汽車空調(diào)電磁離合器設(shè)計

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1、淺析汽車空調(diào)壓縮機(jī)電磁離合器的設(shè)計 來源：未知 本站編輯：中華論文聯(lián)盟 日期： 2011-08-16 23:34 點擊數(shù)： 257 一、汽車空調(diào)壓縮機(jī)電磁離合器的工作原理 離合器線圈通電后在線圈內(nèi)產(chǎn)生了電磁力，在電磁力的作用下，驅(qū)動盤被吸合到壓縮機(jī)皮帶輪的端面上，由于壓縮機(jī)皮帶輪是由汽車發(fā)動機(jī)驅(qū)動，在電磁吸引力的作用下，皮帶輪結(jié)合面和驅(qū)動盤之間產(chǎn)生了強(qiáng)大的摩擦力，并且?guī)域?qū)動盤旋轉(zhuǎn)，由驅(qū)動盤帶動壓縮機(jī)工作。反之，線圈斷電，壓縮機(jī)停止工作。 一、電磁離合器的磁通回路 為了使電磁離合器的驅(qū)動盤和皮帶輪具有足夠的摩擦力，必須是在電磁離合器的驅(qū)動盤和皮帶輪之間產(chǎn)生較強(qiáng)的磁場。

2、線圈通電后，由鐵磁物質(zhì)的皮帶輪、驅(qū)動盤、線圈殼體和氣隙所形成的磁通的閉合路徑稱為磁路。該磁場的磁場強(qiáng)度H沿著磁力線形成閉合回路，其方向為磁力線上各個點上的切線方向。 4極電磁離合器的磁路如圖1所示。6極電磁離合器的磁路如圖2所示。 從圖l圖2的結(jié)構(gòu)圖中我們可以看出離合器線圈是放在U型線圈殼體里面，并且用耐熱樹脂密封在殼體里面的，因此泄漏到空氣中的漏磁通很小，可以忽略不計。另外離合器線圈的電力是由汽車蓄電池供應(yīng)，可以認(rèn)為是恒穩(wěn)電流，因此由恒穩(wěn)電流在鐵芯中產(chǎn)生的磁場是穩(wěn)定的。 三、電磁離合器的電磁吸引力的計算 為便于分析可以由圖1、圖2電磁離合器線圈部分簡化成為由線圈+鐵芯組成的一個簡單的

3、電磁鐵。當(dāng)線圈中通以電流后，大部分磁通線沿鐵芯、銜鐵和工作氣隙構(gòu)成閉合回路，這部分磁路稱為主磁路，還有一小部分磁通線沒有經(jīng)過工作氣隙和銜鐵，而經(jīng)過空氣自成回路，這部分磁通稱為漏磁通。主磁通使銜鐵磁化，磁化后銜鐵的磁極與鐵芯的磁極正好相反，相互吸引，產(chǎn)生吸力。但是漏磁通部通過銜鐵，不會使它磁化，因此也不會產(chǎn)生吸力。在一般的情況下，我們總要盡量減少漏磁通。 電磁離合器在非工作狀態(tài)下，驅(qū)動盤和皮帶輪端面間是有間隙的，這個間隙一般為0.3-0.55mm之間。 作用在驅(qū)動盤端面上的電磁吸引力；F=B S／u牛 式中：B-線圈內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度韋伯／平方米 S-氣隙處鐵芯的截面積平方米 u一空氣中的

4、磁導(dǎo)率 線圈內(nèi)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與導(dǎo)磁物質(zhì)中產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度H之間的關(guān)系式： B=HU式中；H-磁場強(qiáng)度 μ——鐵芯的磁導(dǎo)率 H=NI/L式中：H-磁場強(qiáng)度A/M N-線圈匝數(shù) I-電流強(qiáng)度A L-鐵芯平均長度M 上式的具體計算可由電磁離合器的具體結(jié)構(gòu)尺寸和選用材料來進(jìn)行。 四、電磁離合器傳遞扭矩的計算 應(yīng)用電磁離合器的電磁吸引力的計算可以計算出電磁離合器傳遞的扭矩。假設(shè)驅(qū)動盤和皮帶輪之間的摩擦系數(shù)為6（6的數(shù)值，在機(jī)械加工工藝達(dá)到穩(wěn)定的量產(chǎn)條件后，可以通過實驗室實驗獲得）。 T=FR 6式中；T-傳遞扭矩N.M F--電磁吸引力N R--摩擦面的有效平均半徑M 電磁

5、吸引力的大小還和驅(qū)動盤的彈性體的材料的不同而不同，當(dāng)材料和工藝條件確定后，具體數(shù)值可以通過實驗獲得。 五、在進(jìn)行零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計時需要注意的幾個問題 1．電磁離合器皮帶輪軸承 皮帶輪軸承的工作環(huán)境是非常惡劣的，既要承受冬季零下-40℃的嚴(yán)寒，又要承受夏季+40℃的酷暑，又要承受4000-6500r/min的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)和6500-8000r/min的短時間運(yùn)轉(zhuǎn)，一般軸承很難勝任。因此在軸承的選擇上一定要慎重。 2．線圈 由H級耐高溫高強(qiáng)度的圓漆包線制成，需承受1 50℃連續(xù)高溫。線圈的溫升必須滿足下式；T= (R-R)(234.5+T)/R<85℃ 式中；R一室溫電阻 R--115℃電阻

6、3．磁路材料 構(gòu)成磁路的皮帶輪、線圈殼體、驅(qū)動盤必須用高導(dǎo)磁材料制成?，F(xiàn)在的線圈殼體由08AL或10鋼制成，皮帶輪和驅(qū)動盤由10-20鋼制成。計算表明，在磁路的總磁壓降中，發(fā)生在皮帶輪、驅(qū)動盤、線圈殼體中的磁壓降只占20%，其余80%損耗在氣隙中。 4．隔磁環(huán)和磁極 由于前蓋是非磁性材料（鋁合金），磁力線不可能穿入，所以磁力線只能如圖1、圖2所示，穿過最小的空氣氣隙形成一條封閉回路。 現(xiàn)在使用的電磁離合器有4級和6級兩種，4級離合器有4對磁極，6級離合器有6對磁極，級數(shù)越多，電磁吸引力越大。但是級數(shù)多離合器的結(jié)構(gòu)就復(fù)雜，有時還受到尺寸的影響不能把離合器做的很大。因此目前電磁離合器多采用

7、4對磁極。 5．氣隙 電磁離合器上對傳遞扭矩有影響的氣隙一共有三個，驅(qū)動盤和皮帶輪端面間的氣隙、線圈外殼和皮帶輪上的放置線圈外殼的槽兩邊的間隙。在進(jìn)行電磁離合器設(shè)計時既要盡量減小氣隙，還要考慮到結(jié)構(gòu)上的強(qiáng)度要求。在滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的要求的情況下還要考慮加工工藝的經(jīng)濟(jì)合理。因此在進(jìn)行電磁離合器的設(shè)計時需要權(quán)衡好這三方面的關(guān)系。經(jīng)過多年的工作實踐以及進(jìn)行的大量試驗得出；驅(qū)動盤和皮帶輪在斷電狀態(tài)下的間隙在0.30-0.50mm，線圈外殼和皮帶輪上的放置線圈外殼的槽兩邊的間隙在0.40-0.50mm，就可以滿足電磁離合器的使用要求。 氣隙的大小是影響承載能力的重要因素，因此電磁離合器的傳遞扭矩的公式

8、可以寫成下式：T=0.4NSB 6 R N．M 式中：N-磁極對數(shù) S-驅(qū)動盤磁極面積 B--磁感應(yīng)強(qiáng)度 8-摩擦系數(shù) R-驅(qū)動盤平均直徑 6．在進(jìn)行電磁離合器設(shè)計的時候盡量做到各個磁極的截面積相等，以減少漏磁通的產(chǎn)生。 7．驅(qū)動盤和皮帶輪端面的平面度 眾所周知，電磁離合器是靠摩擦力來傳遞扭矩的，因此皮帶輪端面和驅(qū)動盤端面是否良好的貼合，對傳遞扭矩具有決定性的意義。 筆者在車間現(xiàn)場做過多種不同組合的平面度狀況對比試驗，根據(jù)實驗皮帶輪、驅(qū)動盤端面的平面度誤差小于0.05mm（只許凹）時可以滿足傳遞扭矩的使用要求。 六、為了保證驅(qū)動盤平面度，可以采取如下措施 1．在設(shè)計上，應(yīng)該

9、加大驅(qū)動盤的厚度，但是在加大厚度的同時必須考慮到隔磁環(huán)的加工。由于隔磁環(huán)尺寸較小，在設(shè)計和制造加工隔磁環(huán)槽沖模，以及沖制隔磁環(huán)槽時的工作難度都會同時加大，因此要全面考慮增加厚度的加工工藝性。 2．在進(jìn)行驅(qū)動盤和彈性元件的鉚合時，一定要注意不能使驅(qū)動盤變形，設(shè)計好鉚合工裝，減少鉚合力對平面度的影響。 3．生產(chǎn)、搬運(yùn)。裝配、維修的過程中驅(qū)動盤因外力而引起的變形，由于驅(qū)動盤的強(qiáng)度較小，因此不良的使用和維修很容易引起驅(qū)動盤變形而大大降低承載能力。 七、結(jié)論 應(yīng)用磁路理論可以沿著電磁離合器磁力線的軌跡，校核磁力線所通過的各個截面的面積是否為等截面，如果出現(xiàn)不等截面就可能出現(xiàn)漏磁現(xiàn)象。 通過對電磁離合器的電磁力和電磁扭矩的計算，為分析電磁離合器在制造使用中發(fā)生的打滑和降低成本提供了理論根據(jù)。 電磁離合器傳遞扭矩的大小與線圈的匝數(shù)、電流強(qiáng)度、鐵磁材料的材質(zhì)、有效摩擦半徑、結(jié)合面的摩擦系數(shù)以及彈性體的彈性力有關(guān)。 本文中對電磁離合器在設(shè)計和制造中需要注意的幾個方面也做了介紹，這些都是在實際工作中的經(jīng)驗，這些經(jīng)驗受筆者公司的設(shè)計能力、制造設(shè)備、實驗條件的限制，可能有欠缺的地方，請讀者在應(yīng)用這些經(jīng)驗時要根據(jù)自己公司的實際情況進(jìn)行修正。