| 【発明の名称】 |
磁性粒子式トルク伝達装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】鈴木 利紀
【氏名】小林 良治
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| 【目的】 |
コイル又は磁性粒子に発生した熱を効果的に放熱して、小型で寿命の長い磁性粒子式トルク伝達装置を提供する。 |
| 【構成】 |
内側連結主体２０に、当該内側連結主体２０より熱伝導の良い材料で形成された熱伝導用部材２１を設け、この熱伝導用部材２１に放熱用の冷却フィン２２を取付けるとともに、ヨーク２及びブラケット１３からなるケーシングに導流通路を形成する穴２３及び冷却ファン２４を設け、当該導流通路上に冷却フィン２２を配設したものである。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 回転可能に設けられた円筒状の外側連結主体と、磁性材料で形成され上記外側連結主体の内側に同心状に配置されると共に上記外側連結主体との間隙を有する内側連結主体と、上記間隙に充填されコイルで発生する磁束により固化され上記外側連結主体と上記内側連結主体の間に摩擦を発生させる磁性粒子とを備えた磁性粒子式トルク伝達装置において、上記内側連結主体に当該内側連結主体の熱を放熱する冷却フィンを設けたことを特徴とする磁性粒子式トルク伝達装置。
【請求項２】 上記内側連結主体と上記冷却フィンの間に、上記内側連結主体より熱伝導の良い材料で形成された熱伝導用部材を設けたことを特徴とする請求項１記載の磁性粒子式トルク伝達装置。
【請求項３】 円筒状の磁性材料で形成されコイルが設けられた固定主体とブラケットからなるケーシングと、上記固定主体の内側に回転可能に設けられた円筒状の外側連結主体と、磁性材料で形成され上記外側連結主体の内側に同心状に配置されると共に上記外側連結主体との間隙を有する内側連結主体と、上記間隙に充填されコイルで発生する磁束により固化され上記外側連結主体と上記内側連結主体の間に摩擦を発生させる磁性粒子を備えた磁性粒子式トルク伝達装置において、上記ケーシングの外周部に導流通路を形成する穴をあけ、冷却風を通過せしめるようにしたことを特徴とする磁性粒子式トルク伝達装置。
【請求項４】 円筒状の磁性材料で形成されコイルが設けられた固定主体とブラケットからなるケーシングと、この固定主体の内側に回転可能に設けられた円筒状の外側連結主体と、磁性材料で形成され上記外側連結主体の内側に同心状に配置されると共に上記外側連結主体との間隙を有する内側連結主体と、上記間隙に充填されコイルで発生する磁束により固化され上記外側連結主体と上記内側連結主体の間に摩擦を発生させる磁性粒子を備えた磁性粒子式トルク伝達装置において、上記内側連結主体に当該内側連結主体の熱を放熱する冷却フィンを設け、上記内側連結主体と上記冷却フィンの間に上記内側連結主体より熱伝導の良い材料で形成された熱伝導用部材を設け、上記ケーシングに冷却風を通過させることができる導流通路を形成する穴を設けると共に、該導流通路上に上記冷却フィンを配設したことを特徴とする磁性粒子式トルク伝達装置。
【請求項５】 上記ケーシングの冷却風の導流通路を形成する外周の穴に冷却ファンを配設し、上記固定主体のコイル及び外側連結主体を直接上記冷却ファンで冷却したことを特徴とする請求項４記載の磁性粒子式トルク伝達装置。
【請求項６】 上記ケーシングの冷却風の導流通路を形成する側面の穴に冷却ファンを配設し、上記冷却フィンを直接上記冷却ファンで冷却したことを特徴とする請求項４記載の磁性粒子式トルク伝達装置。
【請求項７】 上記冷却ファンの冷却風が上記固定主体外周に流れるようにするための導流通路を形成したことを特徴とする請求項６記載の磁性粒子式トルク伝達装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、一般産業機械等に使用される磁性粒子式トルク伝達装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図４は従来の磁性粒子式トルク伝達装置、ここでは磁性粒子式クラッチを示す部分断面図である。図において、１は外部からの電流供給により磁界を発生させる円筒状のコイルで、同じく円筒状の固定主体としてのヨーク２に収容されており、このヨーク２は磁性体である炭素鋼で形成されている。円筒状の外側連結主体としての回転子３は、ヨーク２の内側にかつヨーク２と同心に配接されており、磁性体である炭素鋼で形成されている。回転子軸４は、上記回転子３に一体的に結合されており、かつ外部の回転体（図示せず）に連結している。第１のブラケット６は上記回転子軸４を軸受５を介してヨーク２に回転可能に支持せしめている。
【０００３】円板状のプレート７は、外側連結主体の回転子３の図中左側に開いた開口部に蓋をするものであり、このプレート７の外径部７ａは回転子３に固着され、内径部７ｂは内側連結主体８（後述）の小径部８ａとの間にラビリンスシールを形成し、磁性粒子１０（後述）が外部に漏れないようにしている。内側連結主体としての内側回転子８は、外側連結主体である回転子３の内側に当該回転子３と同心に、かつ回転子３との間に円筒状の間隙９を設けて配置されている。この内側回転子８は、磁性体である炭素鋼で形成されており、小径部８ａを備えている。また、回転子３の内周面と内側連結主体８の外周面との間に設けられた円筒状の間隙９には、磁性粒子１０（鉄粉等）が充填されている。第２の回転子軸１１は、内側回転子８と同軸にかつ内側回転子８に固着されており、図示しない負荷に連結されている。第２のブラケット１３は、第２の回転子軸１１を軸受１２を介して回転可能に支持している。
【０００４】次に、上記従来装置の動作について説明する。外部の回転体（図示せず）より回転子軸４を通して外側連結主体である回転子３に動力が伝わり、回転子３は回転している。コイル１に電流が流れていないときは、回転子３と内側回転子８との間の間隙９の磁性粒子１０は固化されないので、回転子３と内側回転子８の間には摩擦が生じず、内側回転子８は回転しない。コイル１に電流を流すと、磁路が点線１４のようになる磁界が発生する。この磁界により磁性粒子１０は固化され、この固化された磁性粒子１０によって回転子３と内側回転子８との間に摩擦が生じ、この摩擦により第１の回転軸４から第２の回転軸１１へトルクが伝達され、クラッチとして働く。このとき、磁性粒子１０には摩擦熱が発生し、この摩擦熱は伝導性の悪い空気を介してヨーク２，第１のブラケット６，第２のブラケット１３から放熱される。また、コイル１に電流が流れると、コイル１にジュール熱が発生し、このジュール熱がコイル１からヨーク２へと伝わり、ヨーク２から外部に放熱される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の磁性粒子式トルク伝達装置は以上のように構成されているので、磁性粒子１０に発生した摩擦熱はきわめて熱放散が悪い。このため、磁性粒子１０の温度が上がり、酸化されやすくなる。磁性粒子１０の酸化が激しいと、装置の寿命が短くなってしまう。このため、温度上昇を抑えるには、内側回転子８を大きくしなければならず、装置全体の小型化ができなかった。また、コイル１に発生したジュール熱はヨーク２に伝わり、ヨーク２から外部に放熱されるので、コイル１やヨーク２も大きくして放熱を良くしなければならず、装置が大型化するなどの問題があった。
【０００６】この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、磁性粒子に発生した熱を効果的に放熱して、小型で寿命の長い磁性粒子式トルク伝達装置を提供することを目的とする。また、コイルが設けられた固定主体を良好に冷却して、小型化できる磁性粒子式トルク伝達装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る磁性粒子式トルク伝達装置は、内側連結主体に冷却フィンを設けたものである。
【０００８】請求項２の発明は、内側連結主体と冷却フィンの間に内側連結主体より熱伝導の良い材料により形成した熱伝導用部材を設けたものである。
【０００９】請求項３の発明は、固定主体とブラケットからなるケーシングの外周部に冷却風の導流通路を形成する穴を設けたものである。
【００１０】請求項４の発明は、内側連結主体に当該内側連結主体の熱を放熱する冷却フィンを設け、内側連結主体と冷却フィンの間に内側連結主体より熱伝導の良い材料で形成された熱伝導用部材を設け、固定主体とブラケットからなるケーシングに冷却風を通過させることができる導流通路を形成する穴を設けると共に、この導流通路上に冷却フィンを配設したものである。
【００１１】請求項５の発明は、ケーシングの冷却風の導流通路を形成する外周面の穴に冷却ファンを配設し、固定主体のコイル及び外側連結主体を直接冷却ファンで冷却するようにしたものである。
【００１２】請求項６の発明は、ケーシングの冷却風の導流通路を形成する側面の穴に冷却ファンを配設し、冷却フィンを直接冷却ファンで冷却するようにしたものである。
【００１３】請求項７の発明は、ケーシングの側面の穴に配設した冷却ファンの冷却風が、固定主体外周に流れるようにするため、ケーシングにカバー又は切り欠等を設け冷却風の導流通路を形成したものである。
【００１４】
【作用】請求項１の発明において、内側連結主体に冷却フィンを設けることにより、摩擦熱が磁性粒子から冷却フィンに伝わり、磁性粒子の温度上昇が低減される。
【００１５】請求項２の発明において、内側連結主体に冷却フィンを設け、内側連結主体と冷却フィンの間に内側連結主体より熱伝導の良い材料により形成した熱伝導用部材を設けることにより、摩擦熱が磁性粒子から冷却フィンに伝わり易く、磁性粒子の温度上昇が低減される。
【００１６】請求項３の発明において、固定主体とブラケットからなるケーシングの外周部に冷却風の導流通路を形成する穴を設けることにより、この導流通路を冷却風が通過し、固定主体のコイルを効果的に冷却することができる。
【００１７】請求項４の発明において、内側連結主体に冷却フィンを設け、内側連結主体と冷却フィンの間に内側連結主体より熱伝導の良い材料により形成した熱伝導用部材を設けているので、摩擦熱が磁性粒子から冷却フィンへ伝わり易く、磁性粒子の温度上昇が低減される。さらに、固定主体とブラケットからなるケーシングに冷却風の導流通路を形成する穴を設け、この導流通路上に冷却フィンを設けているいるので、この導流通路を通過する冷却風が、固定主体及び冷却フィンを効果的に冷却することができる。
【００１８】請求項５の発明において、冷却ファンにより直接固定主体のコイル及び外側連結主体を冷却することができるので、コイルを効率的に冷却することができ、また、外側連結主体の冷却を通して磁性粒子の温度上昇が効果的に低減され、磁性粒子の酸化が防止される。
【００１９】請求項６の発明において、冷却ファンにより冷却フィンを直接冷却することができるので、冷却フィンを通して磁性粒子の温度上昇が効果的に低減され、磁性粒子の酸化が防止される。
【００２０】請求項７の発明において、冷却ファンにより冷却フィンを直接冷却すると共に、この冷却風が固定主体の外周を通るので、磁性粒子の温度上昇が低減され、磁性粒子の酸化が防止されると共に、固定主体のコイルが効果的に冷却される。
【００２１】
【実施例】
実施例１．図１はこの発明の実施例１に係る磁性粒子式トルク伝達装置、ここでは磁性粒子式クラッチを示す部分断面図である。図において、内側連結主体としての内側回転子２０は、炭素鋼により形成され、回転可能な円筒形状を成し、その内周部には熱伝導用部材２１が固着されている。この熱伝導用部材２１は、熱伝導率が炭素鋼（内側回転子２０）の約５倍である銅が使用されており、内側回転子２０とは焼きばめ等により接触面積が大きく熱伝導の良好な状態で嵌合されている。また、上記熱伝導用部材２１にはボルト又は焼ばめ等により冷却フィン２２（軽量かつ熱伝導性の良いアルミ等が使用される）が回転半径方向外向きに取り付けられている。この冷却フィン２２は、円板状フィン又は複数本の放射状フィンどちらでも良く、円板状フィンの場合は冷却風通過用の穴２２ａを設ければ良い。固定主体であるヨーク２には、冷却風の導流通路を形成する穴２３が設けられており、その外周部にはヨーク２内のコイル１を冷却する冷却ファン２４が設置されている。第２のブラケット１３の内側には風量センサ２５が設けられ、冷却ファン２４からの冷却風の風量を検出し、接続線２７を介して警報装置２６に信号を送り、警報装置２６は風量センサ２５からの信号によって警告音を鳴らすようになっている。その他の構成については図４に示された従来装置と同様であるので、相当するものに同一符号を付して説明を省略する。
【００２２】上記のように構成された磁性粒子式クラッチにおいて、磁性粒子１０に発生する摩擦熱は、磁性粒子１０から内側回転子２０に伝わり、内側回転子２０から熱伝導用部材２１を介して冷却フィン２２へと伝わる。この場合、熱伝導用部材２１は熱伝導率の良い銅を用いているので、内側回転子２０と同じ炭素鋼を用いた場合に比べ、熱抵抗は約１／５となり、磁性粒子１０の温度上昇が低く抑えられる。また、冷却ファン２４から矢印２８ａのように吹き出された冷却風は、ヨーク２に開けられた導流通路の穴２３を通り、ヨーク２とコイル１を効果的に冷やし、矢印２８ｂの通りヨーク２と外側回転子３の間を通り、熱伝導部材２１に取り付けられた冷却フィン２２を冷却し、矢印２８ｃのように導出穴３０より外部へ放出される。更に、風量センサ２５によって冷却ファン２４から送出された冷却風の風量を検出し、接続線２７を通して警報装置２６へ信号を送り、風量が一定値以下になった場合に警告音を発する。
【００２３】実施例２．図２は実施例２に係る磁性粒子式クラッチを示す部分断面図である。本実施例では、冷却フィン２２と対向する第２のブラケット１３の壁部に、冷却風導入用の穴１３ａを設け、冷却ファン２４を設置している。また、第２のブラケット１３のヨーク２側には冷却風通過用の導流通路１３ｂを設け、ヨーク２の該導流通路１３ｂ側には冷却風をヨーク外周に導くための切り欠３３を設けている。なお、その他の構成については図１に示された実施例１と同様であるので、相当するものに同一符号を付して説明を省略する。
【００２４】上記実施例２において、磁性粒子１０に発生する摩擦熱は、内側回転子２０を介して、内側回転子２０の内側に隣接された熱伝導用部材２１へ伝わる。一方、冷却ファン２４から矢印３２ａのように吹き出された冷却風は、矢印３２ｂのように流れて熱伝導用部材３１に接した冷却フィン２２を冷却し、導流通路１３ｂに流れる。ここで、ヨーク２に切り欠３３が無ければ点線矢印３２ｄのように流れ、ヨーク２は片側の側面しか冷却されず、冷却風の当らないところは温度が上がってしまう。ヨーク２に切り欠３３を入れると、冷却風は矢印３２ｃのように流れ、ヨーク２は片側の側面だけでなく外周全体も冷却され、ヨーク２及びコイル１が効率的に冷却される。
【００２５】実施例３．図３は実施例３に係る磁性粒子式クラッチを示す部分断面図である。本実施例では、第２のブラケット１３のヨーク２側（図中右側）に、円筒状のカバー５３が接合され、このカバー５３はヨーク２の外周を覆うように配設され、ヨーク２の外周に軸方向の導流通路５４を形成する。なお、その他の構成については図１に示された実施例１と同様であるので、相当するものに同一符号を付して説明を省略する。
【００２６】上記実施例３において、磁性粒子１０に発生する摩擦熱は、内側回転子２０を介して熱伝導用部材２１へ伝わる。一方、冷却ファン２４から矢印５２ａのように吹き出された冷却風は、熱伝導用部材３１に接した冷却フィン２２を冷却し、カバー５３とヨーク２の間にある導流通路５４を矢印５２ｂのように軸方向に流れる。そして、ヨーク２の外周全面を効果的に冷却し、矢印５２ｃのように外部に放熱される。
【００２７】その他の実施例．上記各実施例では、熱伝導用部材を銅によって形成したものを示したが、アルミニウムその他の熱伝導の良い材料であっても良い。また、熱伝導用部材を複数の部材により構成しても良い。
【００２８】また、上記各実施例では、冷却フィンを熱伝導用部材にボルト又は焼ばめ等により固着したが、熱伝導用部材と同様の部材（銅等）により一体的に形成しても良い。
【００２９】さらに、上記各実施例において、熱伝導用部材に内側連結主体より磁性の低い材料を用いて、コイルにより発生する磁界の磁路が効率的に内側連結主体内を通過するようにしても良い。
【００３０】
【発明の効果】この発明は以上のように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００３１】請求項１の発明によれば、内側連結主体に冷却フィンを設けているので、摩擦熱が磁性粒子から冷却フィンに伝わり、磁性粒子の温度上昇が低減される。
【００３２】請求項２の発明によれば、内側連結主体に冷却フィンを設け、内側連結主体と冷却フィンの間に内側連結主体より熱伝導の良い材料により形成された熱伝導部材を設けているので、摩擦熱が磁性粒子から冷却フィンへ伝わりやすく、磁性粒子の温度上昇を防ぐことができ、磁性粒子の酸化を防ぎ磁性粒子式トルク伝達装置の寿命をのばすことできる。
【００３３】請求項３の発明によれば、固定主体とブラケットからなるケーシングに冷却風の導流通路を形成する穴を設け、この導流通路を介して冷却風を導いているので、固定主体のコイルを効率的に冷却することができ、コイルや固定主体を小型化できる。
【００３４】請求項４の発明によれば、内側連結主体に冷却フィンを設け、内側連結主体と冷却フィンの間に内側連結主体より熱伝導の良い材料により形成した熱伝導用部材を設けているので、摩擦熱が磁性粒子から冷却フィンへ伝わり易く、磁性粒子の温度上昇が低減される。さらに、固定主体とブラケットからなるケーシングに冷却風の導流通路を形成する穴を設け、この導流通路上に冷却フィンを設けているいるので、この導流通路を通過する冷却風が、固定主体及び冷却フィンを効果的に冷却することができる。
【００３５】請求項５の発明によれば、冷却ファンにより直接、固定主体のコイル及び外側連結主体を冷却することができるので、コイルを効率的に冷却することができ、また、外側連結主体を通して磁性粒子の温度上昇が効果的に低減され、磁性粒子の酸化が防止される。
【００３６】請求項６の発明によれば、冷却ファンにより冷却フィンを直接冷却することができるので、冷却フィンを通して磁性粒子の温度上昇が効果的に低減され、磁性粒子の酸化が防止される。
【００３７】請求項７の発明によれば、冷却ファンにより冷却フィンを直接冷却すると共に、この冷却風が固定主体の外周を通るので、磁性粒子の温度上昇が低減され、磁性粒子の酸化が防止されると共に、固定主体のコイルが効果的に冷却される。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６０１３
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
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| 【出願日】 |
平成７年（１９９５）３月９日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】村上 博 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開平８−２４７１７２ |
| 【公開日】 |
平成８年（１９９６）９月２４日 |
| 【出願番号】 |
特願平７−７９９７９ |
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