一种安全式电磁换向风扇装置及其控制方法与流程

1.本发明涉及车辆散热风扇技术领域，具体涉及一种安全式电磁换向风扇装置及其控制方法。


背景技术：

2.现有发动机冷却系统的散热主要是通过发动机曲轴直接或间接的驱动冷却风扇，带走热量。现有常规使用的风扇只能进行吸风或者吹风工作，主要实现发动机冷却水箱的散热功能。目前农用机械及一些特殊工作车辆在工作时容易受外界环境影响，例如风扇散热工作时，长时间吸风会导致环境中的物体吸附在水箱体上，降低冷却风扇对水箱的散热效率，严重时可能会导致发动机高温，乃至停止工作。
3.中国发明专利cn106677878b，公开了一种具有改变风扇转动方向的驱动装置及控制方法，通过改变两个离合器的工作状态，进而改变风扇的转向，实现改变气流方向的效果，达到发动机散热和自清洁目的，提高散热效率。该装置在正常发动机散热工况时，需要对第一离合器进行通电，风扇需要改变转动方向时，先对第一离合器进行断电，然后对第二离合器进行通电。在绝大多数时间，风扇需要执行对发动机的散热工况，即第一离合器通电状态，此过程加剧了车辆上的电能损耗，当电路出现故障时，风扇无法对发动机进行正常散热，影响车辆的正常工作。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的问题，本发明提供一种安全式电磁换向风扇装置及其控制方法，当车辆电路出现故障时，风扇能够对发动机进行正常散热，不影响风扇对发动机的散热功能。
5.本发明的技术方案如下：在本发明的第一方面，提供了一种安全式电磁换向风扇装置，包括风扇、第一离合器和第二离合器，所述风扇安装在第一离合器上，所述第一离合器和第二离合器之间通过传动带连接，所述第一离合器包括第一主动轮、第一被动轮、第一电磁离合装置，所述第一电磁离合装置包括第一吸合盘、第一弹簧片、第一铁芯部件，所述第一铁芯部件包括铁芯外环、铁芯内环、铁芯支架、永磁铁和第一线圈；所述第一线圈不通电时，第一电磁离合装置在永磁铁的磁力作用下处于结合状态；所述第一线圈通电时，第一线圈产生的电磁力抵消永磁铁磁力，第一电磁离合装置处于断开状态。
6.在本发明的一些实施方式中，所述第二离合器包括第二主动轮、第二被动轮、第二电磁离合装置，所述第二电磁离合装置包括第二吸合盘、第二弹簧片、第二铁芯部件；所述第二铁芯部件包括铁芯、第二线圈。
7.在本发明的一些实施方式中，所述第一主动轮与发动机的传动轮通过第一传动带相连，第一主动轮与发动机的传动轮连接第一传动带的正面，第二主动轮连接在第一传动
带的反面。
8.在本发明的一些实施方式中，所述第一被动轮和第二被动轮通过第二传动带相连，第一被动轮和第二被动轮连接第二传动带相同的一面。
9.在本发明的一些实施方式中，所述第一吸合盘通过第一弹簧片定位安装在第一被动轮与第一主动轮相邻的一侧，与第一被动轮同轴心共同转动。
10.在本发明的一些实施方式中，所述第一铁芯部件固定安装在第一托架上，安装于第一主动轮远离第一吸合盘的一侧，与第一主动轮同轴心布置。
11.在本发明的一些实施方式中，所述永磁铁的两个磁极作用面分别与铁芯内环和铁芯外环相对安装，安装时通过铁芯支架进行定位，所述铁芯支架为非导磁材料。
12.在本发明的一些实施方式中，所述第一线圈固定安装在铁芯内环、铁芯外环、铁芯支架及永磁铁安装后共同形成的凹槽内。
13.在本发明的一些实施方式中，所述第一离合器和第二离合器固定安装在发动机托架上；或者，所述第一离合器与发动机水泵集成一体，对叶轮进行直接驱动。
14.在本发明的第二方面，提供了一种安全式电磁换向风扇装置的控制方法，包括：散热工况时，第一线圈和第二线圈都不通电，第一电磁离合装置在永磁铁的磁力作用下处于结合状态，使第一被动轮与第一主动轮同步运转，实现风扇对发动机的散热功能；低速运转工况时，对第一线圈通电，第一线圈产生的电磁力抵消永磁铁磁力，第一电磁离合装置处于断开状态，实现风扇以低转速运转；换向反转工况时，先对第一线圈通电，第一线圈产生的电磁力抵消永磁铁磁力，第一电磁离合装置处于断开状态，然后再对第二线圈通电，第二电磁离合装置在第二线圈产生的电磁力作用下处于结合状态，实现风扇随着发动机驱动轮、第二主动轮、第二被动轮、第一被动轮之间动力传输，使风扇进行改变转动方向。
15.本发明一个或多个技术方案具有以下有益效果：（1）本发明提供的安全式电磁换向风扇装置，在风扇正常对发动机散热过程中，不需要对第一离合器通电，在风扇需要转动方向时，先对第一离合器通电，使第一离合器电磁离合装置断开，然后再对第二离合器进行通电，使第二离合器电磁离合装置进行结合，使风扇达到转动方向反转的目的，进而实现清洁的功能。
16.（2）本发明提供的安全式电磁换向风扇装置，当车辆电路出现故障时，风扇只是不能满足反转清洁功能，不影响风扇对发动机的散热功能，即车辆还可正常工作，与现有技术相比降低了电能损耗，也降低了车辆电路故障对车辆运转的影响程度。
附图说明
图1是本发明一种安全式电磁换向风扇装置所述第一离合器结构示意图；图2是本发明一种安全式电磁换向风扇装置所述第二离合器结构示意图；图3是本发明一种安全式电磁换向风扇装置实施例1的结构示意图；图4是本发明一种安全式电磁换向风扇装置实施例2的结构示意图；图5是本发明一种安全式电磁换向风扇装置实施例3的结构示意图；
图6是本发明一种安全式电磁换向风扇装置实施例4的结构示意图；图7是本发明一种安全式电磁换向风扇装置所述风扇正转轮系示意图；图8是本发明一种安全式电磁换向风扇装置所述风扇反转轮系示意图；其中：1.风扇，2.第一被动轮，3.第一轴承，4.第一弹簧片，5.第一吸合盘，6.第一主动轮，7.第一线圈，8.铁芯外环，9.铁芯内环，10.永磁铁，11.铁芯支架，12.第一托架，13.轴连轴承，14.第二托架，15.垫块，16.铁芯，17.第二轴承，18.第二线圈，19.第二主动轮，20.第二弹簧片，21.第二吸合盘，22.第二被动轮，23.第三轴承，24.主轴，25.螺母，26.第一传动带，27.第二传动带，50.水泵壳体，51.水封，52.叶轮，61.第四轴承，62.中心轴。
具体实施方式
17.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
18.实施例1本发明的一种典型的实施方式中，提出一种安全式电磁换向风扇装置，如图1-3所示，包括风扇1、第一离合器和第二离合器，所述风扇安装在第一离合器上，所述第一离合器和第二离合器之间通过传动带连接，传动带包括第一传动带26和第二传动带27，第一离合器和第二离合器固定安装在发动机托架上。
19.如图1所示，第一离合器包括第一主动轮6、第一被动轮2、第一电磁离合装置，所述第一电磁离合装置包括第一吸合盘5、第一弹簧片4、第一铁芯部件，所述第一铁芯部件包括铁芯外环8、铁芯内环9、铁芯支架11、永磁铁10和第一线圈7。具体的，所述第一主动轮6和第一被动轮2同轴心布置，第一被动轮2通过第一轴承3安装在主轴上，可相对轴心分别进行转动，第一吸合盘5通过第一弹簧片4定位安装在第一被动轮2与第一主动轮6相邻的一侧，与第一被动轮2同轴心共同转动。所述第一铁芯部件固定安装在第一托架12上，安装于第一主动轮6远离第一吸合盘5的一侧，与第一主动轮6同轴心布置。所述永磁铁10的两个磁极作用面分别与铁芯内环9和铁芯外环8相对安装，安装时通过铁芯支架11进行定位，所述铁芯支架11为非导磁材料，所述第一线圈7固定安装在铁芯内环9、铁芯外环8、铁芯支架11及永磁铁10安装后共同形成的凹槽内。
20.在本实施例中，风扇1固定安装在带有永磁铁10的第一离合器的第一被动轮2上，位于第一被动轮2远离第一电磁离合装置的一侧，与第一被动轮2同轴心安装。
21.如图2所示，第二离合器包括第二主动轮19、第二被动轮22、第二电磁离合装置，所述第二电磁离合装置包括第二吸合盘21、第二弹簧片20、第二铁芯部件；所述第二铁芯部件包括铁芯16、第二线圈18。所述第二主动轮19和第二被动轮22同轴心布置，第二主动轮19通过第二轴承17安装在主轴24上，第二被动轮22通过第三轴承23和螺母25安装在主轴24上，第二主动轮19和第二被动轮22可相对轴心分别进行转动，所述第二吸合盘21通过第二弹簧片20定位安装在第二被动轮22相邻第二主动轮19的一侧，与第二被动轮22同轴心共同转动，所述第二铁芯部件通过主轴24固定安装在第二托架14上，安装于第二主动轮19远离第二吸合盘21的一侧，与第二主动轮19同轴心布置，第二铁芯部件与第二托架14之间设置垫块15。
22.如图3所示，同时参考图6、图7，第一主动轮6与发动机的传动轮通过第一传动带26相连，第一主动轮6与发动机的传动轮连接第一传动带26的正面，第二主动轮19连接在第一
传动带的反面，在第一传动带26工作时，第一主动轮6和第二主动轮19转动方向相反；所述第一被动轮2和第二被动轮22通过第二传动带27相连，第一被动轮2和第二被动轮22连接第二传动带27相同的一面，在第二传动带27工作时，第一被动轮2和第二被动轮22转动方向相同。
23.当第一线圈7不通电时，第一电磁离合装置在永磁铁10的磁力作用下处于结合状态，使第一被动轮2与第一主动轮6同步运转；所述第一线圈7通电时，第一线圈7产生的电磁力抵消永磁铁磁力，第一电磁离合装置处于断开状态。
24.工作原理为：当第一线圈7和第二线圈18都不通电时，第一电磁离合装置在永磁铁10的磁力作用下处于结合状态，使第一被动轮2与第一主动轮6同步运转，进而实现风扇1对发动机的散热功能。当发动机的冷却水温较低时，可以通过对第一线圈7通电，第一线圈7产生的电磁力抵消永磁铁10磁力，第一电磁离合装置处于断开状态，可实现风扇1以较低转速运转，节省油耗，可加快发动机的热机时间。
25.在工作过程中，当风扇1需要反转方向时，可先对第一线圈7通电，第一线圈7产生的电磁力抵消永磁铁磁力，第一电磁离合装置处于断开状态，然后再对第二线圈18通电，第二电磁离合装置在第二线圈18产生的电磁力作用下处于结合状态，进而实现风扇1随着发动机驱动轮、第二主动轮19、第二被动轮22、第一被动轮2之间动力传输，使风扇1进行改变转动方向，实现自清洁功能。
26.风扇正转时，动力传输轮系图如图7所示，发动机传动轮顺时针旋转，第一电磁离合装置在永磁铁10的磁力作用下处于结合状态，使第一被动轮2与第一主动轮6同步顺时针旋转，第二主动轮19逆时针旋转，第二被动轮22顺时针旋转。
27.风扇反转时，动力传输轮系图如图8所示，发动机传动轮顺时针旋转，第一线圈7通电，第一线圈7产生的电磁力抵消永磁铁磁力，第一电磁离合装置处于断开状态，第二线圈18通电，第二电磁离合装置在第二线圈18产生的电磁力作用下处于结合状态，第一主动轮6顺时针旋转，第二主动轮19逆时针旋转，第二被动轮22与第二主动轮19同步逆时针旋转，使第一被动轮2逆时针旋转，实现风扇反转。
28.在风扇正常对发动机散热过程中，均不需要对离合器通电，在风扇需要转变方向时，先对第一离合器通电，使第一离合器电磁离合装置断开，然后再对第二离合器进行通电，使第二离合器电磁离合装置进行结合，使风扇达到转动方向反转的目的，进而实现清洁的功能。
29.当车辆电路出现故障时，风扇只是不能满足反转清洁功能，不影响风扇对发动机的散热功能，即车辆还可以正常工作，与现有技术相比，降低了电能损耗，也降低了车辆电路故障对车辆运转的影响程度。
30.实施例2本发明的一种典型的实施方式中，提出一种安全式电磁换向风扇装置，如图4所示，与实施例1区别点为第一铁芯部件中的铁芯外环8、铁芯内环9、永磁铁10、铁芯支架11安装位置不同，主要表现在铁芯内环9和铁芯外环8处于永磁铁10不同的安装面，实际应用中可以根据空间布置合理选择。
31.实施例3本发明的一种典型的实施方式中，提出一种安全式电磁换向风扇装置，如图5所
示，第一离合器采用中心轴62不旋转结构，类似于第二离合器结构，第一离合器中心轴62与第一托架12固定连接，第一主动轮6和第一被动轮2均通过轴承安装在中心轴62上，其中，第一主动轮6通过第四轴承61安装在中心轴62上，在第一线圈7通电后，第一电磁离合装置断开，风扇1转速降低的更快，进而可以更快的实行风扇反转功能，降低冲击力的影响。
32.实施例4本发明的一种典型的实施方式中，提出一种安全式电磁换向风扇装置，如图6所示，第一离合器与发动机水泵集成一体，第一离合器的轴连轴承13远离风扇的一端分别安装水泵壳体50、水封51及叶轮52，第一主动轮6通过键连接实现对轴连轴承13上轴的动力传输，进而实现对叶轮52的驱动。使发动机附件集成度更高，轮系布置更加简单，成本可进一步降低。
33.实施例5本发明的一种典型的实施方式中，提出一种安全式电磁换向风扇装置的控制方法，包括：散热工况时，第一线圈和第二线圈都不通电，第一电磁离合装置在永磁铁的磁力作用下处于结合状态，使第一被动轮与第一主动轮同步运转，实现风扇对发动机的散热功能；低速运转工况时，对第一线圈通电，第一线圈产生的电磁力抵消永磁铁磁力，第一电磁离合装置处于断开状态，实现风扇以较低转速运转；换向反转工况时，先对第一线圈通电，第一线圈产生的电磁力抵消永磁铁磁力，第一电磁离合装置处于断开状态，然后再对第二线圈通电，第二电磁离合装置在第二线圈产生的电磁力作用下处于结合状态，实现风扇随着发动机驱动轮、第二主动轮、第二被动轮、第一被动轮之间动力传输，使风扇进行改变转动方向。
34.以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种安全式电磁换向风扇装置，其特征在于，包括风扇、第一离合器和第二离合器，所述风扇安装在第一离合器上，所述第一离合器和第二离合器之间通过传动带连接，所述第一离合器包括第一主动轮、第一被动轮、第一电磁离合装置，所述第一电磁离合装置包括第一吸合盘、第一弹簧片、第一铁芯部件，所述第一铁芯部件包括铁芯外环、铁芯内环、铁芯支架、永磁铁和第一线圈；所述第一线圈不通电时，第一电磁离合装置在永磁铁的磁力作用下处于结合状态；所述第一线圈通电时，第一线圈产生的电磁力抵消永磁铁磁力，第一电磁离合装置处于断开状态。2.如权利要求1所述的安全式电磁换向风扇装置，其特征在于，所述第二离合器包括第二主动轮、第二被动轮、第二电磁离合装置，所述第二电磁离合装置包括第二吸合盘、第二弹簧片、第二铁芯部件；所述第二铁芯部件包括铁芯、第二线圈。3.如权利要求2所述的安全式电磁换向风扇装置，其特征在于，所述第一主动轮与发动机的传动轮通过第一传动带相连，第一主动轮与发动机的传动轮连接第一传动带的正面，第二主动轮连接在第一传动带的反面。4.如权利要求2所述的安全式电磁换向风扇装置，其特征在于，所述第一被动轮和第二被动轮通过第二传动带相连，第一被动轮和第二被动轮连接第二传动带相同的一面。5.如权利要求1所述的安全式电磁换向风扇装置，其特征在于，所述第一吸合盘通过第一弹簧片定位安装在第一被动轮与第一主动轮相邻的一侧，与第一被动轮同轴心共同转动。6.如权利要求1所述的安全式电磁换向风扇装置，其特征在于，所述第一铁芯部件固定安装在第一托架上，安装于第一主动轮远离第一吸合盘的一侧，与第一主动轮同轴心布置。7.如权利要求1所述的安全式电磁换向风扇装置，其特征在于，所述永磁铁的两个磁极作用面分别与铁芯内环和铁芯外环相对安装，安装时通过铁芯支架进行定位，所述铁芯支架为非导磁材料。8.如权利要求1所述的安全式电磁换向风扇装置，其特征在于，所述第一线圈固定安装在铁芯内环、铁芯外环、铁芯支架及永磁铁安装后共同形成的凹槽内。9.如权利要求1所述的安全式电磁换向风扇装置，其特征在于，所述第一离合器和第二离合器固定安装在发动机托架上；或者，所述第一离合器与发动机水泵集成一体，对叶轮进行直接驱动。10.一种权利要求1-9任一项所述的安全式电磁换向风扇装置的控制方法，其特征在于，包括：散热工况时，第一线圈和第二线圈都不通电，第一电磁离合装置在永磁铁的磁力作用下处于结合状态，使第一被动轮与第一主动轮同步运转，实现风扇对发动机的散热功能；低速运转工况时，对第一线圈通电，第一线圈产生的电磁力抵消永磁铁磁力，第一电磁离合装置处于断开状态，实现风扇以低转速运转；换向反转工况时，先对第一线圈通电，第一线圈产生的电磁力抵消永磁铁磁力，第一电磁离合装置处于断开状态，然后再对第二线圈通电，第二电磁离合装置在第二线圈产生的电磁力作用下处于结合状态，实现风扇随着发动机驱动轮、第二主动轮、第二被动轮、第一被动轮之间动力传输，使风扇进行改变转动方向。

技术总结
本发明公开了一种安全式电磁换向风扇装置及其控制方法，涉及车辆散热风扇技术领域，包括风扇、第一离合器和第二离合器，所述风扇安装在第一离合器上，所述第一离合器和第二离合器之间通过传动带连接，所述第一离合器包括第一主动轮、第一被动轮、第一电磁离合装置，所述第一电磁离合装置包括第一吸合盘、第一弹簧片、第一铁芯部件，所述第一铁芯部件包括铁芯外环、铁芯内环、铁芯支架、永磁铁和第一线圈；本发明提供的安全式电磁换向风扇装置，当车辆电路出现故障时，风扇只是不能满足反转清洁功能，不影响风扇对发动机的散热功能，即车辆还可正常工作，与现有技术相比降低了电能损耗，也降低了车辆电路故障对车辆运转的影响程度。也降低了车辆电路故障对车辆运转的影响程度。也降低了车辆电路故障对车辆运转的影响程度。


技术研发人员：李小霞 高亚男 徐军领 刘中银 王兆宇 刘海涛
受保护的技术使用者：龙口中宇热管理系统科技有限公司
技术研发日：2023.07.13
技术公布日：2023/8/13