汽车电气技术(2015)4

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1、汽车电气技术（4）哈工大网络与电气智能化研究所刘勇2015（秋）第三章　起动机汽车发动机不能自己起动，它必须靠外力带动曲轴来帮助起动，即依靠外力拖动，使发动机依靠自身运转的惯性而进入连续不断地吸气、压缩、燃烧、排气运行循环时，发动机才能视为完全起动。发动机的起动系统一般由蓄电池、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，驱动发动机使其起动。在各种各样的起动装置中，目前汽车上普遍使用的是电力起动机，它是采用装有电磁开关的电动机作为起动动力的。起动机一般由三部分组成：(1)直流串励式电动机　其作用是产生转矩，即将蓄电池的电能转变为机械能的装置。(2)传

2、动机构　其作用是在发动机起动时，使起动机驱动齿轮啮入飞轮齿环，将起动机转矩传给发动机曲轴；而在发动机起动后，使驱动齿轮自动打滑，避免起动机发生电枢飞散的“飞车”事故。(3)控制装置（即电磁开关）　用来接通和切断电动机与蓄电池之间的电路，控制起动机驱动齿轮与发动机飞轮的啮合与分离。在有些汽油机上，还具有接入和隔除点火线圈附加电阻的作用。典型起动机的结构1-后端盖2-拔叉3-保持线圈4-吸引线圈5-电磁开关6-触点7-接线柱8-接触盘9-前端盖10-电刷弹簧11-换向器12-电刷13-机壳14-磁极15-电枢16-磁场绕组17-移动衬套18-单向离合器19-电枢轴20-驱动齿轮第一节　起动机

3、的结构及工作原理一、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　用钢管制成，一端开有窗口，作为观察电刷与换向器工作之用，平时用防尘箍盖住。机壳上只有一个电流输入接线柱并在内部与磁场绕组的一端相接。壳内装有磁极。(2)磁极　磁极是由固定在机壳上的铁心和装在铁心上的磁场绕组组成。磁极的作用是建立电动机的电磁场。一般装有4个（2对）磁极，在大功率起动机中，为增大起动机的电磁力矩，有的装有6个（3对）磁极。磁场绕组采用较粗的矩形裸铜线绕制，其产生的磁极相互交错。磁场绕组的接法a）四个绕组相互串联b）四个绕组两串两并1-绝缘接线柱2-磁场绕组

4、3-绝缘电刷4-搭铁电刷5-换向器(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心和嵌装在铁心槽内的电枢绕组组成。转子铁心与电枢轴为过盈配合。电枢绕组采用矩形裸铜线绕制，可满足几百安培起动电流的要求；汽车起动机上的电枢绕组和磁场绕组一般采用串励方式励磁。(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。它由许多截面呈燕尾形的铜片围合而成，铜片嵌在换向器轴套和压环组成的槽中，铜片之间以及铜片与轴套、压环之间均用云母绝缘。铜片一端有焊接电枢绕组线头的凸缘。(5)电刷电刷的作用是将电流引入电动机。一般有4

5、个电刷架，固定在前端盖上。其中，两个电刷架与端盖绝缘，称为绝缘电刷架；另外两个电刷架与端盖直接铆合而搭铁，称为搭铁电刷架。电刷由铜与石墨粉压制而成，加入铜是为了减少电阻并增加耐磨性。电刷装在电刷架中，借助弹簧压力将其紧压在换向器上。(6)端盖　起动机有前后两个端盖。前端盖一般用钢板压制而成，其上装有4个电刷架，后端盖由灰铸铁浇铸而成。它们分别装在机壳的两端，靠两个长螺栓与电动机机壳固定在一起。两端盖内均装有青铜石墨轴承套或铁基含油轴承套，以支承电枢轴。2．直流电动机的工作原理和转矩(1)工作原理　直流电动机是将电能转变为机械能的设备，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

6、作的。a)线匝中电流方向为a→db)线匝中电流方向为d→a电动机的电刷与直流电源相接，电流由正电刷和换向片A输入，经电枢绕组后从换向片B和负电刷流出。此时绕组中的电流方向为由a→d，由左手定则可以确定导体ab受向左的作用力F1，cd受向右的作用力F2，且F1与F2相等，整个绕组受到逆时针方向的转矩作用而转动。当电枢转过半周，换向片B与正电刷接触，换向片A则与负电刷接触，绕组中的电流方向变为由d→a，因而在N极和s极下面导体中的电流方向总是保持不变，电磁转矩的方向也就不变，使电枢受转矩作用仍按逆时针方向转动。这样在电源连续对电动机供电时，电枢就不停地按同一方向转动。由于一个线圈所产生的转矩

7、太小，转速又不稳定，因此实际电动机的电枢采用多匝线圈，换向片的数量随绕组匝数的增多而增加。(2)转矩　由电磁理论可以推证，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，即式中　Cm——电动机常数，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；Is——电枢电流；Φ——磁极磁通。由上述公式可知，欲增大电动机的转矩，应增大其电枢电流或增强其磁通。(3)转矩自动调节原理　在直流电动机通电时，产生电磁转矩使电