电气设备(起动机)教案

为了得到较大的转矩，流经电枢绕组的电流 很大（一般汽油发动机为200～600A，柴油发动 机可达1000A），因此，电枢都是采用较粗的矩 形裸铜线绕制而成。为了防止裸铜绕组之间的短 路，在铜线与铁芯和铜线与铜线之间均用绝缘纸 隔开。并在槽口的两侧扎稳挤紧，以免在起动机 工作时，由于离心力的作用（导线较粗）而使绕 组甩出（飞散）。
因直流电动机励磁绕组与电枢 绕组为串联连接，故称其为直流串 励式电动机。
2）电枢
作用：电动机的转子，用来产生电 磁转矩。 组成：电枢轴、电枢铁芯、电枢绕 组和换向器。
电枢轴起固装电枢铁芯和换向器的作用，还 伸出一定长度花键，和啮合器总成内花键相配合 传递电磁转矩，两端支承在端盖上。电枢铁芯是 由外圆带槽（安装电枢绕组）的硅钢片叠加而成， 固装在电枢轴上。
1、直流电动机构造
直流电动机主要由磁极、电 枢、电刷及刷架、机壳、端盖等 部件组成。
1）磁极
作用：形成电动机的磁场。 组成：磁极铁芯、磁场绕组。 磁极铁芯是由低碳钢制成，用螺钉固定在 机壳上。一般采用4个磁极，功率大于7.35kW的 起动机有采用6个磁极的。
电流的磁场
磁力线表示磁场的方向和强弱。
2）电磁控制式（电磁操纵式） 借点火起动开关或按钮控制电磁铁，再由 电磁铁控制主电路开关来接通或切断主电路。 由于电磁铁可进行远距离控制，且操作方便省 力，因此现代汽车大都采用。
按传动机构啮入方式的不同可分为：
l）惯性啮合式 驱动齿轮借旋转时 的惯性力自动啮入飞轮 齿圈。起动发动机后， 驱动齿轮又靠惯性力自 动与发动机飞轮齿环脱 离。这种啮合机构的可 靠性较差，不能传递较 大的转矩，已很少采用。
电力起动是利用起动机由直流电动机产生动 力通过传动机构带动发动机曲轴转动将发动机起 动。它具有能源方便、体积小、质量轻、安全可 靠、操作简便、起动迅速可靠等优点，又具有重 复起动的能力，因此在汽车上得到了广泛的应用。
辅助汽油机起动主要用在大功 率的拖拉机用柴油机上，它是由电 力起动汽油机，再由汽油机带动柴 油机起动。由于辅助汽油机体积和 重量大，成本高且起动操作不便 （操作繁琐）、能源消耗和保修工 作量大，所以汽车上不采用。
3、起动机的分类
起动机是起动系的重要组成部分，而且种 类繁多，大致有以下几种类型。 按总体结构的不同可分为： 普通起动机 永磁起动机 减速起动机
1）普通起动机
无特殊结构和装臵，如东风EQ1090型汽车 配用的QD124、QD1212型，解放CA1090型汽车配 用的QD1215型和桑塔纳轿车配用的QD1225型起 动机均为普通起动机。
1、起动系的组成
起动系由起动机及控制电路（蓄电池、 起动继电器和点火开关等）两大部分组成。
起动机用来产生力矩，并通过小齿 轮驱动发动机的飞轮转动，使发动机起 动，控制电路用来控制起动机的工作。
起动机安装在汽车发动机飞轮壳前 端座孔上，利用起动机后端盖突缘孔， 用螺栓紧固。少数车型安装在右侧，大 多数车型安装在左侧。
当电枢（线圈）转过半周时，正电刷与换向 片B相接触，负电刷与换向片A相接触，绕组中的 电流方向虽改变为d→a，但因在N极和S极下导线 中的电流方向仍保持不变，电磁转矩的方向也就 不变，故电枢（线圈）仍按原来的逆时针方向转 动。
这就是换向片在直流电动机中产生定向转矩 的功能，如果没有换向片的作用，线圈不可能继 续旋转。由于一个线圈所产生的力矩太小，转速 又不稳定，所以电动机的电枢绕组都是由很多线 圈组成的（均匀分布铁芯周围）。因此换向片的 数量也随线圈的增多而增加（构成换向器）。
汽 车 电 气 设 备 （起动系）
第三章 汽车起动系
发动机都必须依靠外力驱动曲轴旋 转后，才能进入正常工作状态，汽车发 动机也不例外。
发动机借助外力由静止状态过渡到 能自行运转的过程，称为发动机的起动。 人力起动
起动方式
电力起动
辅助汽油机起动
人力起动（手摇或绳拉起动）最简单，但 不方便，劳动强度大，不安全，只适用于一些 小功率的发动机，在一些汽车上仅作为后备方 式保留着，现代轿车上均无应用。
4）强制啮合式
依靠电磁力或人力拉动杠杆机构， 拨动驱动齿轮强制啮入飞轮齿圈。这种 啮合机构结构简单、工作可靠，广泛采 用。 目前，汽车上普 遍采用电磁操纵强制 啮合式起动机。
作业： 1、何谓发动机的起动？有几种方式？ 2、简述起动机的分类。 2、目前汽车上采用什么形式的起动机？ 为什么？
第一节 起动机的组成、结构和工作原理
起动机在点火开关及起动继电器控 制下，将蓄电池的电能转化为机械能， 带动发动机飞轮齿圈使曲轴转动。
为了保证起动机安全可靠的工作，避免在 发动机正常运转时起动机再次投入工作和起动 发动机后能迅速停止工作，一些起动机控制电 路中还采取了相应的保护措施。
2、对起动系的要求
（1）起动机的齿轮与发动机的飞轮齿圈啮合 要容易，尽量不发生冲击现象。 （2）发动机起动后，起动机小齿轮应能自动 打滑和脱离啮合，以免发动机起动后，飞轮带动 起动机高速旋转，造成起动机的损坏。 （3）发动机在工作中，起动机的小齿轮不能 再进入啮合，防止发生冲击。 （4）起动系应结构简单，工作可靠。
2）电枢移动式
依靠磁极磁通的电磁力使电枢产生轴向移动， 从而将驱动齿轮啮入飞轮齿圈，起动后电枢回位， 带动齿轮脱离啮合，多用于较大功率的柴油机上。 结构比较复杂，东欧国家采用较多，如太脱拉 Tlll、T138、斯柯达706R、却贝尔D250、D420、 D450等汽车。
3）齿轮移动式
依靠电磁开关推动电枢轴孔 内的啮合杆，从而使驱动齿轮啮 入飞轮齿圈，如奔驰Benz2026型 越野汽车用波许（Bosch）K· B型 起动机。
⑦从行星齿轮减速器拆下转子。 ⑧拆下行星齿轮减速器，从单向离合器上取 下拨叉。
⑨用金属管推开轴端挡环，使它离开弹性挡 圈，拆下弹性挡圈，取下挡环。 ⑩从转子或行星齿轮减速器上拆下单向离合 器。
一、直流电动机
直流电动机的作用是产生转矩。由于电动机 工作电流大、转矩大、工作时间短（一般为5～ lOs），因此要求零件的机械强度高，电路电阻 小。
电刷安装在电刷架内（电刷架多制成框式， 固定在前端盖上，由于电刷有绝缘与搭铁之分 而相同之分），在电刷弹簧（盘形，弹力较大） 张力的作用下，紧压在换向器上。
4）壳体
壳体是由低碳钢板卷曲焊接（或无缝钢管加 工）而成的，中部有一绝缘接柱，内部与励磁绕 组相连。两端有与端盖组装用定位槽或缺口。
端盖有前后两个，中心压装青铜石墨或铁 基含油滑动轴承，避免经常加注滑油。因电枢 轴较长，加一中间支承轴承，压装在中间支承 板上，其固定在后端盖上，以免弯曲变形。外 围两个组装用螺孔，通过较长组装螺栓使前后 端盖和壳体形成整体。
起动机的功用是由直流电动机产生动力，经 传动机构带动发动机曲轴转动，从而实现起动机 的起动。 电力起动机一般由三部分组成。
典型起动机的解体如下：
1）普通起动机 解放CA1092汽车用起动机解体顺序 如图所示。
①拆下电磁开关与电动机接线柱之间的连接铜片。 ②拆下电磁开关与驱动端盖的紧固螺钉，取下电磁 开关。 ③拆下起动机防护罩。
根据电工学中的电磁原理，将直导体静臵 于磁场中，使其通过一定方向的电流时，直导 体就会受到定向电磁力作用而运动（磁场对电 流的作用），且运动方向与导体中电流方向和 磁场方向有一定关系，可用左手定则判断。
如果将直导体做成一个单匝线圈，并通以 直流电时，则线圈两边在磁场中受到大小相等 方向相反的电磁力矩作用而转动，形成电磁ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 矩，其方向仍按左手定则判断。
每个磁极上套装有励磁绕组，是用 矩形截面的铜线外加绝缘层制成。
四个励磁绕组相互串联（或两个绕组串联后 再并联，可以在导线截面积不变的情况下减小电 阻，增大起动电流，提高起动转矩），并与电枢 绕组串联。
励磁绕组按照一定规律绕制而成，若通以直 流电产生磁场，磁极磁化形成N、S极相间排列的 形式，使四个磁极两两相对（同极性相对），即 S极对S极，N极对N极，如图所示。图中虚线为磁 力线的回路。
将臵于磁场中并具有转轴的单匝线圈的两 个端头，接在与转轴同转的两个彼此绝缘或分 开的半园形换向片上，半园形换向片再与固定 的上下两块铜片滑动接触良好，将铜片引出两 个接线柱，这就构成了一个最简单的电动机模 型。
电动机的电刷（铜片）与直流电源相连，电 流由正电刷和换向片A流入，从换向片B和负电刷 流出。此时绕组中的电流方向为a→d，根据左手 定则可知，导线ab受到的电磁力F向左，导线cd 受到的电磁力F向右，此时转矩方向为逆时针。
磁路
磁路中的铁磁材 料就称为铁芯。 所谓磁路，主要 由铁磁材料构成而为 磁通（磁力线）集中 通过的闭合回路。
励磁绕组的一端接在外壳的绝缘接线柱上， 另一端与两个非搭铁（绝缘）电刷相连（相应的 有两个搭铁电刷）。 电动机的电路：当起动机主电路接通，蓄电 池正极→绝缘接线柱→励磁绕组→绝缘电刷→电 枢绕组→搭铁电刷→蓄电池负极。
如切诺基吉普车配用的DWl.4型 永磁式减速型起动机，奥迪100型轿 车5缸增压型发动机用起动机以及丰 田皇冠（CROWN）轿车用日本电装 （DENSO）llE14型起动机。
按控制方式的不同可分为：
1）机械控制式（直接操纵式） 由手拉杠杆或脚踏联动机构直接控制起动机 的主电路开关来接通或切断主电路。由于机械控 制式要求起动机、蓄电池靠近驾驶室而受到安装 和布局的限制，且操作不便，因此已很少采用。
①拆开电动机与电磁开关的连接导线。拆下 两支穿心连接螺栓，取下电动机总成。 ②拆下电动机电刷，取下电刷架、转子。
③拆下驱动端盖紧固螺栓，取下驱动端盖，取 出单向离合器与被动齿轮总成、中间齿轮、轴承。 ④取出被动齿轮孔中的钢球与电磁开关中的复 位弹簧。
3）永磁起动机 奥迪100型轿车五缸增压发动机用永磁减速 起动机解体顺序如图所示。
电动机转矩的大小与电枢电流及磁极 磁通量的乘积成正比，可用下式表示：
作业： 1、起动机有何作用？由哪些部分组成？ 2、直流电动机由哪些部件组成？各部件 的作用是什么？ 3、何谓直流串励式电动机？简述直流串 励式电动机的电路。
2、直流电动机的工作原理
直流电动机是将直流电能转换为机械能并产 生机械转矩的动力设备。它是根据通电导体在磁 场中受电磁力作用这一原理制造而成的。
2）永磁起动机
电动机磁极用永 磁材料（铁氧体或铁 硼等）制成，由于取 消了磁场线圈，因此 结构简化、体积小、 质量小。如奥迪100 型轿车配用的起动机。
3）减速起动机
传动机构设有减速装臵的起动机。电动机可 采用高速、小型、低力矩电动机，质量和体积比 普通起动机可减小30%～35%。其缺点是：结构和 工艺比普通起动机复杂。
换向器作用是向旋转的电枢绕组注入电流。 它由许多截面呈燕尾形铜片围合而成。铜片之间 （铜片与轴套、压环之间）均由云母绝缘。云母 绝缘层应比换向器铜片外表面凹下0.8mm左右， 以免铜片磨损时，云母片很快突出。电枢绕组各 线圈的端头均焊在换向器的铜片上。
3）电刷与刷架
作用：为励磁绕组及电枢绕组引入电流。 电刷由铜粉与石墨粉压制而成，以减少电 阻，并增加耐磨性，一般含铜80％～90％，含 石墨10％～20％，其顶部有软铜线（加粗或采 用双引线）。
①拆下电刷端盖上轴端小盖固定螺钉，取下 密封垫，拆下弹性挡圈，取下调整垫圈。注意调 整垫圈的准确数目，因为它决定轴的轴向间隙。 ②拆下穿心连接螺栓，拆下电刷端盖。
③拆下接线柱螺母，取下电磁开关上的磁场 绕组连线。 ④做好电刷架的位臵标记，从机壳和电枢上 拆下电刷架。
⑤拆出三个固定螺钉，从驱动端盖上拆下电 磁开关，把电磁开关从拨叉上摘下。 ⑥从驱动端盖上，撬下拨叉盖的垫。
④用电刷钩取出四只电刷（见下页）。 ⑤旋出两支穿心连接螺栓，使驱动端盖（连转子）、 定子与电刷端盖分离，注意转子换向器处止推垫圈片数。
⑥拆下中间支承板螺钉、拆下拨叉销轴，从驱动端 盖中取出转子（带中间支撑板、单向离合器）。 ⑦拆下转子驱动端锁环，取下挡圈，取下单向离合 器、中间支撑板。
2）减速起动机 五十铃N系列汽车用外啮合式减速型起动机 解体顺序如图所示：