专利名称：高性能永磁起动电机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种车辆用起动电机。
传统的拖拉机、摩托车及汽车等各种车辆用起动电机大都是电励磁的。这类起动电机比装有永磁材料的永磁起动电机有许多不足和缺点。所以，现在市场上普遍看好永磁起动电机。永磁起动电机由机壳、磁极、转子铁芯、电枢绕组、转轴及端盖构成。但现有技术中的永磁起动电机大都采用磁能积和矫顽力都较低的诸如铁氧体一类的低性能永磁材料。这类永磁起动电机在使用时，由于磁性能低的局限，电机体积大，出力不足，可靠性不高，容易失磁。随着近几年来磁性材料的不断发展，出现了如钕铁硼一类的高磁能积、高矫顽力的″双高″永磁材料。它们的突出优势在于单位体积的磁能比大多数永磁起动电机上所采用的铁氧体一类永磁材料高出几倍到十几倍，所以使用高性能永磁材料设计的车辆用起动电机的各项性能得以大大提高。尤其是体积小、重量轻、出力大等优点，更适合于各种车辆的不同起动要求。现在市场上有些永磁起动电机采用了这类高性能永磁材料，但这些采用高性能永磁材料设计生产的永磁起动电机在设计和使用上存在着严重的不足和缺陷。主要表现在随着永磁材料磁性能的提高，其设计所需永磁体厚度与现有加工工艺无法生产太簿永磁体的矛盾。即一次成型的加工方法不能生产很簿(＜2.5mm)的永磁体，而采用线切割加工又大大加大了生产成本和生产周期，限制了永磁起动电机的批量生产。其次由于永磁起动电机的自身特点所要求的磁体最佳磁能范围和新型高性能永磁材料所提供磁能的较大差异，造成现有技术永磁起动电机的局部磁密太高和某些局部损耗太大，大大地影响了电机的主要技术性能和适用性。
本实用新型的目的在于避免上述现有技术中的不足而提供一种利用现有高磁能积、高矫顽力永磁材料的特点设计的高性能永磁起动电机。
本实用新型的目的可以通过以下措施来实现。概括地说，本实用新型高性能永磁起动电机是通过对电机主磁回路的优化设计、合理排序来实现的。具体的说，就是在电机主磁回路的设计中，根据电机性能对磁路的实际需求，采用适当集中磁势的方法完成起动电机的电磁及结构设计。
本实用新型所述的高性能永磁起动电机与现有技术的永磁起动电机相比，只有一种极性的磁极(S或N)上装有永磁体，该磁极为含磁源磁极。另外一种极性的磁极为无磁源磁极，只由导磁材料构成。同时，电机的转轴由非磁性材料制成，避免形成有害的磁回路。做为特例，在二极永磁起动电机上，只有一个磁极上装有永磁体。含磁源磁极为整个闭合主磁回路提供全部磁势，无磁源磁极只在主磁回路中起磁路闭合作用，不提供磁势。这种结构的优势在于1.含磁源磁极上的永磁体可以根据设计需要和永磁材料生产的工艺要求一次加工成型；同时，可以使单台电机所用高性能永磁材料的生产成本大大低于现有技术生产的可比永磁起动电机所用永磁材料的成本。 2.根据上述方法设计的新型永磁起动电机所用磁钢块数减少到现有技术的一半，而其设计厚度却有所增加，这样即保证了永磁体不易破损，又减少了永磁体的粘接次数，增加了可靠性，缩短了加工周期。
另外，电机主磁回路中磁势的适度集中，有利于在磁路设计时把永磁体工作点设计到最佳工作区内。从而使永磁起动电机的损耗小、效率高、起动冲击电流小，缓解了对电机和其供电电池的冲击，延长了电池的使用寿命。
从上述叙述可以看出，本实用新型的主磁回路的每一个闭合回路均是由一个含磁源磁极上的永磁体单独来提供磁势的。这从本质上有别于现有技术永磁起动电机的磁路结构，即由两个磁势相等的永磁体磁源共同提供磁势。
以下结合附图对本实用新型车辆用高性能永磁起动电机作进一步的描述
图一极数2P为4的永磁起动电机截面示意图图二极数2P为2的永磁起动电机截面示意图图中1--机壳 2--无磁源磁极 3--导磁体4--永磁体5--非磁性转轴6--转子铁芯7--电枢绕组从图一可以看出，在本实用新型的4极永磁起动电机中，有两个含磁源磁极是由导磁体(3)和高性能永磁体(4)组成，另外两个无磁源磁极(2)则只由导磁材料构成。带有永磁体(4)的含磁源磁极与只由导磁材料构成的无磁源磁极(2)间隔排列。且相对于转子铁芯(6)，两个含磁源磁极所表现的极性一致。这样，在由含磁源磁极、气隙、转子铁芯(6)、气隙、无磁源磁极(2)、机壳(1)构成的主磁回路中，只有一个集中磁源为磁路提供所需磁势。由于适度集中后的磁路总磁势大于现有技术的永磁起动电机单个磁极提供的磁势，在优化设计电机磁路的基础上，本实用新型中单块磁钢的厚度大于现有生产工艺所要求的最小厚度。同时，整台电机所用的永磁材料总量比现有技术中可比永磁起动电机所用永磁材料少10％--30％。这样，既解决了现有技术中分散磁源设计方案带来的太薄永磁体不能一次加工成型的缺点，降低了永磁材料的生产成本；又节省了单台电机永磁材料用量。同时也可以提高永磁起动电机的性能和效率，降低了电机的生产成本。另外，由于电机效率提高，其起动电流随之减小；起动电流对供电电池冲击有所降低，延长了电池使用寿命。
图二是本实用新型的第二实施例，如图所示，该实施例高性能永磁起动电机为二极，两个磁极中只有一个含磁源磁极上装有永磁体(4)，另一个无磁源磁极(2)只由导磁体构成。与本实用新型第一实施例相似，由含磁源磁极、气隙、转子铁芯(6)、气隙、无磁源磁极(2)、机壳(1)构成的主磁回路中，只有一个集中磁源为磁路提供所需磁势。
结合图一、图二，从以上所述的两个实例中可以看出，本实用新型高性能永磁起动电机适用于2极和4极起动电机。且在电机的2P个磁极中，只有P个念磁源磁极上装有永磁体，另外P个无磁源磁极是由导磁材料构成。
本实用新型的优点是可以在提高永磁起动电机性能的同时，降低电机中使用的永磁材料的单位价格，减少单台电机的永磁材料用量。从而扩大了永磁起动电机的使用范围，降低了电机的成本，有利于电机的大批量生产。
权利要求1.一种车辆用高性能永磁起动电机，由机壳、磁极、转子铁芯、电枢绕组、非磁性转轴及端盖构成，它的含磁源磁极上装有高磁能积、高矫顽力的高性能永磁材料，其特征在于在电机的2P个磁极中，只有P个含磁源磁极上装有永磁体，另外P个无磁源磁极是由导磁材料构成。
2.根据权利要求1所述的高性能永磁起动电机，其特征在于含磁源磁极与无磁源磁极相互间隔排列，且含磁源磁极上装有的永磁体相对于转子表现为同一极性。
3.根据权利要求1所述的高性能永磁起动电机，其特征在于电机为2极或4极，且在由含磁源磁极、气隙、转子铁芯(6)、气隙、无磁源磁极(2)、机壳(1)构成的主磁回路中，只有一个集中磁源为磁路提供所需磁势。
专利摘要一种车辆用高性能永磁起动电机，采用高磁能积、高矫顽力的永磁材料，且在电机的2P个磁极中，仅有P个磁极(S或N)为含磁源磁极，其上装有永磁体；而另外P个无磁源磁极只由导磁材料构成。该种高性能永磁起动电机所用永磁材料少，加工费用低，而起动电机的效率高、性能好，适用范围广泛。
文档编号H02K1/12GK2254602SQ9522608
公开日1997年5月21日 申请日期1995年11月6日 优先权日1995年11月6日
发明者温学敏 申请人:包头市永磁电机研究所