JPH07253125A - 磁性粒子式連結装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁性粒子式連結装置の伝達トルクの値が、動
作時に発生する摩擦熱により、変化するのを防止するこ
と。 【構成】 磁性体からなる内側回転子６、この内側回転
子の外周に間隙を置いて回転可能に配置された磁性体１
２からなり軸方向に二つに区分された外側回転子５、前
記間隙に装填された磁性粒子１０、および前記内側回転
子と外側回転子との間のトルク伝達を選択的に行うべく
前記内側回転子と磁性粒子と外側回転子とを通る磁束Φ
を発生させるために前記外側回転子の外側に空隙１１を
置いて配置されたコイル内蔵の固定子１からなる磁性粒
子式連結装置において、外側回転子５の磁性体１２の径
方向の厚みを厚くしたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は磁性粒子式連結装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は従来の磁性粒子式連結装置を示
す。図において、１は固定子、２は固定子１内のコイ
ル、３は第１ブラケット、４は第２ブラケット、５は固
定子１の内側において回転可能である外側回転子、５Ａ
は外側回転子５の磁性体部分、５ａは磁性体部分５Ａを
軸方向に二つの区分に分け磁束Φの短絡を防止するため
の円周方向の溝、６は外側回転子５の内側において回転
可能である磁性体の内側回転子、７は内側回転子６の軸
部（内側回転子６に一体的に形成されている）と第２ブ
ラケット４との間にもうけられた軸受け、８は前記内側
回転子６の軸部と第１ブラケット３との間にもうけられ
た軸受け、９，９は止め輪、１０は磁性粒子、１１は固
定子１の内周と外側回転子５の外周との間の空隙であ
る。Φはコイル２の通電により生ぜしめられる磁束であ
る。なお、外側回転子５の磁性体部分５Ａは非磁性の第
１ブラケット３および第２ブラケット４により固定担持
されている。従って外側回転子５は第１、第２ブラケッ
ト３，４および磁性体部分５Ａから構成される。

【０００３】このような従来の磁性粒子式連結装置は次
のように作動する。すなわち、コイル２に励磁電流を通
すと図７に破線で示す磁路に沿って磁束Φが発生する。
かくして磁路の一部を構成している磁性粒子１０は鎖状
に連なって固化し、外側回転子５のトルクは内側回転子
６に伝達される（あるいはその逆の方向に伝達され
る）。伝達トルク（正確には伝達トルクの最大値）はコ
イル２の励磁電流にほぼ比例する。コイル２への励磁電
流を遮断すると磁性粒子１０の鎖状の固化は解かれて内
側回転子６（あるいは外側回転子５）は外側回転子５
（あるいは内側回転子６）に対して自由回転となる。か
かる動作をする磁性粒子式連結装置は、当然のことなが
ら、負荷をかけて回転を続けると外側回転子５と内側回
転子６との間の相対的なスリップにより、磁性粒子１０
が存在する間隙部において、負荷の大小に応じて、かつ
また負荷をかける時間に応じて摩擦熱が発生する。特に
その磁性粒子連結装置のキャパシティの最大伝達トルク
値以上の過負荷をかけると、外側回転子５と内側回転子
６とは互いに対して完全にスリップして摩擦熱は多量に
発生する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の磁性
粒子式連結装置は外側回転子５の磁性体部５Ａの半径方
向の厚みが薄いために、負荷が短時間かかるだけで発生
した熱がすぐさま磁性体部分５Ａの外周部まで伝わり、
外側回転子５の磁性体部５Ａ全体が熱膨張して空隙１１
が減少するのである。なお一般にこの空隙１１は０．５
〜１．０ｍｍ程度で所定値に設定されているのである
が、摩擦熱により前記外側回転子５の外径が０．０５〜
０．１ｍｍ程度、増大するのである。このために、コイ
ル２への励磁電流の大きさが同じであっても磁束Φに対
する空隙１１での磁気抵抗が減少して磁性粒子１０を通
る磁束が増して磁性粒子１０はより強く鎖状に固化され
るのである。かくして励磁電流値に対する最大伝達トル
ク値が増大するという問題点があった。図８を参照して
この現象の一例を説明する。励磁電流のＯＮとＯＦＦと
を例えばそれぞれ１０秒間隔で繰り返し行うと、伝達ト
ルクの最大値は増大して行くことが認められるのであ
る。

【０００５】この発明は、上述のような課題を解決する
ためになされたもので、第１の目的は磁性粒子式連結装
置の伝達トルクを安定化することである。また、第２の
目的は磁性粒子式連結装置が動作することにより発生す
る熱の放散を良くすることである。更に、第３の目的は
磁性粒子式連結装置の径寸法を増大させずに伝達トルク
を安定化することである。また、第４の目的は磁性粒子
の連結仕事量を増やすことである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る磁性粒子
連結装置においては、所定の負荷で発生した熱により外
側回転子の外周面の径が膨張するのを、所定時間内では
外側回転子の温度が所定値以上とならないようにするこ
とにより抑制したものである。

【０００７】このため、外側回転子の径方向の厚みを増
大させるものである。

【０００８】さらに、外側回転子の磁性体部を銅リング
により軸方向に二つに区分したものである。

【０００９】また、外側回転子の磁性体部を非磁性体リ
ングにより軸方向に二つに区分したものである。

【００１０】また、外側回転子の径方向の厚みを増大さ
せる一方で、固定子の磁路としての脚の長さを短くした
ものである。

【００１１】

【作用】上記のように構成された磁性粒子式連結装置に
おいては、所定の負荷で発生した熱により外側回転子の
外周面の径が膨張するのを、所定時間内では外側回転子
の外周面の温度が所定値以上とならないようにする（熱
応力は増大するが）ことにより、抑制しているので、固
定子の内周面と外側回転子の外周面との間の空隙が所定
時間内では実質的に狭まらず一定であり、従ってこの空
隙における磁気抵抗が減少せずに一定であるという作用
をなす。

【００１２】また、外側回転子の径方向の厚みが増大せ
しめられているので、外側回転子の内周面から外周面に
熱が伝達されるのに時間を要するので、所定の時間内で
は外側回転子の内周面と外周面との間の温度差は所定値
以上である。

【００１３】また、外側回転子の磁性体部を軸方向に二
つに区分するのに銅リングを用いているので内部の熱が
よく放散され、外側回転子の磁性体部はあまり加熱され
ず、従ってあまり熱膨張しない。

【００１４】また、外側回転子の磁性体部を軸方向に二
つに区分するのに非磁性体リングを用いているので、磁
束がここで短絡せずに内側回転子まで達する率が増大す
るのである。

【００１５】また、固定子の磁路としての脚の長さを短
くし、その分だけ外側回転子の径方向の厚みを増大させ
ているので、磁性粒子連結装置の径寸法を増大させなく
ともよい。

【００１６】

【実施例】

実施例１．図１はこの発明による磁性粒子式連結装置の
一実施例を示す。図において、１は固定子、２は固定子
１内のコイル、３は第１ブラケット、４は第２ブラケッ
ト、５は外側回転子、６は磁性体からなる内側回転子、
７および８は軸受け、９は止め輪、１０は磁性粒子、１
２は外側回転子５の磁性体部分、１２ａは磁性体部分１
２を軸方向に二つの区分に分け磁束Φの短絡を防止する
ための円周方向の溝である。第１ブラケット３および第
２ブラケット４は例えばアルミニウム製であり、磁性粒
子１０は例えばＳＵＳ（１３Ｃｒフエライト系）から作
られ、外側回転子５の磁性体部分１２は例えばＳ１０Ｃ
（低炭素鋼）から作られている。また、外側回転子５の
磁性体部分１２の外径は４００ｍｍである。なお特に指
摘しておく点は外側回転子５の磁性体部分１２の径方向
の厚みが従来のものよりも増大せしめられていることで
ある。

【００１７】次に、本発明の磁性粒子式連結装置の動作
を説明する。この磁性粒子式連結装置を例えば１時間に
１回、１分間程度スリップさせる（すなわち過負荷をか
ける）と、外側回転子５と内側回転子６と磁性粒子１０
との間で多量の摩擦熱が発生して外側回転子５の磁性体
部分１２の内周の温度は数百度にも達するのであるが、
磁性体部分１２は本発明によりその径方向の厚みが増大
されているので、熱が内周から外周部に達するのに時間
がかかり（すなわち熱抵抗が大きくなされ）、磁性体部
分１２の外周部が熱膨張するのにはタイムラグがある。
その間、空隙１１の寸法は実質的に変化しないのであ
る。従って励磁電流が一定であれば伝達トルクが変動す
ることはない。なお、その間、磁性体部分１２は外周部
と内周部との温度差のために熱応力を受けるが性能には
何等影響はない。また、１時間に１回、１分間程度の過
負荷であるとその都度、熱は充分に放散される。

【００１８】実施例２．図２は本発明による磁性粒子式
連結装置の他の実施例を示す。この実施例２の構成を説
明するのに、実施例１との相違点のみを述べれば十分で
ある。すなわち、図１に示す実施例１においては厚みを
増大された磁性体部分１２は円周方向の溝１２ａにより
軸方向に二つに区分されて磁束Φの通路が短絡しないよ
うになされているのであるが、図２に示す実施例２にお
いては厚みを増大された磁性体部分１３は中央部に環状
突起部１４ａを有する銅リング１４により軸方向に二つ
に区分されている。この実施例によれば外側回転子５の
内側で発生した摩擦熱は熱伝導性の良い銅リング１４の
環状突起部１４ａを通じて外部に放散されるため、過負
荷をかける間隔を実施例１のものよりも短くしても、あ
るいは間隔を同じにして負荷をかける時間を長くしても
伝達トルクは変化しないのである。また銅リング１４は
非磁性材であるため磁束Φを良好に遮断するので実施例
１よりは連結仕事量を増やすことができるメリットがあ
る。

【００１９】実施例３．図３および図４は本発明による
磁性粒子式連結装置の実施例３を示す。図４は図３のＡ
−Ａ線断面を示す。この実施例３の構成を説明するため
に、実施例２との相違点を述べれば十分である。すなわ
ち、図２に示す実施例２においては銅リング１４は環状
突起部１４ａを有するのであるが、実施例３の銅リング
１５は図４に示す通り外周に歯車に似た歯状の放熱フイ
ン１５ａが形成されているのである。この実施例３によ
れば銅リング１５は放熱フインを有しているので実施例
２より一層過負荷の間隔を短くしても伝達トルクは変化
しないのである。

【００２０】実施例４．図５は本発明による磁性粒子式
連結装置の実施例４を示す。この実施例４の構成を説明
するのに、実施例２との相違点を述べれば十分である。
すなわち、図２に示す実施例２においては、固定子１に
影響することなく、外側回転子５の磁性体部分１３の径
方向厚みが増大されているのであるが、図５に示す実施
例４では固定子１６の脚（磁路としての機能の一部）を
外側回転子５の磁性体部分１８が担うようにして、外側
回転子の磁性体部分１８の半径方向厚みが増大されてい
る。そしてこの磁性体部分１８は半径方向に延びた溝１
８ａを軸方向に見て外側に有しているのである。この実
施例４によれば外側回転子５の磁性体部分１３の径方向
厚み増大分は固定子１６の脚を半径方向に減少させてい
るので、磁性粒子式連結装置の寸法を増大させなくとも
よいというメリットを有する。また、厚みが増大されて
いるので一回にかける過負荷時間を長くしても空隙１１
は縮少しないのである。なお軸方向外面において半径方
向に延びた溝１８ａは内部で発生した熱を放散しやすく
する為にあるので、過負荷をかける回数を増やしても伝
達トルクは変化しないのである。

【００２１】実施例５．図６は本発明による磁性粒子式
連結装置の実施例５を示す。この実施例５の構成を説明
するのに実施例４との相違点を述べれば十分である。す
なわち、実施例４では外側回転子５の磁性体部分１８は
両方とも固定子１６の一部を担うように径方向の厚みが
増大せしめられかつ両方とも半径方向の溝１８ａを有し
ているのであるが、実施例５では第２ブラケット４側の
磁性体部分２２のみが固定子２０の脚（磁路としての機
能の一部）を担うように径方向の厚みが増大されてお
り、第１ブラケット３側の磁性体部分２３の厚みは従来
のものと同じである。この実施例５でも実施例４と同様
のメリットを有する。なお内部で発生した熱は磁性体部
分２３から銅のリング１４を通って他方の磁性体部分２
２に伝わってその大きな面より放散される。従って磁性
体部分２３の内周部自体の温度上昇が抑制され、空隙２
５は変化しないのである。

【００２２】実施例６．なお、図示しないが、実施例
２、実施例４および実施例５の銅リング１４に代えて、
ステンレス鋼の如き非磁性材からなるフイン付きリング
を使用しても、それぞれの実施例と同じ効果を得ること
が出来る。

【００２３】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に示すような効果を奏する

【００２４】外側回転子の外周面の温度が所定時間内に
は所定値以上にならないようにしたので、外周部により
内周部の膨張が抑制され、外側回転子と内側回転子との
間隙の変化が抑制されるので、磁気抵抗の変化が少なく
なり、伝達トルクの変化を抑制できる。外側回転子５の
径方向の厚みを増大させることにより、外側回転子５の
内周から外周へ熱が伝達するのに熱抵抗が増大して時間
がかかるので、外側回転子５の外径は熱膨張せず、その
間は磁性粒子式連結装置の伝達トルクは安定するのであ
る。

【００２５】外側回転子５の磁性体部を軸方向に二つに
区分する個所に銅リングを設けることにより、内部の熱
はすみやかに外部へ放散されるので、過負荷をかける間
隔をより短くしても伝達トルクは変化しないのである。
また、銅リングは非磁性材であるため磁束Φの短絡を一
層良好に遮断するため実施例１よりは連結仕事量を増す
ことができる。

【００２６】銅リングに放熱フインを形成することによ
り、一層熱の放散が良好に行われ、過負荷をかける間隔
を実施例２よりも一層短くしても伝達トルクは変化しな
い。

【００２７】外側回転子５の径方向の厚み増大分だけ、
固定子１６の脚の長さを短くすることにより、磁性粒子
式連結装置の寸法を増大させなくともよいというメリッ
トおよび、外側回転子５の径方向の厚みを十分に増大で
きるメリットがある。また、外側回転子５の径方向増大
部の軸方向外面において放熱フイン用の溝１８ａが設け
られているので、熱がこもることはない。

【００２８】以上本発明の磁性粒子連結装置では所定の
負荷で発生した熱により外側回転子の外周面の径が膨張
するのを、所定時間内では外側回転子の内周面と外周面
との間の温度差が所定値以下にならないようにすること
により、抑制しているので、固定子の内周面と外側回転
子の外周面との間の空隙が所定時間内では実質的に狭ま
らず一定であり、従ってこの空隙における磁気抵抗が減
少せず一定である故に、伝達トルクが増大せずに安定し
ているという効果が得られるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例である磁性粒子式連結装置
を示す断面図。

【図２】この発明の他の実施例を示す磁性粒子式連結装
置を示す断面図。

【図３】この発明の実施例３を示す磁性粒子式連結装置
を示す断面図。

【図４】図３のＡ−Ａ線に沿った断面図。

【図５】この発明の実施例４を示す磁性粒子式連結装置
を示す断面図。

【図６】この発明の実施例５を示す磁性粒子式連結装置
を示す断面図。

【図７】従来の磁性粒子式連結装置を示す断面図。

【図８】従来の磁性粒子式連結装置のトルク特性を示す
図。

【符号の説明】

１ 固定子 ２ コイル ３ 第１ブラケット ４ 第２ブラケット ５ 外側回転子 ６ 内側回転子 １０ 磁性粒子 １１ 空隙 １２ 外側回転子の厚みを増した磁性体部分 １６ 固定子 ２０ 固定子 ２５ 空隙 ２６ 空隙

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁性体からなる内側回転子、この内側回
   転子の外周に間隙を置いて回転可能に配置された磁性体
   からなる外側回転子、前記間隙に装填された磁性粒子、
   および前記内側回転子と外側回転子との間のトルク伝達
   を選択的に行うべく前記内側回転子と磁性粒子と外側回
   転子とを通る磁束を発生させるために前記外側回転子の
   外側に空隙を置いて配置されたコイル内蔵の固定子から
   なる磁性粒子式連結装置において、 この磁性粒子式連結装置にかかる所定の負荷で発生した
   熱により外側回転子の外周面の径が膨張するのを、所定
   時間内では外側回転子の外周面の温度が所定値以上にな
   らないようにすることにより、抑制したことを特徴とす
   る磁性粒子式連結装置。
2. 【請求項２】 外側回転子の外周面と内周面との間の径
   差を増大させたことを特徴とする請求項１の磁性粒子式
   連結装置。
3. 【請求項３】 外側回転子の磁性体を非磁性材料のリン
   グにより軸方向に二つに区分したことを特徴とする請求
   項１の磁性粒子式連結装置。
4. 【請求項４】 非磁性材料のリングにはフインが形成さ
   れていることを特徴とする請求項３の磁性粒子式連結装
   置。
5. 【請求項５】 外側回転子の磁性体を銅製のリングで軸
   方向に二つに区分し、このリングにフインを一体に形成
   したことを特徴とする請求項４の磁性粒子式連結装置。
6. 【請求項６】 軸方向に二つの区分された外側回転子の
   少なくとも一方の部分の外周面は、固定子の対応する脚
   を短くした分だけ、径差を増大せしめられていることを
   特徴とする請求項３乃至５のいずれか一の磁性粒子式連
   結装置。
7. 【請求項７】 径差を増大せしめられた外側回転子の軸
   方向外面にフインが形成されている請求項６の磁性粒子
   式連結装置。