电磁离合器、电磁离合器的控制装置以及电磁离合器的控制方法
【专利说明】电磁离合器、电磁离合器的控制装置以及电磁离合器的控制方法
[0001]相关申请的相互参照
[0002]本申请以2012年11月8日申请的日本专利申请2012-246086为基础，通过参照将该公开内容引入本申请。
技术领域
[0003]本发明涉及一种使用电磁铁来进行动力的传递的断续的电磁离合器、电磁离合器的控制装置以及电磁离合器的控制方法。
【背景技术】
[0004]电磁离合器在车辆用空气调节器的压缩机的驱动机构等中，在使用电磁线圈来进行动力的传递的断续时使用。在压缩机的旋转轴的前端部固定有电枢，由发动机等驱动的转子经由轴承而安装在与电枢邻接的旋转轴上，且相对于旋转轴能够旋转。在转子上，从压缩机侧呈环状地形成有凹部，在该凹部内，与凹部内壁之间隔开间隙地插入有具备电磁线圈的定子。电枢能够向转子侧移动，当电磁线圈被通电时，在穿过转子与电枢之间的磁通的作用下，电枢被向转子侧吸引而固接于转子。在转子的与电枢接触的接触面上设有摩擦板，当电枢固接于转子时，转子的旋转经由电枢而向压缩机的旋转轴传递，从而压缩机旋转。
[0005]一般而言，电枢通过沿圆周方向环绕的狭缝而分离为内侧电枢和外侧电枢，内侧电枢与外侧电枢通过将狭缝在圆周方向上分割为多个的连接部(桥部)来连接。另一方面，在与电枢磁耦合的转子上，以不与电枢的狭缝重叠的方式沿圆周方向设有两条狭缝，转子被两条狭缝分割为外侧转子、中央转子以及内侧转子。外侧转子与中央转子、以及中央转子与内侧转子分别通过将狭缝在圆周方向上分割为多个的连接部来连接。在具有该结构的电磁离合器中，在转子与电枢之间具有内侧转子与内侧电枢的第一对置面、内侧电枢与中央转子的第二对置面、中央转子与外侧电枢的第三对置面、以及外侧电枢与外侧转子的第四对置面这四处对置面。
[0006]从而，若电磁线圈被通电时的磁通的方向为从转子的内侧向外侧的方向，则由于磁通被狭缝阻断，因而磁通从内侧转子穿过第一对置面而进入内侧电枢。进入了内侧电枢的磁通由于同样被狭缝阻断，因而在穿过第二对置面而进入中央转子之后，穿过第三对置面而进入外侧电枢，然后穿过第四对置面而回到外侧转子。这样，磁通按照内侧转子一内侧电枢一中央转子一外侧电枢一外侧转子的路径(磁路)而呈Z字形地贯穿转子与电枢之间，因此转子与电枢之间的吸引力变强。
[0007]并且，也提出了在电枢上沿圆周方向设有两条狭缝，在转子上以不与电枢的狭缝重叠的方式沿圆周方向设有三条狭缝，从而使得电枢与转子之间的对置面为六处的电磁离合器(例如参照专利文献I)。在电枢与转子之间具有六处对置面的电磁离合器相对于对置面为四处的电磁离合器而言具有如下特征:为了在电磁线圈通电时得到相同的传递转矩只需要约2/3的磁通，从而能够将电力消耗抑制为较低。而且，当所需磁通量较低时，也能够减薄构成电磁线圈的磁路的铁部分的壁厚，并且也能够实现电磁离合器的轻量化，从而车辆的燃料消耗性能得到提高。
[0008]需要说明的是，在转子与电枢之间的空气隙中，形成有磁路的对置面有时被称为吸引面、磁极，对置面为四处的电磁离合器有时被称为双通型的电磁离合器，对置面为六处的电磁离合器有时被称为三通型的电磁离合器。在本申请中，以下将磁通横穿过转子与电枢之间的空气隙的部位(对置面)作为对置磁路来说明。
[0009]在先技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1:日本特开2005-344876号公报
【发明内容】
[0012]如前所述，在转子与电枢之间的对置磁路为六处的情况下，与对置磁路为四处的情况相比，电磁离合器能够产生更高的传递转矩。然而，根据本申请的发明人的探讨研宄，当将转子与电枢之间的对置磁路的部位增大为六处以上时，横穿过转子与电枢之间的空气隙的磁路变长。因此，向电磁线圈的通电开始时的电磁吸引力、即用于使电磁离合器从断开状态成为接通状态的工作吸引力小，从而存在电磁离合器的工作性(起动特性)恶化的可能性。
[0013]鉴于上述内容，本发明提供一种抑制电磁离合器的消耗电力且提高电磁离合器的起动特性而使电磁离合器的工作性良好的电磁离合器、电磁离合器的控制装置以及电磁离合器的控制方法。
[0014]本发明的第一例所涉及的电磁离合器具备:电枢，其安装于旋转轴；至少两条非磁性部，它们设于所述电枢，且使所述至少两条非磁性部的圆周方向上的半径不同；转子，其在外力作用下相对于所述旋转轴进行旋转；摩擦板，其与所述电枢对置地设于所述转子；至少三条非磁性部，它们设于所述摩擦板，使所述至少三条非磁性部的圆周方向的半径不同且不与所述非磁性部重叠；定子；电磁线圈，其设置于所述定子，将由通电产生的磁通向所述摩擦板提供来对所述电枢进行电磁吸引，从而使所述电枢固接于所述转子；控制装置，其控制向所述电磁线圈的通电；以及磁动势变更部，其设置于所述控制装置，在发出向所述电磁线圈的通电开始指令时，该磁动势变更部提高所述电磁线圈的磁动势，并且在所述电枢被电磁吸引而固接于所述转子时，该磁动势变更部使所述电磁线圈的磁动势回到通常动作时的磁动势。
[0015]在本发明的第二例所涉及的电磁离合器的控制装置中，所述电磁离合器具备:电枢，其安装于旋转轴；至少两条非磁性部，它们设于所述电枢，且使所述至少两条非磁性部的圆周方向上的半径不同；转子，其在外力作用下相对于所述旋转轴进行旋转；摩擦板，其与所述电枢对置地设于所述转子；至少三条非磁性部，它们设于所述摩擦板，使所述至少三条非磁性部的圆周方向的半径不同且不与所述非磁性部重叠；定子；以及电磁线圈，其设置于所述定子，将由通电产生的磁通向所述摩擦板提供来对所述电枢进行电磁吸引，从而使所述电枢固接于所述转子，该电磁离合器的控制装置具备磁动势变更部，在发出向所述电磁线圈的通电开始指令时，该磁动势变更部提高所述电磁线圈的磁动势，并且在所述电枢被电磁吸引而固接于所述转子时，该磁动势变更部使所述电磁线圈的磁动势回到通常动作时的磁动势。
[0016]在本发明的第三例所涉及的电磁离合器的控制方法中，所述电磁离合器具备:电枢，其安装于旋转轴；至少两条非磁性部，它们设于所述电枢，且使所述至少两条非磁性部的圆周方向上的半径不同；转子，其在外力作用下相对于所述旋转轴进行旋转；摩擦板，其与所述电枢对置地设于所述转子；至少三条非磁性部，它们设于所述摩擦板，使所述至少三条非磁性部的圆周方向的半径不同且不与所述非磁性部重叠；定子；电磁线圈，其设置于所述定子，将由通电产生的磁通向所述摩擦板提供来对所述电枢进行电磁吸引，从而使所述电枢固接于所述转子；以及控制装置，其控制向所述电磁线圈的通电，在所述电磁离合器的控制方法中，在发出向所述电磁线圈的通电开始指令时，使所述控制装置进行提高所述电磁线圈的磁动势的动作，在所述电枢被电磁吸引而固接于所述转子时，使所述控制装置进行使所述电磁线圈的磁动势回到通常动作时的磁动势的动作。
[0017]由此，在发出向电磁离合器的电磁线圈的通电开始指令时，向电磁线圈提供比通常大的磁动势。因此，转子与电枢之间产生大的电磁吸引力，从而能够提高使电磁离合器从断开状态成为接通状态时的电磁离合器的工作性。而且，此后，当电枢被吸附于摩擦板时，电磁线圈的磁动势会回到通常状态的磁动势，因而能够抑制电磁线圈的消耗电力。
【附图说明】
[0018]图1A是表示将本发明的电磁离合器设置于机动车用空气调节器(车载空调器)的压缩机(compressor)的情况下的、车载空调系统的结构的一个实施例的图。
[0019]图1B是表示将图1A所示的控制装置组装入空调电脑(ECT)的变形实施例的部分结构图。
[0020]图2A是安装于图1A所示的车载空调系统的压缩机的、本发明的第一实施方式的电磁离合器的一个实施例的结构图，包括电磁离合器的剖面结构。
[0021]图2B是表示在图2A中说明了的实施例的变形实施例的结构的图，是表示使用PWM控制电路来代替DC-DC变换器的实施例的部分结构图。
[0022]图3是对设有三条狭缝的转子和设有两条狭缝的电枢的、狭缝配置与连接部位置进行比较来表示的转子和电枢的主视图和剖视图。
[0023]图4的(a)是表示电枢上存在单一的环状非磁性部且转子的摩擦板上存在两条环状非磁性部的电磁离合器的摩擦面空隙(对置磁路间的空隙)为Omm时(接通时)的、电枢与转子的状态的概要剖视图，(b)是表示(a)所示的电磁离合器的对置磁路间的空隙为0.5_时(断开时)的、电枢与转子的状态的概要剖视图，(c)是表示电枢上存在两条环状非磁性部且转子的摩擦板上存在三条环状非磁性部的电磁离合器的对置磁路间的空隙为Omm时(接通时)的、电枢与转子的状态的概要剖视图，(d)是表示(a)所示的电磁离合器的对置磁路间的空隙为0.5_时(