專利名稱：高性能永磁起動(dòng)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種車輛用起動(dòng)電機(jī)。
傳統(tǒng)的拖拉機(jī)、摩托車及汽車等各種車輛用起動(dòng)電機(jī)大都是電勵(lì)磁的。這類起動(dòng)電機(jī)比裝有永磁材料的永磁起動(dòng)電機(jī)有許多不足和缺點(diǎn)。所以，現(xiàn)在市場(chǎng)上普遍看好永磁起動(dòng)電機(jī)。永磁起動(dòng)電機(jī)由機(jī)殼、磁極、轉(zhuǎn)子鐵芯、電樞繞組、轉(zhuǎn)軸及端蓋構(gòu)成。但現(xiàn)有技術(shù)中的永磁起動(dòng)電機(jī)大都采用磁能積和矯頑力都較低的諸如鐵氧體一類的低性能永磁材料。這類永磁起動(dòng)電機(jī)在使用時(shí)，由于磁性能低的局限，電機(jī)體積大，出力不足，可靠性不高，容易失磁。隨著近幾年來磁性材料的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了如釹鐵硼一類的高磁能積、高矯頑力的″雙高″永磁材料。它們的突出優(yōu)勢(shì)在于單位體積的磁能比大多數(shù)永磁起動(dòng)電機(jī)上所采用的鐵氧體一類永磁材料高出幾倍到十幾倍，所以使用高性能永磁材料設(shè)計(jì)的車輛用起動(dòng)電機(jī)的各項(xiàng)性能得以大大提高。尤其是體積小、重量輕、出力大等優(yōu)點(diǎn)，更適合于各種車輛的不同起動(dòng)要求?，F(xiàn)在市場(chǎng)上有些永磁起動(dòng)電機(jī)采用了這類高性能永磁材料，但這些采用高性能永磁材料設(shè)計(jì)生產(chǎn)的永磁起動(dòng)電機(jī)在設(shè)計(jì)和使用上存在著嚴(yán)重的不足和缺陷。主要表現(xiàn)在隨著永磁材料磁性能的提高，其設(shè)計(jì)所需永磁體厚度與現(xiàn)有加工工藝無法生產(chǎn)太簿永磁體的矛盾。即一次成型的加工方法不能生產(chǎn)很簿(＜2.5mm)的永磁體，而采用線切割加工又大大加大了生產(chǎn)成本和生產(chǎn)周期，限制了永磁起動(dòng)電機(jī)的批量生產(chǎn)。其次由于永磁起動(dòng)電機(jī)的自身特點(diǎn)所要求的磁體最佳磁能范圍和新型高性能永磁材料所提供磁能的較大差異，造成現(xiàn)有技術(shù)永磁起動(dòng)電機(jī)的局部磁密太高和某些局部損耗太大，大大地影響了電機(jī)的主要技術(shù)性能和適用性。
本實(shí)用新型的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足而提供一種利用現(xiàn)有高磁能積、高矯頑力永磁材料的特點(diǎn)設(shè)計(jì)的高性能永磁起動(dòng)電機(jī)。
本實(shí)用新型的目的可以通過以下措施來實(shí)現(xiàn)。概括地說，本實(shí)用新型高性能永磁起動(dòng)電機(jī)是通過對(duì)電機(jī)主磁回路的優(yōu)化設(shè)計(jì)、合理排序來實(shí)現(xiàn)的。具體的說，就是在電機(jī)主磁回路的設(shè)計(jì)中，根據(jù)電機(jī)性能對(duì)磁路的實(shí)際需求，采用適當(dāng)集中磁勢(shì)的方法完成起動(dòng)電機(jī)的電磁及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
本實(shí)用新型所述的高性能永磁起動(dòng)電機(jī)與現(xiàn)有技術(shù)的永磁起動(dòng)電機(jī)相比，只有一種極性的磁極(S或N)上裝有永磁體，該磁極為含磁源磁極。另外一種極性的磁極為無磁源磁極，只由導(dǎo)磁材料構(gòu)成。同時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)軸由非磁性材料制成，避免形成有害的磁回路。做為特例，在二極永磁起動(dòng)電機(jī)上，只有一個(gè)磁極上裝有永磁體。含磁源磁極為整個(gè)閉合主磁回路提供全部磁勢(shì)，無磁源磁極只在主磁回路中起磁路閉合作用，不提供磁勢(shì)。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)在于1.含磁源磁極上的永磁體可以根據(jù)設(shè)計(jì)需要和永磁材料生產(chǎn)的工藝要求一次加工成型；同時(shí)，可以使單臺(tái)電機(jī)所用高性能永磁材料的生產(chǎn)成本大大低于現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的可比永磁起動(dòng)電機(jī)所用永磁材料的成本。 2.根據(jù)上述方法設(shè)計(jì)的新型永磁起動(dòng)電機(jī)所用磁鋼塊數(shù)減少到現(xiàn)有技術(shù)的一半，而其設(shè)計(jì)厚度卻有所增加，這樣即保證了永磁體不易破損，又減少了永磁體的粘接次數(shù)，增加了可靠性，縮短了加工周期。
另外，電機(jī)主磁回路中磁勢(shì)的適度集中，有利于在磁路設(shè)計(jì)時(shí)把永磁體工作點(diǎn)設(shè)計(jì)到最佳工作區(qū)內(nèi)。從而使永磁起動(dòng)電機(jī)的損耗小、效率高、起動(dòng)沖擊電流小，緩解了對(duì)電機(jī)和其供電電池的沖擊，延長(zhǎng)了電池的使用壽命。
從上述敘述可以看出，本實(shí)用新型的主磁回路的每一個(gè)閉合回路均是由一個(gè)含磁源磁極上的永磁體單獨(dú)來提供磁勢(shì)的。這從本質(zhì)上有別于現(xiàn)有技術(shù)永磁起動(dòng)電機(jī)的磁路結(jié)構(gòu)，即由兩個(gè)磁勢(shì)相等的永磁體磁源共同提供磁勢(shì)。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型車輛用高性能永磁起動(dòng)電機(jī)作進(jìn)一步的描述
圖一極數(shù)2P為4的永磁起動(dòng)電機(jī)截面示意圖圖二極數(shù)2P為2的永磁起動(dòng)電機(jī)截面示意圖圖中1--機(jī)殼 2--無磁源磁極 3--導(dǎo)磁體4--永磁體5--非磁性轉(zhuǎn)軸6--轉(zhuǎn)子鐵芯7--電樞繞組從圖一可以看出，在本實(shí)用新型的4極永磁起動(dòng)電機(jī)中，有兩個(gè)含磁源磁極是由導(dǎo)磁體(3)和高性能永磁體(4)組成，另外兩個(gè)無磁源磁極(2)則只由導(dǎo)磁材料構(gòu)成。帶有永磁體(4)的含磁源磁極與只由導(dǎo)磁材料構(gòu)成的無磁源磁極(2)間隔排列。且相對(duì)于轉(zhuǎn)子鐵芯(6)，兩個(gè)含磁源磁極所表現(xiàn)的極性一致。這樣，在由含磁源磁極、氣隙、轉(zhuǎn)子鐵芯(6)、氣隙、無磁源磁極(2)、機(jī)殼(1)構(gòu)成的主磁回路中，只有一個(gè)集中磁源為磁路提供所需磁勢(shì)。由于適度集中后的磁路總磁勢(shì)大于現(xiàn)有技術(shù)的永磁起動(dòng)電機(jī)單個(gè)磁極提供的磁勢(shì)，在優(yōu)化設(shè)計(jì)電機(jī)磁路的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型中單塊磁鋼的厚度大于現(xiàn)有生產(chǎn)工藝所要求的最小厚度。同時(shí)，整臺(tái)電機(jī)所用的永磁材料總量比現(xiàn)有技術(shù)中可比永磁起動(dòng)電機(jī)所用永磁材料少10％--30％。這樣，既解決了現(xiàn)有技術(shù)中分散磁源設(shè)計(jì)方案帶來的太薄永磁體不能一次加工成型的缺點(diǎn)，降低了永磁材料的生產(chǎn)成本；又節(jié)省了單臺(tái)電機(jī)永磁材料用量。同時(shí)也可以提高永磁起動(dòng)電機(jī)的性能和效率，降低了電機(jī)的生產(chǎn)成本。另外，由于電機(jī)效率提高，其起動(dòng)電流隨之減小；起動(dòng)電流對(duì)供電電池沖擊有所降低，延長(zhǎng)了電池使用壽命。
圖二是本實(shí)用新型的第二實(shí)施例，如圖所示，該實(shí)施例高性能永磁起動(dòng)電機(jī)為二極，兩個(gè)磁極中只有一個(gè)含磁源磁極上裝有永磁體(4)，另一個(gè)無磁源磁極(2)只由導(dǎo)磁體構(gòu)成。與本實(shí)用新型第一實(shí)施例相似，由含磁源磁極、氣隙、轉(zhuǎn)子鐵芯(6)、氣隙、無磁源磁極(2)、機(jī)殼(1)構(gòu)成的主磁回路中，只有一個(gè)集中磁源為磁路提供所需磁勢(shì)。
結(jié)合圖一、圖二，從以上所述的兩個(gè)實(shí)例中可以看出，本實(shí)用新型高性能永磁起動(dòng)電機(jī)適用于2極和4極起動(dòng)電機(jī)。且在電機(jī)的2P個(gè)磁極中，只有P個(gè)念磁源磁極上裝有永磁體，另外P個(gè)無磁源磁極是由導(dǎo)磁材料構(gòu)成。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是可以在提高永磁起動(dòng)電機(jī)性能的同時(shí)，降低電機(jī)中使用的永磁材料的單位價(jià)格，減少單臺(tái)電機(jī)的永磁材料用量。從而擴(kuò)大了永磁起動(dòng)電機(jī)的使用范圍，降低了電機(jī)的成本，有利于電機(jī)的大批量生產(chǎn)。
權(quán)利要求1.一種車輛用高性能永磁起動(dòng)電機(jī)，由機(jī)殼、磁極、轉(zhuǎn)子鐵芯、電樞繞組、非磁性轉(zhuǎn)軸及端蓋構(gòu)成，它的含磁源磁極上裝有高磁能積、高矯頑力的高性能永磁材料，其特征在于在電機(jī)的2P個(gè)磁極中，只有P個(gè)含磁源磁極上裝有永磁體，另外P個(gè)無磁源磁極是由導(dǎo)磁材料構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能永磁起動(dòng)電機(jī)，其特征在于含磁源磁極與無磁源磁極相互間隔排列，且含磁源磁極上裝有的永磁體相對(duì)于轉(zhuǎn)子表現(xiàn)為同一極性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能永磁起動(dòng)電機(jī)，其特征在于電機(jī)為2極或4極，且在由含磁源磁極、氣隙、轉(zhuǎn)子鐵芯(6)、氣隙、無磁源磁極(2)、機(jī)殼(1)構(gòu)成的主磁回路中，只有一個(gè)集中磁源為磁路提供所需磁勢(shì)。
專利摘要一種車輛用高性能永磁起動(dòng)電機(jī)，采用高磁能積、高矯頑力的永磁材料，且在電機(jī)的2P個(gè)磁極中，僅有P個(gè)磁極(S或N)為含磁源磁極，其上裝有永磁體；而另外P個(gè)無磁源磁極只由導(dǎo)磁材料構(gòu)成。該種高性能永磁起動(dòng)電機(jī)所用永磁材料少，加工費(fèi)用低，而起動(dòng)電機(jī)的效率高、性能好，適用范圍廣泛。
文檔編號(hào)H02K1/12GK2254602SQ9522608
公開日1997年5月21日 申請(qǐng)日期1995年11月6日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月6日
發(fā)明者溫學(xué)敏 申請(qǐng)人:包頭市永磁電機(jī)研究所