起動電機的工作原理與構造

起動電機的工作原理與構造目錄一、發(fā)動機的起動……………………3

1.1發(fā)動機的起動方式……………………4二、起動機……………52.1起動機的功用…………52.2起動機的組成…………52.2.1起動機驅(qū)動齒輪嚙合過程……………………92.2.2直流電動機………………………112.2.3起動機的傳動機構…………152.2.4起動機的操縱機構…………26三、減速起動機和永磁起動機……29

3.1減速起動機……………293.2永磁起動機……………333.3永磁減速起動機………34四、起動機的常見故障分析……………………35一、發(fā)動機的起動

使靜止的發(fā)動機進入工作狀態(tài),必須先用外力轉(zhuǎn)動發(fā)動機的曲軸，使活塞開始上下運動，汽缸內(nèi)吸入可燃混合氣，并使其壓縮、點燃，膨脹做功，推動活塞運動帶動曲軸旋轉(zhuǎn)，發(fā)動機才能進入自動工作循環(huán)。發(fā)動機的曲軸在外力作用下開始轉(zhuǎn)動到自動的怠速運轉(zhuǎn)過程，稱為發(fā)動機的起動過程。發(fā)動機起動時，必須克服汽缸內(nèi)被壓縮氣體的阻力和發(fā)動機本身及其附件內(nèi)相對運動的零件之間的摩擦阻力，克服這些阻力所需要的力矩稱為起動轉(zhuǎn)矩。保證發(fā)動機順利起動所必須的曲軸轉(zhuǎn)速成為起動轉(zhuǎn)速。車用汽油發(fā)動機在0~20℃時，最低起動轉(zhuǎn)速一般為30-40r/min。為了使發(fā)動機在更低溫度下順利起動，要求起動轉(zhuǎn)速不低于50-70r/min。起動轉(zhuǎn)速過低時，壓縮行程內(nèi)的熱量損失過多，進氣氣流的流速過低，導致汽缸內(nèi)的混合氣不易著火。1.1發(fā)動機的起動方式

發(fā)動機常用的起動方式有人力起動、電力起動機起動和輔助汽油機起動等多種形式。人力起動即手搖起動或繩拉起動。其結構十分簡單，主要用于大功率柴油機的輔助汽油機的起動，或在有些裝用中、小功率汽油發(fā)動機的車輛上作為后備起動裝置。輔助汽油機起動起動裝置的體積大，結構復雜，主要用于大功率柴油發(fā)動機的起動。電力起動機起動以電動機作為動力源。當電動機上的驅(qū)動齒輪與發(fā)動機飛輪周緣上的環(huán)齒嚙合時，電動機旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩，通過發(fā)動機的飛輪傳遞給發(fā)動機的曲軸，使發(fā)動機起動。

二、起動機

電力起動機簡稱起動機，用起動機起動發(fā)動機幾乎是現(xiàn)代汽車起動的唯一方式。2.1、起動機的功用

起動機的作用就是在正常使用條件下，將蓄電池儲存的電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能帶動發(fā)動機以足夠高的轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，以順利起動發(fā)動機。為了保證起動機具有足夠大的起動電流和必要的持續(xù)時間，要求蓄電池必須有足夠的容量；且起動主電路的導線電阻和接觸電阻要盡可能小，一般在0.01Ω左右。2.2、起動機的組成

起動機一般由三大部分組成：直流電動機、傳動機構和操縱機構。

31100-75F60起動機的組成

1.直流電動機2.傳動機構3.操縱機構2.2.1起動機驅(qū)動齒輪嚙合過程此為起動機驅(qū)動齒輪嚙合過程示意圖，它由單向離合器、起動電動機、電磁開關、撥叉和發(fā)動機飛輪等組成。

1．起動時，銜鐵在電磁吸力的作用下左移，通過撥叉推動單向離合器右移，使單向離合器小齒輪與飛輪嚙合。

2．電動機的電樞轉(zhuǎn)動，帶動小齒輪轉(zhuǎn)動，小齒輪帶動飛輪轉(zhuǎn)動，使發(fā)動機起動運轉(zhuǎn)。發(fā)動機運轉(zhuǎn)后，飛輪帶動小齒輪轉(zhuǎn)動，由于單向離合器的作用，小齒輪不能帶動電樞轉(zhuǎn)動。2.2.1、直流電動機

直流電動機在低轉(zhuǎn)速時扭矩大，轉(zhuǎn)速高時扭矩逐漸變小，很適合做起動機之用。直流電動機在直流電壓的作用下，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩。接通起動開關起動發(fā)動機時，電動機軸旋轉(zhuǎn)，并通過驅(qū)動齒輪和飛輪的環(huán)齒驅(qū)動發(fā)動機曲軸旋轉(zhuǎn)，使發(fā)動機起動。直流電動機按磁場產(chǎn)生方式分為永磁電動機和勵磁電動機，勵磁電動機又根據(jù)磁場繞組和電樞繞組連接方式不同分為串勵電動機、并勵電動機和復勵電動機。其中，串勵電動機在起動電機中應用最多，它由電樞、磁極鐵心、換向器、機殼和端蓋等組成。

1）電樞是直流電動機的轉(zhuǎn)子部分，用來在起動機通電時與磁場相互作用而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。它由換向器、鐵心、繞組和電樞軸組成。電樞鐵心由外圓帶槽的硅鋼片疊成，壓裝在電樞軸上；電樞繞組一般都采用較粗的矩形截面的裸銅線繞制而成，且多采用波繞法，以便結構緊湊，并可通過較大的電流，獲得較大的電磁力矩。

當電樞繞組中有電流通過時，電樞導體的周圍產(chǎn)生磁場，導體周圍的磁場與磁極磁場相互作用，能產(chǎn)生使電樞軸旋轉(zhuǎn)的力矩，稱為電磁力矩或電磁轉(zhuǎn)矩。電磁轉(zhuǎn)矩的大小與流過電樞導體中的電流和磁極磁場的強度有關。2）磁極用來在起動機工作時建立磁場，它由磁極鐵心和安裝在鐵心上的勵磁繞組組成。當直流電壓作用于勵磁繞組的兩端時，勵磁繞組的周圍產(chǎn)生磁場并使磁極鐵心磁化，成為具有一定極性的磁場。車用起動機一般有兩對4個磁極，勵磁繞組的繞向使不同極性的磁極相間排列。3）換向器由電刷和安裝在電樞軸上的整流子組成，用來接勵磁繞組與電樞繞組的電路，并使處于同一級磁極下的電樞導體中通過的電流保持固定方向。2.2.2起動機的傳動機構

1、傳動機構的作用起動機的傳動機構安裝在電動機電樞的延長軸上。用來在起動發(fā)動機時，將驅(qū)動齒輪與電樞軸聯(lián)成一體，并使驅(qū)動齒輪沿電樞軸移出與飛輪環(huán)齒嚙合，將起動機產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩傳遞給發(fā)動機的曲軸，使發(fā)動機起動；發(fā)動機起動后,飛輪的轉(zhuǎn)速提高,它將帶著驅(qū)動齒輪高速旋轉(zhuǎn),會使電樞軸因高速旋轉(zhuǎn)而損壞.因此,在發(fā)動機起動后驅(qū)動齒輪的轉(zhuǎn)速超過電樞軸的正常轉(zhuǎn)速時,傳動機構應使驅(qū)動齒輪與電樞軸自動脫開,防止電動機超速.為此,起動機的傳動機構中必須具有超速保護裝置。

2、傳動機構的類型車用起動機的傳動機構也稱為嚙合機構，有如下類型：1）慣性嚙合式傳動機構在接通點火開關起動發(fā)動機時，驅(qū)動齒輪靠慣性力的作用沿電樞軸移出與飛輪嚙合，使發(fā)動機起動；發(fā)動機起動后，飛輪轉(zhuǎn)速提高超過電樞軸轉(zhuǎn)速時，驅(qū)動齒輪靠慣性力的作用退回，脫離與飛輪的嚙合防止電樞軸超速。

2）強制嚙合式傳動機構接通起動開關起動發(fā)動機時，驅(qū)動齒輪靠機械機構的作用沿電樞軸移出，與飛輪環(huán)齒嚙合，使發(fā)動機起動；發(fā)動機起動后，切斷起動開關，外力的作用消除后，驅(qū)動齒輪在回位彈簧的作用下退回，脫離與飛輪環(huán)齒的嚙合。3）電樞移動式嚙合機構起動機不工作時，起動機的電樞與磁極錯開。接通起動開關起動發(fā)動機時，在磁極磁力的作用下，整個電樞軸連同驅(qū)動齒輪移動與磁極對齊的同時，驅(qū)動齒輪與飛輪進入嚙合。發(fā)動機起動后，切斷起動開關磁極退磁，電樞軸連同驅(qū)動齒輪退回，脫離與飛輪的嚙合。3、超速保護裝置超速保護裝置是起動機驅(qū)動齒輪與電樞軸之間的離合機構，也稱為單向離合器。

常用的單向離合器有滾柱式、彈簧式、摩擦片式等多種形式。1）滾柱式單向離合器

工作原理：1．當起動機電樞軸帶動十字塊套筒轉(zhuǎn)動時，滾柱向楔形槽的窄槽部分移動，滾柱將十字塊套筒與驅(qū)動齒輪及套筒擠緊，此時電動機電樞軸通過十字塊套筒帶動驅(qū)動齒輪轉(zhuǎn)動，驅(qū)動齒輪帶動飛輪轉(zhuǎn)動，使發(fā)動機起動。2．發(fā)動機起動后，此時是飛輪帶動起動機驅(qū)動齒輪轉(zhuǎn)動，此時滾柱向楔形槽的寬槽部分移動，驅(qū)動齒輪不能帶動起動機的電樞軸轉(zhuǎn)動。該機構套裝在起動機電樞上。驅(qū)動齒輪2的右端活套在花鍵套筒7左端的外圓面上，兩個扇形塊4裝入齒2右端的相應缸口中并伸入花鍵套筒7左端的環(huán)槽內(nèi)。這樣，齒輪和花鍵套筒可一起作軸向移動，兩者又可相對滑轉(zhuǎn)。

2）彈簧式單向離合器工作原理：離合彈簧5，在自由狀態(tài)下的內(nèi)徑小于齒2和套筒7相應外圓面的外徑，在安裝狀態(tài)下，緊套在外面上，彈簧5與護套6之間有間隙。在起動時，起動機帶動花鍵套筒旋轉(zhuǎn)，有使彈簧5收縮的趨勢，彈簧被緊緊箍在相應的外圓上。于上，起動機轉(zhuǎn)軸矩靠彈簧與外面的摩擦傳給驅(qū)動飛輪齒圈轉(zhuǎn)動。發(fā)動機一起動，齒2有比套筒7快轉(zhuǎn)的趨勢，此時彈簧5脹開，齒輪2在套筒7上滑轉(zhuǎn)。3)摩擦片式單向離合器

離合器的花鍵套筒通過四條內(nèi)螺紋與電樞花鍵軸相連接，花鍵套筒又通過三條外螺紋與內(nèi)接合鼓連接。主動摩擦片內(nèi)齒卡在內(nèi)接合鼓的切槽中，組成了離合器主動部分。外接合鼓和驅(qū)動齒輪是一個整體，帶凹坑的從動摩擦片外齒卡在外接合鼓的切槽中，形成了離合器的從動部分。主、從動摩擦片交錯安裝，并通過特殊螺母、彈性圈和壓環(huán)限位，在壓環(huán)和摩擦片間裝有調(diào)整墊片。

工作過程：1．當起動機帶動發(fā)動機曲軸旋轉(zhuǎn)時，接合鼓沿花鍵套筒上的螺旋花鍵向飛輪方向旋進，將摩擦片壓緊，把起動機轉(zhuǎn)矩傳給發(fā)動機。

2．發(fā)動機起動后，當飛輪以較高轉(zhuǎn)速帶動驅(qū)動齒輪旋轉(zhuǎn)時，內(nèi)接合鼓沿螺旋花鍵退出，摩擦片打滑，使齒輪空轉(zhuǎn)而電樞不跟著飛輪高速旋轉(zhuǎn)。3．當電機超載時，彈性圈在壓環(huán)凸緣的壓力作用下彎曲變形，當彎曲到內(nèi)接合鼓的左端頂住了彈性圈的中心部分時，即限制了內(nèi)接合鼓繼續(xù)向左移動，離合器便開始打滑，從而避免因負荷過大燒壞電動機的危險。2.2.3起動機的操縱機構

起動機的操縱機構也稱為控制機構,它的作用是控制起動機主電路的通、斷和驅(qū)動齒輪的移出與退回。起動機的控制機構分為直接操縱式和電磁操縱式兩種形式。直接操縱式機構由駕駛員通過起動踏板和杠桿機構，直接操縱起動開關，接通起動機的主電路，并通過起動機內(nèi)的傳動叉將驅(qū)動齒輪推出，與飛輪環(huán)齒嚙合。發(fā)動機起動后，松開起動踏板，起動機斷電，驅(qū)動齒輪在回位彈簧的作用下退回，與飛輪環(huán)齒脫離嚙合。電磁操縱式機構由駕駛員操縱起動開關，通過控制起動機電磁開關的電路，控制起動機主電路的通斷。在起動機主電路接通的同時，起動機內(nèi)的傳動叉將驅(qū)動齒輪推出與飛輪嚙合。發(fā)動機起動后，切斷起動開關，電磁開關斷電，起動機停止工作，與此同時在回位彈簧的作用下驅(qū)動齒輪回位，與飛輪環(huán)齒脫離嚙合。

起動發(fā)動機時,開關接通,吸拉線圈與保持線圈的電磁力方向相同,互相疊加,使活動鐵心很容易克服回位彈簧的彈力而左行,一方面帶動撥叉將單向離合器推出,使驅(qū)動齒輪與飛輪齒圈可靠嚙合;另一方面通過推桿接觸盤與接線柱接觸,接通主開關。主開關接通后，吸拉線圈被短路，電磁開關的工作位置靠保持線圈的吸力來維持，同時蓄電池經(jīng)過主開關給電動機的勵磁繞組和電樞繞組提供大的起動電流，使電樞軸產(chǎn)生足夠的電磁力矩，帶動曲軸旋轉(zhuǎn)而起動發(fā)動機。

發(fā)動機起動后，在松開起動按鈕的瞬間，吸拉線圈與保持線圈是串聯(lián)關系，兩線圈所產(chǎn)生的磁通方向相反，互相抵消，于是活動鐵心在回位彈簧的作用下迅速回位，驅(qū)使驅(qū)動齒輪退出嚙合，接觸盤脫離接觸，主開關斷開，切斷起動機的主電路，起動機停止運轉(zhuǎn)。