CN109307021A - 一种防失效电磁水泵离合器及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防失效电磁水泵离合器，包括：泵体、泵轴和离合结构；离合结构包括电磁线圈槽座、电磁线圈、皮带轮、连接封套、端盖、耦合盘、弹簧片、磁极座、磁极环、第二永磁铁和第一永磁铁，电磁线圈槽座设置于泵体一侧，电磁线圈槽座上设置有电磁线圈，磁极座一侧设置有弹簧片，磁极座另一侧设置有磁极环，弹簧片上设置有耦合盘，耦合盘一侧设置有第二永磁铁，另一侧设置有第一永磁铁；还公开了一种防失效电磁水泵离合器的工作方法。其通过电磁线圈和永磁铁的磁力，实现了水泵断电高速冷却、通电低速升温的工作方法，一旦发生断电、结构松动等失效行为，发动机也能够因为长期处于冷却状态而稳定，从而避免了发动机故障、安全事故等危险。
Description
技术领域
本发明属于机械配件领域，特别涉及一种防失效电磁水泵离合器及其工作方法。
背景技术
随着我国国民经济的高速增长，汽车作为一种便利的交通工具，得到了快速而多元化的发展。其中，发动机作为汽车的重要部件，其安全性和稳定性一直以来都是研究和改进的重点对象，作为用于冷却发动机的水泵，如何更好发挥作用也是人们的研究方向，水泵的泵体和离合机构被不断地改进。经过数十年的不断努力，汽车行业趋于成熟，水泵也被人们深入研究，其上的离合机构也获得了优化，甚至能够将水泵离合器分为高速和低速两档，使水泵的冷却成本更低。
然而，现在的水泵离合器仍存在很大的问题。经过不断地研究，其数据表明发动机在83℃-93℃时的运行效率最高，而现有的水泵离合器运行原理是采用电磁力吸附离合器内耦合片，电磁线圈通电时水泵离合器高速旋转，发动机降温，电磁线圈断电时水泵离合器低速旋转，无法起到冷却作用，发动机升温。这种工作方法存在一个很大的隐患，一旦离合器失效，则发动机将一直处于积热升温状态，容易导致发动机损坏、汽车抛锚甚至自燃的情况，安全性差。因此，本申请就上述问题，做出了改进和解决。
现在的水泵离合器，主要存在以下几个问题：
1、现在的水泵离合器大多采用通电水泵高速旋转，断电水泵低速旋转的结构和工作方法，一旦离合器失效，发动机便无法降温，发动机容易发生故障，甚至引发安全事故。
发明内容
发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种防失效电磁水泵离合器及其工作方法，其通过电磁线圈和永磁铁的磁力，实现了水泵断电高速冷却、通电低速升温的工作方法，一旦发生断电、结构松动等失效行为，发动机也能够因为长期处于冷却状态而稳定，从而避免了发动机故障、安全事故等危险。
技术方案：为了实现上述目的，本发明提供了一种防失效电磁水泵离合器，包括：泵体、泵轴和离合结构，所述泵体一侧设置有离合结构，所述泵体内设置有泵轴，所述泵轴一端设置于离合结构内；
所述离合结构包括电磁线圈槽座、电磁线圈、皮带轮、连接封套、端盖、耦合盘、弹簧片、磁极座、磁极环、第二永磁铁和第一永磁铁，所述电磁线圈槽座设置于泵体一侧，所述电磁线圈槽座上设置有电磁线圈，所述电磁线圈一侧设置有皮带轮，所述皮带轮套于电磁线圈外侧，所述皮带轮通过轴承连接泵轴，所述皮带轮一侧设置有连接封套，所述连接封套一侧设置有端盖，所述端盖一侧设置有磁极座，所述磁极座一侧设置有弹簧片，所述磁极座另一侧设置有磁极环，所述弹簧片设置于磁极座靠近皮带轮的一侧，所述弹簧片上设置有耦合盘，所述磁极环一侧设置有第二永磁铁，所述磁极环另一侧设置有第一永磁铁，所述第二永磁铁设置于磁极环上，所述第一永磁铁设置于皮带轮内。
不通电时，所述耦合盘在第一永磁铁磁力作用下克服弹簧片弹力与皮带轮耦合，所述皮带轮直接带动水泵高速旋转；通电时，所述第一永磁铁在电磁线圈作用下对耦合盘没有磁力，所述耦合盘与皮带轮分离，所述皮带轮带动端盖旋转，所述第二永磁铁与端盖存在相对运动而产生磁涡流，在磁涡流的影响下带动水泵作随动旋转，并随着皮带轮的转速而等比例变化。
本发明中所述离合器的设置，其通过电磁线圈和第一永磁铁的配合，在电磁线圈通电时不产生磁性，电磁线圈断电时反而产生磁性，实现了断电冷却、通电升温的工作方式，避免了离合器失效的危险，保证了汽车和人员的安全。
本发明中所述的第一永磁铁设置有多个，所述第一永磁铁呈环形设置，所述第一永磁铁呈弧线弯曲，所述第一永磁铁径向为“N”、“S”极。
本发明中所述第一永磁铁的设置，其一方面能够提供磁力，平衡第二永磁铁的磁力，另一方面其能够产生磁涡流，带动水泵旋转。
本发明中所述的弹簧片与耦合盘之间采用铆接固定，所述弹簧片与磁极座之间采用铆接固定，所述磁极座与磁极环之间采用铆接固定，所述皮带轮与连接封套之间采用螺钉连接，所述连接封套与端盖之间采用螺钉连接。
本发明中固定关系的设置，能够有效地改变水泵离合器的传动结构，实现了断电高速、通电低速的工作方法，从而提高了发动机的安全性，减少了发动机故障的概率。
本发明中所述的皮带轮外圈厚度大于皮带轮内圈厚度，所述皮带轮轴向截面呈“匚”字形，所述皮带轮外侧表面设置有凹槽，所述凹槽截面为多个并列的梯形。
本发明中所述皮带轮的设置，其通过较厚的外侧边增加了皮带与皮带轮的接触面积，从而增加了皮带与皮带轮之间的摩擦力，减少了皮带轮滑带或者失效的可能性，提高了水泵离合器的冷却能力和工作效率。
本发明中所述的耦合盘与皮带轮之间间隙为0.5mm，所述第二永磁铁与端盖之间间隙为1mm。
本发明中所述结构的位置关系，保证了耦合盘能够正确的离合，既不会因为距离过长而无法耦合，也不会因为距离过短而无法分离。
本发明中所述的第一永磁铁和第二永磁铁采用钕铁硼材料。
本发明中所述永磁体材料的选用，能够保证足够的磁能和矫顽力，降低了水泵离合器出错和失效的可能性，提高了水泵离合器的安全性和稳定性，增加了水泵离合器的使用年限。
本发明中所述的一种防失效电磁水泵离合器的工作方法，包括断电耦合和通电分离，具体包括以下步骤：
步骤一：断电耦合，所述电磁线圈断电，所述第一永磁铁磁力线通过耦合盘，所述耦合盘克服弹簧片弹力与皮带轮耦合，所述皮带轮直接带动泵轴作高速旋转；
步骤二：通电分离，所述电磁线圈通电，所述电磁线圈电转磁获得“N”、“S”磁极快速转换的电磁力，当电磁线圈磁极方向与第一永磁铁磁极方向相同时，所述电磁线圈与第一永磁铁不形成磁力线回路，所述电磁线圈为第一永磁铁补充磁场强度；当电磁线圈磁极方向与第一永磁铁磁极方向相反时，所述电磁线圈与第一永磁铁形成磁力线回路，所述磁力线回路不经过耦合盘，所述耦合盘不受第一永磁铁影响，所述耦合盘在弹簧片的作用下与皮带轮分离，所述皮带轮带动端盖旋转，所述第二永磁铁旋转形成磁涡流，所述磁涡流带动水泵做随动旋转；
所述步骤一与步骤二不分先后。
本发明中所述的第二永磁铁形成的磁涡流强度随皮带轮转速变化而变化。
上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：
1、本发明中所述的一种防失效电磁水泵离合器及其工作方法，其通过电磁线圈和第一永磁铁的配合，在电磁线圈通电时不产生磁性，电磁线圈断电时反而产生磁性，实现了断电冷却、通电升温的工作方式，避免了离合器失效的危险，保证了汽车和人员的安全。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明离合结构断电耦合的原理示意图；
图3为本发明离合结构通电分离的原理示意图；
图4为本发明离合结构的详细结构示意图；
图5为本发明第一永磁铁的结构示意图；
图中：电磁线圈槽座-1、电磁线圈-2、皮带轮-3、连接封套-4、端盖-5、耦合盘-6、弹簧片-7、磁极座-8、磁极环-9、第二永磁铁-10、第一永磁铁-11、通电线圈-12、泵体-13、泵轴-14。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。
实施例1
如图1、2和3所示的一种防失效电磁水泵离合器，包括：泵体13、泵轴14和离合结构，所述泵体13一侧设置有离合结构，所述泵体13内设置有泵轴14，所述泵轴14一端设置于离合结构内；
所述离合结构包括电磁线圈槽座1、电磁线圈2、皮带轮3、连接封套4、端盖5、耦合盘6、弹簧片7、磁极座8、磁极环9、第二永磁铁10和第一永磁铁11，所述电磁线圈槽座1设置于泵体13一侧，所述电磁线圈槽座1上设置有电磁线圈2，所述电磁线圈2一侧设置有皮带轮3，所述皮带轮3套于电磁线圈2外侧，所述皮带轮3通过轴承连接泵轴14，所述皮带轮3一侧设置有连接封套4，所述连接封套4一侧设置有端盖5，所述端盖5一侧设置有磁极座8，所述磁极座8一侧设置有弹簧片7，所述磁极座8另一侧设置有磁极环9，所述弹簧片7设置于磁极座8靠近皮带轮3的一侧，所述弹簧片7上设置有耦合盘6，所述磁极环9一侧设置有第二永磁铁10，所述磁极环9另一侧设置有第一永磁铁11，所述第二永磁铁10设置于磁极环9上，所述第一永磁铁11设置于皮带轮3内。
本实施例中所述的第一永磁铁11设置有多个，所述第一永磁铁11呈环形设置，所述第一永磁铁11呈弧线弯曲，所述第一永磁铁11径向为“N”、“S”极。
本实施例中所述的弹簧片7与耦合盘6之间采用铆接固定，所述弹簧片7与磁极座8之间采用铆接固定，所述磁极座8与磁极环9之间采用铆接固定，所述皮带轮3与连接封套4之间采用螺钉连接，所述连接封套4与端盖5之间采用螺钉连接。
本实施例中所述的皮带轮3外圈厚度大于皮带轮3内圈厚度，所述皮带轮3轴向截面呈“匚”字形，所述皮带轮3外侧表面设置有凹槽，所述凹槽截面为多个并列的梯形。
本实施例中所述的耦合盘6与皮带轮3之间间隙为0.5mm，所述第二永磁铁10与端盖5之间间隙为1mm。
本实施例中所述的第一永磁铁11和第二永磁铁10采用钕铁硼材料。
本实施例中所述的一种防失效电磁水泵离合器的工作方法，包括断电耦合和通电分离，具体包括以下步骤：
步骤一：断电耦合，所述电磁线圈2断电，所述第一永磁铁11磁力线通过耦合盘6，所述耦合盘6克服弹簧片7弹力与皮带轮3耦合，所述皮带轮3直接带动泵轴14作高速旋转；
步骤二：通电分离，所述电磁线圈2通电，所述电磁线圈2电转磁获得“N”、“S”磁极快速转换的电磁力，当电磁线圈2磁极方向与第一永磁铁11磁极方向相同时，所述电磁线圈2与第一永磁铁11不形成磁力线回路，所述电磁线圈2为第一永磁铁11补充磁场强度；当电磁线圈2磁极方向与第一永磁铁11磁极方向相反时，所述电磁线圈2与第一永磁铁11形成磁力线回路，所述磁力线回路不经过耦合盘6，所述耦合盘6不受第一永磁铁11影响，所述耦合盘6在弹簧片7的作用下与皮带轮3分离，所述皮带轮3带动端盖5旋转，所述第二永磁铁10旋转形成磁涡流，所述磁涡流带动水泵做随动旋转；
所述步骤一与步骤二不分先后。
本实施例中所述的第二永磁铁10形成的磁涡流强度随皮带轮3转速变化而变化。
实施例2
如图4所示的一种防失效电磁水泵离合器，包括：泵体13、泵轴14和离合结构，所述泵体13一侧设置有离合结构，所述泵体13内设置有泵轴14，所述泵轴14一端设置于离合结构内；
所述离合结构包括电磁线圈槽座1、电磁线圈2、皮带轮3、连接封套4、端盖5、耦合盘6、弹簧片7、磁极座8、磁极环9、第二永磁铁10和第一永磁铁11，所述电磁线圈槽座1设置于泵体13一侧，所述电磁线圈槽座1上设置有电磁线圈2，所述电磁线圈2一侧设置有皮带轮3，所述皮带轮3套于电磁线圈2外侧，所述皮带轮3通过轴承连接泵轴14，所述皮带轮3一侧设置有连接封套4，所述连接封套4一侧设置有端盖5，所述端盖5一侧设置有磁极座8，所述磁极座8一侧设置有弹簧片7，所述磁极座8另一侧设置有磁极环9，所述弹簧片7设置于磁极座8靠近皮带轮3的一侧，所述弹簧片7上设置有耦合盘6，所述磁极环9一侧设置有第二永磁铁10，所述磁极环9另一侧设置有第一永磁铁11，所述第二永磁铁10设置于磁极环9上，所述第一永磁铁11设置于皮带轮3内。
不通电时，所述耦合盘在第一永磁铁磁力作用下克服弹簧片弹力与皮带轮耦合，所述皮带轮直接带动水泵高速旋转；通电时，所述第一永磁铁在电磁线圈作用下对耦合盘没有磁力，所述耦合盘与皮带轮分离，所述皮带轮带动端盖旋转，所述第二永磁铁与端盖存在相对运动而产生磁涡流，在磁涡流的影响下带动水泵作随动旋转，并随着皮带轮的转速而等比例变化。
实施例3
如图5所示的一种防失效电磁水泵离合器，包括：泵体13、泵轴14和离合结构，所述泵体13一侧设置有离合结构，所述泵体13内设置有泵轴14，所述泵轴14一端设置于离合结构内；
所述离合结构包括电磁线圈槽座1、电磁线圈2、皮带轮3、连接封套4、端盖5、耦合盘6、弹簧片7、磁极座8、磁极环9、第二永磁铁10和第一永磁铁11，所述电磁线圈槽座1设置于泵体13一侧，所述电磁线圈槽座1上设置有电磁线圈2，所述电磁线圈2一侧设置有皮带轮3，所述皮带轮3套于电磁线圈2外侧，所述皮带轮3通过轴承连接泵轴14，所述皮带轮3一侧设置有连接封套4，所述连接封套4一侧设置有端盖5，所述端盖5一侧设置有磁极座8，所述磁极座8一侧设置有弹簧片7，所述磁极座8另一侧设置有磁极环9，所述弹簧片7设置于磁极座8靠近皮带轮3的一侧，所述弹簧片7上设置有耦合盘6，所述磁极环9一侧设置有第二永磁铁10，所述磁极环9另一侧设置有第一永磁铁11，所述第二永磁铁10设置于磁极环9上，所述第一永磁铁11设置于皮带轮3内。
本实施例中所述的第一永磁铁11设置有多个，所述第一永磁铁11呈环形设置，所述第一永磁铁11呈弧线弯曲，所述第一永磁铁11径向为“N”、“S”极。
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，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种防失效电磁水泵离合器，其特征在于：包括：泵体（13）、泵轴（14）和离合结构，所述泵体（13）一侧设置有离合结构，所述泵体（13）内设置有泵轴（14），所述泵轴（14）一端设置于离合结构内；
所述离合结构包括电磁线圈槽座（1）、电磁线圈（2）、皮带轮（3）、连接封套（4）、端盖（5）、耦合盘（6）、弹簧片（7）、磁极座（8）、磁极环（9）、第二永磁铁（10）和第一永磁铁（11），所述电磁线圈槽座（1）设置于泵体（13）一侧，所述电磁线圈槽座（1）上设置有电磁线圈（2），所述电磁线圈（2）一侧设置有皮带轮（3），所述皮带轮（3）套于电磁线圈（2）外侧，所述皮带轮（3）通过轴承连接泵轴（14），所述皮带轮（3）一侧设置有连接封套（4），所述连接封套（4）一侧设置有端盖（5），所述端盖（5）一侧设置有磁极座（8），所述磁极座（8）一侧设置有弹簧片（7），所述磁极座（8）另一侧设置有磁极环（9），所述弹簧片（7）设置于磁极座（8）靠近皮带轮（3）的一侧，所述弹簧片（7）上设置有耦合盘（6），所述磁极环（9）一侧设置有第二永磁铁（10），所述磁极环（9）另一侧设置有第一永磁铁（11），所述第二永磁铁（10）设置于磁极环（9）上，所述第一永磁铁（11）设置于皮带轮（3）内；
还包括一种防失效电磁水泵离合器的工作方法，包括断电耦合和通电分离，具体包括以下步骤：
步骤一：断电耦合，所述电磁线圈（2）断电，所述第一永磁铁（11）磁力线通过耦合盘（6），所述耦合盘（6）克服弹簧片（7）弹力与皮带轮（3）耦合，所述皮带轮（3）直接带动泵轴（14）作高速旋转；
步骤二：通电分离，所述电磁线圈（2）通电，所述电磁线圈（2）电转磁获得“N”、“S”磁极快速转换的电磁力，当电磁线圈（2）磁极方向与第一永磁铁（11）磁极方向相同时，所述电磁线圈（2）与第一永磁铁（11）不形成磁力线回路，所述电磁线圈（2）为第一永磁铁（11）补充磁场强度；当电磁线圈（2）磁极方向与第一永磁铁（11）磁极方向相反时，所述电磁线圈（2）与第一永磁铁（11）形成磁力线回路，所述磁力线回路不经过耦合盘（6），所述耦合盘（6）不受第一永磁铁（11）影响，所述耦合盘（6）在弹簧片（7）的作用下与皮带轮（3）分离，所述皮带轮（3）带动端盖（5）旋转，所述第二永磁铁（10）旋转形成磁涡流，所述磁涡流带动水泵做随动旋转；
所述步骤一与步骤二不分先后。
2.根据权利要求1所述的一种防失效电磁水泵离合器，其特征在于：所述的第一永磁铁（11）设置有多个，所述第一永磁铁（11）呈环形设置，所述第一永磁铁（11）呈弧线弯曲，所述第一永磁铁（11）径向为“N”、“S”极。
3.根据权利要求1所述的一种防失效电磁水泵离合器，其特征在于：所述的电磁线圈（2）内缠绕有通电线圈（12）。
4.根据权利要求1所述的一种防失效电磁水泵离合器，其特征在于：所述的弹簧片（7）与耦合盘（6）之间采用铆接固定，所述弹簧片（7）与磁极座（8）之间采用铆接固定，所述磁极座（8）与磁极环（9）之间采用铆接固定，所述皮带轮（3）与连接封套（4）之间采用螺钉连接，所述连接封套（4）与端盖（5）之间采用螺钉连接。
5.根据权利要求1所述的一种防失效电磁水泵离合器，其特征在于：所述的皮带轮（3）外圈厚度大于皮带轮（3）内圈厚度，所述皮带轮（3）轴向截面呈“匚”字形，所述皮带轮（3）外侧表面设置有凹槽，所述凹槽截面为多个并列的梯形。
6.根据权利要求1所述的一种防失效电磁水泵离合器，其特征在于：所述的耦合盘（6）与皮带轮（3）之间间隙为0.5mm，所述第二永磁铁（10）与端盖（5）之间间隙为1mm。
7.根据权利要求1所述的一种防失效电磁水泵离合器，其特征在于：所述的第一永磁铁（11）和第二永磁铁（10）采用钕铁硼材料。
8.根据权利要求1所述的一种防失效电磁水泵离合器的工作方法，其特征在于：所述第二永磁铁（10）形成的磁涡流强度随皮带轮（3）转速变化而变化。
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