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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(jì) 來源：未知 本站編輯：中華論文聯(lián)盟 日期： 2011-08-16 23:34 點(diǎn)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(dòng)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(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，在電磁吸引力的作用下，皮帶輪結(jié)合面和驅(qū)動(dòng)盤之間產(chǎn)生了強(qiáng)大的摩擦力，并且?guī)?dòng)驅(qū)動(dòng)盤旋轉(zhuǎn)，由驅(qū)動(dòng)盤帶動(dòng)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(dòng)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(dòng)盤和皮帶輪之間產(chǎn)生較強(qiáng)的磁場(chǎng)。

2、線圈通電后，由鐵磁物質(zhì)的皮帶輪、驅(qū)動(dòng)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(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度H沿著磁力線形成閉合回路，其方向?yàn)榇帕€上各個(gè)點(diǎn)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(jì)。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(chǎng)是穩(wěn)定的。 三、電磁離合器的電磁吸引力的計(jì)算 為便于分析可以由圖1、圖2電磁離合器線圈部分簡(jiǎn)化成為由線圈+鐵芯組成的一個(gè)簡(jiǎn)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(huì)使它磁化，因此也不會(huì)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(dòng)盤和皮帶輪端面間是有間隙的，這個(gè)間隙一般為0.3-0.55mm之間。 作用在驅(qū)動(dòng)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(chǎng)強(qiáng)度H之間的關(guān)系式： B=HU式中；H-磁場(chǎng)強(qiáng)度 μ——鐵芯的磁導(dǎo)率 H=NI/L式中：H-磁場(chǎng)強(qiáng)度A/M N-線圈匝數(shù) I-電流強(qiáng)度A L-鐵芯平均長(zhǎng)度M 上式的具體計(jì)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(jì)算 應(yīng)用電磁離合器的電磁吸引力的計(jì)算可以計(jì)算出電磁離合器傳遞的扭矩。假設(shè)驅(qū)動(dòng)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(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)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(dòng)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(shí)驗(yàn)獲得。 五、在進(jìn)行零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要注意的幾個(gè)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(shí)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(jí)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(dòng)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(dòng)盤由10-20鋼制成。計(jì)算表明，在磁路的總磁壓降中，發(fā)生在皮帶輪、驅(qū)動(dòng)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(jí)和6級(jí)兩種，4級(jí)離合器有4對(duì)磁極，6級(jí)離合器有6對(duì)磁極，級(jí)數(shù)越多，電磁吸引力越大。但是級(jí)數(shù)多離合器的結(jié)構(gòu)就復(fù)雜，有時(shí)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(duì)磁極。 5．氣隙 電磁離合器上對(duì)傳遞扭矩有影響的氣隙一共有三個(gè)，驅(qū)動(dòng)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(jì)時(shí)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(jì)時(shí)需要權(quán)衡好這三方面的關(guān)系。經(jīng)過多年的工作實(shí)踐以及進(jìn)行的大量試驗(yàn)得出；驅(qū)動(dòng)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(duì)數(shù) S-驅(qū)動(dòng)盤磁極面積 B--磁感應(yīng)強(qiáng)度 8-摩擦系數(shù) R-驅(qū)動(dòng)盤平均直徑 6．在進(jìn)行電磁離合器設(shè)計(jì)的時(shí)候盡量做到各個(gè)磁極的截面積相等，以減少漏磁通的產(chǎn)生。 7．驅(qū)動(dòng)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(dòng)盤端面是否良好的貼合，對(duì)傳遞扭矩具有決定性的意義。 筆者在車間現(xiàn)場(chǎng)做過多種不同組合的平面度狀況對(duì)比試驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)皮帶輪、驅(qū)動(dòng)盤端面的平面度誤差小于0.05mm（只許凹）時(shí)可以滿足傳遞扭矩的使用要求。 六、為了保證驅(qū)動(dòng)盤平面度，可以采取如下措施 1．在設(shè)計(jì)上，應(yīng)該

9、加大驅(qū)動(dòng)盤的厚度，但是在加大厚度的同時(shí)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(jì)和制造加工隔磁環(huán)槽沖模，以及沖制隔磁環(huán)槽時(shí)的工作難度都會(huì)同時(shí)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(dòng)盤和彈性元件的鉚合時(shí)，一定要注意不能使驅(qū)動(dòng)盤變形，設(shè)計(jì)好鉚合工裝，減少鉚合力對(duì)平面度的影響。 3．生產(chǎn)、搬運(yùn)。裝配、維修的過程中驅(qū)動(dòng)盤因外力而引起的變形，由于驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(gè)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(duì)電磁離合器的電磁力和電磁扭矩的計(jì)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(duì)電磁離合器在設(shè)計(jì)和制造中需要注意的幾個(gè)方面也做了介紹，這些都是在實(shí)際工作中的經(jīng)驗(yàn)，這些經(jīng)驗(yàn)受筆者公司的設(shè)計(jì)能力、制造設(shè)備、實(shí)驗(yàn)條件的限制，可能有欠缺的地方，請(qǐng)讀者在應(yīng)用這些經(jīng)驗(yàn)時(shí)要根據(jù)自己公司的實(shí)際情況進(jìn)行修正。