汽车电器与电子技术 作者 孙仁云 汽车电器与电子技术 第03章起动机.ppt

第 3 章 起动机 发动机的起动系一般由蓄电池、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，驱动发动机使发动机起动，目前汽车上普遍使用的是电力起动机。 起动机一般由直流串激式电动机 、传动装置和控制机构（即电磁开关）组成。 典型起动机的结构 3.1 起动机的结构及工作原理 3.1.1 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 （2）磁极 磁极是由固定在机壳上的铁芯和装在铁芯上的磁场绕组组成。磁极的作用是建立电动机的电磁场。 磁场绕组的接法 （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芯和嵌装在铁芯槽内的电抠绕组组成。 （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。 （5）电刷 作用是将电流引入电动机。 （6）端盖 起动机有前后两个端盖。 2. 直流电动机的工作原理 （1）基本原理 直流电动机是将电能转变为机械能的设备，它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，其原理示意如图所示。 （2）直流电动机的转矩 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，可由下式表示： 式中 , Cm —— 电机常数，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（Cm=PZ/2πα）； IS —— 电枢电流； —— 磁极磁通。 （3）转矩自动调节原理 由于反电动势的存在，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，称为电压平衡方程式，即 式中 RS——电枢回路的电阻，它包括电枢绕组的电阻以及电刷与换向器的接触电阻。 可求出电枢电流： 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。这就是直流串激式电动机的转矩自动调节原理。 3.1.2 传动机构 传动机构包括单向离合器和拨叉等。 单向离合器起着单向传递扭矩将发动机起动，同时又能在起动后自动打滑，以防止发动机起动后飞轮带动起动机电枢高速飞转而造成事故的作用。 拨叉的作用是与移动衬套一起使单向离合器做轴向移动，将驱动齿轮与发动机飞轮啮合。 常用的单向离合器有滚柱式、摩擦片式和弹簧式三种。 1. 滚柱式单向离合器 2. 摩擦片式单向离合器 3. 弹簧式单向离合器 3.1.3 电磁式控制装置 一般称之为起动机的电磁开关，它与电磁式拨叉合装在一起，利用挡铁控制起动机驱动齿轮与飞轮的啮合与分离。 用按钮或钥匙控制电磁铁，再由电磁铁控制主电路开关，以接通或切断主电路。 电磁开关主要由活动铁心、保持线圈、吸引线圈、接触盘、拨叉等组成。 黄河JNl50型汽车用ST614型起动机 具体工作过程分析 3.1.4 起动机的特性 1. 直流串激式电动机的特性 （1）转矩特性 转矩特性是指电动机的电磁转矩随电枢电流变化的关系，即M=f（IS）。 由于串激式直流电动机的磁场绕组与电枢绕组串联，故电枢电流与激磁电流相等。 在磁路未饱和时，磁通Φ与电枢电流IS成正比，即Ф=C1Is。所以电动机转矩为： M=CmФIS=CmC1IS2=CIS2 式中, C —— 常数，C=Cm C1 ； IS —— 电枢电流； 磁路饱和后：Ф=常数，电动机转矩为： M=CmФIS 由上面两个公式可知，串激式直流电动机的电磁转矩在磁路未饱和时，与电枢电流的平方成正比；在磁路饱和后，磁通Φ几乎不变，电磁转矩才与电枢电流成线性关系，如图所示。 这是串激式直流电动机的一个重要特点，即在电枢电流相同的情况下串激式直流电动机的转矩要比并激式直流电动机大。特别在起动的瞬间，由于发动机的阻力矩很大，起动机处于完全制动的情况下，n =0，反电动势Ef＝0。