一种高效稀土永磁直流式汽车空气悬挂气泵电机的制作方法

本实用新型涉及电机技术领域，特别是涉及一种用于汽车空气悬挂的气泵电机。

背景技术：

空气悬挂从十九世纪中期诞生以来，经历了一个世纪的发展，经历了“气动弹簧-气囊复合式悬架→半主动空气悬架→中央充放气悬架(即ECAS电控空气悬架系统)”等多种变化型式，到二十世纪五十年代才被应用在载重车、大客车、小轿车及铁道汽车上。目前国外高级大客车几乎全部使用空气悬架,重型载货车使用空气悬架的比例已达80％以上，空气悬架在轻型汽车上的应用量也在迅速上升，部分轿车也逐渐开始使用空气悬架，如美国的林肯、德国的Benz300SE和Benz600等。在一些特种车辆(如对防震要求较高的仪表车、救护车、特种军用车及要求的集装箱运输车等)上，空气悬架的使用几乎为唯一选择。而我国目前仍处于起步阶段，空气悬架系统只应用在一些豪华客车和重型货车、挂车上，随着人们对乘用车舒适性，轮胎及汽车整体硬件使用寿命的要求提高，对道路的保护意识越来越高，空气悬挂的普及越来越迫切。

但是，现有的汽车空气悬挂气泵电机压缩缸只有一级气缸，空气压缩效率较低，压缩空气供应较慢，特别是在刚起步时更慢，整体体积较大、不利于小型化，导致空气悬挂系统在汽车上所占的体积较大，增加了汽车的整体重量，降低了汽车的空间利用率；此外，由于驱动装置采用铁氧体永磁直流电机，体积较大，且由于磁性能不强，转子绕组需要更多的匝数和更小的导体线径，从而使绕组内阻和导体电流密度增大，导致电机温升高、发热量较大，效率较低。因此，有必要对现有的汽车空气悬挂气泵电机进行改进和优化。

技术实现要素：

为解决现有技术的不足，本实用新型提供一种体积小、效率高、发热量小的高效稀土永磁直流气泵电机。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高效稀土永磁直流式汽车空气悬挂气泵电机，包括压缩缸和连接在其出口的储气过滤器，压缩缸内设有由永磁直流电机驱动做往复运动的活塞杆，其特征在于：所述压缩缸包括一级气缸和二级气缸，活塞杆两端设为分别与一级气缸和二级气缸适配的一级活塞和二级活塞，一级气缸与压缩缸的进气孔连通，二级气缸与储气过滤器连通，一级气缸与二级气缸通过连接通道连通；所述永磁直流电机的定子采用烧结钕铁硼磁钢制成。

所述连接通道设置在活塞杆上，其两端贯通一级活塞和二级活塞的端面，并在二级活塞上设有单向打开连接通道的二级吸气阀片。

所述压缩缸的一级气缸、二级气缸之间为进气腔，进气孔开在进气腔的腔壁上，一级活塞上开有至少两个连通进气腔和一级气缸的吸气通道，每一吸气通道设有一个从一级活塞的端面单向打开的一级吸气阀片。

所述二级气缸出口处设有连通至储气过滤器的单向阀。

所述永磁直流电机安装在压缩缸外壁，其输出端置于压缩缸内并设为偏心轴，偏心轴上连接有二级连杆，二级连杆另一端通过销轴连接在活塞杆上。

所述活塞杆内设有传动腔，二级连杆置于传动腔内。

所述定子包括设置在机壳内的定子铁芯和八片对称镶嵌在定子铁芯内侧的烧结钕铁硼磁钢，烧结钕铁硼磁钢两端铆压在定子铁芯上。

所述永磁直流电机的转子包括中部的转子线圈和后端的换向器，转子上从转子线圈到偏心轴还依次装有偏心轮和轴承。

所述转子采用斜槽结构，其斜槽的中心角相对旋转15°±1°。

本实用新型的有益效果是：通过两级气缸高效的实现空气的压缩，可快速获得高压的压缩空气，且两级气缸在同一轴线上工作，两级活塞为一体式结构，也在同一轴线上运动，使整个气泵结构更加紧凑，体积更小；而通过高效稀土 永磁直流电机作为气泵的驱动装置，比传统永磁直流气泵电机体积更小，便于实现空气悬挂气泵的小型化，大幅减小空气悬挂系统在汽车上所占的体积，降低汽车的整体重量，极大地提高汽车的空间利用率；同时因为磁场的增大，转子绕组可以使用更少的匝数和更大的导体线径，从而降低绕组内阻和导体电流密度，而使得电机温升更低，发热量更小，效率更高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。

图1是本实用新型的剖视结构示意图；

图2是本实用新型中气泵部分的结构图；

图3是本实用新型中永磁直流电机定子部分的结构示意图；

图4是本实用新型中永磁直流电机转子部分的结构示意图。

具体实施方式

参照图1至图4，一种高效稀土永磁直流式汽车空气悬挂气泵电机，包括压缩缸1和连接在其出口的储气过滤器2，所述压缩缸1包括进气腔14和进气腔14上下两端的一级气缸11、二级气缸12，压缩缸1内设有由永磁直流电机3驱动的活塞杆4，活塞杆4两端设为分别与一级气缸11和二级气缸12适配的一级活塞41和二级活塞42，一级活塞41和二级活塞42上均设置有活塞环，以便与一级气缸11和二级气缸12紧密配合。

进气腔14的腔壁上开有进气孔13，进气孔13用于向压缩缸1内吸入空气，一级活塞41上开有至少两个连通进气腔14和一级气缸11的吸气通道45，每一吸气通道45设有一个从一级活塞41的端面单向打开的一级吸气阀片46。一级活塞41上行时，一级吸气阀片46打开，向一级气缸11内吸入空气。

一级气缸11与二级气缸12通过连接通道43连通,连接通道43设置在活塞杆4上，其两端贯通一级活塞41和二级活塞42的端面，并在二级活塞42上设有单向打开连接通道43的二级吸气阀片44，活塞杆4下行时，一级活塞41将一级气缸11内的空气通过连接通道43压入二级气缸12内，二级吸气阀片44 在气压的作用下自动打开；而当活塞杆4上行时，二级气缸12内的空气将二级吸气阀片44封闭在连接通道43上，二级活塞42将二级气缸12内的空气压缩进储气过滤器2内，二级气缸12出口处设有连通至储气过滤器2的单向阀15，也只有在活塞杆4上行时才在气压作用下自动打开。这样，通过两级气缸，高效的实现了空气的压缩，以快速获得高压的压缩空气，且两级气缸在同一轴线上工作，两级活塞为一体式结构，也在同一轴线上运动，使整个气泵结构更加紧凑，体积更小。

所述永磁直流电机3安装在压缩缸1外壁，其输出端置于进气腔14内并设为偏心轴32，偏心轴32上连接有二级连杆47，二级连杆47另一端通过销轴48连接在活塞杆4上,活塞杆4内设有传动腔49，二级连杆47置于传动腔49内,通过偏心轴带动二级连杆47驱动活塞杆4做上下往复运动，不断的吸气、压缩，从而实现连续的向储气过滤器2内提供压缩空气，以便汽车空气悬挂使用。

所述永磁直流电机3的定子31包括设置在机壳33内的定子铁芯34和八片对称镶嵌在定子铁芯34内侧的烧结钕铁硼磁钢35，烧结钕铁硼磁钢35两端铆压在定子铁芯34上，以防止其轴向脱出，整个定子铁芯34通过过盈配合压入机壳33内，以便组成定子磁场的闭合回路。钕铁硼磁钢为至目前为止磁力最强的永久磁铁，它的BHmax值是铁氧体磁铁的5-12倍，铝镍钴磁铁的3-10倍，其矫顽力相当于铁氧体磁铁的5-10倍，铝镍钴磁铁的5-15倍，通过使用稀土烧结钕铁硼磁钢作为永磁直流电机3的定子31的永磁体，同等功率情况下，体积可减小20～30％，便于汽车空气悬挂气泵的小型化，而负载效率比铁氧体提高10％以上，大大提高了能量转换效率，减少了资源的浪费。

所述永磁直流电机3的转子包括中部的转子线圈36和后端的换向器37，转子上从转子线圈36到偏心轴32还依次装有偏心轮38和轴承39，轴承39与压缩缸的壳体配合以便定位转子，同时使转子旋转时更加稳定，而通过设置偏心轮38，极大的增加了转动惯量，有助于活塞杆动作时压缩鼓气，极大的提高 了空气压缩效率。转子尾端通过轴承安装在永磁直流电机3的后端盖上，而机壳33尾部内侧设有刷板，刷板上装有电感和与换向器37滑动接触的电刷。此外，转子采用斜槽结构，转子斜槽的中心角相对旋转15°±1°，转子线圈36与刷板上的EMC元件连接成电路，有效的减少了电磁干扰。

运行时，偏心轴32做旋转运动时，带动二级连杆47通过销轴48把永磁直流电机3的输出功率转化成的活塞杆4的上下往复运动，实现气泵的吸气和压缩过程。当活塞杆往下运动时，一级吸气阀片46、单向阀15关闭，二级吸气阀片44打开，一级气缸11内的压缩空气通过连接通道43顺利进入二级气缸12；当活塞杆往上运动时，二级吸气阀片44关闭，一级吸气阀片46打开，一级气缸11吸进空气，同时二级活塞42开始压缩二级气缸12内之前从一级气缸11吸入的空气，并随着气压的上升推开单向阀15，使压缩空气进入储气过滤器2，活塞杆如此不断上下往复运动，使储气过滤器2快速获得高压压缩空气。

本实用新型通过高效稀土永磁直流电机作为气泵的驱动装置，比传统永磁直流气泵电机体积更小，效率更高，发热量更小，通过采用钕铁硼磁钢作为定子的永磁体，磁性能比铁氧体永磁更强，可以使用小体积而达到强磁场的效果，实现空气悬挂气泵的小型化，大幅减小空气悬挂系统在汽车上所占的体积，降低汽车的整体重量，极大地提高汽车的空间利用率；同时因为磁场的增大，转子绕组可以使用更少的匝数和更大的导体线径，从而降低绕组内阻和导体电流密度，而使得电机温升更低，效率更高。

以上所述，只是本实用新型的较佳实施方式，但本实用新型并不限于上述实施例，只要其以任何相同或相似手段达到本实用新型的技术效果，都应包含在本实用新型的保护范围之内。