WO2015000133A1

WO2015000133A1 - 除热装置、电磁风扇离合器及控制方法和无极调速系统

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Publication number: WO2015000133A1
Application number: PCT/CN2013/078675
Authority: WO
Inventors: 王兆宇; 邢子义
Original assignee: 龙口中宇热管理系统科技有限公司
Priority date: 2013-07-02
Filing date: 2013-07-02
Publication date: 2015-01-08

Abstract

电磁风扇离合器上使用的除热装置，包括从动转子（903）和主动转子（902），在所述从动转子或主动转子上设置有输出感应电流的线圈绕组。本发明的除热装置能够大幅度降低主动转子（如驱动轴）或从动转子（如风扇固定盘）在转动时产生的热量，减少能量的损耗，达到节能降耗的效果同时避免轴承因受热而过早失效。本发明还提供了使用该除热装置的电磁风扇离合器和控制方法和具有该电磁风扇离合器的无级调速系统。

Description

技术领域

本发明涉及一种除热装置，特别是涉及一种用于电磁风扇离合器的除热装置以及使用该除热装置的电磁风扇离合器和控制方法和具有该电磁风扇离合器的无极调速系统。背景技术

市场上的电磁风扇离合器的风扇叶是用螺栓固定在风扇固定盘上的，风扇固定盘通过轴承与传动轴转动相连。

现有的电磁风扇离合器（以三速电磁风扇离合器为例）如图 1 所示，包括主轴（驱动轴）、传动盘 2' 、电磁铁芯 3 ' 、外线圈 4a' 、内线圈 4b' 、风扇固定盘 9' 、磁铁固定盘 10' 、小弹簧片 12' 、小吸合盘 13 ' 、大弹簧片 34' 、大吸合盘 35 ' 和安全板 36' ，其中由导磁材料制成的传动盘 2' 通过半圆键 19' 固定安装在主轴上，传动盘 2' 的侧面设有若干组隔磁槽 23 ' ，传动盘 2' 的内腔设有电磁铁芯 3 ' ，电磁铁芯 3 ' 通过轴承 5 ' 安装在主轴上，电磁铁芯 3 ' 内分别设有内、外线圈镶嵌槽，内、外线圈镶槽的导磁开口方向均与主轴轴向方向相同且指向传动盘 2' 的侧面，内、外线圈镶嵌槽内分别以平绕法设有内、外线圈 4b' 、 4a' ，风扇固定盘 9' 与磁铁固定盘 10' 分别通过轴承 8 ' 、 11 ' 安装在主轴上，其中磁铁固定盘 10' 位于风扇固定盘 9' 内腔，在磁铁固定盘 10' 的一侧端面上沿圆周均布有若干个固定孔用来镶嵌软磁铁 15 ' ，软磁铁 15 ' 上吸合有永磁铁 14' ，风扇固定盘 9' 上与永磁铁 14' 的对应端面上镶嵌有软磁铁 16' ，磁铁固定盘 10' 上与内线圈 4b' 相对的环形端面上通过小弹簧片 12' 支撑连接有小吸合盘 13 ' ，风扇固定盘 9' 上与外线圈 4a' 相对的环形端面上通过大弹簧片 34' 支撑连接有大吸合盘 35 ' ，大、小吸合盘 13 ' 、 35 ' 均靠近传动盘 2' 的侧面，与传动盘 2' 的对应端面间有间隙，风扇固定盘 9' 的周向位置外侧端面上固定连接安全板 36' ，安全板 36' 上开设有锁止孔，传动盘 2' 的周向位置外侧上与锁止孔的对应位置开设有配合孔。

电磁风扇离合器在工作时，当汽车发动机水温达到设定值，电磁离合器的内、外线圈 4b' 、 4a' 得电，通过吸合盘吸合，将传动盘 2' 与磁铁固定盘 10' 相接，带动磁铁固定盘 10' 转动，风扇固定盘 9' 在磁铁固定盘 10' 上的磁铁形成的磁场中相对旋转，切割磁力线，风扇固定盘 9' 自身产生涡电流，涡电流产生新的磁场，在磁场力的作用下使风扇固定盘相对磁铁固定盘作滞后运转形成差速转动，以实现风扇固定盘带动风扇转动，对汽车发动机水温进行散热降温。由于风扇固定盘 9' 的电阻很小，所以产生的涡电流很大，从而导致风扇固定盘的发热量很大，一方面造成了能量的损耗，另一方面产生的热量也容易导致连接风扇固定盘与传动轴的轴承失效。

并且如公开号为 CN102678258A, 专利名称为 "四速电磁风扇离合器" 的发明专利、公开号为 CN101672210, 专利名称为 "三速电磁风扇离合器"等专利，均是主动转子（磁体固定盘或驱动盘或驱动轴）通过电磁感应在从动转子（风扇固定盘）上产生涡电流，来带动从动转子相对于主动转子做差速转动，来实现电磁风扇离合器的离合变速的。根据具体情况，也可以在从动转子上安装磁铁，当主动转子旋转时，主动转子也会在从动转子上的磁铁形成的磁场中切割磁力线，在主动转子上产生电涡流，带动从动转子转动。因此，不可避免在现有技术的电磁风扇离合器的从动转子或主动转子由于电涡流而产生大量热量。发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、操作简便的除热装置，能够消除电磁风扇离合器的从动转子或主动转子由于电涡流而产生大量热量。

本发明一种除热装置，包括从动转子和主动转子，在所述从动转子或主动转子上设置有输出感应电流的线圈绕组。

本发明一种除热装置，其中所述从动转子或主动转子设有导磁体，线圈绕组镶嵌在导磁体上开设的腔体内。通过在从动转子或主动转子上设置导磁体，提高了线圈绕组输出感应电流的效率。

本发明一种除热装置，其中所述线圈绕组连接有调速装置，用于调节从动转子的转速。通过设置调速装置，控制线圈绕组输出电流的大小，从而控制从动转子受到的驱动力矩的大小，进而调节从动转子的转速。

本发明一种除热装置，其中所述调速装置为储电装置或用电装置。调速装置为储电装置或用电装置，充分利用的线圈绕组输出的感应电流，提高了能量利用效率。

本发明一种除热装置，其中所述调速装置为可变电阻或电动风扇。调速装置为可变电阻，使电磁风扇离合器结构简单，调速方便。调速装置为电动风扇，通过电动风扇进一步给汽车发动机降温，提高了电磁风扇离合器给汽车发动机降温的能力。

本发明一种除热装置能够应用在电磁风扇离合器中，可消除从动转子（风扇固定盘）或主动转子（磁铁固定盘或驱动轴）在转动时因涡电流而产生的热量，减少能量的损耗，避免轴承因受热而失效。线圈绕组中的感应电流产生新的磁场，在磁场力的作用下使从动转子相对于主动转子作滞后运转形成差速转动，以使从动转子带动风扇叶转动，对汽车发动机进行散热降温。通过将本发明的除热装置用在电磁风扇离合器中，用可控的感应电流替换了原来不可控的涡电流，来实现扇固定盘（从动转子）相对磁铁固定盘（主动转子）差速转动，避免了不可控的涡电流产生的大量的热量而导致的能量损耗或轴承受热失效。该装置应用到电磁风扇离合器中，相对于现有的散热方式，结构简单，成本低，并且将对电磁风扇离合器有害的热量转化为电能，供其他设备使用。

本发明要解决的另一个技术问题是提供一种结构简单、成本低、操作简便的电磁风扇离合器，通过感应电流实现风扇固定盘的差速转动，降低了能量损耗。

本发明一种电磁风扇离合器，包括前述的除热装置，除热装置包括从动转子和主动转子，在从动转子或主动转子上设置有输出感应电流的线圈绕组。

本发明一种电磁风扇离合器，其中所述主动转子与驱动装置连接，驱动装置为齿轮、链轮或皮带轮。

本发明一种电磁风扇离合器，其中所述主动转子通过变速装置与驱动装置连接，所述驱动装置为齿轮、链轮或皮带轮，所述变速装置的变速比为 1~10之间。

本发明一种电磁风扇离合器，其中所述变速装置为轮系。

本发明一种电磁风扇离合器，其中所述主动转子为驱动轴，所述从动转子为风扇固定盘，所述变速装置为行星齿轮变速机构。

本发明一种电磁风扇离合器，其中所述驱动轴转动的安装在座体上，所述驱动装置为皮带轮，驱动装置通过轴承安装在座体或驱动轴上，所述行星齿轮变速机构包括太阳轮、行星轮、行星架和内齿圈，所述太阳轮固定安装在驱动轴上，所述行星架与座体固定连接，所述内齿圈与皮带轮固定连接。通过将行星齿轮变速机构的太阳轮固定在驱动轴上，将行星架与座体固定连接，内齿圈与皮带轮固定连接，使电磁风扇离合器的结构紧凑，体积小，能量传输稳定可靠。

本发明一种电磁风扇离合器，其中所述太阳轮与驱动轴为一体结构，所述风扇固定盘呈筒状，风扇固定盘通过轴承套装在行星齿轮变速机构的内齿圈上或座体上或驱动轴上或皮带轮上。

本发明一种电磁风扇离合器，其中所述从动转子呈筒状，主动转子安装在从动转子内，主动转子和从动转子之间存在间隙；或者所述主动转子呈筒状，从动转子安装在主动转子内，主动转子和从动转子之间存在间隙；或者所述主动转子和从动转子并排设置，主动转子和从动转子之间相互平行，且二者之间存在间隙；或者所述主动转子和从动转子相对设置，主动转子和从动转子的轴线重合，且二者之间存在间隙；或者所述主动转子和从动转子均呈圆台形，主动转子和从动转子成夹角设置，且二者之间存在间隙。本发明一种电磁风扇离合器与现有技术不同之处在于本发明通过在电磁风扇离合器的主动转子或从动转子上设置线圈绕组，用线圈绕组产生的感应电流代替现有技术中主动转子或从动转子产生的涡电流，产生磁场，驱动从动转子差速转动，在保证现有的电磁风扇离合器功能的基础上，减少了发热，降低了能量损耗。并且能够输出感应电流，降低电磁风扇离合器的能耗。

本发明要解决的另一个技术问题是提供一种无级调速系统，在降低电磁风扇离合器发热量的基础上，能够实现电磁风扇离合器的无级调速。

本发明一种无级调速系统，包括前述的设有线圈绕组的电磁风扇离合器，其中调速装置为电动风扇，电动风扇的数量为至少一个，电动风扇通过控制装置控制，控制装置调控线圈绕组向电动风扇输出电流。

本发明一种无级调速系统，其中所述控制装置为温控开关或者逻辑控制电路。

本发明一种无级调速系统，其中所述电磁风扇离合器的从动转子上直接或间接固定安装有风扇叶，所述风扇叶朝向发动机的散热器，所述电动风扇的扇叶也朝向发动机的散热器。

本发明一种无级调速系统，其中所述电动风扇的数量为 4个。

本发明一种无级调速系统通过控制装置将线圈绕组产生的电流输出电动风扇，通过控制装置控制电流的大小，也就是控制线圈绕组输出电流的大小，就能够控制线圈绕组产生的磁场强度的大小，从而控制风扇固定盘受到的力矩的大小，因为电流的大小能够连续调节，风扇固定盘受到的力矩的大小也能够连续调节，因此，能够实现风扇固定盘的转速的无级调整。

本发明要解决的另一个技术问题是提供一种电磁风扇离合器的控制方法，能够在减少电磁风扇离合器发热的同时避免发动机的水温过高，保证发动机正常工作。

本发明一种电磁风扇离合器的控制方法，包括下列步骤： a、当发动机的水温低于第一设定值时，从动转子或主动转子上设置的输出感应电流的线圈绕组与负载断开； b、当发动机的水温达到第二设定值时，从动转子或主动转子上设置的输出感应电流的线圈绕组与负载接通。

本发明电磁风扇离合器的控制方法，其中所述从动转子或主动转子设有导磁体，所述线圈绕组镶嵌在导磁体上开设的腔体内。

本发明电磁风扇离合器的控制方法，其中所述负载为调速装置，所述调速装置改变线圈绕组输出的感应电流，从而调节从动转子的转速。

本发明电磁风扇离合器的控制方法，其中所述调速装置为可变电阻。

本发明电磁风扇离合器的控制方法，其中所述调速装置为电动风扇，电动风扇通过控制装置控制，控制装置为逻辑控制电路。

本发明电磁风扇离合器的控制方法，当发动机工作的水温在波动时，控制装置控制线圈绕组向电动风扇间断输出电流，当低于最佳水温时断电，高于最佳水温时开启。本发明电磁风扇离合器的控制方法，其中所述电动风扇的个数为至少 2个，所述控制装置能够独立控制每个电动风扇的通断，当温度低于第一设定值时，关闭所有电动风扇，当温度达到第二设定值时，逐个开启电动风扇，当到达最佳温度时，维持当前状态，当超过最佳温度时，开启全部电动风扇，当温度下降时，逐个关闭电动风扇以维持最佳温度，电磁离合器上的风扇转速随者总输出电流强弱的变化而变化。

本发明电磁风扇离合器的控制方法，其中所述控制装置以变频方式调节电动风扇的转速。本发明电磁风扇离合器的控制方法，其中所述调速装置为电动风扇，电动风扇为 2个以上，控制装置为温控开关，每个电动风扇均与一个温控开关连接。

本发明电磁风扇离合器的控制方法，通过控制装置调节线圈绕组的输出电流，来调节风扇的转速，当发动机水温低于第一设定值时，线圈绕组与负载断开，不输出感应电流，从动转子不转动，安装在从动转子上的风扇叶也不转动，当发动机的水温达到第二设定值时，线圈绕组与负载接通，输出感应电流，从动转子转动，带动风扇叶转动，采用感应电流代替电涡流，为发动机水温降温避免发动机的水温过高，保证发动机正常工作。

下面结合附图对本发明作进一步说明。附图说明

图 1为现有技术的电磁风扇离合器的主视剖视图；

图 2为本发明的实施例 1电磁风扇离合器的结构示意图；

图 3为本发明电磁风扇离合器的主动转子和从动转子的第二种安装方式的结构示意图；图 4为本发明电磁风扇离合器的主动转子和从动转子的第三种安装方式的结构示意图；图 5为本发明电磁风扇离合器的主动转子和从动转子的第四种安装方式的结构示意图；图 6为本发明实施例 2电磁风扇离合器的结构示意图；

图 7为本发明实施例 3电磁风扇离合器的结构示意图；

图 8为本发明实施例 4电磁风扇离合器的结构示意图；

图 9为本发明实施例 5电磁风扇离合器的结构示意图；

图 10为本发明实施例 6电磁风扇离合器的结构示意图；

图 11为本发明实施例 7电磁风扇离合器的结构示意图；

图 12为本发明实施例 8电磁风扇离合器的结构示意图；

图 13为本发明实施例 9电磁风扇离合器的结构示意图；

图 14为本发明实施例 11无极调速系统的结构示意图；图 15为本发明实施例 12无极调速系统的结构示意图；

图 16 为本发明的线圈绕组输出电流和风扇固定盘输出的转速随主动转子与从动转子的转速差的增大而产生的变化曲线图；

图 17 为本发明的电磁风扇离合器的风扇叶与电动风扇的扇叶转速随线圈绕组输出的电流的变化的曲线图；

图 18为本发明第一种电动风扇的转速曲线图与发动机的水温的曲线图；

图 19为本发明第二种电动风扇的转速曲线图与发动机的水温的曲线图；

图 20所示的为一款典型的重型商用车冷却水箱的散热风扇的转速与功率的曲线。具体实施方式

本发明一种除热装置，包括从动转子和主动转子，在从动转子或主动转子上设置有输出感应电流的线圈绕组，在对应的主动转子或从动转子上安装有励磁绕组或永磁磁极，主动转子和从动转子之间通过电磁感应做差速转动。主动转子或从动转子上安装的励磁绕组或永磁磁极产生旋转的磁场，从动转子或主动转子上的线圈绕组做切割磁力线运动，产生感应电流，从而使线圈绕组也产生感应磁场，主动转子通过磁场间的相互作用力，驱动从动转子做差速转动。本发明可以通过以下实施例实现。

实施例 1

本实施例提供了一种电磁风扇离合器的实施例。如图 2所示，本发明柔性电磁风扇离合器，包括驱动轴 102和风扇固定盘 103，风扇固定盘 103呈筒状，风扇固定盘 103的右端面上固定安装有风扇叶 105，驱动轴 102位于风扇固定盘内。风扇固定盘 103为从动转子，驱动轴 102为主动转子，在从动转子上安装有线圈绕组，在主动转子上安装有励磁绕组或永磁磁极，驱动轴 102通过变速装置 104与驱动装置连接，本实施例中变速装置 104为行星齿轮变速机构，驱动装置为皮带轮，皮带轮将外部动力，如内燃机输出的扭矩传通过变速装置 104 传递给驱动轴 102。驱动轴 102转动，由于在驱动轴内安装有励磁绕组或者永磁磁极，所以转动的驱动轴产生了转动的磁场，风扇固定盘内安装有线圈绕组，在驱动轴转动时，风扇固定盘内的线圈绕组做切割磁力线运动，驱动轴驱动风扇固定盘以低于驱动轴的转速做差速转动，与此同时，风扇固定盘上的线圈绕组产生感应电流通过滑环碳刷或者换向器碳刷输出给调速装置，调速装置能够改变线圈绕组输出的电流大小，从而调节从动转子的转速。

本发明中主动转子和从动转子的布置方式还可以采用以下几种方式：

一、主动转子呈筒状，主动转子通过键固定安装在转轴上，从动转子通过轴承转动地安装在转轴上，从动转子安装在主动转子内，从动转子和主动转子之间存在间隙。转轴带动主动转子转动，主动转子通过电磁感应驱动从动转子相对于主动转子做差速转动，从而在从动转子的线圈绕组内产生感应电流。

二、如图 3所示，从动转子 201和主动转子 202并排设置，从动转子 201和主动转子 202 之间相互平行，且二者之间存在间隙，从动转子 201通过轴承转动地安装在第一转轴 203上，主动转子 202固定安装在第二转轴 204上，第二转轴 204通过外部动力驱动，带动主动转子 202转动，产生转动的磁场，从动转子 201随之转动，并在从动转子 201上的线圈绕组中产生感应电流。

三、如图 4所示，本实施例中的主动转子 302也可以和从动转子 301相对设置，主动转子 302和从动转子 301的轴线重合，且二者之间存在间隙。

四、如图 5所示，从动转子 401和主动转子 402均呈圆台形，从动转子 401和主动转子 402成夹角设置，且二者之间存在间隙。其夹角可以是 90度，即从动转子 401和主动转子 402 垂直设置，当然，二者的夹角也可以是其他角度。

本实施例中，可以在从动转子内设置励磁绕组或者永磁磁极，在主动转子内设置线圈绕组，同样能够达到主动转子通过电磁感应驱动从动转子做差速转动的目的。本实施例中主动转子通过变速装置与驱动装置连接，变速装置的变速比为 1~10之间。变速装置为轮系变速装置，如大小齿轮相互啮合的变速机构或者带轮变速机构或者行星齿轮增速机构或者其他的变速器，通过轮系变速装置，能够有效增加主动转子的转速，以便于在发动机低速运转时也能产生有效的输出电流。驱动装置为齿轮、链轮或皮带轮，本实施例中驱动装置为皮带轮，变速装置为行星齿轮变速机构。

本实施例中，可以在从动转子或主动转子设有导磁体，线圈绕组镶嵌在导磁体上开设的腔体内。实施例 2

如图 6所示，本实施例与实施例 1的不同之处在于驱动轴 702直接与驱动装置 706 (皮带轮）固定连接，风扇固定盘 703为从动转子，驱动轴 702为主动转子，在主动转子上安装有线圈绕组，在从动转子上安装有励磁绕组或永磁磁极。

实施例 3

如图 7所示，本实施例与实施例 2的不同之处在于驱动轴 802为空心轴，风扇固定盘 803 位于驱动轴 802内，风扇固定盘 803与驱动轴 802之间存在间隙。

实施例 4

本实施例提供了一种电磁风扇离合器的实施例。如图 8所示，该电磁风扇离合器包括座体 901、驱动轴 902、风扇固定盘 903、吸合盘 904和皮带轮 905。座体 901固定安装在发动机上，座体 901的右端面上开设有台阶孔 906，台阶孔 906为通孔，驱动轴 902的左端通过滑动轴承 907安装在座体 901的台阶孔 906的大孔内，驱动轴 902的右端通过轴承安装在风扇固定盘 903，驱动轴 902上也开设有通孔，该通孔与台阶孔 906连通，在通孔与台阶孔 906 内安装有输出电流线 908，输出电流线 908与安装在驱动轴 902上的滑环碳刷连接。滑环碳刷也可以采用换向器碳刷代替。皮带轮 905通过轴承转动的安装在座体 901右端的圆周面上。在皮带轮 905的左端面上开设有环形槽，电磁铁芯 909镶嵌在环形槽内。皮带轮 905通过变速装置与驱动轴 902连接，本实施例中变速装置为行星齿轮变速机构，行星齿轮变速机构包括太阳轮 910、行星轮 911、行星架 912和内齿圈 913，太阳轮 910固定安装在驱动轴 902上，本实施例中太阳轮 910与驱动轴 902为一体结构。行星架 912通过第一连接架 914与座体 901 固定连接，内齿圈 913通过第二连接架 915与皮带轮 905固定连接。风扇固定盘 903呈筒状，风扇固定盘 903通过轴承套装在行星齿轮变速机构的内齿圈 913的外圆周面上，吸合盘 904 通过弹簧片固定安装在风扇固定盘 903的左端面上，风扇固定盘 903的右端面安装有风扇叶。本实施例中风扇固定盘 903为从动转子，在从动转子上安装有线圈绕组，驱动轴 902为主动转子，在主动转子上安装有励磁绕组或永磁磁极。与实施例 1的原理相同，转动的主动转子通过电磁感应驱动从动转子以低于主动转子的转速做差速转动。本实施例中行星齿轮变速机构的传动比为 1~10之间，通过设置变速机构，能够在外部输入的转速较低时，为驱动轴 902 提供足够的转速。

本发明电磁风扇离合器的工作过程为：当发动机温度尚未达到电磁风扇离合器的较低设定温度值（比如 82°C ) 时，电磁铁芯 909不通电，皮带轮 905的右端面不会吸合风扇固定盘 903上的吸合盘 904，风扇固定盘 903通过轴承自由滑转，皮带轮 905通过行星齿轮变速机构带动驱动轴 902高速旋转，驱动轴 902内的励磁绕组或永磁磁极产生旋转的磁场，使风扇固定盘 903上的线圈绕组切割磁力线，产生感应电动势。当发动机温度远低于最佳温度时，比如冷启动，可以控制线圈绕组不输出电流，此时风扇以较低的跟转速度运转。当发动机温度达到较低设定温度值 (82°C ) 且低于较高设定温度值（比如 88°C ；)时，线圈绕组通过与滑环碳刷连接的输出电流线 908输出感应电流。使线圈绕组输出的感应电流增大，线圈绕组产生的磁场也会增强，线圈绕组受到的力矩越大，风扇固定盘 903的转速则越快。当发动机温度升高到较高温度设定值 (88°C ) 时，电磁铁芯 909得电，产生吸合力，皮带轮 905 的右端面吸合风扇固定盘 903上的吸合盘 904，使风扇固定盘 903与皮带轮 905同速转动，从而起到强力降温的作用。实施例 5

如图 9所示，本发明电磁风扇离合器包括座体 1001、驱动轴 1002、风扇固定盘 1003和皮带轮 1005。座体 1001通过支架板 1004固定安装在车辆的底盘或者水箱或者其他固定件上，座体 1001呈筒状，驱动轴 1002的左端通过轴承安装在座体 1001内。皮带轮 1005通过轴承转动的安装在驱动轴 1002左端的圆周面上。并且皮带轮 1005通过变速装置与驱动轴 1002连接，本实施例中变速装置为行星齿轮变速机构，行星齿轮变速机构包括太阳轮 1010、行星轮 1011、行星架 1012和内齿圈 1013，太阳轮 1010固定安装在驱动轴 1002上。行星架 1012通过第一连接架 1014与座体 1001固定连接，内齿圈 1013的外圆周面与皮带轮 1005固定连接。风扇固定盘 1003呈筒状，风扇固定盘 1003通过轴承套装在驱动轴 1002上，风扇固定盘 1003 的右端面安装有风扇叶。本实施例中驱动轴 1002为主动转子，在主动转子上安装有线圈绕组，风扇固定盘 1003为从动转子，在从动转子上安装有励磁绕组或永磁磁极。与实施例 1的原理相同，转动的主动转子通过电磁感应驱动从动转子以低于主动转子的转速做差速转动。主动转子上的线圈绕组通过滑环碳刷与输出电流线 1008连接。

本发明电磁风扇离合器的工作过程为：当发动机温度尚未达到电磁风扇离合器的较低设定温度值（比如 82°C ) 时，风扇固定盘 1003通过轴承在驱动轴 1002上自由滑转，皮带轮 1005通过行星齿轮变速机构带动驱动轴 1002高速旋转，风扇固定盘 1003内的励磁绕组或永磁磁极产生磁场，驱动轴 1002内的线圈绕组切割磁力线，产生感应电动势，线圈绕组不输出电流，此时风扇以较低的跟转速度运转。当发动机温度达到较低设定温度值 (82°C ) 且低于较高设定温度值（比如 88°C ；)时，线圈绕组通过与滑环碳刷连接的输出电流线 1008输出感应电流。使线圈绕组输出的感应电流增大，线圈绕组产生的磁场也会增强，风扇固定盘 1003内的励磁绕组或永磁磁极受到的力矩越大，风扇固定盘 1003的转速则越快。当发动机温度升高到较高温度设定值 (88°C ) 时，继续增大线圈绕组输出的电流，使风扇固定盘 1003的转速接近或者超过皮带轮 1005的转速，从而起到强力降温的作用。

实施例 6

作为实施例 5的一种变型，如图 10所示，本实施例与实施例 5的不同之处仅在于：皮带轮 1105通过轴承转动的安装在座体 1101的外圆周面上。风扇固定盘 1103也通过轴承转动的安装在座体 1101的外圆周面上。当然，风扇固定盘也可以通过轴承安装在其他部件上，如驱动轴上或皮带轮上。实施例 7

如图 11所示，本发明电磁风扇离合器包括座体 1201、驱动轴 1202、风扇固定盘 1203、小皮带轮 1205和大皮带轮 1206。座体 1201通过支架板 1204固定安装在车辆的底盘或者水箱或者其他固定件上，座体 1201呈筒状，驱动轴 1202穿过座体 1201，驱动轴 1202与座体 1201之间通过轴承连接。小皮带轮 1205固定安装在驱动轴 1202左端，小皮带轮 1205与大皮带轮 1206通过皮带连接，由于大皮带轮 1206的直径大于小皮带轮 1205的直径，因此可以实现驱动轴增速的目的。风扇固定盘 1203呈筒状，风扇固定盘 1203通过轴承安装在座体的外圆周面上，风扇固定盘 1203的右端面通过螺栓固定安装有风扇叶。本实施例中驱动轴 1202 为主动转子，在主动转子上安装有线圈绕组，风扇固定盘 1203为从动转子，在从动转子上安装有励磁绕组或永磁磁极。与实施例 1的原理相同，转动的主动转子通过电磁感应驱动从动转子以低于主动转子的转速做差速转动。主动转子上的线圈绕组通过滑环碳刷与输出电流线 1208连接。实施例 8

如图 12所示，本发明电磁风扇离合器包括座体 1301、驱动轴 1302、风扇固定盘 1303、小皮带轮 1305和大皮带轮 1306。座体 1301通过支座固定安装在发动机上，座体 1301呈筒状，驱动轴 1302穿过座体 1301，驱动轴 1302与座体 1301之间通过轴承连接。小皮带轮 1305 通过键固定安装在驱动轴 1302的中部，小皮带轮 1305与大皮带轮 1306通过皮带连接，由于大皮带轮 1306的直径远大于小皮带轮 1305的直径，因此可以实现驱动轴 1302增速的目的。风扇固定盘 1303呈筒状，风扇固定盘 1303通过轴承安装在驱动轴 1302上，风扇固定盘 1303 的右端面通过螺栓固定安装有风扇叶。本实施例中驱动轴 1302为主动转子，在主动转子上安装有线圈绕组，风扇固定盘 1303为从动转子，在从动转子上安装有励磁绕组或永磁磁极。与实施例 1的原理相同，转动的主动转子通过电磁感应驱动从动转子以低于主动转子的转速做差速转动。主动转子上的线圈绕组通过滑环碳刷与输出电流线 1308连接。实施例 9

如图 13所示，本实施例与实施例 6的不同之处仅在于：风扇叶 1408是通过传动系统间接的安装在风扇固定盘 1403上的，本实施例中的传动系统为角传动系统 1409。

图 16 展示了线圈绕组输出电流和风扇固定盘输出的转速随主动转子与从动转子的转速差的增大而产生的变化曲线。当主动转子与从动转子的滑差转速小于临界转速点时，风扇固定盘以较低的转速跟转，线圈绕组不输出电流；当滑差转速大于临界转速点时，线圈绕组输出电流，并且电流随着滑差转速的增大而增大，风扇固定盘输出的转速也随着输出电流的增大而增大。实施例 10

本发明一种无级调速系统，包括控制装置、调速装置和实施例 1至 9所描述的电磁风扇离合器，控制装置通过调控主动转子或从动上的线圈绕组向调速装置输出电流，来调节线圈绕组内的电流大小，从而调节固定安装有线圈绕组的风扇固定盘受到的力矩的大小，实现电磁风扇离合器的无级调速。调速装置可以为储电装置或用电装置，储电装置可以采用蓄电池等，用电装置可以采用变电阻或电动风扇等。本实施例中的用电装置可以为电动风扇，控制装置为温控开关装置，控制装置也可以是由温度传感器和逻辑控制电路组成。

图 17展示了随着线圈绕组输出的电流的变化，电磁风扇离合器的风扇叶与电动风扇的扇叶转速的变化曲线，由图 17可知，随着输出电流的增大，电磁风扇离合器的风扇叶与电动风扇的扇叶转速均增大，电动风扇的转速高于电磁风扇离合器的风扇叶的转速，当然，电动风扇的转速也可以等于或低于电磁风扇离合器的风扇叶的转速。实施例 11

如图 14所示，本发明一种无级调速系统，包括负载 602和实施例 1至 9所描述的电磁风扇离合器 604，其中负载 602为可变电阻，通过调节可变电阻的阻值的大小，能够调节线圈绕组输出电流的大小，使电流大小连续变化，从而调节固定安装有线圈绕组的风扇固定盘受到的力矩的大小，使力矩的大小也连续变化，实现电磁风扇离合器 604的无级调速。实施例 12

如图 15所示，一种无级调速系统，包括用于检测发动机水箱水温的温度传感器 1501、控制装置 1502、调速装置和实施例 1至 9所述的电磁风扇离合器 1504，调速装置为电动风扇 1503，其数量为 4个，当然也可以为 2个或 3个或多个，电动风扇的数量根据具体的工况确定。电磁风扇离合器 1504的风扇固定盘上固定安装有风扇叶 1505，风扇叶 1505朝向发动机的散热器 1506，电动风扇 1503的扇叶也朝向发动机的散热器 1506，电磁风扇离合器 1504位于散热器 1506的左侧，电动风扇 1503位于散热器 1506的右侧。控制装置 1502收到温度传感器 1501的信号后，调控线圈绕组向电动风扇 1503输出电流。控制装置为温控开关装置，控制装置也可以是由温度传感器和逻辑控制电路组成。

本发明一种无极调速系统的控制方法，按下列步骤进行： a、温度传感器 1501将检测到的发动机的水温传输给控制装置 1502; b、当水温远低于发动机工作的最佳水温范围时，控制装置 1502切断线圈绕组向电动风扇 1503输出电流，电动风扇 1503的扇叶不旋转，从动转子及风扇叶 1505随动旋转； C、当水温上升，接近发动机工作的最佳水温范围时，控制装置 1502控制从动转子上的线圈绕组开始向电动风扇 1503输出电流，并增大输出的电流，使电磁风扇离合器上的风扇叶 1505和电动风扇 1503的扇叶加速旋转； d、当水温继续上升，在未达到发动机工作的最佳水温范围就停止上升时，控制装置 1502减小从动转子上的线圈绕组向电动风扇 1503输出电流，使电磁风扇离合器上的风扇叶 1505和电动风扇 1503的扇叶减速旋转，当温度传感器 1501检测到的水温达到发动机工作的最佳水温范围时，控制装置 1502保持从动转子上的线圈绕组向电动风扇 1503输出电流的大小； e、当水温继续上升，超过发动机工作的最佳水温范围时，控制装置 1502增大从动转子上的线圈绕组向电动风扇 1503输出电流，使电磁风扇离合器上的风扇叶 1505和电动风扇 1503的扇叶加速旋转，当温度传感器 1501检测到的水温达到发动机工作的最佳水温范围时，控制装置 1502保持从动转子上的线圈绕组向电动风扇 1503输出电流的大小。本发明的实施例 1-9所描述的电磁风扇离合器的控制方法，包括下列步骤：

a、当发动机的水温低于第一设定值时，从动转子或主动转子上设置的输出感应电流的线圈绕组与负载断开；

b、当发动机的水温达到第二设定值时，从动转子或主动转子上设置的输出感应电流的线圈绕组与负载接通。

其中负载为调速装置，调速装置改变线圈绕组输出的感应电流，从而调节从动转子的转速。调速装置可以为可变电阻，调速装置也可以为电动风扇，电动风扇通过控制装置控制。控制装置可以采用温控开关或逻辑控制电路。

其中第一、第二设定值根据发动机的最佳水温来确定，其确定的依据有二：一是控制装置；二是最佳水温。当控制装置采用温控开关来控制时，第一设定值可低于最佳水温 4~6摄氏度；当采用逻辑控制电路时，第一设定值可低于最佳水温 1摄氏度或等于最佳水温。根据发动机的类型不同，其最佳水温也不同，最佳水温可以为 85摄氏度、 90摄氏度或 95摄氏度。第二设定值高于第一设定值 1~2摄氏度，当控制装置采用变频方式控制时，第一设定值可以与第二设定值相等。

当调速装置为电动风扇时，可以采用以下两种控制方法：

一、控制装置采用温控开关。电动风扇为 2个以上，现以 4个为例， 4个电动风扇均朝向发动机的散热器。发动机的最佳水温为 90摄氏度。 4个电动风扇分别通过 1个温控开关与线圈绕组连接。四个温控开关的打开的设定温度分别为 85 °C、 87°C、 89°C、 91 °C，关闭温度分别设定为 84°C、 86°C、 88°C、 90°C。四个温度开关均与检测发动机水箱水温的温度传感器连接。

当发动机水温达到 85 °C时， 1个电动风扇与线圈绕组接通， 1个电动风扇转动，同时电磁风扇离合器上的风扇叶也开始转动；当发动机水温达到 87°C时， 2个电动风扇与线圈绕组接通， 2 个电动风扇同时转动，同时电磁风扇离合器上的风扇叶也以较高转速转动；当发动机水温达到 89°C时， 3个电动风扇与线圈绕组接通， 3个电动风扇同时转动，同时电磁风扇离合器上的风扇叶也以更高转速转动；当发动机水温达到 91 °C时， 4个电动风扇与线圈绕组接通， 4 个电动风扇同时转动，同时电磁风扇离合器上的风扇叶也以最高转速转动；当发动机的水温低于 90°C时，四个温控开关中的一个断开，此时只有 3个电动风扇与线圈绕组接通， 3个电动风扇同时转动， 1个电动风扇不转，电磁风扇离合器上的风扇叶转速降低；当发动机的水温低于 88°C时，四个温控开关中的两个断开，此时只有 2个电动风扇与线圈绕组接通， 2个电动风扇同时转动， 2个电动风扇不转，电磁风扇离合器上的风扇叶转速继续降低；当发动机的水温低于 86°C时，四个温控开关中的三个断开，此时只有 1个电动风扇与线圈绕组接通， 1个电动风扇转动， 3个电动风扇不转，电磁风扇离合器上的风扇叶转速降到最低；当发动机的水温低于 84°C时，四个温控开关均断开，此时 4个电动风扇均不转，电磁风扇离合器上的风扇叶也不转。

上述只是发动机最佳水温为 90摄氏度时的设定，根据不同的工况，可以做不同的设定，但均是对每个温控开关设定一个开启值和一个关闭值，关闭值低于开启值，每个开启值和关闭值均根据发动机最佳水温、电动风扇的输出功率及电动风扇的个数确定。

至于保证 4个电动风扇均开启后，发动机水温不超过 91 °C的方法，可以根据不同工况采用不同功率的电动风扇，并且控制电磁风扇离合器的驱动装置传递给驱动轴（主动转子）的转速。

二、控制装置采用逻辑控制电路。

电动风扇为 2个以上，现以 4个为例， 4个电动风扇均朝向发动机的散热器。发动机的最佳水温为 90摄氏度。 4个电动风扇通过逻辑控制电路与线圈绕组连接。逻辑控制电路与检测发动机水箱水温的温度传感器连接。当发动机的水温温度低于第一设定值（84°C ) 时，关闭所有电动风扇；当温度达到第二设定值（85 °C ) 时，逐个开启电动风扇，逐个开启电动风扇的时间间隔根据温度上升的趋势确定，当温度上升较快时，时间间隔短，当温度上升较慢时，时间间隔长；当到达最佳温度时，维持当前状态；当超过最佳温度时，开启全部电动风扇；当温度下降时，逐个关闭电动风扇以维持最佳温度，逐个关闭电动风扇的时间间隔根据温度下降的趋势确定，当温度下降较快时，时间间隔短，当温度下降较慢时，时间间隔长。电磁离合器上的风扇转速随者总输出电流强弱的变化而变化，使电磁风扇离合器上的风扇叶的转速在发动机水温较高时，转速快，发动机水温较低时，转速慢。

逻辑控制电路也可以采用变频方式来控制电动风扇的转速，当发动机水温较高时，电动风扇转速加快，同时电磁风扇离合器上的风扇叶的转速也加快，当发动机水温较低时，电动风扇的转速减小，同时电磁风扇离合器上的风扇叶的转速也减小，以使发动机水温维持最佳水温。

如图 18所示，控制装置（逻辑控制电路）可以通过变频方式调节电动风扇的转速，从而调节线圈绕组的输出电流。当发动机处在不同的工况时，其最佳温度会出现如图 18 中曲线 L1所示的波动情况，这时，通过控制器，控制如变频器调节电动风扇的转速，使电动风扇的转速如图 18中曲线 L2所示上下波动，因为电动风扇的转速发生变化，线圈绕组输出的电流也会发生变化，所以电磁风扇离合器上的风扇叶的转速的变化情况也如图 18中曲线 L2所示，通过电动风扇和电磁风扇离合器上的风扇叶的转速上下波动，来使发动机的水温接近或达到最佳温度曲线 Ll。

当电动风扇设置多个时，逻辑控制电路根据发动机水温逐个开启电动风扇的同时，通过变频方式调节每个电动风扇的转速，使每个电动风扇均维持在最佳转速，即能够降低能耗，又能够降低电动风扇产生的噪音。当调速装置为电动风扇，电动风扇通过控制装置控制，控制装置为逻辑控制电路时，如果发动机工作的水温在波动，控制装置控制线圈绕组向电动风扇间断输出电流，当低于最佳水温时断电，高于最佳水温时开启。

如图 19所示，当发动机处在不同的工况时，其最佳温度会出现如图 19中曲线 L3所示的波动情况，通过控制器，控制如继电器来控制线圈绕组向电动风扇间断的输出电流，此时，电动风扇的转速如图 19中曲线 L4所示呈接近矩形方式上下波动，因为电动风扇的转速发生变化，线圈绕组输出的电流也会发生变化，当只有一个电动风扇时，电磁风扇离合器上的风扇叶的转速的变化情况也如图 19中曲线 L4所示，当存在多个电动风扇逐个进行开关动作时，电磁风扇离合器上的风扇叶的转速的总体变化情况也如图 19中曲线 L4所示，但波动范围小于单个电动风扇。通过电动风扇和电磁风扇离合器上的风扇叶的转速上下波动，来使发动机的水温接近或达到最佳温度曲线 L3。图 20所示的为一款典型的重型商用车冷却水箱的散热风扇的转速与功率的曲线，散热风扇在 2000转 /分（通常的额定转速）时的消耗功率达 11.3kw，而在 1000转 /分时的消耗功率仅为 1.6kw，其消耗的功率仅为额定转速时消耗的功率的 1/7左右。按传统三速电磁风扇离合器输入转速为 2000转 /分，二速转速运行在 1000转 /分时，此时的风扇功率为 1.6kw，同时电涡流发热损失的功率也为 1.6kw。

当使用本发明的风扇离合器时，理论上电涡流发热损失的 1.6kw将转化为发电功率得到输出利用，节能 50%，节能效果明显。

当电磁风扇离合器的调速装置使用电动风扇时，将电磁风扇离合器上的风扇叶的转速设定为 1000转每分，理论上能够将电涡流发热损失的 1.6kw将转化为电能，给电动风扇使用，即做功功率 1.6kw+1.6kw=3.2kw，可以轻易达到传统风扇额定转速时的散热效果，即可以节约 11.3-3.2=8.1kw。节能约 2.5倍！

如果采用本发明的电磁风扇离合器的控制方法，可以达到 2500转 /分时的散热效果，节能 5倍以上，节能意义非常重大。

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。工业实用性

本发明除热装置能够应用在电磁风扇离合器中，可消除从动转子（风扇固定盘）或主动转子（磁铁固定盘或驱动轴）在转动时因涡电流而产生的热量，减少能量的损耗，避免轴承因受热而失效，因此具有很大的市场前景和很强的工业实用性。

Claims

权利要求

1、一种除热装置，包括从动转子和主动转子，其特征在于：在所述从动转子或主动转子上设置有输出感应电流的线圈绕组。

2、根据权利要求 1所述的除热装置，其特征在于：所述从动转子或主动转子设有导磁体，所述线圈绕组镶嵌在导磁体上开设的腔体内。

3、根据权利要求 1或 2所述的除热装置，其特征在于：所述线圈绕组连接有调速装置，用于调节从动转子的转速。

4、根据权利要求 3所述的除热装置，其特征在于：所述调速装置为储电装置或用电装置。

5、根据权利要求 3所述的除热装置，其特征在于：所述调速装置为可变电阻。

6、根据权利要求 3所述的除热装置，其特征在于：所述调速装置为电动风扇。

7、一种电磁风扇离合器，其特征在于：包括如权利要求 1-3任意一项所述的除热装置。

8、根据权利要求 7所述的电磁风扇离合器，其特征在于：所述主动转子与驱动装置连接，所述驱动装置为齿轮、链轮或皮带轮。

9、根据权利要求 8所述的电磁风扇离合器，其特征在于：所述主动转子通过变速装置与驱动装置连接，所述驱动装置为齿轮、链轮或皮带轮，所述变速装置的变速比为 1~10之间。

10、根据权利要求 9所述的电磁风扇离合器，其特征在于：所述变速装置为轮系。

11、根据权利要求 9所述的电磁风扇离合器，其特征在于：所述主动转子为驱动轴，所述从动转子为风扇固定盘，所述变速装置为行星齿轮变速机构。

12、根据权利要求 9所述的电磁风扇离合器，其特征在于：所述驱动轴转动的安装在座体上，所述驱动装置为皮带轮，驱动装置通过轴承安装在座体或驱动轴上，所述行星齿轮变速机构包括太阳轮、行星轮、行星架和内齿圈，所述太阳轮固定安装在驱动轴上，所述行星架与座体固定连接，所述内齿圈与皮带轮固定连接。

13、根据权利要求 12所述的电磁风扇离合器，其特征在于：所述太阳轮与驱动轴为一体结构，所述风扇固定盘呈筒状，风扇固定盘通过轴承套装在行星齿轮变速机构的内齿圈上或座体上或驱动轴上或皮带轮上。

14、根据权利要求 7所述的电磁风扇离合器，其特征在于：所述从动转子呈筒状，主动转子安装在从动转子内，主动转子和从动转子之间存在间隙；或者所述主动转子呈筒状，从动转子安装在主动转子内，主动转子和从动转子之间存在间隙；或者所述主动转子和从动转子并排设置，主动转子和从动转子之间相互平行，且二者之间存在间隙；或者所述主动转子和从动转子相对设置，主动转子和从动转子的轴线重合，且二者之间存在间隙；或者所述主动转子和从动转子均呈圆台形，主动转子和从动转子成夹角设置，且二者之间存在间隙。

15、一种无级调速系统，其特征在于：包括如权利要求 7~14任意一项所述的电磁风扇离合器，调速装置为电动风扇，电动风扇的数量为至少一个，所述电动风扇通过控制装置控制，所述控制装置调控线圈绕组向电动风扇输出电流。

16、根据权利要求 15所述的无级调速系统，其特征在于：所述控制装置为温控开关或者逻辑控制电路。

17、根据权利要求 15所述的无极调速系统，其特征在于：所述电磁风扇离合器的从动转子上直接或间接固定安装有风扇叶，所述风扇叶朝向发动机的散热器，所述电动风扇的扇叶也朝向发动机的散热器。

18、根据权利要求 17所述的无极调速系统，其特征在于：所述电动风扇的数量为 4个。

19、电磁风扇离合器的控制方法，其特征在于，包括下列步骤：

20、根据权利要求 19所述的控制方法，其特征在于：所述从动转子或主动转子设有导磁体，所述线圈绕组镶嵌在导磁体上开设的腔体内。

21、根据权利要求 20所述的控制方法，其特征在于：所述负载为调速装置，所述调速装置改变线圈绕组输出的感应电流，从而调节从动转子的转速。

22、根据权利要求 21所述的控制方法，其特征在于：所述调速装置为可变电阻。

23、根据权利要求 21所述的控制方法，其特征在于：所述调速装置为电动风扇，电动风扇通过控制装置控制，控制装置为逻辑控制电路。

24、根据权利要求 23所述的控制方法，其特征在于：当发动机工作的水温在波动时，控制装置控制线圈绕组向电动风扇间断输出电流，当低于最佳水温时断电，高于最佳水温时开启。

25、根据权利要求 23所述的控制方法，其特征在于，所述电动风扇的个数为至少 2个，所述控制装置能够独立控制每个电动风扇的通断，

当温度低于第一设定值时，关闭所有电动风扇，

当温度达到第二设定值时，逐个开启电动风扇，

当到达最佳温度时，维持当前状态，

当超过最佳温度时，开启全部电动风扇，当温度下降时，逐个关闭电动风扇以维持最佳温度，

电磁离合器上的风扇转速随者总输出电流强弱的变化而变化。

26、根据权利要求 23或 25所述的控制方法，其特征在于：所述控制装置以变频方式调节电动风扇的转速。

27、根据权利要求 21所述的控制方法，其特征在于：所述调速装置为电动风扇，电动风扇为 2个以上，控制装置为温控开关，每个电动风扇均与一个温控开关连接。