CN101902026B - 弱混起动电机电刷调节方法及调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种弱混汽车发动机的起动电机电刷调节方法，其是在起动电机每组电刷的弹簧支架的顶部都安装一颗调节螺钉，在每颗螺钉上轴向套若干个开口限位垫圈，开口限位垫圈的厚度由上到下依次增厚，或者采用等厚度；在通过人工经验判断或通过检测电路判断电刷磨损到达警戒状态时，通过人工顶掉每颗调节螺钉上相同位置的开口限位垫圈，并拧紧螺钉，即完成对电刷与电枢接触力的调节，达到起动电机平稳输出功率的目的。本发明进一步还提出了一种调整装置。本发明结构简单，调节方便、准确，可有效延长起动机电刷的使用寿命。

Description

弱混起动电机电刷调节方法及调节装置

技术领域

本发明涉及汽车发动机启动系统，具体涉及汽车发动机的起动电机。

背景技术

在低碳经济成为人们倍加重视的今天，汽车的节能环保成为汽车业日益重视的问题。弱混汽车就是人们创造的节能环保的汽车之一。

弱混汽车具有如下功能：在驾驶人员等待红绿灯或堵车路况下，只要将换挡杆推入空挡，发动机立刻从怠速状态转换为停车熄火状态，发动机不再工作，彻底消除发动机怠速排放，同时节约怠速油耗。当整车需要再次启动时，弱混汽车的怠速起动电机系统迅速作出响应，再次启动发动机。

由于弱混汽车用发动机频繁的起动替代了汽车的怠速工作，其起动电机的寿命要求比传统发动机长5倍。目前传统起动电机的起动可靠性为5万次，因此，就要求弱混合动力用起动电机至少能达到的25万次。

分析传统起动电机的寿命因素，其最大的影响是电刷的磨损会致使电刷与电枢的接触压力减小，导电电阻增加，使启动电流下降，从而造成起动电机输出功率下降，影响发动机的起动成功率，造成起动电机起动失效。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种解决电刷寿命的方法及装置，致使弱混汽车在整过生命周期内能够正常工作，从而保证弱混功能的实现。

本发明的技术方案如下：

为了达到电刷长寿命的目的，本发明的电刷长度的磨损量可以由一种机械调整装置予以补偿，另外，配合该调整装置设计了一种对电刷工作部分的长度磨损程度进行检测和报警的电路装置。本发明的电刷的工作部分靠机械调整装置的作用，可以长时间工作在正常的导电状态，而普通汽车起动电机的电刷难以保证在弱混工作条件下长期正常工作。电刷与电枢之间的接触力是靠电刷后部的弹簧来提供的，在正常磨损后，电刷与电枢的接触力会减小，为了使该接触压紧力能够得到保持，需要对弹簧提供的压紧力进行调节。

本发明的调节方法是，在起动电机每组电刷的弹簧支架的顶部都安装一颗调节螺钉，为了使螺钉对弹簧的调节量一致，在每颗螺钉上轴向套若干个开口限位垫圈以此来确定螺钉的调节量。开口限位垫圈的厚度有上到下依次增厚，或者采用等厚度；在通过人工经验判断或通过检测电路判断电刷磨损到达警戒状态时，通过人工顶掉每颗调节螺钉上相同位置的限位垫圈，并拧紧螺钉，即完成对电刷与电枢接触力的调节，达到起动电机平稳输出功率的目的。

为了了解电刷的工作情况，需要通过人工经验判断或通过一个电路来监视电机的工作情况，本发明进一步提出了一种判断电刷磨损到达警戒状态的电路检测方法，它是在起动电机的电缆上套一个电流信号拾取线圈，在电流流经电缆时，会在线圈中形成一个感应信号，将感应信号通过电路处理后形成电压信号，在电压值高于规定值时，通过信号选通，输出一个驱动信号点亮发光二级管，表示电刷磨损已到达警戒状态，以此警告驾驶人员需要对电刷进行调节。

进一步，本发明还公开了一种实现上述方法的弱混汽车发动机的起动电机电刷调节装置，其包括有电刷、电枢、输入电缆、电刷导向罩壳、电刷压簧。所述电刷和电枢配对组装，每台电机有若干组；所述电刷上端装有电刷压簧，所述电刷压簧和电刷都装在电刷导向罩壳内，电刷导向罩壳上端与电机外壳内侧连接；所述输入电缆与电刷的金属块连接，并引出至电机外。在上述结构基础上，该装置还设置有调节螺钉和开口限位垫圈，所述调节螺钉穿过电机外壳和电刷导向罩壳上的螺孔，压在电刷压簧的顶端；在每个调节螺钉的螺钉头部与电机外壳之间轴向套有若干片开口限位垫圈，每个调节螺钉上套的开口限位垫圈的数量和厚度一致。

进一步还提出了电刷磨损的检测装置，该装置包括电流信号拾取线圈、放大整形电路、信号选通电路、计数器、可控硅和发光二极管指示灯。电流信号拾取线圈套装在电机的电缆上，电流信号拾取线圈的信号输出依次连接放大整形电路、信号选通电路、计数器、可控硅和发光二极管指示灯。在发光二极管指示灯回路中，设有一个常闭微动开关，按动该开关即使可控硅复位结束导通状态。

为了配合上述方法和装置的实施，本发明可以采用一种有别于普通电机电刷的专用电刷，该电刷的工作区长度要比普通起动电机的电刷工作区要长几倍，一般可以在4-7mm范围。

由上述方法和装置可见，驾驶人员仅需要顶下每个调节螺钉上的限位垫圈并拧紧螺钉即可完成对电刷与电枢接触力的调节，达到起动电机平稳输出功率的效果。本发明结构简单，调节方便、准确，可以有效延长起动机电刷的使用寿命。

附图说明

图1电刷调节装置的结构示意图

图2限位垫圈的结构示意图

图3电刷磨损检测电路图

具体实施方式：

以下结合附图详细说明本发明的一种具体实现方式：

本发明分两部分，即机械调节装置和报警电路。

机械调节装置主要包括有电刷1、电枢2、电刷压簧3、调节螺钉6、开口限位垫圈7、电机外壳8、电刷导向罩壳9和输入电缆11。

每台起动电机都有一组或若干组如图1所示的电刷1和电枢2配对组装而成。电刷1的工作区长度为4-7mm。在电刷1正常磨损后，电刷压簧3会随之伸长，其压力减小，从而导致电刷1与电枢2的接触力降低，接触电阻加大，流经该接触面的电流降低，引起起动电机功率下降。

本发明在电刷压簧3的顶部设置了可以进行调节的调节螺钉6，向下调节螺钉6以补偿电刷1磨损后的压力损失。在每个调节螺钉6的螺钉头部与电机外壳8之间轴向套有若干片开口限位垫圈7，每个调节螺钉6上套的开口限位垫圈7的数量和厚度一致。调节螺钉6每次的调节量受这些开口限位垫圈7的限制。在补偿调节电刷1的磨损量时，应用螺丝刀同时顶掉所有电刷调节螺钉6上的同一编号的开口限位垫圈7以保证所有电刷的接触力一致，即输入电流一致。

开口限位垫圈7的结构参见图2，在垫圈上形成有一个与螺钉外螺纹直径稍小的扇形开口，以便在取下开口限位垫圈7时，只需要将其顶出即可，不必整个取下调节螺钉6以防止出现压紧簧引导柱5全部退出后发生弹簧歪斜，不易重新插入的问题，使操作更加方便。另外，各开口限位垫7的厚度不同，在顶层的开口限位垫圈7最薄，底层的最厚。这是因为在开始调节弹簧压力时，此时的电刷压弹簧3使用时间还不太长，弹性的衰减程度不大，随着使用时间的延长，弹簧力衰减程度加大，调节高度的补偿也应随之加大。每个开口限位垫圈7上具有顺序编号，并位于同一装配层次并且厚度相同的开口限位垫圈7具有相同的编号14，以保证在同一装配层次上的垫圈7厚度相同。编号14打印在垫圈表面的易见部位。

本发明的机械调节装置部分的装配见图1。调节螺钉6的螺杆部分有大小两段直径，大直径段有外螺纹10，用于与电机外壳8和电刷导向罩壳9上的螺孔配合，调节电刷压簧3。小直径段为压紧簧引导柱5没有螺纹，伸进电刷压簧3中，用于电刷压簧3导向，在大直径段和小直径段之间形成一个弹簧台阶4，用于卡住电刷压簧3。调节螺钉6用绝缘材料制成，如尼龙等。

电刷导向罩壳9和电机外壳8焊接固定，在它们的上面有一个同心开孔，电刷导向罩壳9顶部的开孔处有螺纹，用于与调节螺钉6配合调节弹簧力。

电刷导线11在电刷金属块12处接出，通过在电刷导向罩壳9侧面的长形孔13和电机外壳上的开孔引出。

装配时，将一组开口限位垫圈7套入调节螺钉6，然后，将调节螺钉6穿过电机外壳8并拧入和电刷导向罩壳9的螺孔。从下面将一头崁嵌在电刷金属块12上的电刷压簧3套入压紧簧引导柱5，并将电刷导线11从电机外壳8的孔和电刷导向罩壳9的侧面长形孔13处引出。拧紧调节螺钉6就可以将电刷1压紧在电枢2上，达到导电的目的。

在使用一定时间后，由于电刷1磨损，电刷压簧3弹力衰减，这时需要用平口螺丝刀顶出开口限位垫圈7，然后再拧紧调节螺钉6，到达调节电刷压簧3压力的目的。

什么时候需要对电刷1进行调节，仅凭经验判断是不够的，为此本发明还设计了一种电路检测装置，以此了解电刷1的工作情况并在需要调节时发出报警指示。具体方案参见图3：

在电机28的电缆上套装一个电流信号拾取线圈21，在电流流经电机电缆时，会在线圈中形成一个感应脉冲信号，该信号随电流的大小而改变。脉冲信号被送入放大整形电路22进行信号处理。处理后的信号根据接受脉冲信号的大小形成一定的电压值。该电压被送入信号选通电路23，当电压高于规定值时，选通电路会使电压旁路导通，将电压拉成“0”V，当电压低于规定值时，选通电路23不工作，电压信号被传递到脉冲计数器24。在输入的脉冲次数大于规定次数时，比如5次，脉冲信号将从计数器24中溢出，在计数器的输出脚形成一个高电平去触发可控硅25。在可控硅25的回路上串接一颗发光二极管指示灯26，在可控硅25被触发导通后，电压加载到发光二极管指示灯26使其发光。在放光二极管的回路中，设有一个常闭微动开关27，按动该开关可以使可控硅复位结束导通状态。

在驾驶人员发现发光二极管指示灯26被点亮时，应该立刻停车按照本节所述的方法对起动电机的电刷1压紧力进行调节以便起动电机输出合适的功率去起动发动机。

Claims (6)

1.一种弱混汽车发动机的起动电机电刷调节方法，所述方法是在起动电机每组电刷的弹簧支架的顶部都安装一颗调节螺钉，在每颗螺钉上轴向套若干个开口限位垫圈，开口限位垫圈的厚度由上到下依次增厚，或者采用等厚度；在通过人工经验判断或通过检测电路判断电刷磨损到达警戒状态时，通过人工顶掉每颗调节螺钉上相同位置的开口限位垫圈，并拧紧螺钉，即完成对电刷与电枢接触力的调节，达到起动电机平稳输出功率的目的。

2.实现权利要求1所述方法的弱混汽车发动机的起动电机电刷调节装置，其包括有电刷（1）、电枢（2）、输入电缆（11）、电刷导向罩壳（9）和电刷压簧（3）；所述电刷（1）和电枢（2）配对组装，每台电机有若干组；所述电刷（1）上端装有电刷压簧（3），所述电刷压簧（3）和电刷（1）都装在电刷导向罩壳（9）内，电刷导向罩壳（9）上端与电机外壳（8）内侧连接；所述输入电缆（11）与电刷的金属块（12）连接，并引出至电机外；

其特征在于：还设置有调节螺钉（6）和开口限位垫圈（7），所述调节螺钉（6）穿过电机外壳（8）和电刷导向罩壳（9）上的螺孔，压在电刷压簧（3）的顶端；在每个调节螺钉（6）的螺钉头部与电机外壳（8）之间轴向套有若干片开口限位垫圈（7），每个调节螺钉（6）上套的开口限位垫圈（7）的数量和厚度一致。

3.根据权利要求2所述的弱混汽车发动机的起动电机电刷调节装置，其特征在于：所述开口限位垫圈（7）的厚度由上到下依次增厚，或者采用等厚度，并且各调节螺钉（6）上位于同一装配层次上的开口限位垫圈（7）的厚度相同。

4.根据权利要求2所述的弱混汽车发动机的起动电机电刷调节装置，其特征在于：所述开口限位垫圈（7）的开口是比调节螺钉（6）外螺纹直径稍小的扇形开口，每个开口限位垫圈（7）上具有顺序编号，并位于同一装配层次并且厚度相同的开口限位垫圈（7）具有相同的编号。

5.根据权利要求2所述的弱混汽车发动机的起动电机电刷调节装置，其特征在于：所述调节螺钉（6）的螺杆部分有大小两段直径，大直径段有外螺纹（10），用于与电机外壳（8）和电刷导向罩壳（9）上的螺孔配合，调节电刷压簧（3）；小直径段为没有螺纹的压紧簧引导柱（5），伸进电刷压簧（3）中，用于电刷压簧（3）导向；在大直径段和小直径段之间形成一个弹簧台阶（4），用于卡住电刷压簧（3）上端。

6.根据权利要求2所述的弱混汽车发动机的起动电机电刷调节装置，其特征在于：所述装置还包括一个电刷磨损检测装置，所述检测装置包括电流信号拾取线圈（21）、放大整形电路（22）、信号选通电路（23）、计数器（24）、可控硅（25）和发光二极管指示灯（26）；所述电流信号拾取线圈（21）套装在电机（28）的电缆上，电流信号拾取线圈（21）的信号输出依次连接放大整形电路（22）、信号选通电路（23）、计数器(24)、可控硅(25)和发光二极管指示灯（26）；由电流信号拾取线圈（21）从电机电缆上获得随电流大小改变的感应脉冲信号，送入放大整形电路（22）进行信号处理，处理后的信号根据接受脉冲信号的大小形成一定的电压值，送入信号选通电路（23），当电压高于规定值时，选通电路（23）使电压旁路导通，将电压拉成“0”V，当电压低于规定值时，选通电路（23）不工作，电压信号被传递到脉冲计数器（24），在输入的脉冲次数大于规定次数时，脉冲信号将从计数器（24）中溢出，在计数器的输出脚形成一个高电平去触发可控硅（25），使发光二极管指示灯（26）发光；在所述发光二极管指示灯（26）回路中，设有一个常闭微动开关（27），按动该开关即使可控硅复位结束导通状态。

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