汽车启动系统 课件

电刷与电刷架

其作用是将电流引入电动机。 电刷一般用铜粉和石墨粉压 制而成，以减小电阻同时增 加耐磨性。电刷装在电刷架 中，借弹簧压力紧压在换向 器上。电动机内装有四个电 刷架，其中两个电刷架与机 壳直接相连而搭铁，称为搭 铁电刷架。
二、传动机构
起动机的传动机构又称啮合机构或啮合器，其主 要组成部分是单向离合器。 1、单向离合器 作用 ——是起动时将电枢的电磁转矩传递给发动 机飞轮，而在发动机起动后，就立即打滑，以防 止发动机飞轮带动起动机电枢高速旋转而造成飞 散事故。即具有单向传递动力的作用。 起动机单向离合器分类： 滚柱式、摩擦片式、扭簧式、棘轮式等几种型 式。
磁路就是磁极磁通经过的路径。
两极电机的磁路：磁通经过磁极，电枢铁心，

定子磁轭
磁路

有几个磁极就有几个磁路 从N极出来的磁通分两路经过外路的气隙和电 枢铁心，各向一个S极
励磁电流所产生的磁通及其磁路

当电机励磁线圈接线正确并通入励磁电流时，就在电机的 各个磁极上交替出现N和S极。以一对磁极来看，磁通由 一个主磁极（N极）出来，经过空气隙和电枢齿，便分左 右两路经过电枢轭，再经过电枢齿和空气隙，进入相邻的 S极，然后从定子磁轭回到N极而自成闭路。当电枢旋转 时，电枢绕组就切割主磁通产生感应电势；若电枢绕组中 有电流通过时，则主磁通与载流导体相互作用产生转矩。
（3）扭簧式单向离合器
三、起动机电磁操纵机构电磁开关

电磁开关的作用：是控制起动机驱动齿轮与飞 轮的啮合与分离，以及电动机电路的通断
起动机电磁开关的组成



1—驱动齿轮 2—回位弹簧 3—拨叉 4—活 动铁心 5—保持 线圈 6—吸拉线 圈 7—电磁开关 接线柱 8—起动开关 9—铁心套筒 10—接触盘 11、12—接线 柱 13—蓄电池 14—电动机
3.2.2 直流电动机的结构和工作原理


1.直流电动机的 结构 汽车用起动电 动机一般为串 励式直流电动 机，主要由电 枢（转子）、 换向器、磁极 （定子）以及 机壳等部件组 成。


（1）电枢总成 作用：通入电流后，在磁极磁场的作用下产生电 磁转矩； 组成：铁心、电枢绕组、 电枢轴瓦换向器：铜片，云母片

滚柱式单向离合器工作原理
a)起动时传递电磁转矩 b)起动后打滑 1十字块 2弹簧及活柱 3楔形槽 4单向离合器外壳 5驱动齿轮 6飞轮 7活柱 8滚柱
2.摩擦片式单向离合器




1—驱动齿轮与外接合鼓 2—螺母 3—弹 性圈 4—压环 5—调整垫圈 6—被动摩擦 片 7、12—卡环 8—主动摩擦片 9—内 接合鼓 10—花键套筒 11—移动 衬套 13—缓冲弹簧 14—挡圈

驱动齿轮、 外接合鼓、 从动摩擦片 同步运转 花键套筒、 内接合鼓、 主动摩擦片 同步运转 电枢轴与花 键套筒左螺 旋花键联接 移动衬套由 拨叉操纵
2.摩擦片式单向离合器


1—驱动齿轮与外接合鼓 2—螺母 3—弹 性圈 4—压环 5—调整垫圈 6—被动摩擦 片 7、12—卡环 8—主动摩擦片 9—内 接合鼓 10—花键套筒 11—移动 衬套 13—缓冲弹簧 14—挡圈
起动机的组成： 直流电动机 用于将蓄电池输入的电能转换为驱动发动 机转动的机械动力（电磁转矩）。 传动机构 用于将电动机的动力（电磁转矩）传递给发 动机飞轮，并在发动机起动后自动断开发动机向 起动机的逆向动力传递。 电磁开关 控制起动机驱动齿轮与发动机飞轮的啮合与 分离以及电动机电路的通断；
第3章 起动系统
本章主要内容

起动机的组成和作用 起动机的结构和工作原理 起动机的传动机构和电磁操纵机构 起动系统的电路实例
起动机的实验与检修
1. 电磁基本定律


左手定则： 通电导体在磁场中受到力的作用，其受力方向 可以用左手法则判定。
I---电流方向 f---电磁力方向 B---磁感应强度



这就是直流电动机的工作原理。外加的电源是直 流的，但由于电刷和换向片的作用，在线圈中流 过的电流是交流的，其产生的转矩的方向却是不 变的。 转矩的方向是逆时针方向，企图使电枢逆时针方 向转动。如果此电磁转矩能够克服电枢上的阻转 矩（例如由摩擦引起的阻转矩以及其它负载转 矩），电枢就能按逆时针方向旋转起来。 实用中的直流电动机转子上的绕组也不是由一个 线圈构成，同样是由多个线圈连接而成，以减少 电动机电磁转矩的波动，绕组形式同发电机。
a）起动时 内接合鼓、 花键套筒相 对旋转而左 移，从而使 主、被动摩 擦片压紧而 传递动力 b）起动后 内接合鼓、 花键套筒相 对旋转而右 移，从而使 主、被动摩 擦片松开而 中断动力




驱动齿轮和离合器的外接合鼓制成一体，内接 合鼓靠三线螺旋花键套装在花键套筒的左端， 花键套筒则通过内螺旋花键套装在电枢轴的花 键部分。 主动摩擦片的内圆有4个凸起，嵌入内接合鼓 外圆的4个直槽中。 从动摩擦片的外圆有4个凸起，嵌入外接合鼓 内圆的4个直槽中。 内接合鼓可沿花键套筒左右移动


将直流电动机的工作原理归结如下： 将直流电源通过电刷接通电枢绕组，使 电枢导体有电流流过。 电机内部有磁场存在。 载流的转子（即电枢）导体将受到电磁 力 f 的作用 （左手定则） 所有导体产生的电磁力作用于转子，使 转子以n(转/分)旋转，以便拖动机械负载。
一、起动系的基本组成
起动系主要由： 起动电源（蓄电池）、起动机、起动机控制电路组成。
（1）电枢与换向器


电枢由电枢轴、电枢铁心和电枢绕组等组成 铁心由外圆带槽的硅钢片叠制而成，通过内圆花键槽 固定在电枢轴上，电枢绕组嵌装在铁心的槽内。流经 电枢绕组的电流很大，一般为200～600A，故电枢绕 组采用较粗的矩形裸铜线绕制，并用绝缘纸隔开。 各绕组的端子与换向器铜片焊接，使各电枢绕组形成 串联
换向器


在直流电动机中，换向器起逆变作用，因此换 向器是直流电机的关键部件之一。换向器由许 多具有鸽尾形的换向片排成一个圆筒，其间用 云母片绝缘，两端再用两个V形环夹紧而构成。 每个电枢线圈首端和尾端的引线，分别焊入相 应换向片的升高片内。 换向器由铜片和云母片叠压而成，压装在电枢 轴的一端，云母片使铜片间、铜片与轴之间均 绝缘。
他励电动机

他励电动机的励磁绕组和电枢绕组分别由 两个电源供电。他励电动机由于采用单独的励 磁电源，设备较复杂。但这种电动机调速范围 很宽，多用于主机拖动中。
并励电动机

并励电动机的励磁绕组是和电枢绕组并联后 由同一个直流电源供电，这时电源提供的电流 I等于电枢电流Ia和励磁电流If之和，即I=Ia+If。 适用于恒压工作场合。
1.滚柱式单向离合器





1—驱动齿轮 2—外壳 3—十字块 4— 滚柱 5—压帽与弹簧 6—垫圈 7—护盖 8—花键套筒 9—弹簧座 l0—缓冲弹簧 11—移动衬套 12—卡簧
驱动齿轮与 外壳——驱 动飞轮齿圈 十字块与花 键套筒—— 电枢轴驱动 滚柱与弹 簧——实现 单向动力传 递 移动衬套由 拨叉操纵使 驱动齿轮和 十字块左右 移动



起动发动机时，接通起动开关，吸拉线圈和保持 线圈的电路被接通，其电流通路为： 蓄电池正极-----接线柱11-----电流表----启动开关----接线柱7------吸拉线圈 保持线圈----接线柱12---搭铁---蓄电池负极；



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 提供大的启动电流，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，其电流通 路为： 蓄电池正极-----主接线柱11---接触盘—主接线 柱12------电动机----搭铁----蓄电池负极 蓄电池正极-----主接线柱11----接线柱7------保 持线圈----搭铁----蓄电池负极
串励电动机

串励电动机的励磁绕组与电枢绕组串联之后接 直流电源。串励电动机励磁绕组的特点是其励 磁电流If就是电枢电流Ia，这个电流一般比较 大，所以励磁绕组导线粗、匝数少，它的电阻 也较小。
复励电动机
这种直流电动机的主磁极上装有两个励磁绕组，一 个与电枢绕组串联，另一个与电枢绕组并联，所以 复励电动机的特性兼有串励电动机和并励电动机的 特点，所以也被广泛应用。

给两个电刷加上直流电源，如上图（a）所示， 则有直流电流从电刷 A 流入，经过线圈abcd， 从电刷 B 流出，根据电磁力定律，载流导体 ab和cd收到电磁力的作用，其方向可由左手定 则判定，两段导体受到的力形成了一个转矩， 使得转子逆时针转动。

当电枢转了180°后，导体 cd转到 N极下，导 体ab转到S极下时，如上图（b）所示的位置 由于直流电源供给的电流方向不变，仍从电刷 A流入，经导体cd 、ab 后，从电刷B流出。这 时导体cd 受力方向变为从右向左，导体ab 受 力方向是从左向右，产生的电磁转矩的方向仍 为逆时针方向。它们产生的转矩仍然使得转子 逆时针转动。
（1）电枢与换向器
（2）磁极

磁极由固定在机壳上的铁心和缠绕在铁心上的 磁场绕组组成。磁极的作用是建立磁场，一般 多为4个磁极。功率超过7.35kW的起动机也有 用6个磁极的。
磁极


磁极铁心靠近转子一端的扩大的部分称为极靴， 它的作用是使气隙磁阻减小，改善主磁极磁场 分布，并使励磁绕组容易固定。 主磁极上装有励磁绕组，整个主磁极用螺杆固 定在机座上。主磁极的个数一定是偶数，励磁 绕组的连接必须使得相邻主磁极的极性按 N， S 极交替出现。
滚柱式单向离合器工作原理


a）发动机起动时 b）发动机起动后 l—驱动齿轮 2—外壳 3—十字块 4—滚柱 5—飞轮齿圈