CN105299086A

CN105299086A - 一种水冷式多盘磁流变离合器

Info

Publication number: CN105299086A
Application number: CN201510674300.2A
Authority: CN
Inventors: 田祖织; 窦金; 吴向凡; 陈飞; 张修
Original assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Current assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Priority date: 2015-10-16
Filing date: 2015-10-16
Publication date: 2016-02-03

Abstract

本发明公开了一种水冷式多盘磁流变离合器，属于机械动力传递技术领域。包括安装在左固定轴承座(7)上的主动部件，与所述主动部件配合安装的从动部件，以及固定部件；主动部件中的主动盘一(14)、主动盘二(5)和主动隔磁环(16)构成传动单元；主动盘二、主动盘一、强导磁柱组(19)和连接环(6)通过螺栓连接构成散热单元，将传动单元和散热单元依次串连构成传动散热部分。本水冷式多盘磁流变离合器结构紧凑，安全可靠性高，滑差功率大，散热性能好，有效实现了大功率传动的水冷式多盘磁流变离合器。

Description

一种水冷式多盘磁流变离合器

技术领域

本发明涉及一种磁流变液装置，具体是一种水冷式多盘磁流变离合器装置，属于机械动力传递技术领域。

背景技术

离合器是机械系统中用于传递动力或运动的装置,它能够实现主、从动件的接合和分离。目前,传统的离合器有牙嵌离合器、摩擦离合器以及液力离合器等磁流变液是一种典型的智能材料，主要由软磁性颗粒、基载液和包裹在软磁性颗粒表面的添加剂组成，在磁场作用下其粘度将快速发生改变且这种改变是可逆的，宏观上表现为从液态向半固态的转变，而当磁场消失时，磁流变液可迅速恢复到液态。磁流变离合器是以磁流变液作为传动介质开发的新型传动技术离合器，主要由主动和从动两个部分，主从动摩擦盘间充满磁流变液传动介质，通过改变磁流变液所受磁场强度的方法，改变磁流变液的粘度，以实现主从部分间转矩的无级控制；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。

目前，对磁流变液离合器的研究的专利有很多。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：201110334597.X)，该装置采用内部水冷方式散热，传动圆盘中空和水流冷却通道使磁路磁阻的增加，只适合小功率传动；2015年7月15日公开的中国专利“径向多层式磁流变离合器”(申请号：201510160450.1)，该装置利用径向工作间隙、径向多层叠加,传递转矩大,结构紧凑,转子上的线圈也可以灵活拆换等特点，但无冷却系统，散热性能差。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种结构紧凑，安全可靠性高，滑差功率大，散热性能好，能够实现大功率传动的水冷式多盘磁流变离合器。

为了实现上述目的，本水冷式多盘磁流变离合器包括安装在左固定轴承座上的主动部件，与所述主动部件配合安装的从动部件，以及固定部件；

所述主动部件包括主动轴、左旋转导磁挡板、右旋转导磁挡板、主动盘一、主动盘二、主动隔磁环、连接环、铜螺栓和强导磁柱组；

所述从动部件包括从动轴、从动盘、轴端挡片和铜环；

所述固定部件包括底座、左固定导磁外壳、右固定导磁外壳、左固定轴承座、右固定轴承座和左端盖，以及固定在所述左固定导磁外壳和右固定导磁外壳之间的中固定导磁外壳和励磁线圈；

所述主动盘一、主动盘二和主动隔磁环构成传动单元；主动盘二、主动盘一、强导磁柱组和连接环通过螺栓连接构成散热单元，将传动单元和散热单元依次串连构成传动散热部分。

进一步，所述主动轴与左旋转导磁挡板相连，多组传动散热部分串联通过铜螺栓左端与左旋转导磁板相连，右端与右旋转导磁板相连，并通过主动隔磁环和强导磁柱组控制盘与盘之间的距离；

所述从动轴与从动盘通过花键连接，并分别通过轴端挡板控制从动盘的轴向位置，铜环控制从动盘之间的距离；

所述主动盘一、从动轴和主动盘二构成的工作空间里充满磁流变液，主动盘二、强导磁柱组和主动盘一构成的工作空间里充满冷却液；磁流变液工作空间与冷却液工作空间之间通过连接环和主动隔磁环相互隔离；

所述主动轴上，靠近左固定导磁外壳的左侧依次安装有左固定轴承座和左端盖；所述从动轴上，靠近右固定导磁外壳的右侧安装有右固定轴承座；

所述励磁线圈安装在中固定导磁外壳的内部，与左固定导磁外壳和右固定导磁外壳之间紧密配合。

进一步，所述主动盘一和主动盘二为中空式结构。

进一步，所述主动盘一、从动轴和主动盘二之间采用间隙插合的方式装配，盘与盘间的距离为1.5mm。

进一步，所述散热单元采用按一定规律分布的强导磁柱组形成冷却液流道并组成磁路的一部分。

进一步，所述连接环上开设有膨胀口，通过胶带包裹并通过胶水加固对膨胀口进行密封。

进一步，所述左固定导磁外壳和右固定导磁外壳上分别连接有入水口直通接头和出水口直通接头。

与现有技术相比，本水冷式多盘磁流变离合器采用多盘轴向阵列传动结构，将多个传动单元和散热单元依次串联，结构紧凑，同时增加了传动圆盘的个数，使传递扭矩增大，调速范围变宽；散热单元中采用强导磁柱组形成了冷却液的流道并增加了其流动性；并且强导磁柱组构成了磁路的一部分，可有效减小由于两个主动盘之间的冷却液带来的磁路磁阻，增大圆盘间的磁场强度；冷却液与两主传动盘表面可充分接触，增大了散热面积，提高了散热效率，满足磁流变液工作的温度。

附图说明

图1是本发明的主体结构示意图；

图2是本发明的连接环结构示意图；

图中：1、底座；2、左固定导磁外壳；3、铜螺栓；4、入水口直通接头；5、主动盘二；6、连接环；7、左固定轴承座；8、左端盖；9、主动轴；10、轴端挡片；11、从动轴；12、铜环；13、从动盘；14、主动盘一；15、左旋转导磁挡板；16、主动隔磁环；17、励磁线圈；18、中固定导磁外壳；19、强导磁柱组；20、连接螺栓；21、密封圈；22、右旋转导磁挡板；23、右固定导磁外壳；24、出水口直通接头；25、右固定轴承座，26、膨胀口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1所示，本水冷式多盘磁流变离合器包括安装在左固定轴承座7上的主动部件，与所述主动部件配合安装的从动部件，以及固定部件；

所述主动部件包括主动轴9、左旋转导磁挡板15、右旋转导磁挡板22、主动盘一14、主动盘二5、主动隔磁环16、连接环6、铜螺栓3和强导磁柱组19；

所述从动部件包括从动轴11、从动盘13、轴端挡片10和铜环12；

所述固定部件包括底座1、左固定导磁外壳2、右固定导磁外壳23、左固定轴承座7、右固定轴承座25和左端盖8，以及固定在所述左固定导磁外壳2和右固定导磁外壳23之间的中固定导磁外壳18和励磁线圈17；

所述主动盘一14、主动盘二5和主动隔磁环16构成传动单元；主动盘二5、主动盘一14、强导磁柱组19和连接环6通过螺栓连接构成散热单元，将传动单元和散热单元依次串连构成传动散热部分。

进一步，所述主动轴9与左旋转导磁挡板15相连，多组传动散热部分串联通过铜螺栓3左端与左旋转导磁板15相连，右端与右旋转导磁板22相连，并通过主动隔磁环16和强导磁柱组19控制盘与盘之间的距离；

所述从动轴11与从动盘13通过花键连接，并分别通过轴端挡板10控制从动盘13的轴向位置，铜环12控制从动盘13之间的距离；

所述主动盘一14、从动轴11和主动盘二5构成的工作空间里充满磁流变液，主动盘二5、强导磁柱组19和主动盘一14构成的工作空间里充满冷却液；磁流变液工作空间与冷却液工作空间之间通过连接环6和主动隔磁环16相互隔离；

所述主动轴9上，靠近左固定导磁外壳2的左侧依次安装有左固定轴承座7和左端盖8；所述从动轴11上，靠近右固定导磁外壳23的右侧安装有右固定轴承座25；

所述励磁线圈17安装在中固定导磁外壳18的内部，与左固定导磁外壳2和右固定导磁外壳23之间紧密配合。

当励磁线圈17通电时，可在磁流变液工作间隙产生一定强度的磁场，磁流变液在磁场作用下粘度增大；当电机带动主动部件旋转时，主动盘通过磁流变液带动从动盘旋转，从而起到传递扭矩的作用；与此同时散热单元与主动盘的旋转可以促进冷却液的流动，使散热更加充分，从而能够带走滑差产生的热量，降低磁流变液的工作温度，使得传递的功率增大；当改变励磁电流时，磁流变液的粘度发生相应的变化，能够实现不同扭矩的传递。本水冷式多盘磁流变离合器采用多盘串联结构，有多个传动界面参与，可以充分发挥磁流变效应，增大传递的扭矩，从而可以实现大功率传动；也可任意增减各单元串联的数目，来满足不同传递功率的要求。

进一步，所述主动盘一14和主动盘二5为中空式结构。以保证磁流变液的工作空间形成一个整体，便于添加磁流变液。

进一步，所述主动盘一14、从动轴11和主动盘二5之间采用间隙插合的方式装配，在实际使用中盘与盘间的距离通常取值为0.5mm～2mm；综合考虑磁路总磁阻、装置的装配、所需磁流变液体积等因素，盘间距离选择1.5mm。

进一步，所述散热单元采用按一定规律分布的强导磁柱组19形成冷却液流道并组成磁路的一部分。按照一定规律分布的强导磁柱可以使冷却液在工作空间充分流动，从而起到充分散热的作用；另外由于传动单元之间间隔着散热单元，冷却液的磁导率较小增加了整个磁路的磁阻，强导磁柱组导磁率较大，它们可以组成磁路的一部分，从而起到减小磁路磁阻的作用。

进一步，所述连接环6上开设有膨胀口26，通过胶带包裹并通过胶水加固对膨胀口26进行密封。当该阵列式磁流变液变扭矩装置处于工作状态时，工作间隙的磁流变液受摩擦力作用产生热量，温度升高，磁流变液体积膨胀，连接环上膨胀口处的胶带具有一定的伸展性同时也具有一定的强度可以保证装置在磁流变液体积受热膨胀的情况下可以正常工作。

进一步，所述左固定导磁外壳2和右固定导磁外壳23上分别连接有入水口直通接头4和出水口直通接头24。实现水冷散热的效果。

综上所述，本水冷式多盘磁流变离合器采用多盘轴向阵列传动结构，将多个传动单元和散热单元依次串联，结构紧凑，同时增加了传动圆盘的个数，使传递扭矩增大，调速范围变宽；散热单元中采用强导磁柱组形成了冷却液的流道并增加了其流动性；并且强导磁柱组构成了磁路的一部分，可有效减小由于两个主动盘之间的冷却液带来的磁路磁阻，增大圆盘间的磁场强度；冷却液与两主传动盘表面可充分接触，增大了散热面积，提高了散热效率，满足磁流变液工作的温度。

Claims

1.一种水冷式多盘磁流变离合器，包括安装在左固定轴承座(7)上的主动部件，与所述主动部件配合安装的从动部件，以及固定部件；

其特征在于，所述主动部件包括主动轴(9)、左旋转导磁挡板(15)、右旋转导磁挡板(22)、主动盘一(14)、主动盘二(5)、主动隔磁环(16)、连接环(6)、铜螺栓(3)和强导磁柱组(19)；

所述从动部件包括从动轴(11)、从动盘(13)、轴端挡片(10)和铜环(12)；

所述固定部件包括底座(1)、左固定导磁外壳(2)、右固定导磁外壳(23)、左固定轴承座(7)、右固定轴承座(25)和左端盖(8)，以及固定在所述左固定导磁外壳(2)和右固定导磁外壳(23)之间的中固定导磁外壳(18)和励磁线圈(17)；

所述主动盘一(14)、主动盘二(5)和主动隔磁环(16)构成传动单元；主动盘二(5)、主动盘一(14)、强导磁柱组(19)和连接环(6)通过螺栓连接构成散热单元，将传动单元和散热单元依次串连构成传动散热部分。

2.根据权利要求1所述的一种水冷式多盘磁流变离合器，其特征在于，

所述主动轴(9)与左旋转导磁挡板(15)相连，多组传动散热部分串联通过铜螺栓(3)左端与左旋转导磁板(15)相连，右端与右旋转导磁板(22)相连，并通过主动隔磁环(16)和强导磁柱组(19)控制盘与盘之间的距离；

所述从动轴(11)与从动盘(13)通过花键连接，并分别通过轴端挡板(10)控制从动盘(13)的轴向位置，铜环(12)控制从动盘(13)之间的距离；

所述主动盘一(14)、从动轴(11)和主动盘二(5)构成的工作空间里充满磁流变液，主动盘二(5)、强导磁柱组(19)和主动盘一(14)构成的工作空间里充满冷却液；磁流变液工作空间与冷却液工作空间之间通过连接环(6)和主动隔磁环(16)相互隔离；

所述主动轴(9)上，靠近左固定导磁外壳(2)的左侧依次安装有左固定轴承座(7)和左端盖(8)；所述从动轴(11)上，靠近右固定导磁外壳(23)的右侧安装有右固定轴承座(25)；

所述励磁线圈(17)安装在中固定导磁外壳(18)的内部，与左固定导磁外壳(2)和右固定导磁外壳(23)之间紧密配合。

3.根据权利要求1所述的一种水冷式多盘磁流变离合器，其特征在于，

所述主动盘一(14)和主动盘二(5)为中空式结构。

4.根据权利要求1所述的一种水冷式多盘磁流变离合器，其特征在于，

所述主动盘一(14)、从动轴(11)和主动盘二(5)之间采用间隙插合的方式装配，盘与盘间的距离为1.5mm。

5.根据权利要求1所述的一种水冷式多盘磁流变离合器，其特征在于，

所述散热单元采用按一定规律分布的强导磁柱组(19)形成冷却液流道并组成磁路的一部分。

6.根据权利要求1所述的一种水冷式多盘磁流变离合器，其特征在于，

所述连接环(6)上开设有膨胀口(26)，通过胶带包裹并通过胶水加固对膨胀口(26)进行密封。

7.根据权利要求1所述的一种水冷式多盘磁流变离合器，其特征在于，

所述左固定导磁外壳(2)和右固定导磁外壳(23)上分别连接有入水口直通接头(4)和出水口直通接头(24)。