摩托車用直流無刷起動磁電機的設計
陳益廣，王曉遠，沈勇環
(天津大學，天津 300072)
摘要：針對將直流無刷電機與摩托車磁電機集合在一起的直流無刷起動磁電機，分析了電機定、轉子及驅動電路的設計特點，提出了設計方法。
關鍵詞：直流無刷起動磁電機；直流無刷電機；磁電機；起動電機
中圖分類號：tm302 文獻標識碼：a 文章編號；1001-6848(2000)06-0006-02
l 引 言
摩托車正在朝著豪華、高速和大排量車型發展，電起動取代腳踏起動已成為發展趨勢。目前電起動摩托車上的起動電機和磁電機是2臺各自獨立的電機。起動電機為有刷永磁直流電動機，工作轉速高(6 000～14 000r／min),需經減速機構和超越離合器與發動機曲軸相聯；磁電機飛輪永磁轉子與發動機曲軸直接相聯，起到了發電和給發動機點火系統提供點火觸發信號的作用。使用2臺電機，發動機結構復雜，超越離合器打滑時會嚴重影響摩托車的起動特性；起動電機通過電刷換向，電刷磨損嚴重，需要經常維護。
直流無刷起動磁電機是將直流無刷起動電機與磁電機合二為一。它省掉了減速機構和超越離合器，有效地簡化了發動機結構，提高了運行可靠性。
2總體結構
直流無刷起動磁電機為內定子及飛輪永磁外轉子結構，其結構示惠圖如圖1所示。
飛輪永磁外轉子與發電機曲軸固定在一起，飛輪內腔均勻地粘貼有6塊n、s極相間的能在較高溫度條件下工作的高磁性能的釹鐵硼磁瓦。飛輪端面均勻粘貼有3塊用作位置傳感器的弧形釹鐵硼磁鋼，從端面看去極性一致均為n極。飛輪外周設計有一小凸臺，飛輪每旋轉1周小凸臺與觸發器上的鐵制凸臺相對掃過1次，引起觸發器內部永磁磁路磁通變化，在觸發器內部線圈內感應出一個交變電勢，此電勢用作發動機點火系統的觸發信號。
電機內定子鐵心由0. 35mm冷軋硅鋼片疊壓鉚接在一起，再經電泳塑料絕緣處理后，繞制y接的直流無刷起動電機三相繞組及單相發電繞組，浸漆烘干后用螺桿固定在電機法蘭底座上。底座上還安放著焊接有3個開關型霍爾元件的用作位置傳感器的弧形印刷電路板。電機法蘭底座將固定在發動機機座上。
直流無刷起動磁電機的y接三相繞組與三相半橋驅動電路聯接，位置傳感器上的3個開關型霍爾元件發來的位置信號經過處理后控制三相半橋驅動電路導通與關斷，實現直流無刷起動磁電機電子換向。摩托車起動時，直流無刷起動電機部分由電池供電。摩托車起動后，直流無刷起動電機部分斷電，單相發電繞組輸出的大小及頻率隨飛輪轉速變化的電勢需經調壓器給電池充電，同時給摩托車其它電器供電。
3定子結構
直流無刷起動磁電機為內定子結構，且要求結構非常緊湊，電機軸向尺寸有限，若三相繞組采用雙層整距繞組，繞組端部會較高，在有限空間內將不得不減小鐵心有效長度，繞組端部的周向長度比繞組軸向長度長很多，繞組利用率低。因此，設計中采用了圖2所示方案，即每對磁極下有3個齒，每相1個齒，每個齒上套一相集中繞組，三相繞組在空間上不存在重疊區域。繞組實際跨距在電磁上不超過120度電角度，繞組系數較低，電磁轉矩脈動量較大；但電機生產加工工藝簡單，在有限空間內，能有效降低繞組端部高度，增加鐵心有效長度。
4轉子結構
飛輪轉子內腔均勻粘貼的6塊磁瓦的極弧角度對起動電機的最小堵轉轉矩有決定性影響。一般的直流無刷電機，定子繞組大都采用雙層繞組，繞組跨距接近于一個極距，繞組系數高，為獲得較大的電磁轉矩旦脈動較小，磁瓦的極弧角度選擇得遠大于120度電角度。而本設計中，定子采用每對磁極下三相各分得一個齒的集中繞組，若再選擇磁瓦極弧角度大于120度電角度，則最小堵轉轉矩會很小。設計中，磁瓦極弧角度等于120度電角度，獲得了****的最小堵轉轉矩。不同磁瓦極弧 |
