CN104033232A - 一种电控磁流体风扇离合器 - Google Patents

Abstract

本发明公开的是一种电控磁流体风扇离合器，属于汽车制造领域，包括主动轴、下盖、主动板、上盖；上盖和下盖之间于设有一圈从外层邻接主动轴并形成密闭腔室的线圈骨架，腔室内容纳有磁流体，线圈骨架内设有磁场方向垂直主动板的电磁线圈。本发明利用线圈电流大小改变磁流体粘度的方式控制风扇转速，使控制精度明显提高。磁流体粘度是线圈电流的大小决定的，不同电流控制不同粘度，可以得到不同的风扇速度，因此用该发明控制的硅油风扇离合器可以得到从低速到高速之间的任意速度，在PID控制硅油风扇离合器时，可以根据发动机的温度情况，可以将风扇控制到最佳速度，达到高效节能的目的。

Description

一种电控磁流体风扇离合器

技术领域

本发明涉及汽车发动机冷却系统组件，具体地说涉及一种电控磁流体风扇离合器。

背景技术

汽车节能是国家经济发展的长期方针，汽车风扇消耗的能量占发动机能量的5%-10%，实际上汽车只有10%左右的时间需要风扇冷却。汽车风扇节能是汽车节能的关键技术。现有电控离合器采用的技术是阀片开闭式，只有高速和低速是相对稳定的，中间过程速度不稳定，不能够做到精密控制。

现有汽车硅油风扇离合器采用感温器技术，其工作原理是通过双金属感温器将发动机的热负荷状况转化旋转运动，打开阀片孔，使硅油进入工作腔，带动风扇高速运动；当发动机负荷低时，感温器带动阀片关闭阀片孔，储油腔的硅油不在流入工作腔，带动低速转动。起到控制发动机温度的作用。但因其采用阀片开闭式，只有高速和低速是相对稳定的，中间过程速度不稳定，由于阀片移动方向与流速方向垂直，硅油在流动过程中会推动阀片，导致阀片不停抖动，阀片抖动又导致硅油的流动速度不稳定，流动速度不稳定导致风扇转速不稳定，风扇转速不稳定会导致风扇不能够做到精密控制。

目前离合器感温器大多采用螺旋形双金属感温器和片形双金属感温器。这些感温器的问题有：一、灵敏度不高，反应较慢，不能够高效解决发动机的热问题；二、控制精度低，感温器差异大，不是理想的线性元件；三、容易受外界因素影响变形，容易受外界温度影响和离合器与散热器间距离的影响；四、控制要素单一，只能通过散热器温度调节控制；五、温度控制有限，感温器变形量有限；六、属于被动控制，只能够在散热器温度变化后动作；七、只能够实现开环控制。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种通过改变磁流体的粘度控制中间速度的一种电控磁流体风扇离合器。

技术方案：为实现上述目的，本发明的一种电控磁流体风扇离合器，包括主动轴、通过轴承安装在所述主动轴上的下盖、连接主动轴前端的主动板、以及对应所述下盖将主动板容纳的上盖，上盖和下盖与风扇相连，所述上盖和下盖之间于设有一圈从外层邻接所述主动轴并形成密闭腔室的线圈骨架，所述腔室内容纳有磁流体，所述线圈骨架内设有磁场方向垂直主动板的电磁线圈。

所述上盖内设有将转速信号反馈给ECU的转速测定装置，所述转速测定装置包括滑动电接触元件、霍尔开关、以及随上盖一起相对霍尔开关转动的多极磁环，所述多极磁环包括若干个N极、S极交替排列的永磁体，随上盖的转动使霍尔开关周期性导通或截止。

所述滑动电接触元件的输入端连接电磁线圈提供PWM信号，输入端还连接霍尔开关形成闭环控制系统。具体地说，滑动电接触元件的输入端至少有五根线，其中两根连接电磁线圈，通过改变磁流体粘度控制风扇转速；另外两根为霍尔开关提供电源；还有一根连接霍尔开关将转速信号反馈给ECU，实现对风扇的闭环（PID）控制。

所述滑动电接触元件为电流滑环或电刷滑环，设于上盖轴部实现上盖转动过程中的电传导。

作为本发明的优选方案，所述多极磁环由12个N级、S级相互交替的永磁体组成。

为了将线圈骨架安装于上盖、下盖之间，所述线圈骨架垂直上盖和下盖的方向分别设有限位条，限位条与所述上盖和下盖的凹槽相配合。

所述主动板分别和上盖、下盖之间的间隙不小于0.5~0.8mm。

本发明要实现磁流体控制风扇转速，首先要解决磁流体可能溢出的问题。所述上盖、线圈骨架、下盖之间通过螺栓连接，螺栓的螺帽下依次设有弹垫、平垫并拧紧螺栓，保证磁流体不会溢出。

当电磁线圈通电时，磁流体随着电磁线圈电流的增加其粘度增加。主动板与外壳（上盖、下盖）之间传替的扭矩会增加，风扇转速随扭矩的增加会增大；降低电磁线圈电流，粘度会降低。主动板与外壳（上盖、下盖）之间传替的扭矩会降低，风扇转速会随扭矩的降低而减速。

有益效果：本发明与现有技术相比，利用线圈电流大小改变磁流体粘度的方式控制风扇转速，使控制精度明显提高。磁流体粘度是线圈电流的大小决定的，不同电流控制不同粘度，可以得到不同的风扇速度，因此用该发明控制的硅油风扇离合器可以得到从低速到高速之间的任意速度，在PID控制硅油风扇离合器时，可以根据发动机的温度情况，可以将风扇控制到最佳速度，达到高效节能的目的。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是具体实施方式中多极磁环的截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1、图2所示，本发明的一种电控磁流体风扇离合器，包括主动轴1、通过轴承15安装在主动轴1上的下盖2、连接主动轴1前端的主动板3、以及对应下盖2将主动板3容纳的上盖9，上盖9和下盖2相组合，并与风扇相连带动风扇转动。主动板3分别和上盖9、下盖2之间的间隙不小于0.5~0.8mm。上盖9和下盖2之间于设有一圈从外层邻接主动轴1并形成密闭腔室的线圈骨架4，线圈骨架4垂直上盖9和下盖2的方向分别设有两圈限位条10，限位条10与上盖9和下盖2的凹槽相配合，同时起限位和密封的作用。上盖9、线圈骨架4、下盖2形成的腔室内容纳有磁流体14，上盖9、线圈骨架4、下盖2之间通过螺栓5连接，螺栓5的螺帽下依次设有弹垫7、平垫8并拧紧螺栓5，保证磁流体14不会溢出。线圈骨架4内设有磁场方向垂直主动板3的电磁线圈5。

上盖9内设有将转速信号反馈给ECU的转速测定装置，转速测定装置包括滑动电接触元件、霍尔开关12、以及随上盖9一起相对霍尔开关12转动的多极磁环11，霍尔开关12是固定不动的，多极磁环11包括12个N极、S极交替排列的永磁体，随上盖9的转动使霍尔开关12周期性导通或截止。

滑动电接触元件为电流滑环13或电刷滑环，本实施例采用的是电流滑环13，设于上盖9轴部实现上盖9转动过程中的电传导。电流滑环13的输入端连接电磁线圈5提供PWM信号，输入端还连接霍尔开关12形成闭环控制系统。具体地说，电流滑环13的输入端有五根线，其中两根通过位于上盖9的穿线孔16连接电磁线圈5，通过电流大小的改变控制磁流体14粘度，从而控制风扇转速；另外两根为霍尔开关12提供电源；还有一根连接霍尔开关12将转速信号反馈给ECU，实现对风扇的闭环（PID）控制。

当电磁线圈5通电时，磁流体14随着电磁线圈5电流的增加其粘度增加。主动板3与外壳（上盖、下盖）之间传替的扭矩会增加，风扇转速随扭矩的增加会增大；降低电磁线圈5电流，粘度会降低。主动板3与外壳（上盖、下盖）之间传替的扭矩会降低，风扇转速会随扭矩的降低而减速。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1. 一种电控磁流体风扇离合器，包括主动轴、通过轴承安装在所述主动轴上的下盖、连接主动轴前端的主动板、以及对应所述下盖将主动板容纳的上盖，上盖和下盖与风扇相连，其特征在于：所述上盖和下盖之间于设有一圈从外层邻接所述主动轴并形成密闭腔室的线圈骨架，所述腔室内容纳有磁流体，所述线圈骨架内设有磁场方向垂直主动盘的电磁线圈。

2. 根据权利要求1所述的一种电控磁流体风扇离合器，其特征在于：所述上盖内设有将转速信号反馈给ECU的转速测定装置，所述转速测定装置包括滑动电接触元件、霍尔开关、以及随上盖一起相对霍尔开关转动的多极磁环，所述多极磁环包括若干个N极、S极交替排列的永磁体，随上盖的转动使霍尔开关周期性导通或截止。

3. 根据权利要求2所述的一种电控磁流体风扇离合器，其特征在于：所述滑动电接触元件的输入端连接电磁线圈提供PWM信号，输入端还连接霍尔开关形成闭环控制系统。

4. 根据权利要求2所述的一种电控磁流体风扇离合器，其特征在于：所述滑动电接触元件为电流滑环或电刷滑环。

5. 根据权利要求2所述的一种电控磁流体风扇离合器，其特征在于：所述多极磁环由12个N级、S级相互交替的永磁体组成。

6. 根据权利要求1所述的一种电控磁流体风扇离合器，其特征在于：所述线圈骨架垂直上盖和下盖的方向分别设有限位条，限位条与所述上盖和下盖的凹槽相配合。

7. 根据权利要求1所述的一种电控磁流体风扇离合器，其特征在于：所述主动板分别和上盖、下盖之间的间隙不小于0.5~0.8mm。