CN203685601U - 一款安全式调速水泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一款安全式调速水泵，包括单根水泵轴、与水泵轴枢接的水泵壳、设置于水泵壳内固设于水泵轴一端的叶轮、枢接在水泵轴上的皮带轮，位于皮带轮轴向端面内侧并套装在水泵壳上的电磁铁组件和位于皮带轮轴向端面外侧的电磁传动装置，其特征在于所述的电磁铁组件由内铁芯、外铁芯、设置于内铁芯和外铁芯内的线圈、设置于内铁芯和外铁芯之间的永磁铁组成。该实用新型能够根据发动机工作情况控制叶轮具有不同转速、工作效率较高的调速水泵，而且当调速装置损坏时，将转换成普通直驱水泵全速工作，起到安全控制的目的。

Description

一款安全式调速水泵

技术领域

 本发明涉及一种发动机水冷却系统，特别是涉及一种利用调速装置控制叶轮具有不同转速的调速水泵。当调速装置损坏时，将转换成普通直驱水泵全速工作，起到安全控制的作用。 

背景技术

    现有水泵的工作原理是：发动机通过皮带轮带动水泵轴及固定在水泵轴上的叶轮转动，发动机的启动则意味着水泵的运行，水泵中的冷却液被叶轮带动一起旋转，在离心力的作用下被甩向水泵壳体的边缘，同时产生一定的压力，然后从出水道或水管流出，叶轮的中心处由于冷却液被甩出而压力降低，水箱中的冷却液在水泵进口与叶轮中心的压差作用下经水管被吸入叶轮中，实现冷却液的往复循环。 

   然而，发动机具有一个最佳工作温度区间，因而不需要一直对发动机进行冷却降温，例如当发动机刚启动时，发动机的工作温度尚低，这时水泵就一直驱动冷却液循环，使发动机的预热时间延长，不利于节能降耗、低碳环保；当水温升高到一定温度，或者从高温状态进行冷却直至降低到一定温度，达到发动机的最佳工作温度，才能保证发动机的最佳工作状态，减少发动机的冷状态下的磨损或热状态下的拉缸毁坏现象。 

为了解决这种技术问题，本申请人曾以公开号102588069A 及CN202560361U的中国发明专利及实用新型专利公开了一种调速水泵，其在现有水泵的基础上增加了电磁调速装置，通过温控开关控制线圈组件得电或失电，进而控制固连在水泵轴上的磁铁固定盘与皮带轮的结合与分离，同时利用固连在皮带轮上的散热盘通过磁涡流带动磁铁固定盘差速旋转，最终达到根据发动机水温情况，控制水泵叶轮具有不同转速，使得水泵的工作效率较高，并最终使得发动机始终保持在最佳工作温度区间，延长了发动机的使用寿命。但这种调速水泵在电磁调速装置损坏时，整个水泵将无法工作，会对发动机乃至整车的安全造成隐患。 

发明内容

   为了解决上述技术问题，本发明提供一种不仅能够根据发动机工作情况控制叶轮具有不同转速、工作效率较高的调速水泵，而且当调速装置损坏时，将转换成普通直驱水泵全速工作，起到安全控制的目的。 

本发明的这款安全式调速水泵，包括单根水泵轴、与水泵轴枢接的水泵壳、设置于水泵壳内固设于水泵轴一端的叶轮、枢接在水泵轴上的皮带轮，位于皮带轮轴向端面内侧并套装在水泵壳上的电磁铁组件和位于皮带轮轴向端面外侧的电磁传动装置，与现有技术不同的是所述的电磁铁组件由内铁芯、外铁芯、设置于内铁芯和外铁芯内的线圈、设置于内铁芯和外铁芯之间的永磁铁组成。铁芯采用两个可分离的内铁芯和外铁芯的结构，安装拆卸方便。采用增加永磁铁这种技术方案，在线圈通电时，产生的电磁场与永磁铁自身的磁场相抵消，视电磁传动装置的不同可实现单速、两速、三速等不同方式的调速水泵；在线圈断电或发生故障损坏时，永磁铁自身的磁场起作用，使得电磁传动装置与皮带轮吸合，该调速水泵能像普通直驱水泵一样全速运转、继续工作，采用这种技术方案，结构简单、能实现汽车车载电脑ECU对水泵的智能电控制，可适时控制水泵的开启、在不同速度下运转、停止，同时当电磁铁组件发生故障及损坏时，水泵能像普通直驱水泵一样正常工作，体现了安全性。 

具体地，所述电磁传动装置包括固设在水泵轴上的传动盘，通过弹簧片与传动盘连接的吸合盘，电磁铁组件隔皮带轮的轴向端面与吸合盘相对应。 

具体地，在前述一种单速安全式调速水泵的基础上还包括与传动盘固接的散热盘，散热盘的周向外圈内设置环状软铁；皮带轮的外侧轴向端面环状镶嵌若干个磁铁，软铁与磁铁间隙相对。 

具体地，所述的电磁传动装置包括固设在水泵轴上的散热盘、设置在散热盘内侧与皮带轮的外侧轴向端面之间的大吸合盘、小吸合盘、大弹簧片、小弹簧片、磁铁固定盘；大吸合盘通过大弹簧片与散热盘连接，小吸合盘通过小弹簧片与磁铁固定盘连接；磁铁固定盘枢接在水泵轴上；散热盘内设置环状软铁，磁铁固定盘外侧端面上环状镶嵌若干个磁铁，软铁与磁铁间隙相对。 

进一步地，所述永磁铁为一个整块的环形永磁铁。采用这种技术方案结构简单、成本较低，安装方便。 

进一步地，永磁铁分为两个整块的或不同形状多块的、同侧同极的、由内铁芯分开的环形内圈永磁铁和外圈永磁铁。所述的同侧同极是指每个永磁铁单体在靠近外铁芯的一侧均为N极或均为S极，不能交替或不规则分布。采用这种技术方案可根据不同的消耗功率，配置数量和磁力不同的永磁铁单体或多块。 

进一步地，所述永磁铁为若干个磁铁单体同侧同极环形排列而成的环形永磁铁。采用这种技术方案可在不加大水泵轴向尺寸的前提下增加磁力，或者可以与两组线圈分别对应实现分别控制。 

进一步地，所述永磁铁分为若干个由内铁芯分开的磁铁单体同侧同极环形排列的内圈永磁铁和外圈永磁铁。采用这种技术方案不仅可根据不同的消耗功率，配置数量和磁力不同的磁铁单体，还可在不加大水泵轴向尺寸的前提下增加磁力，或者可以与两组线圈分别对应实现分别控制。 

进一步地，所述的磁铁中的任意相邻两个磁铁单体的极性相反，也就是若干个磁铁的N极和S极交替分布，形成若干个小的闭合磁场，可与与其相对的软铁产生电磁感应，从而产生柔性驱动力。 

进一步地，所述水泵壳通过轴连轴承与水泵轴枢接。采用这种技术方案由于转轴和轴承合二为一，整个机件一次总成，达到减少安装工序、降低劳动强度、提高轴承质量的目的，整个机件精度、性能和使用寿命均得到提高。 

进一步地，这款安全式调速水泵，所述皮带轮的轴向端面上设置隔磁槽。采用这种技术方案可约束磁力线的方向，提高磁利用率，并使其不与其他磁场发生干涉。 

    下面结合附图对本发明的调速水泵作进一步说明。 

附图说明

   图1为实施例1的结构示意图； 

   图2为图1中A-A处的剖视图；

   图3为实施例2的结构示意图；

   图4为图3中A-A处的剖视图;

   图5为实施例3的结构示意图；

   图6为图5中A-A处的剖视图；

   图7为图5中A-A处剖视图的另一种结构；

   图8为本发明磁铁在皮带轮或磁铁固定盘上的分布示意图。

其中图中标号为：叶轮1、水泵轴2、水泵壳3、轴连轴承4、内铁芯51、外铁芯52、环形永磁铁6、内圈永磁铁61、外圈永磁铁62、线圈7、小线圈71、大线圈72、皮带轮8、隔磁槽81、吸合盘9、小吸合盘91、大吸合盘92、弹簧片10、小弹簧片101、大弹簧片102、传动盘11、散热盘12，软铁13；磁铁14、磁铁固定盘15。 

具体实施方式

实施例1，参见图1-2 

一种单速安全式调速水泵，包括单根水泵轴2、与水泵轴2枢接的水泵壳3、设置于水泵壳3内固设于水泵轴2一端的叶轮1、枢接在水泵轴2上的皮带轮8，位于皮带轮8轴向端面内侧并套装在水泵壳3上的电磁铁组件和位于皮带轮8轴向端面外侧的电磁传动装置，所述的电磁铁组件由内铁芯51、外铁芯52、设置于内铁芯51和外铁芯52内的线圈7、设置于内铁芯51和外铁芯52之间的永磁铁组成；所述的电磁传动装置包括固设在水泵轴2上的传动盘11，通过弹簧片10与传动盘11连接的吸合盘9，电磁铁组件隔皮带轮8的轴向端面与吸合盘9相对应。所述永磁铁为一个整块的环形永磁铁6；所述水泵壳3通过轴连轴承4与水泵轴2枢接；所述皮带轮8的轴向端面上设置隔磁槽81。

当线圈7通电时，线圈7形成的电磁场与环形永磁铁6自身的磁场抵消，吸合盘9由于弹簧片10的弹力与皮带轮8的轴向端面分离，水泵停转或者低速随转；当线圈7断电或发生故障损坏时，线圈7形成的电磁场消失，环形永磁铁6自身的磁场发挥作用，将吸合盘9与皮带轮8的轴向端面吸合在一起，变为普通水泵全速运转，继续工作。 

实施例2，参见图3-4 

一种两速安全式调速水泵，除实施例1的结构外，还包括与传动盘11固接的散热盘12，散热盘12的周向外圈内设置环状软铁13；皮带轮8的外侧轴向端面环状镶嵌若干个磁铁14，软铁13与磁铁14间隙相对。所述的磁铁14中的任意相邻两个磁铁单体的极性相反。还有所不同的是所述永磁铁分为若干个磁铁单体同侧同极环形排列而成环形永磁铁6。

当线圈7通电时，线圈7形成的电磁场与环形永磁铁6自身的磁场磁场抵消，吸合盘9由于弹簧片10的弹力与皮带轮8的轴向端面分离，此时由于皮带轮8的外侧轴向端面环状镶嵌若干个磁铁14，磁铁14的磁力线切割散热盘12的周向外圈内设置环状软铁13从而产生电磁感应效应，进而带动散热盘12旋转，从而带动水泵旋转，是为一速；当线圈7断电或发生故障损坏时，线圈7形成的电磁场消失，环形永磁铁6自身的磁场发挥作用，将吸合盘9与皮带轮8的轴向端面吸合在一起，变为普通水泵全速运转，继续工作。 

实施例3，参见图5、6、8 

一种三速安全式调速水泵，包括单根水泵轴2、与水泵轴2枢接的水泵壳3、设置于水泵壳3内固设于水泵轴2一端的叶轮1、枢接在水泵轴2上的皮带轮8，位于皮带轮8轴向端面内侧并套装在水泵壳3上的电磁铁组件和位于皮带轮8轴向端面外侧的电磁传动装置，所述的电磁铁组件由内铁芯51、外铁芯52、设置于内铁芯51和外铁芯52内的小线圈71、大线圈72、设置于内铁芯51和外铁芯52之间的内圈永磁铁61、外圈永磁铁62组成；内圈永磁铁61和外圈永磁铁62为两个整块的、同侧同极的、由内铁芯51分开的环形永磁铁；所述的电磁传动装置包括固设在水泵轴2上的散热盘12、设置在散热盘12内侧与皮带轮8的外侧轴向端面之间的大吸合盘92、小吸合盘91、大弹簧片102、小弹簧片101、磁铁固定盘15；大吸合盘92通过大弹簧片102与散热盘12连接，小吸合盘91通过小弹簧片101与磁铁固定盘15连接；磁铁固定盘15枢接在水泵轴2上；散热盘12内设置环状软铁13，磁铁固定盘15外侧端面上环状镶嵌若干个磁铁14，软铁13与磁铁14间隙相对所述皮带轮8的轴向端面上设置隔磁槽81；所述的磁铁14中的任意相邻两个磁铁单体的极性相反。

当大线圈72、小线圈71都通电时，它们共同形成的电磁场与内圈永磁铁61和外圈永磁铁62各自的磁场相抵消，大吸合盘92和小吸合盘91由于弹簧片的弹力都与皮带轮8的轴向端面分离，水泵停转或低速随转，是为一速；当小线圈71断电或发生故障损坏时，其产生的电磁场消失，内圈永磁铁61自身的磁场发挥作用，小吸合盘91与皮带轮8的轴向端面吸合在一起，磁铁固定盘15上的镶嵌的磁铁14的磁力线切割散热盘12内设置环状软铁13从而产生电磁感应效应，进而带动散热盘12旋转，从而带动水泵旋转，是为二速；当大线圈72断电或发生故障损坏时，其产生的电磁场消失，外圈永磁铁62自身的磁场发挥作用，大吸合盘92与皮带轮8的轴向端面吸合在一起，变为普通水泵全速运转，继续工作，是为三速。 

实施例4，参见图5、7、8 

其他同实施例3，只不过所述永磁铁分为若干个由内铁芯51分开的磁铁单体同侧同极环形排列的内圈永磁铁61和外圈永磁铁62。

   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 (11)

1.一款安全式调速水泵，包括单根水泵轴（2）、与水泵轴（2）枢接的水泵壳（3）、设置于水泵壳（3）内固设于水泵轴（2）一端的叶轮（1）、枢接在水泵轴（2）上的皮带轮（8），位于皮带轮（8）轴向端面内侧并套装在水泵壳（3）上的电磁铁组件和位于皮带轮（8）轴向端面外侧的电磁传动装置，其特征在于所述的电磁铁组件由内铁芯（51）、外铁芯（52）、设置于内铁芯（51）和外铁芯（52）内的线圈（7、71、72）、设置于内铁芯（51）和外铁芯（52）之间的永磁铁（6、61、62）组成。

2.根据权利要求1所述的一款安全式调速水泵，其特征在于所述的电磁传动装置包括固设在水泵轴（2）上的传动盘（11），通过弹簧片（10）与传动盘（11）连接的吸合盘（9），电磁铁组件隔皮带轮（8）的轴向端面与吸合盘（9）相对应。

3.根据权利要求2所述的一款安全式调速水泵，其特征在于还包括与传动盘（11）固接的散热盘（12），散热盘（12）的周向外圈内设置环状软铁（13）；皮带轮（8）的外侧轴向端面环状镶嵌若干个磁铁（14），软铁（13）与磁铁（14）间隙相对。

4.根据权利要求1所述的一款安全式调速水泵，其特征在于所述的电磁传动装置包括固设在水泵轴（2）上的散热盘（12）、设置在散热盘（12）内侧与皮带轮（8）的外侧轴向端面之间的大吸合盘（92）、小吸合盘（91）、大弹簧片（102）、小弹簧片（101）、磁铁固定盘（15）；大吸合盘（92）通过大弹簧片（102）与散热盘（12）连接，小吸合盘（91）通过小弹簧片（101）与磁铁固定盘（15）连接；磁铁固定盘（15）枢接在水泵轴（2）上；散热盘（12）内设置环状软铁（13），磁铁固定盘（15）外侧端面上环状镶嵌若干个磁铁（14），软铁（13）与磁铁（14）间隙相对。

5.根据权利要求1所述的一款安全式调速水泵，其特征在于所述永磁铁为一个整块的环形永磁铁（6）。

6.根据权利要求1所述的一款安全式调速水泵，其特征在于所述永磁铁分为两个整块的、同侧同极的、由内铁芯（51）分开的环形内圈永磁铁（61）和外圈永磁铁（62）。

7.根据权利要求1所述的一款安全式调速水泵，其特征在于所述永磁铁为若干个磁铁单体同侧同极环形排列而成环形永磁铁（6）。

8.根据权利要求1所述的一款安全式调速水泵，其特征在于所述永磁铁分为若干个由内铁芯（51）分开的磁铁单体同侧同极环形排列的内圈永磁铁（61）和外圈永磁铁（62）。

9.根据权利要求3或4所述的一款安全式调速水泵，其特征在于所述的磁铁（14）中的任意相邻两个磁铁单体的极性相反。

10.根据权利要求1所述的一款安全式调速水泵，其特征在于所述水泵壳（3）通过轴连轴承（4）与水泵轴（2）枢接。

11.根据权利要求1-4任一所述的一款安全式调速水泵，其特征在于所述皮带轮（8）的轴向端面上设置隔磁槽（81）。

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