CN1031166C - 控制内燃机起动电动机供电的电磁装置 - Google Patents

Abstract

本发明的电磁装置包括：两个定触点(5，5a)；一个可动组件(17；18，19，21，24)、和一个控制电磁铁(3)；动触点(22)在其与定触点(5a)接合的作用下能象梁一样弹性挠曲。动触点(22)系制成这样的形式，使得其端部(40)在定触点(5，5a)开始振动时能随定触点(5，5a)的振动而振动，其以自己的方式振动的加速度(a₁)和振动幅(s₁)都分别大于定触点(5，5a)的加速度(max)和振幅(s)。

Description

控制内燃机起动电动机供电的电磁装置

本发明涉及用以控制给内燃机的起动电动机供电的一种电磁装置。

更具体地说，本发明的主题是这样的一种电磁装置，该电磁装置包括：

一个支撑元件，装有两个定触点，这两个定触点分别用来与电压源和起动电动机相连接；

一个支架，固定在所述支撑元件上，且包括：

一个固定式的止动元件；

一个可动组件，可相对于止动元件运动，且与一个动触点的中心部分相连接，该动触点的自由端能与定触点配合作用，控制对电动机的供电过程；和

一个控制电磁铁，有一个静止的电磁线圈和一个关联的动铁心，电磁线圈受激励时，动铁心可从最初的静止位置移动到最终位置，并在那里撞击止动元件，该可动组件装在动铁心上并与动铁心一起运动，从而使触点的端部在到达最终位置之前与定触点接合，动触点在其与定触点接合的作用下能象弹性梁一样挠曲。

在这种电磁装置中，可以看出当动铁心撞击止动元件时，它还将强力传到承载着定触点的支撑元件上，于是特别地促使这些定触点围绕它们正常的工作位置振动，振动的初始加速度相当大，达4000g左右。这样的加速度促使定触点与动触点的端部分开。这个作用表现为电阻的增大和供到起动电动机的电压的相应下降，使动触点与定触点之间产生电弧，从而危害触点的使用寿命。

本发明的目的是提供上述那种类型的、能解决上述问题的电磁装置。

按照本发明，上述目的是通过所述那种类型的电磁装置实现的，该电磁装置的特征在于，将动触点制成这样的形式，使得其端部在定触点开始振动时跟随定触点一起振动，其按本身的振动方式振动的加速度以及其振动的幅度都分别大于定触点相应的加速度和振幅。

从下面参看附图并仅以非限制性的举例方式提供的详细说明，可以清楚了解本发明的其它特点和优点，附图中：

图1是本发明电磁装置部分剖开的轴向视图；

图2是图1电磁装置的动触点的透视图。

图1中的编号1总的表示特别可用以控制给内燃机的起动电动机(图中未示出)供电的电磁装置。

如周知的那样，该电磁装置具有一个基本上呈杯形的支撑元件2，支撑元件2的底壁上有两个孔眼7，两个由导电材料制成的螺钉5即分别穿过该两个孔眼延伸，该导电材料最好是铜。

各螺钉5的螺钉头5a压在支撑元件的底壁上，螺钉本身则由垫圈11固定到该底壁上，垫圈11则压配合到其伸出支撑元件2外的的螺柱上。

螺钉5作固定定触点用，其中一个用来与汽车蓄电池一类的直流电压源相连接，另一个用来与汽车内燃机的起动电动机相连接。

筒形金属外壳14牢靠地固定在支撑元件2上，外壳的下缘紧紧咬入支撑元件2上部分的外环形凹口2a中。

外壳14中装有总编号为3的控制电磁铁。

该电磁铁有一个止动导向元件8，元件8与支撑元件2的上缘接触配置，且具有一个轴向通道8a。

止动导向元件8上套有筒形线圈架9，线圈架9上绕有控制电磁线圈10。

电磁铁3的动铁心用编号15表示。动铁心安装得使其可沿线圈架9上形成的轴向通道移动。

止动导向元件8还起定衔铁的作用，电磁线圈10受激所产生的一些磁力线即延伸入该定衔铁中。

总的以编号17表示的可动组件可沿止动导向元件8的轴向通道8a而轴向移动。

可动组件17包括杆18，杆18面对着支撑元件2的一端有一个杆头19。

螺簧20配置在支撑元件2的凹口12中，并处于凹口底壁与杆18的杆头19之间。

杆18的另一端固定有沿着元件8的通道8a滑动套入的套筒21。

套筒21与杆18的杆头19之间装有基本上呈矩形的动触点构件22。

该动触点有一个中心座22a，杆18即通过中心座22a延伸，杆18与中心座22a之间插入有填料元件23。

一个较刚硬的螺簧24套到杆18上并处在套筒21与填料元件23之间。该螺簧预先经过压缩，推动动触点22顶压在杆18的杆头19上。

图2实施例中的动触点基本上呈长方框形，其较短的边40面向定触点5a，用来与定触点5a相接合。

相应的凸出部分或附属部分43从动触点22较长边41的表层内表面伸出，两者在一起形成中心座或通道22a，杆18及其有关的填料元件23即通过通道22a延伸。

从图2中的实施例可以看到，动触点较长边上的凸出部分或附属部分43都在偏离动触点中心的两边的位置形成，它们彼此面对着的边缘都呈圆弧形。

上述动触点可由铜板切割成，且具有一定程度的弹性挠曲性能。该动触点构件特别当其较短边40压在定触点5a上而起作用时可象梁那样弹性挠曲，从下面的说明可以更清楚地了解到这一点。

作为现有技术的控制装置的情形，控制电磁线圈10在受激励时促使铁心15移向可动组件17。于是铁心15到达该组件的杆18时，将杆18推向定触点5a。当动铁心15促使动触点22与定触点5a连接之后，继续其朝向导向止动元件8的行程。与此相对应，杆18向前朝支撑元件2的底壁行进，相对于压在定触点5a上的动触点22而滑动，同时压缩处在动触点22与套筒21之间的螺簧24。

动铁心在到达其最终位置时结束其冲程，在那里它冲击导向止动元件8。

由于此冲击，支撑元件2和与其关联的定触点5-5a围绕其正常工作位置以4000g左右的较高初始加速度而振动。

在此情况下，定触点势必偏离开动触点22的各端40。

为避免这个问题，本发明将动触点制成能在定触点开始振动时使其两个自由端40随定触点的振动而振动，其自然振动方式下的加速度和振动的幅度都比定触点5-5a的大。

若定触点5a的振幅或移动幅度和加速度分别以s和a表示，且假设这些触点因铁心15冲击元件8而产生非衰减式的振动，则：

        a＝sω²sinωt其中t为时间，而ω＝2πf为振动的角频率，f为频率。

该加速度达最大值时等于

        a_max＝s·ω²＝s·(2πf)²最大加速度a_max(加速度峰值)和频率f都可通过实验测定出来。

按照本发明，动触点22的尺寸必须取得使其端部40能以大于定触点最大加速度a_max的加速度a_1max而振动：a_1max＞s·(2πf)²＝a_max。

端部40的加速度a取决于动触点22的自然振动频率和振动的初始条件，后者对应于动触点因受到螺簧24的推力而产生的挠曲s1：

      a₁＝s₁·(2πf₁)²·sin(2πf₁)t最大加速度a_1max等于：

       a_1max＝s₁(2πf₁)²

为防止动触点22偏离定触点，还需要使定触点的位移小于动触点22端部40的位移，而后者由于静挠曲最多只能达s₁值。

若螺簧作用到动触点22上的推力以2p表示，则该动触点与定触点的接触点处产生其大小等于p的反作用力(图2)。

若动触点中心线与动定触点接触点之间的距离用L表示，则位移s₁可用下面周知的式子表示： $S_1=\frac{P\×L^3}{3\mathrm{EJ}}$ 其中E为动触点的弹性模量，J为其惯性力矩。

动触点端部的振动频率可用下式求出： $f_1=2\mathrm{\π\ω}=2\mathrm{\π}\sqrt{C_1{M}_1}$ 其中M等于动触点质量的一半，C₁为其刚度，可用下式求出： $C_1=\frac{{\mathrm{bh}}^{3}E}{{41}^3}$ 其中(见图2)，b为动触点较长边41的宽度的两倍，h为动触点的厚度，l为动触点中心线与无限小的诸惯性力dp在振动之后作用到梁的各无限小部分上的合力的作用点之间的距离。在简单梁的情况下，此距离约等于41/5。

这里所采用的分式可被用于相当于简单梁的简单形式的接点的情况。

在实用中，这些计算是借助于有限无法(the finite elementmethod)进行的。

定触点5a振动的最大加速度max和频率f(或角频率ω)经实验测定之后，上述各表达式就可以使动触点22的尺寸取得满足下列关系：

      s₁＞s且a₁＞2。

若动触点22制造得满足上述条件，则当定触点5a开始振动时，动触点的端部实际上会随动触点一起振动，因而始终不致与定触点脱离接触。

这样就避免了撞出火花或电弧的可能，同样避免了损害定触点和/或动触点的风险。

当然，在本发明的原理不变的情况下，在不脱离本发明范围的前提下是可以对本发明的诸实施例和细节在以上所述内容和仅仅以非限制性的实例所作的说明方面大加修改和更改的。

Claims (3)

1.  一种电磁装置，用以控制给内燃机的起动电动机供电，该电磁装置包括：

一个支撑元件(2)，装有两个定触点(5，5a)，两定触点分别用来与电压源和起动电动机相连接；

一个支架(14)，固定在所述支撑元件(2)上，且包括：

一个固定式的止动元件(8)；

一个可动组件(17；18，19，21，24)，可相对于止动元件(8)运动，且与一个动触点(22)的中心部分相连接，该动触点的自由端(40)能与所述定触点(5a)配合作用，控制对电动机的供电过程；

一个控制电磁铁(3)，有一个静止的电磁线圈(10)和一个关联的动铁心(15)，电磁线圈(10)受激励时，动铁心(15)可从最初的静止位置(图1)移到最终位置，在那里撞击止动元件(8)，该可动组件(17)装在动铁心(15)上并与动铁心(15)一起运动，从而使动触点(22)的端部(40)在到达最终位置之前与定触点(5a)接合，动触点(22)在其与定触点(5a)接合的作用下能象弹性梁一样挠曲；

其中，该定触点(5，5a)在铁心(15)撞击止动元件(8)时能围绕其正常的工作位置振动，

其特征在于可动组件包括：

一个棒(18)，其第一端面对着动铁心(15)且能与动铁心(15)配合作用，其第二端呈杆头(19)的形式面对着定触点(5，5a)，其中间部分上可滑动地装设有动触点(22)；和

弹性装置(24)，与所述杆(18)相连接，且工作时将动触点推到所述杆头(19)上；

动触点构件(22)呈长方形，长方形的较短边(40)用来与定触点(5a)接合，长方形的较长边(41)的相应内缘上具有凸出部分或附属部分(43)，两者在一起形成一个座或通道(22a)，所述杆(18)的中间部分即通过该通道延伸，其中

动触点(22)被制成使得其自由端(40)在定触点(5，5a)开始振动时能跟随定触点(5，5a)一起振动，其按本身的振动方式振动的加速(a1)以及其振动的幅度(S1)都分别大于定触点(5，5a)相应的加速度(max)和振幅(s)。

2.  根据权利要求1所述的电磁装置，其特征在于，动触点(22)的各较长边(41)的凸出部分或附属部分(43)偏离动触点(22)的中心线，与另一较长边(41)的凸出部分或附属部分(43)处于对称而相对的位置。

3.  根据权利要求2所述的电磁装置，其特征在于，杆(18)的中间部分的截面是圆的，且动触点(22)的所述凸出部分或附属部分(43)的表面边缘呈相应的圆弧形。

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