起动电机的工作原理与构造.

起动电机的工作原理与构造目录一、发动机的起动……………………………………………………31.1发动机的起动方式……………………………………………………4二、起动机……………………………………………………………52.1起动机的功用…………………………………………………………52.2起动机的组成…………………………………………………………52.2.1起动机驱动齿轮啮合过程……………………………………………………92.2.2直流电动机………………………………………………………………………112.2.3起动机的传动机构…………………………………………………………152.2.4起动机的操纵机构…………………………………………………………26三、减速起动机和永磁起动机……………………………………293.1减速起动机……………………………………………………………293.2永磁起动机……………………………………………………………333.3永磁减速起动机………………………………………………………34四、起动机的常见故障分析……………………………………………………35一、发动机的起动使静止的发动机进入工作状态,必须先用外力转动发动机的曲轴，使活塞开始上下运动，汽缸内吸入可燃混合气，并使其压缩、点燃，膨胀做功，推动活塞运动带动曲轴旋转，发动机才能进入自动工作循环。发动机的曲轴在外力作用下开始转动到自动的怠速运转过程，称为发动机的起动过程。发动机起动时，必须克服汽缸内被压缩气体的阻力和发动机本身及其附件内相对运动的零件之间的摩擦阻力，克服这些阻力所需要的力矩称为起动转矩。保证发动机顺利起动所必须的曲轴转速成为起动转速。车用汽油发动机在0~20℃时，最低起动转速一般为30-40r/min。为了使发动机在更低温度下顺利起动，要求起动转速不低于50-70r/min。起动转速过低时，压缩行程内的热量损失过多，进气气流的流速过低，导致汽缸内的混合气不易着火。1.1发动机的起动方式发动机常用的起动方式有人力起动、电力起动机起动和辅助汽油机起动等多种形式。人力起动即手摇起动或绳拉起动。其结构十分简单，主要用于大功率柴油机的辅助汽油机的起动，或在有些装用中、小功率汽油发动机的车辆上作为后备起动装置。辅助汽油机起动起动装置的体积大，结构复杂，主要用于大功率柴油发动机的起动。电力起动机起动以电动机作为动力源。当电动机上的驱动齿轮与发动机飞轮周缘上的环齿啮合时，电动机旋转时产生的电磁转矩，通过发动机的飞轮传递给发动机的曲轴，使发动机起动。二、起动机电力起动机简称起动机，用起动机起动发动机几乎是现代汽车起动的唯一方式。2.1、起动机的功用起动机的作用就是在正常使用条件下，将蓄电池储存的电能转变为机械能带动发动机以足够高的转速运转，以顺利起动发动机。为了保证起动机具有足够大的起动电流和必要的持续时间，要求蓄电池必须有足够的容量；且起动主电路的导线电阻和接触电阻要尽可能小，一般在0.01Ω左右。•2.2、起动机的组成起动机一般由三大部分组成：直流电动机、传动机构和操纵机构。31100-75F60起动机的组成1.直流电动机2.传动机构3.操纵机构2.2.1起动机驱动齿轮啮合过程此为起动机驱动齿轮啮合过程示意图，它由单向离合器、起动电动机、电磁开关、拨叉和发动机飞轮等组成。1．起动时，衔铁在电磁吸力的作用下左移，通过拨叉推动单向离合器右移，使单向离合器小齿轮与飞轮啮合。3-16[1].avi2．电动机的电枢转动，带动小齿轮转动，小齿轮带动飞轮转动，使发动机起动运转。发动机运转后，飞轮带动小齿轮转动，由于单向离合器的作用，小齿轮不能带动电枢转动。2.2.1、直流电动机直流电动机在低转速时扭矩大，转速高时扭矩逐渐变小，很适合做起动机之用。直流电动机在直流电压的作用下，产生旋转力矩。接通起动开关起动发动机时，电动机轴旋转，并通过驱动齿轮和飞轮的环齿驱动发动机曲轴旋转，使发动机起动。直流电动机按磁场产生方式分为永磁电动机和励磁电动机，励磁电动机又根据磁场绕组和电枢绕组连接方式不同分为串励电动机、并励电动机和复励电动机。其中，串励电动机在起动电机中应用最多，它由电枢、磁极铁心、换向器、机壳和端盖等组成。1）电枢是直流电动机的转子部分，用来在起动机通电时与磁场相互作用而产生电磁转矩。它由换向器、铁心、绕组和电枢轴组成。电枢铁心由外圆带槽的硅钢片叠成，压装在电枢轴上；电枢绕组一般都采用较粗的矩形截面的裸铜线绕制而成，且多采用波绕法，以便结构紧凑，并可通过较大的电流，获得较大的电磁力矩。当电枢绕组中有电流通过时，电枢导体的周围产生磁场，导体周围的磁场与磁极磁场相互作用，能产生使电枢轴旋转的力矩，称为电磁力矩或电磁转矩。电磁转矩的大小与流过电枢导体中的电流和磁极磁场的强度有关。2）磁极用来在起动机工作时建立磁场，它由磁极铁心和安装在铁心上的励磁绕组组成。当直流电压作用于励磁绕组的两端时，励磁绕组的周围产生磁场并使磁极铁心磁化，成为具有一定极性的磁场。车用起动机一般有两对4个磁极，励磁绕组的绕向使不同极性的磁极相间排列。3）换向器由电刷和安装在电枢轴上的整流子组成，用来接励磁绕组与电枢绕组的电路，并使处于同一级磁极下的电枢导体中通过的电流保持固定方向。2.2.2起动机的传动机构1、传动机构的作用起动机的传动机构安装在电动机电枢的延长轴上。用来在起动发动机时，将驱动齿轮与电枢轴联成一体，并使驱动齿轮沿电枢轴移出与飞轮环齿啮合，将起动机产生的电磁转矩传递给发动机的曲轴，使发动机起动；发动机起动后,飞轮的转速提高,它将带着驱动齿轮高速旋转,会使电枢轴因高速旋转而损坏.因此,在发动机起动后驱动齿轮的转速超过电枢轴的正常转速时,传动机构应使驱动齿轮与电枢轴自动脱开,防止电动机超速.为此,起动机的传动机构中必须具有超速保护装置。2、传动机构的类型车用起动机的传动机构也称为啮合机构，有如下类型：1）惯性啮合式传动机构在接通点火开关起动发动机时，驱动齿轮靠惯性力的作用沿电枢轴移出与飞轮啮合，使发动机起动；发动机起动后，飞轮转速提高超过电枢轴转速时，驱动齿轮靠惯性力的作用退回，脱离与飞轮的啮合防止电枢轴超速。2）强制啮合式传动机构接通起动开关起动发动机时，驱动齿轮靠机械机构的作用沿电枢轴移出，与飞轮环齿啮合，使发动机起动；发动机起动后，切断起动开关，外力的作用消除后，驱动齿轮在回位弹簧的作用下退回，脱离与飞轮环齿的啮合。3）电枢移动式啮合机构起动机不工作时，起动机的电枢与磁极错开。接通起动开关起动发动机时，在磁极磁力的作用下，整个电枢轴连同驱动齿轮移动与磁极对齐的同时，驱动齿轮与飞轮进入啮合。发动机起动后，切断起动开关磁极退磁，电枢轴连同驱动齿轮退回，脱离与飞轮的啮合。3、超速保护装置超速保护装置是起动机驱动齿轮与电枢轴之间的离合机构，也称为单向离合器。常用的单向离合器有滚柱式、弹簧式、摩擦片式等多种形式。1）滚柱式单向离合器工作原理：1．当起动机电枢轴带动十字块套筒转动时，滚柱向楔形槽的窄槽部分移动，滚柱将十字块套筒与驱动齿轮及套筒挤紧，此时电动机电枢轴通过十字块套筒带动驱动齿轮转动，驱动齿轮带动飞轮转动，使发动机起动。2．发动机起动后，此时是飞轮带动起动机驱动齿轮转动，此时滚柱向楔形槽的宽槽部分移动，驱动齿轮不能带动起动机的电枢轴转动。该机构套装在起动机电枢上。驱动齿轮2的右端活套在花键套筒7左端的外圆面上，两个扇形块4装入齿2右端的相应缸口中并伸入花键套筒7左端的环槽内。这样，齿轮和花键套筒可一起作轴向移动，两者又可相对滑转。2）弹簧式单向离合器工作原理：离合弹簧5，在自由状态下的内径小于齿2和套筒7相应外圆面的外径，在安装状态下，紧套在外面上，弹簧5与护套6之间有间隙。在起动时，起动机带动花键套筒旋转，有使弹簧5收缩的趋势，弹簧被紧紧箍在相应的外圆上。于上，起动机转轴矩靠弹簧与外面的摩擦传给驱动飞轮齿圈转动。发动机一起动，齿2有比套筒7快转的趋势，此时弹簧5胀开，齿轮2在套筒7上滑转。3)摩擦片式单向离合器离合器的花键套筒通过四条内螺纹与电枢花键轴相连接，花键套筒又通过三条外螺纹与内接合鼓连接。主动摩擦片内齿卡在内接合鼓的切槽中，组成了离合器主动部分。外接合鼓和驱动齿轮是一个整体，带凹坑的从动摩擦片外齿卡在外接合鼓的切槽中，形成了离合器的从动部分。主、从动摩擦片交错安装，并通过特殊螺母、弹性圈和压环限位，在压环和摩擦片间装有调整垫片。工作过程：1．当起动机带动发动机曲轴旋转时，接合鼓沿花键套筒上的螺旋花键向飞轮方向旋进，将摩擦片压紧，把起动机转矩传给发动机。2．发动机起动后，当飞轮以较高转速带动驱动齿轮旋转时，内接合鼓沿螺旋花键退出，摩擦片打滑，使齿轮空转而电枢不跟着飞轮高速旋转。3．当电机超载时，弹性圈在压环凸缘的压力作用下弯曲变形，当弯曲到内接合鼓的左端顶住了弹性圈的中心部分时，即限制了内接合鼓继续向左移动，离合器便开始打滑，从而避免因负荷过大烧坏电动机的危险。2.2.3起动机的操纵机构起动机的操纵机构也称为控制机构,它的作用是控制起动机主电路的通、断和驱动齿轮的移出与退回。起动机的控制机构分为直接操纵式和电磁操纵式两种形式。直接操纵式机构由驾驶员通过起动踏板和杠杆机构，直接操纵起动开关，接通起动机的主电路，并通过起动机内的传动叉将驱动齿轮推出，与飞轮环齿啮合。发动机起动后，松开起动踏板，起动机断电，驱动齿轮在回位弹簧的作用下退回，与飞轮环齿脱离啮合。电磁操纵式机构由驾驶员操纵起动开关，通过控制起动机电磁开关的电路，控制起动机主电路的通断。在起动机主电路接通的同时，起动机内的传动叉将驱动齿轮推出与飞轮啮合。发动机起动后，切断起动开关，电磁开关断电，起动机停止工作，与此同时在回位弹簧的作用下驱动齿轮回位，与飞轮环齿脱离啮合。起动发动机时,开关接通,吸拉线圈与保持线圈的电磁力方向相同,互相叠加,使活动铁心很容易克服回位弹簧的弹力而左行,一方面带动拨叉将单向离合器推出,使驱动齿轮与飞轮齿圈可靠啮合;另一方面通过推杆接触盘与接线柱接触,接通主开关。主开关接通后，吸拉线圈被短路，电磁开关的工作位置靠保持线圈的吸力来维持，同时蓄电池经过主开关给电动机的励磁绕组和电枢绕组提供大的起动电流，使电枢轴产生足够的电磁力矩，带动曲轴旋转而起动发动机。发动机起动后，在松开起动按钮的瞬间，吸拉线圈与保持线圈是串联关系，两线圈所产生的磁通方向相反，互相抵消，于是活动铁心在回位弹簧的作用下迅速回位，驱使驱动齿轮退出啮合，接触盘脱离接触，主开关断开，切断起动机的主电路，起动机停止运转。三、减速起动机和永磁起动机3.1、减速起动机在起动机的电枢轴与驱动齿轮之间装有起动减速器的起动机，称为减速起动机。串励式直流电动机的功率与电动机的转矩和转速成正比（P=M*n）。可见当提高电动机转速的同时降低其转矩时，可以保持起动机功率不变，还可以使起动机的体积和重量大大减小。但是，起动机的转矩降低，不能满足起动发动机的要求。为此，在起动机中采用高速低转矩的直流电动机时，在电动机的电枢轴和驱动齿轮之间安装起动减速器，可以在降低电动机转速的同时提高其转矩。减速起动机的齿轮减速器有外啮合式、内啮合式、行星齿轮式等不同形式。减速起动机的传动方式a）外啮合式；.b）内啮合式c）行星齿轮式1电动机；2齿轮减速器；3驱动齿轮外啮合式减速起动机其减速机构在电枢轴和起动机驱动齿轮之间利用惰轮作中间传动,且电磁开关铁心与驱动齿轮同轴心,直接推动驱动齿轮进入啮合,无须拨叉。因此起动机的外形与普通起动机有较大区别。但有些中间不加惰轮，驱动齿轮必须通过拨叉拨动才能进行啮合。外啮合式传动中心距较大，受起动机构的限制，减速比不能太大，一般不大于5。内啮合式减速起动机其减速机构传动中心距小，可有较大的减速比，适用于较大功率的起动机。但减速机构噪声较大，驱动齿轮仍需拨叉拨动进行啮合。行星齿轮式减速起动机减速机构紧凑，传动比大、效率高。由于输出轴与电枢轴同轴线、同旋向，电枢轴无径向载荷，振动小，因而整机尺寸减小。另外，行星