永磁式汽车起动机，行星齿轮减速

1.起动机的分类

现代汽车使用的起动机多是采用超越离合器的起动机，这种超越离合器起动机现在被广泛使用，这种起动机有4种：

（1）直接起动式起动机 目前最常用的起动机是电磁开关驱动的直接起动式起动机（图4-41）。

图4-41 电磁开关控制的Delco MT系列起动机

当点火开关拧到START（起动）位置时，控制电路接通电磁开关的吸拉线圈和保持线圈，使吸拉线圈和保持线圈通电产生磁力。电磁开关活动铁心移动，传动叉以轴销为支点摆动。拨叉拨动起动机构的小齿轮啮入发动机飞轮齿圈。

电磁开关活动铁心移动到止点时，活动铁心触盘接通蓄电池到起动机的电路，电流流过磁场绕组和电枢，形成磁场，使电枢旋转，拖动发动机旋转。

（2）齿轮减速式起动机 有些汽车厂采用齿轮减速式起动机以增大转矩（图4-42）。齿轮减速式起动机的最大特点是电枢不直接带动起动小齿轮，而是电枢的小齿轮与一只大齿轮常啮合。根据需要，常啮合齿轮的减速比在2∶1和3.5∶1之间。增加减速比，使小型起动机能高速运转而在耗电较少的条件下得到较大的转矩。

大多数齿轮减速式起动机为复激式电动机。齿轮减速式起动机的换向器和电刷，一般布置在起动机中部。

图4-42 齿轮减速式起动机构造

（3）强制啮合式起动机 图4-43所示为强制啮合式起动机，它利用起动机的分路磁场绕组来开动起动机构。起动时的大电流由装在蓄电池附近的起动机继电器控制。继电器吸合时电流便流过起动绕组，起动绕组建立磁场，磁场吸动一个可动极靴。可动极靴通过拨叉与起动机构联系，当可动极靴移动时，起动小齿轮啮入发动机飞轮齿圈。

图4-43 强制啮合式起动机

（4）永磁式起动机 永磁齿轮减速式起动机如图4-44所示，用4块或6块永久磁铁磁场组件取代励磁绕组，具有质量轻、结构简单和温升低等优点。因为没有磁场绕组，所以电流经换向器和电刷直接到电枢。永磁式起动机采用行星齿轮减速。行星齿轮系在电枢和小齿轮轴之间传递动力。这样就使电枢能高速旋转，从而增大起动机的转矩输出。行星齿轮总成由装在电枢轴端的太阳轮、装在行星齿轮架上的3个行星齿轮以及与行星齿轮啮合的内齿齿环组成。齿环是保持不动的，当电枢旋转时，太阳轮带动3个行星齿轮绕内齿齿环的内齿旋转，行星齿轮绕内齿齿环的运动，带动行星齿轮架旋转。行星齿轮架与输出轴连接。用这种齿轮配置得到的减速比为4.5∶1。这么大的减速比，大大减少了起动机的工作电流。

图4-44 永磁齿轮减速式起动机

注意：搬运永磁式起动机要格外小心，永久磁铁比较脆，不慎跌落或被别的物体碰撞都会受损。

2.起动机的基本组成

起动机一般由3个部分组成：直流串励式电动机、传动机构、控制装置，如图4-45所示。

图4-45 起动机结构(www.zuozong.com)

（1）直流串励式电动机 如图4-46所示，直流串励式电动机主要由电枢、换向器、磁极、电刷和外壳组成。其作用是产生转矩。

图4-46 直流电动机结构图

1—前端盖 2—电刷和电刷架 3—励磁绕组 4—磁极铁心 5—机壳 6—电枢 7—后端盖

1）电枢（转子总成）。电枢主要由电枢轴、电枢绕组、铁心和换向器组成，它的作用是产生电磁转矩。换向器的作用是将电流引入电枢绕组，并使不同磁极下导线中的电流方向保持不变。

2）磁极。磁极的作用是建立电动机的磁场。一般装有4个（2对）磁极，在大功率起动机中，为增加力矩也有的装6个（3对）磁极。每个磁极上都装有励磁绕组，4个励磁绕组相互串联（或2个绕组串联后再并联），并与电枢串联。磁极通过螺钉固定在圆筒形的起动机壳体内。流过励磁绕组的电流产生的磁极必须N、S极相间排列。励磁绕组的一端接在外壳上的绝缘接线柱上，另一端和2个非搭铁电刷相连。

3）电刷组件。电刷组件由电刷、电刷架和电刷弹簧组成。电刷的作用是将电源电压加到和换向器相连的电枢绕组上。

（2）传动机构（或称为啮合机构） 传动机构的作用是在发动机起动时，使起动机小齿轮啮入飞轮齿圈，将起动机转矩传给发动机曲轴。在发动机起动后，使起动机小齿轮滑转或与飞轮自动脱离。切断电动机和发动机之间的动力联系。传动机构主要由单向超越离合器（单向离合器）和驱动齿轮组成。单向离合器主要有滚柱式、摩擦片式和弹簧式3种形式。

滚柱式单向离合器具有结构简单，体积小，重量轻，工作可靠等优点，因此在汽车上得到广泛应用。

滚柱式单向离合器的结构如图4-47所示，其驱动齿轮1与外壳2制成一体，外壳内装有十字块3和4套滚柱4、压帽与弹簧5。十字块3与传动花键套筒8固定连接，壳底与外壳2相互扣合密封。在花键套筒8的另一端套有缓冲弹簧10和拨环11，拨环由传动叉拨动。整个离合器总成套装在起动机电枢轴的花键部位，可作轴向移动和随轴转动。

滚柱式单向离合器的工作原理如图4-48所示。当起动机电枢轴旋转时，转矩经套筒带动十字块旋转，滚柱在压帽与弹簧的作用下滚入楔形槽窄端，将十字块与外壳卡紧，使十字块与外壳之间能传递力矩，如图4-48a所示；发动机起动以后，飞轮齿圈带动驱动齿轮旋转。当转速超过电枢转速时，滚柱滚入宽端打滑（如图4-48b所示），发动机的转矩就不会传递至起动机，从而防止电枢超速飞散，起到保护起动机的作用。

（3）控制装置（即电磁开关） 控制装置的作用是控制驱动齿轮与飞轮齿环的啮合与分离，并控制接通与切断电动机与蓄电池之间的电路。

电磁开关的结构如图4-49所示，主要由吸引线圈3、保持线圈4、复位弹簧1、活动铁心5、接触片2等组成。吸引线圈和保持线圈绕向相同，其公共端接起动开关或“起动机”接线柱，吸引线圈3的另一端接起动机开关主接线柱“C”，保持线圈4的另一端搭铁。开关主接线柱“C”与起动机内部励磁绕组相连，主接线柱“30”与蓄电池正极相连。

图4-47 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 10—缓冲弹簧 11—拨环 12—卡簧

图4-48 滚柱式单向离合器工作示意图

图4-49 电磁开关的结构

1—复位弹簧 2—接触片 3—吸引线圈 4—保持线圈 5—活动铁心