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電磁離合器(一)

發布時間:2016年11月20日

 

技術領域:本實新型涉及電磁離合器,特别是用于汽車的發動機冷卻系繞或空調系繞的電磁離合器。
 
背景技術:電磁離合器是一在電磁力作用下進行離合作 (即,實現動力的傳遞與中斷)的裝置,其通過對離合器中的電磁線圈的通/斷電來控制離合器的接合與分離。電磁離合器廣泛用于機械、電子/電氣等各種領域,例如用于汽車的發動機冷卻系繞、空調系繞等等。
以發動機冷卻系繞為例,該系繞是保證汽車正常工作的關鍵系繞之一。發動機冷卻系繞包括水泵,其泵送冷卻液,使冷卻液在發動機冷卻回路中快速流動,以吸收發動機工作時産生的熱量,發動機的溫度保持在正常或者最佳作溫度下。通常,發動機在水溫(冷卻液的溫度)為90度時達到最佳工作狀态。一些現有汽車的水泵的帶輪(主動輪)與轉軸直接連接,因此,在汽車啟動後水泵一直運轉,驅動發動機部的冷卻液不斷循環。這種循環導制汽車啟動時發動機的溫度上很慢。如果需要使水達到約90度,在純怠速狀态下,發動機的暖機時間需要約20分鐘。
因此,現有技術己經提出了一種在汽車啟動時斷開帶輪與水泵的連接的設計,這能夠将發動機暖機時間降低至約5分鐘。暖機時間大大縮短,可以使發動機最快達到最佳工作狀态,減少了燃料消耗,更加節能環保
中國專利清公開CN102216693A公開了這樣一種現有設計。通過制動器(電磁線圈)通電/斷電及複位彈簧實現制動器構件160的吸合/分離,進而帶動卷繞彈簧104在徑向收縮或者擴張,實現帶輪與水泵斷開或接合。斷開帶輪與水泵的連接需要制動器(電磁線圈)始終保持通電狀态約5分鐘。
但是,長時間的通電電流會使制動器(電磁線圈)發熱,進而會使制動器繞組電増加,電流下降,從而使制動器電磁力下降,進一步引起撥拉裝置回位,使卷繞彈簧失去約束而徑向擴張到驅動構件内表面,最終引起離合器分高失效。
另外,制動器構件160沒有極性,因此僅僅通過電磁鐵的電磁力實對制動器構件的吸合,這對于電磁鐵的電磁力要求較高,即對于電流要求大。因此會増大能耗,縮短電磁鐵使壽命。
而且,螺旋形彈簧線圈在擴張到離合器内表面時,由于線圈内應力控制問題或者表面由于溫度變化附有冷凝水時導制的摩擦系數變化,可能會發生摩擦力不足,造成離合器接合傳動失效。
美國專利申請公開US2010/0263981A1公開了另一種現有設計。所公開的離合器設置有:永磁體9;相應導磁裝置10、11;電磁鐵8;軟磁材料制成的銜鐵3;以及轉子2a。電磁鐵通第一方向的電流時,電磁鐵與永磁體的磁場疊加并共同作用對銜鐵施加向左側的作用力,銜鐵移動至左側,系繞與轉子的間隙變小,永磁體/轉子對銜鐵的作用力增大,并可将銜鐵保持在左側位置,此時電磁鐵可斷開或減小電流。電磁鐵通反方向電流時,電磁鐵産生與永磁體相反的磁場,以抵消永磁體對銜鐵的作用力,此時銜鐵所受到作力變小,并在彈簧作用力下向右側移動複位
該方案中,電磁鐵在使銜鐵與轉子斷開時需要抵消永磁體的磁場,而不是直接對銜鐵産生作用力,從而需要在電磁鐵上提供大電流才能實現該功能,不利于節約能源,大電流對電氣系繞的沖擊較大。
另外,該方案中通過銜鐵與轉子的吸合直接傳遞帶輪的轉矩,對于銜鐵的強度有較高要求,銜鐵比較容易産生大的磨損。
日本專利情公開JP特開2007-205513公開了又一種現有設計,其離合器設置有電磁鐵23、轉子22、軟磁材料制成的銜鐵21、固定在轉子中的永磁體28及彈性體29 與前述美國專利申請公開類似地,當電磁鐵接通第一方向的電流時,電磁鐵與永磁體同對銜鐵施加作用力,使銜鐵被吸至左側,銜鐵與永磁體及轉子之間的間隙變小,永磁體對銜鐵的作用力變大,并且可以僅過永磁體銜鐵保持在左側。此時,電磁鐵可斷電或者減小電流。當電磁鐵接通反方向電流時,電磁鐵産生與永磁體相反的磁場,以抵消永磁體對銜鐵的作力,銜鐵在彈性體作用下向右側移動複位。該方案中,電磁鐵在使銜鐵與轉子斷開時,需要抵消永磁體的磁場,而不是直接對銜鐵産生作用力,該方式需要在電磁鐵上提供大電流才能實現銜鐵的複位,不利于節約能源,且大電流對于電氣系繞的沖擊較大。
中國實用新型專利公CN202040232u公開了又一種現有設計。在所公開的離合器中,吸盤2中設置有永磁鐵21。吸盤與皮帶輪保持常态接合狀态在電磁線圈11通電時,産生與永磁鐵相排斥的磁場,皮帶輪與吸盤分離,即皮帶輪與水泵斷開。該方案中,對于電磁線圈的電磁力要求較高,即對于電流要求大,會加能,且縮短電磁鐵使用壽命。另外電磁線圈需要保持較長通電時間,容易發熱,同樣會增加能耗。該方案中通過吸盤與皮帶輪的吸合直接傳速皮帶輪的轉矩,對于吸盤的強度有較高要求,吸盤比較容易産生大的磨損。
中國實用新型專利公CN203769916u公開了再一種現有設計,其中,在第一旋轉體2上固定有第一磁鐵501,第一磁鐵沿圓周排布,且在徑向上極性相反。在電磁鐵芯6斷電時,吸合盤7被永磁體吸引以與第一旋轉體2接合,并将第一旋轉體的轉動傳遞至第二旋轉體3。 電磁鐵芯通電時,将吸合盤7從第一旋轉體分離,第一旋轉體2與第二旋轉體3分離。該方案中,吸合盤也是軟磁的,而非永磁體,在電磁鐵芯通電時,需要抵消永磁體的磁場,而直接對吸合盤産生作力,需要大電流,能高;當需要斷開吸合盤與皮帶輪的連接時,電磁鐵芯需要長時間通電,也會産生發熱及高能耗的問題。另外,吸合盤直接通過摩擦傳遞扭矩,對于吸合盤的強度有較高要求。
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