CN101330237A - 摩托车发动机的无刷磁电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摩托车发动机的无刷磁电机，磁电机转子为设有磁铁的飞轮，飞轮固接在曲轴端部，风扇固接在飞轮上，磁电机定子通过支架固定在曲轴箱上，定子的铁心圆周均匀分布齿槽，定子上设置磁场相位传感器，该传感器的三个磁感应元件分别嵌入在铁心圆周的齿槽之中三个相邻的齿槽中，每个磁感应元件的中心位于齿槽中与铁心圆周相切的对称中心平面，三个磁感应元件与电路板连接，电路板用支架固定在定子的一轴向端面，飞轮的轴向端壁设有多个对磁场相位传感器散热的通风孔。本发明使磁场相位传感器位于合适的温度环境，其性能不容易失效，检测的准确性得到提高，并且能够在具备点火、发电功能的基础上，满足中小排量发动机的启动要求。

Description

摩托车发动机的无刷磁电机

技术领域

本发明涉及摩托车发动机领域，特别涉及一种兼有点火、发电和启动功能的无刷磁电机。

背景技术

近年来，随着科技的发展进步，产生了永磁无刷电机。无刷电机采用三相逆变电源技术，用功率型开关晶体管切换电流方向，取代了原有电机的电刷，由此消除了因电刷原因而影响电机使用寿命和可靠性的因素，使电机的使用寿命和可靠性得到提高。

以前摩托车发动机的磁电机的主要功能是供发动机点火，随后又在其点火功能的基础上增加了发电功能，以提供车辆用电源，再后又增加了启动功能，由此产生了摩托车发动机的无刷磁电机，即一种兼有点火、发电和启动功能的无刷磁电机，根据其最后增加的启动功能，因此摩托车制造业内也把这种无刷磁电机称为启动磁电机。将无刷磁电机用于摩托车发动机的好处在于，取消了原有发动机单独设置的电启动机构，包括电机、单向器、减速齿轮，以及一些相应的支撑、密封、润滑等零件和外壳，使发动机的结构能够得到简化，制造成本能够降低，工作可靠性得到提高。

专利公开号为CN1316587A的《起动机兼发电机》专利，公开了一种发动机的具有启动兼发电功能的无刷磁电机，这种结构的启动机兼发电机是在发动机的曲轴部上设置无刷旋转电机，备有检测上述旋转电机的旋转角度的转子角度传感器，安装在上述旋转电机的定子上，上述转子角度传感器配置在上述定子的靠发动机一侧，同时，具有将上述定子从面对上述发动机一侧的相反则的表面安装在发动机一侧的固接装置，上述转子角度传感器通过上述固接装置安装。其将上述定子从面对上述发动机一侧的相反则的表面安装在发动机一侧的固接装置即指固定定子的支架，该支架一端固定在发动机上，一端位于曲轴与定子之间，转子角度传感器和脉冲传感器则固定在该支架位于曲轴与定子之间一端。这种结构的无刷磁电机，因其传感器固定在与发动机固接的定子支架上，且位于曲轴与定子之间，发动机的热量能够直接通过定子支架传给传感器，使传感器的温度达到120度左右，半导体材料的传感器长时间处于灼热温度的环境下，其性能容易失效，由此影响发动机的工作。并且，因这种结构的无刷磁电机的传感器位置靠近转子圆心，距离转子圆周设置的磁铁相对较远，检测磁场的效果极差，因此还需在转子靠近圆心的位置设置磁环作为传感器的磁场，以靠近传感器，使传感器能够检测到转子磁场。同时，由于传感器位置靠近转子圆心，各相传感器之间的距离很小，对设计、安装的精度要求极高，稍有偏差就会导致极大的检测误差，由此影响发动机的性能。由于上述原因导致这种结构的无刷磁电机存在零部件增多，装配难度加大，制作成本也增大，而且，传感器性能容易失效，检测的准确性还会受到严重影响等不足。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术存在的不足，提供一种摩托车发动机的无刷磁电机，它将磁场相位传感器设置在定子上，在飞轮的轴向端壁设有多个对磁场相位传感器散热的通风孔，使磁场相位传感器位于合适的温度环境，其性能不容易失效，检测的准确性得到提高，并且能够在具备点火、发电功能的基础上，满足中小排量发动机的启动要求。

本发明的目的是这样实现的：磁电机转子为飞轮，飞轮的圆周内壁设置磁铁，飞轮周向固定连接在曲轴端部，风扇固定连接在飞轮的轴向端，磁电机定子固定在曲轴箱设置的支架上，定子的铁心圆周均匀分布绕制绕组的齿槽，所述定子上设置磁场相位传感器，磁场相位传感器的三个磁感应元件分别嵌入在铁心圆周的齿槽中的三个相邻的齿槽，每个磁感应元件的中心位于齿槽中与铁心圆周相切的对称中心平面，三个磁感应元件与电路板连接，电路板通过支架固定在定子的一轴向端面，飞轮的轴向端壁设有多个对磁场相位传感器散热的通风孔。

所述支架上设有两个定位销，支架通过两定位销与铁心上对应设置的定位孔配合定位，并用螺钉紧固在铁心上。

所述定子采用分数槽短距绕组，极对数2p＝12，槽数z＝18，相数m＝3，每极每相槽数q＝0.5。

由于采用了上述方案，使本摩托车发动机的无刷磁电机具有以下优点：

将磁场相位传感器设置定子上，磁场相位传感器的三个磁感应元件与电路板连接，电路板通过支架固定在定子的一轴向端面，在飞轮的轴向端壁设有多个对磁场相位传感器散热的通风孔。这样使安装传感器的支架不与具有灼热温度的发动机箱体连接，而定子温升不超过60K，通常温度在85度左右，使半导体材料制作的磁感应元件在一个合适的温度环境中工作，不会因温度过高失效，而飞轮壁上的通风孔还能进一步对磁场相位传感器工作的环境温度散热，为磁感应磁场相位传感器创造适宜的温度环境。

磁场相位传感器的三个磁感应元件分别嵌入在铁心圆周的齿槽中的三个相邻的齿槽，每个磁感应元件的中心位于齿槽中与铁心圆周相切的对称中心平面。这样使磁感应元件与设置在飞轮圆周壁的磁场接近，磁感应元件能够直接检测到飞轮圆周壁的磁场，不需再在飞轮的圆心设置磁环，既减少了零部件，降低成本，便于安装，又增大了三个磁感应元件之间的间隔距离，安装的误差可以得到忽略，而相对于将磁感应元件设于靠近转子圆心的磁电机，本磁电机的磁场相位传感器检测的准确度反而得到提高。

所述支架上设有两个定位销，支架通过两定位销与铁心上对应设置的定位孔配合定位，并用螺钉紧固在铁心上。通过在支架上设置定位销，在安装时采用先定位后紧固的方式，能够保证磁场相位传感器位置的准确性，安装时不需进行调整，使安装更加快速。

所述定子采用分数槽短距绕组，极对数2p＝12，槽数z＝18，相数m＝3，每极每相槽数q＝0.5，形成18槽/3相，每相6槽的绕组结构，使其具有较多的约数(6、3、2、1)，具备较多的连接方式，从而容易获得一定电压下所需要的内阻与匝数，达到最佳匹配，满足中小排量发动机的启动要求。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为磁场相位传感器安装的位置示意图；

图3为绕组连接图。

附图中，1为支架，2为磁感应元件，3为电路板，4为螺钉，5为密封绝缘层，6为定位销，7为风扇，8为通风孔，9为飞轮，10为磁铁，11为绕组，12为铁心，13为固定夹，14为线束，15为螺母，17为点火触发器，18为曲轴箱体，19为螺钉，20为曲轴，21为轴承，22为铆钉。

具体实施方式

参见图1至图3，为摩托车发动机的无刷磁电机的一种实施例。发动机的曲轴20通过轴承21支撑在曲轴箱体18上，磁电机转子为飞轮9，飞轮9的圆周内壁均布设置有18块磁铁10，飞轮9通过键周向固定连接在曲轴20端部，并用螺母15轴向锁定。风扇7通过铆钉22固定连接在飞轮9的轴向端。磁电机定子通过螺钉19固定在曲轴箱设置的支架上，定子的铁心12圆周均匀分布绕制绕组的齿槽，本实施例的铁心12上均布设置18个齿槽。定子采用分数槽短距绕组，极对数2p＝12，槽数z＝18，相数m＝3，每极每相槽数q＝0.5，形成18槽/3相，每相6槽的绕组结构，使其具有较多的约数(6、3、2、1)，有较多的连接方式(比如6个绕组串联，或者6个绕组并联，或者2串3并，或者2并3串)，从而容易获得一定电压下所需的内阻和匝数，达到最佳匹配。本实施例的分数槽短距绕组的连接为2串3并方式，每槽配置合适的匝数，在12V8Ah电瓶供电下，除去电路压降后，可吸入130A以上电流，使启动扭矩达到16Nm以上，稳定转速1000r/min，输出功率大于450W，满足中小排量发动机启动要求。所述分数槽短距绕组的每一个绕组11为单根线绕制的绕组，便于机器作业绕制。所述定子上设置磁场相位传感器，磁场相位传感器的三个磁感应元件2分别嵌入在铁心12圆周的齿槽之中三个相邻的齿槽中，每个磁感应元件2的中心位于齿槽中与铁心圆周相切的对称中心平面，三个磁感应元件2与电路板3连接，电路板3具有与铁心12圆周齐平的圆弧边，三个磁感应元件2顺序排列在圆弧边，使磁感应元件2远离灼热的曲轴箱体和曲轴，并且不与曲轴箱体没有连接关系，使曲轴箱的热量不能传导给磁感应元件2；同时，将磁感应元件2设于铁心12的圆周，容易做到相位角的准确性。所述磁感应元件2为霍尔集成电路。电路板3卡紧固定在一个支架1上，表面覆盖密封绝缘层5，密封绝缘层5采用硅胶效果较好，电路板3通过支架1固定在定子铁心12的一轴向端面。所述支架1上设置的两个定位销6与铁心12上对应设置的定位孔配合定位，支架1通过螺钉4紧固在铁心12上。电路板3通过线束14与处理控制器和电源连接，线束用导线夹13夹紧，导线夹13用螺钉固定在铁心12上，通过线束13传输拾取的信号和给磁感应元件2供电。飞轮9的轴向端壁设有多个对磁场相位传感器散热的通风孔8，飞轮9带动风扇7旋转产生的风，从通风口8进入吹向磁场相位传感器，降低磁场相位传感器的环境温度。发动机的点火脉冲触发器17对应飞轮9，与飞轮9外圆存在一定间隙，点火脉冲触发器17通过导线连接点火控制器。

开始工作时，本磁电机通过蓄电池提供的电源启动旋转，转子旋转时，位于定子铁心圆周的三个磁感应元件依次各检测一个相位的信号，从而控制定子绕组的通电顺序，实现电子换相，磁电机连续运转。与此同时，点火脉冲触发器产生触发信号，控制发动机点火，发动机工作后通过曲轴带动磁电机转子旋转，磁电机自动转换到发电工作状态。

Claims (6)

1.一种摩托车发动机的无刷磁电机，磁电机转子为飞轮，飞轮的圆周内壁设置磁铁，飞轮周向固定连接在曲轴端部，风扇固定连接在飞轮的轴向端，磁电机定子固定在曲轴箱设置的支架上，定子的铁心圆周均匀分布绕制绕组的齿槽，其特征在于：所述定子上设置磁场相位传感器，磁场相位传感器的三个磁感应元件分别嵌入在铁心圆周的齿槽中三个相邻的齿槽，每个磁感应元件的中心位于齿槽中与铁心圆周相切的对称中心平面，三个磁感应元件与电路板连接，电路板通过支架固定在定子的一轴向端面，飞轮的轴向端壁设有多个对磁场相位传感器散热的通风孔。

2.根据权利要求1所述的摩托车发动机的无刷磁电机，其特征在于：所述电路板具有与铁心圆周齐平的圆弧边，三个磁感应元件顺序排列在圆弧边。

3.根据权利要求1或2所述的摩托车发动机的无刷磁电机，其特征在于：所述磁感应元件为霍尔集成电路。

4.根据权利要求1所述的摩托车发动机的无刷磁电机，其特征在于：所述支架上设有两个定位销，支架通过两定位销与铁心上对应设置的定位孔配合定位，并用螺钉紧固在铁心上。

5.根据权利要求1所述的摩托车发动机的无刷磁电机，其特征在于：所述定子采用分数槽短距绕组，极对数2p＝12，槽数z＝18，相数m＝3，每极每相槽数q＝0.5。

6.根据权利要求5所述的摩托车发动机的无刷磁电机，其特征在于：所述分数槽短距绕组的每一个绕组为单根线绕制的绕组。

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