汽車電器與電控技術(shù) 課件 3 汽車起動(dòng)機(jī)技術(shù)

《汽車電器與電子控制技術(shù)》AutomobileElectricalEquipmentand

ElectronicControlTechnology第10講起動(dòng)機(jī)的構(gòu)造與分類

第1章汽車電器技術(shù)

AutomobileElectricalTechnology

一、教學(xué)內(nèi)容1.起動(dòng)機(jī)的分類2.起動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)3.起動(dòng)機(jī)的工作過程與工作特性二、教學(xué)要求1.掌握起動(dòng)機(jī)的分類方法2.熟悉起動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)3.理解起動(dòng)機(jī)的工作過程與工作特性1.9起動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)與分類—教學(xué)任務(wù)1.9起動(dòng)系統(tǒng)組成起動(dòng)：汽車發(fā)動(dòng)機(jī)由靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)為運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的過程。組成：起動(dòng)機(jī)起動(dòng)繼電器點(diǎn)火起動(dòng)開關(guān)蓄電池1.9起動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)與分類1.9.1起動(dòng)機(jī)的分類汽車起動(dòng)機(jī)可按總體結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)嚙合方式進(jìn)行分類。1.按總體結(jié)構(gòu)分類——類型3種（1）電磁式起動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)磁場為電磁場的起動(dòng)機(jī)。（2）永磁式起動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)磁場由永久磁鐵產(chǎn)生永磁磁場的起動(dòng)機(jī)。（3）減速式起動(dòng)機(jī)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)有減速裝置的起動(dòng)機(jī)。1.9起動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)與分類1.9.1起動(dòng)機(jī)的分類2.按傳動(dòng)機(jī)構(gòu)嚙合方式分類——類型3種（1）強(qiáng)制嚙合式起動(dòng)機(jī)。利用電磁力拉動(dòng)杠桿機(jī)構(gòu)，使驅(qū)動(dòng)齒輪強(qiáng)制嚙入飛輪齒圈的起動(dòng)機(jī)——工作可靠性高，廣泛采用。（2）電樞移動(dòng)式起動(dòng)機(jī)。利用磁極產(chǎn)生的電磁力使電樞軸向移動(dòng)，從而將驅(qū)動(dòng)齒輪嚙入飛輪齒圈的起動(dòng)機(jī)——結(jié)構(gòu)復(fù)雜，起動(dòng)大功率發(fā)動(dòng)機(jī)。（3）同軸移動(dòng)式起動(dòng)機(jī)。利用電磁開關(guān)推動(dòng)電樞軸孔內(nèi)的嚙合推桿移動(dòng)，使驅(qū)動(dòng)齒輪嚙入飛輪齒圈的起動(dòng)機(jī)。主要用于起動(dòng)大功率發(fā)動(dòng)機(jī)，如斯泰爾車系用QD2745型24V5.4kW起動(dòng)機(jī)和奔馳車系用KB型起動(dòng)機(jī)。1.9起動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)與分類1.9.1起動(dòng)機(jī)的分類1.9.2起動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)組成：三部分直流電動(dòng)機(jī)：磁極、電樞傳

動(dòng)

裝

置：離合器、移動(dòng)叉控

制

裝

置：電磁開關(guān)1.9起動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)與分類1.9.1起動(dòng)機(jī)的分類1.9.2起動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)1.直流電動(dòng)機(jī)：功用：將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能組成：磁極：鐵芯+磁場繞組電樞：鐵芯+電樞繞組換向器：整流器電刷

組件：電刷、刷架和電刷彈簧殼體：驅(qū)動(dòng)端蓋和換向器端蓋1.9起動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)與分類1.9.1起動(dòng)機(jī)的分類1.9.2起動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)1.直流電動(dòng)機(jī)：（1）磁極：鐵芯+磁場繞組功用：產(chǎn)生磁場。特點(diǎn)：磁極多、繞組橫截面積大，目的：增大起動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩。一般用4個(gè)磁極，超7kW用6個(gè)磁極。磁場繞組一般用矩形漆包銅線繞制，并與電樞繞組串聯(lián)。1.9起動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)與分類1.9.1起動(dòng)機(jī)的分類1.9.2起動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)1.直流電動(dòng)機(jī)：（2）電樞：鐵芯+電樞繞組功用：產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。特點(diǎn)：矩形或圓形漆包銅線繞制。（3）換向器：整流器功用：保證電樞繞組產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的方向保持不變。結(jié)構(gòu)：截面呈燕尾形的銅片（換向片）圍合而成。換向片與片之間、換向片與軸套6、壓環(huán)7之間均用云母絕緣。1.9起動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)與分類1.9.1起動(dòng)機(jī)的分類1.9.2起動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)1.直流電動(dòng)機(jī)：（4）電刷

組件：電刷、刷架和電刷彈簧功用：將直流電引入電樞繞組。負(fù)電刷：2只，電刷架1直接固定在換向器端蓋上。正電刷：2只，電刷架3與換向器端蓋絕緣。（5）殼體：電動(dòng)機(jī)殼體、驅(qū)動(dòng)端蓋和換向器端蓋4功用：安裝支承磁極、電樞和離合器總成。1.9起動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)與分類1.9.1起動(dòng)機(jī)的分類1.9.2起動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)1.直流電動(dòng)機(jī)2.傳

動(dòng)

裝

置：組成：單向離合器移動(dòng)叉6功用：發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，將電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩傳遞給發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸（傳遞動(dòng)力）；發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，自動(dòng)打滑（切斷動(dòng)力），以免損壞電動(dòng)機(jī)。1.9起動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)與分類1.9.1起動(dòng)機(jī)的分類1.9.2起動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)單向離合器組成：滑環(huán)1、驅(qū)動(dòng)彈簧2傳動(dòng)導(dǎo)管與外座圈5內(nèi)座圈與驅(qū)動(dòng)齒輪7滾柱總成8、9、10特點(diǎn)：外座圈內(nèi)園制成“＋”字形空腔。內(nèi)座圈伸入該空腔內(nèi)，分割成楔形腔室。

傳動(dòng)導(dǎo)管內(nèi)螺旋鍵槽，與電樞軸上的外螺旋鍵槽配合傳遞動(dòng)力。1.9起動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)與分類1.9.1起動(dòng)機(jī)的分類1.9.2起動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)單向離合器起動(dòng)傳遞力矩過程：主動(dòng)件：驅(qū)動(dòng)齒輪被動(dòng)件：飛輪齒圈路徑：電樞軸→傳動(dòng)導(dǎo)管和外座圈→滾柱→內(nèi)座圈和驅(qū)動(dòng)齒輪→飛輪齒圈。當(dāng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩小于發(fā)動(dòng)機(jī)阻力矩時(shí)，驅(qū)動(dòng)齒輪不動(dòng)，內(nèi)座圈與滾柱之間的摩擦力矩使?jié)L柱滾向楔形室較窄一側(cè)，將外座圈與內(nèi)座圈卡成一體傳遞動(dòng)力。當(dāng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩等于大于阻力矩時(shí)，驅(qū)動(dòng)齒輪帶動(dòng)飛輪旋轉(zhuǎn)，直到發(fā)動(dòng)機(jī)被起動(dòng)。1.9起動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)與分類1.9.1起動(dòng)機(jī)的分類1.9.2起動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)單向離合器切斷力矩打滑過程：主動(dòng)件：飛輪齒圈被動(dòng)件：驅(qū)動(dòng)齒輪發(fā)動(dòng)機(jī)一旦起動(dòng)，飛輪就會(huì)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪高速旋轉(zhuǎn)，內(nèi)座圈與滾柱之間的摩擦力矩便使?jié)L柱克服彈簧力矩滾向楔形室較寬一側(cè)，滾柱將在內(nèi)、外座圈之間跳躍滾動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力不會(huì)傳遞給電樞軸，即動(dòng)力聯(lián)系切斷。電樞軸僅由電樞繞組產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)空轉(zhuǎn)，避免電樞超速旋轉(zhuǎn)而損壞。1.9起動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)與分類1.9.1起動(dòng)機(jī)的分類1.9.2起動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)3.電磁開關(guān)結(jié)構(gòu)組成電動(dòng)機(jī)開關(guān)：觸盤6、觸點(diǎn)5/8電磁鐵機(jī)構(gòu)：——固定鐵心11、活動(dòng)鐵心14——吸引線圈12、保持線圈13當(dāng)吸引和保持線圈通電產(chǎn)生的磁通方向相同時(shí)，吸引活動(dòng)鐵心向前移動(dòng)，直到推桿前端的觸盤將電動(dòng)機(jī)開關(guān)觸點(diǎn)接通，使電動(dòng)機(jī)主電路接通。當(dāng)吸引和保持線圈通電產(chǎn)生的磁通方向相反時(shí)，其電磁吸力相互抵消，在復(fù)位彈簧的張力作用下，活動(dòng)鐵心復(fù)位，觸盤與觸點(diǎn)斷開，電動(dòng)機(jī)主電路切斷。1.9起動(dòng)機(jī)的工作過程與工作特性1.9.3發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的工作過程1.接通STA，繼電器工作，電磁開關(guān)接通起動(dòng)繼電器線圈電路接通：蓄電池正極→起動(dòng)機(jī)電源端子“30”（4）

→電流表→點(diǎn)火開關(guān)→繼電器“IG”端子→起動(dòng)繼電器線圈→繼電器搭鐵“E”端子→蓄電池負(fù)極。

吸引線圈電路：蓄電池正極→起動(dòng)機(jī)“30”端子→起動(dòng)繼電器“BAT”端子

→繼電器支架、觸點(diǎn)臂→繼電器觸點(diǎn)→繼電器“S”端子→起動(dòng)機(jī)“50”端子→吸引線圈12→起動(dòng)機(jī)磁場端子“C”→起動(dòng)機(jī)磁場繞組、電樞繞組→搭鐵→蓄電池負(fù)極。1.9起動(dòng)機(jī)的工作過程與工作特性1.9.3起動(dòng)機(jī)的工作過程1.接通STA，繼電器工作，電磁開關(guān)接通起動(dòng)繼電器線圈電路接通：

吸引線圈電路：保持線圈電路：蓄電池正極→起動(dòng)機(jī)“30”端子→起動(dòng)繼電器“BAT”端子、支架、觸點(diǎn)→繼電器“S”端子→起動(dòng)機(jī)“50”端子（10）→保持線圈13→搭鐵→蓄電池負(fù)極。1.9起動(dòng)機(jī)的工作過程與工作特性1.9.3起動(dòng)機(jī)的工作過程1.接通STA，繼電器工作，電磁開關(guān)接通2.電磁開關(guān)與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)工作，起動(dòng)機(jī)主電路接通并起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)吸引線圈和保持線圈剛剛接通電流時(shí)，兩線圈產(chǎn)生的磁通方向相同，使固定鐵芯和活動(dòng)鐵芯磁化，在其磁力的共同作用下，活動(dòng)鐵芯14向前移動(dòng)，并帶動(dòng)移動(dòng)叉繞支點(diǎn)（支承螺栓）轉(zhuǎn)動(dòng)，移動(dòng)叉下端便撥動(dòng)單向離合器19向右移動(dòng)，離合器驅(qū)動(dòng)齒輪20便與飛輪齒圈進(jìn)入嚙合。1.9起動(dòng)機(jī)的工作過程與工作特性1.9.3起動(dòng)機(jī)的工作過程1.接通STA，繼電器工作，電磁開關(guān)接通2.電磁開關(guān)與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)工作，起動(dòng)機(jī)主電路接通并起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)吸引線圈和保持線圈剛剛接通電流時(shí)，活動(dòng)鐵芯14向前移動(dòng)，帶動(dòng)移動(dòng)叉繞支點(diǎn)（螺栓）轉(zhuǎn)動(dòng)，移動(dòng)叉下端撥動(dòng)單向離合器19向右移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)齒輪20便與飛輪齒圈進(jìn)入嚙合?！鐖D4-15（b）所示。1.9起動(dòng)機(jī)的工作過程與工作特性1.9.3起動(dòng)機(jī)的工作過程1.接通STA，繼電器工作，電磁開關(guān)接通2.電磁開關(guān)與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)工作，起動(dòng)機(jī)主電路接通并起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)驅(qū)動(dòng)齒輪與飛輪齒圈接近完全嚙合（嚙合尺寸約為驅(qū)動(dòng)齒輪齒寬的2/3）時(shí)，活動(dòng)鐵芯帶動(dòng)推桿前移使觸盤將起動(dòng)機(jī)主電路（電樞和磁場繞組電路）接通。起動(dòng)機(jī)主電路：蓄電池正極→起動(dòng)機(jī)“30”端子→電動(dòng)機(jī)開關(guān)觸盤6→起動(dòng)機(jī)“C”端子（5）→磁場繞組→正電刷→電樞繞組→負(fù)電刷→搭鐵→蓄電池負(fù)極。1.9起動(dòng)機(jī)的工作過程與工作特性1.9.3起動(dòng)機(jī)的工作過程1.接通STA，繼電器工作，電磁開關(guān)接通2.電磁開關(guān)與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)工作，起動(dòng)機(jī)主電路接通并起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)機(jī)主電路接通時(shí)，電樞繞組和磁場繞組通過電流很大，當(dāng)電樞產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩超過發(fā)動(dòng)機(jī)阻力矩時(shí)，就會(huì)驅(qū)動(dòng)飛輪旋轉(zhuǎn)，如圖4-15（c）所示。當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)便被起動(dòng)。1.9起動(dòng)機(jī)的工作過程與工作特性1.9.3起動(dòng)機(jī)的工作過程1.接通STA，繼電器工作，電磁開關(guān)接通2.電磁開關(guān)與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)工作，3.當(dāng)主電路接通時(shí)，吸引線圈被觸盤短路，保持線圈繼續(xù)工作當(dāng)觸盤6將開關(guān)觸點(diǎn)接通之前，吸引線圈的電流是從起動(dòng)機(jī)“30”（4）端子經(jīng)起動(dòng)繼電器觸點(diǎn)、起動(dòng)機(jī)“50”（10）端子、吸引線圈12流到起動(dòng)機(jī)“C”端子。當(dāng)觸盤將“30”與“C”直接連通時(shí)，吸引線圈12便被觸盤短路，其磁力消失。保持線圈繼續(xù)通電。此時(shí)活動(dòng)鐵芯14與固定鐵芯11之間的氣隙

很小，所以保持線圈13的磁力能夠?qū)⒒顒?dòng)鐵芯保持在吸合位置。1.9起動(dòng)機(jī)的工作過程與工作特性1.9.4發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后的工作過程1.斷開起動(dòng)開關(guān)，起動(dòng)繼電器觸點(diǎn)斷開繼電器斷電，磁力消失，支架使觸點(diǎn)斷開2.吸引線圈電流改道，電動(dòng)機(jī)開關(guān)斷開，使驅(qū)動(dòng)齒輪與飛輪齒圈分離觸點(diǎn)斷開使吸引線圈12的電流電路改道，其電路為：蓄電池正極→起動(dòng)機(jī)“30”端子→觸盤9→起動(dòng)機(jī)“C”端子→吸引線圈12→起動(dòng)機(jī)“50”端子→保持線圈13→搭鐵→蓄電池負(fù)極。1.9起動(dòng)機(jī)的工作過程與工作特性1.9.4發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后的工作過程1.斷開起動(dòng)開關(guān)，起動(dòng)繼電器觸點(diǎn)斷開繼電器斷電，磁力消失，觸點(diǎn)迅速斷開。2.觸點(diǎn)斷開使吸引線圈電流改道，電動(dòng)機(jī)開關(guān)斷開，齒輪分離兩個(gè)線圈產(chǎn)生的磁力相互抵消。在復(fù)位彈簧15作用下，活動(dòng)鐵心14立即右移復(fù)位，并帶動(dòng)推桿和觸盤向右移動(dòng)，使起動(dòng)機(jī)主電路切斷而停轉(zhuǎn)。移動(dòng)叉使單向離合器19向左移動(dòng)，使驅(qū)動(dòng)齒輪與飛輪齒圈分離，起動(dòng)過程結(jié)束。1.9起動(dòng)機(jī)的工作過程與工作特性起動(dòng)機(jī)的工作過程——小結(jié)1.接通STA，繼電器工作，電磁開關(guān)接通2.電磁開關(guān)與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)工作吸引與保持線圈的磁力疊加→齒輪嚙合3.當(dāng)主電路接通時(shí)，吸引線圈被觸盤短路主電路接通：→發(fā)動(dòng)機(jī)便被起動(dòng)；——————→觸盤6將吸引線圈短路→保持線圈繼續(xù)通電。4.起動(dòng)后：繼電器斷電→吸引線圈電流改道吸引與保持線圈的磁力抵消→主電路切斷、起動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)；————————————→齒輪與飛輪齒圈分離，起動(dòng)過程結(jié)束。1.9起動(dòng)機(jī)的工作過程與工作特性

1.9起動(dòng)機(jī)的工作過程與工作特性1.9.5起動(dòng)機(jī)的工作特性1.定義：2.空載電流I0——I0≤90A3.空載轉(zhuǎn)速n0——n0≥5000r/min4.制動(dòng)電流Iamax——Iamax≥600A起動(dòng)機(jī)完全制動(dòng)(ns＝0，起動(dòng)機(jī)剛接通)時(shí)，電樞電流達(dá)到最大值（Ia＝Iamax，Iamax稱為制動(dòng)電流）、電磁轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大值（Ts＝Tsmax，Tsmax稱為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩）。1.9起動(dòng)機(jī)的工作過程與工作特性1.9.5起動(dòng)機(jī)的工作特性1.定義：2.空載電流I0——I0≤90A3.空載轉(zhuǎn)速n0——n0≥5000r/min4.制動(dòng)電流Iamax——Iamax≥600A5.最大功率——額定功率完全制動(dòng)（ns＝0）和空載（Ts＝0）時(shí)，功率為0。

Ia＝0.5Iamax時(shí)，起動(dòng)機(jī)輸出功率最大。汽車起動(dòng)機(jī)工作時(shí)間很短（3~5s），允許以最大功率運(yùn)轉(zhuǎn)，因此將起動(dòng)機(jī)的最大功率確定為起動(dòng)機(jī)的額定功率。1.9起動(dòng)機(jī)的工