专利名称：一种启动磁电机定子的制作方法
技术领域：
本实用新型属永磁电机。
一种具有直流电动机(启动电机)和交流发电机(磁电机)两种功能的启动磁电机已在小型汽油机上装用，以替代小型汽油机上原有的直流启动电机和磁电机，由于实现了一机两用，所以可节省安装空间，降低制造成本。实践证明国内现有启动磁电机在制造和推广应用中存在两个主要问题工作电流大和制造工艺复杂。经研究发现，发生上述问题主要原因在于上述启动磁电机的定子结构它的铁心为16槽，绕组分二层跨槽绕制，里层为X相，外层为Y相，每相并绕二个分绕组，共有x1x2和y1y2四个绕组；X相的第一个线圈的两个有效边位于第一槽和第三槽，Y相的第一个线圈的两个有效边位于第二槽和第四槽，每四槽为一转动周期(360°电角度)，上述X、Y相绕组的相位差为90°电角度，两相绕组重叠45°电角度。由以上结构可知上述启动磁电机完成一个转动周期(360°电角度)应为上述四个分绕组轮流通电一次，按照电机设计惯例，为提高绕组利用率且提高输出转矩，，应满足在每一时刻至少有两个绕组同时通电(两两通电)，实验结果表明在两绕组同时通电时，上述启动磁电机产生的转矩的分布空间为90°电角度，转矩的大小呈近似正弦半波状态，而上述四绕组每次转换也为90°电角度，这即是说，上述启动磁电机运行一个周期(360°电角度)输出转矩的波形为四个正弦半波的连续排列，其波峰和波谷相差很大，这必然导致电机运行时转矩的大幅波动，在实际应用中，则表现为电机启动时堵转时间过长，耗电增加且转速不稳。另外，由于上述启动磁电机绕组跨槽分层绕制，线圈端部过宽，致使铜线用量增加；槽满率很高，使得制造工艺难度增大，电机的通风散热也差。
本实用新型的目的，是要提供一种改进的启动磁电机定子，它能改善启动磁电机输出转矩并简化制造工艺，节省铜线。
本实用新型的目的是这样实现的在支架1上装有铁心2，该铁心2上有线槽3并装有换向器4，其特征是，铁心2上布置有A、B、C三相绕线；上述A、B、C三相绕组各自由二个独立的分绕组a1a2、b1b2、c1c2组成；上述A、B、C三相绕组中的任一线圈的两个有效边位于铁心2上相邻的两个线槽3内。由以上结构可知由于绕组为三相六绕组结构，在一个转动周期(360°电角度)内，可进行六次绕组转换，每次转换占60°电角度，按设计惯例采取多种形式用每一时刻均有二个绕组通电(两两通电)的通电方式，经实验表明绕组两两通电时与转子磁场作用产生的转矩的分布区间大于120°电角度，转矩的波形为近似正弦半波，而上述六个绕组每次转换仅需60°电角度，所以，我们可以在转矩120°电角度的分布区间选取转矩较大的60°电角度区间来进行绕组的连续转换，由此可在一个转动周期内获得六个连续平滑的转矩，进而使启动磁电机迅速启动，减小工作电流，另外，由于上述绕组线圈的两个有效边位于相邻的两个线槽内，所以线圈端部已缩至最短，这无疑节约了铜线；由于上述各线组不重叠，所以制造工艺也大为简化，槽满率和散热通风问题亦得到有效的解决。为实现启动磁电机的发电动能，可在铁心2上布置发电绕组L，也可由上述A、B、C三相绕组兼做发电绕组。
由于将启动磁电机定子进行了优化设计，所以本实用新型可制造性能优异的启动磁电机产品，经与现用助力自行车用30cc汽油发动机启动磁电机比较，用本实用新型技术制造的同型号启动磁电机的输出转矩可增加20％，工作电流降低30％，铜线节约40％，绕组排列整齐，通风散热良好，装配空间增大，具有很好的工艺性和实用性。
图1为本实用新型提出的一种启动磁电机定子的结构图；图2图3为本实用新型提出一种启动磁电机定子的铁心和绕组结构图；图4为本实用新型提出的一种启动磁电机定子的铁心和绕组与转子磁钢相对位置示例图；图5为本实用新型提出的一种启动磁电机定子与现有启动磁电机定子的转距波形比较图；图6为现有启动磁电机定子的铁心和绕组结构图。
在图1中，支架1上装有铁心2，铁心2上装有换向器4，换向器4用于绕组转换，A、B、C三相共六个分绕组a1a2、b1b2、c1c2接成星形，其公共端引出，分散端接换向器4。
在图2中，铁心2上布置有A、B、C三相绕组，每相绕组各自由二个独立的分绕组a1a2、b1b2、c1c2组成(绕组端部的二根短划斜线表示有两个分绕组)，A、B、C三相绕组的第一个线圈的有效边分别放置在第一、二、第二、三、第三、四个线槽内，所以各绕组可整齐排列，互不重叠，A、B、C三相绕组沿铁心2按上述规律连续绕制，形成A、B、C三相共六个分绕组。在图3中A、B、C三相绕组沿铁心2分二段绕制，形成两个相同的三相绕组，共有十二个分绕组。
图4示出了本实有新型提出的一种启动磁电机定子的一个实施例与转子磁钢的相对位置，由于上述实施例的铁心为12槽，每三槽为一转动周期(360°电角度)，所以转子磁极应为四对，每对磁钢也为一转动周期(360°电角度)，从图中可见，每个转动周期对应有A、B、C三相共六个分绕组，每个绕组轮流通电一次，转过60°电角度即可完成一个转动周期，图中编号5为转子、6为磁钢、L为发电绕组。另外，根据上述分析可知，铁心2上的线槽数为三的整倍数，均可实现以三相六个分绕组完成一个转动周期(360°电角度)，考虑到具体安装空间和位置，本实用新型提出的一种启动磁电机定子的铁心2上的线槽3的具体数量可为6、9、12、15、18、21、24个。
图5示出本实用新型提出的一种启动磁电机定子与现有启动磁电机定子的转矩波形比校，在一个转动周期(ωt)内，现有启动磁电机定子的转矩(T)波动明显较大。
图6为现有启动磁电机定子绕组结构图，编号10为铁心、7为线槽、8为转子、9为磁钢、x1x2、y1y2为绕组、Z为发电绕组，其工作过程前面已作详细说明，这里不再赘述。
权利要求1.一种启动磁电机定子，支架1上装有铁心2、该铁心2上有线槽3并装有换向器4，其特征是铁心2上布置有A、B、C三相绕组；上述A、B、C三相绕组各自由二个独立的分绕组a1a2、b1b2、c1c2组成，上述A、B、C三相绕组中的任一线圈的两个有效边位于铁心2上相邻的两个线槽3内。
2.根据权利要求1中所述的一种启动磁电机定子，其特征是A、B、C三相绕组在铁心2上连续绕制、绕组数为六个。
3.根据权利要求1和2中所述的一种启动磁电机定子，其特征是A、B、C三相绕组在铁心2上分段绕制，绕组数大于六个。
4.根据权利要求1中所述的一种启动磁电机定子，其特征是铁心2上的线槽3的数量为6、9、12、15、18、21、24个。
专利摘要本实用新型属永磁电机是一种启动磁电机定子，特别适用于具有直流电动机和交流发电机两种功能的启动磁电机，它的绕组为三相六绕组结构，各绕组间相互不重叠，可输出平滑的转矩，降低工作电流，节省铜线，简化制造工艺。
文档编号H02K3/28GK2710237SQ20042006017
公开日2005年7月13日 申请日期2004年7月9日 优先权日2004年7月9日
发明者张刚 申请人:张刚