专利名称：摩托车的点火兼发电和启动的无刷磁电机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及摩托车发动机领域，特别涉及一种摩托车的点火兼发电和 启动的无邓'P兹电才几。
背景技术：
近年来，随着科技的发展进步，产生了永磁无刷电机。无刷电机采用三相 逆变电源技术，用功率型开关晶体管切换电流方向，取代了原有电机的电刷， 由此消除了因电刷原因而影响电机使用寿命和可靠性的因素，使电机的使用寿 命和可靠性得到提高。
以前摩托车发动机的磁电机的主要功能是供发动机点火，随后又在其点火 功能的基础上增加了发电功能，以提供车辆用电源，再后又增加了启动功能， 由此产生了摩托车发动机的无刷磁电机，即一种兼有点火、发电和启动功能的 无刷磁电机，根据其最后增加的启动功能，因此摩托车制造业内也把这种无刷 磁电机称为启动磁电机。将无刷磁电机用于摩托车发动机的好处在于，取消了 原有发动机单独设置的电启动机构，包括电机、单向器、减速齿轮，以及一些 相应的支撑、密封、润滑等零件和外壳，使发动机的结构能够得到简化，制造 成本能够降低，工作可靠性得到提高。
专利公开号为GN1316587A的《起动机兼发电机》文件，公开了一种发动机 的具有启动兼发电功能的无刷磁电机，这种结构的启动机兼发电机是在发动机 的曲轴部上设置无刷旋转电机，备有检测上述旋转电机的旋转角度的转子角度 传感器，安装在上述旋转电机的定子上，上述转子角度传感器配置在上述定子 的靠发动机一侧，同时，具有将上述定子从面对上述发动机一侧的相反则的表 面安装在发动机一侧的固接装置，上述转子角度传感器通过上述固接装置安装。 其将上述定子从面对上述发动机一侧的相反则的表面安装在发动机一侧的固接 装置即指固定定子的支架，该支架一端固定在发动机上， 一端位于曲轴与定子
3之间，转子角度传感器和脉沖传感器则固定在该支架位于曲轴与定子之间一端。 这种结构的无刷磁电机，因其传感器固定在与发动机固接的定子支架上，且位 于曲轴与定子之间，发动机的热量能够直接通过定子支架传给传感器，使传感
器的溫度达到120度左右，半导体材料的传感器长时间处于灼热溫度的环境下， 其性能容易失效，由此影响发动机的工作。并且，因这种结构的无刷磁电机的 传感器位置靠近转子圆心，距离转子圆周设置的磁铁相对较远，检測磁场的效 果极差，因此还需在转子靠近圆心的位置设置磁环作为传感器的磁场，以靠近 传感器，使传感器能够检测到转子磁场。同时，由于传感器位置靠近转子圓心， 所处位置具圆心的半径短，圆周小，各相传感器之间的距离很小，对设计、安 装的精度要求极高，稍有偏差就会导致极大的检测误差，由此影响发动机的性 能。由于上述原因导致这种结构的无刷磁电机存在零部件增多，装配难度加大， 制作成本也增大，而且，传感器性能容易失效，检测的准确性还会受到严重影 响等不足。 发明内容
本实用新型的目的是针对上述现有技术存在的不足，提供一种摩托车的点 火兼发电和启动的无刷磁电机，它将磁场相位传感器设置在定子圆周上，在飞 轮的轴向端壁设有多个对磁场相位传感器散热的通风孔，使磁场相位传感器位 于合适的温度环境，其性能不容易失效，检测的准确性得到提高，并且能够在 具备点火、发电功能的基础上，满足中小排量发动机的启动要求。
本实用新型的目的是这样实现的磁电机转子为飞轮，飞轮的圆周内壁设 置磁铁，飞轮周向固定连接在曲轴端部，风扇固定连接在飞轮的轴向端，磁电 机定子固定在曲轴箱设置的支架上，定子的铁心圆周均匀分布绕制绕组的齿槽， 其特征在于在定子上设置磁场相位传感器，磁场相位传感器的三个磁感应元 件分别嵌入铁心圆周齿槽中的三个相邻的齿槽，每个磁感应元件的中心位于齿 槽中与铁心圓周相切的对称中心平面，三个磁感应元件连接在一电路板上，所 述电路板具有与铁心圆周齐平的圆弧边，三个磁感应元件沿圆弧边顺序排列， 电路板固定在一支架上，所述支架上设有两个装配定位销，支架通过两装配定位销与定子铁心轴向端面上对应设置的定位孔配合定位，并用螺钉紧固在铁心 上，飞轮的轴向端壁设有多个对磁场相位传感器散热的通风孔。
所述定子采用分数槽短距绕组，极对数2p-12，槽数z-18，相数m-3， 每极每相槽数q-0.5。
由于采用了上述方案，使摩托车的点火兼发电和启动的无刷磁电机具有以 下优点
将磁场相位传感器设置定子上，磁场相位传感器的三个磁感应元件连接在 电路板上，电路板通过支架固定在定子的一轴向端面，在飞轮的轴向端壁设有 多个对磁场相位传感器散热的通风孔。这样使安装传感器的支架不与具有灼热 温度的发动机箱体连接，而工作时定子温升不超过60K，通常温度在65度左右， 使半导体材料制作的磁感应元件在一个合适的温度环境中工作，不会因温度过 高失效；同时飞轮壁上的通风孔还能进一步对磁场相位传感器工作的环境温度 散热，为磁感应磁场相位传感器创造适宜的温度环境。
磁场相位传感器的三个磁感应元件分别嵌入铁心圆周齿槽中的三个相邻的 齿槽，每个磁感应元件的中心位于齿槽中与铁心圆周相切的对称中心平面。这 样使磁感应元件与设置在飞轮圆周壁的磁场接近，磁感应元件能够直接检测到 飞轮圆周壁的磁场，不需再在飞轮的圆心设置磁环，既减少了零部件，降低成 本，便于安装，在同样的相位角情况下又增大了三个磁感应元件之间的间隔距 离，安装的误差可以得到忽略，而相对于将磁感应元件设于靠近转子圆心的磁 电机，本磁电机的磁场相位传感器检测的准确度反而得到提高。
连接磁感应元件的电路板通过支架固定在定子上，所述支架上设有两个装 配定位销，支架通过两装配定位销与定子铁心轴向端面上对应设置的定位孔配 合定位，并用螺钉紧固在铁心上。通过在支架上设置定位销，在安装时采用先 定位后紧固的方式，能够保证磁场相位传感器位置的准确性，安装时不需进行 调整，使安装更加快速。
所述定子采用分数槽短距绕组，极对数2p-12，槽数z-18，相数m-3， 每极每相槽数q-0.5，形成18槽/3相，每相6槽的绕组结构，使其具有较多的约数(6、 3、 2、 1)，具备较多的连接方式，从而容易获得一定电压下所需要 的内阻与匝数，达到最佳匹配，满足中小排量发动机的启动要求。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一 步说明。
图1为本实用新型的结构示意图
图2为磁场相位传感器安装的位置示意图3为绕组连接图。
附图中，1为支架，2为磁感应元件，3为电路板，4为螺钉，5为密封绝缘 层，6为装配定位销，7为风扇，8为通风孔，9为飞轮，10为磁铁，11为绕组， 12为铁心，13为固定夹，14为线束，15为螺母，16为螺钉，17为点火触发器， 18为曲轴箱体，19为定子螺钉，20为曲轴，21为轴承，22为铆钉。
具体实施方式
参见图1至图3，发动机的曲轴20通过轴承21支撑在曲轴箱体18上，磁 电机转子为飞轮9，飞轮9的圆周内壁均布设置有18块磁铁10，飞轮9通过键 周向固定连接在曲轴20端部，并用螺母15轴向锁定。风扇7通过铆钉22固定 连接在飞轮9的轴向端。磁电机定子固定在曲轴箱设置的支架上，定子的铁心 12圓周均匀分布绕制绕組的齿槽，本实施例的铁心12上均布设置18个齿槽。 定子采用分数槽短距绕组，极对数2p-12，槽数z-18，相数m-3，每极每相 槽数q-0.5，形成18槽/3相，每相6槽的绕组结构，使其具有较多的约数(6、 3、 2、 1)，有较多的连接方式(比如6个绕组串联，或者6个绕组并联，或者2 串3并，或者2并3串)，从而容易获得一定电压下所需的内阻和匝数，达到最 佳匹配。本实施例的分数槽短距绕组的连接为2串3并方式，每槽配置合适的 臣数，在12V8Ah电瓶供电下，除去电路压降后，可吸入130A以上电流，使启 动扭矩达到16Nm以上，稳定转速900r/min，功率大于450W,满足中小排量发 动机启动要求。所述分数槽短距绕組的每一个绕組11为单根线绕制的绕组，便 于机器作业绕制。所述定子上设置磁场相位传感器，磁场相位传感器的三个磁 感应元件2分别嵌入铁心12圆周齿槽中的三个相邻的齿槽，每个磁感应元件2的中心位于齿槽中与铁心圆周相切的对称中心平面，将磁感应元件2设于铁心 12的圆周，容易做到相位角的准确性，减小检测误差。三个磁感应元件2连接 固定在一电路板3上，电路板3具有与铁心12圓周齐平的圆弧边，Ha、 Hb、 Hc 三个磁感应元件2沿圆弧边顺序排列，使磁感应元件2远离灼热的曲轴箱体和 曲轴，并且与曲轴箱体没有连接关系，使曲轴箱的热量不能传导给磁感应元件2， 避免磁感应元件因温度过高而失效；所述磁感应元件2为霍尔集成电路。连接 有磁感应元件的电路板3固定在一支架1上，所述支架1设有安装电路板的开 口，开口壁设有用于固定电路板的卡槽，电路板3通过支架开口壁上的卡槽卡 紧固定或加以祐接固定在支架1上。所迷支架1上设置有两个装配定位销6和 一个安装孔，安装孔设于两个装配定位销6之间，安装时，支架1的两个装配 定位销6与铁心12上对应设置的定位孔配合定位，再用螺钉4从安装孔将支架 1紧固在铁心12上，由此使电路板3通过支架1固定在定子铁心12的一轴向端 面。电路板3通过线束14与处理控制器和电源连接，线束用导线夹13夹紧， 导线夹13用螺钉固定在铁心12上，通过线束13传输拾取的信号和给磁感应元 件2供电。所述电路板3表面覆盖密封绝緣层5，密封绝缘层5采用硅胶效果较 好。飞轮9的轴向端壁设有多个对磁场相位传感器散热的通风孔8，飞轮9带动 风扇7旋转产生的风，从通风口 8进入吹向磁场相位传感器，降低磁场相位传 感器的环境温度。发动机的点火脉冲触发器17对应飞轮9，与飞轮9外圆存在 一定间隙，点火脉冲触发器17通过导线连接点火控制器。
工作时，本磁电机通过蓄电池提供的电源启动旋转，触发点火脉冲触发器， 点火脉冲触发器采集信号控制发动机点火，发动机工作后通过曲轴带动磁电机 转子旋转，磁电机工作发电。转子旋转时，位于定子铁心圆周的三个磁感应元 件依次各检测一个相位的信号，依次控制定子绕组的通电时间。
权利要求1. 一种摩托车的点火兼发电和启动的无刷磁电机，磁电机转子为飞轮，飞轮的圆周内壁设置磁铁，飞轮周向固定连接在曲轴端部，风扇固定连接在飞轮的轴向端，磁电机定子固定在曲轴箱设置的支架上，定子的铁心圆周均匀分布绕制绕组的齿槽，其特征在于在定子上设置磁场相位传感器，磁场相位传感器的三个磁感应元件分别嵌入铁心圆周齿槽中的三个相邻的齿槽，每个磁感应元件的中心位于齿槽中与铁心圆周相切的对称中心平面，三个磁感应元件连接在一电路板上，所述电路板具有与铁心圆周齐平的圆弧边，三个磁感应元件沿圆弧边顺序排列，电路板固定在一支架上，所述支架上设有两个装配定位销，支架通过两装配定位销与定子铁心轴向端面上对应设置的定位孔配合定位，并用螺钉紧固在铁心上，飞轮的轴向端壁设有多个对磁场相位传感器散热的通风孔。
2. 根据权利要求1所述的摩托车的点火兼发电和启动的无刷磁电机，其特 征在于所述支架设有安装电路板的开口，开口楚设有用于固定电路板的卡槽， 支架的两个装配定位销之间设置一安装孔。
3. 根据权利要求1所述的摩托车的点火兼发电和启动的无刷磁电机，其特 征在于所述磁感应元件为霍尔集成电路。征在于所述定子采用分数槽短距绕组，极对数2p = 12,槽数z = 18，相数m =3，每极每相槽数q-O. 5。
4.根据权利要求4所述的摩托车的点火兼发电和启动的无刷磁电机，其特 征在于所述分数槽短距绕組的每一个绕組为单根线绕制的绕組。
专利摘要本实用新型公开了一种摩托车的点火兼发电和启动的无刷磁电机，磁电机转子为飞轮，飞轮固接在曲轴端部，风扇固接在飞轮上，磁电机定子通过支架固定在曲轴箱上，定子的铁心圆周均匀分布齿槽，定子上设置磁场相位传感器，该传感器的三个磁感应元件分别嵌入铁心圆周齿槽中三个相邻的齿槽，每个磁感应元件的中心位于齿槽中与铁心圆周相切的对称中心平面，三个磁感应元件与电路板连接，电路板用支架固定在定子的一轴向端面，飞轮的轴向端壁设有多个对磁场相位传感器散热的通风孔。本实用新型使磁场相位传感器位于合适的温度环境，其性能不容易失效，检测的准确性得到提高，并且能够在具备点火、发电功能的基础上，满足中小排量发动机的启动要求。
文档编号H02K29/06GK201286057SQ200820100440
公开日2009年8月5日 申请日期2008年10月31日 优先权日2008年10月31日
发明者杨世国 申请人:重庆宗申发动机制造有限公司