已知有如下电磁离合器，该电磁离合器在可将摩擦面沿轴向压接、远离地相对配置的转子和电枢上均设有多个沿轴向贯穿、在周向上以圆弧状延伸的磁通切断用的槽，通过使由被插入转子的反电枢侧的线圈的励磁所产生的磁通从转子的非槽部穿过电枢的非槽部、从电枢的非槽部穿过转子的非槽部，从而产生磁吸引力来将两摩擦面压接，通过线圈的消磁从而使两摩擦面远离(例如专利文献1)。这种电磁离合器安装于例如车用空调装置的制冷回路的制冷剂压缩用的压缩机的旋转驱动力输入部，设置成能控制来自发电机等驱动源的驱动力的传递的接通/断开。
例如，图1、图2中表示了安装于上述这种压缩机的电磁离合器100的例子(该电磁离合器的整体基本结构与后述本发明相同)。转子1的摩擦面1a与电枢2的摩擦面2a通过插入转子1的圆环状空间部3的线圈4的励磁、消磁来压接、远离，其中，上述转子1具有皮带轮结构，来自驱动源侧的驱动力传递给上述转子1，上述电枢2与转子1相对配置。在图示例中，通过摩擦面彼此的压接使传递得到的旋转驱动力经由扭矩限制器机构5，从中央部的突起部6向压缩机的转轴7传递。如图3所示，转子1也设有多个沿轴向以直线状贯穿、在周向上以圆弧状延伸的磁通切断用的槽8。如图4所示，电枢2也设有多个沿轴向贯穿、在周向上以圆弧状延伸的磁通切断用的槽9。当对线圈4进行励磁时，通过使磁通从转子1的非槽部(不存在槽的部分)穿过电枢2的非槽部、从电枢2的非槽部穿过转子1的非槽部(在图示例中，进一步使磁通从转子1的非槽部穿过电枢2的非槽部、从电枢2的非槽部穿过转子1的非槽部)，从而使摩擦面彼此压接。
在这样的结构中，在经过上述这样的摩擦面间的经路上穿过的磁通越大，摩擦面彼此的压接力越大，能传递更大的扭矩。但是，在上述这样的现有结构中，由于设于转子1、电枢2的槽8、9通过冲裁加工而成，不容易将非槽部的摩擦面形成为很大，因此存在磁通不易穿过，不易将传递扭矩设定成很大这样的问题。此外，在仅仅缩小槽宽来增大摩擦面上的非槽部的面积的方法中，经过槽内的漏磁通变大，结果无法增大传递扭矩。此外，也有在摩擦面上设置特殊的摩擦内衬(liner)的方法，但会引起电磁离合器整体成本的大幅增加。
专利文献1：日本专利特开平9-32869号公报
发明的公开
发明所要解决的技术问题
因此，本发明的技术问题在于提供一种不会引起成本大幅增加就可提高摩擦面彼此的压接力、能以相同尺寸进行更大的扭矩传递的电磁离合器的结构。换言之，若所需传递扭矩相同时，提供一种对于电磁线圈而言能省电、而且对于电磁离合器整体而言能小型化、轻量化的电磁离合器的结构。
解决技术问题所采用的技术方案
为解决上述技术问题，本发明的电磁离合器中，在可将摩擦面沿轴向压接、远离地相对配置的转子和电枢上均设置多个沿轴向贯穿、在周向上以圆弧状延伸的磁通切断用的槽，将通过插入转子的反电枢侧的线圈的励磁而产生的磁通从转子的非槽部穿过电枢的非槽部、从电枢的非槽部穿过转子的非槽部，从而产生磁吸引力来将两摩擦面压接，通过线圈的消磁来使两摩擦面远离，其特征在于，将转子和电枢中的至少一方的槽形成为以摩擦面侧的槽宽比反摩擦面侧的槽宽小的形态呈锥状变化的槽。
通过如上所述制成槽宽变化的槽，从而例如不仅能使平均槽宽与现在的平均槽宽相同，还能减小摩擦面侧的槽宽。通过使平均槽宽与现在的平均槽宽相同，能防止穿过槽内的漏磁通的增大，而且通过减小摩擦面侧的槽宽，能增大压接的两摩擦面的非槽部间流过的磁通。其结果是，能增加在非槽部间流过的磁通引起的摩擦面彼此的压接力。此外，为了实现相同的压接力，对于线圈而言能省电，此外，由于即使减小转子、电枢的尺寸也能形成相同面积的非槽部，因此对于电磁离合器整体而言能小型化、轻量化。
在上述本发明的电磁离合器中，上述槽宽呈锥状变化的槽不通过现有的冲裁加工，而是通过例如采用激光、电子束、等离子体、水流喷射中的任意一种个的加工来形成。通过一边使激光、电子束、等离子体、水流喷射三维移动一边进行切断加工，从而能容易地加工需要的槽宽呈锥状变化的形状的槽。此外，在采用这些激光、电子束、等离子体、水流喷射中的任意一种的加工中，由于不会产生飞边，因此能从反摩擦面侧和摩擦面侧的任意方向进行加工，并且不需要去除飞边等后续加工。尤其是在通过水流喷射的切断加工中，由于将含有研磨材的高压水冲击金属，因此没有氧化，也没有一切热变形。因此，不需要切断后的去飞溅，由于不发生热变形，因而品质稳定。而且，在现有的冲裁加工中，对于转子、电枢的板厚而言，在用于冲裁的冲头的实用宽度(在大规模生产时，能确保承受一定个数以上的加工的耐久性的冲头宽度)上存在实质上的下限值，而在现实中，无法将槽宽设定得太小。然而，在通过激光、电子束、等离子体、水流喷射的切断加工中，不存在这种下限值，因此能将槽宽设定呈任意需要的宽度。
此外，在本发明的电磁离合器中，能采用上述槽宽变化的槽中至少有一个相对于轴向倾斜的结构。也就是说，此时，使槽朝供磁通穿过的非槽部的面积变大的方向倾斜。藉此，能更有效地增大磁通。这样的槽倾斜结构能一边使激光或电子束以具有规定的倾斜角的状态三维移动一边进行切断加工来比较容易地实现。
当在上述转子侧设置这样的倾斜槽的情况下，较为理想的是，转子具有槽宽是变化的且以从反摩擦面侧朝向摩擦面侧相对于轴向位于直径较大侧的形态倾斜的槽，该槽的转子摩擦面侧的开口能制成具有比形成线圈插入部的转子的圆环状空间部的圆环外径大的直径部分的结构。在这种结构中，由于转子摩擦面侧的槽开口位于径向较外侧，因此扩大了存在于上述槽开口的内侧的非槽部的面积，相应地穿过该非槽部的磁通变大，压接力增加。
此外，在转子侧也能设置沿上述方向倾斜的槽、或与上述槽不同的沿与上述方向相反的方向倾斜的槽。即，转子具有槽宽是变化的且以从反摩擦面侧朝向摩擦面侧相对于轴向位于直径较小侧的形态倾斜的槽，该槽的转子摩擦面侧的开口能制成具有比形成线圈插入部的转子的圆环状空间部的圆环内径小的直径部分的结构。在这种结构中，由于转子摩擦面侧的槽开口位于径向较内侧，因此扩大了存在于上述槽开口的外侧的非槽部的面积，相应地穿过该非槽部的磁通变大，压接力增加。
这种本发明的电磁离合器较为理想的是设于例如压缩机的旋转驱动力输入部。其中，压缩机为由用于车用空调装置等采用的压缩机构成时较为理想。在这种压缩机中，随着热负荷等会使压缩机的驱动扭矩频繁改变，相应地也使从驱动源传递来的用于压缩机驱动的扭矩改变，通过如上所述增加穿过磁通，能充分地经受最大传递扭矩，且防止扭矩传递部所不需要的滑动，从而给扭矩传递部带来充分的耐久性。
发明效果
根据本发明的电磁离合器，将现有的直线状的槽形成为摩擦面侧的槽宽比反摩擦面侧的槽宽小的锥状变化的槽，通过这样简单的改进，不会引起成本大幅增加，能提高摩擦面彼此的压接力，若为相同的离合器尺寸则能进行更大的扭矩传递，且提高扭矩传递部的耐久性。此外，若所需传递扭矩相同，则对于电磁线圈而言能省电，而对于电磁离合器整体而言能小型化、轻量化。
附图说明
图1是现有的电磁离合器的纵剖图。
图2是图1的电磁离合器的主视图。
图3是图1的电磁离合器的转子的俯视图。
图4是图1的电磁离合器的电枢的俯视图。
图5是用于进行比较的现有的电磁离合器的局部纵剖图。
图6是图5的电磁离合器的局部纵剖图。
图7是本发明一实施方式的电磁离合器的局部纵剖图。
图8是本发明另一实施方式的电磁离合器的局部纵剖图。
图9是本发明又一实施方式的电磁离合器的局部纵剖图。
图10是用于进行比较的现有的电磁离合器的局部纵剖图。
图11是图7的电磁离合器的局部纵剖图。
图12是在现有的电磁离合器中槽宽与磁通的关系图。
图13是表示本发明的槽形状例的概略结构图。
图14是将直线槽与锥形槽进行比较而表示的槽宽与磁通的关系图。
图15是表示锥形槽加工的一例的概略结构图。
(符号说明)
11、21、31、41转子
11a、21a、31a、41a转子的摩擦面
12、22、32电枢
12a、22a、32a电枢的摩擦面
13圆环状空间部
14线圈
15、16、17、25、26、27、35、36、37、42、54槽
15a、16a槽的转子摩擦面侧开口
18磁通
51槽加工被对象物
52照射头
53激光、电子束、等离子体或水流喷射
200、300、400电磁离合器

以下，在与现有结构比较的同时参照附图对本发明的较为理想的实施方式进行说明。
图5是示意表示上述现有的电极离合器的局部纵剖图的图，图6是进一步示意表示其局部纵剖图的图。如图6所示，因线圈4的励磁而产生的磁通10从转子1的非槽部穿过电枢2的上下方向上的一方的非槽部、从电枢2的该非槽部穿过转子1的中央部的非槽部、继而从转子1的中央部的非槽部穿过电枢2的另一方的非槽部、从电枢2的该非槽部穿过转子1的另一方的非槽部，从而使摩擦面1a、2a彼此压接。如上所述，由于这些非槽部的摩擦面1a、2a的面积无法取得过大，因此所能传递的扭矩也是有限的。
图7示意表示本发明一实施方式的电磁离合器200的局部纵剖图。电磁离合器200包括转子11和电枢12，通过插入转子的反电枢侧的圆环状空间部13的线圈14的励磁、消磁，使相对配置的转子11的摩擦面11a与电枢12的摩擦面12a沿轴向压接、远离。转子11和电枢12均以如图3、图4所示的配置而设有多个沿轴向贯穿、在周向上以圆弧状延伸的磁通切断用的槽15、16、17。在本实施方式中，槽15、16、17均形成为摩擦面侧的槽宽比反摩擦面侧的槽宽小的、呈锥状变化的槽。
此外，在本实施方式中，设于转子11侧的槽15、16形成为相对于轴向倾斜的槽。其中，槽15由槽宽是变化的且以从反摩擦面侧朝向摩擦面11a侧相对于轴向位于直径较大侧(径向外侧)的形态倾斜的槽构成，且上述槽15的转子摩擦面11a侧的开口15a能制成具有比形成线圈插入部的转子11的圆环状空间部13的圆环外径大的直径部分的结构。此外，槽16由槽宽是变化的且以从反摩擦面侧朝向摩擦面11a侧相对于轴向位于直径较小侧(径向内侧)的形态倾斜的槽构成，且上述槽16的转子摩擦面11a侧的开口16a能制成具有比圆环状空间部13的圆环内径小的直径部分的结构。此外，设于电枢12侧的槽17形成为槽宽是变化的且在轴向上延伸的槽。
在设有这样的槽宽是变化的槽15、16、17的结构中，根据槽17的宽度变化结构来扩大电枢12的摩擦面12a的非槽部的面积。根据槽15、16的宽度变化结构和倾斜结构，扩大转子11的摩擦面11a的非槽部的面积，尤其是扩大槽15的开口15a内侧的非槽部和槽16的开口16a外侧的非槽部的面积。其结果是，经过这些非槽部的磁通18增大，相应地增大摩擦面彼此的压接力。如后所述，通过将宽度变化的槽15、16、17的平均槽宽设定成与现有的直线状的槽的宽度相同，从而能在不损害槽的磁通切断功能的情况下，也就是说，在不使通过槽的漏磁通增大的情况下实现上述压接力的增大。
如上所述，在本实施方式中，由于能提高摩擦面彼此的压接力，若为相同的离合器尺寸则能进行更大的扭矩传递，且即使传递扭矩变动时也能防止摩擦面之间的滑动，因此能提高扭矩传递部的耐久性。此外，若所需传递扭矩相同时，由于只要减小施加于电磁离合器200的线圈14上的电流或电压即可，因而能省电，此外，对于电磁离合器200整体而言，也能小型化、轻量化。
关于上述这样的本发明的槽结构，能进行各种变化(variation)。以下例示几种变化，但并不限定于这些。在图8所例示的电磁离合器300中，设于转子21的槽25、26形成为朝向摩擦面21a侧宽度变窄，但不倾斜，在轴向上延伸。设于电枢22侧的槽27形成为槽宽是变化的且在轴向上延伸的槽。在这种结构中，也能扩大摩擦面21a、22a的非槽部的面积，使穿过非槽部的磁通变大，相应地增大摩擦面彼此的压接力。
在图9所例示的电磁离合器400中，设于转子31的槽35、36形成为朝向摩擦面31a侧宽度变窄且相对于轴向倾斜的槽，设于电枢32侧的槽37形成为槽宽不变化而在轴向上以直线状延伸的槽。在这种结构中，虽无法扩大摩擦面32a的非槽部的面积，但却可靠地扩大了摩擦面31a、32a的贴合面、即磁通穿过面的面积，使穿过磁通变大，相应地增大摩擦面彼此的压接力。
为了进一步明示这种本发明的槽结构的效果，在将表示现有结构的图10与表示图7的本发明一实施方式的结构的图11进行比较参照的同时进行说明。即使电磁离合器为相同外形尺寸，若为宽度不变而只以直线状延伸的槽8、9时，则作为非槽部彼此的贴合面而形成的磁通穿过面只是与图10中的a、b的尺寸对应的面积，但若为宽度是变化的且倾斜的槽15、16、17时，磁通穿过面扩大到与图11中的c、d的尺寸对应的面积。
关于槽宽呈锥状变化这点上，通过与磁通的关系来考察电磁离合器的性能。例如，一般而言，电磁离合器的转子的板厚为5mm，当使现有的直线状的槽的宽度变化时，磁通如图12所示地变化，在槽宽为2mm处呈现最大值。在图12的区域A内，由于槽宽变小，因此穿过槽内的漏磁通变大，其结果是磁通减少。在区域B内，图10所示的摩擦面的尺寸a、b变小，磁通不易穿过，从而磁通减少。其结果是，当转子的板厚为5mm时，一般而言，非槽部的穿过磁通在槽宽为2mm处呈现最大值。另外，关于非槽部的穿过磁通，由于传递扭矩能作为与非槽部的穿过磁通、用于计算扭矩的半径及摩擦面彼此的摩擦系数之积成比例的值，因此在用于扭矩计算的半径及摩擦面彼此的摩擦系数为固定的条件下，只需测定传递扭矩便能测定其变化。
与上述相对的是，转子的板厚为相同的5mm，如图13所示，当平均槽宽为2mm，以转子41的摩擦面41a侧的开口部的槽宽为1mm、反摩擦面侧的槽宽为3mm的形态使转子41的槽42的宽度呈锥状变化时，如图14中与上述直线槽的情况比较所示的那样，能得到磁通呈最大值的槽宽(平均槽宽)C、C’的位置没有改变、基本上平行移动以使所得的穿过磁通的值变大的特性。即、当为锥状槽时，磁通也与平均槽宽的变化对应地变化，但磁通本身增大，相应地增大传递扭矩。其结果是，若电磁离合器的外形尺寸相同，则通过制成锥状槽便能实现传递扭矩的增大，当所需传递扭矩相同时，对于线圈能实现省电、对于电磁离合器整体能实现小型化及轻量化。
本发明的锥状的槽能采用例如激光、电子束、等离子体或水流喷射中的任意一种进行加工。例如，如图15所表示的加工的一例那样，从作为激光、电子束、等离子体、水流喷射的照射单元的照射头52对槽加工被对象物51照射激光、电子束、等离子体或水流喷射53，通过使照射头52三维移动成沿圆弧状槽54的形状外周线和内周线照射激光、电子束、等离子体或水流喷射53(或通过使照射头52旋转来一边使其照射角变化一边使照射头52的位置变化，从而沿圆弧状槽54的形状外周线和内周线照射激光等)，从而来加工目标形状的槽54。三维移动例如能通过带三维自动设备的照射头来容易地进行。通过这种加工，能可靠且高精度地加工宽度呈锥状变化的槽，即使是该槽相对于电磁离合器轴向倾斜，也能可靠地加工成需要的形状。由于是通过激光、电子束、等离子体或水流喷射53进行的切断加工，因此不会产生冲裁加工那样的毛边，也不需要用于去除毛边的后续加工，且在冲头进入方向上等没有限制。此外，由于不需要冲头等工具，因此没有因工具耐久性等引起的工具尺寸的限制，能自由且高精度地形成任意形状的槽。
工业上的可利用性
本发明的电磁离合器能应用在用于一切用途的电磁离合器，尤其适合作为设于压缩机的驱动力输入部的电磁离合器、也包括设于在车用空调装置中采用的压缩机的驱动力输入部的电磁离合器。