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新型电磁离合器(一)

作者:亨劲传动发表时间:2016年10月31日

 

这种新型的电磁离合器,是用于汽车的发动机冷却系统或空调系统的电磁离合器。
           电磁离合器是一在电磁力作用下进行离合作(即实现动力的传递与中断)的装置,其通过对离合器中电磁线圈的通/断电来控制离合器的接合与分离。电磁离合器广泛用于机械、电子电气等各种领域,例如用于汽车的发动机冷却系统、空调系统等。
以发动机冷却系统为例,该系统是保证汽车正常工作的关键系统之一。发动机冷却系统包括水泵,其泵送冷却液,使冷却液在发动机冷却回路中快速流动,以吸收发动机工作时产生的热量,发动机的温度保持在正常或者最佳作温度下。通常,发动机在水温(冷却液的温度)为90度时达到最佳工作状态。一些现有汽车的水泵的带轮(主动轮)与转轴直接连接,因此,在汽车启动后水泵一直运转,驱动发动机部的冷却液不断循环。这种循环导制汽车启动时发动机的温度上很慢。如果需要使水达到约90度,在纯怠速状态下,发动机的暖机时间需要约20分钟。
因此,现有技术己经提出了一种在汽车启动时断开带轮与水泵的连接的设计,这能够将发动机暖机时间降低至约5分钟。暖机时间大大缩短,可以使发动机最快达到最佳工作状态,减少了燃料消耗,更加节能环保
通过制动器(电磁线圈)通电/断电及复位弹簧实现制动器构件160的吸合/分离,进而带动卷绕弹簧104在径向收缩或者扩张,实现带轮与水泵断开或接合。断开带轮与水泵的连接需要制动器 (电磁线圈)始终保持通电状态约5分钟。
但是,长时间的通电电流会使制动器(电磁线圈)发热,进而会使制动器电増加,电流下降,从而使制动器电磁力下降,进一步引起拨拉装置回位,使卷绕弹簧失去约束而径向扩张到驱动构件内表面,最终引起离合器分离失效。
另外,制动器构件160没有极性,因此仅仅通过电磁铁的电磁力实对制动器构件的吸合,这对于电磁铁的电磁力要求较高,对于电流要求大。因此,会増大能耗,缩短电磁铁使寿命。
而且,旋形弹簧线圈在扩张到离合器内表面时,由于线圈内应力控制间题或者表面由于温度变化附有冷凝水时导制的摩擦系数变化,可能会发生摩擦力不足,造成离合器接合传动失效。
公开的电磁离合器设置有:永磁体9;相应导磁装置10、11;电磁铁8;软磁材料制成的衔铁3;以及转子2a。电磁铁通第一方向的电流时,电磁铁与永磁体的磁场叠加并共同作用对衔铁施加向左侧的作用力,衔铁移动至左侧,系统与转子的间隙变小,永磁体/转子对衔铁的作用力增大,并可将衔铁保持在左侧位置,此时电磁铁可断开或减小电流。电磁铁通反方向电流时,电磁铁产生与永磁体相反的磁场,以抵消永磁体对衔铁的作用力,此时衔铁所受到作力变小,并在弹簧作用力下向右侧移动复位
该方案中,电磁铁在使衔铁与转子断开时需要抵消永磁体的磁场,而不是直接对衔铁产生作用力,从而需要在电磁铁上提供大电流才能实现该功能,不利于节约能源,大电流对电气系统的冲击较大。
另外,该方案中通过衔铁与转子的吸合直接传递带轮的转矩,对于衔铁的强度有较高要求,衔铁比较容易产生大的磨损。
其电磁离合器设置有电磁铁23、转子22、软磁材料制成的衔铁21、固定在转子中的永磁体28及弹性体29与前述美国专利申清公开类似地,当电磁铁接通第一方向的电流时,电磁铁与永磁体同对衔铁施加作用力,使衔铁被吸至左侧,衔铁与永磁体及转子之间的间隙变小,永磁体对衔铁的作用力变大,并且可以仅过永磁体衔铁保持在左侧。此时,电磁铁可断电或者减小电流。当电磁铁接通反方向电流时,电磁铁产生与永磁体相反的磁场,以抵消永磁体对衔铁的作力,衔铁在弹性体作用下向右侧移动复位。该方案中,电磁铁在使衔铁与转子断开时,需要抵消永磁体的磁场,而不是直接对衔铁产生作用力,该方式需要在电磁铁上提供大电流才能实现衔铁的复位,不利于节约能源,且大电流对于电气系统的冲击较大。
在所公开的电磁离合器中,吸盘2中设置有永磁铁21;吸盘与皮带轮保持常态接合状态在电磁线圈11通电时,产生与永磁铁相排斥的磁场,皮带轮与吸盘分离,皮带轮与水泵断开。该方案中,对于电磁线圈的电磁力要求较高,对于电流要求大,会加能,且缩短电磁铁使用寿命。另外电磁线圈需要保持较长通电时间,容易发热,同样会增加能耗。该方案中通过吸盘与皮带轮的吸合直接传速皮带轮的转矩,对于吸盘的强度有较高要求,吸盘比较容易产生大的磨损。
其中,在第一旋转体2上固定有第一磁铁501,第一磁铁沿圆周排布,且在径向上极性相反。在电磁铁芯6断电时,吸合盘7被永磁体吸引以与第一旋转体2接合,并将第一旋转体的转动传递至第二旋转体3。 电磁铁芯通电时,将吸合盘7从第一旋转体分离,第一旋转体2与第二旋转体3分离。该方案中,吸合盘也是软磁的,而非永磁体,在电磁铁芯通电时,需要抵消永磁体的磁场,而直接对吸合盘产生作力,需要大电流,能高;当需要断开吸合盘与皮带轮的连接时,电磁铁芯需要长时间通电,也会产生发热及高能耗的间题。另外,吸合盘直接通过摩擦传递扭矩,对于吸合盘的强度有较高要求。

更多详情请浏览新型电磁离合器第二节

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