本發(fā)明涉及一種可調(diào)節(jié)排風量的電磁驅(qū)動變?nèi)~片角度風扇。

背景技術：
在低速車輛中，工作中迎面風對發(fā)動機冷卻系統(tǒng)散熱影響很小，發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)散熱主要依賴冷卻風扇的排風帶走熱量，其冷卻系統(tǒng)的冷卻風扇往往直接由發(fā)動機曲軸直接驅(qū)動，冷卻風扇的轉(zhuǎn)速與發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)速相同。由于作業(yè)工況負載復雜，在設計冷卻風扇的排風量時，都按照發(fā)動機在惡劣散熱環(huán)境條件下最大負載時需要的排風量進行冷卻風扇設計，一般冷卻風扇的功率占發(fā)動機總功率的3％-5％。這就使得拖拉機的風扇冷卻排風量與不同工況與環(huán)境中發(fā)動機散熱量不匹配，例如，在低溫環(huán)境輕載荷工作時，冷卻風扇的排風量過大，一方面使得冷卻風扇過多消耗了發(fā)動機功率，不利于節(jié)能；另一方面使得發(fā)動機的冷卻液低于發(fā)動機的最佳溫度范圍，不但發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性變差,排放污染物也會增加。針對這一問題，需要對冷卻風扇的排風量進行調(diào)節(jié)。針對冷卻風扇排風量準確的調(diào)節(jié)和排風方向的改變，提出一種電磁驅(qū)動變?nèi)~片角度風扇，在旋轉(zhuǎn)的風扇中，采用電磁線圈驅(qū)動風葉片相對風扇殼體的安裝角度，通過改變?nèi)~片安裝角度調(diào)節(jié)排風量，并且還可以改變風扇的排風方向。目前，國內(nèi)關于自動變?nèi)~片角度的風扇的專利有以下3項：1)車輛用葉片安裝角可變的冷卻風扇(專利號CN85202986)。驅(qū)動葉片角度的裝置是一個由感溫石蠟推力器、傳動環(huán)、傳動鉤等組成的可改變?nèi)~片安裝角的自動控制裝置，該專利葉片角度的驅(qū)動依賴于感溫石蠟的溫度特性，無法準確的控制風扇的排風量。2)利用風力的動力發(fā)生裝置(公開號CN1340662A)，利用葉片上的風壓自動調(diào)節(jié)葉片的角度。3)節(jié)能扇葉(專利號：CN91201328.1)其原理是利用扇葉材料的溫度特性，當溫度變化時，扇葉的彎曲角度發(fā)生改變?？梢娚鲜鲎詣舆M行風扇葉片角度調(diào)節(jié)的裝置，無法根據(jù)需要進行準確的控制風扇的葉片角度，也無法實現(xiàn)排風量的電子控制，不利于控制車輛發(fā)動機散熱器中冷卻液的最佳溫度；同時，無法根據(jù)發(fā)動機散熱器除灰塵的需要，隨時改變風扇的排風方向。

技術實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術中存在不足，本發(fā)明提供了一種風扇排風量調(diào)節(jié)的方法及裝置，是實現(xiàn)風扇排風量調(diào)節(jié)的電子控制的執(zhí)行裝置，可用于車輛發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)中，根據(jù)發(fā)動機不同工況對冷卻系統(tǒng)散熱器的要求進行冷卻風扇排風量電子調(diào)節(jié)的執(zhí)行裝置；也可用于無法進行風扇調(diào)速又需要進行排風量電子調(diào)節(jié)的場合。本發(fā)明是通過以下技術手段實現(xiàn)上述技術目的的。一種可調(diào)節(jié)排風量的電磁驅(qū)動變?nèi)~片角度風扇，包括驅(qū)動軸、風扇殼體、齒條、葉片、齒輪、電磁銜鐵、電磁線圈、彈簧；風扇殼體與驅(qū)動軸的一端固定連接，齒輪的軸可轉(zhuǎn)動的安裝在風扇殼體上，葉片固定在齒輪軸的端部，齒輪與齒條構成齒輪齒條運動副；電磁銜鐵為圓筒結構、且外壁上具有凸臺，所述電磁銜鐵套在驅(qū)動軸上的外部、且所述凸臺安裝在風扇殼體內(nèi)壁上的導軌槽中，齒條一端與電磁銜鐵端部固定連接；彈簧一端與電磁銜鐵固定連接、另一端固定連接在驅(qū)動軸上；所述電磁線圈位于所述電磁銜鐵的外部。優(yōu)選地，所述風扇殼體與驅(qū)動軸的一端通過螺紋螺母緊固在一起。優(yōu)選地，電磁銜鐵上的凸臺位于所述電磁銜鐵的一端。優(yōu)選地，所述電磁線圈纏繞在電磁線圈軛鐵上，電磁線圈軛鐵與電磁線圈殼體聯(lián)接在一起。優(yōu)選地，所述齒條的長度不小于所述齒輪的節(jié)圓周長。本發(fā)明所述的可調(diào)節(jié)排風量的電磁驅(qū)動變?nèi)~片角度風扇，驅(qū)動軸與風扇殼體通過螺紋螺母緊固在一起，齒輪軸安裝在風扇殼體上，葉片與齒輪軸端部固定聯(lián)接，齒輪軸的齒輪與齒條構成齒輪齒條運動副；電磁銜鐵一端的凸臺安裝在風扇殼體內(nèi)表面的導軌槽中，電磁銜鐵與風扇殼體可相對直線運動。在驅(qū)動軸的帶動下，齒輪、葉片、齒條、電磁銜鐵隨風扇殼體一起旋轉(zhuǎn)。齒條一端與電磁銜鐵端部聯(lián)接；彈簧一端作用在電磁銜鐵上，一端作用在驅(qū)動軸的軸肩上；電磁線圈纏繞在電磁線圈軛鐵上，電磁線圈軛鐵與電磁線圈殼體聯(lián)接在一起。通過彈簧對電磁銜鐵的作用力與電磁線圈對電磁銜鐵的吸力平衡，以確定電磁銜鐵的位置。風扇排風量調(diào)節(jié)的過程是：通過控制電磁線圈的電壓大小，改變電磁線圈對電磁銜鐵的吸力大小，彈簧根據(jù)受到的力的大小被拉長或壓縮，使產(chǎn)生的彈力重新平衡電磁銜鐵上的吸力，使電磁銜鐵重新達到平衡位置，以此控制電磁銜鐵的位置。同時，電磁銜鐵驅(qū)動齒條移動，帶動齒輪轉(zhuǎn)動，齒輪的軸帶動葉片轉(zhuǎn)動，從而改變?nèi)~片相對風扇殼體的角度，葉片的角度改變實現(xiàn)風扇排風量的調(diào)節(jié)。當葉片的角度與迎風方向成反向時，此時風扇的排風方向發(fā)生變向。本發(fā)明所述技術方案的益處：1)在需要排風量調(diào)節(jié)，而無法對驅(qū)動軸進行調(diào)速而又需要對風扇排風量進行調(diào)節(jié)的場合，通過改變風扇葉片的角度可以滿足風扇排風量調(diào)節(jié)的要求；2)由于葉片的角度改變驅(qū)動是由電磁線圈進行的，因此，可以通過控制電磁線圈的電壓大小實現(xiàn)風扇排風量的準確調(diào)節(jié)，可作為排風量電子控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構。3)應用在車用發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)中，驅(qū)動軸動力可以直接由發(fā)動機曲軸驅(qū)動，可根據(jù)發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的冷卻液溫度來進行風扇排風量的調(diào)節(jié)，使得排風量與發(fā)動機工況匹配，冷卻液的溫度在發(fā)動機最佳工作范圍內(nèi)。4)也可用于其他無法進行風扇調(diào)速的場合，根據(jù)需要進行排風量的電子調(diào)節(jié)。附圖說明圖1為本發(fā)明所述可調(diào)節(jié)排風量的電磁驅(qū)動變?nèi)~片角度風扇的結構圖。圖2為圖1的左視圖。圖3為齒輪軸的結構圖。圖4為圖1的的局部放大圖。圖5為圖4的A-A向剖面圖。圖6為圖4的B-B向剖面圖。圖7為葉片相對于風扇殼體的安裝角的一種狀態(tài)圖。圖8為葉片相對于風扇殼體的安裝角的一種狀態(tài)圖。圖9為所述風扇的應用案例示意圖。附圖標記說明如下：1-驅(qū)動軸，2-風扇殼體，4-葉片，5-齒輪，3-齒條，6-電磁銜鐵，7-電磁線圈軛鐵，8-電磁線圈，9-磁線圈殼體，10-彈簧，11-螺栓，12-卡簧，13-雙列軸承，14-支撐板，15-電磁驅(qū)動變?nèi)~片角度風扇，16-散熱器，17-溫度傳感器，18-轉(zhuǎn)速傳感器，19-控制器，20-發(fā)動機。具體實施方式下面結合附圖以及具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于此。如圖1所示，本發(fā)明所述的可調(diào)節(jié)排風量的電磁驅(qū)動變?nèi)~片角度風扇，包括驅(qū)動軸1、風扇殼體2、齒條3、葉片4、齒輪5、電磁銜鐵6、電磁線圈8、彈簧10。風扇殼體2與驅(qū)動軸1的一端通過螺紋螺母緊固在一起，可帶動風扇殼體轉(zhuǎn)動，驅(qū)動軸1的另一端通過雙列軸承13與支撐板14聯(lián)接，形成懸臂軸。齒輪5的軸可轉(zhuǎn)動的安裝在風扇殼體2上。齒輪5軸上設有徑向的通孔，如圖3所示，葉片4通過螺栓11、卡簧12及螺母固定在齒輪5軸的端部，如圖2、圖4、圖6所示。齒輪5與齒條3構成齒輪齒條運動副。電磁銜鐵6為圓筒結構、且外壁上具有凸臺，凸臺位于所述電磁銜鐵6的一端。所述電磁銜鐵6套在驅(qū)動軸1上的外部、且所述凸臺安裝在風扇殼體2內(nèi)壁上的導軌槽中，如圖5所示，齒條3一端與電磁銜鐵6端部通過焊接固定連接，電磁銜鐵6與風扇殼體2可相對直線運動。彈簧10一端與電磁銜鐵6固定連接，另一端固定連接在驅(qū)動軸1的軸肩上。所述電磁線圈8位于所述電磁銜鐵的外部，且纏繞在電磁線圈軛鐵7上，電磁線圈軛鐵7與電磁線圈殼體9聯(lián)接在一起。如圖1所示，當驅(qū)動軸1有穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速輸入時，通過風扇殼體2帶動葉片4旋轉(zhuǎn)，進行排風，在電磁線圈8加載電壓不變時，電磁線圈8對電磁銜鐵6的吸力和彈簧10對電磁銜鐵6的作用力與形成平衡力，電磁銜鐵6處于穩(wěn)定的位置，葉片4的角度不變，排風量大小不變。若需要改變風扇排風量的大小，此時改變電磁線圈8的電壓大小改變電磁線圈8對電磁銜鐵6的吸力，作用在電磁銜鐵6上的吸力與彈簧10力使得電磁銜鐵6重新達到平衡位置點，以此調(diào)節(jié)電磁銜鐵6的位置，電磁銜鐵6的位移量驅(qū)動齒條3和齒輪軸5機構，齒輪軸5帶動葉片4轉(zhuǎn)動，改變?nèi)~片4的安裝角度，葉片4的角度改變實現(xiàn)風扇排風量的調(diào)節(jié)；如圖7所示，從風扇殼體前端看，風扇逆時針轉(zhuǎn)動時，若風扇轉(zhuǎn)動速度和轉(zhuǎn)動方向不變化，當葉片4的角度a增大時，風扇排風量減小，當a大于90°時，此時風扇的排風方向發(fā)生變向，如圖8所示。為了滿足使所述齒輪5能夠旋轉(zhuǎn)一周，所述齒條3的長度不小于所述齒輪5的節(jié)圓周長。本發(fā)明所述電磁驅(qū)動變?nèi)~片角度風扇的應用案例：利用所述電磁驅(qū)動變?nèi)~片角度風扇15對拖拉機冷卻系統(tǒng)的水溫進行控制，如圖9所示。電磁驅(qū)動變風扇角度風扇15安裝在發(fā)動機20前端殼體與散熱器16之間，并且通過發(fā)動機20曲軸動力直接驅(qū)動風扇的轉(zhuǎn)動，通過排風給散熱器16散熱；水溫溫度傳感器17安裝在散熱器16進水管口用來測試散熱器16的水溫；轉(zhuǎn)速傳感器18安裝在電磁驅(qū)動變風扇角度風扇15的電磁線圈殼體上，檢測風扇的轉(zhuǎn)速；若拖拉機自身具有發(fā)動機20轉(zhuǎn)速檢測裝置，此處的轉(zhuǎn)速傳感器18可以省略；控制器19安裝在拖拉機駕駛室內(nèi)?？刂破?9通過水溫溫度傳感器17檢測散熱器16進水管的溫度，通過轉(zhuǎn)速傳感器18檢測風扇轉(zhuǎn)速，然后根據(jù)電壓-葉片角度之間的關系模型向電磁驅(qū)動變風扇角度風扇的電磁線圈發(fā)出控制電壓，以此通過改變風扇的葉片角度調(diào)節(jié)排風量，最終控制散熱器16的水溫；如水溫高于發(fā)動機20工作的最佳范圍，則增加排風量，加快散熱器16的散熱速度，降低水溫；如水溫低于發(fā)動機20工作的最佳范圍，則減小排風量，減小散熱器16的散熱速度，提高水溫；如需要改變風扇的排風方向，利于除去散熱器16的灰塵，則使得風扇葉片角度大于90°，如圖8所示，風扇的風向變向。所述實施例為本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式，但本發(fā)明并不限于上述實施方式，在不背離本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領域技術人員能夠做出的任何顯而易見的改進、替換或變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。