CN103453049A

CN103453049A - 一种盘内冷却式大功率磁流变离合器

Info

Publication number: CN103453049A
Application number: CN2013103936216A
Authority: CN
Inventors: 田祖织; 吴向凡; 陈飞
Original assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Current assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Priority date: 2013-09-02
Filing date: 2013-09-02
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2033-09-02
Also published as: CN103453049B

Abstract

本发明公开了一种盘内冷却式大功率磁流变离合器，包括主传动轴（1）、从传动轴（21）、固定导磁外壳、左旋转导磁侧板（6）、主旋转隔磁壳（9）、右旋转导磁侧板（15）、励磁线圈（10）、主摩擦盘组（7）、从摩擦盘组（8）、左从动挡板（4）、右从动连接板（16）、从旋转隔磁壳（17）、隔磁环组（14）和固定轴承座（18），该离合器上开有进水口和出水口，各摩擦盘内部开有进出水通道，进水口和出水口之间开设有经过摩擦盘内部进出水通道的冷却水通道。本发明采用盘内通水方式进行冷却，能够对各个摩擦盘及冷却水通道所经过的部件均进行散热，散热效果好，避免磁流变离合器失效的情况发生，进而能够实现大功率传动。

Description

一种盘内冷却式大功率磁流变离合器

技术领域

本发明涉及一种磁流变离合器，具体是一种盘内冷却式大功率磁流变离合器。

背景技术

磁流变液是一种典型的智能材料，主要由软磁性颗粒、基载液和表面添加剂组成，具有磁场可控特性，即在外加磁场作用下，磁流变液中的颗粒沿磁场方向形成纤维束状的链，阻碍了基载液的自由流动，使磁流变液从牛顿流体转变为具有一定剪切力的粘塑性流体，发生强烈的“固化”现象；而当外加磁场消失时，磁流变液恢复到自由流动状态（液态）。磁流变液因其的这种特性，已被广泛应用于离合器、制动器、阻尼器、减振器、抛光装置和复合构件等产品中。

其中，磁流变离合器是以磁流变液为传动介质开发出的一种新型动力传递技术，通过改变磁流变液外加磁场强度的方法，改变其剪切屈服应力，以实现转速或转矩的无级控制；与传统离合器相比，具有体积小、耗能低、磨损小、噪声低和响应速度快等优点。磁流变离合器在动力传递过程中，主从摩擦盘间存在一定的滑差功率，该滑动功率一方面决定了离合器传递功率的大小；另一方面使得主从摩擦盘的工作间隙内产生一定的热量，产生的热量与滑差功率成正比。而磁流变液的工作温度是一定的，如果不进行散热，将会超过它的工作温度，造成磁流变离合器失效，同时限制了离合器的传递功率。

目前，有关磁流变软启动器的专利有很多，比如：2002年1月16日公开的中国专利“径向自加压磁流变液离合器”（申请号：00104451.6，公开号：1331389），该磁流变离合器未考虑散热问题，无法实现大功率传动；2012年2月22日公开的中国专利“一种水冷式磁流变软启动装置”（申请号：CN201110334597.X，公开号：102359513A），其采用传动圆环内部冷却方式进行散热，但因传动圆环内部为中空，会导致磁路磁阻增加，较难实现大功率传动。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种盘内冷却式大功率磁流变离合器，其散热效果好，能够实现大功率传动。

为了实现上述目的，本发明一种盘内冷却式大功率磁流变离合器，包括主传动轴、从传动轴、左固定导磁外壳、中固定导磁外壳、右固定导磁外壳、左旋转导磁侧板、主旋转隔磁壳、右旋转导磁侧板、励磁线圈、主摩擦盘组和从摩擦盘组；

左旋转导磁侧板和右旋转导磁侧板与主传动轴相连，左旋转导磁侧板和右旋转导磁侧板的外侧设有由左固定导磁外壳、右固定导磁外壳和固定安装在左固定导磁外壳与右固定导磁外壳之间的中固定导磁外壳组成的固定导磁外壳；主旋转隔磁壳固定安装在左旋转导磁侧板和右旋转导磁侧板之间；励磁线圈安装在由左旋转导磁侧板、主旋转隔磁壳、右旋转导磁侧板和中固定导磁外壳构成的空腔内；

还包括左从动挡板、右从动连接板、从旋转隔磁壳、隔磁环组和固定轴承座，

所述左从动挡板和右从动连接板分别安装在左旋转导磁侧板和右旋转导磁侧板的内侧，从旋转隔磁壳安装在左从动挡板和右从动连接板之间，左从动挡板、从旋转隔磁壳和右从动连接板与从传动轴相连；

所述主摩擦盘组和从摩擦盘组通过花键分别固定安装在主旋转隔磁壳的内侧和从旋转隔磁壳的外侧；固定在各个摩擦盘之间的隔磁环组将各个摩擦盘间隔分开；主摩擦盘组和从摩擦盘组之间的工作间隙内充满磁流变液；

所述固定导磁外壳的左侧、主传动轴上安装有左端盖，左端盖与左固定导磁外壳固定连接；所述固定导磁外壳的右侧、主传动轴上依次安装有固定轴承座和右端盖，右端盖、固定轴承座和右固定导磁外壳之间固定连接；

所述主传动轴、左端盖、固定导磁外壳、右端盖、固定轴承座或从传动轴上设有进水口和出水口；主摩擦盘组和从摩擦盘组中的各个摩擦盘内均设有进出水通道，进水口和出水口之间设有经过各个摩擦盘内进出水通道的冷却水通道。

优选的，所述的进水口有两个，分别为开设在右端盖上的进水口I和开设在左端盖上的进水口II；所述出水口开设在左固定导磁外壳或中固定导磁外壳上；所述进水口I、进水口II和出水口之间的冷却水通道的流通路线分别为：进水口I依次通过从传动轴、右从动连接板、从旋转隔磁壳、从摩擦盘组、右从动连接板、从动挡板、主传动轴以及左固定导磁外壳的内表面与出水口相通；进水口II依次通过主传动轴、左旋转导磁侧板、主旋转隔磁壳、右旋转导磁侧板、主摩擦盘组、主旋转隔磁壳、右旋转导磁侧板以及右固定导磁外壳的内表面与出水口相通。

优选的，所述的主摩擦盘组和从摩擦盘组内的各个摩擦盘开设的进出水通道为U形冷却水通道。

优选的，所述的主摩擦盘组和从摩擦盘组呈倒梯形，各个摩擦盘内设的进出水通道的进、出水口均开设在摩擦盘的侧面。

与现有技术相比，本发明在能够实现动力由主传动轴到从传动轴的可控磁流变液传递的同时，通过在离合器上开设进水口和出水口，对各摩擦盘内部加工进出通道，并在进水口和出水口之间开设经过摩擦盘内部进出水通道的冷却水通道，能够对主摩擦盘组和从摩擦盘组中的各个摩擦盘及冷却水通道所经过的其他部件均进行散热，散热效果好，避免了因散热不好、超出磁流变液使用范围而造成磁流变离合器失效的情况发生，进而能够实现大功率传动。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为冷却水通道流向示意图。

图中：1、主传动轴，2、左端盖，3、进水口II，4、从动挡板，5、左固定导磁外壳，6、左旋转导磁侧板，7、主摩擦盘组，8、从摩擦盘组，9、主旋转隔磁壳，10、励磁线圈，11、中固定导磁外壳，12、右固定导磁外壳，13、出水口，14、隔磁环组，15、右旋转导磁侧板，16、右从动连接板，17、从旋转隔磁壳，18、固定轴承座，19、进水口I，20、右端盖，21、从传动轴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本盘内冷却式大功率磁流变离合器，包括主传动轴1、从传动轴21、左固定导磁外壳5、中固定导磁外壳11、右固定导磁外壳12、左旋转导磁侧板6、主旋转隔磁壳9、右旋转导磁侧板15、励磁线圈10、主摩擦盘组7、从摩擦盘组8、左从动挡板4、右从动连接板16、从旋转隔磁壳17、隔磁环组14和固定轴承座18；

左旋转导磁侧板6和右旋转导磁侧板15与主传动轴1相连，左旋转导磁侧板6和右旋转导磁侧板15的外侧设有由左固定导磁外壳5、右固定导磁外壳12和固定安装在左固定导磁外壳5与右固定导磁外壳12之间的中固定导磁外壳11组成的固定导磁外壳；主旋转隔磁壳9固定安装在左旋转导磁侧板6和右旋转导磁侧板15之间；励磁线圈10安装在由左旋转导磁侧板6、主旋转隔磁壳9、右旋转导磁侧板15和中固定导磁外壳11构成的空腔内；

所述左从动挡板4和右从动连接板16分别安装在左旋转导磁侧板6和右旋转导磁侧板15的内侧，从旋转隔磁壳17安装在左从动挡板4和右从动连接板16之间，左从动挡板4、从旋转隔磁壳17和右从动连接板16与从传动轴21相连；

所述主摩擦盘组7和从摩擦盘组8通过花键分别固定安装在主旋转隔磁壳9的内侧和从旋转隔磁壳17的外侧；固定在各个摩擦盘之间的隔磁环组14将各个摩擦盘间隔分开；主摩擦盘组7和从摩擦盘组8之间的工作间隙内充满磁流变液；

所述固定导磁外壳的左侧、主传动轴1上安装有左端盖2，左端盖2与左固定导磁外壳5固定连接；所述固定导磁外壳的右侧、从传动轴21上依次安装有固定轴承座18和右端盖20，右端盖20、固定轴承座18和右固定导磁外壳12之间固定连接；

所述主传动轴1、左端盖2、固定导磁外壳、右端盖20、固定轴承座18或从传动轴21上设有进水口和出水口13；主摩擦盘组7和从摩擦盘组8中的各个摩擦盘内均设有进出水通道，进水口和出水口13之间设有经过各个摩擦盘内进出水通道的冷却水通道。

工作过程：因主传动轴1与左旋转导磁侧板6和右旋转导磁侧板15相连，主旋转隔磁壳9又固定安装在左旋转导磁侧板6和右旋转导磁侧板15之间，故当主传动轴1受外界作用发生旋转时，左旋转导磁侧板6、主旋转隔磁壳9、右旋转导磁侧板15将与主传动轴1同步旋转。而主动摩擦盘组7又通过花键与主旋转隔磁壳9固定连接，所以主动摩擦盘组7也将与主传动轴1同步旋转。当励磁线圈10中通入一定强度电流时，主摩擦盘组7和从摩擦盘组8间会产生一定强度磁场，在磁场作用下，各个摩擦盘工作间隙中的磁流变液将发生流变作用，变为半固态，能够传递一定的剪切力，进而带动从摩擦盘组8转动，从摩擦盘组8通过花键作用带动固定在一起的从旋转隔磁壳17、右从动连接板16和左从动挡板4转动，从而带动与右从动连接板16和左从动挡板4相连的从传动轴21转动；实现了动力由主传动轴1到从传动轴21的可控磁流变液传递。

该离合器在动力传递过程中，对于因主摩擦盘组7和从摩擦盘组8间存在一定的滑差功率导致磁流变液工作间隙产生大量的热量，可通过向进水口内通入冷却水，冷却水经过各个摩擦盘内进出水通道后，再经出水口13流出，可将产生的热量一并带出，进而实现对其的散热；这种盘内加工冷却水通道散热方式的磁路磁阻小，能够实现较高功率的传递；避免出现因热量过大、超出磁流变液使用范围而造成磁流变离合器失效的情况。

优选地，所述的进水口有两个，分别为开设在右端盖20上的进水口I19和开设在左端盖2上的进水口II3；所述出水口13开设在左固定导磁外壳5或中固定导磁外壳11上；所述进水口I19、进水口II3和出水口13之间的冷却水通道的流通路线分别为：进水口I19依次通过从传动轴21、右从动连接板16、从旋转隔磁壳17、从摩擦盘组8、右从动连接板16、从动挡板4、主传动轴1以及左固定导磁外壳5的内表面与出水口13相通；进水口II3依次通过主传动轴1、左旋转导磁侧板6、主旋转隔磁壳9、右旋转导磁侧板15、主摩擦盘组7、主旋转隔磁壳9、右旋转导磁侧板15以及右固定导磁外壳12的内表面与出水口13相通。如图2所示，冷却水通过以下流向分别对主摩擦盘组7和从摩擦盘组8进行散热：

主摩擦盘组冷却水流向为：进水口II3→主传动轴1→左旋转导磁侧板6→主旋转隔磁壳9→右旋转导磁侧板15→主摩擦盘组7→主旋转隔磁壳9→右旋转导磁侧板15→右固定导磁外壳12的内表面→出水口13；

从摩擦盘组冷却水流向为：进水口I19→从传动轴21→右从动连接板16→从旋转隔磁壳17→从摩擦盘组8→右从动连接板16→从动挡板4→主传动轴1→左固定导磁外壳5的内表面→出水口13；

相比一个进水口的结构，采用双进水口分别对主摩擦盘组7和从摩擦盘组8进行冷却，进一步提升了散热效果，也提高了磁流变离合器的传动功率；只对摩擦盘组进行冷却的话，易出现内冷外热的情况，不利于大功率的传动，而这种冷却水通道结构能够同时对主摩擦盘组7和从摩擦盘组8外侧的部件进行冷却，避免出现内冷外热的情况，散热效果更好，也更利于大功率的传动。

优选地，所述的主摩擦盘组7和从摩擦盘组8内的各个摩擦盘内开设的进出水通道为U形冷却水通道，在摩擦盘内开设这种U形冷却水通道时，不仅能够保证磁路磁阻增加较小，而且使得离合器可传递较高功率、散热效果好，相比其他弯曲形状的通道，加工起来更容易。

优选地，各个摩擦盘内外径不同，其内设的进出水通道的进、出水口均开设在相应摩擦盘的侧面，整个主摩擦盘组7和从摩擦盘组8呈倒梯形，方便冷却水从侧面进入或流出，这种方式在实现有效散热和大功率传动的同时，密封效果更好。

Claims

1.一种盘内冷却式大功率磁流变离合器，包括主传动轴（1）、从传动轴（21）、左固定导磁外壳（5）、中固定导磁外壳（11）、右固定导磁外壳（12）、左旋转导磁侧板（6）、主旋转隔磁壳（9）、右旋转导磁侧板（15）、励磁线圈（10）、主摩擦盘组（7）和从摩擦盘组（8）；

左旋转导磁侧板（6）和右旋转导磁侧板（15）与主传动轴（1）相连，左旋转导磁侧板（6）和右旋转导磁侧板（15）的外侧设有由左固定导磁外壳（5）、右固定导磁外壳（12）和固定安装在左固定导磁外壳（5）与右固定导磁外壳（12）之间的中固定导磁外壳（11）组成的固定导磁外壳；主旋转隔磁壳（9）固定安装在左旋转导磁侧板（6）和右旋转导磁侧板（15）之间；励磁线圈（10）安装在由左旋转导磁侧板（6）、主旋转隔磁壳（9）、右旋转导磁侧板（15）和中固定导磁外壳（11）构成的空腔内；

其特征在于，还包括左从动挡板（4）、右从动连接板（16）、从旋转隔磁壳（17）、隔磁环组（14）和固定轴承座（18），

所述左从动挡板（4）和右从动连接板（16）分别安装在左旋转导磁侧板（6）和右旋转导磁侧板（15）的内侧，从旋转隔磁壳（17）安装在左从动挡板（4）和右从动连接板（16）之间，左从动挡板（4）、从旋转隔磁壳（17）和右从动连接板（16）与从传动轴（21）相连；

所述主摩擦盘组（7）和从摩擦盘组（8）通过花键分别固定安装在主旋转隔磁壳（9）的内侧和从旋转隔磁壳（17）的外侧；固定在各个摩擦盘之间的隔磁环组（14）将各个摩擦盘间隔分开；主摩擦盘组（7）和从摩擦盘组（8）之间的工作间隙内充满磁流变液；

所述固定导磁外壳的左侧、主传动轴（1）上安装有左端盖（2），左端盖（2）与左固定导磁外壳（5）固定连接；所述固定导磁外壳的右侧、从传动轴（21）上依次安装有固定轴承座（18）和右端盖（20），右端盖（20）、固定轴承座（18）和右固定导磁外壳（12）之间固定连接；

所述主传动轴（1）、左端盖（2）、固定导磁外壳、右端盖（20）、固定轴承座（18）或从传动轴（21）上设有进水口和出水口（13）；主摩擦盘组（7）和从摩擦盘组（8）中的各个摩擦盘内均设有进出水通道，进水口和出水口之间设有经过各个摩擦盘内进出水通道的冷却水通道。

2.根据权利要求1所述的一种盘内冷却式大功率磁流变离合器，其特征在于，所述的进水口有两个，分别为开设在右端盖（20）上的进水口I（19）和开设在左端盖（2）上的进水口II（3）；所述出水口（13）开设在左固定导磁外壳（5）或中固定导磁外壳（11）上；所述进水口I（19）、进水口II（3）和出水口（13）之间的冷却水通道的流通路线分别为：

进水口I（19）依次通过从传动轴（21）、右从动连接板（16）、从旋转隔磁壳（17）、从摩擦盘组（8）、右从动连接板（16）、从动挡板（4）、主传动轴（1）以及左固定导磁外壳（5）的内表面与出水口（13）相通；

进水口II（3）依次通过主传动轴（1）、左旋转导磁侧板（6）、主旋转隔磁壳（9）、右旋转导磁侧板（15）、主摩擦盘组（7）、主旋转隔磁壳（9）、右旋转导磁侧板（15）以及右固定导磁外壳（12）的内表面与出水口（13）相通。

3.根据权利要求1或2所述的一种盘内冷却式大功率磁流变离合器，其特征在于，所述主摩擦盘组（7）和从摩擦盘组（8）中各个摩擦盘内开设的进出水通道为U形冷却水通道。

4.根据权利要求1或2所述的一种盘内冷却式大功率磁流变离合器，其特征在于，所述主摩擦盘组（7）和从摩擦盘组（8）呈倒梯形，各个摩擦盘内设的进出水通道的进、出水口均开设在摩擦盘的侧面。