CN105221600A - 低碳经济性电磁风扇离合器 - Google Patents
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Abstract
一种低碳经济性电磁风扇离合器，包括主轴、风扇固定盘，其特征在于：还包括电涡流盘，在所述主轴的左端，沿轴向自左向右，顺序设置所述风扇固定盘和所述电涡流盘；所述风扇固定盘上环绕主轴布设有一组或若干组永磁体，在电涡流盘的相应位置，固定有导电非导磁材料；所述风扇固定盘通过第一轴承与主轴转动连接，所述电涡流盘通过第二轴承与主轴转动连接。本发明将电磁涡流高热聚集区与高速旋转的风扇固定盘有效分离，制造本发明低碳经济性电磁风扇离合器的能耗和材料，对比传统型号可以具有较大优势，达到了经济环保的效果。
Description
本申请是申请日为2013年3月27日申请号为201310103135.6名称为“低碳经济性电磁风扇离合器”的中国申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种风扇离合器，特别是涉及一种电磁风扇离合器。
背景技术
电磁风扇离合器广泛应用于车辆发动机散热领域，其中具有柔性连接的变速电磁风扇离合器，具有温度响应及时，工作状态改变冲击力小等特点。其采用的柔性连接结构主要是根据磁场牵引或电涡流磁场牵引原理，利用软铁盘与永磁体相对运动产生。
但是在电磁风扇离合器的柔性连接过程中，由于电磁转换过程中无法避免的热效应，导致会有大量热量产生，对于工作在恶劣环境中的电磁风扇离合器的稳定性和使用寿命影响极大。
以中国申请号为200810139812.9的三速电磁风扇离合器为例说明，沿主轴轴向顺序设置有风扇固定盘7、磁铁固定盘10、驱动盘2和电磁铁芯，软铁盘16安装在风扇固定盘7的腔内端面上，永磁体14安装在磁铁固定盘10的相对端面上，当进行柔性连接时，电涡流产生的热量会大量聚集在软铁盘16上，由于离合器内部没有良好的散热空间或散热途径，目前的散热方式是通过增加风扇固定盘7的外部表面积进行散热，避免热量向轴承传动，造成轴承损坏，进而破坏风扇固定盘7的动平衡，破坏风叶的固定。这种散热方式造成风扇固定盘7的表面形状不能够减小，加工过程的材料和能耗要求较高。
以中国申请号为200520084351.1的电磁柔性风扇离合器为例说明，沿主轴轴向顺序设置的驱动盘9、台阶状轴套8、风扇毂4和皮带轮2，通过台阶状轴套8和轴承连接磁铁固定盘13。驱动盘9内设置环形导磁铁片12，磁铁固定盘13的相应端面镶嵌永磁体14，两者之间相对转动产生柔性连接。驱动盘9作为产生热量的电涡流盘，安装在离合器外侧，与风叶连接的风扇毂分离设置，使得聚集热量的环形导磁铁片12所在的驱动盘9与风扇毂4的轴承远离，避免热量传递到与主轴连接的轴承上。但是这类结构又使得风扇毂的拆装不方便，维护难度加大，同时台阶状轴套8的使用又使得生产材料和能耗成本上升，成品率下降。
发明内容
本发明的目的是提供一种低碳经济性电磁风扇离合器，解决电磁风扇离合器柔性连接时，电磁涡流产生的热量导致风扇固定盘的连接轴承、连接风叶结构易于损坏的技术问题。
本发明的低碳经济性电磁风扇离合器，包括主轴、风扇固定盘，其中：还包括电涡流盘，在所述主轴的左端，沿轴向自左向右，顺序设置所述风扇固定盘和所述电涡流盘；所述风扇固定盘上环绕主轴布设有一组或若干组永磁体，在电涡流盘的相应位置，固定有导电非导磁材料；所述风扇固定盘通过第一轴承与主轴转动连接，所述电涡流盘通过第二轴承与主轴转动连接。
所述电涡流盘的盘体呈环形，沿径向自外向内形成为感应区、散热区和隔热区三个环带，所述感应区上固定有导电非导磁材料，所述隔热区上设有热绝缘材料，所述散热区由连接所述感应区和所述隔热区的散热片或散热筋组成，所述隔热区上开设的第一连接孔，所述风扇固定盘上环绕主轴开设有与所述散热区位置相应的透气孔。
所述散热片为轴流式散热片或离心式散热片。
所述热绝缘材料涂敷在隔热区上，或形成一个紧邻隔热区的隔热垫。
所述隔热垫为一圆环状薄板，薄板上设有与第一连接孔对应的第三连接孔，薄板的左、右端面上设置有指向中心的凹槽。
所述第二轴承的外圆上设有同轴向的固定环，所述固定环上开设有与所述第一连接孔对应的第二连接孔，所述固定环的右端面位于第二轴承右端面的左侧。
所述永磁体布设在风扇固定盘的右端面上，在所述电涡流盘左端面的相应位置固定有导电非导磁材料。
还包括第二永磁体和第二导电非导磁材料，所述第二永磁体布设在风扇固定盘的圆周壁内端面上，在所述电涡流盘的圆周壁的相应位置固定有第二导电非导磁材料。
所述永磁体布设在风扇固定盘的圆周壁内端面上，在所述电涡流盘的圆周壁的相应位置固定有导电非导磁材料。
还包括第二永磁体和第二导电非导磁材料，所述第二永磁体布设在所述风扇固定盘的圆周壁右端面上，在传动盘的圆周壁内相应位置固定有第二导电非导磁材料。
本发明的低碳经济性电磁风扇离合器将电磁涡流高热聚集区与高速旋转的风扇固定盘有效分离，电磁涡流盘独立承载柔性连接产生的电磁涡流热量，风扇固定盘的设计可以只从有利于风叶旋转效率的方面考虑，不再需要因散热维持外观尺寸和散热面积，简化了风扇固定盘的加工工艺，降低了制造成本。风扇固定盘设置在离合器外侧，有利于风叶和风扇固定盘的维护，同时对电磁涡流盘起到保护的作用。
电磁涡流盘设置在风扇固定盘和电磁铁芯或传动盘之间，可以避免外部冲击导致的变形，电磁涡流盘端面不再需要承载众多的永磁体，电磁涡流盘的结构刚性可以降低，结构重量得以减轻，可以增加更实用的隔热保护措施，阻绝热量传导。
同时，由于与磁铁固定盘的作用不相同，电磁涡流盘上的导电材料可以沿电磁涡流盘径向任意与风扇固定盘上的永磁体位置相配合设置，进一步提高柔性连接的转动扭矩。由于不需要考虑磁性材料的特殊加固工艺，制造成本会进一步降低，柔性连接时电磁涡流盘可以随主轴高速转动，不会出现磁性材料连接故障，使得本发明的低碳经济性电磁风扇离合器可以直接适用于高转速发动机。
本发明中两组永磁体在风扇固定盘上不同的设置位置，既可以改善一个对应盘体的柔性连接扭矩和差动转速，也可以改善两个对应盘体的柔性连接扭矩和差动转速，使风扇固定盘与其他盘体间的传动结构更加灵活。
通过以上结构，制造本发明低碳经济性电磁风扇离合器的能耗和材料，对比传统型号可以具有较大优势，达到了经济环保的效果。
下面结合附图对本发明的实施例作进一步说明。
附图说明
图1为本发明低碳经济性电磁风扇离合器实施例1的结构示意图；
图2为本发明低碳经济性电磁风扇离合器实施例1中电涡流盘的结构示意图；
图3为本发明低碳经济性电磁风扇离合器实施例1中电涡流盘的剖视图；
图4为本发明低碳经济性电磁风扇离合器实施例1中第二轴承的剖视图；
图5为本发明低碳经济性电磁风扇离合器实施例1变形中隔热垫的剖视图；
图6为本发明低碳经济性电磁风扇离合器实施例2的结构示意图；
图7为本发明低碳经济性电磁风扇离合器实施例3的结构示意图；
图8为本发明低碳经济性电磁风扇离合器实施例4的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例1中，在电磁风扇离合器的主轴1一端，沿轴向自左向右顺序设置风扇固定盘3、电涡流盘21、传动盘14和铁芯15，风扇固定盘3通过第一轴承2与主轴1转动连接，电涡流盘21通过第二轴承4与主轴1转动连接，传动盘14通过半圆键与主轴1固定连接，铁芯15通过第三轴承10与主轴1转动连接。大吸合盘8和小吸合盘12与主轴1同轴向设置在电涡流盘21和传动盘14之间，沿径向由内向外顺序设置小吸合盘12和大吸合盘8，风扇固定盘3的右端通过大弹片7连接大吸合盘8的左端面，电涡流盘21的右端通过小弹片11连接小吸合盘12的左端面。铁芯15上设置有与小吸合盘12位置相应的小电磁铁芯13，与大吸合盘8位置相应的大电磁铁芯9。在风扇固定盘3上环绕主轴1开设有透气孔16。
在风扇固定盘3的右端面上，环绕主轴1布设有永磁体6，在电涡流盘21左端面的相应位置固定有铜板作为导电非导磁材料。
透气孔16采用均匀布设和分组对称布设，永磁体6的布设采用均匀布设和分组对称布设。
通过设置独立的电涡流盘，可以将柔性连接时，电涡流磁场产生的大量热量，从现有技术的沿风扇固定盘3盘体向第一轴承2的直接传导途径上分离，减小对第一轴承和风叶的影响，保证风扇固定盘3的长期动平衡，保证风叶连接螺栓的稳固。进而使风扇固定盘3作为传动部件时，可以与连接的其他传动部件保持低传动损耗。
如图2所示，电涡流盘21的盘体由作为导磁材料的软铁冲压拉伸制成，呈环形。沿径向自外向内形成感应区21a、散热区21b和隔热区21c三个环带。隔热区21c上开设有第一连接孔26。
如图3所示，在感应区21a的左端面上焊接有铜板22，隔热区21c的左、右端面和第一连接孔26的孔壁上涂覆有多层镀铝聚酯薄膜23作为热绝缘材料，散热区21b由连接感应区21a和隔热区21c的沿周向分布的散热片24和散热筋25组成。感应区21a平行在隔热区21c的左侧，通过散热区21b的散热片24和散热筋25平滑连接。散热片24形成轴流散热片，在风扇固定盘3上的透气孔16位置与散热区21b位置相应。散热片24和散热筋25的布设采用均匀布设和分组对称布设。
如图4所示，第二轴承4的外圆上设有同轴向的固定环41，固定环41的左、右端面上开设有与电涡流盘21的第一连接孔26对应的第二连接孔42，固定环41的右端面位于第二轴承4右端面的左侧，使得第二轴承4右端面和固定环41的右端面右侧的外圆形成朝右的凸台43，电涡流盘21盘体中心的通孔套在凸台43(即固定环41的右端面右侧的第二轴承4外圆)上，利用螺栓通过第一连接孔26与第二连接孔42将电涡流盘21与第二轴承4固定连接。
实际应用中，小电磁铁芯13得电，吸合小吸合盘12，带动电涡流盘21随传动盘14旋转，电涡流盘21和风扇固定盘3间产生柔性连接，风扇固定盘3随电涡流盘21差速旋转，在电涡流盘21的感应区21a产生热量大量聚集，热量传导到散热区21b后，一部分随散热片24旋转而排出透气孔16，一部分沿盘体向第二轴承4的外圆传导，由于电涡流盘21与第二轴承4之间连接面积有限，同时热绝缘材料有效阻滞了热量沿接触面向第二轴承4外圆的传导，在电涡流盘21盘体上的热量不会快速向第二轴承4的内圆传导，滞留在电涡流盘21盘体上，随散热片24旋转逐步排出透气孔16，使得热量不会经主轴1传导至第一轴承2、风扇固定盘3。当大电磁铁芯9得电，吸合大吸合盘8，带动风扇固定盘3随传动盘14旋转，风扇固定盘3与电涡流盘21同速旋转，不出现柔性连接。利用凸台43和连接螺栓的径向支撑力保证了电涡流盘21不会径向窜动，利用固定环41的端面和连接螺栓的轴向支撑力保证了电涡流盘21不会轴向窜动。
由于本实施例中的电涡流盘21不需要承载永磁体，可以制造的更轻便，结构重量和结构刚性可以进一步降低，这样再配合高转速发动机时，电涡流盘21的启动扭矩会更小，对主轴1的冲击也会相应减小。
实施例1中电涡流盘21与第二轴承4连接结构的一种变形在于，实施例1电涡流盘21的隔热区21c上不涂覆热绝缘材料，电涡流盘21隔热区21c的左端面和固定环41的右端面间设置一个陶瓷的隔热垫31。
如图5所示，隔热垫31为一圆环状陶瓷薄板，薄板上设有与第一连接孔26对应的第三连接孔32。薄板的左、右端面上设置有指向中心的凹槽33。凹槽33可以减少接触面面积，利用电涡流盘21转动时散热片旋转形成的负压，将第二轴承4外圆上的热量随凹槽33中空气抽出，提高第二轴承4外圆接触部分的空气流动性，提高散热效率。通过螺栓顺序穿过第二连接孔42、第三连接孔32和第一连接孔26，将第二轴承4、隔热垫31和电涡流盘21固定连接。
实施例1中电涡流盘21与第二轴承4连接结构的另一种变形在于，实施例1的电涡流盘21的感应区21a在隔热区21c的右侧，通过散热区21b的散热片24和散热筋25平滑连接。电涡流盘21盘体中心的通孔套在固定环41左端面左侧的外圆上，电涡流盘21隔热区21c的右端面与固定环41左端面间设有隔热垫31，利用螺栓通过第一连接孔26、第三连接孔32与第二连接孔42将电涡流盘21与第二轴承4固定连接。
如图6所示，在本实施例2中，在实施例1基本结构的基础上，在风扇固定盘3的圆周壁内端面上布设有永磁体6，在电涡流盘21的圆周壁的相应位置固定有铜板22。这样布设永磁体6和铜板22可以进一步增大柔性连接的扭矩，使同样规格的离合器风扇固定盘在柔性连接时能够达到更高的转速。
如图7所示，在本实施例3中，在实施例1基本结构的基础上，在风扇固定盘3的圆周壁内端面上布设有永磁体6，在电涡流盘21的圆周壁的相应位置固定有铜板22。在风扇固定盘3的圆周壁右端面上还布设有第二永磁体6a，第二永磁体6a的布设采用均匀布设和分组对称布设，吸合在风扇固定盘3圆周壁内的软铁盘上。在传动盘14的圆周壁内与第二永磁体6a相应位置固定有第二铜板22a。这样布设永磁体6和第二永磁体6a可以与不同盘体的对应铜板产生柔性连接，减轻对应盘体启动转动时的冲击，充分利用各盘体的转动能量。
如图8所示，在本实施例4中，在实施例1基本结构的基础上，在风扇固定盘3的右端面上，环绕主轴1布设有永磁体6，在电涡流盘21左端面的相应位置固定有铜板22作为导电非导磁材料。在风扇固定盘3的圆周壁内端面上布设有第二永磁体6a，在电涡流盘21的圆周壁的相应位置固定有作为导电非导磁材料的第二铜板22。在本实施例通过两组柔性连接提供了更大的牵引力，使得风扇固定盘3随电涡流盘21所做的差速转动速率能够有效提高。
本发明中，电涡流盘21的盘体可以采用其他惯用的导磁材料，铜板可以采用其他惯用的导电非导磁材料代替，电涡流盘21的感应区、散热区和隔热区可以采用一体式铸造或分体式组合方式制造。电涡流盘21的散热区的散热片形状还可以加工成离心散热片。
风扇固定盘3和电涡流盘21的盘体采用低碳钢冲压拉伸方式制造，电涡流盘21盘体上的隔热区21c的散热片24和散热筋25可在冲压时直接成型。
隔热区21c上可以涂覆其他热绝缘材料。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (2)
1.一种低碳经济性电磁风扇离合器，包括主轴(1)、风扇固定盘(3)，其中：还包括电涡流盘(21)，在所述主轴(1)的左端，沿轴向自左向右，顺序设置所述风扇固定盘(3)和所述电涡流盘(21)；所述风扇固定盘(3)上环绕主轴(1)布设有一组或若干组永磁体(6)，在电涡流盘(21)的相应位置，固定有导电非导磁材料；所述风扇固定盘(3)通过第一轴承(2)与主轴(1)转动连接，所述电涡流盘(21)通过第二轴承(4)与主轴(1)转动连接，还包括第二永磁体(6a)和第二导电非导磁材料，所述第二永磁体(6a)布设在风扇固定盘(3)的圆周壁内端面上，在所述电涡流盘(21)的圆周壁的相应位置固定有第二导电非导磁材料。
2.一种低碳经济性电磁风扇离合器，包括主轴(1)、风扇固定盘(3)，其中：还包括电涡流盘(21)，在所述主轴(1)的左端，沿轴向自左向右，顺序设置所述风扇固定盘(3)和所述电涡流盘(21)；所述风扇固定盘(3)上环绕主轴(1)布设有一组或若干组永磁体(6)，在电涡流盘(21)的相应位置，固定有导电非导磁材料；所述风扇固定盘(3)通过第一轴承(2)与主轴(1)转动连接，所述电涡流盘(21)通过第二轴承(4)与主轴(1)转动连接，还包括第二永磁体(6a)和第二导电非导磁材料，所述第二永磁体(6a)布设在所述风扇固定盘(3)的圆周壁右端面上，在传动盘(14)的圆周壁内相应位置固定有第二导电非导磁材料。
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