KR101628595B1

KR101628595B1 - 전자 클러치

Info

Publication number: KR101628595B1
Application number: KR1020147025498A
Authority: KR
Inventors: 모토히코 우에다
Original assignee: 가부시키가이샤 덴소
Priority date: 2012-03-14
Filing date: 2012-09-18
Publication date: 2016-06-08
Also published as: US9482293B2; DE112012006022T5; KR20140125854A; DE112012006022B4; CN104169605B; CN104169605A; US20150034448A1; WO2013136560A1; JP2013190065A; JP5810986B2

Abstract

마찰판(13)을 가지는 로터(1)와, 전자 코일(3)을 가지는 스테이터(2)와, 전자 코일(3)에의 통전에 의해서 발생한 전자 흡인력에 의해, 마찰판(13)에 흡착되는 아마추어(4)를 구비하는 전자 클러치(100).
전자 코일(3)은, 복수의 전자 코일(31, 32)을 포함하고, 전자 클러치(100)는, 클러치 온 지령이 출력되었을 때, 복수의 전자 코일(31,32)에 병렬로 전류가 흐르고, 그 후, 아마추어(4)가 마찰판(13)에 흡착되면 복수의 전자 코일(31, 32)에 직렬로 전류가 흐르도록, 전자 코일(3)에의 통전 회로를 병렬 회로로부터 직렬 회로로 전환하는 회로 전환부(30, 35)를 더욱 구비한다.

Description

전자 클러치{ELECTROMAGNETIC CLUTCH}

본 발명은, 전자력에 의해 로터에 아마추어를 흡인하고, 로터의 동력을 전달하는 전자 클러치에 관한다.

이런 종류의 전자 클러치로서, 로터의 마찰판에 지름 방향 3열의 홈구멍을 설치하는 동시에, 마찰판에 대향하는 아마추어에 지름 방향 2열의 홈구멍을 설치하고, 로터와 아마추어와의 사이의 자극수를 6극(極)으로 한 전자 클러치가 알려져 있다(예를 들면 특허 문헌 1 참조). 자극수란, 로터(마찰판)와 아마추어로 구성되는 자극부의 수로, 로터와 아마추어와의 사이의 에어갭을 자속이 가로지르는 개소의 수에 상당한다.

자극수가 6자(磁)의 경우는 4극의 경우보다, 전자 클러치는 높은 전달 토크를 발생할 수 있다. 그러나, 자극수가 증대하면, 로터와 아마추어와의 사이의 에어갭을 가로지르는 자속의 경로가 길어진다. 이 때문에, 전자 코일에의 통전 개시시의 전자 흡인력, 즉 전자 클러치를 오프 상태에서 온 상태로 하기 위한 작동 흡인력이 작고, 전자 클러치의 작동성의 악화를 수반한다.

특허 문헌 1 :일본국 특개평7-190095호 공보

본 발명은, 상기 문제에 감안하여, 소비 전력을 억제하면서, 전자 클러치의 작동성을 향상할 수 있는 전자 클러치를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 의한 전자 클러치(100)는, 마찰판(13)을 가지고, 축선(L0)을 중심으로 회전하는 로터(1)와, 클러치 온 지령 및 클러치 오프 지령에 의해 통전 및 통전이 정지되는 전자 코일(3)을 가지는 스테이터(2)와, 전자 코일(3)에의 통전에 의해서 발생한 전자 흡인력에 의해, 마찰판(13)에 흡착되는 아마추어(4)를 구비한다. 전자 코일(3)은, 복수의 전자 코일(31, 32)을 포함하고, 전자 클러치(100)는, 클러치 온 지령이 출력되었을 때, 복수의 전자 코일(31, 32)에 병렬로 전류가 흐르며, 그 후, 아마추어(4)가 마찰판(13)에 흡착되면 복수의 전자 코일(31, 32)에 직렬로 전류가 흐르도록, 전자 코일(3)에의 통전 회로를 병렬 회로로부터 직렬 회로로 전환하는 회로 전환부(30, 35 ; 70)를 더욱 구비한다.

이것에 의해, 클러치 온 지령이 출력되었을 때에 복수의 전자 코일에 병렬로 전류가 흐르기 때문에, 로터와 아마추어와의 사이에 큰 전자 흡인력이 발생해, 전자 클러치가 오프 상태에서 온 상태가 될 때 전자 클러치의 작동성을 높일 수 있다. 그 후, 아마추어가 마찰판에 흡착되면 복수의 전자 코일에 직렬로 전류가 흐르기 때문에, 전자 코일에 필요 이상으로 큰 전류를 흘릴 일이 없어, 전자 코일의 소비 전력을 억제할 수 있다.

또한, 상기에 붙힌 부호는, 후술하는 실시 형태에 기재된 구체적 실시 형태와의 대응 관계를 나타내는 일례이다.

도 1은, 본 발명의 제1의 실시 형태에 관한 전자 클러치의 전체 구성을 나타내는 측면도이다.
도 2는, 도 1의 요부 확대도이며, 전자 클러치 오프 상태를 나타내는 도면이다.
도 3은, 도 1의 요부 확대도이며, 전자 클러치 온 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는, 도 1의 전자 코일에의 통전 회로를 나타내는 도면이다.
도 5는, 도 4의 통전 회로의 한 동작을 나타내는 도면이다.
도 6은, 도 4의 통전 회로의 다른 동작을 나타내는 도면이다.
도 7은, 도 4의 제어 회로와 제어부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 8은, 도 1의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 9는, 본 발명의 제2의 실시 형태에 관한 전자 클러치의 요부 구성을 나타내는 스테이터의 사시도이다.
도 10은, 도 9의 커버의 내부 구성을 나타내는 사시도이다.
도 11은, 도 10의 화살 표시 XI 도면이다.
도 12는, 도 10의 화살 표시 XII 도면이며, 전자 클러치 오프 상태를 나타내는 도면이다.
도 13은, 도 12에 대응하는, 전자 클러치 온 상태를 나타내는 도면이다.

- 제1의 실시 형태 -

이하, 도 1 ~ 도 8을 참조하여, 본 발명에 의한 전자 클러치의 제1의 실시 형태에 대해 설명한다. 전자 클러치는, 전자 코일에의 통전에 의해 생기는 전자력에 의해, 회전 구동원으로부터의 동력을 전달 및 차단하는 건식 단판 클러치이다. 이하에서는, 일례로서, 엔진으로부터의 동력을 자동차용 공조 장치의 압축기(냉매 압축기)에 전달 및 압축기에의 동력 전달을 차단하는 전자 클러치에 대해 설명한다.

도 1은, 본 실시 형태에 관한 전자 클러치(100)의 전체 구성을 나타내는 측면도(일부 단면도)이며, 도 2, 3은, 도 1의 요부 확대도이다. 덧붙여, 도 1, 2는, 엔진으로부터의 동력 전달을 차단한 전자 클러치(100)의 오프 상태를, 도 3은, 엔진으로부터의 동력을 압축기에 전달하는 전자 클러치(100)의 온 상태를 각각 나타낸다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 전자 클러치(100)는, 도시되지 않은 구동원인 차량 엔진에 의해 회전 구동되고, 축선(L0)을 중심으로 회전하는 로터(1)와, 전자 코일(3)을 가지는 스테이터(2)와, 전자 코일(3)에의 통전에 의해서 발생한 전자력에 의해, 로터(1)의 마찰판(13)의 단면(마찰면(1a))에 흡착되는 아마추어(4)와, 압축기(미도시)에 회전 동력을 전하는 허브(5)를 구비한다. 또한, 이하에서는, 편의상, 축선(L0)에 따른 방향을 전후 방향, 축선(L0)에 직교하여 방사상으로 뻗은 방향을 지름 방향, 축선(L0)을 중심으로 한 원의 주위면에 따른 방향을 주방향으로 각각 정의하고, 이 정의에 따라 각부의 구성을 설명한다. 압축기는, 전자 클러치(100)의 후방에 배치되어 있다.

로터(1)는, 철 등의 자성체에 의해 형성되어 있다. 도 2, 3에 나타내는 바와 같이, 로터(1)는, 축선(L0)을 중심으로 한 원통 형상의 내통부(11) 및 내통부(11)보다 큰 지름의 외통부(12)와, 지름 방향으로 뻗어, 내통부(11)와 외통부(12)의 전단부들을 접속하는 마찰판(13)을 가진다. 즉, 로터(1)의 지름 방향 단면은, 후측이 개구된 단면 コ자 형상을 나타내고, 내통부(11)와 외통부(12)의 내측에 원통 공간을 가진다. 로터(1)의 원통 공간에는, 스테이터(2)가 로터(1)로부터 간격을 두고 수용되어, 스테이터(2)의 주위를 로터(1)가 회전 가능하게 된다.

마찰판(13)은, 지름 방향 3개소에, 비자성체에 의해 구성된 슬롯 형상의 원환부(131~133)를 가진다. 원환부(131~133)는, 각각 축선(L0)를 중심으로 한 가상원을 따라 주방향으로 복수 배열되고, 마찰판(13)은, 원환부(131~133)에 의해 지름 방향 4개의 부분으로 분할되어 있다. 즉, 마찰판(13)은, 지름 방향 내측으로부터 차례로, 제1의 링부(134), 제2의 링부(135), 제3의 링부(136) 및 제4의 링부(137)로 분할되어 있다. 덧붙여, 원환부(131~133)는 자기 차단부이며, 이것을 비자성체에 의해 구성하는 대신에, 관통 구멍으로서 구성해도 괜찮다.

로터(1)의 원통부(11)의 내주면에는 베어링(6)이 끼워 맞춰져 있다. 베어링(6)의 내주면은, 도시하지 않은 압축기의 프런트 하우징의 외주면에 고정되고, 로터(1)는, 베어링(6)을 통해 프런트 하우징에 회전 가능하게 지지되어 있다. 로터(1)의 외통부(12)의 외주면에는, 원통 형상의 풀리(14)가 일체로 접합되고, 풀리(14)의 외주면에는, 다중의 V홈(14a)이 형성되어 있다. V홈(14a)에는, 엔진에 의해 구동되는 도시하지 않은 다단식의 V벨트가 걸려 돌아가고, V벨트를 통해 전달된 엔진의 회전 동력에 의해, 로터(1)가 회전한다.

스테이터(2)는, 전자 코일(3)을 지지하는 스풀(21)과, 스풀(21)이 수납되는 하우징(22)을 가진다. 스풀(21)은, 전기절연성을 가지는 수지를 구성재로서 수지 성형에 의해, 전체가 축선(L0)을 중심으로 한 환상으로 형성되어 있다. 스풀(21)은, 지름 방향 외측이 개구된 단면 U자 형상을 나타내고, 이 U자부 내측의 원통 공간에 전자 코일(3)이 수납되어 있다. 하우징(22)은, 철 등의 자성재에 의해, 전체가 축선(L0)을 중심으로 한 환상으로 형성되어 있다. 하우징(22)은, 전측이 개구된 단면 C자 형상을 나타내고, 이 C자부 내측의 원통 공간에 전자 코일(3)과 스풀(21)이 수용되어 있다. 하우징(22)의 원통 공간에는, 전기절연성을 가지는 수지재(23)가 충전되고, 수지재(23)에 의해 전자 코일(3)과 스풀(21)이 고정되어 있다. 스테이터(2)는, 하우징(22)의 후단부에 고정된 서포트 부재(24)를 통해 압축기의 프런트 하우징에 지지되어 있다.

전자 코일(3)은, 스풀(21)의 원통부(21a) 주위에 코일선(3a)을 두루 감는 것으로, 축선(L0)을 중심으로 하여 환상으로 형성되어 있다. 특히 본 실시 형태에서는, 전자 코일(3)은, 제1의 전자 코일(31)과, 제1의 전자 코일(31)의 지름 방향 외측에 배치된 제2의 전자 코일(32)을 가진다. 즉, 스풀(21)로 구획된 소정의 코일 수납 공간에, 전자 코일(3)이 2개로 분할하여 배치되어 있다. 전자 코일(3)을 2개로 분할해 배치한 것으로, 동일한 코일 수납 공간에 전자 코일(3)을 분할하지 않고 배치한 것에 비해, 각각의 전자 코일(31, 32)의 용적(감은 수)이 작아지고 있다. 제1의 전자 코일(31)과 제2의 전자 코일(32)의 지름 방향 길이(내경과 외경의 차이)는 서로 동일하다. 덧붙여, 제1의 전자 코일(31)의 지름 방향 길이를 제2의 전자 코일(32)의 지름 방향 길이보다 길게 또는 짧게 해도 괜찮다.

제1의 전자 코일(31)의 코일선(3a)의 양단부는, 리드선(31a, 31b)에 각각 접속되어 있다. 제2의 전자 코일(32)의 코일선(3a)의 양단부는, 리드선(32a, 32b)에 각각 접속되어 있다. 하우징(22)의 후단부에는, 그 후단부를 전후 방향으로 관통하는 관통 구멍(22a)이 개구되어 있다. 관통 구멍(22a)에는, 예를 들면 전자 코일(31, 32)의 코일선(3a)의 단부가 접속된 도시하지 않은 도전성 단자가 배치되고, 이 단자를 통해, 리드선(31a, 31b, 32a, 32b)이 전자 코일(31, 32)에 접속되어 있다. 덧붙여, 관통 구멍(22a)은, 축선(L0)의 연직 상방(0°의 위상)에 설치되어 있지만, 다른 위상에 설치되어도 괜찮다.

아마추어(4)는, 철 등의 자성체에 의해 구성되어 있다. 아마추어(4)는, 축선(L0)을 중심으로 한 원환 형상의 판 형상 부재로, 전후 방향으로 소정 두께를 가지며, 그 후단면에는, 로터(1)의 마찰면(1a)에 대향해 마찰면(4a)이 형성되어 있다. 아마추어(4)는, 마찰판(13)의 제2의 링부(135) 및 제3의 링부(136)에 대향하는 지름 방향 2개소에, 비자성체에 의해 구성된 슬롯 형상의 원환부(41, 42)를 가진다. 원환부(41, 42)는, 각각 축선(L0)을 중심으로 한 가상원을 따라서 주방향으로 복수 배열되고, 아마추어(4), 원환부(41, 42)에 의해 지름 방향 3개의 부분으로 분할되어 있다. 즉, 아마추어(4)는, 지름 방향 내측으로부터 차례로, 제1의 링부(43), 제2의 링부(44) 및 제3의 링부(45)로 분할되어 있다. 덧붙여, 원환부(41, 42)는 자기차단부이며, 이것을 비자성체에 의해 구성하는 대신에, 관통 구멍으로서 구성해도 괜찮다.

로터(1)의 마찰판(13)에 지름 방향 3개소에 원환부(131~133)를 설치하고, 아마추어(4)에 지름 방향 2개소에 원환부(41, 42)를 설치하는 것으로, 로터(1)와 아마추어(4)는, 지름 방향을 따라서 6개소에서 대향하고 있다. 즉, 제1의 링부(134)와 제1의 링부(43), 제2의 링부(135)와 제1의 링부(43), 제2의 링부(135)와 제2의 링부(44), 제3의 링부(136)와 제2의 링부(44), 제3의 링부(136)와 제3의 링부(45), 및 제4의 링부(137)와 제3의 링부(45)로, 로터(1)와 아마추어(4)의 자극부(134~137, 43~45)가 각각 대향하고, 자극부는 6극으로 되어 있다. 이 자극부의 수는, 로터(1)와 아마추어(4)와의 사이의 에어갭(AG)(도 2)을 축방향(전후 방향)으로 자속이 가로지르는 개소의 수, 즉 자극수에 상당한다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 허브(5)는, 리벳(5a)에 의해 아마추어(4)의 전단면에 결합된 환상의 아우터 허브(51)와, 아우터 허브(51)의 지름 방향 내측에 배치된 환상의 이너 허브(52)와, 아우터 허브(51)와 이너 허브(52)와의 사이에 설치된 환상의 탄성 부재(예를 들면 고무 부재)(53)를 가진다. 탄성 부재(53)의 내주면 및 외주면은, 이너 허브(52)의 원통부(52a)의 외주면 및 아우터 허브(51)의 원통부(51a)의 내주면에 각각 고정되고, 탄성 부재(53)를 통해 아우터 허브(51)와 이너 허브(52)가 일체화되어 있다. 이너 허브(52)는, 후방에 돌설된 원통부(54)를 가진다.

원통부(54)의 내주면에는, 축선(L0)을 중심으로 하여 회전하는 압축기의 회전축(미도시)이 스플라인 결합되고, 로터(1)의 회전은, 아마추어(4)와 허브(5)를 통해 압축기에 전달된다. 또한, 이너 허브(52)와 압축기의 회전축은 볼트에 의해 결합되는데, 그 도시는 생략한다. 탄성 부재(53)는, 아마추어(4)를 로터(1)으로부터 이간하도록 아마추어(4)에 대해서 전방으로의 부세력(付勢力)을 부여하는 것이지만, 탄성 부재(53) 대신에, 동일한 기능을 가지는 판스프링을 이용해 허브(5)를 구성해도 괜찮다.

이상과 같이 구성된 전자 클러치(100)에 있어서, 전자 클러치(100)의 온 동작이 지령되기 전, 즉 클러치 오프 상태에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 아마추어(4)는 탄성 부재(53)(도 1)의 부세력에 의해 전방으로 변위한다. 이 때문에, 아마추어(4)의 마찰면(4a)이 로터(1)의 마찰면(1a)으로부터 이간하고, 마찰면(1a, 4a) 사이에 소정량(Δg)의 공극(에어갭(AG))이 생긴다.

한편, 로터(1)가 회전하고 있는 상태에서, 전자 클러치(100)의 온 동작이 지령되면, 전자 코일(3)이 통전되어 자속이 발생하고, 도 3의 화살표로 나타내는 바와 같이 하우징(22)으로부터 로터(1) 및 아마추어(4)를 거쳐 하우징(22)으로 돌아오는 자기 회로를 자속이 흐른다. 이것에 의해, 로터(1)의 마찰면(1a)과 아마추어(4)의 마찰면(4a)과의 사이에 전자 흡인력(전자력)이 발생하고, 아마추어(4)는, 탄성 부재(53)의 탄성력에 저항해 마찰면(1a)에 흡인되어, 로터(1)와 아마추어(4)가 일체로 회전한다.

본 실시의 형태는, 전자 클러치(100)의 자극수를 6극으로 하고 있기 때문에, 클러치 온 상태(Δg=0의 상태)에 있어서는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 로터(1)와 아마추어(4)가 대향하는 6개소의 자극부에서 자속이 쇄교한다. 즉, 제1의 링부(134), 제1의 링부(43), 제2의 링부(135), 제2의 링부(44), 제3의 링부(136), 제3의 링부(45), 및 제4의 링부(137)로 차례차례 자속이 흐른다. 이러한 6극 구조의 전자 클러치는, 4극 구조의 전자 클러치보다, 큰 전달 토크를 얻을 수 있다. 이하, 이 점에 대해 설명한다.

로터(1)와 아마추어(4)의 마찰면(1a, 4a)에 있어서의 마찰 계수(μ), 마찰면(1a, 4a)의 유효 반경(R), 마찰면(1a, 4a) 사이의 전자 흡인력(F)을 이용하면, 일반적으로, 로터(1)와 아마추어(4)와의 사이의 전달 토크(T)는 다음 식(I)으로 나타난다.

T=μ·F·R (I)

여기서, 전자 흡인력(F)과, 자극수(n)와의 사이에는 다음 식(II)와 같은 관계가 있다.

F∝n·φ²/ (2·μ₀·S) (II)

위의 식(II)에서, φ는, 로터(1)와 아마추어(4)의 자극부에 있어서의 자속,μ₀은, 진공의 투자율, S는, 로터(1)와 아마추어(4)의 대향 부분의 자극 면적(1극당의 면적)이다.

위의 식(I)의 유효 반경(R)은, 마찰면(1a, 4a)의 내경과 외경에 의해 결정되므로, 4극의 경우와 6극의 경우로 유효 반경(R)이 서로 동일하고 마찰 계수(μ)도 서로 동일하면, 흡인력(F)이 큰 만큼 전달 토크(T)는 커진다. 한편, 4극의 경우와 6극의 경우에서는, 6극 경우의 쪽이 상기 식(II)의 자극수(n)가 크고, 자극 면적(S)은 작다. 이 때문에, 자속(φ)이 서로 동일하면, 6극 경우의 쪽이 전자 흡인력(F)이 커지고, 그 결과, 전달 토크(T)도 커진다. 바꿔 말하면, 6극 경우의 전달 토크(T)를 4극 경우의 전달 토크(T)에 동일하게 설정하면, 6극의 경우에는 4극의 경우보다 자속(φ)이 적어지게 된다. 따라서, 6극 구성으로 하는 것으로, 클러치 온 상태에 있어서의 전자 코일(3)의 기자력, 즉 코일 전류와 코일 감은 수의 곱셈에 의해 정해지는 물리량인 기자력을 저감 할 수 있고, 전력 소비량을 억제할 수 있다.

한편, 클러치의 온 동작 개시 직후(클러치 온 지령 입력시)에는, 로터(1)와 아마추어(4)와의 사이에 에어갭(AG)이 있고, 에어갭(AG)을 가로지르는 자속의 경로는 6극의 경우가 4극의 경우보다 길어진다. 즉, 6극의 경우는 4극의 경우보다 로터(1)와 아마추어(4)와의 사이를 자속이 쇄교하는 회수가 많기 때문에, 그 만큼, 경로가 길어진다. 그 결과, 클러치 온 지령시에, 전자 클러치(100)를 오프 상태에서 온 상태로 하기 위한 충분한 작동 흡인력을 얻을 수 없고, 전자 클러치(100) 작동성의 악화를 수반한다.

이것을 회피하기 위해, 예를 들면 로터(1)와 아마추어(4)와의 사이의 초기의 에어갭량(Δg)을 작게 하면, 진동 등에 의해 로터(1)가 아마추어(4)에 접촉하여, 타음이 발생할 우려가 있다. 그래서, 본 실시 형태에서는, 로터(1)와 아마추어(4)와의 사이의 에어갭량(Δg)을 작게 하는 일 없이, 전자 클러치(1)의 작동성을 향상하기 위해, 이하와 같이 전자 코일(3)에의 통전 회로를 구성한다.

도 4는, 제1의 실시 형태에 관한 전자 클러치(100)에 있어서의 전자 코일(3)에의 통전 회로를 나타내는 도면이다. 차량에 탑재된 배터리(101)에는, 릴레이 스위치(34)를 통해 제어 회로(30)가 접속되고, 제어 회로(30)를 통해 제1의 전자 코일(31)과 제2의 전자 코일(32)이 각각 통전된다. 릴레이 스위치(34)는, 공조용 제어 콘트롤러(102)로부터의 신호에 의해 온(폐쇄) 또는 오프(개방)한다.

공조용 제어 콘트롤러(102)는, 공조 제어에 관한 차실내의 각종 조작 스위치(예를 들면 에어컨 온 스위치, 에어컨 오프 스위치, 디퍼렌셜 기어 스위치 등)의 조작이나, 차실내 온도, 설정 온도 등에 따라 압축기 작동의 여부를 판정한다. 압축기의 작동이 필요하다고 판정하면, 클러치 온 지령을 출력하고, 릴레이 스위치(34)를 온 한다. 이것에 의해 전자 코일(3)이 통전된다. 한편, 압축기의 작동이 불필요하다고 판정하면, 클러치 오프 지령을 출력하고, 릴레이 스위치(34)를 오프 한다. 이것에 의해 전자 코일(3)의 통전이 정지된다.

제어 회로(30)는, 제1의 스위치(36)와 제2의 스위치(37)와 다이오드(38)를 포함한다. 제1의 스위치(36)는, 제1의 전자 코일(31)의 코일선(3a)의 플러스측 단부(리드선(31a))와 제2의 전자 코일(32)의 코일선(3a)의 플러스측 단부(리드선(32a))와의 사이에 끼워져 있다. 제2의 스위치(37)는, 제1의 전자 코일(31)의 코일선(3a)의 마이너스측 단부(리드선(31b))와 제2의 전자 코일(32)의 코일선(3a)의 마이너스측 단부(리드선(32b))와의 사이에 끼워져 있다. 다이오드(38)는, 제2의 스위치(37)보다 제1의 전자 코일(31)측의 리드선(31b)과, 제1의 스위치(36)보다 제2의 전자 코일(32)측의 리드선(32a)과의 사이에 접속되어 있다. 다이오드(38)는, 제1의 전자 코일(31)의 리드선(31b)으로부터 제2의 전자 코일(32)의 리드선(32a)으로의 전류의 흐름을 허가하고, 그 반대 방향의 전류의 흐름을 금지한다.

제1의 스위치(36) 및 제2의 스위치(37)는, 예를 들면 FET(전계 효과 트랜지스터) 등의 반도체 소자에 의해 구성된다. 제1의 스위치(36) 및 제2의 스위치(37)는, 제어부(35)로부터의 신호에 의해 개폐한다. 즉, 제1의 스위치(36) 및 제2의 스위치(37)는, 제어부(35)로부터 온 신호가 입력될 때까지는 닫혀 있고, 제어부(35)로부터 온 신호가 출력되면 개방하여, 제어부(35)로부터 오프 신호가 출력되면(온 신호의 출력이 정지하면) 폐쇄한다.

제어부(35)는, 타이머를 가지고, 제어 콘트롤러(102)로부터 클러치 온 지령이 출력되면, 타이머를 스타트한다. 그 후, 타이머가 미리 정한 소정 시간(t1)을 계시하면, 제어부(35)는, 각 스위치(36, 37)에 각각 온 신호를 출력하는 동시에, 타이머를 리셋한다. 소정 시간(t1)은, 클러치 온 지령이 출력되고서 아마추어(4)가 로터(1)에 흡착 될 때까지 필요한 시간(예를 들면 0.5초 정도)으로 설정되어 있다. 이 소정 시간(t1)은, 클러치 온 지령 후에 릴레이 스위치(34)가 온하여 전자 코일(3)이 자속을 발생할 때까지 필요한 시간이나, 전자 흡인력에 의해 아마추어(4)가 소정량(Δg) 이동하는데 필요한 시간 등을 고려하여 설정된다. 제어 콘트롤러(102)로부터 클러치 오프 지령이 출력되면, 제어부(35)는 오프 신호를 출력한다.

이상의 제어 회로(30)와 제어부(35)는, 스테이터(2)와는 별체의 제어 콘트롤러(102)에 설치된다. 예를 들면, 제어 회로(30)와 제어부(35)는, 도 7에 나타내는 바와 같이 단일의 칩 부재(39)에 집적되고, 집적회로(IC칩)로서 구성되며, 제어 콘트롤러(102)의 기판에 실장된다. 덧붙여, 제어 회로(30)와 제어부(35)를 집적회로로서 구성하지 않고, 이것들을 포함하는 전자 유닛을, 스테이터(2)에 부착하도록 해도 괜찮다.

제1의 실시 형태에 관한 전자 클러치(100)의 특징적인 동작을 설명한다. 제어 콘트롤러(102)로부터 클러치 온 지령이 출력되기 전에는, 도 4에 나타내는 바와 같이 릴레이 스위치(34)가 오프 한다. 따라서, 배터리(101)로부터 전자 코일(3)에의 통전 회로가 차단되고, 전자 코일(3)은 비통전 상태가 되어 있다. 클러치 온 지령이 출력되면, 도 5에 나타내는 바와 같이, 릴레이 스위치(34)가 온 한다. 클러치 온 지령의 출력 직후는, 제어 회로(30)의 제1의 스위치(36) 및 제2의 스위치(37)는 닫은 채로 있다. 따라서, 제1의 전자 코일(31)과 제2의 전자 코일(32)은, 제1의 스위치(36) 및 제2의 스위치(37)을 통해 서로 병렬로 접속된다.

이것에 의해, 배터리(101)로부터의 전류는, 분기점(39a)에서 분류하고, 제1의 전자 코일(31) 및 제2의 전자 코일(32)을 각각 병렬로 흐른 후, 합류점(39b)에서 합류한다. 즉, 분기점(39a)에서 분류한 전류는, 코일선(31a), 제1의 전자 코일(31), 코일선(31b), 및 제2의 스위치(37)를 흐르는 한편, 제1의 스위치(36), 코일선(32a), 제2의 전자 코일(32), 및 코일선(32b)을 흐른다. 이 경우, 제어 회로(30)에 다이오드(38)를 설치하고 있으므로, 리드선(32a)으로부터 리드선(31b)에의 전류의 흐름은 저지된다.

이와 같이 클러치 온 지령의 직후에, 제1의 전자 코일(31)과 제2의 전자 코일(32)이 병렬로 접속되는 것으로, 각 코일(31,32) 전체의 합성 저항이 작아지고, 각 코일(31, 32)을 흐르는 전류가 증대한다. 이 때문에, 전자 코일(3)에서 발생하는 기자력이 커지고, 로터(1)와 아마추어(4)와의 사이의 전자 흡인력이 증대해, 전자 클러치(100)가 오프 상태로부터 온 상태가 될 때 전자 클러치(100)의 작동성을 높일 수 있다.

클러치 온 지령이 출력되고 나서 소정 시간(t1)이 경과하면, 제어부(35)는, 제1의 스위치(36) 및 제2의 스위치(37)에 각각 온 신호를 출력한다. 이것에 의해 도 6에 나타내는 바와 같이 스위치(36, 37)가 개방하고, 제1의 전자 코일(31)과 제2의 전자 코일(32)은 서로 직렬로 접속된다. 그 결과, 배터리(101)로부터의 전류가, 리드선(31a), 제1의 전자 코일(31), 리드선(31b), 다이오드(38), 리드선(32a), 제2의 전자 코일(32) 및 리드선(32b)을 차례차례 흐른다. 이 상태에서는, 회로 저항이 도 5의 병렬 접속의 경우보다 증대하기 때문에, 전자 코일(31, 32)을 흐르는 전류는 감소한다. 이것에 의해, 클러치 온 상태에 있어서의 소비 전력을 억제할 수 있어, 연비의 향상에 이바지한다.

덧붙여, 본 실시 형태에서는, 클러치 오프 상태로부터 온 상태로 이행할 때에 소정 시간(t1)만 전자 코일(3)을 병렬로 접속하므로, 그 사이의 소비 전력은 증대한다. 그러나, 소정 시간(t1)은, 아마추어(4)가 로터(1)에 흡착 될 때까지 필요한 시간으로, 매우 짧기 때문에, 연비의 악화는 문제가 되지 않는다. 클러치 온 상태에 있어서는, 전자 코일(3)을 직렬로 접속하므로, 병렬 접속의 경우보다 전자 코일(3)에 의한 기자력이 감소하지만, 이 상태에서는 이미 에어갭(AG)이 0이 되어 있으므로, 충분한 전달 토크(T)를 얻을 수 있다.

제1의 실시 형태에 의하면 이하와 같은 작용 효과를 나타낼 수 있다.

(1) 전자 코일(3)을 제1의 전자 코일(31)과 제2의 전자 코일(32)에 의해 구성하고, 제어 콘트롤러(102)가 클러치 온 지령을 출력하면, 전자 코일(3)의 통전을 개시하는 동시에, 제어부(35)로부터의 신호에 의해 소정의 타이밍으로 제어 회로(30)를 전환하도록 했다. 즉, 제어부(35)에 클러치 온 지령이 출력되었을 때, 제1의 전자 코일(31)과 제2의 전자 코일(32)을 병렬로 접속하고, 소정 시간(t1)의 경과 후에, 제1의 전자 코일(31)과 제2의 전자 코일(32)을 직렬로 접속하도록 했다. 이것에 의해 클러치 온 지령의 직후는, 전자 코일(3)의 합성 저항이 작기 때문에, 전자 코일(3)에서 발생하는 기자력이 커진다. 이 때문에, 로터(1)와 아마추어(4)와의 사이의 전자 흡인력이 증대하고, 전자 클러치(100)가 오프 상태로부터 온 상태가 될 때 전자 클러치(100)의 작동성을 높일 수 있다.

아마추어(4)가 로터(1)에 흡착된 다음(클러치 온 상태)은, 에어갭량(Δg)이 0이기 때문에, 로터(1)로부터 아마추어(4)에 토크를 전달하기 위해 큰 전자 흡인력은 필요없다. 본 실시 형태에서는, 전자 코일(100)에 통전을 개시하고 나서 아마추어(4)가 로터(1)에 흡착될 때까지 필요한 시간을 미리 소정 시간(t1)으로서 설정하고, 소정 시간(t1)의 경과 후에, 제1의 전자 코일(31)과 제2의 전자 코일(32)을 직렬로 접속하도록 했다. 이것에 의해, 전자 코일(3)에 필요 이상에 큰 전류를 흘릴 일이 없어, 전자 클러치(100)의 양호한 작동성을 확보하면서, 전자 코일(3)의 소비 전력을 억제할 수 있다.

(2) 제어 회로(30)에 제1의 스위치(36)와 제2의 스위치(37)를 설치하고, 클러치 온 지령이 출력되고 나서 소정 시간(t1) 후에, 제어부(35)로부터의 신호에 의해 각 스위치(36, 37)를 전환하여, 제어 회로(30)를 병렬 회로로부터 직렬 회로로 전환하도록 했다. 이러한 제어 회로(30) 및 제어부(35)는, 예를 들면 IC칩(39)(도 7)으로서 구성할 수 있고, 제어 콘트롤러(102)에 용이하게 구성할 수 있다.

(3) 제어 회로(30)에, 제1의 스위치(36) 및 제2의 스위치(37)와 함께 다이오드(38)를 설치하므로, 병렬 회로와 직렬 회로의 전환이 용이하다.

(4) 에어갭량(Δg)이 0인 클러치 온 상태에 있어서의 로터(1)와 아마추어(4)와의 사이의 필요한 전달 토크를 Ta로 한다. 본 실시 형태에서는, 전자 클러치(100)의 자극수를 6극으로 했으므로, 필요 전달 토크(Ta)를 얻기 위한 기자력을, 예를 들면 자극수가 4극의 전자 클러치보다 저감 할 수 있어, 그 만큼, 소비 전력을 억제할 수 있다. 또한, 6극의 경우에는 4극의 경우보다, 필요 전달 토크(Ta)를 얻기 위해 필요한 자기 회로를 통과하는 자속량이 적어서 좋다. 이 때문에, 자기 회로를 구성하는 자성체(철 부분)의 두꺼운 부분을 얇게 할 수 있어, 전자 클러치(100)의 경량화가 가능하다.

(5) 원통 형상의 제1의 전자 코일(31) 및 제2의 전자 코일(32)에 의해 전자 코일(3)을 구성하는 동시에, 제1의 전자 코일(31)과 동축상인 한편 제1의 전자 코일(31)의 지름 방향 외측으로 제2의 전자 코일(32)를 배치하도록 했다. 따라서, 각 전자 코일(31, 32)의 후단면을, 하우징(22)의 후단부의 관통 구멍(22a)에 접해 배치할 수 있고, 각 전자 코일(31, 32)의 코일선(3a)의 양단부를 하우징(22)의 외부로 용이하게 꺼낼 수 있다.

덧붙여, 이상에서는, 전자 코일(3)을 2개의 전자 코일(31, 32)로 분할했지만, 3이상으로 분할하고, 이것들을 병렬 및 직렬로 접속하도록 해도 괜찮다. 또한, 전자 코일(31, 32)을 지름 방향에 인접해 배치하는 것이 아니라, 축방향으로 인접해 배치하도록 해도 괜찮다.

도 8은, 3개의 전자 코일(31~33)을 축방향으로 인접해 배치한 예이다. 도 8에 나타내는 바와 같이 전자 코일(3)을 3개로 분할했을 경우에는, 2로 분할했을 경우보다, 전자 코일(3)을 병렬 접속했을 때의 합성 저항이 작아진다. 그 결과, 클러치 온 지령이 출력되었을 때의 전자 흡인력이 보다 증대해, 전자 클러치(100)의 작동성을 보다 높일 수 있다. 또한, 도 8에 나타내는 바와 같이 전자 코일(31~33)을 축방향으로 병설했을 경우에는, 각 전자 코일(31~33)을 서로 동일 사이즈로 구성할 수 있고, 각 전자 코일(31~33)에 서로 동일한 전류를 흘릴 수 있다.

- 제2의 실시 형태 -

도 9 ~ 도 13을 참조하여 본 발명에 의한 전자 클러치의 제2의 실시 형태에 대해 설명한다. 제2의 실시 형태가 제1의 실시 형태와 다른 것은, 전자 코일(3)에의 통전 회로를 전환하는 스위치부의 구성이다. 즉, 제1의 실시 형태에서는, 스테이터(2)로부터 독립한 IC칩(39)에 스위치(36, 37)를 설치하고, 제어부(35)로부터의 신호에 의해 스위치(36, 37)를 전환하도록 했다. 이것에 대해, 제2의 실시 형태에서는, 스테이터(2)에 일체로 스위치부를 설치하고, 전자 코일(3)의 전자 흡인력에 의해 스위치를 자동적으로 전환한다. 또한, 스위치부 이외의 구성은 제1의 실시의 형태와 동일하고, 이하에서는, 제1의 실시 형태와의 차이점을 주로 설명한다.

도 9는, 제2의 실시 형태에 관한 전자 클러치(100)의 요부 구성을 나타내는 스테이터(2)의 사시도(경사 후방에서 본 도면)이다. 덧붙여, 이하에서는, 편의상, 도시한 바와 같이 수평면내에서 전후 방향으로 직교하는 방향을 좌우 방향으로 정의하고, 전후 방향 및 좌우 방향으로 직교하는 방향을 상하 방향으로 정의한다. 하우징(22)의 후단면에는, 하우징(22)의 관통 구멍(22a)의 위치에 대응하여 0°의 위상에 스위치부(70)가 설치되어 있다. 스위치부(70)는, 직육면체 형상의 커버(7)로 덮이고, 커버(7)의 상면으로부터 좌우 한쌍의 단자(71, 72)가 돌출하고 있다.

도 10은, 커버(7) 내 스위치부(70)의 구성을 나타내는 사시도이며, 도 11은, 도 10의 화살 표시 XI도(후방에서 본 도면), 도 12는, 도 10의 화살 표시 XII도(좌측에서 본 도면)이다. 도 10, 11에 나타내는 바와 같이, 단자(71, 72)는, 동판 등의 도전성 부재에 의해 구성되고, 좌우 방향으로 소정 거리를 두고 배치되어 있다. 단자(71, 72)는, 전후 방향으로 뻗은 평판부(711, 721)와, 평판부(711, 721)의 후단부에 고정되고, 평판부(711, 721)의 상하면을 넘어 상하 방향으로 뻗은 평판부(712, 722)를 각각 가진다. 평판부(711, 721)는, 동일한 수평면상에 배치되고, 평판부(712, 722)는, 동일한 연직면상에 배치되어 있다.

단자(71, 72)의 하방에는, 좌우 한쌍의 단자(73, 74)가 배치되어 있다. 단자(73, 74)는, 동판 등의 도전성 부재에 의해 구성되고, 좌우 방향으로 소정 거리를 두고 배치되어 있다. 단자(73, 74)는, 전후 방향으로 뻗은 평판부(731, 741)와, 평판부(731, 741)의 후단부에서 상방으로 뻗은 평판부(732, 742)와, 평판부(731)의 전단부 좌측면 및 평판부(741)의 전단부 우측면에서 하방으로 뻗은 평판부(733, 743)를 각각 가진다. 평판부(731, 741)는, 단자(71, 72)의 평판부(711, 721)의 하면으로부터 소정 거리를 두고 동일한 수평면상에 배치되어 있다. 평판부(732, 742)는, 단자(71, 72)의 평판부(712, 722)의 하단면으로부터 소정 거리를 두고, 평판부(712, 722)와 동일한 연직면상에 배치되어 있다.

단자(71, 72)의 평판부(711, 721)와 단자(73, 74)의 평판부(731, 741)와의 사이에는, 전후 방향으로 이동 가능하게 스풀(75)이 배치되어 있다. 또한, 평판부(711, 721)의 하면 및 평판부(731, 741)의 상면에는, 스풀(75)의 이동 방향을 규제하는 미도시의 가이드부가 설치되어 있다. 스풀(75)은, 전기절연성을 가지는 수지 등에 의해 구성되고, 전체가 직육면체 형상을 나타낸다. 스풀(75)의 전단면에는, 스풀(75)의 좌우측면을 넘어 좌우 방향으로 뻗은 흡착판(76)이 고정되어 있다. 흡착판(76)은, 철 등의 자성체에 의해 구성되어 있다.

스풀(75)의 후단면에는, 단자(71, 73)의 평판부(712, 732) 및 단자(72, 74)의 평판부(722, 742)에 각각 대향해 좌우 한쌍의 접점 부재(77, 78)가 고정되어 있다. 접점 부재(77, 78)는, 동 등의 도전성을 가지는 금속에 의해 구성되고, 좌우 방향으로 소정 거리를 두고 배치되어 있다. 단자(73)의 평판부(733)와 단자(74)의 평판부(743)와의 사이에는 다이오드(79)가 배치되고, 다이오드(79)의 좌우 양단으로부터 돌설한 한쌍의 리드선이 평판부(733, 743)에 각각 접속되어 있다. 다이오드(79)는, 평판부(743)측에서 평판부(733)측으로의 전기 흐름을 허용하고, 평판부(733)측에서 평판부(743)측으로의 전기 흐름을 금지한다.

도 12에 나타내는 바와 같이, 단자(71, 72)의 평판부(711, 721)의 전단부는, 하우징(22)의 관통 구멍(22a)에 수용되고, 이들 전단부에 제1의 전자 코일(31)의 일단부(플러스측)와 제2의 전자 코일(32)의 일단부(마이너스측)가 각각 접속되어 있다. 단자(73, 74)의 평판부(731, 741)의 전단부도 관통 구멍(22a)에 수용되고, 이들 전단부에 제2의 전자 코일(32)의 타단부(플러스측)와 제1의 전자 코일(31)의 타단부(마이너스측)가 각각 접속되어 있다.

흡착판(76)의 전단면에는, 용수철(80) 및 댐퍼 부재(81)의 일단부가 각각 고정되고 있다. 용수철(80) 및 댐퍼 부재(81)는, 관통 구멍(22a)에 수용되고, 그 외 단부는, 하우징(22) 내 스풀(21)의 후단면에 고정되어 있다. 용수철(80)은, 흡착판(76)을 통해 스풀(75)을 후방으로 힘을 더하고, 접점 부재(77, 78)의 후단면은, 단자(71, 73)의 평판부(712, 732)의 전단면 및 단자(72, 74)의 평판부(722, 742)의 전단면에 각각 맞닿아 있다.

도시는 생략하지만, 단자(71)의 평판부(712)의 상단부에는, 리드선을 통해 릴레이 스위치(34)가 접속되고, 단자(72)의 평판부(722)의 상단부는, 리드선을 통해 접지되어 있다. 즉, 단자(71)는, 도 4의 리드선(31a)에 상당하고, 단자(72)는 리드선(32b)에 상당한다. 한편, 단자(73, 74)의 평판부(732, 742)는, 접점부(77, 78)를 통해 각각 단자(71, 72)의 평판부(712, 722)에 맞닿아 있고, 단자(73, 74)는 각각 도 4의 리드선(32a, 31b)에 상당한다. 도 10에 있어서, 단자(71~74(평판부(712, 722, 732, 742))는 고정 접점, 접점 부재(77, 78)는 가동 접점이며, 단자(71, 73)와 접점 부재(77)는 스위치(70a)를, 단자(72, 74)와 접점 부재(78)는 스위치(70b)를 구성한다. 덧붙여, 스위치(70a)는, 도 4의 스위치(36)에 상당하고, 스위치(70b)는 스위치(37)에 상당한다.

제2의 실시 형태에 관한 전자 클러치(100)의 주요한 동작을 설명한다. 공조 유닛(102)(도 4)으로부터 클러치 온 지령이 출력되면, 릴레이 스위치(34)가 온하고, 배터리(101)로부터 단자(71)에 전류가 흐른다. 릴레이 스위치(34)의 온 직후는, 도 12에 나타내는 바와 같이 접점 부재(77)가 단자(71, 73)의 평판부(712, 732)에 맞닿고, 접점 부재(78)가 단자(72, 74)의 평판부(722, 742)에 맞닿아 있다. 이 때문에, 단자(71), 제1의 전자 코일(31), 단자(74), 접점 부재(78), 및 단자(72)를 경유하는 회로가 형성되는 동시에, 단자(71), 접점 부재(77), 단자(73), 제2의 전자 코일(32), 및 단자(72)를 경유하는 회로가 형성된다. 이것에 의해 배터리(101)로부터 제1의 전자 코일(31) 및 제2의 전자 코일(32)에 병렬로 전류가 흐르고, 전자 코일(3)에서 발생하는 기자력이 커진다. 그 결과, 로터(1)와 아마추어(4)와의 사이의 전자 흡인력이 증대하고, 전자 클러치(100)의 작동성을 향상할 수 있다.

릴레이 스위치(34)의 온에 의해 전자 코일(3)이 여자되면, 전자 코일(3)의 전자 흡인력에 의해 흡착판(76)이 흡인된다. 이것에 의해 도 13에 나타내는 바와 같이 스풀(75)이 용수철(80)의 부세력에 저항해 전방으로 이동하고, 좌우 한쌍의 접점 부재(77, 78)가 단자(71, 73)의 평판부(712, 732) 및 단자(72, 74)의 평판부(722, 742)로부터 이간한다. 그 결과, 배터리(101)로부터의 전류는, 단자(71), 제1의 전자 코일(31), 단자(74), 다이오드(79), 단자(73), 제2의 전자 코일(32) 및 단자(72)로 차례차례 흐른다. 즉, 제1의 전자 코일(31)과 제2의 전자 코일(32)에 직렬로 전류가 흐른다. 이것에 의해 전자 클러치(100)의 작동 후의 전자 코일(3)의 소비 전력을 억제할 수 있다.

이 경우, 댐퍼 부재(81)가 저항체로서 작용하고, 스풀(75)의 전방 이동이 억제된다. 이 때문에, 스풀(75)은 릴레이 스위치(34)의 온 직후로 이동하는 것이 아니라, 릴레이 스위치(34)의 온으로부터 소정 시간(t2) 늦게 전방으로 이동한다. 이것에 의해 전자 코일(31, 32)에 소정 시간(t2)만큼 병렬로 전류가 흐른다. 소정 시간(t2)은, 댐퍼 부재(81)의 사양(경도 등)을 조정하는 것으로 적절히 설정할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 클러치 온 지령이 출력되고 나서 아마추어(4)가 로터(1)에 흡착 될 때까지 필요한 시간이 소정 시간(t2)이 되도록 댐퍼 부재(81)를 설정하고 있다.

따라서, 전자 클러치(100)가 온 상태가 된 후에 통전 회로가 병렬에서 직렬로 전환된다. 이 때문에, 전자 코일(3)에 필요 이상에 큰 전류를 흘릴 일이 없어, 전자 클러치(100)의 양호한 작동성을 확보하면서, 전자 코일(3)의 소비 전력을 억제할 수 있다. 또한, 제2의 실시 형태에서는, 스위치부(70)를 커버(7)로 덮고 있으므로, 커버(7) 내로의 쓰레기 등의 혼입을 막을 수 있고, 안정된 스위치(70a, 70b)의 작동을 확보할 수 있다.

(변형예)

본 실시 형태의 변형예로서 이하와 같은 것을 생각할 수 있다. 상기 제1의 실시 형태에서는, 클러치 온 지령이 출력되고 나서 소정 시간(t1)의 경과 후에, 제어부(35)로부터의 신호에 의해 스위치(36, 37)를 작동하도록 했다. 또한, 상기 제2의 실시 형태에서는, 접점 부재(77, 78)의 이동 경로에 용수철(80)과 댐퍼 부재(81)를 사이에 끼우는 것으로, 클러치 온 지령이 출력되고 나서 소정 시간(t2)의 경과 후에, 전자 코일(3)이 발생하는 전자 흡인력에 의해 스위치(70a, 70b)를 작동하도록 했다. 그러나, 클러치 온 지령이 출력되고 나서 소정 시간의 경과 후에 스위치를 작동한다면, 스위치 및 스위치 작동부의 구성은 어떠한 것이라도 좋다.

예를 들면 스위치(36, 37) 및 제어부(35)를 IC칩(39)에 집적하는 것이 아니라, 릴레이, 저항 등을 가지는 다른 전자 회로에 의해서 구성해도 괜찮다. 접점 부재(77, 78)를 단자(71~74)로부터 이간시키는 것에 의해 스위치(70a, 70b)를 작동하도록 했지만, 이 반대로 접점 부재(77, 78)를 단자(71~74)에 맞닿게 하는 것으로 스위치(70a, 70b)를 작동하도록 해도 괜찮다.

상기 실시 형태에서는, 클러치 온 지령이 출력되었을 때, 전자 코일(31, 32)에 병렬로 전류가 흐르고, 그 소정 시간(t1, t2) 후에 전자 코일(31, 32)에 직렬로 전류가 흐르도록 했다. 그렇지만, 아마추어(4)가 로터(1)(마찰판(13))에 흡착되고 나서 통전 회로를 병렬 회로로부터 직렬 회로로 전환한다면, 회로 전환부의 구성은 상술한 것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 아마추어(4)가 로터(1)에 흡착되었는지 아닌지를 검출하는 검출부를 설치하고, 검출부에 의해 아마추어(4)의 흡착이 검출되면 스위치를 전환하도록 해도 괜찮다. 클러치 온 지령이 출력될 때까지는 스위치(36, 37, 70a, 70b)를 개방하고, 클러치 온 지령이 출력되고 나서 스위치(36, 37, 70a, 70b)를 폐쇄하여, 그 후, 다시 스위치(36, 37, 70a, 70b)를 개방하도록 해도 괜찮다. 즉, 전자 코일(3)을 통전하는 통전 회로의 구성은 상술한 것에 한정되지 않는다.

상기 실시 형태(도 1)에서는, 제1의 전자 코일(31)(제1의 코일)의 지름 방향 외측에 제2의 전자 코일(32)(제2의 코일)을 배치했다. 또한, 상기 실시 형태(도 8)에서는, 제1의 전자 코일(31)(제1의 코일)에 축방향에 인접하여 제2의 전자 코일(32)(제2의 코일)을 배치했지만, 복수의 전자 코일(3)의 배치는 이것에 한정되지 않는다. 상기 실시 형태에서는, 전자 클러치(100)의 자극수를 6극으로 했지만, 자극수는 6극보다 많게 또는 적어도 좋다. 예를 들면 전자 클러치(100)의 자극수가 4극이더라도, 상술한 것처럼 병렬 회로와 직렬 회로를 전환하도록 구성하는 것으로, 전자 클러치의 작동성을 높일 수 있다.

이상의 실시의 형태에서는, 전자 클러치(100)를 자동차용 공조 장치의 압축기에 적용했지만, 본 발명의 전자 클러치는, 다른 회전 기기에도 마찬자지로 적용할 수 있다. 따라서, 엔진으로부터의 동력에 의해 로터(1)를 구동하는 것이 아니라, 다른 회전 구동원(예를 들면 모터)에 의해 로터(1)를 구동하도록 해도 괜찮다. 또한, 전자 클러치(100)를 통해 회전력이 전달되는 종동측 기기는 압축기 이외이더라도 괜찮다.

이상의 설명은 어디까지나 일례이며, 본 발명의 특징을 해치지 않는한, 상술한 실시 형태 및 변형예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 상기 실시 형태 및 변형예의 구성 요소에는, 발명의 동일성을 유지하면서 치환 가능한 한편 치환 자명한 것이 포함된다. 즉, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 생각할 수 있는 다른 형태에 대해서도, 본 발명의 범위 내에 포함된다. 또한, 상기 실시 형태와 변형예의 1개 또는 복수를 임의에 조합하는 것도 가능하다.

1 로터
2 스테이터
3 전자 코일
4 아마추어
13 마찰판
30 제어 회로
31 제1의 전자 코일
32 제2의 전자 코일
35 제어부
70 스위치부
100 전자 클러치

Claims

마찰판을 가지고, 축선을 중심으로 회전하는 로터와,
클러치 온 지령 및 클러치 오프 지령에 의해 통전 및 통전이 정지되는 전자 코일을 가지는 스테이터와,
상기 전자 코일에의 통전에 의해서 발생한 전자 흡인력에 의해, 상기 마찰판에 흡착되는 아마추어를 구비한 전자 클러치로써,
상기 전자 코일은, 복수의 전자 코일을 포함하고,
상기 클러치 온 지령이 출력되었을 때, 상기 복수의 전자 코일에 병렬로 전류가 흐르고, 그 후, 상기 아마추어가 상기 마찰판에 흡착되면 상기 복수의 전자 코일에 직렬로 전류가 흐르도록, 상기 전자 코일에의 통전 회로를 병렬 회로로부터 직렬 회로로 전환하는 회로 전환부와,
상기 로터와 상기 아마추어와의 사이의 에어갭을 축방향으로 자속이 가로지르는 개소의 수인 자극수가 6극 이상이 되도록 형성된 자극부를 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 클러치.
청구항 1의 기재에 있어서,
상기 회로 전환부는,
상기 통전 회로를 상기 병렬 회로로부터 상기 직렬 회로로 전환하는 스위치와,
상기 클러치 온 지령이 출력되고 나서 소정 시간의 경과 후에 상기 스위치를 작동하는 스위치 작동부를 가지는 것을 특징으로 하는 전자 클러치.
청구항 2의 기재에 있어서,
상기 스위치 및 상기 스위치 작동부는, 전자 회로에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 클러치.
청구항 2의 기재에 있어서,
상기 스위치는, 상기 스테이터의 단부에 부착되고, 상기 전자 코일에 접속된 고정 접점과, 상기 전자 코일에의 통전에 의해서 발생한 전자 흡인력에 의해 상기 고정 접점에 맞닿거나 이간하는 가동 접점을 가지고,
상기 스위치 작동부는, 상기 전자 흡인력에 의한 상기 가동 접점의 이동을 억제하는 댐퍼 부재를 가지는 것을 특징으로 하는 전자 클러치.
청구항 2 내지 4의 어느 한 항의 기재에 있어서,
상기 회로 전환부는, 상기 스위치와 함께 상기 병렬 회로 또는 상기 직렬 회로를 구성하는 다이오드를 가지는 것을 특징으로 하는 전자 클러치.
삭제
청구항 1 내지 4의 어느 한 항의 기재에 있어서,
상기 복수의 전자 코일은,
상기 축선을 중심으로 한 원통 형상의 제1의 코일과,
상기 제1의 코일의 지름 방향 외측에 배치되고, 상기 축선을 중심으로 한 원통 형상의 제2의 코일을 가지는 것을 특징으로 하는 전자 클러치.
청구항 1 내지 4의 어느 한 항의 기재에 있어서,
상기 복수의 전자 코일은,
상기 축선을 중심으로 한 원통 형상의 제1의 코일과,
상기 제1의 코일에 상기 축선의 방향에 인접하여 배치되고, 상기 축선을 중심으로 한 원통 형상의 제2의 코일을 가지는 것을 특징으로 하는 전자 클러치.