起动机

起动机是汽车起动系统的核心部件,一般由直流电动机、控制机构和传动机构三部分组成,如图13-2所示。 直流电动机的作用是将电能转换成机械能,产生转矩;控制机构用来控制起动机与蓄电池之间的电路通断,从而控制起动机的工作;驱动机构的作用是在发动机起动时,使起动机驱动齿轮啮入飞轮齿环,将起动机的转矩传递给发动机曲轴,并且在发动机起动后,使驱动齿轮与飞轮齿环快速脱开。

直流电动机是将电能转变为机械能的装备,它是根据通电导体在磁场中受到电磁力作用而产生运动的原理进行工作的。电动机由以下部件组成： ①磁铁的N极与S极。 ②断开铜环(滑环)的两部分。 ③弯成U形导体,两侧分别与滑环的两个半环相连接。 ④固定碳刷通过导线与蓄电池相连接。 如图13-3所示,以单匝电枢绕组的直流电动机为例来说明其工作原理。
蓄电池正极流出的电流,流经N极侧的碳刷及铜环,当电流经过N极侧的导体时,根据物理学中的左手定则,N极侧的导体受到一个向上的推力。当电流流入S极侧的碳刷及铜环时,S极侧的导体受到一个向下的推力。因此,当电流循环一次,U形导体就逆时针旋转一圈。U形导体环与断开的滑环因一起旋转被称为换向器。当换向器转动时,导体环的两边交换位置,断开的滑环的两部分分别交替与固定碳刷接触。这导致换向器中的电流方向逆转,换向器继续以逆时针方向转动。 1.转子为了获得适宜的功率,起动机使用多组导体环。这种多组导体的端部与换向器连接,起组成了电枢转子(图13-4)。电枢转子总成包括:一组位于钢轴上的铁心板、换向器总成和电枢转子绕组。绕组由粗铜带组成,安装于铁心板的槽中,绕组端部焊接到换向器块上,这些块彼此之间以及与轴之间是相互绝缘的。 2.定子定子的绕组是串联的,流经换向器环的电流同时流过绕组,如图13-5所示。因绕组产生磁场,所以它们被称为磁场绕组,流过磁场绕组的电流形成电磁铁的两极,如同一个具有弯曲磁极的马蹄形磁铁。 磁场支架总成磁场其他部分还包括安装磁极的起动机磁场支架(图13-6)。该磁极为弯曲形状,以使导体环移过时接近磁极,因为电枢转子与该磁极之间的间隙极小,这就产生了可能的最强磁场。因此,导体被赋予最大推力,从而产生最大磁力及起动功率。
传动机构： 传动机构是起动过程中把动力从电枢转子传递给发动机的飞轮,并在适当时机将起动机驱动齿轮与飞轮分离。起动机的传动机构主要是单向离合器,单向离合器的形式通常包括滚柱式、摩擦片式和扭簧式等。下面仅以比较常用的滚柱式为例进行讲解,如图13-7所示。
滚柱式单向离合器的外壳2与驱动齿轮1连为一体,十字块3与传动套筒经滑动花键与电枢轴相接,外壳与十字块之间的间隙是宽度不等的楔形槽结构。起动时,电枢轴缓慢旋转,电磁开关通过拨叉推动移动衬套9、缓冲弹簧8等部件,使驱动齿轮与发动机飞轮相啮合。 当发动机主电路接通后,电枢轴快速旋转时,转矩由传动套筒10传到十字块,滚柱在单向离合器外壳的摩擦和弹簧及柱塞5的作用下滚入楔形槽13的窄处被卡死,从而将转矩传给驱动齿轮,带动飞轮使发动机起动。 当发动机起动后,曲轴转速高于起动机,飞轮带动驱动齿轮旋转,在外壳的摩擦作用下,滚柱克服弹簧弹力,滚入楔形槽的宽处而打滑,防止发动机的转矩传给驱动齿轮。起动后由于拨叉回位弹簧的作用,使单向离合器退回,驱动齿轮退出飞轮齿环。
控制机构： 起动机的控制机构包括电磁开关、拨叉、安全开关及起动继电器等。电磁开关是个桶形的电磁线圈(图13-8)。电磁开关安装在起动机顶部形成一个紧凑的起动机附件,通电时,电磁开关把推杆拉向线圈并保持不动。拨叉与推杆相连,接触盘与推杆连成一线。起动机控制机构如图13-9所示。 当起动机通电时,电流经过保持线圈和吸拉线圈。两个线圈产生强大且同向的电磁吸力使电磁开关的铁心向左侧移动,同时带动推杆拉动拨叉上端左移,在拨叉的作用下,驱动齿轮向右移动与飞轮啮合。在驱动齿轮与飞轮完全啮合时,起动机接触盘上的两个触点也刚好完全闭合。此时,强大的起动电流通过励磁绕组和电枢绕组使起动机快速旋转。 当起动开关断开的瞬间,触点仍在闭合位置,电流从触点到吸拉线圈,再经保持线圈搭铁。此时,两个线圈产生的电磁力大小相等,方向相反,因而互相抵消。在回位弹簧的作用下电磁开关的铁心返回原位,触点断开,起动机停止旋转,同时驱动齿轮退回。