汽車電器與電控技術(shù) 課件 3 汽車起動機技術(shù)

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

ElectronicControlTechnology第10講起動機的構(gòu)造與分類

第1章汽車電器技術(shù)

AutomobileElectricalTechnology

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

動

裝

置：離合器、移動叉控

制

裝

置：電磁開關(guān)1.9起動機結(jié)構(gòu)與分類1.9.1起動機的分類1.9.2起動機的基本結(jié)構(gòu)1.直流電動機：功用：將電能轉(zhuǎn)換為機械能組成：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)動端蓋和換向器端蓋1.9起動機結(jié)構(gòu)與分類1.9.1起動機的分類1.9.2起動機的基本結(jié)構(gòu)1.直流電動機：（1）磁極：鐵芯+磁場繞組功用：產(chǎn)生磁場。特點：磁極多、繞組橫截面積大，目的：增大起動機的電磁轉(zhuǎn)矩。一般用4個磁極，超7kW用6個磁極。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起動機結(jié)構(gòu)與分類1.9.1起動機的分類1.9.2起動機的基本結(jié)構(gòu)1.直流電動機：（2）電樞：鐵芯+電樞繞組功用：產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。特點：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起動機結(jié)構(gòu)與分類1.9.1起動機的分類1.9.2起動機的基本結(jié)構(gòu)1.直流電動機：（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：電動機殼體、驅(qū)動端蓋和換向器端蓋4功用：安裝支承磁極、電樞和離合器總成。1.9起動機結(jié)構(gòu)與分類1.9.1起動機的分類1.9.2起動機的基本結(jié)構(gòu)1.直流電動機2.傳

動

裝

置：組成：單向離合器移動叉6功用：發(fā)動機起動時，將電動機的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩傳遞給發(fā)動機曲軸（傳遞動力）；發(fā)動機起動后，自動打滑（切斷動力），以免損壞電動機。1.9起動機結(jié)構(gòu)與分類1.9.1起動機的分類1.9.2起動機的基本結(jié)構(gòu)單向離合器組成：滑環(huán)1、驅(qū)動彈簧2傳動導(dǎo)管與外座圈5內(nèi)座圈與驅(qū)動齒輪7滾柱總成8、9、10特點：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力。1.9起動機結(jié)構(gòu)與分類1.9.1起動機的分類1.9.2起動機的基本結(jié)構(gòu)單向離合器起動傳遞力矩過程：主動件：驅(qū)動齒輪被動件：飛輪齒圈路徑：電樞軸→傳動導(dǎo)管和外座圈→滾柱→內(nèi)座圈和驅(qū)動齒輪→飛輪齒圈。當驅(qū)動轉(zhuǎn)矩小于發(fā)動機阻力矩時，驅(qū)動齒輪不動，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力。當驅(qū)動轉(zhuǎn)矩等于大于阻力矩時，驅(qū)動齒輪帶動飛輪旋轉(zhuǎn)，直到發(fā)動機被起動。1.9起動機結(jié)構(gòu)與分類1.9.1起動機的分類1.9.2起動機的基本結(jié)構(gòu)單向離合器切斷力矩打滑過程：主動件：飛輪齒圈被動件：驅(qū)動齒輪發(fā)動機一旦起動，飛輪就會帶動驅(qū)動齒輪高速旋轉(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，發(fā)動機的動力不會傳遞給電樞軸，即動力聯(lián)系切斷。電樞軸僅由電樞繞組產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)動空轉(zhuǎn)，避免電樞超速旋轉(zhuǎn)而損壞。1.9起動機結(jié)構(gòu)與分類1.9.1起動機的分類1.9.2起動機的基本結(jié)構(gòu)3.電磁開關(guān)結(jié)構(gòu)組成電動機開關(guān)：觸盤6、觸點5/8電磁鐵機構(gòu)：——固定鐵心11、活動鐵心14——吸引線圈12、保持線圈13當吸引和保持線圈通電產(chǎn)生的磁通方向相同時，吸引活動鐵心向前移動，直到推桿前端的觸盤將電動機開關(guān)觸點接通，使電動機主電路接通。當吸引和保持線圈通電產(chǎn)生的磁通方向相反時，其電磁吸力相互抵消，在復(fù)位彈簧的張力作用下，活動鐵心復(fù)位，觸盤與觸點斷開，電動機主電路切斷。1.9起動機的工作過程與工作特性1.9.3發(fā)動機起動時的工作過程1.接通STA，繼電器工作，電磁開關(guān)接通起動繼電器線圈電路接通：蓄電池正極→起動機電源端子“30”（4）

→電流表→點火開關(guān)→繼電器“IG”端子→起動繼電器線圈→繼電器搭鐵“E”端子→蓄電池負極。

吸引線圈電路：蓄電池正極→起動機“30”端子→起動繼電器“BAT”端子

→繼電器支架、觸點臂→繼電器觸點→繼電器“S”端子→起動機“50”端子→吸引線圈12→起動機磁場端子“C”→起動機磁場繞組、電樞繞組→搭鐵→蓄電池負極。1.9起動機的工作過程與工作特性1.9.3起動機的工作過程1.接通STA，繼電器工作，電磁開關(guān)接通起動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→起動機“30”端子→起動繼電器“BAT”端子、支架、觸點→繼電器“S”端子→起動機“50”端子（10）→保持線圈13→搭鐵→蓄電池負極。1.9起動機的工作過程與工作特性1.9.3起動機的工作過程1.接通STA，繼電器工作，電磁開關(guān)接通2.電磁開關(guān)與傳動機構(gòu)工作，起動機主電路接通并起動發(fā)動機當吸引線圈和保持線圈剛剛接通電流時，兩線圈產(chǎn)生的磁通方向相同，使固定鐵芯和活動鐵芯磁化，在其磁力的共同作用下，活動鐵芯14向前移動，并帶動移動叉繞支點（支承螺栓）轉(zhuǎn)動，移動叉下端便撥動單向離合器19向右移動，離合器驅(qū)動齒輪20便與飛輪齒圈進入嚙合。1.9起動機的工作過程與工作特性1.9.3起動機的工作過程1.接通STA，繼電器工作，電磁開關(guān)接通2.電磁開關(guān)與傳動機構(gòu)工作，起動機主電路接通并起動發(fā)動機當吸引線圈和保持線圈剛剛接通電流時，活動鐵芯14向前移動，帶動移動叉繞支點（螺栓）轉(zhuǎn)動，移動叉下端撥動單向離合器19向右移動，驅(qū)動齒輪20便與飛輪齒圈進入嚙合。——如圖4-15（b）所示。1.9起動機的工作過程與工作特性1.9.3起動機的工作過程1.接通STA，繼電器工作，電磁開關(guān)接通2.電磁開關(guān)與傳動機構(gòu)工作，起動機主電路接通并起動發(fā)動機當驅(qū)動齒輪與飛輪齒圈接近完全嚙合（嚙合尺寸約為驅(qū)動齒輪齒寬的2/3）時，活動鐵芯帶動推桿前移使觸盤將起動機主電路（電樞和磁場繞組電路）接通。起動機主電路：蓄電池正極→起動機“30”端子→電動機開關(guān)觸盤6→起動機“C”端子（5）→磁場繞組→正電刷→電樞繞組→負電刷→搭鐵→蓄電池負極。1.9起動機的工作過程與工作特性1.9.3起動機的工作過程1.接通STA，繼電器工作，電磁開關(guān)接通2.電磁開關(guān)與傳動機構(gòu)工作，起動機主電路接通并起動發(fā)動機起動機主電路接通時，電樞繞組和磁場繞組通過電流很大，當電樞產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩超過發(fā)動機阻力矩時，就會驅(qū)動飛輪旋轉(zhuǎn)，如圖4-15（c）所示。當轉(zhuǎn)速達到一定值時，發(fā)動機便被起動。1.9起動機的工作過程與工作特性1.9.3起動機的工作過程1.接通STA，繼電器工作，電磁開關(guān)接通2.電磁開關(guān)與傳動機構(gòu)工作，3.當主電路接通時，吸引線圈被觸盤短路，保持線圈繼續(xù)工作當觸盤6將開關(guān)觸點接通之前，吸引線圈的電流是從起動機“30”（4）端子經(jīng)起動繼電器觸點、起動機“50”（10）端子、吸引線圈12流到起動機“C”端子。當觸盤將“30”與“C”直接連通時，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。此時活動鐵芯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顒予F芯保持在吸合位置。1.9起動機的工作過程與工作特性1.9.4發(fā)動機起動后的工作過程1.斷開起動開關(guān)，起動繼電器觸點斷開繼電器斷電，磁力消失，支架使觸點斷開2.吸引線圈電流改道，電動機開關(guān)斷開，使驅(qū)動齒輪與飛輪齒圈分離觸點斷開使吸引線圈12的電流電路改道，其電路為：蓄電池正極→起動機“30”端子→觸盤9→起動機“C”端子→吸引線圈12→起動機“50”端子→保持線圈13→搭鐵→蓄電池負極。1.9起動機的工作過程與工作特性1.9.4發(fā)動機起動后的工作過程1.斷開起動開關(guān)，起動繼電器觸點斷開繼電器斷電，磁力消失，觸點迅速斷開。2.觸點斷開使吸引線圈電流改道，電動機開關(guān)斷開，齒輪分離兩個線圈產(chǎn)生的磁力相互抵消。在復(fù)位彈簧15作用下，活動鐵心14立即右移復(fù)位，并帶動推桿和觸盤向右移動，使起動機主電路切斷而停轉(zhuǎn)。移動叉使單向離合器19向左移動，使驅(qū)動齒輪與飛輪齒圈分離，起動過程結(jié)束。1.9起動機的工作過程與工作特性起動機的工作過程——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)與傳動機構(gòu)工作吸引與保持線圈的磁力疊加→齒輪嚙合3.當主電路接通時，吸引線圈被觸盤短路主電路接通：→發(fā)動機便被起動；——————→觸盤6將吸引線圈短路→保持線圈繼續(xù)通電。4.起動后：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、起動機停轉(zhuǎn)；————————————→齒輪與飛輪齒圈分離，起動過程結(jié)束。1.9起動機的工作過程與工作特性

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

Ia＝0.5Iamax時，起動機輸出功率最大。汽車起動機工作時間很短（3~5s），允許以最大功率運轉(zhuǎn)，因此將起動機的最大功率確定為起動機的額定功率。1.9起動機的工