專利名稱：一種應用永磁材料的磁粉離合器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于離合器，特別是ー種應用永磁材料的磁粉離合器。
背景技術：
離合器是機械傳動系統(tǒng)的重要部件，起到保證動カ平穩(wěn)傳遞，過載保護的作用。目前，主要類型有摩擦片式離合器和液カ變矩器。傳統(tǒng)摩擦片式離合器，具有結構簡單、傳遞效率高、傳遞轉矩容量大等優(yōu)勢，但是在自動控制裝置中，需要附加控制伺服機構來完成對離合器的控制，其控制較為復雜，并且在結合、分離過程中會產生振動和滑動摩擦，影響平順性，同時動カ中斷也會造成一定的動カ損失。液カ變矩器是ー種以液體為工作介質的非剛性扭矩變換器，具有變矩、變速，自動離合，減振隔振等優(yōu)點，但是液カ變矩器由于存在結構復雜，價格高，傳動效率低等問題。磁粉離合器是是通過填充于工作間隙的被磁化了的磁粉傳遞轉矩的一種離合器， 具有接合平順、可控性好、響應迅速、轉矩傳遞范圍廣且與滑差率無關等優(yōu)點，與其他類型的離合器相比，更能發(fā)揮機械動カ傳動系的作用，保證傳動系統(tǒng)高效、平穩(wěn)的運行。美國專利4403683和國家實用新型專利032224877都申請?zhí)岢隽艘环N車用電磁磁粉離合器，可有效實現(xiàn)離合器的快速可靠分離、接合，或獲得最佳滑差轉矩，提高發(fā)動機壽命。但是，磁粉離合器工作時由于需要供以電流，從而產生了一定的能耗損失，使其經(jīng)濟性降低。國家實用新型專利032476124申請?zhí)岢雯`種車用復合式離合器，綜合利用摩擦片式離合器和磁粉離合器各自的優(yōu)點，減少汽車接合振動沖擊，降低能耗，但是結構及控制系統(tǒng)復雜，實用性差，并且增大了發(fā)動機飛輪轉動慣量，使發(fā)動機加速動カ性下降。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供ー種結構簡單合理，能有效降低能耗損失的磁粉離合器，特別適合應用于離合器大部分工作時間處于結合狀態(tài)并工作在中低負荷下的場合。實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術解決方案為ー種應用永磁材料的磁粉離合器，包括從動轉子、外主動轉子、內主動轉子、勵磁線圈、永磁體和磁軛，永磁體和勵磁線圈嵌裝于磁軛，組成永磁_電磁混合式磁路結構，永磁體和勵磁線圈將磁軛軸向平分為兩部分，永磁體位于勵磁線圈徑向內側，磁軛通過軸承支承在輸出軸上，磁軛與從動轉子相鄰的端面上裝有第二磁粉擋環(huán)，磁軛與法蘭盤連接，法蘭盤固定到機座上；內主動轉子、外主動轉子通過連接環(huán)連接為一體，構成離合器主動轉子，端蓋與外主動轉子連接，端蓋通過軸承支承在輸出軸上，與外界動カ源連接；從動轉子通過鍵與輸出軸連接，從動轉子與磁軛相鄰的端面上裝有第一磁粉擋環(huán)；在內主動轉子、從動轉子上焊接有隔磁環(huán)，焊裝位置位于勵磁線圈的徑向外側正對中心；內主動轉子、從動轉子和外主動轉子同軸線，內主動轉子的外圓柱面與從動轉子的外圓柱面之間，外主動轉子的內圓柱面與從動轉子的外圓柱面之間形成雙工作間隙，工作間隙內填充工作介質磁粉。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其顯著優(yōu)點(I)采用了永磁體與勵磁線圈串聯(lián)的磁路結構型式，永磁體為磁路常供磁場源，勵磁線圈為可控磁場源。當離合器在結合狀態(tài)下傳遞轉矩低于一定限值時，僅由永磁體提供傳遞轉矩所需的磁場強度，勵磁線圈斷電，離合器不消耗額外的能源；當離合器在結合狀態(tài)下傳遞轉矩高于一定限值時，控制勵磁線圈通入一定量的勵磁電流，由永磁體和勵磁線圈共同提供傳遞轉矩所需的磁場強度；當離合器需要從結合狀態(tài)轉入脫離(不傳遞轉矩)狀態(tài)時，控制勵磁線圈通入一定量的反向勵磁電流，用于抵消永磁體所產生的磁場。本發(fā)明能夠根據(jù)機械動カ傳遞過程中不同工作エ況對磁粉離合器轉矩傳遞容量的要求，通過控制勵磁線圈通電電流的大小及方向，實現(xiàn)離合器的自動分離、接合，其具有結構簡單、控制方便、主動 件轉動慣量適中的優(yōu)點。(2)采用雙工作間隙結構，増大工作面有效面積，提高離合器轉矩傳遞容量。(3)圖4為本發(fā)明所提出的ー種應用永磁材料的磁粉離合器與傳統(tǒng)電磁磁粉離合器的轉矩傳遞特性曲線比較圖，從圖4可以看出，在離合器額定工作范圍內，本發(fā)明所提出的ー種應用永磁材料的磁粉離合器表現(xiàn)出較好的轉矩傳遞特性，具有節(jié)能減排降耗的優(yōu)點。(4)本發(fā)明特別適合應用于離合器大部分工作時間處于結合狀態(tài)并工作在中低負荷下的場合，例如汽車中。下面結合附圖對本發(fā)明作進ー步詳細描述。


圖I為本發(fā)明應用永磁材料的磁粉離合器結構示意圖。圖2為本發(fā)明應用永磁材料的磁粉離合器從動轉子結構圖。圖3為本發(fā)明應用永磁材料的磁粉離合器控制系統(tǒng)結構框圖。圖4為本發(fā)明應用永磁材料的磁粉離合器與傳統(tǒng)電磁磁粉離合器轉矩傳遞性能曲線比較圖。
具體實施例方式本發(fā)明應用永磁材料的磁粉離合器，圖I為其結構示意圖，永磁體12和勵磁線圈11嵌裝于磁軛13,組成永磁-電磁混合式磁路結構,永磁體12和勵磁線圈11將磁軛13軸向平分為兩部分，永磁體12位于勵磁線圈11徑向內側。磁軛13通過軸承支承在輸出軸14上，磁軛13與從動轉子4相鄰的端面上裝有磁粉擋環(huán)3。磁軛13與法蘭盤10連接，法蘭盤10固定到機座上。永磁體12可采用釹鐵硼材料。內主動轉子6、外主動轉子5通過連接環(huán)8連接為一體，構成離合器主動轉子。端蓋I通過螺釘與外主動轉子5連接，端蓋I通過軸承支承在輸出軸14上，與外界動カ源連接。從動轉子4通過鍵與輸出軸14連接，從動轉子4與磁軛13相鄰的端面上裝有磁粉擋環(huán)2。在內主動轉子6、從動轉子4上焊接有隔磁環(huán)7，焊裝位置位于勵磁線圈11的徑向外側正對中心。內主動轉子6、從動轉子4和外主動轉子5同軸線。內主動轉子6的外圓柱面與從動轉子4的外圓柱面之間，外主動轉子5的內圓柱面與從動轉子4的外圓柱面之間形成O. 35-0. 5mm的雙工作間隙，工作間隙內填充工作介質磁粉9。所述磁軛13、內主動轉子6、外主動轉子5、從動轉子4材料為軟磁材料。軟磁材料是指導磁率高，矯頑カ低和単位損耗小的低碳鋼、硅鋼、坡莫合金等。所述連接環(huán)8、隔磁環(huán)7、端蓋I、輸出軸14、磁粉擋環(huán)2、磁粉擋環(huán)3、法蘭盤10材料為非導磁材料。非導磁材料是指非磁性的不銹鋼——鉻鋼、鉻鎳鋼，以及銅，硬鋁等。所述從動轉子4工作面上開溝槽15，兩端開有槽縫16，提高磁粉9在兩個工作間隙中的流動性，如圖2所示。所述永磁-電磁混合磁路結構型式是指磁粉離合器磁路場源由永磁體12和勵磁線圈11共同構建，其中永磁體12為常供源，勵磁線圈11為可控源，通過控制勵磁線圈通電電流大小及方向來滿足機械動カ傳遞過程中不同工作エ況對磁粉離合器轉矩傳遞容量的要求。當離合器在結合狀態(tài)下傳遞轉矩低于一定限值時，僅由永磁體12提供傳遞轉矩所需的磁場強度，勵磁線圈11斷電，離合器不消耗額外的能源。
當離合器在結合狀態(tài)下傳遞轉矩高于一定限值時，對勵磁線圈11供入勵磁電流，由永磁體12和勵磁線圈11共同提供傳遞轉矩所需的磁場強度。當離合器需要從結合狀態(tài)轉入脫離(不傳遞轉矩)狀態(tài)時，對勵磁線圈11供入反向的勵磁電流，用于抵消永磁體12所產生的磁場。下面結合一種應用永磁材料的磁粉離合器在汽車傳動領域的應用實施例，對本發(fā)明進ー步說明。如圖3所示，本發(fā)明應用永磁材料的磁粉離合器的控制系統(tǒng)由工作狀態(tài)傳感器、控制單元、勵磁線圈驅動電路和直流電源組成，控制單元接受工作狀態(tài)傳感器信息，通過處理后輸出控制信號給勵磁線圈驅動電路驅動勵磁線圈工作。工作狀態(tài)傳感器可根據(jù)具體的磁粉離合器控制方法、策略及應用場合進ー步確定。對于城市經(jīng)濟型汽車，其大部分工作時間處于中小負荷下運行，本發(fā)明的應用可以實現(xiàn)汽車傳動系統(tǒng)的自動控制，且能有效降低能耗，達到節(jié)能減排的目的。具體工作過程如下(I)當汽車工作狀態(tài)傳感器識別汽車在中小負荷下運行時，控制単元輸出控制信號使勵磁線圈11通電電流為零，磁路磁勢由永磁體12獨自提供，在永磁體12作用下，工作間隙中的磁粉9磁化，形成“磁粉鏈”，連接主、從動轉子，在磁粉9自身的結合力及磁粉9與工作表面之間的摩擦力的作用下傳遞轉矩。(2)當汽車工作狀態(tài)傳感器識別汽車在起動、制動、怠速停車、或進行換擋操作時，控制單元輸出控制信號控制勵磁線圈11反向通電，反向勵磁電流在工作間隙中所產生磁場與永磁體12產生磁場相抵消，當工作間隙中疊加磁感應強度等于零時，磁粉9處于分散狀態(tài)，主、從動轉子間無連接力，離合器分離。(3)當汽車工作狀態(tài)傳感器識別汽車在高負荷下運行時，控制単元輸出控制信號控制勵磁線圈11正向通電，正向勵磁電流在工作間隙中所產生磁場與永磁體12產生磁場同向疊加，工作間隙磁感應強度増加，主、從動轉子間連接カ和轉矩傳遞容量増大，保證汽車在高負荷下運行傳動系統(tǒng)的可靠連接。如圖4所示，本發(fā)明所提出的永磁磁粉離合器與傳統(tǒng)電磁磁粉離合器的轉矩傳遞特性曲線比較圖可以看出，在離合器額定工作范圍內，永磁磁粉離合器表現(xiàn)出較好的轉矩傳遞特性，與傳統(tǒng)電磁磁粉離合器相比具有明顯的節(jié)能降耗的優(yōu)點。
權利要求
1.一種應用永磁材料的磁粉離合器，其特征在于包括從動轉子(4)、外主動轉子(5)、內主動轉子(6)、勵磁線圈(11)、永磁體(12)和磁軛(13),永磁體(12)和勵磁線圈(11)嵌裝于磁軛(13)，組成永磁-電磁混合式磁路結構，永磁體(12)和勵磁線圈(11)將磁軛(13)軸向平分為兩部分，永磁體(12)位于勵磁線圈(11)徑向內側，磁軛(13)通過軸承支承在輸出軸(14)上，磁軛(13)與從動轉子(4)相鄰的端面上裝有第二磁粉擋環(huán)(3)，磁軛(13)與法蘭盤(10)連接，法蘭盤(10)固定到機座上； 內主動轉子(6)、外主動轉子(5)通過連接環(huán)(8)連接為一體，構成離合器主動轉子，端蓋(I)與外主動轉子(5)連接，端蓋(I)通過軸承支承在輸出軸(14)上，與外界動力源連接；從動轉子(4)通過鍵與輸出軸(14)連接，從動轉子(4)與磁軛(13)相鄰的端面上裝有第一磁粉擋環(huán)(2);在內主動轉子￠)、從動轉子(4)上焊接有隔磁環(huán)(7)，焊裝位置位于勵磁線圈(11)的徑向外側正對中心； 內主動轉子(6)、從動轉子(4)和外主動轉子(5)同軸線，內主動轉子￠)的外圓柱面與從動轉子(4)的外圓柱面之間，外主動轉子(5)的內圓柱面與從動轉子(4)的外圓柱面之間形成雙工作間隙，從動轉子(4)與連接環(huán)(8)之間留有間隙，所有間隙內填充工作介質磁粉(9)。
2.根據(jù)權利要求I所述的應用永磁材料的磁粉離合器，其特征在于永磁體(12)采用永磁材料。
3.根據(jù)權利要求I所述的應用永磁材料的磁粉離合器，其特征在于磁軛(13)、內主動轉子￠)、外主動轉子(5)、從動轉子(4)材料為軟磁材料。
4.根據(jù)權利要求I所述的應用永磁材料的磁粉離合器，其特征在于連接環(huán)(8)、隔磁環(huán)(7)、端蓋(I)、輸出軸(14)、第一磁粉擋環(huán)(2)、第二磁粉擋環(huán)(3)、法蘭盤(10)材料為非導磁材料。
5.根據(jù)權利要求I所述的應用永磁材料的磁粉離合器，其特征在于從動轉子(4)工作面上開溝槽(15)，兩端開有槽縫(16)。
6.根據(jù)權利要求I所述的應用永磁材料的磁粉離合器，其特征在于工作間隙為O.35-0. 5mm。
7.根據(jù)權利要求I所述的應用永磁材料的磁粉離合器，其特征在于永磁體(12)為離合器磁路常供磁場源，勵磁線圈(11)為可控磁場源，通過控制勵磁線圈(11)的正、反向通電及電流大小，改變工作間隙中的疊加磁感應強度，實現(xiàn)離合器轉矩傳遞容量的自動控制。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應用永磁材料的磁粉離合器，永磁體和勵磁線圈嵌裝于磁軛，組成永磁-電磁混合式磁路結構，永磁體和勵磁線圈將磁軛軸向平分為兩部分，永磁體位于勵磁線圈徑向內側，磁軛通過軸承支承在輸出軸上，磁軛與從動轉子相鄰的端面上裝有第二磁粉擋環(huán)，磁軛與法蘭盤連接，法蘭盤固定到機座上；內主動轉子、外主動轉子通過連接環(huán)連接為一體，構成離合器主動轉子；從動轉子通過鍵與輸出軸連接，從動轉子與磁軛相鄰的端面上裝有第一磁粉擋環(huán)；在內主動轉子、從動轉子上焊接有隔磁環(huán)；內主動轉子、從動轉子和外主動轉子同軸線。本發(fā)明具有結構簡單、控制方便、主動件轉動慣量適中以及節(jié)能減排降耗的優(yōu)點。
文檔編號F16D37/02GK102829101SQ201110271038
公開日2012年12月19日 申請日期2011年9月14日 優(yōu)先權日2011年9月14日
發(fā)明者常思勤, 王程 申請人:南京理工大學