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简述永磁减速起动机
刘志オ,王瑞莎2,毛树红
(1.长沙汽电汽车零部件有限公司,湖南长沙410100;
2.广汽菲亚特汽车有限公司,湖南长沙410100)
摘要;简要介绍小功率永磁减速起动机的结构,各零部件设计要点及注意事项。
关键词:永磁;减速起动机;电机
中图分类号:U464.142文献标识码:A文章编号:1003-8639(2014)08-0072-04
Brief Introduction to Permanent Magnet Gear-reduction Starter
LIU Zhi-cai, WANG Rui-sha, MAO Shu-hong
(1. Changsha Qidian Automotive Products Co, Ltd, Changsha 410100, China;
2. GAC-FTAT Automobile Co., Id, Changsha 410100, China)
Abstract: The structure of small
anent magnet gear-reduction starter and the design essentials and
ints for attention of accessories are introduced briefl.
Key words: permanent magnet; gear-reduction starter; motor
近年来,汽车工业蓬勃发展,人们对起动机提
出了体积小、质量轻、转速高、功率大、转矩足等
点电磁开关
要求。传统的串励式起动机,虽然转速高、转矩
驱动謐
足,但是由于励磁绕组和磁极的存在,导致起动机
体积大、质量重。永磁起动机采用永磁材料做磁
极,代替磁场绕组和磁极铁心,节省了铜和铁,减
=
了径向尺寸,相同性能体积可减小约30%,同时
单向器
没有励磁系统的损耗,提高了效率。此外,永磁起
减速机构
定子
电柩
动机结构及工艺简单、运行可靠,被越来越多汽车
图1永磁减速起动机总成图
厂家采用。
永磁起动机起源于20世纪80年代,经过近30年作用。对外使起动机固定在发动机上,对内固定电
的发展,技术趋于成熟。该类起动机磁极主要采用磁开关、拔叉、电枢、外壳、单向器、输出轴等
铁氧体,由于受铁氧体剩磁密度的局限,目前大部使它们组成有机整体对外输出转矩做功。
分永磁减速起动机为小功率起动机,主要用于轿车
驱动盖通常有悬臂式和半封闭式2种,前者不
和微型车这类阻力矩较小的发动机。
易积碳且发动机侧需求空间小,但是驱动机构相
相对于常见电励磁减速起动机,永磁减速起动对复杂、制造成本高,主要用于大功率起动机。
机同样由直流电动机、驱动机构和控制装置三大部因驱动盖结构复杂,一般采用铸造,然后对装配
分组成,不同之处是直流电机属于永磁式,具体结面进行机加工,这样不仅可以提高效率和精度
构见图1。
同时还可以降低成本。材料主要是铸铁和铸铝。
永磁减速起动机的驱动机构和控制装置与电励球墨铸铁因其切削性能良好、韧性高、脆性转变
磁减速起动机一致,这里仅做简要说明,本文主要温度低、强度和小能量冲击力较高而应用较广。
介绍永磁电机部分的形式。
铸铝在铸态下具有自然时效能力,可获得较高强
度而不需进行热处理,且切削性能良好,价格便
1驱动盖
宜,广泛应用于制造结构复杂、承载高静载荷和
驱动盖是起动机的重要组成部分,主要起连接冲击载荷的零部件。
收稿日期:2013-11-18;修回日期:2013-12-09
作者简介:刘志オ(1987-),男,重庆人,产品设计工程师,主要研究方向为汽车电器;王瑞莎(1987-),女,河北保
定人,车身工程师,主要研究方向为汽车白车身;毛树红(1960-),男,湖南长沙人,产品设计工程师,主要研究方向为
汽车电器。
72.《汽车电器》2014年第8期
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2单向器
电磁开关
单向器是驱动机构的重要零部件,其主要作用
电磁开关为起动机的控制装置,其主要作用是
是传递正向转矩并防止发动机起动后对起动机的通过拨叉使驱动齿轮与飞轮齿圈能够快速啮合和退
损坏
出,并通过动铁心使触点接合,此时电机接通主电
用于起动机的单向器主要有摩擦片式、棘轮式路,电枢在磁场中旋转并起动发动机,其结构如
和滚柱式3种,前面2种主要应用于功率在5kW以上图4所示。
的重型起动机,后者主要用在小功率起动机。滚柱
式单向器工.作表面有对数螺旋线、阿基米德螺旋线
和偏心轮廓的曲线工作面。随着冷挤工艺的发展
保持弹簧线圈分总成碟形弹簧动触片分总成
磁轭
最后一种曲面导向筒,因为加工最方便、效率高、
弹簧
曲线精确度高、安装方便、使用可靠,应用最广
泛,尤其以外星轮式为主,结构如图2所示。
动鉄心X
垫片滚柱攴架导向简滑环滑盘挡环滚柱小弹簧
拉杆
半圆滑盘
开关盖分总成
驱动
卡圈
齿轮
图4电磁开关结构图
弹簧
电磁开关通电后,铁心吸合的能力称为吸力特
性,主要由线圈匝数、线圈电流、铁心气隙以及磁
通有效接触面积构成。电磁开关断电后,铁心复位
图2单向器结构图
的能力称为反力特性,主要由电磁开关的回位弹簧
和触头弹簧等要素构成。起动机的工作性质和特点
2.1单向器主体
决定电磁开关需要能够频
外星轮式滚
繁操作。吸力特性和反力
柱单向器的滚柱
特性良好配合,可以保证
保持吸合特性F2
外力作用吸
室设计在套筒上,
电磁开关的可靠工作,还
合特性F1
其圆弧中心与驱
能增加开关工作寿命。在
动齿轮旋转中心
设计中,应将吸力特性位
不同心,形成偏
R2
于反力特性之上,为减
反力特性f
心圆弧,其剖面
铁心的冲击,可将两者尽图5电磁开关吸力特性
图如图3所示
量靠近。两者关系如图5
与反力特性配合
图3中2a为
图3滚柱室结构图
所
楔角,过大不能
起动机起动发动机的瞬间,由于电流非常大,
形成可靠的结合,过小滚柱不易退出,影响反向超即使是小功率电机也接近四五百安培,若触点接触
越。假设驱动齿轮端部半径为R,圆心在O1,套筒时间过长容易局部过热而烧蚀。此外,触片触点每
滚柱室半径为R2,圆心在O2,滚柱半径为r,圆心在次接通和断开的瞬间会产生电弧,亦可能造成局部
0,上,且002的偏心距为a,贝
高温引起触点烧蚀。为了延长电磁开关寿命,降低
a=2(R +r)sina=2(rr-r)sina
起动机故障率,需注意以下几点
上式清楚地表示了各半径与楔角的关系,单向
1)触片、触点尽量选取含钨或含银的复合材
器禊角一般选择在4°~6°之间,主要取决于滚柱半料,其耐电腐蚀、耐磨、耐冲击能力都优于铜。
径,滚桂大则楔角小,滚柱小则楔角大。
2)优化电磁开关设计