起动机的组成结构和工作原理（起动机的组成、结构和工作原理）

大家好，小太来为大家解答以上问题。起动机的组成结构和工作原理，起动机的组成、结构和工作原理很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

起动机由三部分组成：DC电机、传动机构和操纵机构，如图4-2所示。

DC电机的作用是将蓄电池输入的电能转化为机械能，产生电磁转矩。

传动机构：由单向离合器、主动齿轮、拨叉等组成。它的作用是在发动机起动时使主动齿轮与非齿轮齿圈啮合，传递起动机的扭矩。

给发动机曲轴；发动机启动后，主动齿轮可自动与飞轮分离。在它们分离的过程中，当发动机飞轮将主动齿轮拖回来时，单向离合器使其空转，从而阻止飞轮驱动起动机轴转动。

操作机构：主要指起动机的电磁开关，用来接通或断开电机与蓄电池之间的电路。

直流电动机

功能：将蓄电池输入的电能转化为机械能，产生电磁转矩。

结构：由电枢(转子)、磁极(定子)、换向器和电刷组成。

(1)电枢

DC电动机的旋转部分称为电枢，也称为转子。转子由铁芯、电枢绕组线圈、电枢轴和换向器组成，由外圆带凹槽的硅钢片叠放而成。如图4-3所示。

为了获得足够的转矩，通过电枢绕组的电流较大(200 ~ 600 A；对于汽油发动机；柴油机可达1000 A)。因此，电枢绕组由粗矩形裸铜漆包线绕制而成。

(2)磁极

磁极由磁极铁芯和固定在外壳内的磁场绕组线圈组成。如图4-4所示。

一般有四个磁极，两对磁极交错安装在电机的外壳内。定子和转子铁芯形成的磁通回路如图4-5所示，外壳由低碳钢板制成。

磁路的一部分。

四个励磁线圈中，有的相互串联后再与电枢绕组串联(称为串联)，有的相互并联后再与电枢绕组串联(称为串联)，如图4-6bc所示。

启动器的内部接线如图4-6a所示。励磁绕组的一端连接到外壳的绝缘端子，另一端连接到两个未接地的电刷。

当启动开关打开时，电机的电路为蓄电池正极端子2励磁绕组3电刷6换向器和电枢绕组5接地电刷4接地蓄电池负极。

(3)电刷和刷握

如图4-7所示，刷握一般为框架结构，正极刷握绝缘固定在端盖上，负极刷握直接连接在端盖上并接地。放在刷握里，刷子由铜粉和石墨粉制成，呈棕黑色。刷柄上有一个弹性很强的碟形弹簧。

(4)换向器

功能：向旋转的电枢绕组注入电流。

它被许多具有燕尾形截面的铜片包围着，如图4-8所示。铜片由云母绝缘。云母绝缘层应比换向器铜片外表面低0.8mm左右，以防止铜片磨损时云母片迅速凸出。电枢绕组的每个线圈的端部焊接在换向器的铜片上。

起动机3360的工作原理

(1)电磁转矩的产生

它的工作原理是载流导体在磁场中受电磁力的作用而运动。如图4-9a所示，它是最简单的两极DC电机模型。根据

左手定则确定a b和c d两边都受到电磁力F的作用，产生逆时针旋转的电磁转矩M使电枢旋转。反向方法如图4-9b所示。其实电枢上有很多线圈，有对应的几对换向器铜片。

(2)DC电机自动转矩调节原理

电枢在电磁转矩M的作用下旋转，但旋转时由于绕组切割磁力线而产生感应电动势。根据右手定则判断其方向与电枢电流is相反，故称为反电动势Ef。反电动势Ef与m成正比

在DC电机开启的瞬间，电枢速度和反电动势都为0。此时电枢绕组中的电流最大，即Ism==U/Rs，会产生最大的电磁转矩，即Mmax。如果此时的电磁转矩M大于电机阻力转矩Mz，电枢将开始加速运行。随着转速N的增大，Ef增大，Is减小，M也减小。当m下降使Mz相等时，电枢以此速度运行。如果DC电机的负载在运行过程中发生变化，将会出现以下情况：

随着负载的增加，m & ltmznefismm=mz，达到新的稳定；

当负载降低时，m & gtmz n ef is m m=mz，达到新的稳定。

可以看出，当负载发生变化时，电机可以通过转速、电流、转矩的自动变化来满足负载的需要，使其稳定工作在新的转速上。因此，DC电机具有自动调节扭矩的功能。

工作特性：

(1)工作特性曲线：起动机的转矩、转速、功率、电流之间的关系称为起动机的特性曲线。

串励DC电机的特点是起动转矩大，机械特性软(电枢转速随其负载的增加而降低，随其负载的减少而升高)。

转矩特性：当磁路不饱和时，串励DC电机的转矩M与电枢电流的平方I2S成正比。DC电机的转矩特性如图4-10所示。

发动机启动的瞬间，发动机的内阻扭矩很大，起动机处于全制动状态。随着转速达到电枢电流(称为制动电流)的最大值，电机产生最大扭矩(称为制动扭矩)，这个扭矩足以克服发动机的阻力。

转速特性（机械特性）：串励直流电动机转速ｎ与电枢电流Is的关系式为：

串励电动机在磁极未饱和时，由于Φ不为常数，当Is增加时，

即电枢转矩增大，由于Φ与Is(Rs+Rj)也随之增加，因此，电枢转速n随Is(M)的增大下降较快，故具有较软的机械特性，如图4-11所示。

即直流串励电动机具有在轻载时，电枢电流小，转速高；在重载时，电枢电流大，转速低的软机械特性，能保证发动机即安全又可靠地起动，这是汽车起动机采用串励式电动机的又一主要原因。

功率特性：

串励式电动机的功率P可用下式表示:

P = Mn / 9550

式中：M——电枢轴上的力矩（Nm）；

n——电枢转速（r/min）。

由式可以看出，在完全制动（n=0）和空转（M=0）两种情况下，起动机的功率都等于0。因为起动机工作时间很短，可以允许在最大功率下工作，所以把起动机的最大输出功率称为起动机的额定功率。其特性曲线如图4-12a所示。

直流串励式电动机的转矩、转速、功率特性完全可以表述起动机的工作特性。如图4-12b所示为三大特性曲线在同一坐标系的情况，由该图可以看出：

1）完全制动时，相当于起动机刚接通的瞬间，n=0，电枢电流最大（即制动电流Imax），转矩也达到最大值（称为制动转矩），但输出功率为0。

2）起动机空转时电流最小（称为空载电流I0），转速达到最大值（称为空载转速）输出功率也为0。

3）在电流接近制动电流的一半时，起动机功率最大。将其最大功率作为额定功率。

(2)影响起动机功率的主要因素

（1）蓄电池容量的影响:蓄电池容量越小，其内阻越大，放电时产生的电压降越大，因而供给起动机的电压降低，使起动机输出的功率减小。

（2）环境温度影响:当温度降低时，由于蓄电池电解液密度增大，内阻增大，会使蓄电池容量和端电压急剧下降，起动机功率将会显著下降。

（3）接触电阻和导线电阻:电刷与换向器接触不良、电刷压簧弹力下降、电刷过短以及导线与蓄电池接线柱接触不良，都会使工作线路电阻增加；导线过长以及导线横截面积过小也会造成较大的电压降，由于起动机工作电流特别大，这些都会使起动机功率减小。

传动机构

传动机构指使起动机的驱动齿轮和发动机飞轮齿环啮合传动及分离的机构。

作用：起动时，使起动机的驱动齿轮与发动机的飞轮齿环啮合，将电动机产生的转矩传递给飞轮；

起动后，自动切断动力传递，防止电动机被发动机带动超速运转而遭到损坏。

组成：传动机构由驱动齿轮、单向离合器、拨叉、啮合弹簧等组成，安装在转子轴的花键部分。

种类：滚柱式单向离合器、摩擦片式单向离合器、弹簧式单向离合器。

滚柱式单向离合器

滚柱式单向离合器外形如图4-14所示，其结构如图4-15所示，传动套筒8内具有花键槽，与电枢轴上的外花键相配合。起动小齿轮1套在电枢轴的光滑部分上。在传动套筒的另一端，活络地套着缓冲弹簧压向右方，并有卡簧防止脱出。移动衬套由传动叉拨动。起动小齿轮与离合器外壳刚性连接，十字块与传动套筒刚性连接。装配后，十字块与外壳形成四个楔形空间，滚柱分别安装在四个楔形空间内，且在压帽弹簧张力的作用下，处在楔形空间的窄端。

起动机的工作过程是：

起动发动机时，在电磁力的作用下，传动拨叉使移动衬套沿电枢轴轴向移动，从而压缩缓冲弹簧。在弹簧张力的作用下，离合器总成与起动小齿轮沿电枢轴轴向移动，实现起动小齿轮与发动机飞轮的啮合。与此同时，控制装置接通起动机主电路，起动机输出强大的电磁转矩。转矩由传动套筒传至十字块，十字块与电枢轴一同转动。此时，由于飞轮齿圈瞬间制动，就使滚柱在摩擦力的作用下，滚入楔形槽的窄端而卡死。于是起动小齿轮和传动套成为一体，带动飞轮起动发动机。如图4-16所示。

起动发动机后，由于飞轮齿环带动驱动齿轮高速旋转且比电枢轴

转速高的多，驱动齿轮尾部的摩擦力带动滚柱克服弹簧张力，使

滚柱滚向锲型腔室较宽的一端，于是滚柱将在驱动齿轮尾部与外座圈间发生滑摩，发动机动力不能传给电枢轴，起到分离作用，电枢轴只按自己的转速空转，避免电枢超速飞散的危险

此种离合器构造简单，工作可靠；接合时为刚性，不能承受大的冲击力，传递大扭矩会因滚柱卡死而失效；适用于额定功率在1.47KW以下的小型起动机。

控制装置

现代汽车上，起动机的控制装置均采用电磁式控制装置，即电磁开关.其外形如图4-17所示。

作用：控制驱动齿轮与飞轮齿圈的啮合与分离；控制电动机电路的接通与切断。

组成:如图4-18所示，电磁开关主要由吸引线圈、保持线圈、复位弹簧、活动铁芯、接触片等组成。其中，电磁开关上的“30”端子接至蓄电池正极；“C”端子接起动机励磁绕组；吸接线圈一端接起动机主电路，

与励磁绕组和电枢绕组串联，保位线圈的一端直接搭铁，两线圈的公共端接点火开关。

工作过程：

点火开关接至起动档时，接通吸拉线圈和保位线圈，其电路为：蓄电池正极→熔断器→点火开关→接线柱7→分两路

一路经吸拉线圈→主电路接线柱C→励磁绕组→电枢绕组→搭铁→蓄电池负极；

另一路经保位线圈→搭铁→蓄电池负极。

此时，吸拉线圈与保位线圈产生的磁场方向相同，在两线圈电磁吸力的作用下，活动铁芯克服回位弹簧的弹力而被吸入。拨叉将起动小齿轮推出使其与飞轮齿圈啮合。

齿轮啮合后，接触盘将触头接通，蓄电池便向励磁绕组和电枢绕组供电，产生正常的转矩，带动起动机转动。

与此同时，吸拉线圈被短路，齿轮的啮合位置由保位线圈的吸力来保持。

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