[发明专利]电磁离合器

说明书

技术领域

本发明涉及电磁离合器，特别是用于汽车的发动机冷却系统或空调系统的电磁离合器。

背景技术

电磁离合器是一种在电磁力作用下进行离合作用(即，实现动力的传递与中断)的装置，其通过对离合器中的电磁线圈的通/断电来控制离合器的接合与分离。电磁离合器广泛用于机械、电子/电气等各种领域，例如用于汽车的发动机冷却系统、空调系统等等。

以发动机冷却系统为例，该系统是保证汽车正常工作的关键系统之一。发动机冷却系统包括水泵，其泵送冷却液，使冷却液在发动机冷却回路中快速流动，以吸收发动机工作时产生的热量，将发动机的温度保持在正常或者最佳工作温度下。通常，发动机在水温(冷却液的温度)为90度时达到最佳工作状态。一些现有汽车的水泵的带轮(主动轮)与转轴直接连接，因此，在汽车一启动后水泵一直运转，驱动发动机内部的冷却液不断循环。这种循环导致汽车启动时发动机的温度上升很慢。如果需要使水温达到约90度，在纯怠速状态下，发动机的暖机时间需要约20分钟。

因此，现有技术已经提出了一种在汽车启动时断开带轮与水泵的连接的设计，这能够将发动机暖机时间降低至约5分钟。暖机时间大大缩短，可以使发动机最快地达到最佳工作状态，减少了燃料消耗，更加节能环保。

中国专利申请公开CN102216639A公开了这样一种现有设计。通过致动器(电磁线圈)通电/断电及复位弹簧实现致动器构件160的吸合/分离，进而带动卷绕弹簧104在径向收缩或者扩张，实现带轮与水泵断开或接合。断开带轮与水泵的连接需要致动器(电磁线圈)始终保持通电状态约5分钟。

但是，长时间的通电电流会使致动器(电磁线圈)发热，进而会使致动器绕组电阻增加，电流下降，从而使致动器电磁力下降，进一步引起拨拉装置回位，使卷绕弹簧失去约束而径向扩张到驱动构件内表面，最终引起离合器分离失效。

另外，致动器构件160没有极性，因此仅仅通过电磁铁的电磁力实现对致动器构件的吸合，这对于电磁铁的电磁力要求较高，即，对于电流要求大。因此，会增大能耗，缩短电磁铁使用寿命。

而且，螺旋形弹簧线圈在扩张到离合器内表面时，由于线圈内应力控制问题或者表面由于温度变化附有冷凝水时导致的摩擦系数变化，可能会发生摩擦力不足，造成离合器接合传动失效。

美国专利申请公开US2010/0263981A1公开了另一种现有设计。所公开的离合器设置有：永磁体9；相应导磁装置10、11；电磁铁8；软磁材料制成的衔铁3；以及转子2a。电磁铁通第一方向的电流时，电磁铁与永磁体的磁场叠加并共同作用对衔铁施加向左侧的作用力，衔铁移动至左侧，系统与转子的间隙变小，永磁体/转子对衔铁的作用力增大，并可将衔铁保持在左侧位置，此时电磁铁可断开或减小电流。电磁铁通反方向电流时，电磁铁产生与永磁体相反的磁场，以抵消永磁体对衔铁的作用力，此时衔铁所受到作用力变小，并在弹簧作用力下向右侧移动复位。

该方案中，电磁铁在使衔铁与转子断开时需要抵消永磁体的磁场，而不是直接对衔铁产生作用力，从而需要在电磁铁上提供大电流才能实现该功能，不利于节约能源，且大电流对于电气系统的冲击较大。

另外，该方案中通过衔铁与转子的吸合直接传递带轮的转矩，对于衔铁的强度有较高要求，衔铁比较容易产生大的磨损。

日本专利申请公开JP特开2007-205513公开了又一种现有设计，其离合器设置有电磁铁23、转子22、软磁材料制成的衔铁21、固定在转子中的永磁体28及弹性体29。与前述美国专利申请公开类似地，当电磁铁接通第一方向的电流时，电磁铁与永磁体共同对衔铁施加作用力，使衔铁被吸至左侧，衔铁与永磁体及转子之间的间隙变小，永磁体对衔铁的作用力变大，并且可以仅通过永磁体将衔铁保持在左侧。此时，电磁铁可断电或者减小电流。当电磁铁接通反方向电流时，电磁铁产生与永磁体相反的磁场，以抵消永磁体对衔铁的作用力，衔铁在弹性体作用下向右侧移动复位。该方案中，电磁铁在使衔铁与转子断开时，需要抵消永磁体的磁场，而不是直接对衔铁产生作用力，该方式需要在电磁铁上提供大电流才能实现衔铁的复位，不利于节约能源，且大电流对于电气系统的冲击较大。