KR20150051230A

KR20150051230A - 전자 클러치, 전자 클러치의 제어 장치 및 전자 클러치의 제어 방법

Info

Publication number: KR20150051230A
Application number: KR1020157008274A
Authority: KR
Inventors: 모토히코 우에다; 토오루 오오쿠마
Original assignee: 가부시키가이샤 덴소
Priority date: 2012-11-08
Filing date: 2013-09-25
Publication date: 2015-05-11
Also published as: CN104769305A; US20150300427A1; DE112013005336T5; JP2014095402A; WO2014073142A1

Abstract

반경이 다른 2조 이상의 비자성부(41, 42)가 설치되어 회전축(LO)에 부착된 전기자(4), 전기자(4)에 대향하는 마찰판(13)에 반경을 다르게 하여 비자성부(41, 42)에 겹치지 않는 3조 이상의 비자성부(131∼133)가 설치되고, 외력으로 회전축(LO)에 대하여 회전하는 로터(1), 통전에 의해 발생하는 자속을 마찰판(13)에 부여하여 전기자(4)를 로터(1)에 고착시키는 전자 코일(3)을 구비한 스테이터(2) 및 전자 코일의 제어 장치(30)를 구비하는 전자 클러치(100)이고, 제어 장치(30)에 전자 코일(3)로의 통전 개시 지령으로 전자 코일(3)의 기자력을 전자 클러치(100)의 통상 동작 시의 기자력보다도 높게 하고, 전기자(4)의 로터(1) 고착 시에 전자 코일(3)의 기자력을 전자 클러치(100)의 통상 동작 시의 기자력으로 되돌리는 기자력 변경 회로(10)를 설치했다.

Description

전자 클러치, 전자 클러치의 제어 장치 및 전자 클러치의 제어 방법{ELECTROMAGNETIC CLUTCH, ELECTROMAGNETIC CLUTCH CONTROL DEVICE, AND ELECTROMAGNETIC CLUTCH CONTROL METHOD}

관련 출원의 상호 참조

본 출원은 해당 개시 내용이 참조에 의하여 본 출원에 편입된, 2012년 11월 8일에 출원된 일본 특허 출원2012―246086을 토대로 하고 있다.

본 개시는 전자석을 이용하여 동력 전달의 단속을 실시하는 전자 클러치, 전자 클러치의 제어 장치 및 전자 클러치의 제어 방법에 관한 것이다.

전자 클러치는 차량용의 에어컨디셔너의 압축기의 구동 기구 등에 있어서, 동력 전달의 단속을 전자 코일을 이용하여 실시할 때에 사용된다. 압축기의 회전축의 선단부에는 전기자가 고정되어 있으며, 전기자에 인접하는 회전축에는 엔진 등에 의하여 구동되는 로터가 베어링을 통하여 부착되어 있어서 회전축에 대하여 회전할 수 있게 되어 있다. 로터에는 압축기측으로부터 링 형상으로 오목부가 형성되어 있으며, 이 오목부 내에는 전자 코일을 구비한 스테이터가 오목부 내벽과의 사이에 간극을 두고 삽입되어 있다. 전기자는 로터측으로 이동할 수 있고, 전자 코일이 통전되면, 로터와 전기자 간을 지나는 자속에 의해 전기자가 로터측에 흡인되어 로터에 고착된다. 로터의 전기자와의 접촉면에는 마찰판이 설치되어 있으며, 전기자가 로터에 고착되면, 로터의 회전이 전기자를 통하여 압축기의 회전축에 전달되어 압축기가 회전한다.

일반적으로, 전기자는 원주 방향으로 주회하는 슬릿에 의하여 내측 전기자와 외측 전기자로 분리되어 있으며, 내측 전기자와 외측 전기자는 슬릿을 원주 방향으로 복수로 분할하는 접속부(브리지)에 의하여 접속되어 있다. 한편, 전기자와 자기 결합하는 로터에는 전기자의 슬릿에 겹치지 않도록 원주 방향으로 2조의 슬릿이 설치되어 있으며, 2조의 슬릿에 의해 로터는 외측 로터, 중앙 로터 및 내측 로터로 분할되어 있다. 외측 로터와 중앙 로터 및 중앙 로터와 내측 로터는 각각 슬릿을 원주 방향으로 복수로 분할하는 접속부에 의하여 접속되어 있다. 이 구조의 전자 클러치에서는 로터와 전기자의 사이에 내측 로터와 내측 전기자의 제 1 대향면, 내측 전기자와 중앙 로터의 제 2 대향면, 중앙 로터와 외측 전기자의 제 3 대향면 및 외측 전기자와 외측 로터의 제 4 대향면의 4군데의 대향면이 있다.

따라서, 전자 코일이 통전되었을 때의 자속의 방향이 로터의 내측으로부터 외측의 방향이라고 하면, 자속은 슬릿에 의하여 차단되기 때문에 자속은 내측 로터로부터 제 1 대향면을 지나서 내측 전기자에 들어간다. 내측 전기자에 들어간 자속은 마찬가지로 슬릿에 의하여 차단되기 때문에 제 2 대향면을 지나서 중앙 로터에 들어간 후에 제 3 대향면을 지나서 외측 전기자에 들어가고, 제 4 대향면을 지나서 외측 로터로 되돌아 온다. 이와 같이, 자속이 내측 로터→내측 전기자→중앙 로터→외측 전기자→외측 로터의 경로(자로)로 로터와 전기자의 사이를 지그재그로 관통하기 때문에 로터와 전기자의 사이의 흡인력이 강력해진다.

또한, 전기자에 원주 방향으로 2조의 슬릿을 설치하고, 로터에는 전기자의 슬릿에 겹치지 않도록 원주 방향으로 3조의 슬릿을 설치하여 전기자와 로터의 사이의 대향면을 6군데로 한 전자 클러치도 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 전기자와 로터의 사이에 대향면이 6군데인 전자 클러치는 대향면이 4군데인 전자 클러치에 대하여 전자 코일 통전 시에 같은 전달 토크를 얻기 위해 약 2／3의 자속밖에 필요로 하지 않는 특징이 있어서, 전력 소비를 낮게 억제할 수 있다. 그리고 필요 자속량이 낮으면, 전자 코일의 자기 회로를 구성하는 철 부분의 두께도 얇게 할 수 있어서, 전자 클러치의 경량화도 가능하여 차량의 연비 성능이 향상된다.

또한, 로터와 전기자의 사이의 에어 갭에 있어서, 자로가 형성되는 대향면은 흡인면, 자극으로 불리거나, 대향면이 4군데인 전자 클러치가 더블 플럭스, 대향면이 6군데인 전자 클러치가 트리플 플럭스의 전자 클러치라 불리고 있다. 본 출원에서는 이후, 로터와 전기자의 사이의 에어 갭을 자속이 가로지르는 부분(대향면)을 대향 자로로 하여 설명한다.

특허 문헌 1: 일본국 특개2005―344876호 공보

상기와 같이, 로터와 전기자의 사이의 대향 자로를 6군데로 하는 편이 대향 자로가 4군데인 경우보다도 전자 클러치는 높은 전달 토크를 발생할 수 있다. 그러나 본원의 발명자의 검토에 따르면, 로터와 전기자의 사이의 대향 자로의 부분을 6군데 이상으로 증대시키면, 로터와 전기자의 사이의 에어 갭을 가로지는 자로가 길어진다. 이 때문에, 전자 코일로의 통전 개시 시의 전자 흡인력, 즉, 전자 클러치를 오프 상태에서 온 상태로 하기 위한 작동 흡인력이 작아서, 전자 클러치의 작동성(시동 특성)이 악화할 염려가 있었다.

본 개시는 상기 점을 감안하여, 전자 클러치의 소비 전력을 억제하면서 전자 클러치의 시동 특성을 향상시켜서 전자 클러치의 작동성을 양호하게 한 전자 클러치, 전자 클러치의 제어 장치 및 전자 클러치의 제어 방법을 제공하는 것이다.

본 개시의 제 1 예에 관련되는 전자 클러치에서는 회전축에 부착된 전기자와, 상기 전기자에 설치되어, 원주 방향으로 반경이 다른 적어도 2조의 비자성부와, 외력에 의해 상기 회전축에 대하여 회전하는 로터와, 상기 전기자에 대향하여 상기 로터에 구비된 마찰판과, 상기 마찰판에 설치되어, 원주 방향의 반경을 다르게 해서 상기 비자성부에 겹치지 않도록 한 적어도 3조의 비자성부와, 스테이터와, 상기 스테이터에 구비되어, 통전에 의해 발생하는 자속을 상기 마찰판에 부여하여 상기 전기자를 전자 흡인해서 상기 로터에 고착시키는 전자 코일과, 상기 전자 코일로의 통전을 제어하는 제어 장치와, 상기 제어 장치에 구비되어, 상기 전자 코일로의 통전 개시 지령이 나왔을 때에 상기 전자 코일의 기자력을 높이는 것과 함께, 상기 전기자가 전자 흡인되어 상기 로터에 고착했을 때에 상기 전자 코일의 기자력을 통상 동작 시의 기자력으로 되돌리는 기자력 변경부를 구비한다.

본 개시의 제 2 예에 관련되는 전자 클러치의 제어 장치는 회전축에 부착된 전기자와, 해당 전기자에 설치되어, 원주 방향으로 반경이 다른 적어도 2조의 비자성부와, 외력에 의해 상기 회전축에 대하여 회전하는 로터와, 해당 전기자에 대향하여 상기 로터에 구비된 마찰판과, 해당 마찰판에 설치되어, 원주 방향의 반경을 다르게 해서 상기 비자성부에 겹치지 않도록 한 적어도 3조의 비자성부와, 스테이터와, 해당 스테이터에 구비되어, 통전에 의해 발생하는 자속을 상기 마찰판에 부여하여 상기 전기자를 전자 흡인해서 상기 로터에 고착시키는 전자 코일을 구비하는 전자 클러치의 제어 장치로서, 상기 전자 코일로의 통전 개시 지령이 나왔을 때에 상기 전자 코일의 기자력을 높이는 것과 함께, 상기 전기자가 전자 흡인되어 상기 로터에 고착했을 때에 상기 전자 코일의 기자력을 통상 동작 시의 기자력으로 되돌리는 기자력 변경부를 구비한다.

본 개시의 제 3 예에 관련되는 전자 클러치의 제어 방법에서는 회전축에 부착된 전기자와, 상기 전기자에 구비되어, 원주 방향으로 반경이 다른 적어도 2조의 비자성부와, 외력에 의해 상기 회전축에 대하여 회전하는 로터와, 해당 전기자에 대향하여 상기 로터에 구비된 마찰판과, 해당 마찰판에 설치되어, 원주 방향의 반경을 다르게 해서 상기 비자성부에 겹치지 않도록 한 적어도 3조의 비자성부와, 스테이터와, 해당 스테이터에 구비되어, 통전에 의해 발생하는 자속을 상기 마찰판에 부여하여 상기 전기자를 전자 흡인해서 상기 로터에 고착시키는 전자 코일과, 상기 전자 코일의 통전 제어를 실시하는 제어 장치를 구비하는 전자 클러치의 제어 방법으로서, 상기 전자 코일로의 통전 개시 지령이 나왔을 때에 상기 제어 장치에 상기 전자 코일의 기자력을 높이는 동작을 실시하게 하고, 상기 전기자가 전자 흡인되어 상기 로터에 고착했을 때에 상기 제어 장치에 상기 전자 코일의 기자력을 통상 동작 시의 기자력으로 되돌리는 동작을 실시하게 한다.

이에 따라, 전자 클러치의 전자 코일로의 통전 개시 지령이 나왔을 때에 전자 코일에 통상보다도 큰 기자력이 주어진다. 따라서, 로터와 전기자의 사이에 큰 전자 흡인력이 발생하고, 전자 클러치가 오프 상태에서 온 상태로 될 때의 전자 클러치의 작동성을 높일 수 있다. 그 후, 전기자가 마찰판에 흡착되면, 전자 코일의 기자력이 통상 상태의 기자력으로 되돌려지기 때문에 전자 코일의 소비 전력을 억제할 수 있다.

도 1a는 본 개시의 전자 클러치가 자동차용 에어컨디셔너(카 에어컨)의 압축기(컴프레서)에 설치된 경우, 카 에어컨 시스템의 구성의 일실시예를 나타내는 구성도이다.
도 1b는 도 1a에 나타낸 제어 장치가 에어컨 컴퓨터(ECU)에 편입된 변형 실시예를 나타내는 부분 구성도이다.
도 2a는 도 1a에 나타낸 카 에어컨 시스템의 압축기에 부착된 본 개시의 제 1 실시 형태의 전자 클러치의 단면 구성을 포함하는 전자 클러치의 일실시예의 구성도이다.
도 2b는 도 2a에서 설명한 실시예의 변형 실시예의 구성을 나타내는 것이고, DC―DC컨버터 대신에 PWM제어 회로가 사용된 실시예를 나타내는 부분 구성도이다.
도 3은 3조의 슬릿이 설치된 로터와, 2조의 슬릿이 설치된 전기자의, 슬릿 배치와 접속부 위치를 비교하여 나타내는 로터와 전기자의 정면도와 단면도이다.
도 4(a)는 전기자에 단일한 링 형상 비자성부가 있고, 로터의 마찰판에 2조의 링 형상 비자성부가 있는 전자 클러치의, 마찰면 공극(대향 자로 간의 공극)이 0㎜인 경우(온 시)의 전기자와 로터의 상태를 나타내는 개략 단면도, (b)는 (a)에 나타낸 전자 클러치의, 대향 자로 간의 공극이 0. 5㎜인 경우(오프 시)의 전기자와 로터의 상태를 나타내는 개략 단면도, (c)는 전기자에 2조의 링 형상 비자성부가 있고, 로터의 마찰판에 3조의 링 형상 비자성부가 있는 전자 클러치의, 대향 자로 간의 공극이 0㎜인 경우(온 시)의 전기자와 로터의 상태를 나타내는 개략 단면도, (d)는 (a)에 나타낸 전자 클러치의, 대향 자로 간의 공극이 0. 5㎜인 경우(오프 시)의 전기자와 로터의 상태를 나타내는 개략 단면도이다.
도 5는 도 4(a)에서 (d)에 나타낸 전자 클러치에 있어서의 대향 자로의 수와 온 시 및 오프→온 시의 전자 코일의 기자력에 대한 흡인력의 크기를 비교하여 나타내는 테이블이다.
도 6a는 도 2a에 나타낸 DC―DC컨버터의 동작의 일례를 설명하는 파형도이다.
도 6b는 도 2b에 나타낸 PWM제어 회로의 동작의 일례를 설명하는 파형도이다.
도 7a는 전자 클러치의 전기자와 로터에 설치하는 비자성부가 링 형상 슬릿으로 구성되는 경우, 로터측의 구조를 나타내는 부분 사시도이다.
도 7b는 전자 클러치의 전기자와 로터에 설치하는 비자성부가 비자성체의 링 형상 부재로 구성되는 경우, 로터측의 구조를 나타내는 부분 사시도이다.
도 8은 전자 클러치의 전기자와 로터 간의 대향 자로의 수가 6이고, 전기자와 로터에 설치하는 비자성부가 슬릿으로 형성되는 경우와 비자성 링으로 구성되는 경우에 있어서의, 온 시 및 오프→온 시의 전자 코일의 기자력에 대한 흡인력의 크기를 비교하여 나타내는 테이블이다.
도 9a는 도 1a에 나타낸 카 에어컨 시스템의 압축기에 부착된 본 개시의 제 2 실시 형태의 전자 클러치의 단면 구성을 포함하는 전자 클러치의 일실시예의 구성도이다.
도 9b는 도 9a에서 설명한 실시예의 변형 실시예의 구성을 나타내는 것이고, DC―DC컨버터 대신에 PWM제어 회로가 사용된 실시예를 나타내는 부분 구성도이다.
도 10은 4조의 슬릿이 설치된 로터와, 3조의 슬릿이 설치된 전기자의, 슬릿 배치와 접속부 위치를 비교하여 나타내는 로터와 전기자의 정면도와 단면도이다.

이하, 도면을 이용하여 본 개시의 전자 클러치의 실시 형태를 구체적인 실시예에 기초해서 설명한다. 여기에서는 일례로서, 본 개시의 전자 클러치가 자동차의 보조 기기(auxiliary machine)에 부착된 실시예를 설명한다. 각 실시 형태에 있어서 선행하는 형태에서 설명한 사항에 대응하는 부분에는 동일한 참조 부호를 붙여서 중복하는 설명을 생략하는 경우가 있다. 각 실시예에 있어서 구성의 일부만을 설명하고 있는 경우에는, 구성의 다른 부분에 대해서는 선행하여 설명한 다른 형태를 적용할 수 있다. 각 실시예에서 구체적으로 조합이 가능한 것을 명시하고 있는 부분끼리의 조합뿐만 아니라, 특별히 조합에 지장이 발생하지 않으면, 명시하고 있지 않아도 실시예끼리를 부분적으로 조합하는 것도 가능하다.

도 1a는 본 개시의 전자 클러치(100)가 자동차용 에어컨디셔너(카 에어컨)(70)의 압축기(컴프레서)(71)에 설치된 경우, 카 에어컨 시스템(80)의 구성의 일실시예를 나타내는 것이다. 카 에어컨(70)은 차실내의 공기를 냉각, 제습하여 쾌적하게 유지하는 것이고, 압축기(71), 응축기(72), 저장고(73), 팽창 밸브(74), 증발기(75) 및 이들을 접속하는 냉매 통로(76)를 구비하고 있다. 냉매 통로(76)에 봉입된 냉매는 압축기(71)에서 압축되어 고온ㆍ고압의 기체가 되고, 응축기(72)에서 식혀져서 액화된 후에 저장고(73)에 일시 저장된다. 저장고(73)로부터 나온 냉매는 팽창 밸브(74)에서 저압ㆍ저온의 안개 형상으로 되고, 증발기(75)에서 기화되어 주위로부터 열을 빼앗아서 완전한 기체의 냉매가 되어 압축기(71)로 되돌아간다. 카 에어컨(70)에서는 차실내의 공기 또는 외기를 증발기(75)를 통과시킴으로써 냉각하고, 별도로 설치된 히터 코어를 통하여 온도 조절해서 차실내로 불어냄으로써 차실내의 온도를 조절하고 있다.

압축기(71)는 엔진(60)에 의해 구동되는 것이고, 엔진(60)의 회전축(67)에 부착된 풀리(61)와 압축기(71)의 회전축(7)에 부착된 풀리(14)의 사이에 가설된 벨트(62)에 의하여 구동된다. 전자 클러치(100)는 풀리(14)의 회전을 압축기(71)의 회전축(7)에 전달하거나 차단하는 것이다. 전자 클러치(100)는 전자 코일(3)에 통전이 있는 온 시에 엔진(60)의 구동력을 압축기(71)에 전달하고, 전자 코일(3)에 통전이 없는 오프 시에 엔진(60)의 구동력을 차단한다.

전자 코일(3)은 제어 장치(30) 및 릴레이(39)를 통하여 차량 탑재의 배터리(38)에 접속되어 있으며, 릴레이(39)가 온하고, 제어 장치(30)에 의하여 전류값(전자 코일의 기자력)이 결정되면, 배터리(38)로부터의 전류가 전자 코일(3)에 흐른다. 제어 장치(30)에는 기자력 변경 회로(기자력 변경부)(10)가 설치되어 있으며, 전자 코일(3)에 부여하는 기자력은 이 기자력 변경 회로(10)에 의하여 변경하는 것이 가능하다. 릴레이(39)의 온ㆍ오프 및 기자력 변경 회로(10)에 의한 기자력의 변경은 릴레이(39) 및 제어 장치(30)에 파선으로 나타내는 지령을 내는 에어컨 컴퓨터(ECU)(40)에 의하여 실시할 수 있다. 기자력 변경 회로(10)를 ECU(40)와 별도로 설치해 두면, 차량측 ECU에 변경을 가하지 않아도 좋다. 또한, 도 1b에 나타내는 변형 실시예와 같이, 제어 장치(30)는 ECU(40)에 내장시키는 것도 가능하다. ＋B는 도 1a에 나타낸 배터리(38)의 ＋단자(배터리 전원)를 나타낸다.

도 2a는 도 1a에 나타낸 카 에어컨 시스템(80)의 압축기(71)에 부착된 본 개시의 제 1 실시 형태의 전자 클러치(100)의 단면 구성을 포함하는 전자 클러치(100)의 일실시예의 구성을 나타내는 것이다. 대부분이 철 등의 자성체로 구성되는 로터(1)는 압축기(71)의 하우징(77)에 베어링(6)을 통하여 회전 가능하게 고정되어 있다. 79B는 베어링(6)을 압축기(71)의 하우징(77)에 고정하는 고정 링이다. 한편, 압축기(71)의 회전축(7)의 선단부에는 이너 허브(5)가 볼트(15)에 의하여 고정되어 있다. 이너 허브(5)의 외주부에는 댐퍼 고무(16)를 통하여 아우터 허브(17)가 부착되어 있다. 그리고 아우터 허브(17)의 로터(1)측의 면에는 부착 부재(19)에 의하여 대부분이 자성체로 구성되는 전기자(4)가 고정되어 있다. 이너 허브(5), 댐퍼 고무(16), 아우터 허브(17) 및 전기자(4)는 회전축(7)과 함께 회전한다. 이때, 전기자(4)는 이너 허브(5)에 대하여 댐퍼 고무(16)의 작용에 의해 탄성적으로 유지되어 있으며, 로터(1)측으로 이동하는 것이 가능하다.

로터(1)는 전기자(4)측의 단판이 마찰판(8)으로 되어 있으며, 마찰판(8)의 표면의 마찰면이 전기자(4)와 연결, 차단을 실시한다. 그리고 로터(1)의 외주부가 도 1a에 나타낸 풀리(14)로 되어 있으며, 풀리(14)에 설치된 복수의 V홈에 도시하지 않는 벨트의 V돌기가 걸어맞추어진다. 한편, 로터(1)에는 압축기(71)의 하우징(77)측에 개구하는 링 형상의 오목부(18)가 형성되어 있으며, 로터(1)는 단면이 コ자 형상으로 되어 있다. 이 오목부(18) 내에는 압축기(71)의 하우징(77)에 고정된 스테이터(2)가 삽입되어 있다. 로터(1)의 오목부(18)의 내벽면과 스테이터(2)의 사이에는 간극이 있으며, 로터(1)는 스테이터(2)에 접촉하지 않고 회전축(7)의 주위를 회전할 수 있다.

스테이터(2)는 링 형상의 스풀(21) 내에 감아 돌려진 전자 코일(3), 스풀(21)의 주위에 설치된 요크부(22) 및 요크부(22)가 고착된 부착판(78)을 구비하고 있다. 부착판(78)은 고정 링(79A)에 의하여 압축기(71)의 하우징(77)에 고정되어 있다. 스풀(21)은 전기 절연성을 갖는 수지를 구성재로 하여 수지 성형에 의해 형성된다. 스테이터(2)의 요크부(22)에는 관통 구멍(22a)이 있고, 이 관통 구멍(22a)을 통하여 전자 코일(3)의 양단부가 리드선(31)에 의해서 외부로 인출되어 있다. 리드선(31)의 일단은 차량측에 전기적으로 접지되어 있으며, 또, 리드선(31)의 타단은 제어 장치(30)와 릴레이(39)를 통하여 배터리 전원＋B에 접속되어 있다. 이 실시예에서는 제어 장치(30)의 내부에 배터리 전원＋B의 전압을 승압하는 DC―DC컨버터(전압 변경부)(11)가 기자력 변경 회로(10)로서 내장되어 있다. 또한, 전자 코일(3)에 부여하는 기자력 변경 회로(10)로서는, DC―DC컨버터(11) 대신에 도 2b에 나타내는 PWM제어 회로(듀티비 변경부)(12)를 이용하는 것도 가능하다.

또한, 본 개시의 로터(1)의 전기자(4)측에 있는 마찰판(8)에는 자기 차단부인 비자성부로서 링 형상의 슬릿이 반경을 다르게 하여 3조 이상 설치된다. 이 슬릿은 스테이터(2)에 내장되는 전자 코일(3)이 발생하는 자속을 전기자(4)측에 쇄교시킨다. 이 실시예의 마찰판(8)에는 베어링(6)측으로부터 차례로 반경이 다른 3조의 링 형상의 슬릿(81, 82, 83)이 설치되어 있다. 이 슬릿(81, 82, 83)에 의해 마찰판(8)은 회전축(7)측으로부터 제 1 로터부(8A), 제 2 로터부(8B), 제 3 로터부(8C) 및 제 4 로터부(8D)로 분할되어 있다. 슬릿(81, 82, 83)을 공극인 상태로 할 때는 제 1 로터부(8A)와 제 2 로터부(8B), 제 2 로터부(8B)와 제 3 로터부(8C) 및 제 3 로터부(8C) 및 제 3 로터부(8C)와 제 4 로터부(8D)를 접속하기 위해, 각 슬릿(81, 82, 83)에는 접속부가 설치된다. 이 접속부에 대해서는 후술한다. 또, 슬릿(81, 82, 83)의 공극에 예를 들면, 동이나 스테인레스와 같은 비자성체를 충전하여 비자성 링을 형성하는 경우에는 접속부는 불필요하다.

마찬가지로, 마찰판(8)에 대향하는 원환상의 판 형상 부재인 전기자(4)에도 자속을 마찰판(8)측에 쇄교시키기 위해, 자기 차단부인 비자성부로서 링 형상의 슬릿이 2조 이상 설치된다. 전기자(4)에 설치된 슬릿의 반경은 마찰판(8)에 있는 슬릿의 반경과 달라 있다. 이 실시예의 전기자(4)에는 회전축(7)측으로부터 차례로 반경이 다른 2조의 링 형상의 슬릿(41, 42)이 설치되어 있다. 이 슬릿(41, 42)에 의해 전기자(4)는 회전축(7)측으로부터 제 1 링부(4A), 제 2 링부(4B) 및 제 3 링부(4C)로 분할되어 있다. 슬릿(41, 42)을 공극인 상태로 할 때는 제 1 링부(4A)와 제 2 링부(4B) 및 제 2 링부(4B)와 제 3 링부(4C)를 접속하기 위해, 각 슬릿(41, 42)에는 접속부가 설치된다. 이 접속부에 대해서는 후술한다. 또, 슬릿(41, 42)의 공극에 예를 들면, 동이나 스테인레스와 같은 비자성체를 충전하여 비자성 링을 형성하는 경우에는 접속부는 불필요하다.

도 3은 본 개시에서 사용하는 3조의 슬릿(81, 82, 83)이 설치된 로터(1)와, 2조의 슬릿(41, 42)이 설치된 전기자(4)의 개략 구성을 나타내는 것이고, 슬릿(41, 42), 슬릿(81, 82, 83)과 접속부의 관계를 설명하는 것이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 로터(1)에 3조의 슬릿(81, 82, 83)을 설치한 경우에는, 각 슬릿(81, 82, 83)에 각각 3군데씩의 접속부(85, 86, 87)가 설치된다. 이 실시예에서는 접속부(85, 86, 87)는 로터(1)의 중심에 대하여 120도마다 설치되어 있다. 그러나 접속부(85, 86, 87)의 개수 및 위치는 이 실시예에 한정되는 것은 아니다. 그리고 이 슬릿(81, 82, 83)에 의해 마찰판(8)이 내측으로부터 제 1 로터부(8A), 제 2 로터부(8B), 제 3 로터부(8C) 및 제 4 로터부(8D)로 분할되어 있다.

로터(1)에 3조의 슬릿(81, 82, 83)이 설치된 경우에는, 대향하는 전기자(4)에는 제 2 로터부(8B)와 제 3 로터부(8C)에 대향하는 부분에 각각 슬릿(41, 42)이 설치된다. 따라서, 슬릿(41, 42)의 반경은 슬릿(81, 82, 83)의 반경과는 다른 값이다. 전기자(4)에 2조의 슬릿(41, 42)을 설치한 경우에는, 각 슬릿(41, 42)에 각각 3군데씩의 접속부(44, 45)가 설치된다. 이 실시예에서는 접속부(44, 45)는 전기자(4)의 중심에 대하여 120도마다 설치되어 있다. 접속부(44, 45)의 개수 및 위치는 이 실시예에 한정되는 것은 아니다. 그리고 이 슬릿(41, 42)에 의해 전기자(4)가 내측으로부터 제 1 링부(4A), 제 2 링부(4B) 및 제 3 링부(4C)로 분할되어 있다.

이상과 같이 구성된 로터(1)와 전기자(4)에서는 제 1 링부(4A)가 제 1 로터부(8A)와 제 2 로터부(8B)에 대향하고, 제 2 링부(4B)가 제 2 로터부(8B)와 제 3 로터부(8C)에 대향하고, 제 3 링부(4C)가 제 3 로터부(8C)와 제 4 로터부(8D)에 대향한다. 이와 같이, 로터(1)의 마찰판(8)과 전기자(4)의 사이에는 자속이 지날 수 있는 대향면의 세트, 즉, 대향 자로가 6군데에 있다. 이 구성에서는 제 1 로터부(8A)로부터 나온 자속은 도 3의 파선으로 나타내는 바와 같이, 제 1 링부(4A)→제 2 로터부(8B)→제 2 링부(4B)→제 3 로터부(8C)→제 3 링부(4C)→제 4 로터부(8D)의 경로로 6군데의 대향 자로를 쇄교한다. 그리고 로터(1)와 전기자(4)의 사이에 대향 자로가 6군데 있으면, 4군데밖에 없는 경우에 비교하여 로터(1)와 전기자(4)의 사이에 강한 흡인력이 발생한다. 환언하면, 같은 흡인력으로 한 경우에, 대향 자로가 6군데 있으면, 4군데밖에 없는 경우에 비교하여 전자 코일에 부여하는 기자력을 작게 할 수 있다. 이것을 도 4, 도 5를 이용하여 설명한다.

도 4(a)는 전기자(4)에 단일한 링 형상 비자성부(41)가 있고, 로터(1)의 마찰판(8)에 2조의 링 형상 비자성부(81, 82)가 있는 전자 클러치의, 마찰면 공극(대향 자로 간의 공극)이 0㎜인 경우(온 시)의 전기자와 로터의 상태를 나타내는 개략 단면도이다. 도 4(b)는 도 4(a)에 나타낸 전자 클러치의, 대향 자로 간의 공극이 0. 5㎜인 경우(오프 시)의 전기자(4)와 로터(1)의 상태를 나타내는 개략 단면도이다. 도 4(c)는 전기자(4)에 2조의 링 형상 비자성부(41, 42)가 있고, 로터(1)의 마찰판(8)에 3조의 링 형상 비자성부(81, 82, 83)가 있는 전자 클러치의, 대향 자로 간의 공극이 0㎜인 경우(온 시)의 전기자(4)와 로터(1)의 상태를 나타내는 개략 단면도이다. 도 4(d)는 도 4(a)에 나타낸 전자 클러치의, 대향 자로 간의 공극이 0. 5㎜인 경우(오프 시)의 전기자(4)와 로터(1)의 상태를 나타내는 개략 단면도이다. 도 4(a)에서 도 4(d)에 기재된 부호가 나타내는 부재는 도 2에서 설명한 부호가 나타내는 부재에 대응해 있다.

도 5는 도 4(a)에서 도 4(d)에 나타낸 전자 클러치에 있어서의 대향 자로의 수와 온 시 및 오프→온 시의 전자 코일의 기자력에 대한 흡인력의 크기를 비교하여 나타내는 테이블이다. 기자력은 필요한 흡인력을 얻기 위한 전류이다. 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 대향 자로의 수가 4인 경우, 온 시의 흡인력 4000N을 얻기 위한 기자력은 680AT이고, 오프→온 시의 흡인력 200N을 얻기 위한 기자력은 680AT이다. 이에 대하여, 대향 자로의 수가 6인 경우, 온 시의 흡인력 4000N을 얻기 위한 기자력은 410AT로 좋다. 따라서, 전자 클러치를 온 상태로 유지할 때의 기자력은 대향 자로의 수가 6인 편이 적게 완료된다.

다음으로, 전자 클러치를 오프 상태에서 온 상태로 할 때의 흡인력과 기자력에 대해서는, 대향 자로의 수가 6인 경우, 오프→온 시의 흡인력 200N을 얻기 위한 기자력은 810AT이고, 온 시의 기자력 410AT에서 오프→온하면 흡인력은 50N밖에 얻어지지 않는다. 이에 대하여, 대향 자로의 수가 4인 경우, 온 시의 기자력 680AT에서 오프→온하면 200N의 흡인력이 얻어진다. 따라서, 대향 자로의 수가 6인 경우에는, 오프→온 시의 흡인력이 대향 자로의 수가 4인 경우에 비하여 약한 것을 알 수 있다. 이 때문에, 대향 자로의 수가 6인 전자 클러치의 경우에는, 온 시의 기자력으로 전자 코일을 구동했을 때에 전자 클러치를 오프 상태에서 온 상태로 하기 위한 작동 흡인력이 작아서, 전자 클러치의 작동성(시동 특성)이 악화할 가능성이 있다.

그래서 본 개시에서는 도 2a에 나타낸 DC―DC컨버터(11)에 의해 전자 클러치가 온되었을 때에 전자 코일의 기자력을 전자 코일에 부여하는 전압을 증대시킴으로써 증대시킨다. 도 6a는 도 2a에 나타낸 DC―DC컨버터(11)의 동작의 일실시예를 설명하는 파형도이다. 이 실시예에서는 전자 클러치가 오프 상태인 시각(t0)에 있어서, 전자 클러치가 온되면, DC―DC컨버터(11)에 의해 배터리 전압인 12V가 예를 들면, 24V로 높아져서 전자 코일에 인가된다. 그리고 전자 클러치의 전기자가 로터에 흡인되어 공극이 0이 된 시각(t1)에 있어서, DC―DC컨버터(11)에 의해 전자 코일에 인가되는 전압이 배터리 전압인 12V로 되돌아간다. 전자 클러치의 전기자가 로터에 흡인되어 공극이 0이 된 시각(t1)은 전자 클러치에 센서를 설치하여 검출할 수도 있지만, 통상은 전자 클러치를 온으로 하는 신호의 검출로부터 사전에 결정된 경과 시간으로서 정할 수 있다. 전자 클러치의 전기자가 로터에 흡인되어 공극이 0이 되는 시간은 기종에 따라서 다르지만, 0. 1∼1초의 사이이고, 기종에 따라서 정하면 좋다.

예를 들면, 전자 코일의 감기수(number of windings)가 203턴(T)이고, 저항값이 6Ω인 경우, 전자 코일의 통상의 온 시에서는 전원 전압이 12V이고, 전자 코일에 2A의 전류가 흐르기 때문에 전자 코일의 기자력은 2A×203T＝406AT로 된다. 한편, 전자 코일을 오프 상태에서 온 상태로 할 때에는 전원 전압이 24V로 되기 때문에 전자 코일에 4A의 전류가 흐르게 되어, 전자 코일의 기전력은 4A×203T＝812AT로 된다. 이 결과, 도 5에 나타낸 대향 자로의 수가 4인 경우와 마찬가지로, 전자 클러치의 온 시에 필요한 4000N의 흡인력, 오프에서 온 시에 필요한 200N의 흡인력과 동등한 흡인력을, 대향 자로의 수를 6으로 한 경우에도 얻을 수 있다.

다음으로, 도 2b에 나타낸 PWM제어 회로(12)를 이용한 경우의 제어에 대하여 설명한다. PWM제어 회로(12)는 전자 코일에 전원 전압 12V를 단속적으로 인가하여 전자 코일에 인가하는 전압의 듀티비(duty ratio)를 변경함으로써 전자 코일에 인가하는 기자력을 변경할 수 있다. 도 6b는 도 2b에 나타낸 PWM제어 회로(12)의 동작의 일실시예를 설명하는 파형도이다. 이 실시예에서는 전자 클러치가 오프 상태인 시각(t0)에 있어서, 전자 클러치가 온되면, PWM제어 회로(12)에 의해 전자 코일에 인가하는 전압의 듀티비가 100％로 제어된다. 그리고 전자 클러치의 전기자가 로터에 흡인되어 공극이 0이 된 시각(t1)에 있어서, PWM제어 회로(12)에 의해 전자 코일에 인가하는 전압의 듀티비가 내려간다.

예를 들면, 전자 코일의 감기수가 203턴(T)이고, 저항값이 3Ω인 경우, 전자 코일을 오프 상태에서 온 상태로 할 때에는 전원 전압이 12V이고, 듀티비가 100％로 된다. 이 경우, 전자 코일에 4A의 전류가 흐르기 때문에 전자 코일의 기자력은 4A×203T＝812AT로 된다. 한편, 전자 코일이 통상의 온 시가 된 경우에는, 듀티비가 내려가서 전자 코일에 2. 3A의 전류가 흐르도록 한다. 이 경우, 전자 코일에 2. 3A의 전류가 흐르기 때문에 전자 코일의 기자력은 2. 3A×203T＝412. 09AT로 된다. 이 결과, 도 5에 나타낸 대향 자로의 수가 4인 경우와 마찬가지로, 전자 클러치의 온 시에 필요한 4000N의 흡인력, 오프에서 온 시에 필요한 200N의 흡인력과 동등한 흡인력을, 대향 자로의 수를 6으로 한 경우에도 얻을 수 있다.

또, 전자 코일의 감기수가 203턴(T)이고, 저항값이 3Ω인 경우에 도 2a에 나타낸 DC―DC컨버터(11)를 사용하는 경우에는, 전자 클러치의 온 시에 전자 코일에 6V의 전압을 인가하고, 오프에서 온 시에 12V의 전압을 인가하도록 하면 좋다.

여기에서, 로터(1)에 설치하는 슬릿에 접속부가 설치되어 있는 경우와, 슬릿에 수지제의 비자성 링이 매립되어 있는 경우의 자기 효율에 대하여 설명한다. 도 7a는 링 형상 슬릿의 구조를 설명하는 것이고, 도 7b는 슬릿에 충전되는, 예를 들면, 동이나 스테인레스와 같은 비자성체제의 비자성 링의 구조를 설명하는 것이다. 또한, 설명을 간단히 하기 위해, 도 7a, b에는 로터에 2조의 슬릿이 설치되어 있는 경우를 나타내고 있지만, 도 8에는 전자 클러치의 전기자와 로터 간의 대향 자로의 수가 6인 경우의 수치를 나타내고 있다. 도 7a에 나타내는 바와 같이, 접속부(85, 86)는 전자 클러치의 로터(1)에 설치된 비자성부인 링 형상 슬릿(81, 82)을 분단하는 로터(1)와 같은 재질로 만들어진 브리지이다. 또, 도 7b에 나타내는 바와 같이, 비자성 링(89)은 전자 클러치의 로터(1)에 설치된 링 형상 슬릿(81, 82)에 충전된, 예를 들면, 동이나 스테인레스와 같은 비자성체제의 링이다. 비자성 링(89)은 링 형상 슬릿(81, 82)의 양측을 접속하는 부재이다. 그리고 도 8에 나타내는 테이블에는 전자 클러치의 전기자와 로터 간의 대향 자로의 수가 6이고, 비자성부가 슬릿으로 형성되는 경우와 비자성 링으로 구성되는 경우, 온 시 및 오프→온 시의 전자 코일의 기자력에 대한 흡인력의 크기가 나타나 있다.

도 8에서 알 수 있는 바와 같이, 대향 자로의 수가 6인 경우에도 전자 클러치가 온인 때에는 로터에 설치하는 링 형상 슬릿이 공극으로 되어 있기보다도 슬릿에 비자성 링을 충전하는 편이 같은 흡인력을 얻기 위해 전자 코일에 부여하는 기자력이 적게 완료된다. 그런데 전자 클러치가 오프에서 온되는 때에는 온 시와 같은 기자력을 전자 코일에 부여하면 링 형상 슬릿이 공극인 경우, 흡인력은 50N이고, 비자성 링으로 충전한 경우, 흡인력은 34N으로 작다. 그리고 전자 클러치가 오프에서 온될 때에 필요한 흡인력 200N을 얻기 위해서는, 링 형상 슬릿이 공극인 경우에서 810AT의 기자력, 비자성 링을 충전한 경우에서 850AT의 기자력이 필요하다.

그러나 도 2에 나타낸 본 개시의 DC―DC컨버터(11) 또는 PWM제어 회로(12)를 이용하여 제어하면, 대향 자로의 수가 6인 경우에도 로터에 설치하는 링 형상 슬릿을 공극으로 하지 않고 슬릿에 비자성 링을 충전한 전자 클러치의 실용화가 가능하다. 또한, 도 2에 나타낸 본 개시의 DC―DC컨버터(11) 또는 PWM제어 회로(12)를 구비한 전자 클러치(100)는 대향 자로의 수가 6보다 많아도 제어가 가능하다.

그래서 도 9를 이용하여 대향 자로의 수가 8인 본 개시의 제 2 실시 형태의 전자 클러치(100A)에 대해서 설명한다. 도 9a는 도 1a에 나타낸 카 에어컨 시스템의 압축기에 부착된 본 개시의 제 2 실시 형태에 관련되는 전자 클러치(100A)의 단면 구성을 포함하는 전자 클러치(100A)의 일실시예의 구성도이다. 제 2 실시 형태의 전자 클러치(100A)가 제 1 실시 형태의 전자 클러치(100)와 다른 점은 로터(1)의 마찰판(8)과 전기자(4)의 구조뿐이고, 그 밖의 구조는 제 1 실시 형태의 전자 클러치(100)와 완전히 동일하다. 따라서, 제 2 실시 형태의 전자 클러치(100A)에서는 마찰판(8)과 전기자(4) 이외의 구성 부재에 대해서는, 제 1 실시 형태의 전자 클러치(100)와 같은 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.

제 1 실시 형태의 전자 클러치(100)에서는 마찰판(8)에, 스테이터(2)에 내장되는 전자 코일(3)이 발생하는 자속을 전기자(4)측에 쇄교시키기 위해, 베어링(6)측으로부터 차례로 반경이 다른 3조의 링 형상의 슬릿(81, 82, 83)이 설치되어 있었다. 그리고 이 슬릿(81, 82, 83)에 의해 마찰판(8)은 회전축(7)측으로부터 제 1 로터부(8A), 제 2 로터부(8B), 제 3 로터부(8C) 및 제 4 로터부(8D)로 분할되어 있었다. 이에 대하여, 제 2 실시 형태의 전자 클러치(100A)에서는 마찰판(8)에 베어링(6)측으로부터 차례로 반경이 다른 4조의 링 형상의 슬릿(81, 82, 83, 84)이 설치되어 있다. 그리고 이 슬릿(81, 82, 83, 84)에 의해 마찰판(8)은 회전축(7)측으로부터 제 1 로터부(8A), 제 2 로터부(8B), 제 3 로터부(8C), 제 4 로터부(8D) 및 제 5 로터부(8E)로 분할되어 있다.

슬릿(81, 82, 83, 84)을 공극인 상태로 할 때에는 제 1 로터부(8A)와 제 2 로터부(8B), 제 2 로터부(8B)와 제 3 로터부(8C), 제 3 로터부(8C)와 제 4 로터부(8D) 및 제 4 로터부(8D)와 제 5 로터부(8E)를 접속하기 위해, 각 슬릿(81, 82, 83, 84)에 접속부가 설치되는 점도 동일하다. 슬릿(81, 82, 83, 84)의 공극에 예를 들면, 동이나 스테인레스와 같은 비자성체의 부재를 충전하여 비자성 링을 형성하는 경우에는 접속부는 불필요하다.

한편, 제 1 실시 형태의 전기자(4)에는 회전축(4)측으로부터 차례로 반경이 다른 2조의 링 형상의 슬릿(41, 42)이 설치되어 있었다. 그리고 이 슬릿(41, 42)에 의해 전기자(4)는 회전축(7)측으로부터 제 1 링부(4A), 제 2 링부(4B) 및 제 3 링부(4C)로 분할되어 있었다. 이에 대하여, 제 2 실시 형태의 전자 클러치(100A)에서는 전기자(4)에 회전축(7)측으로부터 차례로 반경이 다른 3조의 링 형상의 슬릿(41, 42, 43)이 설치되어 있다. 그리고 이 슬릿(41, 42, 43)에 의해 전기자(4)는 회전축(7)측으로부터 제 1 링부(4A), 제 2 링부(4B), 제 3 링부(4C) 및 제 4 링부(4D)로 분할되어 있다. 슬릿(41, 42, 43)을 공극인 상태로 할 때에는 제 1 링부(4A)와 제 2 링부(4B), 제 2 링부(4B)와 제 3 링부(4C) 및 제 3 링부(4C)와 제 4 링부(4D)를 접속하기 위해, 각 슬릿(41, 42, 43)에는 접속부가 설치된다. 또, 슬릿(41, 42, 43)의 공극에 예를 들면, 동이나 스테인레스와 같은 비자성체의 부재를 충전하여 비자성 링을 형성하는 경우에는 접속부는 불필요하다.

도 9b는 도 9a에서 설명한 제 2 실시 형태의 전자 클러치(100A)의 일실시예의 변형 실시예의 구성을 나타내는 것으로, DC―DC컨버터(11) 대신에 PWM제어 회로(12)가 사용된 실시예를 나타내는 부분 구성도이다. 제 2 실시 형태의 전자 클러치(100A)에 있어서도, DC―DC컨버터(11)와 PWM제어 회로(12)의 어느 쪽도 사용할수 있다.

도 10은 본 개시에서 사용하는 4조의 슬릿(81, 82, 83, 84)이 설치된 로터(1)와, 3조의 슬릿(41, 42, 43)이 설치된 전기자(4)의 개략 구성을 나타낸다. 도 10에는 슬릿(41, 42, 43)에 있는 접속부(44, 45, 46)와, 슬릿(81, 82, 83, 84)에 있는 접속부(85, 86, 87, 88)가 나타나 있다. 로터(1)에 4조의 슬릿(81, 82, 83, 84)을 설치한 경우에는, 각 슬릿(81, 82, 83, 84)에 각각 3군데씩의 접속부(85, 86, 87, 88)가 설치된다. 이 실시예에서는 접속부(85, 86, 87, 88)는 로터(1)의 중심에 대하여 120도마다 설치되어 있다. 그러나 접속부(85, 86, 87, 88)의 개수 및 위치는 이 실시예에 한정되는 것은 아니다. 그리고 이 슬릿(81, 82, 83, 84)에 의해 마찰판(8)이 내측으로부터 제 1 로터부(8A), 제 2 로터부(8B), 제 3 로터부(8C), 제 4 로터부(8D) 및 제 5 로터부(8E)로 분할되어 있다.

로터(1)에 4조의 슬릿(81, 82, 83, 84)이 설치된 경우에는, 대향하는 전기자(4)에는 제 2 로터부(8B), 제 3 로터부(8C) 및 제 4 로터부(8D)에 대향하는 부분에 각각 슬릿(41, 42, 43)이 설치된다. 따라서, 슬릿(41, 42, 43)의 반경은 슬릿(81, 82, 83, 84)의 반경과는 다른 값이다. 전기자(4)에 3조의 슬릿(41, 42, 43)을 설치한 경우에는, 각 슬릿(41, 42, 43)에 각각 3군데씩의 접속부(44, 45, 46)가 설치된다. 이 실시예에서는 접속부(44, 45, 46)는 전기자(4)의 중심에 대하여 120도마다 설치되어 있지만, 접속부(44, 45, 46)의 개수 및 위치는 이 실시예에 한정되는 것은 아니다. 그리고 이 슬릿(41, 42, 43)에 의해 전기자(4)는 내측으로부터 제 1 링부(4A), 제 2 링부(4B), 제 3 링부(4C) 및 제 4 링부(4D)로 분할되어 있다.

그리고 제 1 링부(4A)가 제 1, 제 2 로터부(8A, 8B)에 대향하고, 제 2 링부(4B)가 제 2, 제 3 로터부(8B, 8C)에 대향하고, 제 3 링부(4C)가 제 3, 제 4 로터부(8C, 8D)에 대향하고, 제 4 링부(4D)가 제 4, 제 5 로터부(8D, 8E)에 대향한다. 이와 같이, 로터(1)의 마찰판(8)과 전기자(4)의 사이에는 자속이 지날 수 있는 대향면의 세트, 즉, 대향 자로가 8군데 있다. 이 구성에서는 제 1 로터부(8A)로부터 나온 자속은 파선으로 나타내는 바와 같이, 제 1 링부(4A)→제 2 로터부(8B)→제 2 링부(4B)→제 3 로터부(8C)→제 3 링부(4C)→제 4 로터부(8D)→제 4 링부(4D)→제 5 로터부(8E)의 경로로 8군데의 대향 자로를 쇄교한다.

로터(1)와 전기자(4)의 사이에 대향 자로가 8군데 있는 경우에는, 전자 클러치의 온 시의 흡인력과 기자력 및 전자 클러치를 오프 상태에서 온 상태로 할 때의 흡인력과 기자력은 대향 자로가 6군데 있는 경우와 마찬가지로 작동성이 악화하는 특성을 갖는다. 따라서, 로터(1)와 전기자(4)의 사이에 대향 자로가 8군데 있는 경우에도 본 개시의 DC―DC컨버터(11)와 PWM제어 회로(12)와 같은 기자력 변경 회로(10)를 이용하여 기자력을 변경하고, 로터(1)와 전기자(4)의 사이에 대향 자로가 4군데인 경우와 동일하게 제어할 수 있다.

이상의 실시 형태에서는 전자 클러치(100)를 자동차용 공조 장치의 압축기에 적용했지만, 본 개시의 전자 클러치는 다른 회전 기기에도 동일하게 적용할 수 있다. 따라서, 엔진으로부터의 동력에 의해 로터(1)를 구동하는 것은 아니고, 다른 회전 구동원(예를 들면, 모터)에 의해 로터(1)를 구동하도록 해도 좋다. 또, 전자 클러치(100)를 통하여 회전력이 전달되는 종동측 기기는 압축기 이외이어도 좋다.

이상의 설명은 어디까지나 일례이고, 본 개시의 특징을 손상하지 않는 한, 상기한 실시 형태 및 변형예에 의해 본 개시가 한정되는 것은 아니다. 상기 실시 형태 및 변형예의 구성 요소에는 개시의 동일성을 유지하면서 치환 가능하고, 또한 치환 자명한 것이 포함된다. 즉, 본 개시의 기술적 사상의 범위 내에서 생각되는 다른 형태에 대해서도 본 개시의 범위 내에 포함된다. 이상과 같이, 전자 클러치, 전자 클러치의 제어 장치 및 전자 클러치의 제어 방법에 따르면, 전자 클러치의 전자 코일로의 통전 개시 지령이 나왔을 때에 전자 코일에 통상보다도 큰 기자력이 부여된다. 이 때문에, 전자 코일로의 통전 개시 지령이 나왔을 때에 로터와 전기자의 사이에 큰 전자 흡인력이 발생하여, 전자 클러치가 오프 상태에서 온 상태로 될 때의 전자클러치의 작동성을 높일 수 있다. 그리고 그 후, 전기자가 마찰판에 흡착되면, 전자 코일의 기자력이 통상 상태의 기자력으로 되돌려지기 때문에 전자 코일의 소비 전력을 억제할 수 있다.

Claims

회전축(7)에 부착된 전기자(4)와,
상기 전기자(4)에 설치되어, 원주 방향으로 반경이 다른 적어도 2조의 비자성부(41, 42)와,
외력에 의해 상기 회전축(7)에 대하여 회전하는 로터(1)와,
상기 전기자(4)에 대향하여 상기 로터(1)에 구비된 마찰판(8)과,
상기 마찰판(8)에 설치되어, 원주 방향의 반경을 다르게 해서 상기 비자성부(41, 42)에 겹치지 않도록 한 적어도 3조의 비자성부(81, 82, 83)와,
스테이터(2)와,
상기 스테이터(2)에 구비되어, 통전에 의해 발생하는 자속을 상기 마찰판(8)에 부여하여 상기 전기자(4)를 전자 흡인해서 상기 로터(1)에 고착시키는 전자 코일(3)과,
상기 전자 코일(3)로의 통전을 제어하는 제어 장치(30)와,
상기 제어 장치(30)에 구비되어, 상기 전자 코일(3)로의 통전 개시 지령이 나왔을 때에 상기 전자 코일(3)의 기자력을 높이는 것과 함께, 상기 전기자(4)가 전자 흡인되어 상기 로터(1)에 고착했을 때에 상기 전자 코일(3)의 기자력을 통상 동작 시의 기자력으로 되돌리는 기자력 변경부(10)를 구비하는
전자 클러치.
제1항에 있어서,
상기 전기자(4)에는 2조의 비자성부(41, 42)가 있고, 상기 로터(1)에는 3조의 비자성부(81, 82, 83)가 설치되어 있는
전자 클러치.
제2항에 있어서,
상기 비자성부(41, 42, 81, 82, 83)는 슬릿이고,
상기 전기자(4)는 상기 2조의 슬릿(41, 42)에 의해 상기 회전축(7)측으로부터 제 1 링부(4A), 제 2 링부(4B) 및 제 3 링부(4C)로 분할되어 있고, 상기 제 1 링부(4A)와 제 2 링부(4B)의 사이 및 상기 제 2 링부(4B)와 제 3 링부(4C)의 사이는 상기 2조의 슬릿(41, 42)을 복수로 분단하는 접속부(44, 45)에 의하여 접속되어 있으며,
상기 로터(1)는 상기 3조의 슬릿(81, 82, 83)에 의해 상기 회전축(7)측으로부터 제 1 로터부(8A), 제 2 로터부(8B), 제 3 로터부(8C) 및 제 4 로터부(8D)로 분할되어 있으며, 상기 제 1 로터부(8A)와 제 2 로터부(8B)의 사이, 상기 제 2 로터부(8B)와 제 3 로터부(8C)의 사이 및 상기 제 3 로터부(8C)와 제 4 로터부(8D)의 사이는 상기 3조의 슬릿(81, 82, 83)을 복수로 분단하는 접속부(85, 86, 87)에 의하여 접속되어 있는
전자 클러치.
제2항에 있어서,
상기 비자성부(41, 42, 81, 82, 83)는 비자성 링이고,
상기 전기자(4)는 상기 2조의 비자성 링(41, 42)에 의해 상기 회전축(7)측으로부터 제 1 링부(4A), 제 2 링부(4B) 및 제 3 링부(4C)로 분할되어 있고, 상기 제 1 링부(4A)와 제 2 링부(4B)의 사이 및 상기 제 2 링부(4B)와 제 3 링부(4C)의 사이는 상기 2조의 비자성 링(41, 42)에 의해 접속되어 있으며,
상기 로터(1)는 상기 3조의 비자성 링(81, 82, 83)에 의해 상기 회전축(7)측으로부터 제 1 로터부(8A), 제 2 로터부(8B), 제 3 로터부(8C) 및 제 4 로터부(8D)로 분할되어 있고, 상기 제 1 로터부(8A)와 제 2 로터부(8B)의 사이, 상기 제 2 로터부(8B)와 제 3 로터부(8C)의 사이 및 상기 제 3 로터부(8C)와 제 4 로터부(8D)의 사이는 상기 3조의 비자성 링(81, 82, 83)에 의해 접속되어 있는
전자 클러치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 로터(1)는 상기 마찰판(8)의 이면측에 링 형상의 오목부(18)를 구비하고 있고, 상기 오목부(18) 내에 상기 스테이터의 전자 코일(3)이 배치되어 있는
전자 클러치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기자력 변경부(10)는 상기 전기자(4)가 전자 흡인되어 상기 로터(1)에 고착했을 때를 상기 전자 코일(3)로의 통전 개시 지령이 나왔을 때로부터의 경과 시간으로 판단하는
전자 클러치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기자력 변경부(10)는 상기 전자 코일(3)로의 통전 개시 지령이 나왔을 때에 상기 전자 코일(3)에 인가하는 전압을 상기 전자 클러치(100)의 통상 동작 시에 부여하는 전압보다도 높게 하고, 상기 전기자(4)가 전자 흡인되어 상기 로터(1)에 고착했을 때에 상기 전자 코일(3)에 인가하는 전압을 상기 전자 클러치(100)의 통상 동작 시에 부여하는 전압으로 되돌리는 전압 변경부(11)를 구비하는
전자 클러치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기자력 변경부(10)는 상기 전자 코일(3)로의 통전 개시 지령이 나왔을 때에 상기 전자 코일(3)에 공급하는 전류의 듀티비를 상기 전자 클러치(100)의 통상 동작 시의 듀티비보다도 높게 하고, 상기 전기자(4)가 전자 흡인되어 상기 로터(1)에 고착했을 때에 상기 전자 코일(3)에 공급하는 전류의 듀티비를 상기 전자 클러치(100)의 통상 동작 시의 듀티비로 되돌리는 듀티비 변경부(12)를 구비하는
전자 클러치.
회전축(7)에 부착된 전기자(4)와,
상기 전기자(4)에 설치되어, 원주 방향으로 반경이 다른 적어도 2조의 비자성부(41, 42)와,
외력에 의해 상기 회전축(7)에 대하여 회전하는 로터(1)와,
상기 전기자(4)에 대향하여 상기 로터(1)에 구비된 마찰판(8)과,
상기 마찰판(8)에 설치되어, 원주 방향의 반경을 다르게 해서 상기 비자성부(41, 42)에 겹치지 않도록 한 적어도 3조의 비자성부(81, 82, 83)와,
스테이터(2)와,
상기 스테이터(2)에 구비되어, 통전에 의해 발생하는 자속을 상기 마찰판(8)에 부여하여 상기 전기자(4)를 전자 흡인해서 상기 로터(1)에 고착시키는 전자 코일(3)을 구비하는 전자 클러치(100)의 제어 장치(30)로서,
상기 전자 코일(3)로의 통전 개시 지령이 나왔을 때에 상기 전자 코일(3)의 기자력을 높이는 것과 함께, 상기 전기자(4)가 전자 흡인되어 상기 로터(1)에 고착했을 때에 상기 전자 코일(3)의 기자력을 통상 동작 시의 기자력으로 되돌리는 기자력 변경부(10)를 구비하는
전자 클러치의 제어 장치.
제9항에 있어서,
상기 기자력 변경부(10)는 상기 전기자(4)가 전자 흡인되어 상기 로터(1)에 고착했을 때를 상기 전자 코일(3)로의 통전 개시 지령이 나왔을 때로부터의 경과 시간으로 판단하는
전자 클러치의 제어 장치.
제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 기자력 변경부(10)는 상기 전자 코일(3)로의 통전 개시 지령이 나왔을 때에 상기 전자 코일(3)에 인가하는 전압을 상기 전자 클러치(100)의 통상 동작 시에 부여하는 전압보다도 높게 하고, 상기 전기자(4)가 전자 흡인되어 상기 로터(1)에 고착했을 때에 상기 전자 코일(3)에 인가하는 전압을 상기 전자 클러치(100)의 통상 동작 시에 부여하는 전압으로 되돌리는 전압 변경부(11)를 구비하는
전자 클러치의 제어 장치.
제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 기자력 변경부(10)는 상기 전자 코일(3)로의 통전 개시 지령이 나왔을 때에 상기 전자 코일(3)에 공급하는 전류의 듀티비를 상기 전자 클러치(100)의 통상 동작 시의 듀티비보다도 높게 하고, 상기 전기자(4)가 전자 흡인되어 상기 로터(1)에 고착했을 때에 상기 전자 코일(3)에 공급하는 전류의 듀티비를 상기 전자 클러치(100)의 통상 동작 시의 듀티비로 되돌리는 듀티비 변경부(12)를 구비하는
전자 클러치의 제어 장치.
회전축(7)에 부착된 전기자(4)와,
상기 전기자(4)에 설치되어, 원주 방향으로 반경이 다른 적어도 2조의 비자성부(41, 42)와,
외력에 의해 상기 회전축(7)에 대하여 회전하는 로터(1)와,
상기 전기자(4)에 대향하여 상기 로터(1)에 구비된 마찰판(8)과,
상기 마찰판(8)에 설치되어, 원주 방향의 반경을 다르게 해서 상기 비자성부(41, 42)에 겹치지 않도록 한 적어도 3조의 비자성부(81, 82, 83)와,
스테이터(2)와,
상기 스테이터(2)에 구비되어, 통전에 의해 발생하는 자속을 상기 마찰판(8)에 부여하여 상기 전기자(4)를 전자 흡인해서 상기 로터(1)에 고착시키는 전자 코일(3)과,
상기 전자 코일(8)의 통전 제어를 실시하는 제어 장치(30)를 구비하는 전자 클러치(100)의 제어 방법으로서,
상기 전자 코일(3)로의 통전 개시 지령이 나왔을 때에 상기 제어 장치(30)에 상기 전자 코일(3)의 기자력을 높이는 동작을 실시하게 하고,
상기 전기자(4)가 전자 흡인되어 상기 로터(1)에 고착했을 때에 상기 제어 장치(30)에 상기 전자 코일(3)의 기자력을 통상 동작 시의 기자력으로 되돌리는 동작을 실시하게 하는
전자 클러치의 제어 방법.
제13항에 있어서,
상기 제어 장치(30)는 상기 전기자(4)가 전자 흡인되어 상기 로터(1)에 고착했을 때를 상기 전자 코일(3)로의 통전 개시 지령이 나왔을 때로부터의 경과 시간으로 판단하는
전자 클러치의 제어 방법.
제13항 또는 제14항에 있어서,
상기 제어 장치(30)는 상기 전자 코일(3)로의 통전 개시 지령이 나왔을 때에 상기 전자 코일(3)에 인가하는 전압을 상기 전자 클러치(100)의 통상 동작 시에 부여하는 전압보다도 높게 하고, 상기 전기자(4)가 전자 흡인되어 상기 로터(1)에 고착했을 때에 상기 전자 코일(3)에 인가하는 전압을 상기 전자 클러치(100)의 통상 동작 시에 부여하는 전압으로 되돌리는 전압 변경부(11)를 구비하는
전자 클러치의 제어 방법.
제13항 또는 제14항에 있어서,
상기 제어 장치(30)는 상기 전자 코일(3)로의 통전 개시 지령이 나왔을 때에 상기 전자 코일(3)에 공급하는 전류의 듀티비를 상기 전자 클러치(100)의 통상 동작 시의 듀티비보다도 높게 하고, 상기 전기자(4)가 전자 흡인되어 상기 로터(1)에 고착했을 때에 상기 전자 코일(3)에 공급하는 전류의 듀티비를 상기 전자 클러치(100)의 통상 동작 시의 듀티비로 되돌리는 듀티비 변경부(12)를 구비하는
전자 클러치의 제어 방법.