汽车发电、起动电机一体化装置的制作方法

本实用新型涉及电机设计技术领域，尤其是一种具有发电和起动功能的汽车电机一体化装置。

背景技术：

起动、发电一体化电机技术是利用电机的可逆原理，使车辆的发电机还能当作起动机来使用，一个电机发挥两种作用，简化了车载电气设施的数量，较大程度地升高了整个车载电气体系的一体和简便性。所以，能达到起动和发电双功能的电机设计是汽车、飞机、大型船舶等电气化平台将来发展的主要目标。

起动／发电一体化电机在1933年开始被研究，那时德国的技术人员考虑过用一个电机来解决汽车的起动和发电问题，而由于当时电气技术条件比较落后，他们的想法没有实现。上世纪60年代，位于德国的宝马汽车公司的有关技术人员也思考过在发动机的端部加装该类型电机来实现起动和发电功能，同样原因，由于电气技术不够发达，该计划也没有成功。等到了上世纪末，由于电气技术的革新与发展，汽车的发电机、起动机一体化电机的实际安装才得到实现。

当汽车需要起动时，离合器断开，蓄电池给线圈通电使得电机带动发动机曲轴旋转从而起动发动机。当需要发电时，发动机曲轴通过键连接带动电机转子旋转，线圈产生感应电流来给蓄电池充电或者供车载电器设备使用。

基于以上分析，在专利号为CN1780109B中公开了一种机动车发电、起动两用机，通过增加电磁离合器、起动开关等控制元件，将汽车发电机和起动机马达合二为一，可以一机两用，节省一个专用的发电机，减少装配空间，简化安装线路。上述专利，通过电磁力驱动齿轮实现啮合和脱离，实现两用机的转换，这种方案很难应用于没有齿轮传动的电机内部，并且控制方案复杂，改造成本高。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种汽车发电、起动电机一体化装置，该装置对电机主要结构部件进行了改动，设计了电机零件的布局以及电机定子、转子以及线圈匝数等，安装在发动机飞轮内侧与发动机壳体相连，有效减少汽车的部件数量，节约改造成本。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种汽车发电、起动电机一体化装置，包括发动机以及发动机主轴，其特征在于所述发动机外壳外表面固定有定子，定子主体为圆柱形，其中心由发动机主轴穿过，位于发动机外部的发动机主轴上设有随其转动的转子和风扇，其中转子为半封闭壳体结构，转子套设于定子外部，所述转子和风扇之间由壳体隔开，壳体通过轴承与发动机主轴配合，壳体固定于发动机壳体上，风扇外侧设有后罩，后罩固定于壳体上，发动机主轴穿过后罩并与汽车离合器飞轮连接，定子的输出端经汽车启动开关与车载蓄电池电连接。

对上述方案作进一步限定，所述转子的壳体内表面均匀分布有永磁体槽，在永磁体槽内镶嵌由永磁体，永磁体与所述定子上的线圈对应，转子随发动机主轴转动时，定子缠绕的线圈产生感应电流。

对上述方案作进一步限定，所述轴承为深沟球轴承，轴承的内圈通过套设与发动机主轴上的套筒定位。

对上述方案作进一步限定，所述定子、壳体与发动机外壳之间设有橡胶垫圈。

对上述方案作进一步限定，所述壳体为半封闭圆形外壳，在壳体端面上设有进风孔，壳体侧面上分布有条状出风口。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

（1）本实用新型中的汽车发电、起动电机一体化装置，是在汽车发动机的基础上，通过把发动机主轴延长，在延长的主轴端安装定子、转子及风扇，配合汽车离合器和蓄电池，利用电机的可逆原理，使车辆的发电机还能当作起动机来使用，一个电机发挥两种作用，简化了车载电气设施的数量，较大程度地升高了整个车载电气体系的一体和简化性；

（2）本实用新型安装在发动机飞轮内侧与发动机壳体相连，对电机主要结构部件进行了设计，设计了电机零件的布局以及电机定子、转子、线圈匝数，减少了汽车的部件数量，从而节约了成本；

（3）本实用新型中的风扇设置于转子一侧，随着发动机主轴转动，利用壳体的进风口和出风口引导气流进入电机部分，可以保证电机部分正常散热。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型的布局及结构示意图；

图2是本实用新型中转子结构示意图；

图3本实用新型中壳体的结构示意图；

图4本实用新型中外壳的结构示意图；

图5为本实用新型中风扇正面视图；

图6是图5的侧面剖视图；

图中：1—后罩、2—风扇、3—轴承盖、4—紧固螺钉、5—壳体、6—永磁体、7—永磁体槽、8—定子、9—固定螺钉、10—轴承、11—转子、12—发动机主轴、13—轴套、14—发动机、15—橡胶垫圈、16—进风孔、17—出风口。

具体实施方式

根据附图1-6可知，本实用新型具体涉及一种汽车发电、起动电机一体化装置，包括发动机14以及发动机主轴12，发动机14外壳外表面通过固定螺钉9固定有定子8，定子8主体为空心的圆柱形结构，其中心空心处由发动机主轴12穿过，在定子8的中心孔与发动机主轴12之间为接触，定子8表面缠绕有通电线圈，通电线圈经汽车启动开关与车载蓄电池电连接；在定子8外侧设有转子11，转子11与发动机主轴12之间键连接，并通过轴肩和套筒进行定位。如附图2所示，转子11为半封闭壳体结构，转子11套设与定子8外部，在转子11的壳体内表面均匀分布有永磁体槽7，在永磁体槽7内镶嵌由永磁体6，永磁体6与所述定子8上的线圈对应，转子11随发动机主轴12高速转动时，由于磁力线的变化，在定子8缠绕的线圈中产生感应电流。这样，定子8和转子11形成简单的电机，该电机与发动机共用一个主轴，在发动机主轴12转动时，产生的感应电流存储至车载蓄电池，形成发电功能。

上述装置中，为了对发电机进行启动，需要利用蓄电池中的电力驱动发动机主轴12转动，需要把发动机主轴12与汽车离合器飞轮连接，并配合控制电路给线圈通电，使得电机带动发动机主轴12旋转从而起动发动机。

另外，发动机14外部的发动机主轴12上设有随其转动的风扇2，其结构如附图5和6所示，风扇2用于对定子和转子散热，其散热效果优劣通过壳体5来决定，因此在风扇2和转子11之间设置了壳体5，壳体5的结构如附图3所示，壳体5为半封闭圆形外壳，在壳体5端面上设有进风孔16，壳体5侧面上分布有条状出风口17，壳体5通过轴承10与发动机主轴12配合，在壳体5固定于发动机14壳体上，对定子和转子形成包围状。通过进风孔16引导气流进入壳体5，壳体包围着定子和转子，气流在壳体内循环后，有条状的出风口17分散排出，均匀散热。

在风扇2外侧设有后罩1，后罩1为薄壁壳体，后罩1通过紧固螺钉4固定于壳体5上，后罩1配合壳体5，对整个发电部分起到防尘保护的作用。

由于壳体5和后罩1为固定结构，不随着发动机主轴12转动，因此在壳体5和发动机主轴12设置了轴承10，轴承10为深沟球轴承，轴承10的内圈通过套设与发动机主轴12上的套筒13定位。

本实用新型具体使用方式：当汽车需要起动时，离合器断开，蓄电池给线圈通电使得电机带动发动机主轴12旋转从而起动发动机。当需要发电时，发动机曲轴通过键连接带动电机转子旋转，线圈产生感应电流来给蓄电池充电或者供车载电器设备使用。

在使用时，为了方便电机发电和启动功能的顺利切换，需要在蓄电池与定子之间设置控制电路。功能切换控制电路并不复杂，只是一个简单的单刀双掷开关来控制电机电路继电器通断来决定电机是发电功能还是起动功能。而这个单刀双掷开关就是起动开关，通常用汽车钥匙来控制。当钥匙不拧的时候，发电机电路接通，电机处于发电功能。拧钥匙时，起动机电路接通，电机处于起动功能状态。

本实用新型安装在发动机飞轮内侧与发动机壳体相连，对电机主要结构部件进行了改进，电机零件合理布局以及电机定子、转子、线圈和风扇的安装固定，使其达到设计要求，减少了汽车的部件数量，节约了成本。