摩托车用直流无刷起动磁电机的设计
陈益广，王晓远，沈勇环
(天津大学，天津 300072)
摘要：针对将直流无刷电机与摩托车磁电机集合在一起的直流无刷起动磁电机，分析了电机定、转子及驱动电路的设计特点，提出了设计方法。
关键词：直流无刷起动磁电机；直流无刷电机；磁电机；起动电机
中图分类号：tm302 文献标识码：a 文章编号；1001-6848(2000)06-0006-02
l 引 言
摩托车正在朝着豪华、高速和大排量车型发展，电起动取代脚踏起动已成为发展趋势。目前电起动摩托车上的起动电机和磁电机是2台各自独立的电机。起动电机为有刷永磁直流电动机，工作转速高(6 000～14 000r／min),需经减速机构和超越离合器与发动机曲轴相联；磁电机飞轮永磁转子与发动机曲轴直接相联，起到了发电和给发动机点火系统提供点火触发信号的作用。使用2台电机，发动机结构复杂，超越离合器打滑时会严重影响摩托车的起动特性；起动电机通过电刷换向，电刷磨损严重，需要经常维护。
直流无刷起动磁电机是将直流无刷起动电机与磁电机合二为一。它省掉了减速机构和超越离合器，有效地简化了发动机结构，提高了运行可靠性。
2总体结构
直流无刷起动磁电机为内定子及飞轮永磁外转子结构，其结构示惠图如图1所示。
飞轮永磁外转子与发电机曲轴固定在一起，飞轮内腔均匀地粘贴有6块n、s极相间的能在较高温度条件下工作的高磁性能的钕铁硼磁瓦。飞轮端面均匀粘贴有3块用作位置传感器的弧形钕铁硼磁钢，从端面看去极性一致均为n极。飞轮外周设计有一小凸台，飞轮每旋转1周小凸台与触发器上的铁制凸台相对扫过1次，引起触发器内部永磁磁路磁通变化，在触发器内部线圈内感应出一个交变电势，此电势用作发动机点火系统的触发信号。
电机内定子铁心由0. 35mm冷轧硅钢片叠压铆接在一起，再经电泳塑料绝缘处理后，绕制y接的直流无刷起动电机三相绕组及单相发电绕组，浸漆烘干后用螺杆固定在电机法兰底座上。底座上还安放着焊接有3个开关型霍尔元件的用作位置传感器的弧形印刷电路板。电机法兰底座将固定在发动机机座上。
直流无刷起动磁电机的y接三相绕组与三相半桥驱动电路联接，位置传感器上的3个开关型霍尔元件发来的位置信号经过处理后控制三相半桥驱动电路导通与关断，实现直流无刷起动磁电机电子换向。摩托车起动时，直流无刷起动电机部分由电池供电。摩托车起动后，直流无刷起动电机部分断电，单相发电绕组输出的大小及频率随飞轮转速变化的电势需经调压器给电池充电，同时给摩托车其它电器供电。
3定子结构
直流无刷起动磁电机为内定子结构，且要求结构非常紧凑，电机轴向尺寸有限，若三相绕组采用双层整距绕组，绕组端部会较高，在有限空间内将不得不减小铁心有效长度，绕组端部的周向长度比绕组轴向长度长很多，绕组利用率低。因此，设计中采用了图2所示方案，即每对磁极下有3个齿，每相1个齿，每个齿上套一相集中绕组，三相绕组在空间上不存在重叠区域。绕组实际跨距在电磁上不超过120度电角度，绕组系数较低，电磁转矩脉动量较大；但电机生产加工工艺简单，在有限空间内，能有效降低绕组端部高度，增加铁心有效长度。
4转子结构
飞轮转子内腔均匀粘贴的6块磁瓦的极弧角度对起动电机的最小堵转转矩有决定性影响。一般的直流无刷电机，定子绕组大都采用双层绕组，绕组跨距接近于一个极距，绕组系数高，为获得较大的电磁转矩旦脉动较小，磁瓦的极弧角度选择得远大于120度电角度。而本设计中，定子采用每对磁极下三相各分得一个齿的集中绕组，若再选择磁瓦极弧角度大于120度电角度，则最小堵转转矩会很小。设计中，磁瓦极弧角度等于120度电角度，获得了****的最小堵转转矩。不同磁瓦极弧 |
