起动机一般由直流电动机、传动机构(或称啮合机构)和控制装置(电磁开关)三部分组成。
(1)直流电动机
直流电动机的作用是产生转矩。起动机一般采用串励直流电动机。“串励”是指电枢绕组与励磁绕组串联。
串励直流电动机主要由机壳、磁极、电枢、换向器及电刷等组成,如图4-4所示。
图4-4 串励直流电动机的组成
1)机壳。机壳的作用是安装磁极、固定机件。机壳用钢管制成,一端开有窗口,用于观察和维护电刷和换向器,平时用防尘箍盖住。机壳上有一个电流输入接线柱,并在内部与励磁绕组的一端相接。机壳内壁固定有磁极铁心和励磁绕组,如图4-5所示。
2)磁极。磁极的作用是产生磁场,它由固定在机壳上的磁极铁心和励磁绕组组成,一般是四个,两对磁极相对交错安装在电动机定子内壳上,如图4-6a所示。四个励磁绕组可互相串联后再与电枢绕组串联,也可两两串联后并联再与电枢绕组串联,如图4-6b所示。
3)电枢。电枢的作用是产生电磁转矩,它主要由电枢轴、电枢铁心、电枢绕组和换向器等组成。电枢总成如图4-7所示,电枢铁心由许多相互绝缘的硅钢片叠装而成,其圆周表面上有槽,用来安放电枢绕组,电枢绕组用矩形截面的裸铜线绕制。
4)换向器。换向器装在电枢轴上,它由许多换向片组成。换向片嵌装在轴套上,各换向片之间用云母绝缘。换向器与电刷相接触。
图4-5 起动机机壳
图4-6 励磁绕组的接法
5)电刷及电刷架。电刷及电刷架的作用是将电流通过换向器引入电枢让其旋转。一般有四个电刷及电刷架,如图4-8所示。电刷架固定在前端盖上,其中两个对置的电刷架与端盖绝缘,称为绝缘电刷架;另外两个对置的电刷架与端盖直接铆合而搭铁,称为搭铁电刷架。
电刷由铜粉与石墨粉压制而成,加入铜粉是为了减少电阻并增加耐磨性。电刷装在电刷架中,借弹簧压力将它紧压在换向器铜片上。电刷弹簧的压力一般为12~15N。
6)端盖。端盖有前、后之分。前端盖一般用钢板压制而成,其上装有四个电刷架,后端盖为灰铸铁浇铸而成。它们分别装在机壳的两端,靠两根长螺栓与机壳紧固在一起。两端盖内均装有青铜石墨轴承套或铁基含油轴承套,以支撑电枢轴。(www.xing528.com)
图4-7 电枢的组成
图4-8 电刷及电刷架的组合
(2)起动机的传动机构
传动机构的作用是把直流电动机产生的转矩传递给飞轮齿圈,再通过飞轮齿圈将转矩传递给发动机曲轴,发动机起动后,飞轮齿圈与驱动齿轮自动打滑脱离。传动机构一般由驱动齿轮、单向离合器、拨叉、啮合弹簧等组成,如图4-9所示。在传动机构中,结构和工作情况比较复杂的是单向离合器,它的作用是传递电动机转矩,起动发动机,而在发动机起动后自动打滑,保护起动机电枢不致飞散。常用的单向离合器主要有滚柱式、摩擦片式和弹簧式等。
(3)起动机的控制装置
起动机控制装置的作用是控制驱动齿轮和飞轮的啮合与分离,并且控制电动机电路的接通与切断。常用的装置有机械式和电磁式两种,现代汽车上广泛使用电磁式控制装置(电磁开关),如图4-10所示。电磁式控制装置主要由吸引线圈、保持线圈、回位弹簧、活动铁心、接触片等组成。其中,端子50接点火开关,通过点火开关再接电源,端子30直接接电源。
图4-9 起动机的传动机构
图4-10 电磁式控制装置
电磁式控制装置的基本工作过程如图4-11所示:当起动电路接通后,保持线圈的电流经起动机接线柱50进入,经线圈后直接搭铁,吸引线圈的电流也经起动机接线柱50进入,但通过吸引线圈后未直接搭铁,而是进入电动机的励磁绕组和电枢后再搭铁。两线圈通电后产生较强的电磁力,克服回位弹簧弹力使活动铁心移动,一方面通过拨叉带动驱动齿轮移向飞轮齿圈并与之啮合,另一方面推动接触片移向接线柱50和端子C的触点,在驱动齿轮与飞轮齿圈进入啮合后,接触片将两个主触点接通,使电动机通电运转。在驱动齿轮进入啮合之前,由于经过吸引线圈的电流经过了电动机,电动机在这个电流的作用下会产生缓慢旋转,以便于驱动齿轮与飞轮齿圈进入啮合。在两个主接线柱触点接通之后,蓄电池的电流直接通过主触点和接触片进入电动机,使电动机进入正常运转,此时通过吸引线圈的电路被短路,因此,吸引线圈中无电流通过,主触点接通的位置靠保持线圈来保持。发动机起动后,切断起动电路,保持线圈断电,在弹簧的作用下,活动铁心回位,切断了电动机的电路,同时也使驱动齿轮与飞轮齿圈脱离啮合。
图4-11 电磁式控制装置的基本工作过程
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