典型起动机的工作过程

1. 减速式起动机

减速式起动机就是在电枢轴和驱动齿轮之间装有减速装置的起动机，通过减速机构使驱动齿轮的转速降低从而增加了启动转矩。

(1)减速式起动机的结构特点。

减速式起动机主要由电磁开关、减速齿轮、电动机、启动齿轮及单向离合器等组成，如图3.15所示。 减速式起动机主要是在普通的起动机的基础上改进了电动机，又增加了减速机构，传动机构和控制装置与普通起动机的相同。

图3.15 减速式起动机

1)电动机。 减速式起动机采用小型、高速、低转矩的电动机，电动机可以是永磁式的也可以是励磁式的。 永磁式起动机不需要励磁绕组，体积小，换向性能好，用在小功率起动机上。励磁式起动机可以产生大的电磁转矩，适用于输出功率大于1.9W的大功率启动机上。

2)减速机构。在电动机的电枢轴和输出轴之间，设置了齿轮减速机构，减速装置可以采用外啮合、内啮合、行星齿轮三种。外啮合的减速机构适用于功率小的起动机。内啮合的减速机构一般用于输出功率较大的起动机。行星齿轮的减速机构应用广泛。减速装置的种类如图3.16所示。

图3.16 减速装置的种类

(a)外啮合式；(b)内啮合式；(c)行星齿轮式

(2)齿轮外啮合减速式起动机的工作过程(图3.17)。

1)起动机不工作时。起动机不工作时，接触盘与触点分开，驱动齿轮与飞轮齿圈脱离啮合。

2)启动时。 启动时，接通启动开关，吸引线圈和保持线圈通电，电磁吸力吸引活动铁芯左移，挺杆推动驱动齿轮轴，使驱动齿轮与飞轮齿圈啮合，同时接触盘接触触点，电动机电路接通，电动机开始旋转。电枢轴产生的转矩经过电枢轴齿轮→中间齿轮→减速齿轮→滚柱式单向啮合器→传动导管螺旋键齿→驱动齿轮轴→驱动齿轮→飞轮齿圈，飞轮齿圈再带动曲轴旋转，使发动机启动。

图3.17 齿轮外啮合减速式起动机的工作过程

(a)减速齿轮啮合关系

图3.17 齿轮外啮合减速式起动机的工作过程(续)

(b)控制装置结构示意图1—电枢轴齿轮；2，5，12，19—球轴承；3—电枢；4—电刷；6—中间齿轮；7—圆柱滚子轴承；8—中间轴承；9—磁场绕组；10—减速齿轮；11—单向啮合器滚柱；13—驱动齿轮；14—挡圈；15—卡环；16，30—缓冲弹簧；17—内键齿挡圈；18—驱动齿轮轴回位弹簧；20—传动导管；21—驱动齿轮轴；22—钢球；23—活动铁芯回位弹簧；24—缸套；25—保持线圈；26—吸引线圈；27—触点；28—活动铁芯；29—接触盘；31—启动开关；32—接线柱

3)发动机启动后。 发动机启动后，放松启动开关，吸引线圈和保持线圈断电，活动铁芯在回位弹簧的作用下回位，接触盘与触点分离，电枢停止转动。 同时，驱动齿轮轴也在回位弹簧作用下带动驱动齿轮与飞轮齿圈分离，起动机停止工作。

(3)减速式起动机的优点。

减速式起动机增大了起动机的转矩，提高了启动性能，减少了蓄电池的耗电量，因而可以采用小型、高转速、低转矩的电动机，使其体积减小，质量减轻。

2. 永磁式起动机

(1)永磁式起动机的结构特点。

永磁式起动机利用永久磁铁建立磁场，省去了普通起动机中的励磁绕组和磁极铁芯，在电枢轴的前端装有行星齿轮减速器。 驱动齿轮与电枢轴制成一体，行星齿轮套装在行星齿轮架的行星轮轴上，输出轴和行星齿轮架固定连接。 如图3.18所示。

(2)永磁式起动机的工作过程。

永磁式起动机的工作过程与普通起动机的相似，当起动机工作时，驱动齿轮带动行星齿轮转动，由于内齿圈固定不动，所以行星齿轮开始自转，同时在内齿圈公转，从而通过其轴带动行星齿轮架转动，把动力传给输出轴。

图3.18 永磁式起动机

(a)永磁式起动机的结构；(b)永磁式起动机的分解图1—电枢；2—超速传动机构；3，10—轴承；4—行星齿轮减速器总成；5—拨叉；6—永久磁铁；7—活动铁芯；8—电路接线柱；9—换向器；11—电刷；12—驱动圈；13—固定内齿圈；14—行星齿轮架；15—驱动齿轮；16—电机

(3)永磁式起动机的优点。

永磁式起动机具有结构简单、体积小、质量轻等优点，适合安装于空间较小的车辆上，因为永磁式起动机在电枢轴的前端装有行星齿轮减速器，使其具有较大的传动比，可以大大提高起动机的输出转矩，因而可采用小功率的电动机。

3. 电枢移动式起动机

(1)电枢移动式起动机的结构特点。

电枢移动式起动机电路如图3.19所示。 起动机是借磁极磁力，移动整个电枢而使驱动齿轮啮入飞轮齿圈的。 起动机的电枢10在回位弹簧8的作用下与磁极11错开一定距离，换向器比较长。 起动机的壳体上装有电磁开关，其磁化线圈由启动开关S控制，活动触点为一接触桥3，接触桥上端较长，下端较短，使起动机电路的接通分两个阶段进行。 起动机有3个励磁绕组，其中匝数少用扁铜条绕制的为主励磁绕组7，另外两个用细导线绕制的分别为串联辅助励磁绕组6和并联辅助励磁绕组5。 电枢移动式起动机的单向离合器一般采用摩擦片式单向离合器。

图3.19 电枢移动式起动机的电路图

(a)起动机不工作时；(b)起动机启动过程中；(c)起动机主接线柱接通时1—电磁铁；2—静触点；3—接触桥；4—挡片；5—并联辅助励磁绕组；6—串联辅助励磁绕组；7—主励磁绕组；8—回位弹簧；9—圆盘；10—电枢；11—磁极；12—摩擦片式单向离合器；13—扣爪

(2)电枢移动式起动机的工作过程。

1)起动机不工作时。 在回位弹簧8的作用下，电枢铁芯与磁极错开一定距离，使驱动齿轮与飞轮齿圈脱离啮合，如图3.19(a)所示。

2)起动机启动时。 当接通启动开关S时，电磁铁1产生吸力，吸引接触桥3，但由于扣爪13顶住了挡片4的下端，接触桥只能上端闭合(如图3.19(b)所示)接通了串、并联辅助励磁绕组电路，其电路为:蓄电池正极→静触点2→接触桥3的上端分两路，其中一路为串联辅助励磁绕组6→励磁绕组→电枢绕组→搭铁→蓄电池负极；另一路为并联辅助励磁绕组5→搭铁→蓄电池负极。

并联辅助励磁绕组5和串联辅助励磁绕组6产生的电磁力克服回位弹簧8的作用力，吸引电枢向左移动，起动机驱动齿轮啮入飞轮齿圈。 此时，由于串联辅助励磁绕组6的电阻大，流过电枢绕组的电流很小，起动机仅以较小的速度旋转，这样电枢低速旋转并向左移动。 因此，驱动齿轮与飞轮齿圈啮合柔和，能够避免打齿。 这是接入起动机的第一阶段。

电枢移动使小齿轮与飞轮齿圈完全啮合后，固定在换向器端面的圆盘9顶起扣爪13，使挡片4脱扣，于是接触桥3的下端闭合(如图3.19(c))接通了起动机的主励磁绕组7所在的电路，起动机便以正常的工作转矩和转速驱动曲轴旋转，这是接入起动机的第二阶段。 在启动过程中，摩擦片式单向离合器12接合并传递扭矩。

3)起动机启动后。 发动机启动后，单向离合器松开，曲轴转矩便不能传到起动机轴上。这时起动机处于空载状态，转速增高，电枢中反电动势增大，因而串联辅助励磁绕组6中的电流减小。 当电流小到磁极磁力不能克服回位弹簧8的反力时，电枢10在回位弹簧8的作用下被移回原位，于是驱动齿轮与飞轮齿圈脱开，扣爪13回到锁止位置，截断启动开关，起动机停止工作。

(3)电枢移动式起动机的特点。

电枢移动式起动机保护飞车的能力和反击的能力不受功率限制，因此可做成大功率起动机，起动机工作的第一阶段驱动齿轮与飞轮齿圈开始啮合时比较柔和，能够有效地避免打齿。它的不足是，不宜在倾斜位置工作，结构复杂，传动比不能很大。 此外，当摩擦片磨损后，摩擦力会大大降低，因此需要经常调整。