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1、第二单元 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,右手定则：,导体在磁场中做切割磁力线的运动，则在导体的两端将产生感应电动势，其方向可用右手法则判定。,直流电机的工作原理,其中，固定部分有磁铁，这里称作主磁极；固定部分还有电刷。 转动部分有环形铁心和绕在环形铁心上的绕组(电枢)。,线圈的首端和末端分别连到两个圆弧形的铜片上，此铜片称为换向片。换向片之间互相绝
2、缘，由换向片构成的整体称为换向器。换向器固定在转轴上，换向片与转轴之间亦互相绝缘。在换向片上放置着一对固定不动的电刷B1和B2，当电枢旋转时，电枢线圈通过换向片和电刷与外电路接通。,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
3、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。,因此，电枢一经转动，由于换向器配合电刷对电流的换向作用，直流电流交替地由导体 ab和cd 流入，使线圈边只要处于N 极下，其中通过电流的方向总是由电刷A 流入的方向，而在S 极下时，总是从电刷 B流出的方向。这就保证了每个极下线圈边中的电流始终是一个方向，从而形成一种方向不变的转矩，使电动机能连续地旋转。这就是直流电动机的工作原理,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
4、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。,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,图2-1 起动系基本组成 1蓄
5、电池 2起动机 3起动继电器 4点火开关 5电流表,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。,3.1 起动系统的组成和作用,起动机的作用 是将蓄电池的电能转变成电磁转矩，驱动发动机，使发动机起动工作。,3.2 起动机的结构与工作原理,3.2.1 起动机的组成 起动机一般由直流电动机、传动机构和电磁操纵机构三部分组成,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
6、分离以及电动机电路的通断；,起动机的分类： 起动机种类很多，但电机部分没有大的区别，而传动机构和控制装置差异较大。因此起动机多是按传动机构和控制装置来分类的。 1.按传动机构齿轮啮合方式分： （1）强制啮合式起动机 （2）电枢移动式起动机,2.按控制装置分： （1）直接操纵式起动机 （2）电磁操纵式起动机,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,（1）
7、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200600A，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
8、之间均绝缘。,（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。,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
9、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。,磁场绕组与电枢绕组串联，用矩形裸铜线绕制。不管采用哪一种连接方式，4个或6个磁场绕组所产生的磁极应该是相互交错的。,直流电机的励磁方式,直流电机的励磁方式是 指对励磁绕组如何供电、 产生励磁磁通势而
10、建立主磁场的问题。 根据励磁方式的不同，直流电机可分为下列几种类型: 有他励、并励、串励、复励和永磁等形式。,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。,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
11、，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。,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
12、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。,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,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,a）起动时 驱动齿轮与齿圈啮合，驱动外壳、滚柱相对十字块顺时针转动，滚柱
13、进入十字块楔形槽的窄端十字块与外壳楔成一体 b）起动后 齿圈驱动齿轮，外壳、滚柱相对十字块逆时针转动,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
14、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,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
15、键套筒左右移动,（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,起动机电磁开关的工作原理（1）,接通起动开关后，吸拉线圈和保持线圈通电，在电磁力的共同作用下，使活动铁心克服弹簧力右移，活动铁心带动拨叉移动，将驱动齿轮推向飞轮。 当驱动齿轮与飞轮啮合时，接触盘也被活动铁心推至与触点接触位置，使起动机通电运转。接触盘接通触点后，吸
16、拉线圈被短路，活动铁心靠保持线圈的电磁力保持其啮合位置。,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,起动机电磁开关的工作原理（2）,发动机起动后，断开起动开关，由于吸引线圈产生了与保持线圈相反
