Привод нагнетателя с униполярной электромагнитной муфтой Советский патент 1979 года по МПК F01P5/04 F01P7/02 

1

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к система.м охлаждения двигателей внутреннего сгорания, а именно к приводам нагнетателей с униполярной муфтой систе.мы охлаждения.

Известны приводы нагнетателя с униполярной муфтой для системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащие корпус со статорной обмоткой возбуждения муфты, управляемой от датчика температуры жидкости системы охлаждения, ведуп 1,ий ротор, снабженный зубцами-полюсами -и кинематически связанный через угловой редуктор с коленчатым валом двигателя, и ведомый ротор, на котором закреплена крыльчатка вентилятора и снабженный короткозамкнутой обмоткой 1.

В известных устройствах обеспечивается поддержание заданного значения температуры жидкости системы охлаждения при изменяюплихся параметрах работы данной системы, определяемых нестационарностью (внешней и внутренней) процессов работы двигателя внутреннего сгорания. При этом плавное регулирование осуществляется при наличии больщих потерь в обмотках возбуждения, порядка 60-80% от номинальпых, и значительных шумов, вызванных несовершенством динамических характеристик привода.

Целью изобретения является улучшение динамических характеристик привода.

Указанная цель достигается тем, что оси взаимодействующих зубца-полюса li проводника короткозамкнутой обмотки выполнены скрещивающимися, причем величина наибольщего плоского угла между скрещивающимися осями лежит в пределах О а с 75°

На фиг. 1 показан привод нагнетателя,

продольный разрез; на фиг. 2 - ведущий и ведомый роторы муфты; на фиг. 3 - график влияния угла скоса осей полюсов роторов на передаваемый момент муфты при различных частотах вращения выходного ..вала углового резервуара; на фиг. 4 - график зависимости момента муфты от величины скольжения; на фиг. 5 - график зависимости момента .муфты от тока возбуждения; на фиг. 6 - механическая характеристика муфты при а 0°; на фиг. 7 - механическая характеристика при а 15°; на фиг. 8 - механическая характеристика при а 30°; на фиг. 9- - механическая характеристика при а 60°.

Привод содержит корпус 1 со статорной обмоткой возбуждения 2 униполярной электромагнитной муфты, управляемой от датчика температуры (на чертежах не показан) жидкости системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания (на чертежах не показан), ведущий ротор 3, снабженный зубцами-полюсами 4 и кинематически связанный валом 5 через угловой редуктор 6 с коленчатым валом (на чертежах не показан) двигателя, и ведомый ротор 7, на котором закреплена крыльчатка вентилятора 8, снабженный короткозамкнутой обмоткой с проводниками 9, и ось 10 зубца-полюса 4 и ось 11 взаимодействуюпдего с последним проводника 9 выполнены скрещивающимися.

Конструктивно короткозамкнутая обмотка может выполняться в виде «беличьего колеса с числом стержней-проводников 9, превышающем вдвое число зубцов-полюсов 4.

Величина наибольшего плоского угла между скрещивающимися осями 10 и 11 лежит Б пределах 0° а 75°.

Выбор угла а определяется тем, что существует функциональная взаимосвязь между следующими параметрами: передаваемым моментом М, числом оборотов п ведущего ротора 3, током i обмотки возбуждения 2 и скольжением S.

Причем максимальное значение М может быть определено по следующим зависимостям:

а -31 + 35 а 0,015 п а 35 SVJ

Во время работы двигателя ток i обмотки возбуждения 2 определяется показаниями датчика температуры жидкости системы охлаждения, а число оборотов вала 5, равное числу оборотов п ведущего ротора 3, определяется числом оборотов коленчатого вала двигателя. Вращение зубцов-полюсов 4 в поле обмотки возбуждения 2 вызывает наведение в них вихревых токов и появление явления индукции, что приводит, вследствие образования ЭДС индукции в проводниках 9 ведомого ротора 7, к вращению последнего. При этом момент М, передаваемыйна крыльчатку вентилятора 8 от ведомого ротора 7, определяется взаимодействием магнитных полей, вызываемых токами в короткозамкнутой обмотке, в теле ведущего ротора 3 и в статорной обмотке возбуждения 2 и складывается из асинхронной, синхронной, гистерезисной и вихревой составляющих моментов от сил взаимодействия полей. Вследствие соблюдения закона Био-Савара суммарный момент зависит от направления векторов токов и от взаимного перемещения токопроводящих элементов в пространстве, которое в конечном итоге определяется углом а.

Проведенные исследования показали, что изменение угла а изменяет характер механических характеристик униполярной

электромагнитной муфты (УЭММ) Так у муфт с а 0° при увеличении скорости вращения п момент М уменьщаетс а у муфт с а 30°-возрастает. При а 45° исчезает синхронная составляющая момента М, что дает возможность осуществить режим регулирования скорости вращения крыльчатки вентилятора 8.

Кроме того, изменение а определяет положение максимума момента М при г..зличных числах оборотов п. определяющего выбор а для различных двигателей внутреннего сгорания.

Проведенные исследования показали также, что влияние скольжения S на момент М позволяет считать оптимальным для синхронного режима а 30° и для асинхронного а 45°.

Анализируя экспериментальные зависимости изменения момента М от угла а можно сделать вывод, что при работе муфты в ненасыщенном режиме при угле а 30° наблюдается увеличение момента с увеличением тока возбуждения i. При этом, чем меньще ток возбуждения i, тем скорость нарастания момента М выще.

Кроме того, при а 20° момент М практичесйи не зависим (остается постоянным) при различных величинах сколь ения S, что позволяет одинаково хорошо использовать УЭММ с такими параметрами в различных

системах охлаждения.

Таким образом, проведенные исследования показали, что динамические характеристики УЭММ зависят от незначительного чисда параметров, наиболее существенным из которых является угол а.

Изебретение позволяет улучщить динамические характеристики -привода нагнетателя системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания.

Формула изобретения

I. Привод нагнетателя с униполярной электромагнитной муфтой для системы жидкостного охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус со статорной обмоткой возбуждения муфты, управляемой от датчика температуры жидкости системы охлаждения, ведущий ротор, снабженный зубцами-полюсами и кинематически связанный через угловой редуктор с коленчатым валом двигателя, и ведомый ротор, на котором закреплена крыльчатка вентилятора, снабженный короткозамкнутой обмоткой, отличающийся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик, оси взаимодействующих зубца-полюса и проводника короткозамкнутой обмотки выполнены скрещивающимися.

2. Привод по п. 1, отличающийся тем, что величина н-аибольшего плоского угла между скрещивающимися осями лежит в пределах 0° а 75°.

Приоритет по пунктам: по п. 1 - 30.01.76 по п. 2 - 20.06.77

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бусыгин Б. П. и др. Униполярная электромагнитная муфта для привода вентилятора системы охлаждения автомобильного двигателя внутреннего сгорания. Информационный листок №233-74, БМТЦНТИП 1974.

п(о6/мин) при яС.-о

гооо

то

и fof/ни)hpu оС , (oS/MUHпрц

WOO

000

М(н-м} °

Фиг. 8

п (of/мин)при «х IS

2f/ /ял,

1Рш.9