能够调整定子跨线的起动机及调整起动机输出特性的方法

能够调整定子跨线的起动机及调整起动机输出特性的方法
【专利摘要】本发明公开一种能够调整定子跨线的起动机及调整起动机输出特性的方法，能够调整定子跨线的起动机包括电磁开关、定子总成、电枢总成、电刷底板总成，其中，所述定子总成又包括机壳、磁极、定子线圈、定子引线及连接各线圈的定子跨线，通过调整所述定子跨线的电阻值得到起动机不同的输出特性，所述定子跨线的材料电阻率或电流密度大于定子线圈及定子引线的材料电阻率或电流密度。从而提供一系列具备不同定子跨线的起动机，该类起动机可以满足各种不同的外部应用环境，并可先于起动机易热零部件烧毁前熔断，以保护起动机的定子线圈、电枢、电磁开关等。本发明还提供一种通过调整起动机定子总成的跨线改变起动机的输出特性的方法。
【专利说明】能够调整定子跨线的起动机及调整起动机输出特性的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种起动机及调整起动机输出特性的方法，尤其是涉及一种通过调整起动机定子总成的跨线改变起动机的输出特性及起动机的过热保护的方法。
【背景技术】
[0002]由于不同的发动机所需匹配的起动机输出特性是不同的，通常较高排量、较高压缩比的发动机需要较高输出功率和较高输出扭矩的起动机。反之，在一些应用环境下，需要功率和扭矩相对低一些的起动机，尤其是对于强制啮合的起动机，它与发动机的匹配性要求更高，若匹配性不好，则很容易出现铣齿或齿圈磨损的故障。
[0003]而为了调整起动机的性能，起动机行业常用的方法是通过改变定子线圈的电磁参数、电枢的参数等来达到目的，而这些方法通常需要重新设计许多相关的零部件，甚至是更改起动机的定子直径和总长度。在CN 2066902U的专利中还提到在起动机上增加减速装置，通过调整减速比来改变起动机的输出特性。
[0004]若采用这些方式，则不仅延长了产品的开发周期，提高了产品的开发成本、产品的制造成本和产品的管理成本，还影响了产品空间的适应性，降低了产品的市场竞争力。
[0005]此外，对于起动机而言，最为常见的故障为发热的零部件出现绝缘失效，甚至烧毁的故障。发热的零部件主要包括:定子总成、电枢总成、电磁开关等。
[0006]而当前一方面，很多知名的发动机厂家都对起动机的售后故障率有明确的要求，产品的质量好坏决定着产品进入市场门槛的高低；另一方面，起动机生产厂家百花齐放，各厂家都希望自己能够统领市场，而统领市场的前提则需要在最短的时间内推出满足客户需求的产品，同时要求产品的成本要尽可能的低。
[0007]因此，我们需要找到一种最经济、最迅速的设计方法，来扩大同一产品开发平台的适用范围，节省产品开发周期、成本及产品管理成本；同时降低起动机的故障率和起动机的维修成本，以提升产品的客户满意度，提高产品的市场竞争力。

【发明内容】

[0008]本发明所要解决的技术问题在于，提供一种通过调整起动机定子总成的跨线改变起动机的输出特性及过热保护的起动机及调整方法，从而提供一系列具备不同定子跨线的起动机，该类起动机可以满足各种不同的外部应用环境，且起动机的定子跨线具有最大的热功率及电流密度，它可以先于起动机易热零部件烧毁前熔断，以保护起动机的定子线圈、电枢、电磁开关等。
[0009]为了实现上述目的，本发明提供了一种能够调整定子跨线的起动机，包括电磁开关、定子总成、电枢总成、电刷底板总成，其中，所述定子总成又包括机壳、磁极、定子线圈、定子引线及连接各线圈的定子跨线，其特征在于，通过调整所述定子跨线的电阻值得到起动机不同的输出特性，所述定子跨线的材料电阻率或电流密度大于定子线圈及定子引线的材料电阻率或电流密度。[0010]上述的能够调整定子跨线的起动机，其中所述定子线圈为四个，所述定子跨线为两组四个，第一线圈、第二线圈分别通过第一组两个定子跨线并联于所述定子引线，第二组两个定子跨线分别串联第一线圈与第三线圈和第二线圈与第四线圈，两并联回路中的电阻值相等。
[0011]上述的能够调整定子跨线的起动机，其中所述调整定子跨线的电阻值包括:调整所述定子跨线的材料种类、调整所述定子跨线的截面积和长度。
[0012]上述的能够调整定子跨线的起动机，其中每组所述定子跨线的材料相同，第一组定子跨线与第二组定子跨线的截面积和长度为相同或不相同。
[0013]上述的能够调整定子跨线的起动机，其中每组所述定子跨线的材料相同，第一组中的一个定子跨线与第二组中的一个定子跨线的截面积和长度相同，第一组中的另一个定子跨线与第二组中的另一个定子跨线的截面积和长度相同。
[0014]上述的能够调整定子跨线的起动机，其中每组所述定子跨线的材料为不同，每组所述定子跨线的截面积和长度也不相同。
[0015]上述的能够调整定子跨线的起动机，其中所述定子跨线的材料为康铜、铁、铅锑合金或镍铬合金等导电材料。
[0016]为了实现上述目的，本发明还提供了一种调整起动机输出特性的方法，起动机的定子总成包括定子线圈、定子引线及连接各线圈的定子跨线，所述定子线圈为四个，定子跨线为两组，所述四个定子线圈通过两组定子跨线连接为两并两串，其特征在于，包括:
[0017]步骤一，根据需要匹配的目标发动机，确定出起动机所需具备的功率；
[0018]步骤二，根据起动机回路中除定子跨线之外的发热零部件的热功率或电流密度，计算定子跨线的所需电阻值；
[0019]步骤三，根据定子总成内部的空间及所需电阻值来选择跨线的截面和长度以及材料，其中，保持两并联回路中的电阻值相等。
[0020]上述的调整起动机输出特性的方法，其中所述步骤三中，每组所述定子跨线的材料为相同或不相同，每组定子跨线的截面积和长度为相同或不相同。
[0021]上述的起动机定子跨线，其中所述定子跨线的材料电阻率或电流密度大于定子线圈及定子引线的材料电阻率或电流密度。
[0022]本发明的技术效果在于:一方面在不同的应用环境下，只需调整定子跨线的材料、截面、长度来改变起动机的内阻，对于同一起动机，定子跨线的材料、截面及各小分支的长度可以不等，但需保证定子总成的每一个并联支路中的电阻值是相等的，即跨线应在每一电支路中对称分布。这样就可以用最简单、最经济的方式设计出满足客户不同需求的一系列起动机；另一方面由于定子跨线具有最大的热功率及电流密度，它可以在起动机其余零部件烧毁前熔断，且跨线的熔断点为预先设定的可靠位置，这样可以避免起动机的电磁开关、电枢、定子总成的异常烧毁，以降低起动机的售后故障率，而对于熔断的定子跨线，可以采用简单的工艺加以修改使其恢复正常工作，这样降低了产品的维修费用。
[0023]以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
【专利附图】

【附图说明】
[0024]图1为本发明起动机总成的结构示意图；[0025]图2为本发明起动机电回路示意图；
[0026]图3为本发明起动机中定子总成的结构示意图；
[0027]图4为起动机内阻和起动机功率之间关系的试验结果图。
[0028]其中，附图标记
[0029]I电磁开关
[0030]11开关动触盘
[0031]12 30 端子
[0032]13 30b 端子
[0033]2定子总成
[0034]22a、22b第一组定子跨线
[0035]22c、22d第二组定子跨线
[0036]23a,23b,23c,23d 定子线圈
[0037]3电枢总成
[0038]31换向器
[0039]32电枢线
[0040]4电刷底板总成
[0041]41a,41b 正极电刷
[0042]42a、42b 负极电刷
【具体实施方式】
[0043]下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述:
[0044]如图1所示的具体实施例,本发明揭示的起动机主要包括电磁开关I,定子总成2,电枢总成3，电刷底板总成4等。起动机的输出特性除了跟外接电源有关外，还与起动机的定子总成2，电枢总成3及电刷底板总成4等有着密切的联系。
[0045]当电磁开关I被通电后，动铁芯14在电磁力的作用下向静铁芯15移动，从而使动触盘11与静触点30端子和30b端子同时接触，即电磁开关的触点闭合，电流经电磁开关I闭合的触点及定子引线21流入定子总成2的线圈及正极电刷，定子线圈获电后产生磁场，正极电刷的电流再经换向器31流入电枢总成3，电枢线32获电后，在定子线圈所产生的磁场中发生旋转，产生的扭矩经起动机的传动及减速系统输出。
[0046]请参阅图2为起动机内部的电回路示意图。当电磁开关总成I的触点闭合后，夕卜部电流经定子引线21，分别流入定子总成的第一组定子跨线22a和22b，然后达到定子总成的第一线圈23a和第二线圈23c，再经过第二组定子跨线22c和22d到达定子的第三线圈23b和第四线圈23d，再经正极电刷到达电枢总成3，最后经负极电刷42a和42b接地，形成回路。
[0047]从图2可以看出，定子总成的阻值包括定子引线21、定子跨线22a、22b、22c，22d、定子线圈23a、23b、23c、23d、正极电刷41a和41b组成。从理论上来讲，调整上述起动机电回路中任意环节的阻值都可以改变起动机的内阻，但是改变的难易程度及对起动机造成的影响是不一样，本发明提出了一种通过改变定子跨线而达到改变起动机内阻，调整起动机输出特性及保护起动机易烧毁零部件的方法。[0048]请参阅图3为本发明中一实施例的定子总成的结构示意图，如图所示，四个线圈23a、23b、23c、23d的连接方式为两并两串，定子跨线22a和22b经焊接后，其一端均与定子引线21电连接，另一端分别与定子线圈23a和23b电连接，跨线22c的两端分别与定子线圈23a、23d的一端电连接，跨线22d的两端分别与定子线圈的23b、23c的一端电连接，本实施例中选择第二组定子跨线22c和22d为可改变截面以及相应的长度，即是在产品制造过程中，根据功率的不同需要，按照预先的设计，更换为不同材料、不同截面和长度的跨线。跨线的材料为康铜还可以为铁、铅锑合金或镍铬合金等电阻率大的材料。
[0049]本发明其它实施方式，在保持定子总成两个并联回路中的电阻相等的前提下，也可以选择第一组定子跨线22a和22b这两段通过改变截面进行调整，此外，本发明可以对任意两个定子跨线进行调整，例如，可以选择第一组定子跨线22a和22b为相同的截面积和长度，第二组定子跨线22c和22d为相同的截面积和长度；还可以选择，第一组定子跨线22a和第二组定子跨线22c为相同的截面积和长度，第一组定子跨线22b和第二组定子跨线22d为相同的截面积和长度；或者第一组定子跨线22b和第二组定子跨线22c为相同的截面积和长度，第一组定子跨线22a和第二组定子跨线22d为相同的截面积和长度等多种选择，再或者，定子跨线22a、22b、22c，22d的截面积和长度还可以均不相同，但只要确保定子总成两个并联回路中的电阻相等即可。
[0050]进一步，具体描述本发明根据定子跨线的电阻值、电阻率确定各跨线分支的截面和长度的方法。
[0051]首先参阅图4为研究起动机内阻与功率之间关系而进行的一系列试验得到的试验数据。本发明通过试验的方法对起动机的关键输出特性功率与定子阻值的关系进行了研究，依据这种手段，可以定量的确定所需的起动机内阻值。依据此试验数据和本发明通过调整定子跨线，而改变定子总成的阻值和起动机的内阻，从而成功改变了起动机输出特性的技术手段，就可以得到一系列的满足不同需求的起动机。
[0052]确定定子跨线应该考虑其热功率，使定子跨线在起动机长时间通电或者异常大电流通过时可以先于起动机的其它零部件熔断。从上面的数据可知:要获得3kw的功率，对于此开发平台的起动机，其电机阻值应为24.77m Ω，那么如果现在有一款起动机其功率为某特定值P，希望将其功率调整为目标值3Kw，只要测试其阻值R，算出其阻值与目标阻值24.77的差值Λ R，其跨线的设计过程如下:
[0053]首先选定一个特定材料的跨线，如康铜，其电阻率P为可查询的常数，然后确定跨线的长度L，它受限于定子机壳的内径Φ，定子机壳的内径Φ为一确定的设计值，那么跨线长度的最大值为Lmax=Ji Φ/4，而跨线的截面积S则要综合考虑起动机内部的散热零部件的热功率或者电流密度，主要考虑的散热零部件包括定子线圈、电枢线及电刷，而热功率和电流密度在起动机工作过程中是不断变化的，那么可以选定起动机工作过程中的某一特殊工况如制动状态来计算。其中散热件的热功率为Pi=I2*Ri，电流密度Ai=I/Si，I为制动电流、Ri为散热件的电阻，Si为散热件的截面积，这些均为已知的设计值，根据设计要求跨线的电流密度A < Ai，功率P < Pi，这样就得到了跨线的最大截面积Smax，最后由公式AR=P L/S，其中Λ R已知，P为常数，L为跨线的长度，S为跨线的截面积，只要选择L< Lmax, S < Smax即可,这样就确定了跨线的相关参数。
[0054]本发明还揭示一种调整起动机输出特性的方法，包括步骤:[0055]第一，根据需要匹配的目标发动机，确定出起动机所需具备的功率；
[0056]第二，根据起动机回路中除定子跨线之外的发热零部件的热功率或电流密度，计算定子跨线的所需电阻值；
[0057]第三，根据定子总成内部的空间及所需电阻值来选择跨线的截面和长度以及材料，其中，保持两并联回路中的电阻值相等；
[0058]第四，选择定子跨线的材料电阻率或电流密度大于定子线圈及定子引线的材料电阻率或电流密度。
[0059]同样的，依据上述本发明的具体实施例，每组所述定子跨线的材料可选择为相同或不相同，每组定子跨线的截面积和长度可选择为相同或不相同。
[0060]综上可知，本发明一方面在不同的应用环境下，只需调整定子跨线的材料、截面、长度来改变起动机的内阻，对于同一起动机，定子跨线的材料、截面及各小分支的长度可以不等，但需保证定子总成的每一个并联支路中的电阻值是相等的，即跨线应在每一电支路中对称分布。这样就可以用最简单、最经济的方式设计出满足客户不同需求的一系列起动机；另一方面由于定子跨线具有最大的热功率及电流密度，它可以在起动机其余零部件烧毁前熔断，且跨线的熔断点为预先设定的可靠位置，这样可以避免起动机的电磁开关、电枢、定子总成的异常烧毁，以降低起动机的售后故障率，而对于熔断的定子跨线，可以采用简单的工艺加以修改使其恢复正常工作，这样降低了产品的维修费用。
[0061]当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种能够调整定子跨线的起动机，包括电磁开关、定子总成、电枢总成、电刷底板总成，其中，所述定子总成又包括机壳、磁极、定子线圈、定子引线及连接各线圈的定子跨线，其特征在于，通过调整所述定子跨线的电阻值得到起动机不同的输出特性，所述定子跨线的材料电阻率或电流密度大于定子线圈及定子引线的材料电阻率或电流密度。
2.根据权利要求1所述的能够调整定子跨线的起动机，其特征在于，所述定子线圈为四个，所述定子跨线为两组四个，第一线圈、第二线圈分别通过第一组两个定子跨线并联于所述定子引线，第二组两个定子跨线分别串联第一线圈与第三线圈和第二线圈与第四线圈，两并联回路中的电阻值相等。
3.根据权利要求2所述的能够调整定子跨线的起动机，其特征在于，所述调整定子跨线的电阻值包括:调整所述定子跨线的材料种类、调整所述定子跨线的截面积和长度。
4.根据权利要求3所述的能够调整定子跨线的起动机，其特征在于，每组所述定子跨线的材料相同，第一组定子跨线与第二组定子跨线的截面积和长度为相同或不相同。
5.根据权利要求4所述的能够调整定子跨线的起动机，其特征在于，每组所述定子跨线的材料相同，第一组中的一个定子跨线与第二组中的一个定子跨线的截面积和长度相同，第一组中的另一个定子跨线与第二组中的另一个定子跨线的截面积和长度相同。
6.根据权利要求3所述的能够调整定子跨线的起动机，其特征在于，每组所述定子跨线的材料为不同，每组所述定子跨线的截面积和长度也不相同。
7.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的能够调整定子跨线的起动机，其特征在于，所述定子跨线的材料为康铜、铁、铅锑合金或镍铬合金。
8.—种调整起动机输出特性的方法，起动机的定子总成包括定子线圈、定子引线及连接各线圈的定子跨线，所述定子线圈为四个，定子跨线为两组，所述四个定子线圈通过两组定子跨线连接为两并两串，其特征在于，包括: 步骤一，根据需要匹配的目标发动机，确定出起动机所需具备的功率； 步骤二，根据起动机回路中除定子跨线之外的发热零部件的热功率或电流密度，计算定子跨线的所需电阻值； 步骤三，根据定子总成内部的空间及所需电阻值来选择跨线的截面和长度以及材料，其中，保持两并联回路中的电阻值相等。
9.根据权利要求8所述的调整起动机输出特性的方法，其特征在于，所述步骤三中，每组所述定子跨线的材料为相同或不相同，每组定子跨线的截面积和长度为相同或不相同。
10.根据权利要求9所述的起动机定子跨线，其特征在于，所述定子跨线的材料电阻率或电流密度大于定子线圈及定子引线的材料电阻率或电流密度。
【文档编号】H02K3/04GK103683607SQ201210359734
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月24日 优先权日:2012年9月24日
【发明者】胡立斌, 杨光菊 申请人:北京佩特来电器有限公司