專利名稱：永磁溫控風(fēng)扇離合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬汽車發(fā)動機(jī)冷卻裝置。
汽車發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，如果溫度過高，會使發(fā)動機(jī)過熱，充氣系數(shù)下降，燃燒不正常，機(jī)油變質(zhì)和燒損，零件的磨損加劇，引起發(fā)動機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性和耐久性全面惡化；相反，如果溫度過低，會使發(fā)動機(jī)的散熱損失和摩擦損失增加，零件的磨損加劇，工作變壞。因此，發(fā)動機(jī)具有最佳的工作溫度，在最佳溫度下發(fā)動機(jī)工作效率最高。
風(fēng)扇離合器就是保證發(fā)動機(jī)在最佳溫度下工作的溫度控制裝置。把風(fēng)扇離合器安裝在汽車水泵軸與冷卻風(fēng)扇之間，通過風(fēng)扇離合器的嚙合和脫開來改變冷卻風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，從而改變風(fēng)扇的冷卻能力，達(dá)到控制發(fā)動機(jī)在最佳工作溫度下恒溫工作的目的。風(fēng)扇離合器的嚙合與脫開是根據(jù)發(fā)動機(jī)散熱器后面的氣流溫度，利用離合器上的熱敏元件的作用而自動完成的。
汽車風(fēng)扇離合器目前多采用硅油離合器和電磁離合器兩種。由于電磁離合器工作需外配套電機(jī)，使其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占據(jù)空間大，要安裝到已有的汽車發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)中，需對原汽車結(jié)構(gòu)作較大的改動，很不適合于現(xiàn)有定型汽車的改造，長春汽車研究所研制了硅油風(fēng)扇離合器并安裝在大批量生產(chǎn)的解放CA141載重汽車上。硅油風(fēng)扇離合器的基本工作原理是該離合器由貯油腔和工作腔組成，兩腔之間用隔板隔開，隔板上有油孔。油孔由與螺旋狀雙金屬片一端固聯(lián)的彈性壓片堵住，螺旋狀雙金屬片安裝在風(fēng)扇離合器的前端，作為離合器的溫度傳感器，發(fā)動機(jī)散熱器后面的熱氣流作用其上。當(dāng)氣流溫度低于發(fā)動機(jī)最佳工作溫度時，彈性壓片堵住油孔，使工作腔內(nèi)沒有硅油，離合器的主動極與被動極之間摩擦力矩小，兩極的轉(zhuǎn)速滑差大，處于脫開狀態(tài)，致使安裝在被動極上的風(fēng)扇低速轉(zhuǎn)動，風(fēng)扇的冷卻能力下降，發(fā)動機(jī)迅速上升到最佳工作溫度；當(dāng)溫度高于發(fā)動機(jī)的最佳工作溫度時，安裝在離合器前端的雙金屬片產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)變形，從而帶動固聯(lián)在雙金屬片一端的彈性壓片轉(zhuǎn)動，打開油孔，使貯油腔硅油流入工作腔，在硅油作用下，主動極的轉(zhuǎn)速滑差大大降低，處于嚙合狀態(tài)，帶動風(fēng)扇高速轉(zhuǎn)動，冷卻能力增大，發(fā)動機(jī)的溫度將迅速下降到最佳工作溫度。從而實現(xiàn)發(fā)動機(jī)工作溫度的自動控制目的。這種硅油風(fēng)扇離合器存在二個缺點一是作為溫度傳感器的雙金屬片質(zhì)量不過關(guān)，導(dǎo)致離合器工作不可靠，誤動作率高；二是由于離合器的工作介質(zhì)硅油泄漏，大大降低了離合器的使用壽命。
本實用新型的目的是在不增大占用空間的基礎(chǔ)上以根本上克服現(xiàn)有硅油離合器工作不可靠和硅油泄漏問題。
本實用新型的構(gòu)思核心是根據(jù)磁力傳動原理實現(xiàn)傳遞扭矩、利用熱敏鐵氧體的溫度特性操縱磁路實現(xiàn)離合器的嚙合與脫開，完成溫度自動控制。
以下結(jié)合附圖1和圖2詳細(xì)指述本實用新型工作原理。
如附圖1所示，本實用新型采用筒形磁力傳從結(jié)構(gòu)，分內(nèi)環(huán)和外環(huán)。內(nèi)環(huán)1作為主動極通過鋁合金圓盤4與水泵軸7固聯(lián)；外環(huán)2作為被動極通過鋁合金殼體3、軸承6安裝在水泵軸7上；冷卻風(fēng)扇通過螺釘5固聯(lián)在殼體3上。鋁合金板制成的罩蓋9正對著汽車發(fā)動機(jī)散熱器后面，使其感受散熱器的氣流溫度，并傳入離合器內(nèi)部。離合器的內(nèi)環(huán)1安有十二個釹鐵硼永磁材料10，并通過安在其上的鐵極軛11與外環(huán)2形成工作氣隙，構(gòu)成十二對磁極；各個鐵極軛11通過壓在其上的熱敏鐵氧體園環(huán)8而相互形成磁路。
如附圖2所示，熱敏鐵氧體磁導(dǎo)率μ具有隨溫度變化而急劇變化的特性，磁導(dǎo)率劇變的溫度點稱為居里溫度，用Tc表示。當(dāng)溫度低于居里溫度Tc時，熱敏鐵氧體的磁導(dǎo)率μ值很大，具有高導(dǎo)磁特性；當(dāng)溫度高于居里溫度Tc時，磁導(dǎo)率μ急劇下降，此時具有不導(dǎo)磁特性。熱敏鐵氧體的居里溫度Tc大小可通過不同的配方進(jìn)行調(diào)整，本實用新型采用的居里溫度Tc等于發(fā)動機(jī)最佳工作溫度的熱敏鐵氧體。
在本實用新型中，當(dāng)發(fā)動機(jī)溫度低于最佳工作溫度時，熱敏鐵氧體8處于高導(dǎo)磁狀態(tài)，從而使離合器內(nèi)環(huán)1與熱敏鐵氧體8之間構(gòu)成閉合磁路，內(nèi)外環(huán)構(gòu)成的工作氣隙磁場很小，導(dǎo)致內(nèi)外環(huán)之間傳遞扭矩很小，使離合器處于脫開狀態(tài)，內(nèi)外環(huán)的轉(zhuǎn)速滑差增大，風(fēng)扇低速轉(zhuǎn)動，冷卻能力下降，發(fā)動機(jī)溫度迅速上升到最佳工作溫度；當(dāng)發(fā)動機(jī)溫度高于最佳工作溫度時，熱敏鐵氧體8處于不導(dǎo)磁狀態(tài)，內(nèi)環(huán)1和熱敏鐵氧體8之間構(gòu)不成閉合磁路，迫使內(nèi)環(huán)磁極11通過工作氣隙與外環(huán)構(gòu)成磁路，使工作氣隙磁場增大，傳遞扭矩加大，離合器處于嚙合狀態(tài)，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速增高，冷卻能力增大，使發(fā)動機(jī)溫度迅速下降到最佳工作溫度。如此循環(huán)往復(fù)，實現(xiàn)溫度的自動控制。
由于溫度控制是通過熱敏鐵氧體材料本身特性實現(xiàn)的，整個工作過程無需任何相對運(yùn)動，所以離合器具有性能穩(wěn)定，工作可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，無工作介質(zhì)，無摩擦磨損，無泄漏等優(yōu)點。同時由于在低溫狀態(tài)下風(fēng)扇轉(zhuǎn)速低，消耗能量小，可節(jié)能5－10％。


圖1永磁風(fēng)扇離合器工作原理圖，1內(nèi)環(huán)、2外環(huán)、3鋁合金殼體、4鋁合金圓盤、5螺釘、6軸承、7水泵軸、8熱敏鐵氧體圓環(huán)、9罩蓋、10釹鐵硼永磁鐵、11鐵極軛。圖2熱敏鐵氧體溫度特性曲線，T溫度、Tc居里溫度、μ導(dǎo)磁率。
本實用新型的實施例內(nèi)環(huán)1、永磁體10、極軛11構(gòu)成十二對磁極，熱敏鐵氧體8通過螺釘固聯(lián)在十二對磁極上，并通過鋁合金圓盤4固聯(lián)在水泵軸7的法蘭上，形成主動磁極，與汽車水泵軸法蘭聯(lián)接使水泵軸帶動主動磁極一起轉(zhuǎn)動。
外環(huán)2與鋁合金殼體3固聯(lián)，并通過軸承6安裝到水泵軸7的法蘭上，構(gòu)成被動磁極，鋁合金殼體3上4個均布螺釘5將冷卻風(fēng)扇固定在被動磁極上。
汽車運(yùn)行時，有1、8、10、11、7構(gòu)成的主動磁極隨水泵軸轉(zhuǎn)動。當(dāng)發(fā)動機(jī)溫度低于最佳工作溫度時，8處于導(dǎo)磁狀態(tài)，主動磁極內(nèi)部構(gòu)成閉合磁路，使主、被動磁極之間形成的工作氣隙磁場很小，傳遞扭矩小，導(dǎo)致主、被動磁極間的轉(zhuǎn)速滑差增大，風(fēng)扇隨被動磁極低速轉(zhuǎn)動，降低了風(fēng)扇的冷卻能力；當(dāng)發(fā)動機(jī)溫度高于最佳工作溫度時，8處于不導(dǎo)磁狀態(tài)，主動磁極內(nèi)部形成不了閉合磁路，相應(yīng)地，在主動磁極、工作氣隙、被動磁極之間構(gòu)成閉合磁路，使工作氣隙的磁場增大，傳遞扭矩提高，主、被動磁極同步轉(zhuǎn)動，使風(fēng)扇高速轉(zhuǎn)動，提高了風(fēng)扇的冷卻能力。
權(quán)利要求1.一種永磁溫控風(fēng)扇離合器，由內(nèi)環(huán)和外環(huán)構(gòu)成，其特征在于作為主動極的內(nèi)環(huán)1通過鋁合金圓盤4與水泵軸7固聯(lián)；外環(huán)2作為被動極通過鋁合金殼體3、軸承6安裝在水泵軸7上；冷卻風(fēng)扇通過螺釘5固聯(lián)在殼體3上，鋁合金板制成的罩蓋9正對著汽車發(fā)動機(jī)散熱器后面，內(nèi)環(huán)1安有十二個釹鐵硼永磁材料10，并在其上安裝上相同數(shù)量的鐵極軛11，熱敏鐵氧體園環(huán)8壓在鐵極軛11上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁溫控風(fēng)扇離合器，其特征在于熱敏鐵氧體的居里溫度Tc設(shè)計在60－70℃。
專利摘要一種利用磁力傳遞扭矩的永磁溫控風(fēng)扇離合器，是由內(nèi)環(huán)、外環(huán)、釹鐵硼永磁材料、鐵極軛、熱敏鐵氧體圓環(huán)、鋁合金感溫罩蓋等構(gòu)成。它不需硅油或外配電機(jī)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、無摩擦損失、離合可靠、節(jié)能等優(yōu)點。
文檔編號F01P7/00GK2118821SQ91232570
公開日1992年10月14日 申請日期1991年12月20日 優(yōu)先權(quán)日1991年12月20日
發(fā)明者呂思義, 趙風(fēng)桐, 韓相吉 申請人:吉林工學(xué)院