汽车电气技术(汽车,信息化教学大赛,说课课件)

典型起动机的结构
1-后端盖 8-接触盘 2-拔叉 3-保持线圈 4-吸引线圈 5-电磁开关 12-电刷 6-触点 13-机壳 7-接线柱 14-磁极 9-前端盖 10-电刷弹簧 11-换向器
15-电枢 16-磁场绕组 17-移动衬套 18-单向离合器 19-电枢轴 20-驱动齿轮
第一节 起动机的结构及工作原理
一、直流电动机 1．直流电动机的构造 直流电动机主要由机壳、磁极、电枢、换向器及电 刷等部分组成。 (1)机壳 用钢管制成，一端开有窗口，作为观察电 刷与换向器工作之用，平时用防尘箍盖住。机壳上只有 一个电流输入接线柱并在内部与磁场绕组的一端相接。 壳内装有磁极。 (2) 磁极 磁极是由固定在机壳上的铁心和装在铁心 上的磁场绕组组成。磁极的作用是建立电动机的电磁场。 一般装有 4 个（ 2 对）磁极，在大功率起动机中，为增大 起动机的电磁力矩，有的装有 6 个（ 3 对）磁极。磁场绕 组采用较粗的矩形裸铜线绕制，其产生的磁极相互交错。
(5)电刷 电刷的作用是将电流引入电动机。一般有4 个电刷架，固定在前端盖上。其中，两个电刷架与端盖 绝缘，称为绝缘电刷架；另外两个电刷架与端盖直接铆 合而搭铁，称为搭铁电刷架。电刷由铜与石墨粉压制而 成，加入铜是为了减少电阻并增加耐磨性。电刷装在电 刷架中，借助弹簧压力将其紧压在换向器上。 (6) 端盖 起动机有前后两个端盖。前端盖一般用钢 板压制而成，其上装有4个电刷架，后端盖由灰铸铁浇铸 而成。它们分别装在机壳的两端，靠两个长螺栓与电动 机机壳固定在一起。两端盖内均装有青铜石墨轴承套或 铁基含油轴承套，以支承电枢轴。
磁场绕组的接法
a）四个绕组相互串联 1-绝缘接线柱 2-磁场绕组 b）四个绕组两串两并 3-绝缘电刷 4-搭铁电刷 5-换向器
(3) 电枢 电枢是产生转矩的核心部件，由外圆带槽 的硅钢片叠成的铁心和嵌装在铁心槽内的电枢绕组组成。 转子铁心与电枢轴为过盈配合。电枢绕组采用矩形裸铜 线绕制，可满足几百安培起动电流的要求；汽车起动机 上的电枢绕组和磁场绕组一般采用串励方式励磁。 (4)换向器 换向器的作用是连接磁场绕组、电枢绕 组和电源，并保证电枢产生的电磁力矩方向不变，使电 枢轴能输出固定方向的转矩。它由许多截面呈燕尾形的 铜片围合而成，铜片嵌在换向器轴套和压环组成的槽中， 铜片之间以及铜片与轴套、压环之间均用云母绝缘。铜 片一端有焊接电枢绕组线头的凸缘。
(3) 转矩自动调节原理 在直流电动机通电时，产生 电磁转矩使电枢旋转，电枢旋转时，其绕组又会切割磁 力线，在电枢绕组中又会产生感应电动势，该电动势恰 好与外加电枢电流方向相反，称为反电动势，其大小为
式中 Ce——与电动机有关的常数； n——电动机转速； 直流电源加在电枢上的电压，一部分用来平衡反电 动势，另一部分则降落在电枢绕组的电阻上，即
(2) 转矩 由电磁理论可以推证，直流电动机转矩的 大小，与电枢电流及磁极磁通的乘积成正比，即
式中 Cm——电动机常数，与电动机的磁极对数P、电枢 绕组总根数Z及电枢绕组电路的支路对数α 有关；
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Is——电枢电流； Φ——磁极磁通。 由上述公式可知，欲增大电动机的转矩，应增大其 电枢电流或增强其磁通。
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第三章 起动机
汽车发动机不能自己起动，它必须靠外力带动曲轴 来帮助起动，即依靠外力拖动，使发动机依靠自身运转 的惯性而进入连续不断地吸气、压缩、燃烧、排气运行 循环时，发动机才能视为完全起动。
发动机的起动系统一般由蓄电池、电流表、起动机、 点火开关、继电器等组成。
起动机的作用是将蓄电池的电能转变为机械能，驱 动发动机使其起动。在各种各样的起动装置中，目前汽 车上普遍使用的是电力起动机，它是采用装有电磁开关 的电动机作为起动动力的。
起动机一般由三部分组成：
(1)直流串励式电动机 其作用是产生转矩，即将蓄 电池的电能转变为机械能的装置。 (2)传动机构 其作用是在发动机起动时，使起动机 驱动齿轮啮入飞轮齿环，将起动机转矩传给发动机曲轴； 而在发动机起动后，使驱动齿轮自动打滑，避免起动机 发生电枢飞散的“飞车”事故。 (3)控制装置（即电磁开关） 用来接通和切断电动 机与蓄电池之间的电路，控制起动机驱动齿轮与发动机 飞轮的啮合与分离。在有些汽油机上，还具有接入和隔 除点火线圈附加电阻的作用。
2．直流电动机的工作原理和转矩 (1) 工作原理 直流电动机是将电能转变为机械能的 设备，是根据通电导体在磁场中受到电磁力作用这一基 本原理进行工作的。
a)线匝中电流方向为a→d
b)线匝中电流方向为d→a
电动机的电刷与直流电源相接，电流由正电刷和换 向片A输入，经电枢绕组后从换向片B和负电刷流出。此 时绕组中的电流方向为由 a→d ，由左手定则可以确定导 体ab受向左的作用力F1，cd受向右的作用力F2，且F1与F2 相等，整个绕组受到逆时针方向的转矩作用而转动。当 电枢转过半周，换向片B与正电刷接触，换向片A则与负 电刷接触，绕组中的电流方向变为由d→a，因而在N极和 s极下面导体中的电流方向总是保持不变，电磁转矩的方 向也就不变，使电枢受转矩作用仍按逆时针方向转动。 这样在电源连续对电动机供电时，电枢就不停地按同一 方向转动。 由于一个线圈所产生的转矩太小，转速又不稳定， 因此实际电动机的电枢采用多匝线圈，换向片的数量随 绕组匝数的增多而增加。
（电压平衡方程式）
式中 Rs——电枢回路的电阻，包括电枢绕组的电阻以 及电刷与换向器的接触电阻。
由电压平衡方程式，可求出电枢电流Is为
当电动机的负载增加时，由于电枢轴上的阻力矩增 大、电枢转速降低而使反电动势随之减小，电枢电流则 增大，因此，电动机转矩将随之增大，并且直到电动机 的转矩增大到与阻力矩相等时为止，这时电动机将在新 的负载下以新的较低的转速平稳运转。反之，当电动机 的负载减小时，电枢转速上升，反电动势增大，则电枢 电流减小，电动机转矩相应减小，直至电动机的转矩减 小到与阻力矩相等时为止，电动机则在较高转速下稳定 运转。可见，当负载发生变化时，电动机的转速、电流 和转矩将会自动地作相应的变化，以满足负载的要求。 这就是直流串励式电动机的转矩自动调节原理。