一种缓启动永磁电机的制作方法

1.本发明涉及电机领域或者电动汽车领域，具体为一种缓启动永磁电机。


背景技术：

2.在电动汽车领域，电动机是其主要的驱动部件，由于电动机的转矩输出没有经过离合器等环节直接输出到车轮，因此其力矩输出较大，在汽车启动的过程中，具有较大的推背感，同时可以瞬间加速到较高的速度。这些可观存在的问体给驾乘者造成一些较坏的影响。如在堵车行进时，如果驾驶技术不好，可能一加电门，车体就会撞到前方的车辆，造成追尾。再比如，在启动过程中，尤其是电动的公交车，车上的老人甚至是青壮年，都有可能被晃倒，因此非常不利于安全行驶，因此设计一种防止过大加速度、稳定起步的一种缓启动永磁电机成为一种迫切的要求。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是：提供了具有防止起步加速度过大、平缓启动汽车的一种缓启动永磁电机。
4.本发明要解决的技术问题的技术方案是：一种缓启动永磁电机，应用一种永磁电机，所述永磁电机包括壳体、设于壳体内部的永磁转子和定子，所述永磁转子的轴心设有转轴，所述定子上绕设有线圈绕组，其特征在于：所述永磁电机还包括位置检测盘、时控导通开关和惯性反馈装置；所述位置检测盘与转轴的端部固定连接，所述位置检测盘上设有导通孔，所述导通孔在圆周方向上占圆周的1/n，其中n为定子线圈绕组的个数；所述惯性反馈装置设置于位置检测盘靠近转轴端部的一侧；
5.所述惯性反馈装置包括：
6.反馈支架，与壳体固定连接，所述反馈支架上设有反馈滑孔；所述反馈滑孔的长度方向与位置检测盘径向方向相同且在圆周上均匀分布；
7.反馈转轴，轴心与反馈支架、转轴的轴心重合并且与壳体固定连接；
8.反馈凸轮，与反馈转轴转动连接；
9.惯性锤，竖直设置并且惯性锤的上端与反馈凸轮的中心固定连接；所述惯性锤的前端设有挡板；
10.反馈滑杆，插接在反馈滑孔中，近轴心端与反馈凸轮距离轴心最短位置抵接；
11.所述反馈滑杆与反馈支架之间设有复位弹簧用以复原反馈滑杆的位置；
12.惯性锁定机构，所述惯性锁定机构为与壳体固定连接的电磁锁，所述惯性锤的下端对应电磁锁锁栓的位置设有锁孔；
13.所述时控导通开关包括：
14.发光元件，设于位置检测盘靠近转子的一侧且和壳体固定连接；
15.光敏元件，设于惯性反馈装置靠近转轴端部的一侧，且和反馈滑杆的端部连接，光敏元件初始位置与导通孔靠近轴心的一侧平齐；
16.所述反馈凸轮转动后驱动光敏元件向外移动，此时转动的导通孔导通的区域减小，进而定子线圈导通电流的时间减少。
17.更好的，所述导通孔为矩形。
18.更好的，所述定子线圈绕组为奇数时，反馈滑孔的数量、反馈凸轮凸起的个数相同；
19.所述定子线圈绕组为偶数时，反馈滑孔的数量与定子线圈绕组的数量相同或者为定子线圈绕组的数量的一半；所述反馈凸轮的凸起的个数和反馈滑孔的数量相同，此时，所述反馈滑杆为t字形，并且反馈滑杆大头的两端安装光敏元件，两个所述光敏元件之间的间距为圆周的1/n。
20.更好的，所述反馈滑孔位于不同的竖直平面上。
21.更好的，所述反馈凸轮侧面的中心设有轨道凹槽，所述反馈滑杆的端部滑动插接在轨道凹槽内部。
22.更好的，所述反馈凸轮靠近壳体的一面设有轴套，所述轴套和反馈转轴转动连接，所述惯性锤设置在轴套上。
23.更好的，所述导通孔的远离轴心线端的一边为弧形的阶梯状；以导通孔靠近轴线端的一侧画一基准圆弧，由导通孔的一端到另一端每个阶级逐步向基准圆弧靠近。
24.更好的，所述反馈支架上设有滑动支架，所述滑动支架长度大于反馈支架的环面宽度；所述反馈滑孔设置在反馈支架；
25.所述滑动支架上设有限位槽，所述限位槽开设于反馈滑孔的侧壁上；
26.所述反馈滑杆的两侧设有限位凸起，所述限位凸起滑动插接在限位槽内部；
27.所述复位弹簧设于限位凸起和限位槽的下端之间。
28.更好的，所述导通孔的远离轴心线端的一边为弧形的阶梯状；以导通孔靠近轴线端的一侧画一基准圆弧，所述导通孔的远离轴心线端的一边为向基准圆弧逐步靠近的圆滑曲线。
29.本发明的有益效果为：
30.1、有效降低启动时的加速度，保证行车安全。
31.2、有效降低启动时的电流，延长电机的使用寿命。
附图说明
32.图1是本发明一种实施例的示意图；
33.图2是本发明一种实施例的惯性反馈装置的示意图；
34.图3是本发明一种实施例的惯性反馈装置的示意图；
35.图4是本发明一种实施例的反馈凸轮示意图；
36.图5是本发明一种实施例的导通孔示意图；
37.图6是本发明一种实施例的导通孔示意图；
38.图7是本发明一种实施例的滑动支架示意图；
39.图8是本发明一种实施例的导通孔为图5或图6所示的形状时导通时间的示意图；
40.图9是本发明一种实施例的导通时间的示意图；
41.图10是本发明一种实施例的惯性反馈装置的示意图；
42.图11是本发明一种实施例的锁定装置的示意图；
43.图12是本发明一种实施例的锁定装置的示意图；
44.图13是本发明一种实施例的锁定装置的示意图；
45.图14是光敏元件位于不同位置时导通孔导通的长度示意。
46.图中：
47.430、安装架；401、横杆；414、复位弹簧；421、限位凸起；413、限位槽；412、滑动支架；560、电磁铁；550、电磁锁；461、锁孔；520、滑栓；510、滑管；451、轴套；452、轨道凹槽；130、挡板；420、反馈滑杆；460、惯性锤；450、反馈凸轮；440、反馈转轴；411、反馈滑孔；410、反馈支架；302、光敏元件；301、发光元件；210、导通孔；400、惯性反馈装置；300、控导通开关；200、位置检测盘；110、转轴；120、壳体。
具体实施方式
48.为使本发明的技术方案和有益效果更加清楚，下面对本发明的实施方式做进一步的详细解释。
49.一种缓启动永磁电机，包括壳体120，设于壳体120内部的永磁转子和定子。所述永磁转子的轴心设有转轴100。所述定子上绕设有线圈绕组。在壳体120的内部或者外部还设有时控导通开关300、位置检测盘200以及惯性反馈装置400。时控导通开关300数量与定子数相同，并且时控导通开关300的位置与定子线圈绕组的位置一一对应，当时控导通开关300检测到转子转动到相应定子的位置时，导通该位置的定子线圈绕组，驱动转子继续转动。位置检测开关位置的设置是本领域技术人员了解的现有技术，在此不再赘述。
50.发光元件301可以采用发光二极管，光敏元件302可以采用光敏三极管。在控制电路中，光敏元件302串接在定子线圈绕组的控制回路中，或者光敏元件302的输出端控制串接在定子线圈绕组中的开关管来实现对定子绕组的导通和断开的控制。由于定子线圈绕组在导通的过程中，电流非常大，因此常采用后一控制方式，通过控制大功率的开关管控制定子线圈绕组的通断。
51.所述位置检测盘200与转轴110的端部固定连接。如图所示，转轴的一端通过轴承固定之后其端部伸出。如图所示，本实施例中，转轴110包括探出壳体的端部以及位于壳体内部的端部，本实施例中，惯性反馈装置等设备都设置在壳体内部以增加其稳定可靠的性能。位置检测盘200设计为圆形，并且其中心与转轴110固定连接。所述位置检测盘200上设有导通孔210，所述导通孔210在圆周方向上占圆周的1/n，其中n为定子线圈绕组的个数。此时，在转子转动到定子线圈绕组的位置时，导通该定子线圈绕组。
52.根据不同的控制方式，导通孔210可以采用不同的形状。
53.所述导通孔210设计为矩形，以轴心线为圆心且过矩形导通孔210的底边的两端的弧线的长度等于π/n，其中n为定子绕组的个数。此时，光敏元件302的初始位置与矩形导通孔210的下部一角的位置重合，或者下部一角的底边上。矩形的长度方向与径向方向垂直，且矩形的中心位于径向方向上。
54.此时，其导通的时间的长度变化如图9所示，随着光敏元件302的外移，两端导通，中间移出矩形孔外部造成遮挡，进而达到一个两端导通中间遮挡的效果，进而减少了导通时间。在电机转动的过程中，惯性反馈装置400会造成位置检测盘200和光敏元件302相对位
置的变化，实现导通时间的缩短的效果，根据动量守恒，ft＝mv，时间缩短之后，由于质量不会发生改变，因此速动会降低。
55.又如图14所示，其中弧线为光敏元件302相对导通孔210的移动的轨迹，实际情况中是导通孔210移动。由图可知，光敏元件302位于不同的高度，其经过导通孔210的长度是不相同的，只有位于导通孔210内部的规定才可以导通定子线圈绕组。
56.或者，所述导通孔210的远离轴心线端的一边为弧形的阶梯状；以导通孔210靠近轴线端的一侧画一基准圆弧，由导通孔210的一端到另一端每个阶级逐步向基准圆弧靠近。
57.或，所述导通孔210的远离轴心线端的一边为向基准圆弧逐步靠近的圆滑曲线。
58.此时其导通的时间长度变化如图8所示，遮挡一端，另一端导通。
59.如图1所示，电机的转轴的两端分别通过轴承与电机本体进行固定，电机转轴110的一端延伸至壳体120的外部用以驱动车轮转动。电机转轴110的另一端与位置检测盘200固定连接，并且位于壳体的内部，同时也可以设置在壳体的外部。性反馈装置400设置在位置检测盘200靠近转轴110端部的一侧，即转轴110位于非驱动外部车轮转动的一侧，该侧不仅不会与定子转子产生干涉同时还便于惯性反馈装置400的各零部件的安装和固定。惯性反馈装置400的功能是通过检测加速度的变化控制定子线圈的导通时间，进而可以控制启动的速度。
60.反馈支架410用以安装惯性反馈装置400，其上部设有反馈滑孔411。
61.反馈支架410可以为环形，并且通过横杆401与电机非驱动端的壳体固定连接，或者与电机的外部圆周壳体固定连接。此时反馈滑孔411可以沿环形的圆周均匀分布，其数量根据定子线圈绕组的个数来定。由于要控制光敏元件302在径向方向上移动，因此反馈滑孔411的长度方向与转轴110的径向方向重合。
62.更好的，为了保证滑动的稳定性，在环形的圆周上设有滑动支架412，滑动支架412的长度大于环形的反馈支架410的宽度，或者将反馈支架410的宽度设置长一些。然后将反馈滑孔411设置在滑动支架412上。滑动支架412可以与反馈支架410一体成型，也可以通过连接组合的方式组成。
63.反馈支架还可为弧形或者是多边形。或者反馈支架为直接与右端的壳体120连接的长杆，此时长杆的另一端处在同一竖直平面，并且该平面和位置检测盘200所在的平面平行。
64.或者，只设置滑动支架412，滑动支架412通过横杆401直接与壳体120固定连接。
65.反馈滑杆420插接在反馈滑孔411中，并且可以在反馈滑孔411中沿其轴线方向滑动，在初始位置的状态下，反馈滑杆420的近轴心端与反馈凸轮450距离轴心最短位置抵接。反馈滑杆420的远轴心端与导通孔210的近轴心侧重合，并且与启动定子线圈绕组的位置重合。启动或导通定子线圈绕组的位置的确定方法属于现有技术，在此不再赘述。
66.本实施例中，反馈支架410为环形，并且环形支架通过横杆401与右端的壳体120的内壁固定连接。反馈支架410的圆周上均匀分布有长度方向与位置检测盘200径向方向相同的反馈滑孔411。反馈滑孔411在同一竖直面上平行。
67.为了实现反馈滑杆420的复位，所述反馈滑杆420与反馈支架410之间设有复位弹簧用以复原反馈滑杆420的位置。
68.更好的，复位弹簧414设置在滑动支架412的内部，以免冷却风吹动弹簧造成误动，
导致车速降低。此时，所述滑动支架412上设有限位槽413，所述限位槽413开设于反馈滑孔411的侧壁上。反馈滑杆420的两侧设有限位凸起421，所述限位凸起421滑动插接在限位槽413内部；复位弹簧414设于限位凸起421和限位槽413的下端之间。如图所示，复位弹簧414的下端与限位槽413的下端固定连接，复位弹簧414的上端与限位凸起421的下端固定连接，复位弹簧414采用拉簧，被拉伸后自动复位。
69.为了实现对反馈滑杆420的驱动，采用反馈凸轮450对其进行控制。反馈凸轮450设置在反馈支架410的中部。反馈凸轮450的中部与反馈转轴110转动连接，反馈转轴440与壳体120固定连接，如图所示，反馈转轴110壳体右端的竖直壳体部分固定连接。反馈转轴440的轴心与反馈支架410、转轴110的轴心重合。
70.反馈凸轮450为中间的传动部件，驱动反馈滑杆420移动的动力部件为惯性锤460。惯性锤460竖直设置并且惯性锤460的上端与反馈凸轮450的中心固定连接。
71.更好的，为了保证反馈滑杆420的稳定滑动，在所述反馈凸轮450侧面的中心设有轨道凹槽452，所述反馈滑杆420的端部滑动插接在轨道凹槽452内部。
72.进一步的，为了避免反馈支架410、反馈滑杆420对惯性锤460的摆动范围的限制，在所述反馈凸轮450靠近壳体的一面设有轴套451，所述轴套451和反馈转轴440转动连接，所述惯性锤460设置在轴套451上。此时惯性锤的摆动平面与反馈支架410所在平面处于不同的平面，因此可以避免干涉。如果摆动幅度较小，即定子线圈绕组的数量较多，每个定子绕组占用的圆周的弧度较短，此时惯性锤460摆动范围较小就可以实现对整个导通周期的控制，因此此时可以不用设置轴套。
73.更好的，为了保持稳定，惯性锤的前方设有挡板130，惯性锤摆动后与挡板碰撞使其快速恢复稳定。所述的前方是汽车整体的前方，此时电机的转轴为与前后方向垂直的左右方向。
74.或者，惯性锤采用铁质材料。挡板具有一定的磁性，只要在启动力矩大于一定程度时才能摆脱磁性的吸引进行摆动。因此可以通过设定挡板的磁性大小设定限定启动阈值，只有在起出启动时，电机输出力矩超过启动阈值时才启动惯性反馈装置400。
75.在直线行驶的过程中，如果加速度过大，惯性锤460向后摆动，通过摆动可以使光敏元件302通过导通孔210的路径变短，进而可以降低速度。此时，挡板位于惯性锤460的前部，并且在惯性锤460处于初始状态，即竖直状态的情况下，惯性锤460的前部和挡板130抵接。惯性锤460恢复的初始位置时受到挡板的阻挡因而可以快速恢复数值状态。进一步，为了快速恢复稳定，挡板采用非刚性材料制成，或者挡板外侧包覆有柔性材料，如橡胶、海绵等。
76.所述时控导通开关300包括发光元件301和光敏元件302。发光元件301设于位置检测盘200靠近转子的一侧且和壳体120固定连接。光敏元件302设于惯性反馈装置400靠近转轴端部的一侧，且和反馈滑杆420的端部连接，光敏元件302初始位置与导通孔210靠近轴心的一侧平齐。即发光元件301和光敏元件302将位置检测盘200和惯性反馈装置400夹设在中部。发光元件301可以通过横杆或者支架与壳体固定连接。
77.所述反馈凸轮450转动后驱动光敏元件302向外移动，此时转动的导通孔210导通的区域减小，进而定子线圈导通电流的时间减少。
78.正常状态，反馈滑杆420与反馈凸轮450的近心点的位置抵接，汽车突然以大的加
速度启动时，惯性锤460向后摆动，进而反馈凸轮450转动，反馈凸轮450转动后，近心点向远心点移动，进而推动反馈滑杆420向外移动。此时，反馈滑杆420带动光敏元件302向外移动，根据前文所述，在光敏元件302向外移动后会减少动量的输出，减低车速，在此不再重复。
79.当定子线圈绕组为奇数时，反馈滑孔411的数量、反馈凸轮450凸起的个数相同。设置在反馈滑孔411中的反馈滑杆420的端部的光敏元件302的位置与定子线圈绕组的启动导通的位置重合。
80.所述定子线圈绕组为偶数时，反馈滑孔411的数量与定子线圈绕组的数量相同或者为定子线圈绕组的数量的一半。为了节省空间、避免各零部件的干涉，本实施例中的方案是将反馈滑孔411的数量设置为定子线圈绕组的一半。基于此，
81.所述反馈凸轮450的凸起的个数和反馈滑孔411的数量相同，此时，所述反馈滑杆420为t字形，并且反馈滑杆420大头的两端安装光敏元件302，所述两个光敏元件302之间的间距为圆周的1/n。即，反馈滑杆420的端部的安装架430的两端安装光敏元件302，两个光敏元件302分别对应两个定子线圈绕组的启动导通的位置。
82.本实施例中，定子的个数为6个，反馈滑孔411设有三个。反馈滑孔411内部插接一个具有安装架430的t字形反馈滑杆420。即，反馈滑杆420外侧端部设有分支，用以安装两个光敏元件302。
83.在定子数量较少时，惯性锤460需要摆动较大的幅度才能够对定子线圈绕组整个导通区间进行控制，此时，采用具有安装架430的t字形反馈滑杆420可能会出现干涉的问题，因此为了避免上述问题，在定子数较少时，将每个所述反馈滑孔411设置于不同的竖直面上，同时保证在转轴的轴向方向看去实在圆周上均匀分布的。而定子数较多时，则不会出现上述问题。
84.进一步的，为了锁定惯性反馈装置400，还设置有惯性锁定机构。
85.所述锁定本体包括滑管510、滑栓520。滑管510与壳体120固定连接且延伸至壳体120的外部；滑栓520为t字形，所述滑栓520小头端滑动设置于滑管510的内部。所述惯性锤460对应滑管510的位置设有锁孔。滑栓520推入电机之后插接在惯性锤的锁孔中，进而锁定了惯性反馈装置400。为了实现自动控制，滑栓520的大头端可以与电磁铁配合，通过在滑栓520的端部设置永磁铁，然后电磁铁控制电流的方向可以实现滑栓520的推入和拉出。
86.所述控制模块包括操作杆，所述操作杆设置于驾驶室，所述操作杆通过连杆与滑栓联动，所述操作杆为与档位或者手刹类似的机构。
87.当采用电磁控制的时候，所述控制模块包括自锁开关按钮和电磁锁550，所述电磁锁的锁栓与滑竿连接，所述电磁锁与自锁按钮开关电气连接，所述自锁按钮开关设置在方向盘上。或者将自锁按钮开关设置在操作面板上。
88.自锁按钮开关为一种自保持的开关，按动一下保持在闭合位置，在按动一次保持在断开的位置。
89.或者，
90.所述锁定本体为电磁锁550，所述电磁锁550与壳体120固定连接，所述惯性锤460的下端对应电磁锁550锁栓的位置设有锁孔；通过控制电磁锁550既可以实现对惯性反馈装置400的锁定。此时，所述控制模块为自锁开关按钮，所述电磁锁与自锁按钮开关电气连接，所述自锁按钮开关设置在方向盘上；
91.或者，
92.所述锁定机构为电磁铁560，所述惯性锤460为铁块；所述电磁铁560铁芯的上端与惯性锤460的下端接触，所述控制模块为自锁开关按钮或调速开关，所述电磁锁与自锁按钮开关或调速开关电气连接，所述自锁按钮开关设置在方向盘上和驾驶室的操作面板上。通过设定电磁铁导通电流的大小调节电磁铁的吸引力，不仅可以达到锁定的目的，还可以达到调节惯性反馈装置400启动阈值的目的。调速开关可以采用家用电风扇的调速开关。
93.通过将这种电机应用在汽车上，可以有效的防止启动过猛的问题，进而可以保证驾乘人员以及他人的安全。
94.综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的范围，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，凡依本发明的要求范围所述的形状、构造、特征及精神所谓的均等变化与修饰，均应包括与本发明的权利要求范围内。