JPS60144915A - 電磁的に離脱する結合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明はクラッチあるいはブレーキのような電磁結合装
置に関する。より詳細には本発明は作動電磁力が永久磁
石によって生ずるけれどもこれに結合した巻線の付勢で
不作動にされる電磁結合装置に関する。

前述の一般的な型の結合装置はピアス（ｐｉｅｒｃｅ）
の米国特許第２，８３２，９１８号に開示されている。

この結合装置において、電機子をこれと同心状の極片を
なす環状胴体内に磁気的に引入れるために永久磁石によ
り電機子と胴体との間の作用経路を通る磁束が生ずる。

巻線は極片と同心状であり。

付勢されたときに作用経路に平行なバイパス路に沿っ壬
永久磁束を通り抜ける磁束な生ぜしめる。

巻線が付勢されると、永久磁石を不作動にして電機子を
極片から解放させるように巻線の磁束で永久磁石の磁束
が作用経路からバイパス路へ回避される。

発明の概略 本発明の全般的な目的は、ピアスの結合装置と同じ一般
的原理に基づいて作動するのが好ましいけれども同じ基
本的形状の別個のモジュールのものが異なる用途に関し
最適な数及び配置に分けられるようなモジュール的特性
の電磁的に離脱する結合装置を提供することである。

本発明の他の目的は、同等のトルク容量であるが巻線が
１つだけの従来の結合装置より応答時間が短い個々の巻
線を有するいくつかのモジュールからなる電磁的に離脱
する結合装置を提供することである。

他の目的は広い温度範囲にわたって有効な広い離脱域を
有する電磁的に離脱する結合装置を提供することである
。

さらに他の目的は電機子がより有効に極片から離脱する
とともに巻線が付勢されたときにいずれか一方または両
方の極片に引かれる傾向がより少ない結合装置を提供す
ることである。

本発明のより詳細な目的は巻線がその軸を結合装置の極
片に垂直にして独自に配設された電磁的に離脱する結合
装置のモジュールを提供することにより前述の目的を達
成することである。

本発明のこれら及び他の目的及び特徴は添付の図面とと
もに以下の詳細な説明から明らかとなろう。

例示のための図面に示されるように２本発明がモーター
１２の軸１１の回転を選択的に遅延させるためのブレー
キの形とした電磁的に離脱する結合装置１０とし又具体
化されている。概略的にブレーキ１０は固定された電磁
石装置１３と、電磁石装置に摩擦係合しまた係合が外れ
るように軸方向に変位するようにしだ回動可能な電機子
１４とからなる。

電機子の電磁石装置との摩擦係合は軸１１の回転を遅延
させる作用をなす。ここでの電機子は円形の形状であり
、磁性材料で形成され壬いる。

ボス１５（第１図）は軸１１の一端部上で伸退し。

キーＩ６及び２本の止めねじ１７によって固着されてお
り、止めねじのうち一方だけが図示されている電機子１
４はボスの外側端部から軸方向に離れており、ボスの端
部に螺着された３本１組の離れた角度にあるピン１８上
で軸方向に摺動するように装着されている。各ピン上で
電機子を電磁石装置１３から離れるように押圧するコイ
ルばね１９（第３図）が伸縮し、このばねはボスの端部
と電機子の内側面との間で圧縮されている。他のコイル
ばね２０がピン上で伸縮し、電機子の外側面とピンの頭
部との間で圧縮されている。ばね２０はばね１９と加と
の正味の効果として電機子が離脱した位置へ押出される
ようにばね１９より小さい偏倚力で電機子を電磁石装置
に向かっ壬押込む。ここに説明し図示した装置はクレー
ガーの米国特許第３，６２４，７６７号に開示されてい
るようにしく摩耗を自動的に補償する。

電磁石装置１３はボス１５を取囲みボスが装着リングに
対して回動できるようにするベアリング２２によってボ
スに装着されている装着リング２１を含む。皿形のベル
状端部２５（第１図）がねじ２６（第２図）によりモー
ター１２に取付けられ電磁石装置１３及び電機子１４を
取囲んでいる。

本発明によれば、電磁石装置１３は独自の構造の複数の
同一の電磁石モジュール３０からなる。各電磁石モジュ
ールは電機子１４をそのブレーキのかかる位置に引付け
るための永久磁石３１（第３図）を含み、さらに°電機
子が離脱した位置に移動できるように永久磁石を不作動
にするための選択的に付勢可能な環状電磁コイル３２を
含む。本発明は特に永久磁石と電磁コイルとの両方で有
効な電磁石モジュールを形成するようにするためのそれ
らの新規な位置決めを特徴としている。

特にこの例で３つの電磁石モジュール３０　が装着リン
グ２１の回りに等間隔に配置されている。、３つのモジ
ュールは同一であり、かくして１つについての説明で十
分であろう。

第３図に示されるように、各電磁石モジュール加は軸方
向に延びる内側脚部３６と、内側脚部に平行に配設され
た軸方向に延びる外側脚部３７と。

これら軸方向に延びる脚部の内側端部にわたって半径方
向に延びる脚部３８とを有する概略Ｕ字形の極片３５を
含む。Ｕ字形の極片３５は単一の磁性材料片からなるも
のであり、また３つの脚部３６゜３７及び３８の全てが
平滑で平坦であるように形成弐七、乙の≠二Ｗ１い一２
木のｈ　１”−４０（頷４図）が内側の脚部３６を貫通
してリング２１に螺合しＵ字形極片をリングに固着させ
るようにする。さらに電磁石モジュール３０の内の２つ
のＵ字形極片はベル状端部２５の内側に形成されたポケ
ット４１（第２図）内に嵌入している。このポケットは
Ｕ字形極片が回転しないように拘束し、か（して３つの
モジュール３０と装着リング２１とを回転に関し静止し
た状態に保持する。

各電磁石モジュールはさらにここでは磁性材料で形成さ
れた平滑で平坦な板の形をした第二の極片４５（第３図
）を含む。極片４５はＵ字形極片３５の脚部３６と３７
との間に配置されてこれに平行に延び、外側脚部３７よ
りも内側脚部３６の方に近く配設されている１脚部３６
及び極片４５の外側端部は半径方向に拡がる平面内に配
設され、それぞれ極面４６及び４７をなしている。ブレ
ーキ・ライニング等の矩形の摩擦材料片が脚部３６及び
極片４５の外側端部に接着され、極面４６及び４７が摩
擦材料の外側と同一面にあるようにしてこれらを受容す
る開口が形成されている（第３図）。

各電磁石モジーール３０の永久磁石３１（第３図）は一
方の極（例えばＮ極）が脚部３６に接触し他方の極が極
片４５に接触するようにして脚部３６と極片４５との間
で緊密に挾持されている。２本のボルト５０（第４図）
が脚部３６．極片４５及び脚部３７を貫通してこれらの
部分を一体に保持するとともに電磁石を脚部３６と極片
４５との間に緊密に締付は保持し、ボルトの端部にナツ
ト５１が螺合している。

前述のように各電磁石モジーール３０は環状電磁コイル
３２を含む。本発明を実施する際にコイルはその軸が脚
部３６及び極片４５に垂直になるように配設されており
、また図示のように脚部３７ど極片４５との間に配設さ
れるのが好ましい。コイルは多数回の巻線５６が巻かれ
た環状ボビン５５を含む。ボビンはボルト５０により脚
部３７と極片４５との間に締付けられ、また巻線５６は
装着リング２１上の端子ブロック５８に連結されたリー
ド線５７（第１図）を含む。端子ブロックは巻線５６を
選択的に付勢するための直流電圧源に連結されるように
しである。

さらに本発明を実施する際に、磁性材料からなるコア６
０（第３図）がコイル３２の中心を貫通し、極片４５と
脚部３６で形成される極片とに垂直に配設されている。

このコアは磁気抵抗の大きい領域で脚部３７から分離さ
れた短い円筒形ロッドの形である。このような領域は単
に空隙であってもよいが、ここでは脚部３７とコア６０
との間に保持されコアの端部に結合′された薄い黄銅の
シムで形成されている。ボルト５０でコア及びシムを脚
部３７と極片４５との間に締付けている。好ましい実施
例においてコアの軸は脚部３７と極片４５とに垂直であ
るだけでなくまた極面４６及び４７を含む平面に平行で
もある。しかしながらコアの軸は９両方の極面を含む平
面に垂直に拡がるようにして極片に対してはやはり垂直
になるようにできることがわかるはずである。

第６図は電磁石モジュール３０の１つの単純化したダイ
アグラムである。コ′イル３２が付勢解除されると、永
久磁石３１からの定常的磁束の多くは永久磁石のＮ極か
ら脚部３６によって形成される極片に入り、極面４６か
ら出て電機子１４に入り、電機子から出て極面４７に戻
り、それから極片４５を通じて磁石のＳ極に至る経路６
５を通過する。このような磁束は電機子１４を極面４６
及び４７に引付け、ばね１９の力に打ち勝ち、電機子を
極面及び摩擦材料４８と摩擦係合するように引付けて軸
１１にブレーキ作用を与えることになる。磁気抵抗の大
きいシム６１は定常的な磁束がコア６０を通じて脚部３
７を通過するのを制限する。

巻線５６は付勢されたときにこれが定常的な磁束と同じ
方向に経路６６に沿って永久磁石を通過する磁束を発生
させるような極性である（すなわち適当な方向に巻かれ
、適当な極性の直流電流で付勢される）。詳細には巻線
５６によって生ずる磁束はコア６０の一方の極（例えば
Ｎ極）から出て極片４５を通り、永久磁石３１のＳ極か
らＮ極へ２脚部間、３８及び３７を通じてシム６１を経
てコアのＳ極に通過してゆく。巻線の磁束が経路６６を
通るためＷ、＞−高認敢小虚翔址佑？寸蘇政はハＩ５匂
惟仕トｈ、１、さい値に減小する。その結果永久磁石３
１によって生ずる磁束が経路６６を通じて分岐し経路６
５を効果的にバイパスとじ℃ばね１９が電機子１４を摩
擦材料４８との係合から外れるように押付けそれによっ
てブレーキ作用を解除するようにする。か（して定常的
磁束６５は巻線５６が消勢されている限り電機子を摩擦
材料に係合するように保持するが。

巻線の付勢時には不作動になり電機子を効果的にバイパ
スとする。巻線の磁束６６が定常的磁束６５と同じ方向
に永久磁石を通過するので２巻線の磁束は永久磁石を消
磁するよりむしろこれを再磁化しようとする。

前述の装置はいくつかの利点を与える。第一に電磁石モ
ジュール３０は全て同一の形状である。所定の用途のブ
レーキ・トルクの要請に合致するようにいくつのモジュ
ールを電磁石装置に使用してもよい。異なる径の電磁石
を構成するために全く同じモジュールを使用してもよく
、かくして各々の異なる径の用途について全く異なる電
磁石装置を備える必要がない。

さらに並列に接続され於・＜つかの電磁石モジュール３
０のインダクタンスは９本発明の電磁石装置１３と同じ
トルク容量で１つだけの巻ｉを有する電磁石装置に比較
して小さい。比較的小さいインダクタンスのために２巻
線に電流が生成しまた消失するのに必要な時間がかなり
短く、かくして全体的な応答時間が減少する。本発明に
よる電磁石モジュール３０は製造上の変更（例えば大き
な磁気抵抗あるいは空隙の公差のもの）によりよく適合
するように容易に設定でき、このモジュールは広い離脱
の幅を有する。すなわち本発明による電磁石モジュール
３０は、電圧があるレベルに達したときに離脱をなし電
圧がそのレベルかられずかだげ増大したときに再係合を
なすよりむしろ巻線５６にかかる広い範囲の電圧にわた
って電機子１４の離脱を行なうことがわかる。広い離脱
域により結合装置１０は永久磁石３１及び巻線５Ｇの磁
束出力を変化させようとする変動する温度の状態の下で
有効に作用し得るようになる。

電磁石モジュール３０は極面４６及び４７の両方からほ
ぼ同時に電機子１４を離脱させ、電機子が一方の極面に
接触しながら他方の極面から離脱しようとする傾向を減
少させる。実際には両方の極面からの電機子の完全に同
時な離脱は第７図に示される型の電磁石モジュール３０
’によってなされ、この図で第１の実施例の電磁石モジ
ュール３ｏの部分に対応する部分は１を付した同じ番号
で示されている。

モジュール３０’はコイル３２１．コア６ｏＩ及びシム
６１１が極片４５’と平行で平滑かつ平坦な極片３６１
との間に直接配設されていることのほかはモジュール３
０と実質的に同じである、この場合永久磁石３１’は極
面４６１及び４７１とコイル３２１との間に配設されて
いる。定常的な磁束の多くは通常経路６５１を通り、ま
たコイルが付勢されたときにコイルによって生ずる磁束
は経路６６’を通る。コイルを付勢すると経路６６１の
磁気抵抗が減少し、か（して経路６５１の磁束が経路６
６１を通り、電機子１４１をバイパスとする。コイル３
２’を極面４６１及び４７１ｆ対して対称的に配置する
ことにより電機子が両方の極面から同時に離脱できるよ
うになる。その結果より力の小さい永久磁石と、また従
ってより小さいコイルの起磁力を用いることができるよ
うにするためにより軽い離脱用のばね１９が用いられよ
う。

第８図に示されるモジュール３０１１は永久磁石３１１
１及びコイル３２１１の位置が逆になっ℃いることのほ
かはモジュール３０１と同じである。がくしてコイル３
２１１は極面４６′１及び４７１Ｃと永久磁石３１＋１
との間に配設され又いる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の独自の特徴を具体化する新規で改良さ
れた電磁結合装置の軸方向にとった２代表的な設置状態
における結合装置を示す断面図である、 第２図は第２図のほぼ直線２−２にとった部分断面図で
ある。 第３図は第２図のほぼ直線３−３上にとった拡大部分断
面図である、 第４図は第３図のほぼ直線４−４上にとった部分断面図
である。 第５図は第１図のほぼ直線５−５上にとった拡大部分断
面図である。 第６図は第１図に示される電磁石モジュールの１つの概
略図であり磁束の経路を概略的に示している。 第７図は第６図と同様な概略図であるが電磁石モシー−
ルの他の実施例を示している。 第８図は第６図と同様な概略図であるが電磁石モジュー
ルのさらに他の実施例を示している。 Ｉυ−結合装置　４５−極片 ４６−極面 １４−電機子　４７，１１ ５６−巻線 ３１−永久磁石　６０−コア ３５−極片 ３６−脚部　６５−磁束経路 ３７　１１　５５　Ｉ＋ ３Ｂ　ＩＩ −７テ！。 、でりｐ、７．　−ｆｙ亙

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 六 １、相互に離約雅面を有する１対の極片と、該極片に対
   し回動可能で上記極面と摩擦係合しまた外れるように軸
   方向に移動するように装着された電機子と、上記極片の
   間に配設された磁化された永久磁石であってＥ記極面の
   一方から出て上記電機子を通り上記極面の他方に至る作
   用経路に一方向に上記永久磁石を通過する定常的な磁束
   を発生させて上記電機子を上記極面に係合するように引
   付けるような極性の上記永久磁石と、電圧源により選択
   的に付勢されるようにした環状の巻線とからなる電磁結
   合装置におい又、上記巻線が上記極片の間に配設されて
   上記極片にほぼ垂直に延びる中心軸と該軸に沿い上記巻
   線の中心を通っ℃延びる磁性材料で形成されたコアとを
   有し、上記コアは磁気抵抗の大きい領域によって上記永
   久磁石から分離され上記極片及び上記永久磁石と協働し
   てキ皓壬記コアから出て上記極片の一方に入り上記永久
   磁石を通じ又上記極片の他方に戻りそれから上記コアに
   戻るように通過する巻線の磁束の経路を生せしめ、上記
   巻線は上記永久磁石の磁石を上記作用経路から分岐させ
   上記巻線が付勢されたときに上記極面からの上記電機子
   の離脱を可能にするように上記巻線の磁束が上記永久磁
   石の磁束と同じ方向に上記永久磁石を通って流れるよう
   にする極性であることを特徴とする電磁結合装置。 ２、上記極片の一方が平滑かつ平坦な脚部からなり、上
   記極片の他方がまた上記極片の一方の平滑かつ平坦な脚
   部から離れたほぼ平滑かつ平坦な脚部を有するようにし
   た特許請求の範囲１に記載の電磁結合装置、 ３、上記２つの極片の平滑かつ平坦な脚部が相互にほぼ
   平行に延びるようにした特許請求の範囲２に記載の電磁
   結合装置。 ４、上記一方の極片がその第一の平滑かつ平坦な脚部に
   ほぼ平行に延びる第二の平滑かつ平坦な脚部を含み、他
   方の極片の平滑かつ平坦な脚部が上記一方の極片の上記
   第一の脚部と第二の脚部との間に配設されそれらから離
   れており、上記巻線及び上記コアが上記一方の極片の第
   二の平滑かつ平坦な脚部と上記他方の極片の平滑かつ平
   坦な脚部との間に配設されるようにした特許請求の範囲
   ３に記載の電磁結合装置。 ５、上記永久磁石、上記巻線及び上記コアが上記極片の
   平滑かつ平坦な脚部の間に配設されろようにした特許請
   求の範囲２に記載の電磁結合装置。 ６、上記巻線が上記極面と上記永久磁石との間に配設さ
   れるようにした特許請求の範囲５に記載の電磁結合装置
   。 ７、上記永久磁石が上記極面と上記巻線との間に配設さ
   れるようにした特許請求の範囲５に記載の電磁結合装置
   。 ８、相互に離オヒ穐面を有する１対の極片と、該極片に
   対し回動可能で上記極面と摩擦係合しまた外れるように
   軸方向に移動するように装着された電機子と、上記極片
   に結合し磁化された永久磁石であって上記極面の一方か
   ら出て上記電機子を通り上記極面の他方に至る作用経路
   に一方向に上記永久磁石を通過する定常的な磁束を発生
   させて上記電機子を上記極面に係合するように引付ける
   ような極性の上記永久磁石と、電圧源により選択的に付
   勢されるようにした環状の巻線とからなる電磁結合装置
   におい壬、上記巻線が上記極片にほぼ垂直に延びる中心
   軸と該軸に沿い上記巻線の中心を通って延びる磁性材料
   で形成されたコアとを有し、上記コテは上記極片と協働
   して上記コアから出て上記極片を通じて上記コアに戻る
   ように通過する巻線の磁束の経路を生ぜしめ、上記巻線
   の磁束の経路は上記巻線が付勢されたときに上記巻線の
   磁束が上記作用経路において上記定常的な磁束を不作動
   にさせまた上記極面からの上記電機子の離脱を可能にす
   るように上記作動経路の部分と併存する部分を有するこ
   とを特徴とする電磁結合装置。