本發(fā)明涉及精確控制水泵的輸出流量的水泵離合器，具體是一種全線性新型離合器，速度控制可以從零速到全速全程控制。

背景技術：

迄今為止，廣泛使用于汽車、拖拉機、船舶、家電、發(fā)電機組、工程機械等機械工程所用的離合器主要是電磁離合器和硅油離合器，這些離合器都是改變負載的輸出特性，改變負載的輸出轉(zhuǎn)速，以適應工作環(huán)境對負載的要求。

汽車空調(diào)離合器絕大部分采用電磁離合器。通過連接在發(fā)動機上的皮帶輪驅(qū)動電磁離合器的皮帶輪，根據(jù)空調(diào)溫度的高低，通過ecu控制空調(diào)離合器線圈的通斷來控制溫度。這就像我們室內(nèi)的定頻空調(diào)，定頻空調(diào)現(xiàn)在已被更高級節(jié)能的變頻空調(diào)在取代。本發(fā)明專利類似取代現(xiàn)有汽車空調(diào)離合器的變頻空調(diào)離合器，讓汽車空調(diào)離合器升級為變頻空調(diào)離合器。

現(xiàn)有汽車風扇離合器大量采用硅油風扇離合器和電磁風扇離合器，電磁風扇離合器反應速度快，但只有開關特性，對風扇沖擊大，節(jié)能效果有限。硅油風扇離合器是柔性連接，但反應速度較慢，控制精度差。節(jié)能效果有限。本發(fā)明很好解決兩種離合器的缺點，使得兩種離合器的優(yōu)點得到體現(xiàn)。既能高精度控制離合器的轉(zhuǎn)速，反應速度在毫秒級。

發(fā)動機水泵離合器，汽車發(fā)動機水泵離合器還沒有大面積推廣，現(xiàn)有國內(nèi)外采用的是電磁離合器，是只能通斷不能變速。本發(fā)明專利可以精確控制水泵的轉(zhuǎn)速，以滿足發(fā)動機熱平衡的需要。不帶離合器的水泵，發(fā)動機溫度到達90℃的時間為900s；帶離合器的水泵，發(fā)動機溫度到達90℃的時間為250s,節(jié)能約1％～2％，減排平均為10％。

工業(yè)控制離合器大量采用電磁離合器，多條流水線控制等，只能控制通斷不能調(diào)整速度。本發(fā)明很好的解決了這類問題，用一臺電機控制多條流水線，沒條流水線轉(zhuǎn)速可以通過離合器控制。

技術實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術的不足，提供一種能夠精確控制輸出轉(zhuǎn)速、反應速度快、適用范圍廣、高可靠、高節(jié)能、長壽命的新型離合器。

技術方案：為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所述的一種全線性新型離合器，它包括：殼體，皮帶輪，軸承，上蓋，軸連軸承，主軸，水封，所述的主軸的外側(cè)套設有軸連軸承，軸連軸承的一端與殼體相連，軸連軸承的另一端延伸至上蓋中，上蓋與皮帶輪相連接，皮帶輪通過軸承與殼體連接，主軸的徑向設有的水封與殼體連接，它還包括：導線，線圈槽，線圈，銜鐵，彈片，彈片座，磁流體置室和pwm脈沖信號發(fā)生器，所述的皮帶輪和軸承的中間處設有線圈槽，線圈槽內(nèi)設有線圈，線圈下方設有的導線與pwm脈沖信號發(fā)生器相連，pwm脈沖信號發(fā)生器與ecu相連，pwm脈沖信號發(fā)生器發(fā)出的pwm脈沖信號限定線圈的通電時間，彈片座套設在主軸的上端，彈片座上設有彈片，彈片的下方設有銜鐵，上蓋、皮帶輪、軸承和軸連軸承構成磁流體置室；

pwm脈沖信號發(fā)生器發(fā)出的pwm脈沖信號為零時，水泵的輸出扭矩為零；pwm脈沖信號發(fā)生器發(fā)出的pwm脈沖信號為100％時，水泵的輸出扭矩為最大，水泵的輸出扭矩與pwm脈沖信號發(fā)生器發(fā)出的pwm脈沖信號值成線性比例。

pwm即脈沖寬度調(diào)制是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進行控制的一種技術，對逆變電路開關器件的通斷進行控制，使輸出端得到一系列幅值相等的脈沖，用這些脈沖來代替正弦波或所需要的波形。也就是在輸出波形的半個周期中產(chǎn)生多個脈沖，使各脈沖的等值電壓為正弦波形，所獲得的輸出平滑且低次諧波少。按一定的規(guī)則對各脈沖的寬度進行調(diào)制，即可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可改變輸出頻率。

磁流體又稱磁性液體、鐵磁流體或磁液，是一種新型的功能材料，它既具有液體的流動性又具有固體磁性材料的磁性。是由直徑為納米量級的磁性固體顆粒、基載液以及界面活性劑三者混合而成的一種穩(wěn)定的膠狀液體。該流體在靜態(tài)時無磁性吸引力，當外加磁場作用時，才表現(xiàn)出磁性。

作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述的彈片、銜鐵和線圈的位置相對，通過控制線圈的通電，從而使磁流體發(fā)生流變效應并具備磁性，磁流體使銜鐵逐漸向線圈方向靠近，從而控制皮帶輪跟隨主軸高速旋轉(zhuǎn)，通過控制線圈斷電，磁流體無磁性吸引力，銜鐵與線圈分離，皮帶輪跟隨軸連軸承從動降速旋轉(zhuǎn)，因此，電磁線圈既控制銜鐵的移動，又控制磁流體粘度的變化。

作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述的皮帶輪與銜鐵的間隙為0.3mm～1mm。

作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述的彈片的厚度為1mm～2mm。

作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述的磁流體置室為密封腔體。

作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，磁流體置室內(nèi)填充60％～80％的磁流體，磁流體由導磁粉體材料、低粘度硅油和活性劑組成，根據(jù)輸出需要配制不同比例。

作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，上蓋內(nèi)設有將轉(zhuǎn)速信號反饋給ecu的轉(zhuǎn)速測定裝置，所述轉(zhuǎn)速測定裝置包括滑動電接觸元件、霍爾開關、以及隨上蓋一起相對霍爾開關轉(zhuǎn)動的多極磁環(huán)，所述多極磁環(huán)包括12個n極、s極交替排列的永磁體，隨上蓋的轉(zhuǎn)動使霍爾開關周期性導通或截止。

滑動電接觸元件的輸入端連接電磁線圈提供pwm信號，輸入端還連接霍爾開關形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，滑動電接觸元件的輸入端至少有五根線，其中兩根連接電磁線圈，通過改變磁流體粘度控制風扇轉(zhuǎn)速；另外兩根為霍爾開關提供電源；還有一根連接霍爾開關將轉(zhuǎn)速信號反饋給ecu，實現(xiàn)對風扇的閉環(huán)(pid)控制。

工作原理：在發(fā)動機剛啟動時，由于水溫較低，ecu收到水溫過低的信號后，向線圈發(fā)出斷電信號，皮帶輪與銜鐵分離，殼體跟上蓋作低速運行，發(fā)動機快速暖機，此時的磁流體置室內(nèi)設置的磁流體處于液態(tài)狀態(tài)，白癡流動特性；當發(fā)動機水溫逐漸上升到高溫限定值時，ecu收到水溫過高的信號后向電磁線圈發(fā)出pwm脈沖信號，在固定負載的情況下，輸出轉(zhuǎn)速與線圈電流成線性關系，根據(jù)pwm脈沖信號限定線圈通電時間，線圈通電后產(chǎn)生磁場，磁流體在磁場的作用下發(fā)生流變效應，呈現(xiàn)類似固態(tài)形式，磁流體使銜鐵逐漸向線圈方向靠近直至貼合，從而使皮帶輪緩慢從速于主軸直至達到主軸轉(zhuǎn)速；當pwm脈沖信號限定的通電時間到后，線圈斷電，磁流體無磁性吸引力，銜鐵與線圈分離，皮帶輪跟隨軸連軸承從動降速旋轉(zhuǎn)。通過控制電磁鐵和耦合銜鐵片與磁流體配合，能夠有效改變現(xiàn)有離合器功能和性能，使現(xiàn)有離合器的功能性能更好滿足使用需要，兼顧電磁離合器反應速度快的優(yōu)點；克服電磁離合器只有開關特性，沒有中間特性的缺點，兼顧硅油離合器柔性傳遞扭矩的優(yōu)點；通過pwm脈沖信號發(fā)生器控制占空比從而控制皮帶輪的轉(zhuǎn)速逐漸加快并從速于主軸，從而兼顧硅油離合器柔性傳遞扭矩的優(yōu)點，通過pwm脈沖信號發(fā)生器控制占空比從而克服中間扭矩不可控制的缺點。

pwm脈沖信號控制輸出扭矩的過程：當給定pwm脈沖信號為零時，磁流體為低粘性液體，銜鐵與皮帶輪的距離為1mm間隙，皮帶輪與水泵葉輪處于脫離狀態(tài)，水泵速度接近零速；當給定pwm脈沖信號為100％時，磁流體在電磁力作用下變?yōu)楦哒承泽w，銜鐵在電磁力作用下，與皮帶輪緊密結合，皮帶輪與水泵葉輪完全耦合，水泵葉輪隨著皮帶輪高速運動；當給定pwm脈沖信號處于中間狀態(tài)時，磁流體粘性處于中間狀態(tài)，皮帶輪與銜鐵的間隙處于0-1mm之間，隨著給定pwm脈沖信號的變化，磁流體粘性處于不斷變化中，皮帶輪與銜鐵的間隙也在變化中，離合器傳遞的扭矩由于給定pwm脈沖信號的變化處于線性變化中。

有益效果：本發(fā)明所述的一種全線性新型離合器，與現(xiàn)有技術相比，具有以下有點：

1、能有效運用于汽車、船舶、家電、工業(yè)控制的各個領域，應用范圍廣，節(jié)能效果好；

2、通過控制線圈的通電和斷電，使線圈和耦合銜鐵片與磁流體配合，從而分別控制皮帶輪跟隨主軸高速旋轉(zhuǎn)或跟隨軸連軸承從動降速旋轉(zhuǎn)，速度控制可以從零速到全速，能夠有效改變現(xiàn)有離合器功能和性能，使現(xiàn)有離合器的功能性能更好滿足使用需要，節(jié)能效果更明顯，使用更方便；

3、克服電磁離合器只有開關特性，沒有中間轉(zhuǎn)速特性的缺點，解決了離合器由開關控制到全線性變速精密控制的功能；

4、通過pwm脈沖信號發(fā)生器控制線圈通電，從而使磁流體的粘度增強并具備磁性，通過pwm脈沖信號發(fā)生器控制占空比從而控制皮帶輪的轉(zhuǎn)速逐漸加快并從速于主軸，從而兼顧硅油離合器柔性傳遞扭矩的優(yōu)點；

5、通過pwm脈沖信號發(fā)生器控制占空比從而控制皮帶輪的轉(zhuǎn)速逐漸加快并從速于主軸，從而兼顧硅油離合器柔性傳遞扭矩的優(yōu)點，通過pwm脈沖信號發(fā)生器控制占空比從而克服中間扭矩不可控制的缺點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明用于發(fā)動機風扇離合器的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明用于汽車空調(diào)離合器的結構示意圖；

圖4為本發(fā)明用工業(yè)控制離合器的結構示意圖；

其中：1.殼體、4.導線、5.皮帶輪、6.線圈槽、7.線圈、8.軸承、10.銜鐵、11.彈片、12.彈片座、13.上蓋、16.磁流體置室、17.軸連軸承、18.主軸、19.水封。

具體實施方式

下面結合附圖，進一步闡明本發(fā)明。

如圖1所示，本發(fā)明所述的一種全線性新型離合器，它包括：殼體1，皮帶輪5，軸承8，上蓋13，軸連軸承17，主軸18，水封19，導線4，線圈槽6，線圈7，銜鐵10，彈片11，彈片座12，磁流體置室16和pwm脈沖信號發(fā)生器20。

主軸18的外側(cè)套設有軸連軸承17，軸連軸承17的一端與殼體1相連，軸連軸承17的另一端延伸至上蓋13中，上蓋13與皮帶輪5相連接，皮帶輪5通過軸承8與殼體1連接，帶輪5和軸承8的中間處設有線圈槽6，線圈槽6內(nèi)設有線圈7，線圈7下方設有的導線4與pwm脈沖信號發(fā)生器20相連，彈片座12套設在主軸18的上端，彈片座12上設有彈片11，彈片11的下方設有銜鐵10，上蓋13、皮帶輪5、軸承8和軸連軸承17構成磁流體置室16，磁流體置室16內(nèi)填充有60％～80％的磁流體，主軸18的徑向設有的水封19與殼體1連接。

在發(fā)動機剛啟動時，由于水溫較低，ecu收到水溫過低的信號后，向線圈7發(fā)出斷電信號，皮帶輪5與銜鐵10分離，殼體1跟上蓋13作低速運行，發(fā)動機快速暖機；當發(fā)動機水溫逐漸上升到高溫限定值時，ecu收到水溫過高的信號后向線圈7發(fā)出pwm脈沖信號，在固定負載的情況下，輸出轉(zhuǎn)速與線圈7電流成線性關系，線圈7根據(jù)pwm脈沖信號限定通電時間，線圈7通電后，磁流體的粘度增強并具備磁性，磁流體使銜鐵10逐漸向線圈7方向靠近直至貼合，從而使皮帶輪5緩慢從速于主軸18直至達到主軸18轉(zhuǎn)速；當pwm脈沖信號限定的通電時間到后，線圈7斷電，磁流體無磁性吸引力，銜鐵10與線圈7分離，皮帶輪5跟隨軸連軸承17從動降速旋轉(zhuǎn)。

實施例

如圖2所示為發(fā)動機風扇離合器的結構圖，發(fā)動機主軸18轉(zhuǎn)動，銜鐵10、上蓋13、軸承8、磁流體置室16內(nèi)的磁流體和通電線圈7相互作用，pwm脈沖信號發(fā)生器20控制線圈7通斷電，連接殼體1的風扇輸出轉(zhuǎn)速會隨著pwm信號的變化而變化，達到精確控制風扇風量的目的。

圖3為汽車空調(diào)離合器的結構圖，發(fā)動機帶動皮帶輪5轉(zhuǎn)動，銜鐵10、皮帶輪5、磁流體置室16內(nèi)的磁流體和通電線圈7相互作用，pwm脈沖信號發(fā)生器20控制線圈7通斷電，壓縮機輸出轉(zhuǎn)速會隨著pwm信號的變化而變化，達到精確控制空調(diào)輸出溫度的目的。

圖4為工業(yè)控制離合器的結構圖，電機帶動主軸18轉(zhuǎn)動，銜鐵10、主軸18、磁流體置室16內(nèi)的磁流體、通電線圈7相互作用，pwm脈沖信號發(fā)生器20控制線圈7通斷電，從動輸出轉(zhuǎn)速會隨著pwm信號的變化而變化，達到精確控制輸出轉(zhuǎn)速的目的。

上述實施方式只為說明本發(fā)明的技術構思及特點，其目的是讓熟悉該技術領域的技術人員能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所做出的等同變換或修飾，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。