rotor of the motor is coupled to the shaft by an electromagnetic clutch.
[0019]
Detent torque (non-excitation holding torque) appears on the motor shaft, and forward / reverse rotation becomes heavy. It can be used as a brake.
[0020]
(E) Motor energization, forward rotation, electromagnetic clutch ON :
The rotor of the motor rotates in combination with the shaft.
[0021]
The normal rotation torque of the motor appears on the shaft.
[0022]
(F) For motor energization, reverse rotation, and electromagnetic clutch ON :
The rotor of the motor rotates in combination with the shaft.
[0023]
The normal motor reverse torque appears on the shaft.
[0024]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention relates to the improvement of "Japanese Patent Laid-Open No. 5-244748", and an object thereof is to reduce the shaft free torque in the state (A).
[0025]
Another object is to provide an electromagnetic clutch that is quiet, operates stably and is efficient.
[0026]
When an example implemented with a larger capacitor type synchronous motor “PTM-24H” having the same structure as the example shown in the prior art is shown, motor generated torque 240 (g-cm), detent torque 60 (g-cm) ), And the maximum shaft free torque was 24 (g-cm). It has been found that if the motor is large, the magnetic force of the magnet is strong and it is difficult to reduce and stabilize the shaft free torque.
[0027]
Further, in the embodiment of the above “PTM-24H”, when the electromagnetic clutch coil is of AC 100V specification and the power source AC 100V is directly connected to the electromagnetic clutch coil, the clutch attracting force is weak and the slip resistance between the clutch pieces is weak. In addition, there is a problem that noise is generated from the clutch when energized.
[0028]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the electromagnetic clutch according to the first aspect of the present invention is connected to a motor in series and is used inside the set of stator pieces having a substantially U-shaped cross section. A stator having a ring-shaped electromagnetic coil accommodated therein, and an opening is provided in the inner peripheral portion of the stator to form a pair of magnetic poles. The inner diameter portion of the stator has the magnetic pole and a gap interposed therebetween. And a first clutch piece that is disposed opposite to and is fixed to the motor shaft, a second clutch piece that is fixed to an output drive member that is movable in the axial direction, and the electromagnetic coil. A coil spring that separates the suction coupling between the first clutch and the second clutch when energized, and the first and second clutch pieces are radially spaced from each other at equiangular intervals. Approximately the same phosphorus with a plurality of extending grooves Characterized in that it is a ferromagnetic shape.
[0029]
The electromagnetic clutch of the second invention is characterized in that, in the first invention, the motor unit is a pulse motor using a DC power source, and the electromagnetic clutch uses a DC power source of the pulse motor.
[0030]
According to a third aspect of the present invention, there is provided an electromagnetic clutch according to the first aspect, wherein the motor unit is a synchronous motor using an AC power supply, and the electromagnetic clutch applies a voltage rectified from the AC power supply voltage to the electromagnetic coil. It is characterized by being.
[0031]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the electromagnetic clutch according to any one of the first to third aspects, wherein a stopper for preventing the output drive member from coming off is provided on the clutch stator side.
[0032]
According to a fifth aspect of the electromagnetic clutch of the first to third aspects of the present invention , an output drive member stopper is provided on the shaft side (that is, the rotation shaft side) of the motor unit. .
[0033]
[Action]
There is a first clutch piece fixed to the motor output shaft and a second clutch piece opposite to the first clutch piece. An output drive member such as a pinion gear is fixed to the second clutch piece, and the inner diameter portion of the output drive member is the output shaft. Is mounted so as to be movable.
[0034]
The first and second clutch pieces are not contacted by the spring force of the spring when not energized, and are adsorbed and coupled against the spring force of the spring by the magnetic force generated by energization of the excitation coil of the clutch.
[0035]
For the output drive member, a stopper is provided at an appropriate position so that it does not fall out.
[0036]
According to the research of the present inventor, when alternating current is applied to the coil of the electromagnetic clutch via the full-wave rectification bridge, the voltage waveform after rectification and the current waveform flowing through the coil of the electromagnetic clutch are significantly different. Since the load of the full-wave rectified voltage is an electromagnetic induction coil, a current is connected and a smooth direct current of about 50% can be passed through the coil. It is also possible to eliminate the smoothing capacitor used in normal full wave rectification. By applying the full-wave rectified voltage, it is possible to increase the attractive force of the clutch and reduce the noise.
[0037]
The structure of the clutch is to realize a clutch having a strong coupling force that is difficult to slip by making two opposing clutch pieces into a ring shape, providing a plurality of grooves with the opposing surfaces having the same shape, and creating a magnetic stable point.
[0038]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.
[0039]
(First Example)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a first embodiment in which the electromagnetic clutch of the present invention is applied to a motor. In this embodiment, the electromagnetic clutch is divided into a motor portion A in the right portion and a clutch portion B in the left portion.
[0040]
First, the motor part A will be described. The
[0041]
In the clutch part B, the first
[0042]
When the motor coils 16 and 17 and the
[0043]
In the conventional example, as shown in FIG. 9, when the shaft is rotated in this state, the
[0044]
FIG. 5 is a perspective view of one embodiment of the shape of the clutch piece of the electromagnetic clutch of the present invention, and shows the shape of the
[0045]
The material of the
[0046]
FIG. 6 is a magnetic circuit diagram of the electromagnetic clutch of the present invention, and shows a magnetic circuit of the clutch portion.
[0047]
If the magnetic circuit is configured as shown in FIG. 6, the magnetic resistance can be reduced, and the second
[0048]
The structure of the electromagnetic clutch will be further described. If the
[0049]
This magnetic flux enters from the outer periphery of the second
[0050]
On the other hand, by providing the
[0051]
In the example of the clutch piece outer diameter 20 (mm), the brake torque without a groove was 100 (g-cm), and when four grooves were provided, the brake torque could be 350 (g-cm).
[0052]
Next, the electromagnetic clutch power supply will be described.
[0053]
A direct current power source is suitable for this power source. Therefore, if the motor part A of the motor with a built-in electromagnetic clutch is a motor using a DC power source such as a pulse motor, the DC power source can also be used for the electromagnetic clutch. However, when the motor unit A is an AC motor such as a synchronous motor, a suitable DC power source is created based on the AC power source. FIG. 3 shows a circuit diagram of a power supply unit to the coil of the electromagnetic clutch of the present invention. In FIG. 3, the AC power supply common to the motor unit A is rectified by the
[0054]
According to the study of the present inventor, it has been found that the voltage waveform after rectification by the
[0055]
In FIG. 3, it was found that a smooth direct current of about 50% flows as the coil current because the load of the full-wave rectified voltage is an electromagnetic induction coil. In the present invention, the smoothing capacitor used in normal full-wave rectification can be eliminated.
[0056]
By taking the above measures, it is possible to prevent AC noise and vibration generated from the electromagnetic clutch, and to improve the magnetic attractive force of the clutch.
[0057]
(Second embodiment)
FIG. 2 shows a sectional view of a second embodiment in which the electromagnetic clutch of the present invention is applied to a motor.
[0058]
Basically, the structure of both the electromagnetic clutch and the motor is the same as that of the first embodiment, and the parts given the same numbers have the same structure and function, and thus the description thereof is omitted.
[0059]
In FIG. 2, the
[0060]
【The invention's effect】
As described above, if the electromagnetic clutch is configured, the spring force of the coil spring is weak and the friction point is mechanically limited. Therefore, the free torque of the output drive member can be suppressed to several g-cm. .
[0061]
Further, the output drive member does not fall off the shaft with a simple structure.
[0062]
Further, the first and second clutch pieces of the electromagnetic clutch are substantially the same ring-shaped ferromagnetic bodies in which a plurality of concave grooves extending in the radial direction at equal angular intervals are formed on the opposing surfaces. The attraction force of the electromagnetic clutch can be improved, and the anti-slip force between the clutch pieces can be improved.
[0063]
It is also possible to eliminate the smoothing capacitor used for normal full-wave rectification by applying alternating current to the coil of the electromagnetic clutch via the full-wave rectification bridge. It is possible to increase the force and reduce the noise.
[0064]
In addition, the electromagnetic clutch can effectively use the detent torque of the motor to stop the rotation of the output drive member.
[0065]
Further, the above configuration can provide a low-cost electromagnetic clutch.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a first embodiment in which an electromagnetic clutch of the present invention is applied to a motor.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a second embodiment in which the electromagnetic clutch of the present invention is applied to a motor.
FIG. 3 is a circuit diagram of a power supply unit to the coil of the electromagnetic clutch of the present invention.
4A is a waveform of a current flowing through a coil of an electromagnetic clutch of the present invention. FIG. 4B is a voltage waveform after rectification of a diode bridge. FIG. Perspective view.
FIG. 6 is a magnetic circuit diagram of the electromagnetic clutch of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a state in which a clutch piece of the electromagnetic clutch of the present invention is attracted.
FIG. 8 shows the angle dependency of the rotational slip prevention force in the attracted state of the clutch piece of the electromagnetic clutch of the present invention.
FIG. 9 is a sectional view in which an electromagnetic clutch according to a conventional example is applied to a motor.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
14 ... Gap (shaft-rotor spacer) 15 ... Gap (between clutch pieces)
16, 17 ... Coil (for motor) 18 ...
22 ... Stator (for electromagnetic clutch) 29 ...
Claims (5)
該固定子の内周部に、開口部を設けて1対の磁極を構成し、該固定子の内径部には前記磁極と空隙を介し、かつ前記モータの軸方向に対向配設され、前記モータの軸に固定された第1クラッチ片と、
該軸方向に移動可能な出力駆動部材に固定された第2クラッチ片と、
前記電磁コイルに通電した時の前記第1クラッチと第2クラッチの吸引結合を分離するコイルスプリングとからなり、
前記第1および第2クラッチ片は、相互の対向面上に等角度間隔をおいて半径方向に延びる複数本の凹溝が形成された略同一リング形状の強磁性体であることを特徴とする電磁クラッチ。In an electromagnetic clutch that is connected and used in series with a motor unit , a stator having a ring-shaped electromagnetic coil housed inside a set of stator pieces having a substantially U-shaped cross section;
An opening is provided in the inner peripheral portion of the stator to form a pair of magnetic poles. A first clutch piece fixed to the motor shaft;
A second clutch piece fixed to the output drive member movable in the axial direction;
A coil spring that separates the suction coupling between the first clutch and the second clutch when the electromagnetic coil is energized;
The first and second clutch pieces are ferromagnetic bodies having substantially the same ring shape in which a plurality of concave grooves extending radially at equal angular intervals are formed on opposing surfaces. Electromagnetic clutch.
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