專利名稱：車用起動(dòng)、發(fā)電復(fù)用電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種車用起動(dòng)、發(fā)電復(fù)用電動(dòng)機(jī)。
本實(shí)用新型由電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子、繞組和驅(qū)動(dòng)控制電路組成；電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子繞組為六極設(shè)計(jì)，鐵芯直徑不變，其長(zhǎng)度依據(jù)輸出、輸入功率而定；定子繞組極相組連接方式為六極36槽顯極接法，尾接尾，頭接頭；小功率Y形接法；大功率△形接法；其特征在于所述定子繞組型式為單層鏈?zhǔn)?、連繞連嵌；所述轉(zhuǎn)子總成鐵芯是由2至3對(duì)外端具有槽楔孔的對(duì)稱永磁鐵槽孔、相間于上述永磁鐵槽孔間的籠形繞組導(dǎo)條孔、非磁性內(nèi)環(huán)和軸孔結(jié)構(gòu)組成，并且按設(shè)計(jì)的長(zhǎng)度壓疊而成；在所述轉(zhuǎn)子鐵芯上，切向方式安裝上4至6對(duì)條形釹鐵硼永磁體，形成8至12極永磁轉(zhuǎn)子；所述轉(zhuǎn)子鐵芯由熔化的鋁液以壓鑄鋁工藝，形成籠形繞組、轉(zhuǎn)子軸兩端的籠形繞組短路環(huán)和軸向兩端內(nèi)風(fēng)扇風(fēng)葉一體的結(jié)構(gòu)，并且形成雙極隔磁，鐵芯與軸之間為第一極隔磁，兩磁塊相鄰槽口為第二極隔磁，由非磁性槽鍥兼作二極隔磁擋片置于槽鍥孔中固定磁體，分?jǐn)嚅_磁力線回路，轉(zhuǎn)子每一級(jí)的N極磁力線，穿過定子鐵芯及繞組回到S極形成閉合回路；該籠形繞組在本裝置上作為起動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)繞組；所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸伸出30mm的部分是一個(gè)花鍵軸，可以嚙合在汽車后橋或者齒合在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸與離合器之間，以驅(qū)動(dòng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)；專用于電動(dòng)車時(shí)，以驅(qū)動(dòng)后橋，拖動(dòng)車輛行走；所述驅(qū)動(dòng)控制電路包括一個(gè)大功率開關(guān)晶體管、一個(gè)PWM逆變電路和一個(gè)三相半控橋整流器；所述大功率開關(guān)晶體管的基極通過駕駛室控制開關(guān)接蓄電池正端，發(fā)射極直接接蓄電池正端，集電極接所述PWM逆變電路的直流輸入端，所述PWM逆變電路的三相交流輸出接所述復(fù)用電動(dòng)機(jī)的定子三相繞組；所述復(fù)用電動(dòng)機(jī)的定子三相繞組與一個(gè)三相半控橋整流器的輸入端相連接，該三相半控橋整流器的直流輸出接蓄電瓶；所述定子三相繞組分別通過三個(gè)正向二極管與A端相連接，所述三相半控橋整流器的三個(gè)可控硅觸發(fā)端連接后構(gòu)成K端，A、K端為本控制電路的電壓對(duì)比、取樣端，可以與一個(gè)觸發(fā)電路連接，在汽車轉(zhuǎn)速變化時(shí)，發(fā)電機(jī)仍能輸出額定恒壓。
如上所述的車用起動(dòng)、發(fā)電復(fù)用電動(dòng)機(jī)，其特征在于定子鐵芯由冷軋無取向，厚為0.35mm的硅鋼處沖片疊壓而成。
如上所述車用起動(dòng)、發(fā)電復(fù)用電動(dòng)機(jī)，其特征在于定子繞組電磁線選用QY-1/220耐高溫、耐腐，絕緣等級(jí)H級(jí)的漆包線。
如上所述車用起動(dòng)、發(fā)電復(fù)用電動(dòng)機(jī)，其特征在于轉(zhuǎn)子鐵芯由熱軋無取向硅鋼片，厚度0.5mm，按設(shè)計(jì)的長(zhǎng)度壓疊壓鑄鋁而成。
本實(shí)用新型與傳統(tǒng)的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)一.加大動(dòng)力性，由原來的1KW-2KW輸出，至現(xiàn)在的2KW-5KW-5輸出；二.經(jīng)濟(jì)性將原發(fā)電機(jī)、起動(dòng)機(jī)兩機(jī)一體化，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、故障率低，成本低和宜于維修。與原裝置比較減掉了起動(dòng)機(jī)的磁力開關(guān)、起動(dòng)繼電器、起動(dòng)單向器和軸上螺旋槽等。還省掉了原用帶輪、皮帶拖動(dòng)發(fā)電機(jī)的帶輪和三角帶。
三.能適應(yīng)各型汽車、電動(dòng)車通用性好；四.作為發(fā)電機(jī)工作時(shí)，省掉了原發(fā)電機(jī)的爪極繞組、激磁繞組、滑環(huán)、碳刷、發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器，對(duì)蓄電池充電性能很好，有效延長(zhǎng)蓄電池使用壽命三倍。
圖2是本實(shí)用新型的復(fù)用電機(jī)的定子鐵芯沖片結(jié)構(gòu)圖。
圖3是本實(shí)用新型的復(fù)用電機(jī)的六極36槽顯極式布線接線圖。
圖4是本實(shí)用新型的復(fù)用電機(jī)的具有兩對(duì)永磁鐵槽孔的預(yù)留精磨邊的轉(zhuǎn)子鐵芯結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是本實(shí)用新型復(fù)用電機(jī)的具有兩對(duì)永磁鐵槽孔的精磨后的轉(zhuǎn)子硅鋼片鐵芯結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是本實(shí)用新型復(fù)用電機(jī)永磁無刷發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子總成結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是本實(shí)用新型的復(fù)用電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制電路原理圖。
圖8是本實(shí)用新型復(fù)用電機(jī)的三相半控橋整流器觸發(fā)電路的原理圖。
具體實(shí)施方式
本裝置整體結(jié)構(gòu)請(qǐng)參見

圖1所示，其中1是軸承室，2是風(fēng)葉，3是定子繞組，4是定子機(jī)殼，5是定子鐵芯，6是轉(zhuǎn)子鐵芯，7是后端蓋軸承室，8是后端蓋，9是電機(jī)引出線接線柱，10是定子繞組，11是滾珠軸承，12是驅(qū)動(dòng)端花鍵軸部分。
本裝置多功能轉(zhuǎn)子鐵芯沖片結(jié)構(gòu)參見圖4、5，其中13是預(yù)留精磨邊，14是籠形繞組導(dǎo)條，15是永磁鐵槽孔，16是非磁性材料隔磁環(huán)，17是軸孔，18是槽楔孔，19是永磁體，20是非磁性槽楔，21是鋁合金風(fēng)扇葉，22是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)軸。
起動(dòng)/發(fā)電復(fù)用電機(jī)工作原理起動(dòng)/發(fā)電復(fù)用電動(dòng)機(jī)在直流電流(14V28V14/42V)通過專用裝置—轉(zhuǎn)換控制器，將直流電輸給PWM電路，PWM電路的功能將直流電變成接近正弦波的電流，電壓升為50V，輸送給起動(dòng)/發(fā)電復(fù)用機(jī)，本機(jī)此時(shí)作為電動(dòng)機(jī)工作，拖動(dòng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)。完成傳統(tǒng)單一起動(dòng)機(jī)的工作任務(wù)。
起動(dòng)/發(fā)電復(fù)用電動(dòng)機(jī)完成汽車發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)軸前端驅(qū)動(dòng)小齒輸與汽車發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪齒環(huán)齒合并不分離，操縱轉(zhuǎn)換控制器，切斷PWM電路電源，接通整流器電路，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)拖動(dòng)復(fù)用電機(jī)旋轉(zhuǎn)作為發(fā)電機(jī)工作，發(fā)出交流電來，經(jīng)三相半控橋整流穩(wěn)壓器，向系統(tǒng)負(fù)載供電，并向蓄電池充電。
至此完成起動(dòng)/發(fā)電復(fù)用電動(dòng)機(jī)全部復(fù)用功能。
起動(dòng)/發(fā)電復(fù)用電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)。
為確保汽車在怠速時(shí)1000-1100r/min時(shí)，發(fā)電機(jī)能發(fā)出(14V28V14/42V)的電壓，電機(jī)定、轉(zhuǎn)子、繞組設(shè)制為6極，鐵心長(zhǎng)度依據(jù)輸出、輸入功率而定的系列產(chǎn)品，大部分電機(jī)共用直徑。功率大小在鐵心長(zhǎng)度上區(qū)分。
定子鐵心的材料選用冷軋無取向硅鋼片，牌號(hào)DW310-35，厚0.35的沖片疊壓而成。定子沖片參見圖2，硅鋼片的片絕緣采用生成氧化膜的方法。氧化劑為壓縮空氣和水蒸氣。氧化劑水蒸氣0.05MPa；空氣0.02MPa。氧化溫度550-570℃。
定子繞組與傳統(tǒng)的電機(jī)大致一樣，只作形式改進(jìn)參見圖3。
定子繞組電磁線選用QY-1/220耐高溫、耐腐化包線。絕緣等級(jí)H級(jí)。
定子繞組三相六極，相帶1-5，線圈節(jié)距1-4，繞組換相組連接方法顯極接法、尾接尾、頭接頭。小功率Y形接法；大功率△形接法。
繞組形式單層鏈?zhǔn)剑B繞連嵌。
定子總成的質(zhì)檢繞組直流電阻值三相平衡，繞組對(duì)地絕緣電阻無窮大，繞組相間絕緣無窮大。對(duì)繞組進(jìn)行整形，外不碰機(jī)殼；內(nèi)不碰轉(zhuǎn)子，都有5-10mm以上的間隙，確保良好的絕緣程度及機(jī)械強(qiáng)度。
在烘箱內(nèi)放入定子總成，預(yù)烘除潮，烘干溫度于80-110℃，時(shí)間3-4小時(shí)。
浸漆工藝定子總成保溫在+60-80℃，放入漆中浸漬，直至漆中不冒汽泡為止，取出滴干余漆。一般頭一天下午浸漬；過一夜第二天放到烘箱內(nèi)進(jìn)行烘干。
定子浸油后鐵心內(nèi)膛一一用較干的汽油布擦凈內(nèi)表面漆層、光滑、漆膜薄不影響總裝時(shí)，定、轉(zhuǎn)子間氣隙長(zhǎng)度。烘干溫度、時(shí)間分為三個(gè)階段。第一階段低溫+60-80℃，3小時(shí)。第二階段+100-120℃，2小時(shí)，第三階段高度150℃，3小時(shí)。
轉(zhuǎn)子總成(復(fù)合功能)制用轉(zhuǎn)子的鐵心材料，選用國產(chǎn)熱軌無取向硅鋼片，牌號(hào)DR265-50，厚度0.5mm，通過沖壓模具沖壓而成的轉(zhuǎn)子鐵心沖片，按設(shè)計(jì)的長(zhǎng)度壓疊而成，見沖片圖4。
將疊裝好轉(zhuǎn)子鐵心安裝在壓鑄模內(nèi)，經(jīng)予熱后進(jìn)行壓鑄鋁或鋁合金。
通過壓鑄鋁的工序后一次性完成轉(zhuǎn)子的復(fù)用功能。
將疊裝的分散硅鋼片，熔化的鋁液把它熔粘為一整體，具有一定的機(jī)械強(qiáng)度。
通過壓鑄鋁一次性完成籠形繞組的導(dǎo)條形成。本起動(dòng)、發(fā)電復(fù)用電動(dòng)機(jī)的制造方法，利用沖制發(fā)電機(jī)定子鐵芯內(nèi)圓沖下的余料來沖制轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁體，并沖下余料外徑預(yù)留1.5mm尺寸精磨邊；此沖片圓周均勻分布若干個(gè)安放永磁體的槽孔；將沖片依據(jù)設(shè)計(jì)發(fā)電機(jī)的功率的鐵芯長(zhǎng)度進(jìn)行疊裝，壓鉚，成為一個(gè)完整的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體；將所述槽孔裝上砂條或槽樣塊封住槽口，除導(dǎo)條孔外。將轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁體的總成安裝在鑄鋁壓鑄模具內(nèi)，由鋁合金將導(dǎo)磁硅鋼片熔粘為一個(gè)整體，磁體導(dǎo)磁兩端形成用于冷卻的風(fēng)扇；打開鑄模后，將轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁體總成在車床上給兩端頭打中心穿孔，壓入軸；在外圓磨床上進(jìn)行精磨，磨露出向幾安放永磁塊的槽孔為止，拆出預(yù)先防止液體鋁流入的模塊或砂條；在槽口上打上料材為鋁板或壓層玻璃板的槽楔；通過壓鑄鋁一次性完成轉(zhuǎn)子軸向兩端的籠形繞組短路環(huán)，軸向兩端內(nèi)風(fēng)扇風(fēng)葉的形成。此籠形繞級(jí)在本電機(jī)上作為起動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，擔(dān)任起動(dòng)繞組的功能。
總之本起動(dòng)/發(fā)電復(fù)用電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子總成，通過壓鑄設(shè)備對(duì)鐵心壓力鑄鋁，一次性完成大功能外，更重要一功能轉(zhuǎn)子鐵芯上安裝的永磁體雙極隔磁，免除磁極短路，磁場(chǎng)強(qiáng)，確保起動(dòng)性能及發(fā)電性能。
起動(dòng)/發(fā)電復(fù)用電機(jī)控制機(jī)構(gòu)。
轉(zhuǎn)換控制器，采用大功率開關(guān)晶體管的芯片，GTR電力開關(guān)晶閘管IC工藝制成一個(gè)轉(zhuǎn)換控制模塊(無觸點(diǎn)開關(guān))，通過觸發(fā)電路指令轉(zhuǎn)換控制器開始接通起動(dòng)電路；后斷開起動(dòng)電路轉(zhuǎn)換到發(fā)電整流電路。
大功率PWM裝置集成模塊。車上直流電源(蓄電池)有12V的汽油車；24V的柴油車；用于下一代的汽車14/42V的通過轉(zhuǎn)換控制器輸送給PWM電路。
PWM電路工作性能將輸入的直流電逆變成接近正弦波的三相交流電，頻率為300HZ，電壓升為50V交流電，經(jīng)負(fù)載降壓后為42V。見PWM電路原理圖7。
發(fā)電機(jī)輸出整流穩(wěn)壓器集成模塊。
采用IC工藝將元件的芯片，制成汽車電氣專用集成模塊—三相關(guān)控橋整流器及配套的觸發(fā)器模塊。
三相半控橋整流器的結(jié)構(gòu)及工作原理。
本電路由三只功率二極管，三只晶闡管組成。三只晶閘管陰極相連，三只二極管陽極相連，觸發(fā)電壓有三組，分別加在相應(yīng)晶閘管上，但三組觸發(fā)電壓必須與主電路三相電源同步。相互之間分別相差120度，每組觸發(fā)電壓移向范圍0-180度，當(dāng)α＜60°度時(shí)輸出電壓波形是連續(xù)的；當(dāng)α＞60°以后輸出電壓不是加續(xù)的。據(jù)此工作原理，通過觸發(fā)電路的電壓對(duì)比，取樣，達(dá)到汽車轉(zhuǎn)速變化時(shí)，發(fā)電機(jī)輸出的高低不等的電壓得以穩(wěn)定恒壓在14V制的恒壓在14.07-14.3V之間。24V制的恒壓在28V-28.3V。雙電壓(14/42V)恒壓在42.5V。任何一種電壓制的汽車電氣系統(tǒng)，本起動(dòng)/發(fā)電復(fù)用機(jī)輸出一恒壓直流電向系統(tǒng)的負(fù)載供電，并向蓄電池充電。見三相半控橋整流電路原理圖7。
三相半控橋觸發(fā)電路(穩(wěn)壓器)采用IC的工藝，特制一專用模塊，和半控橋整流器配套使用參見圖8。
機(jī)械部分實(shí)施方案之一機(jī)械傳動(dòng)過程本機(jī)作為起動(dòng)/發(fā)電均由電機(jī)軸端頭小齒輪齒合在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪齒環(huán)上，來驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)起動(dòng)；或驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電。因而二機(jī)合一取消了傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)的帶輪及皮帶。
實(shí)施方案之二電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸伸出30mm，在伸出軸端部分是一個(gè)花鍵軸，該花鍵軸嚙合在汽車后橋或者齒合在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸與離合器之間，來驅(qū)動(dòng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)專用于電動(dòng)車時(shí)，驅(qū)動(dòng)其后橋拖動(dòng)車輛行走，車在滑行時(shí)是發(fā)電機(jī)，加速和上坡時(shí)是電動(dòng)機(jī)。
權(quán)利要求1.一種車用起動(dòng)、發(fā)電復(fù)用電動(dòng)機(jī)，它由電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子、繞組和驅(qū)動(dòng)控制電路組成；電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子繞組為六極設(shè)計(jì)，鐵芯直徑不變，其長(zhǎng)度依據(jù)輸出、輸入功率而定；定子繞組極相組連接方式為六極36槽顯極接法，尾接尾，頭接頭；小功率Y形接法；大功率△形接法；其特征在于所述定子繞組型式為單層鏈?zhǔn)健⑦B繞連嵌；所述轉(zhuǎn)子鐵芯是由2至3對(duì)外端具有槽楔孔的對(duì)稱永磁鐵槽孔、相間于上述永磁鐵槽孔間的籠形繞組導(dǎo)條孔、非磁性內(nèi)環(huán)和軸孔結(jié)構(gòu)組成，并且按設(shè)計(jì)的長(zhǎng)度壓疊而成；在所述轉(zhuǎn)子鐵芯上，切向方式安裝上4至6對(duì)條形釹鐵硼永磁體，形成8至12極永磁轉(zhuǎn)子；所述轉(zhuǎn)子鐵芯由熔化的鋁液以壓鑄鋁工藝，形成籠形繞組、轉(zhuǎn)子軸兩端的籠形繞組短路環(huán)和軸向兩端內(nèi)風(fēng)扇風(fēng)葉一體的結(jié)構(gòu)，并且形成雙極隔磁，鐵芯與軸之間為第一極隔磁，兩磁塊相鄰槽口為第二極隔磁，由非磁性槽鍥兼作二極隔磁擋片置于槽鍥孔中固定磁體，分?jǐn)嚅_磁力線回路，轉(zhuǎn)子每一級(jí)的N極磁力線，穿過定子鐵芯及繞組回到S極形成閉合回路；該籠形繞組在本裝置上作為起動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)繞組；所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸伸出30mm的部分是一個(gè)花鍵軸，可以嚙合在汽車后橋或者齒合在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸與離合器之間，以驅(qū)動(dòng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)；專用于電動(dòng)車時(shí)，以驅(qū)動(dòng)后橋，拖動(dòng)車輛行走；所述驅(qū)動(dòng)控制電路包括一個(gè)大功率開關(guān)晶體管、一個(gè)PWM逆變電路和一個(gè)三相半控橋整流器；所述大功率開關(guān)晶體管的基極通過駕駛室控制開關(guān)接蓄電池正端，發(fā)射極直接接蓄電池正端，集電極接所述PWM逆變電路的直流輸入端，所述PWM逆變電路的三相交流輸出接所述復(fù)用電動(dòng)機(jī)的定子三相繞組；所述復(fù)用電動(dòng)機(jī)的定子三相繞組與一個(gè)三相半控橋整流器的輸入端相連接，該三相半控橋整流器的直流輸出接蓄電瓶；所述定子三相繞組分別通過三個(gè)正向二極管與A端相連接，所述三相半控橋整流器的三個(gè)可控硅觸發(fā)端連接后構(gòu)成K端，A、K端為本控制電路的電壓對(duì)比、取樣端，可以與一個(gè)觸發(fā)電路連接，在汽車轉(zhuǎn)速變化時(shí)，發(fā)電機(jī)仍能輸出額定恒壓。
2.如權(quán)利要求1所述的車用起動(dòng)、發(fā)電復(fù)用電動(dòng)機(jī)，其特征在于定子鐵芯由冷軋無取向，厚為0.35mm的硅鋼片沖片疊壓而成。
3.如權(quán)利要求1所述車用起動(dòng)、發(fā)電復(fù)用電動(dòng)機(jī)，其特征在于定子繞組電磁線選用QY-1/220耐高溫、耐腐，絕緣等級(jí)H級(jí)的漆包線。
4.如權(quán)利要求1所述車用起動(dòng)、發(fā)電復(fù)用電動(dòng)機(jī)，其特征在于轉(zhuǎn)子鐵芯由熱軋無取向硅鋼片，厚度0.5mm，按設(shè)計(jì)的長(zhǎng)度壓疊壓鑄鋁而成。
專利摘要一種車用起動(dòng)發(fā)電復(fù)用電動(dòng)機(jī)，它由電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子、繞組和驅(qū)動(dòng)控制電路組成；其特征在于轉(zhuǎn)子鐵芯是由2至3對(duì)外端具有槽楔孔的對(duì)稱永磁鐵槽孔、相間于上述永磁鐵槽孔間的籠形繞組導(dǎo)條孔、非磁性內(nèi)環(huán)和軸孔結(jié)構(gòu)組成；其中導(dǎo)條是本裝置作為起動(dòng)機(jī)時(shí)的起動(dòng)繞組，永磁體作用是電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，提供直流磁場(chǎng)與定子繞組的交變磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。發(fā)電時(shí)的永磁轉(zhuǎn)子提供發(fā)電勵(lì)磁磁場(chǎng)。所述驅(qū)動(dòng)控制電路包括大功率開關(guān)晶體管、逆變電路、三相半控橋整流器和汽車點(diǎn)火開關(guān)。本裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、通用性好、輸出功率大和有效延長(zhǎng)蓄電池壽命的效果。
文檔編號(hào)H02K3/28GK2541989SQ0220886
公開日2003年3月26日 申請(qǐng)日期2002年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月4日
發(fā)明者劉載海, 代伯龍 申請(qǐng)人:吳風(fēng)耀