一种高可靠性起停系统用六相隔离的永磁电机的制作方法

本发明涉及一种高可靠性起停系统用六相隔离的永磁电机，属于特种电机技术领域。

背景技术：

节能环保已经成为时代主题的今天，怠速起停系统的诱惑力不言而喻。怠速起停系统被认为是未来汽车节能减排的一项关键技术，其工作原理是利用具有怠速起停功能的电机取代原有的起动电机，在必要的时候能够实现自动起停。因此，起停系统用电机的可靠性也就成为起停系统可靠性的关键技术。

目前，关于起停系统用电机的发明专利并不多见，同时相关的专利主要集中在电机的成本控制和减小噪音等方面，并未涉及到电机可靠性的研究。例发明专利申请：一种怠速起停系统用的异步电机，申请号：201510749899.1，该发明涉及汽车用怠速起停系统技术领域，尤其涉及汽车用怠速起停系统用电机。该发明电机主要由外壳、连于外壳上的定子、转子轴、铸铜转子以及安装在定子上的扁铜绕组组成。

另外，也有一些并不是专用与起停系统而是关于电机可靠性的专利，例如发明专利：一种并列式混合励磁无刷直流容错电机，专利号：201210329652.0，该发明混合励磁电机将永磁同步电机部分和电励磁双凸极电机部分有机组合，实现两部分感应电势的高效叠加，解决电机内部短路故障时灭磁保护的问题，并且具有强容错能力。类似的，授权的发明专利：一种定子模块式混合励磁容错电机，专利号：201410003886.5，公开了一种定子模块式混合励磁容错电机包括相对设置的第一定子和第二定子、安装于第一定子和第二定子之间的转子。

目前六相传统的电机在各行各业都得到了广泛的关注，但六相永磁双凸极电机至今还未检索到有相关报道。实际上，研究发现一个励磁源给六相双凸极电机的六相绕组提供励磁方案不可行。因此，本申请第一发明人提出了跨一个定子极绕制的六相双凸极电机“授权号ZL201510010867X，一种直驱电动滚筒用电机”，通过每个励磁绕组只给一相电枢绕组提供励磁来实现第一个六相双凸极电机。但是，这种电机励磁绕组轴向占用的漆包线多，空间大且励磁效率低。因此打破常规思维，提出一种一个励磁源能给多个定子极提供励磁，且各相性能对称的双凸极电机。

本发明的创造性不仅仅在于本发明所采用的相互独立的定子子铁心，更重要的在于电机每个定子子铁心上的三个定子的不同极弧长度匹配。本申请的技术与现有技术的不同主要体现在电机结构方面。本申请的技术具有各相完全隔离的定子结构和超出已公开常理技术的特殊定子极极弧匹配参数，其六相绕组的配置方式也与传统电机有着本质的区别。

技术实现要素：

所要解决的技术问题：提供一种六相隔离、故障不能传播的一种高可靠性起停系统用六相隔离的永磁电机。

为了实现以上功能，本发明采取的技术方案是：

一种高可靠性起停系统用六相隔离的永磁电机，包括定子铁心(1)、转子铁心(2)、永磁体(4)、六相电枢绕组、定子固定块(11)、外壳(12)和轴(3)，转子铁心(2)固定在轴(3)上，轴(3)与发动机曲轴连接，所述外壳(12)固定在发动机壳体上，其特征在于：

转子铁心(2)由硅钢片叠压而成，转子铁心(2)圆周上均布有10个凸形的转子极，转子极的极弧长度占转子极极距的一半；

定子铁心(1)均由三个E形子铁心组成，E形子铁心固定在外壳(12)内侧且用定子固定块(11)固定；

每个E形子铁心有三个定子极，其中中间的一个定子极的极弧机械角为18度，两侧定子极的极弧机械角度为12度；

E形子铁心的中间定子极和两侧定子极之间的槽口机械角为24度；

两侧定子极上绕有集中式的电枢线圈，同一个E形子铁心上的两个电枢线圈绕向相反；六个电枢线圈组成六相电枢绕组；

E形子铁心中间的定子极上固定有永磁体(4)；三个永磁体(4)都沿径向充磁且充磁方向相同。

如上所述一种高可靠性起停系统用六相隔离的永磁电机，其特征在于：发动机驱动转子铁心(2)旋转时，所述永磁电机作为发电机运行，六相电枢绕组外接六相整流器可以对外输出直流电。

如上所述一种高可靠性起停系统用六相隔离的永磁电机，其特征在于：发动机起动时，所述永磁电机作为电动机运行，六相电枢绕组外接六相逆变器并通以六相电流，所述永磁电机作为起动机运行。

本发明的有益效果是：

1电机的六相绕组且各相绕组互相隔离，可以把故障限制在一相内，以减小故障相对其它相造成负面影响，防止故障传播；

2转子为凸极结构，永磁体励磁，工作可靠；

3绕组皆为集中式绕组，内阻小，效率高；

4总的磁链较短，定子铁心磁阻小，铁耗少；硅钢片用量少、电机重量轻；

5一个励磁绕组可以给两个电枢绕组励磁，励磁效率高，而且不存在各相不对称现象。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明一种高可靠性起停系统用六相隔离的永磁电机纵剖图。其中，1、定子铁心，2、转子铁心，3、轴，4、永磁体，5、A相电枢绕组， 6、B相电枢绕组，7、C相电枢绕组，8、D相电枢绕组，9、E相电枢绕组，10、F相电枢绕组，11、定子固定块。

图2是本发明一种高可靠性起停系统用六相隔离的永磁电机极弧示意图。

图3是本发明一种高可靠性起停系统用六相隔离的永磁电机嵌线图。

图4是本发明一种高可靠性起停系统用六相隔离的永磁电机六相磁链图。

具体实施方式

本发明提供一种高可靠性起停系统用六相隔离的永磁电机，为使本发明的技术方案及效果更加清楚、明确，以及参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是本发明一种高可靠性起停系统用六相隔离的永磁电机纵剖图。如图所示，所述电机由定子铁心(1)、转子铁心(2)、永磁体(4)、六相电枢绕组、定子固定块(11)、外壳和轴(3)组成，转子铁心(2)固定在轴(3)上，轴(3)与发动机曲轴连接，所述外壳固定在发动机壳体上。转子铁心(2)由硅钢片叠压而成，转子铁心(2)圆周上均布有10个凸形的转子极；定子铁心(1)均由三个E形子铁心组成，E形子铁心固定在外壳内侧且用定子固定块(11)固定。

两侧定子极上绕有集中式的电枢线圈，同一个E形子铁心上的两个电枢线圈绕向相反；

E形子铁心的中间定子极上固定有永磁体(4)，三个永磁体(4)都沿径向充磁且充磁方向相同。

图2是本发明一种高可靠性起停系统用六相隔离的永磁电机极弧示意图。如图所示，电机上每个E形子铁心有三个定子极，其中中间定子极的极弧机械角为18度，两侧定子极的极弧机械角度为12度；E形子铁心的中间定子极和两侧定子极之间的槽口机械角为24度。转子极的极弧长度占转子极极距的一半。

图3是本发明一种高可靠性起停系统用六相隔离的永磁电机嵌线图。两侧定子极上绕有集中式的电枢线圈，同一个E形子铁心上的两个电枢线圈绕向相反；六个电枢线圈组成六相电枢绕组。

图4是本发明一种高可靠性起停系统用六相隔离的永磁电机六相磁链图。当转子极对齐A相定子极时，A相磁链最大；当转子极与A相定子极完全错开时，A相磁链最小。转子旋转时，各相磁链依次变化，绕组便可以感应出六相相隔60度电角度的电动势。

需要指出的是，本发明最核心的创造性体现在利用一个集中式的励磁绕组给两个电枢绕组励磁，而内部的定转子极数、极弧系数、相隔角度等都是为了实现上述技术方案。而由于极弧系数、相隔角度等是好几个参数的组合配合，因此无法在有限的时间内利用软件或者一维搜索法求出，因此上述参数的设计具备创造性。

下面对本发明提出的一种高可靠性起停系统用六相隔离的永磁电机进行工作原理的说明。

一种高可靠性起停系统用六相隔离的永磁电机的磁动势是由电机定子子铁心上的永磁体产生的，在电机内产生的磁通将经过定子轭部、定子极、气隙、转子极、转子轭部形成闭合磁路。

当发动机驱动转子铁心旋转时，所述永磁电机作为发电机运行。由于每相电枢绕组所匝链的磁链发生变化，绕组将产生感应电动势，六相电枢绕组外接六相整流器可以对外输出直流电。当绕组与外接负载连接时，则电机发电，向负载输送电能。

当发动机起动时，所述永磁电机作为电动机运行。通过位置传感器检测永磁电机转子位置，将位置信号输送给控制器后，控制器控制功率变换器的相应开关管，给电感上升的绕组通以正向电流，给电感下降的绕组通以负向电流，电机即可实现对外输出转矩。