專利名稱:電磁離合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及小型的電磁離合器。
背景技術(shù):
例如在復(fù)印機(jī)和打印機(jī)等的圖像形成裝置中,在使形成于感光體滾筒上的調(diào)色涂料圖像的前端與用紙前端的供紙定時(shí)一致狀態(tài)下,通過閉合與記數(shù)滾子(日文レジストロ一ラ)連接的電磁離合器來驅(qū)動(dòng)記數(shù)滾子,將圖像復(fù)制在用紙的適當(dāng)位置。
作為適用于這種圖像形成裝置的小型的電磁離合器,以往,例如曾提供有圖8所示構(gòu)造的方案(例如、參照專利文獻(xiàn)1等)。
該電磁離合器具有中空的驅(qū)動(dòng)軸1,該驅(qū)動(dòng)軸1的橫剖面D字狀的D切割部11連結(jié)著未圖示的負(fù)載(上述圖像形成裝置的場合是記數(shù)滾子的軸)。在該驅(qū)動(dòng)軸1的外側(cè),旋轉(zhuǎn)自如地游嵌著具有正齒輪和斜齒輪等的齒輪部21的旋轉(zhuǎn)體2,同時(shí)嵌合著轉(zhuǎn)子3,與驅(qū)動(dòng)軸1一體旋轉(zhuǎn)。并且,在驅(qū)動(dòng)軸1的外側(cè),游嵌地軸支承著軛鐵4。由此,即使驅(qū)動(dòng)軸1和轉(zhuǎn)子3旋轉(zhuǎn),軛鐵4也產(chǎn)生滑動(dòng),以維持靜止?fàn)顟B(tài)。
上述的轉(zhuǎn)子3,具有外側(cè)圓筒部31;內(nèi)側(cè)圓筒部32;以及連結(jié)兩圓筒部31、32的連結(jié)部33,連結(jié)部33在沿其周向的多個(gè)部位上形成有遮磁孔34。這些遮磁孔34是為了容易形成通向后述銜鐵5的磁路并確保磁性阻力而設(shè)置的。
在轉(zhuǎn)子3的連結(jié)部33與旋轉(zhuǎn)體2之間的與遮磁孔34大致相對的位置,配置著中空圓板狀的銜鐵5,在該銜鐵5上固定著中空盤子狀的復(fù)位彈簧6的一端面,復(fù)位彈簧6的另一端面與旋轉(zhuǎn)體2一體地固定。這樣,銜鐵5在與復(fù)位彈簧6及旋轉(zhuǎn)體2一體旋轉(zhuǎn)的同時(shí),通過復(fù)位彈簧6能沿軸向進(jìn)行微動(dòng)。
軛鐵4,由大徑筒部41;小徑筒部42以及連結(jié)兩筒部41、42的底板部43構(gòu)成,在被各部41~43圍住的內(nèi)部,收納著卷裝有線圈7的繞線骨架8,該線圈7用于向與銜鐵5與轉(zhuǎn)子3的連結(jié)部33相對的磁極部賦予磁動(dòng)勢。
該軛鐵4,其大徑筒部41中夾有微小空隙地與轉(zhuǎn)子3的外側(cè)圓筒部31重合,而小徑筒部42通過由樹脂等構(gòu)成的摩擦降低構(gòu)件91支承于驅(qū)動(dòng)軸1上。并且,在繞線骨架8與轉(zhuǎn)子3的內(nèi)側(cè)圓筒部32之間,夾有由樹脂等構(gòu)成的摩擦降低構(gòu)件92。
另外,93是與線圈7連接的導(dǎo)線,94是對旋轉(zhuǎn)體2、轉(zhuǎn)子3和軛鐵4在軸向上進(jìn)行定位的位置限制用的擋圈,95是防止松動(dòng)用的墊圈。
上述結(jié)構(gòu)中,一旦通過導(dǎo)線93向線圈7通電,在由轉(zhuǎn)子3的連結(jié)部33與銜鐵5相對部分所形成的磁極部產(chǎn)生吸引力,使兩者3、5摩擦接觸,其結(jié)果,扭矩從旋轉(zhuǎn)體2經(jīng)由復(fù)位彈簧6、銜鐵5傳向轉(zhuǎn)子3,并且,與轉(zhuǎn)子3接合的驅(qū)動(dòng)軸1進(jìn)行旋轉(zhuǎn),驅(qū)動(dòng)未圖示的負(fù)載。另外,即使轉(zhuǎn)子3和驅(qū)動(dòng)軸1旋轉(zhuǎn),軛鐵4、線圈7和繞線骨架8也在與摩擦降低構(gòu)件91、92之間產(chǎn)生滑動(dòng),以維持靜止?fàn)顟B(tài)。
上述的向線圈7通電時(shí)的磁性回路,成為軛鐵4的大徑筒部41→轉(zhuǎn)子3的外側(cè)圓筒部31→轉(zhuǎn)子3的連結(jié)部33→銜鐵5→轉(zhuǎn)子3的連結(jié)部33→轉(zhuǎn)子3的內(nèi)側(cè)圓筒部32→驅(qū)動(dòng)軸1的外周部→軛鐵4的小徑筒部42→軛鐵4的底板部43→軛鐵4的大徑筒部41。
日本專利特開平8-210384號公報(bào)在此,電磁離合器的傳遞扭矩T可由下式提供。
T=μ·R·F·N…(1)式中,μ為轉(zhuǎn)子3與銜鐵5之間的摩擦系數(shù),R為轉(zhuǎn)矩傳遞半徑,F(xiàn)為轉(zhuǎn)子3與銜鐵5之間產(chǎn)生的吸引力,N為轉(zhuǎn)子3與銜鐵5之間的相對部分產(chǎn)生的磁極部的磁極數(shù)。
由上述轉(zhuǎn)子3與銜鐵5的相對部分所形成的磁極部上的吸引力F,按照與磁通相關(guān)的庫侖定律,可由下式提供。
F=1/(4πμo)·(M2/c2) …(2)式中,F(xiàn)為吸引力,M為轉(zhuǎn)子3與銜鐵5之間的磁極部上的磁通,c為轉(zhuǎn)子3與銜鐵5的磁極間的距離,μo為真空的透磁率。
若置換成由轉(zhuǎn)子3與銜鐵5相對的磁極部上的磁極面積除以上述的磁通M后的磁通密度(以下稱為磁極部磁通密度)B,則公式(2)可進(jìn)一步由下式表示。
F={1/(4πμo)}·(B2·A/c2)…(3)式中,A為轉(zhuǎn)子3與銜鐵5的相對部分的磁極面積。
從公式(3)中可以看出,吸引力F與磁極部磁通密度B的二次方呈正比。并且,為了抑制吸引力F的變動(dòng),必須始終確保磁極部磁通密度B為一定。
但是,一旦向線圈7通電,因線圈7的本身發(fā)熱而使溫度上升,電阻增大,其結(jié)果是磁動(dòng)勢下降。并且,因該磁動(dòng)勢的下降,使轉(zhuǎn)子3與銜鐵5的相對部分的磁極部磁通密度B也下降,結(jié)果是吸引力F、因公式(3)的關(guān)系也下降。這樣,因公式(1)的關(guān)系,電磁離合器的傳遞扭矩T減少。
因此,在將該電磁離合器例如用于前述的圖像形成裝置的場合,記數(shù)滾子的旋轉(zhuǎn)開始的定時(shí)發(fā)生偏差,存在著感光體滾筒上形成的調(diào)色涂料圖像的前端與用紙前端的位置發(fā)生錯(cuò)位等的問題。
關(guān)于這一點(diǎn),以下再作詳細(xì)說明。
線圈7的溫度上升的上限值,包含環(huán)境溫度在內(nèi)已被標(biāo)準(zhǔn)化,慣例性使用的E種的溫度上限為120℃(參照J(rèn)ISC 4003)。此時(shí)的線圈7的磁動(dòng)勢下降至常溫時(shí)(20℃)的70%。即,若將常溫時(shí)的額定電流定為100%,則磁動(dòng)勢隨著溫度上升在70%~100%的范圍內(nèi)變化。
圖9表示磁動(dòng)勢比率與磁極部磁通密度B的關(guān)系,圖10表示磁動(dòng)勢比率與吸引力F的關(guān)系。另外,圖9,圖10中,將常溫下的流動(dòng)著額定電流時(shí)的磁動(dòng)勢比率定為100%。
傳統(tǒng)的電磁離合器,沒有充分地考慮線圈7的溫度變化與磁極部磁通密度B的關(guān)系,使用了具有圖9的虛線所示特性的產(chǎn)品。即,成為一種磁動(dòng)勢從0%~100%的大致直線性變化(即、在磁動(dòng)勢到達(dá)100%之前磁極部磁通密度B不飽和)的特性。
這樣,因線圈7的溫度變化,當(dāng)磁動(dòng)勢比率下降至常溫時(shí)的70%時(shí),磁極部磁通密度B成為了磁性飽和狀態(tài)的70%程度。此時(shí)的吸引力F因按照與磁極部磁通密度B的二次方而起變化,如圖10的虛線所示,磁動(dòng)勢比率下降至100%時(shí)的吸引力Fo的約50%,不能獲得所需的傳遞扭矩T。
以往,在使用圖9的虛線所示特性產(chǎn)品的場合,當(dāng)磁動(dòng)勢比率為70%時(shí),為了獲得所需的吸引力Fo,必須使用大的線圈,預(yù)先設(shè)定成磁動(dòng)勢比率為100%(常溫)時(shí)能獲得充分大的吸引力那樣的狀態(tài)。即,如圖10的點(diǎn)劃線所示,必須預(yù)先設(shè)定成使常溫時(shí)的吸引力成為磁動(dòng)勢比率70%時(shí)的吸引力的約2倍(磁極部磁通密度B時(shí)約1.4倍)那樣的狀態(tài)。
然而,在估計(jì)到因線圈7的溫度上升會(huì)使磁動(dòng)勢下降而預(yù)先設(shè)定成加大線圈7的常溫時(shí)的吸引力那樣狀態(tài)的場合,與此同時(shí),不僅要使用尺寸大的線圈7,而且還必須設(shè)定成加大包含轉(zhuǎn)子3和軛鐵4在內(nèi)的各部的磁性回路面積那樣的狀態(tài)。例如,如上所述,在磁動(dòng)勢比率為70%時(shí),要想獲得所需的吸引力Fo,則必須預(yù)先將磁性回路面積放大到約1.4倍。其結(jié)果,不僅線圈7,而且轉(zhuǎn)子3、軛鐵4、銜鐵5等的尺寸也需加大,會(huì)使電磁離合器整體大型化。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為了解決上述課題,其目的在于,提供可抑制因線圈的溫度上升而使傳遞扭矩下降、可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定化且體積小于以往的電磁離合器。
一般來講,表示磁極材料的磁通密度與電流關(guān)系的磁性曲線(B-H曲線),若線圈通電電流不斷增大,當(dāng)超出某一限度時(shí),磁通密度則基本不增加,引起磁性飽和。如前所述,當(dāng)將常溫時(shí)的額定電流定為100%時(shí),則線圈的磁動(dòng)勢在70%~100%的范圍內(nèi)變化,但在溫度上升后的最低磁動(dòng)勢(約70%)的狀態(tài)時(shí),若預(yù)先設(shè)定成磁極部磁通密度B為飽和的狀態(tài),則磁動(dòng)勢即使在約70%~100%的范圍內(nèi)變化,磁極部磁通密度B也能始終確保一定。由此,因公式(3)的關(guān)系,吸引力F也可在不受溫度上升影響的情況下確保一定。
本發(fā)明就是以這一事實(shí)作為出發(fā)點(diǎn),為了解決上述的課題,在具有驅(qū)動(dòng)負(fù)載的驅(qū)動(dòng)軸、游嵌于該驅(qū)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)體、與所述驅(qū)動(dòng)軸一體旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子、與所述旋轉(zhuǎn)體一體旋轉(zhuǎn)并相對于所述轉(zhuǎn)子設(shè)置成可接離的銜鐵、以及向該銜鐵與所述轉(zhuǎn)子相對的磁極部賦予磁動(dòng)勢的線圈的電磁離合器中,采用了如下的結(jié)構(gòu)。
即,本發(fā)明的電磁離合器,其特征在于,將所述線圈的溫度上升后的最低磁動(dòng)勢時(shí)的轉(zhuǎn)子與銜鐵相對的磁極部上的磁極部磁通密度,設(shè)定成直流磁化特性的飽和直線區(qū)域的始端以上。
采用本發(fā)明,一旦線圈勵(lì)磁,即使因線圈的溫度上升而減少了磁動(dòng)勢的場合,銜鐵與轉(zhuǎn)子之間的磁極部磁通密度B也飽和,其結(jié)果,磁極部磁通密度B能確保一定。并且,通過使磁極部磁通密度B一定,因前述公式(3)的關(guān)系,可將線圈勵(lì)磁時(shí)的吸引力F始終確保一定。由此可抑制因線圈的溫度上升造成的傳遞扭矩的下降,可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定化。
因此,在將該電磁離合器例如用于圖像形成裝置的場合,記數(shù)滾子的旋轉(zhuǎn)開始的定時(shí)中不會(huì)發(fā)生以往那樣的偏差,感光體滾筒上形成的調(diào)色涂料圖像的前端與用紙前端始終高精度一致,可提高印刷質(zhì)量。
并且,一旦線圈勵(lì)磁,即使因線圈的溫度上升而減少了磁動(dòng)勢的場合,銜鐵與轉(zhuǎn)子之間的磁極部磁通密度B也飽和,因此,不需要象以往那樣、估計(jì)到因線圈的溫度上升會(huì)使磁動(dòng)勢下降而預(yù)先設(shè)定成加大線圈的常溫時(shí)的吸引力那樣、使用尺寸大的線圈,也不必預(yù)先加大地設(shè)定銜鐵和轉(zhuǎn)子的磁性回路面積,從而可實(shí)現(xiàn)裝置整體的小型化。
圖1為本發(fā)明的實(shí)施例1的電磁離合器的剖視圖。
圖2為放大表示同一電磁離合器的轉(zhuǎn)子的一部分的主視圖。
圖3為放大表示同一電磁離合器的轉(zhuǎn)子和銜鐵的一部分的側(cè)面剖視圖。
圖4為本發(fā)明的實(shí)施例2的電磁離合器的剖視圖。
圖5為放大表示同一電磁離合器的轉(zhuǎn)子的一部分的主視圖。
圖6為放大表示同一電磁離合器的轉(zhuǎn)子和銜鐵的一部分的側(cè)面剖視圖。
圖7為放大表示同一電磁離合器的銜鐵的一部分的主視圖。
圖8為傳統(tǒng)的電磁離合器的剖視圖。
圖9為將本發(fā)明與傳統(tǒng)的場合作出比較的、表示銜鐵與轉(zhuǎn)子的相對部分的磁極部磁通密度B相對于磁動(dòng)勢比率關(guān)系的特性圖。
圖10為將本發(fā)明與傳統(tǒng)的場合作出比較的、表示吸引力F相對于磁動(dòng)勢比率關(guān)系的特性圖。
具體實(shí)施例方式圖1為本發(fā)明的實(shí)施例1的電磁離合器的剖視圖,圖2為放大表示同一電磁離合器的轉(zhuǎn)子的一部分的主視圖,圖3為放大表示同一電磁離合器的轉(zhuǎn)子和銜鐵的一部分的側(cè)面剖視圖。在與圖7所示的傳統(tǒng)技術(shù)對應(yīng)的構(gòu)成部分標(biāo)記同一符號。
本實(shí)施例1的電磁離合器具有中空的驅(qū)動(dòng)軸1,該驅(qū)動(dòng)軸1的橫剖面D字狀的D切割部11連結(jié)著未圖示的負(fù)載(圖像形成裝置的場合是記數(shù)滾子的軸)。在該驅(qū)動(dòng)軸1的外側(cè),旋轉(zhuǎn)自如地游嵌著具有正齒輪和斜齒輪等的齒輪部21的旋轉(zhuǎn)體2,同時(shí)嵌合著轉(zhuǎn)子3,與驅(qū)動(dòng)軸1一體旋轉(zhuǎn)。并且,在驅(qū)動(dòng)軸1的外側(cè),游嵌地軸支承著軛鐵4。由此,即使驅(qū)動(dòng)軸1和轉(zhuǎn)子3旋轉(zhuǎn),軛鐵4也產(chǎn)生滑動(dòng),以維持靜止?fàn)顟B(tài)。
上述的轉(zhuǎn)子3,具有外側(cè)圓筒部31;從該外側(cè)圓筒部31朝徑向內(nèi)方縮徑的中空盤子狀的縮徑部35;連結(jié)兩部31、35的連結(jié)部33,連結(jié)部33在沿其周向的多個(gè)部位上形成有遮磁孔34。又,縮徑部35的位置處于驅(qū)動(dòng)軸1上所形成的凸緣部12上。
在轉(zhuǎn)子3的連結(jié)部33與旋轉(zhuǎn)體2之間的與遮磁孔34大致相對的位置上,配置著中空圓板狀的銜鐵5,在該銜鐵5上固定著中空盤子狀的復(fù)位彈簧6的一端面,復(fù)位彈簧6的另一端面與旋轉(zhuǎn)體2一體固定。這樣,銜鐵5在與復(fù)位彈簧6及旋轉(zhuǎn)體2一體旋轉(zhuǎn)的同時(shí),通過復(fù)位彈簧6能沿軸向進(jìn)行微動(dòng)。另外,本實(shí)施例1中,轉(zhuǎn)子3的各遮磁孔34在徑向上只存在于1個(gè)部位,連結(jié)部33的中間隔有遮磁孔34的上下的部分33a、33b分別與銜鐵5對置,故轉(zhuǎn)子3和銜鐵5相對的磁極部是2極。
軛鐵4,由大徑筒部41;小徑筒部42以及連結(jié)兩者41、42間的底板部43構(gòu)成,在被各部41~43圍住的內(nèi)部,收納著卷裝有線圈7的繞線骨架8。該軛鐵4,其大徑筒部41中夾有微小空隙地與轉(zhuǎn)子3的外側(cè)圓筒部31重合,而小徑筒部42通過摩擦降低構(gòu)件91支承于驅(qū)動(dòng)軸1上。另外,94是對旋轉(zhuǎn)體2、轉(zhuǎn)子3和軛鐵4在軸向上進(jìn)行定位的位置限制用的擋圈。
本實(shí)施例1的電磁離合器中,一旦向線圈7通電,在由轉(zhuǎn)子3的連結(jié)部33與銜鐵5相對部分所形成的磁極部產(chǎn)生吸引力,使兩者3、5摩擦接觸,其結(jié)果,扭矩從旋轉(zhuǎn)體2經(jīng)由復(fù)位彈簧6、銜鐵5傳向轉(zhuǎn)子3,并且,與轉(zhuǎn)子3接合的驅(qū)動(dòng)軸1進(jìn)行旋轉(zhuǎn),驅(qū)動(dòng)未圖示的負(fù)載。另外,即使轉(zhuǎn)子3和驅(qū)動(dòng)軸1旋轉(zhuǎn),軛鐵4、線圈7和繞線骨架8也在與摩擦降低構(gòu)件91之間產(chǎn)生滑動(dòng),以維持靜止?fàn)顟B(tài)。該動(dòng)作與以往的情況相同。
向線圈7通電時(shí)的磁性回路,成為軛鐵4的大徑筒部41→轉(zhuǎn)子3的外側(cè)圓筒部31→轉(zhuǎn)子3的連結(jié)部33→銜鐵5→轉(zhuǎn)子3的連結(jié)部33→轉(zhuǎn)子3的縮徑部35→驅(qū)動(dòng)軸1的外周部→軛鐵4的小徑筒部42→軛鐵4的底板部43→軛鐵4的大徑筒部41。
本實(shí)施例1的電磁離合器的特征在于,將線圈7的溫度上升后的最低磁動(dòng)勢時(shí)的轉(zhuǎn)子3與銜鐵5之間的磁極部磁通密度B,設(shè)定成直流磁化特性的飽和直線區(qū)域的始端(圖9的符號Bo)以上。
即,線圈7的磁動(dòng)勢,若將常溫時(shí)的額定電流定為100%,則線圈7勵(lì)磁時(shí)因本身發(fā)熱而使溫度上升,磁動(dòng)勢如前所述在70%~100%的范圍內(nèi)變化。此時(shí),如圖9的實(shí)線所示,若在線圈7的磁動(dòng)勢為70%的狀態(tài)下將磁極部磁通密度B預(yù)先設(shè)定成飽和,則即使磁動(dòng)勢在70%~100%的范圍內(nèi)變化,磁極部磁通密度B的變化也極小。由此,如圖10的實(shí)線所示,即使因線圈7的溫度上升而使磁動(dòng)勢下降,吸引力F也可在不受溫度上升影響的情況下確保一定,從前述的公式(1)、(3)的關(guān)系來看,可使傳遞扭矩T穩(wěn)定化。
這里,當(dāng)因線圈的溫度上升造成磁動(dòng)勢下降而處于常溫時(shí)的70%的場合,為了能將轉(zhuǎn)子3與銜鐵5之間的磁極部磁通密度B設(shè)定成直流磁化特性的飽和直線區(qū)域的始端Bo以上的狀態(tài),必須選定轉(zhuǎn)子3和銜鐵5的材料。
即,作為轉(zhuǎn)子3和銜鐵5的材料,應(yīng)采用磁動(dòng)勢比率約為70%時(shí)磁性飽和那樣的容易磁化的軟磁性體,并且,如公式(3)所示,因吸引力P與磁極部磁通密度B的二次方呈正比地增加,故必須選定磁極部磁通密度B高的材料。
作為這種材料,以采用規(guī)定為飽和磁通密度1.46特斯拉以上的無方向性電磁鋼板(JIS C2552)、磁極用冷軋鋼板(JIS C2555)、方向性電磁鋼板(JIS C2553)等為宜。又,對飽和磁通密度無規(guī)定,也可使用冷軋鋼板(JIS C3141)。
若選定這種材料,因利用溫度上升后的最低磁動(dòng)勢,來決定磁極部磁通密度B的飽和直線區(qū)域的始端Bo,故因公式(3)的關(guān)系,只要設(shè)定所需的吸引力F,就可決定出轉(zhuǎn)子3與銜鐵5之間的磁極間距離c和磁極面積A。
另外,為了將所述線圈7的溫度上升后的最低磁動(dòng)勢時(shí)的轉(zhuǎn)子3與銜鐵5之間的磁極部磁通密度B設(shè)定成直流磁化特性的飽和直線區(qū)域的始端(圖9的符號Bo)以上,除了選定上述那種轉(zhuǎn)子3和銜鐵5的材料之外,例如也可通過未圖示的控制裝置,在電磁離合器的作動(dòng)開始時(shí),供給規(guī)定時(shí)間的過勵(lì)磁電流,或者也可設(shè)置恒定電流驅(qū)動(dòng)回路,采取在線圈溫度上升后的電流值中將線圈7中流動(dòng)的電流值去掉那樣的處理方法。
這樣,本實(shí)施例1中,線圈7勵(lì)磁時(shí),利用溫度上升后的磁動(dòng)勢使磁極部磁通密度B飽和,即使因線圈溫度上升而使磁動(dòng)勢變化,也可減小吸引力P的下降。其結(jié)果,可減小因線圈7的溫度變化所造成的傳遞扭矩T的變動(dòng),可實(shí)現(xiàn)傳遞扭矩T的穩(wěn)定化。
并且,即使線圈勵(lì)磁時(shí)因溫度上升而減少了磁動(dòng)勢的場合,由于轉(zhuǎn)子3與銜鐵5之間的磁極部磁通密度B也始終飽和,因此,不需要象以往那樣、估計(jì)到因線圈的溫度上升會(huì)使磁動(dòng)勢下降而預(yù)先設(shè)定成加大線圈7的常溫時(shí)的吸引力那樣、使用尺寸大的線圈7,也不必加大地預(yù)先設(shè)定轉(zhuǎn)子3和銜鐵5的磁性回路面積。這樣,本實(shí)施例1的電磁離合器,由于可相應(yīng)減小線圈7的最低磁動(dòng)勢與常溫時(shí)的磁動(dòng)勢的比率部分的磁極面積,故可實(shí)現(xiàn)裝置整體的小型化。并可獲得材料費(fèi)用便宜的制品重量減輕等的效果。
然而,當(dāng)轉(zhuǎn)子3和銜鐵5是剛性材料時(shí),并且,若兩者的相對面不平坦而具有凹凸時(shí),則在線圈7勵(lì)磁時(shí),轉(zhuǎn)子3與銜鐵5的密合度變差,兩者的相對面之間會(huì)產(chǎn)生微小間隙Δ。這與因該間隙Δ而出現(xiàn)的微小的磁極間距離c的現(xiàn)象是等效的,其結(jié)果,從公式(3)中可以看出,與磁極間距離c的二次方呈正比地使吸引力F下降。由此,為了防止吸引力F的下降,必須提高兩者3、5的密合度,以使線圈勵(lì)磁時(shí)在轉(zhuǎn)子3與銜鐵5之間不產(chǎn)生間隙Δ。
對于將轉(zhuǎn)子3與銜鐵5密合所必需的負(fù)載P,可由下式提供。
P=(Δ·E·b·h3)/(4w3)…(4)式中,Δ為在轉(zhuǎn)子3和銜鐵5的凹凸部位產(chǎn)生的相對面之間的間隙距離,E為轉(zhuǎn)子3的縱向彈性系數(shù),b為存在于轉(zhuǎn)子3的遮磁孔34之間的肋37的肋寬度,h為肋37的軸向厚度,w為遮磁孔34的徑向?qū)挾取?br>
要想在線圈勵(lì)磁時(shí)以小的負(fù)載P使轉(zhuǎn)子3與銜鐵5充分密合,例如,采取的一項(xiàng)對策是實(shí)施表面的精密加工,使轉(zhuǎn)子3與銜鐵5的相對面成為平坦?fàn)?,以盡可能減小兩者3、5之間產(chǎn)生的間隙Δ。但是,為此而需要高精度化加工以及實(shí)施表面研磨等的后處理,使加工費(fèi)用增加,故不好。又,雖然縱向彈性系數(shù)E是根據(jù)材料而自身決定的值,但如上所述,當(dāng)選定了利用線圈勵(lì)磁時(shí)的溫度上升后的最低磁動(dòng)勢而使磁極部磁通密度B飽和那樣的材料的場合,要想自由變更這種材料是困難的。
對此,減小轉(zhuǎn)子3的肋寬度b和肋厚度h、或者加大遮磁孔寬度w,這在設(shè)計(jì)上具有自由度,通過調(diào)整這些值,可比較容易地以小的負(fù)載P來將轉(zhuǎn)子3與銜鐵5充分密合。
并且,減小肋寬度b和肋厚度h或者加大遮磁孔寬度w,還能使轉(zhuǎn)子3的連結(jié)部33沿軸線方向具有柔軟性。因此,即使減薄銜鐵5的板厚k使其沿軸線方向具有柔軟性,也能將轉(zhuǎn)子3與銜鐵5的雙方充分密合。并且,也可采用使轉(zhuǎn)子3和銜鐵5的雙方具有柔軟性的結(jié)構(gòu)。另外,為了減小肋厚度h,既可采用轉(zhuǎn)子3所使用的板厚度薄的材料,也可只對肋37的部分進(jìn)行沖壓而減薄。
特別是在選定使用前述的無方向性電磁鋼板(JIS C2552)、磁極用冷軋鋼板(JIS C2555)、方向性電磁鋼板(JIS C2553)、冷軋鋼板(JIS C3141)的場合,在這些的各材料中規(guī)定著總稱厚度,故可從這些材料中決定出最佳的板厚,因0.23mm~0.65mm的選擇范圍極廣,故以從中進(jìn)行選擇為宜。最好是使用選擇范圍最廣的0.5mm的板厚。
這樣,通過使用厚度為0.23mm~0.65mm范圍的材料,可向轉(zhuǎn)子3和銜鐵5賦予柔軟性,故可用小的負(fù)載使兩者3、5充分密合,能確保充分的傳遞扭矩T。
圖4為本發(fā)明的實(shí)施例2的電磁離合器的剖視圖,圖5為放大表示同一電磁離合器的轉(zhuǎn)子的一部分的主視圖,圖6為放大表示同一電磁離合器的轉(zhuǎn)子和銜鐵的一部分的側(cè)面剖視圖,圖7為放大表示同一電磁離合器的銜鐵的一部分的主視圖。在與圖1~圖3所示的實(shí)施例1對應(yīng)的構(gòu)成部分標(biāo)記同一符號。
本實(shí)施例2中,在轉(zhuǎn)子3的連結(jié)部33的沿周向的多個(gè)部位形成有遮磁孔34,并且,在銜鐵5上的沿周向的多個(gè)部位也形成有遮磁孔51。該場合的轉(zhuǎn)子3的遮磁孔34沿徑向形成有3層,銜鐵5的遮磁孔51沿徑向形成有2層,又,各兩遮磁孔34、51相互間在徑向上相互不對置地形成于錯(cuò)開的位置。這樣,因轉(zhuǎn)子3與銜鐵5的沿徑向呈相對的部分存在于6個(gè)部位,故磁極部是6極。
從前述的公式(1)中可以看出,磁極部的磁極數(shù)N越增加,傳遞扭矩T則越大,反之,即使在增加了磁極部的磁極數(shù)N時(shí),為了獲得相同的傳遞扭矩T所必需的吸引力F只需1/N即可。并且,要想減小吸引力F,因公式(3)的關(guān)系,因磁極部磁通密度B也減小,故線圈7的磁動(dòng)勢也減小即可。因此,在本實(shí)施例2的電磁離合器中,可以減小線圈7的尺寸。若減小線圈7的尺寸,則可實(shí)現(xiàn)電磁離合器整體的小型化。當(dāng)然,只要是線圈7的磁動(dòng)勢與以往相同,磁極部的磁極數(shù)N越多,吸引力F也越增加,可獲得大的傳遞扭矩T。
然而,傳統(tǒng)的電磁離合器中,為了獲得充分的吸引力F,大多是外徑尺寸Do為φ26~φ36mm、軸向尺寸Lo為29~33mm的結(jié)構(gòu),至少使用Lo為22.3mm以上的尺寸(例如、參照日本姬電技術(shù)株式會(huì)社電磁離合器目錄;アキユレイト銷售株式會(huì)社ドミノ離合器目錄等)。為此,在組裝了電磁離合器的設(shè)備內(nèi),需要確保其設(shè)置空間,必須變更零件配置,難以實(shí)現(xiàn)設(shè)備整體的小型化。
對此,本實(shí)施例2的電磁離合器,通過增加磁極部的磁極數(shù)N,不但能確保充分的傳遞扭矩T,而且還可使用小的線圈7,因此,可將電磁離合器的外徑尺寸Do設(shè)定在φ22.5~φ36mm的范圍內(nèi)、即以往的φ26mm以下。其結(jié)果,可使組裝該電磁離合器的設(shè)備空間寬裕,可實(shí)現(xiàn)設(shè)備整體的小型化。又,對于軸向尺寸Lo,也可設(shè)定成比傳統(tǒng)的電磁離合器短的φ22.3mm以下,從而,可在以往使用彈簧離合器的部位裝入該電磁離合器。
本實(shí)施例2也與實(shí)施例1一樣,線圈勵(lì)磁時(shí),在利用小的負(fù)載P使轉(zhuǎn)子3與銜鐵5充分密合的基礎(chǔ)上,需要使轉(zhuǎn)子3的連結(jié)部33和銜鐵5的至少一方沿軸線方向具有柔軟性。
這樣,在本實(shí)施例2中,也可通過減小轉(zhuǎn)子3的連結(jié)部33的肋37的肋寬度b和銜鐵5的肋52的肋寬度d;減薄肋厚度h、k;或增大遮磁孔34、51的徑向?qū)挾葁、v,即可使其軸向上具有柔軟性。為了減薄肋厚度h、k,不僅可減薄轉(zhuǎn)子3和銜鐵5的板厚,也可只對肋37、52的部分進(jìn)行沖壓而減薄。
本實(shí)施例2中的其它結(jié)構(gòu)及作用效果與實(shí)施例1相同,故在此省略詳細(xì)說明。
本發(fā)明的電磁離合器,不僅可作為復(fù)印機(jī)、打印機(jī)等的圖像形成裝置的構(gòu)件使用,而且,還可廣泛適用于各種辦公用設(shè)備、家電制品以及其它類設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種電磁離合器,包括驅(qū)動(dòng)負(fù)載的驅(qū)動(dòng)軸、游嵌于該驅(qū)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)體、與所述驅(qū)動(dòng)軸一體旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子、與所述旋轉(zhuǎn)體一體旋轉(zhuǎn)并相對于所述轉(zhuǎn)子設(shè)置成可接離的銜鐵、以及向該銜鐵與所述轉(zhuǎn)子相對的磁極部賦予磁動(dòng)勢的線圈,其特征在于,將所述線圈的溫度上升后的最低磁動(dòng)勢時(shí)的所述轉(zhuǎn)子與銜鐵相對的磁極部上的磁極部磁通密度設(shè)定成直流磁化特性的飽和直線區(qū)域的始端以上。
2.如權(quán)利要求1所述的電磁離合器,其特征在于,由所述轉(zhuǎn)子和銜鐵構(gòu)成的磁極部具有4極以上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電磁離合器,其特征在于,所述轉(zhuǎn)子和銜鐵的至少一方,在所述磁極部相對于驅(qū)動(dòng)軸的軸線方向具有柔軟性。
4.如權(quán)利要求1或2所述的電磁離合器,其特征在于,所述轉(zhuǎn)子和銜鐵的材料,其飽和磁通密度為1.46特斯拉以上。
5.如權(quán)利要求1或2所述的電磁離合器,其特征在于,所述轉(zhuǎn)子和銜鐵,其板厚設(shè)定為0.23mm~0.65mm。
6.如權(quán)利要求1或2所述的電磁離合器,其特征在于,外徑尺寸設(shè)定為φ22.5mm~φ36mm。
7.如權(quán)利要求1或2所述的電磁離合器,其特征在于,軸向尺寸設(shè)定為22.3mm以下。
全文摘要
一種電磁離合器,包括與驅(qū)動(dòng)負(fù)載的驅(qū)動(dòng)軸(1)游嵌的旋轉(zhuǎn)體(2)、與驅(qū)動(dòng)軸(1)一體旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子(3)、與旋轉(zhuǎn)體(2)一體旋轉(zhuǎn)并相對于轉(zhuǎn)子(3)設(shè)置成可接離的銜鐵(5)、以及向該銜鐵(5)與轉(zhuǎn)子(3)相對的磁極部賦予磁動(dòng)勢的線圈(7),將線圈(7)的溫度上升后的最低磁動(dòng)勢時(shí)的轉(zhuǎn)子(3)與銜鐵(5)相對的磁極部上的磁極部磁通密度(B)設(shè)定成直流磁化特性的飽和直線區(qū)域的始端(Bo)以上。本發(fā)明提供可減小因線圈的溫度上升而使傳遞扭矩變動(dòng)的電磁離合器。
文檔編號F16D27/00GK1789747SQ20051008821
公開日2006年6月21日 申請日期2005年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月15日
發(fā)明者酒本憲爾, 宮元美良 申請人:三菱電機(jī)株式會(huì)社, 常州姬菱科技有限公司