CN110518723A - 一种bsg电机及其双磁路转子 - Google Patents
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Abstract
一种BSG电机及其双磁路转子，该BSG电机包括双磁路转子，该双磁路转子包括转子轴和安装在所述转子轴上的爪极和滑环，所述爪极包括前爪极和后爪极，所述前爪极和后爪极上安装有励磁绕组，所述前爪极和后爪极之间设置有励磁磁钢，所述励磁磁钢用于所述前爪极和后爪极之间的周向定位，还包括角度定位磁钢和保持架，所述角度定位磁钢的磁极定向固定在所述保持架中，所述保持架定向固定在所述转子轴的顶端且位于所述滑环的上部，所述角度定位磁钢至少有一个NS极，所述角度定位磁钢的N极中心面与所述爪极的N极中心面之一重合。本发明通过简单结构实现了双磁路转子位置角度的定位，降低了控制难度和成本，满足了使用要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种一体型旋转电机，特别是一种BSG电机及用于该电机的带有角度定位磁钢的双磁路转子。
背景技术
目前BSG产品属于弱混合动力技术，是一种具备怠速停机和启动功能的混合动力技术，可以实现汽车在红灯前和堵车时发动机暂停工作，当车辆识别到驾驶员有起步意图时，系统通过BSG系统快速地启动发动机，也就消除了发动机在怠速工作时的油耗、排放与噪声。当车辆减速刹车时，该电机也可实现制动动能回收，提高了车辆的燃油效率。
但是BSG的应用同步增加了车辆的成本，尤其是转子位置传感器多采用较贵的后转子轴承传感器来检测转子轴的角度位置或者采用旋转变压器式的位置传感器以及复杂的感应控制系统。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的上述问题，提供一种BSG电机及其双磁路转子，采用角度定位磁钢来实现对转子旋转角度的控制，以降低控制难度并减少电机成本。
为了实现上述目的，本发明提供了一种用于电机的双磁路转子，包括转子轴和安装在所述转子轴上的爪极和滑环，所述爪极包括前爪极和后爪极，所述前爪极和后爪极上安装有励磁绕组，所述前爪极和后爪极之间设置有励磁磁钢，所述励磁磁钢用于所述前爪极和后爪极之间的周向定位，其中，还包括角度定位磁钢和保持架，所述角度定位磁钢的磁极定向固定在所述保持架中，所述保持架定向固定在所述转子轴的顶端且位于所述滑环的上部，所述角度定位磁钢至少有一个NS极，所述角度定位磁钢的N极中心面与所述爪极的N极中心面之一重合。
上述的双磁路转子，其中，所述角度定位磁钢为高磁通磁性材料件。
上述的双磁路转子，其中，所述角度定位磁钢为钕铁硼、钐钴或铝镍钴材料件。
上述的双磁路转子，其中，所述角度定位磁钢包括头部和底部，所述头部为圆柱体，所述底部为多面体、圆柱体或棱柱体，所述底部容置在所述保持架内，所述头部的顶面露出所述保持架外。
上述的双磁路转子，其中，所述角度定位磁钢的最大外接圆直径φ≤10mm。
上述的双磁路转子，其中，所述保持架为非导磁材料件。
上述的双磁路转子，其中，所述保持架包括容纳室和键槽室，所述容纳室为长方体结构，所述容纳室的长度和宽度分别对应与所述角度定位磁钢的长度和宽度适配，所述容纳室的长度方向中心面与所述键槽室的中心面重合设置，所述角度定位磁钢的N极朝向键槽一侧固定在所述键槽室内。
上述的双磁路转子，其中，所述角度定位磁钢的N极中心面与所述键槽室的中心面重合。
上述的双磁路转子，其中，转子轴的轴体上设置有驱动键槽、爪极安装部、滑环槽和保持架键槽，所述保持架安装在所述保持架键槽内，所述驱动键槽的中心面、所述滑环槽的中心面和所述保持架键槽的中心面共面。
为了更好地实现上述目的，本发明还提供了一种BSG电机，其中，包括上述的双磁路转子。
本发明的技术效果在于：
本发明采用角度定位磁钢来实现对转子旋转角度的控制，大大降低了技术成本和维护成本，通过简单化的结构实现了双磁路转子位置角度的定位，降低了控制难度，满足了使用要求。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为本发明一实施例的双磁路转子剖视图；
图2A为本发明一实施例的角度定位磁钢的结构示意图；
图2B为图2A的左视图；
图3A为本发明一实施例的保持架结构示意图；
图3B为图3A的后视图；
图3C为图3A的C-C剖视图；
图4为本发明一实施例的转子轴结构示意图；
图5A为本发明一实施例的爪极压装合爪示意图；
图5B为图5A的剖视图。
其中，附图标记
1 转子轴
11 驱动键槽
12 爪极安装部
13 滑环槽
14 保持架键槽
2 前风扇
3 前爪极
4 励磁磁钢
5 后爪极
6 后风扇
7 滑环
8 保持架
81 容纳室
82 键槽室
9 角度定位磁钢
10 励磁绕组
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
本发明的BSG电机，包括双磁路转子。可以实现发动机暂停工作，当汽车在红灯或堵车时，车辆识别到驾驶员有起步意图时，控制系统通过BSG电机快速地启动发动机，消除了发动机在怠速工作时的油耗、排放与噪声。当车辆减速刹车时，该BSG电机也可实现制动动能回收，提高了车辆的燃油效率。该BSG电机其他部件的组成、结构、相互位置关系、连接关系及其功能等，均为较成熟的现有技术，故在此不做赘述，下面仅对本发明的双磁路转子予以详细说明。
参见图1，图1为本发明一实施例的双磁路转子剖视图。本发明的双磁路转子，包括转子轴1、前风扇2、前爪极3、励磁磁钢4、后爪极5、后风扇6、滑环7、励磁绕组10、角度定位磁钢9的保持架8和角度定位磁钢9。具体说，包括转子轴1和安装在所述转子轴1上的爪极和滑环7，所述爪极包括前爪极3和后爪极5，所述前爪极3和后爪极5上安装有励磁绕组10，所述前爪极3和后爪极5之间设置有励磁磁钢4，所述励磁磁钢4用于所述前爪极3和后爪极5之间的周向定位，还包括角度定位磁钢9和保持架8，所述角度定位磁钢9的磁极定向固定在所述保持架8中，所述保持架8定向固定在所述转子轴1的顶端且位于所述滑环7的上部，所述角度定位磁钢9至少有一个NS极，所述角度定位磁钢9的N极中心面与所述爪极的N极中心面之一重合。其中，定向具体指定位方向，因为角度定位磁钢9是有NS极区分的，与保持架8不仅仅需要在结构上定位，还需要考虑角度定位磁钢9的NS极也要按照规定方向来安装。
参见图2A、2B，图2A为本发明一实施例的角度定位磁钢的结构示意图，图2B为图2A的左视图。所述角度定位磁钢9包括头部和底部，所述头部为圆柱体，外径6mm左右，所述底部为多面体、圆柱体或棱柱体，或者上述形状的组合体，外接圆直径约8.8mm。所述底部容置在所述保持架8的容纳室81内，所述头部的顶面露出所述保持架8外。所述角度定位磁钢9的最大外接圆直径φ≤10mm。角度定位磁钢9的头部圆柱面表面标注有NS极性，装配时可用于极性的识别；底部具有长方体特征，用于与角度定位磁钢9的保持架8的键槽室82配合定位。所述角度定位磁钢9为高磁通量的磁性材料件，优选为钕铁硼、钐钴或铝镍钴等磁性材料件。
参见图3A-图3C，图3A为本发明一实施例的保持架结构示意图，图3B为图3A的后视图，图3C为图3A的剖视图。本实施例中，所述保持架8包括容纳室81和键槽室82，键槽室82用于保持架8与转子轴1的配合。当键槽室82与转子轴1键槽(如图4所示)通过紧配合或者粘结配合安装定位后，保持架8就被定向固定于转子滑环7侧的上端了(旋转自由度全部被限制)。所述容纳室81为长方体结构，所述容纳室81的长度和宽度分别对应与所述角度定位磁钢9的长度和宽度适配，即其长度尺寸A’与角度定位磁钢9长度A配合，宽度尺寸B’与角度定位磁钢9宽度尺寸B配合使用，所述容纳室81的长度方向中心面与所述键槽室82的中心面重合设置，所述角度定位磁钢9的N极朝向键槽一侧固定在所述键槽室82内。由于容纳室81长度方向中心面cd在理论设计上是与保持架8的键槽中心面ef重合的，因此当把角度定位磁钢9的N极朝向键槽侧贴合粘结固定后，角度定位磁钢9就可以完全定向包容在角度定位磁钢9的保持架8中了，也就是说角度定位磁钢9的N极中心面gh(N极磁感应最强到S级磁感应最强的连接面)与角度定位磁钢9的保持架8的键槽中心面ef重合了。
所述角度定位磁钢9的保持架8材料优选为非导磁材料件，可采用铸造铝等材料来铸造成型。所述角度定位磁钢9的N极中心面与所述键槽室82的中心面重合。
参见图4，图4为本发明一实施例的转子轴结构示意图。本实施例中，转子轴1的轴体上设置有皮带轮驱动端的驱动键槽11、转子轴1上压装爪极位置的爪极安装部12、滑环槽13和角度定位磁钢9的保持架键槽14，所述保持架8安装在所述保持架键槽14内，所述驱动键槽11的中心面、所述滑环槽13的中心面和所述保持架键槽14的中心面共面，即均共面于转子轴1的中心面ab。当保持架8的键槽室82与转子轴1上的角度定位磁钢9的保持架键槽14采用过盈配合安装后，这样安装好的角度定位磁钢9的N极中心面gh也就同转子轴1的中心面ab基本重合了。
参见图5A、5B，图5A为本发明一实施例的爪极压装合爪示意图，图5B为图5A的剖视图。当把励磁绕组10安装到前爪极3和后爪极5后，前、后爪极3、5合爪后在周向是可以旋转的，并不能完全定位，但是只要把励磁磁钢4按照极性要求(适用于先充磁，若是后充磁的不考虑极性)安装到相邻NS爪极间后(至少要用两块相邻励磁磁钢4来定位)，前后爪极5就完全定位了。定位好的前、后爪极3、5可以整体被压装到转子轴1上，压装时，可以使用工艺工装来确保任意一个后爪极5中心面与转子轴1的中心面ab重合，当然也可以通过方转子轴1或者月牙多边形转子轴1等来保证后爪极5中心面与转子轴1的中心面ab重合。
前、后爪极3、5压装好后，根据右手定则判定后爪极5为N极的话，就会得出励磁绕组10中励磁电流的方向，然后再判定滑环7的极性后与之完成电连接。这样，后爪极5确定为N极后，该N极中心面也就与角度定位磁钢9的N极中心面gh重合了。
本发明的双磁路转子，其角度定位磁钢磁极定向固定在角度定位磁钢保持架中，角度定位磁钢保持架定向固定在转子轴滑环一侧的上端，而且角度定位磁钢的N极中心面(即N极磁感应最强到S级磁感应最强的连接面)与转子爪极的N极中心面保持重合。电机的控制器中的霍尔传感器通过感应角度定位磁钢的磁通量变化就能有效地测量出转子的旋转角度位置。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于电机的双磁路转子，包括转子轴和安装在所述转子轴上的爪极和滑环，所述爪极包括前爪极和后爪极，所述前爪极和后爪极上安装有励磁绕组，所述前爪极和后爪极之间设置有励磁磁钢，所述励磁磁钢用于所述前爪极和后爪极之间的周向定位，其特征在于，还包括角度定位磁钢和保持架，所述角度定位磁钢的磁极定向固定在所述保持架中，所述保持架定向固定在所述转子轴的顶端且位于所述滑环的上部，所述角度定位磁钢至少有一个NS极，所述角度定位磁钢的N极中心面与所述爪极的N极中心面之一重合。
2.如权利要求1所述的双磁路转子，其特征在于，所述角度定位磁钢为高磁通磁性材料件。
3.如权利要求2所述的双磁路转子，其特征在于，所述角度定位磁钢为钕铁硼、钐钴或铝镍钴材料件。
4.如权利要求1、2或3所述的双磁路转子，其特征在于，所述角度定位磁钢包括头部和底部，所述头部为圆柱体，所述底部为多面体、圆柱体或棱柱体，所述底部容置在所述保持架内，所述头部的顶面露出所述保持架外。
5.如权利要求4所述的双磁路转子，其特征在于，所述角度定位磁钢的最大外接圆直径φ≤10mm。
6.如权利要求4所述的双磁路转子，其特征在于，所述保持架为非导磁材料件。
7.如权利要求4所述的双磁路转子，其特征在于，所述保持架包括容纳室和键槽室，所述容纳室为长方体结构，所述容纳室的长度和宽度分别对应与所述角度定位磁钢的长度和宽度适配，所述容纳室的长度方向中心面与所述键槽室的中心面重合设置，所述角度定位磁钢的N极朝向键槽一侧固定在所述键槽室内。
8.如权利要求7所述的双磁路转子，其特征在于，所述角度定位磁钢的N极中心面与所述键槽室的中心面重合。
9.如权利要求7所述的双磁路转子，其特征在于，转子轴的轴体上设置有驱动键槽、爪极安装部、滑环槽和保持架键槽，所述保持架安装在所述保持架键槽内，所述驱动键槽的中心面、所述滑环槽的中心面和所述保持架键槽的中心面共面。
10.一种BSG电机，其特征在于，包括上述权利要求1-9中任意一项所述的双磁路转子。
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