具有优化剩磁范围的机动车辆起动机定子的制作方法

本发明涉及具有优化剩磁范围的机动车辆起动机定子。

背景技术：

机动车辆起动机已知设有：定子或者电感器，其包括有多个永磁体；和转子，或者电枢，其设有圆柱形的主体和以导线形成的绕组。

以已知方式，电感器包括金属头部，其内面支撑设计成产生感应场的多个永磁体。永磁体根据圆筒形区段形成，这些区段在头部的内部以规则间隔沿角向分布，并且相对电枢以一径向气隙均一分离开。存在有铁氧体磁体，其基本剩磁是近似0.4特斯拉。永磁体通常用沿纵向方向在永磁体之间的间隔中延伸的夹子固定在头部的内面上。头部的厚度尺寸相对于磁体建立，并且另外，由于所需的机械性能，这一厚度必需在1.5mm和3.5mm之间。由于卷绕电感器起动机的更大特斯拉，通常使用4mm以上的头部厚度。

另外，转子体由一组具有纵向凹口的金属板组成，绕组的导线插入在纵向凹口中，例如由插脚的形式构成。转子还设有集电极，所述集电极包括与绕组的导线电连接的多个触头部分。

在一些类型的起动机中，已经发现因电侵蚀引起的电刷过早磨损。为解决该磨损问题，本发明提出减少通过电刷的电信号的幅值，并通过增大在电感器和电枢之间的气隙中产生的感应强度，补偿机器中的这种电流下降。但是，不可能过度增大气隙中产生的感应强度，否则为防止其磁饱和，将需要增大头部的厚度，这将引起起动机尺寸的问题。

技术实现要素：

由此，本发明提出一种定子，其包括剩磁在规定的值范围内的一组永磁体，这使得可以补偿因电流减小导致的机器中的功率损失，而不需要增大头部尺寸。

更具体地，本发明主题是机动车辆起动机的定子，包括：

头部；

一组永磁体，所述一组永磁体抵靠所述头部的内面安装，所述一组永磁体中的每一个沿径向磁性取向，

其特征在于：所述一组永磁体的平均剩磁在0.5和0.9特斯拉的范围内，特别地在0.59和0.83特斯拉的范围内，并且优选地在0.6和0.81特斯拉的范围内。

因此，这可以降低电刷磨损，同时具有可根据其必要机构特性安装在根据现有技术的头部中的磁体。实际上，这一值范围使得可以减小通过电刷的电流，同时保持根据现有技术的起动机头部仅具有铁氧体磁体。如果仅使用稀土类型的磁体，其包括大于0.9特斯拉的剩磁，在这种情况下为大约1.2特斯拉，则有必要增加头部中的头部厚度，以便利用气隙中的它的全部有用强度。头部中的这种类型的增加将增加起动器的重量，并且显着地增加成本。此外，具有高平均水平的剩磁(例如1.2特斯拉)的起动机电感器将具有过高的基本剩磁，这将导致马达的平均速度的问题，特别是在低温下的平均驱动速度的降低。事实上，这种速度的降低特别是由暂时速度惯性现象引起的，这一现象因热引擎的压缩扩张所引起的热引擎的非周期性而引起。

此外，在仅使用大于0.9特斯拉的磁体的情况下，例如具有与现有技术相同厚度的头部、仅包括1.2特斯拉的钕-铁-硼稀土的永磁体(其非常昂贵)，头部将被磁饱和，因此不会提高性能。因此，平均剩磁的增加使得可以充分增加在气隙中产生的感应强度，以增加使用寿命。

所述一组磁体是指形成电感器的、起动机的定子的全部磁体。

根据一个实施例，所述定子包括具有至少一种稀土类型元素的至少一个永磁体，例如钕nd或钐sm(称为稀土型磁体)。

根据一个实施方式，所述一组永磁体包括形成六个磁极的六个磁体。

根据一个实施方式，所述一组永磁体包括形成四个磁极的四个磁体。

根据一个实施方式，所述一组永磁体包括稀土类型的第一子组磁体和铁氧体制成的第二子组磁体。

根据一个实施方式，所述定子包括在第二子组之间的第一子组磁体。具体地，第一子组的磁体与第二子组的磁体交替布置。

根据一个实施方式，所述第一子组磁体包括所述定子中的磁体的总数的一半且由钕-铁-硼制成，并且所述第二子组磁体包括所述定子中的所述磁体的总数的另一半且由铁氧体制成。

根据一个实施方式，所述第一子组磁体包括钐钴合金制成的四个磁体，所述第二子组磁体包括铁氧体制成的四个磁体。

根据一个实施方式，所述一组永磁体中的所述永磁体每个具有相同的剩磁。这使得可以平衡定子产生的磁场。

根据一个实施方式，所述一组永磁体中的每个永磁体由塑性磁体构成。

根据一个实施方式，每个或者该塑性磁体是钕-铁-硼/由钕-铁-硼制成。在本示例中，塑性磁体在热态下压紧。

根据一个实施方式，每个塑性磁体以钐-铁-氮制成。

根据一个实施方式，，所述一组永磁体中的每个永磁体以neolitnq2f(注册商标)制成，其特别地在热态下被压紧。

根据一个实施方式，所述永磁体利用夹子抵靠所述头部固位。

本发明还涉及起动机，其包括的旋转电机设有先前限定的定子。

根据一个实施方式，所述起动机的减速比在3.5和5之间，优选为4。

事实上，用于增加电刷使用寿命的另一个解决方案是降低减速比，以减小转矩，从而降低电刷中的电流。然而，对于一些热发动机，需要具有3.5至5、优选为4的减速比，以便具有足够的转矩以确保该型热发动机的启动，特别是当它是冷的时。

本发明还涉及包括稀土类型的第一子组磁体和铁氧体制成的第二子组磁体的起动机。

因此，这样提供了一种启动机，其可以通过用稀土类型的磁体替换根据现有技术的起动机的一些铁氧体磁体，在不改变起动机的结构的情况下，增加电刷的循环次数。这种类型的起动机比铁氧体起动机贵一点，但是它增大了起动机的循环次数，并且比包括单个或多于一个稀土磁体的起动机的成本更低。

根据一个实施方式，所述定子包括在第二子组之间的第一子组磁体。具体地，第一子组的磁体与第二子组的磁体交替布置。

本发明还涉及，所述第一子组磁体包括所述定子中的磁体的总数的一半且由钕-铁-硼制成，并且所述第二子组磁体包括定子的所述磁体的总数的另一半且由铁氧体制成。

根据一个实施方式，所述第一子组磁体包括钐钴合金制成的四个磁体，第二子组磁体包括铁氧体制成的两个磁体。

本发明还涉及一种起动机，其包括的定子包括有一个或多个塑性磁体。

根据一个实施方式，该或者每个塑性磁体以钕-铁-硼制成。

根据一个实施方式，每个塑性磁体以钐-铁-氮制成。

根据一个实施方式，，所述一组永磁体中的每个永磁体以neolitnq2f(注册商标)制成，其特别地在热态下被压紧。

附图说明

通过阅读以下描述并检查其附带的附图，将更好地理解本发明。这些附图纯粹是为说明本发明而提供，并不是限制性的。

图1是根据本发明的起动机的示意性侧视图；

图2是图1中的起动机的具有永磁体的定子的示意透视图；

图3表示起动机的多组永磁体和减速比的不同配置的、电流曲线和相应的电流积分曲线。

相同、相似或类似的元件在各图中保留相同的附图标记。

具体实施方式

图1示意性地示出了用于机动车辆的内燃机的起动机1。该直流起动机1包括：首先转子2，也称为电枢，其可绕轴线x旋转；其次定子3，也称为电感器，其围绕转子2布置。在所示的示例中，由定子3和转子2形成的旋转电机为六极型。

下面详细描述的该定子3包括支撑一组永磁体5的头部4。

转子2包括转子体7和在转子体7中的凹口中缠绕的绕组8。转子体7由一组具有纵向凹口的金属板组成。为了形成绕组8，通常在两个不同的层上将插脚11(在图2中更清楚地示出)形式的导线插入到凹口16内。绕组8在转子体7的两侧上形成叶片9。

在后部，转子2设有集电极12，该集电极12包括多个触头部分，这些触头部分与导电元件电连接，在相关示例中以该绕组8的插脚11形成。

为绕组8的电源设置一组电刷13、14，电刷之一13连接到起动机1的接地，而电刷中的另一个14连接到接触器17的电端子15。例如，有四个电刷。

电刷13、14在转子2旋转时摩擦过集电极12，由此通过切换转子2的部分中的电流而对转子2供电。

除了与电刷14连接的端子15之外，接触器17还包括端子29，端子29经由电连接元件连接到车辆的电源，特别是电池。

起动机1还包括启动组件19，启动组件19安装成在驱动轴18上滑动，并能够通过转子2围绕轴线x旋转。

减速器组件插入在转子2的轴和驱动轴18之间。启动组件19包括以小齿轮21形成的驱动元件，并设计成接合在热发动机的驱动单元上，诸如驱动冠部。作为变型，，使用皮带轮系统将是可能的。

启动组件19另外包括飞轮22和皮带轮垫圈23，在它们之间限定凹槽24以接收拔叉27的端部25。该拔叉27例如通过模制塑料材料产生。

拔叉27由接触器17激活，以便使启动组件19相对于驱动轴18沿轴线x在第一位置和第二位置之间移位，在第一位置中，启动组件19通过驱动小齿轮21驱动热发动机，在第二位置中，启动组件19与热发动机的驱动冠部部脱离。在接触器17的激活期间，内部接触板(未示出)使得可以建立端子15和29之间的连接，以便接通电动机。在接触器17的停用期间，该连接将被切断。

从图2可以看出，定子3包括管状金属头部4，和设计成产生感应场的一组永磁体5。磁体5与头部4的内面41相配合。永磁铁5根据圆柱形部分形成，同时在头部4内以规则的间隔成角度地分布，并且以径向气隙30与转子2均一分离。

磁体5中的每一个都是沿径向磁性取向的，即每个磁体5都具有：内面51，其具有在气隙30的一侧上取向的给定磁极(n或s)；以及外面52，其具有在头部4的一侧上取向的相反磁极。另外，从图2可以清楚地看出，字母n和s分别对应n极和s极，两个连续的磁体5具有交替的磁极。因此，面向气隙30的内面51具有交替的磁极，面向头部的外面52依据定子3的圆周而具有交替的磁极。

磁体5通常用在设置于磁体5之间的间隔中沿纵向方向延伸的夹子33固定在头部4的内面41上。在这种情况下，为了提高图形的可读性，已经示出了单个夹子33，但是很明显，定子在每组两个相邻的磁体5之间包括有夹子33。通过对抗机械力(振动，冲击)以及在电机操作期间的磁吸引力，夹子33的固定特别地确保了磁体5之间的间隔以在气隙30中产生均匀的感应场，并且确保了磁头5在头部4中的轴向固位和径向固位，。

优选地，所述一组磁体5的平均剩磁在0.73特斯拉与0.87特斯拉之间的范围内，特别是从0.78至0.83，优选在0.79和0.81之间。平均剩磁被定义为该组磁体5中的每个磁体5的剩磁的和除以该组的磁体5的数量。

该组磁体包括：第一子组磁体5，其包括稀土元素，诸如钕nd或钐sm；以及第二子组磁体5，其由铁氧体制成。第一子组包括定子3的磁体5的总数的一半且以钕-铁-硼制成，并且第二子组包括定子3的磁体5的总数的另一半且由铁氧体制成。由钕-铁-硼制成的磁体5和由铁氧体制成的磁体5根据磁头4的周缘交替布置。

在所述一组永磁体5包括形成六个磁极的六个磁体的情况下，由此使用钕-铁-硼制成的、各自具有1.2特斯拉的剩磁的三个磁体5，以及铁氧体制成的、各自具有0.4特斯拉和0.45特斯拉之间的剩磁的三个磁体5。该组的平均剩磁由此等于0.825特斯拉。

在所述一组永磁体5包括形成四个磁极的四个磁体5的情况下，使用钕-铁-硼制成的、各自片段1.2特斯拉的剩磁的两个磁体5，以及铁氧体制成的、各自具有0.45特斯拉的剩磁的两个磁体5。所述组件的平均剩磁同样等于0.825特斯拉。

在另一实施方式中，对于具有六个磁极的一组永磁体5，第一子组包括钐钴合金制成的、各自具有1.02特斯拉的剩磁的四个磁体5，并且第二子组包括铁氧体制成的、各自具有0.45特斯拉的剩磁的两个磁体5。一组该类型磁体的平均剩磁是0.83特斯拉。所有前述磁体5优选为烧结磁体。

磁体5是不同类型且具有不同值剩磁的事实可能导致产生的磁场的不平衡。为防止这种情况，该组中的全部磁体可具有相同剩磁。

由此，在具体实施方式中，定子3的每个磁体5由具有0.8特斯拉的剩磁的塑性磁体构成。每个塑性磁体能够例如以钕-铁-硼或者钐-铁-氮制成。

作为替代，定子3的每个磁体5由热态下压紧的、具有0.8特斯拉剩磁的neolitnq2f(注册商标)制成。

另外，考虑到由于使用了前述的一组磁体5而获得的转矩增益，可以将下文中定义的起动机1的减速比降低为电动机的电枢的内轴的速度与驱动轴18的速度之间的比率。

由此，如果减速比惯常地是大约4.6，则铁氧体制成的永磁体5由前述的一组永磁体替换，使得可以使用具有约4的减速比的减速器组件20。但是，所选的减小的减速比的值可以根据为使特定类型电动机起动而提供的转矩以及起动机1的构造而变化。由此，起动机1的减小的减速比将优选在3.5和5之间。

如图3所示，与对用于约4.6的减速比、设有以铁氧体制成且具有0.45特斯拉剩磁的六个磁体5的定子3的初始配置获得的电流积分的曲线c11相比，使用以钕-铁-硼制成且具有1.2特斯拉剩磁的三个磁体5和以铁氧体制成具有0.45特斯拉剩磁的三个磁体5并且减速比为约4的构造，使得可以将电流积分的值减小40％的比率(cf曲线c21)，由此降低了电刷的电刷磨损。由此，可以增大起动机电刷的使用寿命，这对于启停类型的起动机是非常有利的(这使得可以在车辆处于静态、例如等红灯时车辆热发动机停机时，重启车辆)，对这样的起动机，需要大约250000个或更长循环的寿命循环数，例如300000到450000个循环，而对于常规类型的起动机，该寿命循环数小于100000。

对于减速比约5.7、设有铁氧体制成的且剩磁为0.45特斯拉的六个磁体5的定子3，已经获得中间曲线c31。

应指出，曲线c12、c22和c32是电流曲线，分别对应于与前述不同构造相关联的不同电流积分曲线c11、c12、c13。

应当理解，前面的描述仅仅是通过示例的方式提供的，并不限制本发明的范围，以任何其它等同物代替不同的元件并不构成对本发明的范围的偏离。