在物体上缠绕线圈的方法和配备有该线圈的离合器式水泵的制作方法

专利名称：在物体上缠绕线圈的方法和配备有该线圈的离合器式水泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在物体上缠绕线圈的方法，以及配备有所述线圈的离合器式 水泵(water pump of clutch type)。更具体而言，本发明涉及一种用于在具有有限空间的 物体上缠绕更多线圈的方法，以及配备有该线圈的离合器式水泵，通过使用这种方法，在不 增大离合器式水泵的尺寸的情况下保证足够的操作性能。
背景技术：
通常，水泵使冷却剂循环到发动机和加热器以便冷却发动机以及加热车厢。从水泵流出的冷却剂循环到发动机的气缸体和/或气缸盖，并且冷却发动机。此 外，冷却剂循环到热交换器，并且冷却高温的排放气体。此时，冷却剂的温度上升，被加热的 冷却剂用于加热车辆的车厢。此外，被加热的冷却剂在散热器处被冷却并再次流入水泵。这样的水泵大体上被分为机械水泵和电动水泵。机械水泵连接到固定在发动机的曲轴上的滑轮，并根据曲轴的转动(即发动机的 转动)被驱动。因此，从机械水泵流出的冷却剂的量是根据发动机的转速来决定的。相反，电动水泵由通过控制装置控制的马达驱动。因此，电动水泵可以不考虑发动 机的转速而确定冷却剂的量。但是，由于电动水泵中使用的部件是电动操作的，因此电动操 作部件具有足够的防水性是很重要的。如果部件具有足够的防水性，则电动水泵的性能和 耐久性也能够增强。此外，电动水泵比机械水泵具有更多部件(定子、转子、防水装置等)。 因此，电动水泵的制造成本昂贵，而且制造电动水泵困难。近来，已经开发出根据发动机的驱动条件选择性地对冷却剂加压并将冷却剂供给 到发动机的机械水泵(例如离合器式水泵)。依照这种离合器式水泵，根据发动机的驱动条 件，滑轮选择性地连接到轴，并且通过缠绕在线圈盒(coil case)上的线圈所产生的磁力来 实现滑轮与轴的选择性连接。下面将描述用于在离合器式水泵的线圈盒上缠绕线圈的传统方法。图4是传统线圈的截面图，图5是图4的放大图。如图4和5所示，线圈层210根据现有技术被缠绕在线圈盒上。线圈层210中的 线圈212被缠绕成多行。此时，线圈212被缠绕成菱形包装。即形成第m行和第m+1行的 多个线圈的截面中心被设置为形成Z字形，并且形成第m行的两个相邻的线圈的截面中心 与形成第m+1行并且与所述两个相邻的线圈的截面中心接触的线圈的一个截面中心之间 的角度θ是60°。但是，菱形包装中的三个相邻的线圈212之间形成孔216。孔216的形 成限制了线圈盒上缠绕的线圈的数量。通常，线圈212产生的磁力与缠绕在线圈盒上的线圈212的数量成比例。因此，在具有有限空间的线圈盒上缠绕更多的线圈212从而增强离合器式水泵的操作性能非常重要。
背景技术：
部分公开的信息只用于增强对本发明的一般背景技术的理解，其不表示 或以任何方式暗示该信息构成本领域技术人员已知的现有技术。

发明内容
本发明的各个方面用于提供一种在物体上缠绕线圈的方法，其优点是由于在具有 有限空间的物体上缠绕了更多线圈因此产生更强的磁力，本发明还提供一种离合器式水 泵，其优点是由于在离合器式水泵的线圈盒上缠绕了更多线圈因此能够在不增大尺寸的情 况下保证足够的操作性能。根据本发明的一方面，提供一种用于在物体上缠绕线圈的方法，其中所述线圈包 括第一线圈和第二线圈，第二线圈的截面积不同于第一线圈的截面积，所述方法可以包括 在物体的外圆周(exterior circumference)或第二线圈上缠绕第一线圈，从而多个第一线 圈的截面中心形成行，在第一线圈上缠绕第二线圈，从而多个第二线圈的截面中心形成行， 其中以预定数量重复缠绕第一线圈以及缠绕第二线圈，从而在物体上缠绕第一线圈和第二 线圈的多行，以及其中第一线圈和第二线圈的截面中心被设置为彼此形成Z字形。第一线圈的截面中心可以被设置为形成垂直于行设置的多列，其中第一线圈的截 面中心中的(m，n)、(m，n+l)、(m+l,n+l)和(m++l,n)截面中心被设置为形成正方形，其中 m和η是任意自然数，(m,n)截面中心表示设置在第m行和第η列的交点处的线圈的截面中 心。第二线圈的截面积可以小于第一线圈的截面积，其中在第一线圈的(m，η)、(m, n+1)、(m+1, n+1)和(m++l，η)截面中心之间形成的孔处设置第二线圈的每个截面中心，以 及其中第二线圈的截面积大约是第一线圈的截面积的17%或更小。第一线圈的电流可以反向于第二线圈的电流而流动。根据本发明的另一方面，提供一种用于在物体上缠绕线圈的方法，其中所述线圈 包括多个第一线圈和多个第二线圈，所述方法可以包括在第二线圈的外圆周上缠绕第一 线圈，其中各个第二线圈的外圆周是封闭的，且与至少三个第一线圈的外圆周接触，其中第 二线圈的截面积小于第一线圈的截面积，其中所述至少三个第一线圈的外圆周彼此接触。根据本发明的再一方面，接收冷却剂、通过固定到轴的叶轮的转动对冷却剂加压、 并且将加压冷却剂供给到冷却回路的离合器式水泵可以包括滑轮，连接到曲轴以便根据 曲轴的转动而转动；轮毂，轮毂上安装有轴以便与轴一起转动；选择性地将轮毂连接到滑 轮的销；总是在销上施加弹性力的弹性部件；以及线圈，反向于弹性力选择性地向销施加 磁力，其中线圈被缠绕在盒上并且包括具有不同截面积的第一线圈和第二线圈，第一线圈 和第二线圈交替缠绕在盒上，并且第一线圈和第二线圈被设置为形成Z字形。第一线圈可以被缠绕成立方体包装，其中第二线圈设置在缠绕成立方体包装的第 一线圈之间的孔中，以及其中第二线圈的截面积大约是第一线圈的截面积的17%或更小。第一线圈的电流可以反向于第二线圈的电流而流动。通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实 施方式，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐
5明。


图1是应用了根据本发明的示例性实施例的线圈的离合器式水泵的截面图。图2是根据本发明的示例性实施例的线圈的截面图。图3是图2的放大图。图4是传统线圈的截面图。图5是图4的放大图。应理解，附图不是严格按比例绘制，其显示说明本发明的基本原理的各个特征的 某种简化表示。在此公开的本发明的特定设计特征，包括例如特定的尺寸、方向、位置、以及 形状将部分地由特别计划的应用和使用环境所确定。图中，附图标记在附图的几幅图片中指代本发明的相同或等效的部件。
具体实施例方式现在，将详细参考本发明的不同实施例，其实例显示在附图和以下描述中。虽然将 结合示例性实施例描述本发明，但应当理解该描述并非要把本发明限制于所述示例性实施 例。相反，本发明将不仅覆盖所述示例性的实施例，而且还覆盖各种替换的、改变的、等效的 和其他实施例，其可包含在所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内。下面将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。图1是应用了根据本发明的示例性实施例的线圈的离合器式水泵的截面图。如图1所示，离合器式水泵1包括泵壳40、泵盖(未显示)、滑轮10、轮毂(hub) 80、 轴20和线圈110。泵壳40为盘形，且配备有形成于其中部的通孔(penetration hole)。用于连接泵 壳40和泵盖的连接装置被设置在泵壳40的外圆周部分。通常，以螺栓(未显示)作为连 接装置。轴20被设置在通孔中，叶轮30被固定在轴20的一端。用于平滑地转动轴20的 轴承被设置在轴20和通孔之间。泵盖与泵壳40相接合以在二者之间形成腔(未显示)，冷却剂在腔内被加压。叶 轮30被设置在腔内。此外，腔连接到入口(未显示)以便容纳在冷却回路(未显示)循环 的冷却剂，腔还连接到出口(未显示)从而加压冷却剂被供给到冷却回路。叶轮30与轴20 一起转动并对在腔内流动的冷却剂加压。根据本发明的示例性实施例的泵壳40、泵盖和叶轮30与现有技术相似，它们对于 本领域技术人员是熟知的。因此在此将省略其具体描述。滑轮10为具有外圆周和内圆周的环形。在滑轮10的外圆周上安装有传送带(未 显示)。滑轮10通过所述传送带连接到曲轴(未显示)。因此，滑轮10根据曲轴的转动而 转动。因此，当发动机运行时，滑轮10—直转动。滑轮10的一个表面(面对泵壳40的面)上配备有摩擦垫12，且配备有与摩擦垫 12摩擦的离合圆盘(clutch disk)60。通过摩擦垫12的摩擦力，离合圆盘60总是与滑轮 10—起转动。在离合圆盘60上形成第一孔62。轮毂80为盘形，且在其中部形成轴安装部。轴20安装在所述轴安装部中，相应地，轮毂80与轴20 —起转动。此外，轴承50被设置在轮毂80与滑轮10的内圆周之间，以便 允许滑轮10和轮毂80的相对转动。即，当发动机运行时滑轮10—直转动。但是轮毂80 选择性地连接到滑轮10并选择性地与滑轮10 —起转动。轴承50包括固定到轮毂80的内 环52、固定到滑轮10的内圆周的外环M和安装在内环52和外环M之间的滚动元件56。在轮毂80的外圆周部分形成对应于第一孔62的第二孔70。在第二孔70中插入 选择性地连接轮毂80和滑轮10的销82。根据线圈110产生的磁力和弹性部件90的克服 磁力的弹性力，插入第二孔70的销82选择性地插入第一孔62中，或者从第一孔62退出。 如果插入第二孔70的销82被插入第一孔62中，则轮毂80被连接到滑轮10并与滑轮10 一起转动。相反，如果插入第二孔70的销82不插入第一孔62中，则轮毂80与滑轮10之 间的连接被切断，轮毂80不转动。在轮毂80和离合圆盘60之间设置弹性部件90，弹性部件90克服线圈110产生的 磁力向轮毂80施加弹性力。主要用盘簧作为弹性部件90。在线圈盒100上缠绕线圈110。线圈盒100为环形，其一个表面(面对泵壳40的 表面)开口，以容纳线圈110，线圈110被缠绕在线圈盒100上之后，通过线圈盖120挡住 开放的表面。因此，缠绕在线圈盒100上线圈110不能被线圈盖120解开。如果电流被施 加到线圈110，则在线圈110产生磁力。磁力拉动销82从而使销82从第一孔62退出。因 此，如果电流被施加到线圈110，则轮毂80与滑轮10之间的连接被切断。下面参考图2和图3进一步描述根据本发明的示例性实施例的线圈110。图2是根据本发明的示例性实施例的线圈的截面图，图3是图2的放大图。如图2和图3所示，线圈110包括第一线圈112和第二线圈114。第一线圈112的 截面积不同于第二线圈114的截面积。在此，示例性的描述第二线圈114的截面积A2小于 第一线圈112的截面积Al。第一线圈112缠绕在线圈盒100或第二线圈114上，第二线圈114缠绕在第一线 圈112上。第一线圈112和第二线圈114的截面中心形成行。此外，第一线圈112和第二 线圈114被缠绕预定的数量以便形成多行。第一线圈112和第二线圈114被设置为形成Z 字形。此外，第一线圈112被缠绕成立方体包装(cubic packing) 0即第一线圈112的截面 中心被设置为形成垂直于行设置的多列。因此，(m，n)、(m，n+l)、(m+l，n+l)和(m+l,n)截 面中心被设置为形成正方形。即(m，η)截面中心与(m，n+1)截面中心的连线和(m，η)截 面中心与(m+1，η)截面中心的连线之间的角度θ是90°，且一条连线的长度等于另一条 连线的长度。在此，m和η是任意自然数，(m,n)截面中心表示设置在第m行和第η列的交 点处的线圈的截面中心。通常，与第一线圈112被缠绕成菱形包装的孔隙率相比，如果第一线圈112被缠绕 成正方体包装，其孔隙率增大。但是，根据本发明的示例性实施例，在第一线圈112的(m， η)、(m, n+1)、(m+1, n+1)和(m+1, η)截面中心之间形成的孔处，设置截面积Α2小于第一线 圈112的截面积Al的第二线圈114。因此，可以减小孔隙率。优选地，第一线圈112之间的 孔完全被第二线圈114填充。相应地，第二线圈114在围绕第二线圈114的四个点Ρ1、Ρ2、 Ρ3和Ρ4与第一线圈112接触。如果第一线圈112的直径是1，孔隙率大约是0. 5460因此，完全填充孔(通常，通 过挤压线圈110来增大线圈110的密度)的第二线圈114的直径大约是0.417。因此，第一线圈112的截面积Al与第二线圈114的截面积A2之比大约是1 0.174。因此，优选地， 第二线圈114的截面积A2是第一线圈112的截面积Al的17%或更小。孔隙率的减小意味着缠绕在线圈盒100上的线圈110的数量增大。线圈110上产 生的磁力与缠绕在线圈盒100上的线圈110的数量以及磁极的数量成比例。由于缠绕在线 圈盒100上的线圈110的数量增大，因此根据本发明的示例性实施例，在线圈110上产生的 磁力更强。此外，第一线圈112的电流反向于第二线圈114的电流而流动。因此，孔的数量增 加。此外，由于线圈110的孔隙率减小，线圈110被进一步朝彼此挤压。因此，可以防 止线圈110的滑动，相应地，不需要涂敷防止线圈110的滑动的粘合剂。根据本发明的示例性实施例，由于在具有有限空间的物体上缠绕了更多的线圈， 因此在不增大物体的尺寸的情况下在线圈上产生了更强的磁力。因此，可以在不增大其尺 寸的情况下提高通过流过线圈的电流来产生磁力的设备(例如马达、发电机、泵等)的性 能。为了在所附的权利要求中便于解释和准确定义，参考图中所示的特征的位置使用 术语“上”、“下”、“内部”、“外部”、“内”和“外”来描述示范性实施例中的这些特征。前面对本发明的具体示范性实施例所呈现的描述是出于说明和描述的目。其不是 穷尽性的，也不用于将本发明限制到所公开的特定形式，显然，根据上述教示，各种修改和 变化都是可能的。为了解释本发明的特定原理及其实际应用而选择和描述了示范性实施 例，从而使本领域的其他技术人员可以实施并利用本发明的不同示范性实施例，及其各种 改变和变化。本发明的范围将由所附的权利要求及其等效范围所限定。
权利要求
1.一种用于在物体上缠绕线圈的方法，其中所述线圈包括第一线圈和第二线圈，第二 线圈的截面积不同于第一线圈的截面积，所述方法包括在物体的外圆周或第二线圈上缠绕第一线圈，从而多个第一线圈的截面中心形成行；及在第一线圈上缠绕第二线圈，从而多个第二线圈的截面中心形成行， 其中以预定数量重复缠绕第一线圈以及缠绕第二线圈，从而多行的第一线圈和第二线 圈被缠绕在物体上，以及其中第一线圈和第二线圈的截面中心被设置为彼此形成Z字形。
2.根据权利要求1所述的用于在物体上缠绕线圈的方法，其中第一线圈的截面中心被 设置为形成垂直于行设置的多列。
3.根据权利要求2所述的用于在物体上缠绕线圈的方法，其中第一线圈的截面中心中 的(m, n)、(m, n+1)、(m+1, n+1)和(m+1, η)截面中心被设置为形成正方形，以及其中m和η是任意自然数，(m，η)截面中心表示设置在第m行和第η列的交点处的线 圈的截面中心。
4.根据权利要求3所述的用于在物体上缠绕线圈的方法，其中第二线圈的截面积小于 第一线圈的截面积，以及其中在第一线圈的(m, n)、(m, n+1)、(m+1, n+1)和(m+1, η)截面中心之间形成的孔处 设置第二线圈的每个截面中心。
5.根据权利要求4所述的用于在物体上缠绕线圈的方法，其中第二线圈的截面积大约 是第一线圈的截面积的17%或更小。
6.根据权利要求1所述的用于在物体上缠绕线圈的方法，其中第一线圈的电流反向于 第二线圈的电流而流动。
7.一种用于在物体上缠绕线圈的方法，其中所述线圈包括多个第一线圈和多个第二线 圈，所述方法包括在第二线圈的外圆周上缠绕第一线圈，其中各个第二线圈的外圆周是封闭的，且与至少三个第一线圈的外圆周接触，以及 其中第二线圈的截面积小于第一线圈的截面积。
8.根据权利要求7所述的用于在物体上缠绕线圈的方法，其中所述至少三个第一线圈 的外圆周彼此接触。
9.一种离合器式水泵，其接收冷却剂、通过固定到轴的叶轮的转动对冷却剂加压、并且 将加压冷却剂供给到冷却回路，所述水泵包括滑轮，连接到曲轴以便根据曲轴的转动而转动； 轮毂，轮毂上安装有轴以便与轴一起转动； 选择性地将轮毂连接到滑轮的销； 总是在销上施加弹性力的弹性部件；以及 线圈，反向于弹性力选择性地对销施加磁力，其中所述线圈被缠绕在盒上并且包括具有不同截面积的第一线圈和第二线圈， 第一线圈和第二线圈交替缠绕在盒上，以及 第一线圈和第二线圈被设置为形成Z字形。
10.根据权利要求9所述的离合器式水泵，其中第一线圈被缠绕成立方体包装。
11.根据权利要求10所述的离合器式水泵，其中第二线圈设置在缠绕成立方体包装的 第一线圈之间的孔中。
12.根据权利要求11所述的离合器式水泵，其中第二线圈的截面积大约是第一线圈的 截面积的17%或更小。
13.根据权利要求9所述的离合器式水泵，其中第一线圈的电流反向于第二线圈的电 流而流动。
全文摘要
本发明涉及一种在物体上缠绕线圈的方法和配备有该线圈的离合器式水泵，其中所述线圈包括多个第一线圈和多个第二线圈，所述方法可以包括在第二线圈的外圆周上缠绕第一线圈，其中各个第二线圈的外圆周是封闭的，且与至少三个第一线圈的外圆周接触，以及其中第二线圈的截面积小于第一线圈的截面积，其中所述至少三个第一线圈的外圆周彼此接触。
文档编号F04D13/02GK102087902SQ20101025518
公开日2011年6月8日 申请日期2010年8月17日 优先权日2009年12月2日
发明者李太源 申请人:现代自动车株式会社